JP2024026694A - 固液分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化に好適な固液分離装置を提供することを目的とする。【解決手段】供給口９４２１から注ぎ込まれた、液体に砂が混入した混入液を貯留する貯留槽４と、流入口６３１が貯留槽４内に配置され流出口６２１が貯留槽４の外部でに配置され貯留槽４に貯留された混入液中の液体を流入口６３１から貯留槽４外に送る送液管６と、貯留槽４の底部側に集められた砂を貯留槽４の外部に排出するベルトゲート５と、底部側に集められた砂の高さ位置を検出するセンサ４２とを備え、貯留槽４は下端に開口４ａが形成されたものであり、ベルトゲート５は貯留槽４内の液面が所定高さよりも低下した状態で開口４ａを開放することで砂を貯留槽４の外部に排出するものであり、センサ４２および流入口６３１はベルトゲート５の開放方向上流側端部の上方に配置されたものであり、供給口９４２１はベルトゲート５の開放方向下流側端部の上方に配置されたものである。【選択図】図３

Description

本発明は、固体が混入した混入液から液体を分離する固液分離装置に関する。

下水処理施設には、汚水から砂を除去するための沈砂池や汚水から汚泥を除去するための沈殿池が設けられている。沈砂池では、流れ込んできた汚水に含まれている砂を池底の集砂ピットに集めた後、集められた砂が混入した砂混入水を揚砂ポンプで吸い上げて地上に設けられた固液分離装置に移送している。この固液分離装置は、移送された砂混入水を受け入れ、砂混入水から砂と汚水を分離して汚水を沈砂池に戻している。また、沈殿池は、受け入れた汚水に含まれている汚泥を池底の汚泥ピットに集めた後、汚泥ピットに集められた汚泥が混入した汚泥混入水を汚泥ポンプによって沈殿池よりも上方に設けられた固液分離装置に移送している。この沈殿池の上方に設けられた固液分離装置においても、移送された汚泥混入水を受け入れ、汚泥混入水から汚水を分離して沈殿池に戻している。さらに、下水処理施設以外においても、液体に固体が混入した混入液から液体を分離する固液分離装置が用いられている。このような固液分離装置としては、例えば、工場排水から水と金属粉等とを分離するものや、ダム湖等の貯水池に流入した土砂等を水と分離するものなどがある。以下、汚水等に含まれている砂や汚泥やし渣、工業排水に含まれている金属粉、あるいは貯水池に水とともに流入する土砂等を総称して固体と称することがある。また、固体が混入した液体を総称して混入液と称することがある。

この固液分離装置として、濃縮容器と貯留槽と搬送装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。特許文献１の濃縮容器は、貯留槽よりも上方に配置され、沈砂池に配置された揚砂ポンプと揚砂管によって接続されている。濃縮容器は、揚砂ポンプによって沈砂池から移送された砂混入水を受け入れ、汚水に対する砂の濃度が砂混入水よりも高まった濃縮砂混入水を、濃縮容器に設けられた排出口から排出する。貯留槽は、濃縮容器が排出した濃縮砂混入水を受け入れて貯留する。搬送装置は、貯留槽の下端部分に接続され、その接続された部分から斜め上方に向かって延在している。貯留槽の下端部分に沈降した砂は、この搬送装置によって斜め上方に向かって水切りされつつ搬送されて貯留槽の外部に送られる。

特開２０１２－２１４８３号公報

特許文献１に開示された固液分離装置の搬送装置は、貯留槽の下端部分から貯留槽よりも相当程度上方まで延在した搬送経路を有している。搬送装置は、搬送経路のうち、貯留槽の水面よりも上方に配置された部分において水切りしながら砂を搬送する。搬送装置において、水切りしながら搬送する距離を長くすることで、貯留槽に貯留された濃縮砂混入水中の汚水が砂とともに貯留槽の外部に送られてしまうことを抑制している。しかし、水切りしながら搬送する距離を長くすることで搬送装置の搬送経路が長くなってしまい、結果として固液分離装置が大型化してしまうという問題があった。

本発明は上記事情に鑑み、小型化に好適な固液分離装置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装置は、供給口を経由して注ぎ込まれた、液体に砂が混入した混入液を貯留する貯留槽と、
流入口が前記貯留槽内であって該供給口よりも下方に配置され流出口が該貯留槽の外部に配置され、該貯留槽に貯留された前記混入液中の液体を該流入口から該貯留槽外に送る送液機構と、
前記貯留槽の底部側に集められた砂を該貯留槽の外部に排出する排出装置と、
前記底部側に集められた砂の高さ位置を検出する高さ位置検出手段とを備え、
前記貯留槽は、下端に開口が形成されたものであり、
前記排出装置は、前記開口を閉塞するものであって、前記貯留槽に貯留された前記混入液中の液体を前記送液機構によって該貯留槽外に送ることで該貯留槽内の液面を所定高さよりも低下させた状態で開放方向に移動して該開口を開放することで前記底部側に集められた砂を該貯留槽の外部に排出するものであり、
前記高さ位置検出手段および前記流入口は、前記排出装置の前記開放方向上流側端部の上方に配置されたものであり、
前記供給口は、前記排出装置の前記開放方向下流側の上方に配置されたものであることを特徴とする。

本発明によれば、小型化に好適な固液分離装置を提供できる。

本発明の一実施形態に相当する固液分離装置を示す概略構成図である。 図１に示した固液分離装置の主たる構成を示す正面図である。 図１に示した固液分離装置の動作を示すフローチャートである。 図１に示した固液分離装置の第１変形例を示す、図２（ａ）と同様の正面図である。 図１に示した固液分離装置の第２変形例を示す、図２（ａ）と同様の正面図である。 図１に示した固液分離装置の第３変形例を示す、図２（ａ）と同様の正面図である。 第２実施形態の固液分離装置における図２（ａ）と同様の正面図である 図７に示す固液分離装置の動作を示すフローチャートである。 （ａ）は、第３実施形態の固液分離装置に設けられた濃縮容器の平面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）におけるＡ－Ａ断面図である。 （ａ）は、第３実施形態の濃縮容器と貯留槽を示す平面図であり、（ｂ）は、第３実施形態の濃縮容器と貯留槽を示す正面図であり、（ｃ）は、同図（ｂ）におけるＢ－Ｂ断面図である。 図１０に示した固液分離装置の動作を示すフローチャートである。 （ａ）は、図１０に示した固液分離装置の第１変形例を示す、図１０（ｂ）と同様の正面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）におけるＣ－Ｃ断面図である。 （ａ）は、図１０に示した固液分離装置の第２変形例を示す、図１０（ｂ）と同様の正面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）におけるＤ－Ｄ断面図である。

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、沈砂池から砂が混入した汚水が移送される固液分離装置に本発明の駆動方法を適用した例を用いる。なお、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から砂を取り除くためのものである。沈砂池において砂が取り除かれた汚水は、下流にある沈殿池などに送られる。

図１は、本発明の一実施形態に相当する固液分離装置を示す概略構成図である。この図１には沈砂池９も示されている。

図１に示すように、本実施形態の沈砂池９は、ポンプ井９１と、トラフ９２と、集砂ノズル９３と、集砂ピット９４とを備えた池である。この沈砂池９には、図の右側から汚水が流れ込んでくる。流れ込んだ汚水は図の左側に向かってゆっくりと流れていく。沈砂池９では、汚水が流れていく間に、汚水に含まれている砂が池底に向かって沈降していく。ポンプ井９１は、沈砂池９の最も下流側に配置されている。ポンプ井９１は、砂が取り除かれた汚水が貯留されるものである。ポンプ井９１の内部には、揚水ポンプ９１１が設けられている。この揚水ポンプ９１１は、ポンプ井９１に貯留された汚水を沈砂池９の外部に排出するものである。揚水ポンプ９１１には揚水管９１２が接続されている。揚水ポンプ９１１によって吸引された汚水は、この揚水管９１２を通して不図示の沈殿池に送られる。なお、図１には汚水の池水面ＷＬ１も示されている。この池水面ＷＬ１の位置は、沈砂池９へ流れ込む汚水の量によって、トラフ９２の底からの高さが例えば１ｍ以上５ｍ以下の範囲で変化する。

トラフ９２は、ポンプ井９１よりも上流の池底であって池幅方向の中央に形成されている。このトラフ９２は、沈砂池９における汚水の流れ方向に沿って延在している。トラフ９２の池幅方向両側の池底には、トラフ９２に向かうに従って下方に位置するように傾斜した池底傾斜面９５が形成されている。沈砂池９に流れ込んだ汚水に含まれる砂は、池底に向かって沈降し、池底傾斜面９５を滑り落ちて或いは直接トラフ９２内に堆積する。

集砂ノズル９３は、トラフ９２の上流端に配置されている。集砂ノズル９３には、沈殿池から汲み上げられた汚水が供給される。集砂ノズル９３に供給された汚水は集砂ノズル９３の先端から沈砂池９の下流側に向かって吐出される。トラフ９２の下流端は集砂ピット９４に接続されている。トラフ９２内に堆積した砂は、集砂ノズル９３から吐出される水の流れによって集砂ピット９４に集められる。集砂ピット９４は、ポンプ井９１とトラフ９２の間に形成されている。集砂ピット９４に集められた砂は、汚水とともに固液分離装置１に移送されて、固体（砂）と液体（汚水）とに分離される。

集砂ピット９４の内部であって、集砂ピット９４の底近傍には、揚砂ポンプ９４１が配置されている。この揚砂ポンプ９４１は、混入液移送ポンプの一例に相当する。この揚砂ポンプ９４１には、揚砂管９４２が接続されている。揚砂ポンプ９４１は、集砂ピット９４の内部に集められた砂を汚水とともに吸引し、砂が混入した汚水を揚砂管９４２を通して固液分離装置１に移送する。揚砂ポンプ９４１によって固液分離装置１に移送される砂と汚水の割合は、集砂ピット９４の内部に集められた砂の量等によって変動するが、砂５％程度に対して汚水９５％程度である。この揚砂ポンプ９４１によって移送された、汚水に砂が混入した砂混入水が混入液の一例に相当する。また、砂混入水中の砂が固体の一例に相当し、砂混入水中の汚水が液体の一例に相当する。

固液分離装置１は、貯留槽４と、ベルトゲート５と、送液管６と、オーバーフロー管７とを備えている。貯留槽４とベルトゲート５は、地上であって沈砂池９の近傍に配置されている。ベルトゲート５は、貯留槽４の下端に配置されている。このベルトゲート５は、排出手段の一例に相当する。貯留槽４およびベルトゲート５は、トラックＴの高さよりも高い位置にフレーム４５によって保持されている。

貯留槽４は、移送された砂混入水中の汚水を砂と分離して送液管６およびオーバーフロー管７から送り出す。貯留槽４において砂と分離された汚水は、送液管６およびオーバーフロー管７を通して沈砂池９に戻される。送液管６は、水平に延びた管で構成された水平部分６１と、水平部分から屈曲して下方に延びた管で構成された垂直部分６２と、貯留槽４内に挿入されて水平部分から下方に向かって屈曲した管で構成された一端部分６３（図２参照）を有している。この送液管６は、送液機構の一例に相当する。垂直部分６２は、送液管６の他端側に設けられ、その下端には貯留槽４において砂と分離された汚水が流出する流出口６２１が形成されている。この流出口６２１は、貯留槽４の外部であって貯留槽４よりも下方に配置されている。また、この流出口６２１は、池水面ＷＬ１に対向しており、送液管６を通して貯留槽４から送り出された汚水を沈砂池９内に向かって放出する。なお、送液管６の他端側を沈砂池９の池水面ＷＬ１よりも下方まで延在させて、流出口６２１が水中に没するようにしてもよい。また、貯留槽４と沈砂池９との間に中間槽を設置し、その中間槽に流出口６２１から流出する汚水を貯留してもよい。中間槽を設けることで、汚水の状態を中間槽に溜まった汚水により確認することができる。また、汚水とともに多少の砂が送液管６を通して送り出されてしまった場合でも、その砂を中間槽に沈降させて中間槽の上澄み液を沈砂池９に戻すことで、砂が沈砂池９に戻されてしまうことをより抑制できる。

図２は、図１に示した固液分離装置の主たる構成を示す正面図である。図２（ａ）では、貯留槽の下端がベルトゲートによって閉塞された状態が示されており、図２（ｂ）では、貯留槽の下端が開放された状態が示されている。

図２に示す貯留槽４は、垂直方向に立ち上がった４枚の側壁４１によって構成された平面視で略正方形の角筒をした槽である。貯留槽４の上端は開放されており、その開放部分から、揚砂管９４２の、揚砂ポンプ９４１が接続された側とは反対側の端部が差し込まれている。揚砂管９４２の、貯留槽４に差し込まれた部分の先端には供給口９４２１が形成されている。揚砂ポンプ９４１（図１参照）が吸引した砂混入水は、揚砂管９４２を通って供給口９４２１から貯留槽４の槽内に注ぎ込まれる。

送液管６の一端側は、貯留槽４の一側面を構成する側壁４１を貫通している。送液管６の貫通部分は、側壁４１に溶接されており、その貫通部分は水密状態になっている。送液管６のうち、貯留槽４の槽内に配置された部分が一端部分６３になる。この一端部分６３は、貯留槽４の下側部分において槽内に突出しており、その突出端には下方を向いた流入口６３１が形成されている。一端部分６３の、流入口６３１よりも少し上方には、平面視で流入口６３１の周囲に広がった笠状の覆い部材６３２が固定されている。この覆い部材６３２は、貯留槽４の槽内に注ぎ込まれた砂混入水に含まれる砂が、貯留槽４の槽内に貯留された砂混入水中を沈降してくる間に流入口６３１に吸い込まれてしまうことを抑制するものである。なお、覆い部材６３２は、その周縁部分が流入口６３１よりも下方まで延びたものであってもよい。さらに、覆い部材６３２は、円盤状のものであってもよい。またさらに、覆い部材６３２は、流入口６３１と同じ高さ位置から流入口６３１の周囲に広がるものであってもよい。すなわち、覆い部材６３２は、流入口６３１よりも上方または流入口６３１の周囲に設けられていればよい。換言すれば、覆い部材６３２は、供給口９４２１と流入口６３１の間に配置されていればよい。なお、覆い部材６３２として水平方向に広がった円盤状のものを用いると、覆い部材６３２の上に砂が堆積してしまうので、笠状のものまたは傾斜して設置された円盤状のものを用いることが好ましい。

オーバーフロー管７の端部は、貯留槽４の上端より少し下の部分で側壁４１を貫通して槽内に少し突出している。オーバーフロー管７の貫通部分は、側壁４１に溶接されており、その貫通部分は水密状態になっている。オーバーフロー管７の突出端には、オーバーフロー口４３が形成されている。このオーバーフロー口４３は、貯留槽４に注ぎ込まれた砂混入水によって形成された槽水面ＷＬ２が貯留槽４の上端付近まで達したときに、貯留槽４の槽内から貯留槽４の外部に砂混入水の上澄み液(砂混入水中の汚水)を流出させるものである。この槽水面ＷＬ２は液面の一例に相当する。オーバーフロー口４３から流出した上澄み液は、オーバーフロー管７を通して沈砂池９（図１参照）に戻される。このオーバーフロー口４３を設けることで、貯留槽４の上端から砂混入水が溢れ出てしまうことを防止している。

貯留槽４の下端には開口４ａが形成されている。図２（ａ）では、この開口４ａは、ベルトゲート５によって閉塞されている。貯留槽４の開口４ａは、図の左側から右側に向けて、３°上側に傾斜した姿勢で開口している。ベルトゲート５は、開口４ａと同様に３°上側に傾斜した姿勢で、貯留槽４の下端部分に配置されている。ただし、開口４ａおよびベルトゲート５は、水平に配置されていてもよい。開口４ａがベルトゲート５によって閉塞された状態では、貯留槽４に貯留された砂混入水は、開口４ａからの排出が阻止されている。以下、図２（ａ）に示す、開口４ａがベルトゲート５によって閉塞された状態を、閉塞状態と称する。ベルトゲート５は、紙面と直交する方向に延在した複数のローラ５１と、これら複数のローラ５１に巻き掛けられたベルト５２を有している。複数のローラ５１のうち、図２（ａ）における左右両端に配置されたローラ５１は駆動用であり、これら駆動用のローラ５１を駆動することによって、ベルトゲート５は、閉塞状態の位置から、図２（ａ）の矢印で示すように右側に移動する。以下、ベルトゲート５が、閉塞状態の位置から移動する方向を開放方向と称する。なお、ベルトゲート５は公知であるため、詳細な説明は省略し、図面においてもベルトゲート５を簡略化して示し駆動装置やフレーム等は省略している。

砂混入水は、閉塞状態において貯留槽４に注ぎ込まれる。貯留槽４に注ぎ込まれた砂混入水に含まれる砂は、砂混入水中を沈降してベルトゲート５の上に堆積していく。すなわち、貯留槽４に貯留された砂混入水に含まれる砂は、貯留槽４の底部側に集められていく。図２（ａ）では、堆積した砂ＳＡの一例を二点鎖線で囲まれたドットで示している。貯留槽４には、この堆積した砂ＳＡの高さ位置を検出するセンサ４２が固定されている。このセンサ４２は、高さ位置検出手段の一例に相当する。センサ４２は、接触式であってもよく、非接触式であってもよい。このセンサ４２は、堆積した砂ＳＡの高さ位置が流入口６３１よりも低い所定の高さ位置に達したときに出力を出すものである。ただし、堆積した砂ＳＡの高さ位置（堆積した砂ＳＡからセンサ４２までの距離）を電流値または電圧値としてリニアに出力するものをセンサ４２として用いてもよい。

図２（ｂ）は、ベルトゲート５が、同図（ａ）に示す閉鎖状態の位置から開放方向に移動し、開口４ａが全て開放された状態を示している。ベルトゲート５が開放方向に移動することで、ベルトゲート５の上に堆積した砂ＳＡは若干の汚水とともに貯留槽４の開口４ａから貯留槽４の外部に排出される。この若干の汚水とは、後述する送液工程が完了した後に残っている、堆積した砂ＳＡの上面から流入口６３１の間に溜まっている汚水である。換言すれば、ベルトゲート５が開放方向に移動することで、砂の濃度が極めて高い砂混入水が貯留槽４の外部に排出されることになる。なお、図２（ｂ）は、同図（ａ）で二点鎖線で囲まれたドットで示した堆積した砂ＳＡが全て排出された様子を示している。以下、開口４ａが全て開放されたベルトゲート５の状態を開放状態と称する。ベルトゲート５は、駆動用のローラ５１の駆動によって図２（ｂ）に示す開放状態から図２（ｂ）の矢印で示すように左側に移動する。以下、ベルトゲート５が、開放状態の位置から移動する方向を閉塞方向と称する。すなわち、ベルトゲート５は、固液分離装置１を閉塞状態と開放状態の間で状態変化させるものであり、開放状態に変化させることで貯留槽４の底部側に堆積した砂ＳＡを貯留槽４の外部に排出するものである。

次に図１乃至３を用いて固液分離装置１の動作について説明する。図３は、図１に示した固液分離装置の動作を示すフローチャートである。

沈砂池９および固液分離装置１の動作は、不図示の制御装置によって集中制御されている。なお、沈砂池９と固液分離装置１それぞれに制御装置を設け、互いに情報または指令を送受信可能な構成にしてもよい。図１に示した沈砂池９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、沈砂池９は、集砂ノズル９３から汚水を吐出させて砂を集砂ピット９４に集める集砂動作を行う。その集砂動作の後、固液分離装置１は、固液分離動作を開始する。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９に流入した汚水の合計流量または沈砂池９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。なお、集砂ピット９４に砂を集めている途中で固液分離動作を開始してもよい。

固液分離動作では、閉塞状態において、揚砂ポンプ９４１の駆動が開始される。この駆動開始により、貯留槽４における砂混入水の受け入れが開始される（ステップＳ１１）。砂混入水の受け入れを開始したときに貯留槽４の槽内が空の状態であった場合、貯留槽４の槽水面ＷＬ２は徐々に上昇していく。また、貯留槽４の槽内に貯留された砂混入水に含まれる砂は、自重により貯留槽４の底部に向かって沈降し、ベルトゲート５の上に堆積していく。槽水面ＷＬ２が上昇して流入口６３１を超え、送液管６の水平部分６１の下端に達すると、砂混入水の上澄み液である汚水が、送液管６によって沈砂池９に送り出され始める。槽水面ＷＬ２がさらに上昇し、水平部分６１の上端まで達すると、送液管６の水平部分６１、垂直部分６２、および一端部分６３の管内が全て汚水で満たされる。これらの管内が汚水で満たされると、サイフォンの原理により流入口６３１よりも低い流出口６２１から流れ出ようとする作用が汚水に生じる。このため、砂混入水中の汚水の位置エネルギーによって送液管６を通して貯留槽４の外部に送り出される汚水の量は増加する。なお、流入口６３１近傍には砂混入水を吸い込む力が生じるが、流入口６３１近傍に沈降してくる砂は、覆い部材６３２の上を滑り落ちて覆い部材６３２の縁から落下していくので流入口６３１から遠ざけられる。これにより、流入口６３１近傍に沈降してくる砂が、流入口６３１に吸い込まれて送液管６を通って貯留槽４の外部に送り出されてしまうことは抑制されている。本実施形態では、揚砂ポンプ９４１が吸い上げる砂混入水の量は、流入口６３１から送り出される汚水の量よりも多い。このため、流入口６３１から送り出される汚水の量が増加した後も槽水面ＷＬ２は上昇しつづける。そして、槽水面ＷＬ２がオーバーフロー口４３に達した後は、砂混入水の上澄み液がオーバーフロー口４３からも流出する。これにより、槽水面ＷＬ２の上昇は停止し、槽水面ＷＬ２はその位置で維持される。図２には、この時の槽水面ＷＬ２が示されている。槽水面ＷＬ２が上昇している間も、上昇が停止した後も、貯留槽４が受け入れた砂混入水に含まれる砂は、沈降して貯留槽４の底部側に集まっていく。

揚砂ポンプ９４１の駆動が開始された後、センサ４２は、堆積した砂ＳＡの高さ位置が流入口６３１よりも少し低い位置に達したか否かを常時検出している（ステップＳ１２）。センサ４２が検出する堆積した砂ＳＡの高さ位置は、流入口６３１に向かう汚水の流れが最も強くなったときにその堆積した砂ＳＡが流入口６３１に吸い込まれてしまわない限界の高さに設定されている。なお、センサ４２の代わりに、堆積した砂ＳＡの高さ位置が流入口６３１よりも少し低い位置に達するであろう時間を設定したタイマーを設け、揚砂ポンプ９４１の駆動を開始してからその時間が経過したことを検出してもよい。ただし、貯留槽４が受け入れた砂混入水に含まれる砂の濃度は一定ではなく、堆積した砂ＳＡが流入口６３１よりも少し低い位置に達する時間も一定ではないので、堆積した砂ＳＡの高さを正確に検出する意味で、タイマーよりもセンサ４２を用いることが好ましい。

堆積した砂ＳＡの高さ位置が流入口６３１よりも少し低い位置に達したことをセンサ４２によって検出したら（ステップＳ１２でＹＥＳ）、揚砂ポンプ９４１の駆動を停止させる（ステップＳ１３）。これにより、貯留槽４における砂混入水の受け入れが停止する。以上説明したステップＳ１１からステップＳ１２でＹＥＳになるまでが受入工程の一例に相当する。なお、センサ４２が検出してすぐに揚砂ポンプ９４１の駆動を停止させてもよく、センサ４２が検出してからしばらく経過してから揚砂ポンプ９４１の駆動を停止させてもよい。すなわち、センサ４２が検出したことに基づいて揚砂ポンプ９４１の駆動を停止すればよい。揚砂ポンプ９４１の駆動を停止した後も、上述のサイフォンの原理による効果により、砂混入水には、送液管６を通って沈砂池９に流れ出ようとする作用が働いている。これにより、砂混入水の上澄み液が送液管６を通って沈砂池９に流れ出ていき、槽水面ＷＬ２は低下する。すなわち、貯留槽４に貯留された砂混入水中の汚水を、その汚水の位置エネルギーを利用して、送液管６を通して貯留槽４の外部に送ることで、槽水面ＷＬ２を低下させている。一方、槽水面ＷＬ２が低下している間にも、砂混入水に含まれる砂は、自重により徐々に沈降して貯留槽４の底部側に集まっていく。槽水面ＷＬ２が流入口６３１付近まで低下すると、流入口６３１から空気が送液管６内に入り込み、サイフォンの原理による効果が終了する。揚砂ポンプ９４１の駆動が停止してから第１所定時間経過するまでは、揚砂ポンプ９４１を停止した直後の状態が維持される（ステップＳ１４）。この第１所定時間は、槽水面ＷＬ２がオーバーフロー口４３付近から流入口６３１付近まで低下するのに十分な時間である。なお、第１所定時間が経過したか否か判断することに代えて、槽水面ＷＬ２が流入口６３１の高さよりも低い位置まで低下したことを検出する水位センサを貯留槽４に設け、その検出が発生したか否かを判断してもよい。以上説明したステップＳ１３およびステップＳ１４が液送工程の一例に相当する。なお、ステップＳ１３およびステップＳ１４において、揚砂ポンプ９４１の駆動を完全に停止しないで、槽水面ＷＬ２が低下する量であれば、貯留槽４に少量の砂混入水を供給していてもよい。

第１所定時間経過したら、槽水面ＷＬ２が流入口６３１付近まで低下している状態で、ベルトゲート５を開放方向に移動させて開放状態にする（ステップＳ１５）。ベルトゲート５の移動によって、ベルトゲート５の上に堆積していた砂ＳＡは、貯留槽４の外部に排出される。このステップＳ１５が排出工程の一例に相当する。なお、貯留槽４を開放状態にする前に、図１に示したようにトラックＴを貯留槽４の下に待機させておく。貯留槽４から排出された砂は、トラックＴの荷台或いはその荷台に設けられた容器内に落下してトラックＴによって運ばれる。貯留槽４内の砂が排出されたら、ベルトゲート５を閉塞方向に移動させて閉塞状態にし（ステップＳ１６）、固液分離動作を終了する。

この固液分離装置１およびその駆動方法によれば、貯留槽４内の砂混入水における汚水の量が極めて少量になるまで貯留槽４の槽水面ＷＬ２を低下させてから砂を排出しているので、砂を水切りしながら排出する搬送装置に代えて、ベルトゲート５などのゲート装置を用いることができる。ベルトゲート５は、水切りしながら排出する搬送装置のように斜め上方に延在させる必要がないため、固液分離装置１の高さおよび幅を小さくして、固液分離装置１を小型化することができる。また、送液工程（ステップＳ１３およびＳ１４）において、砂混入水中の汚水を、その汚水の位置エネルギーを利用して、貯留槽４の外部に送っているので、ポンプなどの装置を固液分離装置１に設ける必要がない。これにより、固液分離装置１を安価に構成できる。また、センサ４２によって堆積した砂ＳＡの高さ位置を検出しているので、砂ＳＡが流入口６３１とほぼ同じ高さ位置まで堆積して流入口６３１から堆積した砂ＳＡが汚水とともに吸い込まれてしまうことを抑制しつつ、送液工程の後に貯留槽４に残る砂ＳＡの量を最大化することができる。換言すれば、送液工程の後に貯留槽４に残る汚水の量を最小にして砂混入水における砂ＳＡの濃度を高めることができる。また、この固液分離装置１およびその駆動方法によれば、揚砂ポンプ９４１の駆動中にサイフォンの原理により貯留槽４から沈砂池９に流れ出ようとする作用が汚水に生じるので、揚砂ポンプ９４１の動力を小さくすることができる。

続いて、本実施形態の固液分離装置およびその駆動方法の変形例について説明する。以降の説明では、これまで説明した構成要素の名称と同じ構成要素の名称には、これまで用いた符号と同じ符号を付すことがあり、重複する説明は省略することがある。

図４は、図１に示した固液分離装置の第１変形例を示す、図２（ａ）と同様の正面図である。

図４に示すように、この第１変形例の固液分離装置１は、覆い部材６３２が設けられておらず、代わりに電動弁６４が設けられている点が図１に示した固液分離装置１と異なる。この第１変形例では、送液管６の垂直部分６２の上下方向の中間部分に、電動弁６４が設けられている。電動弁６４は、送液管６によって貯留槽４の外部に送り出される汚水の流量を調整可能な流量調整弁である。この電動弁６４は、流量調整部の一例に相当する。なお、電動弁６４によって汚水を遮断して送液管６における流量をゼロにすることもできる。また、電動弁６４は、送液管６における流入口６３１と流出口６２１の間に配置されていれば、垂直部分６２の上下方向の中間部分以外の部分に配置されていても構わない。

次に、第１変形例の固液分離装置１の動作について主に図３および図４を用いて説明する。第１変形例の固液分離装置１では、受入工程（ステップＳ１１からステップＳ１２でＹＥＳになるまで）の間、電動弁６４によって、汚水を遮断するか、極わずかな流量の汚水のみ送液管６を通過可能にしておく。そして、受入工程では、主にオーバーフロー管７を用いて貯留槽４から汚水を流出させる。覆い部材６３２を設けていないので、受入工程中に貯留槽４の槽内を沈降してくる砂は流入口６３１に近づくこともあるが、流入口６３１に流入する汚水の流れが存在しないか、極わずかな流れであるため砂が流入口６３１から送り出されてしまうことは抑制される。そして、ステップＳ１３で揚砂ポンプ９４１（図１参照）の駆動を停止させると同時に電動弁６４を開放し、ステップＳ１４以降を実施する。すなわち、汚水を流入口６３１から流出させて槽水面ＷＬ２を低下させる送液工程を実行し、その後、ベルトゲート５を開放方向に移動させて堆積していた砂ＳＡを貯留槽４の外部に排出する排出工程を実行し、ベルトゲート５を閉塞方向に移動して閉塞状態にする。なお、揚砂ポンプ９４１の駆動を停止させた後、全ての砂の沈降が完了するまで数分程度待機してから電動弁６４を開放し、その後にステップＳ１４以降を実行してもよい。固液分離動作に必要な時間は長くなるものの、数分程度してから電動弁６４を開放することで、沈降中の砂が流入口６３１から吸い込まれてしまうことを抑制することができる。

この第１変形例の固液分離装置１の送液工程において、電動弁６４によって調整された流量で砂混入水中の汚水を貯留槽４の外部に送ってもよい。すなわち、ステップＳ１３で電動弁６４を開放する際、電動弁６４の開放量を調整することで、送液工程において貯留槽４の外部に送り出される汚水の流量を少なめに調整してもよい。こうすることで、送液管６が汚水を吸い込む力が弱まるので、流入口６３１にかなり近づくまで砂ＳＡを堆積させても、その砂ＳＡが汚水とともに流入口６３１から吸い込まれて貯留槽４の外部に送り出されてしまうことが抑制される。従って、送液工程の後に貯留槽４に残る汚水の量を最小にして砂混入水における砂ＳＡの濃度を高めることができる。なお、電動弁６４の代わりに、手動で流量を調整可能な弁を設けてもよく、通過可能な流量が定まった定流量弁を用いてもよい。その場合、これらの弁が流量調整部の一例に相当する。

図５は、図１に示した固液分離装置の第２変形例を示す、図２（ａ）と同様の正面図である。

図５に示すように、この第２変形例の固液分離装置１は、覆い部材６３２が設けられておらず、代わりに小型ポンプ６３３が設けられている点が図１に示した固液分離装置１と異なる。この第２変形例では、送液管６の一端部分６３の先端側に、小型ポンプ６３３がが設けられている。この第２変形例では、小型ポンプ６３３の吸込口が流入口６３１になる。この小型ポンプ６３３は流入口６３１から吸い込む汚水の量をインバータモータの回転数を変化させることで調整可能なポンプである。ただし、吸い込む汚水の量を調整することができない小型ポンプを用いてもよく、その小型ポンプとともに第１変形例と同様の流量調整弁を設置してもよい。

次に、第２変形例の固液分離装置１の動作について主に図３および図５を用いて説明する。第２変形例の固液分離装置１では、受入工程（ステップＳ１１からステップＳ１２でＹＥＳになるまで）の間、小型ポンプ６３３を停止しておくか、小型ポンプ６３３が吸い込む汚水の量を少なくしておく。そして、受入工程では、主にオーバーフロー管７を用いて貯留槽４から汚水を流出させる。覆い部材６３２を設けていないので、受入工程中に貯留槽４の槽内を沈降してくる砂は流入口６３１に近づくこともあるが、流入口６３１に流入する汚水の流れが存在しないか、極わずかな流れであるため砂が流入口６３１から送り出されてしまうことは抑制される。そして、ステップＳ１３で揚砂ポンプ９４１の駆動を停止させると同時に小型ポンプ６３３を駆動開始するか、小型ポンプ６３３が吸い込む汚水の量を増加させ、ステップＳ１４以降を実施する。すなわち、小型ポンプ６３３によって砂混入水中の汚水を貯留槽４の外部に送り出す。なお、揚砂ポンプ９４１の駆動を停止させた後、全ての砂の沈降が完了するまで数分程度待機してから小型ポンプ６３３を駆動または吸い込み量を増加させ、その後にステップＳ１４以降を実行してもよい。

この第２変形例の固液分離装置１において、ステップＳ１３で小型ポンプ６３３を駆動または吸込み量を増加させる際、小型ポンプ６３３の吸込み量を調整することで、送液工程において貯留槽４の外部に送り出される汚水の流量を少なめにしてもよい。こうすることで、流入口６３１にかなり近づくまで砂ＳＡを堆積させても、その砂ＳＡが汚水とともに流入口６３１から吸い込まれて貯留槽４の外部に送り出されてしまうことが抑制される。従って、送液工程の後に貯留槽４に残る汚水の量を最小にして砂混入水における砂ＳＡの濃度を高めることができる。

図６は、図１に示した固液分離装置の第３変形例を示す、図２（ａ）と同様の正面図である。

図６に示すように、この第２変形例の固液分離装置１は、送液管６の一端部分６３の構成および覆い部材６３２の構成が図１に示した固液分離装置１と異なる。送液管６の一端部分６３は、貯留槽４の槽内で水平方向に突出しており、流入口６３１は水平方向に向いている。覆い部材６３２は、貯留槽４の側壁４１内側面に取り付けられ、送液管６の一端部分６３と平行に貯留槽４の内側に向かって突出している。図６のＺ矢視図に示すように、この覆い部材６３２は、流入口６３１の上方を覆う、断面がへの字状の板材で構成されている。この覆い部材６３２によって、流入口６３１近傍に沈降してくる砂が流入口６３１に入り込んでしまうことを抑制することができる。

次に、第２実施形態の固液分離装置１について説明する。

図７は、第２実施形態の固液分離装置における図２（ａ）と同様の正面図である。

図７に示すように、この第２実施形態の固液分離装置１は、ベルトゲート５の代わりに搬送装置５０が設けられている点と、貯留槽４の側壁４１の下側部分の形状が図１に示した固液分離装置１と異なる。搬送装置５０は、貯留槽４の下端から斜め上方に向かって延在している。貯留槽４の下端は、搬送装置５０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ている。貯留槽４の４枚の側壁４１のうち、図７における紙面手前側と紙面奥側の側壁４１の下側部分には、槽傾斜面４１ａが形成されている。槽傾斜面４１ａは、貯留槽４の下端から一定の高さに形成されている。この槽傾斜面４１ａの下端は、搬送装置５０に接続されている。貯留槽４に貯留された砂混入水に含まれる砂は、貯留槽４の底部に向かって沈降し、搬送装置５０の下端部分の上に堆積していく。図７には、堆積した砂ＳＡの一例が二点鎖線で囲まれたドットで示されている。

搬送装置５０は、スクリューコンベア５０１と投下部５０２とスクリューコンベア５０１の外側を覆う筒状部５０３とを有する。スクリューコンベア５０１は、筒状部５０３内に配置されている。スクリューコンベア５０１の軸方向は、搬送装置５０の延在方向に一致している。このスクリューコンベア５０１によって、斜め上方に向かって延在した搬送経路が形成されている。この搬送経路の下端部分は、貯留槽４の底部に接続されている。搬送経路の上端部分は、送液管６の一端部分６３に形成された流入口６３１よりも上方に配置されている。貯留槽４内に貯留された砂混入水に含まれている砂は、貯留槽４内を沈降して貯留槽４の底部側に集まる。貯留槽４の底部側に集まった砂は、スクリューコンベア５０１が回転することで斜め上方に搬送され、搬送装置５０の搬送経路の上端部分では、水切りされながら搬送される。投下部５０２は、スクリューコンベア５０１の上端近傍から下方に延びた管状のものであり、下端部に投下口５０２ａが形成されている。投下部５０２の上端は、筒状部５０３の上端近傍の下部に接続されている。スクリューコンベア５０１による搬送によって水切りされた砂は、投下部５０２を通って投下口５０２ａから下方に向けて投下される。すなわち、搬送装置５０は、貯留槽４が受け入れた砂混入水に含まれている砂を貯留槽４の外部に搬送して排出するものである。なお、スクリューコンベア５０１の代わりに、ベルトコンベアやフライトコンベアなどの他の搬送機構を用いてもよい。また、投下部５０２を閉塞および開放自在な開閉蓋を投下部５０２に設け、搬送装置５０を駆動していない時には投下部５０２を閉塞してもよい。閉塞蓋は、投下部５０２の上端、すなわち投下部５０２と筒状部５０３の間に形成することが好ましいが、投下口５０２ａ近傍に設けてもよい。開閉蓋を設けることで、例え槽水面ＷＬ２が投下部５０２の上端よりも上昇したとしても、砂混入水が投下部５０２から漏れ出てしまうことを防止できる。

図８は、図７に示す固液分離装置の動作を示すフローチャートである。

第２実施形態の固液分離装置１における固液分離動作では、まず搬送装置５０を停止させた状態で、揚砂ポンプ９４１（図１参照）の駆動が開始されることで、貯留槽４における砂混入水の受け入れが開始される（ステップＳ２１）。なお、搬送装置５０は、完全に停止していなくてもよく、例えば、砂混入水に含まれる液体成分が搬送装置５０の駆動によって投下部５０２に到達しない程度の速度で微速駆動していても構わない。すなわち、所定の駆動速度よりも遅い駆動速度で搬送装置５０を駆動していてもよい。その後、貯留槽４に貯留された砂混入水によって形成される槽水面ＷＬ２は徐々に上昇していく。貯留槽４に貯留された砂混入水に含まれる砂は、自重により貯留槽４の底部に向かって沈降し、搬送装置５０の搬送経路における下端部分に集まっていく。槽水面ＷＬ２が、送液管６の水平部分６１の下端に達すると、送液管６を通って砂混入水の上澄み液（汚水）が沈砂池９に送り出され始める。さらに槽水面ＷＬ２が上昇し、槽水面ＷＬ２が送液管６の最上端である管上端６ｃの高さに達すると、送液管６内が汚水で満たされてサイフォンの原理による効果が生じ、汚水の流出量が増加する。槽水面ＷＬ２がオーバーフロー口４３に達すると、送液管６とともにオーバーフロー管７からも砂混入水の上澄み液が流出してそれ以上の槽水面ＷＬ２の上昇が防止される。

揚砂ポンプ９４１（図１参照）の駆動が開始された後、センサ４２は、堆積した砂ＳＡの高さ位置が流入口６３１よりも少し低い位置に達したか否かを常時検出している（ステップＳ２２）。堆積した砂ＳＡの高さ位置が流入口６３１よりも少し低い位置に達したことをセンサ４２によって検出したら（ステップＳ２２でＹＥＳ）、揚砂ポンプ９４１の駆動を停止させる(ステップＳ２３)。これにより、貯留槽４における砂混入水の受け入れが停止する。以上説明したステップＳ２１からステップＳ２２でＹＥＳになるまでが受入工程の一例に相当する。揚砂ポンプ９４１の駆動が停止してから第１所定時間経過するまでは、揚砂ポンプ９４１を停止した直後の状態が維持される（ステップＳ２４）。以上説明したステップＳ２３およびステップＳ２４が液送工程の一例に相当する。

第１所定時間経過したら、搬送装置５０の駆動を開始する（ステップＳ２５）。搬送装置５０が所定の駆動速度で駆動することで、搬送経路の下端部分に集められた砂は搬送経路の上端側に搬送されていく。この駆動開始時点で、槽水面ＷＬ２は、搬送経路の上端部分よりも低い位置である流入口６３１付近まで低下しているので、スクリューコンベア５０１によって搬送されている砂は、搬送経路の上端部分において水切りされながら搬送される。そして、投下部５０２の上端に達した砂は、投下口５０２ａから下方に向けて投下される。搬送装置５０の駆動は、駆動開始から第２所定時間するまで継続される（ステップＳ２６）。以上説明したステップＳ２５およびステップＳ２６が排出工程の一例に相当する。この第２所定時間は、搬送経路の下端部分に集められた砂の多くを搬送して投下部５０２から投下できる時間である。なお、第２所定時間が経過したか否か判断することに代えて、搬送経路の下端部分の砂の有無を検出する砂有無センサを貯留槽４の底部に設け、その検出が発生したか否かを判断してもよい。第２所定時間経過したら、搬送装置５０の駆動を停止し（ステップＳ２７）、固液分離動作を終了する。

この第２実施形態の固液分離装置１およびその駆動方法によれば、貯留槽４の槽水面ＷＬ２を低下させた後に、搬送装置５０を駆動するので、搬送経路が短くても、水切りしつつ砂を搬送することができる。すなわち、少なくとも上述のステップＳ２３およびステップＳ２４において槽水面ＷＬ２が低下した分だけ、槽水面ＷＬ２を低下させない通常の固液分離装置１よりも搬送経路の高さを低くすることができる。搬送経路は斜め上方に向かって延在しているので、搬送装置５０の高さを低くすることで搬送装置５０の横幅が短くなる。その結果、固液分離装置１を小型化できる。

次に、第３実施形態の固液分離装置１について説明する。第３実施形態の説明では、第２実施形態の固液分離装置１とは異なる点を中心に説明する。

図９（ａ）は、第３実施形態の固液分離装置に設けられた濃縮容器の平面図であり、図９（ｂ）は、同図（ａ）におけるＡ－Ａ断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）には、送液管６の一端部分６３の一部も示されている。

第３実施形態の固液分離装置１では、送液管６の一端部分６３に図９に示す濃縮容器３が接続されている。この濃縮容器３は、いわゆる流体サイクロン装置である。濃縮容器３は、図１に示した沈砂池９から揚砂管９４２を通して移送された砂混入水中の汚水の一部を砂と分離して送液管６に送り出す。また、第３実施形態の固液分離装置１には、第２実施形態と同様に搬送装置５０（図１０参照）が設けられている。まず、濃縮容器３について説明する。

図９（ｂ）に示すように、濃縮容器３は、流体導入部３１と、絞り部３２と、排出部３３と、流体流入管３４と、一対の取付部３６とを備えている。流体導入部３１は、濃縮容器３の上側部分に設けられている。絞り部３２は、その上端が流体導入部３１の下端に接続している。また、絞り部３２の下端には、排出部３３の上端が接続されている。濃縮容器３の内周面３ａは、流体導入部３１の内周面３１ａと絞り部３２の内周面３２ａと排出部３３の内周面３３ａによって構成されている。この濃縮容器３の内周面３ａによって内部空間Ｘ１が画定されている。すなわち、これらの流体導入部３１、絞り部３２、および排出部３３によって、内部空間Ｘ１を有する中空状のタンクが構成されている。

流体導入部３１は、内周面３１ａが円筒状をした円筒部３１１と、円筒部３１１の上端を閉塞する蓋３１２とを備えている。円筒部３１１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、蓋３１２は、板厚６．０ｍｍの鋼板を外径が５８６ｍｍで内径が１１４ｍｍの環状に加工したものである。なお、円筒部３１１および蓋３１２の形状、材質、および厚みは、内部空間Ｘ１の大きさ等に応じて適宜選択すればよい。また、円筒部３１１は、下方に向かうに従って内部空間Ｘ１の断面積が増加する、円錐状やドーム状をしたものであってもよい。さらに、円筒部３１１は、後述する受入口３４１が形成されている上側部分が下方に向かうに従って内部空間Ｘ１の断面積が増加する円錐状やドーム状をしたもので、下側部分が円筒状をしたものであってもよい。円筒部３１１の外周面には、一対の取付部３６が固定されている。この取付部３６は、濃縮容器３を、図１０に示す貯留槽４に固定するためのものである。

また、円筒部３１１の上側部分には、流体流入管３４が連結されている。図１に示した揚砂ポンプ９４１と流体流入管３４とは揚砂管９４２を介して接続されている。揚砂管９４２と流体流入管３４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３４は内径１００ｍｍの管である。図２（ｂ）に示すように、この流体流入管３４と円筒部３１１との連結部には、受入口３４１が形成されている。図２（ａ）に直線の矢印で示すように、揚砂ポンプ９４１が吸い上げた砂混入水は、円筒部３１１の内周面３１ａの接線方向から受入口３４１を通って内部空間Ｘ１に導入される。従って、濃縮容器３が受け入れた砂混入水は、送液管６の一端部分６３のうち濃縮容器３内に挿入された部分の外周面と、円筒部３１１の内周面３１ａの間に導入される。これにより、内部空間Ｘ１には砂混入水の旋回流が形成される。

絞り部３２は、受入口３４１と排出部３３の間に配置されている。この絞り部３２では、内部空間Ｘ１の断面積が排出部３３に向かうに従って減少する。換言すれば、絞り部３２は、円筒部３１１から離れるにつれて漸次縮径する逆円錐状の内周面３２ａを有している。なお、絞り部３２は、内部空間Ｘ１の断面積が排出部３３に向かって段階的に減少したものであってもよい。すなわち、絞り部３２は、内部空間Ｘ１の断面積が受入口３４１側よりも排出部３３側の方が小さくなるように形成されたものである。この絞り部３２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３２の材質や厚みは、内部空間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、この実施形態では、絞り部３２の下端の断面積を受入口３４１の断面積と一致させているが、絞り部３２の下端の断面積は、受入口３４１の断面積より大きくてもよく、受入口３４１の断面積より小さくてもよい。ただし、絞り部３２の下端の断面積を小さくしすぎると、濃縮容器３における圧力損失が増大するので、絞り部３２の下端の断面積は、受入口３４１の断面積以上であることが好ましい。

排出部３３は、絞り部３２の、流体導入部３１が設けられた側とは反対側に接続している。すなわち、排出部３３は、絞り部３２の下端に接続している。排出部３３は、下端にフランジが形成された、絞り部３２の下端と同径の内径をした円筒状をしている。この排出部３３の下端の開口が排出口３３１になる。この排出口３３１は、送液工程において、サイフォンの原理による効果が生じた際には、汚水を吸い込んで沈砂池９（図１参照）に戻すための汚水流入口として機能する。従って、この第３実施形態における排出口３３１は、流入口の一例に相当する。なお、排出部３３は省略してもよい。省略した場合、絞り部３２の下端の開口部が排出口３３１になる。

送液管６の一端部分６３は、流体導入部３１の蓋３１２を上下方向に貫通している。この一端部分６３は、円筒部３１１の径方向の中心軸に沿って、蓋３１２の下端よりも下方から蓋３１２の上端よりも上方まで延在している。従って、一端部分６３の下側部分は、内部空間Ｘ１内に突出している。ただし、一端部分６３の下側部分は、内部空間Ｘ１に突出していなくてもよく、例えば蓋３１２の下面と一端部分６３の下端は同じ平面上にあってもよい。一端部分６３の蓋３１２を貫通している部分は溶接によって蓋３１２に水密状態で結合している。一端部分６３は、内径１００ｍｍの管状をしている。この一端部分６３下端が、送液管６の一端になり、その一端の開口が汚水送出口６３４になる。従って、一端部分６３および汚水送出口６３４（送液管６の一端）は、濃縮容器３に接続されている。また、この実施形態の汚水送出口６３４は、内部空間Ｘ１内に配置されている。濃縮容器３内で砂混入水から分離された汚水は、この汚水送出口６３４から送液管６を通して沈砂池９に戻される。汚水送出口６３４は、受入口３４１よりも下方に配置されている。なお、一端部分６３の、内部空間Ｘ１内にある部分（濃縮容器３内に配置された部分）の長さは任意であり、例えば一端部分６３の、内部空間Ｘ１内にある部分を流体導入部３１よりも長く形成してもよい。このように形成した場合、汚水送出口６３４は、内部空間Ｘ１のうち絞り部３２の内周面３２ａによって画定されている領域に形成される。また、汚水送出口６３４の断面積は、絞り部３２の下端の断面積と一致している例を示したが、汚水送出口６３４の断面積は、排出口３３１の断面積以上であることが好ましい。こうすることで、汚水送出口６３４から排出される汚水の量を増加させ、さらに濃縮容器３における圧力損失を低減することができる。

次に、この濃縮容器３の作用について説明する。上述したように、揚砂ポンプ９４１（図１参照）を駆動することで砂混入水が受入口３４１から内部空間Ｘ１に流入し、内部空間Ｘ１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濃縮容器３の内周面３ａに押し付けられつつ、その内周面３ａに沿って旋回しながら徐々に下方に落下していく。一方、円筒部３１１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る。その汚水は、汚水送出口６３４から送り出される。送り出された汚水は、送液管６を通って送液管６の他端に形成された流出口６２１（図１参照）から沈砂池９に向かって放出される。ただし、本実施形態の濃縮容器３は、受入口３４１と排出口３３１の大きさが同一であるので、受入口３４１から受け入れる砂混入水の単位時間あたりの量にもよるが、汚水送出口６３４から汚水を送り出すためには、図１０に示す、排出口３３１よりも高い側壁４１を有する貯留槽４が設けられている必要がある。また、濃縮容器３は、受け入れた砂混入水から汚水の一部が取り除かれることで汚水に対する砂の濃度が高まった濃縮砂混入水を排出口３３１から貯留槽４の槽内に排出する。この濃縮砂混入水は混入液の一例に相当し、濃縮砂混入水中の汚水は液体の一例に相当し、濃縮砂混入水中の砂は固体の一例に相当する。

図１０（ａ）は第３実施形態の濃縮容器と貯留槽を示す平面図であり、図１０（ｂ）は、第３実施形態の濃縮容器と貯留槽を示す正面図であり、図１０（ｃ）は、同図（ｂ）におけるＢ－Ｂ断面図である。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、貯留槽４は、濃縮容器３の外周側面３ｂよりも外側に配置されて排出口３３１よりも上方に延在した側壁４１を備えている。図１０（ｃ）に示すように、この実施形態では、側壁４１は、送液管６の管上端６ｃよりも上方まで延在している。濃縮容器３は、側壁４１の内周面に一端が固定されて内側に向かって延びた一対のアーム４４に、取付部３６がボルトで連結されることで着脱自在に貯留槽４の槽内に固定されている。図１０（ｂ）および図１０（ｃ）に示すように、送液管６および揚砂管９４２は、貯留槽４の側壁４１を貫通している。送液管６および揚砂管９４２の貫通部分は、側壁４１に溶接されており、その貫通部分は水密状態になっている。

貯留槽４は、下側部分に２つの槽傾斜面４１ａが形成された平面視で略正方形の角筒をした槽である。濃縮容器３の排出口３３１から排出された濃縮砂混入水に含まれている砂は、槽傾斜面４１ａを滑り落ちて貯留槽４の下端に接続された搬送装置５０に堆積する。図１０（ｃ）に示すように、排出口３３１よりも上方であって、貯留槽４の上端より少し下の部分には、オーバーフロー口４３が形成されている。このオーバーフロー口４３は、排出口３３１から濃縮砂混入水が多く排出されすぎてしまった場合に、貯留槽４から濃縮砂混入水の上澄み液を流出させるものである。オーバーフロー口４３から流出した上澄み液は、オーバーフロー管７を通して沈砂池９（図１参照）に戻される。

図１１は、図１０に示した固液分離装置の動作を示すフローチャートである。

固液分離動作では、まず搬送装置５０を停止させた状態で、揚砂ポンプ９４１の駆動が開始される。この駆動開始により、図１０に示した濃縮容器３における砂混入水の受け入れが開始される。なお、搬送装置５０は、完全に停止していなくてもよく、例えば、濃縮砂混入水中の汚水が搬送装置５０の駆動によって投下部５０２に到達しない程度の速度で微速駆動していても構わない。すなわち、後述する所定の駆動速度よりも遅い駆動速度で搬送装置５０を駆動していてもよい。揚砂ポンプ９４１（図１参照）の駆動開始前に濃縮容器３の内部空間Ｘ１および貯留槽４の槽内が空の状態であった場合、内部空間Ｘ１に供給された砂混入水の殆どは、排出口３３１から排出される。すなわち、貯留槽４における砂混入水および濃縮砂混入水の受け入れが開始される（ステップＳ３１）。排出口３３１から排出された濃縮砂混入水が、貯留槽４の槽内に貯留されていくことで、貯留槽４に貯留された濃縮砂混入水によって形成される水面である槽水面ＷＬ２は徐々に上昇していく。また、貯留槽４の槽内に貯留された濃縮砂混入水に含まれる砂は、自重により貯留槽４の底部に向かって沈降し、搬送装置５０の搬送経路における下端部分に集まっていく。槽水面ＷＬ２が排出口３３１に達すると、排出口３３１が濃縮砂混入水で閉塞されるため、排出口３３１から排出される濃縮砂混入水の量が減少する。すなわち、絞り部３２における内部空間Ｘ１の断面積の減少による抵抗と排出口３３１に加わる濃縮砂混入水の水圧が相まって、排出口３３１から濃縮砂混入水が排出されにくくなり、汚水送出口６３４から汚水が送り出され始める。槽水面ＷＬ２が上昇するにつれ、排出口３３１に加わる濃縮砂混入水の水圧が高まるため、排出口３３１から排出される濃縮砂混入水の量は減少し、汚水送出口６３４から送り出される汚水の量は増加して送液管６内が汚水で満たされる。送液管６内が汚水で満たされるとサイフォンの原理により沈砂池９に流れ出ようとする作用が汚水に生じる。つまり、砂混入水中の液体および濃縮砂混入水中の液体の位置エネルギーによって、汚水が送液管６を通して貯留槽４の外部に送り出され始める。このため、汚水送出口６３４から送り出される汚水の量はさらに増加し、排出口３３１から排出される濃縮砂混入水の量はさらに減少する。内部空間Ｘ１に供給される砂混入水の量が、例えば、１．０ｍ３／ｍｉｎの場合には、槽水面ＷＬ２が受入口３４１よりも少し下になった時点で排出口３３１からはほぼ砂しか排出されなくなり、槽水面ＷＬ２は上昇しなくなる。図１０（ｂ）および図１０（ｃ）には、この時の槽水面ＷＬ２が示されている。また、内部空間Ｘ１に供給される砂混入水の量を、例えば、１．５ｍ３／ｍｉｎにした場合、汚水送出口６３４から送り出される汚水の量も増加するが、ある程度の割合の汚水を含む濃縮砂混入水が排出口３３１から排出され、槽水面ＷＬ２は上昇しつづける。槽水面ＷＬ２がオーバーフロー口４３に達した後は、砂混入水の上澄み液がオーバーフロー口４３から０．３ｍ３／ｍｉｎ程度流出する。なお、揚砂ポンプ９４１が駆動する前に、沈殿池に貯留されている汚水や水道水を貯留槽４に流入させ、貯留槽４を液体で満たしておいてもよい。貯留槽４を液体で満たすと、内部空間Ｘ１にも貯留槽４と略同じ高さの液体が充填される。このため、槽水面ＷＬ２が汚水送出口６３４の高さ以上になるように液体を貯留しておけば、揚砂ポンプ９４１の駆動とほぼ同時に汚水送出口６３４から汚水を送ることができる。揚砂ポンプ９４１の２回目以降の駆動時には、貯留槽４に貯留されている液体を抜き取らない限り、揚砂ポンプ９４１の駆動とほぼ同時に汚水送出口６３４から汚水を送ることができる。

揚砂ポンプ９４１の駆動が開始された後、センサ４２は、堆積した砂ＳＡの高さ位置が流入口６３１よりも少し低い位置に達したか否かを常時検出している（ステップＳ３２）。堆積した砂ＳＡの高さ位置が排出口３３１よりも少し低い位置に達したことをセンサ４２によって検出したら（ステップＳ３２でＹＥＳ）、揚砂ポンプ９４１の駆動を停止させる(ステップＳ３３)。これにより、濃縮容器３における砂混入水の受け入れが停止する。そして、貯留槽４における濃縮砂混入水の受け入れも停止する。以上説明したステップＳ３１からステップＳ３２でＹＥＳになるまでが受入工程の一例に相当する。揚砂ポンプ９４１の駆動が停止してから第３所定時間経過するまでは、揚砂ポンプ９４１を停止した直後の状態が維持される（ステップＳ３４）。以上説明したステップＳ３３およびステップＳ３４が液送工程の一例に相当する。この第３所定時間は、槽水面ＷＬ２が排出口３３１付近まで低下する時間である。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、槽水面ＷＬ２が排出口３３１付近まで低下したことを検出する水位センサを貯留槽４に設け、その検出が発生したか否かを判断してもよい。

揚砂ポンプ９４１の駆動が停止した後にも、上述のサイフォンの原理による効果により、濃縮砂混入水および砂混入水には、送液管６を通って沈砂池９に流れ出ようとする作用が働いている。これにより、濃縮砂混入水および砂混入水の上澄み液が送液管６を通って沈砂池９に流れ出ていき、槽水面ＷＬ２は低下する。一方、槽水面ＷＬ２が低下している間にも、濃縮砂混入水および砂混入水に含まれる砂は、自重により徐々に沈降して搬送装置５０の搬送経路における下端部分に集まっていく。槽水面ＷＬ２が排出口３３１まで低下すると、排出口３３１から濃縮容器３を通って空気が送液管６内に入り込み、サイフォンの原理による効果が終了する。揚砂ポンプ９４１の駆動が停止してから第３所定時間経過するまでは、揚砂ポンプ９４１を停止した直後の状態が維持される（ステップＳ３４）。以上説明したステップＳ３３およびステップＳ３４が液送工程の一例に相当する。なお、ステップＳ３３およびステップＳ３４において、揚砂ポンプ９４１の駆動を完全に停止しないで、槽水面ＷＬ２が低下する量であれば、濃縮容器３に少量の砂混入水を供給していてもよい。以下、ステップＳ３５乃至ステップＳ３７は、第２実施形態のステップＳ２５乃至ステップＳ２７と同様であるため、説明を省略する。

この第３実施形態の固液分離装置１およびその駆動方法によっても、第２実施形態の固液分離装置１およびその駆動方法と同様に固液分離装置１を小型化できる。また、上述のステップＳ３２において、貯留槽４に貯留された液体によって排出口３３１が塞がれるので、貯留槽４の槽内に貯留された液体の水圧が排出口３３１に生じる。この水圧により、排出口３３１から濃縮砂混入水が排出されにくくなるので、送液管６を通して送り出される汚水の量を増加させることができる。すなわち、排出口３３１から排出される濃縮砂混入水に対して、汚水送出口６３４から送り出される汚水の比率が高まるので、濃縮容器３における分離効率が高まる。また、貯留槽４に排出される濃縮砂混入水が少ないので、貯留槽４をさらに小型化できる。また、絞り部３２における絞り量（断面積の減少量）を少なくしても、排出口３３１から排出される濃縮砂混入水の量を抑制することができる。絞り部３２における絞り量を少なくすることで、濃縮容器３における圧力損失を低減できるので、揚砂ポンプ９４１（図１参照）の動力を小さくすることができる。またさらに、排出口３３１から排出される濃縮砂混入水が飛び散ることがなく、濃縮砂混入水に含まれている砂が短時間で貯留槽４の底に沈降しやすい。また、貯留槽４に搬送装置５０が接続され、貯留槽４と濃縮容器３とが高さ方向において重複した位置に配置されているので、固液分離装置１全体の高さを低くできる。そして、濃縮容器３を地上に近い位置に配置できるので、揚砂ポンプ９４１に必要な揚程が低くなり、よりさらに小さな動力で混入水を濃縮容器３に移送することができる。

また、この第３実施形態では、貯留槽４の側壁４１は、内部空間Ｘ１の上端よりも上方に延びているので、貯留槽４の槽内に、内部空間Ｘ１の上端より上方まで液体を貯留することができる。内部空間Ｘ１の上端まで液体を貯留することで、排出口３３１に加わる水圧が高まり、内部空間Ｘ１にある砂混入水中の汚水が、重力によって排出口３３１から流出しようとする力を打ち消すことができる。これにより、排出口３３１から排出される汚水の量がより抑制され、濃縮砂混入水における砂の濃度をさらに高めることができる。また、排出口３３１から貯留槽４に排出される濃縮砂混入水の量が減るので、貯留槽４の大きさを小さくすることができる。さらに、前記絞り部３２の減少量を少なくして圧力損失をより減少させることもできる。また、貯留槽４の側壁４１の高さを送液管６の管上端６ｃよりも上方にしているので、絞り部３２の絞り量を極端に減らしたとしても、槽水面ＷＬ２が管上端６ｃに達すれば、送液管６内が汚水で満たされるのでサイフォンの原理による効果を得ることができる。

続いて、第３実施形態の固液分離装置１の変形例について説明する。

図１２（ａ）は、図１０に示した固液分離装置の第１変形例を示す、図１０（ｂ）と同様の正面図であり、図１２（ｂ）は、同図（ａ）におけるＣ－Ｃ断面図である。

図１２（ａ）に示すように、この変形例の固液分離装置１は、揚砂管９４２に微細気泡水供給管８が接続されている点および貯留槽４の高さが低い点が、図１０に示した固液分離装置１と異なる。この変形例では、不図示のナノバブル水発生装置によって発生させたナノバブル水が、微細気泡水供給管８を通して揚砂管９４２に供給される。ただし、ナノバブル水の代わりにマイクロイバブル水を揚砂管９４２に供給してもよく、ナノバブル水とマイクロバブル水とを混合したマイクロナノバブル水を揚砂管９４２に供給しても良い。この微細気泡水供給管８は、微細気泡供給手段の一例に相当する。ナノバブル水は、粒径がナノメートルオーダーの空気の気泡を含む水を意味する。また、マイクロバブル水は、マイクロメートルオーダーの空気の気泡を含む水を意味する。なお、ナノバブル水として、ナノメートルオーダーの酸素の気泡を含む水を用いてもよい。同様にマイクロバブル水として、マイクロメートルオーダーの酸素の気泡を含む水を用いても良い。また、微細気泡水供給管８を濃縮容器３に直接接続してもよい。すなわち、微細気泡水供給管８は、揚砂ポンプ９４１（図１参照）と排出口３３１の間に接続されていればよい。ナノバブル水およびマイクロバブル水は、洗浄効果を有しているので、砂混入水に加えることで砂混入水に含まれる砂および汚水を洗浄することができる。揚砂ポンプ９４１と排出口３３１の間で、ナノバブル水またはマイクロバブル水を砂混入水に加えることで、濃縮容器３の内部空間Ｘ１（図９（ｂ）参照）で砂混入水を高い洗浄効果で洗浄することができる。すなわち、内部空間Ｘ１に発生した旋回流によって内部空間Ｘ１内においてナノバブルおよびマイクロバブルが砂混入水と混ざり合うので、高い洗浄効果を発揮させることができる。

貯留槽４の側壁４１は、濃縮容器３の上端よりも上方で、送液管６の管上端６ｃよりも下方になる高さまで延在している。図１０に示した第３実施形態の貯留槽４のように、貯留槽４の側壁４１を高くすれば、貯留槽４の槽水面ＷＬ２を送液管６の管上端６ｃよりも高くすることも可能になる。そして、上述したように、排出口３３１に加わる水圧は槽水面ＷＬ２の高さに応じて高まるので槽水面ＷＬ２が高くなることは濃縮砂混入水における砂の濃度をさらに高めることや圧力損失を減少させる意味では好ましい。しかし、貯留槽４の側壁４１を高くしすぎると、固液分離装置１全体の高さも高くなり、貯留槽４の製造費用も高価になってしまうので、この意味では貯留槽４の側壁４１の高さは低い方が好ましい。側壁４１は、排出口３３１よりも上方に延びていれば、貯留槽４の槽内に貯留された濃縮砂混入水で排出口３３１を閉塞できるが、この変形例では、固液分離装置１全体の高さと排出口３３１に加わる水圧のバランスを重視した高さにしている。なお、オーバーフロー口４３は、側壁４１の高さに応じて適宜配置位置を設定すればよいが、この変形例では、受入口３４１（図９（ｂ）参照）と同等の高さにしている。

次に、図１０に示した固液分離装置１の、図１２に示した変形例とは異なる変形例について説明する。

図１３（ａ）は、図１０に示した固液分離装置の第２変形例を示す、図１０（ｂ）と同様の正面図であり、図１３（ｂ）は、同図（ａ）におけるＤ－Ｄ断面図である。

図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示す固液分離装置１は、濃縮容器３に絞り部３２および排出部３３が設けられていない点、貯留槽４の高さが低い点、およびオーバーフロー口４３の位置が図１０に示した固液分離装置１と異なる。濃縮容器３は、流体導入部３１で構成されている。したがって、内部空間Ｘ１は、流体導入部３１の内周面３１ａのみによって画定されている。濃縮容器３の下端は、円筒部３１１の下端であり、その下端の開口が排出口３３１になる。この排出口３３１は、直径５００ｍｍの開口であり、受入口３４１（図９（ｂ）参照）に対して相当程度大きい。このため、この変形例では、濃縮容器３における圧力損失がほとんど生じない。貯留槽４は、図１０に示した貯留槽４と比較して、絞り部３２および排出部３３の合計高さ分だけ低く形成されている。また、濃縮容器３に形成された受入口３４１は、その合計高さ分、貯留槽４の下端に近い位置に配置されている。貯留槽４の高さが低くなった分、搬送装置５０の長さ（高さ）も低くすることができる。すなわち、濃縮容器３の高さを低くすることで、固液分離装置１全体の高さを低くし、固液分離装置１を小型化することができる。また、受入口３４１が地上に近い位置に配置されるので、揚砂ポンプ９４１（図１参照）に必要な揚程が低くなり、よりさらに小さな動力で混入水を濃縮容器３に移送することができる。オーバーフロー口４３は、受入口３４１と同一の高さに配置されている。ただし、オーバーフロー口４３は、受入口３４１よりも高い位置に配置してもよく、送液管６の管上端６ｃよりも高い位置に配置してもよい。高い位置に配置することで、送液管６の管上端６ｃよりも高い位置まで素早く液体を貯留することができ、砂混入水が内部空間Ｘ１に供給され始めてからサイフォンの原理による効果が生じるまでの時間を短くすることができる。

この変形例の固液分離装置１の動作は、図１０に示した固液分離装置１と同様であるが、図１１に示したステップＳ３１およびステップＳ３２における砂混入水および濃縮砂混入水の挙動が多少異なるので、主にこれらの挙動について説明する。濃縮容器３の内部空間Ｘ１および貯留槽４の槽内が空の状態で、図１に示す揚砂ポンプ９４１を駆動すると、内部空間Ｘ１に砂混入水が供給され始める。この変形例では、２．０ｍ３／ｍｉｎの砂混入水が内部空間Ｘ１に供給される。円筒部３１１の内周面３１ａの接線方向から受入口３４１（図９（ｂ）参照）を通って砂混入水が内部空間Ｘ１に導入されるので、内部空間Ｘ１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円筒部３１１の内周面３１ａに押し付けられつつ、その内周面３１ａに沿って旋回しながら徐々に下方に落下していく。一方、円筒部３１１の径方向の中心近傍には、砂混入水から砂が取り除かれた汚水が残る。貯留槽４に貯留されている液体が少ないうちは、内部空間Ｘ１に供給された砂混入水の全てが、濃縮砂混入水として排出口３３１から排出される。排出口３３１から排出された濃縮砂混入水が、貯留槽４の槽内に貯留されていくことで、槽水面ＷＬ２は徐々に上昇していく。槽水面ＷＬ２が排出口３３１に達すると、排出口３３１が濃縮砂混入水で閉塞され、槽水面ＷＬ２が上昇するにつれ、排出口３３１に加わる濃縮砂混入水の水圧が高まる。この変形例では、図９（ｂ）に示した絞り部３２がなく、受入口３４１に対して排出口３３１が十分大きいので、排出口３３１が濃縮砂混入水で閉塞された後も槽水面ＷＬ２が所定の高さになるまで、内部空間Ｘ１に供給された砂混入水の全てが排出口３３１から排出される。その後、槽水面ＷＬ２がオーバーフロー口４３に達すると、濃縮砂混入水の上澄み液がオーバーフロー口４３から流出するが、自然流下によってオーバーフロー口４３から流出する上澄み液よりも揚砂ポンプ９４１によって供給される砂混入水の方が多いため槽水面ＷＬ２は上昇を続ける。槽水面ＷＬ２が送液管６の管下端６ｄに達すると、汚水が送液管６を通って送り出され始める。槽水面ＷＬ２が管上端６ｃに達すると、送液管６内が液体で満たされ、サイフォンの原理により汚水送出口６３４から沈砂池９に流れ出ようとする作用が砂混入水に生じるので、汚水送出口６３４から送り出される汚水の量はさらに増加し、槽水面ＷＬ２の上昇は停止し、その後下降して一定位置で安定する。図１３（ａ）および図１３（ｂ）には、この時の槽水面ＷＬ２が示されている。槽水面ＷＬ２が安定している時にオーバーフロー口４３からは、１．２ｍ３／ｍｉｎ程度の上澄み液が流出する。

この変形例の固液分離装置１においても、図１０に示した固液分離装置１と同様の効果が得られる。さらに、貯留槽４に貯留された液体によって生じた排出口３３１の水圧により、絞り部３２がなくても排出口３３１から排出される濃縮砂混入水の量を抑制することができる。絞り部３２がないので濃縮容器３における圧力損失がほぼゼロになり、揚砂ポンプ９４１（図１参照）の動力をより小さくすることができる。また、送液管６内に液体がない状態でも揚砂ポンプ９４１を駆動するだけで、槽水面ＷＬ２が管上端６ｃの高さに達して送液管６内を液体で満たすことができるので、容易にサイフォンの原理による作用を生じさせることができる。

本発明は上述の実施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形を行うことが出来る。たとえば、本実施形態では、固液分離装置１を沈砂池９に設置した例で説明したが、固液分離装置１は、沈殿池に設けてもよく、ダム湖等の貯水池に設けてもよい。また、工場等で生じた工場排水から水と金属粉等を分離する固液分離装置１として使用してもよい。さらに、ベルトゲート５やスクリューコンベア５０１を用いる例で説明したが、スライドゲートやカットゲートなどのゲート装置、またはベルトコンベアやフライトコンベアなどの搬送装置を排出装置として用いてもよい。

以上説明した実施形態や変形例によれば、固液分離装置を小型化することが可能な固液分離装置の駆動方法および小型化に好適な固液分離装置を提供できる。

なお、以上説明した各実施形態や変形例の記載それぞれ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、他の実施形態や変形例に適用してもよい。

以上説明した固液分離装置の駆動方法は、液体に固体が混入した混入液を貯留する貯留槽と、流入口が該貯留槽内に配置され流出口が該貯留槽の外部に配置された送液機構と、該貯留槽の底部側に集められた固体を該貯留槽の外部に排出する排出装置とを備えた固液分離装置の駆動方法であって、
前記貯留槽に前記混入液を受け入れる受入工程と、
前記貯留槽に貯留された前記混入液中の液体を前記送液機構によって該貯留槽外に送り、該貯留槽内の液面を低下させる送液工程と、
前記送液工程によって前記貯留槽の液面を所定高さよりも低下させた状態で、前記底部側に集められた固体を、前記排出装置によって該貯留槽の外部に排出する排出工程とを有することを特徴とする。

また、以上説明した固液分離装置は、液体に固体が混入した混入液を貯留する貯留槽と、
流入口が前記貯留槽内に配置され流出口が該貯留槽の外部に配置された送液機構と、
前記貯留槽の底部側に集められた固体を該貯留槽の外部に排出する排出装置とを備え、
前記排出装置は、前記貯留槽に貯留された前記混入液中の液体を前記送液機構によって該貯留槽外に送ることで該貯留槽内の液面を所定高さよりも低下させた状態で、前記底部側に集められた固体を該貯留槽の外部に排出するものであることを特徴とする。

以上説明した固液分離装置の駆動方法は、供給口を経由して注ぎ込まれた、液体に固体が混入した混入液を貯留する貯留槽と、流入口が該貯留槽内であって該供給口よりも下方に配置され流出口が該貯留槽の外部であって該流入口よりも下方に配置された送液機構と、該貯留槽の底部側に集められた固体を該貯留槽の外部に排出する排出装置とを備えた固液分離装置の駆動方法であって、
前記貯留槽に前記混入液を受け入れる受入工程と、
前記貯留槽に貯留された前記混入液中の液体を前記送液機構によってサイフォンの原理による効果を利用して該貯留槽外に送り、該貯留槽内の液面を低下させる送液工程と、
前記送液工程によって前記貯留槽の液面を所定高さよりも低下させた状態で、前記底部側に集められた固体を、前記排出装置によって該貯留槽の外部に排出する排出工程とを有することを特徴とする。

この固液分離装置の駆動方法によれば、前記貯留槽の液面を低下させて混入液における固体の濃度を高めた状態で、前記排出装置によって固体を排出するので、固体を斜め上方に搬送する搬送装置以外のものも前記排出装置として用いることができる。搬送装置以外の排出装置としては、例えばスライド移動することによって前記貯留槽の下端を開放するベルトゲートやスライドゲートや、観音開き式のカットゲートなどのゲート装置を用いることができる。また、スクリューコンベアやベルトコンベアやフライトコンベアなどを用いた搬送装置を前記排出装置として用いる場合であっても、液面を低下させた状態で固体を搬送するので、その搬送経路を短くすることができる。これにより、固液分離装置を小型化することが可能になる。

この固液分離装置の駆動方法において、前記送液工程は、前記貯留槽に貯留された前記混入液中の液体を、該混入液中の液体の位置エネルギーを利用して該貯留槽の外部に送る工程であってもよい。

前記液送工程において、前記混入液中の液体の位置エネルギーを利用して該液体を前記貯留槽の外部に送るので、ポンプなどの装置を前記固液分離装置に設けなくても該貯留槽の液面を低下させることができる。液面を低下させるための装置を設けていないので、固液分離装置を安価に構成できる。

また、この固液分離装置の駆動方法において、前記送液機構は、前記流入口と前記流出口の間に前記混入液中の液体が前記貯留槽の外部に送り出される量を調整する流量調整部を有するものであり、
前記送液工程は、前記流量調整部によって調整された流量で前記混入液中の液体を該貯留槽の外部に送る工程であってもよい。

前記送液工程において、前記流入口から吸い込まれる前記混入液中の液体の量が前記流量調整部によって調整された流量になるので、前記混入液中の液体とともに前記底部側に集められた固体が前記流入口から吸い込まれてしまうことを抑制できる。なお、流量調整部は、電動弁で構成されていてもよい。

また、この固液分離装置の駆動方法において、前記送液工程は、前記貯留槽に貯留された前記混入液中の液体を、ポンプによって該貯留槽の外部に送る工程であってもよい。

前記ポンプを用いることで、前記貯留槽に貯留された前記混入液中の液体を確実に該貯留槽の外に送り出すことができる。また、前記ポンプとして吸込み量の調整が可能なものを用いれば、該ポンプの吸込み量を調整することで前記混入液中の液体とともに前記底部側に集められた固体が吸い込まれてしまうことを抑制できる。

さらに、この固液分離装置の駆動方法において、前記貯留槽は、前記底部側に集められた固体の高さ位置を検出する高さ位置検出手段を備えたものであり、
前記送液工程は、前記底部側に集められた固体の高さ位置が前記流入口が配置された高さ位置よりも低い特定の高さ位置に到達したことを前記高さ位置検出手段が検出したことに基づいて、該貯留槽内の液面を前記所定高さよりも低下させる工程であってもよい。

こうすることで、前記送液工程において、液体とともに前記底部側に集められた固体が吸い込まれてしまうことを抑制しつつ、該送液工程完了時に前記貯留槽に残っている前記混入液における固体の濃度を高めることができる。

また、以上説明した固液分離装置は、供給口を経由して注ぎ込まれた、液体に固体が混入した混入液を貯留する貯留槽と、
流入口が前記貯留槽内であって該供給口よりも下方に配置され流出口が該貯留槽の外部であって該流入口よりも下方に配置され、該貯留槽に貯留された前記混入液中の液体をサイフォンの原理による効果を利用して該流入口から該貯留槽外に送る送液機構と、
前記貯留槽の底部側に集められた固体を該貯留槽の外部に排出する排出装置とを備え、
前記排出装置は、前記貯留槽に貯留された前記混入液中の液体を前記送液機構によって該貯留槽外に送ることで該貯留槽内の液面を所定高さよりも低下させた状態で、前記底部側に集められた固体を該貯留槽の外部に排出するものであることを特徴とする。

この固液分離装置によれば、前記貯留槽の液面を低下させて前記混入液における固体の濃度を高めた状態で、前記排出装置によって固体を排出するので、固体を斜め上方に搬送する搬送装置以外のものも前記排出装置として用いることができる。また、スクリューコンベアやベルトコンベアやフライトコンベアなどを用いた搬送装置を前記排出装置として用いる場合であっても、液面を低下させた状態で固体を搬送するので、その搬送経路を短くすることができる。従って、固液分離装置を小型化できる。

この固液分離装置において、前記底部側に集められた固体の高さ位置を検出する高さ位置検出手段を備え、
前記送液機構は、前記底部側に集められた固体の高さ位置が前記流入口が配置された高さ位置より低い特定の高さ位置に到達したことを前記高さ位置検出手段が検出したことに基づいて、該貯留槽内の液面を前記所定高さよりも低下させるものであってもよい。

こうすることで、前記送液機構によって、液体とともに前記底部側に集められた固体が吸い込まれてしまうことを抑制しつつ、前記貯留槽内の液面を前記所定高さよりも低下させた後に前記貯留槽に残っている前記混入液における固体の濃度を高めることができる。

１ 固液分離装置
４ 貯留槽
５ ベルトゲート
６ 送液管
６２１ 流出口
６３１ 流入口

Claims (1)

1. 供給口を経由して注ぎ込まれた、液体に砂が混入した混入液を貯留する貯留槽と、
   流入口が前記貯留槽内であって該供給口よりも下方に配置され流出口が該貯留槽の外部に配置され、該貯留槽に貯留された前記混入液中の液体を該流入口から該貯留槽外に送る送液機構と、
   前記貯留槽の底部側に集められた砂を該貯留槽の外部に排出する排出装置と、
   前記底部側に集められた砂の高さ位置を検出する高さ位置検出手段とを備え、
   前記貯留槽は、下端に開口が形成されたものであり、
   前記排出装置は、前記開口を閉塞するものであって、前記貯留槽に貯留された前記混入液中の液体を前記送液機構によって該貯留槽外に送ることで該貯留槽内の液面を所定高さよりも低下させた状態で開放方向に移動して該開口を開放することで前記底部側に集められた砂を該貯留槽の外部に排出するものであり、
   前記高さ位置検出手段および前記流入口は、前記排出装置の前記開放方向上流側端部の上方に配置されたものであり、
   前記供給口は、前記排出装置の前記開放方向下流側の上方に配置されたものであることを特徴とする固液分離装置。

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