JP4569870B2 - ポンプ井の異物排出方法並びに異物排出装置 - Google Patents

Description

この発明は、合流式下水道の雨水ポンプ場や河川の排水機場等に配設するポンプ井に関し、降雨等による増水後のポンプ排水運転の停止時に、管理運転を行ないながら、排水ポンプを利用したポンプ井の異物排出方法と異物排出装置に関する。

排水ポンプ場や汚水ポンプ場は降水時に、雨水の急激な流入量の変動に対応して運転する必要があり、運転不能は許されない。平時の管理実負荷運転が必要になるが、管理運転用水が確保できないため、極めて短時間の運転しか行なえない。そのため、ポンプ井への戻し配管を設置し、長時間の管理運転を行う場合がある。また、沈砂池と除塵機で捕集できなかった細かい砂等の無機物と、し渣類の有機物がポンプ井に沈降堆積し、非運転時にポンプ井の水が滞留して有機物が腐敗し、悪臭等が発生する問題があった。そこで、砂やし渣等の排出と有機物による悪臭の防止のため、ポンプ井内の異物の沈降を防止しながら、沈殿物と浮遊物を撹拌流動させて、系外へ排出することも望まれる。堆積した沈砂等を排出する装置としては、例えば、特許文献１に記載してあるように、ポンプの吐出側と吸込側水路の間に連通し弁を備えた配管を設け、吸込側水路に噴射して、堆積する土砂を浮遊させて沈砂池のある排出側に排出する排水ポンプ装置は公知である。また、特許文献２は下水処理施設の沈砂池に関するものであるが、槽底に配設したノズルに水槽から加圧水を供給して砂等を集砂ピットに移送し、揚砂ポンプで排出する集砂装置も公知である。

特許第２９９５６００号公報（段落番号００２８、図１） 特開２００２−２８２６０９号公報（段落番号０００８、図１）

従来の吸込側水路に吐出水を噴射して土砂を浮遊させる装置は、クローズピット及び後沈砂池に関する提案であり、下流に処理槽があるため、運転、除砂は容易であり、水路においては有効であるが、ポンプ井の全体の土砂を浮遊させるには不十分であった。また、槽底に配設したノズルに水槽から加圧水を供給して、土砂を集砂ピットへ移送する集砂装置は、沈砂を集めるために水槽の底面の形状を工夫することが可能であるが、ポンプ吸込槽はポンプのために作られるため、集砂の工夫を行うことは困難で、水槽と圧力ポンプが必要であり、設備費が高くなる。この発明は、ポンプ排水運転の停止時に、維持管理実負荷運転を行ないながら、ポンプ井内の異物の沈降を防ぎ、異物を残留水とともに排出し、有機物による悪臭の発生も防止するポンプ井の異物排出方法と異物排出装置を提供する。

この発明に係るポンプ井の異物排出方法は、ポンプ井に排水ポンプを設置して、降雨等による増水時にポンプ排水運転を行なった後、排水ポンプの維持管理運転を行なうポンプ井において、ポンプ井の水位を最低運転水位以上に維持した状態で管理運転を開始し、排水ポンプの吐出弁を閉塞して、ポンプ井の槽底近傍に排水ポンプの吐出水を噴射し、排水ポンプの吐出弁を僅かに開放して流動する異物混入水を排出し、最低運転水位近傍に低下した時に吐出弁を閉塞し、排水ポンプからの噴射水で異物を排水ピットに移送して、汚水ポンプで異物を残留水とともに排出するもので、ポンプ井内の異物の沈降を防止しながら撹拌流動させて、砂やし渣等の異物の排出が可能となる。そして、ポンプ井の槽底の残留水とともに異物が系外に排出されるので、非運転時にポンプ井の水が滞留して有機物が腐敗することがなく、悪臭の発生を防止できる。

他の発明のポンプ井の異物排出方法は、管理運転時に、排水ポンプの吐出弁を開放せずに、ポンプ井に移送する戻り配管から分岐した排泥管（１９）によって異物混入水を排出してもよいもので、吐出槽の異物混入量が低減できる。

ポンプ井の異物排出方法を実施するための装置は、排水ポンプの吐出管に接続した戻り配管を、ポンプ井の槽底近傍に配設した対向するノズル配管に連結し、ノズル配管の複数のノズルの口径を（長さ）７０〜１５０ｍｍ×（幅）２０〜４０ｍｍとすると共に、排水ポンプの吸込ケーシングの下方近傍に吸込整流用の区画板を立設したもので、排水ポンプに流入した異物を目詰まりすることなく、吐出水とともに異物通過口径としたノズルを通過させることができる。大きめのノズルは圧力損失を少なくできるため、排水ポンプの締め切り状態による異常振動や揚水の温度上昇を防止できる。そして、吸込整流用の区画板は、吸込み渦流を減少させて、排水ポンプの水中渦の吸込みも少なくなり、最低運転水位を極力下げることができる。

ポンプ井の適所に汚水ポンプを設置した排水ピットを形成し、汚水ポンプに対し、ノズル配管に設けたノズルの噴出方向は、
汚水ポンプへの直視位置のノズルは、汚水ポンプに向かって開口させ、
仕切壁により汚水ポンプの直視が遮蔽される残りのノズルは、噴射水が区画板で反射されて汚水ポンプに向かうように開口させたもので、沈砂が堆積することがなく効率よく沈殿物を残留水とともに排出できる。小口径ポンプで異物と残留水を排出するので、ポンプ井に形成した排水ピットの槽底の水まで排出できる。また、戻り配管に設けた制水弁上流側に、開閉弁を有する排泥管を分岐し、排泥管から異物混入水を戻り配管とは別系統に排出し、ポンプ井の水位を下げてもよいもので、異物混入水を下水路や濃縮槽に移送できるので、吐出槽の異物混入量が少なくなり、機器の削減が可能となる。

ポンプ井に流入してきた砂等の無機物とし渣類の有機物を、ポンプ排水運転停止時に維持管理実負荷運転を行って、ポンプ井に沈降滞留する異物を撹拌流動させることができる。浮遊させた異物を貯留水とともに排出し、排水ピットに設置した小口径のポンプで沈殿物と残留水を排出するので、ポンプ井の槽底の水まで排出できる。そして、排水ポンプの停止時に、ポンプ井に滞留する残留水と堆積物がなく、有機物の腐敗による悪臭等の発生を防止できる。また、異物の通過口径としたノズルが目詰まりすることがなく、口径の大きいノズルは圧力損失が少なく、排水ポンプが締め切り状態になるのを防止できる。

この発明に係るポンプ井の異物排出装置を図面に基づき詳述すると、図１はポンプ場の縦断面図であって、合流式下水道の雨水ポンプ場や河川の排水機場等に配設するポンプ井１に排水ポンプ２が設置してある。降雨等により増水して沈砂池３に流入する濁水から砂等の無機物を沈殿させ、し渣等の有機物を除塵機（図示せず）で分離して、流入部を傾斜面としたポンプ井１に濁水を流下させる。なお、この実施例では、排水ポンプ２は立軸斜流ポンプで構成してあるが、排水ポンプは立軸軸流ポンプ、或いは横軸斜流ポンプでも良いものである。排水ポンプ２は吐出槽４側の側壁近傍に立設してあり、吸込側の吸込ケーシング５の吸込口５ａをポンプ井１の槽底近傍に開口し、吐出管６の排出側の逆流防止弁７を吐出槽４に突設してある。排水ポンプ２に連動連結したディーゼル機関８を駆動して、ポンプ井１の貯留水を吐出槽４に揚水する。

図２はポンプ井１に設置した排水ポンプ２の側面図であって、排水ポンプ２の吐出管６に吐出弁９を設けて、吐出弁９の吸込側の吐出管６にポンプ井１に垂下した戻り配管１０を連結してあり、戻り配管１０に制水弁１１が介装してある。戻り配管１０の下端に、ポンプ井１の槽底近傍に水平状に設置したノズル配管１２が連結してあり、ノズル配管１２には複数のノズル１３・・・が止着してある。吐出管７に配設した吐出弁９を閉塞し、戻り配管１０の制水弁１１を開放して、排水ポンプ２を稼動すれば、加圧された吐出水を戻り配管１０に流入させて、ノズル配管１２のノズル１３から加圧水が噴射される。ポンプ井１に流入してきた砂等の無機物やし渣類の有機物は、噴射されるノズル１３からの加圧水で撹拌流動させて沈降を防止し、堆積している砂等の無機物やし渣類の有機物を浮遊させる。

使用するノズル１３の口径は、（長さ）７０〜１５０ｍｍ×（幅）２０〜４０ｍｍとしてあり、ポンプ井に流入する水の性状に合わせて口径は適宜選択できるもので、砂やし渣等の異物が通過できる口径としてある。沈砂池と除塵機で捕集できなかった細かい砂等の無機物とし渣類の有機物が排水ポンプ２に流入しても、ノズル配管１２のノズル１３の口径を異物通過口径とすれば、目詰まりすることもなく通過できる。大きめの口径のノズル１３は圧力損失を少なくできるため、排水ポンプ２の締め切り状態による異常振動や揚水の温度上昇を防止できる。

図３はポンプ井に設置した排水ポンプとノズル配管の概念図であって、排水ポンプ２・・・が複数台設置してあり、排水ポンプ２、２の間に水流の乱れを防止する仕切壁１４が立設してある。仕切壁１４は排水ポンプ２・・・相互の吸込流の干渉を防止させる。排水ポンプ２の吸込ケーシング５の吸込口５ａの下方近傍の槽底に、吸込整流用の区画板１５が設けてあり、区画板１５は排水ポンプ２の吸込み渦流を減少させる。排水ポンプ２の水中渦の吸込みも少なくなり、最低運転水位ＬＬＷＬを極力下げることができる。ポンプ井１の槽底の片隅に、砂等の無機物やし渣類の有機物を残留水とともに排出する排水ピット１６が形成してあり、排水ピット１６に小口径の汚水ポンプ１７が設置してある。

図３に示すように、複数の排水ポンプ２・・・の下方の区画板１５・・・の両側に、沈砂池３に向かって延設した一対のノズル配管１２・１２が仕切壁１４に近接させて対設してある。一対のノズル配管１２・・・は、
汚水ポンプ１７への直視位置のノズル１３・・・は、汚水ポンプ１７に向かって開口させ、
仕切壁１４により汚水ポンプ１７の直視が遮蔽される残りのノズル１３・・・は、噴射水が区画板１５で反射されて汚水ポンプ１７に向かうように開口させてある。

ノズル配管１２のノズル１３からの噴射水でポンプ井１に堆積する砂等の無機物やし渣類の有機物を流動させ、或いは沈殿物の移送と浮遊する異物を噴射水の水流で排水ピット１６に集積して、汚水ポンプ１７で排出する。排水ピット１６に設置した小口径の汚水ポンプ１７で沈殿物と残留水を排出するので、ポンプ井１の槽底の水まで排出できる。残留水とともに異物が系外に排出されるので、非運転時にポンプ井１の水が滞留して有機物が腐敗することがなく、悪臭の発生も防止できる。なお、複数本設置したノズル配管１２・・・のノズル１３は、総て同時に噴射しても良いが、水量、噴射エネルギーを考慮して、排水ピット１６から遠い側の１本または２本のノズル配管１２から加圧水を噴射して、順次近づく側のノズル配管１２に切替えて、少しずつ噴射するのが望ましい。

ポンプ井の異物排出装置を用いた排出方法を詳述すると、合流式下水道の排水ポンプ場や河川の汚水ポンプ場は、降雨時に雨水の急激な増水によりポンプ井１の流入量が増加してくる。濁水に含まれる砂等の無機物やし渣類の有機物の一部が、沈砂池と除塵機を通過して排水ポンプ２に流入する。図１に示すように、排水ポンプ２のポンプ排水運転は、ポンプ運転水位ＨＷＬから最低運転水位ＬＬＷＬの水位で流入量に応じて複数の排水ポンプ２・・・を稼動させる。ポンプ井１への流入量が減少してポンプ排水運転を停止した時に、水位を最低運転水位ＬＬＷＬ以上に維持した状態で排水ポンプ２の吐出弁９を閉塞する。次に、維持管理実負荷運転に切替えて、排水ポンプ２・・・に接続した戻り配管１０の制水弁１１を開放し、排水ポンプ２の吐出水をポンプ井１のノズル配管１２に圧送する。ポンプ井１の槽底近傍に吐出水を噴射して沈殿物と浮遊物を撹拌流動させて、所定時間後に排水ポンプ２の吐出弁９を僅かに開放して異物混入水を排出する。

図４に示すように、ポンプ運転水位ＨＷＬから水位が低下してくると、小流量運転により排水ポンプ２の逆流水が発生し、異物が浮遊流動する。最低運転水位ＬＬＷＬ近傍に低下した時に、排水ポンプ２の吐出弁９を閉塞し、排水ポンプ２の吐出水を総てのノズル配管１２・・・から噴射し、或いは、順次排水ピット１６に近づく側の排水ポンプ２のノズル配管１２に切替えて、噴出水で沈殿物と浮遊物を排水ピット１６に移送して排水ポンプ２を停止する。次に、排水ピット１６の小口径の汚水ポンプ１７で排水ピット１６の沈殿物を残留水とともに排出する。排水ピット１６の水まで排出できるので、異物がポンプ井１の槽底に堆積し、或いは、ポンプ井１に汚水が滞留して悪臭等が発生することがない。

図５は異物排出装置の他の実施例であって、戻り配管１０に設けた制水弁１１の上流側に、開閉弁１８を有する排泥管１９が分岐してあり、排水ポンプ２・・・の吐出弁９・・・を閉塞し、排水ポンプ２・・・の吐出水で、ポンプ井１の残留水を撹拌流動させた後、戻り配管１０に配設した制水弁１１を開放したまま、分岐した排泥管１９の開閉弁１８を開放して、別系統の下水路や濃縮槽等に排出し、或いは、吐出槽４に排出して、最低運転水位ＬＬＷＬ近傍まで水位を低下させても良いものである。図６は異物排出方法の他の実施例であって、排水ポンプ２・・・の維持管理実負荷運転を行ないながら、ポンプ井１の残留水を撹拌流動させた後、排水ピット１６の汚水ポンプ１７を稼動して排水管２０から下水路や濃縮槽等に排出し、最低運転水位ＬＬＷＬ近傍まで水位を低下させても良いものである。

この発明に係るポンプ井の異物排出方法と異物排出装置は上記のように構成してありポンプ排水運転の停止時に、維持管理実負荷運転を行ないながら沈殿物と浮遊物を撹拌流動させて、排水ピット１６の水まで排出できるので、異物がポンプ井１の槽底に堆積し、或いは、ポンプ井１に汚水が滞留して悪臭等が発生することがない。したがって、合流式下水道の雨水ポンプ場や河川の排水機場等に配設するポンプ井の異物排出方法並びに異物排出装置として好適となるものである。

この発明に係るポンプ井に異物排出装置を配設したポンプ場の縦断面図である。 同じく、ポンプ井に設置した排水ポンプの側面図である。 同じく、ポンプ井に設置した排水ポンプとノズル配管の概念図である。 同じく、小流量運転により排水ポンプの逆流水が発生する状態を示す概念図である。 同じく、異物排出装置の他の実施例の側面図である。 同じく、異物排出装置の他の実施例の側面図である。

符号の説明

１ ポンプ井
２ 排水ポンプ
５ 吸込ケーシング
６ 吐出管
９ 吐出弁
１０ 戻り配管
１２ ノズル配管
１１ 制水弁
１３ ノズル
１５ 区画板
１６ 排水ピット
１７ 汚水ポンプ
１８ 開閉弁
１９ 排泥管
ＬＬＷＬ 最低運転水位

Claims (4)

1. ポンプ井（１）に排水ポンプ（２）を設置して、降雨等による増水時にポンプ排水運転を行なった後、排水ポンプ（２）の維持管理運転を行なうポンプ井（１）において、ポンプ井（１）の水位を最低運転水位（ＬＬＷＬ）以上に維持した状態で管理運転を開始し、排水ポンプ（２）の吐出弁（９）を閉塞して、ポンプ井（１）の槽底近傍に排水ポンプ（２）の吐出水を噴射し、排水ポンプ（２）の吐出弁（９）を僅かに開放して流動する異物混入水を排出し、最低運転水位（ＬＬＷＬ）近傍に低下した時に吐出弁（９）を閉塞し、排水ポンプ（２）からの噴射水で異物を排水ピット（１６）に移送して、汚水ポンプ（１７）で異物を残留水とともに排出することを特徴とするポンプ井の異物排出方法。
   
2. 上記管理運転時に、排水ポンプ（２）の吐出弁（９）を開放せずに、ポンプ井（１）に移送する戻り配管（１０）から分岐した排泥管（１９）によって異物混入水を排出することを特徴とする請求項１に記載のポンプ井の異物排出方法。
   
3. ポンプ井（１）に排水ポンプ（２）を設置して、降雨等による増水時にポンプ排水運転を行なった後、排水ポンプ（２）の維持管理運転を行なうポンプ井（１）において、排水ポンプ（２）の吐出管（６）に接続した戻り配管（１０）を、ポンプ井（１）の槽底近傍に配設した対向するノズル配管（１２）に連結し、
   ノズル配管（１２）の複数のノズル（１３・・・）の口径を（長さ）７０〜１５０ｍｍ×（幅）２０〜４０ｍｍとすると共に、排水ポンプ（２）の吸込ケーシング（５）の下方近傍に吸込整流用の区画板（１５）を立設し、
   ポンプ井（１）の適所に汚水ポンプ（１７）を設置した排水ピット（１６）を形成し、ノズル配管（１２）のノズル（１３・・・）の噴出方向を、
   汚水ポンプ（１７）への直視位置のノズル（１３・・・）は、汚水ポンプ（１７）に向かって開口させ、
   仕切壁（１４）により汚水ポンプ（１７）の直視が遮蔽される残りのノズル（１３・・・）は、噴射水が区画板（１５）で反射されて汚水ポンプ（１７）に向かうように開口させたことを特徴とするポンプ井の異物排出装置。
   
4. 上記戻り配管（１０）に設けた制水弁（１１）の上流側に、開閉弁（１８）を有する排泥管（１９）を分岐し、排泥管から異物混入水を戻り配管とは別系統に排出し、ポンプ井の水位を下げることを特徴とする請求項３に記載のポンプ井の異物排出装置。
   
   

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