JP6346590B2 - 汚泥掻き寄せ機 - Google Patents

Description

本発明は、上水や下水などの原水（被処理水）に含まれる汚泥を沈殿させるための沈殿池内で、当該沈殿池内の汚泥を汚泥ピットに掻き寄せるための汚泥掻き寄せ機に関する。

上水や下水などの水処理において、水に含まれる汚泥を沈殿物として分離させるための沈殿池が使用されている。沈殿池では汚泥がその自重により沈降し、沈殿池の底面に沈殿物として堆積する。そのため、汚泥を沈殿池から排出するために、汚泥掻き寄せ機を用いて、堆積した汚泥を沈殿池の底面の一端に設けられた汚泥ピットに掻き寄せるようになっている。

特開２０１３−５２３３１号公報

浄水工程の沈殿池に堆積する汚泥の水中での見掛け密度は、水の密度に近く、汚泥掻き寄せ負荷は通常は小さい。しかしながら、濁度が高い原水が流入した場合、一時的に負荷が高くなることがあるため、汚泥掻き寄せ機には、大きな動力を持つ駆動装置が必要になる。また、リンクベルト式掻き寄せ機は、通常は連続運転されるのであるが、掻き寄せ時の沈殿汚泥の舞い上がり防止や、より高濃度での沈殿汚泥の排出や省エネルギーのために、間欠運転を行うことがある。その場合、汚泥の負荷により駆動装置が過負荷になったり、掻き寄せチェーンが破断したりするおそれがあった。

浄水場で使用される沈殿池の汚泥掻き寄せ機には、沈殿池内の水流方向と平行に上流側に向かって掻き寄せる縦掻き寄せ機方式と、水流に直交するように掻き寄せる横掻き寄せ方式がある。特に縦掻き寄せ方式の場合、汚泥を掻き寄せる距離が長く、間欠運転を行うと過負荷になりやすい。また、横掻き寄せ方式でも上流側は堆積量が多く、過負荷になりやすい。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、大容量の駆動装置を使用せずに、多量の堆積物の掻き寄せや間欠運転を行っても過負荷にならない汚泥掻き寄せ機を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、駆動ホイールおよび従動ホイールと、前記駆動ホイールを回転させる駆動装置と、前記駆動ホイールおよび前記従動ホイールに支持された一対の無端状のチェーンと、前記チェーンに取り付けられた複数のフライト板とを備え、前記複数のフライト板の配列は、短い間隔で前記フライト板が配列された短間隔区間と、前記短間隔区間よりも長い間隔で前記フライト板が配列された長間隔区間とから少なくとも構成されることを特徴とする汚泥掻き寄せ機である。

前記短間隔区間および前記長間隔区間は、複数設けられていることを特徴とする。
前記従動ホイールは、沈殿池の底部に形成された汚泥ピットに隣接する第１従動ホイールと、前記第１従動ホイールよりも前記汚泥ピットから離れて配置された第２従動ホイールとから構成されており、前記第１従動ホイールを支持する従動軸は、上下方向に移動可能にスイングアームによって支持されていることを特徴とする。
前記スイングアームは、前記駆動ホイールが固定される駆動軸に回転可能に連結されていることを特徴とする。

前記第１従動ホイールの外周に沿った円弧面を有するチェーンガードをさらに備えたことを特徴とする。
前記駆動ホイールの外周に沿った円弧面を有するチェーンガードをさらに備えたことを特徴とする。
前記複数のフライト板のうちの少なくとも１つに取り付けられたセンサターゲットと、前記センサターゲットを検知する検知センサをさらに備えたことを特徴とする。
前記駆動装置を間欠的に運転させる運転制御部をさらに備えたことを特徴とする。
前記運転制御部は、前記短間隔区間および前記長間隔区間のうちの予め選択された区間が、沈殿池の底部に形成された汚泥ピットの近傍または上方に位置したときに前記駆動装置を停止させることを特徴とする。

本発明によれば、フライト板の配置間隔が異なる少なくとも２つの区間、すなわち短間隔区間と長間隔区間が存在する。長間隔区間では、フライト板の数が少ないので、汚泥掻き寄せ負荷が小さくなり、駆動装置の過負荷を防止することができる。その一方で、短間隔区間では、長間隔区間よりも多いフライト板によって汚泥が掻き寄せられるので、汚泥の掻き寄せ量を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る汚泥掻き寄せ機の概略側面図である。 短間隔区間が汚泥ピットの近傍または上方に位置したときに、運転制御部が駆動装置を停止させた状態を示す図である。 長間隔区間が汚泥ピットの近傍または上方に位置したときに、運転制御部が駆動装置を停止させた状態を示す図である。 短間隔区間および長間隔区間の組み合わせパターンの例を示す図である。 駆動ホイールおよび第１従動ホイールを正面から見た図である。 第１従動ホイールが上方向に移動した状態を示す図である。 汚泥掻き寄せ機の他の実施形態を示す模式図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る汚泥掻き寄せ機の概略側面図である。図１に示されるように、汚泥掻き寄せ機は、原水中の汚泥を沈降させ、沈殿物として堆積させるための沈殿池１内に配置される。この沈殿池１の壁には、原水（被処理水）を沈殿池１内に導入するための複数の流入口２が設けられている。流入口２を通じて流入した原水は、反対側の壁に向かって流れる。原水が沈殿池１内を流れていく過程で、原水に含まれる汚泥が沈降し、沈殿池１の底部に堆積する。沈殿池１の底部には、汚泥を回収するための汚泥ピット（汚泥回収凹部）１ａが形成されている。この汚泥ピット１ａは、流入口２の下方に設けられている。

汚泥掻き寄せ機は、沈殿池１の内部に配置された駆動ホイール３、第１従動ホイール４、および第２従動ホイール５と、これらの各ホイール３，４，５間に掛け渡された一対の無端状のチェーン７と、このチェーン７に所定の間隔で固定された複数のフライト板８とを備えている。各フライト板８の両端は、一対のチェーン７にそれぞれ固定されている。駆動ホイール３は駆動チェーン１１を介して駆動装置１５に連結されており、この駆動装置１５によって駆動ホイール３が回転される。駆動装置１５には、例えば電動機が使用される。

第１従動ホイール４および第２従動ホイール５は、沈殿池１の底部近傍に配置されている。第１従動ホイール４は、沈殿池１の汚泥ピット１ａの近傍に配置されている。第２従動ホイール５は、第１従動ホイール４よりも汚泥ピット１ａから離れて配置されている。より具体的には、第２従動ホイール５は、流入口２が設けられた壁とは反対側の壁の近傍に配置されている。本実施形態では、第１従動ホイール４および第２従動ホイール５は底面付近にのみ設けられているが、水面付近にもさらに従動ホイールを設けてもよい。

駆動装置１５により駆動ホイール３を回転させると、駆動ホイール３および従動ホイール４，５に支持されているチェーン７が循環し、チェーン７に固定されている複数のフライト板８がチェーン７とともに沈殿池１内を循環する。従動ホイール４，５の間を延びるチェーン７は沈殿池１の底部に沿って移動する。したがって、フライト板８は、沈殿池１の底部に沿って汚泥ピット１ａに向かって走行しながら、底部に堆積している汚泥を汚泥ピット１ａに掻き寄せる。このようなフライト板８は、掻き寄せ板とも呼ばれる。駆動ホイール３と第２従動ホイール５との間を延びるチェーン７を支持する為、ガイドレール１９が沈殿池１内に配置されている。本実施形態の汚泥掻き寄せ機は、沈殿池１内の水流方向と平行に上流側に向かって汚泥を掻き寄せる縦掻き寄せ方式である。

駆動装置１５は、その運転を制御する運転制御部２１に信号線２２を介して接続されている。運転制御部２１は、駆動装置１５を連続運転または間欠運転させるように構成されている。連続運転では、フライト板８が連続的に走行して、沈殿池１の底部上の汚泥を掻き寄せる。間欠運転では、所定の時間間隔でフライト板８は断続的に走行する。すなわち、所定の運転時間の間、フライト板８は汚泥を汚泥ピット１ａに掻き寄せ、その後、所定の休止時間の間、フライト板８の走行が停止する。間欠運転では、フライト板８の汚泥掻き寄せ動作と、フライト板８の走行停止が交互に繰り返される。間欠運転は、汚泥掻き寄せ時の沈殿汚泥の舞い上がり防止や、より高濃度での沈殿汚泥の排出や省エネルギーのために行われる。

間欠運転では、上述したように、汚泥掻き寄せが行われない休止時間がある。この休止時間に大量の汚泥が沈殿池１の底部に沈澱すると、汚泥掻き寄せ運転が再開されたときに、過大な負荷が駆動装置１５やチェーン７に加わることがある。そこで、汚泥掻き寄せ運転開始時の過負荷を防止するために、フライト板８の配列は、短い間隔でフライト板８が配列された短間隔区間と、短間隔区間よりも長い間隔でフライト板８が配列された長間隔区間とから構成されている。ここで、「短い間隔」とは、ある絶対的な規準間隔に比べて短いことを意味していなく、長間隔区間におけるフライト板８の配列間隔に比べて短いという意味である。

本実施形態では、２つの短間隔区間と２つの長間隔区間が存在し、短間隔区間と長間隔区間は交互に設けられる。長間隔区間では、フライト板８の数が少ないので、汚泥掻き寄せ負荷が小さくなり、駆動装置１５の過負荷を防止することができる。その一方で、短間隔区間では、長間隔区間よりも多いフライト板８によって汚泥が掻き寄せられるので、汚泥の掻き寄せ量を確保することができる。

運転制御部２１は、短間隔区間および長間隔区間のうちの予め選択された区間が汚泥ピット１ａの近傍または上方に位置したときに駆動装置１５を停止させるように構成されている。例えば、図２に示すように、夏場など雨が多くて沈殿池１の底部全体に汚泥が堆積している場合には、汚泥掻き寄せ負荷が高いので、速やかに汚泥を汚泥ピット１ａに掻き寄せるために、短間隔区間が汚泥ピット１ａの近傍または上方に位置したときに、運転制御部２１が駆動装置１５を停止させる。短間隔区間を構成するフライト板８は、短い時間間隔で速やかに汚泥を汚泥ピット１ａに掻き寄せることができるので、汚泥掻き寄せ負荷を速やかに下げることができる。

一方、例えば、図３に示すように、冬場など雨が少なくて汚泥ピット１ａの近傍に多くの汚泥が偏って堆積している場合には、汚泥掻き寄せ負荷自体が下がるため、長間隔区間が汚泥ピット１ａの近傍または上方に位置したときに、運転制御部２１が駆動装置１５を停止させる。長間隔区間では、フライト板８による汚泥掻き寄せ頻度が少なくなるので、ピーク負荷を下げることができる。

短間隔区間および長間隔区間は、沈殿池１の長さや、原水の性状に基づいて、任意に組み合わせることができる。図４は、短間隔区間および長間隔区間の組み合わせパターンの例を示す図である。組み合わせパターン１は、１つの短間隔区間および１つの長間隔区間の組み合わせから構成される。組み合わせパターン２は、図１に示す組み合わせパターンであり、２つの短間隔区間および２つの長間隔区間の組み合わせから構成される。３つ以上の短間隔区間および３つ以上の長間隔区間の組み合わせから構成されてもよい。

組み合わせパターン３は、短間隔区間および長間隔区間に中間隔区間を加えた組み合わせから構成されている。この中間隔区間は、短間隔区間よりも長い間隔で、かつ長間隔区間よりも短い間隔でフライト板８が配列された区間である。図示の例では、短間隔区間、中間隔区間、および長間隔区間はこの順で配列されるが、他の順序で配列されてもよい。

組み合わせパターン４は、短間隔区間、中間隔区間、および長間隔区間に密間隔区間をさらに加えた組み合わせから構成されている。この密間隔区間は、短間隔区間よりも短い間隔でフライト板８が配列された区間である。図示の例では、第１の中間隔区間、短間隔区間、密間隔区間、第２の中間隔区間、および長間隔区間は、この順で配列されるが、他の順序で配列されてもよい。

このように、沈殿池１の長さや、原水の性状に基づいて、フライト板８が異なる間隔で配置された複数タイプの区間を適宜組み合わせることができる。また、各区間の長さも適宜設定することができる。例えば、短間隔区間は長間隔区間よりも短くても長くてもよいし、あるいは長間隔区間と同じ長さでもよい。

チェーン７が一回りしたときの汚泥掻き寄せ量は、チェーン７に取り付けられたフライト板８の総数に依存する。汚泥掻き寄せ量を変えないで複数の組み合わせパターンを構成する場合には、チェーン７に取り付けられたフライト板８の総数を一定にしつつ、各区間でのフライト板８の数を変えればよい。例えば、上記組み合わせパターン１において、短間隔区間でのフライト板８の数を多くする場合は、長間隔区間でのフライト板８の数を少なくする。図４に示す４つの組み合わせパターンは、区間の組み合わせが異なっているが、フライト板８の総数を同じくすることで、汚泥掻き寄せ量を同じにすることができる。

汚泥ピット１ａは、流入口２の下方に位置しているため、沈殿池１の底部に堆積する汚泥の量は、汚泥ピット１ａに近づくほど概ね多くなる。掻き寄せ運転休止時に、多くの汚泥がフライト板８上に堆積すると、掻き寄せ運転開始時に過大な負荷が駆動装置１５やチェーン７に掛かることがある。このような過負荷を防止するために、フライト板８の走行を停止するときに、長間隔区間が汚泥ピット１ａの近傍または上方に位置させることが好ましい。つまり、運転制御部２１は、長間隔区間が汚泥ピット１ａの近傍または上方に位置したときに駆動装置１５を停止させることが好ましい。

汚泥掻き寄せ機は、フライト板８の位置を検知するためのフライト板検知器２４を備えている。より具体的には、フライト板検知器２４は、フライト板８の両端に取り付けられたセンサターゲット２５と、これらセンサターゲット２５を検知する検知センサ２６とから構成される。センサターゲット２５は、いくつかのフライト板８にのみ取り付けられている。検知センサ２６は、沈殿池１内の第２従動ホイール５の近傍に配置されており、信号線２８を通じて運転制御部２１に接続されている。

センサターゲット２５が取り付けられたフライト板８が検知センサ２６の近傍を通過すると、検知センサ２６はセンサターゲット２５を検知（感知）し、検知信号を運転制御部２１に送信する。運転制御部２１は、検知信号に基づいて、沈殿池１の底部に対する短間隔区間および長間隔区間の相対位置を検出することができる。したがって、運転制御部２１は、短間隔区間および長間隔区間のうちの予め選択された区間が汚泥ピット１ａの近傍または上方に位置したときに駆動装置１５を停止させることができる。さらに、１つのフライト板８の両端に配置された２つのセンサターゲット２５が両方同時に検知されなかった場合には、運転制御部２１は、フライト板８が蛇行していると判断することができる。

汚泥ピット１ａの近傍に配置された第１従動ホイール４を支持する従動軸はスイングアーム３０によって支持されており、これにより第１従動ホイール４は上下方向に移動可能となっている。図５は、駆動ホイール３および第１従動ホイール４を正面から見た図である。説明の簡略化のために、図５ではチェーン７の図示は省略されている。図５に示すように、２つの第１従動ホイール４は、従動軸３８の両端に回転可能に支持されており、従動軸３８は２本のスイングアーム３０の下端に接続されている。

駆動ホイール３は、駆動軸３２に固定されている。駆動軸３２の端部には、駆動チェーン１１（図１参照）が係合するスプロケット３５が固定されている。駆動軸３２には２つの軸受３７が取り付けられており、スイングアーム３０の上端は軸受３７の外輪に接続されている。したがって、スイングアーム３０は、駆動軸３２を中心として回転することができ、さらにスイングアーム３０に支持されている駆動軸３２および第１従動ホイール４は、上下方向に移動可能となっている。駆動軸３２、スイングアーム３０、および従動軸３８は、１つのユニットとして組み立てることができるので、施工が容易である。他の実施形態として、駆動軸３２以外の軸、すなわち駆動軸３２に平行な支持軸（図示せず）にスイングアーム３０の上端を回転可能に連結してもよい。

図６は、第１従動ホイール４が上方向に移動した状態を示す図である。第１従動ホイール４は回転可能なスイングアーム３０に支持されているので、沈殿池１の底部に多くの汚泥が堆積すると、汚泥掻き寄せ負荷が増大し、駆動ホイール３と第１従動ホイール４との間、および第１従動ホイール４と第２従動ホイール５との間を延びるチェーン７に掛かる張力が増加する。すると、駆動ホイール３、第１従動ホイール４、および第２従動ホイール５は、一直線になろうとするため、第１従動ホイール４はチェーン７の張力によって上方へ移動する。そして、図６に示すように、フライト板８は汚泥上を乗り上げながら、沈殿池１の底部上の汚泥を汚泥ピット１ａに向かって掻き寄せる。第１従動ホイール４は汚泥の堆積量に応じて上方向に移動する。したがって、汚泥を掻き寄せる際にフライト板８に加わる負荷が低減され、駆動装置１５およびチェーン７への過負荷が防止される。

図６に示すように、第１従動ホイール４が上方に移動すると、チェーン７の張力が変化し、チェーン７が駆動ホイール３および第１従動ホイール４から外れやすくなることがある。そこで、駆動ホイール３および第１従動ホイール４の近傍には、チェーンガード４１，４２がそれぞれ配置されている。チェーンガード４１は、駆動ホイール３の外周に沿った円弧面を有し、同様に、チェーンガード４２は、第１従動ホイール４の外周に沿った円弧面を有している。これらのチェーンガード４１，４２を配置することにより、チェーン７が駆動ホイール３および第１従動ホイール４から外れてしまうことを防止することができる。

図５に示すように、チェーンガード４２は、スイングアーム３０に連結部材４６を介して連結されている。チェーンガード４２は、スイングアーム３０および第１従動ホイール４と一体に上下動し、チェーンガード４２と第１従動ホイール４との間の隙間は、第１従動ホイール４の上下動に拘わらず一定に保たれる。したがって、図６に示すように、フライト板８が汚泥を乗り上げて第１従動ホイール４が上昇したときでも、チェーン７が第１従動ホイール４から外れてしまうことを、チェーンガード４２によって防止することができる。

図７は、汚泥掻き寄せ機の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。上述した実施形態は２組の第１従動ホイール４および第２従動ホイール５が設けられているのに対して、図７に示す実施形態では、１組の従動ホイール５のみが設けられている。駆動ホイール３および従動ホイール５は、沈殿池１の底部に配置されている。本実施形態では、上述したスイングアーム３０は設けられていない。

本実施形態では、先に述べた実施形態と同様に、フライト板８の配列は、短い間隔でフライト板８が配列された短間隔区間と、短間隔区間よりも長い間隔でフライト板８が配列された長間隔区間とから構成されているが、図４に示す他の組み合わせパターンから構成されてもよい。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１ 沈殿池
１ａ 汚泥ピット
２ 流入口
３ 駆動ホイール
４ 第１従動ホイール
５ 第２従動ホイール
７ チェーン
８ フライト板
１１ 駆動チェーン
１５ 駆動装置
１９ 水面ガイドレール
２１ 運転制御部
２２ 信号線
２４ フライト板検知器
２５ センサターゲット
２６ 検知センサ
２８ 信号線
３０ スイングアーム
３２ 駆動軸
３５ スプロケット
３７ 軸受
３８ 従動軸
４１，４２ チェーンガード
４６ 連結部材

Claims (9)

1. 駆動ホイールおよび従動ホイールと、
   前記駆動ホイールを回転させる駆動装置と、
   前記駆動ホイールおよび前記従動ホイールに支持された一対の無端状のチェーンと、
   前記チェーンに取り付けられた複数のフライト板とを備え、
   前記複数のフライト板の配列は、短い間隔で前記フライト板が配列された短間隔区間と、前記短間隔区間よりも長い間隔で前記フライト板が配列された長間隔区間とから少なくとも構成されることを特徴とする汚泥掻き寄せ機。
2. 前記短間隔区間および前記長間隔区間は、複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の汚泥掻き寄せ機。
3. 前記従動ホイールは、沈殿池の底部に形成された汚泥ピットに隣接する第１従動ホイールと、前記第１従動ホイールよりも前記汚泥ピットから離れて配置された第２従動ホイールとから構成されており、
   前記第１従動ホイールを支持する従動軸は、上下方向に移動可能にスイングアームによって支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の汚泥掻き寄せ機。
4. 前記スイングアームは、前記駆動ホイールが固定される駆動軸に回転可能に連結されていることを特徴とする請求項３に記載の汚泥掻き寄せ機。
5. 前記第１従動ホイールの外周に沿った円弧面を有するチェーンガードをさらに備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の汚泥掻き寄せ機。
6. 前記駆動ホイールの外周に沿った円弧面を有するチェーンガードをさらに備えたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の汚泥掻き寄せ機。
7. 前記複数のフライト板のうちの少なくとも１つに取り付けられたセンサターゲットと、
   前記センサターゲットを検知する検知センサをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の汚泥掻き寄せ機。
8. 前記駆動装置を間欠的に運転させる運転制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の汚泥掻き寄せ機。
9. 前記運転制御部は、前記短間隔区間および前記長間隔区間のうちの予め選択された区間が、沈殿池の底部に形成された汚泥ピットの近傍または上方に位置したときに前記駆動装置を停止させることを特徴とする請求項８に記載の汚泥掻き寄せ機。

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