JP6462357B2 - スカム掻き寄せ装置 - Google Patents

Description

本発明は、非円形状の処理水槽に設置され、水面上に浮遊するスカムを掻き寄せるスカム掻き寄せ装置に関するものである。

下水処理設備等の水処理施設における沈殿池、濃縮槽等では、水面付近に浮遊するスカムが発生する。そのため、沈殿池等の処理水槽には、スカム掻き寄せ装置が設置され、水面付近に浮遊するスカムを掻き寄せて排出している。

沈殿池等の水処理施設では、容量の大きい矩形状の処理水槽が求められている。そして、矩形状の処理水槽のコーナー部に溜まったスカムを掻き寄せることが可能なスカム掻き寄せ装置が知られている。
例えば、特許文献１には、矩形状の処理水槽に用いる掻き寄せ装置であって、処理槽の底を掻き寄せるレーキ用のレーキフレームと、レーキフレームの上部に固定されたスカムスキマーフレーム、及び、スカムスキマーフレームとリンク機構を介して取り付けられたスカムスキマーを備えた装置が記載されている。さらに、スカムスキマーの外方端には、スカムスクレーパー装置が取り付けてあり、その先端には、ガイドローラ装置が装着されている。ガイドローラ装置は、２つのガイドローラからなり、処理水槽の頂縁全周に沿って設置されたスカムバッフルプレートの上縁をはさむように係合している。
この特許文献１に記載された掻き寄せ装置では、リンク機構によりスカムスキマー及びスカムスクレーパー装置を径方向に移動することができる。そのため、スカムスクレーパー装置の先端に装着されたガイドローラが処理水槽のコーナー部を通過する際に、スカムスキマー及びスカムスクレーパー装置がコーナー部に移動して、コーナー部分に溜まったスカムを掻き寄せることができる。

また、特許文献１に記載されたスカム掻き寄せ装置では、スカムスキマー及びスカムスクレーパー装置がレーキフレームに対して回転方向後方に斜めに設置され、スカムを外方向に掻き寄せている。そして、処理水槽の内面に沿って掻き寄せられたスカムは、スカムバッフルプレートの一部に設置されたスカムボックスに回収される。

実公昭６１−１９７６８号公報

特許文献１に記載されたスカム掻き寄せ装置のように、スカムを処理水槽の内面に沿って掻き寄せると、スカムが処理水槽の内面に付着してスカムボックスに回収されず、付着したスカムが臭気を発生する等の問題が生じる可能性があった。

本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、非円形状の処理水槽に設置するスカム掻き寄せ装置であって、スカムアームとコーナーアームとのなす角を１８０°未満に設定することにより、コーナーアームで掻き寄せられたスカムをスカムアーム側に集めて掻き寄せられることを見いだして本発明を完成した。
具体的には、以下のスカム掻き寄せ装置である。

上記課題を解決するための本願発明のスカム掻き寄せ装置とは、非円形状の処理水槽に設置され、水面上に浮遊するスカムを掻き寄せるスカム掻き寄せ装置であって、回転駆動するスカムアームと、前記処理水槽の形状に沿って前記スカムアームと同期して回動するコーナーアームと、を備え、前記スカムアームと前記コーナーアームがなす角は１８０°未満に設定され、前記コーナーアームで掻き寄せたスカムを前記スカムアームで掻き寄せるという特徴を有する。
これにより、非円形状の処理水槽のコーナー部分に溜まったスカムは、処理水槽内側のスカムアームに集められるため、スカムの処理水槽内面への付着を抑制することができる。

更に本発明は、スカムアームとコーナーアームとにより掻き寄せられたスカムを回収する回収部を備え、この回収部は、軸方向に伸びるスリットを有するパイプからなるという特徴を有することが好ましい。
本発明のスカム掻き寄せ装置では、掻き寄せられたスカムは、スカムアームの長さ方向に広がっているため、軸方向に伸びるスリットを有するパイプを用いることにより、効率よく回収することができる。

更に本発明は、回収部が、スカムアームの回転中心と、処理水槽の内周との間の距離の最小幅となる位置に配置されるという特徴を有することが好ましい。
スカムアームの回転中心と処理水槽の内周との距離が最小幅となる位置において、スカムアームとコーナーアームの径方向の長さが最も短くなるため、スカムが最も掻き集められた状態となる。よって、回収部をこの位置に配置することにより、効率よくスカムが排出されるという効果を奏する。

更に本発明は、コーナーアームが、ねじりバネによって処理水槽に付勢されるという特徴を有することが好ましい。
これにより、コーナーアームを簡素な構造とすることができる。また、付勢装置を小さくすることができ、省スペース化の効果もある。

本願発明によると、非円形状の処理水槽に設置するスカム掻き寄せ装置において、掻き寄せられたスカムが処理水槽の内面に付着して臭気を発生する等の問題を解決することができる。

本発明の実施例のスカム掻き寄せ装置を設置した処理水槽の構造を示す概略説明図である。（Ａ）スカム掻き寄せ装置を示した概略説明図である。（Ｂ）処理水槽の底面を掻き寄せるレーキを示した概略説明図である。 本発明の実施例のスカム掻き寄せ装置の細部を示す概略説明図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。 本発明の実施例のコーナーアームの細部を示す概略説明図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。 本発明の実施例の付勢装置の細部を示す概略説明図である。 本発明の実施例の回収部の細部を示す概略説明図である。 本発明の実施例の回避機構を示す概略説明図である。

本発明のスカム掻き寄せ装置とは、非円形状の処理水槽に設置され、水面上に浮遊するスカムを掻き寄せるスカム掻き寄せ装置であって、回転駆動するスカムアームと、処理水槽の形状に沿ってスカムアームと同期して回動するコーナーアームと、を備え、スカムアームとコーナーアームがなす角は１８０°未満に設定され、コーナーアームで掻き寄せたスカムをスカムアームで掻き寄せるという特徴を有するものである。
ここで、スカムアームとコーナーアームがなす角とは、回転方向前方側の角度である（図２（Ａ）参照。）。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るスカム掻き寄せ装置の実施態様を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例のスカム掻き寄せ装置を設置した処理水槽１の構造を示す概略説明図である。

本発明の実施例のスカム掻き寄せ装置は、処理水槽１の略中心に立設された回転駆動部４と、回転駆動部４から径方向に伸びるスカムアーム２と、スカムアーム２の先端に設置されたコーナーアーム３を備えている。
回転駆動部４は、回転モータ１２等の動力により回転し、スカムアーム２等を回転させるための構成である。
スカムアーム２は、水面付近に略水平に設置され、回転駆動部４の動力により時計回り（回転方向Ｒ）に回転して、スカムを掻き寄せるための構成である。
また、コーナーアーム３は、スカムアーム２と同期して回動し、処理水槽１のコーナー部分に溜まったスカムをスカムアーム２側に掻き寄せるための構成である。

さらに、本発明の実施例のスカム掻き寄せ装置は、処理水槽１の底面に沈降した汚泥を掻き寄せるためのレーキシステムと一体型に形成されている。これにより、レーキシステムの回転動力を利用することができる。
レーキシステムは、図１（Ｂ）に図示したように、レーキフレーム６が回転駆動部４に連結され、レーキフレーム６にレーキ７が固定されている。本発明の実施例のスカム掻き寄せ装置は、スカムアーム２及びコーナーアーム３がレーキフレーム６に固定されてレーキ７と共に回動する。
なお、本発明の実施例のスカム掻き寄せ装置では、レーキシステムの回転動力を利用しているが、本発明においてレーキシステムは必須ではない。

また、本発明の実施例のスカム掻き寄せ装置は、スリット３５を有するパイプ３４からなる回収部５を備えている。回収部５は、スカムアーム２及びコーナーアーム３により掻き寄せられたスカムを回収して、処理水槽外に排出するための構成である。

その他、処理水槽１には、処理水槽１の外部から中心方向に伸びる汚泥流入管８及び汚泥引き抜き管９を備えている。汚泥流入管８は、回転駆動部４の周囲に設置された汚泥流入部１１（図２（Ａ）参照。）に連通しており、汚泥は、処理水槽１の中心部から流入する。流入した汚泥は、比重により分離され、比重の大きい汚泥は沈降し、比重の小さい汚泥はスカムとして浮遊する。沈降した汚泥は、レーキ７により中心方向に掻き寄せられ、汚泥引き抜き管９より排出され、スカムは、本発明のスカム掻き寄せ装置により回収部５に掻き寄せられて排出される。

以下、本発明のスカム掻き寄せ装置の各構成について、詳細に説明する。
［処理水槽］
図１（Ａ）に示すように、処理水槽１の形状は、略正方形状であり、その頂縁部は角部が円弧状に形成されている。また、処理水槽１の底面の形状は、中心に向かって緩やかに傾斜した逆さ截頭円錐形状である（図２（Ｂ）参照。）。
なお、本発明のスカム掻き寄せ装置を設置する処理水槽は、正方形、長方形、楕円形等の非円形状の処理水槽であればよい。

処理水槽１には、頂縁部に沿ってガイド壁１４が設置されている。ガイド壁１４は、水面下から水面上に亘って形成されており、コーナーアーム３の外方端に設けられたローラが転がるための壁である。

［スカムアーム］
スカムアーム２は、水面付近に略水平に設置され、回転駆動部４の動力により時計回りに回転して、スカムを掻き寄せるための構成である。
図２（Ａ）に示すように、スカムアーム２は、回転中心側の端部が回転軸より後方に偏心して設置されている。これにより、スカムが処理水槽中心側に移動し、スカムアーム２の軸方向全体に広がるように掻き寄せられる。スカムの回収部５として、軸方向にスリットを有するパイプを用いた場合には、スカムを取り込むためのスリット幅をスカム量が超えないように、スカムアーム２の軸方向全体に広げて掻き寄せることが好ましい。

スカムアーム２は、レーキフレーム６の上に固定された複数のアームフレーム１４及びスイングフレーム１５により支持されている。各アームフレーム１４の上端には、スイング軸３７が貫通しており、スイング軸３７を中心に回転できるように、スイングフレーム１５が設置されている。
スイングフレーム１５は、上端にスカムアーム２が固定され、下端にスイングウエイト３６（図６参照。）が固定されている。スイングフレーム１５が回転することにより、スカムアーム２の高さを変えられるようになっている。また、スイングフレーム１５の下端にスイングウエイト３６を設けることにより、スイングフレーム１５は直立した状態が維持され、スカムアーム２が水面付近の高さに位置されている。
このようなスイング機構を介してスカムアーム２を支持することにより、回収部５との衝突を回避することができる。なお、この回避機構の詳細については、後述する。

なお、実施例では、スカムアーム２はレーキフレーム６の上にスイング機構を介して固定されているが、回転駆動部４の動力により回動できる構成であれば、どのような支持機構でもよい。例えば、スカムアーム２を回転駆動部４に直接固定しても、スイング機構を介さずにレーキフレーム６に直接固定してもよい。スカムアーム２の支持機構は、スカム回収部との衝突を回避する回避機構に応じて適宜設計すればよい。

［コーナーアーム］
コーナーアーム３は、スカムアーム２と同期して回動し、処理水槽１のコーナー部分に溜まったスカムをスカムアーム２側に掻き寄せるための構成である。
図２（Ａ）に示すように、コーナーアーム３は、スカムアーム２の先端に設置され、スカムアーム２とコーナーアーム３のなす角θは、１８０°未満に設定されている。これにより、コーナーアーム３の外方端が、スカムアーム２より回転方向前方に位置するため、コーナーアーム３により掻き寄せられたスカムは、スカムアーム２側に集められる。

図２（Ｂ）に示すように、コーナーアーム３は、レーキフレーム６に設置されたコーナーアーム支柱１３の上端に、水平方向に回転可能に設置されている。また、コーナーアーム３の外方端は、後述する付勢装置により処理水槽１の内周に設けられたガイド壁１４に向けて付勢されている。これにより、正方形状の処理水槽のコーナー部分において、コーナーアーム３の外方端は、ガイド壁１４に沿って移動することができる。

更に、コーナーアーム３の細部について、図３を参照して説明する。コーナーアーム３は、コーナーアーム支柱１３の上端に設置された付勢装置２１、付勢装置２１から外方端に伸びる主軸２２、主軸２２の下端に垂下する主軸ブレード２３を備えている。図３（Ａ）に示すように、主軸２２の先端は、外方向へ屈折し、先端に大径の主軸ローラ２４を有している。一方、主軸ブレード２３の先端には、回動可能に副軸ブレード２５が設置され、副軸ブレード２５は、主軸２２の先端側に向けて付勢されている。更に、副軸ブレード２５の先端には、主軸ローラ２４より小径の副軸ローラ２６が設けられている。また、主軸ブレード２３の下端には、ワイパ部材２７が固定されている。

付勢装置２１により、コーナーアーム３の外方端をガイド壁１４に向けて付勢すると、主軸ローラ２４がガイド壁１４に当接し、ガイド壁１４に沿って移動することができる。主軸ローラ２４は、大径とすることにより、付勢装置２１により強く付勢しても滑らかにガイド壁１４を移動することができる。

また、副軸ブレード２５は、主軸ブレード２３の先端とガイド壁１４の間の隙間を埋めるための補助的なものである。副軸ブレード２５の先端には、主軸ローラ２４より小径の副軸ローラ２６を設けているため、副軸ブレード２５の先端とガイド壁１４の隙間を小さくすることができる。なお、副軸ブレード２５を主軸２２の先端側に付勢する力は、コーナーアーム３をガイド壁１４に付勢する力より弱く設定してあるため、主軸ローラ２４より小径の副軸ローラ２６でも滑らかに移動することが可能である。

更には、コーナーアーム３の主軸２２の内方端は、付勢装置２１より内側まで延伸し、その先端に、バランスウエイト２８が取り付けられている。バランスウエイト２８は、コーナーアーム支柱１３を支点に、付勢装置２１より外側のコーナーアーム３とバランスを取るための重りである。これにより、付勢装置２１にかかる負荷が小さくなるため、付勢装置２１の破損を防止することができる。

また、付勢装置２１には、カバー２９が設置されている。付勢装置２１に汚泥等が付着すると、腐食して付勢する機能が低下する。そのため、付勢装置２１にカバー２９を設けて、汚泥等の付着を防止している。更に、スカムアーム２との隙間を小さくし、スカムのすり抜けも防止している。

なお、実施例では、コーナーアーム３はレーキフレーム６に設置されたコーナーアーム支柱１３の上端に設置され、その外方端を付勢装置２１によりガイド壁１４に付勢しているが、コーナーアーム３は、その外方端が処理水槽の内周に沿って移動し、スカムアーム２とのなす角θが１８０°未満であれば、どのように設置してもよい。
例えば、コーナーアーム３をスカムアーム２に回転可能に連結してもよいし、リンク機構を介して設置してもよい。また、コーナーアームの外方端を処理水槽の内周に沿って移動させるために、処理水槽の内周に沿ってガイドレールを設けて、ガイドレールとコーナーアームの外方端を係合するようにしてもよい。

［付勢装置］
図４には、本発明の実施例の付勢装置２１の細部が図示されている。付勢装置２１は、コーナーアーム支柱１３に連結された支柱受け３０と、コーナーアーム３に連結されたコーナーアーム受け３１が、付勢装置軸受３３を介して回転可能に設置されている。さらに、付勢装置２１の内部には、ねじりバネ３２が内蔵されている。ねじりバネ３２の一端３２Ａは、コーナーアーム受け３１に固定され、他端３２Ｂは支柱受け３０に固定されている。この付勢装置２１では、ねじりバネ３２の応力を利用して、コーナーアーム３の外方端をガイド壁１４に付勢することができる。

なお、実施例では、付勢装置２１としてねじりバネ３２の応力を利用しているが、引っ張りバネ等のその他の付勢装置を用いてもよい。ねじりバネを利用することにより、簡素な構造となるため、汚泥等が付着する領域が小さく、臭気の発生等を抑制することができるという効果がある。
また、コーナーアーム３は、スリット３５を有するパイプ３４からなる回収部５の設置領域を通過する際（回収部５については後述する。）、回収部５との衝突を回避するために、パイプ３４の先端とガイド壁１４の間を通過させている（図２（Ａ）参照。）。ねじりバネ３２を利用した付勢装置２１では、コンパクトな構造となるため、パイプ３４の先端とガイド壁１４の間隔を小さくすることができる。そのため、パイプ３４を回転駆動部４と処理水槽１の間をほぼ横断するように設置することができ、スカムアーム２で掻き寄せられたスカムを漏れなく回収部５に流入させることが可能となる。

［回収部］
本発明の実施例の回収部５は、図５に図示した断面図のように、スリット３５を有するパイプ３４から構成されている。また、図２（Ａ）に示すように、パイプ３４の一端は、回転駆動部４の周囲に形成された回収槽１０に連通するように設置され、他端は処理水槽１内に向かって伸びている。なお、パイプ３４の他端側は閉塞している。

パイプ３４からなる回収部５は、図２（Ｂ）に図示するように、両端が回収部軸受３８により支持されており、パイプ回動装置２０により回動することができる。パイプ３４の高さ位置は、図５に示すように、スリット３５を上方向に向けた時に、スリット３５が水面から出るように設置されている。

スカム掻き寄せ時には、パイプ３４は、スリット３５を上方向に向けて固定されており、スカムアーム２により掻き寄せられたスカムはパイプ３４に堰き止められる。
そして、掻き寄せられたスカムの回収時には、水面の高さがスリット３５の間になるように、パイプ３４を回動する。堰き止められていたスカムは、スリット３５からパイプ３４内に流れ込み、回収槽１０に流出して回収される。回収槽１０に回収されたスカムは、排出機構（図示していない。）により処理水槽外に排出される。

なお、回収部５は、特に限定されるものではなく、例えば、スカムボックス等を使用してもよい。実施例のスリット３５を有するパイプ３４は、スカムアーム２によりスカムを広範囲で掻き寄せるという本発明のスカム掻き寄せ装置に適しているため、特に好ましい。

回収部の設置する位置としては、スカムアーム２の回転中心と、処理水槽の内周との間の距離が最も小さい位置に設置されることが好ましい。この位置では、スカムアーム２及びコーナーアーム３により掻き寄せられたスカムが最も集約されているため、効率よく回収することができる。

［回避機構］
図６には、スカムアーム２と回収部５の衝突を回避するための回避機構が図示されている。
スカムアーム２と回収部５は、いずれも水面付近に設置されるため、スカムアーム２を回転駆動させると、回収部５と衝突する。そのため、実施例のスカムアーム２は、スイングフレーム１５により高さ位置を変更できるように設置されている。また、スカムアーム２には、回転方向前方に複数の回避ローラ１６が固定されている。

一方、回収部５には、図２に示すように、処理水槽１に固定された架台１７から垂下する複数のガイド支柱１８、ガイド支柱１８の下端にパイプ３４を覆うように固定された回避ローラガイド１９を備えている。回避ローラガイド１９の断面形状は、角部が円弧状に形成された略三角形状である。また、回避ローラガイド１９は、スカムアーム２に固定された回避ローラ１６と相対する位置に設置されている。

ここで、本発明の実施例の回避機構の作動について、図６を参照して説明する。スカムアーム２が回転駆動して、スカムを掻き寄せているときは、スイングフレーム１５は、下端に固定されたスイングウエイト３６により、垂直方向に直立している。そして、スイングフレーム１５の上端に固定されたスカムアーム２は、上端が水面上に露出され、水面付近に浮遊するスカムを掻き寄せることができる。
スカムアーム２と回収部５が交差するときは、図６に示すように、回避ローラ１６が回収部５に設置された回避ローラガイドに沿って転がり、スイングフレーム１５がスイングする（２点破線図）。この機構により、スカムアーム２が回収部５の下を通過するため、回収部５との衝突を回避することができる。

なお、実施例では、スイングフレームを利用した回避機構を適用しているが、スカムアームと回収部が交差することができる回避機構であれば、どのような機構を利用してもよい。
例えば、スカムアームに可撓性のワイパを設け、パイプ形状やボックス形状の回収部と交差する際に、可撓性のワイパを変形させることにより回避してもよい。

本発明のスカム掻き寄せ装置は、水面付近にスカムを生じる処理水を処理するものであれば特に限定されないが、例えば、下水処理設備等の水処理施設における沈殿池、濃縮槽、洗浄槽等に用いることができる。
また、プラスチックゴミの分別等に利用される浮遊選別法に利用することもできる。

１ 処理水槽、２ スカムアーム、３ コーナーアーム、４ 回転駆動部、５ 回収部、６ レーキフレーム、７ レーキ、８ 汚泥流入管、９ 汚泥引き抜き管、１０ 回収槽、１１ 汚泥流入部、１２ 回転モータ、１３ コーナーアーム支柱、１４ アームフレーム、１５ スイングフレーム、１６ 回避ローラ、１７ 架台、１８ ガイド支柱、１９ 回避ローラガイド、２０ パイプ回動装置、２１ 付勢装置、２２ 主軸、２３ 主軸ブレード、２４ 主軸ローラ、２５ 副軸ブレード、２６ 副軸ローラ、２７ ワイパ部材、２８ バランスウエイト、２９ カバー、３０ 支柱受け、３１ コーナーアーム受け、３２ ねじりバネ、３３ 付勢装置軸受、３４ パイプ、３５ スリット、３６ スイングウエイト、３７ スイング軸、３８ 回収部軸受

Claims (3)

1. 非円形状の処理水槽に設置され、水面上に浮遊するスカムを掻き寄せるスカム掻き寄せ装置において、
   回転駆動するスカムアームと、
   前記処理水槽の形状に沿って前記スカムアームと同期して回動するコーナーアームと、
   前記スカムアームと、前記コーナーアームとにより掻き寄せられたスカムを回収する回収部とを備え、
   前記回収部は、パイプを具備し、前記パイプには、前記パイプの軸方向に伸びるスリットを有しており、
   前記スカムアームの回転中心側の端部は、回転軸とスカムアームのコーナーアーム側の端部とを結ぶ直線に対して、回転方向後方に設置され、
   前記スカムアームと前記コーナーアームがなす角は１８０°未満に設定され、前記コーナーアームで掻き寄せたスカムを前記スカムアームで掻き寄せることを特徴とするスカム掻き寄せ装置。
2. 前記回収部は、前記スカムアームの回転中心と、前記処理水槽の内周との間の距離の最小幅となる位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載のスカム掻き寄せ装置。
3. 前記コーナーアームは、ねじりバネによって前記処理水槽に付勢されることを特徴とする請求項１又は２に記載のスカム掻き寄せ装置。

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