JP5575545B2 - 噴射式揚砂システム - Google Patents

Description

本発明は、噴射式揚砂システムに関する。

従来、下記特許文献１に記載されるように、沈砂池に設置された吸込管内に沈砂池外から供給される駆動水を噴射させることで、沈砂池の底部に沈降した砂を吸込管の周りの水と共に揚砂する噴射式の揚砂方法が知られている。この揚砂方法では、揚砂の後、砂・し渣等の固形物と水とをサイクロンやスクリーンにより分離してその分離水を水タンクに貯留し、貯留した分離水をポンプで吸込管内に噴射させることで上記駆動水として再利用しており、この再利用により、駆動水の供給水量を節減可能にしている。

特開昭６２−２０４８１０号公報

しかしながら、上記の揚砂方法では、駆動水の供給水量を節減可能ではあるものの、ポンプで駆動水を噴射させるにあたり多量の動力を要するため、揚砂システム全体における消費エネルギーは大きくならざるを得ない。このような背景から、噴射式揚砂システムにおける省エネルギー化が望まれていた。

本発明は、省エネルギー化を図ることができる噴射式揚砂システムを提供することを目的とする。

本発明に係る噴射式揚砂システムは、沈砂池の底部に集砂用流体を流出させ、沈砂池内で沈んだ砂の集砂を行う集砂手段と、沈砂池に設置された揚砂管内に揚砂用流体を噴射させ、集砂手段によって集砂された砂を含む揚砂水を揚水することにより揚砂を行う揚砂手段と、揚砂手段によって沈砂池の上方に揚水された揚砂水を固液分離し砂を含む固形分と分離水とに分離する固液分離手段と、固液分離手段によって分離された分離水の水頭圧を利用して、分離水を集砂用流体の少なくとも一部として集砂手段に供給する、又は分離水を揚砂用流体の少なくとも一部として揚砂手段に供給する水頭圧利用手段と、を備え、水頭圧利用手段は、固液分離手段から流入する分離水を貯留するタンクと、タンクに接続され、分離水により満たされた状態で分離水を集砂用流体又は揚砂用流体として流下させる満水管と、満水管における流量を超えた分の分離水を流下させるオーバーフロー管と、を有し、集砂手段による集砂と揚砂手段による揚砂とが同時に行われ、タンクの水面が一定の高さに保たれることにより、分離水の水頭圧が一定に維持されることを特徴とする。

本発明に係る噴射式揚砂システムによれば、集砂手段による集砂及び揚砂手段による揚砂が行われ、揚水された揚砂水が固液分離手段によって固形分と分離水とに分離される。ここで、水頭圧利用手段によって、分離水は、集砂用流体の少なくとも一部として集砂手段に供給されて集砂に用いられ、又は揚砂用流体の少なくとも一部として揚砂手段に供給されて揚砂に用いられる。このとき、分離水の水頭圧が集砂又は揚砂に利用されるため、集砂手段又は揚砂手段における消費エネルギーが低減され、結果としてシステム全体としての省エネルギー化を図ることができる。ここで、水頭圧利用手段は、分離水により満たされた状態で分離水を集砂用流体又は揚砂用流体として流下させる満水管と、満水管における流量を超えた分の分離水を流下させるオーバーフロー管と、を有すると、満水管に満たされた分離水は一定の水頭圧を有するため、満水管を流下する分離水を用いて集砂又は揚砂が行われることにより、システム全体としての省エネルギー化を確実に図ることができる。

また、上記作用を好適に奏する構成としては、具体的には、水頭圧利用手段は分離水を集砂手段に供給するものであり、集砂手段は、沈砂池の底部に設置され集砂用流体を流す集砂管を有し、集砂管には、水頭圧利用手段の満水管が接続されている構成が挙げられる。

また、水頭圧利用手段は分離水を集砂手段に供給するものであり、集砂手段は、集砂用流体を沈砂池の底部に圧送するための集砂ポンプを有し、集砂ポンプの吸込側には、水頭圧利用手段の満水管が接続されていると、満水管を流下する分離水が集砂ポンプにより圧送され、集砂用流体として沈砂池の底部に噴射される。ここで、分離水は水頭圧を有するため、その分集砂ポンプにおける消費動力が低減され、省エネルギー化を図ることができる。

また、集砂用流体又は揚砂用流体として用いられる、分離水とは別の供給水を貯留する供給水タンクと、供給水タンクに貯留された供給水を当該供給水タンクに接続された供給管を通して集砂手段又は揚砂手段に供給するための供給ポンプと、を備え、供給ポンプの上流側の供給管に水頭圧利用手段の満水管を接続し、供給ポンプは、集砂用流体又は揚砂用流体として、満水管を流下する分離水と供給水タンクからの供給水とを合わせて集砂手段又は揚砂手段に供給することが好ましい。

上記構成によれば、供給ポンプによって、満水管を流下する分離水と供給水タンクからの供給水とが合わさり集砂用流体又は揚砂用流体として集砂手段又は揚砂手段に供給され、集砂又は揚砂が行われる。ここで、分離水は水頭圧を有するため、その分供給ポンプにおける消費動力が低減され、集砂手段又は揚砂手段における省エネルギー化を図ることができる。

通常、沈砂池は地下等の低い位置に設置される一方、固液分離手段は、分離後の砂、し渣をホッパ等に貯留・搬出するため高い位置に設置される。よって、満水管及びオーバーフロー管は、固液分離手段に隣接して配置されていると、固液分離手段で分離された分離水の水頭圧を沈砂池での集砂や揚砂に効果的に利用することができる。

本発明によれば、省エネルギー化を図ることができる。

第１実施形態に係る噴射式揚砂システムの概略構成を示す図である。 図１中の満水管及びオーバーフロー管の配置を示す平面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図１中の高圧水ポンプ及び集砂弁の運転手順を示すタイミングチャートである。 第２実施形態に係る噴射式揚砂システムの概略構成を示す図である。 第３実施形態に係る噴射式揚砂システムの概略構成を示す図である。 第４実施形態に係る噴射式揚砂システムの要部を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る噴射式揚砂システムの概略構成を示す図である。図１に示すように、噴射式揚砂システム１は、例えば下水処理場等の沈砂池２に適用され、沈砂池２内で沈んだ砂３の集砂を行うと共に、集砂された砂３を含む水を揚砂水として揚水することにより揚砂を行い、この集砂及び揚砂によって沈砂池２から砂３を除去するものであり、省エネに適した揚砂システムである。

沈砂池２は、下水処理場の地下に設置されており、流入側（図示左側）から流入する原水中の砂を沈降させるためのものである。この沈砂池２の底部には、流入側と流出側（図示右側）との中間位置において、集砂された砂３を溜めるための凹状の集砂ピット２ａが形成されている。

噴射式揚砂システム１は、沈砂池２の底部に集砂用高圧水（集砂用流体）を噴射させることにより砂３を集砂ピット２ａへ集砂する集砂装置（集砂手段）１０と、集砂ピット２ａ上方に立設された揚砂管Ｌ１内に揚砂用高圧水（揚砂用流体）を噴射させることにより砂３を含む揚砂水を揚水する揚砂装置（揚砂手段）４と、揚砂装置４により沈砂池２の上方に揚水された揚砂水を固液分離する固液分離装置（固液分離手段）２０と、を備えている。

揚砂装置４は、上記した揚砂管Ｌ１と、揚砂用高圧水として用いられる供給水９を貯留する供給水タンク７と、供給水タンク７と揚砂管Ｌ１とに接続された高圧水管（供給管）Ｌ２と、高圧水管Ｌ２に設けられ供給水タンク７内の供給水９を揚砂管Ｌ１内に圧送するための高圧水ポンプ８とを有している。供給水タンク７は概ね地上１階の床上に設置され、供給水９として、例えば最終沈殿池の流出水である２次処理水を収容する。更に、揚砂装置４は、揚砂管Ｌ１の下端に取り付けられ集砂ピット２ａに向けて開口する吸込部６と、吸込部６の上側で沈砂池２の水面２ｂ付近の位置に設けられ揚砂管Ｌ１と高圧水管Ｌ２との接続箇所を内部に収容するエジェクタ部５とを有している。高圧水管Ｌ２の先端はエジェクタ部５内で揚砂管Ｌ１に対し斜め上方に傾斜して接続されている。そして、揚砂管Ｌ１の先端（吸込部６とは反対側の上方の端部）は、沈砂池２や供給水タンク７より上方に所定に離間した位置、例えば地上２階の床Ａ上等の位置に設置された固液分離装置２０に接続されている。

このような揚砂装置４では、高圧水ポンプ８の駆動により供給水９が所定の圧力で圧送されると共に、圧送された供給水９が揚砂用高圧水としてエジェクタ部５で揚砂管Ｌ１内に噴射させられ、揚砂用高圧水の噴射によって生じるエジェクタ機能（いわゆるジェットポンプ機能）により、集砂ピット２ａに溜められた砂３が集砂ピット２ａ付近の水と共に吸込部６から吸い込まれ、揚砂水として地上２階の固液分離装置２０に揚水される。

固液分離装置２０は、揚砂管Ｌ１を通って揚水された揚砂水を受け入れ貯留する分離水タンク２０ａと、分離水タンク２０ａに貯留された揚砂水中の砂３・し渣等を水切りしながら斜め上方に搬送し固形分として分離するスクリューコンベア２０ｂと、スクリューコンベア２０ｂによって搬送された固形分を床Ａに懸架された沈砂ホッパ２６内に落下させ排出する排出部２０ｃとを有している。

このような固液分離装置２０では、砂３・し渣等の固形分の分離により分離水Ｗが得られ、この分離水Ｗが分離水タンク２０ａを越流し、分離水タンク２０ａに並設された第１タンク２１及び第２タンク２２に流入する。

一方、沈砂池２内に設けられた集砂装置１０は、いわゆる低圧〜中圧集砂を行うためのものであり、沈砂池２の底部に向けて設置された複数の集砂管Ｌ１１〜Ｌ１４と、各集砂管Ｌ１１〜Ｌ１４に設けられた電動弁である集砂弁１１〜１４と、各集砂管Ｌ１１〜Ｌ１４の下端に固定され沈砂池２の底部に対し斜め下方に向けられた噴射ノズル１６〜１９とを有している。前段の噴射ノズル１６〜１８は、集砂ピット２ａの流入側において流れ方向に沿って並設されており、流入側から集砂ピット２ａ（図示左側から右側）に向けて噴射ノズル１６，１７，１８の順に並んでいる。後段の噴射ノズル１９は、集砂ピット２ａの流出側に配置されている。

集砂装置１０では、集砂弁１１〜１４が開の状態で各集砂管Ｌ１１〜Ｌ１４に集砂用高圧水が供給されることにより、各噴射ノズル１６〜１９から集砂ピット２ａ側に向けて集砂用高圧水が噴射される。なお、集砂弁１１〜１４は図示しない制御装置によって開閉制御され、この開閉制御により各噴射ノズル１６〜１９からの集砂用高圧水の噴射／停止を切り替え可能になっている。

ここで、本実施形態の噴射式揚砂システム１にあっては、固液分離装置２０によって分離された分離水Ｗの水頭圧を利用する水頭圧利用ユニット（水頭圧利用手段）３０を備えている。

より具体的には、水頭圧利用ユニット３０は、分離水Ｗが流入する前述した第１タンク２１及び第２タンク２２と、上端が第１タンク２１の下部に接続されると共に下端が集砂装置１０の各集砂管Ｌ１１〜Ｌ１４に接続され、分離水Ｗにより満たされた状態で分離水Ｗを集砂用高圧水として流下させる満水管Ｌ３と、上端が第２タンク２２の下部に接続されると共に下端が沈砂池２内に向かい、満水管Ｌ３における流下流量を超えた分の分離水Ｗを流下させるオーバーフロー管Ｌ４とを有している。

図２は、満水管Ｌ３及びオーバーフロー管Ｌ４の上端付近における配置を示す平面図、図３は、図２のIII−III線断面図である。図２及び図３に示すように、第１タンク２１は、分離水タンク２０ａの側部に並設された略直方体形状のタンクである。分離水タンク２０ａと第１タンク２１との間には越流堰２０ｄが立設されており、越流堰２０ｄを越流した分離水Ｗは、第１タンク２１内に貯留される。また、第２タンク２２は、第１タンク２１の側部で分離水タンク２０ａとは反対側に並設された略直方体形状のタンクである。第１タンク２１と第２タンク２２との間には、越流堰２０ｄよりも高い越流堰２１ｂが立設されている。

ここで、第１タンク２１への分離水Ｗの流入流量は、満水管Ｌ３を通じての分離水Ｗの流下流量（噴射ノズル１６〜１９からの合計噴射流量）よりも多くなる設定となっており、このような流量の大小関係により、分離水タンク２０ａの分離水Ｗは越流堰２０ｄを越流して第１タンク２１に流入し、第１タンク２１内の水位が一定の高さとされると共に、分離水Ｗの一部は越流堰２１ｂを越流し、第２タンク２２内に流入する構成とされている。

このように、水頭圧利用ユニット３０では満水管Ｌ３及びオーバーフロー管Ｌ４が固液分離装置２０に隣接して配置されており、第１タンク２１に貯留される分離水Ｗの水位が一定の高さに保たれることで、分離水Ｗの水頭圧が一定に維持されている。言い換えれば、分離水Ｗは、第１タンク２１内の分離水Ｗの水面２１ａと沈砂池２の水面２ｂとの高さの差に相当する位置水頭を有している。

このような構成を有する噴射式揚砂システム１の動作について説明する。まず、高圧水ポンプ８によって供給水９を圧送し、エジェクタ部５のエジェクタ機能により、集砂ピット２ａに溜められた砂３を集砂ピット２ａ付近の水と共に揚砂水として固液分離装置２０へ揚水し、固液分離装置２０では、砂３・し渣等を分離し、分離水Ｗを得る。

そして、砂３・し渣等の分離により得た分離水Ｗは第１タンク２１及び第２タンク２２を越流し、第１タンク２１及び第２タンク２２の各々から満水管Ｌ３及びオーバーフロー管Ｌ４を通して流下する。従って、分離水Ｗの水頭圧が利用されることになり、分離水Ｗは一定の圧力及び流量で噴射ノズル１６〜１９から噴射し、噴射ノズル１６〜１９による集砂を行う。このとき、集砂弁１１〜１４の開閉制御により各噴射ノズル１６〜１９からの集砂用高圧水の噴射／停止を切り替える。なお、オーバーフロー管Ｌ４を流下する分離水Ｗは、沈砂池２に戻され沈砂池２内の水と混合される。

図４は、図１中の高圧水ポンプ８及び集砂弁１１〜１４の運転手順を示すタイミングチャートである。図４では、８つのタームＮｏ．１〜９を１サイクルとして集砂及び揚砂を行う場合について示している。図４に示すように、まず、タームＮｏ．１において高圧水ポンプ８を起動させる。その後、タームＮｏ．１〜８の間、高圧水ポンプ８を連続運転させる。

一方、タームＮｏ．２では、集砂ピット２ａの流入側で集砂ピット２ａ寄りの集砂弁１３（図１参照）を開とし、噴射ノズル１８から沈砂池２下流側へ向けて集砂用高圧水を噴射させる。続いてタームＮｏ．３，４では、集砂弁１２，１３を順次に開とし、噴射ノズル１７，１８から沈砂池２下流側へ向けて集砂用高圧水を順次噴射させる。更にタームＮｏ．５，６，７では、集砂弁１１，１２，１３を順次に開とし、噴射ノズル１６，１７，１８から沈砂池２下流側へ向けて集砂用高圧水を順次噴射させる。このような制御により、沈砂池２の底部で集砂ピット２ａの流入側に沈んだ砂３を集砂ピット２ａへ効率良く移動させつつ、砂３を含む揚砂水の揚砂を行う。続くタームＮｏ．８では、集砂弁１４を開とし、噴射ノズル１９から沈砂池２上流側へ向けて集砂用高圧水を噴射させる。これにより、集砂ピット２ａの下流側に散逸した砂３を集砂ピット２ａへ移動させる。

更に、タームＮｏ．９では、集砂弁１４を開としたまま高圧水ポンプ８を停止させ、満水管Ｌ３と集砂弁１４の上流側の集砂管Ｌ１４とに残った分離水Ｗを沈砂池２に排出する。こうして分離水Ｗを排出することで、固液分離装置２０で分離しきれず分離水Ｗに混ざった砂３が集砂弁１４の上流側に堆積して固形化することを防止し、これにより、次回の集砂及び揚砂の運転時に、固形化した砂３が噴射ノズル１９を閉塞させるといった事態を防止する。噴射ノズル１９は沈砂池２の底部に設けられるため、沈砂池２の上部からでは噴射ノズル１９の閉塞の有無を確認することは難しい。よって、上記のように、集砂管Ｌ１４内の分離水Ｗを予め排出し、分散状態の砂３を沈砂池２に排出しておくことが好ましい。

以上の一連の動作を繰り返すことにより、噴射式揚砂システム１では、満水管Ｌ３を流下する分離水Ｗの水頭圧を利用しつつ、噴射式揚砂システム１による集砂及び揚砂を同時に行う。なお、集砂装置１０における噴射ノズル１６〜１９からの分離水Ｗの噴射のタイミングは、集砂弁１１〜１４を開閉制御することにより適宜変更することができる。

以上説明した本実施形態の噴射式揚砂システム１によれば、集砂装置１０による集砂及び揚砂装置４による揚砂が行われ、揚水された揚砂水が固液分離装置２０によって固形分と分離水とに分離され、更に、水頭圧利用ユニット３０によって、分離水Ｗは、集砂用高圧水として集砂装置１０に供給されて集砂に用いられる。このとき、分離水Ｗの水頭圧が集砂に利用されるため、集砂装置１０における別途の動力が不要とされ、結果としてシステム全体としての省エネルギー化を図ることができる。

また、満水管Ｌ３に満たされた分離水Ｗは一定の水頭圧を有するため、満水管Ｌ３を流下する分離水Ｗを用いて集砂が行われることにより、システム全体としての省エネルギー化を確実に図ることができる。

また、特に上記実施形態のように、沈砂池２が地下等の低い位置に設置され、固液分離装置２０が地上２階等の高い位置に設置されるような場合、満水管Ｌ３及びオーバーフロー管Ｌ４が固液分離装置２０に隣接して配置されることにより、固液分離装置２０で分離された分離水Ｗの水頭圧を沈砂池２での集砂に効果的に利用することができる。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る噴射式揚砂システムの概略構成を示す図である。図５に示す本実施形態の噴射式揚砂システム１Ａが図１に示した第１実施形態の噴射式揚砂システム１と違う点は、その下端が集砂管Ｌ１１〜Ｌ１４に接続される満水管Ｌ３に代えて、その下端が高圧水ポンプ８の上流側の高圧水管Ｌ２に接続される満水管Ｌ６を用い、この変更により、満水管Ｌ３を有する水頭圧利用ユニット３０を満水管Ｌ６を有する水頭圧利用ユニット３０Ａとすると共に、揚砂装置４を満水管Ｌ６を有する揚砂装置４Ａとした点と、集砂管Ｌ１１〜Ｌ１４と供給水タンク７とを配管Ｌ７で接続し、この配管Ｌ７に、各集砂管Ｌ１１〜Ｌ１４を介して各噴射ノズル１６〜１８から供給水９を噴射させるための集砂ポンプ２８を設け、この変更により、集砂装置１０を配管Ｌ７及び集砂ポンプ２８を有する集砂装置１０Ａとした点である。また、高圧水ポンプ８の上流側の高圧水管Ｌ２には、満水管Ｌ６との合流位置より上流側に電動弁３１が設けられると共に、満水管Ｌ６には電動弁３２が設けられている。

このような構成により、噴射式揚砂システム１Ａでは、集砂ポンプ２８の駆動によって供給水９が圧送されると共に、圧送された供給水９が集砂用高圧水として各噴射ノズル１６〜１８から噴射させられ、集砂が行われる。また、高圧水ポンプ８の駆動によって、満水管Ｌ６を流下する分離水Ｗと供給水タンク７からの供給水９とが合わさり揚砂高圧水として揚砂装置４Ａのエジェクタ部５で揚砂管Ｌ１内に噴射させられ、揚砂が行われる。なお、この場合、高圧水ポンプ８は、分離水Ｗとは別である供給水９を分離水Ｗと共に揚砂装置４Ａに供給する供給ポンプに相当する。また、揚砂用高圧水における分離水Ｗと供給水９との割合や流量は、高圧水ポンプ８の吸込側に設けられた電動弁３１，３２を開閉制御することにより適宜変更することができる。

本実施形態の噴射式揚砂システム１Ａによれば、満水管Ｌ６を流下する分離水Ｗは水頭圧を有するため、その分高圧水ポンプ８における消費動力が低減され、揚砂装置４Ａにおける省エネルギー化を図ることができる。

また、この噴射式揚砂システム１Ａによれば、第１実施形態の噴射式揚砂システム１と同様、集砂及び揚砂を同時に行うことができる。

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係る噴射式揚砂システムの概略構成を示す図である。図６に示す本実施形態の噴射式揚砂システム１Ｂが図５に示した第２実施形態の噴射式揚砂システム１Ａと違う点は、集砂管Ｌ１１〜Ｌ１４に接続される配管Ｌ７及び配管Ｌ７に設けられる集砂ポンプ２８に代えて、高圧水ポンプ８の下流側で高圧水管Ｌ２から分岐し集砂管Ｌ１１〜Ｌ１４に接続される配管Ｌ９を用い、この変更により、配管Ｌ７及び集砂ポンプ２８を有する集砂装置１０Ａを配管Ｌ９を有する集砂装置１０Ｂとした点である。また、配管Ｌ９には電動弁３４が設けられると共に、高圧水ポンプ８の下流側の高圧水管Ｌ２には、配管Ｌ９との分岐位置より下流側に電動弁３３が設けられており、この変更により、揚砂装置４Ａが揚砂装置４Ｂとされている。

このような構成により、噴射式揚砂システム１Ｂでは、高圧水ポンプ８の駆動によって、満水管Ｌ６を流下する分離水Ｗと供給水タンク７からの供給水９とが合わさり集砂用高圧水又は揚砂用高圧水として圧送される。ここで、電動弁３３を開とし電動弁３４を閉とした場合には、分離水Ｗ及び供給水９は揚砂用高圧水として揚砂装置４Ｂのエジェクタ部５で揚砂管Ｌ１内に噴射させられ、揚砂が行われる。また、電動弁３３を閉とし電動弁３４を開とした場合には、分離水Ｗ及び供給水９は集砂用高圧水として各噴射ノズル１６〜１８から噴射させられ、集砂が行われる。

本実施形態の噴射式揚砂システム１Ｂによれば、高圧水ポンプ８によって、満水管Ｌ６を流下する分離水Ｗと供給水タンク７からの供給水９とが合わさり集砂用高圧水又は揚砂用高圧水として集砂装置１０Ｂ又は揚砂装置４Ｂに供給され、これにより、集砂又は揚砂が行われる。ここで、満水管Ｌ６を流下する分離水Ｗは水頭圧を有するため、その分高圧水ポンプ８における消費動力が低減され、集砂装置１０Ｂ又は揚砂装置４Ｂにおける省エネルギー化を図ることができる。

なお、この噴射式揚砂システム１Ｂにおいても、電動弁３３及び電動弁３４の両方を開とすれば、揚砂及び集砂を同時に行うことができる。

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係る噴射式揚砂システムの要部を示す図である。本実施形態の噴射式揚砂システムが上述した第１実施形態の噴射式揚砂システム１と違う点は、水頭圧利用ユニット３０に代えて、固液分離装置２０の分離水タンク２０ａに並設された第３タンク２３と、上端が第３タンク２３に接続され分離水タンク２０ａから第３タンク２３に流入した分離水Ｗを流下させる配管Ｌ２０と、床Ａよりも低い位置に設置されると共に配管Ｌ２０の下端が接続され配管Ｌ２０を流下する分離水Ｗを貯留するヘッドタンク４０と、上端がヘッドタンク４０の下部に接続されると共に下端が集砂管Ｌ１１〜Ｌ１４（図１参照）に接続され、分離水Ｗにより満たされた状態で分離水Ｗを集砂用高圧水として流下させる満水管Ｌ２１と、上端がヘッドタンク４０の側部に接続されると共に下端が沈砂池２（図１参照）に向かい、満水管Ｌ２１における流下流量を超えた分の分離水Ｗを流下させるオーバーフロー管Ｌ２２とを有する水頭圧利用ユニット３０Ｃを備えた点である。

ヘッドタンク４０には、ヘッドタンク４０内に貯留される分離水Ｗの水位（水面４０ａの高さ）を検出するレベル計４１が設けられると共に、オーバーフロー管２２には、レベル計４１によって検出される水位に応じ図示しない制御装置によって開閉制御される電動弁４２が設けられている。

このような構成を有する本実施形態の噴射式揚砂システムでは、電動弁４２の開閉制御により分離水Ｗの水面４０ａが略一定の高さに保たれ、これにより、分離水Ｗの水頭圧が維持される。言い換えれば、分離水Ｗは、分離水Ｗの水面４０ａと沈砂池２の水面２ｂ（図１参照）との高さの差に相当する位置水頭を有している。そして、満水管Ｌ２１を流下する分離水Ｗの水頭圧を利用して、分離水Ｗを一定の圧力及び流量で噴射ノズル１６〜１９（図１参照）から噴射できる。

本実施形態の噴射式揚砂システムによれば、第１実施形態の噴射式揚砂システム１と同様、分離水Ｗの水頭圧が集砂に利用されるため、集砂装置１０における消費エネルギーが低減され、システム全体としての省エネルギー化を図ることができる。特に、固液分離装置２０の設置位置と沈砂池２の設置位置との高低差が過大な場合であっても、このように満水管Ｌ２１を固液分離装置２０に隣接させずに固液分離装置２０よりも低い位置に設置されたヘッドタンク４０に隣接させることで、分離水Ｗの水頭圧を所望に調整することができ、集砂装置１０での集砂を好適に行うことができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記第１実施形態の噴射式揚砂システム１（図１参照）において、満水管Ｌ３に集砂ポンプを設けてもよい。この場合、満水管Ｌ３を流下する分離水Ｗが集砂ポンプにより更に加圧される。従って、分離水Ｗが水頭圧を有する分、集砂ポンプにおける消費動力が低減され、高圧集砂を行う場合でも省エネルギー化を図ることができる。

また、上記第１〜第３実施形態では第１タンク２１と第２タンク２２との間に越流堰２１ｂ（図２，３参照）が立設される場合について説明したが、このような越流堰２１ｂを設けずに、オーバーフロー管Ｌ４を第２タンク２２の底面から越流堰２０ｄよりも高い位置まで突出させるようにしてもよい。

また、上記第４実施形態ではレベル計４１（図７参照）によって検出される水位に応じ分離水Ｗの水面４０ａを略一定の高さに保つ場合について説明したが、これに限られず、レベル計４１によって検出される水位に基づく電動弁４２の開閉制御により、分離水Ｗの水面４０ａを適宜調整してもよい。また、上記第４実施形態では、満水管Ｌ２１が集砂装置１０に接続される場合について説明したが、例えば満水管Ｌ２１の下端を高圧水ポンプ８の上流側の高圧水管Ｌ２に接続し（図５，６参照）、分離水Ｗの水頭圧を集砂及び揚砂の双方、又は揚砂に用いてもよい。

更にまた、上記第１〜４実施形態では、満水管Ｌ３，Ｌ６，Ｌ２１により分離水Ｗの水頭圧を利用する場合について説明したが、これに限られず、水頭圧利用ユニットは、分離水Ｗの水頭圧を利用し得るものであればどのようなものであってもよい。

１，１Ａ，１Ｂ…噴射式揚砂システム、２…沈砂池、３…砂、４，４Ａ，４Ｂ…揚砂装置（揚砂手段）、７…供給水タンク（タンク）、８…高圧水ポンプ（供給ポンプ）、９…供給水、１０，１０Ａ，１０Ｂ…集砂装置（集砂手段）、２０…固液分離装置（固液分離手段）、３０，３０Ａ，３０Ｃ…水頭圧利用ユニット（水頭圧利用手段）、Ｌ１…揚砂管、Ｌ２…高圧水管（供給管）、Ｌ３，Ｌ６，Ｌ２１…満水管、Ｌ４，Ｌ２２…オーバーフロー管、Ｌ１１〜Ｌ１４…集砂管、Ｗ…分離水。

Claims (5)

1. 沈砂池の底部に集砂用流体を流出させ、前記沈砂池内で沈んだ砂の集砂を行う集砂手段と、
   前記沈砂池に設置された揚砂管内に揚砂用流体を噴射させ、前記集砂手段によって集砂された前記砂を含む揚砂水を揚水することにより揚砂を行う揚砂手段と、
   前記揚砂手段によって前記沈砂池の上方に揚水された前記揚砂水を固液分離し前記砂を含む固形分と分離水とに分離する固液分離手段と、
   前記固液分離手段によって分離された前記分離水の水頭圧を利用して、前記分離水を前記集砂用流体の少なくとも一部として前記集砂手段に供給する、又は前記分離水を前記揚砂用流体の少なくとも一部として前記揚砂手段に供給する水頭圧利用手段と、を備え、
   前記水頭圧利用手段は、前記固液分離手段から流入する前記分離水を貯留するタンクと、前記タンクに接続され、前記分離水により満たされた状態で前記分離水を前記集砂用流体又は前記揚砂用流体として流下させる満水管と、前記満水管における流量を超えた分の前記分離水を流下させるオーバーフロー管と、を有し、
   前記集砂手段による集砂と前記揚砂手段による揚砂とが同時に行われ、
   前記タンクの水面が一定の高さに保たれることにより、前記分離水の水頭圧が一定に維持されることを特徴とする噴射式揚砂システム。
2. 前記水頭圧利用手段は前記分離水を前記集砂手段に供給するものであり、
   前記集砂手段は、前記沈砂池の前記底部に設置され前記集砂用流体を流す集砂管を有し、
   前記集砂管には、前記水頭圧利用手段の前記満水管が接続されていることを特徴とする請求項１記載の噴射式揚砂システム。
3. 前記水頭圧利用手段は前記分離水を前記集砂手段に供給するものであり、
   前記集砂手段は、前記集砂用流体を前記沈砂池の前記底部に圧送するための集砂ポンプを有し、
   前記集砂ポンプの吸込側には、前記水頭圧利用手段の前記満水管が接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の噴射式揚砂システム。
4. 前記集砂用流体又は前記揚砂用流体として用いられる、前記分離水とは別の供給水を貯留する供給水タンクと、
   前記供給水タンクに貯留された前記供給水を当該供給水タンクに接続された供給管を通して前記集砂手段又は前記揚砂手段に供給するための供給ポンプと、を備え、
   前記供給ポンプの上流側の前記供給管に前記水頭圧利用手段の前記満水管を接続し、
   前記供給ポンプは、前記集砂用流体又は前記揚砂用流体として、前記満水管を流下する前記分離水と前記供給水タンクからの前記供給水とを合わせて前記集砂手段又は前記揚砂手段に供給することを特徴とする請求項１記載の噴射式揚砂システム。
5. 前記満水管及び前記オーバーフロー管は、前記固液分離手段に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の噴射式揚砂システム。

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