JP2021154253A - 移送システム - Google Patents

Abstract

【課題】安価な移送システムを提供する。【解決手段】汚水に混入している砂が沈降して底部１ａに堆積する沈砂池１に設けられた移送システム６であって、底部１ａよりも上方に配置されて集砂用液を貯留するタンク６２と、タンク６２から沈砂池１内まで延在した第１給水管６３と、沈砂池１内に設置された吐出口６３２とを備え、吐出口６３２は、第１給水管６３を通って流下してきた集砂用液を吐出し、底部１ａに堆積した砂を移送するものである。【選択図】図２

Description

本発明は、液体に混入している混入物が沈降して底部に堆積する池に設けられた移送システムに関する。

下水処理施設には、沈砂池や沈殿池等の池が配置されている。沈砂池は、下水または雨水などの汚水を受け入れ、その汚水に混入している砂を沈降させ、底面に堆積した砂を集砂ピットまで移送し、集砂ピットに集まった砂を揚砂ポンプによって除去するものである。また、沈殿池は、沈砂池で砂が除去された汚水を受入れ、受け入れた汚水に混入している汚泥を沈降させ、底面に堆積した汚泥を汚泥ピットまで移送し、汚泥ピットに集まった汚泥を汚泥ポンプによって除去するものである。以下、汚水に混入している砂や汚泥等を混入物と称することがある。池の底面に堆積した混入物を移送する移送システムとして、スクリューコンベアやかき寄せ装置などの機械的な装置を用いるものがある。しかし、機械的な装置を用いるものは、混入物との摩擦で装置が摩耗したり、汚水によって装置が腐食することがあるため、近年では水流で混入物を移送するシステムが開発されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１の移送システムでは、吐出口から空間形成部材によって形成された空間内に液体を吐出することで空間内に水流を発生させ、池の底面に堆積した混入物を、その空間内に吸い込みつつ水流によってピットまで移動させることができる。

特開２０１６−１６５７０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された移送システムでは、池に形成されたポンプ井に移送システム用のポンプを配置し、その移送システム用のポンプによってポンプ井の汚水を吸い上げて吐出口から吐出する液体として使用している。このため、移送システムが高価になってしまうという問題があった。

本発明は上記事情に鑑み、安価な移送システム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移送システムは、
液体に混入している混入物が沈降して底部に堆積する池に設けられた移送システムであって、
前記底部よりも上方に配置されて集砂用液を貯留するタンクと、
前記タンクから前記池内まで延在した送液管と、
前記池内に設置された吐出口とを備え、
前記吐出口は、前記送液管を通って流下してきた前記集砂用液を吐出し、前記底部に堆積した混入物を移送するものであることを特徴とする。

前記タンクに貯留された集砂用液を用いて前記底部に堆積した混入物を移送しているので、移送システム用のポンプが不要になり、移送システムを安価に構成できる。

ここで、前記吐出口は、前記送液管を通って流下してきた前記集砂用液を、前記底部に堆積した混入物に向けて吐出するものであってもよいし、前記池を画定する側壁面に向けて吐出するものであってもよい。あるいは、前記吐出口は、前記送液管を通って流下してきた前記集砂用液を、前記底部において混入物の移送方向に向けて吐出するものであってもよい。また、前記吐出口は、前記送液管の先端に形成されたものであってもよい。

この移送システムにおいて、前記底部に堆積した混入物を汲み上げるポンプを備え、
前記タンクは、前記ポンプによって前記混入物とともに汲み上げられた液体を集砂用液として貯留する態様であってもよい。

この態様によれば、前記ポンプを利用して前記タンクに集砂用液を貯留できる。

ここで、前記ポンプは、前記池に形成された、混入物が集められる集積部に配置されたものであってもよい。

また、この移送システムにおいて、液体と固体とを分離する分離装置を備え、
前記ポンプは、前記混入物と該混入物とともに汲み上げられた液体を前記分離装置に送るものであり、
前記分離装置は、分離した液体を前記集砂用液として前記タンクに供給するものであってもよい。

この態様では、前記分離装置で得られた液体を前記集砂用液としているので、混入物が前記沈砂池に戻されてしまうことを抑制できる。

ここで、前記分離装置は液体サイクロンを有するものであってもよい。

また、前記タンクは、前記池以外から得られた液体も前記集砂用液として貯留するものであってもよい。

こうすることで、前記ポンプの駆動前であっても前記タンクに前記集砂用液を供給できる。

ここで、前記タンクは、汚水処理施設で処理された処理水を前記集砂用液として貯留するものであってもよい。また、前記タンクは、浄水を前記集砂用液として貯留するものであってもよい。前記処理水または浄水を前記集砂用液として貯留することで、前記タンクで該集砂用液を長期間貯留しても該集砂用液が腐食してしまうことを抑制できる。

本発明によれば、安価な移送システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に相当する移送システムが配置された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。 （ａ）は、図１に示した容器の平面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 図１に示した搬出装置の下側部分と容器と貯留槽とを示す正面図である。 図１に示した搬出装置の下側部分と容器と貯留槽とを示す右側面図である。 図１に示した移送システムの動作を示す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。本実施形態の説明では、本発明の移送システムを沈砂池に設けた例を用いる。沈砂池は、下水処理施設の上流側に配置され、下水または雨水などの汚水に含まれる砂を沈降させた後、沈降させた砂を集砂ピットに移動させて取り除くものである。

図１は、本発明の一実施形態に相当する移送システムが配置された沈砂池を上方から見た平面図である。また、図２は、図１に示す沈砂池のＡ−Ａ断面図である。

図１に示すように、沈砂池１は、底部傾斜面２と、トラフ３と、集砂ピット４と、ポンプ井５と、移送システム６とを備えた平面視長方形状の池である。以下、沈砂池１の長辺方向を長手方向と称し、短辺方向を幅方向と称することがある。図１に示す沈砂池１は、図の右側から汚水を受け入れる。この汚水は、液体の一例に相当する。受け入れた汚水は図の左側に向かってゆっくりと流れていく（図１および図２に示す直線の矢印参照）。すなわち、沈砂池の長手方向が汚水の流れの方向になり、図１および図２では図の右側が上流側になり左側が下流側になる。また、図１および図２における左方向が移送システム６による砂の移送方向になる。

底部傾斜面２とトラフ３は、沈砂池１上流側の底部１ａ（図２参照）に形成されている。底部傾斜面２とトラフ３は、集砂ピット４よりも上流側に配置されている。トラフ３は、沈砂池１の幅方向中央に設けられ、砂の移送方向に沿って延在している。この砂の移送方向は、沈砂池１が受け入れた汚水の流れ方向と一致している。トラフ３は、上方が開放された断面が３／４円弧の断面形状をしている。ただし、トラフ３の断面形状は、Ｕ字状やＶ字状等であってもよい。本実施形態のトラフ３の全長は２０ｍである。トラフ３の下流端は集砂ピット４に接続している。底部傾斜面２は、トラフ３の幅方向両側にトラフ３につながるように形成されている。沈砂池１に流れ込んだ汚水に混入している砂は、沈砂池１の上流側部分をゆっくり流れていく間に底部１ａに向かって沈降する。沈砂池１の底部１ａに向かって沈降してきた砂は、底部傾斜面２を流れ落ちて或いは直接トラフ３によって画定された溝に堆積する。トラフ３によって画定された溝に堆積した砂は、吐出口６３２から吐出される水の流れによって集砂ピット４まで移送される。

集砂ピット４は、沈砂池１下流側の底部１ａ（図２参照）に設けられている。この集砂ピット４には、沈砂池１の底部１ａに沈降した砂が集められる。この砂は混入物の一例に相当し、集砂ピット４は集積部の一例に相当する。集砂ピット４の内部には、攪拌ノズル６５１と揚砂ポンプ６１が設けられている。攪拌ノズル６５１は、集砂ピット４の底部における各角部近傍に合計で４つ配置されている。攪拌ノズル６５１は、集砂ピット４の内部にある砂を撹拌するためのものである。揚砂ポンプ６１を駆動する前に攪拌ノズル６５１の先端から流体を吐出することで、集砂ピット４の内部にある砂を攪拌することができる。揚砂ポンプ６１は、集砂ピット４の底近傍に配置されており、集砂ピット４に集められた砂を沈砂池１よりも上方に配置された分離装置７に汲み上げるものである。揚砂ポンプ６１には揚砂管６１１の一端が接続されている。揚砂ポンプ６１によって吸引された砂は、この揚砂管６１１を通して分離装置７に汲み上げられる。なお、揚砂ポンプ６１は、砂とともに汚水も汲み上げる。以下、揚砂ポンプ６１によって汲み上げられた砂と汚水をあわせて砂混入水と称する。

ポンプ井５には、砂が取り除かれた汚水が貯留される。ポンプ井５は、沈砂池１の最も下流側に配置されている。また、図２に示すように、ポンプ井５の底が沈砂池１における最深部となっている。ポンプ井５の内部には、揚水ポンプ５１が配置されている。この揚水ポンプ５１は、ポンプ井５に貯留された汚水を沈砂池１の外部に排出するものである。揚水ポンプ５１には揚水管５１１が接続されている。揚水ポンプ５１によって吸引された汚水は、この揚水管５１１を通して不図示の沈殿池に送られる。図２には、沈砂池１を流れる汚水によって形成される池水面ＷＬ１も示されている。なお、この池水面ＷＬ１の位置は、沈砂池１へ流れ込む汚水の量によって、トラフ３の底面からの高さが例えば１ｍ以上５ｍ以下の範囲で変化する。

移送システム６は、上述した揚砂ポンプ６１および揚砂管６１１と、タンク６２と、第１給水管６３と、空間形成部材６４と、第２給水管６５と、分離装置７とを備えている。分離装置７は、容器７１と、貯留槽７２と、搬出装置７３と、分離管７４とを備えている。分離装置７は、砂混入水に含まれる汚水と砂を分離するものである。分離装置７は、地上であって沈砂池１の近傍に配置されている。容器７１の下側部分は貯留槽７２の槽内に配置され、容器７１の上側部分は貯留槽７２よりも上方に突出している。容器７１は、揚砂管６１１の他端が接続された、所謂液体サイクロンである。容器７１には、揚砂ポンプ６１が汲み上げた砂混入水が流入する。容器７１は、流入した砂混入水から砂を分離し、汚水を分離管７４に送り出すものである。また、容器７１は、砂の濃度が高まった濃縮水を貯留槽７２に排出する。これらの容器７１と貯留槽７２については後に詳述する。容器７１から直接分離管７４に送出される汚水は、後述する貯留槽７２から吸い上げられる上澄み液（汚水）とともに分離管７４を通してタンク６２に送られる。以下、容器７１から直接分離管７４に送出される汚水および貯留槽７２から吸い上げられて分離管７４に送出される上澄み液を総称して分離水と称する。また、貯留槽７２に貯留されている砂と上澄み液を総称して貯留水と称する。なお、貯留水には夾雑物も混入していることがあるが、本実施形態では、この夾雑物が混入した貯留水を単に貯留水と称し、夾雑物が混入した上澄み液を単に上澄み液と称する場合がある。分離管７４は、一端が容器７１の容器蓋７１１２に接続され、他端がタンク６２の上端からタンク６２内に入り込んでいる。

搬出装置７３は、貯留槽７２の下端に接続され、斜め上方に向かって延在している。この搬出装置７３は、スクリューコンベア７３１と投下口７３２とを有する。スクリューコンベア７３１は、搬出装置７３内に配置されている。スクリューコンベア７３１の軸方向は、搬出装置７３の延在方向に一致している。搬出装置７３の上端部分には、モータ７３３と駆動伝達機構７３４が固定されている。このモータ７３３を駆動することで、駆動伝達機構７３４を介してスクリューコンベア７３１が回転する。なお、駆動伝達機構７３４は、モータ７３３の駆動軸とスクリューコンベア７３１それぞれに固定されたスプロケットと、各スプロケットに巻き掛けられたチェーンとから構成されているが、歯車などの他の伝動用機械要素で構成されていてもよい。また、駆動伝達機構７３４を設けずに、モータ７３３とスクリューコンベア７３１を直接連結してもよい。貯留槽７２内に排出された濃縮水に含まれていた砂は、貯留槽７２内を沈降して貯留槽７２に接続された搬出装置７３内に流れ込み、スクリューコンベア７３１が回転することで、水切りされながら斜め上方に搬送される。投下口７３２は、スクリューコンベア７３１の上端近傍に配置されている。スクリューコンベア７３１によって水切りされた砂は、投下口７３２から下方に向けて投下される。すなわち、搬出装置７３は、貯留槽７２に貯留されている貯留水に含まれている砂を貯留槽７２の外部に搬出するものである。なお、スクリューコンベア７３１の代わりに、ベルトコンベアなどの他の搬送機構を用いてもよい。

図３（ａ）は、図１に示した容器の平面図であり、図３（ｂ）は、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。図３（ａ）および図３（ｂ）には、揚砂管６１１の一部も示されている。

図３（ｂ）に示すように、容器７１は、流体導入部７１１と、絞り部７１２と、排出部７１３と、流体流入管７１４と、分離管７４とを備えている。流体導入部７１１は、容器７１の上側部分に設けられている。絞り部７１２は、その上端が流体導入部７１１の下端に接続している。また、絞り部７１２の下端には、排出部７１３の上端が接続されている。容器７１の内周面７１ａは、流体導入部７１１の内周面７１１ａと絞り部７１２の内周面７１２ａと排出部７１３の内周面７１３ａによって構成されている。この容器７１の内周面７１ａによって容器内空間Ｘ１が画定されている。

流体導入部７１１は、内周面７１１ａが円筒状をした円筒部７１１１と、円筒部７１１１の上端を閉塞する容器蓋７１１２とを備えている。円筒部７１１１は、板厚３．２ｍｍの鋼板を内径５００ｍｍの円筒状に加工したものである。また、容器蓋７１１２は、板厚６．０ｍｍの鋼板を外径が５８６ｍｍで内径が２１６ｍｍの環状に加工したものである。なお、円筒部７１１１および容器蓋７１１２の形状、材質、および厚みは、容器内空間Ｘ１の大きさ等に応じて適宜選択すればよい。

円筒部７１１１の上側部分には、流体流入管７１４が連結されている。図１に示した揚砂ポンプ６１と流体流入管７１４とは揚砂管６１１を介して接続されている。揚砂管６１１と流体流入管７１４とは、接続端に設けられたフランジどうしがボルトで締結されることで着脱可能に結合されている。流体流入管７１４は内径１００ｍｍの管である。この流体流入管７１４と円筒部７１１１との連結部には、流入口７１４１が形成されている。図３（ａ）および図３（ｂ）に右向きの直線の矢印で示すように、揚砂ポンプ６１が吸い上げた砂混入水は、円筒部７１１１の内周面７１１ａの接線方向から流入口７１４１を通って容器内空間Ｘ１に導入される。これにより、容器内空間Ｘ１には砂混入水による旋回流が形成される。

絞り部７１２は、流入口７１４１と排出部７１３の間に配置されている。この絞り部７１２では、容器内空間Ｘ１の断面積が排出部７１３に向かうに従って減少する。換言すれば、絞り部７１２は、円筒部７１１１から離れるにつれて漸次縮径する逆円錐状の内周面７１２ａを有している。この絞り部７１２は、板厚３．２ｍｍの鋼板を円錐状に加工したものであり、上端は内径５００ｍｍ、下端は内径１００ｍｍに形成されている。なお、絞り部７１２の材質や厚みは、容器内空間Ｘ１の大きさや絞り量等に応じて適宜選択すればよい。また、絞り部７１２は、円筒部７１１１から離れるにつれて段階的に容器内空間Ｘ１の断面積が減少するように形成されていてもよい。すなわち、絞り部７１２は、容器内空間Ｘ１の断面積が流入口７１４１側よりも排出口７１３１側の方が小さいものであればよい。絞り部７１２の下端の断面積は、排出口７１３１の開口面積と等しい。この実施形態では、絞り部７１２の下端の断面積、すなわち排出口７１３１の開口面積（断面積）を流入口７１４１の開口面積（断面積）と一致させているが、排出口７１３１の開口面積は、流入口７１４１の開口面積以上であってもよく、流入口７１４１の開口面積未満であってもよい。ただし、排出口７１３１の開口面積を小さくしすぎると、容器７１における圧力損失が増大するので、排出口７１３１の開口面積は、流入口７１４１の開口面積以上であることが好ましい。加えて、排出口７１３１の開口面積は、小さくしすぎても大きくしすぎても後述する貯留槽７２から容器７１への吸込み作用が低下するため、流入口７１４１の開口面積の５０％以上１５０％以下にすることが望ましい。絞り部７１２の上端には、容器７１の外側に向かって突出した容器フランジ７１２１が形成されている。

排出部７１３は、絞り部７１２の、流体導入部７１１が接続された側とは反対側に接続している。すなわち、排出部７１３は、絞り部７１２の下端に接続している。排出部７１３は、下端にフランジ７１３２が形成された円筒状をしている。この排出部７１３の下端の開口が排出口７１３１になる。なお、排出部７１３は省略してもよい。省略した場合、絞り部７１２の下端の開口部が排出口になる。フランジ７１３２は、外径が２００ｍｍの環状をしている。

分離管７４は、内径２００ｍｍの管である。分離管７４の一端は、溶接によって容器蓋７１１２に水密状態で結合している。なお、分離管７４の一端は、容器内空間Ｘ１内に突出していてもよい。この分離管７４の一端の開口が送出口７４１になる。この送出口７４１から送り出された分離水は、図１に示したタンク６２に分離管７４を通して送られる。図３（ａ）および図３（ｂ）には、分離水の流れる方向が左向きの直線の矢印で示されている。送出口７４１の開口面積は、排出口７１３１の開口面積以上であることが好ましい。こうすることで、送出口７４１から送り出される分離水の量を増加させ、容器７１における圧力損失を低減できる。また、送出口７４１の開口面積は、流入口７１４１の開口面積以上の面積にすることが好ましい。こうすることで、流入口７１４１から流入する砂混入水よりも多くの量の流体を送出口７４１から送り出すことができる。この実施形態における送出口７４１の開口面積は、排出口７１３１および流入口７１４１の開口面積の４倍である。

図４は、図１に示した搬出装置の下側部分と容器と貯留槽とを示す正面図である。また、図５は、図１に示した搬出装置の下側部分と容器と貯留槽とを示す右側面図である。

図４に示すように、貯留槽７２は、容器７１よりも外側に配置されて排出口７１３１よりも上方に延在した側壁７２１と、側壁７２１の上端を閉塞する槽蓋７２２とを備えている。この実施形態では、側壁７２１は、排出口７１３１よりも下方から、絞り部７１２と流体導入部７１１との接続部分の高さまで延在している。槽蓋７２２の平面視における中央部には、容器７１の流体導入部７１１の外周と同一径の孔が形成されている。容器７１は、絞り部７１２の上端部分がその孔に挿入された状態で、容器フランジ７１２１が槽蓋７２２に溶接されることで貯留槽７２に結合している。槽蓋７２２には、脱臭管７２２１が設けられている。貯留槽７２は、脚７２３で支えられている。脚７２３は、平面視で貯留槽７２の四隅にそれぞれ配置されている。図４では、脚７２３は中間部か省略されて上端部分と下端部分のみが示されている。この脚７２３の下端部分が接地されることで、貯留槽７２は地面よりも上方の所定の高さ位置に配置されている。なお、搬出装置７３の延在方向の中間部分にも搬出装置７３を支持する支持部材が設けられているが、その支持部材は図示省略している。

貯留槽７２は、上側部分が平面視で略正方形の角筒に形成されている。図５に示すように、貯留槽７２の下側部分には、槽傾斜面７２１ａが形成されている。この槽傾斜面７２１ａの下端は、搬出装置７３に接続されている。また、図４に示すように、貯留槽７２の下端は、搬出装置７３の傾斜角度と同じ角度で斜め上方に向かって切り欠かれた形状をしている。容器７１の排出口７１３１から排出された濃縮水に含まれていた砂は、槽傾斜面７２１ａを滑り落ちて或いは直接貯留槽７２の下端に接続された搬出装置７３の下側部分に堆積する。上述したように、搬出装置７３に堆積した砂は、スクリューコンベア７３１によって分離装置７の外部に搬出される。搬出装置７３の下端には、点検時などに貯留槽７２および搬出装置７３内に残っている液体や砂を排出するための排出管７３５が設けられている。この排出管７３５には不図示の弁が設けられている。図４および図５には、排出口７１３１から排出された貯留水の上澄み液によって、排出口７１３１に対面した高さ位置に形成された槽水面ＷＬ２も示されている。

図１に示すように、タンク６２は、平面視で長方形をしたカーボンファイバー製の水槽である。このタンク６２は、３０００リットル以上の液体を貯留できる。なお、タンク６２は、ステンレスなどの金属や樹脂で構成されてもよい。タンク６２の上端は開放されているが、上端を閉塞する蓋を設けてもよい。蓋を設ける場合、蓋またはタンク６２上端部分に空気の流入口を設けるか、タンク６２と蓋の間に空気が通過可能な隙間を設けることが望ましい。上述したように、タンク６２内には分離管７４の他端が入り込んでいる。図２に示すように、分離管７４の他端には、分離水をタンク６２に放出する放出口７４２が形成されている。また、タンク６２内には、処理水を供給する供給口９１も配置されている。この処理水は、沈砂池１よりも後流にある曝気槽や最終沈殿池などで処理された水であり、最終沈殿池にあるポンプで吸い上げられ、不図示の弁が開放されることで処理水供給管９を通して供給される。供給口９１を配置することで、揚砂ポンプ６１を駆動しなくてもタンク６２に浄水を供給できる。なお、処理水の代わりに上水道を流れる浄水を供給してもよい。浄水を用いる場合、処理水供給管９の代わりに水道管を用いてもよく、弁の代わりにタンク６２の上部に蛇口を設置してもよい。すなわち、タンク６２には、分離水、処理水、浄水、またはこれらの混合水が集砂用液として貯留される。なお、分離水は有機物などを含む汚水で構成されているため、長期間タンク６２に貯留すると腐食してしまう。しかし、処理水または浄水を集砂用液として貯留することで、タンク６２で長期間貯留しても集砂用液が腐食してしまうことを抑制できる。タンク６２は、沈砂池１の最も高水位にあるときの池水面ＷＬ１よりも１０ｍ上方にタンク６２の下面が位置するように不図示のタンク脚によって支持されている。タンク６２の上端部分にはオーバーフロー管６２１が接続されている。オーバーフロー管６２１の先端は、沈砂池１内に配置されている。オーバーフロー管６２１は、タンク６２から集砂用液が溢れ出ないように、タンク６２の上端近傍まで集砂用液が供給されたときに、タンク６２の上端近傍にある集砂用液を沈砂池１に戻すものである。また、タンク６２内にはタンク内に貯留された集砂用液の水位を検出する水位センサ６２２が設けられている。

第１給水管６３は、タンク６２の下面に接続されている。この第１給水管６３は、送液管の一例に相当する。第１給水管６３は、沈砂池１内まで延在している。この実施形態の第１給水管６３は、沈砂池１の底部１ａ近傍まで延在し、底部１ａ近傍で先端部分が砂の移送方向である下流側に向かって折れ曲がっている。この折れ曲がった先端部分が集砂ノズルを形成している。第１給水管６３には、第１電動弁６３１が設けられている。第１電動弁６３１を開放すると、タンク６２に貯留された集砂用液は、第１給水管６３を通して沈砂池１の底部１ａに送り出される。すなわち、この集砂用液は、位置エネルギーによって第１給水管６３内を流下する。第１給水管６３の先端には吐出口６３２が形成されている。流下した集砂用液は、吐出口６３２から砂の移送方向に向かって吐出される。この吐出口６３２は、空間形成部材６４によって画定された内部空間内に入り込んでいる。吐出口６３２は、直径８０ｍｍの第１給水管６３の先端を、扁平につぶして形成された長孔形状のものである。吐出口６３２は、高さ方向がつぶれ幅方向に拡がった扁平な形状をしている。吐出口６３２の幅方向の開口長Ｗは１２０ｍｍで、吐出口６３２の高さＨは２０ｍｍである。吐出口６３２をこのような扁平な形状にすることで、真円の形状のものよりも、吐出される集砂用液の流速を高めることができる。

吐出口６３２と空間形成部材６４は、トラフ３によって画定された溝に配置されている。空間形成部材６４は、トラフ３に沿って延在したものである。空間形成部材６４の全長はトラフ３の全長とほぼ同じであるが、トラフ３に対し下流側にほんの少しずらして配置されているため、空間形成部材６４の下流端は集砂ピット４に少し突出している。空間形成部材６４の延在方向は、砂の移送方向でもある。この空間形成部材６４は、ステンレス製の平板材を、断面が円弧状になるように成形したものである。ただし、空間形成部材６４は、他の材質の板材を加工したものであってもよく、射出成形や押出成形して作製したものであってもよい。本実施形態の空間形成部材６４は、内径１５６ｍｍの円筒体の下方を切り欠いた形状のものであり、下部にトラフ３の底面とは隙間をあけてその底面に対向した開口が設けられている。空間形成部材６４の径方向の中心位置は、トラフ３の径方向の中心位置とほぼ一致している。なお、空間形成部材６４の断面形状は、下辺幅方向中央部が開口した矩形状等であってもよい。

第２給水管６５も、タンク６２の下面に接続されている。第２給水管６５の先端部分には上述した攪拌ノズル６５１が形成されている。第２給水管６５には、第２電動弁６５２が設けられている。第２電動弁６５２を開放すると、タンク６２に貯留された集砂用液は、第２給水管６５を通して攪拌ノズル６５１側に送り出される。すなわち、タンク６２に貯留されていた集砂用液は、位置エネルギーによって第２給水管６５内を流下する。流下した集砂用液は、集砂ピット４の四隅近傍に配置された攪拌ノズル６５１の先端から集砂ピット４の幅方向中央側に向かって吐出される。これにより、集砂ピット４内にある砂が撹拌される。

次に、この移送システム６の駆動方法と作用について説明する。図６は、図１に示した移送システムの動作を示すフローチャートである。

移送システム６の動作は、不図示の制御装置によって制御されている。図１に示した沈砂池１の底面に堆積した砂がある程度の量になった所定の時期に、移送システム６は移送動作を行う。ここで所定の時期は、例えば月に一回など定期的でもよく、沈砂池１に流入した汚水の合計流量または沈砂池１から排出された汚水の合計流量が一定量になったときでもよい。移送動作では、まず水位センサ６２２によってタンク６２の水位が検出される（ステップＳ１）。タンク６２の水位が所定水位以下である場合（ステップＳ１でＮＯ）、所定水位になるまで処理水供給管９から処理水が供給される（ステップＳ２）。ここで所定水位とは、集砂ピット４内を２回撹拌できる量と、トラフ３によって画定された溝に堆積した砂を集砂ピット４まで移送できる量の集砂用液がタンク６２内に貯留されている水位をいう。ただし、後述するように揚砂ポンプ６１を駆動開始して暫くするとタンク６２に分離水が供給され始めるので、所定水位は、集砂ピット４内を１回撹拌できる量が貯留されている水位より高ければよい。タンク６２の水位が所定水位以上になったら（ステップＳ１でＹＥＳ）、処理水の供給を停止し、第２電動弁６５２を開放する（ステップＳ３）。上述したように、第２電動弁６５２を開放すると、タンク６２に貯留された集砂用液は、第２給水管６５内を流下し、水圧によって攪拌ノズル６５１の先端から集砂ピット４の幅方向中央側に向かって吐出される。これによって、集砂ピット４内にある砂が撹拌され、集砂ピット４の幅方向両端部分に堆積している砂を揚砂ポンプ６１に向けて移動させることができる。また、揚砂ポンプ６１が砂没している場合には、砂を攪拌することで揚砂ポンプ６１を砂没させている砂を舞い上がらせて揚砂ポンプ６１周囲の砂の濃度を低下させることができる。これにより。揚砂ポンプ６１の起動時に揚砂ポンプ６１が目詰まりしてしまうことを抑制できる。第２電動弁６５２を開放してから第１所定時間経過したら（ステップＳ４でＹＥＳ）、第２電動弁６５２を閉塞する（ステップＳ５）。この第１所定時間は、集砂ピット４内にある砂が撹拌されるのに十分な時間が設定される。以上説明したステップＳ３からステップＳ５は第１攪拌工程の一例に相当する。

次に、搬出装置７３の駆動を開始する（ステップＳ１０）とともに第１電動弁６３１を開放する（ステップＳ２１）。搬出装置７３を駆動している間、搬出装置７３の下側部分に堆積している砂は搬出装置７３の搬出経路に沿って斜め上方に搬送されていく。スクリューコンベア７３１によって搬送されている砂は、搬出経路のうち槽水面ＷＬ２よりも高い後半部分で水切りされながら搬送される。そして、搬出装置７３の搬出経路の上端部分に達した砂は、投下口７３２から下方に向けて投下される。搬出装置７３の駆動を開始したら、次に揚砂ポンプ６１の駆動が開始される。この駆動開始により、容器７１への砂混入水の流入が開始される（ステップＳ１１）。砂混入水は円筒部７１１１の内周面７１１ａの接線方向から流入するので、容器内空間Ｘ１において、容器７１の内周面７１ａ近傍には砂混入水の旋回流が形成される。砂混入水に含まれている砂は、汚水よりも比重が大きいため遠心力により容器７１の内周面７１ａに押し付けられつつ、その内周面７１ａに沿って旋回しながら徐々に下方に落下していく。一方、容器７１の径方向の中心部分には、砂混入水から砂が取り除かれた汚水が集まり上昇流が発生する。この上昇流により、中心部分に集まった汚水は容器７１の上端にある送出口７４１から分離水として送出される。送出された分離水は、分離管７４を通って分離管７４他端の放出口７４２からタンク６２内に放出される。

容器内空間Ｘ１において、内周面７１ａに沿って旋回しながら徐々に下方に落下した砂は、ある程度の汚水とともに排出口７１３１から濃縮水として排出され始める(ステップＳ１２)。濃縮水は、旋回流の遠心力によって排出口７１３１から放射方向に向かって放出される。図４および図５には、濃縮水の放出方向が曲線の矢印で示されている。濃縮水の排出が開始されたときに貯留槽７２の槽内が空の状態であった場合、貯留槽７２の槽水面ＷＬ２は徐々に上昇していく。また、貯留槽７２の槽内に貯留された貯留水に含まれる砂は、自重により貯留槽７２の底部に向かって沈降し、搬出装置７３の下側部分に堆積していく。なお、堆積した砂の量が増加すると、搬出装置７３の下側部分に入りきらない砂は貯留槽７２の下側部分にも堆積していく。

槽水面ＷＬ２が上昇し、図４および図５に示すように、槽水面ＷＬ２が排出口７１３１に対面する高さ位置に達すると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、排出口７１３１に対面した部分にある貯留水の上澄み液（汚水）が、排出口７１３１に吸い込まれていく（ステップＳ１４）。この排出口７１３１に吸い込まれる上澄み液は液体成分の一例に相当する。上澄み液は、容器７１内の上昇流によって排出口７１３１の径方向の中心部分から吸い込まれる。図４および図５には、上澄み液の吸込み方向が直線の矢印で示されている。この上澄み液が排出口７１３１に吸い込まれる際に、排出口７１３１の周囲の空気も排出口７１３１に吸い込まれている。すなわち、排出口７１３１には、排出される濃縮水の量以上の量の流体（上澄み液と空気）が吸い込まれる。本実施形態の容器７１には、排出口７１３１よりも大きい開口面積を有する送出口７４１が形成されているので、送出口７４１から大量の流体を送り出すことが可能に構成されている。その結果、排出口７１３１から流体を吸い込みやすくなっている。また、排出される濃縮水の量以上の量の流体を排出口７１３１から吸い込んでも、送出口７４１から送り出すことができる。排出口７１３１から上澄み液と空気を吸い込んでいる状態では、排出口７１３１から貯留槽７２に排出される濃縮水の量と、排出口７１３１から容器内空間Ｘ１に吸い込んでいる上澄み液の量とがほぼ一致したバランス状態が形成されている。排出口７１３１に吸い込まれる空気の体積は、上澄み液の体積の１／５以下である。この実施形態では、排出口７１３１の周囲に水平方向に向かって拡がるフランジ７１３２が形成されているので、排出口７１３１よりも上方にある空気は排出口７１３１に吸い込まれにくくなっている。また、排出口７１３１近傍の槽水面ＷＬ２の波うちがフランジ７１３２によって抑制されている。これらにより、空気が排出口７１３１に吸い込まれにくく、空気に対して上澄み液が排出口７１３１に吸い込まれる比率が高められている。さらに、排出口７１３１から排出される濃縮水は、フランジ７１３２によって放射方向に整然と排出されやすくなる。その結果、排出口７１３１から排出された濃縮水に含まれていた砂が、排出口７１３１の径方向の中心部分から吸い込まれる上澄み液に混じってしまうことが抑制されている。なお、槽水面ＷＬ２が排出口７１３１に対面する高さ位置とは、槽水面ＷＬ２と排出口７１３１との距離が０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である高さに槽水面ＷＬ２が達した位置を指す。ここで、上述したように濃縮水は排出口７１３１から放射方向に向かって放出されるので、濃縮水に含まれている砂が、排出口７１３１の中心部分から吸い込まれてしまう可能性は低い。加えて、砂は比重が高く貯留槽７２の下方に早期に沈降しやすい。このため、容器７１内に強い上昇流が形成されて排出口７１３１に生じている吸込み力が強くても、容器７１に吸い込まれる砂の量は極僅かな量に限定される。その極僅かな量の砂も、上澄み液と比較して比重が大きいので殆どが容器７１内で上昇流から放射方向にはじきだされて旋回流にのみこまれ、再度排出口７１３１から貯留槽７２に排出される。上述したように排出口７１３１からは空気も吸い込まれているので、容器７１内の中央部分に生じている上昇流は、吸い込まれた空気が混ざった比重が小さい流体の流れになっている。従って、上昇流を主に構成している流体と砂との比重差がより大きくなり、比重の大きい砂はより放射方向にはじき出されやすい。

なお、容器７１に流入する砂混入水の量が２．０ｍ^３／分よりも少ない場合、排出口７１３１に吸い込まれる上澄み液の量が排出口７１３１から排出される濃縮水よりも少なくなり、排出口７１３１を超えて槽水面ＷＬ２が上昇することがある。しかし、槽水面ＷＬ２が排出口７１３１に達すると排出口７１３１が貯留水で閉塞されるため、排出口７１３１から排出される濃縮水の量は減少する。すなわち、絞り部７１２における容器内空間Ｘ１の断面積の減少による抵抗と排出口７１３１に加わる貯留水の水圧が相まって、排出口７１３１から濃縮水が排出されにくくなる。そして、槽水面ＷＬ２が上昇するにつれ、排出口７１３１に加わる貯留水の水圧が高まるため、排出口７１３１から排出される濃縮水の量は減少し、送出口７４１から送出される分離水の量は増加する。これらにより槽水面ＷＬ２はある程度の高さでとまし、その高さで維持される。また、本実施形態では、容器７１の排出口７１３１の高さ位置よりも放出口７４２の高さ位置を低くしているので、タンク６２に貯留される集砂用液の液面が槽水面ＷＬ２よりも低く、かつ分離管７４が分離水で満たされているときにはサイフォンの原理により放出口７４２から流れ出ようとする作用が分離水に生じる。この作用によっても槽水面ＷＬ２の上昇が抑制され、さらに排出口７１３１から排出される濃縮液の量以上の量の上澄み液が排出口７１３１に吸い込まれて槽水面ＷＬ２が低下することもある。

一方、上述のステップＳ２１において第１電動弁６３１を開放することで、タンク６２に貯留された集砂用液は、第１給水管６３内を流下し、水圧によって吐出口６３２から砂の移送方向に向かって吐出される。これによって、空間形成部材６４内に液体の流れが発生し、空間形成部材６４の内と外とで圧力差が生じる。トラフ３によって画定された溝に堆積した砂は、空間形成部材６４下側の開口から空間形成部材６４の内部空間に吸い込まれる。さらに、その内部空間では、吸い込まれた砂が、液体の流れによって集砂ピット４側に向かって移動する。トラフ３によって画定された溝に堆積した砂は集砂ピット４まで移送され、集砂ピット４に集められる。第１電動弁６３１を開放してから第４所定時間経過したら（ステップＳ２２でＹＥＳ）、第１電動弁６３１を閉塞する（ステップＳ２３）。この第４所定時間は、トラフ３によって画定された溝に堆積した砂を集砂ピット４まで移送するのに十分な時間が設定される。以上説明したステップＳ２１からステップＳ２３は集砂工程の一例に相当する。

ステップＳ２３で第１電動弁６３１を閉塞したら、すぐに第２電動弁６５２を開放する（ステップＳ２４）。第２電動弁６５２を開放すると、タンク６２に貯留された集砂用液は、第２給水管６５内を流下し、水圧によって攪拌ノズル６５１の先端から集砂ピット４の幅方向中央側に向かって吐出される。これによって、集砂ピット４内にある砂が撹拌され、集砂ピット４の幅方向両端部分にある砂を揚砂ポンプ６１に向けて移動させることができる。第２電動弁６５２を開放してから第５所定時間経過したら（ステップＳ２５でＹＥＳ）、第２電動弁６５２を閉塞する（ステップＳ２６）。この第５所定時間は、集砂ピット４の幅方向両端部分にある砂を揚砂ポンプ６１の近傍に移動するのに十分な時間が設定される。こうすることで、揚砂ポンプ６１の駆動停止後に集砂ピット４内に残ってしまう砂を減らすことができる。以上説明したステップＳ２４からステップＳ２６は第２攪拌工程の一例に相当する。

揚砂ポンプ６１の駆動開始から第２所定時間経過したら（ステップＳ１５でＹＥＳ）、揚砂ポンプ６１の駆動を停止する（ステップＳ１６）。この第２所定時間は、第４所定時間と第５所定時間とを合計した時間に、さらに数十秒を加えた時間である。従って、揚砂ポンプ６１が停止する少し前に、上述のステップＳ２１からＳ２６までの処理は完了している。揚砂ポンプ６１を停止することで、容器７１への砂混入水の流入、貯留槽７２への濃縮水の排出、上澄み液の吸込み、および分離水の送出も停止する。この停止までの間、タンク６２には分離水が供給されている。送出される分離水の量が多くオーバーフロー管６２１が接続されたタンク６２の上端近傍まで集砂用液が達した場合、オーバーフロー管６２１を通して沈砂池１に集砂用液が流れ出る。以上説明したステップＳ１１からステップＳ１６が砂混入液を容器７１に流入させる流入工程の一例に相当する。また、ステップＳ１４からステップＳ１６が排出口７１３１から貯留槽７２に濃縮液を排出しつつ貯留槽７２内の上澄み液を排出口７１３１から吸い込む排出吸込工程の一例に相当する。

揚砂ポンプ６１の駆動が停止してから第３所定時間が経過したら（ステップＳ１７でＹＥＳ）、搬出装置７３の駆動を停止する（ステップＳ１８）。以上説明したステップＳ１０からステップＳ１８は、砂を分離装置７の外部に搬出する搬出工程の一例に相当する。この第３所定時間は、排出口７１３１から排出された濃縮水に含まれていた砂が搬出装置７３の下側部分に沈降する時間と搬出装置７３の下側部分から投下口７３２まで砂を搬送する時間の合計時間である。なお、第３所定時間が経過したか否か判断することに代えて、搬出装置７３の下側部分の砂の有無を検出する砂有無センサを搬出装置７３に設け、その検出が発生したか否かを判断してもよい。以上で移送システム６の動作を修了する。上述した容器７１に流入する砂混入水の量が２．０ｍ^３／分よりも少ない場合を除けば、搬出装置７３の駆動中、槽水面ＷＬ２は、排出口７１３１よりも下方か排出口７１３１とほぼ一致する位置にあるので、搬出経路が短くても、水切りしつつ砂を搬送できる。搬出経路は斜め上方に向かって延在しているので、搬出経路を短くすることで搬出装置７３の横幅と高さが短くなる。その結果、分離装置７を小型化できる。

以上説明した移送システム６によれば、タンク６２に貯留した集砂用液の水圧によって、その集砂用液を吐出口６３２から吐出しているので、吐出のためのポンプを省略でき、移送システム６を安価に構成できる。また、沈砂池１から汲み上げられた砂混入水から分離装置７によって砂と分離された分離水を集砂用液としてタンク６２に貯留しているので、集砂用液を汲み上げるための電力を省略できる。また、砂混入水を集砂用液として用いた場合と異なり、砂が沈砂池１に戻されてしまうことを抑制できる。

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、移送システム６を沈砂池１に適用する例を用いて説明したが、沈殿池に適用してもよい。また、本実施形態では、空間形成部材６４によって画定された内部空間内に集砂用液を吐出することでトラフ３に堆積した砂を集砂ピット４に移送する例で説明したが、空間形成部材６４を設けずに、砂に向かって集砂用液を吐出して水流で砂を押し込んで集砂ピット４に移送させてもよい。加えて、沈砂池１に汚水を溜めたまま集砂する沈砂池１に移送システム６を適用した例で説明したが、沈砂池１内の汚水を排水した状態で集砂する、いわゆる低圧集砂方式の沈砂池１に移送システム６を適用してもよい。低圧集砂方式の沈砂池１に適用する場合、沈砂池１を画定する側壁面に向けて集砂用液を吐出し、その側壁面に沿って集砂用液を流下させて底部１ａにある砂を移送してもよい。この場合、吐出口６３２は、沈砂池１内であれば沈砂池１の上側部分に配置してもよい。低圧集砂方式に必要な吐出圧は、沈砂池１に汚水を溜めたまま砂に向かって集砂用液を吐出して水流で砂を押し込んで集砂ピット４に移送する高圧集砂方式の吐出圧に対して０．５％程度の格段に低い圧力で足りる。従って、本実施形態よりもタンク６２を低い位置に設置してもよい。タンク６２は、沈砂池１の底部１ａよりも上方に配置されていればよく、例えば沈砂池１内に配置されていてもよい。さらに、本実施形態では、分離装置７で砂と分離した汚水を集砂用液としてタンク６２に貯留したが、処理水供給管９から供給される処理水または浄水のみをタンク６２に貯留する構成にしてもよい。またさらに、分離装置７を省略し、砂混入水を集砂用液としてタンク６２に貯留し、貯留した砂混入水の上澄み液を吐出口６３２から吐出するように構成してもよい。この場合、タンク６２の下端に搬出装置７３を接続してもよい。

１ 沈砂池
１ａ 底部
６ 移送システム
６２ タンク
６３ 第１給水管
６３２ 吐出口

Claims (4)

1. 液体に混入している混入物が沈降して底部に堆積する池に設けられた移送システムであって、
   前記底部よりも上方に配置されて集砂用液を貯留するタンクと、
   前記タンクから前記池内まで延在した送液管と、
   前記池内に設置された吐出口とを備え、
   前記吐出口は、前記送液管を通って流下してきた前記集砂用液を吐出し、前記底部に堆積した混入物を移送するものであることを特徴とする移送システム。
2. 前記底部に堆積した混入物を汲み上げるポンプを備え、
   前記タンクは、前記ポンプによって前記混入物とともに汲み上げられた液体を集砂用液として貯留するものであることを特徴とする請求項１記載の移送システム。
3. 液体と固体とを分離する分離装置を備え、
   前記ポンプは、前記混入物と該混入物とともに汲み上げられた液体を前記分離装置に送るものであり、
   前記分離装置は、分離した液体を前記集砂用液として前記タンクに供給するものであることを特徴とする請求項２記載の移送システム。
4. 前記タンクは、前記池以外から得られた液体も前記集砂用液として貯留するものであることを特徴とする請求項２または３記載の移送システム。

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