JP2003154208A - 沈砂分離貯留ホッパ装置 - Google Patents

沈砂分離貯留ホッパ装置

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JP2003154208A JP2001354610A JP2001354610A JP2003154208A JP 2003154208 A JP2003154208 A JP 2003154208A JP 2001354610 A JP2001354610 A JP 2001354610A JP 2001354610 A JP2001354610 A JP 2001354610A JP 2003154208 A JP2003154208 A JP 2003154208A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 沈砂の分離と貯留を1つの装置で行えるよう
にすることで、設備効率の向上を図る。 【解決手段】 沈砂分離装置2と沈砂貯留ホッパ3とを
上部と下部に一体に設ける。沈砂分離装置2には、外部
から導入した原水を流通させながらその間に原水中に混
在する沈砂Pを分離させる螺旋流路24と、沈砂Pを分
離した後の原水を排水ドレン管41へ向けてオーバーフ
ローさせるオーバーフロー流出部23とを設ける。螺旋
流路24の底部には、沈砂貯留ホッパ3との隔壁を兼ね
る傾斜底板24aと、分離された沈砂Pを沈砂貯留ホッ
パ3内へ落下させる渦巻き型のスリット24bとを設け
る。また、沈砂貯留ホッパ3には、沈砂排出用のスクリ
ューコンベヤ搬出機30と、沈砂貯留ホッパ3内の上澄
み水を排出する上澄み水排出機構42とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、水処理設
備の沈砂池等から揚砂装置によって汲み上げられた原水
より、沈砂を分離して貯留する機能を果たす沈砂分離貯
留ホッパ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来一般に、下水処理場や浄水場あるい
は各種工場排水処理場等の水処理設備には、特開平8−
229310号公報に示されるように、原水中に含まれ
る土砂分を沈降分離させる沈砂池と、沈砂池で沈降分離
された沈砂(土砂)を原水と共に地上に搬送する揚砂装
置と、地上に搬送された原水から沈砂を分離する沈砂分
離装置と、沈砂分離装置によって分離された沈砂を貯留
する沈砂貯留ホッパとが設けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来では、沈砂の分離
と貯留は、別の機能をもった独立の装置(沈砂分離装置
と沈砂貯留ホッパ)で行っていたため、ライン上に少な
くとも2つの設備が必要であり、設備効率が悪かった。
【0004】本発明は、上記事情を考慮し、沈砂の分離
と貯留を1つの装置で行えるようにすることで、設備効
率の向上を図れるようにした沈砂分離貯留ホッパ装置を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明の沈砂分
離貯留ホッパ装置は、原水からその中に混在する沈砂を
分離する沈砂分離装置と、沈砂分離装置によって分離さ
れた沈砂を貯留する沈砂貯留ホッパとを上部と下部に一
体に設け、前記沈砂分離装置に、外部から導入した原水
を流通させながらその間に原水中に混在する沈砂を分離
させる沈砂流路と、沈砂を分離した後の原水を排水管へ
向けてオーバーフローさせるオーバーフロー流出部とを
設け、沈砂流路の底部に、沈砂貯留ホッパとの隔壁を兼
ねる沈砂流路底板と、前記沈砂流路を原水が流通してい
る間に分離された沈砂を下部の沈砂貯留ホッパ内へ落下
させる沈砂落下用スリットとを設け、沈砂貯留ホッパ
に、沈砂貯留ホッパ内に堆積した沈砂を外部に排出する
沈砂排出機構と、沈砂貯留ホッパ内の上澄み水を排出す
る上澄み水排出機構とを設けたことを特徴とする。
【0006】この装置では、沈砂分離装置に、原水の流
通する沈砂流路を形成したことにより、低速で原水を流
動させる領域を作り出して、この領域で混入砂の重力沈
降を生じさせることができるようにしている。そして、
その結果、沈砂分離装置の小型化を図ることが可能にな
ることから、沈砂貯留ホッパの上部に直接、沈砂分離装
置を一体的に設けている。このように沈砂分離装置と沈
砂貯留ホッパを一体化したことにより、設備のコンパク
ト化ができて設備効率が向上する。また、沈砂貯留ホッ
パに、沈砂排出機構と上澄み水排出機構を設けたので、
貯留ホッパ内の原水と沈砂とをそれぞれ分離した状態で
適宜に外へ排出することができる。
【0007】請求項2の発明は、請求項1において、前
記沈砂流路として螺旋流路を設けると共に、前記沈砂落
下用スリットとして、前記螺旋流路の遠心方向外周に沿
った壁面下方に渦巻き型スリットを形成し、更に、前記
沈砂分離底板として、前記渦巻き型スリットを下降端と
する傾斜底板を設けたことを特徴とする。
【0008】この装置では、沈砂流路を螺旋流路とする
ことによって、原水に混入する砂に遠心力を与えること
ができる。また、遠心方向外周に沿った壁面下方に渦巻
き型スリットを形成すると共に、沈砂流路の底板を渦巻
き型スリットに向けて傾斜する傾斜底板としたことによ
り、原水中に混在する沈砂を、渦巻き型スリットに集中
させることができ、しかもこの渦巻き型スリットから下
部の沈砂貯留ホッパ内に落下させることができる。従っ
て、沈砂分離装置で分離され、渦巻き型スリットから落
下する沈砂は、沈砂貯留ホッパ内の底部に分散しながら
効率よく堆積してゆくことになる。
【0009】請求項3の発明は、請求項1または2にお
いて、前記上澄み水排出機構が、沈砂貯留ホッパ内への
原水の充満によってサイホン作用を開始する上下首振り
可能なドレン管と、そのドレン管の吸引口部に取り付け
られたフロートとを備え、水位に追従しつつ上澄み水を
排出するサイホンドレン構造をなしていることを特徴と
する。
【0010】この装置では、沈砂貯留ホッパの上澄み水
排出機構にサイホンドレン構造を採用したことにより、
沈砂貯留ホッパ内の流体(上澄み水)を効果的に外部へ
排出することが可能になる。
【0011】請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれ
かに記載の沈砂分離貯留ホッパ装置に対して更に、前記
沈砂貯留ホッパの重量を検知する手段と、該手段が所定
重量になったことを検知した信号に応じて前記沈砂排出
機構を作動させる制御手段とを設けたことを特徴とす
る。
【0012】この装置では、沈砂貯留ホッパ内の沈砂の
貯留重量が所定値に達すると、自動的に内容物の排出が
行われるので、人手がかからず操業性が向上する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は本発明の実施形態の沈砂分離
貯留ホッパ装置の縦断面図、図2は図1のII−II矢
視断面図、図3は沈砂分離貯留ホッパ装置の平面図、図
4は図3のIV−IV矢視断面図、図5は図3のV−V
矢視断面図である。
【0014】この沈砂分離貯留ホッパ装置1は、図1、
図2に示すように、上部の沈砂分離装置2と下部の沈砂
貯留ホッパ3を1つの装置に合体したものである。沈砂
分離装置2は、原水からその中に混在する沈砂Pを分離
するものであり、沈砂貯留ホッパ3は沈砂分離装置2に
よって分離された沈砂Pを貯留するものである。以下に
おいて、各要素について個別に説明する。
【0015】<沈砂分離装置2>まず、沈砂分離装置2
について説明する。沈砂分離装置2は、外部から導入し
た原水を水平面内でゆっくりと流通させながらその間に
原水中に混在する沈砂Pを分離させる沈砂流路21と、
沈砂Pを分離した後の原水を排水ドレン管41へ向けて
オーバーフローさせるオーバーフロー流出部22とを有
している。沈砂流路21としては、図3に示すように、
外部から原水を導入する減速流路23と、それにつなが
る螺旋流路24とが設けられている。
【0016】図3〜図5に示すように、減速流路23に
は、原水搬送管51の先端が挿入されている。減速流路
23は、流路断面積が原水搬送管51のそれよりもかな
り大きく形成されることで、減速室機能を果たすように
なっており、原水搬送管51から減速流路23に流入し
た原水はここで減速される。この減速流路23は、螺旋
流路24の外周端に連絡している。螺旋流路24は減速
流路23の下方に位置しており、減速流路23に連絡し
た外周端から中心方向内側に向けて渦巻き状に形成され
ている。
【0017】螺旋流路24の中心部には、下方が沈砂貯
留ホッパ3に向けて開放し且つ上方に向かって延びる筒
形のホッパ中央排出口25が形成されており、このホッ
パ中央排出口25の上部にオーバーフロー室26が連絡
している。オーバーフロー室26は、螺旋流路24の上
方を乗り越えて螺旋流路24の外側まで延びており、そ
の先端が外部ドレン管(排水管)41に連絡している。
この場合、オーバーフロー排出部22は、ホッパ中央排
出口25及びオーバーフロー室26とによって構成され
ている。
【0018】オーバーフロー室26は減速流路23に対
して低い位置にあり、減速流路23とオーバーフロー室
26の水位差H(図2及び図4参照)によって、原水搬
送管51から減速通路23に送られてきた原水は、螺旋
流路24に沿って緩やかに流れた後、ホッパ中央排出口
25を通ってオーバーフロー室26に流入し、外部ドレ
ン管41を通って系外に排出されるようになっている。
なお、図中の記号A、Bは、螺旋流路24における原水
の流れ方向を示すもので、記号Aは紙面の向こう側から
手前側に向かって原水が流れることを示し、記号Bは紙
面の手前側から向こう側に向かって原水が流れることを
示している。
【0019】原水に混入する沈砂の分離は、螺旋流路2
4内で行われる。螺旋流路24の底部には、沈砂貯留ホ
ッパ3との隔壁を兼ねる沈砂流路底板として、流路外側
(遠心方向)に向けて下方傾斜する傾斜底板24aが備
えられると共に、螺旋流路24を流通している間に分離
された沈砂Pを下部の沈砂貯留ホッパ3内へ落下させる
沈砂落下用スリット24bが設けられている。このスリ
ット24bは、螺旋流路24の遠心方向外周に沿った壁
面下方に形成されており、渦巻き型をなしているので、
以下「渦巻き型スリット24b」と呼ぶ。
【0020】原水が螺旋流路24を緩やかに流れること
により、その中に混入する沈砂Pは沈澱下降する。その
際、原水は螺旋に沿った移動をするため、沈澱下降する
沈砂に遠心力が作用する。従って、沈降する砂は、傾斜
底板24aの傾斜面の作用と原水の流れによる遠心力の
作用とにより、渦巻き型スリット24bの位置に集ま
り、そこから下方へ抜け落ちることになる。なお、螺旋
流路24において沈降し切れなかった沈砂の多くは、最
終的に、流れ方向の大きく変化するホッパ中央排出口2
5にて沈砂貯留ホッパ3内に沈降する。
【0021】ここで、沈砂の分離作用をなす螺旋流路2
4の傾斜底板24aは、沈砂貯留ホッパ3との間を画成
する隔壁の作用をなすものであるから、沈砂貯留ホッパ
3内を静状態に保つ作用も果たすことになる。なお、沈
砂分離用の流路は、必ずしも螺旋形のものに限定されな
い。ただし、負圧ポンプ等による揚砂のために高速(2
m/s)で汲み上げられた原水が減速流路23にて十分
に減速され、沈砂可能な状態となるように流路設計を行
う必要がある。
【0022】<沈砂貯留ホッパ3>次に沈砂貯留ホッパ
3について説明する。沈砂貯留ホッパ3は、沈砂分離装
置2の下部に配置されている。そのため、渦巻き型スリ
ット24a及びホッパ中央排出口25にて分離された沈
砂Pは、沈砂貯留ホッパ3の中に沈んでいき、その底部
に徐々に堆積していく。
【0023】その堆積沈砂Pを外部へ搬出するため、沈
砂貯留ホッパ3の下部には、スクリューコンベヤ搬出機
(沈砂排出機構)30が設けられている。本実施形態の
スクリューコンベヤ搬出機30では、二軸のスクリュー
31が並列に配されている。また、排出側の端部にはゲ
ート32が設けられており、スクリューコンベヤ搬出機
30によって送られてきた沈砂Pが、ゲート32の開閉
によって外部へ排出されるようになっている。なお、こ
のゲート32には、開状態で原水の一部を排出するゲー
ト排水トイ33が付設されている。また、符号34はス
クリューコンベヤ駆動部であり、符号35はゲート駆動
部である。
【0024】また、図1に示すように、沈砂貯留ホッパ
3の側部には、沈砂貯留ホッパ3内の上澄み水を排出す
るための上澄み水排出機構42が設けられている。上澄
み水排出機構42は、図2に示すように、沈砂貯留ホッ
パ3内への原水の充満によってサイホン作用を開始する
上下首振り可能なサイホンドレン管43と、そのサイホ
ンドレン管43の吸引口部43aに取り付けられたフロ
ート44とを備え、沈砂貯留ホッパ3内の水位に追従し
つつ上澄み水を排出することのできるサイホンドレン構
造をなしている。
【0025】具体的に述べると、サイホンドレン管43
の基端部は、沈砂貯留ホッパ3の壁部にフレキシブル管
45を介して固定されており、それにより、サイホンド
レン管43の先端部が上下動可能となっている。また、
サイホンドレン管43の吸引口部43aにはフロート4
4が取り付けられており、原水の水面高さに応じてサイ
ホンドレン管43の吸引口部43aの高さが設定される
ようになっている。つまり、フロート44の作用によっ
て、吸引口部43aは常に原水の上澄み部分に位置する
ことになる。その結果、サイホンドレン管43が、その
サイホン作用によって原水の上澄み水のみを吸い込み、
該上澄み水を、外部に連結された連絡管52を通して外
部ドレン管41に排出することができることになる。
【0026】なお、図1に示すように、本実施の形態に
係るサイホンドレン管43の備え付け位置には、下端に
沈砂貯留ホッパ3内への連通口46aを有する隔壁46
を設けることによって、サイホンドレン用の部屋(以
下、サイホン部屋)47が確保されており、このサイホ
ン部屋47の中にサイホンドレン管43が配置されてい
る。このサイホン部屋47には、原水のみが流入し、基
本的に沈砂の流入を阻止することができる。そのため、
サイホンドレン管43の吸引口部43aは、堆積する沈
砂に邪魔されずに、原水のみを効率良く排出することが
できる。
【0027】図2に示すように、サイホン部屋47の天
井面には、吸引口部43aの上昇限を定める上部ストッ
パ48、床面には下降限を定める下部ストッパ49が設
けられている。上部ストッパ48の高さは、オーバーフ
ロー室22内の水面高さよりも低い位置にあり、吸引口
部43aが上部ストッパ48の位置まで上昇した段階
で、サイホンドレン管43内に原水が充満した状態とな
って、サイホン作用が開始されるようになっている。
【0028】また、図2に示すように、沈砂分離装置2
及び沈砂貯留ホッパ3は、架台61に対して重量検出器
62を介して支持されており、沈砂貯留ホッパ3内に堆
積する沈砂の重量を重量検出器62によって検出できる
ようになっている。この重量検出器62の信号は制御装
置65に入力されており、制御装置65は、重量検出器
62によって検出した重量が所定値になったと判断した
段階で、スクリューコンベヤ駆動部34及びゲート駆動
部35に駆動信号を出力し、スクリューコンベヤ搬出機
30及びゲート32を動かして、沈砂貯留ホッパ3内の
堆積沈砂を外部へ排出する。
【0029】次に作用を説明する。土砂が混入する原水
は、原水搬送管51によって搬送されて来て、沈砂分離
装置2に送り込まれる(原水の流入を図1において矢印
Eで示す)。沈砂貯留ホッパ3及び沈砂分離装置2内に
原水が満たされると、オーバーフロー室26から原水が
流出する。この状態で原水を沈砂分離装置2に送り込む
と、原水中の沈砂分離が行われる。
【0030】以下、具体的に説明する。原水搬送管51
によって送り込まれた原水は、まず、減速流路23に入
る。この減速流路23は、原水搬送管51に比べて流路
断面積が大きいため、流速が減少し、その後、原水は螺
旋流路24に流入する。この螺旋流路24では、螺旋に
沿って原水が流れることにより、原水に遠心力が働き、
流体より重い固形分(土砂)は、外周方向に押し出され
る。また、沈降した砂も、螺旋流路24の傾斜底板24
aの傾斜に沿って外周方向に送られる。
【0031】この2つの作用(傾斜による沈降作用と遠
心力作用)により、沈砂Pは、螺旋流路24の外周方向
の底部に形成された渦巻き型スリット24bに集まり、
渦巻き型スリット24bから沈砂貯留ホッパ3内に沈ん
でいく。なお、螺旋流路24での流速は非常に緩やかで
あり、実際に働く遠心力は、螺旋流路24内の整流状態
を乱すほどには大きくない。そのため、砂は静かに沈降
していく。
【0032】原水中の流体分は、螺旋流路24を通り抜
け、ホッパ中央排水口25からオーバーフロー室26に
入り、その上澄みのみがドレン管41に排出される。ホ
ッパ中央排水口25は沈砂貯留ホッパ3に連通している
ので、この段階まで流体と一緒に移動して来た砂分は、
ホッパ中央排水口25において流れの向きが大きく変わ
ることにより、沈砂貯留ホッパ3内に沈降していく。
【0033】沈砂貯留ホッパ3内が原水で満たされてい
るとき、沈砂貯留ホッパ3の側部に設けられたサイホン
ドレン管43の吸引口部43aは、フロート44の作用
で上限位置まで持ち上がっており、サイホンドレン管4
3内には原水が充満した状態となる。従って、サイホン
作用により、沈砂貯留ホッパ3内の上澄み水が外部ドレ
ン管41に排出される。また、原水の流入が停止され、
サイホンドレン管43による上澄み水の排出によって沈
砂貯留ホッパ3内の水位が低下していくと、その水位の
低下に追従してサイホンドレン管43の吸引口部43a
も下降していくので、サイホン作用は継続し、上澄み水
のみの排出が可能となる。ただし、吸引口部43aが下
部ストッパ49まで到達した段階、もしくは、堆積沈砂
Pに下降を阻止された段階で、原水の排出は完了する。
その後の排水は、ゲート排水トイ33によって、配管接
続されている外部ドレン管41に対して行われる。
【0034】以上の「原水の流入」、「上澄み水の排
出」を繰り返すことにより、沈砂貯留ホッパ3内には、
沈砂が堆積していく。揚砂作業(原水の流入)の終了
後、排水が完了すると、重量検出器62によって適宜に
重量を検出し、沈砂貯留ホッパ3内の堆積量を推定す
る。その結果、一定量(例えば、満杯)になったら、制
御装置65によりゲート32を開く。そして、スクリュ
ーコンベヤ駆動部34を運転し、スクリューコンベヤ搬
出機30によって貯留沈砂Pをトラックの荷台上へ排出
する。そして、その作業が終了した後は、スクリューコ
ンベヤ搬出機30を停止し、ゲート32を閉じて、一連
のサイクルを終了する。
【0035】この沈砂分離貯留ホッパ装置1では、沈砂
分離装置2に、減速流路23と螺旋流路24よりなる沈
砂流路21を形成し、沈砂を含む原水をその沈砂流路2
1にゆっくりと流通させることで、原水中に混在する沈
砂を遠心力を利用しながら沈降分離させるようにしてい
るので、沈砂分離装置2の小型コンパクト化が可能とな
っている。そして、その沈砂分離装置2の小型コンパク
ト化が可能となったことにより、沈砂分離装置2を沈砂
貯留ホッパ3の上部に一体的に組み合わせて、一つの装
置化を実現し得ている。従って、ライン上に別々に沈砂
分離装置と沈砂貯留ホッパを設備する必要がなく、設備
効率が向上する。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、沈砂分離装置に、原水の流れる沈砂流路を確保
して沈砂を重力沈降させるようにし、それにより、沈砂
分離装置の小型コンパクト化を図って、これを沈砂貯留
ホッパの上部に一体的に設けると共に、沈砂流路の底部
に確保した沈砂落下用スリットから沈砂を下部の沈砂貯
留ホッパ内に落下させるようにしたので、沈砂の分離と
貯留とを1つの装置で行うことができ、設備効率の向上
が図れる。
【0037】請求項2の発明によれば、沈砂流路として
螺旋流路を設けると共に、螺旋流路の外周に渦巻き型ス
リットを確保し、螺旋流路の底面に渦巻き型スリットを
下降端とする傾斜底板を設けたので、原水中に混在する
沈砂を遠心力と傾斜面の作用で渦巻き型スリットに集中
させることができ、そこから下部の沈砂貯留ホッパ内に
落下させることができる。従って、沈砂分離装置にて分
離された沈砂を、渦巻き型スリットを通して、沈砂貯留
ホッパ内の底部に分散しながら効率よく堆積させること
ができる。
【0038】請求項3の発明によれば、沈砂貯留ホッパ
の上澄み水排出機構にサイホンドレン構造を採用したの
で、沈砂貯留ホッパ内の流体(上澄み水)を効果的に外
部へ排出することができる。
【0039】請求項4の発明によれば、沈砂貯留ホッパ
内の沈砂の貯留重量が所定値に達した段階で、自動的に
堆積沈砂の排出を行えるようにしたので、操業性の向上
が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の沈砂分離貯留ホッパ装置の
縦断面図である。
【図2】図1のII−II矢視断面図である。
【図3】実施形態の沈砂分離貯留ホッパ装置の平面図で
ある。
【図4】図3のIV−IV矢視断面図である。
【図5】図3のV−V矢視断面図である。
【符号の説明】
1 沈砂分離貯留ホッパ装置 2 沈砂分離装置 3 沈砂貯留ホッパ 21 沈砂流路 22 オーバーフロー流出部 23 減速流路 24 螺旋流路 24a 傾斜底板 24b スリット 30 スクリューコンベヤ搬出機(沈砂排出機構) 41 外部ドレン管 42 上澄み水排出機構 43 サイホンドレン管 44 フロート 62 重量検出器 65 制御装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原水からその中に混在する沈砂を分離す
    る沈砂分離装置と、該沈砂分離装置によって分離された
    沈砂を貯留する沈砂貯留ホッパとを上部と下部に一体に
    設け、前記沈砂分離装置に、外部から導入した原水を流
    通させながらその間に原水中に混在する沈砂を分離させ
    る沈砂流路と、沈砂を分離した後の原水を排水管へ向け
    てオーバーフローさせるオーバーフロー流出部とを設
    け、前記沈砂流路の底部に、前記沈砂貯留ホッパとの隔
    壁を兼ねる沈砂流路底板と、前記沈砂流路を原水が流通
    している間に分離された沈砂を下部の沈砂貯留ホッパ内
    へ落下させる沈砂落下用スリットとを設け、前記沈砂貯
    留ホッパに、該沈砂貯留ホッパ内に堆積した沈砂を外部
    に排出する沈砂排出機構と、沈砂貯留ホッパ内の上澄み
    水を排出する上澄み水排出機構とを設けたことを特徴と
    する沈砂分離貯留ホッパ装置。
  2. 【請求項2】 前記沈砂流路として螺旋流路を設けると
    共に、前記沈砂落下用スリットとして、前記螺旋流路の
    遠心方向外周に沿った壁面下方に渦巻き型スリットを形
    成し、更に、前記沈砂分離底板として、前記渦巻き型ス
    リットを下降端とする傾斜底板を設けたことを特徴とす
    る請求項1に記載の沈砂貯留ホッパ装置。
  3. 【請求項3】 前記上澄み水排出機構が、沈砂貯留ホッ
    パ内への原水の充満によってサイホン作用を開始する上
    下首振り可能なドレン管と、そのドレン管の吸引口部に
    取り付けられたフロートとを備え、水位に追従しつつ上
    澄み水を排出するサイホンドレン構造をなしていること
    を特徴とする請求項1または2に記載の沈砂貯留ホッパ
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の沈砂分
    離貯留ホッパ装置に対して更に、前記沈砂貯留ホッパの
    重量を検知する手段と、該手段が所定重量になったこと
    を検知した信号に応じて前記沈砂排出機構を作動させる
    制御手段とを設けたことを特徴とする沈砂分離貯留ホッ
    パ装置。
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