JP4925255B2

JP4925255B2 - 水流分散器と自動洗浄機構とを備えた可動蓋式汚水散水器

Info

Publication number: JP4925255B2
Application number: JP2005363644A
Authority: JP
Inventors: 康男田中; 浩横山
Original assignee: National Agriculture and Food Research Organization
Current assignee: National Agriculture and Food Research Organization
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: JP2007160280A

Description

本発明は、汚水の散布を伴う汚水浄化施設において、散水面積が広く、散布が均一であって、しかも自動洗浄可能な散水手段として利用できる汚水散水器に関する。殊に、水流分散器と自動洗浄機構とを備えた可動蓋式の汚水散水器、汚水処理装置の改良技術に関する。

汚水の浄化手法の一つとして、散水ろ床は古くから利用されており、電力消費が少なく、運転管理が容易で、汚泥発生量も少ないという長所がある。その一方で、汚水を均一に広面積に散布することが必要不可欠となる。懸濁物の少ない汚水であれば、既存の種々な散布手法が利用可能である。しかしながら、畜舎汚水のように懸濁物が多い汚水では、既存のノズルでは頻繁に閉塞し、利用に支障をきたす場合が多い。この問題点を解決し、畜舎汚水の処理に適した散水ろ床法による汚水浄化技術を確立するため、新たな技術開発を行う必要がある。

従来技術として、散水樋方式とノズル方式とが挙げられる。前者の散水樋方式は散水ろ床の濾材層の上部に、波状の切欠きを設けた樋を配置し、樋から汚水を越流させ散水する。三角ノッチ状切欠きを有する流下用散水樋（非特許文献１参照）が知られている。後者のノズル方式は汚水を分散し噴出させるノズルを使用するものであって、一定の位置にノズルを配置する固定ノズル方式 (非特許文献２参照）と、回転アームにノズルを取り付け、このノズルを移動させながら散水する回転方式（非特許文献３参照）とがある。

もっとも、これらの従来技術には次のような問題点があることも知られている。
１散水樋方式
均一な散布を行うためには、樋を数多く設置する必要があり、設備費が高くなる。
また、文献「屎尿浄化槽の構造基準・同解説」（非特許文献１参照）によれば、散水樋の設置に当たっては、落下した汚水が濾材に衝突して周囲に飛び散るようにすることが必要条件とされており、そのために浄化槽の高さが要求され、建設費が嵩む要因となる。更に、樋に汚泥が堆積したり、切欠き部分に汚泥が付着したりすることで、散水が不均一になりやすく、定期的な清掃が不可欠になる。
２ノズル方式
汚水に含まれる浮遊物によりノズルに閉塞が生じやすい。このため、文献「下水処理場の維持管理」（非特許文献２参照）によれば、「毎日全部のノズルを点検し、閉塞したノズルは清掃しなければならない」旨の教示がある。このような日常的な点検と清掃作業の確実な実行は実務者にとって大きな負担となる。
「屎尿浄化槽の構造基準・同解説（１９８４年版）」建設省住宅局建築指導課、厚生省生活衛生局水道環境部環境整備課、環境庁水質保全局水質規制課監修、日本建築センター出版部発行 (昭和５９年) 「下水処理場の維持管理 −ＷＰＣＦマニュアル（III）−」日本下水道協会、資料Ｎｏ．１８ (昭和４９年) 「下水道施設設計指導と解説」建設省監修、日本下水道協会発行 (昭和４７年)

本発明は、汚水の浄化処理を行う際に使用する散水装置の改良技術に関する。

上述の従来技術における夫々の短所は、そのまま本発明の課題とも言うべきものである。まず、汚水には浮遊物が含まれるが、散水器にこれらが詰り、正常に機能しないことがないような工夫が要る。次に、散水はろ床全体に可能な限り均一に散布されなければならない。このため、汚水を衝突させ分流せしめる機能部材を工夫する必要がある。

これらの散水手段を悉く満足する、稼働時に故障のない散水装置は次の手段により達成できる。

先ず、第１の問題点の解決には、汚水中の浮遊物が散水器を閉塞しないように、稼動中に、汚水流入管の中に時々圧搾空気を導入して、閉塞の原因物を吹き飛ばす機能を備えることが有効である。このため、本発明では、散水器の部材の一部に可動性の上蓋式ノズルが創案されている。
また、第２の課題の解決には、水平に置かれた円盤状の散水器から噴出する汚水がその円盤の外側に複数個設けられた水流分散具に衝突する構成となっている。汚水はこの水流分散具によって、広いろ床部全体に隈なく飛び散る。この水流分散具により汚水が均一に散布されることで散水ろ床の機能が向上する。

具体的な解決手段は、次の通りである。
本発明は、上記の課題を解決するものであり、請求項１に係る発明は、
汚水に好気性処理を施す散水ろ床型汚水処理装置であって、ろ床部の上方に散水部が設けられており、この散水部の構成は、汚水流入管の上端部分に設けられた汚水散布用の散水器と、
該汚水流入管に取り付けられ、該散水器の水流詰りを除くための自動洗浄手段と、
散水を均一にするため前記ろ床部上方に、該散水器に付設された水流分散器と、からなる。
そして、この散水器の構造は、汚水流入管の上端部の形状をフランジとし、該フランジの周に沿ってほぼ垂直(鉛直)方向に複数個設けたガイドピンと、該ガイドピンに沿って上下方向に摺動可能な可動蓋と、該可動蓋底面が該フランジ上面に当接しないようにガイドピンに嵌めこまれたスペーサーと、自動洗浄時以外の散水時にこの可動蓋が水圧により浮上しないための可動蓋重量調整用ウエイトと、該ウエイトを固定するウエイト固定ピンとからなり、該フランジの上面と該可動蓋の底面とで形成される空隙が汚水を噴出するノズル機構となる。したがって、通常、可動蓋（又はフランジ）の円周と該スペーサーの厚みとがノズルの噴出面積となり、汚水噴出量を左右する。
また、水流分散器は、散水器の可動蓋から張り出して設けられた複数本のアームと、個々のアームの先端部分に設けられた夫々の格子状の水流分散具とからなる。水流分散具は汚水を撥ねる材質からなり、その形状は格子状に加え、螺旋状、リング状などが一般的に適応できる。
設置にあたっては、ろ床部のほぼ中央に位置する散水器の周囲に、この水流分散具がほぼ等間隔に複数個配置されて、散水器からの散布流量を調整しながら汚水を水流分散具に衝突させながら散水することにより、ろ床部の上方から汚水の散布を均一にできる。
自動洗浄手段は、汚水流入管のポンプとフランジとの間に設けられており、加圧空気を作るコンプレッサーと、該加圧空気を該汚水流入管に導く電磁弁と該電磁弁を動作させるタイマーとを含み、該電磁弁が開き該加圧空気が前記汚水流入管に注入されると、該汚水に含まれる加圧空気によって、前記散水器の可動蓋が浮上して、前記散水器内部の水流詰りが除かれる洗浄機能を備える。
さらに、フランジの上面と可動蓋の底面とで形成される空隙に汚水に潜む浮遊物が付着してノズル機構を閉塞しないように、自動洗浄手段を適宜作動して、可動蓋を空気圧により押し上げると同時に突出する汚水により詰りを除去し、汚水を散布する散水器が自動的に洗浄される機構を備え、前記散水器の機能を正常に保つことが可能となる汚水処理装置である。
汚水中には汚水噴出部位に詰まりやすい浮遊物が数多く存在することから、これらを加圧空気の作用を借りて、噴出部位のクリアランスを増大させ、吹き飛ばす必要がある。そして、このような処理法により装置の稼働率を高めることができるのみならず、ノズルの洗浄を含む清掃作業から開放される利点がある。

請求項２に特定された発明は、散水器の水流詰りを除く自動洗浄手段に関するものであり、この自動洗浄手段は、電磁弁が閉じ該加圧空気の該汚水流入管への加圧空気の圧入が停止すると、前記散水器の可動蓋が通常位置に復元することを含む、汚水を散布する散水器が自動的に洗浄される機構を備えたものである。

請求項３に記載された発明は、水流分散具に係るものである。この水流分散具は、散水器から噴出した噴出汚水が直接当たるように、散水器の可動蓋から張り出した３本乃至６本のアームの先端部分にそれぞれ吊るされており、リング状や格子状の形体を呈し、噴出汚水が水流分散具に衝突することにより、ろ床部にほぼ均一に汚水が散布される機能を備えている。

最後に、請求項４に特定された発明は、散水器の構造に関する。この散水器は、汚水流入管の上端部の形状構造をフランジとし、フランジの周に沿ってほぼ垂直方向に複数個設けられたガイドピンと、このガイドピンに沿って上下方向に摺動可能な可動蓋と、該可動蓋底面が該フランジ上面に当接しないようにガイドピンに嵌めこまれたワッシャー状の厚さ１乃至５ミリメートル（２ｍｍ程度が標準）のスペーサーと、自動洗浄時以外の散水時にこの可動蓋が水圧により浮上しないための可動蓋重量調整用ウエイトと、このウエイトを固定するウエイト固定ピンと、から構成されている。そして、前記フランジと前記可動蓋との間隙から噴出する汚水が、前記可動蓋から張り出した複数本のアームに設けられた複数個の水流分散具に直接当たるようにそれぞれの部材の相互位置を調整したものである。この調整により、噴出汚水がろ床部にほぼ均一に散布される。

本発明における上記の構成による散水装置の効果は次の通りである。

水平に形成された突出面を通って汚水が噴出するため、流量が充分であれば、１つの散水器で広面積の散布が可能になる。この結果、散水樋方式に較べて施設構造がシンプルになる。

汚水の流出部位となるフランジと可動蓋との間隙は、通常の散布時ではスペーサーの厚さで決定されているが、加圧空気注入時には瞬間的に可動蓋が跳ね上げられて間隙が大きくなる。通常散布時に浮遊物が間隙に詰まった場合でも、この際に除去される。この効果は、従来の固定式ノズルには全く無かった機能であって、浮遊物の多い畜舎汚水においては最も重要な改良点となる。

水流分散具を吊り下げることにより、噴射された水流が撹乱され、散布が均一化される効果がある。この水流分散具を設置しない場合には散布部位が同心円状となり、汚水の落下しない領域が生じてしまう。また、水流分散具は固定されずに、吊り下げアーム部材に吊り下げるため、水流によって揺動が生じ、水流の拡散がいっそう促進される効果もある。

散水器は合成樹脂製の配管資材や合成樹脂製の接触材を利用して製作することができる。合成樹脂は金属に比較してスケールが付着し難い特性がある。これも汚水処理装置には有利となる特性である。

図面を引用して本発明の実施形態を補説する。
図１は本発明の汚水に好気性処理を施す散水器、汚水流入装置、自動洗浄手段及び散水ろ床からなる散水ろ床型汚水処理装置の全体を示す模式図である。また、図２は本発明の主要部の一つである水流分散具が付設された散水器の概略断面図を示す。

散水部設備の構成は、図１において、汚水流入管３２の上端部分に設けられた汚水散布用の散水器４０と、汚水流入管３２に取り付けられて散水器４０の水流詰りを除くための自動洗浄手段３０と、散水を均一にするため前記ろ床部上方に、散水器４０に突出するように付設された水流分散器６０とからなる。散水ろ床１０は天蓋及び周囲の壁部からなる覆い部２０によって覆われており、散水器４０は散水ろ床１０の上方、ほぼ中央に配置されており、均一に散水しやすく設置される。

自動洗浄手段３０は、汚水流入管３２のポンプ３１とフランジ４２との間の位置に設けられており、その構成は、加圧空気を作るコンプレッサー３４と、加圧空気を汚水流入管３２に導く加圧空気導入管３５と、電磁弁３６と、この電磁弁を動作させるタイマー３８とを含む。電磁弁３６が開き、加圧空気が汚水流入管３２に圧入されると、汚水に導入された加圧空気によって、散水器４０の可動蓋４４が暫時浮上して、可動蓋４４とフランジ４２との間隙が拡がり、この加圧空気によって散水器内部の水流詰りの原因物質が除かれる。その際、加圧空気がパルス的に汚水流入管３２に注入されることによって、水流詰りの原因物質が吹き飛ばされて、散水器４０に対する洗浄効果が増大する。電磁弁３６が閉じ、加圧空気の汚水流入管への圧入が停止すると、後述するとおり、散水器４０の可動蓋４４の底面がスペーサー４６に接するように通常位置に復帰する。

加圧空気の加圧空気導入管３５への注入・停止はタイマー３８によって制御される電磁弁３６による。交通信号機よろしく、あらかじめタイマーの動作する時間を設定できる。
図２は散水部の詳細な構成図である。
この散水器４０の構造は、汚水流入管３２の上端部の形状をフランジ４２とし、フランジの周に沿ってほぼ垂直方向に複数個設けたガイドピン４８と、ガイドピンに沿って上下方向に摺動可能な可動蓋４４と、この可動蓋底面がフランジ上面に当接しないようにガイドピン４８に嵌めこまれたスペーサー４６と、散水量を調製する可動蓋重量調整用ウエイト５２と、このウエイト５２を固定するウエイト固定ピン５０とからなり、フランジ４２の上面と可動蓋４４の底面とで形成されるクリアランス（空隙）が汚水を噴出するノズル機構を形成する。したがって、通常、可動蓋４４（又はフランジ）の円周とスペーサー４６の厚みとが汚水噴出ノズルの噴出断面積となり、汚水噴出量を左支配する。スペーサー４６はその厚みが１〜５ｍｍ程度、好ましくは１〜２ｍｍ程度のワッシャー状のものが使用可能であり、このスペーサーにより汚水が噴出する間隙を確保できる。

また、水流分散器６０は、散水器の可動蓋４４から張り出して設けられた複数本の吊り下げアーム６２と、個々のアームの先端部分に設けられた夫々の水流分散用のリング状や格子状の水流分散具６４とからなる。水流分散具は汚水を撥ねる耐水性の材質からなり、その形状は格子状、螺旋状、リング状などの一般的な形状のものが使用できる。
散水器４０及び水流分散器６０は、次の要領で組み立てる。

ほぼ垂直（戸外等に設置する場合はほぼ鉛直）に配置した汚水流入管３２の上端をフランジ４２とし、そのフランジの上に円盤状の可動蓋を載せる。この際、フランジの上面に３乃至１２本(通常４本程度)のガイドピン４８が立てられていて、この蓋ガイドピン４８とその位置及び形状が符牒するように、３乃至１２個(通常４個程度)の貫通穴が周縁に沿って穿孔された可動蓋４４が、ガイドピン４８に嵌め込まれたスペーサー４６を介して載置される。さらに可動蓋４４の中央部に蓋重量調整用ウエイト５２が置かれ、ウエイト固定ピン５０により固定されて、可動蓋４４の上下（鉛直）方向の負荷となっている。ウエイトにより調整する目的は、汚水散布時には可動蓋４４とフランジ４２との間隙が水圧によって拡大されることなく、スペーサー４６の厚さに一致するように重量調整され、しかも加圧空気注入時には空気圧により可動蓋が上方に浮き上がる程度の重量に設定される。

そして、加圧空気が導入されたとき可動蓋４４はガイドピン４８に沿って浮上するが、この際に、浮上が数センチメートル可動範囲内となるように設定する。この摺動は円滑であることが必要なことは言うまでもない。加圧空気の注入が停止すると、可動蓋はガイドピンに沿って散水時の通常位置に戻る。
可動蓋４４の周縁部に複数本(通常３〜６本)の水流分散具６４を吊り下げるための吊り下げアーム６２が設けられる。そして吊り下げアーム６２の先端に水流分散具６４が、固定されずに、揺動可能に取り付けられる。
水流分散器６０が付設された散水器４０の運転・稼動状態を説明すると、汚水流入管３２に加圧空気が注入されると可動蓋４４はガイドピン４８に沿って上方に跳ね上げられるが、ガイドピンの先端が可動蓋の上方への脱落を防止する機構を備えている。

さらに、フランジ４２の上面と可動蓋４４の底面とによって形成される間隙から、汚水が噴出するが、可動蓋の先に複数本の吊り下げアーム６２と水流分散具６４が設けられていて、噴出した汚水はこの水流分散具６４に衝突し、噴射された水流が撹乱され、汚水の散布が均一化される。また、水流分散具は固定されずに、吊り下げアーム部材に吊り下げるため、水流によって揺動が生じ、水流の拡散が一層促進される。
また、上記のフランジ上面と可動蓋底面とによって形成される間隙から噴出した汚水は、それに含まれる浮遊物を自動的に除去する自動洗浄機構の設置によって、汚水の好気性処理装置の運転中に有効に働くことは既に説明したとおりである。

本発明の散水器を使用した実施例を説明する。
図３は散水状況を示したものであって、リング状の水流分散具を設けた実験例と水流分散具を使用しない参考例とを示すものである。図３ではこの実験例を「リング有り」、参考例を「リング無し」と表記している。またグラフの横軸は散水ろ床内の位置を示し、縦軸は散布強度(単位時間の散布水量)を示すことから、ろ床位置による散布水量の均一性状況が判る。リング状の水流分散具を設けると散布が広い面積にわたり均一化することから、本発明の水流分散器の効用が判明した。
汚水噴射が広範囲であり、水流分散具も機能していることが実証された。

本発明の汚水の好気性処理装置全容を示す概略図である。本発明の主要部の一つである水流分散具が付設された散水器の概略断面図を示す。本発明の実施例となる散水ろ床内の汚水散布状況を示すグラフである。水流分散具を使用しない参考例も併記している。

符号の説明

１０散水ろ床
２０覆い部
３０自動洗浄手段
３１ポンプ
３２汚水流入管
３４コンプレッサー
３５加圧空気導入管
３６電磁弁
３８タイマー
４０散水器
４２フランジ
４４可動蓋
４６スペーサー
４８ガイドピン
５０ウエイト固定ピン
５２重量調整用ウエイト
６０水流分散器
６２吊り下げアーム
６４水流分散具（格子状リング）

Claims

汚水に好気性処理を施す散水ろ床型汚水処理装置であって、ろ床部の上方に散水部が設けられており、
該散水部は、
汚水流入管の上端部分に設けられた汚水散布用の散水器と、
該汚水流入管に取り付けられ、該散水器の水流詰りを除くための自動洗浄手段と、
散水を均一にするため前記ろ床部上方に、該散水器に付設された水流分散器とからなり、
該散水器は、汚水流入管の上端部の形状をフランジとし、該フランジの周に沿ってほぼ垂直(鉛直)方向に複数個設けたガイドピンと、該ガイドピンに沿って上下方向に摺動可能な可動蓋と、該可動蓋底面が該フランジ上面に当接しないようにガイドピンに嵌めこまれたスペーサーと、自動洗浄時以外の散水時に該可動蓋が水圧により浮上しないための可動蓋重量調整用ウエイトと、
該ウエイトを固定するウエイト固定ピンとからなり、
該水流分散器は、前記散水器の可動蓋からほぼ水平方向に張出した複数本のアームと、
個々のアームの先端部分に設けられた夫々の水流分散具とからなり、
前記ろ床部のほぼ中央に位置する前記散水器の周囲に、該水流分散具がほぼ等間隔に複数個配設されて、前記散水器から散布流量を調整しながら該水流分散具に汚水を衝突させながら散水することにより、前記ろ床部の上方から汚水の散布を広面積に亘り均一ならしめるものであること、
並びに前記自動洗浄手段は、汚水流入管のポンプとフランジとの間に設けられており、加圧空気を作るコンプレッサーと、該加圧空気を該汚水流入管に導く電磁弁と該電磁弁を動作させるタイマーとを含み、
該電磁弁が開き該加圧空気が前記汚水流入管に注入されると、該汚水に含まれる加圧空気によって、前記散水器の可動蓋が浮上して、前記散水器内部の水流詰りが除かれる洗浄機能を備え、
前記自動洗浄手段を適宜作動して、前記可動蓋を空気圧により押し上げると同時に突出する汚水により詰りを除去し、汚水を散布する散水器が自動的に洗浄される機構を備え、前記散水器の機能を正常に保つこと、
を特徴とする汚水処理装置。
前記自動洗浄手段は、
該電磁弁が閉じ該加圧空気の該汚水流入管への加圧空気の圧入が停止すると、前記散水器の可動蓋が通常位置に復する請求項１に記載の汚水処理装置。
水流分散具は、散水器から噴出した噴出汚水が直接当たるように、散水器の可動蓋からほぼ水平方向に張り出した３本乃至６本のアームの先端部分にそれぞれ吊り下げられており、格子形状を呈し、ろ床部に該噴出汚水がほぼ均一に散布される機能を備えてなる請求項１に記載の汚水処理装置。
散水器は、汚水流入管の上端部の形状をフランジとし、
該フランジの周に沿ってほぼ垂直(鉛直)方向に複数個設けられたガイドピンと、
該ガイドピンに沿って上下方向に摺動可能な可動蓋と、
該可動蓋底面が該フランジ上面に当接しないようにガイドピンに嵌めこまれたワッシャー状の厚さ１乃至５ミリメートルのスペーサーと、
散水量を調製する可動蓋重量調整用ウエイトと、
該ウエイトを固定するウエイト固定ピンと、からなり、
前記フランジと前記可動蓋との間隙から噴出する汚水が、前記可動蓋から張り出した複数本のアームに設けられた複数個の水流分散具に当たることにより、噴出汚水がろ床部にほぼ均一に散布されてなる請求項１に記載の汚水処理装置。