JP4468735B2 - 砂分離洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、砂分離洗浄装置に関し、特に、沈砂池から回収された有機物を含む沈砂を洗浄し、砂分のみを分離するようにした砂分離洗浄装置に関するものである。

従来、下水処理場や浄水場等の沈砂池からポンプを用いて揚砂された沈砂は、比重差分離、遠心分離等を用いた固液分離装置により固液分離され、砂分のみを回収するようにしている。
しかしながら、揚砂された沈砂には、ヘドロや人糞等の有機性夾雑物が含まれている。

ところで、近年、廃棄物に関する規制が厳しくなり、夾雑物が含まれている沈砂は、産業廃棄物として取り扱われ、その処分コストが膨大となり問題となっている。
一方、沈砂を一般廃棄物として処分（又は再利用）するためには、熱灼減量を１０％以下に加え、沈砂に含まれる夾雑物を確実に分離除去する必要がある。
しかしながら、沈砂の回収率と夾雑物の除去率は、トレードオフの関係にあり、固液分離装置で夾雑物の除去率を改善しようとすると、沈砂の回収率が著しく悪化し、沈砂池内に貯留された沈砂を回収するための機器の運転時間が長くなり、ランニングコストが上昇するという問題があった。

また、沈砂池からポンプを用いて揚砂された沈砂から、砂を分離し、かつ洗浄するためには、砂分離洗浄装置と、この砂分離洗浄装置により分離した砂を搬出するのに適した所定量になるまで一時的に貯留するための貯留ホッパとを必要とし、設備の構成が複雑となり、設備の構築コストが高くなるという問題があった。

本発明は、上記従来の沈砂の処理に関する問題点に鑑み、沈砂池からポンプ等を用いて揚砂された沈砂に含まれる夾雑物を効率よく洗浄、分離し、臭気の発生が少なく、夾雑物を衛生的に処理して、砂分のみを分離することができるようにした砂分離洗浄装置を提供することを第１の目的とする。

さらに、本発明は、砂分離洗浄装置により分離した砂を搬出するのに適した所定量になるまで一時的に貯留するための貯留ホッパを不要とし、設備の構成を簡略化して、設備の構築コストを低廉化できる砂分離洗浄装置を提供することを第２の目的とする。

上記第１の目的を達成するため、本発明の砂分離洗浄装置は、砂の攪拌洗浄手段及び選択的に砂を循環又は搬出するための砂搬送手段を備えた砂分離洗浄槽と、洗浄水を前記砂搬送手段により搬送されてきた砂と共に前記攪拌洗浄手段へ供給するポンプを備えた洗浄水供給手段とからなる砂分離洗浄装置であって、前記砂搬送手段を回転方向を切替可能なスクリューコンベアで構成し、スクリューコンベアを一方向に回転することにより、砂分離洗浄槽内の砂をスクリューコンベアの一端側に配設したポンプに移送するようにするとともに、スクリューコンベアを逆方向に回転することにより、砂分離洗浄槽内の砂をスクリューコンベアの他端側に配設した排出口から排出するようにしたことを特徴とする。

さらに、上記第２の目的を達成するため、本発明の砂分離洗浄装置は、砂分離洗浄槽に所要量の砂を貯留できるようにすることができる。

この場合において、砂分離洗浄槽からの越流水を、ストレーナにて濾過し、洗浄水として再利用するようにすることができる。

また、砂分離洗浄槽からの排水を、サイホン管や砂分離洗浄槽の水面に追従して上下動する浮動堰やポンプにて行うようにすることができる。

本発明の砂分離洗浄装置は、砂の攪拌洗浄手段及び選択的に砂を循環又は搬出するための砂搬送手段を備えた砂分離洗浄槽と、洗浄水を前記砂搬送手段により搬送されてきた砂と共に前記攪拌洗浄手段へ供給するポンプを備えた洗浄水供給手段とからなるため、沈砂池からポンプ等を用いて揚砂され、砂分離洗浄槽に投入された沈砂を、砂搬送手段によって砂分離洗浄槽内で循環させることにより、この沈砂に含まれる夾雑物を効率よく洗浄、分離し、臭気の発生が少なく、夾雑物を衛生的に処理して、砂分のみを分離することができる。

また、砂分離洗浄槽に所要量の砂を貯留できるようにすることにより、砂を搬出するのに適した所定量になるまで一時的に貯留するための貯留ホッパが不要となり、設備の構成を簡略化して、設備の構築コストを低廉化できる。

また、砂分離洗浄槽からの越流水を、ストレーナにて濾過し、洗浄水として再利用するようにすることにより、洗浄水の使用量を少なくし、全体システムの負荷を軽減することができる。

また、砂分離洗浄槽からの排水を、サイホン管や砂分離洗浄槽の水面に追従して上下動する浮動堰やポンプにて行うようにすることにより、沈砂に含まれていた夾雑物を効率的に排出することができる。
そして、特に、砂分離洗浄槽からの排水を、サイホン管にて行うようにすることにより、装置の構成を簡易化することができる。
また、砂分離洗浄槽からの排水を、砂分離洗浄槽の水面に追従して上下動する浮動堰やポンプにて行うようにすることにより、砂分離洗浄槽の水面に浮遊している夾雑物を効率的に排出することができる。

以下、本発明の砂分離洗浄装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の砂分離洗浄装置の一実施例を示す。
この砂分離洗浄装置Ａは、砂の攪拌洗浄手段２及び選択的に砂を循環又は搬出するためのスクリューコンベア等からなる砂搬送手段３を備えた砂分離洗浄槽１と、洗浄水を砂搬送手段３により搬送されてきた砂と共に攪拌洗浄手段２へ供給するブースターポンプ等からなるポンプ５を備えた洗浄水供給手段とから構成されている。

砂分離洗浄槽１は、所要量の砂を貯留できるようにすることにより、砂を搬出するのに適した所定量になるまで一時的に貯留するための貯留ホッパを兼ねるようにする。
また、砂分離洗浄槽１は、ロードセルＬを介して架台Ｆにて支持することにより、砂分離洗浄槽１に貯留されて砂の量を測定できるようにする。
本実施例において、スクリューコンベアによって構成している砂搬送手段３は、スクリューコンベアの回転方向を切り替えることにより、砂分離洗浄槽１に投入され、砂分離洗浄槽１内に堆積した沈砂Ｓを、砂分離洗浄槽１内で循環させることにより、この沈砂Ｓに含まれる夾雑物を洗浄、分離するようにしたり、洗浄した砂を砂分離洗浄槽１から搬出することができるようにしている。

洗浄水供給手段は、ポンプ５により、砂分離洗浄槽１より下方位置に設置された給水タンク７に貯留された洗浄水を、砂搬送手段３により搬送されてきた砂と共に、管路６を介して、攪拌洗浄手段２へ供給するようにしている。

攪拌洗浄手段２は、沈砂池（図示省略）からポンプ等を用いて揚砂された沈砂が供給される管路２１ａと、ポンプ５からの洗浄水及び砂が供給される管路６とを、それぞれ接線方向に接続した下面が開口した整流筒２１を備え、これにより、整流筒２１内に供給された沈砂や洗浄水及び砂が、旋回しながら、砂分離洗浄槽１内に導入されるようにし、このとき発生する旋回流によって、沈砂に含まれる夾雑物を洗浄、分離するようにしている。
なお、整流筒２１内又は砂分離洗浄槽１内の適宜箇所に、必要に応じて、モータにて回転駆動される攪拌羽根等の攪拌手段（図示省略）を配設することもできる。

そして、沈砂から分離された夾雑物は、越流水と共に、砂分離洗浄槽１の上端縁に形成した越流槽１１及び管路１２を介して、給水タンク７へ導入されるようにする。
また、給水タンク７には、砂分離洗浄槽１からの越流水を濾過するための、例えば、無動力式のストレーナ７１を配設し、濾過した越流水を、洗浄水として再利用するようにし、これにより、洗浄水の使用量を少なくし、全体システムの負荷を軽減するようにしている。
そして、ストレーナ７１によって捕捉された夾雑物（し渣）は、コンテナＫ等に排出するようにする。
また、給水タンク７には、設定水位以上にならないように越流装置７２を配設し、余剰水を越流水として排水できるようにする。なお、この越流水は、通常の汚水処理を施すようにする。
また、給水タンク７に貯留されている洗浄水が不足したり、汚れた場合には、洗浄水供給管７３から新たな洗浄水を供給するようにする。

ポンプ５からの洗浄水及び砂が供給される管路６は、整流筒２１に接続する直前で分岐し、分岐したサイホン管６１を砂分離洗浄槽１内に垂下させ、その下端が堆積した沈砂Ｓに達する位置まで延設するようにする。
そして、サイホン管６１の下端部外周には、サイホン管６１より大径の防砂管４を配設し、これにより、沈砂Ｓによってサイホン管６１の下端開口が埋没し、閉塞するのを防止するようにする。
防砂管４は、下端部において屈曲させ、その下端部近傍にゲート４１を配設する。
このゲート４１は、自動又は手動で開閉する構成とし、例えば、沈砂Ｓの洗浄が終了し、ポンプ５を停止したとき、ゲート４１を開き、管路６のサイホン作用を利用して、砂分離洗浄槽１内に貯留されている水を、サイホン管６１及び管路６を介して逆流させ、給水タンク７へ排水できるようにする。
なお、このため、管路６には、逆止弁６３及び開閉弁（電動弁）６４を配設するようにする。

砂搬送手段３としてのスクリューコンベアは、砂を搬出する先端側が少し高くなるように傾斜して砂分離洗浄槽１の下部に配設するとともに、砂分離洗浄槽１内に堆積した沈砂Ｓが流入するように上面を開口した円筒形状のケーシング３１内に、スクリュー３２をモータ３３にて回転方向を切り替えることができるように配設する。

また、スクリューコンベアの砂を搬出する先端側には、砂の排出口３４を形成し、この排出口３４には、ゲート３５を備え、ハンドル３６の操作による手動又は自動でゲート３５を開閉できるようにする。

また、スクリューコンベアの基端側には、ブースターポンプ等からなるポンプ５を配設するようにしている。
そして、本実施例においては、スクリューコンベアのケーシング３１と、ポンプ５のケーシング５１とを一体化するとともに、スクリューコンベアのスクリュー３２と、ポンプ５のインペラー５２とを共通のモータ３３で回転駆動するようにするとともに、ポンプ５のケーシング５１に管路６の基端側を接続するようにしている。
この場合、インペラー５２の回転数が、スクリュー３２の回転数より高速回転（例えば、４００〜６００ｒｐｍ）するように、遊星歯車機構等を用いた変速機を介して回転駆動するようにすることが好ましい。

また、ポンプ５のケーシング５１には、給水タンク７に接続された管路６０を接続し、給水タンク７からケーシング５１内に給水するようにし、このようにして供給される洗浄水と、ポンプ５のケーシング５１内に砂搬送手段３としてのスクリューコンベアから定量的に移送されてくる沈砂とを、ケーシング５１内で混合しながら、管路６を介して、攪拌洗浄手段２へ供給するようにする。
なお、この管路６０にも開閉弁（電動弁）６５を配設するようにする。

次に、この砂分離洗浄装置Ａの使用方法について説明する。
沈砂池からポンプ等を用いて揚砂された沈砂（夾雑物が含まれている含水沈砂）を、管路２１ａを介して、攪拌洗浄手段２の整流筒２１内に供給する。整流筒２１内に供給された沈砂は、旋回流となって、砂分離洗浄槽１内に導入され、洗浄されつつ沈降し、砂分離洗浄槽１の底部に堆積する。
このようにして、砂分離洗浄槽１内に所定量の沈砂を投入した後、砂搬送手段３としてのスクリューコンベアを一方向に回転することにより、ポンプ５のケーシング５１内に定量的に沈砂を移送し、給水タンク７からポンプ５のケーシング５１内に供給される洗浄水とケーシング５１内で混合しながら、管路６を介して、攪拌洗浄手段２へ供給するようにする。整流筒２１内に供給された沈砂は、同様に、旋回流となって、砂分離洗浄槽１内に導入され、洗浄されつつ沈降し、砂分離洗浄槽１の底部に堆積し、以下、この動作が繰り返し行われる。
この沈砂Ｓの洗浄は、タイマー（図示省略）によってモータ３３の運転時間を設定することにより行い、例えば、タイマーによる設定時間を長くすることで、沈砂Ｓの循環回数を増やし、洗浄をより確実に行うことができるものとなる。

ところで、整流筒２１内に供給された沈砂が、旋回流となって、砂分離洗浄槽１内に導入されることにより、沈砂に含まれている夾雑物、例えば、ヘドロや人糞等の有機性夾雑物は、その比重差により沈砂と自然に分離され、沈砂から分離された夾雑物は、越流水と共に、砂分離洗浄槽１の上端縁に形成した越流槽１１及び管路１２を介して、給水タンク７へ導入される。
給水タンク７には、ストレーナ７１が配設されているので、このストレーナ７１によって、上記越流水を濾過し、洗浄水として再利用するようにし、一方、ストレーナ７１によって捕捉された夾雑物（し渣）は、コンテナＫ等に排出し、焼却処理等される。

沈砂Ｓの洗浄が終了すると、モータ３３（ポンプ５）の運転を停止する。
これにより、給水タンク７からの給水も停止されるが、給水タンク７が砂分離洗浄槽１より下方位置に設置されているため、砂分離洗浄槽１内の水は、開閉弁６４、６５及び防砂管４のゲート４１を開くことで、サイホン現象によって、防砂管４、サイホン管６１、管路６、ブースターポンプ５及び管路６０を介して給水タンク７へ導入され、これにより、砂分離洗浄槽１内の排水を行うことができる。なお、整流筒２１に接続した管路６には、逆止弁６３を配設しているため、整流筒２１に接続した管路６側から空気が吸引されることはない。

このようにして、砂分離洗浄槽１内の排水を行った後、砂搬送手段３としてのスクリューコンベアを先とは逆方向に回転することにより、砂分離洗浄槽１内に堆積した洗浄が終了した砂Ｓを、順次スクリューコンベアの先端側へ移送し、排出口３４の開かれたゲート３５から排出することができる。
このとき、排出口３４の下方位置にトラック等を配置することで、排出された砂をトラックに積み込み、所定の場所へ搬送することができる。

砂の排出が終了すると、沈砂池から揚砂された新たな沈砂（夾雑物が含まれている含水沈砂）を、攪拌洗浄手段２の整流筒２１を介して、砂分離洗浄槽１内に投入し、以下、同様の動作を繰り返し行って、沈砂の洗浄を行うようにする。

ところで、上記実施例においては、砂分離洗浄槽１内に貯留されている水を、サイホン作用を利用して、サイホン管６１及び管路６を介して逆流させ、給水タンク７へ排水するようにしたが、図２に示すように、浮動堰８を介して行うようにすることもできる。
この浮動堰８は、側面に越流口８１ｈを形成した浮動堰本体８１に、フロート８２を配設することによって、水位の変動に追従して上下方向に移動するようにし、浮動堰本体８１の両端に突設したガイド８１ｇを、砂分離洗浄槽１に配設したガイドロッド８３に挿通してガイドし、浮動堰本体８１が水位の変動に追従して上下方向に移動する際、ガイドロッド８３の傾斜に沿って水平方向に移動するようにする。
浮動堰本体８１には、可撓性のホース８４を取り付け、このホース８４の出口８５を給水タンク７に通じる管路１２に接続するようにする。
また、砂分離洗浄槽１内に堆積する砂にホース８４が埋没するのを防止するために、可撓性ホース８４の両側に防砂板８６を配設し、浮動堰本体８１の移動に応じて、防砂板８６間に形成された空間をホース８４が自由に移動できるようにする。
この浮動堰８は、浮動堰本体８１が水位の変動に追従して上下方向に移動することによって、砂分離洗浄槽１内に貯留されている水を、水位の変動に関わらず、排水できるものであるが、上下方向の移動に合わせて水平方向に移動するため、砂分離洗浄槽１の広範囲に亘って浮遊する夾雑物を、水と共に、確実に排出することができる。

また、図３に、異なる形式の浮動堰８０を示す。
この浮動堰８０は、浮動堰本体に比重が水よりも軽い材料、例えば、合成樹脂を用いて円筒形に制作するとともに、その外側面に越流口８０ｈを形成し、浮動堰本体に可撓性のホース８４を接続し、給水タンク７へ排水するようにしたものである。

このほか、砂分離洗浄槽１内に貯留されている水を給水タンク７へ排水する手段として、図４に示すようなポンプ９を使用することもできる。
このポンプ９は、フロート９１にてその吸引口が水面下になるように水面に浮遊し、その吐出口９２にホース８４に接続し、ストレーナ７１’を備えたタンク７’（なお、このタンク７’は、給水タンク７を利用することもできる。）へ排水するようにしたものである。

以上、本発明の砂分離洗浄装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の砂分離洗浄装置は、沈砂池からポンプ等を用いて揚砂された沈砂に含まれる夾雑物を効率よく洗浄、分離し、臭気の発生が少なく、夾雑物を衛生的に処理して、砂分のみを分離することができ、さらに、砂分離洗浄装置により分離した砂を搬出するのに適した所定量になるまで一時的に貯留するための貯留ホッパを不要とし、設備の構成を簡略化して、設備の構築コストを低廉化できるものであることから、下水処理場や浄水場等の沈砂池からポンプを用いて揚砂された沈砂の処理に好適に用いることができる。

本発明の砂分離洗浄装置の一実施例を示す断面図である。 砂分離洗浄槽の排水を行う浮動堰の一実施例を示し、（Ａ）は全体断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は正面図である。 砂分離洗浄槽の排水を行う浮動堰の一実施例を示す説明図である。 砂分離洗浄槽の排水を行うポンプの一実施例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。

Ａ 砂分離洗浄装置
１ 砂分離洗浄槽
２ 攪拌洗浄手段
３ 砂搬送手段
４ 防砂管
５ ポンプ
６ 管路
６０ 管路
６１ サイホン管
７ 給水タンク
８ 浮動堰
９ ポンプ

Claims (6)

1. 砂の攪拌洗浄手段及び選択的に砂を循環又は搬出するための砂搬送手段を備えた砂分離洗浄槽と、洗浄水を前記砂搬送手段により搬送されてきた砂と共に前記攪拌洗浄手段へ供給するポンプを備えた洗浄水供給手段とからなる砂分離洗浄装置であって、前記砂搬送手段を回転方向を切替可能なスクリューコンベアで構成し、スクリューコンベアを一方向に回転することにより、砂分離洗浄槽内の砂をスクリューコンベアの一端側に配設したポンプに移送するようにするとともに、スクリューコンベアを逆方向に回転することにより、砂分離洗浄槽内の砂をスクリューコンベアの他端側に配設した排出口から排出するようにしたことを特徴とする砂分離洗浄装置。
2. 砂分離洗浄槽に所要量の砂を貯留できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の砂分離洗浄装置。
3. 砂分離洗浄槽からの越流水を、ストレーナにて濾過し、洗浄水として再利用するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の砂分離洗浄装置。
4. 砂分離洗浄槽からの排水を、サイホン管にて行うようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の砂分離洗浄装置。
5. 砂分離洗浄槽からの排水を、砂分離洗浄槽の水面に追従して上下動する浮動堰にて行うようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の砂分離洗浄装置。
6. 砂分離洗浄槽からの排水を、砂分離洗浄槽の水面に追従して上下動するポンプにて行うようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の砂分離洗浄装置。

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