JP5883579B2

JP5883579B2 - 揚砂装置及び揚砂方法

Info

Publication number: JP5883579B2
Application number: JP2011126904A
Authority: JP
Inventors: 徹数井; 清福浦
Original assignee: Maezawa Industries Inc
Current assignee: Maezawa Industries Inc
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2031-06-07
Also published as: JP2012250216A

Description

本発明は、揚砂装置及び揚砂方法に関し、詳しくは、取水設備等における沈砂池の沈砂ピットに堆積した砂や小石等を吸い上げて排出するための揚砂装置及び揚砂方法に関する。

取水設備や下水処理設備、ポンプ場等に設けられる沈砂池に堆積した砂等を吸い上げて排出するための揚砂装置として、水中に揚砂ポンプを設置した揚砂装置が広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−１１５４２号公報

上述の揚砂装置では、沈砂ピットの水中に配置した揚砂ポンプの保守整備に手間が掛かり、また、沈砂ピット内の沈砂が固まってしまうと、沈砂を十分に吸い上げことが困難になることがあった。

そこで本発明は、簡単な構成で固まった状態の沈砂や粒径が大きな小石なども効率よく吸い上げることができる揚砂装置及び揚砂方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の揚砂装置は、池底部に形成された沈砂ピット内の沈砂を、沈砂吸入管を介して水と共に吸引して移送する揚砂装置において、沈砂ピットに配置した沈砂吸入管と、該沈砂吸入管の下端に設けられて下方が拡開した円錐状の吸引口と、前記沈砂吸入管に吸入弁を介して接続した沈砂貯留槽と、該沈砂貯留槽内の流体を排出弁を介して吸引するエゼクタと、該エゼクタにエゼクタ作動弁を介してエゼクタ駆動水を供給するエゼクタ駆動水供給経路と、前記吸引口に接続して該吸引口の内部に空気混合水供給弁及び空気混合部を介して空気混合水を噴出させて沈砂をほぐすとともに混合水から発生した気泡で沈砂を浮上させる空気混合水供給経路と、前記エゼクタ駆動水供給経路及び前記空気混合水供給経路に圧力水をそれぞれ供給する圧力水供給ポンプとを備えていることを特徴としている。

さらに、本発明の揚砂装置は、前記圧力水供給ポンプから供給される前記圧力水を排砂水供給弁を介して前記沈砂貯留槽に供給する排砂水供給経路と、前記沈砂貯留槽から排砂弁を介して沈砂を排出する沈砂排出経路とを備えていること、前記沈砂吸入管及び空気混合水供給経路は、複数の沈砂ピットにそれぞれ並列に配置されていることを特徴としている。

また、前記構成の揚砂装置を使用した本発明の揚砂方法における第１の構成は、前記エゼクタ作動弁と前記流体排出弁とを開き、他の弁を閉じた状態として前記圧力水供給ポンプから前記エゼクタにエゼクタ駆動水を圧送して前記沈砂貯留槽内の流体を前記流体排出弁を介して吸引することにより沈砂貯留槽内を減圧する減圧操作と、前記空気混合水供給弁を開き、前記圧力水供給ポンプから供給された圧力水に空気混合部で空気を混合した空気混合水を前記吸引口に接続している前記空気混合水供給経路から前記吸引口の内部に噴出させて沈砂をほぐすとともに混合水から発生した気泡で沈砂を浮上させるとともに、前記吸入弁を開き、減圧された前記沈砂貯留槽に前記吸引口から沈砂ピット内の水と沈砂と前記空気混合水とを沈砂吸入管に吸い上げて吸入弁を介して沈砂貯留槽に送出する沈砂吸上操作と、前記排砂水供給弁と前記排砂弁とを開き、他の弁を閉じた状態として前記圧力水供給ポンプから前記沈砂貯留槽内に排砂水を供給し、該排砂水と共に沈砂貯留槽内の沈砂を前記沈砂排出経路に排出する排砂操作とを順次行うことを特徴としている。

また、前記構成の揚砂装置を使用した本発明の揚砂方法における第２の構成は、前記吸入弁と前記エゼクタ作動弁と前記流体排出弁とを開き、他の弁を閉じた状態として前記圧力水供給ポンプから前記エゼクタにエゼクタ駆動水を圧送して前記沈砂貯留槽内の流体を前記流体排出弁を介して吸引するとともに、前記圧力水供給ポンプから供給された圧力水に空気混合部で空気を混合した空気混合水を前記吸引口に接続している前記空気混合水供給経路から前記吸引口の内部に噴出させて沈砂をほぐすとともに混合水から発生した気泡で沈砂を浮上させて、前記吸引口から沈砂ピット内の水と沈砂と前記空気混合水とを沈砂吸入管に吸い上げて吸入弁を介して沈砂貯留槽に送出する沈砂吸上操作と、前記排砂水供給弁と前記排砂弁とを開き、他の弁を閉じた状態として前記圧力水供給ポンプから前記沈砂貯留槽内に排砂水を供給し、該排砂水と共に沈砂貯留槽内の沈砂を前記沈砂排出経路に排出する排砂操作とを順次行うことを特徴としている。

本発明によれば、沈砂ピット内に堆積した砂や小石等が固まった状態になっていても、空気混合水で粉砕して吸引口から沈砂吸入管に吸い上げることができるとともに、空気混合水中の空気から発生した気泡の浮上力で沈砂吸入管内に吸い上げた砂や小石等を効率よく揚上して沈砂貯留槽内に送出することができる。また、沈砂貯留槽に排砂水供給経路と沈砂排出経路とを設けることにより、圧力水供給ポンプから供給した排砂水によって沈砂貯留槽内の沈砂を容易に排出することができる。さらに、沈砂吸入管及び空気混合水供給経路を複数の沈砂ピットにそれぞれ並列に配置することにより、１台の圧力水供給ポンプ及び１台のエゼクタによって複数の沈砂ピット内に堆積した沈砂を沈砂貯留槽に順番に吸い上げることができる。

本発明の揚砂装置の一形態例を示す系統図である。沈砂吸入管の下端に設けた吸引口の一例を示す要部の断面図である。

本形態例に示す揚砂装置は、沈砂池１１の底部に形成された沈砂ピット１１ａ内に堆積した沈砂を沈砂吸入管１２に吸い込んで揚砂するものであって、沈砂吸入管１２の下端には、下方が拡開した円錐状の吸引口１３が設けられている。前記沈砂吸入管１２は、吸入弁１４を介して沈砂貯留槽１５の胴部中段に接続されており、前記吸引口１３には、空気混合水供給弁１６及び空気混合部１７を備えた空気混合水供給経路１８が接続されている。

前記沈砂貯留槽１５の上部には、流体排出弁１９を備えた減圧経路２０を介して沈砂貯留槽１５内の流体、通常は空気を吸引するエゼクタ２１が設けられ、沈砂貯留槽１５の底部には、排砂弁２２を備えた沈砂排出経路２３が設けられている。また、沈砂貯留槽１５の胴部中段には、前記沈砂吸入管１２に加えて、排砂水供給弁２４を備えた排砂水供給経路２５が設けられている。前記エゼクタ２１の駆動流体入口側には、エゼクタ作動弁２６を介してエゼクタ駆動水を供給するエゼクタ駆動水供給経路２７が設けられ、エゼクタ２１の出口側には、貯水槽２８に接続した回収経路２９が設けられている。

圧力水を使用する各経路１８，２５，２７に圧力水を供給する圧力水供給ポンプ３０は、貯水槽２８に貯留されている水をあらかじめ設定された圧力に昇圧して吐出経路３０ａに送出するものであって、この吐出経路３０ａから前記空気混合水供給経路１８、前記排砂水供給経路２５及び前記エゼクタ駆動水供給経路２７がそれぞれ分岐している。

次に、このように形成した揚砂装置を用いた揚砂方法の第１形態例を説明する。まず、前記エゼクタ作動弁２６と前記流体排出弁１９とを開いて他の弁を閉じた状態とし、前記圧力水供給ポンプ３０からエゼクタ駆動水供給経路２７を介して前記エゼクタ２１に圧力水を供給し、エゼクタ２１を作動させて前記沈砂貯留槽１５内の空気を減圧経路２０を介して吸引し、回収経路２９に排出することによって沈砂貯留槽１５内を減圧する減圧操作を行う。この減圧操作では、比較的長時間を掛けて沈砂貯留槽１５内を十分に減圧できればよいことから、圧力水供給ポンプ３０やエゼクタ２１として小型のものを用いることができ、従来の揚砂ポンプに比べてコストや消費エネルギーを大幅に低減することができる。また、エゼクタ２１から排出された水は、回収経路２９によって貯水槽２８に回収されて再利用される。

この減圧操作で沈砂貯留槽１５内を十分に減圧した後、吸入弁１４及び空気混合水供給弁１６をそれぞれ開き、空気混合部１７で吸い込んだ空気を周囲中に混合した空気混合水を、空気混合水供給経路１８を通して吸引口１３の内部に噴出させるとともに、沈砂ピット１１ａ内に堆積した沈砂を水と共に吸引口１３から沈砂吸入管１２に吸入し、沈砂吸入管１２から沈砂貯留槽１５内に沈砂と水とを吸い上げる沈砂吸上操作を行う。この沈砂吸上操作は、沈砂貯留槽１５内があらかじめ十分に減圧された状態で開始するので、沈砂貯留槽１５内と沈砂ピットとの圧力差が大きくなり、強い吸引力で沈砂を沈砂吸入管１２に吸い上げることが可能であり、さらに、空気混合水供給経路１８から吸引口１３の内部に空気混合水を噴出させて沈砂をほぐすとともに、空気混合水から発生した気泡の浮上力を利用して沈砂吸入管１２内で沈砂を上昇させることができるので、比較的大きな砂利、小石等も確実に沈砂貯留槽１５内に吸い上げることができる。沈砂吸上操作を行っている間、エゼクタ作動弁２６及び流体排出弁１９は閉じてもよいが、開状態のままで沈砂貯留槽１５内を排気する操作を継続するようにしてもよい。

沈砂吸上操作を行った後、沈砂貯留槽１５内に貯留された沈砂を排出するため、排砂水供給弁２４と排砂弁２２とを開き、他の弁を閉じた状態で圧力水供給ポンプ３０を作動させ、圧力水供給ポンプ３０から排砂水供給経路２５を介して沈砂貯留槽１５内に沈砂排出用の排砂水を供給し、沈砂貯留槽１５内の沈砂を排砂水に同伴させて沈砂排出経路２３から排出する排砂操作を行う。沈砂排出経路２３に排出した沈砂を含む排砂水は、例えば、別途設けた沈砂分離機のホッパーなどに移送される。排砂操作終了後は、圧力水供給ポンプ３０を停止させて沈砂貯留槽１５内に残る排砂水を沈砂排出経路２３あるいは別途設けたドレンから排出する。

また、沈砂池や沈砂ピットの状況、圧力水供給ポンプ３０及びエゼクタ２１の能力によっては、前記減圧操作を省略することも可能である。すなわち、最初に、吸入弁１４、空気混合水供給弁１６、流体排出弁１９及びエゼクタ作動弁２６を開き、他の弁を閉じた状態で圧力水供給ポンプ３０を作動させ、圧力水供給ポンプ３０からエゼクタ駆動水供給経路２７を介してエゼクタ２１に駆動水を供給し、エゼクタ２１の吸引作用で沈砂貯留槽１５内の空気を吸引し、沈砂貯留槽１５内を減圧状態として沈砂と水とを吸い上げる沈砂減圧吸上操作を行えばよい。このとき、沈砂貯留槽１５が満杯状態になったときでも、沈砂貯留槽１５内で沈砂を槽底部に分離した水のみをエゼクタ２１に吸引して回収経路２９に排出し、貯水槽２８に回収することができる。沈砂貯留槽１５内の沈砂の排出は、前記同様にして沈砂排出経路２３に排出する。

なお、本発明は、様々な池、水槽等の揚砂に適用することができる。また、圧力水供給ポンプの作動、各弁の開閉は、それぞれ手動で行うこともでき、予め設定した手順に基づいて自動的に行うこともできる。空気混合部は、圧力水によるエゼクタ効果によって空気を吸い込むように形成することにより、簡単な構成で空気混合水を形成することができ、排水処理設備に設けられているブロワからの圧縮空気を利用することもできる。また、貯水槽を設けずに適当な水を圧力水として用いることが可能であり、回収した水は沈砂池などに戻すようにすることもできる。

さらに、沈砂ピットが複数設けられている場合は、複数の沈砂ピットに沈砂吸入管及び空気混合水供給経路をそれぞれ並列に配置し、複数の沈砂吸入管及び空気混合水供給経路の各弁を順番に開閉していくことにより、１系統の圧力水供給ポンプや沈砂貯留槽、エゼクタ、空気混合部を備えた揚砂装置で複数の沈砂ピットから沈砂を順番に吸い上げることができる。

１１…沈砂池、１１ａ…沈砂ピット、１２…沈砂吸入管、１３…吸引口、１４…吸入弁、１５…沈砂貯留槽、１６…空気混合水供給弁、１７…空気混合部、１８…空気混合水供給経路、１９…流体排出弁、２０…減圧経路、２１…エゼクタ、２２…排砂弁、２３…沈砂排出経路、２４…排砂水供給弁、２５…排砂水供給経路、２６…エゼクタ作動弁、２７…エゼクタ駆動水供給経路、２８…貯水槽、２９…回収経路、３０…圧力水供給ポンプ、３０ａ…吐出経路

Claims

池底部に形成された沈砂ピット内の沈砂を、沈砂吸入管を介して水と共に吸引して移送する揚砂装置において、沈砂ピットに配置した沈砂吸入管と、該沈砂吸入管の下端に設けられて下方が拡開した円錐状の吸引口と、前記沈砂吸入管に吸入弁を介して接続した沈砂貯留槽と、該沈砂貯留槽内の流体を排出弁を介して吸引するエゼクタと、該エゼクタにエゼクタ作動弁を介してエゼクタ駆動水を供給するエゼクタ駆動水供給経路と、前記吸引口に接続して該吸引口の内部に空気混合水供給弁及び空気混合部を介して空気混合水を噴出させて沈砂をほぐすとともに混合水から発生した気泡で沈砂を浮上させる空気混合水供給経路と、前記エゼクタ駆動水供給経路及び前記空気混合水供給経路に圧力水をそれぞれ供給する圧力水供給ポンプとを備えていることを特徴とする揚砂装置。
前記圧力水供給ポンプから供給される前記圧力水を排砂水供給弁を介して前記沈砂貯留槽に供給する排砂水供給経路と、前記沈砂貯留槽から排砂弁を介して沈砂を排出する沈砂排出経路とを備えていることを特徴とする請求項１記載の揚砂装置。
前記沈砂吸入管及び空気混合水供給経路は、複数の沈砂ピットにそれぞれ並列に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の揚砂装置。
請求項２記載の揚砂装置を使用した揚砂方法であって、前記エゼクタ作動弁と前記流体排出弁とを開き、他の弁を閉じた状態として前記圧力水供給ポンプから前記エゼクタにエゼクタ駆動水を圧送して前記沈砂貯留槽内の流体を前記流体排出弁を介して吸引することにより沈砂貯留槽内を減圧する減圧操作と、前記空気混合水供給弁を開き、前記圧力水供給ポンプから供給された圧力水に空気混合部で空気を混合した空気混合水を前記吸引口に接続している前記空気混合水供給経路から前記吸引口の内部に噴出させて沈砂をほぐすとともに混合水から発生した気泡で沈砂を浮上させるとともに、前記吸入弁を開き、減圧された前記沈砂貯留槽に前記吸引口から沈砂ピット内の水と沈砂と前記空気混合水とを沈砂吸入管に吸い上げて吸入弁を介して沈砂貯留槽に送出する沈砂吸上操作と、前記排砂水供給弁と前記排砂弁とを開き、他の弁を閉じた状態として前記圧力水供給ポンプから前記沈砂貯留槽内に排砂水を供給し、該排砂水と共に沈砂貯留槽内の沈砂を前記沈砂排出経路に排出する排砂操作とを順次行うことを特徴とする揚砂方法。
請求項２記載の揚砂装置を使用した揚砂方法であって、前記吸入弁と前記エゼクタ作動弁と前記流体排出弁とを開き、他の弁を閉じた状態として前記圧力水供給ポンプから前記エゼクタにエゼクタ駆動水を圧送して前記沈砂貯留槽内の流体を前記流体排出弁を介して吸引するとともに、前記圧力水供給ポンプから供給された圧力水に空気混合部で空気を混合した空気混合水を前記吸引口に接続している前記空気混合水供給経路から前記吸引口の内部に噴出させて沈砂をほぐすとともに混合水から発生した気泡で沈砂を浮上させて、前記吸引口から沈砂ピット内の水と沈砂と前記空気混合水とを沈砂吸入管に吸い上げて吸入弁を介して沈砂貯留槽に送出する沈砂吸上操作と、前記排砂水供給弁と前記排砂弁とを開き、他の弁を閉じた状態として前記圧力水供給ポンプから前記沈砂貯留槽内に排砂水を供給し、該排砂水と共に沈砂貯留槽内の沈砂を前記沈砂排出経路に排出する排砂操作とを順次行うことを特徴とする揚砂方法。