(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6142309
(24)【登録日】2017年5月19日
(45)【発行日】2017年6月7日
(54)【発明の名称】沈砂池の集砂装置
(51)【国際特許分類】
B01D 21/18 20060101AFI20170529BHJP
B01D 21/02 20060101ALI20170529BHJP
B01D 21/30 20060101ALI20170529BHJP
B01D 21/24 20060101ALI20170529BHJP
E03F 5/14 20060101ALI20170529BHJP
【FI】
B01D21/18 K
B01D21/02 Q
B01D21/30 E
B01D21/24 Q
B01D21/30 J
B01D21/30 F
E03F5/14
【請求項の数】1
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2016-28310(P2016-28310)
(22)【出願日】2016年2月17日
(62)【分割の表示】特願2014-249620(P2014-249620)の分割
【原出願日】2010年5月25日
(65)【公開番号】特開2016-93813(P2016-93813A)
(43)【公開日】2016年5月26日
【審査請求日】2016年3月14日
(73)【特許権者】
【識別番号】508165490
【氏名又は名称】アクアインテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000121
【氏名又は名称】アイアット国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 賢二
(72)【発明者】
【氏名】川上 直哉
【審査官】
富永 正史
(56)【参考文献】
【文献】
特開平07−100306(JP,A)
【文献】
特開2000−334217(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B01D 21/00−21/34
E03F 5/14
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
沈砂池の底面を前記沈砂池内水流方向に複数の領域に分割し、各領域において複数のノズルを有するノズルヘッダーを前記沈砂池の側壁に沿って設置し、前記沈砂池の排水状態で給水ポンプから低圧力水を各領域のノズルヘッダーに供給して、ノズルから噴射させることにより、前記各領域に堆積した土砂を前記沈砂池の底面に前記沈砂池内水流方向と平行に形成されたトラフに流し、そのトラフを経て前記沈砂池の底部に形成された集砂ピットに集める集砂装置において、
前記沈砂池の底面を、前記沈砂池の側壁から前記集砂ピットの底面まで下り傾斜する集砂ピット傾斜面を含めて、前記沈砂池の上流側端部から下流側端部までの間において、前記沈砂池内水流方向に等分割して複数の領域を形成するとともに、
全ての領域にノズルを所定間隔で取付けたノズルヘッダーとして同じものを設置したことを特徴とする集砂装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、下水処理設備の沈砂池に沈殿した土砂を低圧集砂方法により沈砂池に設けた集砂ピットに集める集砂装置に関する。
【背景技術】
【0002】
沈砂池に沈殿した土砂を低圧集砂方法により沈砂池に設けた集砂ピットに集める集砂装置は、特許文献1に開示されている。
この集砂装置は、沈砂池内の水を排出した状態(排水状態)で沈砂池の側壁に沿って設けた多数のノズルから3kg/cm2未満の低圧力水を吐出して沈砂池の底面に堆積した土砂
を集砂ピットに集めるものである。
集砂ピットに集められた土砂は、集砂ピットに設置した揚砂ポンプにより水と共に汲み上げて汚水沈砂池に移送される。
【0003】
沈砂池の側壁に沿って設けたノズルに水を供給する給水ポンプと集砂ピットから土砂を汲み上げる揚砂ポンプの負荷を軽減して、給水ポンプと揚砂ポンプに小型ポンプの使用を可能にするため、沈砂池の底面を複数の領域に区分し、各領域において母管に多数のノズルを所定の間隔をもって取付けてなるノズルヘッダーを沈砂池の側壁に沿って設置し、給水ポンプからの水を集砂弁の制御を介して各ノズルヘッダーに順次所定時間ずつ供給するようにしている。集砂弁は、流量調整を手作業で行なう流量調整弁と、通水と止水を切り換える自動弁からなる切換弁を直結して構成されている。
【0004】
ノズルヘッダーの製造コスト及び取付コストの低減化のため、等数のノズルを有する等長のノズルヘッダーが、いずれも等面積の領域に設置されている。
【0005】
給水ポンプには、吐出量が2m3/分のものが使用されている。そして、吐出量が0.15m3/分のノズルを用いる場合は、一つのノズルヘッダーに取付け可能なノズル数は、最大13個である。しかし、ノズルヘッダーに取付けた全てのノズルから均等に水を吐出させるためには、ノズルの数が偶数でなければならないので、取付け可能な最大数は12である。一方、沈砂池の底面への吐出による土砂排除効率を高めるためには、ノズルヘッダーのノズルの取付間隔は500mmが適当である。従って、ノズルヘッダーの全長は最大で6mとなる。
【0006】
例えば、全長が18000mmの沈砂池の底面を複数の等面積の領域に区分し、各領域に6m以内の可及的に長いノズルヘッダーを設置する場合は、
図10に示すように、沈砂池1の両側の側壁Wa,Wbから沈砂池1の底部中央に設けられている集砂ピット7の底面まで下り傾斜する面(以下、集砂ピット傾斜面という。)8bの幅寸法を1200mmとすると、集砂ピット傾斜面8bの上流側及び下流側の底面の残長はそれぞれ8400mmであるから、従来は、沈砂池の底面全体では、集砂ピット傾斜面8bの上流側及び下流側の両側においてそれぞれ2個ずつ、合計8個の等面積の領域B1〜B8に区分し、1領域の長さを4200mmとしていた。
【0007】
従って、一つの領域に設置可能なノズルヘッダーNHの長さは4200mmで、そのノズルヘッダーの最大ノズル設置数が8個となる。つまり、従来は、全長18mの沈砂池は8領域に区分され、長さ4200mm、ノズル数8個のノズルヘッダーを8個(NH1〜NH8)設置していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特許第3315489号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上記のように、先行技術における沈砂池では、その底面を集砂ピット傾斜面8bの両側(すなわち、集砂ピット傾斜面8bを除いた部分)において全領域が等面積となるように区分していたので、ノズルヘッダーの設置数、従って、集砂弁の使用数も多くなるため、設備コスト及び保守コストが増大するという問題があった。また、一つのノズルヘッダーのノズル数が少ないため、給水ポンプの能力を十分に活用し切っていないという問題があった。
【0010】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、沈砂池に沈殿した土砂を低圧集砂方法により集砂ピットに集める集砂装置において、設備コスト及び保守コストの削減を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、上記目的を達成するため、沈砂池の底面を
前記沈砂池内水流方向に複数の領域に
分割し、各領域において
複数のノズル
を有するノズルヘッダーを前記沈砂池の側壁に沿って設置し、前記沈砂池の排水状態で給水ポンプから低圧力水を各領域のノズル
ヘッダーに供給し
て、ノズルから噴射させることにより、前記各領域に堆積した土砂を前記沈砂池の底面に前記沈砂池内水流方向と平行に形成されたトラフに流し、そのトラフを経て前記沈砂池の底部に形成された集砂ピットに集める集砂装置において、前記沈砂池の底面を、前記沈砂池の側壁から前記集砂ピットの底面まで下り傾斜する集砂ピット傾斜面を含めて、前記沈砂池の上流側端部から下流側端部までの間において、前記沈砂池内水流方向に等分割して複数の領域を形成
するとともに、全ての領域にノズルを所定間隔で取付けたノズルヘッダーとして同じものを設置したことを特徴とする。
【0012】
集砂ピットは、沈砂池の長手方向中央に設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、
(ア)沈砂池の底面を
、集砂ピット傾斜面を含めて、沈砂池の上流側端部から下流側端部までの間において沈砂池内水流方向に等分割して複数の領域を形成する
とともに、全ての領域にノズルを所定間隔で取付けたノズルヘッダーとして同じもの同を設置するので、ノズルヘッダーの製造コスト、設置コスト及び保守コストの低減が可能である。
(イ)領域の長さを従来よりも
集砂ピット傾斜面の長さ分だけ長くすることができる
ので、使用されるノズルヘッダーの長さも従来よりも長くすることができる。
したがって、集砂効率が向上する。(ウ)集砂ピット傾斜面へのノズルヘッダーとは別のノズル(単一の集砂ノズル)の設置を省略することができるので、沈砂池全体の集砂弁の設置数を減らすことができる。
【0014】
集砂ピット傾斜面を跨いで存在する領域に設置されるノズルヘッダーのノズルの一部は集砂ピット傾斜面に向けて水を噴射するので、集砂ピット傾斜面に対して
ノズルヘッダーとは別のノズル及び集砂弁を設置する必要がない
が、集砂ピット傾斜面に水を噴射する従来のノズルを併用する場合は、ノズルヘッダーの一部のノズルからの噴射水は、従来のノズルからの噴射水により集砂ピット傾斜面を流れる土砂の集砂ピットへの集砂を促進するので、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】沈砂池を含む雨水処理設備の縦断面図である。
【
図2】
図1のX−Xの範囲の一部省略平面図である。
【
図5】
図2の主として沈砂池の領域の分布とノズルヘッダーの設置状態を示す平面図ある。
【
図9】集砂弁制御の手順を説明するフローチャートである。
【
図10】従来の沈砂池の領域の分布とノズルヘッダーの設置状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
続いて、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1において、1は下水処理設備であり、側壁Wa,Wb(
図2参照)の間に形成された沈砂池2とポンプ井3とを有する。沈砂池2は図外の下水管から雨水や汚水等の下水が集められる流入渠4に接続されている。流入渠4の下流側端部には、流入渠4から沈砂池2への下水の流入の許容又は阻止を行なうためのダム装置5が設置され、そのダム装置5の下流側で、沈砂池2の上流側端部の直前に夾雑物捕捉用スクリーン6が設置されている。
【0017】
沈砂池2の底面2aは、低圧集砂を行うために上述したように、中央が最深となるように傾斜されているとともに、その中央に集砂ピット7が形成され、沈砂池の底部の幅方向中央には沈砂池の上流側端部及び下流側端部から集砂ピット7まで下り傾斜する主トラフ(本発明に言うトラフに相当する。)8aが形成され、側壁Wa,Wbの下端部から集砂ピット7まで下り傾斜する面(以下、集砂ピット傾斜面という。)8bが形成され、さらに、沈砂池の底面に側壁Wa,Wbの近傍から主トラフ8aまで沈砂池内の水流方向に直角な方向に平行に延びる多数の小トラフ8cが形成されている。
【0018】
また、沈砂池2の底面は、主トラフ8aの両側のそれぞれにおいて沈砂池の全長を奇数等分して、ほぼ等しい面積の奇数の領域に区分され、沈砂池全体では偶数の領域に区分されている。
図2及び
図5の例では全長が3等分され、沈砂池全体では6つの領域B1〜B6に区分されている。
しかし、沈砂池2の規模、又は幅によっては、主トラフ8aが一方の側壁に寄った位置に形成される場合もあり、その場合は、沈砂池全体では領域が奇数になる。いずれの場合も、沈砂池の長手方向中央の領域(B1,B2)は、沈砂池2の中央において集砂ピット傾斜面8bを跨いで存在する。
【0019】
また、主トラフ8aの上端部と集砂ピット傾斜面8bの上端部にノズル9a,9a’が設置され、各領域B1〜B6の側壁Wa,Wbに沿って多数のノズル9b(
図6参照)が設置されている。さらに、集砂ピット7内に集められた土砂を撹拌するためのノズル9cが設置されている。
【0020】
領域B1〜B6に設置されるノズル9bは、各領域B1〜B6の側壁Wa,Wbの近傍に設置されたノズルヘッダーNH1〜NH6に複数個が設置されている。
図6に示されたノズルヘッダーNH1〜NH6は、
図7に詳細に示すように、分岐管10を有する母管11に複数個のノズル9bを等間隔に取り付けて構成されている。沈砂池2の長さが18mであり、1区分の領域の長さが6mであるので、ノズルヘッダーNH1〜NH6は、いずれも長さ6mで、12個(6000mm/ノズル取付間隔500mm)のノズル9bが等間隔で取り付けられている。好ましい実施の形態においては、
図2および
図8に示すように、各側壁に沿って並設される全てのノズルヘッダーNH3,NH1,NH5;NH4,NH2,NH6の全てのノズル9bの間隔が等間隔である。
【0021】
図5に示される例では、6領域B1〜B6のそれぞれの側壁近傍に等長のノズルヘッダーNH1〜NH6が設置されている。中央の領域B1,B2は、集砂ピット傾斜面8bを挟んで両側に存在しているが、その長さは、他の領域B3〜B6と同じである。従って、全領域B1〜B6に、
図6,7に例示されたノズルヘッダーNHと同じものが設置されている。
【0022】
その場合、領域B1,B2のノズルヘッダーNH1,NH2の中央に存在する何個かのノズル9bは、集砂ピット傾斜面8bに対向して設置されることになるが、沈砂池2の底面の土砂堆積量が特に多い場合は、領域B1,B2から多量の土砂が集砂ピット傾斜面8bに流れ込むことがあるので、前記中央の何個かのノズル9bからの噴射水は、ノズル9a’からの水により集砂ピット傾斜面8bを流れる土砂の集砂ピットへの集砂を促進するので、好ましい。
【0023】
そして、ポンプ井3には、排水ポンプP1と、滞留水ポンプを兼ねる給水ポンプP2とが設置され、集砂ピット7内に揚砂ポンプP3が設置されている。
図1のFは、沈砂池2の下流側端部に設置されているろ過機である。
【0024】
図6に例示するように、
給水ポンプP2からの
低圧力水を前記各ノズル9a,9a’,9b,9cに供給したり、その供給を止めたりするための集砂弁群VG1,VG2、すなわち、トラフ用集砂弁Va1,Va2,Va3と、各ノズルヘッダー用集砂弁Vb1〜Vb6と、土砂撹拌ノズル用集砂弁Vcとが備えられている。
図6に例示するように、沈砂池の底面が6領域(B1〜B6)に区分されている場合は、ノズルヘッダー用集砂弁Vbが6個(Vb1〜Vb6)用いられる。各集砂弁は、従来の集砂弁と同様に、流量調整弁と切換弁を直結してなっている。
【0025】
集砂弁群VG1,VG2、すなわち、トラフ用集砂弁Va1,Va2,Va3と、各ノズルヘッダー用集砂弁Vb1〜Vb6、土砂撹拌ノズル用集砂弁Vcは、集砂装置の後述される制御装置の集砂弁制御回路により所定の順序で開動作又は閉動作を駆動されるように構成されている。
【0026】
図8は、
図6のノズル配置に対応する集砂弁群VG1,VG2の配置及び給水系統を示す図である。同図において、揚砂ポンプP3から汲み上げられる土砂交じりの水は、沈砂分離機13において砂を分離された後、汚水沈砂池14に移送される。給水ポンプP2に結合されたリリーフ回路12は集砂弁Vdを介して沈砂池2に接続されている。
【0027】
この集砂装置の制御装置は、給水ポンプ制御回路と、揚砂ポンプ制御回路と、集砂弁制御回路とを含む。
【0028】
集砂ピット7には、集砂ピット内の水面の高さが所定の高水位以上になったことを検知する高水位センサと、集砂ピット内の水面の高さが所定の低水位になったことを検知する低水位センサとが設けられている。
【0029】
揚砂ポンプ制御回路は、起動されると、揚砂ポンプP3の自動運転モードを開始させ、高水位センサが高水位以上になったことを検知したときは揚砂ポンプP3の運転を開始させ、低水位センサが低水位になったことを検知したときは揚砂ポンプP3の運転を停止させ、前記集砂弁制御回路による一連の集砂弁制御を完了したときは、揚砂ポンプP3の自動運転モードを解除させるものである。
【0030】
集砂弁制御回路は、集砂弁群VG1,VG2、すなわち、前記トラフ用集砂弁Va、ノズルヘッダー用集砂弁Vb、および土砂攪拌ノズル用集砂弁Vcを、所定の順序で開動作又は閉動作させるものである。
【0031】
次に、上記構成による作用を説明する。
図1に示すように、ダム装置5が開放されたときは、下水Wは沈砂池2に流入し、さらにポンプ井3まで流入して、その水位が所定の高さL1になると、排水ポンプP1が運転されてポンプ井3内の水が汲み上げられ、図外の終末処理場等に移送される。
【0032】
その移送の間に、沈砂池2に流入した土砂混じりの下水から土砂が沈殿し、沈砂池の底2aに堆積する。その堆積量が所定値に達すると、ダム装置5が閉鎖される。そして、排水ポンプP1による排水により沈砂池2とポンプ井3の水面が下がり、沈砂池2とポンプ井3の間に設けてある堰の上面と等しい所定の水位L2になると、排水ポンプP1の運転が止められる。
【0033】
前記制御装置は、ポンプ井3の水面が所定の水位L2になると、給水ポンプ制御回路、揚砂ポンプ制御回路及び集砂弁制御回路を起動させる。
【0034】
起動された当初は、沈砂池の集砂ピット内の水面の高さは高水位以上になっているので、起動された揚砂ポンプ制御回路は、揚砂ポンプP3の自動運転モードを開始させるとともに、揚砂ポンプP3の運転を開始させる。したがって、集砂ピット内の土砂が揚砂ポンプP3により吸い上げられるので、集砂ピット内の水位は低下し始める。
【0035】
他方、起動された集砂弁制御回路は、最初、リリーフ回路12の集砂弁Vdを開けて、給水ポンプP2の駆動を準備する(
図9のステップS21)。続いて、ノズル用集砂弁Va(Va1〜Va3)を開けた(S22)後、リリーフ回路12の集砂弁Vdを閉める(S23)ので、給水ポンプP2からの水がノズル9a,9a’から主トラフ8a及び集砂ピット傾斜面8bに噴出される。これにより、主トラフ内及び集砂ピット傾斜面の土砂が水とともに集砂ピット7に向けて流される。したがって、低下し始めた集砂ピット内の水位は一時的に上昇するが、揚砂ポンプP3の運転は継続されているので、再び低下し始める。
【0036】
集砂ピット内の水面が所定水位まで低下したとき(S24でYのとき)、すなわち、前記所定の高水位と所定の低水位の間の水位まで低下したとき、集砂弁制御回路は、ノズルヘッダー用集砂弁Vbのうち、開放すべきノズルヘッダー用集砂弁Vbの順位xを“1”に設定し、先ず、沈砂池の底面の第1領域B1のノズルヘッダー用集砂弁Vb1を開ける(S25)。
【0037】
このとき、ノズル9a,9a’から主トラフ8a及び集砂ピット傾斜面8bへの噴出は続いている。したがって、この場合も、低下し始めた集砂ピット内の水位は一時的に上昇するが、揚砂ポンプP3の運転は継続されているので、再び低下し始める。
【0038】
その時点から予め設定されている一定時間Tが経過したとき(S26においてYのとき)に、ノズルヘッダー用集砂弁Vbx、すなわち、第1領域B1のノズルヘッダー用集砂弁Vb1を閉じるとともに、順位xを”x+1”に設定し、次の順位の領域のノズルヘッダー用集砂弁、すなわち、第2領域B1のノズルヘッダー用集砂弁Vb2を開ける(S27)。
【0039】
そのとき、”x+1”が領域の最後の順位、すなわち、6か否かを調べ(S28)、最後の順位でない場合はステップS26に戻り、そのときの順位の領域のノズルヘッダー用集砂弁を閉じるとともに、次順位の領域のノズルヘッダー用集砂弁を開ける(S27)。
順次各領域のノズルヘッダー用集砂弁Vbを開けるたびに、低下し始めた集砂ピット内の水位の一時的上昇及びその後の再低下が繰り返される。
【0040】
そして、ステップS27において最後の順位の領域のノズルヘッダー用集砂弁、すなわち、第6領域B6のノズルヘッダー用集砂弁Vb6を開けたとき(S28においてYのとき)は、一定時間Tが経過した時(S29においてYのとき)、リリーフ回路13の集砂弁Vdを開けるとともに、最後の順位の領域のノズルヘッダー用集砂弁、すなわち、第6領域B6のノズルヘッダー用集砂弁Vb6を閉め、かつ、ノズル用集砂弁Vaを閉める(S210)。
【0041】
その後、集砂ピット内の水面が所定の低水位まで低下するので、揚砂ポンプが運転を停止する。これにより、一連の集砂動作及び除砂動作が終了する。この一連の集砂動作及び除砂動作が終了したとき、揚砂ポンプの自動運転モードが解除される。
【0042】
図6及び
図8に示された例では、沈砂池の長手方向中央に存在する領域、すなわち、集砂ピット傾斜面8bの両側に跨いで存在する第1領域B1及び第2領域B2に設置されたノズルヘッダーNH1,NH2の中央部分に存在するノズル9bが集砂ピット傾斜面8bに対向している。集砂ピット傾斜面8bは、沈砂池の傾斜する底面の最も深い位置に隣接するので、その底面から集砂ピット傾斜面8bには比較的多くの土砂が流れ込む。従って、上記中央部分のノズルからの噴射水は、集砂ピット傾斜面8bの土砂のノズル9a’による集砂ピット側への流れを促進する。また、集砂ピット傾斜面8bに流れ込む土砂量が少ない沈砂池の場合は、集砂ピット傾斜面8bのノズル9a’を省略することができる。従って、その場合は、ノズル9a’用集砂弁を削減することができる。
【符号の説明】
【0043】
1 雨水処理設備
2 沈砂池
2a 沈砂池の底面
3 ポンプ井
7 集砂ピット
8a 主トラフ
8b 集砂ピット傾斜面
8c 小トラフ
B1〜B6 領域
9a 主トラフのノズル
9a’ 集砂ピット傾斜面のノズル
9b ノズルヘッダーのノズル
NH1〜NH6 ノズルヘッダー
P1 排水ポンプ
P2 給水ポンプ
P3 揚砂ポンプ