JP2015202424A - 上澄み水排出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】沈殿池が集中豪雨により溢れ出すことを防止できる上澄み水排出装置を提供する。【解決手段】第1沈殿池Dに設けられた水中ポンプ10と、水中ポンプ10を水面に浮揚させる浮揚部材30と、堆積物Sまでの距離を測定する距離センサ41と、風速計42と、距離センサ41または風速計42の測定値が閾値に達した場合に水中ポンプ10を停止させる制御装置50とを備える。集中豪雨を予測して第2沈殿池Pへの上澄み水Sの排出を停止できるため、第2沈殿池Pが集中豪雨により溢れ出すことを防止できる。水位の低下や堆積高さの上昇により水中ポンプ10に堆積物Sが接近すると水中ポンプ10を停止できるため、固形分の吸引による水中ポンプ10の故障を防止できる。【選択図】図1
Description
本発明は、上澄み水排出装置に関する。さらに詳しくは、例えばテーリングダムの上澄み水をリターンウォーターポンドに排出するための上澄み水排出装置に関する。
リモナイト鉱等に代表される低品位ニッケル酸化鉱石からニッケル、コバルト等の有価金属を回収する湿式製錬法として、硫酸を用いた高圧酸浸出法(HPAL: High Pressure Acid Leaching)である高温加圧硫酸浸出法が知られている。
高温加圧硫酸浸出法による湿式製錬では、製造工程で発生した系外に排出すべきスラリーをテーリングダム(鉱滓ダム)等の大型の沈殿池で処理する。テーリングダムではスラリー中の固形分を重力沈降させてダム底部に堆積させる。テーリングダムの上澄み水はリターンウォーターポンド(静置池)に排出して、さらに静置した上で系外に排出する。
ところで、スラリーを処理する装置としてシックナーが知られている。シックナーは円筒状の外枠と中心部が深くなった円錐状の底部とを有するシックナー本体と、シックナー本体の内部で回転するレーキとを備える。シックナー本体に供給されたスラリー中の固形分は、凝集剤の添加、重力沈降、レーキの撹拌作用により、凝集、沈殿、圧縮され、底部に堆積する。固形分は底部から抜き取られ、上澄み液はオーバーフローラインから抜き取られる。シックナーにより比較的短時間で効率よくスラリーの処理を行うことができる。
しかし、低品位ニッケル酸化鉱石(ニッケル品位が1重量%程度)を原料とする湿式製錬では、処理した鉱石の大部分を排出するため、スラリーが大量に発生し、上澄み水の排出量も非常に多くなる。このように大量のスラリーを処理するのにシックナーを用いると、設備コストが高くなる。
そのため、湿式製錬プラントは、計画段階から、例えば生産エリアとほぼ同程度の広さを有する谷状の地形を選定し、その谷の出口を堰き止めてテーリングダムを構築するとともに、テーリングダムに隣接するように製錬設備が建設される。そして、製錬設備から排出されたスラリーをテーリングダムで処理している。
テーリングダムはスラリー中の固形分を重力沈降のみで堆積させるため、十分な滞留時間が必要である。そのため、上澄み水の排出にはシックナーに用いられるようなオーバーフロー方式を採用することができない。テーリングダムの上澄み水をリターンウォーターポンドに排出するにはポンプが使用される。
しかし、テーリングダムの上澄み水をポンプで排出するには以下のような問題がある。
スラリー中の固形分はダム底部に徐々に堆積するため、堆積高さは徐々に上昇する。ポンプの吸込口に堆積物が接近すると、ポンプが固形分を吸引してしまい故障の原因となる。また、テーリングダムの水位は排水処理量によって常に変動する。水位が低下してポンプの吸引口が液面から出てしまうと、ポンプが空気を吸い込む空引き状態となり故障の原因となる。
スラリー中の固形分はダム底部に徐々に堆積するため、堆積高さは徐々に上昇する。ポンプの吸込口に堆積物が接近すると、ポンプが固形分を吸引してしまい故障の原因となる。また、テーリングダムの水位は排水処理量によって常に変動する。水位が低下してポンプの吸引口が液面から出てしまうと、ポンプが空気を吸い込む空引き状態となり故障の原因となる。
これらの問題を回避するには、常にテーリングダムの水位や堆積高さを監視し、その変動に応じて吸引口の位置を変える必要があり、時間と労力がかかる。
さらに、テーリングダムやリターンウォーターポンドは屋外に構築されるため、天候変動に大きな影響を受ける。雨季乾季のある地域では雨季にしばしば発生し、日本でも主に夏に発生するゲリラ豪雨(天気予報では予測が困難な集中豪雨)では、数百mm/時の降雨量が数時間継続する。集中豪雨が発生するとリターンウォーターポンドの水位が上昇して溢れ出し、周囲の設備が冠水する恐れがある。
特許文献1には、水中ポンプに浮揚部材を設けることで、水位低下に追従して水中ポンプを下降させる技術が開示されている。水中ポンプが水位に追従するので、水中ポンプの高さ調整を的確に行うことができる。
しかし、屋外に構築されるリターンウォーターポンドが集中豪雨により溢れ出すことは考慮されていない。
しかし、屋外に構築されるリターンウォーターポンドが集中豪雨により溢れ出すことは考慮されていない。
本発明は上記事情に鑑み、沈殿池が集中豪雨により溢れ出すことを防止できる上澄み水排出装置を提供することを目的とする。
また、固形分の吸引や空引きによるポンプの故障を防止できる上澄み水排出装置を提供することを目的とする。
また、固形分の吸引や空引きによるポンプの故障を防止できる上澄み水排出装置を提供することを目的とする。
第1発明の上澄み水排出装置は、第1沈殿池の上澄み水を第2沈殿池に排出する上澄み水排出装置であって、前記第1沈殿池に設けられた水中ポンプと、風速計、湿度計、温度計、雨量計のうちの一または複数からなる気象観測装置と、前記気象観測装置の測定値が気象閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させる制御装置と、を備えることを特徴とする。
第2発明の上澄み水排出装置は、第1発明において、前記気象観測装置は、前記水中ポンプに設けられていることを特徴とする。
第3発明の上澄み水排出装置は、第1または第2発明において、前記第2沈殿池の水位を測定する水位センサを備え、前記制御装置は、前記水位センサの測定値が水位閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させることを特徴とする。
第4発明の上澄み水排出装置は、第1、第2または第3発明において、前記水中ポンプが前記第1沈殿池の水面下に位置するように浮揚させる浮揚部材を備えることを特徴とする。
第5発明の上澄み水排出装置は、第1、第2または第3発明において、前記水中ポンプを前記第1沈殿池の水面に浮揚させる浮揚部材と、前記水中ポンプに設けられ、前記第1沈殿池の堆積物までの距離を測定する距離センサと、を備え、前記制御装置は、前記距離センサの測定値が距離閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させることを特徴とする。
第6発明の上澄み水排出装置は、第5発明において、前記距離センサは、非接触式のセンサであることを特徴とする。
第2発明の上澄み水排出装置は、第1発明において、前記気象観測装置は、前記水中ポンプに設けられていることを特徴とする。
第3発明の上澄み水排出装置は、第1または第2発明において、前記第2沈殿池の水位を測定する水位センサを備え、前記制御装置は、前記水位センサの測定値が水位閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させることを特徴とする。
第4発明の上澄み水排出装置は、第1、第2または第3発明において、前記水中ポンプが前記第1沈殿池の水面下に位置するように浮揚させる浮揚部材を備えることを特徴とする。
第5発明の上澄み水排出装置は、第1、第2または第3発明において、前記水中ポンプを前記第1沈殿池の水面に浮揚させる浮揚部材と、前記水中ポンプに設けられ、前記第1沈殿池の堆積物までの距離を測定する距離センサと、を備え、前記制御装置は、前記距離センサの測定値が距離閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させることを特徴とする。
第6発明の上澄み水排出装置は、第5発明において、前記距離センサは、非接触式のセンサであることを特徴とする。
第1発明によれば、気象観測装置の測定値が気象閾値に達した場合に水中ポンプを停止させるので、集中豪雨を予測して第2沈殿池への上澄み水の排出を停止できる。そのため、第2沈殿池が集中豪雨により溢れ出すことを防止できる。
第2発明によれば、気象観測装置と水中ポンプが一体になっているので、取り扱いが容易である。
第3発明によれば、水位センサの測定値が水位閾値に達した場合に水中ポンプを停止させるので、平常時では水位の上昇に対して余裕をもたせた状態にでき、集中豪雨により第2沈殿池の水位が上昇しても溢れ出すことを防止できる。
第4発明によれば、浮揚部材により水中ポンプが第1沈殿池の水位に追従して上下動するので、吸引口が液面から出ることがなく、空引きによる水中ポンプの故障を防止できる。また、水中ポンプが水中に位置しているため、直射日光による温度上昇を抑えることができ、水中ポンプの故障を抑制できる。
第5発明によれば、浮揚部材により水中ポンプが第1沈殿池の水位に追従して上下動するので、吸引口が液面から出ることがなく、空引きによる水中ポンプの故障を防止できる。また、距離センサの測定値が距離閾値に達した場合に水中ポンプを停止させるので、水位の低下や堆積高さの上昇により水中ポンプに堆積物が接近すると水中ポンプを停止できる。そのため、固形分の吸引による水中ポンプの故障を防止できる。
第6発明によれば、非接触式の距離センサであるので、非常に軟弱な堆積物までの距離を正確に測定できる。
第2発明によれば、気象観測装置と水中ポンプが一体になっているので、取り扱いが容易である。
第3発明によれば、水位センサの測定値が水位閾値に達した場合に水中ポンプを停止させるので、平常時では水位の上昇に対して余裕をもたせた状態にでき、集中豪雨により第2沈殿池の水位が上昇しても溢れ出すことを防止できる。
第4発明によれば、浮揚部材により水中ポンプが第1沈殿池の水位に追従して上下動するので、吸引口が液面から出ることがなく、空引きによる水中ポンプの故障を防止できる。また、水中ポンプが水中に位置しているため、直射日光による温度上昇を抑えることができ、水中ポンプの故障を抑制できる。
第5発明によれば、浮揚部材により水中ポンプが第1沈殿池の水位に追従して上下動するので、吸引口が液面から出ることがなく、空引きによる水中ポンプの故障を防止できる。また、距離センサの測定値が距離閾値に達した場合に水中ポンプを停止させるので、水位の低下や堆積高さの上昇により水中ポンプに堆積物が接近すると水中ポンプを停止できる。そのため、固形分の吸引による水中ポンプの故障を防止できる。
第6発明によれば、非接触式の距離センサであるので、非常に軟弱な堆積物までの距離を正確に測定できる。
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
<湿式製錬>
まず、ニッケル酸化鉱石からニッケル・コバルト混合硫化物を得る湿式製錬を説明する。
リモナイト鉱等に代表される低品位ニッケル酸化鉱石からニッケル、コバルト等の有価金属を回収する湿式製錬法として、硫酸を用いた高圧酸浸出法(HPAL: High Pressure Acid Leaching)である高温加圧硫酸浸出法が知られている。
<湿式製錬>
まず、ニッケル酸化鉱石からニッケル・コバルト混合硫化物を得る湿式製錬を説明する。
リモナイト鉱等に代表される低品位ニッケル酸化鉱石からニッケル、コバルト等の有価金属を回収する湿式製錬法として、硫酸を用いた高圧酸浸出法(HPAL: High Pressure Acid Leaching)である高温加圧硫酸浸出法が知られている。
図4に示すように、高温加圧硫酸浸出法による湿式製錬には、前処理工程(1)と、高温加圧硫酸浸出工程(2)と、中和工程(3)と、不純物除去工程(4)と、硫化工程(5)と、最終中和工程(6)とが含まれる。
前処理工程(1)では、ニッケル酸化鉱石を解砕分級して鉱石スラリーを製造する。高温加圧硫酸浸出工程(2)では、前処理工程(1)で得られた鉱石スラリーに硫酸を添加し、220〜280℃で撹拌して高温加圧酸浸出し、浸出スラリーを得る。
中和工程(3)では、浸出スラリーを中和するとともに浸出残渣を排出する。不純物除去工程(4)では、中和工程(3)で得られた浸出液に硫化水素ガスを添加して亜鉛を硫化亜鉛として沈殿除去する等して不純物を不純物残渣として排出する。硫化工程(5)では、不純物除去工程(4)で得られた不純物除去後の浸出液に硫化剤を添加してニッケル・コバルト混合硫化物を得、ニッケル貧液を排出する。
中和工程(3)で排出された浸出残渣、不純物除去工程(4)で排出された不純物残渣、および硫化工程(5)で排出されたニッケル貧液が混合されたスラリーは最終中和工程(6)に装入される。最終中和工程(6)ではスラリーを中和した後に最終スラリーとして排出する。
最終中和工程(6)から排出された最終スラリーはテーリングダムで固液分離される。テーリングダムでは最終スラリー中の固形分を重力沈降させてダム底部に堆積させる。テーリングダムの上澄み水はリターンウォーターポンドに排出して、さらに静置した上で系外に排出する。リターンウォーターポンドから排出された排水はリサイクル水として湿式製錬に繰り返ししたり、放流したりする。
<テーリングダム、リターンウォーターポンド>
つぎに、テーリングダムおよびリターンウォーターポンドを説明する。
図1に示すように、テーリングダムD(鉱滓ダムとも称される。)は、谷状の地形の出口を堰き止めて構築された大型の沈殿池である。製錬設備から排出されたスラリー(図4における最終スラリー)は、まずテーリングダムDで処理される。テーリングダムDではスラリー中の固形分を重力沈降させてダム底部に堆積させることにより、スラリーを堆積物Sと上澄み水Wとに固液分離する。ダム底部に堆積した堆積物Sは排出されないため、堆積物Sの高さ(堆積高さ)は徐々に上昇する。また、テーリングダムDの水位は排水処理量(テーリングダムDへのスラリー供給量、テーリングダムDからの上澄み水排出量)によって常に変動する。
つぎに、テーリングダムおよびリターンウォーターポンドを説明する。
図1に示すように、テーリングダムD(鉱滓ダムとも称される。)は、谷状の地形の出口を堰き止めて構築された大型の沈殿池である。製錬設備から排出されたスラリー(図4における最終スラリー)は、まずテーリングダムDで処理される。テーリングダムDではスラリー中の固形分を重力沈降させてダム底部に堆積させることにより、スラリーを堆積物Sと上澄み水Wとに固液分離する。ダム底部に堆積した堆積物Sは排出されないため、堆積物Sの高さ(堆積高さ)は徐々に上昇する。また、テーリングダムDの水位は排水処理量(テーリングダムDへのスラリー供給量、テーリングダムDからの上澄み水排出量)によって常に変動する。
テーリングダムDの上澄み水Wは上澄み水排出装置Aにより排出され、リターンウォーターポンドPに供給される。リターンウォーターポンドP(静置池とも称される。)は、屋外に構築された沈殿池である。上澄み水WはリターンウォーターポンプPで静置された後に系外に排出される。
なお、テーリングダムDおよびリターンウォーターポンドPは、それぞれ特許請求の範囲に記載の「第1沈殿池」および「第2沈殿池」に相当する。第1沈殿池および第2沈殿池は、テーリングダムDやリターンウォーターポンドPに限定されず、重力沈降により固形分を沈殿させることで固液分離する沈殿池であればよい。
<上澄み水排出装置>
本発明の一実施形態に係る上澄み水排出装置Aは、上記のようなテーリングダムDの上澄み水WをリターンウォーターポンドPに排出するのに好ましく適用される。
本発明の一実施形態に係る上澄み水排出装置Aは、上記のようなテーリングダムDの上澄み水WをリターンウォーターポンドPに排出するのに好ましく適用される。
図1に示すように、上澄み水排出装置Aは、テーリングダムDに設けられた水中ポンプ10と、水中ポンプ10に接続されたフレキシブルホース20とを備えている。水中ポンプ10で吸引された上澄み水Wはフレキシブルホース20で導かれ、テーリングダムDの外に排出されてリターンウォーターポンドPに供給される。
後述のごとく、水中ポンプ10はテーリングダムDの水位に追従して上下動する。水中ポンプ10の上下動を許容するため、フレキシブルホース20は硬質ビニル等の可撓性を有する材質からなる。
図2に示すように、水中ポンプ10は、吸引口11と、吐出管12と、モータ13とからなる。モータ13を駆動させることにより、吸引口11から上澄み水Wを吸引して吐出管12から吐出できる。吐出管12は接続管21を介してフレキシブルホース20の一端に接続されている。
(浮揚部材)
水中ポンプ10は、浮揚部材30が設けられており、テーリングダムDの水面に浮揚されている。浮揚部材30は、水中ポンプ10が納められる筐体31と、筐体31に固定された浮き32とからなる。筐体31は金網等の液体が流入できる素材で構成されており、筐体31の内部に上澄み水Wが流入するようになっている。浮き32は所望の浮力が得られるものであれば特に限定されず、発泡スチロールや金属缶等が用いられる。浮き32の形状も特に限定されず、円柱状であってもよいし、球状であってもよい。
水中ポンプ10は、浮揚部材30が設けられており、テーリングダムDの水面に浮揚されている。浮揚部材30は、水中ポンプ10が納められる筐体31と、筐体31に固定された浮き32とからなる。筐体31は金網等の液体が流入できる素材で構成されており、筐体31の内部に上澄み水Wが流入するようになっている。浮き32は所望の浮力が得られるものであれば特に限定されず、発泡スチロールや金属缶等が用いられる。浮き32の形状も特に限定されず、円柱状であってもよいし、球状であってもよい。
浮揚部材30は、少なくとも吸引口11が水面下に位置するように水中ポンプ10を浮揚させる浮力があればよい。吸引口11を水面下に位置させることで上澄み水Wを吸引することができる。
また、本実施形態のように、浮揚部材30を水中ポンプ10の全体が水面直下に位置するように浮揚させるよう構成することが好ましい。テーリングダムDは屋外であるため水中ポンプ10は日光に晒される。しかしこのような構成にすれば、水中ポンプ10が水中に位置しているため、直射日光による温度上昇を抑えるとともに水冷することができ、水中ポンプ10の故障を抑制できる。また、水中ポンプ10に想定外の過熱現象が発生しても水冷されるため、水中ポンプ10の故障を抑制できる。
前述のごとく、テーリングダムDの水位は排水処理量によって常に変動する。しかし、水中ポンプ10は浮揚部材30によりテーリングダムDの水面に浮揚されているので、テーリングダムDの水位に追従して上下動する。そのため、吸引口11が液面から出ることがなく、空引きによる水中ポンプ10の故障を防止できる。
(距離センサ)
浮揚部材30の筐体31にはその底部付近に距離センサ41が固定されている。すなわち、距離センサ41は浮揚部材30を介して水中ポンプ10に固定されており、水中ポンプ10とともに上下動する。なお、特許請求の範囲に記載の「水中ポンプに設けられ」は、距離センサ41が水中ポンプ10に直接的に設けられる形態のほかに、浮揚部材30等の他の部材を介して間接的に設けられる形態も含まれる。
浮揚部材30の筐体31にはその底部付近に距離センサ41が固定されている。すなわち、距離センサ41は浮揚部材30を介して水中ポンプ10に固定されており、水中ポンプ10とともに上下動する。なお、特許請求の範囲に記載の「水中ポンプに設けられ」は、距離センサ41が水中ポンプ10に直接的に設けられる形態のほかに、浮揚部材30等の他の部材を介して間接的に設けられる形態も含まれる。
距離センサ41の測定方向は下方を向いており、距離センサ41によりテーリングダムDの底部に堆積した堆積物Sまでの距離を測定できるよう構成されている。そのため、距離センサ41により水中ポンプ10と堆積物Sとの距離を測定することができる。
距離センサ41は堆積物Sまでの距離を測定できれば、その種類は特に限定されず、光学式や音波式等の非接触式でもよいし、接触式でもよい。ただし非接触式の距離センサ41を用いることが好ましい。低品位ニッケル酸化鉱石を原料とする湿式製錬においては、排出されたスラリー中の固形分が堆積して形成された堆積物Sは非常に微細な粘土状であり、堆積物Sの表面は非常に軟弱である。非接触式の距離センサ41を用いれば、非常に軟弱な堆積物Sまでの距離を正確に測定できるからである。
水中ポンプ10には制御装置50が接続されており、モータ13のオン/オフ、すなわち水中ポンプ10の駆動/停止を制御できる。制御装置50と距離センサ41とは有線または無線で接続されており、制御装置50に距離センサ41の測定値が入力されている。
制御装置50には水中ポンプ10と堆積物Sとの距離の下限値(距離閾値)が記憶されている。制御装置50は距離センサ41の測定値が距離閾値に達した場合(距離閾値を下回る場合)に水中ポンプ10を停止させる。そのため、水中ポンプ10が堆積物Sに近づき過ぎた場合に水中ポンプ10を停止させることができる。
前述のごとく、テーリングダムDの水位は常に変動し、水中ポンプ10はテーリングダムDの水位に追従して上下動する。また、テーリングダムDの底部に堆積した堆積物Sの高さ(堆積高さ)は徐々に上昇する。そのため、水位の低下や堆積高さの上昇により水中ポンプ10が堆積物Sに近づき過ぎると、固形分を吸引してしまい故障の原因となる。
しかし、距離センサ41の測定値が距離閾値に達した場合に水中ポンプ10を停止させるので、水位の低下や堆積高さの上昇により水中ポンプ10に堆積物Sが接近すると水中ポンプ10を停止できる。そのため、固形分の吸引による水中ポンプ10の故障を防止できる。
ここで、距離閾値は水中ポンプ10が固形分を吸引しない十分な距離に設定される。例えば、水中ポンプ10の吸引口11から堆積物Sまでの距離として30cmと設定される。
なお、制御装置50は、距離センサ41の測定値が距離閾値を超える場合に水中ポンプ10を駆動させる。
(気象観測装置)
浮揚部材30の筐体31にはその上部に風速計42が設けられている。すなわち、風速計42は浮揚部材30を介して水中ポンプ10に設けられている。なお、特許請求の範囲に記載の「水中ポンプに設けられ」は、風速計42が水中ポンプ10に直接的に設けられる形態のほかに、浮揚部材30等の他の部材を介して間接的に設けられる形態も含まれる。
浮揚部材30の筐体31にはその上部に風速計42が設けられている。すなわち、風速計42は浮揚部材30を介して水中ポンプ10に設けられている。なお、特許請求の範囲に記載の「水中ポンプに設けられ」は、風速計42が水中ポンプ10に直接的に設けられる形態のほかに、浮揚部材30等の他の部材を介して間接的に設けられる形態も含まれる。
風速計42により水中ポンプ10の周囲の風速(風力)を測定できる。テーリングダムDやリターンウォーターポンドPの周辺地域に集中豪雨が発生する予兆として、風速の増加が挙げられる。また、集中豪雨が発生すると風速が増加する。そのため、風速計42により集中豪雨の発生を予測できる。
制御装置50と風速計42とは有線または無線で接続されており、制御装置50に風速計42の測定値が入力されている。制御装置50には風速の上限値(風速閾値)が記憶されている。制御装置50は風速計42の測定値が風速閾値に達した場合(風速閾値を超える場合)に水中ポンプ10を停止させる。そのため、集中豪雨が予測される場合に予め水中ポンプ10を停止させることができる。
テーリングダムDやリターンウォーターポンドPは屋外に構築されるため、集中豪雨が発生すると雨水が流れこんで水位が上昇する。特にリターンウォーターポンドPはできるだけ滞留時間を長くするため、水位が高い状態で管理されている。そのため、集中豪雨によりリターンウォーターポンドPの水位が上昇すると、水が溢れ出し周囲の設備が冠水する恐れがある。
しかし、風速計42の測定値が風速閾値に達した場合に水中ポンプ10を停止させるので、集中豪雨を予測してリターンウォーターポンドPへの上澄み水Wの排出を停止できる。そのため、リターンウォーターポンドPが集中豪雨により溢れ出すことを防止できる。
ここで、風速閾値は集中豪雨時に吹くとされている風力、例えば風速15m/秒に設定される。
なお、制御装置50は、風速計42の測定値が風速閾値を下回る場合に水中ポンプ10を駆動させる。
風速計42および風速閾値は、それぞれ特許請求の範囲に記載の「気象観測装置」および「気象閾値」に相当する。気象観測装置としては、風速計42の他に、湿度計、温度計、雨量計等を用いてもよい。
気象観測装置として湿度計を用いる場合には、湿度の上昇が集中豪雨が発生する予兆として利用される。この場合、制御装置50には湿度の上限値(湿度閾値)が記憶される。制御装置50は湿度計の測定値が湿度閾値に達した場合(湿度閾値を超える場合)に水中ポンプ10を停止させる。
気象観測装置として温度計を用いる場合には、温度の低下が集中豪雨が発生する予兆として利用される。この場合、制御装置50には温度の下限値(温度閾値)が記憶される。制御装置50は温度計の測定値が温度閾値に達した場合(温度閾値を下回る場合)に水中ポンプ10を停止させる。
気象観測装置として雨量計を用いる場合には、雨量の急激な増加が集中豪雨の判断基準として利用される。この場合、制御装置50には雨量の上限(雨量閾値)が記憶される。制御装置50は雨量計の測定値が雨量閾値に達した場合(雨量閾値を超える場合)に水中ポンプ10を停止させる。
なお、気象観測装置として風速計42、湿度計、温度計、雨量計をそれぞれ単独で用いてもよいし、これらのうちの複数を組合せて用いてもよい。
気象観測装置は、テーリングダムDやリターンウォーターポンドPの近くに設けられればよく、例えばテーリングダムDの堤防などに設けてもよい。本実施形態のように水中ポンプ10に設ければ、気象観測装置と水中ポンプ10が一体になっているので、取り扱いが容易である。ただし、気象観測装置を水中ポンプ10に設ける場合には、気象観測装置として風速計42を用いることが好ましい、湿度計や温度計、雨量計を水面の近くに設置すると、誤作動の恐れがあるからである。
(水位センサ)
図1に示すように、リターンウォーターポンドPにはその水位を測定する水位センサ43が設けられている。水位センサ43はリターンウォーターポンドPの水位を測定できれば、その種類は特に限定されない。
図1に示すように、リターンウォーターポンドPにはその水位を測定する水位センサ43が設けられている。水位センサ43はリターンウォーターポンドPの水位を測定できれば、その種類は特に限定されない。
制御装置50と水位センサ43とは有線または無線で接続されており、制御装置50に水位センサ43の測定値が入力されている。制御装置50にはリターンウォーターポンドPの水位の上限値(水位上限値)が記憶されている。なお、「水位上限値」が特許請求の範囲に記載の「水位閾値」に相当する。制御装置50は水位センサ43の測定値が水位上限値に達した場合(水位上限値を超える場合)に水中ポンプ10を停止させる。
水位上限値をリターンウォーターポンドPの上端(水が溢れだす上限)より低い水位に設定することで、水位の上昇に対して余裕をもたせた状態で管理することができる。
前述のごとく、集中豪雨が発生するとリターンウォーターポンドPに雨水が流れこんで水位が上昇し、水が溢れ出す恐れがある。しかし、水位センサ43の測定値が水位上限値に達した場合に水中ポンプ10を停止させるので、平常時(通常の天候時)では水位の上昇に対して余裕をもたせた状態にでき、集中豪雨によりリターンウォーターポンドPの水位が上昇しても溢れ出すことを防止できる。
例えば、集中豪雨において最大降雨量250mm/時が最大4時間継続すると想定される場合、最大上昇水位が1mと想定される。この場合、水位上限値はリターンウォーターポンドPの上端(水が溢れだす上限)より最大上昇水位(1m)だけ低い水位に設定される。そうすると、平常時ではリターンウォーターポンドPの上端まで余裕のある水位で維持されるので、集中豪雨が発生して水位が上昇しても水が溢れだすことを防止できる。
なお、停止している水中ポンプ10を再び駆動させるには、制御装置50にリターンウォーターポンドPの水位の下限値(水位下限値)を記憶しておき、水位センサ43の測定値が水位下限値に達した場合(水位下限値を下回る場合)に水中ポンプ10を駆動させればよい。
ここで、水位下限値は水位上限値よりも低い水位に設定される。また、水位下限値はリターンウォーターポンドPの滞留時間を長くするために、なるべく高い水位に設定される。このように、水位上限値と水位下限値を設定することで、リターンウォーターポンドPの水位を水位上限値と水位下限値の間で維持できる。水位上限値および水位下限値の設定値は特に限定されず、テーリングダムDやリターンウォーターポンドPの規模や、その周辺地域の気候を勘案して定めればよい。例えば、水位上限値および水位上限値を、それぞれリターンウォーターポンドPの容量の90%および80%に設定すればよい。
(制御装置)
以上のように、制御装置50は、距離センサ41、風速計42、水位センサ43の測定値を元に、水中ポンプ10の駆動/停止を制御する。制御装置50は、CPUなどの電子回路等で構成されており、各センサ41、42、43からの入力部、および水中ポンプ10への出力部を備える。
以上のように、制御装置50は、距離センサ41、風速計42、水位センサ43の測定値を元に、水中ポンプ10の駆動/停止を制御する。制御装置50は、CPUなどの電子回路等で構成されており、各センサ41、42、43からの入力部、および水中ポンプ10への出力部を備える。
図3に示すように、制御装置50には、距離センサ41、風速計42、および水位センサ43の測定値が入力されている。制御装置50は、距離センサ41、風速計42、および水位センサ43の測定値の全てが、水中ポンプ10を駆動してもよい値である場合に、水中ポンプ10を駆動させる。また、制御装置50は、距離センサ41、風速計42、および水位センサ43の測定値のいずれかが、水中ポンプ10を停止すべき値である場合に、水中ポンプ10を停止させる。すなわち、制御装置50はAND演算の結果により水中ポンプ10の駆動/停止を制御する。このように構成することで、固形分の吸引や空引きによるポンプの故障、および集中豪雨によるリターンウォーターポンドPが溢れ出すことを防止できる。
D テーリングダム
P リターンウォーターポンド
A 上澄み水排出装置
10 水中ポンプ
11 吸引口
12 吐出管
13 モータ
20 フレキシブルホース
21 接続管
30 浮揚部材
31 筐体
32 浮き
41 距離センサ
42 風速計
43 水位センサ
50 制御装置
P リターンウォーターポンド
A 上澄み水排出装置
10 水中ポンプ
11 吸引口
12 吐出管
13 モータ
20 フレキシブルホース
21 接続管
30 浮揚部材
31 筐体
32 浮き
41 距離センサ
42 風速計
43 水位センサ
50 制御装置
第1発明の上澄み水排出装置は、第1沈殿池の上澄み水を第2沈殿池に排出する上澄み水排出装置であって、前記第1沈殿池に設けられた水中ポンプと、風速計、湿度計、温度計、雨量計のうちの一または複数からなる気象観測装置と、前記気象観測装置の測定値が気象閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させる制御装置と、前記水中ポンプの吸引口が水面下に位置するように、該水中ポンプを前記第1沈殿池に浮揚させる浮揚部材と、を備え、前記気象観測装置は、前記水中ポンプの水面上の部分または前記浮揚部材に設けられていることを特徴とする。
第2発明の上澄み水排出装置は、第1発明において、前記第2沈殿池の水位を測定する水位センサを備え、前記制御装置は、前記水位センサの測定値が水位閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させることを特徴とする。
第3発明の上澄み水排出装置は、第1または第2発明において、前記水中ポンプの全体が水面下に位置するように、該水中ポンプを前記第1沈殿池に浮揚させる浮揚部材を備え、前記気象観測装置は、前記浮揚部材に設けられていることを特徴とする。
第4発明の上澄み水排出装置は、第1沈殿池の上澄み水を第2沈殿池に排出する上澄み水排出装置であって、前記第1沈殿池に設けられた水中ポンプと、風速計、湿度計、温度計、雨量計のうちの一または複数からなる気象観測装置と、前記気象観測装置の測定値が気象閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させる制御装置と、前記水中ポンプを前記第1沈殿池の水面に浮揚させる浮揚部材と、前記水中ポンプに設けられ、前記第1沈殿池の堆積物までの距離を測定する距離センサと、を備え、前記制御装置は、前記距離センサの測定値が距離閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させることを特徴とする。
第5発明の上澄み水排出装置は、第4発明において、前記距離センサは、非接触式のセンサであることを特徴とする。
第2発明の上澄み水排出装置は、第1発明において、前記第2沈殿池の水位を測定する水位センサを備え、前記制御装置は、前記水位センサの測定値が水位閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させることを特徴とする。
第3発明の上澄み水排出装置は、第1または第2発明において、前記水中ポンプの全体が水面下に位置するように、該水中ポンプを前記第1沈殿池に浮揚させる浮揚部材を備え、前記気象観測装置は、前記浮揚部材に設けられていることを特徴とする。
第4発明の上澄み水排出装置は、第1沈殿池の上澄み水を第2沈殿池に排出する上澄み水排出装置であって、前記第1沈殿池に設けられた水中ポンプと、風速計、湿度計、温度計、雨量計のうちの一または複数からなる気象観測装置と、前記気象観測装置の測定値が気象閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させる制御装置と、前記水中ポンプを前記第1沈殿池の水面に浮揚させる浮揚部材と、前記水中ポンプに設けられ、前記第1沈殿池の堆積物までの距離を測定する距離センサと、を備え、前記制御装置は、前記距離センサの測定値が距離閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させることを特徴とする。
第5発明の上澄み水排出装置は、第4発明において、前記距離センサは、非接触式のセンサであることを特徴とする。
第1発明によれば、気象観測装置の測定値が気象閾値に達した場合に水中ポンプを停止させるので、集中豪雨を予測して第2沈殿池への上澄み水の排出を停止できる。そのため、第2沈殿池が集中豪雨により溢れ出すことを防止できる。また、気象観測装置と水中ポンプが一体になっているので、取り扱いが容易である。
第2発明によれば、水位センサの測定値が水位閾値に達した場合に水中ポンプを停止させるので、平常時では水位の上昇に対して余裕をもたせた状態にでき、集中豪雨により第2沈殿池の水位が上昇しても溢れ出すことを防止できる。
第3発明によれば、水中ポンプの全体が水面下に位置しているため、直射日光による温度上昇を抑えることができ、水中ポンプの故障を抑制できる。
第4発明によれば、距離センサの測定値が距離閾値に達した場合に水中ポンプを停止させるので、水位の低下や堆積高さの上昇により水中ポンプに堆積物が接近すると水中ポンプを停止できる。そのため、固形分の吸引による水中ポンプの故障を防止できる。
第5発明によれば、非接触式の距離センサであるので、非常に軟弱な堆積物までの距離を正確に測定できる。
第2発明によれば、水位センサの測定値が水位閾値に達した場合に水中ポンプを停止させるので、平常時では水位の上昇に対して余裕をもたせた状態にでき、集中豪雨により第2沈殿池の水位が上昇しても溢れ出すことを防止できる。
第3発明によれば、水中ポンプの全体が水面下に位置しているため、直射日光による温度上昇を抑えることができ、水中ポンプの故障を抑制できる。
第4発明によれば、距離センサの測定値が距離閾値に達した場合に水中ポンプを停止させるので、水位の低下や堆積高さの上昇により水中ポンプに堆積物が接近すると水中ポンプを停止できる。そのため、固形分の吸引による水中ポンプの故障を防止できる。
第5発明によれば、非接触式の距離センサであるので、非常に軟弱な堆積物までの距離を正確に測定できる。
Claims (6)
- 第1沈殿池の上澄み水を第2沈殿池に排出する上澄み水排出装置であって、
前記第1沈殿池に設けられた水中ポンプと、
風速計、湿度計、温度計、雨量計のうちの一または複数からなる気象観測装置と、
前記気象観測装置の測定値が気象閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させる制御装置と、を備える
ことを特徴とする上澄み水排出装置。 - 前記気象観測装置は、前記水中ポンプに設けられている
ことを特徴とする請求項1記載の上澄み水排出装置。 - 前記第2沈殿池の水位を測定する水位センサを備え、
前記制御装置は、前記水位センサの測定値が水位閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させる
ことを特徴とする請求項1または2記載の上澄み水排出装置。 - 前記水中ポンプが前記第1沈殿池の水面下に位置するように浮揚させる浮揚部材を備える
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の上澄み水排出装置。 - 前記水中ポンプを前記第1沈殿池の水面に浮揚させる浮揚部材と、
前記水中ポンプに設けられ、前記第1沈殿池の堆積物までの距離を測定する距離センサと、を備え、
前記制御装置は、前記距離センサの測定値が距離閾値に達した場合に前記水中ポンプを停止させる
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の上澄み水排出装置。 - 前記距離センサは、非接触式のセンサである
ことを特徴とする請求項5記載の上澄み水排出装置。
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