JPH1129918A - 排水システム用除塵設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】排水システムの排水性能の低下を防止し、高い
信頼性を維持できるとともに人手のかからない排水シス
テムの除塵設備を得ること。 【解決手段】主水路１の下流部に設けられた主水路ゲー
ト３、この主水路１から分岐して設けられた排水ポンプ
を備えた迂回水路４、及びこの迂回水路４の下流部に設
けられた迂回水路ゲート６を備え、主水路１から迂回水
路４が分岐する分岐部近傍に塵芥を捕捉して水路幅方向
に移送可能なスクリーンを配置した排水システム用除塵
設備において、前記分岐部近傍またはポンプ吸水槽近傍
に前記スクリーン１２２の上流側及び下流側に連通する
貯留場２０２を設けるとともに、貯留場内に旋回流を発
生させることのできる水流発生手段を配置して貯留場２
０２から塵芥の流出防止を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は河川に迂回水路を設
けて河川水を排水する排水システム用除塵設備に係わ
り、特にポンプへ塵芥が流入するのを防止する排水シス
テム用除塵設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】河川に迂回水路を設けてその途中に排水
機場を設置した一般的なこの種の排水システムの配置平
面図を図８に示す。

【０００３】図８に示す排水システムは、主水路である
河川１（または水路、以下同じ）とその下流側に接続す
る大河川２（大水路または海洋、以下同じ）との接続部
に主水路ゲート３を設けるとともに迂回水路４を開削す
る。そして、その迂回水路４の途中に排水ポンプを備え
た排水機場５を設け、さらに迂回水路４と大河川２との
接続部に迂回水路ゲート６を設ける。そして、大雨や台
風といった洪水時には主水路ゲート３を閉じるとともに
迂回水路ゲート６を開いて排水機場５に設置された排水
ポンプで河川１の濁水を大河川２に排水し、河川１流域
の冠水被害を防止する。

【０００４】また、この排水システムにおいては、河川
１を浮遊し流下してきた塵芥が迂回水路４から排水機場
５に流れ込み排水ポンプが破損または閉塞して排水運転
ができなくなるのを防止するために塵芥を捕捉するスク
リーン（通常はバースクリーン）を備えた除塵設備７が
迂回水路４が河川１から分岐する分岐部近傍又は、排水
機場５の流入口に配置されている。この除塵設備７のス
クリーンの目幅は、ポンプが吸込んだ場合に羽根車の閉
塞（又はポンプ細隙部への咬み込み）で回転が阻害され
運転不能となる恐れのある塵芥サイズ以下に設定されて
いる。

【０００５】このように除塵設備７のスクリーンに捕捉
された塵芥は、通常、所定期間毎に、例えば、下水道設
計資料研究会編「下水道講座３―ポンプ場の設計と考え
方」（昭和５４年４月５日第３版発行、鹿島出版会発
行）の第９６頁に記載されているような自動除塵機によ
って除去されている。

【０００６】この自動除塵機は、水面に略鉛直方向に設
けられたスクリーン上を、何本かのスクレーパをつけた
エンドレスチェーンが走行しスクレーパによってスクリ
ーン前面に捕捉された塵芥を掻き揚げ除去するものであ
る。すなわち、エンドレスチェーン上のスクレーパがス
クリーンの上端近傍で反転する位置に達すると、塵芥は
スクレーパから、スクレーパの反転する位置の下方に設
置されたベルトコンベア上に落下する。そしてこの塵芥
は、ベルトコンベアに乗せられてホッパに送られて集積
され、産業廃棄物として排水機場外で処分される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成には、
以下の課題が存在する。すなわち、従来技術はスクリー
ンに捕捉された塵芥は迂回水路４を流下する流水圧力に
より、スクリーン上に押し付けられた状態となってい
る。よって、上述のようにスクリーン上の塵芥をスクレ
ーパでかき揚げ除去するためには、この押しつけ力によ
る摩擦力に抗してかき揚げる必要があり、その力は数ト
ン以上に大きくなることがある。また、この摩擦力は、
流水による押し付け力の他には、塵芥とスクリーンとの
あいだの摩擦係数に依存すが、塵芥は流木、水母、プラ
スチック類など、多種多様の形状であり、場合によって
は摩擦係数が非常に大きくなる。

【０００８】したがって、これらの場合には摩擦力が極
めて大きくなり、スクレーパの駆動原動機がオーバロー
ドしてトリップし、除塵機の性能を良好に維持するのが
困難となる。除塵機の性能が低下すると除塵設備のスク
リーン上に塵芥が堆積して通水を妨げるので、迂回水路
の通水性が低下し、排水システムの排水性能を維持する
のが困難となる。

【０００９】また、スクレーパで掻き揚げた塵芥がベル
トコンベア上に落下する際、塵芥の形状、材質によって
は、コンベア上で跳ね返ってコンベアから外れて落下し
たり、搬送途中においては、コンベアのガイドに引っか
かってコンベアが詰まってしまい、搬送できなくなる。
特に家庭電化製品などの粗大塵芥がこのような状態にな
りやすい。また、コンベアによって搬送された塵芥を貯
槽するホッパでは、塵芥が相互に絡み合って大きな固ま
りとなってしまいガイドなどに引っかかって落下せず、
ホッパがオーバーフローしてしまう。このような場合に
は上流工程の搬送コンベア、除塵機を停止せざるを得な
い。このように、各工程は相互に関係しており、特に、
掻き揚げ以後のホッパまでの工程に障害が発生すると、
除塵設備としての機能が損なわれる。

【００１０】したがって、この排水システムは、河川の
氾濫を防ぐために台風や大雨洪水の緊急時に運転される
ものであることから、信頼性をさらに高める必要があ
る。

【００１１】本発明の目的は、排水システムの排水性能
の低下を防止し高い信頼性を維持できるとともに人手の
かからない排水システム用除塵設備を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、主水路の下
流部に設けられた主水路ゲート、該主水路から分岐して
設けられた排水ポンプを備えた迂回水路、及びこの迂回
水路の下流部に設けられた迂回水路ゲートを備えた排水
システムに設置され、前記主水路から前記迂回水路が分
岐する分岐部近傍またはポンプ吸水槽近傍に配置された
除塵スクリーンを有し、前記主水路からポンプへ塵芥の
流入を防止する排水システム用除塵設備において、前記
分岐部近傍またはポンプ吸水槽近傍に前記スクリーンの
上流側及び下流側に連通する貯留場を配置し、この貯留
場内に旋回流を発生させる出入り口を設ける、ことによ
って達成される。

【００１３】また上記目的は、主水路の下流部に設けら
れた主水路ゲート、該主水路から分岐して設けられた排
水ポンプを備えた迂回水路、及びこの迂回水路の下流部
に設けられた迂回水路ゲートを備えた排水システムに設
置され、前記主水路から前記迂回水路が分岐する分岐部
近傍またはポンプ吸水槽近傍に配置された除塵スクリー
ンを有し、前記主水路からポンプへ塵芥の流入を防止す
る排水システム用除塵設備において、前記分岐部近傍ま
たはポンプ吸水槽近傍に前記スクリーンの上流側及び下
流側に連通する貯留場を設け、この貯留場内に旋回流を
発生させる水流発生手段を設ける、ことによって達成さ
れる。

【００１４】上記構成により、塵芥は水流に乗せられて
貯留場内に送り込まれ、貯留場の出口に至る途中に旋回
流に囲まれた死水滞留部が確保されているために、塵芥
はその死水滞留部に捕捉されて貯留場から流出してしま
うことはない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。本発明の第一の実施形態を図１、図
２により説明する。本実施形態による除塵設備１００の
全体構造を図１に示し、図１のX-Y線に沿う断面図を図
２に示す。

【００１６】図１及び図２において、除塵設備本体１０
０は、先に図８で説明した排水システムにおける、迂回
水路４の入り口すなわち、主水路である河川１からの分
岐部近傍に設けられ、塵芥を迂回水路幅方向へ移動させ
ることができるスクリーンであり、大きく分けて、上下
動可能なモータ駆動装置１６１を有する複数の堰１０１
と、これら堰１０１の上流側下方に位置する複数の水平
プレートスクリーン１２２から構成され、水路幅に対し
て階段状に配置される。又、堰１０１の最下流端部に堰
は設けず、貯留場２０２が開口部を取り囲むように奥深
く配置された状態で、貯留場内に旋回流を発生すること
ができる出入り口を有している。各々の構造及び機能を
以下に説明する。

【００１７】まず、堰１０１について説明する。堰１０
１は、上流側水路の水位を検出する水位検出手段１５１
と自己の高さ位置を検出する変位検出手段１６１からの
電気信号によって堰の水中突っ込み深さをほぼ一定にな
るように制御可能な制御装置によって駆動制御され、迂
回水路４の分岐近傍の濁水の表層流れの堰止めをおこな
う。

【００１８】各堰１０１は、例えば、鋼板等で外枠が形
成された構造体であり、特に上流側を平滑な平面とした
堰本体１０１aと、その両端に上下動が可能に設けた複
数のガイドローラ１０１b及びガイドレール１０１c（地
上側）からなりガイドレール１０１cに沿って上下動し
水位変化に追随して突っ込み深さを一定に操作できる構
成となっている。ガイドレール１０１cには、リミット
スイッチ１０１d,１０１eがついていて、堰１０１が上
昇し過ぎてスクリーン１２２の上端部とフロートの下端
部の間が空かないよう、また、水位が低いときは、堰本
体１０１が低下して水底にあたり、駆動モータが過負荷
にならないように駆動モータ入力を遮断する役目を果た
している。

【００１９】次にスクリーン１２２について説明する。
水平スクリーン１２２は、水流中の塵芥３０１をトラッ
プするために堰本体１０１の前面（上流側）下方水路幅
いっぱいに配置されたものであり、複数の互いに平行な
プレート１２２aから構成されている。各プレート１２
２aは紐状及び糸状の塵芥が絡み付きにくいようにプレ
ート幅は水流方向に対して数百ｍｍ以上の幅を持たせた
ものである。ここで、水平スクリーン１２２の目幅サイ
ズはポンプが吸込んだ場合に羽根車の閉塞（又はポンプ
細隙部への咬み込み）で回転が阻害され運転不能となる
恐れのある塵芥サイズ以下に設定されている。なお、図
１に示されるように、迂回水路４は、一般には、センタ
ピア４aによって複数個（本実施形態では３個）の迂回
水路４Ａに仕切られている。したがって、本実施形態に
おける除塵設備１００では施工の便宜のために、堰本体
１０１及び水平スクリーン１２２をセンタピア４a間寸
法にあわせて分割し、これを各迂回水路４Ａごとに設置
している。すなわち、各ユニットは、各迂回水路４Ａの
全幅を略３分割するように配置されている３個の堰１０
１と、３個の水平スクリーン１２２とを備えて、階段状
に配列されている。

【００２０】また、堰１０１によって堰止められた水流
の流下方向の下流端近傍には上流側に開口した貯留場２
０２が配置されている。

【００２１】ここで、貯留場２０２の容積はあらかじめ
洪水時に流下すると予想される塵芥量を貯留するに十分
なものとしておく（そのような面積を確保できない場合
には前述の自動除塵設備を設置してもよい）。貯留場内
に旋回流を発生することができる出入り口を有し、貯留
場２０２内死水滞留部を形成してその中に貯留された塵
芥が流出するのを防止する役目を果たしている。

【００２２】以上のように構成した本実施形態の除塵設
備１００の作用効果を以下に説明する。

【００２３】除塵設備本体１００が設けられている一般
的な排水システム（図８参照）においては、例えば、大
雨や台風といった洪水時になると、河川１の下流の主水
路ゲート３が閉じられるとともに、迂回水路４下流部の
迂回水路ゲート６が開かれ、河川１の濁水を排水機場５
内の排水ポンプで迂回水路４を介して放流し、河川１の
流域の冠水被害を防止する。このとき、水母、木材、プ
ラスチック等の多種多様の塵芥が、濁水といっしょにな
って河川１内を流下してくるが、これらは一般に比重が
水より小さいことから、浮力によって塵芥３０１として
濁水の表層を流下してくる。そして、濁水とともに、迂
回水路４の分岐部において河川１から迂回水路４へ流入
しようとする。ここで、除塵設備１００においては、こ
の分岐部に、水平プレートスクリーン１２２を設けると
ともに、その下流側上方に可動堰１０１を設定し、表層
流れをせき止めることができる。この操作により、堰本
体１０１aの前面（上流側）の表層流れは堰本体１０１a
に平行に向きを変え、図１の矢印に示すように、貯留場
２０２へ向かう流れとなる。したがって、表層を流下す
る塵芥はすべて、この流れに乗って貯留場へ送りこまれ
る。

【００２４】一方、水中または水底を流れてきた塵芥は
水平スクリーン１２２に捕捉される。この塵芥は以下の
ようにして取り除くことができる。すなわち、堰１０１
を操作して閉止させると、中下層の流れは表層流れと同
様、方向を変えて貯留場へ向かう流れになり、水平スク
リーン１２２の横方向からの力を塵芥に与えることがで
きるからである。可動堰１０１及び水平スクリーンを階
段状に配置しているため、閉止堰へ向かう水流は堰の直
前で下流側一方向に流下する流れになる。

【００２５】このように、塵芥は水平プレートスクリー
ン１２２から離脱して、一段下流側の水平プレートスク
リーン１２２に捕捉される。次いで、二段目の堰１０１
を閉止することによって、同様に次段の水平プレートス
クリーン１２２側へ塵芥を送り出すことができる。この
ような操作を逐次おこなうことによって、水中または水
底を流れてきた塵芥を貯留場２０２へ集積することがで
きる。

【００２６】なお、ここで、水路の通水面積をできるだ
け確保するために、堰１０１を閉止した後は、次の堰が
閉止動作を開始する前に閉止前の状態に戻しておくこと
が好ましい。このような水平スクリーン１２２の塵芥の
除去操作は、所定時間間隔をおいて、自動的におこなっ
てもよいし、また前記水位検出手段１５１、及び堰１０
１の下流側の水位検出手段１５２から水位差を算出し、
この水位差が所定の値を越えたらおこなうことにしても
よい。これらの操作は予め制御装置１６２に組み込まれ
た電子制御回路によって実現できる。

【００２７】なお、表層流れを堰止めるための堰の水中
突っ込み深さは、あまり大きくして水位差がついてもよ
くないので、目安として以下のように設定するのが好ま
しい。図９及び図１０を用いて説明する。

【００２８】堰が流れを堰止めると、これにより堰の前
後に水位差が発生する。この水位差（ｘ）は、図９に示
されるように堰の水面下の突っ込み深さ（ｙ）によって
一意的に決定されることは公知であり、例えば水理学
（本間ほか編著、岩波書店）第１９９頁によれば、次式
の関係で与えられる。

【００２９】ｙ＝Ｈｏ−Ｑ／μｂ√（２ｇｘ） ここで、Ｈｏ＝堰上流の水位、Ｑ＝流水量、μ＝流出係
数（＝０．６）、ｂ＝水路幅、ｇ＝重力加速度である。

【００３０】この関係を具体的に示したものを図１０に
示す。この図は、水路幅ｂ＝７ｍ，流水量Ｑ＝１７．５
ｍ³／ｓ（流速＝０．５ｍ／ｓ）とした場合で、水路の
水深Ｈｏを、Ｈｏ＝５ｍとＨｏ＝３ｍの２つの場合につ
いてそれぞれ示したものである。（Ｈｏ＝３ｍの場合Ｑ
＝１０．５ｍ³／ｓ）図１０でも明らかなように、フロ
ート１０１の突っ込み深さｙが大きくなるほど、フロー
ト１０１前後の水位差も大きくなることがわかる。しか
しながら、あまり突っ込み深さｙを大きくすると、堰１
０１上流の水位Ｈｏが上昇して好ましくない。水位差を
０．１ｍ以内に抑えることにすると、堰１０１の突っ込
み深さｙはＨｏ＝５ｍの場合でｙ＝２．０ｍ， Ｈｏ＝
３ｍの場合でＨｏ＝１．２ｍ程度になる。したがって、
排水運転中は通常この程度以下の突っ込み深さがとれる
ように堰を制御することが好ましい。

【００３１】なお、堰１０１前後面に水位差がつくと、
堰１０１には水位差に相当する水圧が作用するので、堰
本体１０１a,ガイドローラ１０１bおよびガイドレール
１０１ｃはこの水圧に耐えうる強度となるように予め設
計されていることが必要である。

【００３２】以上のようにして、表層及び底層を浮遊流
下する塵芥３０１はすべて貯留場２０２内に集積させる
ことができ、ここに一時的に貯留される。ここで、貯留
場２０２と堰１０１の下流側は連通していて、排水ポン
プ運転によって、貯留場には下流方向水流がつくられる
ため、堰１０１によって、進路を変えた水流はここから
排出される。

【００３３】ここで、貯留場内の水流がどのようにして
塵芥が貯留場内に滞留保持されるかを説明する。図５に
より説明する。貯留場２０２はその出入り口２０２a、
２０２cを仕切るセンタピア２０３が配置されている。
入り口２０２aから流入した塵芥を含んだ流れはセンタ
ピア２０３の先端を曲がって流下する際に剥離を起こ
し、塵芥も回りきれずに貯留場２０２の最奥部に移動す
る。最奥部は死水滞留部が発生するとともにこのなかに
図中に示すような旋回流２０２dが発生し、比重が１よ
りも小さな塵芥は向心力によって旋回流の中心に集積さ
れる。

【００３４】以上のように、塵芥３０１は旋回流内の死
水滞留部２０２eに貯留される。

【００３５】そして、貯留場２０２の上方に前後左右上
下方向に移動可能なように配置したバケット付きクレー
ン２１０によって、貯留された塵芥３０１を貯留場２０
２から直接トラックなどの運搬手段に移し替えて排水機
場から搬出することができる。

【００３６】また好ましくは、貯留場２０２の水底レベ
ルを迂回水路４Ａの水底より高くして（図示せず）平常
水位には水底が地表に現れるレベルに施工しておくと、
平常水位に戻ったときにホイールローダ、ショベルなど
が直接貯留場２０２に乗り入れて塵芥の回収をおこなう
ことができる。したがって、従来設備における塵芥を水
面から引き上げて地上をコンベアでホッパまで移動させ
る工程を省略することができるので、設備の簡素化が計
られる。

【００３７】また、好ましくは、貯流場２０２の出入り
口部に開閉可能なネット２１１を設けておくことによっ
て、排水運転終了時には前記ネット２１１を閉鎖し、貯
留場２０２内の塵芥が流出するのを防ぐことができる。
ここで、前記ネット２１１の開閉操作を電動ウインチ２
１２でおこなうことができる。

【００３８】したがって、本実施形態による除塵設備１
００によれば、スクリーンに捕捉された塵芥をスクレー
パで掻き揚げてコンベアで搬送し、ホッパに集積する従
来方法のように、塵芥の搬送における諸問題を解決でき
るのみならず、人手のかからない簡素化された除塵設備
を提供することができる。

【００３９】本発明の第二の実施形態を図３、図４によ
り説明する。本実施形態による除塵設備１００の全体構
造を表す平面図を図３に、水平断面図を図４に示す。ま
た、貯留場２０２の平面図を図６に示す。本実施形態が
第一の実施形態と異なる点は塵芥を水路幅方向に移送す
るための可動堰１０１及び水平スクリーン１２２を迂回
水路４の水路幅斜め方向に配置したこと及び貯留場の形
状を円弧状にして旋回流を作り易くしたことである。そ
の作用効果は第一の実施形態と全く同一のものである。
さらには、旋回流を図７に示すようにポンプ２１２で取
水した水を複数のノズル２１４から噴出させて強制的に
発生させた実施例である。

【００４０】このように、本発明によるところの、貯留
場の形状、旋回流の発生方法については本発明の趣旨に
照らしあわせると種々の形態が考えられる。貯留場内部
に旋回流を発生させて塵芥を貯留場内に集積することは
すべて本発明に含まれることがあきらかである。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、簡素化された構造であ
りながら、排水システムの排水性能の低下を高い信頼性
をもって確実に防止することができる排水システム用除
塵設備が得られる。

【００４２】をもって確実に防止することができる排水
システム用除塵設備が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の平面図。

【図２】図１のＸ−Ｙ線に沿う断面図。

【図３】本発明の第２の実施形態の平面図。

【図４】図３のＸ−Ｙ線に沿う断面図。

【図５】本発明の第一の実施形態の平面図。

【図６】本発明の第二の実施形態の平面図。

【図７】本発明の第二の実施形態の平面図。

【図８】従来技術の説明図。

【図９】水位差xや堰の水面下の突っ込み深さy等の寸法
関係を示す図。

【図１０】水深H0と突っ込み深さyとの関係の一例を表
す図。

【符号の説明】

１…排水対象河川、２…大河川、３…ゲート、４…迂回
水路、４a…センタピア、５…排水機場、６…ゲート、
７、１００…除塵設備、８…ポンプ吸水槽、１０１…
堰、１０１a…堰本体、１０１b…堰ガイド、１０１c…
ガイドローラ、１０１d,１０１e…リミットスイッチ、
１２２…水平スクリーン、１２２a…プレート、１５
１、１５２…水位検出装置、１６１…堰駆動装置、１６
２…変位検出手段、１６３…制御装置、２０２…貯留
場、２０２a…入り口、２０２b…旋回流内部、２０２c
…出口、２０２ｄ…旋回流、２０３…センタピア、２１
０…バケット付きクレーン設備、２１１…ネット、２１
２…ネット開閉ウインチ、２１３…ポンプ、２１４…送
水配管、２１５…噴射ノズル、３０１…浮遊塵芥。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主水路の下流部に設けられた主水路ゲー
   ト、該主水路から分岐して設けられた排水ポンプを備え
   た迂回水路、及びこの迂回水路の下流部に設けられた迂
   回水路ゲートを備えた排水システムに設置され、前記主
   水路から前記迂回水路が分岐する分岐部近傍またはポン
   プ吸水槽近傍に配置された除塵スクリーンを有し、前記
   主水路からポンプへ塵芥の流入を防止する排水システム
   用除塵設備において、前記分岐部近傍またはポンプ吸水
   槽近傍に前記スクリーンの上流側及び下流側に連通する
   貯留場を配置し、この貯留場内に旋回流を発生させる出
   入り口を設けることを特徴とする排水システム用除塵設
   備。
2. 【請求項２】請求項１項記載の排水システム用除塵設備
   において、前記貯留場の底面レベルを前記迂回水路の底
   面レベルより高くしたことを特徴とする排水システム用
   除塵設備。
3. 【請求項３】請求項１項記載の排水システム用除塵設備
   において、前記貯留場の前記上流側及び下流側連通部近
   傍に前記迂回水路と前記貯留場とを遮断する構造体を設
   けたことを特徴とする排水システム用除塵設備。
4. 【請求項４】請求項１項記載の排水システム用除塵設備
   において、前記貯留場内の塵芥を前記貯留場の上方から
   引き上げ搬出する設備を配置したこと特徴とする排水シ
   ステム用除塵設備。
5. 【請求項５】主水路の下流部に設けられた主水路ゲー
   ト、該主水路から分岐して設けられた排水ポンプを備え
   た迂回水路、及びこの迂回水路の下流部に設けられた迂
   回水路ゲートを備えた排水システムに設置され、前記主
   水路から前記迂回水路が分岐する分岐部近傍またはポン
   プ吸水槽近傍に配置された除塵スクリーンを有し、前記
   主水路からポンプへ塵芥の流入を防止する排水システム
   用除塵設備において、前記分岐部近傍またはポンプ吸水
   槽近傍に前記スクリーンの上流側及び下流側に連通する
   貯留場を設け、この貯留場内に旋回流を発生させる水流
   発生手段を設けることを特徴とする排水システム用除塵
   設備。