JP3895505B2 - 沈殿物を収集移送する設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は一般産業や土木工事、下水道等において、サンドポンプ、汚泥ポンプ、汚水ポンプ、或いは落差を利用して水路、水槽、沈降槽等の内底部に沈降堆積する沈殿物を収集し移送、或いは収集し除去するのに供する設備である。
【０００２】
【従来の技術】
従来は水槽の内底部に堆積する沈殿物を収集除去する方法に、水力方式ではかくはん羽根や圧力水噴射機能を備えた水中ポンプで、ポンプ周辺の沈殿物除去を行うもの、或いは、同人の特許Ｎｏ．８５０８３８、特許Ｎｏ．１０３９３８７等のように圧力水を利用して水槽全体の沈殿物を除去しようとするもの等があり、機械方式では沈砂池、沈降槽等においてスクリュー、特殊チェーン、スクレパー等で掻き寄せた後揚泥ポンプで除去する方式が広く使用されていたが、最近では回転駆動部が水中にない水力方式の設備が好まれる傾向がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
混入物の多い水槽や沈降槽の底全面に堆積する沈殿物を収集するのに、機械的な回転駆動部を持つ掻き寄せ機を水中に設置し稼働させることは、水質による腐蝕、回転部への混入物の咬み込み、泥土異物による軸、軸受、掻き寄せ羽根の摺動磨耗、及びこれらの保守管理を下水、廃水中で行うことは困難、かつ非衛生的でもある等の課題がある。
【０００４】
また、水力方式の場合においても、単にポンプのみで回収除去しようとしても、ポンプの吸引力、或いは吸込流れで回収できる範囲は吸込口周辺に限られ、圧力水をフラッシングして集積、またはかくはん除去する方法では、水槽の安静を損なうばかりでなく、拡散損失の大きいフラッシングに大きな動力が必要になり、採用できる水槽は限定され、沈殿物が堆積したままで水槽を使用すれば、貯留槽容積が小さくなるばかりでなく、堆積により狭小な開口状態となったポンプは揚水量を低下させ、また、崩落による閉塞で運転不能になりやすい等の課題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、その全長にわたって上方が覆われてかつその下方側部が開口した覆水路を、水路や水槽の内底部に配設し、充分な流動水速度を与えた水をこの覆水路に流し、覆水路に流れる水に接する沈殿物を流送することで、上記下方側部より外部の沈殿物を覆水路内に崩落流入させて収集し流送する沈殿物を収集移送する設備であって、上記覆水路の一端にポンプの吸込口が接続連通され、その他端に先端が上方に伸延し、沈殿物より上方の水を吸水する吸水管が接続連通された沈殿物を収集移送する設備である。
への字形や逆Ｕの字形等の形状を有する部材で、上方が覆われ下方側部が開口した覆水路が、水槽の内底部に直線に伸延して配設される。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、上記吸水管は、上記水路または水槽の壁面に沿って上方に伸延し、そのほぼ全高さにわたって縦長のスリットまたはスクリーンを備えて開口した請求項１に記載の沈殿物を収集移送する設備である。
覆水路の一端に、陸上に設置した揚泥ポンプの吸込口、または覆水路の上方に載置した水中ポンプの吸込口が接続連通される。覆水路の他端に、沈殿物に埋没する恐れがある場合に、上方に伸延し、沈殿物より上方の水を吸水する吸水管が接続連通される。沈殿物に埋没の恐れがない場合には、吸水管を接続連通させず開放とする。また、落差を利用できる場合は、ポンプに替えバルブを備えた排泥管が覆水路の端部に接続され、その排泥管を介して沈殿物が水槽外に排出される。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、上記覆水路は、上記水路または水槽の内底部に対して傾斜させ、上記ポンプの吸込口に連通されたその一端の高さが他端側よりも低い請求項１または請求項２に記載の沈殿物を収集移送する設備である。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、上記覆水路にポンプの吸込口を接続するとともに、この接続部を中心にして覆水路を周回させた請求項１または請求項２に記載の沈殿物を収集移送する設備である。
水槽の内底部の大きさおよび形状に合わせて、ポンプの吸込口を接続するとともに、この接続部を中心にして覆水路を周回させる。周回させる覆水路の長さおよび形状は限定されない。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、上記水に上記流動水速度を与える少なくとも１個のノズルを、上記覆水路に配設した請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の沈殿物を収集移送する設備である。
水槽の延びる方向に、内底面に沿って長い覆水路が配設される。この覆水路に、圧力水を噴射するノズルが配設される。ノズルの数、ノズルの間隔は限定されない。
【００１０】
【作用】
請求項１〜請求項５に記載の発明にあっては、ポンプの休止時に、沈殿物が覆水路の上方に深く堆積しても、上方が覆われた覆水路の内部上方には、沈殿物が堆積しない空隙が残る。この空隙は、覆水路の全長にわたる空隙の連なりとなり疑似管路となる。この覆水路の一端に接続連通したポンプを稼働させれば、覆水路の他端に接続した吸水管の先端より、堆積した沈殿物より上方の水を吸入し揚水を始める。
このとき、覆水路の空隙の水は、ポンプの揚水量に応じた流動水速度と負圧を生じる。この空隙の流動水に接する沈殿物は、流動水速度に応じて、摺動流れ、跳躍流れ、けん濁流れ等の状態で流送される。これと同時に覆水路の流路面積が拡大され、幾分か内部負圧も加圧され、下方側部から覆水路に接する沈殿物が崩落し流入する。これにより、覆水路内流速、すなわちポンプの揚水量に応じて、沈殿物の収集移送することができる。沈殿物の除去が進み、覆水路の下方側部が沈殿物の埋没から開放されれば、覆水路による良好な高濃度の沈殿物除去は終了する。
実際は、水槽内に均一に沈殿物が堆積することは少ない。そこで、本発明の設備は、水槽内の沈殿物の堆積量の多い側の覆水路の一端にポンプを接続連通させる。一方、覆水路の他端は埋没しない状態でポンプを稼働させて、沈殿物の除去作業を行う。これにより、他端の周辺からの水の吸い込みを利用して、沈殿物を崩落流入させることができる。従って、更なる高濃度の沈殿物の収集移送ができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明にあっては、覆水路全体が沈殿物に埋没した場合、覆水路の他端に接続連通した吸水管は、先端が吸水できるだけでなく、上方に伸延した吸水管の全面から吸水できるように、縦長のスリットまたはスクリーンを備えた吸水管とする。これにより、吸水による沈殿物の崩落流入が助長されるともに、吸水管周辺の沈殿物の排除が速やかに行われて、覆水路の他端から容易に沈殿物の収集移送することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明にあっては、水槽の大きさに合わせて周回させ、覆水路を長く配設することができる。また、水槽の形状に合わせて四角形や多角形の形状にして周回させることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明にあっては、ノズルから圧力水を噴射してノズル間の流動水速度の加速を繰り返し、覆水路全体の流動水速度を維持するようにすれば、長い覆水路の場合においても沈殿物を収集移送できる。また、仮に沈殿物の収集移送が進み、浅くなった埋没泥土を吹き破ったとしても、水槽内を大きくかくはんすることはない。むしろ覆水路に接する沈殿物を押し流す効果があり、長い覆水路の場合においても水槽の安静を大きく損なうことなく、沈殿物の収集移送を行うことができる。
【００１４】
以上説明したように本発明の沈殿物を収集移送する設備において、覆水路の沈殿物と接する下方側部は、粗い表面粗さの管路であり、覆水路の上方は、一般配管路に等しい滑らかな表面粗さの管路と考えることができる。よって、覆水路の上方の流動水速度は大きくなり、確実な流動水を維持する。覆水路の下方は幾分低減した流動水速度の管路として、周辺沈殿物を崩落させながら覆水路に取り込む。
なお、疑似管路になった覆水路内の沈殿物を流送するのに必要な流動水速度は、一般の水力輸送に於ける管路輸送と何ら変わるものではない。吸込方式でも圧送方式でも同一と考えて良い。通常、流動水速度は、０．２ｍ／ｓから３．０ｍ／ｓ程度の速度である。損失抵抗は、一般の水力輸送に比較し幾分大きくなる。
【００１５】
【実施例】
実施例について図面を参照しながら説明すると、図１に示す実施例の水槽１の内底部に図２（ロ）に断面図を示すように、両側部に開口高さｍを水槽底から離して上辺を覆う形に覆水路２を配設し、該覆水路２の終端は水槽外に設置した揚泥ポンプ３の吸込口に、吸込管４を介して接続連通する。覆水路２の始端は図２（イ）に断面図を示すように壁面に添う形で上方に伸延配設し、ほぼ全高さにわたってスクリーン６を備えて開口させた吸水管５に接続連通する。
【００１６】
覆水路２の下方側部開口高さｍは覆水路２の巾ｂと共に、図４（ヘ）に埋没休止中の覆水路２付近の断面図を示し、同図（ト）に稼働中の同部分の断面図を示すように、稼働中の覆水路２内の崩落角αを配慮して定めるものであるが、大き過ぎることは覆水路２の機能にほとんど支障することはないけれども、むしろ開口高さｍが小さすぎる場合は流動水と沈殿物の接触長さが十分に取れず、流動水の混合濃度を抑えて設備の安全性を増す目的以外の場合は不利益である。
【００１７】
また、覆水路２内の負圧は吸込管４の開口部に近いほど大きくなるために、図２（ロ）のｍと同図（ハ）のｎに示すように開口高さｍよりも開口高さｎを小さくする方が、吸込管４開口部周辺の沈殿物の崩落流入を遅らせるのに好都合であり、特に覆水路２の全長が長い場合には、覆水路２全体を傾斜させて配設することも必要である。
【００１８】
また、水槽１の横断面方向の形状は図３（ニ）のように平坦な内底面とすれば、沈殿物の除去作業後にも覆水路２の両側には、当該沈殿物の水中での安息角で傾斜して堆積した残留沈殿物が固定的に残るけれども、同図（ホ）に示す形態の傾斜壁ｅ及び底部溝ｄを備えて形成すればほぼ完全な沈殿物の除去が行える。
【００１９】
図５に示す実施例は水槽内底面上に自由に設置できるように、直線状に伸延した覆水路２Ａの一端に水中ポンプ３Ａを載置する台座７Ａを設け、該台座７Ａの中央に開口し下方に伸延する吸込管４Ａは下方端を開口すると共に、覆水路２Ａ端部に接続連通させる、覆水路２Ａの始端には図９（カ）に示す断面図と同形状の円筒の一部を切り欠き、ほぼ全高さにわたって開口させ、該開口部外周をスクリーン６Ａで覆われた吸水管５Ａを接続連通させたものであり、構成が簡単なことに併せ設置場所の移動が簡単に出来る特徴がある。
【００２０】
なお、図１及び図５の実施例における覆水路２，２Ａの形態は図６（チ）（リ）（ヌ）に示すような形態とすることもできる。
【００２１】
図７に側面図を示す実施例は図８（ル）（ヲ）に下方接地面から見た図、および図７のＦ部断面形状を図９（ワ）に示すように、片側のみを開口する覆水路２Ｂを開口部が外方を向くように長円形状に周回させて配設し、端部円形中央上部に水中ポンプ３Ｂを載置する台座７Ｂを設け、図８（ヲ）に示すように覆水路２Ｂを形成する内周側壁、吸込管の下方端部、及び吸込口ｆと覆水路２Ｂの始端ｃとを仕切る壁ｇが接地仕切をなすように構成し、吸水管５Ｂより吸入された上方水はｃより覆水路２内の空隙部ａに流入し、吸水管４Ｂ端ｆから水中ポンプ３Ｂに吸入される。
【００２２】
本実施例の場合、覆水路２Ｂの長さが長くなり混合時間が十分に取れるために、混合濃度を高めやすいことと、幾分幅広く沈殿物を除去できる、また、製造しやすくするために覆水路を長方形に周回配設し形成することもできる。
【００２３】
図１０（タ）に側部破面図、同図（レ）に正面図を示す実施例は、覆水路２Ｃの外周側のみを開口させて円形に配設し、中央上部に水中ポンプ３Ｃを載置する台座７Ｃを設け、図１１（ソ）に下方接地面から見た図を示すように、覆水路２Ｃに接続連通させた吸水管５Ｃと、該吸水管５Ｃの一部周壁を延長して形成した仕切り壁ｇで隔離された隣接する覆水路２Ｃ部分に、水中ポンプ３Ｃの吸込口に連通する吸水管４Ｃを連通路ｆを介して接続開口させる。
【００２４】
図１１（ツ）は覆水路２Ｃ部が沈殿物ｈに埋没した状態で、水中ポンプ３Ｃが稼働し覆水路２Ｃ内のａ部流動水によって沈殿物を収集除去稼働中の予想状態図を示す、本実施例形態のものは水槽底部の大きさに合わせた大きさにできやすい事、また、製造しやすくするために覆水路を四角形や多角形等に周回配設して形成することもできる。
【００２５】
なお、図５、図７、及び図１０に示す実施例の場合において、定置して固定的に使用する設備の場合は水中ポンプの離脱を更に容易に行うために、例えば台座７Ａの一部を外方に突出させ、ガイドポールを上方に伸延し、該ガイドポールで案内して水中ポンプを昇降させ、さらに台座７Ａと水中ポンプ３Ａのサクションカバー間にシール材を介在させる事によって、自重と吸込負圧で水蜜に連結させる事ができ、水中ポンプの着脱補修が行いやすい設備とすることが出来る。
【００２６】
次ぎに図１２に示す実施例は、覆水路内に圧力水を噴射して沈殿物の収集移送を行う下水道沈砂池の側部断面図を示す、流入する下水は荒目スクリーン１２を通過し、混入する砂泥を揚泥ポンプ３Ｄが設置された窪みｋ、及び覆水路２Ｄが設置された沈砂窪みに沈降させながら、細目スクリーン１３を通過して次工程に流下させる設備である。なお、揚泥ポンプ３Ｄは図１０に示す実施例の形態のものである。
【００２７】
覆水路２Ｄの細目スクリーン１３側始端付近は図１４に詳細図、図１３（ネ）に横方向断面図、同図（ナ）に覆水路２Ｄ部の横断面方向詳細図を示すように、内底部の溝ｊに底面から開口隙間を設けて配設した覆水路２Ｄと、該覆水路２Ｄの上方に平行して配設した分配管９は共に桁１１で側部傾斜壁に固定して、分配管９より分岐し覆水路２Ｄの始端及び頭頂内部に間隔を置いて配列したノズル８に、圧力水配管１０により外部からの圧力水を供給する。
【００２８】
図１５（ラ）は沈殿物ｈに埋没した覆水路２Ｄ周辺の図を示し、同図（ム）は稼働時の覆水路２Ｄ周辺図を示すものであるが、側部傾斜壁より一段深く開設した溝ｊ内に覆水路２Ｄを配設することによって、収集移送の終了時における覆水路２Ｄの外部周辺に残留する沈殿物を、覆水路２Ｄ内流動水が開口部より噴出して流送させやすい。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べてきたように本発明は、沈殿物の収集移送、または収集除去設備を著しく簡素化し、設備費用を低減出来るばかりでなく、広い範囲での収集移送を安定した高濃度で、水槽の安静をまったく損なうことなく行うことが出来、しかも水中に機械的な回転駆動部を一切必要としないために、動力費を低減し、維持管理を著しく簡素に出来る省エネルギー効果、および経済的効果は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例に係る水槽の側断面図である。
【図２】 この発明の実施例に係る図１のＡ部の断面を図（イ）、Ｂ部の断面を図（ロ）、Ｃ部の断面を図（ハ）に示す。
【図３】 この発明の実施例に係る図１のＤ部の断面形状２例（ニ）（ホ）を示す。
【図４】 この発明の実施例に係る図１のＢ部の埋没時想定断面図（ヘ）と稼働時想定断面図（ト）である。
【図５】 この発明の実施例に係る直線状の覆水路に水中ポンプを連結した実施例を示す。
【図６】 この発明の実施例に係る図１の実施例および図２の実施例覆水路の形状例を示す。
【図７】 この発明の実施例に係る長円形に周回する覆水路を水中ポンプに連結した実施例を示す。
【図８】 この発明の実施例に係る図７の実施例を下方接地面（図７のＨ）から見た図で、図（ル）は全体を示し、図（ヲ）は水槽底面に接地し仕切をなす部分のみを示す。
【図９】 この発明の実施例に係る図７のＦ部の断面を図（ワ）、Ｅ部の吸水管の断面を図（カ）、Ｇ部のポンプ部より下方の断面を図（ヨ）に示す。
【図１０】 この発明の実施例に係る円形状に周回する覆水路と水中ポンプを連結した実施例の側部破面図を図（タ）に示し、正面図を図（レ）に示す。
【図１１】 この発明の実施例に係る図（ソ）は図１０の実施例を下方接地面から見た図であり、図（ツ）は稼働中覆水路周辺の想定沈殿物状態図を示す。
【図１２】 この発明の実施例に係る覆水路内水を噴射水で加速するようにした実施例の側断面図を示す。
【図１３】 この発明の実施例に係る図（ネ）は図１２のＪ部の断面図、図（ナ）は覆水路周辺の詳細断面図を示す。
【図１４】 この発明の実施例に係る図１２の実施例の覆水路始端周辺の詳細図である。
【図１５】 この発明の実施例に係る図１４のＦ部の断面の埋没時想定図を図（ラ）に示し、稼働時想定図を図（ム）に示す。
【符号の説明】
１、 水槽
１Ｄ、沈砂池
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ 覆水路
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ 揚泥ポンプ
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 吸込管
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ 吸水管
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ スクリーン
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ 台座
８、 ノズル
９、 分配管
１０、 圧力水配管
１１、 揚泥管
１２、 荒目スクリーン
１３、 細目スクリーン
ａ、 覆水路内の空隙部
ｂ、 覆水路の巾
ｃ、 図８の覆水路始端部
ｄ、 図３（ホ）の溝
ｅ、 図３（ホ）の傾斜側壁
ｆ、 吸込管と覆水路の連通部
ｇ、 吸込管と覆水路の仕切壁
ｈ、 沈殿物
ｊ、 図１２の溝
ｋ、 揚泥ポンプ設置窪み
ｍ、 覆水路と接地面との開口隙間
ｎ、 吸込管端と接地面との開口隙間
ｒ、 沈殿池の流れ方向
ｓ、 覆水路内の流れ方向
α、 覆水路内の崩落角度
θ、 水槽内沈殿物の安息角度

Claims (5)

1. その全長にわたって上方が覆われてかつその下方側部が開口した覆水路を、水路や水槽の内底部に配設し、充分な流動水速度を与えた水をこの覆水路に流し、覆水路に流れる水に接する沈殿物を流送することで、上記下方側部より外部の沈殿物を覆水路内に崩落流入させて収集し流送する沈殿物を収集移送する設備であって、
   上記覆水路の一端にポンプの吸込口が接続連通され、その他端に先端が上方に伸延し、沈殿物より上方の水を吸水する吸水管が接続連通された沈殿物を収集移送する設備。
2. 上記吸水管は、上記水路または水槽の壁面に沿って上方に伸延し、そのほぼ全高さにわたって縦長のスリットまたはスクリーンを備えて開口した請求項１に記載の沈殿物を収集移送する設備。
3. 上記覆水路は、上記水路または水槽の内底部に対して傾斜させ、上記ポンプの吸込口に連通されたその一端の高さが他端側よりも低い請求項１または請求項２に記載の沈殿物を収集移送する設備。
4. 上記覆水路にポンプの吸込口を接続するとともに、この接続部を中心にして覆水路を周回させた請求項１または請求項２に記載の沈殿物を収集移送する設備。
5. 上記水に上記流動水速度を与える少なくとも１個のノズルを、上記覆水路に配設した請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の沈殿物を収集移送する設備。

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