JP2005246272A - 揚砂装置および揚砂装置を用いた揚砂方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 沈砂ピット内に発生した沈砂のブリッジを確実に破壊し、容易に揚砂効率を向上させることが可能な揚砂装置を提供する。
【解決手段】 沈砂池１に沈砂ピット２が形成され、沈砂ピット２内の沈砂Ｓを吸い込んで揚砂するジェットポンプ３が設けられた揚砂装置であって、ジェットポンプ３は沈砂ピット２に臨む吸込口３ｂを有し、複数の噴射ノズル７ａ，７ｃから沈砂ピット２内に噴射水Ｗを噴射して吸込口３ｂの周囲を旋回する旋回流Ｆを発生させる噴射装置５が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、下水処理施設等の沈砂池に沈殿した沈砂を外部へ排出するための揚砂装置および揚砂装置を用いた揚砂方法に関する。

従来、この種の揚砂装置としては、例えば図１２に示すように、沈砂池３１の底部に沈砂ピット３２が形成され、沈砂ピット３２内の沈砂Ｓを吸込んで揚砂する揚砂機としてジェットポンプ３３が設けられている。ジェットポンプ３３の下端には、沈砂ピット３２内の沈砂Ｓに臨んで開口する受管３４と、この受管３４の吸込口３５に対応するジェットノズル３６とが設けられている（特許文献１参照）。

これによると、駆動水をジェットノズル３６から受管３４の吸込口３５に向けて噴射することにより、噴射された駆動水は、ジェット噴流となって、受管３４の吸込口３５の近傍に滞留した沈砂Ｓと共に吸込口３５から受管３４内に吸込まれる。このようにして受管３４内に吸込まれた沈砂Ｓは、上記ジェット噴流と共に、受管３４内から揚砂管（図示省略）内を移送されて揚砂され、沈砂池３１の外部へ排出される。

しかしながら上記の従来形式では、受管３４の吸込口３５の近傍に滞留した沈砂Ｓが受管３４内に吸い込まれた際、沈砂ピット３２内の上層部分に沈砂Ｓが残った状態で沈砂ピット３２内の下層部分に空洞部３７が形成され、沈砂ピット３２内に沈砂Ｓのブリッジが発生してしまい、揚砂効率が低下するといった問題がある。

また、別の揚砂装置として、図１３に示すように、揚砂ポンプ４１の吸込口４２を集砂ピット４３内に臨ませ、上記集砂ピット４３の幅方向の両側部に、水噴射用のノズル４４ａ，４４ｂを設けたものがある（特許文献２参照）。すなわち、上記揚砂ポンプ４１の吸込口４２は集砂ピット４３の幅方向において対向する一側方のノズル４４ａと他側方のノズル４４ｂとの間の中央部に配置され、上記各ノズル４４ａ，４４ｂは揚砂ポンプ４１の吸込口４２に向いている。

これによると、各ノズル４４ａ，４４ｂから水Ｗを噴出させることにより、集砂ピット４３内の沈砂Ｓを揚砂ポンプ４１の吸込口４２に移送することができる。
しかしながら上記の従来形式では、一側方のノズル４４ａから噴出された水Ｗと他側方のノズル４４ｂから噴出された水Ｗとが互いに反対方向からぶつかるため、一側方のノズル４４ａから噴出される水Ｗの勢いが他側方のノズル４４ｂから噴出される水Ｗの勢いよりも強い場合、一側方のノズル４４ａから噴出される水Ｗの勢いが抵抗となって、他側方のノズル４４ｂから噴出される水Ｗの流れが妨害され、他側方のノズル４４ｂから噴出される水Ｗによって揚砂ポンプ４１の吸込口４２に移送される沈砂Ｓの量が減少するとともに、集砂ピット４３内の沈砂が一側方のノズル４４ａから噴出される水Ｗの勢いによって集砂ピット４３の他側方まで飛散するといった問題があった。また、他側方のノズル４４ｂから噴出される水Ｗの勢いが一側方のノズル４４ａから噴出される水Ｗの勢いよりも強い場合も同様に、他側方のノズル４４ｂから噴出される水Ｗの勢いが抵抗となって、一側方のノズル４４ａから噴出される水Ｗの流れが妨害され、一側方のノズル４４ａから噴出される水Ｗによって揚砂ポンプ４１の吸込口４２に移送される沈砂Ｓの量が減少するとともに、集砂ピット４３内の沈砂Ｓが他側方のノズル４４ｂから噴出される水Ｗの勢いによって集砂ピット４３の一側方まで飛散するといった問題があった。このように、一側方のノズル４４ａから噴出される水Ｗの勢いと他側方のノズル４４ｂから噴出される水Ｗの勢いとが不釣合い（アンバランス）になると、集砂ピット４３内の沈砂Ｓが飛散してしまうため、揚砂効率の向上はあまり望めなかった。
特開昭６３−７１６００号公報 特開２００２−２８２６１０号公報

本発明は、沈砂ピット内に発生した沈砂のブリッジを確実に破壊し、容易に揚砂効率を向上させることが可能な揚砂装置および揚砂装置を用いた揚砂方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、沈砂池に沈砂ピットが形成され、上記沈砂ピット内の沈砂を吸い込んで揚砂する揚砂機が設けられた揚砂装置であって、上記揚砂機は沈砂ピットに臨む吸込口を有し、上記沈砂ピット内に流体を噴射して吸込口の周囲を旋回する旋回流を発生させる噴射装置が設けられているものである。

これによると、揚砂機を作動させることにより、沈砂ピット内に沈殿している沈砂が吸込口から吸い込まれて揚砂される。この際、吸込口の近傍に滞留した沈砂が吸い込まれることにより、吸込口の近傍に空洞部が形成されるが、上記揚砂機の作動と同期させて、流体を噴射装置から沈砂ピット内へ噴射させることによって旋回流が発生し、上記空洞部の周辺の沈砂が上記旋回流により空洞部内に流れ落ちて中心部分（すなわち吸込口に臨む部分）に寄せ集められる。これにより、上記空洞部の周辺の沈砂は上記旋回流により吸込口に臨む部分に寄せ集められて吸込口から確実に吸い込まれ、上記空洞部の上方に残った沈砂は支えを失って自重により崩壊し、沈砂のブリッジが破壊され、引き続き、沈砂が上記旋回流により中心部分に寄せ集められ吸込口から確実に吸い込まれて排出される。

上記のように、吸込口の周囲に旋回流を発生させることによって、沈砂のブリッジを確実に破壊することができるとともに、沈砂を中心部分に寄せ集めることができるため、沈砂が噴射される流体の勢いで飛散するのを防止でき、したがって、容易に揚砂効率を向上させることが可能となる。

また、本第２発明は、噴射装置は沈砂ピット内に流体を噴射する噴射ノズルを有し、上記噴射ノズルは、沈砂ピットの上端開口部よりも低く且つ吸込口よりも高い位置に設置され、斜め下に向いているものである。

これによると、下向きの旋回流が発生し、空洞部の周辺の沈砂は、上記旋回流により空洞部内に流れ落ちて下降し、確実に中心部分（すなわち吸込口に臨む部分）に寄せ集められる。

また、本第３発明は、上記本第１発明に記載された揚砂装置を用いた揚砂方法であって、沈砂の吸込みによって吸込口の近傍に空洞部を形成するとともに、流体を噴射装置から噴射して旋回流を発生させ、この旋回流によって上記空洞部の周辺の沈砂を吸込口に臨む部分に寄せ集めて吸込口から吸込み、上記空洞部の上方に残った沈砂を自重によって崩壊させるものである。

本発明によると、吸込口の周囲に旋回流を発生させることによって、沈砂のブリッジを確実に破壊することができるとともに、沈砂を中心部分に寄せ集めることができるため、沈砂が噴射される流体の勢いで飛散するのを防止でき、したがって、容易に揚砂効率を向上させることが可能となる。

本発明の第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
１は下水処理施設等に設置された沈砂池であり、その底部には、沈砂ピット２が形成されている。また、沈砂池１には、沈砂ピット２内に沈殿した沈砂Ｓを吸い込んで揚砂するジェットポンプ３（揚砂機の一例）が設けられている。

上記沈砂ピット２は、上面が開放され且つ下位ほど狭くなる四角錘形状をしており、下水の流れ方向Ａにおいて対向する一対の傾斜面２ａ，２ｂと、上記流れ方向Ａに直交する幅方向Ｂにおいて対向する一対の傾斜面２ｃ，２ｄと、四角形の底面２ｅとで構成されている。

上記ジェットポンプ３は、下端部に、沈砂ピット２内に挿入された受管３ａと、この受管３ａの先端に形成された吸込口３ｂの下方に対向するジェットノズル３ｃとを備えている。尚、上記受管３ａには揚砂管（図示省略）が接続され、ジェットノズル３ｃには駆動水管（図示省略）が接続され、駆動水管の上流側には、駆動水を駆動水管からジェットノズル３ｃへ圧送する駆動水ポンプ（図示省略）が接続されている。

上記沈砂池１には、沈砂ピット２内に噴射水Ｗ（流体の一例）を噴射して吸込口３ｂの周囲を旋回する旋回流Ｆを発生させる噴射装置５が設置されている。この噴射装置５は、沈砂ピット２内の各傾斜面２ａ〜２ｄに沿って周方向に配設された四角形の環状の噴射管６と、噴射管６に設けられた複数個（図２では４個）の噴射ノズル７ａ〜７ｄと、上記噴射管６に噴射水Ｗを供給する供給管８と、供給管８の上流側に設けられて噴射水Ｗを送るポンプ（図示省略）等で構成されている。

上記各噴射ノズル７ａ〜７ｄは、互いに隣接する各傾斜面２ａ〜２ｄのコーナー部に位置しており、斜め下に向いている。さらに、第１の噴射ノズル７ａは傾斜面２ｂに向き、第２の噴射ノズル７ｂは傾斜面２ｄに向き、第３の噴射ノズル７ｃは傾斜面２ａに向き、第４の噴射ノズル７ｄは傾斜面２ｃに向いている。また、各噴射ノズル７ａ〜７ｄは、沈砂ピット２の上端開口部よりも低く且つ吸込口３ｂよりも高い位置に設置されている。

以下、上記構成における作用を説明する。
ジェットポンプ３の駆動水ポンプを作動することにより、駆動水が、駆動水管を通ってジェットノズル３ｃへ圧送され、ジェットノズル３ｃから受管３ａの吸込口３ｂに向けて噴射される。噴射された駆動水は、ジェット噴流となって、沈砂ピット２内の沈砂Ｓと共に吸込口３ｂから受管３ａ内に吸込まれる。このようにして受管３ａ内に吸込まれた沈砂Ｓは、ジェット噴流と共に、受管３ａ内から揚砂管（図示省略）内を移送されて揚砂され、沈砂池１の外部へ排出される。この際、図３（ａ）に示すように、吸込口３ｂの近傍に滞留した沈砂Ｓが吸込まれることにより、沈砂ピット２内の下層部分における吸込口３ｂの近傍に空洞部１０が形成される。

また、上記ジェットポンプ３の作動と同期させて、噴射装置５のポンプ（図示省略）を作動させることにより、噴射水Ｗが、供給管８を通って噴射管６へ供給され、各噴射ノズル７ａ〜７ｄから沈砂ピット２内へ噴射される。これにより、上記各噴射ノズル７ａ〜７ｄからの噴射によって下向きの旋回流Ｆが発生し、上記空洞部１０の周辺の沈砂Ｓが、旋回流Ｆにより空洞部１０内に流れ落ちて下降し、確実に中心部分（すなわち吸込口３ｂに臨む部分）に寄せ集められる。尚、沈砂ピット２の互いに隣接する各傾斜面２ａ〜２ｄのコーナー部の沈砂Ｓも上記旋回流Ｆにより中心部分に寄せ集められる。これにより、空洞部１０の周辺の沈砂Ｓは上記旋回流Ｆにより吸込口３ｂに臨む部分に寄せ集められて吸込口３ｂから確実に吸込まれ、図３（ｂ）に示すように、沈砂ピット２内の中層部分の沈砂Ｓが減少する。

これにより、空洞部１０の上方（すなわち沈砂ピット２内の上層部分）に残った沈砂Ｓは、図３（ｃ）に示すように、中層部分の沈砂Ｓによる支えを失って自重により崩壊し、沈砂Ｓのブリッジが破壊され、引き続き、沈砂Ｓが旋回流Ｆにより中心部分に寄せ集められ吸込口３ｂから確実に吸い込まれて排出される。

上記のように、吸込口３ｂの周囲に旋回流Ｆを発生させることによって、沈砂Ｓのブリッジを確実に破壊することができ、さらに、各噴射ノズル７ａ〜７ｄから噴射される噴射水Ｗの勢いが多少不釣合いであっても、沈砂Ｓを中心部分に寄せ集めることができるため、沈砂Ｓが噴射水Ｗの勢いで飛散するのを防止でき、したがって、容易に揚砂効率を向上させることが可能となる。

上記第１の実施の形態では、沈砂ピット２の形状を四角錘形状に形成したが、第２の実施の形態として、図４，図５に示すように、沈砂ピット２の形状を、各噴射ノズル７ａ〜７ｄから上の範囲において、各傾斜面２ａ〜２ｄで形成される四角錘形状とし、各噴射ノズル７ａ〜７ｄから下の範囲において、傾斜面２ｆと円形の底面２ｇとで形成される円錐形状としている。

これによると、沈砂ピット２の形状を、各噴射ノズル７ａ〜７ｄから下の範囲において、円錐形状にすることで、よりスムーズに旋回流Ｆを発生させることができる。
上記第１の実施の形態では、沈砂ピット２の形状を四角錘形状に形成したが、第３の実施の形態として、図６に示すように、沈砂ピット２の形状を、傾斜面２ｈと円形の底面２ｉとで形成される円錐形状としている。また、噴射装置５の噴射管６は八角形の環状に形成されており、径方向で相対向する４組の辺のうち、２組の辺に噴射ノズル７ａ〜７ｄが設けられている。尚、各噴射ノズル７ａ〜７ｄの向きを、中央部に位置する吸込口３ｂに対して、一側方に振っており、これによって、吸込口３ｂの周囲に旋回流Ｆが発生する。

尚、上記第３の実施の形態では、噴射管６を平面視において八角形の環状に形成しているが、八角形に限定されるものではなく、八角形以外の多角形又は円形に形成してもよい。

上記第１〜第３の実施の形態では、噴射管６に４個の噴射ノズル７ａ〜７ｄを設けているが、４個に限定されるものではなく、１個又は４個以外の複数個設けてもよいが、２〜４個が最適な個数である。また、各噴射ノズル７ａ〜７ｄから噴出される噴射水Ｗの水圧は０．３ＭＰａ以上が効果的であり、各噴射ノズル７ａ〜７ｄから噴出される噴射水Ｗの量は総量で約２００〜３００リットルが適切である。

また、沈砂ピット２が浅い場合、沈砂ピット２内の容量を面積で賄うため、沈砂ピット２の面積が拡大する。このように、浅く且つ面積の大きな沈砂ピット２に対しては、次に説明する第４の実施の形態の揚砂装置が適している。

すなわち、図７，図８に示すように、噴射管６に、多数の噴射ノズル１６ａ〜１６ｄが管軸心方向に一列に並べられて設けられている。このうち、流れ方向Ａにおいて対向する噴射ノズル１６ａと噴射ノズル１６ｂとを、幅方向Ｂに沿って、互いに反対向きに傾斜させている。また、幅方向Ｂにおいて対向する噴射ノズル１６ｃと噴射ノズル１６ｄとを、流れ方向Ａに沿って、互いに反対向きに傾斜させている。これによって、各噴射ノズル１６ａ〜１６ｄの向きは吸込口３ｂから見て左右いずれか一方に傾斜し、噴射水Ｗを各噴射ノズル１６ａ〜１６ｄから沈砂ピット２内に噴射した際、吸込口３ｂの周囲には、左右いずれか一方回りの旋回流Ｆが発生する。

上記第４の実施の形態では、各噴射ノズル１６ａ〜１６ｄの向きを傾斜させているが、第５の実施の形態として、図９に示すように、各噴射ノズル１６ａ，１６ｂの向きを、傾斜させずに、流れ方向Ａに沿って真直ぐにし、各噴射ノズル１６ｃ，１６ｄの向きを、傾斜させずに、幅方向Ｂに沿って真直ぐにしてもよい。

これによると、噴射水Ｗを各噴射ノズル１６ａ〜１６ｄから沈砂ピット２内に噴射することにより、旋回流Ｆは発生しないが、沈砂ピット２内の沈砂Ｓが噴射水Ｗによって中心部分（すなわち吸込口３ｂに臨む部分）に寄せ集められる。

尚、上記第４および第５の実施の形態においては、各噴射ノズル１６ａ〜１６ｄ間のピッチは３００〜５００ｍｍが適しており、噴射水Ｗの水圧は０．３ＭＰａ以上が効果的であり、噴射水Ｗの量は総量で約２００〜３００リットルが適切である。

上記第４および第５の実施の形態では、噴射管６に多数の噴射ノズル１６ａ〜１６ｄを設けたが、噴射ノズル１６ａ〜１６ｄの代わりに、図１０，図１１に示すように、噴射管６に多数の噴射孔１８ａ〜１８ｄを形成してもよい。すなわち、第６の実施の形態として、図１０に示すように、噴射管６に、多数の噴射孔１８ａ〜１８ｄが管軸心方向に一列に並べられて設けられている。このうち、流れ方向Ａにおいて対向する噴射孔１８ａの向きと噴射孔１８ｂの向きとを、幅方向Ｂに沿って、互いに反対に傾斜させている。また、幅方向Ｂにおいて対向する噴射孔１８ｃの向きと噴射孔１８ｄの向きとを、流れ方向Ａに沿って、互いに反対に傾斜させている。これによって、各噴射孔１８ａ〜１８ｄの向きは吸込口３ｂから見て左右いずれか一方に傾斜し、噴射水Ｗを各噴射孔１８ａ〜１８ｄから沈砂ピット２内に噴射した際、吸込口３ｂの周囲には、左右いずれか一方回りの旋回流Ｆが発生する。

また、第７の実施の形態として、図１１に示すように、各噴射孔１８ａ，１８ｂの向きを、傾斜させずに、流れ方向Ａに沿って真直ぐにし、各噴射孔１８ｃ，１８ｄの向きを、傾斜させずに、幅方向Ｂに沿って真直ぐにしてもよい。

これによると、噴射水Ｗを各噴射孔１８ａ〜１８ｄから沈砂ピット２内に噴射することにより、旋回流Ｆは発生しないが、沈砂ピット２内の沈砂Ｓが噴射水Ｗによって中心部分（すなわち吸込口３ｂに臨む部分）に寄せ集められる。

尚、上記第６および第７の実施の形態においては、各噴射孔１８ａ〜１８ｄ間のピッチは３００〜５００ｍｍが適しており、噴射水Ｗの水圧は０．３ＭＰａ以上が効果的であり、噴射水Ｗの量は総量で約２００〜３００リットルが適切である。

上記第１，第２および第４〜第７の実施の形態では、噴射管６を平面視において四角形の環状に形成しているが、四角形に限定されるものではなく、四角形以外の多角形又は円形に形成してもよい。

上記各実施の形態では、噴射ノズル７ａ〜７ｄ，１６ａ〜１６ｄ又は噴射孔１８ａ〜１８ｄから流体の一例である噴射水Ｗを噴射して旋回流Ｆを発生させているが、上記水Ｗ以外の液体又は空気等の気体を噴射してもよい。

本発明の第１の実施の形態における揚砂装置の側面図である。 図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、揚砂装置による沈砂ピット内のブリッジの破壊を説明する図であり、（ａ）は沈砂の吸込みによって沈砂ピット内の下層部分に空洞部が形成された状態を示し、（ｂ）は旋回流によって沈砂ピット内の中層部分の沈砂が流れ落ちて吸込まれた状態を示し、（ｃ）は沈砂ピット内に残された上層部分の沈砂が自重によって崩壊した状態を示している。 本発明の第２の実施の形態における揚砂装置の側面図である。 図４におけるＸ−Ｘ矢視図である。 本発明の第３の実施の形態における揚砂装置の平面図である。 本発明の第４の実施の形態における揚砂装置の側面図である。 図７におけるＸ−Ｘ矢視図である。 本発明の第５の実施の形態における揚砂装置の平面図である。 本発明の第６の実施の形態における揚砂装置の平面図である。 本発明の第７の実施の形態における揚砂装置の平面図である。 従来の揚砂装置の側面図であり、沈砂ピット内にブリッジが発生した状態を示す。 従来の揚砂装置の平面図であり、水の噴出によって、沈砂ピット内の沈砂を揚砂ポンプに向けて移送する機能を有しているものである。

符号の説明

１ 沈砂池
２ 沈砂ピット
３ ジェットポンプ（揚砂機）
３ｂ 吸込口
５ 噴射装置
７ａ〜７ｄ 噴射ノズル
１０ 空洞部
Ｆ 旋回流
Ｓ 沈砂
Ｗ 噴射水（流体）

Claims (3)

1. 沈砂池に沈砂ピットが形成され、上記沈砂ピット内の沈砂を吸い込んで揚砂する揚砂機が設けられた揚砂装置であって、
   上記揚砂機は沈砂ピットに臨む吸込口を有し、上記沈砂ピット内に流体を噴射して吸込口の周囲を旋回する旋回流を発生させる噴射装置が設けられていることを特徴とする揚砂装置。
2. 噴射装置は沈砂ピット内に流体を噴射する噴射ノズルを有し、上記噴射ノズルは、沈砂ピットの上端開口部よりも低く且つ吸込口よりも高い位置に設置され、斜め下に向いていることを特徴とする請求項１記載の揚砂装置。
3. 上記請求項１に記載された揚砂装置を用いた揚砂方法であって、
   沈砂の吸込みによって吸込口の近傍に空洞部を形成するとともに、流体を噴射装置から噴射して旋回流を発生させ、この旋回流によって上記空洞部の周辺の沈砂を吸込口に臨む部分に寄せ集めて吸込口から吸込み、上記空洞部の上方に残った沈砂を自重によって崩壊させることを特徴とする揚砂方法。

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