JP5891197B2 - スカム除去装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、下水処理場の沈殿池等の水処理施設で発生するスカムを除去するためのスカム除去装置に係り、特に、スカムの移動性を向上させて、効率よくスカムを排出できるようにしたものに関する。

従来、沈殿池の水面上に発生するスカムは、その沈殿池の下流側に設けられているスカム除去装置により除去されるように構成されている。このようなスカム除去装置としては、例えば、特開平９−１９６８２号公報の図４に示されているように、軸心方向が水面と平行し、かつ、その軸心方向（長手方向）に沿って細長の開口部を有するとともに、その軸心を中心にして回動することのできるパイプにより構成され、スカム排出時にそのパイプを回動させて開口部の一部を水面下に位置させ、スカムをその開口部からパイプ内に取入れて排出するパイプ式スカム排出機構を備えたものが知られている。また、スカム除去装置としては、上記特開平９−１９６８２号公報の図１や特開２０００−２０２４３６号公報等に示されているように、上下動する流入堰を有するトラフにより構成され、スカム排出時にトラフの流入堰の上端を水面下に位置させ、スカムをその流入堰を介してトラフ内に取入れて排出するようにしたものも知られている。

しかしながら、上記従来のスカム除去装置は、パイプの開口部やトラフの流入堰が水面下に位置した直後に、開口部や流入堰近くのスカムがパイプやトラフ内に流入するが、その後は、大量の水にわずかにスカムが同伴されてパイプやトラフ内に流入し、スカム全体の除去に長時間要し、結果的にスカムの除去に大量の水を必要とする欠点があった。

すなわち、水面上に発生して浮かんでいるスカムは、一つの大きな平板状を呈し、しかもそのスカムは、一定の厚さと固さと付着力（粘着力）とを有しているので、パイプやトラフが動作する前は、その平板状のスカムの一辺がパイプやトラフに付着している状態にあるとともに、他の辺が槽壁にそれぞれ付着している状態にあるので、パイプや流入堰の動きに合わせパイプや流入堰（トラフ）近くのスカムの一部が開口部や流入堰を介してパイプ内に流入するが、その後は水のみがパイプやトラフ内に流入しやすく、スカム全体を短時間で除去できないという欠点があった。そして、パイプやトラフに水が多く流れ込んだ場合は、その後のスカム処理装置において、処理負荷が大きくなるという欠点があった。

さらに、従来のスカム除去装置においては、例えば、特開平９−２７６８６０号公報等に示されるように、パイプの開口部の水面下への移動に合わせて、あるいはトラフの流入堰の水面下への移動に合わせて、スカムに対してパイプやトラフ側方向へ移動力を付与するために、スカムの上面に傾斜角を有する圧力水を噴射させることも行われている。しかし、水の流れのみを利用してスカムを移動させる従来のスカム排出方式では、水のみがパイプやトラフ内に流入し、この流入した水が沈殿池等へ返送され、そして、その返送された水が再び水処理施設にポンプアップされるために無駄に電力が消費され、動力費がかさむという欠点がある。

そこで、本出願人は、先に、特許第３９４３５５１号において、上記欠点を解決するためのスカム除去装置を提供している。この特許に係るスカム除去装置（以下、「特許装置」という。）では、槽内のスカムがスカム取入口に円滑に流入できるようにするとともに、スカム全体の移動が円滑に行えるようにして、スカムを効率よく排出するができるようにしている。

すなわち、上記特許装置は、発生したスカムを水流にのせてスカム排出機構側へ移動させるとともに、スカム排出時にそのスカム排出機構のスカム取入口の一部を水中に没するようにして、その発生したスカムを除去するスカム除去装置であって、そのスカム排出機構のスカム取入口を形成する壁面のうちのスカムが流れてくる壁面側に設けられ、かつ、その壁面に沿って、例えば圧縮空気からなる流体（空気）を上方に向けて噴出させる噴出手段を設けたことを特徴としている。

さらに、この特許装置は、槽壁側にも、スカム排出機構の設けられている位置よりも上流側の槽壁の近傍の水中で、かつ、その槽壁に沿って空気を上方に向けて噴出させる噴出手段を設けたことを特徴としている。加えて、この特許装置は、スカム排出機構の設置位置よりも上流側に設置され、スカム排出時に、そのスカム排出機構側で、かつ、斜め下向きに水を噴射させて、その水の噴射圧によりスカムをそのスカム排出機構側に移動させる水噴射手段を設けたことを特徴としている。

上記構成からなる特許装置は、スカムがスカム取入口に円滑に流入できるとともに、スカム全体の移動が円滑に行えるので、スカムの排出を速やかに行うことができる。このため、この特許装置は、スカムの排出に伴う水の流出量を従来のスカム除去装置に比べて１／２０〜１／３０に減らすことができる。このように、本特許装置は、排出されるスカムに同伴される水の量が従来に比べて極端に少ないため、加圧浮上装置等の後処理装置の設備費が少なくて済むとともに、揚水ポンプの消費電力が少なくて済み、省エネルギーに貢献することができるという特長を有している。

この特許装置を使用して実際の、ある下水処理場で行った実証試験について説明する。この実証試験で用いられたパイプ式スカム排出機構を備えたスカム除去装置は、パイプの開口部の長さが５ｍである。そして、そのパイプから上流側に、厚さが７〜１０ｃｍに生長したスカムがパイプから５ｍまで生成したとき、パイプの開口部の一部を５〜７分間、水没させるとスカムを完全に排出することができた。また、他の下水処理場の実証試験では、２４時間毎に５分間、３６時間毎に５分間、パイプの開口部の一部を水没させて、スカムを完全に除去できることが確認されている。したがって、本特許装置は、週に一度、パイプの開口部の一部を１０分程度水没するだけで足りるので、「週一君」の愛称が付されており、平成１８年２月２８日発行の「月刊 下水道増刊号（Ｐ．７１）」等でも紹介されている。

しかしながら、上記特許装置においては、スカム取入口側に径が１０ｃｍを超えるような大きなスカムの塊が存在したときは、空気からなる流体を上方に向けて噴出しても空気の力でスカムをスカム取入口の縁まで持ち上げられず、このためスカムをパイプ内に円滑に流入できず、スカムの排出に支障を来たすおそれがあった。

このような大きなスカムの塊は、特に、汚水と雨水を一本の同じ管に集めて下水処理場へ流す合流式の場合で、かつ、豪雨時に発生しやすいという性質を有している。また、このようなスカムの大きな塊は、下水中に含まれる油脂分を含む汚泥が下水管内面に付着し、そこで生長しオイルボール状に生成されたもの、あるいは、汚泥中の有機物が嫌気状態に保たれることによりで生成されたもの等であり、これらが豪雨時に水流や水圧により下水管内面等から剥離して塊状となって下水処理場に流れ着いたものである。

上記特許装置は、豪雨時以外の通常時において、スカム取入口側に径（厚さ）が１０ｃｍを超えるような大きなスカムの塊が存在しないので、空気の力のみでスカムをスカム取入口の縁まで持ち上げてスカムをパイプ内に円滑に流入させることができる。しかし、豪雨の後には、上述のように、大きなスカムの塊が存在するときがあり、スカムの排出に支障を来たすおそれがあった。

また、上記特許装置を含む従来のスカム除去装置においては、スカムの一部がパイプの下方を通過して、つまり、スカムの一部がスカム排出機構の下方を回り込んで処理水中に混入し、処理水の水質を悪化させるおそれがあった。

そこで、本発明は、上記欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、スカム取入口側に径が１０ｃｍを超えるような大きなスカムの塊が存在した場合でも、例えば、豪雨時及び豪雨時以外の通常時等の動作モードに応じて、その大きなスカムの塊をスカム取入口の縁まで持ち上げてパイプ内に円滑に流入できるようにしたスカム除去装置を提供することにある。

本発明に係るスカム除去装置は、上記目的を達成するために、発生したスカムを水流にのせてスカム排出機構側へ移動させるとともに、スカム排出時にそのスカム排出機構のスカム取入口の一部を水中に没するようにし、その発生したスカムを除去するスカム除去装置において、前記スカム除去装置の動作モードとして、豪雨時の豪雨モードや豪雨時以外の通常モード等の各種モードを設定する手段と、前記スカム排出機構のスカム取入口を形成する壁面のうちのスカムが流れてくる壁面側に設けられ、前記動作モードに従って圧力水又は空気を噴出する噴出手段と、前記スカム排出機構及び前記噴出手段を駆動制御する制御部と、前記スカム排出機構の設けられている位置よりも上流側の槽壁の近傍の水中で、かつ、その槽壁に沿って空気を上方に向けて噴出する空気噴出手段と、スカム排出機構の設置位置よりも上流側であって、スカム排出時に、そのスカム排出機構側で、かつ、斜め下向きに水を噴射させて、その水の噴射圧によりスカムをそのスカム排出機構側に移動させる水噴射手段とを備え、前記制御部は、スカム取入口の一部が水中に没したときからスカムがそのスカム取入口に流入開始するまでの間、前記各種モードを設定する手段によって設定された動作モードに従って、前記スカム排出機構のスカム取入口を形成する壁面のうち、そのスカムが流れてくる側の壁面に沿って上方に向けて圧力水又は空気が噴出されるように前記噴出手段を駆動することを特徴としている。

また、本発明は、発生したスカムを水流にのせてスカム排出機構側へ移動させるとともに、スカム排出時にそのスカム排出機構のスカム取入口の一部を水中に没するようにし、その発生したスカムを除去するスカム除去装置において、前記スカム排出機構のスカム取入口を形成する壁面のうちのスカムが流れてくる壁面側に設けた圧力水噴出手段と、前記圧力水噴出手段に併設して配された圧縮空気噴出手段と、前記スカム除去装置の動作モードを設定する手段と、前記スカム排出機構、前記圧力水噴出手段、及び前記圧縮空気噴出手段を駆動制御する制御部と、前記スカム排出機構の設けられている位置よりも上流側の槽壁の近傍の水中で、かつ、その槽壁に沿って空気を上方に向けて噴出する空気噴出手段と、スカム排出機構の設置位置よりも上流側であって、スカム排出時に、そのスカム排出機構側で、かつ、斜め下向きに水を噴射させて、その水の噴射圧によりスカムをそのスカム排出機構側に移動させる水噴射手段とを備え、前記制御部は、前記動作モードを設定する手段によって設定された動作モードに従って、前記スカム取入口の一部が水中に没すると同時に、前記スカム排出機構のスカム取入口を形成する壁面のうち、そのスカムが流れてくる側の壁面に沿って圧縮空気が所定時間噴出されるように前記圧縮空気噴出手段を駆動した後、スカムがそのスカム取入口に流入開始するまでの間、該スカムが流れてくる側の壁面に沿って上方に向けて圧力水が噴出されるように前記圧力水噴出手段を駆動することを特徴としている。

さらに、本発明は、空気噴出手段の空気の噴出は、常時、行われることを特徴としている。

そして、本発明は、スカム排出機構がパイプ式スカム排出機構、または、トラフ式スカム排出機構であることを特徴としている。

さらに、本発明は、圧縮空気噴出手段からの圧縮空気の噴出は、空気供給管の下部の長手方向に沿って所定の間隔を保って設けられた小孔から行われることを特徴としている。

また、本発明は、圧縮空気噴出手段からの圧縮空気の噴出は、空気供給管の上部の長手方向に沿って所定の間隔を保って小孔を設け、その小孔の上方には所定の間隔を保ってカバーが設けられていることを特徴としている。

そして、本発明は、水噴射手段からの水の噴出は、槽内の中層の水をポンプアップし、扁平で、かつ、末広がりに形成されたノズルから行われることを特徴としている。

本発明は、スカム排出機構のスカム取入口を形成する壁面のうちのスカムが流れてくる壁面側に圧力水又は空気を噴出する噴出手段を設け、その噴出手段を、あらかじめ設定されたスカム除去装置の動作モードに従って駆動することで、スカム取入口の一部が水中に没したときからスカムがそのスカム取入口に流入開始するまでの間、そのスカムが流れてくる側の壁面に沿って圧力水又は空気を上方に向けて噴出させるものであるから、スカム中に径が１０ｃｍを超えるような大きなスカムの塊が存在した場合でも、噴出される水流又は空気流により、その大きなスカムの塊をスカム取入口の縁まで持ち上げてスカム取入口に円滑に流入でき、スカムの排出を速やかに行うことができる。

また、本発明は、前記スカム排出機構のスカム取入口を形成する壁面のうちのスカムが流れてくる壁面側に圧力水噴出手段を設け、その圧力水噴出手段に併設して圧縮空気噴出手段を配し、あらかじめ設定した動作モードに従ってスカム排出機構を駆動制御するとともに、スカム取入口の一部が水中に没すると同時にそのスカムが流れてくる側の壁面に沿って圧縮空気が所定時間噴出されるように圧縮空気噴出手段を駆動した後、スカムがそのスカム取入口に流入開始するまでの間、上方に向けて圧力水が噴出されるように圧力水噴出手段を駆動することで、圧縮空気によりスカムが壁面から剥離し、その剥離したスカムがスカム取入口に噴出される圧力水により円滑に流入される。

そして、本発明は、スカム排出機構の設けられている位置よりも上流側の槽壁の近傍の水中で、かつ、その槽壁に沿って空気を上方に向けて噴出させる空気噴出手段を設けているので、空気によりスカムの槽壁への付着がなくなり、スカムをスカム排出機構側へ効率よく移動させることができる。

さらに、本発明は、空気噴出手段の空気の噴出は、常時、行われるので、空気によりスカムの槽壁への付着がなくなり、スカムをスカム排出機構側へより効率よく速やかに移動させることができる。

また、本発明は、スカム排出機構の設置位置よりも上流側に設置され、スカム排出時に、そのスカム排出機構側で、かつ、斜め下向きに水を噴射させて、その水の噴射圧によりスカムをそのスカム排出機構側に移動させる水噴射手段が設けられているので、スカムの移動をより促進させることができる。

そして、本発明は、スカム排出機構がパイプ式スカム排出機構、または、トラフ式スカム排出機構であるので、スカム排出機構を簡単に実施することができるとともに、既設のスカム排出機構に対しても容易に付設することができる。

また、本発明は、噴出手段の空気の噴出は、空気供給管の下部の長手方向に沿って所定の間隔を保って設けられた小孔から行われるので、小孔の目詰まりを効果的に防止することができる。

そして、本発明は、噴出手段の空気の噴出は、空気供給管の上部の長手方向に沿って所定の間隔を保って小孔を設け、その小孔の上方には所定の間隔を保ってカバーが設けられているので、小孔の目詰まりを効果的に防止することができる。

さらに、本発明は、水噴射手段の水の噴出は、槽内の中層の水をポンプアップし、扁平で、かつ、末広がりに形成されたノズルから行われるので、簡単に水を噴出させることができるとともに、スカムの広い面積にわたって圧力水を散布でき、スカムを効率よく移動させることができる。

本発明の一実施の形態に係るスカム除去装置を適用した沈殿池の上カバーを除いた状態の一部の平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 パイプの開口部の一部が水面上に位置している状態のパイプの断面図である。 図３に示されるパイプの上面図である。 空気供給管の下部の長手方向に沿って所定の間隔を保って小孔を設けたときの噴出手段の線断面図である。 空気供給管の上部の長手方向に沿って所定の間隔を保って小孔を設けたときの線断面図である。 圧力水を噴射するノズルの斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るスカム除去装置の制御器のブロック図である。 パイプの開口部の一部が水面下に位置している状態で、かつ、スカム中に径が１０ｃｍを超えるような大きなスカムの塊が存在していないときのパイプの断面図である。 パイプの開口部の一部が水面下に位置している状態で、かつ、スカム中に径が１０ｃｍを超えるような大きなスカムの塊が存在しているときのパイプの断面図である。 本発明の一実施の形態に係るスカム除去装置におけるスカム排出の制御動作を示すタイムチャートである。 本発明の一実施の形態に係るスカム除去装置にトラフ式スカム排出機構を採用したときの説明図である。 本発明の一実施の形態に係るスカム除去装置に他の形式のトラフ式スカム排出機構を採用したときの説明図である。

以下、本発明をより詳細に説明するために、添付の図面に基づいて説明する。
図１は、一実施の形態に係るスカム除去装置を適用した下水処理場の沈殿池１の一部分の平面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、この図１は、図２から上カバー２を除いて示されている。なお、この沈殿池１は、下水処理場の初沈又は終沈、あるいはこれらの導水渠で、スカムの発生する水槽であればその性質は問わない。

上記図１及び図２において、右側には原水を流入するための導水渠（図示せず）が設けられ、その下流側には、処理水を取り出すための溢流トラフ３が設けられている。したがって、この図示の例では、水は矢印ａで示されるように、左側から右側に向けて流れるように構成されている。そして、この沈殿池１は、水の流れの下流側（図示の例では右側）の水路幅が上流側よりも狭くなるように構成されている。また、図１及び図２では、図面の煩雑さを回避するために沈殿池１の上面に生成されるスカムは省略されている。なお、このスカムは、後述する図９及び図１０に「Ｓ，Ｓ´」の符号で示されている。

図中、１０は、沈殿池１の下流側に設けられたパイプ式スカム排出機構であり、そして、２０は本発明に係る噴出手段、３０は本発明に係る空気噴出手段、４０は本発明に係る水噴出手段である。先ず、パイプ式スカム排出機構１０、噴出手段２０及び空気噴射手段３０について図３及び図４をも用いて説明する。

上記パイプ式スカム排出機構１０は、軸心が水面とほぼ一致するように設けられた所定の太さをするパイプ１１が沈殿池１を横断するように設けられている。このパイプ１１の一端側（図１では上端側）は、沈殿池１の一方の側壁（図１では上側の側壁）１ａに設けられている排水ピット１２内に位置し、そのパイプ１１の他端側には、パイプ１１を図１の矢印ｂに示されるように往復回動させるモータ等を備えて構成される回転機構１３が設けられている。そして、このパイプ１１には、その軸心方向に沿った細長の本発明のスカム取入口に相当する開口部１４が設けられている。図示の例では、この開口部１４は、その開口長さは沈殿池１の横幅と同じに形成され、その開口幅は、パイプ１１の中心位置を中心にしてほぼ９０°の角度に相当して形成されている。

上記回転機構１３は、パイプ１１がスカムを排出しないときは、図２及び図３に示されるように、パイプ１１の開口部１４が水面上に位置するように回動し、そして、スカム排出時には、後述する図９及び図１０に示されるように、パイプ１１の開口部１４の一部分が水面下に位置するように、所定の角度（図９及び図１０の例では、反時計方向への所定角度）、回動できるように構成されている。

図３において、１５は阻止板であって、パイプ１１の下部に設けられている。この阻止板１５は、パイプ１１の軸心方向に沿い、かつ、パイプ１１の下部から所定の長さ、例えば３０ｃｍ程度下方に伸びて構成されている。このように、パイプ１１に阻止板１５を設けたときは、スカムがパイプ１１の下方を回って下流へ流出するのを効果的に阻止でき、処理水へのスカムの混入を防止することができる。なお、この阻止板１５は、下方への伸びが長くなるほど処理水へのスカムの混入防止効果を高めることができるが、長すぎると沈殿池の沈殿効果に悪影響を与えるので、上述の３０ｃｍ程度が好ましい。

上記噴出手段２０は、圧縮空気を噴出するための合成樹脂等のパイプからなる空気噴出パイプ２１と、圧力水を噴出するための合成樹脂等のパイプからなる圧力水噴出パイプ２２とを有している。これらパイプ２１，２２の軸心方向は、パイプ１１の軸心方向と並行し、かつ、そのパイプ１１のスカムが流れてくる側の側壁（図示の例では、パイプ１１の左側の側壁）に支持部材２３を介して設けられ、これらパイプ２１，２２は、少なくとも、生成されるスカムの下方に位置するように設けられている。そして、これらパイプ２１，２２のうち、空気噴出パイプ２１は、圧力水噴出パイプ２２よりもパイプ１１寄りに設けられている。

なお、圧力水噴出パイプ２２は、空気噴出パイプ２１よりもパイプ１１寄りに設けることもできる。さらに、これらパイプ２１，２２は、パイプ１１に添設させたが、これらをパイプ１１に添設させることなく、これらパイプ２１，２２の両端側を槽壁１ａ，１ｂにそれぞれ固定して取付けることもできる。しかし、図示のようにパイプ１１に添設した方が機構も簡単で、かつ、取付けが容易になる特長がある。

空気噴出パイプ２１には、図５に拡大して示されるように、その空気噴出パイプ２１の下部で、かつ、その長手方向に沿って所定間隔を保って複数の小孔２４，２４・・・が開けられていて、それら小孔２４，２４・・・から圧縮空気を下向きに噴出させ、その後、浮力で上方に向けられるように構成されている（図５の矢印ｃ参照）。また、圧力水噴出パイプ２２には、図５に拡大して示されるように、その圧力水噴出パイプ２２の上部で、かつ、その長手方向に沿って所定間隔を保って複数の小孔２５，２５・・・が開けられていて、それら小孔２５，２５・・・から圧力水を上方に向けて送出できるように構成されている（図５の矢印ｄ参照）。

図６は、空気噴出パイプ２１の他の例を示したもので、この空気噴出パイプ２１に設けられる小孔２４，２４・・・は、空気噴出パイプ２１の上部で、かつ、その長手方向に沿って所定間隔を保って開けられ、さらに、各小孔２４，２４・・・の上方には、所定の間隔を保ってカバー２６，２６・・・が設けられている。したがって、空気は、図６の矢印ｅに示されるように、カバー２６を迂回して上昇する。このように、小孔２４，２４・・・の上方にカバー２６，２６・・・を設けたときは、小孔２４，２４・・・が上向きに設けられていても、図５のように、小孔２４，２４・・・を下向きに設けたと同様に小孔２４，２４・・・がスカムで閉塞されるのを効果的に防止することができる。なお、この図６においても、圧力水噴出パイプ２２は、図５と同様に構成されているので、小孔２５，２５・・・から圧力水を上方に向けて噴出させることができる（図６の矢印ｆ参照）。

上記空気噴出手段３０は、沈殿池１の両側壁１ａ，１ｂにそれぞれ取付けられる散気管３１ａ，３１ｂを有している。これら散気管３１ａ，３１ｂは、沈殿池１の水面下１０ｃｍ程度の水中に図示しない取付金具を介して側壁面１ａ，１ｂにそれぞれ設けられ、これら散気管３１ａ，３１ｂは、上記空気噴出パイプ２１と同様に、合成樹脂等のパイプの長手方向に沿って所定間隔を保って複数の小孔を開けて構成されている。

図１において、５１ａは、上述した空気噴出パイプ２１に図示しない圧縮空気の供給源から圧縮空気を供給するための途中に自動開閉弁Ｖ₁を備えた空気供給管であり、５１ｂは、上述した散気管３１ａ，３１ｂに図示しない圧縮空気の供給源から圧縮空気を供給するための空気供給管である。圧縮空気の供給源としては、沈殿池１が下水処理場に設けられているときは、曝気槽に用いられる圧縮空気の一部を用いることができる。もちろん、コンプレッサを設置してここから圧縮空気を得ることもできる。なお、図示の例では、パイプ１１に設けられる空気噴出パイプ２１は、パイプ１１の回動に伴って移動するので、空気供給管５１ａと空気噴出パイプ２１との接続箇所には、図示しない可撓性のチューブが設けられる。

水噴射手段４０は、パイプ式スカム排出機構１０よりも所定距離上流側の位置（図示の例では、沈殿池１の幅が狭くなる部分よりも少し上流側の位置）で、かつ、沈殿池１の水流に直交する方向に伸びて設けられたヘッダ管４１を有している。そして、ヘッダ管４１にそのヘッダ管４１の長手方向に沿って所定の間隔を保って複数のノズル４２，４２・・・を配設して構成されている。各ノズル４２，４２・・・は、パイプ式スカム排出機構１０側に向けて、つまり沈殿池１の下流方向の下側に向けて圧力水を噴射できるように構成されている。

各ノズル４２，４２・・・は、図７に示されるように、その外形形状が扁平な末広がりに形成されていて、その末広がりの端面に開口されたスリット４２ａ，４２ａ・・・から膜状の圧力水をそれぞれ噴射できるように構成されている。したがって、各ノズル４２，４２・・・からは、スカムの広い面積にわたって圧力水を散布でき、スカムをパイプ式スカム排出機構１０側に向けて効率よく移動させることができる。

図１において、５２ａは、上述した圧力水噴出パイプ２２にパイプ式スカム排出機構１０の設置位置よりも下流側の中層からポンプＰでポンプアップされた圧力水を供給するための途中に自動開閉弁Ｖ₂を備えた圧力水供給管であり、５２ｂは、上述したヘッダ管４１にポンプＰでポンプアップされた圧力水を供給するための圧力水供給管である。

図２において、６０は、沈殿池１の汚泥掻寄機構であり、無端のチェーンコンベヤ６１に掻寄板６２，６２・・・を所定の間隔を保って設けて構成されている。この汚泥掻寄機構６０は、チェーンコンベヤ６１の往動側において、沈殿池１の底部に堆積した汚泥（沈殿物）を図示しないピットへ排出できるように構成され、チェーンコンベヤ６１の復動側において、スカムをパイプ式スカム排出機構１０側へ移動できるように構成されている。

図８は、スカム除去装置の駆動制御を司るプログラムコントローラからなる制御器７０のブロック図である。この制御器７０は、ＣＰＵを中心に構成される制御部７１を有している。そして、この制御部７１には、パイプ１１の回動時間や自動開閉弁Ｖ₁，Ｖ₂の開閉時間等を設定するとともに、スカム除去装置を豪雨時以外の通常モードや豪雨時（豪雨時及びその後の所定時間を含んでいる。）の豪雨モード、及びその他の各種モードを選択設定する設定器７２と、回転機構１３のモータを駆動制御してパイプ１１の回動を駆動するパイプ回転ドライバ７３と、ポンプＰを駆動制御するポンプドライバ７４と、自動開閉弁Ｖ₁，Ｖ₂を駆動制御するバルブドライバ７５とが接続されている。

上記構成からなるスカム除去装置のスカム排出動作を図９及び図１０の説明図と図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）のタイムチャートとを用いて説明する。図９及び図１０は、スカム排出時が到来してパイプ１１が図３の位置から所定角度、反時計方向に回転し、開口部１４の上流側（図示の例では左側）の端部（縁）１４ａが所定深さ水面下に位置した状態をそれぞれ示している。また、図９は、生成されるスカムＳが厚さ１０ｃｍ以下の豪雨時以外の通常状態を示している。そして、図１０は、生成されるスカムＳ中に厚さ（直径）が１０ｃｍを超えるような大きな塊状のスカムＳ´を含む、豪雨時の状態を示している。さらに、図１１（ａ）は、豪雨時でない通常時モードのタイムチャートを示し、図１１（ｂ），（ｃ）は、豪雨時モードのタイムチャートを示している。

さて、今、豪雨時でない状態とする。この場合において、スカム除去装置は、設定器７２を介して通常モードに設定される。この場合、スカムＳを排出する時刻が到来するまでは、パイプ式スカム排出機構１０のパイプ１１が図３に示されるように、そのパイプ１１の開口部１４が水面上に位置される。したがって、スカムＳは、パイプ１１から排出されないので、パイプ１１の上流側に徐々に板状に集積されてくる。さらに、散気管３１ａ，３１ｂからは、常時、圧縮空気が供給され、パイプ１１の沈殿槽１の両側壁１ａ，１ｂに沿って気泡が噴出している状態にあり、従って、スカムＳが両側壁１ａ，１ｂに付着（粘着）していない状態、つまり、板状のスカムＳの塊が完全に水面上に浮かんだ状態に保たれている。

次に、スカムＳを排出する時刻が到来すると、例えば、前回のスカム排出時から一週間経過すると、図１１（ａ）に示されるように、パイプ１１は回転機構１３により開口部１４の一部が水中に没するように（図９参照）、所定時間（例えば１０分間）回転させられる。また水噴出手段４０も、パイプ１１の開口部１４の一部が水中に没すると同時に駆動開始されてノズル４２，４２・・・からスカムＳ上に圧力水が噴出される。したがって、スカムＳは、沈殿池１の水流（矢印ａ参照）によるスカム移動の他にその圧力水によるスカム移動力が付与されてパイプ式スカム排出機構１０側への移動がより促進される。

さらに、パイプ１１の開口部１４の一部が水中に没すると同時に、自動開閉弁Ｖ₁が所定時間（例えば３０秒間）開かれ、空気噴出パイプ２１から空気が噴出される。この噴出された空気によりパイプ１１の開口部１４近辺のスカムＳは、気泡により持ち上げられ、その持ち上げられたスカムＳが開口部１４の端部１４ａを越えてパイプ１１内にスムーズに導かれる（図９の矢印ｇ参照）。一旦、スカムＳが開口部１４からパイプ１１内に入ると、それに続くスカムＳの全体がパイプ１１内に円滑に導かれる。空気噴出によるスカムＳの開口部１４への導入は、極めて短時間の３０秒前後で十分であり、その後は、スカムＳの流れの勢いによってパイプ１１内に連続して円滑に導かれる。このように、空気噴出が短時間で済むので、より低コストにスカム排出を行うことができる。

しかも、このスカム排出に当っては、スカムＳは、両側壁１ａ，１ｂの面から散気管３１ａ，３１ｂからの気泡により完全に離れているので、スカム全体の移動が円滑に行われ、スカム全体が開口部１４からパイプ１１内に速やかに移動する。このため、このスカム除去装置では、スカムＳ全体を排出するためのパイプ１１に取込まれる水量を、水噴射手段４０のみを駆動させてスカムＳ全体を排出したときの水量の１／２０〜１／３０に減らすことができるという極めて優れた効果を得ることができる。

パイプ１１内に取込まれたスカムＳは、排水ピット１２に導かれ、ここから脱水機等を備えた図示しないスカム処理装置に送出されて処理される。このスカム処理装置においてもスカムＳに含まれる水の量が極めて少ないので、処理コストを低減できる等の効果を有することができる。

スカムＳがパイプ１１内に取込まれて沈殿池１の水面から除去された後、パイプ１１は、元の位置、すなわちパイプ１１の開口部１４が水面上に位置するように（図３参照）、回転機構１３を介して回動させられるとともに、水噴射手段４０の駆動が停止させられて一連のスカム排出動作は終了となる。

次に、豪雨時の場合について説明する。この場合、スカム除去装置は、設定器７２を介して豪雨時モードに設定される。この場合において、スカムＳを排出する時刻が到来するまでは、パイプ１１の開口部１４が水面上に位置し、スカムＳは、パイプ１１から排出されないのでパイプ１１の上流側に徐々に板状に集積されてくる。このスカムＳ中には、豪雨時の水流や水圧により下水管内面等から剥離した径が１０ｃｍを超えるような大きな塊状のスカムＳ´が含まれている。なお、この場合においても、散気管３１ａ，３１ｂからは、常時、圧縮空気が供給され、パイプ１１の沈殿槽１の両側壁１ａ，１ｂに沿って気泡が噴出している状態にあり、従って、スカムＳが両側壁１ａ，１ｂに付着（粘着）していない状態、つまり、板状のスカムＳの塊が完全に水面上に浮かんだ状態に保たれている。

スカムＳを排出する時刻が到来すると、図１１（ｂ）に示されるように、パイプ１１は回転機構１３により開口部１４の一部が水中に没するように（図１０参照）、所定時間（例えば１０分間）回転させられる。また水噴出手段４０も、パイプ１１の開口部１４の一部が水中に没すると同時に駆動開始されてノズル４２，４２・・・からスカムＳ上に圧力水が噴出される。したがって、スカムＳは、沈殿池１の水流（矢印ａ参照）によるスカム移動の他にその圧力水によるスカム移動力が付与されてスカムＳ，Ｓ´がパイプ式スカム排出機構１０側への移動がより促進される。

さらに、パイプ１１の開口部１４の一部が水中に没すると同時に、自動開閉弁Ｖ₂が所定時間（例えば３０秒間）開かれ、圧力水噴出パイプ２２から圧力水が噴出される。この噴出された圧力水によりパイプ１１の開口部１４近辺のスカムＳ´は、噴出された水流により持ち上げられ、スカムＳ´が開口部１４の端部１４ａ越えてパイプ１１内にスムーズに導かれる（図１０の矢印ｈ参照）。一旦、スカムＳ´が開口部１４からパイプ１１内に入ると、それに続くスカムＳ，Ｓ´の全体が円滑にパイプ１１内に導かれる。圧力水噴出によるスカムＳの開口部１４への導入は、極めて短時間の３０秒前後で十分であり、その後は、スカムＳの流れの勢いによってパイプ１１内に連続して円滑に導かれる。このように、圧力水噴出が短時間で済むので、低コストにスカム排出を行うことができる。

しかも、このスカム排出に当っては、スカムＳ，Ｓ´は、両側壁１ａ，１ｂの面から散気管３１ａ，３１ｂからの気泡により完全に離れているので、スカム全体の移動が円滑に行われ、スカム全体が開口部１４からパイプ１１内に速やかに移動する。

図１１（ｃ）に示されるタイムチャートのスカム排出動作は、上述の図１１（ｂ）に示されるスカム排出動作に空気噴出パイプ２１から空気が放出される動作を付加している。すなわち、この空気放出動作は、パイプ１１の開口部１４の一部が水中に没すると同時に、自動開閉弁Ｖ₁が所定時間（例えば１０秒間）開かれ、空気噴出パイプ２１から空気が噴出される。この噴出された空気によりパイプ１１に付着していたスカムＳ，Ｓ´がパイプ１１から効果的に剥離され、その後、自動開閉弁Ｖ₂が所定時間（例えば３０秒間）開かれ、圧力水噴出パイプ２２から圧力水が噴出される。この噴出された圧力水によりパイプ１１の開口部１４近辺のスカムＳ，Ｓ´は、噴出された水流により持ち上げられ、スカムＳ，Ｓ´が開口部１４の端部１４ａを越えパイプ１１内にスムーズに導かれる。

以上のように、沈殿池１に生成されるスカムＳ中に厚さ（直径）が１０ｃｍを超えるような大きな塊状のスカムＳ´を含んでいても、圧力水噴出パイプ２２から噴出された水流によりパイプ１１内にスムーズに導くことができるので、従来の水噴射手段のみを駆動させてスカムを排出する従来のスカム除去装置よりも、スカムの排出に伴う水の排出量を１／２０〜１／３０に減らすことができるという極めて優れた効果を得ることができる。

図１２及び図１３は、本発明に係るスカム除去装置のスカム排出機構をトラフ式スカム排出機構で実現したものである。このうち、図１２は、スカムを取込むためのトラフ８０の上流側（図１２では左側）に上下動する流入堰８１を設けて構成されている。そして、この流入堰８１の上流側に空気噴出パイプ２１及び圧力水噴出パイプ２２を含む噴出手段２０が支持部材２３を介して設けられている。また、このトラフ８０の下部には、上述したパイプ１１に設けられていると同様の阻止板１５が設けられている。

また、図１３は、本発明に係るスカム除去装置のスカム排出機構を他の形式のトラフ式スカム排出機構で実現したものである。このトラフ式スカム排出機構では、スカムを取込むためのトラフ９０の上流側（図１３では左側）の側壁上部９１がヒンジ９２を介して回動自在に設けられている。そして、スカムを取込むときには、その側壁上部９１の上端部が水中に没するよう回動されてスカムをトラフ９０内に取込めるように構成されている。このトラフ９０の上流側にも上述のトラフ８０と同様に、噴出手段２０が設けられているとともに、このトラフ９０の下部にも、上述のトラフ８０と同様の阻止板１５が設けられている。

スカム排出機構を上述のようなトラフ式スカム排出機構とした場合は、制御器７０のパイプ回転ドライバ７３は、流入堰８１を上下動するドライバ又は側壁上部９１を回動するドライバとされる。

〔実験例〕
実際の下水処理場の沈殿池において、豪雨時にスカム排出実験を行った。この実験の沈殿池には、図６に示される噴出手段２０を備えたパイプ式スカム排出機構が設置されている。豪雨時にこのパイプ式スカム排出機構のパイプの上流側には、スカム中に厚さ（直径）が１０ｃｍを超えるような大きな塊状のスカムが存在していた。スカム排出到来時に噴出手段の圧力水噴出パイプから圧力水を３０秒間噴出させたところ、大きな塊状のスカムをパイプの開口部の端部の位置まで簡単に持ち上げることができ、その後のスカム排出を円滑に行うことができた。これに対して、噴出手段から空気のみを噴出させた場合、大きな塊状のスカムをパイプの開口部の端部の位置まで持ち上げることができず、その後のスカム排出に支障を来たした。

本発明に係るスカム除去装置は、下水処理場で使用されるだけでなく、各種工場廃水等の廃水処理施設において、スカムの発生する水槽においても適用可能である。さらに、食品工場や化学工場等において有価物を浮上させて分離するときにも適用可能である。したがって、本発明で水というときは、下水や廃水の水だけでなく各種の液体をも意味している。

Claims (7)

1. 発生したスカムを水流にのせてスカム排出機構側へ移動させるとともに、スカム排出時にそのスカム排出機構のスカム取入口の一部を水中に没するようにし、その発生したスカムを除去するスカム除去装置において、
   前記スカム除去装置の動作モードとして、豪雨時の豪雨モードや豪雨時以外の通常モード等の各種モードを設定する手段と、
   前記スカム排出機構のスカム取入口を形成する壁面のうちのスカムが流れてくる壁面側に設けられ、前記動作モードに従って圧力水又は空気を噴出する噴出手段と、
   前記スカム排出機構及び前記噴出手段を駆動制御する制御部と、
   前記スカム排出機構の設けられている位置よりも上流側の槽壁の近傍の水中で、かつ、その槽壁に沿って空気を上方に向けて噴出する空気噴出手段と、
   スカム排出機構の設置位置よりも上流側であって、スカム排出時に、そのスカム排出機構側で、かつ、斜め下向きに水を噴射させて、その水の噴射圧によりスカムをそのスカム排出機構側に移動させる水噴射手段とを備え、
   前記制御部は、スカム取入口の一部が水中に没したときからスカムがそのスカム取入口に流入開始するまでの間、前記各種モードを設定する手段によって設定された動作モードに従って、前記スカム排出機構のスカム取入口を形成する壁面のうち、そのスカムが流れてくる側の壁面に沿って上方に向けて圧力水又は空気が噴出されるように前記噴出手段を駆動することを特徴とするスカム除去装置。
2. 発生したスカムを水流にのせてスカム排出機構側へ移動させるとともに、スカム排出時にそのスカム排出機構のスカム取入口の一部を水中に没するようにし、その発生したスカムを除去するスカム除去装置において、
   前記スカム排出機構のスカム取入口を形成する壁面のうちのスカムが流れてくる壁面側に設けた圧力水噴出手段と、
   前記圧力水噴出手段に併設して配された圧縮空気噴出手段と、
   前記スカム除去装置の動作モードを設定する手段と、
   前記スカム排出機構、前記圧力水噴出手段、及び前記圧縮空気噴出手段を駆動制御する制御部と、
   前記スカム排出機構の設けられている位置よりも上流側の槽壁の近傍の水中で、かつ、その槽壁に沿って空気を上方に向けて噴出する空気噴出手段と、
   スカム排出機構の設置位置よりも上流側であって、スカム排出時に、そのスカム排出機構側で、かつ、斜め下向きに水を噴射させて、その水の噴射圧によりスカムをそのスカム排出機構側に移動させる水噴射手段とを備え、
   前記制御部は、前記動作モードを設定する手段によって設定された動作モードに従って、前記スカム取入口の一部が水中に没すると同時に、前記スカム排出機構のスカム取入口を形成する壁面のうち、そのスカムが流れてくる側の壁面に沿って圧縮空気が所定時間噴出されるように前記圧縮空気噴出手段を駆動した後、スカムがそのスカム取入口に流入開始するまでの間、該スカムが流れてくる側の壁面に沿って上方に向けて圧力水が噴出されるように前記圧力水噴出手段を駆動することを特徴とするスカム除去装置。
3. 前記制御部は、前記上方に向けた空気の噴出が常時、行われるよう前記空気噴出手段を駆動することを特徴とする請求項１又は２に記載のスカム除去装置。
4. 前記スカム排出機構は、軸心方向が水面と平行し、かつ、その軸心方向に沿って細長の開口部を有するとともに、前記制御部による駆動でその軸心を中心にして回動するパイプを有し、そのパイプの開口部の一部が水面下に位置したときに、その開口部からスカムをそのパイプ内に取入れるパイプ式スカム排出機構、または、前記制御部による駆動で上下動する流入堰の上部が水面下に位置したときに、その流入堰からスカムをトラフ内に取入れるトラフ式スカム排出機構であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスカム除去装置。
5. 前記圧縮空気噴出手段からの圧縮空気の噴出は、空気供給管の下部の長手方向に沿って所定の間隔を保って設けられた小孔から行われることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のスカム除去装置。
6. 前記圧縮空気噴出手段からの圧縮空気の噴出は、空気供給管の上部の長手方向に沿って所定の間隔を保って小孔を設け、その小孔の上方には所定の間隔を保ってカバーが設けられていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のスカム除去装置。
7. 前記水噴射手段からの水の噴出は、槽内の中層の水をポンプアップし、扁平で、かつ、末広がりに形成されたノズルから行われることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のスカム除去装置。

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