JP2006239547A - 砂分離洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】越流部において槽内に浮遊するごみを効率的に除去することができる砂分離洗浄装置を提供すること。
【解決手段】汚砂混合水が導入される固液分離槽１と、固液分離槽１の下に設置される沈降槽２とを備えた砂分離洗浄装置において、固液分離槽１が、流入管７から接線方向に汚砂混合水を流入させることにより周壁に沿い下降する旋回流を発生させる円筒状の筒壁３と、筒壁３の底部に配設された逆さ裁頭円錐状の篩からなる底壁４と、底壁４の中心付近の水を外部に排出する排水ダクト５と、流入管７の上で筒壁３に設置され、反転した旋回流が流入する逆さ裁頭円錐状の分離ホッパ６と、筒壁３の上部中心に設置され、分離ホッパ６に流入した水が越流する円筒状の越流堰８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、砂分離洗浄装置に関し、特に、沈砂池等から揚砂された汚砂の臭気を除去するとともに砂中に含まれる夾雑物を高度に除去することを可能とした砂分離洗浄装置に関するものである。

従来、下水処理場や浄水場等の沈砂池からポンプを用いて揚砂された沈砂は、比重差分離、遠心分離等を用いた固液分離装置により固液分離され、砂分のみを回収するようにしている。

ところで、近年、廃棄物に関する規制が厳しくなり、夾雑物が含まれている沈砂は、産業廃棄物として取り扱われ、その処分コストが膨大となり問題となっている。
一方、沈砂を一般廃棄物として処分（又は再利用）するためには、熱灼減量が１０％以下であることに加え、沈砂に含まれる夾雑物を確実に分離除去する必要がある。

そこで、本件出願人は、下記の特許文献１により、沈砂池等から揚砂された汚砂の臭気を除去するとともに砂中に含まれる夾雑物を高度に除去することを可能とした砂分離洗浄装置を提案している。
この砂分離洗浄装置は、図３に示すように、汚砂混合水が導入される固液分離槽１と、該固液分離槽１の下に設置される沈降槽２とを備え、前記固液分離槽１が、流入管７により接線方向に汚砂混合水を流入させることにより周壁に沿い下降する旋回流を発生させる円筒状の筒壁３と、該筒壁３の底部に配設された逆さ裁頭円錐状の篩からなる底壁４と、該底壁４の中心付近の水を外部に排出する排水ダクト５とを備えている。
この砂分離洗浄装置は、旋回流による遠心力で汚砂とごみとを分散し比重差分離するとともに、底壁４の篩により砂と砂利とを粒径分離し、これにより、底壁４の中心付近に比重差の大きいごみと砂利を集め、比重の大きい砂利は底壁４の中心から沈降槽２に落下させて砂と共に回収する一方、比重の小さいごみを選択的に排水ダクト５により水と共に排出することができる。

ところで、上記砂分離洗浄装置においては、固液分離槽１の筒壁３の上部に、反転した旋回流が流入する逆さ裁頭円錐状の分離ホッパ６が設けられるとともに、分離ホッパ６の周囲には、該分離ホッパ６に流入した水が越流する環状の越流トラフ１１が設置されている。
すなわち、この砂分離洗浄装置は、円筒型の筒壁３の周囲から水を越流させるようにしているが、広い水面でごみの流れが分散し、上向流により浮上してきた比重の軽いごみは、水面上を長い時間滞留した後に、ようやく越流し排水される（図３（ａ））。
また、流入水が効率よく旋回流を生じるようにするために分離ホッパ６を設置しているが、水面に近いほど流路断面積が大きくなることから、分離ホッパ６からの上向流は水面に近づくにつれ遅くなり、見かけ比重が水に近いごみは、水面近くで浮上と沈降を繰り返し、槽内に長い時間滞留する（図３（ｂ））。

このため、揚砂完了後、すぐに揚砂ポンプを停止させると、槽内を滞留していたごみが沈んで沈降槽に搬送されることになり、分離した砂とこのごみが沈降槽で再度混載される。
これを防止するためには、揚砂完了後もしばらくの間、揚砂ポンプの運転を水のみに切り替えて継続し、浮遊するごみを全て越流させる必要があるが、ごみが滞留する時間が長いほど揚砂ポンプの運転時間を長くする必要があり、動力効率が悪く、また、ごみは浮上と沈降を繰り返すため、どの程度運転を継続させれば良いかを明確にすることが困難であった。
特願２００４−３７３３２３号

本発明は、上記従来の砂分離洗浄装置が有する問題点に鑑み、越流部において槽内に浮遊するごみを効率的に除去することができる砂分離洗浄装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の砂分離洗浄装置は、汚砂混合水が導入される固液分離槽と、該固液分離槽の下に設置される沈降槽とを備えた砂分離洗浄装置において、前記固液分離槽が、流入管から接線方向に汚砂混合水を流入させることにより周壁に沿い下降する旋回流を発生させる円筒状の筒壁と、該筒壁の底部に配設された逆さ裁頭円錐状の篩からなる底壁と、該底壁の中心付近の水を外部に排出する排水ダクトと、流入管の上で筒壁に設置され、反転した旋回流が流入する逆さ裁頭円錐状の分離ホッパと、筒壁の上部中心に設置され、分離ホッパに流入した水が越流する円筒状の越流堰とを備えたことを特徴とする。

本発明の砂分離洗浄装置によれば、汚砂混合水が導入される固液分離槽と、該固液分離槽の下に設置される沈降槽とを備えた砂分離洗浄装置において、前記固液分離槽が、流入管から接線方向に汚砂混合水を流入させることにより周壁に沿い下降する旋回流を発生させる円筒状の筒壁と、該筒壁の底部に配設された逆さ裁頭円錐状の篩からなる底壁と、該底壁の中心付近の水を外部に排出する排水ダクトと、流入管の上で筒壁に設置され、反転した旋回流が流入する逆さ裁頭円錐状の分離ホッパと、筒壁の上部中心に設置され、分離ホッパに流入した水が越流する円筒状の越流堰とを備えることから、旋回流による遠心力で汚砂とごみとを分散し比重差分離するとともに、底壁の篩により砂と砂利とを粒径分離し、これにより、底壁の中心付近に比重差の大きいごみと砂利とを集め、比重の大きい砂利は底壁中心から沈降槽に落下させて砂と共に回収する一方、比重の小さいごみを効率よく選択的に排水ダクトにより水と共に排出することができる。
一方、旋回流は底壁の中心で反転して分離ホッパに流入するが、この分離ホッパからの上向流は渦流れを生じることから、浮遊するごみを渦流れにのせて槽中心の越流堰に集め、水と共に効率的に越流させて短時間で排出することができる。
これにより、揚砂ポンプの運転時間を短くし、動力効率を改善するとともに揚砂ポンプ停止のタイミングを明確にすることができ、また、従来の槽外周の越流トラフが不要となるので、全体の大きさが小さくなり、省スペース化が図れるとともに製作コストも安価にすることができる。

以下、本発明の砂分離洗浄装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図２に、本発明の砂分離洗浄装置の一実施例を示す。
この砂分離洗浄装置は、汚砂混合水が導入される固液分離槽１と、該固液分離槽１の下に設置される沈降槽２とを備えている。
そして、この砂分離洗浄装置は、固液分離槽１が、流入管７から接線方向に汚砂混合水を流入させることにより周壁に沿い下降する旋回流を発生させる円筒状の筒壁３と、該筒壁３の底部に配設された逆さ裁頭円錐状の篩からなる底壁４と、該底壁４の中心付近の水を外部に排出する排水ダクト５と、流入管７の上で筒壁３に設置され、反転した旋回流が流入する逆さ裁頭円錐状の分離ホッパ６と、筒壁３の上部中心に設置され、分離ホッパ６に流入した水が越流する円筒状の越流堰８とを備えている。

固液分離槽１の筒壁３の上部には、汚砂混合水の流入管７が接線方向に接続されるとともに、該流入管７の上には、流入した汚砂混合水が効率よく旋回流を生じるように分離ホッパ６が設置されている。
分離ホッパ６は、底壁４と略平行に形成されたすり鉢状のものからなり、中央部には開口部６１が形成されている。
また、筒壁３の上部中心には、分離ホッパ６に流入した水が越流する有底円筒状の越流堰８が設置されており、該越流堰８には、越流した水を外部に排出する流出管８１が接続されている。
なお、流入管７には、ジェットポンプ等の揚砂ポンプ（図示省略）から汚砂混合水が圧送される。

底壁４は、パンチングスクリーン等により篩目が形成されたすり鉢状のものからなり、中央部には開口部４１が形成されている。
この底壁４は、コイルばね等によって上下動可能に弾支することも可能であり、これにより、汚砂混合水の投入時に、砂利やごみの衝突、ごみの堆積や旋回流により常に変動する水圧等により、底壁４の篩が振動（揺動）し、篩面で捕捉された砂利には常に上下方向の慣性力が働くことになり、篩目への砂利の挟まりを防止することができる。

排水ダクト５は、底壁４の開口部４１の上方に開口する管からなり、排水ダクト５の上方で、側壁の高さによって生じる水面のヘッド差（図示省略）によって排水をオーバーフローさせることで、篩目から沈降する砂を吸い込まない程度の吸込流を発生させ、底壁４の中心付近に集まる砂利とごみの内、比重の小さいごみだけを水と共に吸い込んで外部に排出するようにしている。

一方、沈降槽２は、固液分離槽１の下に底壁４を境として連続的に配設されており、本実施例では、図２に示すように、下部にスクリューコンベア９が一体に配設された矩形のものからなる。
沈降槽２には、この沈降槽２に給水する給水装置が設けられており、本実施例では、底壁４の下面に向かって水を噴射する逆洗ノズル１０と共用されている。

次に、この砂分離洗浄装置の動作を説明する。
ジェットポンプ等の揚砂ポンプから投入された汚砂混合水を、図１（ｂ）に示すように、円筒型の固液分離槽１の接線方向から流入させることで旋回流を発生させる。
ここで発生させた旋回流による遠心力で砂と砂利とごみとが分散され、比重差分離されるとともに、底壁４の円錐篩で砂とごみを粒径分離する。
水流篩効果により円錐篩を通過した砂は沈降槽２に沈降し、スクリューコンベア９で搬出される。

一方、篩形状を円錐型としたことと旋回流によるスワール効果の相乗作用により、分離されたごみ及び砂利が自然に底壁４の中心付近に集まる。
そして、底壁４の中心で発生させた排水ダクト５の吸込流により、ごみは水と共に排出し、また、砂利は底壁４の開口部４１から沈降槽２に落下させ、砂と共に搬出する。
従来の洗砂機は、砂とごみ、砂利が混在した状態で比重差分離をしていることから、砂の流出を抑えるために、排水ダクト５の吸込流速を大きくすることができなかったが、ここでは砂利とごみの重さが大きく異なるため、従来に比べて吸込流速を大きくすることが可能となり、ごみの除去効率を高めることができる。
また、排水ダクト５の吸込流により沈降槽２内にも流れを生じさせることで、篩の通過流量を増すことができ、篩効果を高めることができる。

また、流入管７による旋回流は、図１（ｂ）に示すように、底壁４の中心で反転して上昇し、分離ホッパ６にその開口部６１から流入するが、この分離ホッパ６からの上向流は渦流れを生じることから、浮遊するごみを渦流れにのせて槽中心の越流堰８に集め、水と共に効率的に越流させて短時間で排出することができる。

かくして、本実施例の砂分離洗浄装置は、汚砂混合水が導入される固液分離槽１と、該固液分離槽１の下に設置される沈降槽２とを備えた砂分離洗浄装置において、前記固液分離槽１が、流入管７から接線方向に汚砂混合水を流入させることにより周壁に沿い下降する旋回流を発生させる円筒状の筒壁３と、該筒壁３の底部に配設された逆さ裁頭円錐状の篩からなる底壁４と、該底壁４の中心付近の水を外部に排出する排水ダクト５と、流入管７の上で筒壁３に設置され、反転した旋回流が流入する逆さ裁頭円錐状の分離ホッパ６と、筒壁３の上部中心に設置され、分離ホッパ６に流入した水が越流する円筒状の越流堰８とを備えることから、旋回流による遠心力で汚砂とごみとを分散し比重差分離するとともに、底壁４の篩により砂と砂利とを粒径分離し、これにより、底壁４の中心付近に比重差の大きいごみと砂利とを集め、比重の大きい砂利は底壁４中心から沈降槽２に落下させて砂と共に回収する一方、比重の小さいごみを効率よく選択的に排水ダクト５により水と共に排出することができる。
すなわち、従来では、砂とごみ、砂利が混在した状態で比重差分離をしていることから、砂の流出を抑えるために、排水ダクト５の吸込流速を大きくすることができなかったが、本実施例では、比重が大きく異なる砂利とごみを比重差分離するため、従来に比べて吸込流速を大きくすることが可能となり、ごみの除去効率を高めることができる。
また、排水ダクト５の強い吸込流で沈降槽２内の水を吸い込むことにより、底壁４の篩通過流量を増やすことができ、これにより、篩効果を高めることができる。

一方、旋回流は底壁４の中心で反転して分離ホッパ６に流入するが、この分離ホッパ６からの上向流は渦流れを生じることから、浮遊するごみを渦流れにのせて槽中心の越流堰８に集め、水と共に効率的に越流させて短時間で排出することができる。
これにより、揚砂ポンプの運転時間を短くし、動力効率を改善するとともに揚砂ポンプ停止のタイミングを明確にすることができ、また、従来の槽外周の越流トラフが不要となるので、全体の大きさが小さくなり、省スペース化が図れるとともに製作コストも安価にすることができる。

以上、本発明の砂分離洗浄装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明の砂分離洗浄装置は、沈砂池等から揚砂された汚砂の臭気を除去するとともに砂中に含まれる夾雑物を高度に除去することができ、また、越流部において槽内に浮遊するごみを効率的に除去できることから、例えば、汚砂を高度に洗浄することにより産業廃棄物の対象から除外するような場合に好適に適用することができる。

本発明の砂分離洗浄装置の一実施例を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同砂分離洗浄装置を示す全体図である。 従来の砂分離洗浄装置を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は縦断面図である。

符号の説明

１ 固液分離槽
２ 沈降槽
３ 筒壁（固液分離槽）
４ 底壁
４１ 開口部
５ 排水ダクト
６ 分離ホッパ
６１ 開口部
７ 流入管
８ 越流堰
８１ 流出管
９ スクリューコンベア
１０ 逆洗ノズル

Claims (1)

1. 汚砂混合水が導入される固液分離槽と、該固液分離槽の下に設置される沈降槽とを備えた砂分離洗浄装置において、前記固液分離槽が、流入管から接線方向に汚砂混合水を流入させることにより周壁に沿い下降する旋回流を発生させる円筒状の筒壁と、該筒壁の底部に配設された逆さ裁頭円錐状の篩からなる底壁と、該底壁の中心付近の水を外部に排出する排水ダクトと、流入管の上で筒壁に設置され、反転した旋回流が流入する逆さ裁頭円錐状の分離ホッパと、筒壁の上部中心に設置され、分離ホッパに流入した水が越流する円筒状の越流堰とを備えたことを特徴とする砂分離洗浄装置。

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