WO2014091828A1 - ろ過砂層の洗浄システム - Google Patents

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真規 乾
英幸 新里
井上　隆之
洋一 柳本
大岩　忠男
等 三村
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日立造船株式会社
株式会社ナガオカ
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    • B01D2201/081—Regeneration of the filter using nozzles or suction devices
    • B01D2201/084—Nozzles placed on the filtrate side of the filtering element
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    • B01D2201/08—Regeneration of the filter
    • B01D2201/087—Regeneration of the filter using gas bubbles, e.g. air

Definitions

  • the present invention relates to a filtration sand layer cleaning system that removes suspended substances that cause clogging from the filtration sand layer of a seawater infiltration facility installed on the seabed.
  • a support gravel layer and a filtration sand layer are installed on the seabed, and the intake water embedded in the support gravel layer is the seawater that has penetrated these layers.
  • Seawater seepage water intake equipment for taking water is used (for example, FIG. 1 of Patent Document 1).
  • the osmotic water intake method implemented in this seawater osmotic water intake facility is a suspended substance such as silt or plankton (hereinafter, simply referred to as “suspended substance”) that causes clogging of the filtered sand layer if water intake is continued. ) Accumulates on the surface of the filter sand layer and also enters the inside. Therefore, the suspended substance gradually fills the voids in the filter sand layer. Moreover, if the state where the gap is clogged and the pressure loss is increased is left as it is, the filtered sand layer is completely blocked, and eventually water cannot be taken. Therefore, in the osmotic intake method implemented in the seawater osmotic intake facility, it is necessary to periodically remove suspended substances from the filtered sand layer and wash them.
  • suspended substance such as silt or plankton
  • the problem to be solved by the present invention is that the conventional filtration sand layer cleaning system injects water or seawater into the filtration sand layer, which increases the size of the cleaning equipment and increases the construction scale and running cost. It was a point.
  • the present invention provides a cleaning system for a filtration sand layer that can reduce the size of equipment compared to the conventional method of injecting water or seawater into the filtration sand layer, is low in cost, and exhibits excellent cleaning ability. It is aimed.
  • the present invention provides: The seawater that has permeated the filtered sand layer and the supporting gravel layer at the bottom of the sea with the intake pipe embedded in the supporting gravel layer is removed from the filtered sand layer to remove suspended substances that cause clogging.
  • a cleaning system An air diffusion pipe embedded in the filter sand layer and having fumaroles, and compressed air sending means for sending air into the air diffuser pipe, and stirring the filter sand of the filter sand layer by jetting the air from the fumaroles
  • the most important feature is to remove the suspended matter mixed or deposited in the filter sand layer.
  • high-pressure air is ejected from the air holes provided in the air diffuser by sending air from the compressed air delivery means to the air diffuser embedded in the filter sand layer. Since the filtered sand is agitated by the high-pressure air bubbles ejected from the fumaroles, suspended substances mixed in or accumulated on the surface of the filtered sand layer can be removed.
  • the present invention uses compressed air as the working fluid for the filter sand, the size of the equipment can be reduced and the construction scale and running cost can be reduced as compared with the conventional method of injecting water or seawater into the filter sand layer. Moreover, this invention can prevent reliably the clogging of a filtration sand layer by sending air into a diffuser pipe regularly from a compressed air sending means.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a shape of a nozzle of (b). It is a figure which shows the Example which shall be bent in the shape of a corrugated tube, (a) is a top view, (b) is a front view, (c) is a side view.
  • reference numeral 1 denotes a seawater infiltration water intake facility that takes in seawater that has permeated through the filtration sand layer 2 and the support gravel layer 3 installed on the seabed with a water intake pipe 4 embedded in the support gravel layer 3.
  • the intake pipe 4 is a pipe having intake holes, and takes in seawater that has permeated through the filtration sand layer 2 and the support gravel layer 3 by connecting to a water collecting pump.
  • each diffuser pipe 7 is connected to a collecting pipe 9, and the collecting pipe 9 is connected to a compressed air delivery means 8 constituted by a compressor, a pneumatic tank or the like.
  • Each diffuser tube 7 of the present embodiment is a straight tube, and the air holes 6 are provided at regular intervals.
  • Reference numeral 10 denotes air bubbles ejected from the air holes 6.
  • the filter sand layer is formed by regularly sending air from the compressed air delivery means 8 to the diffuser pipe 7 and ejecting high-pressure air from the nozzle holes 6.
  • the filter sand of No. 2 is stirred, and suspended substances mixed or deposited on the surface of the filter sand layer 2 can be rolled up in the seawater 11 above the filter sand layer 2 and washed.
  • the suspended matter rolled up in the seawater 11 is discharged out of the water intake area by, for example, waves or tidal currents.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the air diffusing tube 7.
  • the fumarole 6 is desirably provided in a range that is downward from the horizontal direction when installed on the seabed. This is because when the position where the fusible holes 6 are provided is directed upward, the filtered sand easily flows into the air diffuser pipe 7 during standby when cleaning is not performed. In the case where the position of the fumarole 6 is set downward from the horizontal direction, inflow of filtered sand can be prevented if the inner pressure of the air diffuser 7 is higher than the outside.
  • the diameter of the fumarole 6 is not more than 5 times the average particle size of the filter sand for the purpose of suppressing the backflow of the filter sand into the diffuser pipe 7.
  • the present invention may use a porous diffuser tube in which bubbles are generated from the entire tube, but if the amount of supplied air is the same, the method of FIG. The cleaning effect with respect to the filtration sand around the fumarole 6 can be enhanced.
  • the air holes 6 are provided at positions where they do not interfere with the air holes 6 of the other adjacent air diffusers 7 so that the air jet output is not hindered. As a result, the cleaning effect is enhanced.
  • the air holes 6 are alternately arranged on the left and right sides with respect to one air diffuser tube 7, and the positions of the air holes 6 are aligned with other adjacent air diffuser tubes 7.
  • the air holes 6 are provided on the left and right at the same position with respect to one air diffuser tube 7, and the position is different from the air holes 6 of other adjacent air diffuser tubes 7. It is also possible to adopt a configuration that shifts.
  • the internal pressure of the diffuser pipe 7 becomes smaller than the external pressure at the end of the cleaning of the filtered sand layer 2, there is a possibility that the filtered sand flows back into the diffuser pipe 7 together with seawater. If the backflow filtered sand continues to accumulate in the air diffuser 7, the air diffuser 7 may be blocked in the worst case.
  • the shape of the fumarole 6 is a nozzle that protrudes to the outside of the air diffuser 7. This is preferable because it is easily discharged to the outside.
  • the nozzle 6 b may be attached to the air diffusing tube 7 as a separate member.
  • the installation position of the nozzle 6b may be provided at a position rotated by, for example, ⁇ 60 ° with respect to the vertical downward direction as a reference (0 °) during installation on the seabed.
  • the nozzle 6b as a separate member has a cylindrical outer shape, but has a truncated conical shape (conical shape with the top portion cut off in the horizontal direction) on the inside. It has a surface 6ba.
  • a nozzle 6b can be manufactured by molding rubber or synthetic resin, for example.
  • the shape of the air diffuser 7 is bent in a wave shape so that the position of the fumarole 6 is the lowest in the vertical direction when installed on the seabed. You may employ
  • the position where the fumarole 6 is provided is the lowest position in the vertical direction when installed on the seabed. To be. In this way, even if the filtered sand flows back into the air diffuser tube 7, the filtered sand is guided toward the blow hole 6 due to the inclination, so that it can be easily discharged to the outside during the next cleaning or the like. Can do.
  • the air diffuser 7 may be a joint type air diffuser configured by connecting a plurality of units 7a as shown in FIG.
  • filtration sand is obtained by using a diffuser pipe in which a required number of units 7 a having a shape as shown in FIG. 6 (a) are connected as shown in FIGS. 6 (b) and (c).
  • FIGS. 6 (b) and (c) The effect similar to that of the embodiment of FIG. 5 can be obtained.
  • the embedding depth of the diffuser pipe 7 (distance from the surface of the filter sand layer 2 to the fumarole 6 of the diffuser pipe 7) is too shallow, the bubbles do not diffuse in the filter sand layer 2 and only the bubbles 10 are directly above the fumarole 6.
  • the air diffuser 7 may be exposed in the sea due to scouring of the sea bottom due to waves and ship traffic.
  • the embedding depth of the air diffusing pipe 7 is too deep, the resistance of the filtration sand layer 2 is increased, and the bubbles 10 are not ejected into the sea above the filtration sand layer 2, and an air pool is generated in the filtration sand layer 2. , Homogeneous cleaning is not possible.
  • FIG. 7 is an image view of the filtered sand layer 2 as seen from the plane direction, showing the test results.
  • the ejection range of the bubbles 10 is less likely to disperse as compared with a case where the embedding depth is 500 mm, which will be described later. However, it was confirmed that the air was almost uniformly ejected to the installation range of the diffuser tube 7.
  • the burial depth of the diffusing tube 7 is in the range of 200 to 700 mm where the evaluation is “3” or more.
  • the burial depth of the air diffusing tube 7 is more preferably in a range of 300 to 500 mm where an evaluation of “4” or more is confirmed.
  • the arrangement interval of the diffusing tubes 7 will be described.
  • the arrangement interval of the diffuser tubes 7 is preferably in the range of 100 to 600 mm.
  • a suitable arrangement interval of the air diffusing tubes 7 in which these problems do not occur is in the range of 100 to 600 mm.
  • the arrangement pitch of the fume holes 6 will be described. As in the embodiment of FIG. 1, in the case where a plurality of nozzle holes 6 are provided for one diffuser tube 7, the arrangement pitch of the nozzle holes 6 is preferably in the range of 100 to 700 mm.
  • a suitable arrangement interval of the air diffusing tubes 7 in which these problems do not occur is in a range of 100 to 700 mm.
  • FIG. 8 is an image view of the filtered sand layer 2 as seen from the plane direction, showing the test results.
  • the volumetric flow rate of air per fumarole depends on the pressure and temperature conditions at the fumarole 6 position.
  • the reason why the range 12 in which the bubbles 10 are ejected is elliptical is that the porosity of the filtration sand layer 2 is large in the vicinity of the diffuser tube 7 and the bubbles easily move, and the bubble 10 adheres to the diffuser tube 7 and the axis of the diffuser tube 7. It is conceivable that the bubbles 10 move along the direction.
  • the size of the elliptical region 12 from which the bubbles 10 are ejected is as follows: when the embedding depth is 300 mm (FIG. 8A), the major axis length L1 is 35 to 40 cm and the minor axis length L2 is 25 to 30 cm. became. On the other hand, when the embedding depth was 500 mm (FIG. 8B), the long axis length L1 was 40 to 45 cm, and the short axis length L2 was 30 to 35 cm.
  • the range of the bubbles 10 ejected from one fusible hole 6 also depends on the embedding depth of the diffusing tube 7. This is considered to be because the bubbles 10 are dispersed and spread before reaching the surface of the filtration sand layer 2 as the burial depth of the diffuser pipe 7 is increased.
  • the arrangement interval of the diffuser tube 7 is preferably in the range of 100 to 300 mm.
  • the arrangement pitch of the air holes 6 is preferably in the range of 150 to 500 mm.
  • FIGS. 9A to 9C are image views of the filtered sand layer 2 seen from the plane direction, showing the test results when the air volume flow rate is 80 L / min, 150 L / min, and 300 L / min. It is.
  • the air sent from the compressed air delivery means 8 to the diffuser tube 7 under the test conditions described above (the blowhole diameter is 2 mm, the blowhole mounting angle is 30 °, the blowhole pitch is 300 mm, the spacing between the diffuser tubes is 300 mm, and the embedding depth is 500 mm)
  • the volume flow rate is preferably in the range of 10 to 13 L / min.
  • the range of the volume flow rate is expected to fluctuate if the fumarole pitch and the spacing between the diffuser tubes change from the experimental conditions described above. For this reason, the range of the volume flow rate is preferably 2 to 30 L / min.
  • the present invention uses compressed air as the working fluid for the filtered sand, the equipment is downsized compared to the conventional method of injecting water or seawater into the filtered sand layer, and the construction scale and running cost are reduced. Can be reduced. Moreover, this invention can prevent reliably the clogging of a filtration sand layer by sending air into a diffuser pipe regularly from a compressed air sending means.
  • the suspended matter rolled up above the filtered sand layer 2 is used in the intake area system using waves and tidal currents.
  • the means to remove suspended solids is not restricted to this.
  • a water absorption pipe connected to a water absorption pump may be provided above the filtration sand layer 2, and the suspended substance wound up above the filtration sand layer 2 may be sucked from the water absorption pipe.
  • the fumarole is provided only in a range that is downward from the horizontal direction when installed on the seabed, or the fumarole itself
  • a configuration in which the nozzle is formed in a nozzle shape FIG. 4A
  • a configuration in which a nozzle as a separate member is attached to the fumarole (FIG. 4B), and the like are disclosed, means for preventing the backflow of the filtered sand is not limited thereto. .
  • the backflow of the filtered sand may be prevented by covering the diffuser pipe 7 with a net 13 having a pore diameter smaller than the diameter of the filtered sand.
  • the backflow of the filtration sand may be prevented by attaching a ring-shaped porous body 14 having a pore diameter smaller than that of the filtration sand to the position of the blow hole 6 of the air diffusion pipe 7. .

Abstract

【課題】砂ろ過層の洗浄設備を小型化し、工事規模やランニングコストを低減する。 【解決手段】海底のろ過砂層２及び支持砂利層３を浸透してきた海水を、支持砂利層３に埋設された取水管４で取水する海水浸透取水設備５の、前記ろ過砂層２から目詰まりの原因となる懸濁物質を取り除く洗浄システム１である。ろ過砂層２に埋設され、噴気孔６を有した散気管７と、この散気管７に空気を送り込む圧縮エアー送出手段８とを備える。噴気孔６から空気を噴出させることによりろ過砂層２のろ過砂を攪拌し、ろ過砂層２に混入又は堆積した懸濁物質を取り除く。 【効果】ろ過砂層に水又は海水を注入する従来の方式と比較して洗浄設備を小型化し、工事規模やランニングコストを低減できる。

Description

ろ過砂層の洗浄システム
　本発明は、海底に設置される海水浸透取水設備のろ過砂層から目詰まりの原因となる懸濁物質を取り除く、ろ過砂層の洗浄システムに関するものである。
　例えば海水淡水化プラントにおいて、不純物のより少ない清浄な海水を得るために、海底に支持砂利層とろ過砂層を設置し、これらの層を浸透してきた海水を支持砂利層に埋設された取水管で取水する海水浸透取水設備が利用されている（例えば、特許文献１の図１）。
　この海水浸透取水設備で実施される浸透取水法は、取水を続けていると、ろ過砂層の目詰まりの原因となる例えばシルトやプランクトンなどの懸濁物質（以下、単に「懸濁物質」という。）がろ過砂層の表面に堆積し、内部にも混入する。そのため、この懸濁物質によって、ろ過砂層内の空隙が次第に詰まった状態となる。また、空隙が詰まって圧力損失が大きくなった状態を放置していると、ろ過砂層が完全に閉塞し、最終的には取水ができなくなる。そこで、海水浸透取水設備で実施される浸透取水法では、ろ過砂層から懸濁物質を定期的に取り除いて洗浄する必要がある。
　従来、海水浸透取水設備では、一般的な砂ろ過装置と同様、ろ過砂層内に水又は海水を注入することによりろ過砂を攪拌し、逆洗浄する方法が採られている。
　しかし、海底に設置される浸透取水設備は、取水エリアが広大となった場合に、洗浄に必要な水又は海水の量も取水エリアの面積に応じて大きくなる。そのため、洗浄設備は大型化し、工事規模が大きくなり、ランニングコストも高くなる。　
特開２００４－３３９９３号公報
　本発明が解決しようとする問題点は、従来のろ過砂層の洗浄システムは、ろ過砂層に水又は海水を注入する方式のため、洗浄設備が大型化し、工事規模やランニングコストが増大する要因になっていた点である。
　本発明は、ろ過砂層に水又は海水を注入する従来の方式と比較して設備を小型化でき、低コストで、かつ、優れた洗浄能力を発揮する、ろ過砂層の洗浄システムを提供することを目的としている。
　上記の目的を達成するために、本発明は、
　海底のろ過砂層及び支持砂利層を浸透してきた海水を、前記支持砂利層に埋設された取水管で取水する海水浸透取水設備の、前記ろ過砂層から目詰まりの原因となる懸濁物質を取り除いて洗浄するシステムであって、
　前記ろ過砂層に埋設され、噴気孔を有した散気管と、この散気管に空気を送り込む圧縮エアー送出手段とを備え、前記噴気孔から前記空気を噴出させることにより前記ろ過砂層のろ過砂を攪拌し、前記ろ過砂層に混入又は堆積した前記懸濁物質を取り除くことを最も主要な特徴としている。
　上記本発明によれば、ろ過砂層に埋設された散気管に圧縮エアー送出手段から空気を送り込むことにより、散気管に設けた噴気孔から高圧の空気が噴出する。そして、この噴気孔から噴出する高圧の空気の気泡により、ろ過砂が攪拌されるので、ろ過砂層の内部に混入または表面に堆積した懸濁物質を取り除くことができる。
　本発明は、ろ過砂に対する作動流体として圧縮空気を使用するので、ろ過砂層に水又は海水を注入する従来の方式と比較して設備を小型化し、工事規模やランニングコストを低減できる。また、本発明は、圧縮エアー送出手段から散気管に定期的に空気を送り込むことにより、ろ過砂層の目詰まりを確実に防止できる。
本発明の洗浄システムの構成を説明する図である。 散気管の横断面図であり、（ａ）はろ過砂が流入しにくい噴気孔の位置の範囲を説明する図、（ｂ）は図１の実施例における噴気孔の位置を示す図である。 噴気孔の干渉を避ける実施例を示す図であり、（ａ）は噴気孔を左右交互に千鳥状に配置する構成の図、（ｂ）は噴気孔を同じ位置で左右に設け、隣接する他の散気管の噴気孔とは位置をずらす構成の図である。 噴気孔の形状をノズル状とする実施例を示す図であり、（ａ）は噴気孔の周囲を押し出し成形する場合の図、（ｂ）は別部材でノズルを取り付ける場合の図、（ｃ）は（ｂ）のノズルの形状を説明する図である。 散気管を波状に曲げたものとする実施例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 散気管をジョイント式で波状に曲げたものとする実施例の説明図であり、（ａ）は１つのユニットを示す正面図、（ｂ）は複数のユニットを連結した状態を示す正面図、（ｃ）は側面図である。 散気管の埋設深度（（ａ）：１００mm、（ｂ）：３００mm、（ｃ）：５００mm、（ｄ）：１０００mm）と、気泡の噴出範囲の関係を確認した試験結果のイメージ図である。 散気管の埋設深度（（ａ）：３００mm、（ｂ）：５００mm）と、噴気孔１孔あたりの気泡の噴出範囲の関係を確認した試験結果のイメージ図である。 散気管に送り込む空気の体積流量（（ａ）：８０Ｌ／ｍｉｎ、（ｂ）：１５０Ｌ／ｍｉｎ、（ｃ）：３００Ｌ／ｍｉｎ）と、気泡の噴出範囲の関係を確認した試験結果のイメージ図である。 噴気孔の周囲をろ過砂の径よりも小さい孔径のネットで覆う実施例を示す図である。 噴気孔の周囲をろ過砂の径よりも小さい孔径の多孔質体で覆う実施例の図であり、（ａ）は多孔質体を取り付ける前の状態を示す図、（ｂ）は噴気孔の位置に多孔質体を取り付けた状態を示す図である。
　以下、本発明を実施するための形態を、図１～図１１を用いて詳細に説明する。
　図１において、１は、海底に設置されたろ過砂層２及び支持砂利層３を浸透してきた海水を、支持砂利層３に埋設された取水管４で取水する海水浸透取水設備である。取水管４は、取水孔を有する管であり、集水ポンプと接続することにより、ろ過砂層２及び支持砂利層３を浸透してきた海水を取水するものである。
　５は、ろ過砂層２に埋設され、噴気孔６を有する散気管７と、この散気管７に空気を送り込む圧縮エアー送出手段８とで構成され、ろ過砂層２の目詰まりの原因となる懸濁物質を取り除いて洗浄する本発明の洗浄システムである。
　本実施例では、散気管７は、水平方向に複数本並べて埋設されている。各散気管７は、集合管９と接続されており、集合管９がコンプレッサや空圧タンクなどで構成される圧縮エアー送出手段８と接続されている。本実施例の各散気管７は直管であり、一定間隔で噴気孔６が設けられている。１０は、噴気孔６から噴出された空気の気泡を示している。
　本発明は、上記散気管７をろ過砂層２に埋設したので、圧縮エアー送出手段８から定期的に空気を散気管７に送り込んで、噴気孔６から高圧の空気を噴出させることにより、ろ過砂層２のろ過砂を攪拌し、ろ過砂層２の内部に混入または表面に堆積した懸濁物質を、ろ過砂層２の上方の海水１１中に巻き上げて洗浄することができる。海水１１中に巻き上げられた懸濁物質は、例えば波浪や潮流によって取水エリアの系外に排出される。
　図２は、散気管７の横断面図である。噴気孔６は、図２（ａ）において矢印で示すように、海底における設置時に水平方向よりも下向きとなる範囲に設けることが望ましい。噴気孔６を設ける位置を上向きとした場合は、洗浄を行わない待機時に散気管７内にろ過砂が流入し易くなるからである。噴気孔６を設ける位置を水平方向よりも下向きとした場合は、散気管７の内圧が外部よりも高ければ、ろ過砂の流入を防止できる。
　また、噴気孔６の孔径は、散気管７内へのろ過砂の逆流を抑制する目的で、ろ過砂の平均粒径の５倍以下のサイズとする方が望ましい。
　図１の実施例では、図２（ｂ）に示すように、散気管７の断面の設置時における鉛直下方向の下端を基準（０°）とした場合、左右に±３０°回転させた位置に噴気孔６を２つ設けている。また、噴気孔６の向きは、散気管７の管中心から放射状になるようにしている。以上の構成によれば、散気管７内への砂の流入を防止できると共に、１本の散気管７であっても広範囲に高圧の空気を噴出できる。
　本発明は、管全体から気泡が出る多孔質の散気管を使用しても良いが、供給空気量が同じであれば、図２（ｂ）の方式の方が、より高圧の空気を噴出させることができ、噴気孔６の周囲のろ過砂に対する洗浄効果が高まる。
　噴気孔６は、散気管７を平面から見た図３に示すように、隣接する他の散気管７の噴気孔６と干渉しない位置に設ける方が、空気の噴出力が阻害されず、全体として洗浄効果が高まる。具体的には、図３（ａ）に示すように、１つの散気管７に対し噴気孔６は左右交互に配置し、隣接する他の散気管７との間で噴気孔６の位置を揃えて、噴気孔６を千鳥状に配置する構成が採用できる。
　また、他の実施例として、図３（ｂ）に示すように、１つの散気管７に対し噴気孔６を同じ位置で左右に設け、隣接する他の散気管７の噴気孔６とは位置をずらす構成を採用しても良い。
　図２に示す散気管７の構成では、ろ過砂層２の洗浄終了時に散気管７の内圧が外圧よりも小さくなると、散気管７内に海水と共にろ過砂が逆流する可能性がある。この逆流したろ過砂が散気管７内に蓄積し続けると、最悪の場合、散気管７が閉塞する虞がある。
　そこで、本発明では、噴気孔６の形状は、散気管７の外部側に突出したノズル状とする方が、仮に、散気管７内にろ過砂が逆流しても、次の洗浄時等に外部に排出され易くなるので、好適である。
　具体的には、図４（ａ）に示すように、噴気孔６の周囲６ａを押し出し成形することで噴気孔６の形状をノズル状とする構成が採用できる。また、図４（ｂ）に示すように、散気管７に対し別部材でノズル６ｂを取り付けても良い。ノズル６ｂの取付け位置は、海底での設置時に鉛直下方向を基準（０°）として、例えば±６０°回転させた位置に設ければ良い。
　この別部材とするノズル６ｂは、図４（ｃ）に示すように、外形は円筒状であるが、内側に截頭円錐状（頂部を水平方向に切除した円錐の形状）に成形されたノズル面６ｂａを有している。このようなノズル６ｂは、例えばゴムや合成樹脂を成形して製作することができる。
　また、本発明では、ろ過砂の逆流を防止することを目的として、散気管７の形状は、海底における設置時に噴気孔６の位置が上下方向に最も低い位置となるように、波状に曲げられている構成を採用しても良い。
　具体的には、例えば、図５（ａ）～（ｃ）に示すように散気管７を波状に曲げることにより、噴気孔６を設けた位置が、海底における設置時に上下方向に最も低い位置となるようにする。このようにすれば、仮に、散気管７内にろ過砂が逆流しても、傾斜により噴気孔６へ向けてろ過砂が誘導されるので、次の洗浄時等に容易に外部に排出することができる。
　また、波状に曲げる場合、散気管７は、図６に示すように、複数のユニット７ａを連結して構成されるジョイント式の散気管としても良い。図６の実施例では、図６（ａ）に示すような形状のユニット７ａを、図６（ｂ）及び（ｃ）に示すように所要の数だけ連結した散気管を用いることで、ろ過砂が外部に排出され易くなるという図５の実施例と同様の効果が得られる。
　散気管７の埋設深度（ろ過砂層２の表面から散気管７の噴気孔６までの距離）は、浅すぎると、ろ過砂層２内で気泡が拡散せずに噴気孔６の直上でのみ気泡１０が噴出する上、波浪や船舶の通行による海底の洗掘により、散気管７が海中に露出する虞もある。一方で、散気管７の埋設深度は、深すぎると、ろ過砂層２の抵抗が大きくなり、気泡１０がろ過砂層２の上方の海中へ噴出せず、ろ過砂層２中に空気だまりが発生して、均質な洗浄が行えない。
　そこで、本発明者らは、散気管群（噴気孔径２mm、噴気孔の取付け角度３０°、噴気孔ピッチ３００mm、散気管の間隔３００mm）を、埋設深度１００mm、３００mm、５００mm、１０００mmで設置した場合における、気泡１０の噴出範囲を確認する試験を行った。図７は、その試験結果を示す、ろ過砂層２を平面の方向から見たイメージ図である。
　埋設深度１００mm（図７（ａ））では、深度が浅いため噴気孔６から噴出した空気が分散する距離が不足し、気泡１０は専ら噴気孔６の上方に噴出し、気泡１０のサイズも大きなものとなった。そのため、散気管７の間に気泡１０が噴出しない範囲が発生し、洗浄範囲内を均一に洗浄することは不可能であった。
　埋設深度３００mm（図７（ｂ）では、気泡１０の噴出範囲は、後述する埋設深度５００mmの場合と比較すれば、気泡がやや分散しにくく噴気孔６の上方に大きな気泡が噴出し易い傾向はあったが、概ね散気管７の設置範囲に均一に噴出することが確認された。
　埋設深度５００mm（図７（ｃ））では、散気管７の設置範囲に最も均一に気泡１０が噴出することが確認された。
　埋設深度１０００mm （図７（ｄ））では、ろ過砂層２が厚くなったことで抵抗が増加し、気泡１０は散気管７の設置範囲外である壁面や集合管付近から噴出しやすくなり、散気管７の設置範囲内を均一に洗浄することは不可能であった。
　以上の試験結果に埋設深度２００mm及び７００mmとした場合の評価も加え、表１にまとめる。評価は「５」が最も良い、「１」が最も悪いで、５段階で評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１より、散気管７の埋設深度は、評価が「３」以上である２００～７００mmの範囲とすることが望ましい。また、散気管７の埋設深度は、「４」以上の評価が確認された３００～５００mmの範囲とする方がより望ましい。
　次に、散気管７の配置間隔について説明する。図１の実施例のように、散気管７を複数本水平方向に並べて埋設する場合、各散気管７の配置間隔は、１００～６００mmの範囲とすることが望ましい。
　散気管７の配置間隔は、密に並べ過ぎると、散気管７が海水の浸透を阻害し、取水率が低下するという問題がある。逆に、散気管７を疎に並べ過ぎると、ろ過砂層２に気泡が均質に噴出しないという問題がある。本発明者らが検討したところによると、これらの問題が生じない、散気管７の好適な配置間隔は１００～６００mmの範囲である。
　また、噴気孔６の配置ピッチについて説明する。図１の実施例のように、１つの散気管７に対し噴気孔６を複数設ける場合、噴気孔６の配置ピッチは、１００～７００mmの範囲とすることが望ましい。
　噴気孔６の配置ピッチは、小さくし過ぎると、圧縮エアー送出手段８から送り込む圧縮空気の容量を増大させる必要がある。逆に、噴気孔６の配置ピッチを大きくしすぎると、洗浄範囲がまばらになる。本発明者らが検討したところによると、これらの問題が生じない、散気管７の好適な配置間隔は１００～７００mmの範囲である。
　さらに、本発明者らは、散気管群（噴気孔径２mm、噴気孔の取付け角度３０°、１噴気孔あたりの空気の体積流量１０Ｌ／ｍｉｎ）を、埋設深度３００mm及び５００mmで設置した場合における、噴気孔１孔あたりの気泡の噴出範囲を確認する試験を行った。図８は、その試験結果を示す、ろ過砂層２を平面の方向から見たイメージ図である。１噴気孔あたりの空気の体積流量は、噴気孔６の位置での圧力と温度の条件によるものである。
　上記試験の結果、何れの深度の場合でも、散気管７に送り込む空気の量を増加させるに従い、噴気孔６から噴出する気泡１０の範囲１２は大きくなり、最終的には、図８に示すように、散気管７の軸方向を長軸とする楕円状になった。
　気泡１０が噴出する範囲１２が楕円状になる理由として、散気管７の近傍ではろ過砂層２の空隙率が大きく気泡が移動しやすいこと、散気管７に気泡１０が付着し散気管７の軸方向に沿って気泡１０が移動することなどが考えられる。
　気泡１０が噴出する楕円状の範囲１２の大きさは、埋設深度３００mm（図８（ａ））の場合、長軸の長さＬ１が３５～４０cm、短軸の長さＬ２が２５～３０cmとなった。一方、埋設深度５００mm（図８（ｂ））の場合、長軸の長さＬ１が４０～４５cm、短軸の長さＬ２が３０～３５cmとなった。
　このように本発明者らが行った試験によれば、１つの噴気孔６から噴出される気泡１０の範囲は、散気管７の埋設深度にも依存することが確認された。これは、散気管７の埋設深度を深くする程、気泡１０はろ過砂層２の表面に達するまでの間に分散し、広がるためと考えられる。
　以上より、散気管７の埋設深度を３００～５００mmの範囲とする場合は、散気管７の配置間隔は、１００～３００mmの範囲とすることが好ましい。
　また、散気管７の埋設深度を３００～５００mmの範囲とする場合は、噴気孔６の配置ピッチは、１５０～５００mmの範囲とすることが好ましい。
　さらに、本発明者らは、散気管群（噴気孔径２mm、噴気孔の取付け角度３０°、噴気孔ピッチ３００mm、散気管の間隔３００mm、埋設深度５００mm）に送り込む空気の体積流量と、気泡の噴出範囲との関係を確認する試験を行った。図９（ａ）～（ｃ）は、空気の体積流量８０Ｌ／ｍｉｎ、１５０Ｌ／ｍｉｎ、３００Ｌ／ｍｉｎの各条件で試験したときの試験結果を示す、ろ過砂層２を平面の方向から見たイメージ図である。
　散気管７に送り込む空気の体積流量が１５０Ｌ／ｍｉｎ（１噴気孔あたり１０Ｌ／ｍｉｎ）までの間は、空気の体積流量の増加に伴い、気泡１０の噴出範囲は徐々に広がることが確認された。
　散気管７に送り込む空気の体積流量が１５０～２００Ｌ／ｍｉｎ（１噴気孔あたり１０～１３Ｌ／ｍｉｎ）の範囲では、散気管７の設置範囲に均一に気泡が分散されることが確認された。
　散気管７に送り込む空気の体積流量が２００Ｌ／ｍｉｎ（１噴気孔あたり１３Ｌ／ｍｉｎ）を超える場合は、噴出する気泡１０の径が大きくなることが確認された。気泡１０の径が大きくなると、気泡１０に付随してろ過砂が舞い上がりやすくなり、ろ過砂が流出する虞がある。
　以上より、前述の試験条件（噴気孔径２mm、噴気孔の取付け角度３０°、噴気孔ピッチ３００mm、散気管の間隔３００mm、埋設深度５００mm）での、圧縮エアー送出手段８から散気管７に送り込む空気の体積流量は、１噴気孔あたりの流量が１０～１３Ｌ／ｍｉｎの範囲とすることが好ましい。ただし、噴気孔ピッチや散気管の間隔が前記の実験条件と変われば、体積流量の範囲は変動すると予想される。このため、体積流量の範囲は２～３０Ｌ／ｍｉｎの範囲とすることが好ましい。
　以上説明したように、本発明は、ろ過砂に対する作動流体として圧縮空気を使用するので、ろ過砂層に水又は海水を注入する従来の方式と比較して設備を小型化し、工事規模やランニングコストを低減できる。また、本発明は、圧縮エアー送出手段から散気管に定期的に空気を送り込むことにより、ろ過砂層の目詰まりを確実に防止できる。
　本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
　例えば上記の実施例では、圧縮エアー送出手段８から空気を送り込みろ過砂層を逆洗浄したときに、ろ過砂層２の上方に巻き上げられた懸濁物質は、波浪や潮流を利用して取水エリアの系外に排出する例を開示したが、懸濁物質を取り除く手段はこれに限らない。例えば、ろ過砂層２の上方に吸水ポンプと接続された吸水管を設け、ろ過砂層２の上方に巻き上げられた懸濁物質を、吸水管から吸引するように構成しても良い。
　また、上記の実施例では、ろ過砂が噴気孔から散気管内に逆流しないようにする構成として、噴気孔は海底における設置時に水平方向よりも下向きとなる範囲にのみ設ける構成や、噴気孔自体をノズル状とする構成（図４（ａ））、噴気孔に別部材のノズルを取り付ける構成（図４（ｂ））などを開示したが、ろ過砂の逆流を防止する手段はこれらに限らない。
　例えば、図１０に示すように、散気管７をろ過砂の径よりも小さい孔径のネット１３で覆うことにより、ろ過砂の逆流を防止しても良い。あるいは、図１１に示すように、ろ過砂の径よりも小さい孔径の輪状の多孔質体１４を、散気管７の噴気孔６の位置に取付けることにより、ろ過砂の逆流を防止しても良い。
　上記いずれの構成を用いた場合も、噴気孔６を設ける範囲を水平方向よりも下側に限定する必要は無くなり、噴気孔６を散気管７の全周のどの位置に設けた場合でも、ろ過砂の逆流を防止できる。なお、図１０では、ネット１３を散気管７全体に取り付ける例を示したが、ネット１３は、図１１の実施例と同様、噴気孔６が存在する位置にのみ取り付けても良い。
１　海水浸透取水設備
２　ろ過砂層
３　支持砂利層
４　取水管
５　洗浄システム
６　噴気孔
７　散気管
８　圧縮エアー送出手段

Claims (10)

  1. 　海底のろ過砂層及び支持砂利層を浸透してきた海水を、前記支持砂利層に埋設された取水管で取水する海水浸透取水設備の、前記ろ過砂層から目詰まりの原因となる懸濁物質を取り除いて洗浄するシステムであって、
    　前記ろ過砂層に埋設され、噴気孔を有した散気管と、この散気管に空気を送り込む圧縮エアー送出手段とを備え、前記噴気孔から前記空気を噴出させることにより前記ろ過砂層のろ過砂を攪拌し、前記ろ過砂層に混入又は堆積した前記懸濁物質を取り除くことを特徴とする洗浄システム。
  2. 　前記散気管の埋設深度は、２００～７００mmの範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の洗浄システム。
  3. 　前記散気管を複数本並べて埋設し、各散気管の配置間隔は、１００～６００mmの範囲としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄システム。
  4. 　前記噴気孔の配置ピッチは、１００～７００mmの範囲としたことを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の洗浄システム。
  5. 　前記噴気孔は、海底における設置時に水平方向よりも下向きとなる範囲に設けたことを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の洗浄システム。
  6. 　前記噴気孔の孔径は、前記ろ過砂の平均粒径の５倍以下のサイズとしたことを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の洗浄システム。
  7. 　前記噴気孔は、隣接する他の散気管の噴気孔と干渉しない位置に設けたことを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の洗浄システム。
  8. 　前記噴気孔の形状は、前記散気管の外部側に突出したノズル状であることを特徴とする請求項１～７の何れかに記載の洗浄システム。
  9. 　前記散気管の形状は、海底における設置時に前記噴気孔の位置が上下方向に最も低い位置となるように、波状に曲げられていることを特徴とする請求項１～８の何れかに記載の洗浄システム。
  10. 　前記圧縮エアー送出手段から前記散気管に送り込む１噴気孔あたりの空気の体積流量は、２～３０Ｌ／ｍｉｎの範囲としたことを特徴とする請求項１～９の何れかに記載の洗浄システム。
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