JP2004216215A

JP2004216215A - 集砂装置

Info

Publication number: JP2004216215A
Application number: JP2003003885A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Okamoto; 幸彦岡本; Akira Kunugi; 亮功刀; Takashi Okuyama; 孝奥山; Yukio Iwama; 幸雄岩間
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】建設費およびランニングコストの安い集砂装置を得る。
【解決手段】沈砂池１の所定位置に集砂ピット５を設け、該集砂ピット５に向けて水を噴出するように複数のノズル６を配置した集砂装置において、沈砂池１の底面に該底面に対して垂直な隔壁３を、所定間隔を置いて平行に複数前記集砂ピット５に向けて設け、隣り合う前記隔壁３間に形成される各集砂水路４には、前記ノズル６を該各集砂水路４の水路方向に沿って設置間隔が１．５ｍ以上５．０ｍ以下となるように複数配置し、ノズル６に０．０５Ｍｐａ以上０．１Ｍｐａ未満の圧力水を供給することを特徴とする集砂装置。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃水処理施設の沈砂池に堆積した沈砂を除去するための集砂装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、下水中に含まれる砂等を除去するために、沈砂池を設け砂等を池底に沈殿させてこれを除去する沈砂池設備が使用されている。そして、このような沈砂池設備においては、沈砂池の池底に堆積した砂を一箇所に集め、集めた砂等を池から排出するための集砂装置が設けられている。
【０００３】
集砂装置は、池底の砂を収容するための集砂ピットと、池底に配置され堆積した砂を集砂ピットに向かって圧力水により押し流すノズルと、集砂ピット中に配置され水と一緒に砂を池の外に排出する揚砂ポンプとから構成されている。
【０００４】
このような従来の集砂装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この集砂装置は、図６（ａ）の沈砂池全体システム図、図６（ｂ）の沈砂池の平面図および図６（ｃ）の沈砂池の断面図に基づいて説明すると、汚水は沈砂池２１にＩ方向から流入するが、その沈砂池２１の汚水流入側にはスクリーン２２が取付けられており、このスクリ−ン２２により、沈砂池２１に流入する汚水中の比較的大きい浮遊物が除去される。沈砂池２１の汚水流入側の池底には集砂ピット２３が設けられており、その集砂ピット２３の中に揚砂ポンプ２４が配設されている。揚砂ポンプ２４は図示しない昇降装置で昇降することができ、通常は汚水面より上に引き上げられており、揚砂作業の時のみ下降させて、集砂ピット２４内に配置する。池底にはその噴出水が集砂ピット２３の方向に向くように、複数個のノズル２５が配設されており、また各ノズル２５には圧力水配管２６が接続されており、水槽２７に貯蔵された水が圧力水ポンプ２８により、圧力水としてノズル２５に供給されるようになっている。
【０００５】
沈砂池２１の汚水流出側には、砂が除去された後の汚水を溜めるポンプ井２９が設けられており、汚水は排出ポンプ３０により次の工程に移送される。
【０００６】
また、ポンプ井２９に溜められた汚水の一部は、供給ポンプ３１により前記水槽２７に供給される。このようにすることで、ノズル２５から噴出される圧力水を循環使用することができ、集砂に要する用水の使用量を低減することができる。汚水のポンプ井２９の入口側には土手３２が設けられており、土砂がポンプ井２９に流入するのを防止できるようになっている。前記揚砂ポンプ２４の吐出端には管路３３を介して固液分離機３４が連結されており、ここで砂と汚水を分離するようになっている。
【０００７】
この集砂装置を詳述すると、沈砂池２１の流入端部に設けた集砂ピット２３に向けて下り勾配になるように、池底にモルタルで４列の凹条３５および凸条３６が交互に設けられており、各々の凹条３５の底面にはＳＵＳ３０４製のトラフ３７が敷設されている。そして、トラフ３７の底部には前記ノズル２５が、集砂ピット２３に向けて一定間隔を置いて６ケずつ一直線となるように設けられている。
【０００８】
また、ノズル２５に０．１ＭＰａを超え０．４ＭＰａ以下の圧力水を供給するようにしている。
【０００９】
凹条３５および凸条３６を設けて、凹条３５の底部にノズル２５を配置することにより、ノズル２５からの噴出水と砂とを、凹条３５内の比較的狭い範囲に集中して存在させることができるので、砂に対してノズル２５からの噴出水の運動エネルギーを有効に作用させることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１５９８０３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述した従来の集砂装置には、次のような問題点がある。
（１）トラフを形成させるための凹凸条の形状が複雑で、かつトラフ表面にステンレス鋼を使用するため、凹凸条を形成したり、ステンレス鋼をトラフ形状に加工したりする費用が高くなる。
（２）トラフは底に近いほど幅が狭くなっており、沈降した砂の堆積速度が底に近いほど速くなるので、ノズルが砂に埋まる頻度が高くなる。
（３）ノズルに供給する圧力水の圧力を、砂の堆積量の大小にかかわらず０．１ＭＰａを超え０．４ＭＰａ以下としているが、堆積した砂の除去効果は、砂の堆積した部分の圧力水の流速に起因するものであり、砂の堆積量が少ない場合には必要以上に高圧の圧力水を使用していることになり、また砂の堆積量が多い場合には砂の除去効果が期待できない恐れもある。
【００１２】
本発明は、従来技術の上述したような問題点を解消するためになされたものであり、集砂装置における集砂用のトラフが容易に形成できるので、トラフ形成に要する費用が安くできるとともに、圧力水の圧力が低くても堆積した砂を確実に除去することのできる集砂装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る集砂装置は、沈砂池の所定位置に集砂ピットを設け、該集砂ピットに向けて水を噴出するように複数のノズルを配置した集砂装置において、沈砂池の底面に該底面に対して垂直な隔壁を、所定間隔を置いて平行に複数前記集砂ピットに向けて設け、隣り合う前記隔壁間に形成される各集砂水路には、前記ノズルを該各集砂水路の水路方向に沿って設置間隔が１．５ｍ以上５．０ｍ以下となるように複数配置し、ノズルに０．０５Ｍｐａ以上０．１Ｍｐａ未満の圧力水を供給するものである。
【００１４】
また、前記各集砂水路の底面は平面で構成され、各集砂水路の幅を２５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下、前記隔壁の高さを２５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とするものである。
【００１５】
また、前記隔壁上端部には先端角度が９０度以下の鋭角部が設けられているものである。
【００１６】
また、前記ノズルの吐出面積Ａｄとノズルの入側流路面積Ａｉと該ノズルのとの比Ａｄ／Ａｉを０．５〜１．０とするとともに、ノズルの吐出口形状を矩形形状または両端が半円からなる扁平形状とし、その幅Ｗと高さＨとの比Ｗ／Ｈを２〜５とし、ノズルの吐出方向と前記集砂水路の底面とのなす角度を１５度以下としたものである。
【００１７】
本発明の集砂装置においては、沈砂池の底面に該底面に対して垂直な隔壁を、所定間隔を置いて平行に複数前記集砂ピットに向けて設け、隣り合う前記隔壁間に集砂水路を形成しているので、工場生産可能な隔壁を使用することができ、かつ隔壁の現場での据え付け工事も簡単にできるので、集砂装置に要する建設費を安くすることができる。
【００１８】
また、ノズルに０．０５Ｍｐａ以上０．１Ｍｐａ未満の低い圧力の圧力水を供給するようにしているので、集砂水路にステンレス鋼鋼板等高強度の材料を使用する必要はなく、コンクリ−ト製で十分であるので、さらに建設費を安くすることができる。
【００１９】
また、各集砂水路の底面は平面で構成され、集砂水路間の隔壁は垂直に設けられているので、集砂水路の幅方向に均一の厚さで砂が堆積する。したがって、ノズルを集砂水路の底面近くに配置しても、従来よりもノズルが砂に埋まる頻度が減るとともに、埋まったとしても埋まった深さは従来よりも浅くなり、低圧の圧力水でも砂を除去することが可能である。
【００２０】
本発明において、ノズルに供給する圧力水の圧力を０．０５Ｍｐａ以上０．１Ｍｐａ未満とし、かつ同一集砂水路内におけるノズルの吐出方向の配置間隔を１．５ｍ以上５．０ｍ以下としたのは、次のような理由による。実際に大型水槽内で集砂水路内に砂を敷き詰めて水を満たした状態で、圧力やノズル間隔を種々変更した集砂実験を実施した。
【００２１】
その結果、本発明の集砂装置における集砂水路の形状では、ノズルに供給する圧力水の圧力は、０．０５Ｍｐａ以上０．１Ｍｐａ未満であれば十分であることが分かった。
【００２２】
また、ノズル間隔は１．５ｍ未満では、上流側のノズルから吐き出した圧力水が下流側のノズルに当たり、反射した圧力水の上昇流によって砂が巻き上げられ、集砂効率が悪くなるからである。
【００２３】
また、ノズル間隔が５．０ｍを超えると、堆積した砂の一部が集砂水路の底面に残り、集砂が完全にできなくなるからである。
【００２４】
また、前記ノズルの吐出面積Ａｄとノズルの入側流路面積Ａｉと該ノズルのとの比Ａｄ／Ａｉを０．５〜１．０としたのは、０．５未満ではノズル出口での圧力損失が大きくなりすぎるからであり、１．０を超えては圧力水を集中して堆積した砂に当てることができないからである。
【００２５】
また、ノズルの吐出口形状を矩形形状または両端が半円からなる扁平形状とし、その幅Ｗと高さＨとの比Ｗ／Ｈを２〜５としたのは、効率的に集砂が行えるようにしたものであり、Ｗ／Ｈが２未満では、集砂水路の幅方向両端部の流れが遅くなり、集砂が完全に行えなくなるからであり、Ｗ／Ｈが５を超えるとノズル出口の圧力損失が大幅に増大して、エネルギ−の損失が増加するからである。
【００２６】
また、集砂水路の底面に沿って流れる圧力水が効果的に加速されるようにするために、ノズルの吐出方向と前記集砂水路の底面とのなす角度を１５度以下とした。これは、水槽を使った実験結果から得られたものであり、ノズルからの吐出方向が集砂水路の底面と平行から底面と１５度までは、ほぼ同等の集砂効果が得られたが、１５度を超えると底面に当たった圧力水の流れの反射で砂の巻き上がりが増加し始め、砂の除去できる圧力水の到達距離が短くなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の集砂装置の実施の形態の説明図であり、（ａ）は集砂装置を配置した沈砂池の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【００２８】
砂分等の固形物を含む汚水は、図１の左方向からスクリ−ン２を通って沈砂池１に流入する。スクリ−ン２によって汚水に含まれる比較的大きな浮遊ゴミ等は除去されるので、沈砂池１には残りの砂等を含む汚水が流れ込む。沈砂池１の底部には、複数の垂直壁３によって流れ方向と直交する方向に沿って区分された複数の集砂水路４が設けられており、汚水中の砂分はこの集砂水路４に沈降して堆積する。
【００２９】
集砂水路４の流れ方向中央部分には、集砂ピット５が設けられており、集砂ピット５の上流側および下流側の集砂水路４とも、集砂ピット５に向かって下り勾配となるように形成されている。
【００３０】
各集砂水路４の底面近傍には、吐出方向が集砂ピット５を向くように設置された集砂ノズル６が、一直線上に一定間隔を置いて複数配置されている。これらの集砂ノズル６には、圧力水を供給するための圧力水供給配管７が接続されており、圧力水ポンプ８により圧力水供給配管７を通して、水槽９に貯蔵された水を圧力水として、集砂ノズル６に供給できるようになっている。
【００３１】
そして、集砂水路４に沈降して堆積した砂は、集砂ノズル６から吐出された圧力水により、集砂ピット５に押し流がされる。なお、圧力水供給配管７の途中には、給水系統を切り替えるためのバルブ（電磁バルブ等）１０が設けられている。
【００３２】
また、水槽９に貯蔵する水は、沈砂池１の下流側に砂を除去した後の水を集水する集水ピット（図示せず）を設け、そこに設置した用水ポンプ１１により供給する。
【００３３】
集砂ピット５の中央部には、揚砂ポンプ（スラリ−ポンプやジェットポンプ）１２が配置されている。そして、集砂ピット５に集められた砂は、集砂ピット５内に設けられたノズル１３から噴射される水流により、さらに揚砂ポンプ１２が配置された集砂ピット５の中央部に集められ、揚砂ポンプ１２により水とともに固液分離装置１４に送られる。
【００３４】
固液分離装置１４においては砂だけが取り除かれ、水分はその後の処理工程に送られる。なお、揚砂ポンプ１２での砂の吸い上げを容易にするため、揚砂ポンプ１２の吸い込み口近傍に砂掘削用ノズル１５を配置しているが、砂掘削用ノズル１５は必ずしも必要ではない。
【００３５】
沈砂池１で砂を除去された後の汚水は、後処理工程に送るためのポンプ井に送られたり、雨水沈砂池の場合には、河川等に放流されたりする。
【００３６】
図２の正面図は、図１で説明した集砂装置の構成のうち、集砂水路４を集砂ピット５に向けて階段状に構成（図では３段）した場合を示す。
【００３７】
また、図３の正面図は、図１で説明した集砂装置の構成のうち、集砂ピット５を汚水流入側に設けたものである。この場合も、図２に示したように、集砂水路４を集砂ピット５に向けて階段状に構成してもよい。
【００３８】
図４は、集砂ノズル６が１列に配置されている場合の集砂水路４の断面図である。集砂水路４を区分する垂直壁３の高さｈは２５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下の範囲に選ぶのが望ましい。そして、垂直壁３の上端部３ａは、先端角度９０度以下の鋭角に形成して、上端部３ａに砂が堆積しないようにするとよい。
【００３９】
また、集砂水路４の幅ｂは、２５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下の範囲に選ぶのが望ましい。
【００４０】
図５は、集砂ノズル６が２列配置されている場合の集砂水路４の断面図である。この場合の集砂水路４の幅ｂは、５００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下（ノズル列が１列の場合の２倍）の範囲に選ぶ。
【００４１】
【実施例】
集砂水路の幅ｂ、垂直壁の高さｈ、集砂ノズルの吐出圧、集砂ノズルの流量および砂の堆積厚さを種々変化させて、集砂に要する時間を調査した。この調査においては、集砂ノズルは幅５６ｍｍ×高さ１６ｍｍの扁平ノズルを使用し、集砂ノズルの間隔は３０００ｍｍとした。
【００４２】
表１にその結果を示す。
【００４３】
【表１】

【００４４】
表１には、最も効率的に短時間で集砂できる条件と、各条件の変化範囲とを示している。
【００４５】
【発明の効果】
本発明により、トラフ形成に要する費用が安くできるとともに、圧力水の圧力が低くても堆積した砂を確実に除去することのできる集砂装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の集砂装置の実施の形態の説明図であり、（ａ）は集砂装置を配置した沈砂池の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【図２】本発明の集砂装置において、集砂水路を集砂ピットに向けて階段状に構成した場合を示す正面図である。
【図３】本発明の集砂装置において、集砂ピットを汚水流入側に設けた場合を示す正面図である。
【図４】集砂ノズルが１列に配置されている場合の集砂水路の断面図である。
【図５】集砂ノズルが２列配置されている場合の集砂水路の断面図である。
【図６】従来の集砂装置が配置されている沈砂池の説明図であり、（ａ）は沈砂池全体システム図、（ｂ）は沈砂池の平面図、（ｃ）は沈砂池の断面である。
【符号の説明】
１沈砂池
２スクリ−ン
３垂直壁
４集砂水路
５集砂ピット
６集砂ノズル
７圧力水供給配管
８圧力水ポンプ
９水槽
１０バルブ
１１用水ポンプ
１２揚砂ポンプ
１３ノズル
１４固液分離装置
１５砂掘削用ノズル

Claims

沈砂池の所定位置に集砂ピットを設け、該集砂ピットに向けて水を噴出するように複数のノズルを配置した集砂装置において、沈砂池の底面に該底面に対して垂直な隔壁を、所定間隔を置いて平行に複数前記集砂ピットに向けて設け、隣り合う前記隔壁間に形成される各集砂水路には、前記ノズルを該各集砂水路の水路方向に沿って設置間隔が１．５ｍ以上５．０ｍ以下となるように複数配置し、ノズルに０．０５Ｍｐａ以上０．１Ｍｐａ未満の圧力水を供給することを特徴とする集砂装置。
前記各集砂水路の底面は平面で構成され、各集砂水路の幅を２５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下、前記隔壁の高さを２５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の集砂装置。
前記隔壁上端部には先端角度が９０度以下の鋭角部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の集砂装置。
前記ノズルの吐出面積Ａｄとノズルの入側流路面積Ａｉと該ノズルのとの比Ａｄ／Ａｉを０．５〜１．０とするとともに、ノズルの吐出口形状を矩形形状または両端が半円からなる扁平形状とし、その幅Ｗと高さＨとの比Ｗ／Ｈを２〜５とし、ノズルの吐出方向と前記集砂水路の底面とのなす角度を１５度以下としたことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の集砂装置。