JP2008168203A - 沈砂処理設備と沈砂処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】格別大掛かりな装置を用いることなく、沈砂槽中の堆積物を確実に洗浄工程に送給し、沈砂槽内の残存物をなくすことを可能にする沈砂処理設備とこれを用いた沈砂処理方法を提供する。
【解決手段】被処理物を受入可能になっていると共に周囲を傾斜壁１ａにて形成された最底部１ｂを有する沈砂槽１と、吸込口２ａが沈砂槽の最底部１ｂに対向するように近接・配置される揚砂管２と、吸い上げられた被処理物から派生した堆積物Ｓを洗浄する洗浄タンク３と、揚砂管２から堆積物Ｓを洗浄タンク３に吸引・移送する真空ポンプＰとを備える。沈砂槽１が、その傾斜壁１ａに対して上部より底部に向けて圧力水を噴射する噴射ノズル１２を備えており、洗浄タンク３が、上澄み液排出手段を有すると共にコーン部３ｂを有していて、その先端近傍に固形物を排出する固形物排出口３ｃを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は沈砂処理設備と沈砂処理方法に関し、詳しくは、被処理物を受入可能になっていると共に周囲を傾斜壁にて形成された最底部を有する沈砂槽と、この沈砂槽に吸込口が沈砂槽の最底部に対向するように近接・配置される揚砂管と、この揚砂管から吸い上げられた被処理物から派生した堆積物を洗浄する洗浄タンクと、この洗浄タンクの下流側にあって前記揚砂管から堆積物を前記洗浄タンクに吸引・移送する真空ポンプとを備える沈砂処理設備と沈砂処理方法に関する。

し尿処理施設は、送られてきたし尿を処理して清浄な水として排水するが、し尿中には、砂等が含まれており、予め砂などの沈殿性固体物を除去する沈砂槽などからなる沈砂処理設備を設けている。沈砂槽によって固体物を除去した後のし尿を、更に受入槽に送給して処理する。その場合、沈砂槽を用いて沈降沈殿した堆積物は、沈砂槽外に配置したタンクに吸い上げて、これを別途処理する方式が一般的に採用されている（例えば、特許文献１）。

搬入し尿などを投入する投入口２０ａを上部に有する沈砂槽２０に沈降・沈殿した堆積物Ｓを槽外の洗浄タンクに吸い上げる方法として、図２に示すように、沈砂槽２０に設置した揚砂管２から、真空ポンプＰを用いて吸引する方法が多用されている。そして、揚砂管２と真空ポンプＰとの間には、洗浄タンク３０、気液分離器４を配置し、揚砂管２から吸引した沈砂を洗浄するため、洗浄タンク３０に固体物を送り込む。このような沈砂槽設備は、通常、１回／毎日〜毎週の割合で、定期的にバッチ運転されており、一定量の沈砂汚物を沈砂槽の底部から吸い上げて、洗浄タンクに送給し、洗浄タンクが満杯になると、吸い上げ工程を完了するようにしている。

しかし、堆積物Ｓを吸引除去する際、揚砂管２の先端周辺からは効率良く吸引できるものの、揚砂管２の先端から離れた位置にある堆積物Ｓに対しては、効率よく吸引することができず、吸引されずに沈砂槽の底部に堆積物Ｓが残存することは避けられない。

そこで、沈砂槽２０内に、圧力水管５から圧力水を噴出させたり、圧縮空気導入管６から圧縮空気を導入・噴出させたりして、堆積物Ｓを揚砂管２の周辺に集める試みがなされた。しかし、この方法も圧力水管５や圧縮空気導入管６の近くの堆積物を移動させることができるだけで、堆積物の残存を確実になくすことはできなかった。

更に、図２に示すように、圧力水管５や圧縮空気導入管６を設けると共に、揚砂管２の近傍に向けて、沈砂槽の底部を傾斜底２０ｂにすることにより、堆積物の自重を利用して集める試みがなされている。

特開平８−３８８１１号公報

しかしながら、上記従来技術では、し渣などの夾雑物や汚物などが付着して流動性が低くなっている堆積物Ｓに対して、容易に堆積物Ｓを揚砂管２の周辺に集めることは容易でない。なぜなら、一旦沈殿した堆積物は相互に固着しブリッジを作り易く、従って、底部の沈砂を部分的に吸い取っても、上部の堆積物が連鎖的に底部に落下することはなく、堆積物残存の問題を解消することはできなかった。

又、沈砂槽底部の全面にわたって圧力水などの吹き出し口を設けて、堆積物を吹き上げる方法も考えられたが、沈砂槽底部に多数の突起が形成されることから、これら突起物に堆積物が付着・残存する原因となったり、送給する加圧水や圧縮空気の量が膨大となったりするという問題が生じて、実用的となり得るものではない。

更に、沈砂槽の底部をすり鉢形にして、沈砂槽内部の全ての堆積物を底部に集めることも考えられたが、逆に堆積物が圧密されて、揚砂管２による吸い上げが困難になるという問題が生じたり、必要容量を確保するために沈砂層の深さがかなりの深さになったりするという問題があり、到底実用的とはなり得ない。

更に又、掻き寄せ機を沈砂槽に設置する方法も考えられるが、沈砂槽内部の夾雑物が絡み付いて洗浄し難く、堆積物が残存することになる上、装置全体が大掛かりとなり、処理コストの高騰を招くという問題がある。堆積物の吸い出しを、サンドポンプを用いて行う場合も同様の堆積物の残存の問題が生じる。

沈砂槽内の堆積物の残存は、堆積物の吸い上げを一層困難にするだけでなく、新たに沈砂の固着堆積を誘発させるという悪循環の原因となる。その結果、沈砂処理設備の稼働を進めてゆく内に、徐々に堆積物量が増大し、沈砂槽自体の容量不足をもたらすか、あるいは極度に不衛生な状態をもたらす等の問題を生じさせていた。

そのため、従来は、人手による沈砂槽内の定期的な清掃（浚渫）を余儀無くさせられていたが、このような作業は環境上、極めて不衛生であり、沈砂槽内の残存物をなくして、人手を煩わさない沈砂処理技術の確立が強く望まれている。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みて、格別大掛かりな装置を用いることなく、沈砂槽中の堆積物を確実に洗浄装置に送給し、沈砂槽内の残存物をなくすことを可能にする沈砂処理設備とこれを用いた沈砂処理方法を提供することにある。

上記課題は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る沈砂処理設備の特徴構成は、被処理物を受入可能になっていると共に周囲を傾斜壁にて形成された最底部を有する沈砂槽と、この沈砂槽に投入され吸込口が沈砂槽の最底部に対向するように近接・配置される揚砂管と、この揚砂管から吸い上げられた被処理物から派生した堆積物を洗浄する洗浄タンクと、この洗浄タンクの下流側にあって前記揚砂管から堆積物を前記洗浄タンクに吸引・移送する真空ポンプとを備える沈砂処理設備において、前記沈砂槽が、その傾斜壁に対して上部より底部に向けて圧力水を噴射する噴射手段を備えており、前記洗浄タンクが、洗浄タンク内の上澄み液を排出する上澄み液排出手段を有すると共に底部に向けて先窄まり状になったコーン部を有していて、このコーン部の先端近傍に固形物を排出する固形物排出口を有していることにある。

この構成によれば、排出手段により洗浄タンクの上澄み液が順次排出されるので、洗浄タンクより容量の大きい沈砂槽が空になるまで繰り返すことにより、
沈砂槽の水位を低下させる共に、水位の低下した沈砂槽の傾斜壁に付着したり底部に堆積したりしている堆積物に対して、圧力水の噴射手段により圧力水を強力に噴射することができ、そのため傾斜壁の堆積物は剥離され、堆積物は確実にほぐされて、揚砂管による堆積物の吸い上げを容易かつ効率的なものとし、沈砂槽内の堆積物の略全量を下流側の洗浄タンクに移送できて、沈砂槽内の堆積物の残存をなくすことかできる。

その結果、格別大掛かりな装置を用いることなく、沈砂槽中の堆積物を確実に次工程に送給し、沈砂槽内の残存物をなくすことを可能にする沈砂処理設備を提供することができた。

前記噴射手段が、自動開閉可能な電磁弁を備える複数個から構成されていて、それら電磁弁の開閉を順次行うことが可能になっていることが好ましい。

この構成によれば、噴射手段から噴射される圧力水の元圧低下を生じさせることなく強力な噴射を可能にし、効率的な噴射を実現できる。

前記噴射手段が、噴射角度を変更可能かつ角度調節が容易な噴射ノズルであると共に、前記揚砂管の先端近傍に圧縮空気を導入する圧縮空気導入手段を有していて、この圧縮空気導入手段より導入された圧縮空気と前記噴射手段から噴射された圧力水との協働作用により、前記沈砂槽内の堆積物をほぐすようにしていることが好ましい。

この構成によれば、沈砂槽の傾斜壁の全面にわたり、確実かつ効果的に圧力水を噴射できて、傾斜壁に付着した堆積物を効率よく剥離させることができると共に、圧縮空気を導入することにより、剥離を促進すると共に剥離した堆積物を効果的にほぐすことができ、揚砂管によって堆積物を洗浄タンクに向けて一層確実に移送することができる。

また、本発明に係る沈砂処理方法の特徴構成は、周囲を傾斜壁にて形成され最底部を有する沈砂槽に被処理物を投入し、前記沈砂槽の最底部に対向するように近接・配置される揚砂管により前記沈砂層内の被処理物から派生した堆積物を吸い上げ、前記揚砂管から吸い上げられた堆積物を洗浄タンクに送給して洗浄する沈砂処理方法において、吸い上げられ送給された堆積物を前記洗浄タンク内で静置・沈降させ、分離した上澄み液を、上澄み液排出配管を通して排出し、上澄み液を排出された前記洗浄タンク内の水位の低下に伴い、さらに前記沈砂槽から堆積物の吸い上げ作業を繰り返すと共に、前記沈砂槽内に配置した噴射手段により、水位の低下した前記沈砂槽の傾斜壁に対して上部より底部に向けて圧力水を噴射し、前記傾斜壁に付着した堆積物を剥離すると共にほぐし、剥離しほぐされた堆積物を前記揚砂管から順次吸い上げて前記洗浄タンクに送給することにある。

この構成によれば、格別大掛かりな装置を用いることなく、沈砂槽中の堆積物を確実に次工程に送給し、沈砂槽内の残存物をなくすことを可能にする沈砂処理方法を提供することができる。

前記噴射手段が、自動開閉可能な電磁弁を備える複数個から構成されていて、それら電磁弁の開閉を順次行うことが好ましい。

この構成によれば、噴射手段から噴射される圧力水の元圧低下を生じさせることなく、強力で効率的な噴射を行うことができる。

前記噴射手段が、噴射角度を変更可能かつ角度調節が容易な噴射ノズルであると共に、前記揚砂管の先端近傍に圧縮空気を導入可能になっており、この導入された圧縮空気と前記噴射手段から噴射された圧力水との協働作用により、前記沈砂槽内の堆積物をほぐすことが好ましい。

この構成によれば、剥離を促進すると共に剥離した堆積物を効果的にほぐすことができ、揚砂管によって堆積物を洗浄タンクに向けて一層確実に移送することができる。

前記洗浄タンク内の圧力を検知する圧力スイッチを設け、この圧力スイッチの検知結果により、前記沈砂槽からの堆積物の吸い込みを制御することが好ましい。

この構成によれば、効率のよい沈砂槽からの堆積物の吸い込みを行うことができる。

本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る沈砂処理設備の概略全体断面構成を示す。

この沈砂処理設備は、被処理物である搬入されたし尿などを受け入れる受入口（図示略）を有する沈砂槽１と、この沈砂槽１に隣接して設けられ、沈砂槽１から固体物を除去した後のし尿を送給されて処理するための受入槽１０と、沈砂槽１に沈降・沈殿した堆積物Ｓを槽外の洗浄タンク３に吸引して送給する真空ポンプＰと、沈砂槽１と真空ポンプＰとの間に設けられた洗浄タンク３と気液分離器４などとから構成されており、沈砂槽１に設置された揚砂管２から堆積物Ｓを洗浄タンク３に送り込む点は従来技術と同様である。

この沈砂処理設備は、下記（１），（２）の構成を備える特徴を有する。

（１）この沈砂槽１は、平面視で略四角形をしていて、図１に示すように、その内部の中心部が低くなるように４周を傾斜壁１ａにて形成した先窄まり状になっており、揚砂管２の吸込口２ａ先端が沈砂槽１内の中心部の最底部１ｂに対向するように近接して配置されている。もっとも、沈砂槽は円筒形をしていてもよく、最底部１ｂも、必ずしも沈砂槽１内の中心部にある必要はない。

沈砂槽１の容量に比べて、次工程で使用される洗浄タンク３の容量は小さいのが一般的である。そのため、洗浄タンクの満水位Ｈまで沈砂槽１の堆積物Ｓを、吸上配管１４を通して吸い上げても、沈砂槽内には相当量の汚水や堆積物Ｓが残存している。そこで、一旦吸い込みが完了した堆積物を洗浄タンク３内で静置・沈降させ、分離した上澄み液のみを、上澄み液排出配管７を通して受入槽１０に排出できるようになっている。

上澄み液を排出すると、洗浄タンク３内の満水位Ｈから上澄み液排出口３ａの位置にまで水位が低下し、再度、沈砂槽１から堆積物を受け入れる余地が生じる。引き続き沈砂槽１からの吸い上げを開始する。沈砂槽１の内部が空になるまで、かかる作業を繰り返す。ここに、上澄み液排出口３ａと、上澄み液排出口３ａに設けられた排出弁Ｖ５と、この排出弁Ｖ５を開閉させる電動機Ｍと、上澄み液排出配管７などとは、上澄み液排出手段を構成する。

この場合、洗浄タンク３内に送給された固形物は、先窄まり状のコーン形をしたタンク底部のコーン部３ｂに順次沈積するが、コーン部３ｂは沈砂槽１の沈砂発生量に見合った容量が確保されている。コーン部３ｂに沈積された固形物は、コーン部３ｂの先端部に設けられた固形物排出口３ｃから適宜、固形物排出口３ｃに設けられた開閉弁Ｖ３の操作により排出される。コーン部３ｂには、圧力水供給部１１から圧力水配管１３を通して圧力水を供給し、固形物の洗浄を促進できるようになっていることが好ましい。圧力水の一部を圧力水供給配管１７を通して吸上配管１４に供給することで、非常時に吸上配管１４の内部を洗浄できるようにしてもよい。更に、洗浄工程時の排水を沈砂槽１に戻す配管１６が設けられていてもよい。

図１で、図番Ｍは図外の制御器からの指示によりバルブを自動開閉させる電動機であり、図番８はレベルセンサーであり、所定満水位を検知可能にし、その結果を図外の制御器に送信可能になっている。図番９は、内圧の変化を検知して吸込弁Ｖ１の開閉を制御し、真空ポンプＰによる減圧状態が終了する時間の長短により、沈砂槽１の水位低下や異常状態などを検知する圧力スイッチである。又、図番Ｖ４は、吸込時には閉じて洗浄タンク３内の気密を保ち、洗浄工程時には開けて臭気を吸引するように制御される気体排出弁であり、図外の制御器から指示により自動開閉され、吸引・排出された気体は、脱臭装置（図示略）などに送られて脱臭処理される。

（２）上記した（１）では、沈砂槽１の水位を順次低下させるようにしたが、水位を低下させたとしても、沈砂槽１中の堆積物が確実に排出され除去されるものではない。なぜなら、揚砂管２から堆積物Ｓを洗浄タンク３に送り込む際、液体分のみが送給され易く、固形物がブリッジを形成するなどして蓄積したり、固形物の塊が揚砂管２の吸い上げ口先端に一気に集中して閉塞を生じ、吸い込みを続けることができなくなったりするからである。

そこで、沈砂槽１から揚砂管２によって吸い上げる場合には、沈砂槽１の水位の低下に伴い、堆積物Ｓを徐々にほぐすことが必要となる。そのため、沈砂槽１には、その上部に圧力水供給部１１から、噴射水用配管１５を通して圧力水を噴射する噴射手段である噴射ノズル１２を複数個配置している。この噴射ノズル１２は、沈砂槽１の傾斜壁面および底部に向けて噴射可能に配置されていて、図外の制御器からの指示により、電磁弁（自動弁）ＭＶに対して必要量だけ圧力水の供給を自動的に開閉制御することが好ましい。このようにすると、圧力水を効果的かつ無駄なく供給することができて処理コストを低減できる。

これら電磁弁ＭＶに対して、図外の制御器からの指示により、１個所ずつ順次開くことによって、噴射ノズル１２からの圧力水の元圧低下を防止して噴射を効率的なものとすることが好ましい。例えば、電磁弁ＭＶに対してサイクリックに順次開閉制御する。その場合、タイマーを使用して一定時間開閉制御するようにしてもよい。

噴射ノズル１２としては、直線噴射型であり、噴射角度を変更できて、角度調節が容易なようにボールジョイントで固定されているものを使用することが好ましい。沈砂槽内を均一かつ効果的に圧力水を噴射できるからである。

上記（１），（２）の構成を組み合わせることによって、揚砂管２による吸い上げサイクルを繰り返す間、沈砂槽１の水位は徐々に低下し、堆積物Ｓが水面上に現れる。これに対して、上部から噴射ノズル１２からの圧力水を強力に噴射することにより、傾斜壁１ａに付着した堆積物は確実に剥離・ほぐされて落下し、揚砂管２の吸い上げ口先端から順次吸い上げられていく。その結果、沈砂槽１内の堆積物Ｓの略全てが、汚水と共に確実かつ持続的に洗浄タンク３に送られ、沈砂装置１内の堆積物Ｓの残存をなくすことができる。

この場合、堆積物を吸い上げるに当たり、揚砂管２の先端近傍に圧縮空気導入手段である圧縮空気導入管６を挿入・配置しておくことが好ましい。圧縮空気導入管６から噴射された圧縮空気により、揚砂管２の先端近傍が激しく撹拌され、堆積物が効果的にほぐされるため、揚砂管２の吸い上げ口先端に一気に固形物の塊が集中して揚砂管２の吸い上げ口を閉塞させることがなく、順次吸い上げられて洗浄タンクに排出される。しかも、圧縮空気が揚砂管２に吸引されて、堆積物に対する揚砂効果と移送効果を共に高める作用をもたらすと共に、吸込弁Ｖ１，Ｖ２を閉じた状態で圧縮空気導入管６から圧縮空気を導入・噴射させると、沈砂槽１を曝気して、沈砂槽内の堆積物をほぐす効果を強力に発揮するため、一層効果的に沈砂槽１内の堆積物Ｓをなくすることができる。

以上、本実施形態では、沈砂槽１の内容物を空にすることを目的としているので、揚砂管２による吸い込み工程は、専ら沈砂処理設備にし尿等を搬入しない時間帯に行う。

本実施形態の沈砂処理設備および沈砂処理方法は、し尿処理施設のみならず、農業集落排水処理施設や小規模下水処理施設などに適用してもよい。

本発明の一実施形態に係る沈砂処理設備の概略正面断面構成図 従来技術の沈砂処理設備の概略正面断面構成図

符号の説明

１ 沈砂槽
１ａ 傾斜壁
１ｂ 最底部
２ 揚砂管
２ａ 吸込口
３ 洗浄タンク
３ｂ コーン部
３ｃ 固形物排出口
６ 圧縮空気導入手段
１２ 噴射手段（噴射ノズル）
ＭＶ 電磁弁
Ｐ 真空ポンプ
Ｓ 堆積物

Claims (7)

1. 被処理物を受入可能になっていると共に周囲を傾斜壁にて形成された最底部を有する沈砂槽と、この沈砂槽に吸込口が沈砂槽の最底部に対向するように近接・配置される揚砂管と、この揚砂管から吸い上げられた被処理物から派生した堆積物を洗浄する洗浄タンクと、この洗浄タンクの下流側にあって前記揚砂管から堆積物を前記洗浄タンクに吸引・移送する真空ポンプとを備える沈砂処理設備において、
   前記沈砂槽が、その傾斜壁に対して上部より底部に向けて圧力水を噴射する噴射手段を備えており、前記洗浄タンクが、洗浄タンク内の上澄み液を排出する上澄み液排出手段を有すると共に底部に向けて先窄まり状になったコーン部を有していて、このコーン部の先端近傍に固形物を排出する固形物排出口を有していることを特徴とする沈砂処理設備。
2. 前記噴射手段が、自動開閉可能な電磁弁を備える複数個から構成されていて、それら電磁弁の開閉を順次行うことが可能になっている請求項１記載の沈砂処理設備。
3. 前記噴射手段が、噴射角度を変更可能かつ角度調節が容易な噴射ノズルであると共に、前記揚砂管の先端近傍に圧縮空気を導入する圧縮空気導入手段を有していて、この圧縮空気導入手段より導入された圧縮空気と前記噴射手段から噴射された圧力水との協働作用により、前記沈砂槽内の堆積物をほぐすようにしている請求項１又は２記載の沈砂処理設備。
4. 周囲を傾斜壁にて形成され最底部を有する沈砂槽に被処理物を送給し、前記沈砂槽の最底部に対向するように近接・配置される揚砂管により前記沈砂層内の被処理物から派生した堆積物を吸い上げ、前記揚砂管から吸い上げられた堆積物を洗浄タンクに送給して洗浄する沈砂処理方法において、
   吸い上げられ送給された堆積物を前記洗浄タンク内で静置・沈降させ、分離した上澄み液を、上澄み液排出配管を通して排出し、
   上澄み液を排出された前記洗浄タンク内の水位の低下に伴い、さらに前記沈砂槽から堆積物の吸い上げ作業を繰り返すと共に、
   前記沈砂槽内に配置した噴射手段により、水位の低下した前記沈砂槽の傾斜壁に対して上部より底部に向けて圧力水を噴射し、前記傾斜壁に付着した堆積物を剥離すると共にほぐし、
   剥離しほぐされた堆積物を前記揚砂管から順次吸い上げて前記洗浄タンクに送給することを特徴とする沈砂処理方法。
5. 前記噴射手段が、自動開閉可能な電磁弁を備える複数個から構成されていて、それら電磁弁の開閉を順次行う請求項４記載の沈砂処理方法。
6. 前記噴射手段が、噴射角度を変更可能かつ角度調節が容易な噴射ノズルであると共に、前記揚砂管の先端近傍に圧縮空気を導入可能になっており、この導入された圧縮空気と前記噴射手段から噴射された圧力水との協働作用により、前記沈砂槽内の堆積物をほぐす請求項４又は５記載の沈砂処理方法。
7. 前記洗浄タンク内の圧力を検知する圧力スイッチ及びタンク内の水位を検知する電極スイッチを設け、この双方のスイッチの検知結果により、前記沈砂槽からの堆積物の吸い込みを制御する請求項４〜６のいずれか１項記載の沈砂処理方法。

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