JP2010058044A - 揚砂装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力水の使用量を抑えつつも沈砂の揚砂効率を従来よりも向上させることができる揚砂装置（ジェットポンプ）を提供すること。
【解決手段】ジェットポンプ１は、沈砂ピット３の中央に配置される吸込管２と、沈砂ピット３の底部に形成される内周面４ｃが円形状の槽４と、槽４の底面４ｅにおいて当該底面４ｅより下に配設され吸込管２の吸込口２ａに対向する吐出口５ａを有する駆動水管５と、槽４の内周面４ｃに沿って圧力水を噴射する噴射ノズル６とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水処理場やポンプ場の沈砂池に設置され、その池底に沈降した沈砂を揚砂するための揚砂装置に関する。特にジェットポンプ方式の揚砂装置に関する。

下水処理場などの沈砂池から沈砂を揚砂するための揚砂装置としてはバケットコンベア方式のものが従来多用されていたが、近年、臭気対策・維持管理の簡略化・設備費低減対策などの観点から、ジェットポンプ方式の揚砂装置の採用が増加してきている。ジェットポンプ方式の揚砂装置とは、ノズルから高圧で水を噴出させ、このとき生じる負圧を利用して沈砂の吸い込み・吐き出しをおこなう方式の揚砂装置のことをいう。

ここで、ジェットポンプ方式の揚砂装置に関する技術としては、例えば特許文献１に記載された技術がある。特許文献１に記載された揚砂装置（ジェットポンプ）では、圧力水を噴射して吸込口の周囲に旋回流を発生させる噴射ノズルを沈砂ピット内に設けていることを特徴としている。そして特許文献１の中において、噴射ノズルからの旋回流によって沈砂ピットの中心部分に沈砂を寄せ集めることができ、その結果、ジェットポンプの揚砂効率を向上させることができる、と称されている。

特開２００５−２４６２７２号公報

一方、ジェットポンプ方式の揚砂装置においては、沈砂ピットに配設されたその吸込口近傍以外の場所に位置する沈砂の吸引力は小さく、沈砂ピットに溜まった沈砂の一部しか除去することができないという問題が従来からある。ここで、前記の特許文献１に記載された技術によると、この問題はある程度改善される。しかしながら、特許文献１に記載のジェットポンプでは、旋回流の発生を噴射ノズルに頼っており、多量の圧力水を必要とすることになる。圧力水の必要量が増加するとその供給ポンプの仕様をワンランク上げなければならないケースもあり、イニシャルコスト、運転コストに影響する。また、実際の現場においては、沈砂ピット内に沈砂をできるだけ残さないようにするためのノズルの配置、およびその運転方法が難しいということである。すなわち、沈砂をできるだけ残さないようにするための対策として、圧力水を噴射する噴射ノズルを沈砂ピット内に設けるだけでは、現状、十分な対策とは言えない。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、圧力水の使用量を抑えつつも沈砂の揚砂効率を従来よりも向上させることができる揚砂装置（ジェットポンプ）を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、沈砂ピットの底部に内周面が円形状の槽を形成するとともに、この槽の底面よりも下に駆動水管を配設することにより、従来技術に比し沈砂が溜まりやすいデッドゾーンが形成されにくくなるとともに旋回流が発生しやすくなり、これにより前記課題を解決できることを見出し、この知見に基づき本発明が完成するに至ったのである。

すなわち、上記課題を解決するために本発明は、沈砂ピットの中央に配置される吸込管と、前記沈砂ピットの底部に形成される内周面が円形状の槽と、前記槽の底面において当該底面より下に配設され、前記吸込管の吸込口に対向する吐出口を有する駆動水管と、前記槽の内周面に沿って圧力水を噴射する噴射ノズルと、を備える揚砂装置を提供する。

この構成によると、沈砂ピットの底部に形成される円形状の槽の内周面に沿って噴射ノズルから圧力水を噴射することで旋回流が発生する。ここで、沈砂ピットの底部に内周面が円形状の槽を形成するとともに、この槽の底面よりも下に駆動水管を配設することで、沈砂が溜まりやすいデッドゾーンが形成されにくくなるとともに沈砂ピットの底部には旋回流が発生しやすくなる。このため、噴射ノズルの数を少なくしても、すなわち圧力水の使用量を抑えつつも、沈砂の揚砂効率を従来よりも向上させることができる。

また本発明において、前記槽の底面の中央部は、前記駆動水管の吐出口に向けて斜め上方に傾斜していることが好ましい。この構成によると、駆動水管から噴出する圧力水に、沈砂が導かれやすくなり、沈砂の揚砂効率をより向上させることができる。

さらに本発明において、前記槽の底面と、前記駆動水管の吐出口先端とが、面一にされていることが好ましい。この構成によると、駆動水管から噴出する圧力水に、沈砂がより導かれやすくなり、沈砂の揚砂効率をさらに向上させることができる。

さらに本発明において、前記槽の内周面には沈砂を当該槽内に導くための導入部が形成され、当該導入部は、沈砂が当該槽に流れてくる集砂方向に対向する位置に設けられていることが好ましい。

この構成によると、槽の内周面の集砂方向に対向する位置に沈砂の導入部を設けることで、沈砂を含む流体の旋回流がより発生しやすくなる。

さらに本発明において、前記噴射ノズルは、前記導入部に近接して設けられていることが好ましい。この構成によると、沈砂を含む流体の旋回流がより発生しやすくなる。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明においては、ジェットポンプ方式の揚砂装置のことを「ジェットポンプ」と呼ぶこととする。

（ジェットポンプの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係るジェットポンプ１（揚砂装置）の側面図である。図２は、図１に示すジェットポンプ１の平面図である。また図３は、図１のＡ部拡大図およびＢ−Ｂ断面図である。なお、図１には、図２に示した集砂装置１４を示していない。

図１および図２に示すように、本実施形態のジェットポンプ１は、沈砂ピット３の中央に配置された吸込管２と、沈砂ピット３の底部に形成された槽４と、槽４の底面４ｅにおいて当該底面４ｅより下に配設された駆動水管５と、槽４の内周面４ｃに沿って圧力水を噴射する噴射ノズル６と、集砂装置１４とを備えている。

ここで、沈砂ピット３は、下水処理場やポンプ場に設けられた沈砂池１００の底に形成されるものである。沈砂池１００とは、下水処理場やポンプ場に到達した下水が最初に流れ込むコンクリート製の池で、下水に含まれる砂および夾雑物を除去するために設けられる。水よりも比重が大きい砂は、下水をゆっくり流すことで沈砂池１００の底に沈み、そして集砂装置１４により、沈砂ピット３に流し込まれる。

沈砂ピット３は、コンクリート製であり、図１に示したように、四角錘形状部３ａと四角柱形状部３ｂとから構成されている。四角錘形状部３ａは、上面が開放され下方に向かうほど狭くなる形状となっている。また、四角柱形状部３ｂは、四角錘形状部３ａの下部からその下方に延在させて設けられ、沈砂ピット３の底部を形成している。

（集砂装置）
図２に示したように、集砂装置１４は、所定の間隔で配置される複数の噴射ノズル１２と、噴射ノズル１２に接続する送水管１３とを有しており、沈砂池１００の底に配設される。そしてこの送水管１３には、圧力水ポンプ（不図示）が接続されている。圧力水ポンプより送水管１３を介して噴射ノズル１２に水が供給される。この噴射ノズル１２からの噴流により沈砂が沈砂ピット３に流し込まれる。なお、図２に示した集砂方向Ｘは、沈砂池１００の底に沈んだ沈砂が、集砂装置１４により、下水とともに流される（移動させられる）方向を示している。また、集砂装置１４は、図２に示したように一列だけ設けられるものに限定されず、複数列、設けられてもよい。

（吸込管）
沈砂ピット３の中央に配置された吸込管２は、その先端の吸込口２ａから沈砂ピット３に流し込まれた沈砂を吸引し、当該吸込管２に接続された沈砂移送管（不図示）を介して沈砂分離機（不図示）へ沈砂を排出するためのものである。吸込管２は、筒状の鋼製品であり、その長手方向を鉛直方向に合わせて、沈砂ピット３の中央に配置されている。

（沈砂ピットの底部に形成される槽）
沈砂ピット３の底部に形成された槽４は、その内周面４ｃが円形状に形成されたコンクリート製の円柱状の槽である。図２に示したように、この槽４には沈砂（沈砂を含む下水）の導入部４ａがその内周面４ｃの一部に凹部として形成されている。この導入部４ａは、沈砂が沈砂ピット３に流れてくる集砂方向Ｘに対向する位置の内周面４ｃに形成されている。さらには、この導入部４ａは、集砂装置１４と吸込管２との間の内周面４ｃに形成されている。また、図２に示したように、導入部４ａは、その平面視において、槽４の円形状の内周面４ｃとなめらからに接続するように所定の幅を持たせて形成され、流れ込んできた沈砂が内周面４ｃに沿って流れるように形成されている。また、図１に導入部４ａの側面視を示すように、導入部４ａは、所定の幅を有する斜面部として内周面４ｃに形成されている。

また、槽４の底面４ｅの中央部は、図３（ａ）に示したように、駆動水管５の吐出口５ａの先端に向けて斜め上方に傾斜する傾斜面４ｄを有し円錐状に形成されている。さらにこの中央部の中心において、槽４の底面４ｅと、駆動水管５の吐出口５ａの先端とが、面一にされている。ここで面一とは、いずれか一方が突出するようなことがなく、いずれもほぼ同じ高さ（レベル）にされていることをいう。なお、槽４の底面４ｅと内周面４ｃとの境界部は、斜めに面取りが施されている。

なお、本実施形態では、内周面４ｃが円形にされているが、この内周面４ｃは、八角形、六角形、などの円形に近い多角形でもよく、また、完全な円形である必要はなく楕円形であってもよい。また、本実施形態では、沈砂の導入部４ａは、１つしか設けられていないが、例えば沈砂ピット３に対して異なる２方向から沈砂が流れてくる場合（集砂方向Ｘが２方向ある場合）などは、その各集砂方向Ｘに対向するように導入部４ａを２つ設けてもよく、導入部４ａは１つに限られない。すなわち内周面４ｃに導入部４ａを複数設けてもよい。

また、槽４はコンクリート製に限られることはない。例えば、塩ビなどの樹脂材料で形成した槽であってもよい。樹脂材料製の槽の一例としては、いわゆる予旋回槽が挙げられる。本実施形態のように、槽４をコンクリート製とした場合、槽４を現地施工で形成することになるが、例えば樹脂材料製の予旋回槽を用いた場合には、予め工場で製造した（形成した）予旋回槽を現地で据え付けるだけの作業となり、施工時間を短縮できる。また、樹脂表面は、一般にコンクリート表面よりもなめらかであるため（摩擦係数が小さい）、槽４内に旋回流をより発生させやく、かつ沈砂の溜まりをより防ぐことができる。

（駆動水管）
駆動水管５は、吸込管２の吸込口２ａに向けて高圧水を噴射するためのものであり、圧力水ポンプ（不図示）に接続されている。なお、集砂装置１４に接続する圧力水ポンプ（不図示）と駆動水管５に接続する駆動水管用の圧力水ポンプ（不図示）とは、共通のポンプであってもよいし、別のポンプであってもよい。なお、圧力水ポンプ（不図示）は、ジェットポンプ１を構成する機器の一つである。

また、駆動水管５は、槽４に埋設され（図３（ｂ）参照）、その底面４ｅに沿って平行に槽４の中心部まで配管されている。そして、槽４の中心部において鉛直上向きに向きが変えられるとともに配管径が絞られ、その吐出口５ａが吸込管２の吸込口２ａに対向するように、当該吸込口２ａとの間に所定の間隔を設けて駆動水管５は配設されている。

なお、この駆動水管５は、図４に示したような態様で、槽４の底面４ｅより下に配設されてもよい。ここで図４は、沈砂ピット３の底部に形成された槽４に対する駆動水管５の配設の変形例を示すための図である。

まず、図４（ａ）に示すように、槽４の底面４ｅに溝４ｂ（配管ピット）を形成する。そして、その溝４ｂの底にサポート部材１０が固定され、このサポート部材１０に駆動水管５が取り付けられる。また、溝４ｂの両側上部には、受け枠部材９（アングル材）が埋め込まれ、この受け枠部材９に鋼製の蓋８が載せられる。また、蓋８の上面と槽４の底面４ｅとは面一にされている。このように、槽４の底面４ｅに形成した溝４ｂ内に駆動水管５を配設することにより、駆動水管５を必要に応じて容易に着脱することが可能になる。また、溝４ｂの上部は、槽４の底面４ｅレベルと同じレベルでふたされているため、槽４内の旋回流をまったく乱すことはない。なお、図４（ｂ）に示したように、必ずしも溝４ｂに蓋を被せる必要はない。槽４の底面４ｅよりも下に動水管５を配設することにより、従来よりも旋回流の乱れを防止することができるからである。

（沈砂ピット内に設けられた噴射ノズル）
図２に示したように、沈砂ピット３の底部に形成された槽４内には、その内周面４ｃに噴射ノズル６が１つ取り付けられている。噴射ノズル６は、槽４の内周面４ｃに沿って旋回流を発生させるためのものである。また、噴射ノズル６は、沈砂の導入部４ａの近傍に取り付けられるとともに、圧力水の噴射向きが斜め下向きになるように調整されている。そして噴射ノズル６には送水管７が接続され、この送水管７には、圧力水ポンプ（不図示）が接続されている。この圧力水ポンプ（不図示）は、駆動水管５に接続する駆動水管用の圧力水ポンプ（不図示）と共通のポンプであってもよいし、別のポンプであってもよい。なお、噴射ノズル６の数量は、１つである必要はなく複数であってもよい。また、噴射ノズル６は、少なくとも沈砂の導入部４ａごとに当該導入部４ａに近接して設けられることが好ましい。これにより、槽４の底部に旋回流がより発生しやすくなる。

（ジェットポンプの作動）
次に、ジェットポンプ１の作動について説明する。なお、以下の説明において、圧力水ポンプ（不図示）は、駆動水管５、集砂装置１４の噴射ノズル１２、および沈砂ピット３内に設けられた噴射ノズル６のいずれにも圧力水を供給する共通のポンプであるとして説明する。なお、駆動水管５、噴射ノズル１２、および噴射ノズル６への圧力水の供給の切り換えは、これらそれぞれの機器の上流側に設けられた電動バルブ（不図示）の開閉により行われる。

まず、ジェットポンプ１の圧力水ポンプ（不図示）を起動させて、集砂装置１４の噴射ノズル１２から圧力水を噴射させ、下水とともに沈砂を沈砂ピット３（槽４）に流し込む。これにより、図２に矢印で示したように、沈砂池１００の底の沈砂は、沈砂ピット３の四角錘形状部３ａに沿って流れ落ち、槽４の内周面４ｃに形成された導入部４ａから槽４内に流れ込む。

また、集砂装置１４の噴射ノズル１２から圧力水を噴射させるのと同時、または噴射ノズル１２から圧力水を噴射させた後少し時間を開けてから、沈砂ピット３（槽４）内に設けられた噴射ノズル６から槽４の内周面４ｃに沿って圧力水を噴射する。噴射ノズル６からの噴流により、導入部４ａから槽４内に流れ込んできた沈砂の流れは旋回流となる。

次に、ジェットポンプ１の駆動水管５に圧力水を供給し、その吐出口５ａから吸込管２の吸込口２ａに向けて圧力水を噴射させる。噴射された圧力水は、槽４内の沈砂とともに吸込口２ａから吸込管２内に吸引される。このようにして吸込管２内に吸引された沈砂は、当該吸込管２に接続された沈砂移送管（不図示）を経由して沈砂分離機（不図示）へ排出される。

ここで、沈砂ピット３の底部に形成した槽４の内周面４ｃを円形状とすることにより、沈砂ピット３（槽４）の底部に旋回流が発生しやすくなる。また、槽４の底面４ｅよりも下に駆動水管５を配設することで、沈砂が溜まりやすいデッドゾーンが形成されにくくなる。また、槽４の底にデッドゾーンが形成されにくくなることにより、沈砂の滞留が防止されるとともに旋回流がより発生しやすくなる。そして、槽４の底の中心部において、沈砂が圧力水とともに吸込口２ａから吸込管２内に吸引されるため、槽４内を旋回する沈砂の流れは、その旋回径を徐々に小さくして槽４の中心部に導かれることになる。したがって、本実施形態のように噴射ノズル６を１つだけ設置して圧力水の使用量を抑えても、旋回流の発生を促進することができるため、沈砂の揚砂効率を従来よりも向上させることができる。

なお、本実施形態では、槽４の内周面４ｃの集砂方向Ｘに対向する位置に沈砂の導入部４ａを設けているので、槽４の底部に旋回流がより発生しやすくなる。また、槽４の底面４ｅの中央部を、駆動水管５の吐出口５ａに向けて斜め上方に傾斜させた円錐状にし、かつ、槽４の底面４ｅと駆動水管５の吐出口５ａ先端とを、面一にしているため、駆動水管５から噴出する圧力水に沈砂が導かれやすくなり、沈砂の揚砂効率をより向上させることができている。

また、下水処理場において沈砂池１００が雨水用の沈砂池として用いられる場合、平常時、沈砂池１００は空にされる。すなわち、降雨時に沈砂池１００を用いた後は、その都度、沈砂池１００をドライ化しなければならない。そして、沈砂池１００をドライ化した際、沈砂ピット３内に沈砂が残っていると、臭気の発生原因となったり、沈砂がピットに固着したりして好ましくない。本実施形態のジェットポンプ１によると、沈砂池１００の水位が低いほど旋回流が強まるので、沈砂ピット３内から沈砂を残さず除去して沈砂池１００をドライ化することができる。

（沈砂ピットの底部に形成される槽の変形例）
図５は、沈砂ピット３の底部に形成される槽の変形例を示すためのジェットポンプの側面図である。

ここで、図１に示した槽４は円柱状の形態を有していた。これに対し、図５にその側面を示すように、変形例に係る槽４１は円錐状の形態を有している。この円錐状の形態は、下方に向かうほど狭くなる円錐状となっている。すなわち、槽４１の内周面４１ｃは、上方から下方に向かうにつれて当該槽４１の中心側へ傾斜する傾斜面となっている。なお、平面視においては、槽４１の内周面４１ｃは円形である。また、槽４１の底面４１ｅの形状は、槽４の底面４ｅと同様の形状である。さらに、図示を省略しているが、槽４の場合と同様に、沈砂の導入部がその内周面４１ｃの一部に凹部として形成され、この導入部は、沈砂が沈砂ピット３に流れてくる集砂方向Ｘに対向する位置の内周面４１ｃに形成されている。本変形例のように沈砂ピット３の底部に形成される槽を円錐状とすることで、円柱状の形態の場合に比して、槽の容量は小さくなるが、沈砂は、吸込管２の吸込口２ａに導かれやすくなる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。

本発明の一実施形態に係る揚砂装置の側面図である。 図１に示す揚砂装置の平面図である。 図１のＡ部拡大図およびＢ−Ｂ断面図である。 沈砂ピットの底部に形成された槽に対する駆動水管の配設の変形例を示すための図である。 沈砂ピットの底部に形成される槽の変形例を示すための揚砂装置の側面図である。

符号の説明

１：ジェットポンプ（揚砂装置）
２：吸込管
２ａ：吸込口
３：沈砂ピット
４：槽
５：駆動水管
５ａ：吐出口
６：噴射ノズル

Claims (5)

1. 沈砂ピットの中央に配置される吸込管と、
   前記沈砂ピットの底部に形成される内周面が円形状の槽と、
   前記槽の底面において当該底面より下に配設され、前記吸込管の吸込口に対向する吐出口を有する駆動水管と、
   前記槽の内周面に沿って圧力水を噴射する噴射ノズルと、
   を備えることを特徴とする、揚砂装置。
2. 前記槽の底面の中央部は、前記駆動水管の吐出口に向けて斜め上方に傾斜していることを特徴とする、請求項1に記載の揚砂装置。
3. 前記槽の底面と、前記駆動水管の吐出口先端とが、面一にされていることを特徴とする、請求項１または２に記載の揚砂装置。
4. 前記槽の内周面には沈砂を当該槽内に導くための導入部が形成され、当該導入部は、沈砂が当該槽に流れてくる集砂方向に対向する位置に設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の揚砂装置。
5. 前記噴射ノズルは、前記導入部に近接して設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の揚砂装置。

Images