JP2008136934A - 沈砂分離 - Google Patents

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Abstract

【課題】粗粒の砂類と細粒の砂類を最初から分けて効率良く原水中より分離する。
【解決手段】原水の流れ方向の上流側と下流側に２台の沈砂分離タンク１０、２０を配備する。各沈砂分離タンクは、上部に、螺旋流路１３、２３Ａ、２３Ｂに沿って原水を流すことで遠心作用と重力作用で原水中の砂類を分離する分離装置１１、２１を有すると共に、下部に、分離装置で分離された砂類を沈降・堆積させる集積装置１２、２２を有している。上流側の沈砂分離タンクの分離装置は、高流速で螺旋流路に原水を流すことで粗粒の砂類を分離するものとして構成され、下流側の沈砂分離タンクの分離装置は、上流側の沈砂分離タンクの分離装置よりも低流速で螺旋流路に原水を流すことで細粒の砂類を分離するものとして構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、水処理設備を流れる原水中の砂類を分離して沈降させる沈砂分離設備に関する。
河川、湖沼、ダム、あるいは下水処理場、浄水場などの水処理設備では、特許文献１に記載のように、原水中に混在した砂を沈降させて分離する沈砂池と、この沈砂池にて分離された沈砂を原水と共に汲み上げる揚砂装置と、この揚砂装置にて汲み上げられた原水から更に砂を分離する分離装置と、この分離された砂を搬送するスクリューコンベヤ装置と、スクリューコンベヤで搬送された砂を貯留する貯留ホッパと、が設けられている。
特開平３−１４６１４７号公報
ところが、上述のような水処理設備の分離装置にて分離された砂類には、粗砂や小石、細砂などが混在しており、これらを有効利用するには、別工程で分級する必要があった。
本発明は、上記事情を考慮し、粗粒の砂類と細粒の砂類を最初から分けて原水中より分離することができ、しかも、コンパクトで効率の良い構成でそれを実施することのできる沈砂分離設備を提供することを目的とする。
請求項１の発明の沈砂分離設備は、原水の流れ方向の上流側と下流側に２台の沈砂分離タンクが配備され、各沈砂分離タンクは、上部に、螺旋流路に沿って原水を流すことで遠心作用と重力作用で原水中の砂類を分離する分離装置を有すると共に、下部に、前記分離装置で分離された砂類を沈降・堆積させる集積装置を有しており、前記上流側の沈砂分離タンクの分離装置は、高流速で前記螺旋流路に原水を流すことで粗粒の砂類を分離するものとして構成され、前記下流側の沈砂分離タンクの分離装置は、前記上流側の沈砂分離タンクの分離装置よりも低流速で前記螺旋流路に原水を流すことで細粒の砂類を分離するものとして構成され、前記上流側の沈砂分離タンクの原水流入部に原水供給管が接続され、前記上流側の沈砂分離タンクの原水流出部と前記下流側の沈砂分離タンクの原水流入部とが連通管で相互接続され、前記下流側の沈砂分離タンクの原水流出部に原水排出管が接続されていることを特徴としている。
請求項２の発明は、請求項１において、前記下流側の沈砂分離タンクに凝集剤を添加することを特徴としている。
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記下流側の沈砂分離タンクの分離装置に、段階的に流速を落とすように前記螺旋流路が設けられており、前記集積装置が、各流速毎に分離される砂類を分けて集積できるように複数の分級室を有していることを特徴としている。
請求項４の発明は、前記上流側の沈砂分離タンクの原水流入部が、前記螺旋流路の螺旋中心に設けられていることを特徴としている。
請求項１の発明によれば、上流側の沈砂分離タンクと下流側の沈砂分離タンクで、役割
分担しながら効率良く砂類を分離・捕捉することができる。つまり、上流側の沈砂分離タンクでは、高流速の下で、粒度の粗い砂類を分離・捕捉し、下流側の沈砂分離タンクでは、低流速の下で、上流側で捕捉されなかった粒度の細かい砂類を分離・捕捉することができるので、原水中に混在する粗粒物と細粒物を、別々の沈砂分離タンクで効率良く分離・捕捉することができる。従って、コンパクトで効率的な設備とすることができる。また、粗粒と細粒に分けて砂類を捕捉するので、集めた砂類を別用途にそのまま提供することができ、利便性を高めることができる。
請求項２の発明によれば、下流側の沈砂分離タンクで凝集剤を添加するので、原水中の微粒固形物を効率良く捕捉することができ、原水の一層の清浄化が図れる。
請求項３の発明によれば、下流側の沈砂分離タンクにおいて、原水の流速の大きさに応じて、砂類を分級しながら捕捉するので、より細かな分類で用途先に向けて砂類を提供することができる。
請求項４の発明によれば、上流側の沈砂分離タンクの螺旋流路の中心部に原水を流入させるので、最初に沈砂分離タンクに原水を流入させた段階で、粒度の大きな砂類（小石等）を、まず重力作用によって分離することができる。つまり、螺旋流路に沿って流れ始める前に、予め大きめの固形物を除外しておくことで、螺旋流路の外周壁に遠心力によって無用な損耗を与えるのを、できるだけ減らすことができる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は本発明の第１実施形態の沈砂分離設備の平面図及び側面図、図２（ａ）、（ｂ）は上流側の沈砂分離タンクの概略構成を示す平面図及び側断面図、図３は上流側の沈砂分離タンクから下流側の沈砂分離タンクまでの流路の構成を示す模式図である。
この沈砂分離設備は、原水の流れ方向の上流側と下流側に配された２台の沈砂分離タンク１０、２０と、それらをつなぐ連通管３０と、により構成されている。各沈砂分離タンク１０、２０は、上部に、螺旋流路１３、２３Ａ、２３Ｂに沿って原水を流すことで遠心作用と重力作用で原水中の砂類Ｐ（図２参照）を分離する分離装置１１、２１を有すると共に、下部に、分離装置１１、２１で分離された砂類を沈降・堆積させる集積装置１２、２２を有している。
上流側の沈砂分離タンク１０の分離装置１１は、高流速で螺旋流路１３に原水を流すことで粗粒の砂類を分離するものとして構成されており、原水流入部１５が螺旋流路１３の螺旋中心に配設されている。この原水流入部１５には原水供給管１６が接続され、ポンプ１００により原水が原水供給管１６を介して原水流入部１５に導入されるようになっている。また、原水流出部１７が螺旋流路１３の外周側の端末部に設けられている。
図２に示すように、螺旋流路１３の中心部に導入された原水は、螺旋流路１３に沿って矢印で示す方向に旋回しながら流れて行き、原水流出部１７から接線方向に出て行く。螺旋流路１３の下面には、螺旋の径方向に傾斜し且つ傾斜方向の下端縁にスリット１４ｓを有した傾斜底板１４が設けられている。このスリット１４ｓは、螺旋流路１３の側壁に沿って螺旋状に形成されている。また、原水流入部１５の直下の螺旋中心部にも、スリット１４ｓ付きの傾斜底板１４が設けられている。
原水は、原水流入部１５からこの螺旋中心部に流れ込んだ後、螺旋流路１３に沿って高速で旋回しながら流れて行く。そして高速で流れる際に、質量の大きな砂類Ｐ（固形物）
が、遠心作用で螺旋流路１３の外周側の側壁に衝突し、重力作用により外周壁に沿って降下して行く。また、重力作用で粗粒の砂類Ｐが沈降し、傾斜底板１４を伝って、最終的にスリット１４ｓから下部の集積装置１２の中に降下して行く。集積装置１２の中に降下して来た砂類Ｐは、徐々に沈降して行き、槽底に堆積する。集積装置１２の槽底には、必要に応じて掻き取り装置１８が配備されており、図１に示す砂排出管１９を介して、砂類Ｐは外部に排出される。
なお、図２（ｂ）中の記号Ａ、Ｂは、螺旋流路１３における原水の流れ方向を示し、記号Ａは、紙面の奥側から手前側へ向かって原水が流れることを示し、記号Ｂは、紙面の手前側から奥側へ向かって原水が流れることを示している。
また、図１に示すように、下流側の沈砂分離タンク２０の分離装置２１は、上流側の沈砂分離タンク１０の分離装置１１よりも低流速で螺旋流路２３Ａ、２３Ｂに原水を流すことにより細粒の砂類を分離するものとして構成されており、原水流入部２５がタンク外周部に接線方向に沿って配設され、原水流出部２６が螺旋流路２３Ａ、２３Ｂの螺旋中心に配されている。原水流入部２５は、上流側の沈砂分離タンク１０の原水流出部１７と連通管３０で相互接続されている。また、原水流出部２６には原水排出管２７が接続されている。
この場合の下流側の沈砂分離タンク２０の分離装置２１には、段階的に流速を落とすように螺旋流路２３Ａ、２３Ｂが設けられている。即ち、原水流入部２５につながる導入流路２３Ｒの下流側は、分岐部２３Ｔを介して上下２系統の螺旋流路２３Ａに分岐している。また、その螺旋流路２３Ａの更に下流側は、分岐部２３Ｔを介して上下４系統の螺旋流路２３Ｂに分岐している。つまり、図３の模式図に示すように、前半の螺旋流路２３Ａは上下２層の螺旋構造になっており、後半の螺旋流路２３Ｂは上下４層の螺旋構造になっている。そして導入流路２３Ｒの流速を「Ｓ」とした場合、前半の螺旋流路２３Ａの流速は「Ｓ／２」となり、後半の流速は「Ｓ／４」となるように構成されている。
また、このように流速が２段階に調節されることに対応させて、下部の集積装置２２には、前半の螺旋流路２３Ａで分離・捕捉した砂類Ｐを集積する分級室２２Ａと、後半の螺旋流路２３Ｂで分離・捕捉した砂類Ｐを集積する分級室２２Ｂとが設けられており、タンク下部には、各分級室２２Ａ、２２Ｂの集積物を別々に排出できる排出装置２９が設けられている。
次に作用を述べる。
この沈砂分離設備によれば、上流側の沈砂分離タンク１０と下流側の沈砂分離タンク２０で、役割分担しながら効率良く砂類を分離・捕捉することができる。つまり、上流側の沈砂分離タンク１０では、高流速の下で、粒度の粗い砂類を分離・捕捉し、下流側の沈砂分離タンク２０では、低流速の下で、上流側で捕捉されなかった粒度の細かい砂類を分離・捕捉することができるので、原水中に混在する粗粒物と細粒物を、別々の沈砂分離タンク１０、２０で効率良く分離・捕捉することができる。従って、設備全体をコンパクトで効率的な構成とすることができる。また、粗粒と細粒に分けて砂類を捕捉するので、集めた砂類を別用途にそのまま提供することができる。
また、下流側の沈砂分離タンク２０においては、原水の流速の大きさに応じて、砂類を分級しながら捕捉するので、より細かな分類で用途先に向けて砂類を提供することができる。
また、上流側の沈砂分離タンク１０においては、螺旋流路１３の螺旋中心に原水を流入させるので、最初に沈砂分離タンク１０に原水を流入させた段階で、粒度の大きな砂類（
小石等）を、まず重力作用によって分離することができる。つまり、螺旋流路１３に沿って流れ始める前に、予め大きめの固形物を除外しておくことができるので、螺旋流路１３の外周壁に遠心力によって無用な損耗を与えるのを、できるだけ減らすことができる。
また、下流側の沈砂分離タンク２０に凝集剤を添加することにすれば、原水中の微粒固形物をも効率良く捕捉することができるようになり、原水の一層の清浄化が図れる。
図４（ａ）、（ｂ）は本発明の第２実施形態の沈砂分離設備の平面図及び側面図、図５（ａ）、（ｂ）は上流側の沈砂分離タンクの概略構成を示す平面図及び側断面図である。
この第２実施形態の沈砂分離設備が第１実施形態の沈砂分離設備と違う第１の点は、上流側の沈砂分離タンク１０Ｂの原水流入部１５Ｂが、螺旋流路１３の螺旋中心の内部の水没する高さに上向きに開口させて設けられており、その原水流入部１５Ｂに対し、沈砂分離タンク１０Ｂの内部を通って、下側から原水供給管１６Ｂが接続されている点である。また、第２の点は、下流側の沈砂分離タンク２０Ｂの原水流出部２６Ｂが、螺旋流路２３Ｂの螺旋中心の内部の水没する高さに上向きに開口させて設けられており、その原水流入部２６Ｂから原水排出管２７Ｂが、沈砂分離タンク２０Ｂの内部を通って下側に引き延ばされて外部に導出されている点である。その他の点は、第１実施形態と同様であるので、特に説明しない。
このように上流側の沈砂分離タンク１０Ｂの原水流入１５Ｂと下流側の沈砂分離タンク２０Ｂの原水流出部２６Ｂとを高さを低くした位置に配設することにより、各沈砂分離タンク１０Ｂ、２０Ｂの設備高さを抑制することができる。また、下流側の沈砂分離タンク２０Ｂに例えばスクリューコンベヤ式の砂搬出機６０を設けた場合は、その水切り位置を低い位置に設定できることから、全体の設備高さを低く抑えることもできる。
（ａ）、（ｂ）は本発明の第１実施形態の沈砂分離設備の平面図及び側面図である。 （ａ）、（ｂ）は同実施形態の上流側の沈砂分離タンクの概略構成を示す平面図及び側断面図である。 同実施形態の上流側の沈砂分離タンクから下流側の沈砂分離タンクまでの流路の構成を示す模式図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の第２実施形態の沈砂分離設備の平面図及び側面図である。 （ａ）、（ｂ）は同実施形態の上流側の沈砂分離タンクの概略構成を示す平面図及び側断面図である。
符号の説明
１０，１０Ｂ 上流側の沈砂分離タンク
１１ 分離装置
１２ 集積装置
１３ 螺旋流路
１５，１５Ｂ 原水流入部
１６，１６Ｂ 原水供給管
１７ 原水流出部
２０，２０Ｂ 下流側の沈砂分離タンク
２１ 分離装置
２２ 集積装置
２３Ａ 螺旋流路
２３Ｂ 螺旋流路
２５ 原水流入部
２６，２６Ｂ 原水流出部
２７，２７Ｂ 原水排出管
３０ 連通管

Claims (4)

  1. 原水の流れ方向の上流側と下流側に２台の沈砂分離タンクが配備され、
    各沈砂分離タンクは、上部に、螺旋流路に沿って原水を流すことで遠心作用と重力作用で原水中の砂類を分離する分離装置を有すると共に、下部に、前記分離装置で分離された砂類を沈降・堆積させる集積装置を有しており、
    前記上流側の沈砂分離タンクの分離装置は、高流速で前記螺旋流路に原水を流すことで粗粒の砂類を分離するものとして構成され、
    前記下流側の沈砂分離タンクの分離装置は、前記上流側の沈砂分離タンクの分離装置よりも低流速で前記螺旋流路に原水を流すことで細粒の砂類を分離するものとして構成され、
    前記上流側の沈砂分離タンクの原水流入部に原水供給管が接続され、前記上流側の沈砂分離タンクの原水流出部と前記下流側の沈砂分離タンクの原水流入部とが連通管で相互接続され、前記下流側の沈砂分離タンクの原水流出部に原水排出管が接続されていることを特徴とする沈砂分離設備。
  2. 前記下流側の沈砂分離タンクに凝集剤を添加することを特徴とする請求項１に記載の沈砂分離設備。
  3. 前記下流側の沈砂分離タンクの分離装置に、段階的に流速を落とすように前記螺旋流路が設けられており、前記集積装置が、各流速毎に分離される砂類を分けて集積できるように複数の分級室を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の沈砂分離設備。
  4. 前記上流側の沈砂分離タンクの原水流入部が、前記螺旋流路の螺旋中心に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の沈砂分離設備。
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