JP2017047369A - 固液分離システムおよび固液分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えつつ、捕集した物体をスクリーンから取り除く工夫がなされた、固液分離システムおよび固液分離方法を提供する。【解決手段】受け入れた汚水に含まれている砂が沈降する沈降部２と、沈降部２に沈降した砂が集められる集砂ピット４と、集砂ピット４に集められた砂を吸込む吸込口５２ａを有する揚砂ポンプ５と、揚砂ポンプ５に接続され吸込口５２ａから吸込まれた砂が外部に向かって搬送される揚砂管８１と、吸込口５２ａの周りに配置され、目幅以上の物体の通過を遮るスクリーン５２と、揚砂管８１に水を供給する第２分岐給水管８３２とを備え、揚砂ポンプ５は、ポンプケーシング５２内に収容されたインペラ５２２を駆動するモータＭを水中に没して使用する水中ポンプであり、吸込口５２ａは、第２分岐給水管８３２から供給された水が吐出される吐出口としても機能するものである。【選択図】図３

Description

本発明は、受け入れた液体に含まれている固体が沈降する沈降部と、沈降部に沈降した固体が集められる集積部と、集積部に集められた固体を吸込むポンプとを備えた固液分離システム、および受け入れた液体に含まれている固体を分離する固液分離方法に関する。

下水処理施設に設置されている沈砂池は、受け入れた液体から固体を分離する固液分離システムの一つであり、下水または雨水などの汚水を受け入れ、その汚水に含まれている砂を分離する固液分離方法が実施される。沈砂池は、受け入れた汚水に含まれている砂が沈降する沈降部と、沈降部に沈降した砂が集められる集砂ピットと、集砂ピットに配置された揚砂ポンプを備えている。揚砂ポンプは、集砂ピットに集められた砂を吸込む吸込口を有するものである。沈砂池では、沈降部に沈降した砂を集砂ピットに移送する態様として、スクリュコンベヤや、吐出口から吐出する流体等、様々なものが用いられている。一例を挙げれば、沈降部に、池幅方向と直交する方向に延在した溝と、この溝につながる傾斜面と、砂の移送方向下流側に向けて流体を吐出する吐出口が設けられているものが知られている。沈降部に沈降してきた砂は、傾斜面を伝って溝に集められ、溝に集められた砂に向けて吐出口から流体を吐出することで砂を集砂ピットまで移送する。集砂ピットに集められた砂は、揚砂ポンプの吸込口から吸込まれ、揚砂管内を搬送されて外部に排出される。

ここで、し渣等の夾雑物が吸込口から揚砂ポンプに吸い込まれると揚砂ポンプを閉塞してしまう虞がある。そこで、集砂ピットを覆うスクリーンを設けた沈砂池が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

特許文献１に記載された沈砂池では、集砂ピットよりも上流側になる、汚水の受入口近傍に除塵機を設けておき、この除塵機でまずは夾雑物を補集することを試み、さらに、集砂ピットの略全面を覆うようにスクリーンを設け、このスクリーンによっても夾雑物を補集することを再度試みる。ここで、捕集した夾雑物がスクリーンに溜まっていくとやがて目詰まりがおきてしまうため、捕集した夾雑物をスクリーンから取り除く必要が生じる。特許文献１に記載された沈砂池では、受け入れた汚水を排出した後、スクリーンを清掃することができるが、汚水を受け入れた状態で、捕集した夾雑物を取り除く態様としては、例えば特許文献２に記載された沈砂池のように、揚砂ポンプの吸込口から水を集砂ピット内に吐出する、いわゆる逆洗の技術を利用することが考えられる。特許文献２記載の沈砂池では、揚砂ポンプとして陸上サンドポンプを用いており、この陸上サンドポンプの吸込管に接続された供給管から供給された液体が吸込管を流れて吸込口から集砂ピット内に吐出される。このように、吸込口から液体を吐出する態様を採用することで、捕集した夾雑物をスクリーンから取り除き目詰まりを防ぐことが可能になる。

特許第４１５６８４３号公報 特許第４５０３４６７号公報

しかしながら、特許文献２に記載された沈砂池では、吸込口から吸込んだ砂をポンプが設置されている地上まで吸い上げるためには吸込能力が大きい高価なポンプが必要になり、沈砂池のコストが上昇してしまう虞がある。

本発明は上記事情に鑑み、コストを抑えつつ、捕集した物体をスクリーンから取り除く工夫がなされた、固液分離システムおよび固液分離方法を提供することを目的とする。

上記目的を解決する本発明の固液分離システムは、受け入れた液体に含まれている固体が沈降する沈降部と、
前記沈降部に接続し該沈降部に沈降した固体が集められる集積部と、
前記集積部に集められた固体を吸込む吸込口を有するポンプと、
前記ポンプに接続され前記吸込口から吸込まれた固体が外部に向かって搬送される搬送管と、
前記吸込口の周りに配置され、目幅以上の物体の通過を遮るスクリーンと、
前記搬送管に接続し該搬送管に液体を供給する供給管とを備え、
前記ポンプは、ケーシング内に収容されたインペラを駆動するモータを水中に没して使用する水中ポンプであり、
前記吸込口は、前記供給管から供給された液体が吐出される吐出口としても機能するものであることを特徴とする。

ここで、前記モータを駆動制御する制御部を備え、
前記吸込口は、前記制御部が前記モータの駆動制御を行っていない状態で前記液体を吐出するものであってもよい。

本発明の固液分離システムによれば、前記吸込口は、前記供給管から供給された液体が吐出される吐出口としても機能するものであるため、該吸込口から吐出された液体によって前記スクリーンに捕集された物体を取り除き、該スクリーンの目詰まりを防ぐことができる。さらに、前記ポンプは、ケーシング内に収容されたインペラを駆動するモータを水中に没して使用する水中ポンプであるため、前記吸込口から吸込まれた固体は円滑に該水中ポンプ内に吸い上げられ、吸込能力が大きい高価なポンプを必要としない。この結果、前記固液分離システムのコストの上昇を抑えることができる。

また、本発明の固液分離システムにおいて、前記インペラは、前記搬送管と前記吸込口を結ぶ経路の中心線から外れた位置に配置されたものであってもよい。

前記インペラを、前記経路の中心線から外れた位置に配置すれば、前記供給管から供給された液体が該経路を通過する際に、該インペラに接触しにくくなる。この結果、前記インペラが逆回転することが抑えられ、該インペラが逆回転する際の振動等に起因するポンプの故障を防ぐことができる。

さらに、本発明の固液分離システムにおいて、前記スクリーンの内側に配置され、該スクリーン内の一端側から該スクリーン内の他端側に向けて液体を吐出するノズルを備えたものであってもよい。

ここで、前記ノズルから吐出される液体は、前記スクリーンの中心を通らなくてもよい。

前記吸込口からの液体の吐出に加え、前記ノズルから液体を吐出することで、前記スクリーンに捕集された物体をより確実に除去することができる。さらに、前記ノズルは、前記スクリーンの内側に配置され、該スクリーン内の一端側から該スクリーン内の他端側に向けて液体を吐出するものであり、例えば、円筒状のスクリーンを例にあげれば、径方向の一端側に配置されたノズルは、径方向他端側に位置するスクリーン部分に向かって液体を吐出することになり、ノズルからスクリーン部分までの距離を確保しやすい。ノズルから吐出された液体は、扇状に拡がり、上記距離が長くなれば、吐出範囲は広範囲に及ぶ。これにより、前記ノズルの数を少なくして前記スクリーン内における該ノズルの設置スペースを抑え、該スクリーンの小型化や軽量化を図ることができる。この結果、例えば、前記スクリーンを前記ポンプに取付け、該スクリーンを該ポンプとともに前記集積部から引き上げる態様も採用することができる。

また、本発明の固液分離システムにおいて、前記スクリーンは、前記目幅が内側から外側に向けて大きくなるものであってもよい。

こうすることで、前記吸込口から、該吸込口の周りに配置された前記スクリーンに向けて液体を吐出し該スクリーンの内側から外側に向かう流れを作ることで、該スクリーンに捕集された物体が取り除かれやすくなる。

上記目的を解決する本発明の固液分離方法は、受け入れた液体に含まれている固体を沈降部に沈降させ沈降させた固体を集めて分離する固液分離方法であって、
受け入れた液体に含まれている固体を前記沈降部に沈降させる沈降工程と、
沈降させた固体を移動させ該固体を集積部に集める集積工程と、
前記集積部に集められた固体のうちの目幅以上の固体をスクリーンによって捕集する捕集工程と、
前記スクリーンを通過してきた固体を、ケーシング内に収容されたインペラを駆動するモータを水中に没して使用する水中ポンプの吸込口から吸込む吸込工程と、
前記吸込口から吸込まれた固体を搬送管を通過させることで外部に向かって搬送する搬送工程と、
前記搬送管に接続した供給管に液体を供給し、該液体を前記吸込口から吐出させる逆洗工程とを有し、
前記逆洗工程は、前記吸込工程が終了した後に続けて実施する工程であることを特徴とする。

本発明の固液分離方法によれば、前記逆洗工程によって前記スクリーンに捕集された物体を取り除き、該スクリーンの目詰まりを防ぐことができる。また、前記水中ポンプを用いることで、吸込能力が大きい高価なポンプを必要とせず、コストの上昇が抑えられる。さらに、前記逆洗工程は、前記吸込工程が終了した後に続けて実施する工程であるため、前記水中ポンプを停止し該吸込工程が終了した際に該水中ポンプ内に溜まっている液体と併せて前記供給管から供給された液体を前記吸込口から吐出させることができる。またさらに、前記水中ポンプを用いているため、前記供給管から供給された液体は前記インペラに接触しにくい。この結果、前記インペラが逆回転することが抑えられ、該インペラが逆回転する際の振動等に起因するポンプの故障が減少する。

なお、前記捕集工程や前記搬送工程は、前記水中ポンプが吸込口から吸込む際の流れを利用して実施される工程であってもよい。あるいは、前記捕集工程は、前記集積工程における固体を移動させる流れによっても、実施される場合があってもよい。

本発明の固液分離システムおよび固液分離方法によれば、コストを抑えつつ、捕集した物体をスクリーンから取り除く工夫がなされた、固液分離システムおよび固液分離方法を提供することができる。

本発明の固液分離システムに相当する沈砂池を上方から見た平面図である。 図１に示す沈砂池のＡ−Ａ断面図である。 図２に示す沈砂池のＢ−Ｂ断面図である。 図３に示す揚砂ポンプの内部構造を模式的に示す図である。 図３に示すスクリーンのＣ矢視図である。 本発明の第２実施形態の沈砂池を上方から見た平面図である。 図６に示す第２実施形態の沈砂池のＤ−Ｄ断面図である。 本発明の一実施形態である固液分離方法のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、固液分離システムとしての沈砂池と、この沈砂池で実施される固液分離方法を例に挙げて説明する。なお、本発明の固液分離システムは、沈砂池に限られるものではなく、例えば、沈砂池で砂が除去された汚水を受入れ、受け入れた汚水に含まれている汚泥を分離する沈殿池等、固体と液体とを分離する他のシステムに採用してもよく、これら沈殿池や他の固液分離システムにおいて本発明の固液分離方法を実施することもできる。

図１は、本発明の固液分離システムに相当する沈砂池１を上方から見た平面図であり、図２は、図１に示す沈砂池１のＡ−Ａ断面図である。

図１に示すように、沈砂池１は、図の左側から右側にかけて、上流側沈降部２ａ、集砂ピット４、下流側沈降部２ｂおよびポンプ井部６が設けられた平面視長方形状の池である。なお、上流側沈降部２ａと下流側沈降部２ｂとを区別する必要がない場合は、沈降部２と総称する場合がある。図１および図２に示すように、集砂ピット４には、揚砂ポンプ５が配置され、ポンプ井部６には、吐出水ポンプ６１および揚水ポンプ６２が配置されている。なお、吐出水ポンプ６１は、ポンプ井部６の底から所定高さ（例えば１ｍ程度の高さ）に設けられ、ポンプ井部６の底に溜まりやすい夾雑物等の吸込みを抑える工夫がなされている。以下、沈砂池１の長辺方向を長手方向と称し、短辺方向を池幅方向と称することがある。図１および図２に示す沈砂池１は、図の左側から汚水を受け入れ、受け入れた汚水は図の右側に向かってポンプ井部６までゆっくりと流れていく（図１および図２に示す白抜きの矢印参照）。図１および図２では、図の左側が上流側になり右側が下流側になる。

図２に示すＷＬは汚水の水面を表し、汚水に含まれている砂は、汚水がポンプ井部６に向けてゆっくりと流れていく間に、沈降部２および集砂ピット４に沈降する。沈降部２および集砂ピット４を通過した汚水は、ポンプ井部６に流入し、ポンプ井部６に設置された揚水ポンプ６２によって排出される。なお、沈砂池の上流側には、除塵機が設けられる場合がある。この除塵機は、沈砂池に流れ込もうとする汚水に含まれている固体のうち、所定の大きさ以上の夾雑物を除去し、揚砂ポンプの閉塞を防止するものである。本実施形態の沈砂池１には除塵機が設けられておらず、図２に示す、揚砂ポンプ５のスクリーン５３によって夾雑物を除去し、揚砂ポンプ５の閉塞を防止する態様を採用している。本実施形態の沈砂池１は、躯体強度等の関係で、上流側に除塵機を設けることができない沈砂池に好適に適用することができる。なお、スクリーン５３の詳しい説明は後述する。

沈降部２に沈降した砂は、詳しくは後述する集砂ノズル７１から吐出される水によって集砂ピット４に移動する。これによって、沈砂池１に流れ込んだ汚水中の砂は、集砂ピット４に集められる。すなわち、集砂ピット４は集積部の一例に相当し、沈砂池１に流れ込んだ汚水中の砂は、受け入れた液体に含まれている固体の一例に相当する。具体的には、上流側沈降部２ａでは、上流側から集砂ピット４に向かう方向（図１および図２に示す右方向の細い矢印参照）が砂の移動方向になり、下流側沈降部２ｂでは、下流側から集砂ピット４に向かう方向（図１および図２に示す左方向の細い矢印参照）が砂の移動方向になる。従って、上流側沈降部２ａでは、流下方向（図の白抜きの矢印）と移動方向（図の細い矢印）は一致するが、下流側沈降部２ｂでは、流下方向（図の白抜きの矢印）と移動方向（図の細い矢印）は反対向きになる。

図１に示すように、上流側沈降部２ａには、長手方向に延在し池幅方向に並んだ２つのトラフ２１，２１が設けられ、下流側沈降部２ｂにも、長手方向に延在し池幅方向に並んだ２つのトラフ２１，２１が設けられている。これらトラフ２１のうち、以下の説明では、上流側沈降部２ａに設けられたトラフ２１を上流側トラフ２１ａと称し、下流側沈降部２ｂに設けられたトラフ２１を下流側トラフ２１ｂと称して区別する場合がある。本実施形態では、これらトラフ２１それぞれは、全長が１０ｍ程度に設定されている。これらトラフ２１それぞれには、池幅方向両側からトラフ２１に向けて下方に傾斜した一対の傾斜面２２，２２が設けられている。本実施形態では、傾斜面２２は、コンクリートを打設することで形成されている。

図１に示すように、複数のトラフ２１それぞれには、集砂ノズル７１が設けられている。これらの集砂ノズル７１は、不図示の給水管によって吐出水ポンプ６１に接続され、吐出水ポンプ６１から供給されたポンプ井部６内の水が吐出口７１１から吐出される。上流側トラフ２１ａ，２１ａの下流側は、集砂ピット４に接続し、下流側トラフ２１ｂ，２１ｂの上流側も、集砂ピット４に接続している。トラフ２１内には、空間形成部材３が設けられている。トラフ２１および空間形成部材３についての詳しい説明は後述する。

図１に示すように、集砂ピット４は、池幅方向中央部分に設けられた平坦面部４１と、この平坦面部４１の池幅方向両側にそれぞれ設けられた一対の傾斜面部４２，４２を有している。平坦面部４１は、平面視矩形状の平坦な面によって構成され、この平坦面部４１の中央部分に揚砂ポンプ５が設置されている。揚砂ポンプ５は、詳しくは後述する吸込口５２ａ（図４参照）を備えている。揚砂ポンプ５は、集砂ピット４に集められた砂を吸込口５２ａから吸込むとともに、吸込んだ砂を揚砂管８１に吐出し不図示の沈砂分離機等まで送るものである。

傾斜面部４２は、平坦面部４１に向かって下方に傾斜した傾斜面によって構成され、これにより、傾斜面部４２に沈降した砂は、平坦面部４１に設置された揚砂ポンプ５に向かって傾斜面部４２を伝っていく。また、図１に示すように、集砂ピット４の内部には、一対の傾斜面部４２，４２それぞれに沿って配置された一対のピット集砂ノズル７２，７２が設けられている。ピット集砂ノズル７２それぞれは、長手方向に間隔をあけて配置された２つの吐出口７２１を有している。ピット集砂ノズル７２も不図示の給水管によって吐出水ポンプ６１に接続されており、ポンプ井部６の水が、吐出口７２１から集砂ピット４の幅方向中央に配置された揚砂ポンプ５に向けて吐出される。こうして、集砂ピット４内に集まってきた砂は、揚砂ポンプ５の周囲に集められる。

また図１に示すように、集砂ピット４の内部には、さらに一対の撹拌ノズル７３，７３が設けられている。撹拌ノズル７３も、不図示の給水管によって吐出水ポンプ６１に接続されており、２つの吐出口７３１を有している。撹拌ノズル７３は、吐出口７３１から揚砂ポンプ５のスクリーン５３に向けて水を吐出することで、スクリーン５３が捕集した夾雑物を取り除くものである。また、スクリーン５３の周囲に堆積した砂を撹乱させることで、揚砂ポンプ５の吸込口５２ａ（図４参照）が塞がれてしまうことを防ぎ、いわゆる砂噛み等によるポンプ始動時のロックの防止も図られている。なお、図２では、図面を簡略化するため、ピット集砂ノズル７２および撹拌ノズル７３は省略している。

図３は、図２に示す沈砂池１のＢ−Ｂ断面図である。この図３では、集砂ピット４内から下流側沈降部２ｂを見た様子を示し、図の左右方向が池幅方向になり、紙面手前側から紙面奥側に向かう方向が汚水の流下方向になる。なお、図３では、図２と同様に、ピット集砂ノズル７２および撹拌ノズル７３は省略している。初めに、沈降部２の構成を説明する。上流側沈降部２ａと下流側沈降部２ｂは、集砂ピット４を挟んで対称に構成されているため、ここでは、下流側沈降部２ｂを例に挙げて説明する。

図３に示すように、下流側トラフ２１ｂそれぞれは、開口を画定する一対の上縁２１１，２１１を有し、これら一対の上縁２１１，２１１それぞれから斜め上方に延びる傾斜面２２が設けられている。下流側沈降部２ｂに沈降した砂は、傾斜面２２を伝って流れ落ち、一対の上縁２１１，２１１によって画定される開口から下流側トラフ２１ｂ内に入り込む。本実施形態の下流側トラフ２１ｂは、ステンレス製の円筒体における上方の略１／３を切り欠いた形状のものであり、上方に向かって開口している。また、下流側トラフ２１ｂには、内周面によって画定される空間Ｓが形成されている。空間形成部材３は、下流側トラフ２１ｂ内の空間Ｓを仕切るものであって、下端より上の部分が閉塞した空間を形成するものである。また、本実施形態の空間形成部材３は、ステンレス製の円筒体における下方の略１／６を切り欠いた形状のものであり、下方に向かって開口している。以下、この開口している部分を吸引口３１と称する。空間形成部材３は、その長手方向の端部それぞれが、不図示の支持部材によって下流側トラフ２１ｂに支持されている。

集砂ノズル７１は、その後端部分に給水管７１２が接続され、その先端部分に吐出口７１１を備えたものである。本実施形態の集砂ノズル７１は、丸パイプを扁平状につぶして形成したものである。図１および図２に示すポンプ井部６に貯留された水を、吐出水ポンプ６１によって集砂ノズル７１に供給すると、集砂ノズル７１に供給された水が吐出口７１１から吐出される。集砂ノズル７１の吐出口７１１から空間形成部材３内に水が吐出されると、空間形成部材３の内と外とで圧力差が生じ、下流側トラフ２１ｂ内（空間Ｓ）に堆積した砂は、図３に示す曲線の矢印のように、吸引口３１から空間形成部材３内に吸い込まれる。さらに、その空間形成部材３内では、吸い込まれた砂が、吐出口７１１から吐出された水の流れによって集砂ピット４に向かって移動し、やがて集砂ピット４内に集められる。すなわち、本実施形態では、トラフ２１、集砂ノズル７１および空間形成部材３によって、沈降部２に沈降した砂を集砂ピット４に集める態様を採用している。

図３に示すように、揚砂ポンプ５は、集砂ピット４内に設けられたポンプ固定機構８２に固定されている。ポンプ固定機構８２は、集砂ピット４の平坦面部４１上に設置された支持部８２１と、この支持部８２１に支持されたエルボ状の固定揚砂管８２２と、固定揚砂管８２２から立設したガイド部材８２３を有している。固定揚砂管８２２の一端側には揚砂管８１が接続され、他端側には固定フランジ８２２１が設けられている。揚砂ポンプ５は、モータＭ（図４参照）が収容されたモータ収容部５１と、モータ収容部５１の下側に配置されたポンプケーシング５２と、ポンプケーシング５２の下端に取り付けられたスクリーン５３を有している。ポンプケーシング５２は、水平方向に指向したポンプ吐出口５２１を有しており、ポンプ吐出口５２１には、係止爪５２１１と把持部５２１２が設けられている。揚砂ポンプ５は、ポンプ固定機構８２に着脱自在なものであり、この揚砂ポンプ５をポンプ固定機構８２に固定するには、把持部５２１２をガイド部材８２３に把持させた状態で、揚砂ポンプ５を集砂ピット４内に沈めていく。そうすると、ポンプ吐出口５２１と固定揚砂管８２２とが連通する状態で接合し、揚砂ポンプ５の自重によって係止爪５２１１が固定揚砂管８２２の固定フランジ８２２１に係合する。これにより、揚砂ポンプ５がポンプ固定機構８２に固定される。揚砂ポンプ５がポンプ固定機構８２に固定された状態では、集砂ピット４の平坦面部４１とスクリーン５３の下端との間に隙間（本実施形態では１５ｍｍ程度）を設けている。

また、支持部８２１には、洗浄ノズル７４も支持されている。この洗浄ノズル７４は、吐出口７４１が形成された先端部分がスクリーン５３内に挿入され、後端部分には、第１分岐給水管８３１が接続されている。第１分岐給水管８３１は、第２分岐給水管８３２とともに給水管８３から分岐したものであり、給水管８３には第１電動弁Ｖ１が設けられている。図２に示すように、給水管８３は、ポンプ井部６の吐出水ポンプ６１に接続している。また、図２および図３に示すように、第２分岐給水管８３２は、揚砂管８１に接続している。図１および図２に示す吐出水ポンプ６１によって給水管８３に供給されたポンプ井部６の水は、図３に示す第１分岐給水管８３１を流れて洗浄ノズル７４の吐出口７４１から吐出されるとともに、第２分岐給水管８３２を流れて揚砂管８１に供給される。なお、揚砂管８１は、第２分岐給水管８３２が接続する箇所よりも上方側（不図示の沈砂分離機側）に第２電動弁Ｖ２を備えている。

図４は、図３に示す揚砂ポンプ５の内部構造を模式的に示す図である。図４では、図面を簡略化するため、スクリーン５３については、その外形のみを二点鎖線で示している。図５は、図３に示すスクリーン５３のＣ矢視図である。図５に示す、放射状に配置された複数のスクリーンバー５３１は、下部フランジ５３２に固定されるものであるが、図５では、複数のスクリーンバー５３１の配置状態を示すため、便宜的に下部フランジ５３２を分離した状態を示している。また、図５では、説明の便宜のため、平面視におけるスクリーン５３の中心Ｏを示している。

図４に示すように、揚砂ポンプ５のモータ収容部５１には、モータＭが収容され、このモータＭは不図示の制御部によって駆動制御されている。ポンプケーシング５２には、モータＭの駆動軸に取り付けられモータＭが駆動することで回転するインペラ５２２が収容されており、インペラ５２２の下方位置には吸込口５２ａが形成されている。本実施形態の揚砂ポンプ５は、インペラ５２２が、揚砂管８１（図３参照）と吸込口５２ａを結ぶ経路の中心線Ｒから外れた位置に配置された渦流式のポンプであり、ポンプケーシング５２とインペラ５２２との隙間Ｃが十分に確保されている。本実施形態では、ポンプ吐出口５２１の内径Φ１と吸込口５２ａの径Φ２とを略同一に設定しており、隙間Ｃの寸法は、ポンプ吐出口５２１の内径Φ１および吸込口５２ａの径Φ２の０．７倍程度に設定されている。なお、本実施形態では、渦流式のポンプを採用しているため閉塞は生じにくいが、隙間Ｃを通過できない大きさの夾雑物が吸込口５２ａから吸引されると、揚砂ポンプ５が閉塞してしまう虞がある。また、ポンプケーシング５２の下端部分には、スクリーン５３を固定するための上部フランジ５２３が取り付けられている。

図５に示すように、スクリーン５３は、複数のスクリーンバー５３１と、下部フランジ５３２と、枠部材５３３とを有しており、下部フランジ５３２が、図４に示す上部フランジ５２３に不図示のボルトとナットによって固定されることで、ポンプケーシング５２に取り付けられている。本実施形態の複数のスクリーンバー５３１は溶接によってそれぞれ下部フランジ５３２に固定されているが、前述したように図５では説明の便宜のため、スクリーンバー５３１と下部フランジ５３２とを分離した状態を示している。本実施形態のスクリーンバー５３１は、その幅が１５０ｍｍ程度、高さが２１０ｍｍ程度、厚みが３ｍｍ程度の矩形状の板材である。これら複数のスクリーンバー５３１は、吸込口５２ａの下方に位置する中心領域（例えば、スクリーン５３の中心Ｏと中心を同じくした、吸込口５２ａの径Φ２よりもやや大きい円形の領域）と、洗浄ノズル７４を挿入する領域（例えば、スクリーン５３の中心Ｏに対して４５°程度の扇形状の領域）にスペースをあけた状態で放射状に配置されている。また、これら放射状に配置されたスクリーンバー５３１の外周部分は、フランジ部５３３ａを有する枠部材５３３によって囲まれ、このフランジ部５３３ａも下部フランジ５３２に固定されている。本実施形態では、スクリーン５３の中心Ｏに対して、スクリーンバー５３１どうしの角度αを約９°に設定している。また、図５において楕円で囲んで拡大して示すように、スクリーン５３の目幅（スクリーンバー５３１どうしの間隔）は、内側から外側に向けて大きくなるように設定されている。さらに、本実施形態では、スクリーンバー５３１の幅（放射方向の長さ）を１５０ｍｍ程度に設定している。これにより、紐状の夾雑物Ｇ２がスクリーンバー５３１に絡み付き、除去することが困難になってしまうといった不具合を防止している。なお、スクリーンバー５３１の幅を１５０ｍｍ程度に設定した結果、本実施形態では、外側の目幅Ｄ２は、内側の目幅Ｄ１の大きさの２倍〜３倍程度（例えば、内側の目幅Ｄ１が集砂ピット４の平坦面部４１とスクリーン５３の下端との間の隙間と同じ１５ｍｍ程度、外側の目幅Ｄ２が４０ｍｍ程度）になっている。ここで、スクリーン５３の大型化を回避しつつ紐状の夾雑物Ｇ２の絡み付きを効率的に防止するためには、スクリーンバー５３１の幅を１００ｍｍ〜２００ｍｍに設定することが好ましい。

集砂ピット４に集められた砂は、制御部によってモータＭを駆動させ、揚砂ポンプ５のインペラ５２２を回転させることで、吸込口５２ａから吸込まれ、ポンプ吐出口５２１から吐出される。ポンプ吐出口５２１から吐出された砂は、図３に示す、固定揚砂管８２２および揚砂管８１を流れて不図示の沈砂分離機に送られる。本実施形態では、モータＭが水中に没する水中ポンプを採用しているため、特許文献２記載の沈砂池に採用されている陸上サンドポンプに比べ、集砂ピット４に集められた砂を吸込口５２ａから揚砂ポンプ５内に円滑に吸込むことができる。このため、吸込能力が大きい高価なポンプを必要とせず、沈砂池１のコストの上昇を抑えることができる。

また、本実施形態のように、沈砂池１の上流側に除塵機を設けていない場合には特に、揚砂ポンプ５を閉塞させてしまうような夾雑物が集砂ピット４に流れ込んでくる場合がある。本実施形態の揚砂ポンプ５はスクリーン５３を備えているため、図５の楕円で囲んで示すように、スクリーンバー５３１どうしの間に、例えば塊状の夾雑物Ｇ１が嵌り込み、あるいは、紐状の夾雑物Ｇ２が引っ掛かることでスクリーン５３に捕集され、これら夾雑物Ｇ１，Ｇ２が揚砂ポンプ５の吸込口５２ａに吸込まれることを阻止している。これにより揚砂ポンプ５の閉塞を防止することができる。また、本実施形態では、１つの洗浄ノズル７４の先端をスクリーン５３内に挿入する態様を採用しているため、洗浄ノズル７４やその配管を収容するために必要な、スクリーン５３内のスペースを抑えることができ、その分、スクリーン５３の小型化および軽量化を図ることができる。これにより、本実施形態では、スクリーン５３を揚砂ポンプ５に固定し、スクリーン５３とともに揚砂ポンプ５をポンプ固定機構８２に着脱できる態様を採用している。さらに、スクリーン５３をポンプケーシング５２の下端部分に取付ける構造であるため、従来の揚砂ポンプ５を大幅に変更することなく用いることができる。

モータＭの駆動を停止し揚砂ポンプ５による吸込を停止した後、すなわち制御部がモータＭの駆動制御を行っていない状態で、図３に示す、給水管８３から第１分岐給水管８３１と第２分岐給水管８３２それぞれに水を供給する。第２分岐給水管８３２に供給された水は、揚砂管８１および固定揚砂管８２２を流れてポンプ吐出口５２１から揚砂ポンプ５に流入し、図４の矢印で示すように吸込口５２ａから吐出される。吸込口５２ａから吐出された水は、平坦面部４１に衝突して向きを変え、スクリーン５３の内側から外側に向かって放射方向に流れる。これにより、スクリーン５３に捕集された夾雑物Ｇ１，Ｇ２を除去することが可能になる。ここで、本実施形態では、インペラ５２２が、揚砂管８１と吸込口５２ａを結ぶ経路の中心線Ｒから外れた位置に配置された渦流式のポンプを採用しているため隙間Ｃを十分に確保でき、ポンプ吐出口５２１から揚砂ポンプ５に流入した水は隙間Ｃを通過し、吸込口５２ａから吐出される。この結果、インペラ５２２が逆回転することが抑えられ、インペラ５２２が逆回転する際の振動等に起因する揚砂ポンプ５の故障を防ぐことができる。

また、第１分岐給水管８３１に供給された水は、図５の複数の矢印で示すように、洗浄ノズル７４の吐出口７４１から吐出される。本実施形態では、一つの洗浄ノズル７４を用い、スクリーン５３内の端に寄った位置からスクリーン５３の中心Ｏに向けて水を吐出、すなわち、スクリーン５３内の一端側からスクリーン５３内の他端側に向けて水を吐出している。これにより、径方向の一端側から径方向の他端側に位置するスクリーン５３の部分に向かって水を吐出することになり、洗浄ノズル７４から、スクリーン５３までの距離を確保しやすい。このため、洗浄ノズル７４から吐出された水は、扇状に拡がり、本実施形態では、複数のスクリーンバー５３１のうちの４割程度に水を吐出することが可能になる。なお、本実施形態では、設置のしやすさ等を考慮して、吐出口７４１が水平を向く姿勢に洗浄ノズル７４を設置しているが、吐出口７４１の向きがやや下方に傾斜した姿勢で洗浄ノズル７４を設置する等、スクリーン５３の、夾雑物Ｇ１，Ｇ２が捕集されやすい箇所に向けて水が吐出されるように洗浄ノズル７４の姿勢を調整してもよい。

さらに、図５の楕円で囲んで示すように、スクリーン５３の目幅が内側から外側に向けて大きくなるように設定され、洗浄ノズル７４から吐出された水も吸込口５２ａから吐出された水も、スクリーン５３の内側から外側に向けて流れる。このため、スクリーンバー５３１どうしの間に捕集された夾雑物Ｇ１であっても、スクリーンバー５３１に引っ掛かった紐状の夾雑物Ｇ２であっても除去されやすい。

図６は、本発明の第２実施形態の沈砂池１を上方から見た平面図であり、図７は、図６に示す第２実施形態の沈砂池１のＤ−Ｄ断面図である。

以下の説明では、これまで説明してきた第１実施形態の沈砂池１との相違点を中心に説明し、重複する説明は省略することがある。また、第１実施形態の沈砂池１の構成要素の名称と同じ名称の構成要素には、これまで用いた符号を付して説明する。

図６に示すように、第２実施形態の沈砂池１は、池幅が第１実施形態の沈砂池１の池幅より狭いもの（例えば３ｍ以内）であり、上流側沈降部２ａに１つの上流側トラフ２１ａが設けられ、下流側沈降部２ｂにも１つの下流側トラフ２１ｂが設けられている。揚砂ポンプ５は、集砂ピット４内における池幅方向の略中央に配置され、上流側トラフ２１ａの下流側の端部および下流側トラフ２１ｂの上流側の端部それぞれに対向している。なお、第２実施形態の沈砂池１は、集砂ピット４の幅も狭いため、図１に示す第１実施形態の沈砂池１に設けられた、傾斜面部４２やピット集砂ノズル７２は設けられていない。

図６および図７に示すように、第２実施形態の沈砂池１では、第１実施形態の沈砂池１に比べ、ポンプケーシング５２や吸込口５２ａに対する相対的な外径の大きさが大きいスクリーン５３を用いており、図７に示すように、複数のスクリーンバー５３１は、ポンプケーシング５２の周囲に配置されている。前述したように、上流側沈降部２ａに沈降した砂は、上流側トラフ２１ａに沿って上流側から下流側に向けて集砂ピット４に流れ込み、下流側沈降部２ｂに沈降した砂は、下流側トラフ２１ｂに沿って下流側から上流側に向けて集砂ピット４に流れ込む。ここで、集砂ピット４に流れ込む砂と一緒に夾雑物も集砂ピット４に流れ込むため、スクリーン５３における、上流側トラフ２１ａの下流側端部と対向する部分と、下流側トラフ２１ｂの上流側端部と対向する部分に夾雑物が捕集されやすい。このため、図６に示すように、上流側トラフ２１ａの下流側端部に向けて水を吐出する位置に洗浄ノズル７４を設け、下流側トラフ２１ｂの上流側端部に向けて水を吐出する位置にも洗浄ノズル７４を設けている。これにより、夾雑物が捕集されやすい箇所に集中的に水を吐出し、スクリーン５３に捕集された夾雑物を効率的に除去することができる。

また、図７に示すように、洗浄ノズル７４の吐出口７４１は、揚砂ポンプ５の吸込口５２ａよりも上方に位置している。これにより、洗浄ノズル７４の吐出口７４１から水を吐出する際に生じる気泡が、吸込口５２ａから流入しにくくなり、揚砂ポンプ５のエア噛みを防止することができ好ましい。なお、図１および図２に示す吐出水ポンプ６１は、前述したように、ポンプ井部６の底から所定の高さに設置され、ポンプ井部６の底に溜まった夾雑物等の吸込を防ぐ工夫がなされており、洗浄ノズル７４には比較的きれいな水を供給することができる。このため、洗浄ノズル７４の配管として、例えば２５Ａ等の比較的細い配管を採用することができ、第２実施形態の沈砂池１のように、スクリーン５３内に洗浄ノズル７４を２つ配置する態様であっても、スクリーン５３の大型化を抑える工夫がなされている。

次いで、図１〜図５および図８を用いて本発明の固液分離方法の一実施形態について説明する。図８は、本発明の一実施形態である固液分離方法のフローチャートである。

初めに沈降工程（ステップＳ１）を説明する。この沈降工程は、沈砂池１が汚水を受け入れている間は継続して実施される。沈砂池１に流れ込んだ汚水は、図１および図２に示すポンプ井部６に向かって流れる。汚水がポンプ井部６まで流れる間に、汚水に含まれている砂の多くが、上流側沈降部２ａ、集砂ピット４および下流側沈降部２ｂに沈降していく。上流側沈降部２ａや下流側沈降部２ｂに沈降した砂は傾斜面２２を伝ってトラフ２１に流れ落ちる。こうして、トラフ２１の空間Ｓ（図３参照）内に砂を沈降させる。トラフ２１内に砂を沈降させる工程が沈降工程の一例に相当する。

トラフ２１内に沈降した砂は、集積工程（ステップＳ２）によって集砂ピット４に向けて移動させられ集砂ピット４に集められる。この集積工程では、集砂ノズル７１の吐出口７１１から空間形成部材３内に水を吐出することで、トラフ２１内に沈降した砂を集砂ピット４に移送する。前述したように、空間形成部材３内に水を吐出すると、トラフ２１内に沈降した砂が空間形成部材３内に吸い込まれた状態で空間形成部材３内を移動し、やがて集砂ピット４に集められる。ここでは、夾雑物も砂に混じって集砂ピット４に集められる。なお、第１実施形態の沈砂池１では、図１に示すピット集砂ノズル７２から水を吐出することで、集砂ピット４に集められた砂が、さらに揚砂ポンプ５の周囲に集められる。

集積工程において集砂ピット４に集められた砂と夾雑物のうち、捕集工程（ステップＳ３）によって、スクリーン５３の目幅以上の大きさの夾雑物Ｇ１や、紐状の夾雑物Ｇ２がスクリーン５３に捕集される。また、スクリーン５３を通過してきた砂は、吸込工程（ステップＳ４）によって、揚砂ポンプ５の吸込口５２ａから吸込まれる。捕集工程と吸込工程は、図４に示す揚砂ポンプ５において、制御部によってモータＭを駆動させインペラ５２２を回転させることで実施される。モータＭが駆動することによってインペラ５２２が回転すると、集砂ピット４に集められた砂と夾雑物が吸込口５２ａに向かって吸い寄せられ、図５の楕円で囲んで示すように、スクリーン５３の目幅以上の大きさの夾雑物Ｇ１や、紐状の夾雑物Ｇ２がスクリーン５３に捕集される。これにより、揚砂ポンプ５の閉塞が防止される。なお、集積工程によって集砂ピット４に移動してきた夾雑物が、そのままスクリーン５３に捕集される場合もある。砂は、スクリーン５３を通過し、揚砂ポンプ５の吸込口５２ａから吸込まれる。なお、集積工程が実施されている間も、図４に示すモータＭが駆動することによるインペラ５２２の回転が継続される。

吸込工程によって吸込口５２ａから吸込まれた砂は、揚砂ポンプ５が駆動を続けることで搬送工程（ステップＳ５）によって不図示の沈砂分離機に向かって搬送される。具体的には、吸込口５２ａから吸込まれた砂は、図４に示す、ポンプケーシング５２とインペラ５２２との隙間Ｃを通って、ポンプ吐出口５２１から吐出され、図３に示す、固定揚砂管８２２および揚砂管８１を通って不図示の沈砂分離機まで搬送される。

ここまでの沈降工程から搬送工程までの説明は、沈砂池１に受け入れた汚水に含まれている砂が、汚水と分離され沈砂分離機に送られるまでの工程を順番に記載しており、沈砂池１全体でみると、沈降工程から搬送工程までの各工程の全部あるいは一部が並行して実施される場合もあるし、前述した説明の順序と前後して実施される場合もある。

吸込工程終了後に、逆洗工程（ステップＳ６）と吐出工程（ステップＳ７）を実施する。これら逆洗工程と吐出工程は、図３に示す第１電動弁Ｖ１を開放することで開始される。逆洗工程では、図３に示す第２分岐給水管８３２から揚砂管８１に供給された水が固定揚砂管８２２を流れてポンプ吐出口５２１から揚砂ポンプ５に流入し、図４の矢印に示すように、吸込口５２ａから吐出される。吸込口５２ａから吐出された水は、平坦面部４１に衝突して向きを変え、スクリーン５３の内側から外側に向かって放射方向に流れることで、スクリーン５３に捕集された夾雑物Ｇ１，Ｇ２を除去することができる。この逆洗工程は、吸込工程が終了した後に続けて実施されるものであり、具体的には、不図示の制御部によって図４に示すモータＭの駆動を停止させ、これによりインペラ５２２の回転を停止させるとともに、第２電動弁Ｖ２を閉めることで吸込工程を終了させる。その後続けて逆洗工程が実施される。吸込工程の終了時には、揚砂ポンプ５や固定揚砂管８２２、あるいは揚砂管８１のうち第２電動弁Ｖ２よりも下方の部位に水が溜まっている。溜まっている水は、吸込工程が終了すると逆流し、吸込口５２ａから吐出される。逆洗工程は、吸込工程が終了した後に続けて実施するため、揚砂ポンプ５内等に溜まっていた水と併せて第２分岐給水管８３２から供給された水を吸込口５２ａから吐出させることができる。

吐出工程では、図３に示す第１分岐給水管８３１から供給された水が、図５に示すように洗浄ノズル７４の吐出口７４１から吐出され、これによってもスクリーン５３に捕集された夾雑物Ｇ１，Ｇ２が除去される。なお、第１分岐給水管８３１と第２分岐給水管８３２それぞれに電動弁を設け、逆洗工程を実施するタイミングと吐出工程を実施するタイミングをずらしてもよいが、本実施形態のように、逆洗工程と吐出工程を同時に実施すれば、吸込口５２ａから吐出された水と、洗浄ノズル７４から吐出された水との相乗効果によって、スクリーン５３に捕集された夾雑物Ｇ１，Ｇ２をより効率的に除去することができる。

さらに、撹拌ノズル７３から水を吐出させることによっても、スクリーン５３に捕集された夾雑物Ｇ１，Ｇ２を除去することができる。撹拌ノズル７３から水を吐出するタイミングは特に限定されるものではないが、撹拌ノズル７３の吐出口７３１から吐出される水は、スクリーン５３の外側から内側に向かう流れになるため、同じ方向の水の流れになる、捕集工程および吸込工程と並行して実施することもできる。

また、撹拌ノズル７３から水を吐出する方向は、揚砂ポンプ５のインペラー５２２の回転方向であって吸引口５２ａの外周円の接線方向と同じ方向にすることが好ましい。そうすることで、インペラー５２２による渦流との相乗効果により吸引口５２ａ付近に堆積した砂をよく撹乱して、揚砂ポンプ５の吸引口５２ａからの吸引効果をより高めることができるものである。

本発明は前述の実施の形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。例えば、本実施形態では、洗浄ノズル７４等の各ノズルや吸込口５２ａから吐出させる水には、ポンプ井部６に貯留された水を用いているが、例えば、下水処理場に受け入れた他の水を使用してもよく、上水等その他の水を使用してもよい。また、本実施形態の沈砂池１は、上流側沈降部２ａと下流側沈降部２ｂを備えているが、本発明は、１つの沈降部（上流側沈降部２ａ）のみを備えた沈砂池にも適用可能である。さらに、沈降した砂を集砂ピット４まで移送する手段は特に限られるものではなく、スクリュコンベアを用いてもよいし、高圧水を噴射して集砂するいわゆる高圧集砂方式を採用してもよい。またさらに、沈砂池１の上流側に除塵機を設けてもよい。なお、沈砂池１の上流側に除塵機を設けたとしても、細長いし渣等の場合には、除塵機の目幅以上の長さのものであっても除塵機をすり抜けてしまう場合がある。しかしながら、本実施形態の沈砂池１では、集砂ピット４にスクリーン５３が設置されているため、除塵機をすり抜けてきた細長いし渣等をそのスクリーン５３で捕集することができる場合がある。すなわち、捕集のチャンスが２回あることになり、捕集成功の確率が高まる。

なお、以上説明した実施形態や第２実施形態のいずれか一方にのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を、いずれか他方に適用してもよい。

１ 沈砂池
２ 沈降部
２１ トラフ
２２ 傾斜面
３ 空間形成部材
４ 集砂ピット
５ 揚砂ポンプ
５２ ポンプケーシング
５２ａ 吸込口
５２２ インペラ
５３ スクリーン
５３１ スクリーンバー
６ ポンプ井部
７１ 集砂ノズル
７２ ピット集砂ノズル
７３ 撹拌ノズル
７４ 洗浄ノズル
８１ 揚砂管
８３１ 第１分岐給水管
８３２ 第２分岐給水管
Ｇ１，Ｇ２ 夾雑物
Ｍ モータ

Claims (5)

1. 受け入れた液体に含まれている固体が沈降する沈降部と、
   前記沈降部に接続し該沈降部に沈降した固体が集められる集積部と、
   前記集積部に集められた固体を吸込む吸込口を有するポンプと、
   前記ポンプに接続され前記吸込口から吸込まれた固体が外部に向かって搬送される搬送管と、
   前記吸込口の周りに配置され、目幅以上の物体の通過を遮るスクリーンと、
   前記搬送管に接続し該搬送管に液体を供給する供給管とを備え、
   前記ポンプは、ケーシング内に収容されたインペラを駆動するモータを水中に没して使用する水中ポンプであり、
   前記吸込口は、前記供給管から供給された液体が吐出される吐出口としても機能するものであることを特徴とする固液分離システム。
2. 前記インペラは、前記搬送管と前記吸込口を結ぶ経路の中心線から外れた位置に配置されたものであることを特徴とする請求項１記載の固液分離システム。
3. 前記スクリーンの内側に配置され、該スクリーン内の一端側から該スクリーン内の他端側に向けて液体を吐出するノズルを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の固液分離システム。
4. 前記スクリーンは、前記目幅が内側から外側に向けて大きくなるものであることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の固液分離システム。
5. 受け入れた液体に含まれている固体を沈降部に沈降させ沈降させた固体を集めて分離する固液分離方法であって、
   受け入れた液体に含まれている固体を前記沈降部に沈降させる沈降工程と、
   沈降させた固体を移動させ該固体を集積部に集める集積工程と、
   前記集積部に集められた固体のうちの目幅以上の固体をスクリーンによって捕集する捕集工程と、
   前記スクリーンを通過してきた固体を、ケーシング内に収容されたインペラを駆動するモータを水中に没して使用する水中ポンプの吸込口から吸込む吸込工程と、
   前記吸込口から吸込まれた固体を搬送管を通過させることで外部に向かって搬送する搬送工程と、
   前記搬送管に接続した供給管に液体を供給し、該液体を前記吸込口から吐出させる逆洗工程とを有し、
   前記逆洗工程は、前記吸込工程が終了した後に続けて実施する工程であることを特徴とする固液分離方法。