JP2004003210A - Dredge pump and dredging system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水底面に堆積された堆積物を浚渫する浚渫用ポンプ装置と浚渫システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、貯水池、砂防ダム、河川、及び港湾等で上流から流入した土砂が水底面に堆積して水底面を浅くし、貯水池では、貯蔵水量の低下、砂防ダムでは、土砂の流出防止が出来なくなり、港湾では、航路が浅くなる等の問題が生じる。このために、水底面に堆積した土砂を浚渫することが定期的に実施されている。
【0003】
特に、近年は貯水池で土砂以外に落ち葉や枯れ枝等が堆積腐敗したヘドロや汚泥(以下、単に汚泥と称する)も堆積している。
【0004】
この水底面に堆積した土砂や汚泥を浚渫する際には、浚渫により土砂や汚泥が攪拌された土砂水や汚泥水が浚渫周囲や流域以外の下流に流出しないようにする必要がある。
【0005】
この浚渫時の土砂水や汚泥水を下流側に流出させない浚渫装置は、例えば、特開平7−8998号公報、及び特開2000−257108号公報に開示されている。
【0006】
この公報に開示されている浚渫装置は、真空ポンプで吸引されるタンクから延出している吸引ホースの吸引端部に、下方向を開口して周囲を閉塞している筒状の遮蔽筒を連結し、この遮蔽筒の内部に高圧水ポンプから供給された高圧水を噴射させるノズル、又は、攪拌用プロペラが配置されており、前記ノズルから噴射された高圧水、又は攪拌用プロペラで遮蔽筒内の堆積汚泥層を攪拌した汚泥水を前記吸引ホースで吸引して、タンクに移送するようになっている。
【0007】
つまり、ノズルからの高圧水、又は攪拌用プロペラで攪拌された汚泥水は、遮蔽筒内にのみ対流され、その汚泥水を真空ポンプで吸引して貯蔵タンクに移送することで、遮蔽筒外の汚泥の攪拌とその攪拌水の広がりや下流への流出を防止するようになっている。
【0008】
また、このような浚渫装置で吸引浚渫された汚泥水は、汚泥を沈殿脱水凝固させて飼料、燃料、造成材などに使用する汚泥再利用のための汚泥処理装置が、例えば、特開2001−157899号公報、及び特開2000−257108号公報等に開示されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来の貯水池等の水底面に堆積した堆積物の内、特に落ち葉、枯れ草、及び枯れ枝等が腐敗沈殿した汚泥を浚渫する際には、遮蔽筒を水底面の汚泥層に配置させ、その遮蔽筒内に噴射される高圧水、又は攪拌プロペラで汚泥攪拌した汚泥水を真空ポンプで吸引して汚泥分離タンクに移送する浚渫装置が用いられている。
【0010】
この浚渫装置は、遮蔽筒内のみの汚泥を攪拌し、真空ポンプで攪拌汚泥水を吸引するために、遮蔽筒外への攪拌汚泥水の拡大や下流への流出が防止できるようになっている。
【0011】
このような浚渫装置に用いて、貯水池の汚泥を吸引する場合に、汚泥水吸引場所から汚泥水分離タンクまでの汚泥移送距離が比較的短距離から非常に長距離までとさまざまに変化する。
【0012】
一方、真空ポンプの吸引高さは水面から10m位が限界で、実用的には3〜4m位で、吸い上げ位置から貯蔵するタンクまでの移送距離が長いと吸い上げ移送できなくなる虞がある。
【0013】
このために、浚渫船には、前記遮蔽筒、噴射高圧水ポンプ、汚泥水吸引用の真空ポンプ、汚泥水一時貯蔵タンク、及び汚泥水一時貯蔵タンクの汚泥水を地上の汚泥分離タンクへと移送させる移送ポンプ等を設けた大型浚渫船と、地上の浚渫した汚泥の処理施設とを設ける必要があり、前記大型浚渫船や処理施設を駆動させる動力は、タービンやディーゼル等の駆動装置で生成する必要がある。
【0014】
このような大規模な浚渫及び処理施設を、例えば、数年又は10年等の兆年度に一回程度実施される浚渫作業に為にダムなどの貯水池沿岸に恒久的に設けることは経済的に不合理であると共に、駆動装置による環境汚染が課題となる。
【0015】
本発明は、浚渫場所の周囲や下流域に堆積物攪拌水が拡散することなく、堆積物を確実に浚渫し、かつ、その浚渫した堆積物攪拌水を比較的遠距離に搬送できる浚渫用ポンプと、山間部においても設置が容易で、かつ、環境に配慮した浚渫システムを提供することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明の浚渫用ポンプ装置は、高圧噴流水によって水底の汚泥を吸引吐出する噴流ポンプと、この噴流ポンプの吐出口に接続された吐出パイプと、この吐出パイプに接続された前記噴流ポンプを略中心部に設けると共に、前記噴流ポンプの吸い込み口側で水底面と接触する面のみが開口し、前記噴流ポンプの周囲を囲んで水底面の吸引範囲を規制する筒状の吸引規制筒と、を具備し、前記吸引規制筒の開口を水底に当接させながら前記噴流ポンプで水底を浚渫することを特徴としている。
【0017】
本発明の浚渫用ポンプ装置の吸引規制筒は、内側吸引規制筒と外側吸引規制筒とからなる二重構造とし、前記噴流ポンプを前記内側吸引規制筒との略中心部に設けたことを特徴としている。
【0018】
本発明の浚渫用ポンプ装置の吸引規制筒の内側吸引規制筒の上部には、前記内側吸引規制筒の内部と外側吸引規制筒の内部とを連通する複数の開口を設けたことを特徴としている。
【0019】
また、本発明の浚渫用ポンプ装置の前記吸引規制筒の開口位置、及び、前記二重構造の内側吸引規制筒の開口位置は、前記噴流ポンプの吸引口位置よりも水底面側に突出しており、また、前記二重構造の外側吸引規制筒の開口位置は、前記二重構造の内側吸引規制筒の開口位置よりも水面側に突出していることを特徴している。
【0020】
本発明の浚渫用ポンプは、吸引規制筒内の堆積物のみを噴流ポンプで攪拌吸引でき、吸引規制筒外の堆積物は攪拌されることなく、浚渫汚泥水の拡大と下流への流出が防止できると共に、堆積物の長距離移送が可能となった。
【0021】
更に、本発明の浚渫システムは、水底面の汚泥水を浚渫吸引する浚渫手段と、前記浚渫手段で浚渫吸引された汚泥水を貯蔵し、汚泥を沈殿分離する汚泥沈殿手段と、前記汚泥沈殿手段で沈殿分離した汚泥を用いて、メタンガスを精製するメタンガス精製手段と、このメタンガス精製手段で精製されたメタンガスを用いて燃料電池を駆動して、電力を生成する燃料電池手段と、を具備し、前記燃料電池手段で生成された電力により、前記浚渫手段、汚泥沈殿手段、メタンガス精製手段等を駆動することを特徴としている。
【0022】
本発明の浚渫システムの浚渫手段は、噴流ポンプと、その噴流ポンプの周囲を囲い、水底面の浚渫範囲を規制する筒状の吸引規制筒を有していることを特徴としている。
【0023】
本発明の浚渫システムは、浚渫された汚泥を用いて、燃料電池用の燃料が生成でき、この燃料電池の電力で、浚渫用ポンプを初めとする浚渫された堆積物の再利用処理の駆動源として用いられ、かつ、組み立て設置が簡素で、環境に配慮された浚渫システムが提供可能となった。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明に係る浚渫用ポンプ装置について、図1と図2及び図4を用いて説明する。図1は本発明に係る浚渫用ポンプ装置の一実施形態の構成を示す断面図、図2は本発明に係る浚渫用ポンプ装置の他の実施形態の構成を示す断面図、図4は本発明の浚渫用ポンプ装置に用いる噴流ポンプの動作原理を説明する断面図である。
【0025】
最初に図4を用いて噴流ポンプの構成を説明する。噴流ポンプ41は、噴射ポンプあるいはジェットポンプ等とも称されており、噴流する流体によって、他の流体を連れ出すポンプである。
【0026】
この噴流ポンプ41は、円筒形状の吸込パイプ45と、高圧噴流パイプ43からなっている。この円筒形状の吸込パイプ45の一方端に、流体を吸い込むための吸い込み口46が設けられ、他方端に吐出口47が設けられている。この吸込パイプ45の内径形状は、吸い込み口46の端部から吸込パイプ45の軸方向の略1/3位の位置までに内径を徐々に小さくした吸込経路部46aと、吐出口47の端部から吸込パイプ45の軸方向の略2/3位の位置までに内径を徐々に小さくした吐出経路部47aと、この吸込経路部46aと吐出経路部47aとの接合部の最小内径の負圧部48とからなっている。
【0027】
この吸込パイプ45の吸い込み口46から負圧部48には、高圧水供給ポンプ44に接続された高圧噴流パイプ43が配置され、前記負圧部48には、前記高圧噴流パイプ43の先端の高圧噴流出口42が配置されている。
【0028】
つまり、高圧水供給ポンプ44で生成された高圧水Aは、高圧噴流パイプ43の高圧噴流出口42から負圧部48に噴流される。この高圧噴流出口42からの高圧水Aの噴流により、吸引パイプ45の負圧部48の空気が誘導されて負圧となり、吸い込み口46から吸込経路部46aを介して流体Bを吸込、吐出経路部47aを介して吐出口47から高圧水Aと流体Bとが吐出させるようになっている。
【0029】
このように、機械的に回転又は摺動運動させる機能を有することなく、高圧噴流水により他の流体を吸込吐出する噴流ポンプは、前述の真空ポンプに比して、吸引吐出の高さや移送距離を大きくすることができる。
【0030】
次に、このような噴流ポンプ41を用いた本発明の浚渫用ポンプ装置の一実施形態を図1を用いて説明する。
【0031】
前記噴流ポンプ41の吐出口47には、吐出パイプ49が接続されている。この吐出パイプ49は、噴流ポンプ41で吸引吐出する高圧水と、この高圧水により吸引された他の流体、例えば、水底面の汚泥を含む汚泥水を移送するためのものである。
【0032】
この吐出パイプ49と高圧噴流パイプ43が接続された噴流ポンプ41は、筒状の吸引規制筒11の内部に配置されている。この吸引規制筒11は、上面11aと、側面11bからなる円形又は四角形の筒状で、下面に開口12を有している。この吸引規制筒11の上面11aの中心部に前記吐出パイプ49の挿通孔が設けられており、吐出パイプ49に接続された噴流ポンプ41が吸引規制筒11の内部の略中心部に配置されるようになっている。前記吸引規制筒11の側面11bの開口12側の先端には、弾性体13が装着されている。この弾性体13は、水底面の土砂等による側面11bの先端の摩耗防止と、水底面に降下させた際の衝撃吸収及び水底面と吸引規制筒の間隙が生じるのを防ぐ等のために設けられている。
【0033】
つまり、噴流ポンプ41は、吸引規制筒11の内部空間の略中心部に吐出パイプ49で宙づり固定された状態に配置される。なお、この吸引規制筒11の内径寸法は、水底面の地形と噴流ポンプ41の吸引吐出能力を考慮して約1m位に設定されている。
【0034】
このように、吸引規制筒11の内部に配置固定された噴流ポンプ41は、貯水池等に設けられた浚渫船から吸引規制筒11の開口12が水底面の汚泥堆積層であるヘドロ層14へ降下させる。
【0035】
前記ヘドロ層14に降下された前記噴流ポンプ41を有する吸引規制筒11の開口12は、噴流ポンプ41と吸引規制筒11の重力によりヘドロ層14の上面内部に沈下される。つまり、吸引規制筒11の内部には、水とヘドロ層14が収納された状態となる。
【0036】
このヘドロ層14の上部に沈下させた噴流ポンプ41を駆動させると、吸引規制筒11の内部のヘドロ層14が吸引されて、噴流ポンプ41の吸い込み口46には吸引ヘドロ流46が生じると共に、この吸引規制筒11の内部には、水とヘドロによる吸引流15が生じる。
【0037】
すなわち、噴流ポンプ41によって、吸引規制筒11の内部に吸引流15が生じて水とヘドロが攪拌され、吸引ヘドロ流16として吸引される。これにより、吸引規制筒11の外部の水やヘドロ層14は、攪拌されることがなく、浚渫作業域以外への攪拌ヘドロの流出が防げるようになる。
【0038】
このようにして、噴流ポンプ41を吸引規制筒11の内部に配置させた浚渫用ポンプ装置で水底面の汚泥を浚渫すると、吸引規制筒11の内部のみの汚泥が浚渫でき、吸引規制筒11の外部への汚泥の攪拌流出が防止できる。
【0039】
しかしながら、吸引規制筒11の内部のヘドロ層14が浚渫されて、吸引規制筒11の内部のヘドロ層14の上面が、吸引規制筒11の外部のヘドロ層14の上面よりも低くなり(図中のヘドロ層14’)、かつ、吸引規制筒11の内部の吸引圧力が高くなると、開口12と吸引規制筒11の外部のヘドロ層14との接触耐圧が弱い部分から図中点線矢印で示すように吸引ヘドロ流16’が生じ、吸引規制筒11の内部へと流入する。この吸引ヘドロ流16’により、吸引規制筒11の外部に吸引流15’が発生して、吸引規制筒11の外部のヘドロ層14を攪拌する虞がある。
【0040】
このような吸引規制筒11の内部吸引圧力が高くなり、吸引規制筒11の開口12とヘドロ層14との接触耐圧が弱い部分から吸引規制筒11の外周のヘドロ層14を攪拌する虞を解消する本発明の浚渫用ポンプ装置の他の実施形態を図2を用いて説明する。
【0041】
前記吐出パイプ49と高圧噴流パイプ43が接続された噴流ポンプ41は、筒状の内側吸引規制筒21の内部に配置されている。この内側吸引規制筒21は、上面21aと、側面21bからなる円形又は四角形の筒状で、下面に開口22を有している。この内側吸引規制筒21の上面21aの中心部に前記吐出パイプ49の挿通孔が設けられており、吐出パイプ49に接続された噴流ポンプ41が内側吸引規制筒21の内部の略中心部に配置されるようになっている。
【0042】
前記内側吸引規制筒21の側面21bの外周には、内側吸引規制筒21と相似形状の外側吸引規制筒23が設けられている。この外側吸引規制筒23は、前記内側吸引規制筒21の側面21bの上端に接合された上面23aと、前記内側吸引規制筒21の側面21bと平行な側面23bとからなり、下面に開口24を有している。
【0043】
前記内側吸引規制筒21の側面21bの上部には、前記内側吸引規制筒21と外側吸引規制筒23の内部と連通した複数の上部開口25が設けられている。
【0044】
また、前記内側吸引規制筒21の開口22は、前記噴流ポンプ41の吸い込み口46から寸法t1水底面側に延出しており、前記外側吸引規制筒23の開口24は、前記噴流ポンプ41の吸い込み口46から前記内側吸引規制筒21の開口位置寸法t1よりも水底面側に延出した寸法t2としている。つまり、内側吸引規制筒21の開口22の位置寸法t1よりも外側吸引規制筒23の開口24の位置寸法t2が水底面側に延出(t1<t2)している。
【0045】
すなわち、噴流ポンプ41の周囲には、内側吸引規制筒21と外側吸引規制筒23からなる二重吸引規制筒が配置されおり、この二重吸引規制筒の内側吸引規制筒21と外側吸引規制筒23の内部は、上部開口25で挿通され、かつ、前記内側吸引規制筒21と外側吸引規制筒23の下面の開口22,24の位置は、外側吸引規制筒23が水底面側に位置するように形成されている。
【0046】
なお、前記内側吸引規制筒21と外側吸引規制筒23の側面21b,23bの開口22,24側の先端には、弾性体13が装着されている。この弾性体13は、水底面の土砂等による側面21b,23bの先端の摩耗防止と、水底面に降下させた際の衝撃吸収等のために設けられている。
【0047】
また、前記内側吸引規制筒21の内径寸法に対して、外側吸引規制筒23の内径は、噴流ポンプ41の吸引吐出能力にもよるが、例えば、約1.5倍(内側吸引規制筒21内径×1.5=外側吸引規制筒23内径)に形成されている。
【0048】
更に、前記上部開口25には、金網などを配置して、外側吸引規制筒23内のゴミ等が内側吸引規制筒21の内部に流入しないようにしても良い。
【0049】
このような二重の吸引規制筒21,23で周囲が囲まれた噴流ポンプ41を水底面の汚泥堆積層であるヘドロ層14へ降下させて、高圧噴流パイプ43から高圧水を供給して噴流ポンプ41を駆動させると、内側吸引規制筒21のヘドロ層14を含む吸引ヘドロ流16を吸引すると共に、吸引流15が生じる。
【0050】
この内側吸引規制筒21の内部の吸引流15により、外部吸引規制筒23の内部の水は、上部開口25を介して、内部吸引規制筒21の内部へと吸引される。また、内部吸引規制筒21の開口22とヘドロ層14との接触耐圧が弱い部分から外部吸引規制筒23の内部のヘドロ層14がヘドロ吸引流27として吸引されて、外部吸引規制筒23の内部に吸引流26が生じる。
【0051】
つまり、噴流ポンプ41の駆動により、内側吸引規制筒21内の吸引ヘドロ流16によって吸引吐出されて吸引流15が生じると共に、外側吸引規制筒23の内部に吸引流26が生じて、内側吸引規制筒21内の吸引流15が緩和される。
【0052】
また、内部吸引規制筒21の内部のヘドロ層14が浚渫されて、内部吸引規制筒21の開口22とヘドロ層14との接触耐圧の弱い部分が生じると外部吸引規制筒23の開口24から内部吸引規制筒21の内部への吸引ヘドロ流27が生じる。
【0053】
この内部吸引規制筒21と外部吸引規制筒23の内部の吸引流15,26と吸引ヘドロ流16,27によって吸引圧力が低下することで、外側吸引規制筒23の開口24とヘドロ層14との接合部分からの吸引ヘドロ流28が生じにくくなる。従って、外側吸引規制筒23の外周側には、ヘドロ攪拌流が生じることがなく浚渫場所以外へのヘドロ拡散の防止が可能となる。
【0054】
以上説明したように、本発明の浚渫用ポンプ装置は、噴流ポンプの周囲に一重又は二重の吸引規制筒を設け、その吸引規制筒内部の水と汚泥を吸引することにより、吸引規制筒の外部周囲での汚泥攪拌と汚泥拡散流出を最小化することが可能となり、かつ、遠距離の汚泥水移送が可能となる。
【0055】
次に、本発明の浚渫システムについて、図3を用いて説明する。この浚渫システムは、例えば、山間部の河川をダム51で堰き止めて形成された貯水池の水底に堆積した土砂堆積層53と、河川や貯水池の流域の落ち葉や枯れ枝等が腐敗して形成された汚泥であるヘドロ堆積層52の浚渫に最適で、浚渫場所への移動組み立てが容易で、環境を害することのないようにしている。
【0056】
一般に、ダム51には排砂用バルブ54が設けられており、河川上流から運ばれ、貯水池の水底に土砂堆積層として堆積した土砂は、前記排砂用バブル54を操作してダム51の下流域に放出するようになっている。しかし、この貯水池の水底面の土砂堆積層53の上面には、土砂よりも比重が軽く、落ち葉、枯れ草、及び枯れ枝等が腐敗して生成された汚泥のヘドロ堆積層52が形成される。このために、前記排砂用バルブ54を操作すると、土砂と共にヘドロも下流に放出され下流域の水を汚染する。
【0057】
また、浚渫装置や浚渫物の処理システムは、浚渫場所に恒久的に設置されると、ダム等の建設時に浚渫設備の設置場所の確保と、長年度に一度使用される浚渫設備の維持管理が煩雑となっている。
【0058】
そのために、本発明の浚渫システムは、浚渫場所で簡単に組み立て設置でき、その浚渫した汚泥であるヘドロを用いてメタンガスを発生させ、そのメタンガスにより燃料電池を駆動させて、浚渫作業に必要の駆動動電力を得ることを可能とした環境破壊の生じないものである。
【0059】
ダム51で形成された貯水池の河川水50の水面には、浚渫用の台船55を浮かべ、この台船55には、前記高圧水供給ポンプ44と噴流ポンプ41と及びGPS装置56とが設けられている。この高圧水供給ポンプ44は、河川水50を取り込む高圧水に加圧して、前記噴流ポンプ41に供給噴流させる。前記噴流ポンプ41は、台船55から水底面のヘドロ堆積層52へと降下させ、前記高圧水供給ポンプ44からの高圧水によって、ヘドロ堆積層52を吸引浚渫するようになっている。前記GPS装置56は、台船55の位置、つまり、噴流ポンプ41による浚渫位置を計測するための位置検出装置である。
【0060】
前記噴流ポンプ41で吸引浚渫されたヘドロと水とからなるヘドロ水75は、移送パイプによって、台船55から貯水池の沿岸に設けられたヘドロ処理施設に移送される。
【0061】
このヘドロ処理施設は、前記船台55の噴流ポンプ41で吸引浚渫されたヘドロ水75を貯蔵してヘドロと水を分離させるヘドロ沈殿タンク58と、このヘドロ沈殿タンク58で沈殿分離したヘドロを脱水処理し、ケーキタイプに固化されたヘドロを生成する脱水装置64と、この脱水装置64で脱水固化されたヘドロからメタンガスを生成するバイオリアクター型メタンガス発生装置67と、このメタンガス発生装置67で生成されたメタンガスを貯蔵するメタンガス貯蔵タンク68と、このメタンガス貯蔵タンク68からのメタンガスを改質して、改質メタンガスを燃料として燃料電池を駆動して電力を生成する燃料電池73とからなっている。
【0062】
前記ヘドロ沈殿タンク58は、前記噴流ポンプ41からのヘドロ水75を貯蔵してヘドロを沈殿させると共に、ヘドロ沈殿後の上澄み水をオーバーフロー水タンク59へと分離させる。このオーバーフロー水タンク59に貯蔵された上澄み水は、バルブ60を介して浄水浄化槽61へと排水する。
【0063】
この浄水浄化槽61では、前記ヘドロ沈殿タンク58のオーバーフロー水タンク59からの上澄み水を酸素ばっき62で浄水浄化し、その浄水浄化された上澄み水は、河川へと排水されるようになっている。
【0064】
前記ヘドロ沈殿タンク58で沈殿分離されたヘドロは、スラリーポンプ63で吸引されて、脱水装置64に搬送される。この脱水装置64は、ヘドロから余分な水分を脱水除去すると共に、脱水された後のヘドロをケーキタイプに固化する。この脱水装置64で脱水された水は、バルブ66を介して前記浄水浄化槽61へと排水されるようになっている。
【0065】
前記脱水装置64で脱水されたヘドロは、ケーキ輸送スクリューポンプ65によって、バイオリアクターのメタンガス発生装置67に搬送される。
【0066】
このメタンガス発生装置67では、固化ヘドロに酸素と所定温水による温度を加えて発酵させて、メタンガスを生成させる。このメタンガス発生装置67で生成されたメタンガスは、メタンガス貯蔵タンク68に供給蓄積される。
【0067】
このメタンガス貯蔵タンク68から燃料用メタンガスをバルブ69を介してメタンガス改質器70の改質用バーナー71に供給され、改質用メタンガスはバルブ72を介してメタンガス改質器70に供給される。このメタンガス改質器70には、前記メタンガス発生器67を所定の温度に加熱した温水がバルブ78を介して供給されるようになっている。
【0068】
つまり、メタンガス改質器70では、所定の温水で暖められ、改質用バーナー71で燃焼された燃料用メタンガスによって、改質用メタンガスが改質ガスである水素に精製される。
【0069】
この改質ガスの水素は、水から水素と酸素を分解する水素/酸素発生装置75で精製された水素と合成されて燃料電池73の燃料として供給されるようになっている。
【0070】
前記水素/酸素発生装置75で分解精製された酸素はコンプレッサ76で圧縮されて、バルブ80を介して前記浄水浄化槽61の酸素ばっき62と、バルブ79を介してメタンガス発生器67とに供給されるようになっている。
【0071】
前記燃料電池73は、前記水素を燃料として電力を生成蓄電されると共に、その水素を燃焼させた際の温水をポンプ74で吸引して、前記メタンガス発生器67の温水として供給するようになっている。
【0072】
前記燃料電池73で生成蓄電された電力は、電源制御装置81で所定の電源に変換されて、前記高圧水供給ポンプ44、スラリーポンプ63、脱水装置64、ケーキ輸送用スクリューポンプ65、温水ポンプ74、水素/酸素発生装置75、コンプレッサー76及び他の管理施設の駆動電力として用いられるようになっている。
【0073】
また、前記メタンガス発生器67のヘドロからメタンガス精製した後のコンボストは、農業用肥料として加工するようになっている。
【0074】
つまり、水底から浚渫用ポンプ装置である吸引規制筒11,又は21,23を有する噴流ポンプ41を用いて浚渫吸引したヘドロを脱水固化した後、そのヘドロを所定の条件の下でメタンガスを発生させ、そのメタンガスを基に燃料電池を駆動させると共に、燃料電池で生成された電力を前記浚渫用ポンプ、ヘドロ脱水装置、及びメタンガス精製装置等の駆動に用いる浚渫システムである。
【0075】
この浚渫システムは、貯水面の台船55に高圧水供給ポンプ44と、吸引規制筒を有する噴流ポンプ41を有する浚渫用ポンプ装置と、吸引した吸引ヘドロ流を移送するヘドロ流移送パイプとを設けている。この台船55のヘドロ流移送パイプで移送されたヘドロ水からヘドロを沈殿分離するヘドロ沈殿タンクと、その分離したヘドロからメタンガスを精製するメタンガス装置と、及び精製されたメタンガスを用いて電力を生成する燃料電池とを貯水池の沿岸に設けることで、簡単に浚渫システムが構築できる。
【0076】
この浚渫システムにより、浚渫されたヘドロを用いてション接システムに必要な電力が生成でき、エネルギーの再利用と環境破壊の生じにくいシステムの構築と駆動が可能となった。
【0077】
【発明の効果】
本発明の浚渫用ポンプ装置は、噴流ポンプの周囲を吸引規制筒によって囲んだことにより、吸引規制筒内のみの汚泥層を吸引でき、その吸引規制筒の外部の汚泥拡散が防止でき、かつ、噴流ポンプを用いることで、吸引吐出の距離が大きく取れる効果を有している。
【0078】
また、本発明の浚渫システムは、浚渫された汚泥を用いて、メタンガスを精製し、そのメタンガスで燃料電池を駆動し、その燃料電池の電力で浚渫システムを構成する各種装置を駆動させてエネルギーの再利用と環境破壊の生じにくい効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る浚渫用ポンプ装置の一実施形態の構成を示す断面図。
【図2】本発明に係る浚渫用ポンプ装置の他の実施形態の構成を示す断面図。
【図3】本発明に係る浚渫システムの一実施形態の構成を説明するブロック図。
【図4】本発明に係る浚渫用ポンプ装置に用いる噴流ポンプの動作原理を説明する断面図。
【符号の説明】
11…吸引規制筒
12…開口
13…弾性体
14…ヘドロ層
15…吸引流
16…吸引ヘドロ流
41…噴流ポンプ
43…高圧噴流パイプ
46…吸い込み口
49…吐出パイプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dredging pump device and a dredging system for dredging a sediment deposited on a water bottom.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, sediment flowing from upstream in reservoirs, sabo dams, rivers, ports, etc., accumulates on the bottom of the water, making the water surface shallower.In reservoirs, the amount of stored water decreases, and in sabo dams, sediment outflow cannot be prevented. In ports, problems such as shallow sea routes occur. For this purpose, dredging of sediment deposited on the water bottom is regularly performed.
[0003]
Particularly, in recent years, sludge and sludge (hereinafter, simply referred to as sludge) in which fallen leaves, dead branches, and the like have accumulated and decayed in addition to earth and sand in a reservoir have also been deposited.
[0004]
When dredging the sediment and sludge deposited on the bottom of the water, it is necessary to prevent the sediment water and sludge water in which the sediment and sludge are agitated by the dredging from flowing out around the dredging or downstream downstream of the basin.
[0005]
A dredging device that does not allow the earth and sand water or sludge water at the time of dredging to flow downstream is disclosed in, for example, JP-A-7-8998 and JP-A-2000-257108.
[0006]
In the dredging device disclosed in this publication, a cylindrical shielding tube that opens downward and closes the periphery is connected to the suction end of a suction hose extending from a tank that is suctioned by a vacuum pump. A nozzle for spraying high-pressure water supplied from a high-pressure water pump, or a stirring propeller is arranged inside the shielding cylinder, and the high-pressure water sprayed from the nozzle, or the stirring propeller, is provided inside the shielding cylinder. The sludge water obtained by stirring the accumulated sludge layer is sucked by the suction hose and transferred to a tank.
[0007]
In other words, the high-pressure water from the nozzle or the sludge water stirred by the stirring propeller is convected only in the shielding cylinder, and the sludge water is sucked by the vacuum pump and transferred to the storage tank, so that the water outside the shielding cylinder is removed. The agitation of the sludge and the spread of the agitation water and the outflow to the downstream are prevented.
[0008]
Further, the sludge water sucked and dredged by such a dredging apparatus is used for a sludge treatment apparatus for sludge sedimentation, dewatering and coagulation to be used for feed, fuel, forming material, and the like. 157899 and JP-A-2000-257108.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
When dredging sludge with fallen leaves, dead grass, and dead branches, etc., of the sediment deposited on the water bottom of a conventional reservoir, etc., in particular, a shielding cylinder is disposed on the sludge layer on the water bottom, and the shielding cylinder is disposed. A dredging device is used in which high-pressure water or sludge stirred by a stirring propeller is sucked by a vacuum pump and transferred to a sludge separation tank.
[0010]
This dredge device stirs the sludge only in the shielding cylinder, and sucks the stirring sludge water with a vacuum pump, so that the expansion of the stirring sludge water outside the shielding cylinder and the outflow to the downstream can be prevented. .
[0011]
When sucking sludge from a reservoir using such a dredging device, the sludge transfer distance from the sludge water suction location to the sludge water separation tank varies from a relatively short distance to a very long distance.
[0012]
On the other hand, the suction height of the vacuum pump is limited to about 10 m from the water surface, and practically about 3 to 4 m. If the transfer distance from the suction position to the storage tank is long, the suction may not be able to be performed.
[0013]
For this purpose, the dredger transports the sludge water of the shielding cylinder, the injection high-pressure water pump, the vacuum pump for sucking sludge water, the sludge water temporary storage tank, and the sludge water temporary storage tank to the sludge separation tank on the ground. It is necessary to provide a large dredger equipped with a transfer pump and the like, and a treatment facility for dredged sludge on the ground, and the power for driving the large dredger and the treatment facility needs to be generated by a drive device such as a turbine or diesel. .
[0014]
It is economically feasible to permanently install such a large-scale dredging and treatment facility along the coast of a reservoir, such as a dam, for dredging work to be performed once every trillion years, such as several years or ten years. In addition to being unreasonable, environmental pollution due to the driving device is a problem.
[0015]
The present invention provides a dredging pump capable of reliably dredging a sediment without diffusing sediment agitation water around or downstream of a dredging site and conveying the dredged sediment agitation water at a relatively long distance. The objective is to provide a dredging system that is easy to install even in mountainous areas and is environmentally friendly.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The pumping device for dredging of the present invention includes a jet pump for sucking and discharging sludge on the bottom of water by high-pressure jet water, a discharge pipe connected to a discharge port of the jet pump, and the jet pump connected to the discharge pipe. At the center portion, only a surface that comes into contact with the water bottom surface on the suction port side of the jet pump is opened, and a cylindrical suction restricting cylinder that surrounds the periphery of the jet pump and regulates a suction range of the water surface. The jet pump is used to dredge the water bottom while bringing the opening of the suction control cylinder into contact with the water bottom.
[0017]
The suction control cylinder of the dredging pump device of the present invention has a double structure including an inner suction control cylinder and an outer suction control cylinder, and the jet pump is provided substantially at the center of the inner suction control cylinder. And
[0018]
A plurality of openings communicating between the inside of the inside suction regulation tube and the inside of the outside suction regulation tube are provided on the upper part of the inside of the suction regulation tube of the suction regulation tube of the pumping device for dredging of the present invention. .
[0019]
Further, the opening position of the suction regulating cylinder of the pumping device for dredging of the present invention, and the opening position of the inner suction regulating cylinder of the double structure project more toward the water bottom than the suction port position of the jet pump. Further, the opening position of the outer suction regulating cylinder of the double structure is characterized by projecting more toward the water surface than the opening position of the inner suction regulating cylinder of the double structure.
[0020]
The pump for dredging of the present invention can agitate and suck only the sediment in the suction control cylinder with the jet pump, and prevent the sediment outside the suction control cylinder from being agitated, preventing the dredged sludge from spreading and flowing downstream. As well as being able to transport sediment over long distances.
[0021]
Further, the dredging system of the present invention includes a dredging means for dredging and sucking the sludge water on the water bottom, a sludge sedimentation means for storing the sludge water dredged and sucked by the dredging means and sedimenting and separating the sludge, and the sludge sedimentation means. Using sludge precipitated and separated in, methane gas purification means for purifying methane gas, and fuel cell means for driving a fuel cell using methane gas purified by the methane gas purification means to generate electric power, The electric power generated by the fuel cell means drives the dredging means, sludge sedimentation means, methane gas purification means and the like.
[0022]
The dredging means of the dredging system according to the present invention is characterized in that it has a jet pump and a cylindrical suction restricting cylinder which surrounds the jet pump and regulates a dredging range on the water bottom.
[0023]
The dredging system of the present invention can use the dredged sludge to generate fuel for a fuel cell, and use the power of the fuel cell to drive a dredged pump and other dredged sediment recycling processes. It has become possible to provide an environmentally friendly dredging system that is used as a simple and easy to assemble and install.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A pump device for dredging according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of a dredging pump device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of another embodiment of a dredging pump device according to the present invention, and FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the operation principle of a jet pump used in the dredging pump device of FIG.
[0025]
First, the configuration of the jet pump will be described with reference to FIG. The
[0026]
The
[0027]
A high-
[0028]
That is, the high-pressure water A generated by the high-pressure
[0029]
As described above, a jet pump that suctions and discharges another fluid by high-pressure jet water without having a function of mechanically rotating or sliding movement is higher in suction discharge height and transfer distance than the above-described vacuum pump. Can be increased.
[0030]
Next, an embodiment of a dredging pump device of the present invention using such a
[0031]
A
[0032]
The
[0033]
In other words, the
[0034]
As described above, the
[0035]
The opening 12 of the suction control cylinder 11 having the
[0036]
When the
[0037]
That is, the
[0038]
In this way, when the sludge on the water bottom is dredged by the dredging pump device in which the
[0039]
However, the
[0040]
Such internal suction pressure of the suction control cylinder 11 becomes high, and the possibility of stirring the
[0041]
The
[0042]
An outer suction regulating cylinder 23 having a similar shape to the inner suction regulating cylinder 21 is provided on the outer periphery of the
[0043]
A plurality of upper openings 25 communicating with the insides of the inner suction regulating cylinder 21 and the outer suction regulating cylinder 23 are provided above the
[0044]
The
[0045]
That is, around the
[0046]
An
[0047]
The inner diameter of the outer suction regulating cylinder 23 is, for example, about 1.5 times (inner diameter of the inner suction regulating cylinder 21) the inner diameter of the outer suction regulating cylinder 23, depending on the suction and discharge capacity of the
[0048]
Further, a wire mesh or the like may be disposed in the upper opening 25 so that dust or the like in the outer suction regulating cylinder 23 does not flow into the inner suction regulating cylinder 21.
[0049]
The
[0050]
By the
[0051]
In other words, by the driving of the
[0052]
Further, when the
[0053]
When the suction pressure is reduced by the suction flows 15 and 26 and the suction sludge flows 16 and 27 inside the internal suction control cylinder 21 and the external suction control cylinder 23, the
[0054]
As described above, the dredging pump device of the present invention is provided with a single or double suction control cylinder around the jet pump, and sucks water and sludge inside the suction control cylinder, thereby forming the suction control cylinder. Sludge agitation and sludge diffusion and outflow around the outside can be minimized, and sludge water can be transported over a long distance.
[0055]
Next, the dredging system of the present invention will be described with reference to FIG. In this dredging system, for example, a sediment layer 53 deposited on the bottom of a reservoir formed by damming a river in a mountain area with a
[0056]
Generally, the
[0057]
In addition, if the dredging equipment and the dredged material processing system are permanently installed at the dredging site, it will be necessary to secure the installation location of the dredging equipment during the construction of dams and to maintain and manage the dredging equipment that is used once every year. It is complicated.
[0058]
Therefore, the dredging system of the present invention can be easily assembled and installed at a dredging place, generates methane gas using sludge as the dredged sludge, drives a fuel cell with the methane gas, and drives necessary for dredging work. It does not cause environmental destruction that makes it possible to obtain dynamic power.
[0059]
On the surface of the river water 50 in the reservoir formed by the
[0060]
[0061]
This sludge treatment facility stores a sludge sediment tank 58 for storing
[0062]
The sludge sedimentation tank 58
[0063]
In this water purification tank 61, the supernatant water from the overflow water tank 59 of the sludge sedimentation tank 58 is purified with oxygen only 62, and the purified supernatant water is drained to a river. .
[0064]
The sludge sedimented and separated in the sludge sedimentation tank 58 is sucked by the slurry pump 63 and transported to the dewatering device 64. The dewatering device 64 dewaters and removes excess water from the sludge, and solidifies the dewatered sludge into a cake type. The water dehydrated by the dehydrator 64 is drained to the purified water purification tank 61 via a
[0065]
The sludge dehydrated by the dehydrator 64 is conveyed by a cake transport screw pump 65 to a
[0066]
In the
[0067]
The methane gas for fuel is supplied from the methane
[0068]
That is, in the
[0069]
The hydrogen of the reformed gas is combined with hydrogen purified by a hydrogen /
[0070]
The oxygen decomposed and purified by the hydrogen /
[0071]
The
[0072]
The electric power generated and stored in the
[0073]
Further, the combo st after purifying the methane gas from the sludge of the
[0074]
That is, after the dredged and sucked sludge is dehydrated and solidified from the bottom of the water using the suction control cylinder 11, which is a dredging pump device, or the
[0075]
In this dredging system, a high-pressure
[0076]
With this dredging system, it is possible to generate the necessary power for the contact system using the dredged sludge, and it has become possible to construct and drive a system that is less likely to reuse energy and cause environmental destruction.
[0077]
【The invention's effect】
The pump device for dredging of the present invention, by surrounding the periphery of the jet pump by the suction control cylinder, can suction the sludge layer only in the suction control cylinder, can prevent the sludge diffusion outside the suction control cylinder, and, The use of the jet pump has the effect that the distance of suction and discharge can be increased.
[0078]
Further, the dredging system of the present invention uses the dredged sludge to purify methane gas, drives a fuel cell with the methane gas, and drives various devices constituting the dredging system with the electric power of the fuel cell to save energy. It has the effect of hardly causing reuse and environmental destruction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an embodiment of a dredge pump device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of another embodiment of the dredging pump device according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an embodiment of a dredging system according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the operation principle of a jet pump used in the dredging pump device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
11 ... Suction restriction cylinder
12 ... Opening
13 ... elastic body
14 ... Sludge layer
15 ... Suction flow
16 ... Suction sludge flow
41… jet pump
43… High pressure jet pipe
46 ... Suction port
49… Discharge pipe
Claims (6)
この噴流ポンプの吐出口に接続された吐出パイプと、
この吐出パイプに接続された前記噴流ポンプを略中心部に設けると共に、前記噴流ポンプの吸い込み口側で水底面と接触する面のみが開口し、前記噴流ポンプの周囲を囲んで水底面の吸引範囲を規制する筒状の吸引規制筒と、
を具備し、前記吸引規制筒の開口を水底に当接させながら前記噴流ポンプで水底を浚渫することを特徴とした浚渫用ポンプ装置。A jet pump that sucks and discharges sludge on the bottom of the water by high-pressure jet water,
A discharge pipe connected to a discharge port of the jet pump,
The jet pump connected to the discharge pipe is provided substantially at the center, and only the surface that comes into contact with the water bottom surface on the suction port side of the jet pump is open, and the suction area of the water bottom surrounds the periphery of the jet pump. A cylindrical suction regulating cylinder that regulates
A dredging pump device, characterized in that the jet pump drives the water bottom while the opening of the suction regulating cylinder is in contact with the water bottom.
前記浚渫手段で浚渫吸引された汚泥水を貯蔵し、汚泥を沈殿分離する汚泥沈殿手段と、
前記汚泥沈殿手段で沈殿分離した汚泥を用いて、メタンガスを精製するメタンガス精製手段と、
このメタンガス精製手段で精製されたメタンガスを用いて燃料電池を駆動して、電力を生成する燃料電池手段と、
を具備し、前記燃料電池手段で生成された電力により、前記浚渫手段、汚泥沈殿手段、メタンガス精製手段等を駆動することを特徴とした浚渫システム。Dredging means for dredging and sucking sludge water on the water bottom,
Sludge sedimentation means for storing sludge water dredged and sucked by the dredging means, and sedimenting and separating sludge,
Using sludge precipitated and separated by the sludge sedimentation means, methane gas purification means for purifying methane gas,
A fuel cell unit that drives a fuel cell using the methane gas purified by the methane gas purification unit to generate electric power,
A dredging system, wherein the dredging means, the sludge sedimentation means, the methane gas purification means and the like are driven by the electric power generated by the fuel cell means.
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-
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- 2002-05-31 JP JP2002160519A patent/JP2004003210A/en active Pending
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