JPH1157526A - 砂洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投入する砂を破砕せずに、表面に付着又は被
覆する汚れを有効に取り除くことができ、攪拌部材の摩
耗が少ない砂洗浄装置を提供する。 【解決手段】 砂洗浄装置１は、洗浄槽２と攪拌槽３と
スクリューコンベア４を備え槽内に適量の汚砂６及び洗
浄水７を投入して使用する。スクリューコンベア４は汚
砂６及び洗浄水７の上面に突出する部分を有し、この部
分に撹拌羽８を取り付ける。洗浄水７が羽根４ｂの上端
まで上昇し得るように回転速度を設定すると、汚砂６は
浮遊状態となり撹拌羽８の翼８ａの曲面に沿って流れる
流動砂は後方に渦流を発生する。この渦流はスクリュー
コンベア４の押し上げによって生ずる不連続な渦流を更
に増加させる働きをするので砂同士の揉み洗いが促進さ
れ洗浄効果が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば濾過池等
の濾材または排水池や沈砂池等から掻き上げられた汚砂
または表面被覆砂等を洗浄して砂表面の汚物または被覆
物質を取り除く砂洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】浄水場に使用されている濾過砂は川や河
口付近で採取されるが、この資源量にも限界があるの
で、洗浄等によって再利用されている。近年の原水の急
激な悪化や濾過池内への混入物等の影響により、汚泥の
付着による濾材の粒径肥大や、濾材からの汚泥剥離等の
現象が起きている。このように濾材の粒径肥大が進行す
ると、濾材間の空隙が減少し、又汚泥剥離により不完全
洗浄現象が起き、濾過効率の低下が生ずる。そこで濾材
を定期的に濾過池より取り出して洗浄により濾材表面の
汚物を除去しなければならない。

【０００３】従来、濾材の洗浄には攪拌羽根を備えた洗
浄装置を用い、汚砂と洗浄水を混合して攪拌しながら洗
浄処理を施していたが、多量の汚砂を強制的に攪拌する
と攪拌羽根との衝突や濾材同士の擦れ合い等で粒子が破
砕されてしまい再利用できない部分が増大する上、洗浄
水が少ないと剥離した汚物が再度粒子表面に付着する結
果洗浄効果が余り期待できない欠点があった。逆に多量
の洗浄水を用いる場合には、汚砂が水中を浮遊するだけ
で揉み洗い効果が上がらない欠点があった。

【０００４】又、いわゆる砂の洗浄装置としては、例え
ば特開昭６１−２０４０４８号公報に記載されているよ
うな、本体中央部に揚砂部を設け、揚砂部内に配置した
スクリューコンベアの回転により砂を攪拌・洗浄する装
置が提案されていた。この砂洗浄装置は、主に海砂の表
面に付着する塩分を除去するための装置で、スクリュー
コンベアは下部に揚砂羽根、上部に攪拌羽根を設け、揚
砂部の上部には分配用のブレードを配設する構造であっ
た。

【０００５】この砂洗浄装置では、洗浄槽内に投入した
砂を揚砂羽根の作用により攪拌羽根の部分まで上昇さ
せ、ここで注入される洗浄水と混合して攪拌羽根の回転
により洗浄水中の砂を攪拌・希釈洗浄しながら更に上方
に送り込み、ブレードで均しながら揚砂部より洗浄槽に
強制移動していた。このため、洗浄槽に投入する砂は、
少なくとも分配用ブレードに届く高さまで投入する必要
がある上、洗浄水は攪拌羽根の回転する部分で供給し、
洗浄後の塩水を洗浄槽上部に設ける排水管よりオーバー
フローさせる構成であったので、洗浄槽内は常に洗浄水
で満たされる構造であった。

【０００６】このように従来の砂洗浄装置は、槽内に満
たす海砂を洗浄水中に浮遊させながら攪拌して、表面に
付着する塩分を洗浄水中に溶解し、これにより所要の洗
浄砂を得る構成をとっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の砂
洗浄装置を用いて濾材の洗浄を行っても、汚砂の汚れが
塩分のように溶け出すことはないので有効な洗浄を期待
することはできなかった。又、洗浄水の供給量を減少し
て砂の浮遊を抑制した場合には、攪拌羽根部分で充填さ
れている多量の汚砂は強制的に攪拌することになるの
で、粒子が破砕されてしまう恐れがあった。又、揚砂羽
根及び攪拌羽根は充填された砂の中で回転を続けるた
め、摩耗が激しくなるという欠点もあった。

【０００８】この発明は上記課題を解決して、投入する
砂を破砕せずに、しかも表面に付着又は被覆する汚れを
有効に取り除くことができ、攪拌部材の摩耗が少ない砂
洗浄装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明の砂洗浄装置は、上部に砂受入口、下部に
砂取出口を備えて砂及び洗浄水を貯留する洗浄槽と、こ
の洗浄槽内に立設して上端及び下端に開口部を設ける攪
拌槽と、この攪拌槽内で回転するスクリューコンベアと
を備える砂洗浄装置において、前記スクリューコンベア
は、攪拌槽内に堆積する砂及び洗浄水の上面より突出し
て、流動化した被洗浄砂を攪拌槽の上端開口部まで上昇
させる流動砂上昇部を備え、この流動砂上昇部のスクリ
ューコンベア面とほぼ平行に翼形状の撹拌羽を複数配設
することを特徴とするものである。

【００１０】洗浄槽内に投入する砂及び洗浄水は、スク
リューコンベアの上半が攪拌槽内で突出し得るように設
定する。スクリューコンベアを回転すると攪拌槽の下端
開口部より順次供給される砂及び洗浄水は螺旋状の羽根
に沿って上昇する。この時スクリューコンベアの回転数
を、貯留する洗浄水が羽根の上端まで上昇し得るような
高速回転に設定することで砂の流動化が実現でき、上昇
する水の中で砂が相互に揉み合い、擦れ合う状況を作り
出すことができる。なお回転速度は、流動砂が撹拌槽か
ら洗浄槽に吐出し得るように設定する。

【００１１】堆積部分の砂及び洗浄水は、スクリューコ
ンベアに拘束された状態で押し上げられるため自由な動
きは抑制されるが、流動砂上昇部ではこの拘束がなくな
るので洗浄水は激しく動きながら上昇を続けることにな
る。この時流動砂は不連続な渦流を形成し、砂同士の摩
擦を生み出して相互を洗浄する。

【００１２】スクリューコンベア外縁部と撹拌槽内壁と
の隙間から落下する量は、砂よりも水の方が多いので、
斜面上の流動砂の密度はスクリューの上部に行くほど、
洗浄槽下部に堆積する状態よりも砂の比率が高くなる。
即ち、堆積部分で水と共に攪拌される砂よりも、上方に
突出したコンベア上の流動砂の方が相互に擦れ合う機会
が多くなる。このため砂同士の揉み洗いが効率的に行わ
れ、突出部分で砂の表面に付着又は被覆する汚れを効果
的に取り除くことができる。

【００１３】なお、スクリューコンベア外縁部と撹拌槽
内壁との隙間は、砂粒子の破砕を防止するため、少なく
とも砂の粒径の３倍以上が望ましい。又流動砂上昇部で
スクリューコンベア外縁部より落下した一部の砂は再上
昇を繰り返すので、揉み洗いの工程が長くなり、洗浄効
果が上がる。

【００１４】この流動砂上昇部に設置する撹拌羽は、略
円弧状の曲面を形成する翼形状であって、スクリューコ
ンベアの回転方向に設置する。撹拌羽の曲面に沿って流
れる流動砂は、流体のはがれを生じ、その後方に渦流を
発生する。この渦流はスクリューコンベアの押し上げに
よって生ずる渦流を更に増加させる働きをするので砂同
士の揉み洗いが促進され洗浄効果が高まる。

【００１５】撹拌羽の先端は砂が破砕されることを防止
するため、鋭角若しくは丸みを帯びた形状とする。又翼
の設置角度は砂の破砕や負荷増大を考慮して、スクリュ
ーコンベア面とほぼ平行とする。この撹拌羽は、スクリ
ューコンベア面に立設する支持棒に固着する構成が望ま
しく、又流動砂は遠心力で外縁部に偏るので、この部分
に設置するのが望ましい。支持棒は砂の破砕を防止する
ため丸棒が望ましいが、これに代わりスクリューコンベ
アの回転方向に配置する翼形状の垂直撹拌羽であっても
よい。

【００１６】流動砂は斜面上を上昇しながら、発生する
渦流により同硬度の粒子相互が擦れ合う作用を呈する
が、より大きい硬度の部材に衝突する作用はほとんどな
いので、粒子に過大な力が作用せず破砕する恐れはな
い。又、遠心力により内壁に衝突する際にも水と一緒で
あるから衝突のエネルギは小さく、砂の破砕は著しく減
少する。又、流動砂上昇部では砂が接するのは主に螺旋
状羽根の上面と翼形状の撹拌羽であり、砂はこれらに沿
って流れる構成であるため攪拌部材の摩耗は少なくな
る。

【００１７】又、擦れ合う砂相互の間には常に洗浄水が
介在するため、剥離した汚物は洗浄水の中に流れ出し、
擦れ合いによる再付着は生じない。従って、砂の洗浄効
果は高くなる。

【００１８】攪拌槽の上端開口部まで上昇した流動砂
は、順次洗浄槽内に送り出され、再度下端開口部を通っ
て攪拌槽内に循環されるが、洗浄槽内においても渦巻き
状の水流が生じ、ここでも砂同士の揉み洗いが生ずる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次にこの発明の実施の形態を添付
図面に基づき詳細に説明する。図１は砂洗浄装置の断面
図、図２は撹拌槽の上部断面図、図３は撹拌羽の正面
図、図４は図３のIV−IV断面を示す断面図である。砂洗
浄装置１は、洗浄槽２と攪拌槽３とスクリューコンベア
４及び駆動装置５を備え、槽内に適量の汚砂６及び洗浄
水７を投入して使用する。洗浄槽２は、上部に砂受入口
２ａ、下部に砂取出口２ｂを備え、底面２ｃを斜状に形
成して堆積する汚砂６を攪拌槽３にスムーズに導入す
る。

【００２０】攪拌槽３は、洗浄槽２の中心に立設する円
筒体であって上端開口部３ａ及び下端開口部３ｂを設
け、その中心にスクリューコンベア４の回転軸４ａを挿
通する。回転軸４ａに固着する螺旋状の羽根４ｂは、攪
拌槽３の内壁３ｃと適度な空隙を有し、汚砂６を効率よ
く上端開口部３ａまで搬送する。この空隙が大きすぎる
と上昇中に落下する砂の量が多くなり、逆に狭すぎると
砂の咬み込みや破砕及び羽根４ｂの摩耗の原因にもなる
ので、少なくとも砂の粒径の３倍以上に設定する。被洗
浄砂である汚砂６の粒径に合わせて空隙が適宜調整でき
るよう、スクリューコンベア４あるいは攪拌槽３を交換
可能に構成する。

【００２１】又、攪拌槽３の底面３ｄと回転軸４ａの接
触部下部には圧力室４ｃを設ける。この圧力室４ｃに図
示しないノズルを介して水圧又は空気圧力をかけ、洗浄
水７及び汚砂６が漏出するのを防止する。

【００２２】スクリューコンベア４は、攪拌槽３内に堆
積する汚砂６及び洗浄水７の上面に突出する部分を有す
る。即ち、投入する汚砂６及び洗浄水７の総量は、この
突出部分が出現するように適宜設定する。なお、汚砂６
の洗浄水７に対する重量比率を多めに設定した方がより
高い洗浄効果を呈する場合が多い。

【００２３】この突出部のスクリューコンベア４の羽根
４ｂには撹拌羽８を取り付ける。撹拌羽８は、略円弧状
の曲面を形成する翼８ａを羽根４ｂとほぼ平行にスクリ
ューコンベア４の回転方向に向けて、外縁部に点対称配
置で設置する。この実施形態では、羽根４ｂ間に設ける
支持棒８ｂに固着しているが、回転軸４ａから跳ね出す
支持棒で固定する構成にしてもよい。又、支持棒８ｂを
翼８ａと同方向に配置する翼形状の垂直撹拌羽としてい
るが、支持棒はこれに限定されず丸棒であってもよい。

【００２４】スクリューコンベア４の回転数は、洗浄水
７が羽根４ｂの上端まで上昇し得るような高速回転に設
定する。駆動装置５を回転させると攪拌槽３の下端開口
部３ｂより順次供給される汚砂６及び洗浄水７は羽根４
ｂに沿って上昇し突出部分に達するが、この時洗浄水７
に上昇力があると汚砂６は浮遊状態となり砂の流動化が
実現できる。流動化した被洗浄砂を攪拌槽３の上端開口
部３ａまで上昇させる流動砂上昇部４ｄでは、流動砂は
不連続な渦流を形成し、上昇する水の中で汚砂６が相互
に揉み合い、擦れ合う状況となり、表面に付着・被覆す
る汚れを効果的に取り除く。

【００２５】更に撹拌羽８の翼８ａの曲面に沿って流れ
る流動砂は、図３に示すように流体のはがれを生じ、そ
の後方に渦流を発生する。この渦流はスクリューコンベ
ア４の押し上げによって生ずる渦流を更に増加させる働
きをするので砂同士の揉み洗いが促進され洗浄効果が高
まる。

【００２６】なお、洗浄水７は、少なくとも突出部分で
砂の流動化が実現できる程度まで投入する必要がある
が、余り多くに投入すると汚砂６同士の擦れ合う機会が
減少するため、汚れ落ちの効率が低下する。又、突出部
分が少ないと洗浄効果が低下し、逆に突出部分が多くな
り過ぎると被洗浄砂の絶対量が少なくなるので効率が悪
くなる。従って、これらを総合的に判断して汚砂６及び
洗浄水７の投入総量及び投入比率を決定しなければなら
ない。

【００２７】攪拌槽３の上端開口部３ａまで上昇した流
動砂は、順次洗浄槽２内に送り出され、自重により再度
下端開口部３ｂを通って攪拌槽３内に循環されるが、落
下時に空気を巻き込み、この空気により上昇する砂と落
下する砂とが不規則な渦流を形成し、ここでも砂同士の
揉み洗いが生ずる。

【００２８】

【実施例】以上説明した砂洗浄装置を用いて汚砂を洗浄
した一例を説明する。この装置で洗浄した汚泥砂は、洗
浄濁度１１５０度、塩酸可溶率２．９３％、有効径０．
５８３ｍｍ、均等係数１．４２０のもので、容量４２０
リットルの容器に、汚泥砂２００ｋｇ、洗浄水１００ｋ
ｇ投入し、回転速度１５９ｒｐｍ（７０Ｈｚ）で３０分
洗浄した。又比較のため、同様な条件下で従来の洗砂機
及び撹拌羽を設けない砂洗浄装置においても同様の実験
を行った。なお、従来の洗砂機は汚泥砂を強制的に水と
共に撹拌槽で攪拌するタイプのものであり、撹拌羽を設
けない砂洗浄装置は図１において攪拌羽のみを取り除い
たものである。

【表１】

【００２９】表１に示すように本発明の砂洗浄装置にお
ける洗浄濁度は４．７で、従来洗砂機の約１／１３、撹
拌羽なしタイプに比べても半分以下まで低下した。又塩
酸可溶率についても従来洗砂機の１／２、撹拌羽なしタ
イプの約１／１．５となり、汚泥の剥離が促進したこと
が実証された。一方従来洗砂機においては、有効径が
０．５９２から０．５７０に減少し、又均等係数は１．
４１９から１．４４５に増大しており、洗砂により粒子
が破砕されて不揃いになったことを示しているのに対し
て、本発明の砂洗浄装置と撹拌羽なしタイプのものは有
効径、均等係数とも大きな変化は見られず、粒子の破砕
は生じていないことが判明した。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の砂洗浄
装置は、スクリューコンベアに流動砂上昇部を設けるの
で、流動砂は不連続な渦流を形成し、砂同士の摩擦を生
み出して相互を洗浄する。このため砂の表面に付着又は
被覆する汚れを効果的に取り除くことができる。

【００３１】又、流動砂上昇部に翼形状の撹拌羽を配設
するので、撹拌羽の曲面に沿って流れる流動砂が後方に
渦流を発生し、スクリューコンベアの押し上げによって
生ずる渦流を増加させる働きをし、砂同士の揉み洗いが
促進され洗浄効果が高まる。

【００３２】又、流動砂は同硬度の粒子相互が擦れ合う
作用を呈するが、より大きい硬度の部材に衝突する作用
はほとんどないので、粒子に過大な力が作用せず破砕す
る恐れはない。しかも、砂相互の間には常に洗浄水が介
在するため、剥離した汚物は洗浄水の中に流れ出す。流
動砂上昇部では砂が接するのは主に螺旋状羽根の上面と
翼形状の撹拌羽であり、砂はこれらに沿って流れる構成
であるため攪拌部材の摩耗は少なくなる。

【００３３】請求項２記載の撹拌羽は、支持棒に固着し
てコンベア外縁部に配設するので遠心力で偏る流動砂を
効果的に撹拌することができる。又請求項３記載の支持
棒は、翼形状の垂直撹拌羽であるので、渦流の発生を増
加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】砂洗浄装置の断面図である。

【図２】撹拌槽の上部断面図である。

【図３】撹拌羽の正面図である。

【図４】図３のIV−IV断面を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 砂洗浄装置 ２ 洗浄槽 ３ 攪拌槽 ３ａ 上端開口部 ３ｂ 下端開口部 ４ スクリューコンベア ４ａ 回転軸 ４ｂ 羽根 ４ｄ 流動砂上昇部 ５ 駆動装置 ６ 汚砂 ７ 洗浄水 ８ 撹拌羽 ８ａ 翼 ８ｂ 支持棒

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部に砂受入口、下部に砂取出口を備え
   て砂及び洗浄水を貯留する洗浄槽と、この洗浄槽内に立
   設して上端及び下端に開口部を設ける攪拌槽と、この攪
   拌槽内で回転するスクリューコンベアとを備える砂洗浄
   装置において、前記スクリューコンベアは、攪拌槽内に
   堆積する砂及び洗浄水の上面より突出して、流動化した
   被洗浄砂を攪拌槽の上端開口部まで上昇させる流動砂上
   昇部を備え、この流動砂上昇部のスクリューコンベア面
   とほぼ平行に翼形状の撹拌羽を複数配設することを特徴
   とする砂洗浄装置。
2. 【請求項２】 前記撹拌羽は、スクリューコンベア面に
   立設する支持棒に固着してコンベア外縁部に配設するこ
   とを特徴とする請求項１記載の砂洗浄装置。
3. 【請求項３】 前記支持棒は、スクリューコンベアの回
   転方向に配置する翼形状の垂直撹拌羽であることを特徴
   とする請求項２記載の砂洗浄装置。