JP2014111241A - 揚砂設備、及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ジェットポンプの閉塞状態を解消し、特に、比較的大きな沈砂が集砂ピットに多く溜まっている場合であってもジェットポンプの閉塞状態を解消する。
【解決手段】沈砂５を沈砂分離装置２０へ揚砂する揚砂設備１であって、沈砂を吸込管３ｂを通して吸い込み揚砂管Ｌ３を通して揚砂するジェットポンプ３と、揚砂管から分岐し、吸込管に吸い込まれた沈砂を沈砂池Ｗに戻す砂没時機能回復管Ｌ４と、吸込管に吸い込まれた沈砂が流れる管を揚砂管と砂没時機能回復管との間で選択的に切り替える切替え手段Ｖ３，Ｖ４と、を備え、砂没時機能回復管の揚程を揚砂管の揚程よりも低くすることで、ジェットポンプの閉塞時に揚砂管による通常の揚砂時よりも強い力で揚砂を行ない、砂没時機能回復管の直径を吸込管の直径以上とすることで、砂没時機能回復管の目詰まりを考慮することなくジェットポンプの閉塞状態を解消する。
【選択図】図１

Description

本発明は、揚砂設備、及びその運転方法に関する。

従来、下水処理場等における沈砂池の集砂ピットに溜まった沈砂をジェットポンプにより揚砂管を通じて沈砂池の外に排出する揚砂設備が知られている。このような揚砂設備では、集砂ピットの沈砂の堆積量が多すぎる場合や沈砂の流動性が悪い場合に、ジェットポンプの吸込管が沈砂を吸い込みきれなくなり、ジェットポンプの吸込管が閉塞状態となってしまう場合がある。この場合、ジェットポンプを駆動する加圧水を吸込管に逆流させることで逆洗処理を行ない、吸込管の吸込口付近の沈砂の流動性を改善して閉塞状態を解消する。逆洗処理を行っても沈砂の流動性が改善しない場合、例えば、特許文献１記載のように、吸込管から吸い込んだ沈砂と水との混合流体を、揚砂管から分岐した経路から集砂ピットに噴射することにより、沈砂の流動性を高め得ることが知られている。

特開２００７−１１１６８３号公報

しかしながら、特許文献１記載の揚砂設備では、吸込管から吸い込んだ沈砂と水との混合流体を配管を通して噴射ノズルから集砂ピットに向けて噴射することから、吸込管で吸い込む沈砂は、配管及び噴射ノズルが目詰まりしない程度の大きさであることが要求される。つまり、沈砂のうち比較的大きな石等が集砂ピットに多く溜まっている場合には、噴射のための配管及び噴射ノズルが目詰まりし、揚砂設備の運転に支障がでる虞がある。また、通常の運転で吸い込むことのできない大きな石等は噴射により流動性を高めても吸込口に溜まり、吸込管の閉塞につながり揚砂設備の運転に支障がでる虞がある。

そこで本発明は、ジェットポンプの閉塞状態を解消することができ、特に、比較的大きな沈砂が集砂ピットに多く溜まっている場合であっても、揚砂管から分岐した経路の目詰まりを考慮することなくジェットポンプの閉塞状態を解消することができる揚砂設備、及びその運転方法を提供することを目的とする。

本発明は、沈砂池の集砂ピットに溜まった沈砂を沈砂分離装置へ揚砂する揚砂設備であって、本体部に加圧水を通じることにより集砂ピットに溜まった沈砂を吸込管を通して吸い込み加圧水と共に沈砂分離装置へ揚砂管を通して揚砂するジェットポンプと、揚砂管から分岐し、砂没発生時に、吸込管に吸い込まれた沈砂を加圧水と共に沈砂池に戻す砂没時機能回復管と、吸込管に吸い込まれた沈砂が流れる管を揚砂管と砂没時機能回復管との間で選択的に切り替える切替え手段と、を備え、砂没時機能回復管の揚程は、揚砂管の揚程よりも低く、砂没時機能回復管の直径は、吸込管の直径以上である、揚砂設備を提供する。

この揚砂設備では、揚砂管により通常の揚砂を行い、集砂ピットに溜まった沈砂を沈砂池の外に排出する。ジェットポンプが閉塞状態となった場合には逆洗処理を行うのが一般的であるが、逆洗処理では閉塞状態の解消が不十分な場合がある。本発明の揚砂設備では、切替え手段を操作することで、吸込管により吸い込まれた沈砂が流れる管を、揚砂管よりも揚程の低い砂没時機能回復管に切り替えて揚砂を行い、沈砂を加圧水と共に沈砂池に戻すことができる。このように砂没時機能回復管により揚砂を行うと、その揚程が低い分、揚砂管による通常の揚砂時よりも強い力で揚砂を行うことができるため、逆洗処理では解消できないような閉塞状態を解消することができる。しかも、砂没時機能回復管は、その直径が吸込管の直径以上とされており、吸込管に吸い込まれた沈砂により目詰まりを起こす虞が小さいため、比較的大きな沈砂が集砂ピットに多く溜まっている場合であっても、砂没時機能回復管の目詰まりを考慮することなく、ジェットポンプの閉塞状態を解消することができる。

ここで、上記揚砂設備は、沈砂分離装置の状態に基づいて切替え手段を制御する制御部を備えることが好ましい。これによれば、沈砂分離装置の状態に基づいてジェットポンプの閉塞の有無を認識して、吸込管に吸い込まれた沈砂が流れる管を揚砂管と砂没時機能回復管との間で選択的に切り替えることができる。

また本発明は、上記揚砂設備の運転方法であって、通常時は、切替え手段を操作することにより、吸込管に吸い込まれた沈砂が揚砂管に流れるように、且つ砂没時機能回復管に流れないように運転し、沈砂分離装置の状態が正常でない場合は、吸込管に吸い込まれた沈砂が砂没時機能回復管に流れるように、且つ揚砂管に流れないように切替え手段を操作する、揚砂設備の運転方法を提供する。この方法によれば、ジェットポンプの閉塞状態を解消することができ、特に、比較的大きな沈砂が集砂ピットに多く溜まっている場合であっても砂没時機能回復管の目詰まりを考慮することなくジェットポンプの閉塞状態を解消することができる。

本発明によれば、ジェットポンプの閉塞状態を解消することができ、特に、比較的大きな沈砂が集砂ピットに多く溜まっている場合であっても、砂没時機能回復管の目詰まりを考慮することなくジェットポンプの閉塞状態を解消することができる揚砂設備、及びその運転方法を提供することができる。

揚砂設備の概要を示す図である。 逆洗処理の処理手順を示すフローチャートである。 砂没時機能回復管の使用手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態の揚砂設備の概要を示す図である。本実施形態の揚砂設備１は、貯水槽２と、貯水槽２から加圧水ポンプＰ１により給水管Ｌ１を通して加圧水が導入されるジェットポンプ３と、を備えており、ジェットポンプ３の駆動により、沈砂池Ｗの集砂ピット４に溜まった沈砂５を、沈砂池Ｗの外に設置された沈砂分離装置２０へ揚砂して排出する設備である。

ジェットポンプ３は、本体部３ａと、この本体部３ａの下部に接続され集砂ピット４に溜まった沈砂５を吸い込む吸込管３ｂと、本体部３ａの上部に接続され吸込管３ｂで吸い込んだ沈砂５を加圧水と共に沈砂分離装置２０へ揚砂する揚砂管Ｌ３とを有している。吸込管３ｂは、下端の吸込口より上側の管路に比べて当該吸込口の径が拡大されており、当該吸込口は、集砂ピット４の底部に対向するように開口している。また、吸込管３ｂの途中には、吸込管３ｂ内の負圧の程度を測定するための圧力計６が設けられている。

また、揚砂設備１は、給水管Ｌ１から分岐して沈砂池Ｗの深部へ向って延びる掘削ラインＬ２を備えている。この掘削ラインＬ２は、先端部が複数のラインに分岐し（図１では二本）、それぞれのラインＬ２の端部には、加圧水を噴射するための掘削ノズル７，７が、集砂ピット４に向けて設けられている。

また、揚砂設備１は、ジェットポンプ３の揚砂管Ｌ３から分岐して沈砂池Ｗの集砂ピット４から離れた水面付近に開口する砂没時機能回復管Ｌ４を備えている。この砂没時機能回復管Ｌ４は、吸込管３ｂに吸い込まれた沈砂５を加圧水と共に沈砂池Ｗに戻すためのものであり、その揚程が、揚砂管Ｌ３の揚程よりも低くされている。また、砂没時機能回復管Ｌ４の直径は、吸込管３ｂの管路の直径以上とされている。

ここで、給水管Ｌ１、掘削ラインＬ２にはそれぞれバルブＶ１，Ｖ２が設けられている。これらのバルブＶ１，Ｖ２は、制御部（ＣＰＵ）８と接続されており、制御部８からの信号により開閉が制御される。

また、揚砂管Ｌ３、砂没時機能回復管Ｌ４にはそれぞれバルブＶ３，Ｖ４が設けられている。これらのバルブＶ３，Ｖ４は、制御部８と接続されており、制御部８からの信号により開閉が制御され、吸込管３ｂに吸い込まれた沈砂５が流れる管を揚砂管Ｌ３と砂没時機能回復管Ｌ４との間で選択的に切り替える切替え手段を構成する。

また、上記加圧水ポンプＰ１も制御部８と接続されており、制御部８からの信号により駆動される。更に、上記圧力計６も、制御部８と接続されており、制御部８は圧力計６から吸込管３ｂ内の圧力情報を取得する。

沈砂池Ｗの外で沈砂池Ｗの上方且つ貯水槽２より上方には、沈砂分離装置２０が設置されている。沈砂分離装置２０は、沈砂分離機２１及びホッパ２２を備えている。沈砂分離機２１は、ジェットポンプ３により揚砂された沈砂５と水との混合流体を固液分離により砂と水とに分離し、スクリューコンベア２１ａにより水切りしながら砂をホッパ２２へ排出するものである。

ホッパ２２は、沈砂分離機２１により分離され排出される砂を貯留する容器である。このホッパ２２には、ホッパ２２内に貯留されている砂の重量を測定するための重量計２３が付設されている。この重量計２３は、制御部８と接続されており、制御部８は、重量計２３からホッパ２２の重量情報を取得する。

次に、揚砂設備１の運転方法について、図２及び図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、揚砂設備１が制御部８により自動運転されているものとする。

図２は、逆洗処理の処理手順を示すフローチャートである。揚砂設備１の通常運転時は、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３を開、バルブＶ４を閉とした状態とされている（ステップＳ２１）。加圧水ポンプＰ１を駆動させると、貯水槽２から給水管Ｌ１を通して加圧水がジェットポンプ３に導入され、当該加圧水は、揚砂管Ｌ３を通して沈砂分離装置２０へ向かう。このとき、ジェットポンプ３内に負圧が生じるため吸込管３ｂに吸引力が生じ、集砂ピット４に溜まった沈砂５及び水が吸込管３ｂに吸い込まれる。吸込管３ｂに吸い込まれた沈砂５及び水は、ジェットポンプ３の本体部３ａを経由して揚砂管Ｌ３を通して上記加圧水と共に沈砂分離装置２０へと揚砂される。沈砂分離装置２０では、沈砂分離機２１により沈砂５と水との混合流体が砂と水とに分離され、分離された砂がホッパ２２に貯留される。これによりホッパ２２の重量が増加していく。

揚砂設備１の通常運転時、制御部８ではホッパ２２の重量計２３から得られる重量情報、及び、圧力計６から得られる圧力情報を取得しており、まず、ホッパ２２の重量が所定に増加しているかどうかを判定する（ステップＳ２２）。ホッパ２２の重量が所定に増加していない場合は、後述する砂没時機能回復管Ｌ４を使用するステップ（図３）に進む。一方、ホッパ２２の重量が所定に増加している場合は、次に、圧力計６が示す吸込管３ｂの負圧が正常かどうかを判定する（ステップＳ２３）。圧力計６の負圧が正常である場合は、ステップＳ２２に戻り、新たに取得する重量情報及び圧力情報について、上記判定を繰り返す。

圧力計６の負圧が正常でない場合、例えば吸込管３ｂの吸込口が沈砂５に砂没して閉塞したと考えられるため、逆洗処理を行う。すなわち、バルブＶ３を閉とする（ステップＳ２４）。これにより、加圧水が吸込管３ｂの吸込口から集砂ピット４に向けて噴出する。この状態を所定時間Ｔ１維持し（ステップＳ２５）、その後、逆洗処理を終了させるために、バルブＶ３を開とする（ステップＳ２６）。

逆洗処理を行った後、逆洗回数が規定値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ２７）。逆洗回数が規定値以上でない場合は、逆洗回数をカウントアップして（ステップＳ２８）、元の運転状態（ステップＳ２２）に戻る。逆洗回数が規定値以上である場合（すなわち、何度か逆洗工程を行った後）は、次に説明する砂没時機能回復管Ｌ４を使用するステップに進む。

図３は、砂没時機能回復管Ｌ４の使用手順を示すフローチャートである。図２のフローチャートにおいて、ホッパ２２の重量が所定に増加していない場合、又は、逆洗回数が規定値以上である場合には、例えば比較的大きな石等が吸込管３ｂに詰まり揚砂ができないと判断して、バルブＶ３を閉とし（ステップＳ３１）、次いで、バルブＶ４を開とする（ステップＳ３２）。これにより、吸込管３ｂに吸い込まれた砂、水及び加圧水が、砂没時機能回復管Ｌ４から排出され、沈砂池Ｗの集砂ピット４から離れた水面付近に戻される。この状態を所定時間Ｔ２維持し（ステップＳ３３）、その後、砂没時機能回復管Ｌ４の使用を終了させるために、バルブＶ４を閉とする（ステップＳ３４）。

次に、揚砂設備１の揚砂機能が回復したかどうかを判定する（ステップＳ３５）。ここでは、例えば、ホッパ２２の重量の増加や圧力計６が示す負圧により判定する。揚砂機能が回復した場合は、バルブＶ３を開とし（ステップＳ３６）、元の運転状態（図２のステップＳ２２）に戻る。揚砂機能が回復していない場合は、バルブＶ４の使用が規定回数以上であるかどうかを判定する（ステップＳ３７）。使用回数が規定回数以上でない場合は、使用回数をカウントアップして（ステップＳ３８）、ステップＳ３２に戻り、再度バルブＶ４を使用する（開とする）。使用回数が規定回数以上である場合（すなわち、何度か砂没時機能回復管Ｌ４を使用した後）は、バルブＶ１，Ｖ２を閉とし（ステップＳ３９）、加圧水ポンプＰ１を停止し（ステップＳ４０）、揚砂設備１を停止する。なお、図示していないが、揚砂機能が回復した後、又は、揚砂設備１の停止後、逆洗回数及びバルブＶ４の使用回数をリセットする。

以上説明したように、本実施形態の揚砂設備１によれば、通常運転時には、揚砂管Ｌ３により通常の揚砂を行い、集砂ピット４に溜まった沈砂５を沈砂池Ｗの外に排出することができる。そして、ジェットポンプ３のいずれかの箇所が閉塞状態となった場合（例えば吸込管３ｂの吸込口が砂没した場合）には、従来どおり逆洗処理を行うことができ、逆洗処理では閉塞状態の解消が不十分な場合には、砂没時機能回復管Ｌ４を使用することができる。すなわち、揚砂設備１では、上述のように、切替え手段たるバルブＶ３，Ｖ４を操作することで、吸込管３ｂにより吸い込まれた沈砂５が流れる管を、揚砂管Ｌ３よりも揚程の低い砂没時機能回復管Ｌ４に切り替えて揚砂を行い、沈砂５を加圧水と共に沈砂池Ｗに戻すことができる。このように砂没時機能回復管Ｌ４により揚砂を行うと、その揚程が低い分、揚砂管Ｌ３による揚砂時よりも強い力で揚砂を行うことができるため、逆洗処理では解消できないような閉塞状態を解消することができる。

しかも、砂没時機能回復管Ｌ４は、その直径が吸込管３ｂの管路の直径以上とされており、吸込管３ｂに吸い込まれた沈砂５により目詰まりを起こす虞が小さいため、比較的大きな沈砂５が集砂ピットに多く溜まっている場合であっても、砂没時機能回復管Ｌ４の目詰まりを考慮することなくジェットポンプの閉塞状態を解消することができる。例えば、特許文献１記載の揚砂設備では、本実施形態における砂没時機能回復管Ｌ４に対応する配管が集砂ピットの近傍にまで延び、その先端に噴射ノズルが設けられているために、その目詰まりが危惧されるが、本実施形態における砂没時機能回復管Ｌ４は、その直径が吸込管３ｂの管路の直径以上とされているため、そのような目詰まりを考慮する必要はない。

また、通常、吸込管３ｂの吸込口が沈砂５に砂没して閉塞すると、圧力計６が示す負圧が正常でなくなるため、逆洗処理を行うかどうか（更には逆洗処理を繰り返した後の砂没時機能回復管の使用）を、上記のように容易に判定することができる。しかしながら、吸込管３ｂが比較的大きな石等により閉塞した場合、その石等の隙間から水が十分に吸い込まれるため、圧力計が示す負圧が正常であったとしても吸込管３ｂが閉塞し揚砂できないという場合が生じ得る。この場合、圧力計６のみでは吸込管３ｂの閉塞を判断することは困難である。ここで、本実施形態の揚砂設備１によれば、ホッパ２２の重量計２３の重量情報に基づいて砂没時機能回復管Ｌ４を使用するかどうかを判定するステップを有している（ステップＳ２２）ため、ホッパ２２の重量が所定に増加しているかどうかを判定することにより、圧力計６の状態に関わらず、吸込管３ｂが閉塞しているかどうかを判断することができる。つまり、ホッパ２２の重量計２３から得られる重量情報に基づいて吸込管３ｂの閉塞の有無を認識して、吸込管３ｂに吸い込まれた沈砂５が流れる管を揚砂管Ｌ３と砂没時機能回復管Ｌ４との間で選択的に切り替えて揚砂設備１を運転することができる。

また、揚砂設備１は、掘削ラインＬ２を備えているため、必要に応じて、この掘削ラインＬ２に設けられたバルブＶ２を開とすることにより、その端部の掘削ノズル７，７から、集砂ピット４に向けて加圧水を噴射することができる。これにより、集砂ピット４に溜まった沈砂５がほぐされて流動性が増し、吸込管３ｂに吸い込まれやすくなることから、ジェットポンプ３の閉塞を予防又は改善することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ホッパ２２の重量計２３の重量情報に基づいて砂没時機能回復管Ｌ４を使用するかどうかを判定していたが、これを沈砂分離機２１のスクリューコンベア２１ａの電流値情報に基づいて判定してもよい。

また、上記実施形態では、吸込管３ｂに吸い込まれた沈砂５が流れる管を揚砂管Ｌ３と砂没時機能回復管Ｌ４との間で選択的に切り替える手段として、複数のバルブＶ３，Ｖ４を使用する例を示したが、代わりに三方弁等を使用してもよい。

また、上記実施形態では、制御部８により加圧水ポンプＰ１及びバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の開閉制御、並びに、圧力計６及び重量計２３からの情報取得を行い自動運転する態様を示したが、作業者がこれらの一部又は全部を行ってもよい（所謂マニュアル運転）。

１…揚砂設備、３…ジェットポンプ、３ａ…本体部、３ｂ…吸込管、４…集砂ピット、５…沈砂、８…制御部、２０…沈砂分離装置、Ｌ３…揚砂管、Ｌ４…砂没時機能回復管、Ｖ３，Ｖ４…バルブ（切替え手段）。

Claims (3)

1. 沈砂池の集砂ピットに溜まった沈砂を沈砂分離装置へ揚砂する揚砂設備であって、
   本体部に加圧水を通じることにより前記集砂ピットに溜まった前記沈砂を吸込管を通して吸い込み前記加圧水と共に前記沈砂分離装置へ揚砂管を通して揚砂するジェットポンプと、
   前記揚砂管から分岐し、砂没発生時に、前記吸込管に吸い込まれた前記沈砂を前記加圧水と共に前記沈砂池に戻す砂没時機能回復管と、
   前記吸込管に吸い込まれた前記沈砂が流れる管を前記揚砂管と前記砂没時機能回復管との間で選択的に切り替える切替え手段と、を備え、
   前記砂没時機能回復管の揚程は、前記揚砂管の揚程よりも低く、
   前記砂没時機能回復管の直径は、前記吸込管の直径以上である、揚砂設備。
2. 前記沈砂分離装置の状態に基づいて前記切替え手段を制御する制御部を備える、請求項１記載の揚砂設備。
3. 請求項１記載の揚砂設備の運転方法であって、
   通常時は、前記切替え手段を操作することにより、前記吸込管に吸い込まれた前記沈砂が前記揚砂管に流れるように、且つ前記砂没時機能回復管に流れないように運転し、
   前記沈砂分離装置の状態が正常でない場合は、前記吸込管に吸い込まれた前記沈砂が前記砂没時機能回復管に流れるように、且つ前記揚砂管に流れないように前記切替え手段を操作する、揚砂設備の運転方法。

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