JP2019022869A - 移送装置、沈殿物除去装置及び移送方法 - Google Patents

移送装置、沈殿物除去装置及び移送方法 Download PDF

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【課題】低圧の水を水中で噴射しても沈殿物を移送できる移送装置及び沈殿物除去装置を提供する。【解決手段】沈砂池101の池底103に形成された集砂トラフ105に設けられた混気ジェットノズル11と、混気ジェットノズル11と集砂水収集配管23及び集砂水供給配管24で接続され混気ジェットノズル11に水を送り込んで混気ジェットノズル11から沈砂池101の液中又は気中に噴出させる集砂水ポンプ22と、混気ジェットノズル11に設けられ、混気ジェットノズル11から放出される水の作り出す負圧により混気ジェットノズル11から噴出する水に混気する空気を取り入れる空気取入れ口とを備え、沈砂池101の沈殿物を混気ジェットノズル11から放出される混気した水で移送する。【選択図】図1

Description

本発明は、移送装置、沈殿物除去装置及び移送方法に関する。
本技術分野の背景技術として、特開2008−126145号公報(特許文献1)がある。この公報には、「揚砂ポンプ5の砂吸込口51を配設した集砂ピット11に向かって低くなるよう傾斜した池底12の形状を備えた沈砂池1の底部に向かって水を噴射するように集砂ノズル2を配設した沈砂池の集砂装置において、集砂ノズル2を、水面上に配設するとともに、噴射水が沈砂池1の側壁14と池底12とが接する隅角部10の近傍域に到達するようにする。」と記載されている(要約参照)。
特開2008−126145号公報
沈砂池の沈殿物を移送する技術としては、沈殿物を集砂ピット内に流動移送するために、池底等にジェットノズルを、そのノズル孔を集砂ピットに向かうようにして配設し、高圧ポンプから供給されるジェット水を噴射する方式等が知られている。しかし、かかる技術は、給水ポンプが高圧となるため、電力費等のランニングコストが多大となる不具合がある。そのため、特許文献1の技術のように、低圧の噴射水によって集砂を行う低圧式の移送装置が提案されている。
しかしながら、特許文献1の移送装置は、低圧の噴射水によって沈殿物の移送を行う関係上、沈砂池の水を除去して気中で沈殿物を移送しなければならないという制約がある。
そこで、本発明は、低圧の水を水中で噴射しても沈殿物を移送できる移送装置及び沈殿物除去装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の一形態は、沈砂池又は沈殿池の池底に形成されたトラフに設けれたノズルと、前記ノズルと配管で接続され当該ノズルに水を送り込んで当該ノズルから前記沈砂池又は沈殿池の液中又は気中に噴出させる送水装置と、前記ノズルに設けられ、当該ノズルから放出される水の作り出す負圧により当該ノズルから噴出する水に混気する空気を取り入れる空気取入れ口とを備え、前記沈砂池又は沈殿池の沈殿物を前記ノズルから放出される混気した水で移送することを特徴とする。
本発明によれば、低圧の水を水中で噴射しても沈殿物を移送できる移送装置及び沈殿物除去装置を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の一実施例である移送装置及び沈殿物除去装置を設置した沈砂池の縦断面図である。 本発明の一実施例である移送装置の混気ジェットノズルを含めた集砂トラフの縦断面図である。 本発明の一実施例である移送装置が設けられた集砂トラフ及び集砂カバーの縦断面図である。 本発明の一実施例の変形例である移送装置の混気ジェットノズルを含めた集砂トラフの縦断面図である。 本発明の一実施例の別の変形例である移送装置及び沈殿物除去装置を設置した沈砂池の縦断面図である。
以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。
まず、従来、汚水処理施設、ポンプ場、浄水施設等に設置される沈砂池、雨水滞留池等(本明細書において、総称して「沈砂池」という)や沈殿池においては、次のような処理を行っている。つまり、当該施設内に導入される水に含まれる固形物等、例えば、砂や泥(本明細書において、総称して「沈殿物」という)は自然の重力を利用して池底に沈殿、沈積させ、この沈殿物を池底に設置した集砂ピットに集めてポンプにより吸引して排出するようにしている。
沈殿物を集砂ピット内に流動移送するためには、池底あるいは池底近傍に多数のジェットノズルを、そのノズル孔を集砂ピットに向かうようにして配設し、このジェットノズルを順次切り替えて高圧ポンプから供給されるジェット水を噴射する方式等の移送装置が知られている。
しかしながら、沈砂池において、このジェットノズルから噴射される高圧のジェット水の噴射水圧によって集砂ピット側に向かって沈殿物を移動するようにすると、次のような不具合がある。すなわち、比較的に比重の小さい沈殿物はジェット水の噴射水圧によって再び舞い上がるようになり、集砂率が低下するという不具合がある。また、ジェットノズルへのジェット水の供給を高圧にして行う必要があるので、給水ポンプは必然的に高圧となり、そのため電力費等が多大となるという不具合がある。
ところで、沈砂池においては、このような移送装置の有する問題点に鑑みて、近年、低圧の噴射水によって沈殿物の流動移送を行う低圧式の移送装置が提案され、実用化されるようになってきている(前記の特許文献1を参照)。
しかしながら、このような移送装置は、低圧の噴射水によって沈殿物の移送を行う関係上、沈砂池や沈殿池の水を除去して気中で噴射水を放出して沈殿物を移送しなければならないという制約がある。このため、このような移送装置は、沈砂池内に水が溜まっているような条件下では使用できないという不具合があった。
そこで、以下では、このような不具合点を解決し、沈砂池や沈殿池に水がある状態、すなわち水中にあっても低圧の噴射水によって沈殿物の流動移送を効果的に行うことができる移送装置及び当該移送装置を用いた沈殿物除去装置について本発明の実施例として説明する。
図1は、本実施例にかかる移送装置及び沈殿物除去装置を設置した沈砂池の縦断面図である。なお、かかる装置は沈殿池101に設置してもよい。下記の説明で各配管に付された矢印は、水や空気等の流れの方向を示している。この沈砂池101には、図の左側から矢印102で示すように沈殿物を含む水が流入する。沈砂池101の池底103には、池底103内に沈殿した沈殿物を吸い上げるために沈殿物を集めるエリアとなる集砂ピット104が設けられ、また、集砂トラフ(トラフ)105も設けられている。集砂トラフ105の長手方向は集砂ピット104に向かっていて、その先端は集砂ピット104に達している。図1においては、集砂ピット104の左右にそれぞれ集砂トラフ105が設置されている。集砂トラフ105は、図1の紙面に垂直な方向に複数本配列されている。図1では、沈砂池101に水が溜まった状態を図示していて、符号106がその水面を示している。
本実施例の移送装置1は、混気ジェットノズル11(ノズル)、集砂弁21及び集砂水ポンプ22などから構成される。まず、池底103には送水装置となる集砂水ポンプ22が設けられている。集砂水ポンプ22は、比較的低電力により駆動し、比較的低圧で水を送給するポンプである。この集砂水ポンプ22には、集砂水収集配管23が接続され、この集砂水収集配管23には、開閉弁27と当該開閉弁27の集砂水ポンプ22側に設けられた逆止弁27aとが配設されている。この集砂水収集配管23の開閉弁27よりも先では、沈砂池101の外側で複数本の集砂水供給配管24に分岐する。複数本の集砂水供給配管24のうち1本を除いて他の集砂水供給配管24には、それぞれ電磁弁である集砂弁21と、手動弁である集砂弁26とが直列に接続されて配設されている。これら、集砂弁21及び集砂弁26が配設された各集砂水供給配管24の先は、再び沈砂池101内に延びてそれぞれ混気ジェットノズル11に接続されている。各混気ジェットノズル11は各集砂トラフ105内に設けられている。
各混気ジェットノズル11には、給気配管31の一端が接続され、この給気配管31の他端側は沈砂池101外に存在して、空気量調節装置となる電磁弁である吸気弁32が配設されている。吸気弁32を開くことにより吸気弁32より先の給気配管31の端部から給気配管31を介して混気ジェットノズル11は空気を取り入れることができる。吸気弁32の混気ジェットノズル11側には逆止弁33が設けられている。混気ジェットノズル11は、後述のとおり水を噴出するが、その水の噴出方向は破線矢印に示すように集砂ピット104方向である。
図2は、混気ジェットノズル11を含めた集砂トラフ105の縦断面図である。混気ジェットノズル11は、集砂水ポンプ22により送給される水111を、その先端部の吹出し口12から噴出する。また、混気ジェットノズル11の上部には、空気取入れ口13が設けられ、空気取入れ口13は前記の給気配管31(図1)と接続されている。これは吹出し口12から水を噴出する際の負圧により空気取入れ口13から空気を取り込んで(矢印112で示す)、当該空気を吹出し口12から噴出する水111に混気するための空気取入れ口である。
混気ジェットノズル11は、例えば断面が円筒形状の集砂カバー14(カバー)に覆われ、この集砂カバー14は、混気ジェットノズル11の先に集砂トラフ105に沿って延びている。混気ジェットノズル11の先における集砂カバー14の下部には開口14aが設けられている。
図1に戻り、揚砂ポンプ61には、沈殿物123の負荷(単位水量当たりの沈殿物の重量等)を当該揚砂ポンプ61に供給されている電流値等から判断する判断部41が接続されている。吸気弁32のモータ32aには、この判断部41の判断結果に基づいて、吸気弁32のモータ32aを制御し、吸気弁32の開度を制御する制御部42が接続されている。
図3は、集砂トラフ105及び集砂カバー14の横断面図である。集砂トラフ105は、その池底103における両側が傾斜面111になっていて、この傾斜面111に続いて下方に径断面形状が略円筒形状の曲面として集砂トラフ105が存在する。この曲面の集砂トラフ105に囲まれて、円筒形状の集砂カバー14が存在し、この集砂カバー14の円筒形状の略中心軸線上に混気ジェットノズル11の吹出し口12が位置している。集砂カバー14の下部には開口14aが設けられている。
図1に戻り、本実施例の沈殿物除去装置51は、前記移送装置1、揚砂ポンプ61及び攪拌弁71,72などから構成される。まず、沈砂池101の外部には、吸上げ装置となる揚砂ポンプ61が設けられている。揚砂ポンプ61の吸引側には揚砂配管63が接続され、その先は沈砂池101に挿入されて集砂ピット104に達している。揚砂配管63の先端部にはノズル68が設けられて、集砂ピット104内に延在している。揚砂ポンプ61の吐出側には、揚砂配管64が延び、当該揚砂配管64には揚砂ポンプ61側に逆止弁65aが配置された開閉弁65が配設されている。この揚砂配管64の先は沈砂洗浄分離設備66に接続されている。揚砂ポンプ61は集砂ピット104から沈殿物を含む水(揚砂水)を汲み上げて沈砂洗浄分離設備66に送る。沈砂洗浄分離設備66では、揚砂水から沈殿物を分離して、これを排出する。沈殿物を分離された水(排水)は、排水管67により沈砂池101に戻される。
前記した集砂水供給配管24のうちの一本は先端部73が複数に分岐して集砂ピット104内に延在している。この複数に分岐した集砂水供給配管24の先端部73は攪拌装置となる。集砂水供給配管24には、電磁弁である攪拌弁71と、手動弁である攪拌弁72とが直列に配設されている。
次に、本実施例の移送装置1及び沈殿物除去装置51の作用効果について説明する。
図1に示すように、集砂ピット104の左右両側には集砂トラフ105が配置されている。矢印102のように汚水が沈砂池101に流入して溜まると、時間経過とともに汚水中の沈殿物が集砂トラフ105内に沈殿する。ここで、開閉弁27を開いて集砂水ポンプ22を駆動し、沈砂池101内の水(集砂水)を集砂水収集配管23で送給する。そして所望の混気ジェットノズル11に対応した集砂弁21(及び集砂弁26)を開くと、対応する集砂水供給配管24を介して集砂水が該当する混気ジェットノズル11に送られ、図2に示す吹出し口12から噴出する。
そして該当の混気ジェットノズル11に対応する吸気弁32を開いておくと、図2に示すように、混気ジェットノズル11内では、吹出し口12から噴出する水111(図2中に噴出方向を矢印で示している)によって生じる負圧により給気配管31を介して大気中から空気を吸引し、空気取入れ口13から取り入れられる(矢印112)。この空気は吹出し口12から噴出する水111に混気する。この混気した水111は集砂トラフ105の長手方向に沿って集砂カバー14内で噴射される。この際に水111の勢いが作り出す負圧により、開口14aからも水流121(その方向を矢印により示している)を引き寄せ、吹出し口12から噴出する水111と当該水流121とが合流して、より大きな水の流れとなった噴射水122(その方向を矢印により示している)の圧力により、沈殿物123を集砂トラフ105の長手方向に沿って流動移送し、集砂ピット104に送り込む。噴射水122中には、前記の空気131が混入している。こうして、各集砂トラフ105において、順次、混気ジェットノズル11を駆動し、堆積している沈殿物123を集砂ピット104に向けて移送する。
図1に戻り、このようにして、各集砂トラフ105の沈殿物123が集砂ピット104に集中したら、揚砂ポンプ61を駆動して、揚砂配管63及び64を介して沈殿物123混じりの水(揚砂水)を吸い上げる。この際に、攪拌弁71(及び72)を開き、集砂水ポンプ22の駆動により、集砂水ポンプ22が設けられた集砂水供給配管24の先端部73から集砂水を集砂ピット104内で噴射して沈殿物123を攪拌し、揚砂配管63及び64が沈殿物で詰まらないようにする。
本実施例の移送装置1及び沈殿物除去装置51によれば、噴射水122中には外気から取り込んだ空気131が多分に含まれている。前記のとおり、集砂水ポンプ22は、沈殿物123の流動移送に使用する動力源としては、比較的低電力で駆動されるもので、そのため、吹出し口12から噴出する水111の水圧も比較的低い。しかしながら、沈殿物123を移送する噴射水122中には多分に空気131の粒を含んでいるため、水及び空気からなる噴射水122の打力は大きい。そのため、図1に示すように、沈砂池101に水が溜まっていても、すなわち、水中であっても、噴射水122により効果的に沈殿物123を集砂ピット104に向かって移送することができる。
この場合に、開口14aからも水流を引き込み、吹出し口12から噴出する水111の流れは更に大きな水の流れである噴射水122となるので、この点でも効果的に沈殿物123を集砂ピット104に向かって移送することができる。
また、集砂弁21は様々に開度を変えて、吹出し口12から噴出する水111中に含める空気量を調節できるので、沈殿物123の状況に応じて適切な量の空気を水111とともに吹き出すことができる。
この場合に、当該空気量は、判断部41及び制御部42を用いて制御することができる。すなわち、揚砂ポンプ61の駆動電流値等を判断部41でモニタする。ここで、揚砂ポンプ61の駆動電流値等が高い場合は、沈殿物123の負荷が高い、すなわち、例えば単位水量当たりの沈殿物の重量が重い等と判断することができる。その場合は、制御部42が吸気弁32の開度を大きくし、噴射水122の空気131の量を多くして、噴射水122の打力を高め、沈殿物123の負荷が高くても効果的に沈殿物123を集砂ピット104に向かって移送することができる。
あるいは、判断部41にはタイマを備えていて、当該タイマに所定のカウント時間をセットし、このタイマがカウントアップしたときは、沈殿物123の負荷が高いと判断してもよい。タイマにセットするカウント時間は、作業者の経験知や移送装置1の運転実績に基づいて定めることができる。
あるいは、判断部41でモニタした揚砂ポンプ61の駆動電流値等が予め設定した値より高いときには、沈殿物123の負荷が予め設定した値以上に高いと判断できる。あるいは、判断部41にはタイマを備えている場合に、作業者の経験知や移送装置1の運転実績に基づいて定めるカウント時間をタイマにセットし、このタイマがカウントアップしたときは、沈殿物123の負荷が予め設定した値以上に高いと判断できる。これらのときは連続的に吸気弁32の開度を大きくしたり小さくしたりを繰り返し、噴射水122の空気131の量を多くしたり少なくしたりを繰り返すようにしてもよい。これによって、混気した噴射水122の打力を脈動させることができ、集砂トラフ105に強固に付着する沈殿物123も前後に揺さぶって剥がれやすくすることができる。これにより、効果的に沈殿物123を集砂ピット104に向かって移送することができる。
また、噴射水122が噴射される領域の周囲には集砂カバー14が設けられているため、沈殿物123が噴射水122で集砂カバー14外に舞い上がるのを防止することができ、沈殿物123を確実に流動移送することができる。
図4は、本実施例の移送装置1及び沈殿物除去装置51の変形例を示す混気ジェットノズル11を含めた集砂トラフ105の縦断面図である。
図4の例が、図2の例と異なるのは、集砂カバー14の配置である。すなわち、図2の例では、集砂カバー14は、混気ジェットノズル11も覆っていたが、図4の例では、集砂カバー14の先端14bと混気ジェットノズル11の先端部との間には間隔81があいている。また、開口14aも集砂カバー14の先端部に設けられている。そのため、吹出し口12から噴出する水111によって生じる負圧によって、水流121の他に間隔81の上側から噴射水122に合流する水流125(矢印で方向を示している)も発生する。これにより、噴射水122は図2の例より更に大きな流れとなり、効果的に沈殿物123を集砂ピット104に向かって移送することができる。
以下では、前記した実施例の変形例について複数例説明する。以下の変形例の説明において、前記実施例と共通の部材等については同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。
図5は、本実施例の移送装置1及び沈殿物除去装置51の他の変形例を示す沈砂池101の縦断面図である。
図5の変形例が、図1の実施例と異なるのは、制御部42及び判断部41を備えておらず、自動制御で行っていたことを手動操作で行うことである。また、吸気弁32は電動弁、電磁弁、空気作動弁等の自動弁ではなく、手動弁であってもよい。
すなわち、図5の変形例では、揚砂水ポンプ61の駆動電流値等、設備の維持管理者の経験、あるいは、移送装置1の運転時間等から、沈殿物123の負荷を判断する。ここでいう沈殿物123の負荷とは、単位水量当たりの沈殿物123の重量、集砂トラフ105の沈殿物123の蓄積量や重量、集砂トラフ105に対する沈殿物123の付着の強度等である。そして、作業者が吸気弁32の開度を調整する。すなわち、沈殿物123の負荷が高いと判断するときは吸気弁32の開度を高める。これにより、吹出し口12から噴出する水111の空気量を多くして、噴射水122の打力を高め、効果的に沈殿物123を集砂ピット104に向かって移送することができる。
あるいは、揚砂水ポンプ61の駆動電流値等、設備の維持管理者の経験、あるいは、移送装置1の運転時間等から、沈殿物の負荷が予め設定した値より高いと判断したときは、吸気弁32の手動操作により連続的に吸気弁32の開度を高めたり低めたりを繰り返し、吹出し口12から噴出する水111の空気量を多くしたり少なくしたりを繰り返すようにしてもよい。これによって、混気した噴射水122の打力を脈動させることができ、集砂トラフ105に強固に付着する沈殿物123も前後に揺さぶって剥がれやすくすることができる。これにより、効果的に沈殿物123を集砂ピット104に向かって移送することができる。
なお、前記各実施例では、沈砂池101に水が溜まった状態、すなわち、水中で移送装置1を駆動し、水中に向かって吹出し口12から水111を噴出したが、気中で水111を噴出してもよい。すなわち、沈砂池101の水を除去して、移送装置1により沈殿物123を移送するようにしてもよい。ただし、集砂水ポンプ22の周囲には集砂水となる水が滞留していることが必要である。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
1 移送装置
11 混気ジェットノズル(ノズル)
13 空気取入れ口
14 集砂カバー(カバー)
14a 開口
22 集砂水ポンプ(送水装置)
23 集砂水収集配管(配管)
24 集砂水供給配管(配管)
32 吸気弁(空気量調節装置)
41 判断部
42 制御部
51 沈殿物除去装置
61 揚砂ポンプ(吸上げ装置)
73 先端部(攪拌装置)
81 間隔
101 沈砂池
103 池底
105 集砂トラフ(トラフ)

Claims (10)

  1. 沈砂池又は沈殿池の池底に形成されたトラフに設けられたノズルと、
    前記ノズルと配管で接続され当該ノズルに水を送り込んで当該ノズルから前記沈砂池又は沈殿池の液中又は気中に噴出させる送水装置と、
    前記ノズルに設けられ、当該ノズルから放出される水の作り出す負圧により当該ノズルから噴出する水に混気する空気を取り入れる空気取入れ口とを備え、
    前記沈砂池又は沈殿池の沈殿物を前記ノズルから放出される混気した水で移送することを特徴とする移送装置。
  2. 前記ノズルから噴出する水に混気する空気の量を調節する空気量調節装置を備えることを特徴とする請求項1に記載の移送装置。
  3. 前記水の噴出方向の上部に設けられ前記沈殿物の舞い上がりを防止するカバーを備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の移送装置。
  4. 前記カバーの下側に開口が設けられ、
    前記噴出する水による負圧で前記開口から水を吸込み当該噴出する水と合流させることを特徴とする請求項3に記載の移送装置。
  5. 前記ノズルの先端と前記カバーの当該ノズル側の先端との間には間隔があいていて、
    前記噴出する水による負圧で前記間隔から水を吸込み当該噴出する水と合流させることを特徴とする請求項3に記載の移送装置。
  6. 前記沈殿物の負荷を判断する判断部を備え、
    前記判断部で判断した負荷に応じて前記空気量調節装置を制御して前記空気の量を調節する制御部を備えることを特徴とする請求項2に記載の移送装置。
  7. 前記沈殿物の負荷を判断する判断部を備え、
    前記判断部で判断した負荷が予め定めた値以上の値であったときは、前記空気量調節装置を制御して前記空気の量が連続的に増減するようにすることを特徴とする請求項2に記載の移送装置。
  8. 請求項1〜7の何れかの一項に記載の移送装置と、
    前記移送装置で集められた沈殿物を吸い上げる吸上げ装置と、
    前記移送装置で集められた沈殿物を攪拌する攪拌装置とを備えることを特徴とする沈殿物除去装置。
  9. 沈砂池又は沈殿池の池底に形成されたトラフに設けられたノズルと、
    前記ノズルと配管で接続され当該ノズルに水を送り込んで当該ノズルから前記沈砂池又は沈殿池の液中又は気中に噴出させる送水装置と、
    前記ノズルに設けられ、当該ノズルから放出される水の作り出す負圧により当該ノズルから噴出する水に混気する空気を取り入れる空気取入れ口と、
    前記ノズルから噴出する水に混気する空気の量を調節する空気量調節装置とを備え、
    前記沈砂池又は沈殿池の沈殿物を前記ノズルから放出される混気した水で移送する移送装置を用いた移送方法であって、
    前記沈殿物の負荷を判断し、当該負荷の程度に応じて前記空気量調節装置によって前記ノズルから噴出する水に混気する空気の量を調節することを特徴とする移送方法。
  10. 前記水に混気する空気の量の調節は、前記負荷が予め定められた値以上となったときは、前記空気量調節装置によって前記空気の量が連続的に増減するように行うことを特徴とする請求項9に記載の移送方法。
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