JP4558677B2 - 集砂設備及び集砂方法 - Google Patents

Description

本発明は、集砂設備及び集砂方法に関する。

浄水場や下水処理場等に設けられる沈砂槽は、原水に含まれる沈降性物質（例えば、砂）、缶、ビニール等を原水から除去するためのものである。以下では、沈砂槽の底部に堆積した沈降性物質を沈砂と称す。そして、従来から、沈砂槽の底部に堆積した沈砂を効果的に除去する沈砂設備が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この沈砂設備では、底部に設けられた噴射ノズルから圧力水を噴射して噴射ノズル前方の沈砂を押し流すことで、沈砂を集砂ピットに収集する。そして、集砂ピットに収集された沈砂をジェットポンプによって沈砂槽の外へと排出する。
特開２００４―１２２０４２号公報

ところで、従来の沈砂設備では、清澄水源と噴射ノズルとを接続する圧力水供給ラインに噴射弁が設けられており、この噴射弁を開放又は閉鎖することで噴射ノズルからの圧力水の噴射を開始又は停止している。そのため、噴射弁の開放又は閉鎖の際に噴射弁の開度が徐々に大きく又は小さくなることで噴射ノズルから噴射される圧力水の流速が速くなってしまい、沈砂の舞い上がりが発生してしまうという問題があった。

本発明は、沈砂の舞い上がりの発生を抑制することが可能な集砂設備を提供することを課題とする。

本発明に係る集砂設備は、原水を滞留する沈砂槽の底部に堆積した堆積物を集砂ピットに収集する集砂設備であって、沈砂槽の底部に配設されており集砂ピット側へ向けて圧力水を噴射する噴射ノズルと、清澄水源の水を圧縮して圧力水として噴射ノズルに送出する圧力水ポンプと、圧力水ポンプを介して清澄水源と噴射ノズルとを接続し、噴射ノズルに圧力水を供給する圧力水供給ラインと、圧力水供給ラインの圧力水ポンプと噴射ノズルとの間において圧力水供給ラインから分岐して圧力水ポンプから送出された圧力水の少なくとも一部を清澄水源に戻す戻しラインとを備えることを特徴とする。

本発明に係る集砂設備では、戻しラインにより圧力水の少なくとも一部を清澄水源に戻している。そのため、噴射ノズルから噴射される圧力水の流量が減少し、噴射ノズルから噴射される圧力水の流速が小さくなる。その結果、沈砂の舞い上がりを抑制することが可能となる。また、戻しラインによって清澄水源へと戻された水を再び圧力水として用いることができるので、清澄水源の水の使用量を低減することが可能となる。

また、戻しラインには、該戻しラインの流路を絞る絞り手段が設けられていることが好ましい。このようにすると、絞り手段の開度に応じて、戻しラインを通って清澄水源に戻る圧力水の流量が調節される。そのため、噴射ノズルから噴射される圧力水の流速が一定となるように絞り手段の開度を調節することで、沈砂の舞い上がりをより抑制することが可能となる。

また、絞り手段の開度を制御する制御手段を備えることが好ましい。このようにすると、絞り手段の開度を制御手段によって調節することが可能となる。

また、集砂ピットと噴射ノズルとの間の堆積物の厚さを計測する計測手段を備え、制御手段は、計測手段によって計測された堆積物の厚さに応じて絞り手段の開度を制御することが好ましい。このように、堆積物の厚さに応じて制御手段が絞り手段の開度を調節することで、噴射ノズルからの圧力水の噴射量が制御される。その結果、堆積物の厚さが薄い場合には、絞り手段の開度を大きくして圧力水を清澄水源に戻す量を増やすことで、沈砂の舞い上がりを抑制しつつ堆積物を集砂ピットに集めることが可能となる。一方、堆積物の厚さが厚い場合には、絞り手段の開度を小さくして圧力水を清澄水源に戻す量を減らすことで、効果的に堆積物を集砂ピットに収集することが可能となる。

また、計測手段は、堆積物の厚さを検出するセンサ部と、センサ部を沈砂槽の深さ方向に昇降させる昇降手段とを備え、センサ部は、光を投光する投光部と、該投光部から投光された光を受光するために投光部と対向するように配設された受光部とで構成されるセンサを複数有し、複数のセンサは、センサ部において沈砂槽の深さ方向にアレイ状に配置されていることが好ましい。このようにすると、センサ部を下降させたときに、堆積物よりも上部に位置するセンサでは投光部から投光された光が受光部によって受光される一方、堆積物内に埋まったセンサでは投光部から投光された光が堆積物によって遮られて受光部に達しにくくなる。その結果、入力信号のあるセンサの数によって、堆積物の厚さが、予め設定された閾値に対応する所定の厚さであるか否かを判別することが可能となる。

ところで、噴射ノズルから圧力水を噴射する際に圧力水供給ラインの流路の開度が徐々に大きくなる場合や、噴射ノズルによる圧力水の噴射を終了するにあたって圧力水供給ラインの流路の開度が徐々に小さくなる場合には、圧力水供給ラインや戻しラインにおける圧力水の圧力が高くなり、噴射ノズルから噴射される圧力水の流速が大きくなって堆積物ｇが舞い上がりやすくなることがある。

そこで、制御手段は、戻しラインによって清澄水源に戻される圧力水の圧力の大きさに関する情報に応じて絞り手段の開度を制御することが好ましい。このように、戻しラインによって清澄水源に戻される圧力水の圧力の大きさに関する情報に応じて制御手段が絞り手段の開度を調節することで、噴射ノズルからの圧力水の噴射量が制御される。その結果、戻しラインにおける圧力水の圧力が高くなった場合には、絞り手段の開度を大きくするように絞り手段を制御手段によって制御して、戻しラインを通って清澄水源に戻される圧力水の量を増やすことで、堆積物の舞い上がりを抑制しつつ噴射ノズルから噴射される圧力水の流速が一定となるように絞り手段の開度を調整することが可能となる。

一方、本発明に係る集砂方法は、沈砂槽の底部に配設された噴射ノズルと清澄水源とを圧力水供給ラインによって接続し、圧縮された清澄水源の水を圧力水として噴射ノズルから噴射することで底部に堆積した堆積物を集砂ピットに収集する集砂方法であって、圧力水供給ラインから分岐して圧力水の少なくとも一部を清澄水源に戻す戻しラインに設けられた絞り手段を制御して、戻しラインの流路を開放する工程と、戻しラインの流路を開放した後に噴射ノズルから圧力水を噴射する工程と、噴射ノズルによる圧力水の噴射を終了するにあたって戻しラインの流路を開放状態とする工程とを備えることを特徴とする。

本発明に係る集砂方法では、噴射ノズルから圧力水を噴射する工程の前に絞り手段を制御して戻しラインの流路を開放し、噴射ノズルによる圧力水の噴射を終了するにあたって戻しラインの流路を開放状態としている。そのため、噴射ノズルから圧力水を噴射する際に圧力水供給ラインの流路の開度が徐々に大きくなったり、噴射ノズルによる圧力水の噴射を終了するにあたって圧力水供給ラインの流路の開度が徐々に小さくなったりしても、圧力水が戻しラインによって清澄水源に戻されるので、噴射ノズルから噴射される圧力水の流量が減少して噴射ノズルから噴射される圧力水の流速が小さくなる。その結果、沈砂の舞い上がりを抑制することが可能となる。また、戻しラインにより清澄水源に戻した水を再び圧力水として用いることができるので、清澄水源の水の使用量を低減することが可能となる。

本発明によれば、沈砂の舞い上がりの発生を抑制することが可能な集砂設備を提供することができる。

本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
図１及び図２を参照して、沈砂池設備１０及び沈砂池設備１０に備えられた集砂設備２２Ａの構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る集砂設備を備えた沈砂池設備を示す側面断面図である。図２は、第１実施形態に係る集砂設備を備えた沈砂池設備を示す上面図である。

沈砂池設備１０は、処理対象である原水に含まれる砂等の沈降性物質を除去し、沈降性物質を除去した水を前処理水として後工程に導入するための設備であり、例えば浄水場や下水処理場に適用される。沈砂池設備１０は、原水を滞留させる沈砂池（沈砂槽）１２を備えている。沈砂池設備１０では、沈砂池１２の上流側に配設された取水設備等（図示せず）から流入される原水（例えば、汚水や汚水と雨水との混合水）が、原水流入ラインＬ１を通って連続的に沈砂池１２へと流入する。以下では、この原水流入ラインＬ１における原水の沈砂池１２への流入方向（図１及び図２に示される矢印Ａ方向）を沈砂池１２の長手方向と称し、この沈砂池１２の長手方向に直交する方向を沈砂池１２の幅方向と称し、沈砂池１２の深さ方向を沈砂池１２の鉛直方向と称する。

沈砂池１２の原水流入ラインＬ１側には、スクリーンＳが取り付けられている。スクリーンＳは、原水中に含まれる缶、ビニール、布類等の比較的大きい浮遊物を原水中から除去する。

沈砂池１２には、原水の流入側（上流側）に配された集砂ピット１４が形成されている。集砂ピット１４は、沈砂池１２の底部１６よりも窪んだ凹状となっている。集砂ピット１４の下流側には、流入してくる原水に含まれる砂等の比較的粒径の大きな沈降性物質を堆積させるための堆積領域１８が設けられている。

この堆積領域１８には、複数（第１実施形態では３つ）の階段状の段部１８ａ〜１８ｃが形成されており、これらの段部１８ａ〜１８ｃは、下流側に向かうのに従ってその高さが順次高くなっている。そのため、原水流入ラインＬ１から流入した原水の流速が下流に向かうのに従って徐々に小さくなり、原水の流速の低下に伴い原水中に含まれる沈降性物質が沈降する。従って、沈降性物質は、沈砂池１２の底部１６である堆積領域１８の各段部１８ａ〜１８ｃに堆積物ｇとして堆積することとなる。

また、沈砂池１２には、堆積領域１８を通過して沈降性物質が沈降した後の処理水を前処理水として滞留させるポンプ井２０が堆積領域１８の下流側に形成されている。ポンプ井２０は、底部１６よりも窪んだ凹状となっている。ポンプ井２０に滞留した前処理水は、前処理水排出ポンプＰ１及び前処理水排出ラインＬ２によって排出され、沈砂池１２の下流側に配設された後設備（図示せず）に導入される。

また、沈砂池設備１０は、堆積領域１８の各段部１８ａ〜１８ｃに堆積した堆積物ｇを集砂ピット１４に収集する集砂設備２２Ａを備えている。この集砂設備２２Ａは、第１〜第３噴射ノズル群２４Ａ〜２４Ｃ、ジェットポンプ２６及び制御装置（制御手段）２８を有している。

各噴射ノズル群２４Ａ〜２４Ｃは、原水の流入方向に沿って各段部１８ａ〜１８ｃにそれぞれ配設されている。各噴射ノズル群２４Ａ〜２４Ｃは、沈砂池１２の幅方向に並列に配設された複数の噴射ノズル２４ａ〜２４ｃをそれぞれ有している。各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃは、その噴射口が集砂ピット１４に向くようにそれぞれ配されている。

各噴射ノズル群２４Ａ〜２４Ｃは、圧力水供給ライン３０によってそれぞれ清澄水源３２と接続されている。清澄水源３２としては、例えば水槽に溜めた清澄水やポンプ井２０の前処理水を利用することができる。圧力水供給ライン３０は、基幹ライン３０ａと、基幹ライン３０ａから分岐して各噴射ノズル群２４Ａ〜２４Ｃにそれぞれ接続された分岐ライン３０ｂ〜３０ｄとにより構成されている。

基幹ライン３０ａには、清澄水源３２の水（清澄水）を圧縮して圧力水として各噴射ノズル群２４Ａ〜２４Ｃに送出する高圧ポンプ（圧力水ポンプ）Ｐ２が清澄水源３２側に設けられている。分岐ライン３０ｂ〜３０ｃには、第１〜第３電動弁３４Ａ〜３４Ｃが基幹ライン３０ａ側にそれぞれ設けられている。従って、この第１〜第３電動弁３４Ａ〜３４Ｃをそれぞれ開放することで、各噴射ノズル群２４Ａ〜２４Ｃにおける各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃの噴射口から集砂ピット１４に向けて圧力水が噴射され、この圧力水によって堆積物ｇが集砂ピット１４に収集されることとなる。

ここで、圧力水供給ライン３０には、圧力水供給ライン３０の基幹ライン３０ａから分岐した戻しライン３８が接続されている。この戻しライン３８は、清澄水源３２と接続され、高圧ポンプＰ２から送出された基幹ライン３０ａを流れる圧力水を清澄水源３２に戻す。戻しライン３８には、電動弁である戻し弁（絞り手段）４０が設けられている。従って、この戻し弁４０を開放することで基幹ライン３０ａを流れる圧力水の一部が清澄水源３２に戻され、戻し弁４０を閉鎖することで戻しライン３８の流路が遮断されることとなる。

ジェットポンプ２６は、その吸入口２６ａが集砂ピット１４内に位置するように配置されている。ジェットポンプ２６では、圧力水供給ライン３０の基幹ライン３０ａと接続されており、高圧ポンプＰ２から送出された基幹ライン３０ａを流れる圧力水を利用して、集砂ピット１４内の堆積物ｇを吸引することができるようになっている。ジェットポンプ２６によって吸引された堆積物ｇは、堆積物排出ラインＬ３を介して沈砂池設備１０の外に排出される。なお、集砂ピット１４内から堆積物ｇを排出することができれば、ジェットポンプ２６以外の他の揚砂装置を用いることができる。

制御装置２８は、高圧ポンプＰ２、ジェットポンプ２６、各電動弁３４Ａ〜３４Ｃ及び戻し弁４０と接続されており、高圧ポンプＰ２及びジェットポンプ２６の駆動並びに各電動弁３４Ａ〜３４Ｃ及び戻し弁４０の開閉を制御する。

続いて、図３を参照して、上述した構成を有する集砂設備２２Ａの動作について説明する。図３は、第１実施形態に係る集砂設備の運転開始から運転終了までの動作手順を示すフローチャートである。なお、図３及び後述する図１１〜図１３では、ステップをＳと略記している。

まず、高圧ポンプＰ２及びジェットポンプ２６が停止しており各電動弁３４Ａ〜３４Ｃ及び戻し弁４０が閉鎖されている初期状態において、集砂を行うために沈砂池設備に設けられた集砂設備２２の運転を開始する。集砂設備２２Ａの運転が開始されると、ステップ１００に進んで、制御装置２８が戻し弁４０に指示して戻し弁４０を開放させる。続いて、ステップ１０２に進んで、制御装置２８が高圧ポンプＰ２に指示して高圧ポンプＰ２の駆動を開始させ、清澄水源３２の水を圧縮して圧力水として圧力水供給ライン３０に送出する。このとき、各電動弁３４Ａ〜３４Ｃが全て閉鎖されていると共に戻し弁４０が開放されているので、高圧ポンプＰ２から送出された圧力水は戻しライン３８を通って清澄水源３２へと戻されることとなる。

続いて、戻し弁４０が予め設定された開度まで開放されたと制御装置２８によって判定されるとステップ１０４に進み、制御装置２８がジェットポンプ２６に指示してジェットポンプ２６を駆動させ、集砂ピット１４内の堆積物ｇを排出する。続いて、ステップ１０６に進んで、制御装置２８が第３電動弁３４Ｃに指示して第３電動弁３４Ｃを開放させる。このとき、第３電動弁３４Ｃが開放されることにより、高圧ポンプＰ２から送出された圧力水が圧力水供給ライン３０（基幹ライン３０ａ及び分岐ライン３０ｄ）を通って噴射ノズル群２４Ｃにおける各噴射ノズル２４ｃから噴射されることとなる。そして、第３電動弁３４Ｃが開放されてから所定時間（例えば、３０秒）が経過したと制御装置２８によって判定されるとステップ１０８に進み、制御装置２８が第３電動弁３４Ｃに指示して第３電動弁３４Ｃを閉鎖させる。これにより、段部１８ｃ上の堆積物ｇが集砂ピット１４側に押し流され、段部１８ｃ上に堆積物ｇがほとんど堆積していない状態となる。

続いて、ステップ１１０に進んで、制御装置２８が第２電動弁３４Ｂに指示して第２電動弁３４Ｂを開放させる。このとき、第２電動弁３４Ｂが開放されることにより、高圧ポンプＰ２から送出された圧力水が圧力水供給ライン３０（基幹ライン３０ａ及び分岐ライン３０ｃ）を通って噴射ノズル群２４Ｂにおける各噴射ノズル２４ｂから噴射されることとなる。そして、第２電動弁３４Ｂが開放されてから所定時間（例えば、３０秒）が経過したと制御装置２８によって判定されるとステップ１１２に進み、制御装置２８が第２電動弁３４Ｂに指示して第２電動弁３４Ｂを閉鎖させる。これにより、段部１８ｂ上の堆積物ｇが集砂ピット１４側に押し流され、段部１８ｂ上に堆積物ｇがほとんど堆積していない状態となる。なお、圧力水供給ライン３０内における圧力水の圧力を一定に保つために、ステップ１０８における第３電動弁３４Ｃの閉鎖と同時に第２電動弁３４Ｂを開放させると好ましい。

続いて、ステップ１１４に進んで、制御装置２８が第１電動弁３４Ａに指示して第１電動弁３４Ａを開放させる。このとき、第１電動弁３４Ａが開放されることにより、高圧ポンプＰ２から送出された圧力水が圧力水供給ライン３０（基幹ライン３０ａ及び分岐ライン３０ｂ）を通って噴射ノズル群２４Ａにおける各噴射ノズル２４ａから噴射されることとなる。そして、第１電動弁３４Ａが開放されてから所定時間（例えば、３０秒）が経過したと制御装置２８によって判定されるとステップ１１６に進み、制御装置２８が第１電動弁３４Ａに指示して第１電動弁３４Ａを閉鎖させる。これにより、段部１８ａ上の堆積物ｇが集砂ピット１４側に押し流され、段部１８ａ上に堆積物ｇがほとんど堆積していない状態となる。なお、圧力水供給ライン３０内における圧力水の圧力を一定に保つために、ステップ１１２における第２電動弁３４Ｂの閉鎖と同時に第１電動弁３４Ａを開放させると好ましい。

続いて、ステップ１１８に進んで、制御装置２８がジェットポンプ２６を駆動させて、ステップ１０６〜１１６の動作により集砂ピット１４内に収集された堆積物ｇを排出する。続いて、ステップ１２０に進んで、制御装置２８が高圧ポンプＰ２に指示して高圧ポンプＰ２の駆動を停止させる。続いて、ステップ１２２に進んで、制御装置２８が戻し弁４０に指示して戻し弁４０を閉鎖させることで、集砂設備２２Ａの運転が終了する。なお、より確実に堆積物ｇを集砂ピット１４に収集するために、ステップ１０６〜１１８の動作を３〜６回繰り返し行うと好ましい。

以上のように、第１実施形態においては、集砂設備２２Ａが高圧ポンプＰ２から送出された圧力水の少なくとも一部を清澄水源３２に戻す戻しライン３８を備えている。そのため、戻しライン３８によって圧力水が清澄水源３２に戻されることで、各噴射ノズル群２４Ａ〜２４Ｃにおける各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃからそれぞれ噴射される圧力水の流量が減少し、各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃから噴射される圧力水の流速が小さくなる。その結果、沈砂の舞い上がりを抑制することが可能となる。また、戻しライン３８によって清澄水源３２へと戻された水を再び圧力水として用いることができるので、清澄水源３２の水の使用量を低減することが可能となる。さらに、各電動弁３４Ａ〜３４Ｃが全て閉鎖された状態であっても戻しライン３８によって圧力水を清澄水源３２へと戻すことで、圧力水供給ライン３０内における圧力水の圧力の変動幅が小さくなる。そのため、高圧ポンプＰ２の運転負荷を低減することが可能となる。

また、第１実施形態においては、各電動弁３４Ａ〜３４Ｃの開放の前に戻し弁４０を開放し、各電動弁３４Ａ〜３４Ｃを閉鎖するにあたって戻し弁４０を開放状態としている。そのため、各電動弁３４Ａ〜３４Ｃの開放時に各電動弁３４Ａ〜３４Ｃの開度が徐々に大きくなる場合や、各電動弁３４Ａ〜３４Ｃの閉鎖時に各電動弁３４Ａ〜３４Ｃの開度が徐々に小さくなる場合でも、圧力水が戻しライン３８によって清澄水源３２に戻されるので、各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃから噴射される圧力水の流量が減少して各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃから噴射される圧力水の流速が小さくなる。その結果、沈砂の舞い上がりを抑制することが可能となる。

（第２実施形態）
続いて、図４〜図８を参照して、沈砂池設備１０に備えられた集砂設備２２Ｂの構成について説明する。図４は、第２実施形態に係る集砂設備を備えた沈砂池設備を示す側面断面図、図５は、第２実施形態に係る集砂設備を備えた沈砂池設備を示す上面図、図６は、第２実施形態に係る集砂設備の計測装置を示す縦断面図、図７は、センサ部の斜視図、図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。第２実施形態に係る集砂設備２２Ｂでは、計測装置（計測手段）１００を備えている点で第１実施形態に係る集砂設備２２Ａと相違する。以下では、第１実施形態に係る集砂設備２２Ａとの相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。

計測装置１００は、段部１８ａにおける堆積物ｇの厚さを計測するものである。そのため、計測装置１００は、原水の流入方向（図４及び図５の矢印Ａ方向）に沿って各段部１８ａ〜１８ｃにそれぞれ配設された各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃのうち最上流（図４及び図５の最も左側）に位置する噴射ノズル２４ａの前方に設けられている。

計測装置１００は、図６に示されるように、保護管１０２、収容管１０４、駆動部１０６及び計測部１０８を有している。保護管１０２は、沈砂池１２の鉛直方向の長さよりも短い管状部材であり、その内部に収容管１０４が配置されている。保護管１０２は、その上端部から保護管１０２内に原水が流入するのを抑制するため、上端部が水面よりも高くなるようにサポートｓ１，ｓ２を介して沈砂池１２の側壁部１２ａに取り付けられている。そのため、保護管１０２によって収容管１０４が原水の流れ等から保護されることとなる。

収容管１０４は、沈砂池１２の鉛直方向に伸びる管状部材であり、その内部に計測部１０８を保持している。

駆動部１０６は、収容管１０４の上端部とシャフト１０６ａを介して連結されており、制御装置２８によって駆動されることで収容管１０４を沈砂池１２の鉛直方向に昇降させる昇降手段となっている。駆動部１０６は、サポートｓ３を介して沈砂池１２における側壁部１２ａの上部に取り付けられている。

計測部１０８は、沈砂池１２の鉛直方向に伸びる連結部１１０と、連結部１１０を介して収容管１０４に連結されるセンサ部１１２とを有している。

センサ部１１２は、図７及び図８に示されるように、鉛直方向に伸びる棒状部材１１４と、棒状部材１１４の上部に設けられたセンサ制御部１１６とにより構成されている。棒状部材１１４には、その一の側面（表面）１１４ａよりも内側に窪んだ凹部１１８が鉛直方向に沿って形成されている。凹部１１８は、互いに対向する側面１１８ａ，１１８ｂを有しており、この一方の側面１１８ａの内部には、複数の投光器（投光部）１２０が一定間隔で鉛直方向に配設され、他方の側面１１８ｂの内部には、各投光器１２０とそれぞれ対向するように受光器（受光部）１２２が一定間隔で鉛直方向に配設されている。そして、投光器１２０と、この投光器１２０から投光された光Ｌを受光するためにこの投光器１２０と対向する位置に配設された受光部１２２とによって一つのセンサ１２４が構成されている。そのため、センサ部１１２は、鉛直方向に沿って並列（アレイ状）に配置された複数のセンサ１２４を有することとなる。なお、投光器１２０としては、可視光、赤外光及び紫外光のうちいずれかの光Ｌを発する半導体レーザや発光ダイオードを用いることができる。また、受光器１２２としては、フォトダイオード等を用いることができる。

センサ制御部１１６は、各センサ１２４の動作を制御し、各投光器１２０及び各受光器１２２を駆動させる。各受光器１２２における受光状態（受光して得られた信号強度の大きさ）は電気信号に変換され、その電気信号はセンサ制御部１１６からケーブル１２６内に設けられた配線ラインを介して制御装置２８へと出力される。

上記のように構成された計測装置１００では、収容管１０４を下降させたとき、図９に示されるように、センサ部１１２（棒状部材１１４）の一部が堆積物ｇ内に挿入されることとなる。そのため、堆積物ｇ内にセンサ１２４が埋まった場合には、そのセンサ１２４を構成する投光器１２０から投光された光Ｌが堆積物ｇに遮断又は吸収されて、そのセンサ１２４を構成する受光器１２２に達しにくくなる。図９のように堆積物ｇの厚さが薄い場合よりも図１０のように堆積物ｇの厚さが厚い場合により多くのセンサが堆積物ｇ内に埋まるので、受光器１２２が投光器１２０からの光Ｌを受光しなくなったセンサの数によって堆積物ｇの厚さを計測することができる。ここで、受光器１２２が投光器１２０からの光Ｌを受光しなくなった状態には、受光器１２２が光Ｌを受光することで得られた信号強度の大きさが所定の閾値より小さい状態も含まれる。

そして、制御装置２８は、計測装置１００によって計測された堆積物ｇの厚さが予め設定された堆積物ｇの厚さよりも厚いと判定したとき、各電動弁３４Ａ〜３４Ｃ及びジェットポンプ２６の駆動を制御させる。

続いて、図１１〜図１３を参照して、上述した構成を有する集砂設備２２Ｂの動作について説明する。図１１は、第２実施形態に係る集砂設備の運転開始から運転終了までの動作手順を示すフローチャート、図１２は、堆積物排出第１処理の処理手順を示すフローチャート、図１３は、堆積物排出第２処理の処理手順を示すフローチャートである。

集砂設備２２Ｂの運転が開始されると、ステップ１３０に進んで、制御装置２８が計測装置１００の駆動部１０６に指示して計測部１０８を収容した収容管１０４を底部１１まで下降させる。続いて、ステップ１３２に進んで、制御装置２８がセンサ制御部１１６に指示してセンサ部１１２の全てのセンサ１２４を駆動させ、各投光器１２０から各受光器１２２に向かって光Ｌを投光させる。続いて、ステップ１３４に進むと、受光器１２２が投光器１２０から光Ｌを受光した旨の入力信号のあるセンサ１２４の数が予め設定していた閾値以下であるか否か、すなわち堆積物ｇの厚さが予め設定された堆積物ｇの厚さよりも厚いか否かが制御装置２８によって判定される。

そして、ステップ１３４において入力信号のあるセンサ１２４の数が閾値より大きい（堆積物ｇの厚さが予め設定された堆積物ｇの厚さよりも厚い）と制御装置２８によって判定されると、ステップ１３６に進んで堆積物排出第１処理が開始される。堆積物排出第１処理が開始されると、図１２に示されるステップ１４０に進んで、制御装置２８が計測装置１００の駆動部１０６に指示して計測部１０８が収容された収容管１０４を保護管１０２内に収容するように上昇させる。続いて、ステップ１４２に進んで、制御装置２８が戻し弁４０に指示して戻し弁４０を開放させる。続いて、ステップ１４４に進んで、制御装置２８が高圧ポンプＰ２に指示して高圧ポンプＰ２の駆動を開始させ、清澄水源３２の水を圧縮して圧力水として圧力水供給ライン３０に送出する。

続いて、ステップ１４６に進み、制御装置２８がジェットポンプ２６に指示してジェットポンプ２６を駆動させ、集砂ピット１４内の堆積物ｇを排出する。続いて、ステップ１４８に進んで、制御装置２８が第１電動弁３４Ａに指示して第１電動弁３４Ａを開放させて、噴射ノズル群２４Ａにおける各噴射ノズル２４ａから圧力水を噴射させることで段部１８ａ上の堆積物ｇを集砂ピット１４側に押し流す。そして、第１電動弁３４Ａが開放されてから所定時間（例えば、３０秒）が経過したと制御装置２８によって判定されるとステップ１５０に進み、制御装置２８が第１電動弁３４Ａに指示して第１電動弁３４Ａを閉鎖させる。続いて、ステップ１５２，１５４に進んで、ステップ１４８，１５２と同様に第２電動弁３４Ｂを開放及び閉鎖させて、噴射ノズル群２４Ｂにおける各噴射ノズル２４ｂから圧力水を噴射させることで段部１８ｂ上の堆積物ｇを集砂ピット１４側に押し流す。続いて、ステップ１５６，１５８に進んで、ステップ１４８，１５２及びステップ１５４，１５６と同様に第３電動弁３４Ｃを開放及び閉鎖させて、噴射ノズル群２４Ｃにおける各噴射ノズル２４ｃから圧力水を噴射させることで段部１８ｃ上の堆積物ｇを集砂ピット１４側に押し流す。これにより、段部１８ｃ上の堆積物ｇが集砂ピット１４側に押し流され、段部１８ｃ上に堆積物ｇがほとんど堆積していない状態となる。

続いて、ステップ１６０に進み、制御装置２８がジェットポンプ２６に指示してジェットポンプ２６を駆動させ、集砂ピット１４内の堆積物ｇを排出する。続いて、ステップ１６２に進んで、制御装置２８が第１電動弁３４Ａに指示して第１電動弁３４Ａを開放させて、噴射ノズル群２４Ａにおける各噴射ノズル２４ａから圧力水を噴射させることで段部１８ａ上の堆積物ｇを集砂ピット１４側に押し流す。そして、第１電動弁３４Ａが開放されてから所定時間（例えば、３０秒）が経過したと制御装置２８によって判定されるとステップ１６４に進み、制御装置２８が第１電動弁３４Ａに指示して第１電動弁３４Ａを閉鎖させる。続いて、ステップ１６６，１６８に進んで、ステップ１６２，１６４と同様に第２電動弁３４Ｂを開放及び閉鎖させて、噴射ノズル群２４Ｂにおける各噴射ノズル２４ｂから圧力水を噴射させることで段部１８ｂ上の堆積物ｇを集砂ピット１４側に押し流す。これにより、段部１８ｂ上の堆積物ｇが集砂ピット１４側に押し流され、段部１８ｂ上に堆積物ｇがほとんど堆積していない状態となる。

続いて、ステップ１７０に進み、制御装置２８がジェットポンプ２６に指示してジェットポンプ２６を駆動させ、集砂ピット１４内の堆積物ｇを排出する。続いて、ステップ１７２に進んで、制御装置２８が第１電動弁３４Ａに指示して第１電動弁３４Ａを開放させて、噴射ノズル群２４Ａにおける各噴射ノズル２４ａから圧力水を噴射させることで段部１８ａ上の堆積物ｇを集砂ピット１４側に押し流す。そして、第１電動弁３４Ａが開放されてから所定時間（例えば、３０秒）が経過したと制御装置２８によって判定されるとステップ１７４に進み、制御装置２８が第１電動弁３４Ａに指示して第１電動弁３４Ａを閉鎖させる。これにより、段部１８ａ上の堆積物ｇが集砂ピット１４側に押し流され、段部１８ａ上に堆積物ｇがほとんど堆積していない状態となる。

続いて、ステップ１７６に進んで、制御装置２８がジェットポンプ２６を駆動させて、集砂ピット１４内の堆積物ｇを排出する。続いて、ステップ１７８に進んで、制御装置２８が高圧ポンプＰ２に指示して高圧ポンプＰ２の駆動を停止させる。続いて、ステップ１８０に進んで、制御装置２８が戻し弁４０に指示して戻し弁４０を閉鎖させることで、堆積物排出第１処理が終了し、集砂設備２２Ｂの運転が終了する。なお、より確実に堆積物ｇを集砂ピット１４に収集するために、ステップ１４８〜１７６の動作を３〜６回繰り返し行うと好ましい。

一方、入力信号のあるセンサ１２４の数が閾値以下（堆積物ｇの厚さが、予め設定された堆積物ｇの厚さ以下）であると制御装置２８によって判定されると、図１１に示されるステップ１３８に進んで堆積物排出第２処理が行われる。堆積物排出第１処理が開始されると、図１３に示されるステップ１８２に進んで、制御装置２８が計測装置１００の駆動部１０６に指示して計測部１０８が収容された収容管１０４を保護管１０２内に収容するように上昇させる。続いて、第１実施形態に係る集砂設備２２Ａと同じステップ１００〜１２２の動作を行った後に、堆積物排出第２処理が終了し、集砂設備２２Ｂの運転が終了する。これにより、堆積物ｇが集砂ピット１４に収集され、集砂ピット１４内に収集された堆積物ｇがジェットポンプ２６によって沈砂池設備１０の外に排出される。

以上のように、第２実施形態においては、第１実施形態に係る集砂設備２２Ａと同様の作用効果を奏することとなる。

また、第２実施形態においては、計測装置１００のセンサ部１１２によって堆積物ｇの厚さを計測し、その計測結果に応じて各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃからの圧力水の噴射を制御装置２８により制御しながら堆積物ｇの排出を行っている。そのため、堆積物ｇの厚さによらず堆積物ｇの舞い上がりを抑制でき、より確実に堆積物を集砂ピット１４内に収集できる。その結果、堆積物ｇを効率良く沈砂池１２から排出可能となる。

なお、堆積物ｇ内に埋まったセンサ１２４の数に応じて制御装置２８が各電動弁３４Ａ〜３４Ｃを制御して、各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃから圧力水を噴射せしめるようにすると、堆積物ｇの舞い上がりをより効果的に抑制することができるため好ましい。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、第１及び第２実施形態においては各電動弁３４Ａ〜３４Ｃの開放の前に戻し弁４０を予め設定された開度まで開放し、各電動弁３４Ａ〜３４Ｃを閉鎖するにあたって戻し弁４０を開放状態としたが、これに限られない。すなわち、各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃから噴射される圧力水の流量が一定となるように、各電動弁３４Ａ〜３４Ｃの開度に応じて戻し弁４０の開度を制御するようにしてもよい。このようにすると、沈砂の舞い上がりをより抑制することができる。

また、第１及び第２実施形態においては、特に好適であるとして、戻し弁４０を開閉させることで戻しライン３８の流路を絞っていたが、このような戻し弁４０を設けず、戻しライン３８の絞り量が一定であるオリフィスを設けるようにしたり、戻しライン３８のみとするようにしてもよい。また、戻し弁４０として電動弁に代えて定流量弁等を用いてもよい。

また、第２実施形態においては計測装置１００のセンサ部１１２によって計測された堆積物ｇの厚さに応じて各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃからの圧力水の噴射を制御装置２８により制御していたが、計測装置１００のセンサ部１１２によって計測された堆積物ｇの厚さに応じて戻し弁４０の開度を制御装置２８によって制御してもよい。具体的には、堆積物ｇの厚さが厚い場合には戻し弁４０の開度を小さくして各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃから噴射させる圧力水の量を多くし、堆積物ｇの厚さが薄い場合には戻し弁４０の開度を大きくして各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃから噴射させる圧力水の量を少なくするように戻し弁４０を制御してもよい。このようにすると、堆積物ｇの厚さが薄い場合には、戻し弁４０の開度を大きくして圧力水を清澄水源３２に戻す量を増やすことで、沈砂の舞い上がりを抑制しつつ堆積物ｇを集砂ピット１４に集めることが可能となる。一方、堆積物ｇの厚さが厚い場合には、戻し弁４０の開度を小さくして圧力水を清澄水源３２に戻す量を減らすことで、効果的に堆積物ｇを集砂ピット１４に収集することが可能となる。

また、第２実施形態においては計測装置１００によって段部１８ａにおける堆積物ｇの厚さを計測していたが、計測装置１００を噴射ノズル２４ｃの前方にもそれぞれ設け、段部１８ｃにおける堆積物ｇの厚さを計測するようにしてもよい。また、計測装置１００を噴射ノズル２４ｂ、２４ｃの前方にもそれぞれ設け、段部１８ｂ、１８ｃにおける堆積物ｇの厚さを計測するようにしてもよい。大雨等により原水の流入量や流入速度が速い場合、原水に含まれる砂等の沈降性物質は、下流側に堆積しやすく、段部１８ａでは堆積物ｇの厚さが薄くなり、段部１８ｃでは堆積物ｇの厚さが厚くなるおそれがある。このように堆積物ｇの厚さが厚くなりすぎると、圧力水を噴射ノズル２４ｃから噴射させても堆積物ｇが移動しないおそれがあるが、上記のように計測装置１００を噴射ノズル２４ｃの前方であって集砂ピット１４との間の堆積物ｇの厚さを計測可能な位置に配置することによって、より確実に各段部１８ａ〜１８ｃの堆積物ｇを集砂ピット１４内に収集できるようになる。

また、第２実施形態においては、堆積物ｇの厚さが、予め設定された堆積物ｇの厚さ以下である場合に堆積物排出第２処理を行っていたが、この堆積物排出第２処理を行わなくてもよい。このようにすると、堆積物ｇの厚さによらずに定期的に各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃから圧力水を噴射させる場合に比べて、堆積物ｇの収集に要する水量を低減することが可能となる。

ところで、各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃから圧力水を噴射する際に圧力水供給ライン３０の流路の開度（各電動弁３４Ａ〜３４Ｃの開度）が徐々に大きくなる場合や、各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃによる圧力水の噴射を終了するにあたって圧力水供給ライン３０の流路の開度（各電動弁３４Ａ〜３４Ｃの開度）が徐々に小さくなる場合には、圧力水供給ライン３０や戻しライン３８における圧力水の圧力が高くなり、各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃから噴射される圧力水の流速が大きくなって堆積物ｇが舞い上がりやすくなることがある。

そこで、第３実施形態に係る集砂設備２２Ｃでは、図１４に示されるように第１実施形態に係る集砂設備２２Ａの戻しライン３８に圧力計２００を設け、圧力計２００によって計測された戻しライン３８の圧力の大きさに関する情報（例えば、戻しライン３８の流量）に応じて戻し弁４０の開度を制御装置２８により制御している。このように、戻しライン３８によって清澄水源３２に戻される圧力水の圧力の大きさに関する情報に応じて制御装置２８が戻し弁４０の開度を調節することで、各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃからの圧力水の噴射量が制御される。その結果、戻しライン３８における圧力水の圧力が高くなった場合には、戻し弁４０の開度を大きくするように戻し弁４０を制御装置２８によって制御して、戻しライン３８を通って清澄水源３２に戻される圧力水の量を増やすことで、堆積物ｇの舞い上がりを抑制しつつ各噴射ノズル２４ａ〜２４ｃから噴射される圧力水の流速が一定となるように戻し弁４０の開度を調整することが可能となる。

なお、戻しライン３８の圧力の大きさに関する情報を取得できるものであれば、圧力計２００以外の他の装置を用いてもよい。また、第２実施形態に係る集砂設備２２Ｂにおける計測装置１００を集砂設備２２Ｃに設け、戻しライン３８の圧力の大きさに関する情報に応じた戻し弁４０の制御に加えて計測装置１００によって計測された堆積物ｇの厚さに応じた戻し弁４０の制御を行ってもよい。

第１実施形態に係る集砂設備を備えた沈砂池設備を示す側面断面図である。 第１実施形態に係る集砂設備を備えた沈砂池設備を示す上面図である。 第１実施形態に係る集砂設備の運転開始から運転終了までの動作手順を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る集砂設備を備えた沈砂池設備を示す側面断面図である。 第２実施形態に係る集砂設備を備えた沈砂池設備を示す上面図である。 第２実施形態に係る集砂設備の計測装置を示す縦断面図である。 センサ部の斜視図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 計測装置によって堆積物の厚さを計測する様子を示す図である。 計測装置によって堆積物の厚さを計測する様子を示す図である。 第２実施形態に係る集砂設備の運転開始から運転終了までの動作手順を示すフローチャートである。 堆積物排出第１処理の処理手順を示すフローチャートである。 堆積物排出第２処理の処理手順を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る集砂設備を備えた沈砂池設備を示す側面断面図である。

符号の説明

１０…沈砂池設備、１２…沈砂池（沈砂槽）、１４…集砂ピット、１６…底部、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ…集砂設備、２４ａ〜２４ｃ…噴射ノズル、２８…制御装置（制御手段）、３０…圧力水供給ライン、３２…清澄水源、３８…戻しライン、４０…戻し弁（絞り手段）、１００…計測装置（計測手段）、１０６…駆動部（昇降手段）、１１２…センサ部、１２０…投光部、１２２…受光部、１２４…センサ、２００…圧力計、ｇ…堆積物、Ｐ２…高圧ポンプ（圧力水ポンプ）。

Claims (2)

1. 原水を滞留する沈砂槽の底部に堆積した堆積物を集砂ピットに収集する集砂設備であって、
   前記沈砂槽の前記底部に配設されており前記集砂ピット側へ向けて圧力水を噴射する噴射ノズルと、
   清澄水源の水を圧縮して圧力水として前記噴射ノズルに送出する圧力水ポンプと、
   前記圧力水ポンプを介して前記清澄水源と前記噴射ノズルとを接続し、前記噴射ノズルに圧力水を供給する圧力水供給ラインと、
   前記圧力水供給ラインの前記圧力水ポンプと前記噴射ノズルとの間において前記圧力水供給ラインから分岐して前記圧力水ポンプから送出された圧力水の少なくとも一部を前記清澄水源に戻す戻しラインと、
   前記戻しラインに設けられた、前記戻しラインの流路を絞る絞り手段と、
   前記絞り手段の開度を制御する制御手段と、
   前記集砂ピットと前記噴射ノズルとの間の堆積物の厚さを計測する計測手段とを備え、
   前記制御手段は、前記計測手段によって計測された前記堆積物の厚さに応じて前記絞り手段の開度を制御し、
   前記計測手段は、
   前記堆積物の厚さを検出するセンサ部と、
   前記センサ部を前記沈砂槽の深さ方向に昇降させる昇降手段とを備え、
   前記センサ部は、光を投光する投光部と、該投光部から投光された光を受光するために前記投光部と対向するように配設された受光部とで構成されるセンサを複数有し、
   前記複数のセンサは、前記センサ部において前記沈砂槽の深さ方向にアレイ状に配置されていることを特徴とする集砂設備。
2. 原水を滞留する沈砂槽の底部に堆積した堆積物を集砂ピットに収集する集砂設備であって、
   前記沈砂槽の前記底部に配設されており前記集砂ピット側へ向けて圧力水を噴射する噴射ノズルと、
   清澄水源の水を圧縮して圧力水として前記噴射ノズルに送出する圧力水ポンプと、
   前記圧力水ポンプを介して前記清澄水源と前記噴射ノズルとを接続し、前記噴射ノズルに圧力水を供給する圧力水供給ラインと、
   前記圧力水供給ラインの前記圧力水ポンプと前記噴射ノズルとの間において前記圧力水供給ラインから分岐して前記圧力水ポンプから送出された圧力水の少なくとも一部を前記清澄水源に戻す戻しラインと、
   前記戻しラインに設けられた、前記戻しラインの流路を絞る絞り手段と、
   前記絞り手段の開度を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記戻しラインによって前記清澄水源に戻される圧力水の圧力の大きさに関する情報に応じて前記絞り手段の開度を制御することを特徴とする集砂設備。

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