JP3768218B2

JP3768218B2 - 汚泥回収装置

Info

Publication number: JP3768218B2
Application number: JP2003335137A
Authority: JP
Inventors: 文彦間
Original assignee: 間機設工業株式会社
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005095824A

Description

この発明は、下水処理施設や汚泥処理施設などにおいて、沈殿池の底に堆積した汚泥を回収するのに用いられる汚泥回収装置に関する。

例えば、下水処理施設では、下水から固形物などが除去された後、汚泥を含む処理前の水が沈殿池に導入される。沈殿池の底には沈降した汚泥が堆積し、また、ガスなどを含む汚泥はスカムとなって浮上し、水面付近に浮遊する。池底の汚泥は掻寄せ板を池底に沿って移動させることによって、また、水面に浮遊するスカムは掻寄せ板を水面に沿って移動させることによって、それぞれ掻き寄せられて回収される。

図８は、池底ｂに堆積した汚泥Ａを回収するための従来の汚泥回収装置を示している。
図示例の汚泥回収装置は、複数の掻寄せ板１１０を一定間隔毎に左右のチェン１１１，１１１間に取り付けたものである。各チェン１１１を駆動機構１１２により走行させると、各掻寄せ板１１０が池底ｂに沿って移行し、汚泥Ａが汚泥回収溝ｃに掻き寄せられる。各掻寄せ板１１０はチェン１１１とともに周回するので、汚泥Ａの掻寄せを継続的に行い得る（例えば、非特許文献１参照）。

日立プラント建設株式会社環境システム営業本部、軽量型汚泥かき寄せ機/日立軽量型汚泥かき寄せ機、[online]、平成１１年７月８日、社団法人日本下水道施設業協会（ＪＳＣＡ）、下水道・水環境施設技術紹介−水処理設備（沈殿池）、[平成１５年９月１日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.siset.or.jp/setsubi/f370/370_2_0.htm＞

しかしながら、上記した汚泥回収装置は、所定幅の掻寄せ板１１０を池底ｂに沿って移動させることによって汚泥Ａを掻き寄せる方式であるため、汚泥Ａが舞い上がって掻寄せ板１１０を乗り越え、汚泥Ａの回収効率が悪いという問題がある。また、左右のチェン１１１を沈殿池ａの内部全域にわたって張設するため、特に駆動系が大掛かりとなる。さらに、各掻寄せ板１１０が池底ｂを擦るため、消耗が著しく、保守・管理に手数を要するという問題もある。

この発明は、上記した問題に着目してなされたもので、汚泥の回収効率が良く、駆動系も大掛かりとならず、保守・管理に手数を要しない汚泥回収装置を提供することを目的とする。

この発明による汚泥回収装置は、沈殿池の底に堆積した汚泥を回収するためのものであって、前記沈殿池の内部に設けられる吸引機構部と、前記沈殿池と隔絶された汚泥回収室に設けられる回収機構部と、吸引機構部および回収機構部の動作を制御する制御装置とから成る。前記吸引機構部は、ガイドレールに沿って走行する機体を有し、前記機体上に、沈殿池の底近くに吸引口を臨ませるように設けられるノズルと、前記ノズルに連通する可撓性を有するホースの余剰長さを外周に巻き取るドラムと、前記ドラムを正逆各方向へ回動させる駆動機構と、機体をガイドレールに沿って往復走行させて前記ドラムをノズルとともに池底に沿って往復動させる往復動機構とが搭載されている。前記回収機構部は、下端部が前記ホースを介して吸引口に連通しかつ上端部に開口部を有する吐出管と、前記開口部の位置が沈殿池の水位に対して上下動可能なように吐出管を垂直に支持する昇降駆動機構とを有している。前記制御装置は、前記機体の往復動に応じて前記ホースをドラムに巻き取りまたはドラムから引き出すように前記往復動機構および前記駆動機構の各動作を制御するとともに、汚泥の吸引時には吐出管の開口部が沈殿池の水位より低い位置に位置し、汚泥の吸引停止時には吐出管の開口部が沈殿池の水位より高い位置に位置するように、前記昇降駆動機構の動作を制御する。

この発明の上記した構成において、汚泥回収室は沈殿池の内部に形成してもよく、沈殿池の外部に形成してもよい。また、吐出管の開口部は吐出管の端面に設けられていてもよく、外周面に設けられていてもよい。さらに、昇降駆動機構には、オイルシリンダやエアシリンダを用いたもの、ボールねじ機構などの電動シリンダを用いたものなど、種々のものが考えられる。

上記した構成の汚泥回収装置において、吐出管は沈殿池と連通し、沈殿池から導入された水で満たされているので、吐出管は沈殿池と同じ水位である。吐出管の開口部を昇降駆動機構により沈殿池の水位より下げると、開口部より水が外部に溢れ出る結果、吐出管の水位が下がることになり、沈殿池との水位差に応じた吸引力が吸引口に作用する。この吸引力によって沈殿池の底に堆積した汚泥が吸引口に吸い込まれる。吸い込まれた汚泥は水とともに吐出管に導かれ、開口部より汚泥回収室内に排出される。汚泥回収室内に排出された汚泥は外部へ導出される。吐出管の上端の開口部が沈殿池の水位より高い位置に保持されている場合は、吐出管の開口部より水が溢れ出ることはなく、各ノズルの吸引口には吸引力は作用しない。

また、往復動機構により機体を往復走行させることで、沈殿池の底をノズルが往復動するため沈殿池の広範囲にわたって汚泥を回収できる。さらに、ドラムを駆動機構により回動させることで、ホースの余剰長さがドラムの外周に巻き取られるので、ホースがノズルの移動を妨げることがない。

この発明によると、沈殿池の底に堆積した汚泥を吸引口より吸引して回収するので、従来例のように、汚泥が掻寄せ板を乗り越えるようなことがなく、汚泥の回収効率が向上する。しかも、汚泥の吸引力は沈殿池の水位と吐出管内の水位との水位差により生じさせるから、バキューム装置のような特別な設備が不要であって経済的である。また、沈殿池の内部全域にわたってチェンを張設するなどの必要がなく、駆動系が大掛かりとなることはない。さらに、従来の掻寄せ板のような摩耗の問題もなく、保守・管理に手数を要さない。

図１および図２は、この発明の一実施例である汚泥回収装置の構成を示している。
同図において、１は汚泥を含む水が導入される沈殿池であり、この沈殿池１の上流側に緩衝壁１０が設置されている。この緩衝壁１０は固形物の沈殿池１への流入を防止したり、水流の勢いを止めたりするためのものである。緩衝壁１０の全面には複数の流入口１１が設けてあり、これらの流入口１１を通って水が沈殿池１に流入する。

沈殿池１の内部には汚泥回収室１２が区画形成されている。この汚泥回収室１２は筒状の隔壁１３によって沈殿池１と隔絶されている。前記隔壁１３の高さは沈殿池１の水位ｈより高くなるように設定されているので、沈殿池１の水が隔壁１３を乗り越えて汚泥回収室１２に流入することはない。汚泥回収室１２は沈殿池１より汚泥を回収して下部の排出口１４より汚泥引抜管１５を経て外部へ排出するためのものである。なお、汚泥回収室１２は、沈殿池１と隔絶されていれば、沈殿池１の内部のどこに設けてもよい。また、沈殿池１の内部に限らず外部に設けてもよい。

同図中、Ａは沈殿池１の底ｂに堆積した汚泥、Ｂは水面に浮遊するスカムである。汚泥Ａは後述するノズル４０に吸引されて汚泥回収室１２に回収される。スカムＢは後述する機体２０に取り付けられた掻寄せ板２５により掻き寄せられてスカムスキマ１６に回収される。スカムスキマ１６は、掻寄せ板２５によりスカムＢが掻き寄せられてきたときに回動して開口部を水面近くに位置させるものである。なお、図中、１８は堰板であり、スカムＢは堰板１６によって溢水路１７に入り込むのが阻止される。

沈殿池１の内部には汚泥回収装置の吸引機構部２が、また、汚泥回収室１０には汚泥回収装置の回収機構部３が、それぞれ設けられている。
前記吸引機構部２は、縦横の枠材によって構成される機体２０上に、汚泥吸引機構４、ホース巻取機構５、および往復動機構６が搭載されて成るものである。

前記汚泥吸引機構４は、左右一対のノズル４０，４０を備えており、各ノズル４０の吸引口４１より汚泥を吸引し、左右の連結管４３，４３およびガイド管５４を経てホース７へ導く。
各ノズル４０は、吸引管４２の下端に矩形状の吸引口４１が一体形成されたものである。各ノズル４０の吸引管４２は上端部が曲がり、前記連結管４３に連結される。吸引口４１の幅は沈殿池１の幅のほぼ１／２であり、２個の吸引口４１，４１を幅方向に並べることで沈殿池１の全幅に対応させている。

左右の各連結管４３は、ホース巻取機構５のドラム５０を回動自由に支持している。各連結管４３の一端はノズル４０の吸引管４２に連結され、他端はドラム５０の中心を通るガイド管５４に連通させてある。このガイド管５４の両端部は左右の各連結管４３の内孔に挿入されて、回動自由に支持されている。

前記ホース巻取機構５は、前記ドラム５０と、このドラム５０を正逆各方向に回動させる駆動機構５１とから成る。
前記ドラム５０は、左右の端板５２，５２間に円筒状の胴部５３が設けられたものであり、胴部５３の中心を前記ガイド管５４が通っている。ガイド管５４は適所に接続部５４ａを有し、この接続部５４ａにホース７の一端が接続される。ホース７は可撓性を有し、全長がたるまないよう、余剰長さ分が胴部５３の外周面に巻き取られる。
なお、この実施例では、余剰長さ分のホース７をドラム５０に巻き取るようにしているが、ホース７は必ずしも巻き取る必要はなく、例えば、ホース７を吊持する複数の吊り具を上方に移動自由に設けて、ホース７が垂れてノズル４０の移動を妨げないようにしてもよい。

前記機体２０の上端部には支持台２１が設けてあり、この支持台２１上に前記駆動機構５１の駆動源であるモータ５５が支持されている。このモータ５５の軸にはホイール５６が装着され、このホイール５６と一方の端板５２に装着されたホイール５７との間にチェン５８を張設して前記駆動機構５１を構成している。

前記機体２０の支持台２１上には、往復道機構６の駆動源であるモータ６１が支持されるとともに、図３に示すように、モータ６１により駆動される回転軸６２が軸受２２により回転自由に支持されている。モータ６１の軸と回転軸６２とにはそれぞれホイール６３，６４が装着され、このホイール６３，６４間にチェン６５が張設されている。回転軸６２の両端には左右一対のローラ機構６６，６６が設けられている。各ローラ機構６６は、沈殿池１の上方に架設された左右のガイドレール２３に沿って走行する。各ガイドレール２３はＩ型鋼より成り、沈殿池１のほぼ全長にわたって架設されている。

各ローラ機構６６は、回転軸６２にカップリング６８を介して接続された従動軸６７をそれぞれ有している。各従動軸６７には一対の歯車６８ａ，６８ｂが装着され、各歯車６８ａ，６８ｂにそれぞれ噛み合う歯車６８ｃ，６８ｄにローラ６９ａ，６９ｂが一体化されている。各ローラ６９ａ，６９ｂは支え軸６０ａ，６０ｂ上に回転自由に支持されており、ガイドレール２３を挟むようにして係合させてある。
上記した構成の往復動機構６において、モータ６１を駆動して回転軸６２が回転すると、回転軸６２と一体に従動軸６７が回転し、この回転が歯車６８ａ〜６８ｄを介してローラ６９ａ，６９ｂに伝達される。

前記ホース７は汚泥回収室１２まで延びて連通管７０に連結されている。前記連通管７０は汚泥回収室１２の隔壁１３に固定されており、一端が沈殿池１へ、他端が汚泥回収室１２へ、それぞれ突き出ている。連通管７０は汚泥回収室１２において上方へ延び、その上端に吐出管８が連結されている。

前記吐出管８は、上端面が開口し、全長が拡縮可能な蛇腹構造になっている。この吐出管８の拡縮動作によって上端の開口部８０の位置が沈殿池１の水位ｈに対して上下する。吐出管８は支持金具８２を介して昇降駆動機構９により垂直に支持されている。前記昇降駆動機構９が昇降動作すると、吐出管８が拡縮動作して開口部８０の位置が上下に変位する。

この実施例では前記昇降駆動機構９としてボールねじ機構を内蔵する電動シリンダが用いてある。この昇降駆動機構９の駆動源であるモータ９０を駆動すると、図示しないナット部材が回動し、このナット部材と噛み合うねじ軸９１が上下移動する。前記吐出管８の支持金具８２はねじ軸９１の下端に支持されており、ねじ軸９１の上下移動に応じて吐出管８が拡縮動作する。このねじ軸９１のストロークは図示しないリミットスイッチの位置を変えることによって自由に設定可能である。
なお、この実施例では手動ハンドル９３によってもねじ軸９１を上下移動させることを可能としており、手動にするか電動にするかは図示しないクラッチ機構を切り替えることにより実現される。

上記した実施例は、沈殿池１の底に沿って２個のノズル４０，４０を移動させて池底ｂに堆積した汚泥を回収する構成のものであるが、図４および図５に示す実施例のように、池底ｂのほぼ全域にわたって複数のノズル４０を固定的に設置して汚泥の回収を行うようにしてもよい。

図示例の汚泥回収装置では、複数のノズル４０が吸引口４１を下方に向けて池底ｂ上に整列配置されたものである。各ノズル４０の吸引口４１はその幅が沈殿池１の幅にほぼ一致させてある。各ノズル４０は吸込管４２の下端にそれぞれ一体形成されている。各吸込管４２は上方へ延びて曲がり、沈殿池１の外部に設けられた汚泥回収室１２に向けて延びている。沈殿池１と汚泥回収室１２との隔壁１９には複数の連通管７０が固定され、各連通管７０に各吸込管４２がそれぞれ連結されている。

各連通管７０は汚泥回収室１２において所定本数毎に連結管７１に連結され、各連結管７１に吐出管８がそれぞれ連結されている。
各吐出管８は、前記した第１実施例のものと同様の構成であり、拡縮動作によって上端の開口部８０の位置が沈殿池１の水位ｈに対して上下する。全ての吐出管８は支持金具８２を介して昇降駆動機構９により垂直に支持されており、前記昇降駆動機構９を駆動することにより全ての吐出管８が拡縮動作して開口部８０の位置が上下に変位する。

図６は、上記した汚泥回収装置の動作を制御する制御装置１００を示している。この制御装置１００は、専用のハードウェア回路によっても実現でき、また、プログラムされたコンピュータによっても実現できる。制御装置１００にはホース巻取機構５のモータ５５（以下、「第１のモータ」という。）と、往復動機構６のモータ６１（以下、「第２のモータ」という。）と、昇降駆動機構９のモータ９０（以下、「第３のモータ」という。）と、往復動機構６の動作範囲を規制する第１、第２の各センサ１０１，１０２と、タイマ１０３とが接続されている。第１、第２の各センサ１０１，１０２はリミットスイッチや光電センサなどで構成されており、ガイドレール２３に沿う機体２０の移行路に設置されている。

図７は、制御装置１００による制御の流れを示している。なお同図中、「ＳＴ」は「ＳＴＥＰ」（ステップ）の略であり、制御の流れにおける各手順を示す。
ＳＴ１では、制御装置１００は運転指令に待機している。いま、作業員によって図示しない始動スイッチが投入されると、ＳＴ１の判定が「ＹＥＳ」となり、制御装置１００は第２のモータ６１を正転させて往復動機構６により機体２０を汚泥回収室１２から離れる方向へ前進させる。同時に第１のモータ５５を正転させ、ホース巻取機構５のドラム５０を回動させてホース７をドラム５０より引き出す（ＳＴ２，３）。この前進時では、吐出管８の上端の開口部８０は沈殿池１の水位ｈより高い位置に保持されており、吐出管８の開口部８０より水が溢れ出ることはなく、各ノズル４０の吸引口４１には吸引力は作用しない。

機体２０が所定の位置に到達したことが第１のセンサ１０１により検出されると、ＳＴ４の判定が「ＹＥＳ」であり、制御装置１００は第２のモータ６１の駆動を停止させて機体２０の前進を停止させるとともに、第１のモータ５５の駆動を停止させてドラム５０の回転を止め、ドラム５０からのホース７の引出しを停止させる（ＳＴ５，６）。

つぎに、制御装置１００は第３のモータ９０を正転させて昇降駆動機構９により吐出管８を収縮させ、吐出管８の上端の開口部８０を沈殿池１の水位ｈより低い位置まで下げる（ＳＴ７）。これにより吐出管８の開口部８０より水が溢れ出るようになり、各ノズル４０の吸引口４１に吸引力が作用して汚泥の吸引が開始される。

つぎに制御装置１００は、第２のモータ６１を逆転させて往復動機構６により機体２０を汚泥回収室１２に近づく方法へ後退させる。同時に第１のモータ５５を逆転させてホース巻取機構５のドラム５０を前記と反対方向に回動させ、ホース７をドラム５０の周面に巻き取る（ＳＴ８，９）。この後退時では、吐出管８の上端の開口部８０は沈殿池１の水位ｈより低い位置に保持されており、各ノズル４０の吸引口４１に吸引力が作用して池底ｂの汚泥が吸い込まれ、吐出管８の開口部８０より汚泥が水と一緒に溢れ出て汚泥回収室１２に回収される。

機体２０が所定の位置に到達したことが第２のセンサ１０２により検出されると、ＳＴ１０の判定は「ＹＥＳ」であり、制御装置１００は第１のモータ５５の駆動を停止させてドラム５０の回転を止め、ホース７の巻取りを停止させるとともに、第２のモータ６１の駆動を停止させて機体２０の後退を停止させる（ＳＴ１１，１２）。さらに、制御装置１００は第３のモータ９０を逆転させて昇降駆動機構９により吐出管８を引き伸ばし、吐出管８の上端の開口部８０を沈殿池１の水位ｈより高い位置まで上げる（ＳＴ１３）。これにより吐出管８の開口部８０から水が溢れ出るのが止まり、各ノズル４０の吸引口４１に吸引力が作用しなくなる。

つぎに、制御装置１００はタイマ１０３による計時動作をスタートさせ（ＳＴ１４）、設定時間が経過するまで汚泥回収装置の駆動を停止させる。この間、池底ｂには適量の汚泥が堆積する。設定時間が経過してタイマ１０３がタイムアップすると、ＳＴ１５の判定が「ＹＥＳ」であり、始動スイッチが切られていなければ、ＳＴ１６の判定が「ＮＯ」であり、ＳＴ２へ戻って同様の汚泥回収動作が行われる。なお、上記実施例では汚泥の堆積時間を考慮して汚泥回収装置を一定時間間隔で間欠動作させているが、汚泥の堆積にそれ程時間がかからなければ、汚泥回収装置を継続的に動作させてもよい。

図４および図５の第２実施例については、制御装置１００は一定時間毎に第３のモータ９０を正転させて昇降駆動機構９により各吐出管８を一斉に押し下げ、各吐出管８の上端の開口部８０を沈殿池１の水位ｈより低い位置まで下げる。これにより全てのノズル４０による汚泥の吸引動作が一斉に開始される。この汚泥の回収が一定時間行われると、制御装置１００は各吐出管８を一斉に引き上げて各吐出管８の上端の開口部８０を沈殿池１の水位ｈより高い位置まで引き上げる。これにより吸引動作が一斉に停止し、池底に適量の汚泥が堆積するまで待機することになる。

この発明の第１実施例である汚泥回収装置の構成を示す側面図である。第１実施例の正面図である。往復動機構の詳細を示す断面図である。この発明の第２実施例である汚泥回収装置の構成を示す平面図である。第２実施例の正面図である。制御装置を示すブロック図である。制御装置による制御の流れを示すフローチャートである。従来例の側面図である。

符号の説明

１沈殿池
７ホース
８吐出管
１２汚泥回収室
４０ノズル
４１吸引口
５０ドラム
８０開口部

Claims

沈殿池の底に堆積した汚泥を回収するための汚泥回収装置であって、前記沈殿池の内部に設けられる吸引機構部と、前記沈殿池と隔絶された汚泥回収室に設けられる回収機構部と、吸引機構部および回収機構部の動作を制御する制御装置とから成り、
前記吸引機構部は、ガイドレールに沿って走行する機体を有し、前記機体上に、沈殿池の底近くに吸引口を臨ませるように設けられるノズルと、前記ノズルに連通する可撓性を有するホースの余剰長さを外周に巻き取るドラムと、前記ドラムを正逆各方向へ回動させる駆動機構と、機体をガイドレールに沿って往復走行させて前記ドラムをノズルとともに池底に沿って往復動させる往復動機構とが搭載され、
前記回収機構部は、下端部が前記ホースを介して吸引口に連通しかつ上端部に開口部を有する吐出管と、前記開口部の位置が沈殿池の水位に対して上下動可能なように吐出管を垂直に支持する昇降駆動機構とを有しており、
前記制御装置は、前記機体の往復動に応じて前記ホースをドラムに巻き取りまたはドラムから引き出すように前記往復動機構および前記駆動機構の各動作を制御するとともに、汚泥の吸引時には吐出管の開口部が沈殿池の水位より低い位置に位置し、汚泥の吸引停止時には吐出管の開口部が沈殿池の水位より高い位置に位置するように、前記昇降駆動機構の動作を制御するようにした汚泥回収装置。