JP6744287B2 - 堆積物移送装置 - Google Patents

Description

本発明は、下水処理場やポンプ場等の沈降分離を行う池に設置される堆積物移送装置に係り、特に沈降分離槽の底部に堆積させた沈砂などの堆積物に圧力水を噴射して堆積物をピットに移送する堆積物移送装置に関するものである。

沈砂流路に集砂ピットに向けて設置したノズルから水を噴射し、その噴射水の水圧、水流によって沈砂を集砂ピットまで移送する集砂装置が知られている。例えば、特許文献１は、沈砂池の基礎面の上方に互いに並行して設置された複数の沈砂流路を構成するトラフと、そのトラフに並行に且つ隣接して設置された圧力水配管と、圧力水配管から沈砂流路内に延びる複数の集砂ノズルと、を備えた集砂装置を開示する。圧力水配管及び複数の集砂ノズルは、沈砂流路の底面よりも上方にあり、複数の集砂ノズルは、沈砂流路内で間隔を置いて配置され、沈砂池の池底に堆積した沈砂を沈砂流路に圧力水を噴射して集砂ピットへ移送する。これにより、沈砂流路内に短い間隔で集砂ノズルを配置でき、少水量での集砂を可能にすると共に、沈砂池の底板の下に圧力水配管を埋設しないために施工性が良く、沈砂流路を遮る多数の配管や配管サポートがないため、異物の絡みつきを最小限とすることができ、かつメンテナンス作業が容易となる。

特許文献２は、受け入れた水に含まれている砂が沈降する沈砂池の池底部に設けられ、所定方向に延在し、沈降した砂が堆積する移送経路と、前記移送経路に堆積した砂に対して前記所定方向に流体を吐出する吐出口と、移送経路における前記吐出口の中心から前記所定方向に向かって延びる軸上の部分を上方から覆う覆い部材と、を備えた沈砂池を開示する。前記覆い部材は、前記移送経路の幅方向に下方へ向かって傾斜した傾斜部を有し、これにより、砂を十分に移動させながら砂の巻き上がりを抑える工夫がなされている。

特許文献３は、吸込口が設けられた移送空間形成部材と、前記移送空間内に流体を吐出する吐出口と、排出手段と、を備えた移送システムを開示する。前記吸込口は、水を含有する混入物が沈降する堆積空間内で開口し、該堆積空間に堆積した混入物を、前記吐出口から流体が吐出されることで前記移送空間内に吸い込む開口として機能し、前記移送空間形成部材は、前記移送空間内に吸い込まれた混入物が、前記吐出口から流体が吐出されることで該流体の吐出方向下流側に向かって移動する経路として機能し、前記排出手段は、前記吐出方向下流側に移送されてきた混入物を、受け入れた水の外に排出するものである。これにより、混入物を十分に移動させながら混入物の巻き上がりを抑える。

特許文献４は、揚砂ピット内に集砂水を噴射して揚砂ピット内の沈砂を揚砂管の下端部に向けて移送する複数の噴射ノズルと、噴射ノズルから揚砂管の下端部に至る集砂水ガイド流路と、噴射ノズル及び集砂水ガイド流路の上方を覆って噴射ノズル及び集砂水ガイド流路への沈砂の堆積を抑制する傘状部材を備えた揚砂装置を開示する。

特許文献５は、沈砂池の池底に、沈砂ピット方向に向かう直線状の仕切部を突設して該仕切部の両側に集砂溝をそれぞれ形成し、前記仕切部の上端に設けたヒンジ部を介して前記集砂溝の全長にわたる長さの蓋部材を回動可能に設け、該蓋部材を、仕切部の一側方に水平方向に向けて回動し、該仕切部の一側方に位置する集砂溝を覆う第１集砂位置と、仕切部の他側方に水平方向に向けて回動し、該仕切部の他側方に位置する集砂溝を覆う第２集砂位置とに回動させる蓋部材回動手段を設けるとともに、蓋部材に覆われた集砂溝内に
集砂水を噴出する集砂水噴出ノズルを設けた集砂装置を開示する。集砂操作を行う際に集砂溝を蓋部材で覆った状態にしてから集砂水を噴出することにより、沈砂の舞い上げを防止する。

特許文献６は、集砂・集泥トラフの上部の横断面形状を矩形に、下部の横断面形状を底面が半円形状のＶ字形に形成することにより、噴射水の圧力に関わらず、効率よく集砂・集泥を行うことができる集砂・集泥装置を開示する。また、集砂・集泥トラフの上部に、所定の間隔をあけて、下方が集砂・集泥ノズルの水流方向に傾斜した複数の傾斜板を着脱可能に設けるようにすることにより、沈砂・沈殿池の止水や排水をすることなく、通水中で流れがある状態でも、沈砂・汚泥の舞上がりを防止して、集砂・集泥運転を行うことができる。

特許第４８８１８１５号公報 特開２０１２−２３６１４８号公報 特開２０１５−３６１号公報 特開２０１６−３０２３５号公報 特開２０１６−１６３３４号公報 特開２０１７−７７５１５号公報

しかしながら、上記の特許文献１、４、５では、堆積物の流路内に噴射ノズルがあり、ゲリラ豪雨などによる大量の土砂が流入した場合、ノズルが埋没し、集砂不能になることが想定される。また、沈砂池の流路断面積が小さくなることで沈砂池の流速が速くなり、砂分が沈降せずに後段へ流出してしまう。

上記の特許文献２、３では、堆積物を吸引して移送する装置が提案されているが、金属のような密度が高い堆積物は吸引できず、トラフに堆積することが想定される。
上記の特許文献６では、傾斜板にし渣等が絡み付き、傾斜板の隙間を埋めてしまい、砂の沈降を阻害することが想定される。

本発明は、上記従来の課題に鑑み成されたものであり、その目的とするところは、堆積物による噴射ノズルの埋没を防止し、密度の高い堆積物を移送することができ、さらには堆積物の移動を阻害するものがなく、沈降分離槽内の流路断面積が確保できる堆積物移送装置を提供することにある。

本発明の一態様は、沈降分離槽内の水に含まれる夾雑物を沈降させ、該沈降した夾雑物からなる堆積物に圧力水を噴射してピットに移送する堆積物移送装置において、前記沈降分離槽内に設置されたトラフと、前記トラフの上方に配置された上側圧力水配管と、前記上側圧力水配管に接続され、前記トラフに平行に設置された下側圧力水配管と、前記下側圧力水配管に接続され、かつ前記トラフの上方に配置された噴射ノズルと、前記トラフと平行に延び、かつ前記噴射ノズルの上方に配置されたトラフ傘を備え、前記トラフ傘は前記上側圧力水配管に固定されていることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記下側圧力水配管は、前記トラフ傘の下方であって、かつ前記トラフの上方に位置していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記トラフの両側に配置された仕切り壁をさらに備え、前記トラフ傘の両下端部は内側下方に傾斜した傾斜部を形成しており、前記傾斜部は前記仕切り壁の側面と平行であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記傾斜部の最下端と前記噴射ノズルの吐出口とを結ぶ線の水平方向に対する角度は、０°〜４５°の範囲内にあることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記下側圧力水配管は、前記仕切り壁の外側に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記噴射ノズルは、前記トラフの幅方向において前記トラフの中央の直上に位置していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記上側圧力水配管は、前記トラフ傘を横切って延びていることを特徴とする。

本発明に係る流体噴射圧送式の堆積物移送装置は、大量の土砂が沈降分離槽に流入しても噴射ノズルの埋没を防ぎ、大きい堆積物や密度の高い堆積物を移送することができる。また、トラフ傘は上側圧力水配管に固定されているので、トラフ傘の下方には該トラフ傘を支持するための構造体が存在しない。したがって、トラフ傘上の堆積物はトラフ傘を滑り落ちてトラフに移動し、圧力水の噴流によってトラフ上を移動することができる。

本発明に係る堆積物移送装置の一実施形態を示す正面図である。 図１に示す堆積物移送装置の平面図である。 図１に示す堆積物移送装置の拡大断面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 トラフ傘の他の実施形態を示す断面図である。 沈降分離槽に流入した水に含まれる砂などの夾雑物の移動を説明するための図である。 沈降分離槽に大量の夾雑物が流入した場合の堆積物移送装置を示す図である。 下側圧力水配管の他の実施形態を示す断面図である。 下側圧力水配管のさらに他の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る堆積物移送装置の一実施形態を示す正面図であり、図２は、図１に示す堆積物移送装置の平面図である。堆積物移送装置は、水に含まれる砂などの夾雑物を沈降させるための沈降分離槽１に設置されている。沈降分離槽１の例としては、沈砂池が挙げられる。沈降分離槽１は、コンクリート等により略箱状に形成されており、沈降分離槽１の底面１ａは平坦に形成されている。沈降分離槽１の底面１ａには、鋼板または樹脂製の板からなる複数のトラフ２が並列に敷設されている。各トラフ２は、略Ｖ字状の断面を有するようにその中央部が折曲されている。このような形状の各トラフ２は、沈降分離槽１に流入した水に含まれる砂などの夾雑物を堆積させ、さらに堆積した夾雑物をピット３まで移送する移送流路７を構成している。

各トラフ２の両縁は仕切壁６に接続されている。各仕切壁６は、頂部が高く両端部が低い山形状（三角形状）の断面を有し、鋼板または樹脂製の板から構成されている。複数の仕切壁６がトラフ２と平行に設置されており、各トラフ２の両側に仕切壁６が配置されている。仕切壁６は、堆積した夾雑物および水の流れを整流するための整流板としての機能も有している。

トラフ２の上方には上側圧力水配管１１が配置されている。上側圧力水配管１１は、圧力水を供給する供給源（図示せず）に接続されている。上側圧力水配管１１の下方には、上側圧力水配管１１に接続された複数の下側圧力水配管１２が設置されている。これら複数の下側圧力水配管１２は、トラフ２と平行に配列されており、かつ複数のトラフ２の上方にそれぞれ位置している。下側圧力水配管１２は、仕切壁６の外側に配置されている。

各下側圧力水配管１２には、斜め下方を向いた複数の噴射ノズル１５が接続されている。これらの噴射ノズル１５はトラフ２の上方に配置されている。圧力水は、上側圧力水配管１１を通って複数の下側圧力水配管１２に供給される。各下側圧力水配管１２を流れる圧力水は、複数の噴射ノズル１５からトラフ２に向かって噴射される。

堆積物移送装置は、トラフ２と平行に延びる複数のトラフ傘２０を備えている。これらのトラフ傘２０は、複数のトラフ２の上方にそれぞれ位置しており、かつ噴射ノズル１５の上方に配置されている。下側圧力水配管１２は、トラフ傘２０の下方であって、かつトラフ２の上方に位置している。各トラフ傘２０は、下側圧力水配管１２および噴射ノズル１５を覆う形状を有している。上側圧力水配管１１は、複数のトラフ傘２０を横切って水平に延びており、各トラフ傘２０は上側圧力水配管１１に固定されている。本実施形態では、上側圧力水配管１１は、トラフ傘２０および下側圧力水配管１２に対して垂直である。

図３は、図１に示す堆積物移送装置の拡大断面図であり、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。複数の噴射ノズル１５はトラフ２の長手方向に沿って等間隔に配置されている。図４では、２つの噴射ノズル１５が描かれているが、本実施形態では３つ以上の噴射ノズル１５が配置されている。各噴射ノズル１５は、水平に対して斜め下方を向いており、圧力水は噴射ノズル１５から斜め下方に噴射される。圧力水は、トラフ２によって形成された移送流路７内を一方向に流れる。

下側圧力水配管１２は、接続管１７を介して上側圧力水配管１１に接続されている。上側圧力水配管１１の外面には支持部材２２が固定されており、各トラフ傘２０は支持部材２２にねじ２３によって固定されている。したがって、トラフ傘２０は支持部材２２を介して上側圧力水配管１１に支持（固定）されている。支持部材２２は、溶接、または図示しない締結具によって上側圧力水配管１１の外面に固定されている。図３および図４では１つの支持部材２２のみが描かれているが、上側圧力水配管１１には、複数のトラフ傘２０を上側圧力水配管１１に固定するための複数の支持部材２２が等間隔で固定されている。支持部材２２は、トラフ２の幅方向においてトラフ２の中央の直上に位置しており、かつ噴射ノズル１５および下側圧力水配管１２の上方に配置されている。この位置に配置された支持部材２２は、トラフ２上での堆積物の移送を妨げない。

トラフ傘２０は、薄板の鋼板等から構成されている。トラフ傘２０は、その中央が最も高い屋根部２０ａと、屋根部２０ａの両下端から内側下方に傾斜した２つ傾斜部２０ｂとを有している。２つ傾斜部２０ｂはトラフ傘２０の両下端部を形成しており、これら傾斜部２０ｂは、トラフ２の両側に配置された仕切壁６の側面と平行である。本実施形態では、トラフ傘２０の屋根部２０ａは、山型の断面、すなわちトラフ傘２０の中央から下方に傾斜した斜面を有している。

トラフ傘２０は、図１に示す様に山型の断面を有するが、本発明は図１に示す実施形態に限定されず、夾雑物が堆積しないようにトラフ傘２０の中央が上方に突出した形状であればよい。一実施形態では、図５に示すように、トラフ傘２０の屋根部２０ａは、上方に湾曲した形状を有してもよい。この場合でも、屋根部２０ａはその中央が最も高い形状を有している。

図３に示すように、トラフ傘２０は、トラフ２の上方に位置し、かつトラフ２および仕切壁６と平行に延びている。トラフ傘２０の下端部を形成する傾斜部２０ｂと仕切壁６の側面との間には隙間Ｇが形成されている。図６に示すように、沈降分離槽１に流入した水に含まれる砂などの夾雑物は、まずトラフ傘２０上に落下し、トラフ傘２０上を滑り落ちて隙間Ｇを通ってトラフ２上に堆積する。噴射ノズル１５から吐出される圧力水の噴流は、トラフ２上の堆積物（例えば沈砂）を押し流し、図２に示すピット３にまで堆積物を移送する。隙間Ｇは、３０ｍｍ〜２００ｍｍ、好ましくは７５ｍｍ〜１００ｍｍとされる。このような大きさの隙間Ｇは、堆積物のブリッジを発生させず、かつ堆積物の舞い上がりを防止することができる。

傾斜部２０ｂの最下端と噴射ノズル１５の吐出口とを結ぶ線の水平方向に対する角度θは、０°〜４５°の範囲内にあり、好ましくは０°〜１５°の範囲内にある。この角度θは、水中での堆積物の安息角に基づいて定められる。すなわち、噴射ノズル１５の吐出口が堆積物に埋没しないようにするために、角度θは水中での堆積物の安息角以下とされる。堆積物が沈砂である場合、水中での砂の安息角は概ね１５°〜３０°とされる。本実施形態では、角度θは０°〜１５°の範囲内にある。

本実施形態によれば、トラフ傘２０は、上側圧力水配管１１によって支持されているので、トラフ傘２０の下方、特にトラフ傘２０と仕切壁６との間の隙間Ｇには、該トラフ傘２０を支持するための構造体が存在しない。したがって、トラフ傘２０上の堆積物はトラフ傘２０を滑り落ちてトラフ２に移動し、圧力水の噴流によってトラフ２上を移動することができる。

図７は、沈降分離槽１に大量の夾雑物が流入した場合の堆積物移送装置を示す図である。本実施形態によれば、トラフ傘２０が噴射ノズル１５の上方に配置されており、噴射ノズル１５はトラフ傘２０で覆われているので、噴射ノズル１５の上には夾雑物は堆積しにくい。よって、噴射ノズル１５は、トラフ２上に圧力水の噴流を形成し、これにより大きい堆積物や密度の高い堆積物を移送することができる。また、トラフ傘２０は、屋根部２０ａの両下端から内側下方に傾斜した２つ傾斜部２０ｂを有しているので、トラフ傘２０はトラフ２の上方の広い範囲を覆い、堆積物の舞い上がりを防止しつつ、噴射ノズル１５を堆積物で埋没させることを回避できる。

下側圧力水配管１２および噴射ノズル１５は、トラフ２の幅方向においてトラフ２の中央の直上に位置している。このような配置によれば、トラフ２内に突出物がなく、堆積物の移送を阻害しない。さらに、下側圧力水配管１２はトラフ２の上方に配置されているので、トラフ２の下方には配管がない。結果として、トラフ２全体の設置高さを下げることが可能になる。トラフ２が沈降分離槽１の断面に占める面積が減少することで、沈降分離槽１の流速が低下し、水に含まれる夾雑物の後段への流出を防止できる。

図３に示す実施形態では、上側圧力水配管１１は四角形の断面を有しているが、上側圧力水配管１１の断面形状は上記実施形態に限定されない。例えば、図８および図９に示すように、上側圧力水配管１１はひし形または円形の断面を有してもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 沈降分離槽
２ トラフ
３ ピット
６ 仕切壁
７ 移送流路
１１ 上側圧力水配管
１２ 下側圧力水配管
１５ 噴射ノズル
１７ 接続管
２０ トラフ傘
２０ａ 屋根部
２０ｂ 傾斜部
２２ 支持部材
２３ ねじ

Claims (7)

1. 沈降分離槽内の水に含まれる夾雑物を沈降させ、該沈降した夾雑物からなる堆積物に圧力水を噴射してピットに移送する堆積物移送装置において、
   前記沈降分離槽内に設置されたトラフと、
   前記トラフの上方に配置された上側圧力水配管と、
   前記上側圧力水配管に接続され、前記トラフに平行に設置された下側圧力水配管と、
   前記下側圧力水配管に接続され、かつ前記トラフの上方に配置された噴射ノズルと、
   前記トラフと平行に延び、かつ前記噴射ノズルの上方に配置されたトラフ傘を備え、
   前記トラフ傘は前記上側圧力水配管に固定されていることを特徴とする堆積物移送装置。
2. 前記下側圧力水配管は、前記トラフ傘の下方であって、かつ前記トラフの上方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の堆積物移送装置。
3. 前記トラフの両側に配置された仕切り壁をさらに備え、
   前記トラフ傘の両下端部は内側下方に傾斜した傾斜部を形成しており、前記傾斜部は前記仕切り壁の側面と平行であることを特徴とする請求項１または２に記載の堆積物移送装置。
4. 前記傾斜部の最下端と前記噴射ノズルの吐出口とを結ぶ線の水平方向に対する角度は、０°〜４５°の範囲内にあることを特徴とする請求項３に記載の堆積物移送装置。
5. 前記下側圧力水配管は、前記仕切り壁の外側に配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の堆積物移送装置。
6. 前記噴射ノズルは、前記トラフの幅方向において前記トラフの中央の直上に位置していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の堆積物移送装置。
7. 前記上側圧力水配管は、前記トラフ傘を横切って延びていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の堆積物移送装置。

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