JP2001280299A - 土砂類吸上げシステム - Google Patents

土砂類吸上げシステム

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JP2001280299A
JP2001280299A JP2000095118A JP2000095118A JP2001280299A JP 2001280299 A JP2001280299 A JP 2001280299A JP 2000095118 A JP2000095118 A JP 2000095118A JP 2000095118 A JP2000095118 A JP 2000095118A JP 2001280299 A JP2001280299 A JP 2001280299A
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sand
sediment
water
earth
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Fumio Maeda
文雄 前田
栄昭 ▲角▼尾
Shigeaki Sumio
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低動力の土砂類吸上げシステムを提供するこ
と。 【解決手段】 下端から吸い上げた土砂類含有水を吐出
口から上方へ圧送するためのジェットポンプ(5)と、
該ジェットポンプに前記土砂類含有水の駆動水を供給す
るための駆動水ポンプ(12)と、前記ジェットポンプ
の前記吐出口側に接続され、前記ジェットポンプ及び前
記駆動水ポンプと協働して前記土砂類含有水を所定部位
の沈砂分離機(6)に圧送するための機械式ポンプ(1
3)とを備える土砂類吸上げシステム(30)である。
この土砂類吸上げシステム(30)は更に、駆動水によ
る土砂類含有水の吸上げ作用を助成するためジェットポ
ンプ(5)に空気を供給する空気管(23)と、ジェッ
トポンプ(5)及び機械式ポンプ(13)の間に配置さ
れた脱気装置(14)とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、土砂類吸上げシス
テムに関し、より詳しくは加速されたジェット流によっ
て生ずる負圧作用により流体を吸上げるいわゆるジェッ
トポンプを有する土砂類吸上げシステムであって、特
に、川底、海底、湖底、沼底等に堆積した土砂等、並び
に浄化槽を含む下水道設備やし尿設備等において堆積し
た土砂、ヘドロ、汚物等(以下、これらを総称して「土
砂類」という)を吸い上げるのに適する土砂類吸上げシ
ステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】加速されたジェット流によって生ずる負
圧作用により流体を吸上げるいわゆるジェットポンプを
用いて土砂類を吸上げるシステムは種々のものが公知と
なっている。例えば図5は、本出願人が製造し販売して
きた沈砂池揚砂システム1を示すもので、このシステム
1においては、沈砂池2の集砂部3に土砂類4を集め、
集められた土砂類4をいわゆるジェットポンプである揚
砂機5により吸上げて、沈砂分離機6に送り分離するよ
うになっている。
【0003】図6はこの揚砂機5の概要を示している。
図6において、揚砂機5は、円筒形の中空ハウジング5
aを備え、このハウジング5a内からは、下方に揚砂管
5bが集砂部3へと延びると共に、上方に吐出管5cが
沈砂分離機6へと延びている。揚砂管5b及び吐出管5
cはハウジング5a内で連通している。そして、揚砂管
5b内に負圧を発生するために、該揚砂管5b内に上向
きに駆動水をジェット流として噴射する圧力水管7が図
示のようにハウジング5内に延入し、ハウジング底部で
噴射ノズルを介して揚砂管5bと連通している。
【0004】図7は、ハウジング5a内の揚砂管5bと
圧力水管7の連通部を詳細に示している。図7におい
て、圧力水管7の下部開放端7aは揚砂管5bを囲むス
リーブ7bに連通している。更に、このスリーブ7bを
吐出管5cに連通させるように、吐出管5cの下端には
複数の上述の噴射ノズル8が設けられている。なお、符
号10は、土砂類の吸上げに寄与する駆動力を追加的に
与えるために選択的に使用しうる空気を供給するための
空気管である。
【0005】この揚砂機5において、図5に示す給水槽
11に連絡した駆動水ポンプ12により圧力水管7から
矢印7cで示すように加圧水もしくは駆動水を注入する
と、加圧水は、スリーブ7b及び噴射ノズル8を介して
吐出管下端内に上向きに噴射される。そのため揚砂管5
b側に負圧が発生し、集砂部3内の土砂類4が吸い上げ
られて、吐出管5cを介して沈砂分離機6に送られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来の揚砂シス
テムにおいては、空気管10からの空気を使用せずに土
砂類を吸上げる場合、専ら駆動水ポンプ12によって土
砂類吸上げの駆動力をジェットポンプである揚砂機5に
与えている。このジェットポンプは、配管搬送システム
であるため土砂類の吸込口から吐出口まで配管内に突起
物等がないので、空き缶、ひも、ビニール等の粗大協雑
物が混入していても詰まることなくスムーズに搬送でき
るので、揚砂設備において用いるのに適している。
【0007】しかしながら、かかるジェットポンプは、
羽根車を有する機械式ポンプと比較すると効率がその2
0%程度と低いため、専ら駆動水ポンプ12によって土
砂類吸上げの駆動力を提供する場合、非常に大型の駆動
水ポンプ12を採用しなければならないので、駆動水量
が多いだけでなく、運転コストが上昇するという問題が
あった。
【0008】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みてなされたものであり、低動力の土砂類吸上げシステ
ムを提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、従来のシステムの
ように駆動水ポンプからの駆動水によって駆動されるジ
ェットポンプにより専ら土砂類含有水を所定部位まで圧
送するのではなく、この駆動水ポンプと低動力の機械式
ポンプとが協働して所定部位まで土砂類含有水を圧送す
ることにより土砂類吸上げシステムの低動力化が可能と
なることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0010】すなわち、本発明の土砂類吸上げシステム
は、駆動水によって生ずる負圧作用により下端から吸い
上げた土砂類含有水を吐出口から上方へ圧送するための
ジェットポンプと、該ジェットポンプに前記土砂類含有
水を吸上げるための駆動力を提供する前記駆動水を供給
するための駆動水ポンプと、前記ジェットポンプの前記
吐出口側に接続され、前記ジェットポンプ及び前記駆動
水ポンプと協働して前記土砂類含有水を所定部位に圧送
するための機械式ポンプとを備えるものである。
【0011】このように本発明の土砂類吸上げシステム
においては、従来のシステムのように駆動水ポンプから
の駆動水によって駆動されるジェットポンプにより専ら
土砂類含有水を所定部位まで圧送するのではなく、この
駆動水ポンプと低動力の機械式ポンプとが協働して所定
部位まで土砂類含有水を圧送する。そのため、システム
全体の動力効率が向上する。また、駆動水ポンプの容量
は小さくて済むため、駆動水量の低減を図ることがで
き、省エネルギの実現に寄与することができる。
【0012】また、本発明の土砂類吸上げシステムにお
いては、前記駆動水による前記土砂類含有水の吸上げ作
用を助成するため前記ジェットポンプに空気を供給する
空気管と、前記ジェットポンプ及び前記機械式ポンプの
間に配置された脱気装置とを更に備えることが好まし
い。
【0013】このような空気管からジェットポンプに空
気を供給すると、供給された空気によって土砂類含有水
がより効率的に吸上げられるようになる。その際、かか
る空気の供給によって土砂類含有水に空気が多量に混入
したままでは機械式ポンプにおける圧送効率が低下する
が、機械式ポンプの上流側に設けられた脱気装置によっ
て土砂類含有水が脱気され、機械式ポンプのポンプ特性
(圧送効率)の低下が防止される。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面
中、同一又は相当部分には同一符号を付することとす
る。また、本発明は、以下の説明からも分かるように、
この実施形態に限定されるものではなく、種々の改変が
可能である。
【0015】図1は、本発明の一実施形態にかかる沈砂
池揚砂システム(土砂類吸上げシステム)20を示すも
ので、このシステム20においては、沈砂池2の集砂部
3に土砂類もしくは土砂類含有水4を集め、集められた
土砂類4をいわゆるジェットポンプである揚砂機5によ
り吸上げて、最終的に沈砂分離機6に送り分離するよう
になっている。揚砂機5は、図6に示すように、円筒形
の中空ハウジング5aを備え、このハウジング5a内か
らは、下方に揚砂管5bが集砂部3へ延びると共に、上
方に吐出管5cが最終的に沈砂分離機6へと延びてい
る。揚砂管5b及び吐出管5cはハウジング5a内で連
通している。そして、揚砂管5b内に負圧を発生するた
めに、該揚砂管5b内に上向きに駆動水をジェット流と
して噴射するための圧力水管7が図6及び図7に示すよ
うにハウジング5内に延入し、ハウジング底部で噴射ノ
ズル8を介して揚砂管5bと連通している。
【0016】この揚砂機5において、図1に示す給水槽
11に連絡した駆動水ポンプ12により圧力水管7から
矢印7cで示すように加圧水もしくは駆動水を注入する
と、加圧水は、スリーブ7b及び噴射ノズル8を介して
吐出管下端内に上向きに噴射される。そのため揚砂管5
b側に負圧が発生し、集砂部3内の土砂類4が吸い上げ
られて、吐出管5cを介して沈砂分離機6に送られる。
【0017】本発明の沈砂池揚砂システム(土砂類吸上
げシステム)20においては、吐出管5cには、揚砂機
5及び沈砂分離機6の間に中継ポンプ(機械式ポンプ)
13が設けられており、駆動水ポンプ12により供給さ
れた駆動水によって生ずる負圧作用により揚砂機5から
吸い上げられた土砂類含有水は中継ポンプ13によって
再加圧され、沈砂分離機6に導かれる。すなわち、駆動
水ポンプ12と低動力の機械式ポンプ(中継ポンプ)1
3とが協働して所定部位まで土砂類含有水が圧送される
こととなる。
【0018】この中継ポンプ13として使用される機械
式ポンプは特に制限されず、いわゆるサンドポンプのよ
うな機械式ポンプを好適に用いることができるが、特に
好ましいのは図3(a)〜(e)に示すような固形物輸
送用の機械式ポンプ21である。
【0019】図3(a)において、21aは揚砂機5側
に接続される吸込口、21bは沈砂分離機6側に接続さ
れる吐出口であり、羽根車21cは、ポンプの流路外、
即ちケーシング21dの奥に設置されている。この羽根
車21cが図示しないモータにより駆動されて図3
(b)に示す矢印方向に回転を始めると、ポンプ内の流
体は渦巻を発生し、その渦巻は竜巻のような状態で吸込
口21a側に図3(c)に示すように伝わり、その結
果、土砂類である固形物粒子22がポンプに流れ込んで
くる。そして、図3(d)に示すように、粒子22がケ
ーシング21d内の強い渦流の中に入ると、大きな渦巻
運動を始め、その渦巻運動による遠心力で粒子22は図
3(e)に示すように、吐出口21bに向かって吐出さ
れることになる。
【0020】図5に示す従来のシステムのように専ら駆
動水ポンプ12からの駆動水によって駆動される揚砂機
(ジェットポンプ)5のみにより土砂類含有水を所定部
位まで圧送する場合、例えば揚砂機5により毎分0.5
3の流量の土砂類含有水を約20mの高さまで圧送す
るには、容量3m3/分、揚程100mの駆動水ポンプ
12が必要であり、この駆動水ポンプ12の運転のため
には90Kwの定格電力が必要であった。
【0021】これに対して、図1に示す本発明の沈砂池
揚砂システム(土砂類吸上げシステム)20のように駆
動水ポンプ12と低動力の機械式ポンプ(中継ポンプ)
13とが協働して所定部位まで土砂類含有水を圧送する
場合は、例えば高さ20mを揚砂機5で5m、効率のよ
い中継ポンプ13で15mずつ分担すれば、駆動水ポン
プ12については、容量は1.4m3/分、揚程は60
m、定格電力は22Kwで足り、中継ポンプ13につい
ては、容量は1.9m3/分、揚程は15m、定格電力は
11Kwとなることから、消費電力は計33Kwで済む
こととなり、結果的に約63%の大幅な節電になる。ま
た、駆動水ポンプ12の容量は小さくて済むため、駆動
水量の低減を図ることができ、省エネルギの実現に寄与
することができる。
【0022】図2は、本発明の他の実施形態にかかる沈
砂池揚砂システム30を示すもので、このシステム30
においては、揚砂機5と中継ポンプ13との間に脱気タ
ンク(脱気装置)14が追設されている。揚砂機5にお
ける揚砂効率を高めるためには、揚砂機5のケーシング
5a内の揚砂管5b又は吐出管5cに空気管23(図7
に示す空気管10に対応)を介して空気を混入させるこ
とが好ましい。この場合、揚砂機5により吸い上げられ
た土砂類含有水には多量の空気が混入するので、そのま
ま中継ポンプ13で所定部位の沈砂分離機6に圧送する
と、企図したほどの揚砂効率(圧送効率)の向上を望め
ないだけでなく、中継ポンプ13にキャビテーションを
発生させる可能性がある。従って、中継ポンプ13に至
る前に土砂類含有水から脱気するために、上述の脱気タ
ンク14が設けられている。
【0023】この脱気タンク14の好適な一例の詳細を
図4に示している。図4に示す脱気タンク14は、仕切
板14aにより脱気部14bと排出部14cとに分割さ
れており、脱気部14bの上部には入口14dが設けら
れ、排出部14cの上部には出口14eが設けられてい
る。仕切板14aは、図示のように下部に開口部を有す
るものでもよいし、その少なくとも一部が土砂類を透過
するように粗めのスクリーンもしくは金網で形成するこ
ともできる。
【0024】揚砂機5からの土砂類含有水は、脱気タン
ク14の入口14dから脱気部14bに導入され、一
方、排出部cの出口14eは中継ポンプ13の吸込口に
連通しているため、導入された土砂類含有水は、脱気部
14bを下方に移動する間に脱気されて排出部14cに
運ばれ、出口14eから脱気タンク14を出て中継ポン
プ13に導かれる。一方、脱気タンク14において脱気
された空気は、脱気タンク14の上面等を通って排気さ
れる。
【0025】したがって、図2に示す本発明の沈砂池揚
砂システム(土砂類吸上げシステム)20においては、
駆動水ポンプ12により供給された駆動水によって生ず
る負圧作用により揚砂機5から吸い上げられた土砂類含
有水が空気管23を介して供給された空気と共に脱気タ
ンク14に導かれる。そして、土砂類含有水は、脱気タ
ンク14において脱気された後に中継ポンプ13に導か
れ、中継ポンプ13によって再加圧されて沈砂分離機6
に導かれる。
【0026】以上、本発明の土砂類吸上げシステムの好
適な二つの実施形態について説明したが、本発明の土砂
類吸上げシステムは上記実施形態に限定されるものでは
ない。
【0027】すなわち、上記実施形態においては図4に
示すような脱気タンクを使用しているが、液体中の空気
を除去することが可能な他の構造を有する脱気装置を使
用することもでき、例えばさらに確実に脱気するために
土砂類含有水に一時的に負圧をかけることが可能な脱気
装置であってもよい。また、上記実施形態においては土
砂類含有水が沈砂分離機6に導かれているが、勿論沈砂
分離機6以外の設備に導かれてもよい。さらに、上記実
施形態における構成に加えて、土砂類含有水中の土砂類
を洗浄するための洗浄装置等の他の装置がシステム中に
配置されていてもよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の土砂類吸
上げシステムにおいては、従来のシステムのように駆動
水ポンプからの駆動水によって駆動されるジェットポン
プにより専ら土砂類含有水を所定部位まで圧送するので
はなく、この駆動水ポンプと低動力の機械式ポンプとが
協働して所定部位まで土砂類含有水を圧送する。そのた
め、システム全体の動力効率が向上し、低動力化が可能
となる。また、駆動水量の低減を図ることができ、省エ
ネルギの実現に寄与することができる。
【0029】また、本発明の土砂類吸上げシステムがジ
ェットポンプ及び機械式ポンプの間に配置された脱気装
置を更に備えている場合は、ジェットポンプに空気を供
給することによって土砂類含有水に空気が多量に混入し
ても機械式ポンプの上流側で土砂類含有水が脱気され、
機械式ポンプの圧送特性の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる土砂類吸上げシス
テムを示す概要図である。
【図2】本発明の他の実施形態にかかる土砂類吸上げシ
ステムを示す概要図である。
【図3】(a)〜(e)はそれぞれ本発明の土砂類吸上
げシステムにおいて好適に用いられる機械式ポンプの作
動説明図である。
【図4】図2に示す土砂類吸上げシステムにおいて用い
られる脱気装置の一例を示す断面図である。
【図5】従来の一般的な沈砂池揚砂システムの概要図で
ある。
【図6】図5に示す沈砂池揚砂システムにおいて用いら
れている揚砂機を示す立面図である。
【図7】図6に示す揚砂機の要部断面図である。
【符号の説明】
4…土砂類含有水、5…揚砂機(ジェットポンプ)、5
b…揚砂管、5c…吐出管、6…所定部位の沈砂分離
機、12…駆動水ポンプ、13…中継ポンプ(機械式ポ
ンプ)、14…脱気タンク(脱気装置)、20…土砂類
吸上げシステム(沈砂池揚砂システム)、21…機械式
ポンプ、23…空気管、30…土砂類吸上げシステム
(沈砂池揚砂システム)。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) E03F 5/22 E03F 5/22 Fターム(参考) 2D063 DC07 3H079 AA15 AA24 BB04 BB10 CC03 DD03 DD06 DD16 DD23 DD24 4D011 AA02 AB07 AC10 4D037 AA12 AB02 BA23 4D059 AA02 AA09 CB01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動水によって生ずる負圧作用により下
    端から吸い上げた土砂類含有水を吐出口から上方へ圧送
    するためのジェットポンプと、該ジェットポンプに前記
    土砂類含有水を吸上げるための駆動力を提供する前記駆
    動水を供給するための駆動水ポンプと、前記ジェットポ
    ンプの前記吐出口側に接続され、前記ジェットポンプ及
    び前記駆動水ポンプと協働して前記土砂類含有水を所定
    部位に圧送するための機械式ポンプとを備える土砂類吸
    上げシステム。
  2. 【請求項2】 前記駆動水による前記土砂類含有水の吸
    上げ作用を助成するため前記ジェットポンプに空気を供
    給する空気管と、前記ジェットポンプ及び前記機械式ポ
    ンプの間に配置された脱気装置とを更に備える請求項1
    に記載の土砂類吸上げシステム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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