JP6349200B2 - 沈砂池 - Google Patents

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本発明は、沈砂池に関し、詳しくは、池底に堆積した沈砂を水と共に吸い上げて排出する沈砂排出装置を有する沈砂池に関する。
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は、池底に沈降した砂や小石等の沈砂を沈砂池の上流側に形成した揚砂ピットに集める集砂装置と、揚砂ピットに集めた沈砂を揚砂管で水と共に吸い上げて沈砂池から排出する揚砂装置とが設けられている。集砂装置としては、揚砂ピットの方向に向けて集砂水を噴射する多数の噴射ノズルを沈砂池の池底に配置したものが知られている。また、揚砂装置としては、沈砂池の上部から揚砂ピットの底部に向けて揚砂管を配置し、ポンプなどを駆動源として沈砂を水と共に揚砂管の下端部から吸い上げるものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
さらに、集砂装置として、池底部に沿って空間形成部材を設け、該空間形成部材に上端部分が閉塞した空間を形成し、下方に池底部から離間した吸込口を設けるとともに、前記空間内に流体を吐出する吐出口を設けた集砂装置が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
特開2007−38208号公報 特開2014−24055号公報
前記特許文献1に記載されている集砂装置は、沈砂池内に水が入っている状態で噴射ノズルから集砂水を噴射すると、池底に堆積した沈砂に集砂水が勢いよく衝突するため、堆積した沈砂が舞い上がって水中に浮遊した状態になり、沈砂池から下流側に流出する処理水に同伴されて砂が流出してしまうことがある。このため、集砂水の噴射によって池底に堆積した沈砂を移送する際には、沈砂池内の水を抜いてから集砂装置を作動させる必要があった。また、揚砂装置では、揚砂ピットの全体から沈砂を吸い上げるためには、揚砂管を移動可能に形成したりする必要があった。
前記特許文献2に記載された集砂装置では、空間形成部材の揚砂ピット側端部から流体に搬送された沈砂が流出する状態になるため、沈砂の一部が流体と共に沈砂池内の水中に舞い上がってしまうことがあり、揚砂ピットへの沈砂の搬送効率が低下することがある。また、揚砂ピットに集砂した沈砂を沈砂池外に排出するために、従来と同様の揚砂装置を必要とする。
そこで本発明は、池底に堆積する沈砂を水中に舞上げることなく、効率よく沈砂池から排出することができる沈砂排出装置を備えた沈砂池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、本発明の沈砂池は、池底に堆積した沈砂を水と共に吸い上げて沈砂池外に排出する沈砂排出装置を備えた沈砂池であって、前記沈砂排出装置は、沈砂池の一端側から他端側に向けて池底に沿って配置された複数の集砂管と、該集砂管内に一端側から他端側に向けて集砂水を噴射する噴射ノズルと、前記集砂管の他端側端部に接続した揚砂管と、前記噴射ノズルに集砂水を供給する集砂水供給経路とを備え、前記集砂管は、該集砂管の周壁下部側に、池底に向かって開口した沈砂吸込部が設けられ、該沈砂吸込部は、あらかじめ設定された大きさの開口部があらかじめ設定された間隔で前記集砂管の全長にわたって設けられていることを特徴としている。
さらに、本発明の沈砂池は、前記揚砂管の流量が前記集砂水供給経路の流量より多く設定されていることを特徴としている。
また、前記沈砂池の池底に、該沈砂池の一端側から他端側に向けて複数の集砂溝を互いに平行に形成し、各集砂溝の内部に前記沈砂吸込部をそれぞれ開口させたこと、前記揚砂管で揚砂した水と沈砂とを分離する砂分離器を備えるとともに、該砂分離器で分離した水を前記集砂水として前記集砂水供給経路から前記噴射ノズルに供給すること、前記揚砂管の揚砂は、エゼクタの吸引力を利用して行うこと、前記エゼクタの駆動水は、前記集砂水供給経路に供給する集砂水の一部を分流して用いることを特徴としている。
本発明の沈砂池によれば、沈砂池の池底に沈降した砂や小石などの沈砂は、集砂管の一端側から集砂管内に噴射された集砂水に沈砂吸込部から吸い込まれて集砂管の他端側に流れ、集砂管の他端側に接続した揚砂管によって沈砂池の外部に排出される。したがって、集砂管の端部で沈砂が水中に舞い上がることはなく、集砂管内に吸い込んだ沈砂を効率よく外部に排出することができる。さらに、集砂と揚砂とを同時に行えるので、沈砂池内の沈砂を効率よく排出することができる。
本発明の沈砂池の第1形態例を示す説明図である。 集砂管の配置状態を示す要部の平面図である。 集砂管の配置状態を示す断面正面図である。 本発明の沈砂池の第2形態例を示す説明図である。 集砂管の配置状態の他の形態例を示す断面正面図である。 集砂管における沈砂吸込部の形状例を示す断面側面図である。 集砂管における沈砂吸込部の他の形状例を示す断面側面図である。 集砂管における沈砂吸込部の他の形状例を示す説明図である。
図1乃至図3は、本発明の第1形態例に示すもので、流入部11a及び流出部11bを備えた沈砂池11に、池底に沈降した砂や小石などの沈砂Sを沈砂池11の外部に排出する沈砂排出装置12を設けている。沈砂排出装置12は、沈砂池11の流出側に位置する一端側から沈砂池11の流入側に位置する他端側に向けて池底に沿って互いに平行に配置された複数の集砂管13と、該集砂管13内に一端側から他端側に向けて集砂水を噴射する噴射ノズル14と、集砂管13の他端側端部に接続した揚砂管15と、噴射ノズル14に集砂水を供給する集砂水供給経路16と、揚砂管15の揚砂力を発生するエゼクタ17と、揚砂管15及びエゼクタ17を介して揚砂した水と沈砂とを分離するための砂分離器18と、水槽19内の水を昇圧して前記集砂水供給経路16を介して前記噴射ノズル14に集砂水として供給する圧力水ポンプ20と、該圧力水ポンプ20で昇圧した圧力水の一部を集砂水供給経路16から分流させて前記エゼクタ17に駆動水として供給する駆動水供給経路21と、砂分離器18で分離した水を前記水槽19に戻す水循環経路22と、水槽19内の余剰水を沈砂池11に戻したり、不足分を吸引したりする水経路23とを備えている。
前記集砂管13は、地底に設けた複数の支持部材24に支持されており、集砂管13の下端と池底との間にあらかじめ設定された距離を設けるとともに、隣接する集砂管同士との間にも、沈砂が沈降可能なあらかじめ設定された距離を設けて配置されている。これらの集砂管13の周壁下部側には、池底に向かって開口した沈砂吸込部25が集砂管13の全長にわたって設けられており、前記噴射ノズル14は、集砂管13の中心乃至中心より上方で、集砂管13の軸線方向に高圧力の集砂水を直線的に噴射するように設けられている。
このように形成した沈砂排出装置12において、圧力水ポンプ20で昇圧した圧力水を、集砂水として集砂水供給経路16から噴射ノズル14に供給し、噴射ノズル14から集砂管13の一端から集砂管13内に集砂水を噴射するとともに、前記圧力水の一部をエゼクタ17に駆動水として供給し、エゼクタ17の吸引力で集砂管13の他端から揚砂管15を介して集砂管13内の水を吸引すると、集砂管13の軸線方向に流れる集砂水の作用で池底に堆積した沈砂Sが周囲の水と共に沈砂吸込部25を通って集砂管15内に吸い込まれ、集砂管13から揚砂管15に向かって流れる水に同伴されて沈砂混合水となり、揚砂管15を上昇してエゼクタ17から砂分離器18に流入する。砂分離器18で砂や小石を分離した水は、水槽19に戻されて圧力水ポンプ20に循環する。
したがって、圧力水ポンプ20で昇圧した圧力水の一部をエゼクタ17に供給するとともに、残部の圧力水を噴射ノズル14から集砂管13内に噴射することにより、沈砂池11の池底に堆積した沈砂を、沈砂吸込部25を通して集砂管13内に吸い込み、噴射ノズル14から噴射した集砂水より大量の沈砂混合水を揚砂管15で揚砂することにより、池底に堆積した沈砂を砂分離器18に排出することができる。また、沈砂Sを集砂管13内に吸い込んで搬送するので、沈砂池11の水中に沈砂が舞い上がることはない。
図4は、本発明の沈砂池の第2形態例を示すものである。本形態例では、前記エゼクタに代えて揚砂管15に揚砂ポンプ31を設け、砂分離器18で分離した水を圧力水ポンプ20で昇圧するようにしている。したがって、圧力水ポンプ20で昇圧した圧力水の全量が集砂水となり、集砂水供給経路16から噴射ノズル14に供給される。集砂管13の他端に到達した沈砂混合水は、揚砂ポンプ31の吸引力によって揚砂管15内を上昇し、揚砂ポンプ31を介して砂分離器18に流入することにより、沈砂池11の池底から沈砂が除去される。
図5は、集砂管の配置状態の他の形態例を示す断面正面図である。本形態例に示す沈砂池11の池底には、一端側から他端側にわたって複数の集砂溝36が互いに平行に設けられており、各集砂溝36に対応して集砂管13がそれぞれ配置されている。集砂管13の位置及び外径は、集砂管13の周壁下部側に設けた沈砂吸込部25と溝底面との間の距離、集砂管周壁側面と溝側面との間の距離が沈砂の吸い込みに適した距離になるように設定されている。
このように、沈砂池11の池底に集砂溝36を設けるとともに、各集砂溝36内に沈砂吸込部25を配置することにより、集砂溝36の上方に堆積した沈砂を集砂溝36内に落下させて集砂管13に吸い込ませることができるので、集砂管13の設置数を少なくすることができる。
図6乃至図8は、集砂管に設ける沈砂吸込部の各形状例を示している。まず、図6に示す沈砂吸込部41は、あらかじめ設定された大きさの開口部を、あらかじめ設定された間隔で集砂管13の全長にわたって連続的に設けて沈砂吸込部41としている。
図7に示す沈砂吸込部42は、図6に示したような開口部の下流側に、下流端側が集砂管13の中心方向に内に向かって傾斜したガイド板を設けたものである。ガイド板としては、開口部42aの下流端から集砂管13の内側に突出した形状のガイド板43aや、開口部42bの下流端に中央部を固着した状態のガイド板43bや、開口部42cの下流端から集砂管13の外側に突出した形状のガイド板43cのように、集砂管13の直径や集砂水の流速などに応じて選択することができる。
また、図8に示すように、集砂管13の管壁に、下流側の周方向の一辺51a,52aを残して適宜な形状の切り込み51b,52bを入れて折曲げ片51c、52cを形成し、下流側の一辺51a,52aを折り曲げ線として折曲げ片51c、52cを集砂管13の内側に折り曲げることにより、前記図7に示したガイド板43aと同様のガイド板を形成することができ、また、折曲げ片51c、52cを集砂管13の外側に折り曲げることにより、前記図7に示したガイド板43cと同様のガイド板を形成することができる。
このような適宜な形状のガイド板を設けることにより、集砂管13内への沈砂の吸い込み効率を向上させることができる。また、開口部の大きさ、形状や、ガイド板の形状は、集砂管13の長手方向で異なるものとしてもよい。
なお、集砂管の口径、噴射ノズルの位置、集砂水の噴射速度、噴射量、揚砂管の揚砂量などは、沈砂池における沈砂の性状や量に応じて適宜設定すればよい。さらに、砂分離器やエゼクタなどの機器は、周知の構造のものを使用することができる。また、揚砂管の揚砂手段は、各種方式を適宜使用することができ、例えば、エアリフト方式で揚砂を行うこともできる。
11…沈砂池、11a…流入部、11b…流出部、12…沈砂排出装置、13…集砂管、14…噴射ノズル、15…揚砂管、16…集砂水供給経路、17…エゼクタ、18…砂分離器、19…水槽、20…圧力水ポンプ、21…駆動水供給経路、22…水循環経路、23…水経路、24…支持部材、25…沈砂吸込部、31…揚砂ポンプ、36…集砂溝、41,42…沈砂吸込部、42a,42b,42c…開口部、43a,43b,43c…ガイド板、51a,52a…一辺、51b,52b…切り込み、51c、52c…折曲げ片、S…沈砂

Claims (6)

  1. 池底に堆積した沈砂を水と共に吸い上げて沈砂池外に排出する沈砂排出装置を備えた沈砂池であって、前記沈砂排出装置は、沈砂池の一端側から他端側に向けて池底に沿って配置された複数の集砂管と、該集砂管内に一端側から他端側に向けて集砂水を噴射する噴射ノズルと、前記集砂管の他端側端部に接続した揚砂管と、前記噴射ノズルに集砂水を供給する集砂水供給経路とを備え、前記集砂管は、該集砂管の周壁下部側に、池底に向かって開口した沈砂吸込部が設けられ、該沈砂吸込部は、あらかじめ設定された大きさの開口部があらかじめ設定された間隔で前記集砂管の全長にわたって設けられていることを特徴とする沈砂池。
  2. 前記揚砂管の流量は、前記集砂水供給経路の流量より多く設定されていることを特徴とする請求項1記載の沈砂池。
  3. 前記沈砂池の池底に、該沈砂池の一端側から他端側に向けて複数の集砂溝を互いに平行に形成し、各集砂溝の内部に前記沈砂吸込部をそれぞれ開口させたことを特徴とする請求項1又は2記載の沈砂池。
  4. 前記揚砂管で揚砂した水と沈砂とを分離する砂分離器を備えるとともに、該砂分離器で分離した水を前記集砂水として前記集砂水供給経路から前記噴射ノズルに供給することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の沈砂池。
  5. 前記揚砂管の揚砂は、エゼクタの吸引力を利用して行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の沈砂池。
  6. 前記エゼクタの駆動水は、前記集砂水供給経路に供給する集砂水の一部を分流して用いることを特徴とする請求項記載の沈砂池。
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