JP7023705B2 - 汚泥掻寄機 - Google Patents

Description

本発明は、沈殿池の池底に堆積した汚泥や、水面に浮遊するスカムを掻き寄せるための汚泥掻寄機に関するものである。

下水処理場、排水処理場、浄水場等では、被処理水中に含まれる粒子を沈降分離するための沈殿池が設置されている。沈殿池で沈降分離した汚泥は、沈殿池の内部に設置された汚泥掻寄機によりに掻き寄せられ、汚泥ピットに集められる。そして、汚泥ピットに集められた汚泥を排出管から沈殿池の外部へ排出する。

また、沈殿池の水面にはスカムが生じることから、汚泥と同様に水面に浮上したスカムを掻き寄せてスカム排出装置に集め、沈殿池の外部に排出することが必要となる場合もある。

矩形沈殿池で使用される汚泥掻寄機としては、例えば、特許文献１に記載されるように、沈殿池の底部及び水面を周回して移動する無端チェーンと、無端チェーンに一定の間隔で取り付けられた複数のフライトを備えた汚泥掻寄機が知られている。このような汚泥掻寄機では、無端チェーンの初期の張り調整と運転中の延びに対する張り調整を行う調整装置を備えている。従来の汚泥掻寄機における調整装置としては、池底のスプロケットにネジ式の調整装置を設けていた。しかし、この調整装置では、無端チェーンの張り調整を行うたびに、沈殿池を空にする必要があるなどの問題があった。

この問題に対して、特許文献１に記載された汚泥掻寄機では、無端チェーンの弛み側（水面近傍のスプロケットから池底近傍のスプロケットに向かって進む領域）に、緊張付勢する付勢手段を有する緊張スプロケットを噛合させ、張り調整を行っている。

実開昭６１－１０２２０４号公報

上述したとおり、汚泥掻寄機では、使用によって無端チェーンが延びて張りが弱くなるという課題があり、無端チェーンが延びて張りが弱くなると、無端チェーンの水面近傍において、フライトの停滞や脱落などのトラブルが生じる場合がある。

本発明では、汚泥掻寄機の使用により無端チェーンの張力が低下した場合でも、フライトの円滑な動作を維持し、かつ維持管理性に優れた汚泥掻寄機を提供することを目的とする。

本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、無端チェーンを支持するチェーンガイドを設けることにより、無端チェーンの張力が低下した場合であっても、フライトの円滑な移動を維持し、フライトの停滞や脱落などのトラブルを防止できることを見出して、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の汚泥掻寄機である。

上記課題を解決するための本発明の汚泥掻寄機は、汚泥又はスカムの掻き寄せを行うフライトと、前記フライトを支持する無端チェーンと、前記無端チェーンを支持するチェーンガイドと、を備えたことを特徴とするものである。

図１に示すように、汚泥掻寄機における無端チェーンは、水面近傍の駆動スプロケット２ａ（駆動軸）と複数の従動スプロケット２ｂ、２ｃ、２ｄ（従動軸）に掛け回して設置され、水面近傍では、無端チェーンが駆動スプロケット２ａから従動スプロケット２ｂに向かって押し出されるように移動する。水面近傍の従動スプロケット２ｂから池底近傍の従動スプロケット２ｃの間には、懸垂した領域（以下、「カテナリー部Ｃ」という。）が形成されており、このカテナリー部におけるチェーンの自重により水面近傍の無端チェーンの張力を維持している。汚泥掻寄機の使用によって無端チェーンが延びると、カテナリー部Ｃの一部がカテナリーガイド１２に支えられるようになるため（破線で示した状態）、カテナリー部Ｃが短くなり、水面近傍の無端チェーンに対する張力が低下するという現象が生じる。

従来の汚泥掻寄機では、水面近傍にフライト用ガイドレールを設け、このフライト用ガイドレールに沿ってフライトを移動させている。このとき、フライトに取り付けられた無端チェーンは、フライト間を懸垂して連なった状態であり、カテナリー部Ｃの自重により引っ張られている。そのため、従来の汚泥掻寄機では、無端チェーンの延びにより水面近傍の無端チェーンの張力が低下すると、駆動スプロケット２ａから押し出された無端チェーンが従動スプロケット２ｂの手前で弛み、フライトの停滞や脱落が発生することがある。

しかしながら、本発明の汚泥掻寄機によれば、無端チェーンを支持するチェーンガイドを備えており、無端チェーンはチェーンガイドに沿って移動する。そのため、駆動スプロケット２ａにより押し出された無端チェーンは、前方の無端チェーンに、駆動スプロケット２ａからの押力を伝達することができる。よって、フライトの停滞や脱落の発生を防止し、フライトの円滑な移動を実現することができる。

また、本発明の汚泥掻寄機によれば、無端チェーンの張力が低下した場合でもフライトの円滑な移動が実現できることから、沈殿池の水を抜いて、張りを調整する作業等が不要となり、維持管理性に優れた汚泥掻寄機を提供することができる。

さらには、本発明の汚泥掻寄機によれば、無端チェーンそのものを支持し、水平方向に移動させることができることから、フライトを略水平方向に移動させるためのフライト用ガイドレールを設ける必要がない。また、これに伴い、フライトに設けられたガイドシュー（フライト用ガイドレールとの摺動部材）を設ける必要もなくなり、装置を簡素化できるという効果もある。なお、この効果を鑑みれば、本発明のチェーンガイドは、池底におけるフライトの移動にも利用することができるといえる。

さらに本願発明の汚泥掻寄機の一実施態様としては、チェーンガイドは、無端チェーンの上方への移動を制限するという特徴を有する。
この特徴によれば、無端チェーンの上方への移動が制限されるため、駆動軸からの押力を上方に逃がさず、より確実に前方の無端チェーンに伝達することができる。また、大きな地震等によりスロッシング（比較的長周期な振動により液体が揺動する現象）が発生した場合に、フライトの揺れを抑え、脱落を防止することができる。

さらに本願発明の汚泥掻寄機の一実施態様としては、無端チェーンを駆動する駆動軸を備え、前記駆動軸とチェーンガイドは水面近傍に設けられ、かつ前記チェーンガイドは前記駆動軸に対して前記無端チェーンの進行方向前方に設けられているという特徴を有する。
無端チェーンの張力不足によるフライトの動作不良は、水面近傍で特に起こりやすいことから、この特徴によれば、より確実にフライトの円滑な動作を可能とする汚泥掻寄機を提供することができる。

さらに本願発明の汚泥掻寄機の一実施態様としては、チェーンガイドは、無端チェーンの上方への移動を制限するガイドカバーを備え、前記ガイドカバーは、駆動軸の上方に延在して設けられているという特徴を有する。
この特徴によれば、駆動軸からの押力をより確実に前方の無端チェーンへ伝達することができる。また、無端チェーンの脱落を防止する機能もより強化される。

さらに本願発明の汚泥掻寄機の一実施態様としては、駆動軸に対して無端チェーンの進行方向前方に設けられ、前記駆動軸と共に前記チェーンを掛け回す従動軸を備え、チェーンガイドは、前記駆動軸から前記従動軸まで設けられているという特徴を有する。
この特徴により、水面近傍における無端チェーンの水平状態を保つ機能がより強化された汚泥掻寄機を提供することができる。

さらに本願発明の汚泥掻寄機の一実施態様としては、無端チェーンに浮力を与える浮力発生手段を備えるという特徴を有する。
無端チェーンがチェーンガイドに沿って移動すると、無端チェーンとチェーンガイドが摺動するため、摺動部が摩耗するという問題が生じる。無端チェーンに浮力を与える浮力発生手段を備えることにより、無端チェーンとチェーンガイドの摺動部にかかる負荷が低減するため、摺動部の摩耗を抑制することができる。

本発明によれば、汚泥掻寄機の使用により無端チェーンの張力が低下した場合でも、フライトの円滑な動作を維持し、かつ維持管理性に優れた汚泥掻寄機を提供することができる。

本発明の実施態様の汚泥掻寄機の構造を示す概略説明図である。 本発明の第１の実施態様のチェーンガイドの断面構造を示す概略説明図である。（図１中のＩ－Ｉ矢視図） 本発明の第２の実施態様のガイドカバーを備えたチェーンガイドの構造を示す概略説明図である。 本発明の第３の実施態様のガイドカバーを備えたチェーンガイドの構造を示す概略説明図である。 本発明の第４の実施態様のガイドシューおよびフライト用ガイドレールを備えた汚泥掻寄機の構造を示す概略説明図である。 本発明の実施態様のガイドカバーを備えたチェーンガイドにおいて、キンク解除部材としての部品を備えた構造の態様を示す概略説明図である。 本発明の実施態様のチェーンガイドと駆動軸の位置関係を示す概略説明図である。 本発明の第５の実施態様のチェーンガイドの断面構造を示す概略説明図である。 本発明の第５の実施態様のチェーンフライトの断面構造を示す概略説明図である。（図１中のＩＩ－ＩＩ矢視図） 本発明の第５の実施態様のチェーンフライトの断面構造を示す概略説明図である。（図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視図） 被処理水中におけるフライトの荷重の測定方法を説明する概略説明図である。

本願発明の汚泥掻寄機は、沈殿池の池底に堆積した汚泥や、水面に浮遊するスカムを掻き寄せる汚泥掻寄機であって、汚泥又はスカムの掻き寄せを行うフライトと、前記フライトを支持する無端チェーンと、前記無端チェーンを支持するチェーンガイドと、を備えたことを特徴とするものである。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る汚泥掻寄機の実施態様を詳細に説明する。なお、実施態様に記載する沈殿池、汚泥掻寄機の構造については、本発明に係る汚泥掻寄機を説明するために例示したにすぎず、これに限定されるものではない。

［実施態様］
図１は、本発明の第１の実施態様の汚泥掻寄機１の構造を示す概略説明図である。
図１に示すように、本発明の第１の実施態様の汚泥掻寄機１は、下水処理場や浄水場等の沈殿池１０の内部に設置されている。

沈殿池１０は、横長に構成され、図１の左側から汚水等の被処理水が供給される。沈殿地１０の池底１０ａの被処理水供給側の端部には、汚泥ピット１０ｂが設けられ、この汚泥ピット１０ｂには、汚泥を外部に排出するための排出管１０ｃが設けられている。

また、沈殿池１０の略中央部の水面１０ｄ付近には、軸回りに回転可能なスカムパイプからなるスカム排出装置６が、沈殿池１０の幅方向（紙面垂直方向）の全幅に亘って設けられている。このスカムパイプの上方の周面には軸線方向に延びる開口部が形成され、断面形状がＣ字状を成している。そして、スカムパイプは水面１０ｄに浮遊する浮遊物（スカム）を回収すべく、開口部が水面１０ｄの下に位置するように図１の反時計回りに回動し、その後戻る動作を繰り返す。

汚泥掻寄機１は、沈殿池１０内を長手方向に周回移動する無端チェーン３ａを備えている。無端チェーン３ａは、沈殿池１０の幅方向（紙面垂直方向）に対向して一対が設置されており、この一対の無端チェーン３ａには、沈殿池１０の幅方向に延びるフライト（掻き寄せ羽根）４が周回方向に沿って複数懸架されている。

また、無端チェーン３ａは、図１に示すように、駆動軸としての駆動スプロケット２ａ及び従動軸としての３つの従動スプロケット２ｂ、２ｃ、２ｄに掛け回され、沈殿池１０内を周回移動するように取り付けられている。更に、無端チェーン３ｂが、駆動スプロケット２ａと、モータ５に設けられたモータ用スプロケット５ａに掛け回されており、モータ５の動力を無端チェーン３ａに伝達する。

駆動スプロケット２ａ及び従動スプロケット２ｂは水面１０ｄ付近に設置されており、これらの間には、無端チェーン３ａを略水平方向に支持するためのチェーンガイド７が設置されている。無端チェーン３ａは、チェーンガイド７の上を摺動するように移動する。そして、無端チェーン３ａに取り付けられたフライト４により、水面１０ｄに浮遊するスカムが上述したスカム排出装置６に向けて掻き寄せられる。

また、残る２つの従動スプロケット２ｃ、２ｄは池底１０ａ付近に設置され、その間にも無端チェーン３ａを略水平方向に支持するためのチェーンガイド７１が設置されている。これにより、無端チェーン３ａを池底１０ａに沿って略水平に移動させることができる。そして、無端チェーン３ａに取り付けられたフライト４により、池底１０ａに堆積した汚泥が汚泥ピット１０ｂに掻き寄せられる。汚泥ピッチ１０ｂに集められた汚泥は、排出管１０ｃから沈殿池１０の外部に排出される。

無端チェーン３ａ、３ｂの形状は、公知の形状を用いることが可能である。無端チェーン３ａ、３ｂの形状としては、例えば、ブッシュドチェーン、ローラチェーン、ノッチ式チェーン等が挙げられる。フライト４を取り付けるためのアタッチメント４ａを設置しやすいという観点から、ノッチ式チェーンが好ましい。

また、無端チェーン３ａ、３ｂの材質は、公知の材質を用いることが可能である。無端チェーン３ａ、３ｂの材質としては、例えば、金属製チェーンや樹脂製チェーンが挙げられる。樹脂製チェーンは軽量であることから、カテナリー部Ｃにおける張力がより小さくなるため、本発明の効果がより発揮される。また、軽量であるため、組み立て作業や交換作業が容易になるという利点だけでなく、チェーンガイド７との摺動による摩耗が抑制されるという利点もある。さらには、耐腐食性に優れるため、交換頻度が低下するという利点もある。そのため、本発明において、無端チェーン３ａの材質としては、樹脂製チェーンが好ましい。

チェーンガイド７の材質は、特に制限されないが、例えば、ステンレス等の金属や、超高分子量ポリエチレン等の樹脂等を使用することができる。無端チェーン３ａと同じ材質であってもよく、異なる材質であってもよい。ただし、チェーンガイド７と無端チェーン３ａが当接して摺動することを考慮して材質を選択することが好ましい。強度を考慮してステンレス等の金属製のチェーンガイドとし、無端チェーン３ａとの摺動部に超高分子量ポリエチレン等の樹脂製の摺動部を設けることが好ましい。

なお、本発明の実施態様の汚泥掻寄機１においては、駆動軸として駆動スプロケット２ａ、従動軸として従動スプロケット２ｂ、２ｃ、２ｄを用いたが、駆動軸および従動軸の形状は、チェーンの形状に応じて適宜設定することができる。例えば、ノッチ式チェーンを用いる場合には、駆動軸をピンホイール、従動軸をシーブホイール等としてもよい。

チェーンガイド７は、図１に示すように、水面１０ｄ付近に設置された駆動スプロケット２ａ及び従動スプロケット２ｂの間に掛けられた無端チェーン３ａを水面１０ｄに沿って略水平状態に維持する構造となっており、本実施態様では駆動スプロケット２ａから従動スプロケット２ｂにわたって延在している。

図２には、チェーンガイド７の断面構造の概略説明図が図示されている。本実施態様のチェーンガイド７は、無端チェーン３ａの下側に設けられ、無端チェーン３ａと摺接する構造物である。形状としては、どのような形状でもよく、例えば、平板状、Ｕ字型、Ｌ字型としてもよい。スロッシング等によるフライトの脱落を防止するという観点から、無端チェーン３ａの幅方向の移動を制限できる構成が好ましい。このチェーンガイド７は、沈殿池１０の側壁から幅方向内側に突設したチェーンガイドサポート７ａにより沈殿池１０に固定されている。

無端チェーン３ａは、アタッチメント４ａを介してフライト４に取り付けられている。無端チェーン３ａの取り付ける位置は、特に制限されないが、例えば、図２に示すように、無端チェーン３ａをフライト４の短手方向端部に取り付けてもよいし、その他、フライト４の長手方向端部に取り付けてもよい。

フライト４、アタッチメント４ａの材質は、特に制限されないが、例えば、ステンレス等の金属や、繊維強化プラスチック等の樹脂等を使用することができる。アタッチメント４ａは、強度等の観点から、ステンレス製等の金属を使用することが好ましい。また、フライト４とアタッチメント４ａの材質として同じものを使用する場合には、装置の簡素化の観点から、フライト４とアタッチメント４ａを一体として構成することが好ましい。フライト４とアタッチメント４ａの具体的な構成例としては、ステンレス製フライトとステンレス製アタッチメントの一体型のものや、繊維強化プラスチック製フライトにステンレス製アタッチメントを取り付けたもの等が挙げられる。

図３～５には、チェーンガイド７の別の態様を示す。図３～５に図示するチェーンガイド７では、無端チェーン３ａの上方への移動を制限する構成として、無端チェーン３ａの上方を覆うガイドカバー８を備えている。これにより、無端チェーンの上方への移動が制限されるため、駆動軸からの押力を上方に逃がさず、より確実に無端チェーンの前方に伝達することができる。また、スロッシング等によるフライトの脱落を防止することができる。なお、ガイドカバー８は、チェーンガイド７と別体として設けてもよいし、一体としてもよい。

また、無端チェーン３ａの上方への移動を制限する構成としては、上記のガイドカバー８の他にも、例えば、チェーンガイド７と無端チェーン３ａに磁石を設けて、磁力により無端チェーン３ａをチェーンガイド７の方向に付勢する構成としてもよい。

その他、無端チェーン３ａの摩耗による劣化などを考慮して、チェーンガイド７と無端チェーン３ａが当接しない構成であってもよい。このような構成としては、例えば、図５に示すように、フライト４にガイドシュー４ｂを設け、フライト用ガイドレール９と摺動するように構成すればよい。

チェーンガイド７とガイドカバー８の間の高さは、特に制限されないが、無端チェーン３ａのキンク（チェーンのよじれ）の発生を避けるという観点から、好ましくは無端チェーン３ａの高さの３倍以下であり、より好ましくは２倍以下である。

また、図６に示すように、キンク解除部材１１を設ける構成としてもよい。キンク解除部材１１は、ガイドカバー８に対して回動可能に支持されて下方向に付勢するための構成である。

図７に示すように、無端チェーン３ａの上方への動きを制限するガイドカバー８は、駆動スプロケット２ａの上方にまで延在する構成としてもよい。さらには、該ガイドカバー８は、駆動スプロケット２ａの頂部より無端チェーン３ａの進行方向後方まで延在するように構成することが好ましい。この構成によって、駆動スプロケット２ａの回転方向に移動してきた無端チェーン３ａの動きを確実に水平方向にガイドすることが可能となる。

また、無端チェーン３ａの水平状態を確実に維持するために、図１に示すように、チェーンガイド７は駆動スプロケット２ａから従動スプロケット２ｂまで設けることが特に好ましい。水面１０ｄに沿って複数の従動スプロケットを設ける場合には、カテナリー部Ｃの一端を形成する最前方の従動スプロケットまでチェーンガイド７を設置することが好ましい。

図８に示すように、本発明の汚泥掻寄機は、フライト４に浮力を与える浮力発生手段１３を設けてもよい。無端チェーン３ａをチェーンガイド７に沿って移動すると、無端チェーン３ａとチェーンガイド７が摺動するため、摺動部が摩耗する。無端チェーン３ａに浮力を与える浮力発生手段１３を設けることにより、無端チェーン３ａとチェーンガイド７との摺動部にかかる負荷が低減するため、摺動部の摩耗を抑制することができる。

浮力発生手段１３は、結果として無端チェーン３ａに浮力を与えるための手段であれば、特に制限されない。なお、浮力発生手段１３は、無端チェーン３ａに直接的に浮力を与えるための手段であっても、フライト４等に浮力を与えることにより無端チェーン３ａに間接的に浮力を与えるための手段であってもよい。例えば、フライト４や無端チェーン３ａに浮き子を取り付けて無端チェーンに浮力を与える手段や、フライト４や無端チェーン３ａの内部に空洞を設けて無端チェーンに浮力を与える手段や、チェーンガイド７と無端チェーン３ａとの摺動部に同極の磁石を設けて無端チェーンに浮力を与える手段等が挙げられる。

図８に示す浮力発生手段１３は、フライト４に取り付けられた浮き子により形成されている。浮き子は、被処理水の比重より小さい比重の材質からなる部材であり、例えば、内部に空洞を有する樹脂製部材や、内部に気孔を有する発泡性樹脂製部材等により形成される。浮力発生手段１３をフライト４に取り付けることにより、フライト４の荷重を低減し、結果として無端チェーン３ａに浮力を与えることができる。また、無端チェーン３ａは、軽量である樹脂製チェーンを使用することが好ましい。

浮き子の浮力は、被処理水中におけるフライト４の荷重を０ｋｇ以上、５ｋｇ以下となるように比重を調整することが好ましい。上限としては、より好ましくは３ｋｇ以下であり、特に好ましくは１ｋｇ以下である。被処理水中のフライト４の荷重を５ｋｇ以下とすることにより、フライト４が取り付けられた無端チェーン３ａに対して過度な負荷が掛からないため、無端チェーン３ａ全体としてバランスよく摩耗を抑制することができる。また、被処理水中のフライト４の荷重を０ｋｇ以上とすることにより、水面下でもフライト４が沈降するため、無端チェーン３ａが安定して回動する。

なお、被処理水中におけるフライト４の荷重とは、沈殿池１０に供給する被処理水中おけるフライト４の一つ当たりの重量である。図１１は、フライト４の荷重の測定方法を説明する概略説明図である。荷重測定器１４は、フライト４の重量を測定する計測機器である。フライト４の荷重は、図１１に示すように、フライト４を吊るした状態で被処理水中に配置し、荷重測定器１４により重量を測定する。

本発明の汚泥掻寄機は、例えば、下水処理場、廃水処理場、浄水場等の沈殿池において、池底に堆積した汚泥や、水面に浮遊するスカムを掻き寄せるために利用される。

１ 汚泥掻寄機、２ａ 駆動スプロケット、２ｂ，２ｃ，２ｄ 従動スプロケット、３ａ，３ｂ 無端チェーン、４ フライト、４ａ アタッチメント、４ｂ ガイドシュー、５ モータ、５ａ モータ用スプロケット、６ スカム排出装置、７，７１ チェーンガイド、７ａ チェーンガイドサポート、８ ガイドカバー、９ フライト用ガイドレール、１０ 沈殿池、１０ａ 池底、１０ｂ 汚泥ピット、１０ｃ 排出管、１０ｄ 水面、１１ キンク解除部材、１２ カテナリーガイド、１３ 浮力発生手段、１４ 荷重計測器、Ｃ カテナリー部

Claims (6)

1. 汚泥又はスカムの掻き寄せを行うフライトと、前記フライトを支持する無端チェーンと、前記無端チェーンを支持するチェーンガイドと、を備え、
   前記チェーンガイドの上を前記無端チェーンは摺動し、前記チェーンガイドは、前記無端チェーンを略水平方向に支持することを特徴とする、汚泥掻寄機。
2. 前記チェーンガイドは、前記無端チェーンの上方への移動を制限することを特徴とする、請求項１に記載の汚泥掻寄機。
3. 前記無端チェーンを駆動する駆動軸を備え、前記駆動軸と前記チェーンガイドは水面近傍に設けられ、かつ前記チェーンガイドは前記駆動軸に対して前記無端チェーンの進行方向前方に設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の汚泥掻寄機。
4. 前記チェーンガイドは、前記無端チェーンの上方への移動を制限するガイドカバーを備え、前記ガイドカバーは、前記駆動軸の上方に延在して設けられていることを特徴とする、請求項３に記載の汚泥掻寄機。
5. 前記駆動軸に対して前記無端チェーンの進行方向前方に設けられ、前記駆動軸と共に前記無端チェーンを掛け回す従動軸を備え、前記チェーンガイドは、前記駆動軸から前記従動軸まで設けられていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の汚泥掻寄機。
6. 前記無端チェーンに浮力を与える浮力発生手段を備えることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の汚泥掻寄機。
   

Images