JP3020452B2 - 砂洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば濾過池等
の濾材または排水池や沈砂池等から掻き上げられた汚砂
または表面被覆砂等を洗浄して砂表面の汚物または被覆
物質を取り除く砂洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】浄水場に使用されている濾過砂は川や河
口付近で採取されるが、この資源量にも限界があるの
で、洗浄等によって再利用されている。近年の原水の急
激な悪化や濾過池内への混入物等の影響により、汚泥の
付着による濾材の粒径肥大や、濾材からの汚泥剥離等の
現象が起きている。このように濾材の粒径肥大が進行す
ると、濾材間の空隙が減少し、又汚泥剥離により不完全
洗浄現象が起き、濾過効率の低下が生ずる。そこで濾材
を定期的に濾過池より取り出して洗浄により濾材表面の
汚物を除去しなければならない。

【０００３】従来、濾材の洗浄には攪拌羽根を備えた洗
浄装置を用い、汚砂と洗浄水を混合して攪拌しながら洗
浄処理を施していたが、多量の汚砂を強制的に攪拌する
と攪拌羽根との衝突や濾材同士の擦れ合い等で粒子が破
砕されてしまい再利用できない部分が増大する上、洗浄
水が少ないと剥離した汚物が再度粒子表面に付着する結
果洗浄効果が余り期待できない欠点があった。逆に多量
の洗浄水を用いる場合には、汚砂が水中を浮遊するだけ
で揉み洗い効果が上がらない欠点があった。

【０００４】又、いわゆる砂の洗浄装置としては、例え
ば特開昭６１−２０４０４８号公報に記載されているよ
うな、本体中央部に揚砂部を設け、揚砂部内に配置した
スクリューコンベアの回転により砂を攪拌・洗浄する装
置が提案されていた。この砂洗浄装置は、主に海砂の表
面に付着する塩分を除去するための装置で、スクリュー
コンベアは下部に揚砂羽根、上部に攪拌羽根を設け、揚
砂部の上部には分配用のブレードを配設する構造であっ
た。

【０００５】この砂洗浄装置では、洗浄槽内に投入した
砂を揚砂羽根の作用により攪拌羽根の部分まで上昇さ
せ、ここで注入される洗浄水と混合して攪拌羽根の回転
により洗浄水中の砂を攪拌・希釈洗浄しながら更に上方
に送り込み、ブレードで均しながら揚砂部より洗浄槽に
強制移動していた。このため、洗浄槽に投入する砂は、
少なくとも分配用ブレードに届く高さまで投入する必要
がある上、洗浄水は攪拌羽根の回転する部分で供給し、
洗浄後の塩水を洗浄槽上部に設ける排水管よりオーバー
フローさせる構成であったので、洗浄槽内は常に洗浄水
で満たされる構造であった。

【０００６】このように従来の砂洗浄装置は、槽内に満
たす海砂を洗浄水中に浮遊させながら攪拌して、表面に
付着する塩分を洗浄水中に溶解し、これにより所要の洗
浄砂を得る構成をとっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の砂
洗浄装置を用いて濾材の洗浄を行っても、汚砂の汚れが
塩分のように溶け出すことはないので有効な洗浄を期待
することはできなかった。又、洗浄水の供給量を減少し
て砂の浮遊を抑制した場合には、攪拌羽根部分で充填さ
れている多量の汚砂は強制的に攪拌することになるの
で、粒子が破砕されてしまう恐れがあった。又、揚砂羽
根及び攪拌羽根は充填された砂の中で回転を続けるた
め、摩耗が激しくなるという欠点もあった。

【０００８】この発明は上記課題を解決して、投入する
砂を破砕せずに、しかも表面に付着又は被覆する汚れを
有効に取り除くことができ、攪拌部材の摩耗が少ない砂
洗浄装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明の砂洗浄装置は、上部に砂受入口、下部に
砂取出口を備えて砂及び洗浄水を貯留する洗浄槽と、こ
の洗浄槽内に立設して上端及び下端に開口部を設ける攪
拌槽と、この攪拌槽内で回転するスクリューコンベアと
を備える砂洗浄装置において、前記スクリューコンベア
は、攪拌槽内に堆積する砂及び洗浄水の上面より突出し
て、流動化した被洗浄砂を攪拌槽の上端開口部まで上昇
させる流動砂上昇部を有することを特徴とするものであ
る。

【００１０】洗浄槽内に投入する砂及び洗浄水は、スク
リューコンベアの上半が攪拌槽内で突出し得るように設
定する。スクリューコンベアを回転すると攪拌槽の下端
開口部より順次供給される砂及び洗浄水は螺旋状の羽根
に沿って上昇する。この時スクリューコンベアの回転数
を、貯留する洗浄水が羽根の上端まで上昇し得るような
高速回転に設定することで砂の流動化が実現でき、上昇
する水の中で砂が相互に揉み合い、擦れ合う状況を作り
出すことができる。

【００１１】堆積部分の砂及び洗浄水は、スクリューコ
ンベアに拘束された状態で押し上げられるため自由な動
きは抑制されるが、流動砂上昇部ではこの拘束がなくな
るので洗浄水は激しく動きながら上昇を続けることにな
る。又スクリューコンベアの搬送効率は水より砂の方が
よいので、斜面上の流動砂の密度は、洗浄槽下部に堆積
する状態よりも高くなる。即ち、堆積部分で攪拌される
砂よりも、上方に突出したコンベア上の流動砂の方が相
互に擦れ合う機会が多くなる。このため、突出部分で砂
の表面に付着又は被覆する汚れを効果的に取り除くこと
ができる。

【００１２】又、この流動砂は斜面上を上昇しながら粒
子相互が擦れ合う作用を呈するが、羽根等に衝突する作
用はほとんどないので、粒子に過大な力が作用せず破砕
する恐れがない。しかも、砂相互の間には常に洗浄水が
介在するため、剥離した汚物は洗浄水の中に流れ出し、
擦れ合いによる再付着は生じない。従って、砂の洗浄効
果は高くなる。又、流動砂上昇部では砂が接するのは主
に羽根の上面のみとなるので攪拌部材の摩耗が少なくな
る。

【００１３】攪拌槽の上端開口部まで上昇した流動砂
は、順次洗浄槽内に送り出され、再度下端開口部を通っ
て攪拌槽内に循環されるが、流動砂上昇部では羽根外端
より一部の砂が落下して再上昇を繰り返すので、揉み洗
いの工程が長くなり、洗浄効果が上がる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次にこの発明の実施の形態を添付
図面に基づき詳細に説明する。図１は砂洗浄装置の断面
図である。砂洗浄装置１は、洗浄槽２と攪拌槽３とスク
リューコンベア４及び駆動装置５を備え、槽内に適量の
汚砂６及び洗浄水７を投入して使用する。洗浄槽２は、
上部に砂受入口２ａ、下部に砂取出口２ｂを備え、底面
２ｃを斜状に形成して堆積する汚砂６を攪拌槽３にスム
ーズに導入する。

【００１５】攪拌槽３は、洗浄槽２の中心に立設する円
筒体であって上端開口部３ａ及び下端開口部３ｂを設
け、その中心にスクリューコンベア４の回転軸４ａを挿
通する。回転軸４ａに固着する螺旋状の羽根４ｂは、攪
拌槽３の内面３ｃと適度な空隙を有し、汚砂６を効率よ
く上端開口部３ａまで搬送する。この空隙が大きすぎる
と上昇中に落下する砂の量が多くなり、逆に狭すぎると
砂の咬み込みや破砕及び羽根４ｂの摩耗の原因にもなる
ので、被洗浄砂である汚砂６の粒径に合わせて空隙が適
宜調整できるよう、スクリューコンベア４あるいは攪拌
槽３を交換可能に構成する。

【００１６】又、攪拌槽３の底面３ｄと回転軸４ａの接
触部下部には圧力室４ｃを設ける。この圧力室４ｃに図
示しないノズルを介して水圧又は空気圧力をかけ、洗浄
水７及び汚砂６が漏出するのを防止する。

【００１７】スクリューコンベア４は、攪拌槽３内に堆
積する汚砂６及び洗浄水７の上面に突出する部分を有す
る。即ち、投入する汚砂６及び洗浄水７の総量は、この
突出部分が出現するように適宜設定する。なお、汚砂６
の洗浄水７に対する重量比率を多めに設定した方がより
高い洗浄効果を呈する場合が多い。

【００１８】又、スクリューコンベア４の回転数は、洗
浄水７が羽根４ｂの上端まで上昇し得るような高速回転
に設定する。駆動装置５を回転させると攪拌槽３の下端
開口部３ｂより順次供給される汚砂６及び洗浄水７は羽
根４ｂに沿って上昇し突出部分に達するが、この時洗浄
水７に上昇力があると汚砂６は浮遊状態となり砂の流動
化が実現できる。流動化した被洗浄砂を攪拌槽３の上端
開口部３ａまで上昇させる流動砂上昇部４ｄでは、上昇
する水の中で汚砂６が相互に揉み合い、擦れ合う状況と
なり、表面に付着・被覆する汚れを効果的に取り除く。

【００１９】堆積部分の汚砂６は、羽根４ｂ及び攪拌槽
内面３ｃに拘束された状態で押し上げられることになる
ため、洗浄水７の自由な動きは抑制される。一方、流動
砂上昇部４ｄではこの拘束がなくなるので洗浄水７は激
しく動きながら上昇を続けることになる。又、スクリュ
ーコンベア４の搬送効率は水より砂の方が高いので、斜
面上の流動砂の密度は、攪拌槽３下部に堆積する状態よ
りも高くなる。

【００２０】従って堆積部分で押し上げられる汚砂６よ
りも、流動砂上昇部４ｄでの汚砂６の方が、激しく洗浄
水７中を動き回ることになり、しかも突出部分の流動砂
の方が相互に擦れ合う機会が多くなるので洗浄効果が上
がる。

【００２１】なお、洗浄水７は、少なくとも突出部分で
砂の流動化が実現できる程度まで投入する必要がある
が、余り多くに投入すると汚砂６同士の擦れ合う機会が
減少するため、汚れ落ちの効率が低下する。又、突出部
分が少ないと洗浄効果が低下し、逆に突出部分が多くな
り過ぎると被洗浄砂の絶対量が少なくなるので効率が悪
くなる。従って、これらを総合的に判断して汚砂６及び
洗浄水７の投入総量及び投入比率を決定しなければなら
ない。

【００２２】汚砂６は斜面上を上昇しながら粒子相互が
擦れ合う作用を呈するが、羽根４ｂ等に衝突する作用は
ほとんどないので、粒子に過大な力が作用せず破砕する
恐れがない。しかも、砂相互の間には常に洗浄水７が介
在するため、剥離した汚物は洗浄水７の中に流れ出し、
擦れ合いによる再付着は生じない。又、流動砂上昇部４
ｄでは汚砂６が接するのは主に羽根４ｂの上面のみとな
るのでスクリューコンベア４の摩耗が少なくなる。

【００２３】攪拌槽３の上端開口部３ａまで上昇した流
動砂は、順次洗浄槽２内に送り出され、自重により再度
下端開口部３ｂを通って攪拌槽３内に循環されるが、流
動砂上昇部４ｄでは羽根４ｂ外端より一部の汚砂６が落
下して再上昇を繰り返すので、揉み洗いの工程が長くな
り、洗浄効果が上がる。

【００２４】

【実施例】以上説明した砂洗浄装置を用いて汚砂を洗浄
した一例を説明する。この装置で洗浄した汚砂は、洗浄
濁度１１５０度、有効径０．５１３ｍｍ、均等係数１．
５３２のもので、容量４２０リットルの容器に所定量の
洗浄水と共に投入した。表１にスクリューコンベアの回
転数と洗浄濁度の関係を示す。なお、表１に示す洗浄濁
度は攪拌３０分経過後に採取したもので、周波数４０Ｈ
ｚは約９０ｒｐｍである。

【表１】

【００２５】このように水と砂の比率を変化させた各ケ
ースにあっても、周波数を大きくした方が一般に洗浄濁
度は低下する。又、この装置の周波数と揚水高及び揚砂
高の関係を表２に示すが、容器容量の１／２〜２／３程
度（２１０〜２８０リットル）の砂及び洗浄水を投入し
て、洗浄に十分な揚水高（Ｈ0／３〜Ｈ0／２;Ｈ0＝容器
高）を得るためには約６０Ｈｚ以上の周波数でスクリュ
ーコンベアを回転させることが望ましいと考えられる。

【表２】

【００２６】次に、砂と水の総量が多く流動砂上昇部が
僅かしか出現しない場合の周波数と洗浄濁度の関係を表
３に示す。

【表３】 このように、攪拌時に流動砂上昇部がＨ0／４以下とな
ってくると、周波数を増加させても洗浄濁度の低下は見
られず、又１９度以下にもなりにくい。従って、本試料
で洗浄濁度を１４度程度まで効果的に下げるためには、
砂及び洗浄水の攪拌時の総量を容器容量の１／２〜２／
３程度とし、周波数は約６０Ｈｚ以上に設定するのが望
ましい。

【００２７】又、洗浄後の砂の粒度分布を見ると、周波
数９０Ｈｚの高速回転で３０分洗浄したものでも粒径変
化はない。このようにスクリューコンベアで攪拌する本
装置は少なくとも破砕を引き起こす恐れはない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の砂洗浄
装置は、スクリューコンベアに流動砂上昇部を設けるの
で、上昇しながら激しく動く水の中で砂が相互に揉み合
い、擦れ合う状況を作り出すことができる。このため砂
の表面に付着又は被覆する汚れを効果的に取り除くこと
ができる。又、流動砂は羽根等に衝突する作用がほとん
どないので、粒子に過大な力が作用せず破砕する恐れが
ない。しかも、砂相互の間には常に洗浄水が介在するた
め、剥離した汚物は洗浄水の中に流れ出す。又流動砂上
昇部では砂が接するのは主に羽根の上面のみとなるので
攪拌部材の摩耗が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】砂洗浄装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 砂洗浄装置 ２ 洗浄槽 ３ 攪拌槽 ３ａ 上端開口部 ３ｂ 下端開口部 ４ スクリューコンベア ４ａ 回転軸 ４ｂ 羽根 ４ｄ 流動砂上昇部 ５ 駆動装置 ６ 汚砂 ７ 洗浄水

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部に砂受入口、下部に砂取出口を備え
   て砂及び洗浄水を貯留する洗浄槽と、この洗浄槽内に立
   設して上端及び下端に開口部を設ける攪拌槽と、この攪
   拌槽内で回転するスクリューコンベアとを備える砂洗浄
   装置において、前記スクリューコンベアは、攪拌槽内に
   堆積する砂及び洗浄水の上面より突出して、流動化した
   被洗浄砂を攪拌槽の上端開口部まで上昇させる流動砂上
   昇部を有することを特徴とする砂洗浄装置。