JPH0429404B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、廃水処理プラントの沈澱タンクに関
し、特にそこで使われる過剰オーバーフロー用の
オリフイス管に関するものである。

従来技術 一般的な廃水処理プラントは最終浄化器を備
え、そこで前処理工程からの懸濁固体が沈澱され
る。これらの固体は一般に極めて低い沈降速度を
持つため、タンクはその設計平均流量と共に設計
最大流量で動作するように設計されることが重要
である。適切な動作を行うには、設計範囲内のヘ
ツド損（無効水頭落差）に保つこと、及び流入口
の周囲に液体を一様に分布させることも必要であ
る。

1958年より以前に製造された浄化器は、通常中
心供給型であつた。その後、米国特許第2961099
号、第2961100号及び第3717257号に開示されてい
るような周辺供給型浄化器の利点が明白となり、
この型の方が主流となつた。かかる浄化器では、
周辺供給チヤネルの流れ断面積が流れ方向に沿つ
て次第に減少し、詰まりにくい一連の大径ポート
を通常備えている。一般に、このようなポートは
全て同サイズで、ポート間の間隔はベイスンの周
囲に一様な分布の供給を与えるように選定されて
いる。

比較的長い流入チヤネルの流れ断面積は、流れ
方向に沿つて次第に減少しなければならず、一方
オーバーフロー用樋は、流れ速度とヘツド損のど
ちらも過剰とならないように、流れ方向に沿つて
断面積が次第に増加しなければならない。チヤネ
ルの流れ断面積における変化は、その長さ方向に
沿つて巾を変えるか又はチヤネルフロアを傾斜す
ることによつて達成される。

浄化器の設計では、最小、平均、最大及び液圧
ピークを含む流れの巾範囲を考慮に入れなければ
ならない。プラントは通常、長年にわたりその期
間の90％を平均（設計）流量で運転される。最大
つまりピーク流量は、湿つぽい天候又は暴風雨の
下で生じる。又、下水系が拡張されると、平均つ
まり設計流量が越えられることもある。

現在一般的な施工によれば、流入チヤネルから
ベイスンへのオリフイスは所定の流量範囲につい
て設計され、ヘツド損はオリフイス流量比の平方
の関数である。この関係は、次のオリフイス方程
式に基く： 但しA₀＝オリフイス面積 Ｑ＝オリフイス流量 Ｃ＝放出係数 ｇ＝重力による加速（32.2ft／sec²） H_L＝オリフイスヘツド損 １つの流量に対しヘツド損と面積が定められる
と、別の流量におけるヘツド損は次式で与えられ
る。

H_LS／Q² _p＝H_LU／Q² _pつまりH_LU＝H_LS（Q² _p／Q² _S） 但し H_LS＝設定オリフイスヘツド損 H_LU＝未知のオリフイスヘツド損 Q_S＝設定流量でのオリフイス流量 Q_O＝別の流量でのオリフイス流量 例えば、オリフイス流量が設定流量の１単位に
対し未知のピークで５単位とし、設定へツド損が
0.2フイート（６cm）とすると、未知のヘツド損
は上式から次のようになる： 0.2（5²／1²）＝0.5フイート 従つてこの例では、更に５フイート（150cm）
のヘツド損を受け入れるサイズとし、ピーク流量
を許容できるようにしなければならない。

最終浄化器のヘツド損は、設備資本と運転コス
トに直接影響を及ぼす。高いヘツド損では、周辺
供給チヤネルの壁を最大水位における液体を受け
入れるのに充分な高さとする必要があり、又最終
浄化器の上流側における系は設計流量の流れが浄
化器へ入るのに充分なヘツドを持つように設計さ
れる必要がある。これはポンプと追加の保持高さ
を必要とするため、運転（エネルギー及び保守）
コスト及び資本コストが増大する。

従つて当該分野では、浄化器が設計つまり設定
流量で適切に動作するのを許容しながら、過剰の
ヘツド損とならずに最大つまりピーク流量で流れ
を扱えるような浄化器における簡単、安価及び高
信頼のシステムが要望されてきた。

発明の目的 本発明の目的は、設計ヘツド損設定点の他に１
つ又はそれより多くの設定点でベイスンを動作可
能とするような、周辺送り型浄化器の流入チヤネ
ルにおけるオリフイスシステムを提供することに
ある。

本発明の別の目的は、一定の流量以上で使用可
能なオリフイス面積を増加して、設計ヘツド損を
犠牲にせずに最大つまりピークヘツド損の制限を
満たせるような、浄化器用のオリフイスシステム
を提供することにある。

発明の構成 上記の目的は本発明によれば、平均設定水位と
設計最大レベル間の高さで流入チヤネルに開口す
る追加の一組のオリフイスを含むことによつて達
成される。流量が平均レベルから設計最大レベル
に向つて増大すると、流量増加によつてヘツド損
が増加すると共に、チヤネルの液面レベルが追加
オリフイスの設けられている高さまで上昇し、そ
の高さで実効オリフイス面積が追加オリフイスの
流れ断面積によつて増大する。これら追加オリフ
イスの高さと位置は、流れの設計条件に依存して
いる。又本発明は、チヤネルスキマーが何の障害
もなくチヤネルを通過するのを可能とする。

実施例 以下図面を参照して、本発明を説明する。尚図
面中、同じ参照番号は同一又は対応部品を示して
いる。まず第１，２図を参照すると、フロア１２
及び円筒状の側壁１３を有するコンクリート構造
の沈澱タンクつまり浄化器１１が示してある。フ
ロア１２は中央取付ハブ１４へ向つて下方に傾斜
しており、スラツジ取出管つまり排除器１５がハ
ブ１４に取付けられている。排除管１５は、浄化
器１１の底に沈澱したスラツジを吸引するため、
吸引口に接続されている。スラツジは排除器１５
及び取出管１６を介して、脱水又は分解施設へ取
出される。

片持ち式フロア１８が側壁１３から半径方向へ
内側に延び、タンク壁１３と同心円的な直立の渦
巻状又はラセン状の中間壁１９と内壁２０を支持
している。側壁１３の上方部と渦巻状又はラセン
状の中間壁１９が流入つまり供給チヤネル２２の
側面を限定し、該チヤネル２２はその入口端の供
給ボツクス２４で広くなつている一方、他端へ向
かい次第に狭まつている。供給チヤネル２２は、
供給ボツクス２４からタンク１１を完全に一周
し、供給ボツクス２４から角度的に隔つた端部に
浮きかす除去管２５まで延びている。フロア１８
の放射方向外側部１８ａが、流入チヤネル２２の
フロアを構成すると共に、一連のポート２７を備
えている。流入液体はこれらのポート２７を通
じ、タンク１１の全周にわたつて延びた大径環状
配分チヤンバ３３の上端部に入る。配分チヤンバ
３３は、流入チヤネルフロア１８ａの下側面と、
そこから下方へ延びた環状スカート３４と、タン
クの側壁１３とによつて限定される。

第１ポート２８ａが供給ボツクス２４に隣接し
て位置し、一連のポート２７ｂ〜ｏがチヤネル２
２の周囲に設けられ、チヤネル２２の狭巾端で浮
きかす除去管２５に隣接して位置したポート２７
ｐで終つている。タンク１１の上記構造におい
て、ポート２７ａ〜ｐは鋼製ライナー３１（第３
図）で形成されている。各ライナー３１はコンク
リートが注入される前に型枠の所定位置に固定さ
れ、コンクリート型枠を取り除いた後そこに残さ
れる。

流入液体はチヤネル２２に沿つて流れ、ポート
２７ａ〜ｐを通り、スカート３４の下を通過して
タンクに入る。液圧ヘツドを与えて液体をタンク
内へ駆動し、正しい液路を生じる一方、沈澱する
前に固体が内壁２０内のオーバーフロー堰３０を
越えて短絡するのを防ぐために、流入チヤネル２
２内の液体は一定の最小高さを持つことが望まし
い。液体は中心へ向つてゆつくり流れる一方、固
体はタンクフロア１２へ沈降し、そこで回転する
排除器１５によつて除去される。次いで浄化され
た流れは、カラー渦巻と似たパターンで周辺オー
バーフロー樋３５へ向かつて上方且つ外方へ移動
し、樋３５は渦巻状中間壁１９と、片持ちフロア
１８の内側部１８ｂと、側壁１３に対し同心円状
の内壁２０によつて形成されている。図示した流
入供給チヤネル２２と流出トラフ又は樋３５は、
全てコンクリート構造で、側壁１３と一体状であ
る。流出管３８は樋３５から出て、スカート３４
及び側壁１３を貫き、最終処理施設又は放水流の
ための仕上げ用２次系へと延びている。

タンク１１のフロアから沈澱スラツジを取除く
には、各種手段を設けることができる。好ましい
実施例では、排除器１５が使われる。排除器は駆
動支柱４２により支持されて、フロア１２の周方
向に移動し、駆動支柱４２は上方の駆動機構４３
によつてゆつくり及び／又は間欠的に回転され
る。駆動機構４３は、中央支柱（図示せず）へ取
付けたり、ブリツジ（図示せず）で支持してもよ
い。

第２図に示すごとく、駆動支柱４２は更に、支
柱４２の垂直軸を中心に回転するタンク表面スキ
マーブレード４５を支持している。上方延出アー
ム５０がブレード４５上に支持され、ブレード４
５が支柱４２で回転されるとき、チヤネル２２及
び３５上に延びている。アーム５０は、側壁１３
と中間壁１９の間を下方へ延びた可撓性の押圧ブ
レード５０を保持する。押圧ブレード５１が浮遊
物を浮きかす除去管２５内へ押入れ、次いで浮遊
物は処理プラントの流入端へ戻されるか、あるい
は溶解エア浮選ユニツト等の固体取扱い装置へ排
出される。

タンク１１の動作時、流入物は供給管５２から
供給ボツクス２４へ入り、チヤネル２２内を流れ
る。ここで、次の２点に注意することが重要であ
る；(a)タンク内における液表面の高さは、低流量
における内壁２０の堰３０上方数分の１インチか
ら、タンクの最大又は設計流量における堰上方２
インチ（5.08cm）までの範囲でだけ変化するこ
と、及び(b)ポート２７ａ〜ｐを通じたヘツド損は
チヤネル２２内における水位の関数であること。
例えば、一般的な装置において、ポート２７ａ〜
ｐを通じたヘツド損は1/4インチ（6.4mm）から１
フイート（30cm）以上変化する。

第３，４図に示すごとく、一組の２次的オリフ
イス６１がタンク壁１３に形成され、各オリフイ
スはオーバーフロー管又は導管６２に開口してい
る。あるいは第５，６図に示すごとく、これらオ
ーバーフロー導管（両図中６４で示してある）
は、流入出チヤネル間の共通（中間）壁に形成し
てもよい。又第１，４図に示すごとく、２次的オ
リフイス６１はチヤネル２２に形成された幾つか
の１次的オリフイス２７毎に隣接オリフイス２７
間に形成されている。２次的オリフイス６１の高
さは、チヤネル中の流れの平均及び最大高さの中
間に位置する。個々のケースで選定すべき特定の
高さは、オリフイス径、設定平均ヘツド損、最大
流量における設計ヘツド損及びタンクのサイズの
関数である。通常、オリフイス６１の高さは、流
入チヤネル２２内における設計平均水位の上方約
２〜６インチ（5.08〜15.2cm）である。低流量で
液面が２次的オリフイス６１の下縁より下にある
とき、これは平均（設計）条件に合致しているの
で、液圧パターンは影響されない。

プラントを通過する流量が増大すると、チヤネ
ル内の流れが２次的オリフイス６１の下縁より上
方へと上昇する。チヤネル内の流れは常時、チヤ
ネル２２の表面から連続的に下方へ引かれて、２
次的オリフイス６１と独立に動作するポート２７
ａ〜ｐを通じて流れている。チヤネル２２内に供
給される流入液面が２次的オリフイス６１の下縁
より上方へ上昇すると、流れが２次的オリフイス
６１に入り、オーバーフロー導管６２を通つて配
分チヤンバ３３へ流れ込む。

このように、流量の増大に基くはずの追加のヘ
ツド損は、２次的オリフイス６１で与えられる追
加のオリフイス流れ面積によつて妨げられる。こ
の点が第９図に示してあり、同図から明らかなよ
うに、２次的オリフイスのレベルに達するまで流
入流量が増加するにつれ、フロアオリフイスを通
じたヘツド損はほぼ放物曲線Ａに沿つて上昇す
る。そして点Ｂで、流れが２次的オリフイスを通
じて流れ始める。２次的オリフイスの容量は、２
次的オリフイスの容量に至るＣ点まで、２次的オ
リフイスへ達したときの値をかなり越えて流入流
量が増加でき、Ｃ点後再び液面が上昇し始めるよ
うに機能する。

第４図に示すごとく、各２次的オリフイス６１
は、オーバーフロー導管６２の前面プレート６６
の頂部に位置する。２次的オリフイスの高さは、
取付具６９によつて前面プレート６６へ固定され
た可動堰プレート６８で示してあるように、調節
可能である。２次的オリフイスの高さを変えるた
めには、取付具６９を緩め、可動堰プレート６８
を位置決めし直した後、取付具６９を再び締める
だけでよい。オーバーフロー導管６２はコンクリ
ート側壁１３中に形成され、同側壁の頂部からチ
ヤネル２２のフロア２５ａのわずか下方の地点ま
で延びている。

第５図は、共通（中間）壁１９中にオーバーフ
ロー導管６４が設けられた場合の構成を示してい
る。つまり、スカートバツフル３４とタンク側壁
１３の方へ流れを分散させるために、そらせバツ
フル７０が追加されている。

第７，８図は更に本発明の第３実施例を示して
おり、この例ではオーバーフロー導管が鋼製内側
ライナー７２によつて与えられ、浮きかす止めと
して機能するバツフル７４を備えている。更に、
第７図のライナー７２はフロアレベルの開口７５
を備え、これによつて標準的なオリフイスライナ
ー３１を設ける必要が除かれている。

上記のように、本発明による２次的オリフイス
６１は各種地点へ任意に形成できる。例えば必要
なら、オリフイス６１は各１次的オリフイス２７
間に設けてもよい。

チヤネル２２の一部の形状を第３図に示す。図
中、水平の上下破線が最大及び平均流量でのチヤ
ネル内における液面レベルをそれぞれ示してい
る。前述のように、２次的オリフイス６１は、こ
れら上下両レベル間に選択されて位置される。２
次的オリフイス６１の位置決めは、平均（設計）
条件以上の広い範囲の流量がヘツド損の制約に応
じて可能となるように定められる。

追加の２次的オリフイス６１は、適切な流れ分
布を得るため、必要に応じチヤネル２２全体にわ
たつて配置される。第３図中各ポート２７から下
方へ引かれた破線は、ポートから、流れがタンク
へ入るタンク１１のスカート３４下縁へ至る流れ
の分布を模式的に示したものである。

上述した実施例について、各種の変更及び変形
が可能なことは当業者にとつて明らかであろう。
例えば、鋼構造の流入出用流れチヤネルを使つて
もよく、又ここで説明した一方向の流れに代え、
米国特許第3717257号に示されているような２方
向の流れも採用できる。チヤネル２２，３５の流
れ断面積は、チヤネルフロアのピツチつまり各壁
の間隔で決められるチヤネルの巾によつて変えら
れる。従つて、こうした変更及びその同等物も、
請求の範囲に示す発明の主旨及び範囲を逸脱しな
い限り使用できることが理解されるべきである。

発明の効果 以上の構成によつて本発明の所期の目的を達成
することができることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による周辺流入供給及び流出チ
ヤネルと２次的オリフイスを備えた浄化器の平面
図；第２図は第１図の２−２線に沿つた断面図；
第３図は第１，２図に示した浄化器タンクの周辺
供給チヤネルの一部を示す概略形状図；第４図は
第１図の４−４線に沿つた断面図；第５図は本発
明による周辺供給型浄化器の別の実施例における
周辺流入供給及び流出チヤネルの断面図；第６図
は第５図の６−６線に沿つた断面図；第７図は本
発明による浄化器タンクの第３実施例における流
入チヤネルの一部を示す断面図で、浮きかすバツ
フルを含めて示した図；第８図は第７図の８−８
線に沿つた平面図；及び第９図は供給チヤネルへ
流入する体積流量を関数として供給チヤネル内の
ヘツド損を示したグラフである。 １１……浄化器（タンク）、１２……フロア、
１３……側壁（周辺外壁）、１９……中間壁（周
辺内壁）、２２……周辺供給チヤネル、２４，５
２……流体導入手段、２７ａ〜ｐ……下方ポー
ト、３０……オーバーフロー（流出）堰、３５…
…周辺オーバーフロー樋、６１……２次的オリフ
イス、６２，６４……オーバーフロー導管、６８
……２次的オリフイス高さ調節手段（可動堰プレ
ート）、７０……そらせバツフル、７４……浮き
かす除去バツフル、７５……フロアレベル開口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フロアと一連の下方ポートを備え、該下方ポ
   ートを通じて液体が周辺供給チヤネルから沈澱タ
   ンクへ流れる周辺供給チヤネル、沈澱タンク内に
   所定の液面レベルを維持する流出堰及び液体を上
   記供給チヤネル内へ導入する手段を備えた型の沈
   澱タンクにおいて、周辺供給チヤネルのフロア上
   方で、該供給チヤネル内における平均設定高さと
   設定最大高さの間に位置する高さにおいて周辺供
   給チヤネルへ開口した２次的オリフイスを備える
   ことにより、周辺供給チヤネル内のヘツド損を最
   小限化するように成したことを特徴とする沈澱タ
   ンク。 ２ 前記周辺供給チヤネルのフロアを貫いて突出
   し、フロアの表面上方へ延びた少くとも１本のオ
   ーバーフロー導管を更に備え、前記２次的オリフ
   イスがオーバーフロー導管に開口したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の沈澱タンク。 ３ 前記オーバーフロー導管が周辺供給チヤネル
   内に形成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の沈澱タンク。 ４ 前記オーバーフロー導管が前記下方ポートを
   構成するフロアレベルの開口を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第３項記載の沈澱タンク。 ５ 前記周辺供給チヤネルが前記フロアと半径方
   向に離間した内外周辺壁とによつて限定され、前
   記オーバーフロー管が該内壁に形成されたことを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載の沈澱タン
   ク。 ６ 前記オーバーフロー導管がその下端に、オー
   バーフロー管を介し沈澱タンク内へ流れを分散さ
   せるためのそらせバツフルを備えたことを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載の沈澱タンク。 ７ 前記オーバーフロー導管が浮きかす除去バツ
   フルと堰を有し、浮遊物が２次的オリフイスへ入
   らないように防ぎながら、上記バツフルの下を通
   り堰を越えて液体が流れる構成としたことを特徴
   とする特許請求の範囲第３項記載の沈澱タンク。 ８ 前記２次的オリフイスの高さを調整するため
   の手段を更に備えたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の沈澱タンク。 ９ 前記調整手段がオーバーフロー導管に固定さ
   れた堰プレートから成ることを特徴とする特許請
   求の範囲第８項記載の沈澱タンク。