JP2022063311A

JP2022063311A - 下水管路の内面腐食個所の推定方法及び腐食個所検出装置

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Publication number: JP2022063311A
Application number: JP2022021380A
Authority: JP
Inventors: 健司長谷川; Kenji Hasegawa; 理井川; Osamu Igawa
Original assignee: Kansei Co
Current assignee: Kansei Co
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2022-02-15
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: JP7033302B2; JP2019052521A; JP7397516B2

Abstract

【課題】下水管路の空気溜り発生個所を確実に調査でき、この調査結果に基づいて下水管路の内面腐食個所の信頼性の高い推定を行うことができるようにする。【解決手段】下水管路３１内に腐食個所検出装置１を投入する。腐食個所検出装置１がＬ１からＬ４を通過するときは下水３３が満管状態で流れているので空気溜りは発生していない。腐食個所検出装置１がＬ５を通過するときは下水３３が非満管状態で流れているので上方に空気溜り３９が発生している。腐食個所検出装置１がＬ６に到達するときには下水３３は再び満管状態で流れているので空気溜りは発生していない。空気溜り３９の有無は腐食個所検出装置１の液面検知センサ１７により検出される。【選択図】図４

Description

本発明は、下水圧送管路などの下水管路の内面腐食個所を予測して特定する技術に関する。

下水管路システムには、地盤の高低差を利用する自然流下方式のものと、ポンプによる圧力を利用する圧力管路方式のものとが用いられているが、圧力管路方式の圧力管路の内面は下水から発生する硫化水素の影響により腐食しやすくなっている。

まず、図７を参照してモルタルライニング下水管の内面の硫化水素による腐食メカニズムを説明すると、閉ざされた管渠Ａ内が嫌気的環境（酸素不足の環境）になると、下水Ｂ中の硫酸塩（ＳＯ４２－）が硫酸塩還元バクテリアにより還元されて硫化水素（Ｈ２Ｓ）が発生する（図７ａ）。下水Ｂ中で発生したこの硫化水素は下水Ｂが空気層Ｃと接するようになるとこの空気層Ｃ内に放散し、モルタルライニング内面Ｅに付着している水分に溶け込んで濃縮される。ここで、十分な好気的環境（酸素ありの環境）が生じていると、下水管Ｄのモルタルライニング内面Ｅに水分を介して付着している硫化水素が硫黄酸化バクテリアにより酸化されて硫酸（Ｈ２ＳＯ４）が発生し、モルタルライニング内面Ｅがこの硫酸により腐食する（図７ｂ）。

図８に示す下水圧送管Ｆでは、例えば、下水Ｂが下水圧送管Ｆ内を満管状態で流れて（矢印参照）嫌気状態となっていれば下水Ｂ内に硫化水素は発生しているが、下水圧送管Ｆの上部に空気溜り又は大きな空気溜りが生じていないので、硫化水素が硫黄酸化バクテリアにより酸化されて硫酸が発生するといったことはなく、この範囲では下水圧送管Ｆのモルタルライニング内面Ｇは腐食していない（図８ａ）。しかしながら、例えば、下水圧送管Ｆの凸部Ｈの上部に空間Ｉが生じていると、この空間Ｉは空気弁Ｖから流入した空気により空気溜りＪとなる。下水Ｂには満管状態個所で硫化水素が発生しているが、この硫化水素は空気溜りＪ箇所まで運ばれて空気溜りＪ内に放散され、下水圧送管Ｆのモルタルライニング内面Ｇに付着（水分を介して付着）する。そして、下水圧送管Ｆのモルタルライニング内面Ｇに付着した硫化水素から硫酸が発生し、波線Ｋで表した領域に腐食が発生する（図８ｂ）。

ところで、下水圧送管の内面の腐食の程度は、例えば、図９に示すように下水圧送管の外面に超音波厚さ計Ｍを取り付け、管壁の厚さを測定することにより確認することができる。すなわち、管厚Ｎが他の部分の管厚より薄い場合には薄さの程度に応じて腐食が進行していることとなる。しかしながら、この測定を下水圧送管の全長にわたって行うのは、下水圧送管を全長にわたって掘り出さなければならないので調査作業効率が良くない。しかも圧送ポンプを調査作業中長時間にわたって停止させなければならないので管路全長にわたる測定は下水処理設備の運営上も好ましくない。そこで、例えば特許文献１に記載されているように、下水圧送管での空気溜りの発生個所を調査し、この空気溜りの発生個所で下水圧送管の腐食が進行していると推定して空気溜りの発生個所を中心として実際に腐食調査を行うことが提案されている。

特開２００１－２５４４３４号公報

特許文献１での空気溜り発生個所の調査は、下水圧送管の管路縦断図と動水勾配線を利用して行うものであるが、実際の下水圧送管は必ずしも配管図面通りに敷設されているとは限らないので、信頼性に乏しい場合も少なくない。

そこで本発明は、下水圧送管の空気溜り発生個所を確実に調査でき、この調査結果に基づいて下水圧力管路の内面腐食個所の信頼性の高い推定を行う方法及びこの方法に用いる腐食個所検出装置の提供を目的とする。

この目的を達成するための本発明の下水管路の内面腐食個所の推定方法は、ポンプを有するポンプ場が設けられた下水管路の内面腐食個所の推定方法であって、液面検知センサを有する水中及び水上移動体を準備し、前記ポンプの稼働中に、前記水中及び水上移動体を前記下水管路内の下水の流れに乗せてこの下水管路内を下流に向かって移動させ、前記水中及び水上移動体の前記下水管路内での移動中に前記液面検知センサが検出した前記下水の液面の位置に基づき、前記下水管路の内面腐食個所を推定するものである。ここでは、液面検知センサが検出した下水の液面の位置は、水中及び水上移動体に設けられた、この水中及び水上移動体の移動位置を検出する位置検出センサにより特定するように構成できる。

水中及び水上移動体は撮影カメラをさらに有し、液面検知センサが検出した下水の液面の位置とともに、水中及び水上移動体の下水管路内での移動中の撮影カメラによる下水管路内の撮影結果にも基づき、下水管路の内面腐食個所を推定することができる。このように構成することにより、下水管路の内面腐食個所の推定をより正確なものとすることができる。

また、この目的を達成するための本発明の腐食個所検出装置は、ポンプを有するポンプ場が設けられた下水管路の内面腐食個所を推定するための腐食個所検出装置であって、前記ポンプの稼働中に前記下水管路内の下水に投入され、この下水の流れに乗って前記下水管路内を下流に向かって移動する水中及び水上移動体と、前記水中及び水上移動体に設けられた液面検知センサと、を備えたものである。さらに、水中及び水上移動体に位置検知センサを設けることもできる。水中及び水上移動体は記憶手段を有し、液面検知センサの検出結果が位置検出センサの検出結果と関連付けられて記憶手段に記憶されるといったように構成できる。

水中及び水上移動体は撮影カメラも備えることができ、液面検知センサの検出結果及び撮影カメラの撮影結果を位置検出センサの検出結果と関連付けて記憶手段に記憶することができる。

本発明の下水管路の内面腐食個所の推定方法又は腐食個所検出装置を用いれば、高い精度で下水管路の内面腐食個所を特定できる。

本発明に係る腐食個所検出装置の構成を示す図である。腐食個所検出装置が下水の液面を検出する場合を示す図である。液面検知センサの配置態様の変更例を示す図である。ポンプが稼動しているときに腐食個所検出装置を用いて下水管路の空気溜りを検査する場合を説明する図である。腐食個所検出装置が下水管路内を移動するときの状態を説明する図である。下水管路の腐食個所を推定する場合を説明する図である。下水管の内面の硫化水素による腐食メカニズムを説明する図である。下水圧送管の内面に腐食が発生する場合を示す図である。下水圧送管の外面から内面の腐食の程度を確認する場合を示す図である。本発明に係る別の腐食個所検出装置の構成を示す図である。前側カバー部分の断面図である。後側カバー部分の断面図である。ケースの後側の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面の参照により説明する。

まず、図１を参照して本発明に係る腐食個所検出装置の構成を説明する。

腐食個所検出装置１（水中及び水上移動体）は、樹脂製のケース３（水中及び水上移動体）と、このケース３内に密封状態で収容された検出器５及びこの検出器５に電力を供給するバッテリー７と、ケース３内に設けられ、バッテリー７から検出器５への電力の供給をＯＮ－ＯＦＦする計測用押しボタンスイッチ９と、を備えている。ケース３は、円筒形のケース本体１１と、このケース本体１１の前端部及び後端部のそれぞれに取り外し可能に取り付けられた半円球状又は半回転楕円体状の前側カバー１３及び後側カバー１５と、を備え、検出器５は、ケース本体１１の内面に対向して配置された、下水管路内の下水の液面を検出する一対の液面検知センサ１７と、腐食個所検出器１の移動距離を検出する３軸加速度センサ１９と、腐食個所検出器１の移動方向を検出する３軸ジャイロセンサ２１と、液面検知センサ１７、３軸加速度センサ１９及び３軸ジャイロセンサ２１からの検出信号を受け取って下水の液面検出の有無の情報を腐食個所検出装置１の下水管路内での移動位置情報と関連付けてホルダー２３に取り出し可能に差し込まれているメモリーカード等の記憶媒体２５に記憶する制御部２７と、を有している。前側カバー１３及び後側カバー１５はそれぞれ、例えば、ガスケットを介してケース本体１１の端部にねじ着けられていて、計測用押しボタンスイッチ９はケース本体１１の後方に設けられ、後側カバー１５を取り外してＯＮ－ＯＦＦ操作できるように構成されている。

腐食個所検出装置１は下水管路内の下水の流れに乗って下水管路内を下流に向かって移動するように構成され、例えば、下水が満管状態ではなく自由液面を有して流れている個所では下水の液面上に浮かんで移動するように比重が１よりも小さな０．８乃至０．９程度に調整される。

それぞれの液面検知センサ１７は、例えば液面検出コンデンサ２９を備えていて、この液面検出コンデンサ２９は取り付け位置のケース本体１１の外側の誘電率が変わることによって静電容量が変化するように構成されている。したがって、図２に示すように、下水管路３１を流れる下水３３が自由水面３５を有する位置に腐食個所検出装置１がさしかかって下水３３に浮かぶと、液面検知センサ１７（一方の液面検知センサ１７）が下水３３中からこの自由水面３５上又は自由水面３５よりも上側に位置することとなり、一方の液面検知センサ１７の液面検出コンデンサ２９の静電容量が空気の誘電率の影響を受けて変化するので、この静電容量を検出することにより空気溜りの有無を検出できる。液面検知センサ１７は、生じている空気溜りが小スペースのものであり、下水３３の自由水面３５から上側に出ている腐食個所検出装置１の部分が小さい場合であっても、この空気溜り又は自由水面３５を精度よく検出できるようにケース３内に配置される。

なお、図３に示すように、液面検出の精度を高めるために、液面検知センサ１７を周方向等間隔で４つ（図３ａ）又は６つ（図３ｂ）設けるようにしてもよい。

図３ａの場合でも図３ｂの場合でも、例えば、それぞれの液面検出センサ１７に一対の液面検出コンデンサ２９を外側に開くように配置することができる。

図４及び図５は腐食個所検出装置１を用いてポンプ場を有する下水管路３１の内面の腐食状態を検査する場合を説明する図である。

ポンプ場３７の圧送ポンプＰが稼動して下水３３が圧送されているときに、下水管路３１内に、計測用押しボタンスイッチ９をＯＮ操作して腐食個所検出器１を投入する。圧送されている下水３３の流速は、例えば０．６ｍ乃至３．０ｍ／秒で一定又はほぼ一定である。腐食個所検出器１を下水管路３１内に投入するときは、ケース本体１１から後側カバー１５を取り外して計測用押しボタンスイッチ９をＯＮ操作した後、後側カバー１５をケース本体１１に再び取り付けるようにする。腐食個所検出装置１を下水管路３１内に投入すると、腐食個所検出装置１は下水３３の流れに乗って下水管路３１を下流（図４上右側）に向かって移動する。下水３３はＬ１からＬ４にかけては下水管路３１を常に満管状態で流れているのでＬ１からＬ４のいずれの箇所でも自由水面がなく、空気溜りは発生していない。したがって、腐食個所検出装置１は下水３を潜った状態又は下水３に沈んだ状態でＬ１からＬ４まで移動するので（図５ａ参照）、液面検知センサ１７は液面を検知していない。

しかしながら、腐食個所検出器１がＬ５を通過するときは、下水３３が非満管状態で流れているので自由水面３５を有し、上方に空気溜り３９が発生している。したがって、腐食個所検出装置１は下水３３の自由水面３５に浮かんだ状態又は下水３３の自由水面３５から一部が突出した状態で移動し（図５ｂ参照）、自由水面３５よりも上方に位置する又は自由水面３５に位置する液面センサ１７によってこの空気溜り３９は検出される。

さらに、腐食個所検出装置１がＬ６に到達するときには下水３３は再び満管状態で流れているので自由水面はなく、空気溜りは発生していない。したがって、腐食個所検出装置１は下水３３を潜った状態又は下水３３に沈んだ状態でＬ６を通過するので、液面検知センサ１７は液面を検知していない。

下水管路３１内を移動してきた腐食個所検出装置１を下水管路３１の下流側で回収したら、ケース本体１１から後側カバー１５を取り外して計測用押しボタンスイッチ９をＯＦＦ操作するとともに、ケース本体１１から前側カバー１３を取り外してホルダ－２３から記憶媒体２５を取り出し、記憶媒体２５の記憶内容をパソコンにコピーする。

図６はパソコンに記憶した調査結果をディスプレイに表示する場合の一例を示している。

この例では、下水３３の自由水面３５が検出され空気溜り３９が生じていると考えられる個所はハイライト表示（太線表示）される。ここでは、下水３３の自由水面３５、したがって空気溜り３９が検出された個所を腐食発生個所と推定することができる。

次に、図１０乃至図１３を参照して別の腐食個所検出装置の構成を説明する。

別の腐食個所検出装置４１（水中及び水上移動体）は液面検知センサを周方向等間隔で４つ設け（図３ａに示す型のもの）、さらに撮影カメラを備えたものである。

腐食個所検出装置４１は、樹脂製のケース４３と、このケース４３内に密封状態で収容された液面検知センサ４５と、ケース４３内に密封状態で収容された移動位置検出センサ４７と、ケース４３内の先端部に密封状態で配置されたビデオカメラ４９と、ケース４３の先端部にこのビデオカメラ４９を囲むように複数個設けられたＬＥＤライト５３（図１２参照）と、ケース４３内に密封状態で収容され、液面検知センサ４５、ビデオカメラ４９及びＬＥＤライト５３に電力を供給するバッテリー５５と、ケース４３内に密封状態で設けられた制御部５７と、ケース４３の後端部に配置された、バッテリー５５から液面検知センサ４５等への電力の供給をＯＮ－ＯＦＦする計測用手動スイッチ５９と、を備えている。

ケース４３は、円筒形のケース本体６１と、このケース本体６１の前端部に例えばガスケットを介して取り外し可能に取り付けられた裁頭半回転楕円体状の前側カバー６３と、ケース本体６１の後端部に例えばガスケットを介して取り外し可能に取り付けられた円盤状の後側カバー６５と、を備え、前側カバー６３には、先端部の開口にアクリル製等のカメラ用透明板６７が固定され、ビデオカメラ４９はこのカメラ用透明板６７を通して下水管路内を撮影する。前側カバー６３にはまた、カメラ用透明板６７の周囲に複数個のライト孔６９が形成されていて、それぞれのライト孔６９にはアクリル製等のライト用透明部材７１が差し込まれて固定され、このライト用透明部材７１の後側にそれぞれ、ＬＥＤライト５３が配置されている（図１１参照）。後側カバー６５には計測用手動スイッチ５９の操作用ボルト７３がねじ込まれている。操作用ボルト７３の先端にはヒンジレバー７５の一端部が接触していて、操作用ボルト７３を回転させて内側に移動させることによりヒンジレバー７５の一端部が押されて他端部が動き、接点部７７がＯＮになる（図１２参照）。また、操作用ボルト７３を逆方向に回転させて外側に移動させることによりヒンジレバー７５の一端部への押圧状態が緩和され、他端部が戻るように動いて接点部７７がＯＦＦになる（図１２の仮想線参照）。

液面検知センサ４５はバッテリー５５を囲むように周方向で等間隔に４つ設けられていて、液面検知センサ１７と同様の液面検出コンデンサ２９を備えることができる。それぞれの液面検知センサ４５では例えば一対の液面検出コンデンサ２９が外側に向かって開くように配置されている。それぞれの液面検知センサ４５は、例えば、液面検知センサ４５の配置位置の径方向外側に液面が生じている場合にこの液面を検出する。

操作用ボルト７３を回転させて内側にねじ込むことにより接点部７７をＯＮにすると、ＬＥＤライト５３が点灯しビデオカメラ４９が撮影を開始するとともに、液面検知センサ４５及び移動位置検出センサ４７が作動する。制御部５７は、ビデオカメラ４９からの映像情報を移動位置検出センサ４７からの位置情報と関連付けてメモリーカード等の取り出し可能な記憶媒体７９に記憶するとともに、液面検知センサ４５からの検出情報を移動位置検出センサ４７からの位置情報と関連付けて記憶媒体７９に記憶する。なお、制御部５７は、液面検知センサ４５が液面を検出したときにビデオカメラ４９が撮影を開始するように構成できるし、また、液面検知センサ４５が液面を検出している間だけビデオカメラ４９が撮影を行なうように構成できる。ビデオカメラ４９からの映像情報は移動位置検出センサ４７からの位置情報とは別に記憶できる。

なお、図１３に示すように、ケース本体６１内の制御部５７の下側にはバランスウェイト８１が設けられていて、腐食個所検出装置４１は、周方向に回転しても特定の１つの液面検知センサ４５（図１０の上側の液面検知センサ４５）が上側に戻るまで自動回転復帰するように構成されている。また、後側カバー６５には逆止弁（図示せず）付きの窒素ガス封入口（窒素ガス封入口部材）８３が設けられていて、窒素ガスをケース４３内に注入して閉じ込めることによりケース４３内の圧力を下水管路内の圧力より大きくし、ケース４３の対圧性を高めるとともに、ビデオカメラ４９やカメラ用透明板６７での結露を防止することができる。

また、ビデオカメラ４９の作動の制御やビデオカメラ４９からの撮影画像の受信を液面検出コンデンサ２９又は液面検知センサ４５とは別に無線通信端末にて行うこともできる。

１、４１腐食個所検出装置
３、４３ケース
１７、４５液面検知センサ
３１下水管路
３３下水
３５自由水面
３７ポンプ場

Claims

ポンプを有するポンプ場が設けられた下水管路の内面腐食個所の推定方法であって、
液面検知センサを有する水中及び水上移動体を準備し、
前記ポンプの稼働中に、前記水中及び水上移動体を前記下水管路内の下水の流れに乗せてこの下水管路内を下流に向かって移動させ、
前記水中及び水上移動体の前記下水管路内での移動中に前記液面検知センサが検出した前記下水の液面の位置に基づき、前記下水管路の内面腐食個所を推定する、ことを特徴とする下水管路の内面腐食個所の推定方法。
前記液面検知センサが検出した前記下水の液面の位置は、前記水中及び水上移動体に設けられた、この水中及び水上移動体の移動位置を検出する位置検出センサにより特定される、ことを特徴とする請求項１記載の下水管路の内面腐食個所の推定方法。
前記水中及び水上移動体は撮影カメラをさらに有し、前記水中及び水上移動体の前記下水管路内での移動中のこの撮影カメラによる前記下水管路内の撮影結果にも基づき、前記下水管路の内面腐食個所を推定する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の下水管路の内面腐食個所の推定方法。
ポンプを有するポンプ場が設けられた下水管路の内面腐食個所を推定するための腐食個所検出装置であって、
前記ポンプの稼働中に前記下水管路内の下水に投入され、この下水の流れに乗って前記下水管路内を下流に向かって移動する水中及び水上移動体と、
前記水中及び水上移動体に設けられた液面検知センサと、を備えた、ことを特徴とする腐食個所検出装置。
前記水中及び水上移動体に設けられた位置検知センサをさらに備えた、ことを特徴とする請求項４記載の腐食個所検出装置。
前記水中及び水上移動体は記憶手段を有していて、前記液面検知センサの検出結果は前記位置検出センサの検出結果と関連付けられて前記記憶手段に記憶される、ことを特徴とする請求項５記載の腐食個所検出装置。
前記水中及び水上移動体は撮影カメラも備えている、ことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の腐食個所検出装置。
前記水中及び水上移動体は記憶手段を有していて、前記液面検知センサの検出結果及び前記撮影カメラの撮影結果は前記位置検出センサの検出結果と関連付けられて前記記憶手段に記憶される、ことを特徴とする請求項７記載の腐食個所検出装置。