JP2007105577A - 沈砂分離設備 - Google Patents

Abstract

【課題】原水中の砂を分離し沈降させ集積して貯溜ホッパへ導く設備を一つにまとめて設備のコンパクト化を図り、省スペース化を実現できる沈砂分離設備を提供すること。
【解決手段】原水中の砂を分離する分離装置１１と、この分離装置にて分離された砂Ｐを沈降して集積し、貯留ホッパ１３へ導く沈砂集積装置１２とがそれぞれ上部、下部に一体に配置される。上記分離装置は、原水の流速を減速させて原水中の砂を分離する分離流路１５と、砂が分離された原水をメイン排水管１６へ導く排水流路１７とを有し、分離流路の底板２３、２４に、分離された砂を沈砂集積装置へ落下させるスリット２１が設けられる。沈砂集積装置は、分離装置のスリットから落下した砂を沈降させて集積する沈砂室２５と、この沈砂室内において水平面内で回転して、当該沈砂室に堆積した砂をこの沈砂室の排砂口３１に集積するブレード２６を備えた掻寄装置３９とを有するものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、水処理設備を流れる原水中の砂を分離して沈降させ、貯留ホッパへ導く沈砂分離設備に関する。

下水処理場、浄水場または各種工場排水処理場などの水処理設備では、特許文献１に記載のように、原水中に混在した砂を沈降させ分離させる沈砂池と、この沈砂池にて分離された沈砂を原水と共に汲み上げる揚砂装置と、この揚砂装置にて汲み上げられた原水から砂を分離する大容量の分離装置と、この分離された砂を貯留ホッパへ搬送するスクリューコンベヤ装置と、砂を貯留する上記貯留ホッパとが設けられている。
特開平３‐１４６１４７号公報

上述のように、従来の水処理設備では、揚砂装置からの原水中の砂を大容量の分離装置にて分離し、分離された砂をスクリューコンベヤ装置を用いて貯留ホッパへ搬送することから、揚砂装置から貯留ホッパまでに大きなスペースが必要になる。従って、例えば地下などの限られたスペースに上記分離装置及びスクリューコンベヤ装置などを配置することは、非常に困難なレイアウトになっている。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、原水中の砂を分離し沈降させ集積して貯溜ホッパへ導く設備を一つにまとめて設備のコンパクト化を図り、省スペース化を実現できる沈砂分離設備を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、原水中の砂を分離する分離装置と、この分離装置にて分離された砂を沈降して集積し、貯留ホッパへ導く沈砂集積装置とがそれぞれ上部、下部に一体に配置され、上記分離装置は、原水の流速を減速させて当該原水中の砂を分離する分離流路と、砂が分離された原水を排水路へ導く排水流路とを有し、上記分離流路の底面に、分離された砂を上記沈砂集積装置へ落下させるスリットが設けられ、上記沈砂集積装置は、上記分離装置の上記スリットから落下した砂を沈降させて堆積する沈砂室と、この沈砂室内において水平面内で回転して、当該沈砂室に堆積した砂をこの沈砂室の排砂口に集積する掻寄装置と、を有して構成されたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記分離装置の分離流路が螺旋構造に構成されたことを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記分離装置の分離流路のスリットは、当該分離流路における遠心力作用方向外側の周壁に沿って当該分離流路の底面に螺旋形状に形成され、また、上記分離流路の底面は、上記スリットへ向かって斜め下方に傾斜する傾斜底面として構成されたことを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、上記沈砂集積装置の沈砂室に排水弁が、当該沈砂室の排砂口下流側に砂排出弁がそれぞれ設置され、これらの弁は分離装置への原水の供給停止時に開操作されて、上記分離装置及び上記沈砂集積装置内の原水を上記排水弁を経て排水し、上記沈砂室内の砂を上記排砂口及び上記砂排出弁を経て貯留ホッパへ導入し得るよう構成されたことを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、一体に配置された上記分離装置と上記沈砂集積装置のうち、沈砂集積装置の排砂室における排砂口の鉛直下方に貯留ホッパが接続されたことを特徴とするものである。

請求項１または４に記載の発明によれば、分離装置の分離流路内で原水の流速が減速されることから、この分離流路内を流れる原水中の砂に作用する重力によって、原水中の砂を良好に分離できるので、当該分離装置の高さを低減してコンパクト化を達成できる。また、沈砂集積装置の沈砂室に堆積した砂を排砂口に集積する掻寄装置が当該沈砂室内において水平面内で回転することから、当該沈砂集積装置の高さを低減してコンパクト化を達成できる。これらのことから、分離装置と沈砂集積装置を一体化した沈砂分離設備のコンパクト化を達成でき、省スペース化を実現できる。

請求項２に記載の発明によれば、分離装置の分離流路が螺旋構造に構成されたことから、この分離流路内を流動する原水中の砂に重力が作用すると共に、遠心力を作用させることもできるので、この砂を原水から更に良好に分離することができる。

請求項３に記載の発明によれば、分離装置の分離流路のスリットが、当該分離流路における遠心力作用方向外側の周壁に沿って当該分離流路の底面に螺旋形状に形成されたことから、この螺旋形状のスリットを通して、分離した砂を沈砂集積装置の沈砂室内へ分散して沈降させ堆積させることができる。

また、分離流路の底面が、スリットへ向かって斜め下方に傾斜する傾斜底面として構成されたことから、当該分離流路内で分離された砂をスリットへ集中して導くことができる。

請求項５に記載の発明によれば、沈砂集積装置の排砂室における排砂口の鉛直下方に貯留ホッパが接続されたことから、沈砂室に堆積された砂を滞留させることなく円滑に貯留ホッパに導入することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る沈砂分離設備の一実施形態を、貯留ホッパとともに示す斜視図である。図２は、図１の沈砂分離設備を示す縦断面図である。

これらの図１及び図２に示すように、沈砂分離設備１０は、分離装置１１が上部に、沈砂集積装置１２が下部に一体に配置されて、一つにまとめられたものである。上記分離装置１１は、原水中に混在した砂Ｐを分離するものであり、また、上記沈砂集積装置１２は、分離装置１１により分離された砂Ｐを沈降して集積し貯留ホッパ１３へ導くものである。この貯留ホッパ１３は、沈砂集積装置１２から導入された砂Ｐを貯留するものであり、沈砂集積装置１２の沈砂室２５における排砂口３１（共に後述）の鉛直下方に、後述の砂排出管３２を介して接続されている。

上記分離装置１１は、原水搬送管１４から供給された原水を水平面内で低速度で流動させながら、その間に原水中に混在する砂Ｐを分離させる分離流路１５と、砂Ｐが分離された原水をメイン排水管１６へ向けてオーバーフローさせて導く排水流路１７とを有して構成される。上記分離流路１５は、図３に示すように、原水搬送管１４に接続されて、この原水搬送管１４からの原水を減速させる減速流路１８と、この減速流路１８に連設されて螺旋構造に構成された螺旋流路１９とを備えてなる。

上記減速流路１８は、流路断面積が原水搬送管１４よりも大きく形成されており、原水搬送管１４から流入した原水の流速を減速する。また、上記螺旋流路１９は、分離装置１１の中心方向へ向かって渦巻き形状に形成されており、この中心部分に、沈砂集積装置１２に対して開口する排出口２０が形成されている。減速流路１８にて減速された原水は、螺旋流路１９に導入されて渦巻き状に緩やかに流動し、排出口２０及び後述のスリット２１を経て沈砂集積装置１２内へ流入し、オーバーフローして排水流路１７を通りにメイン排水管１６を経て排水される。

上記スリット２１は、螺旋流路１９における遠心力作用方向外側の周壁２２に沿って、当該螺旋流路１９の底板２４に螺旋形状に形成され、且つ、減速流路１８の底板２３にも連続して直線形状に形成される。また、減速流路１８の底板２３及び螺旋流路１９の底板２４は、図２に示すように、上記スリット２１へ向かって斜め下方へ傾斜する傾斜底板として構成されている。また、これらの減速流路１８の底板２３及び螺旋流路１９の底板２４の下方に、分離装置１１と沈砂集積装置１２とを隔てる隔壁３８が設けられている。

ここで、図２中の記号Ａ、Ｂは、螺旋流路１９における原水の流れ方向を示し、記号Ａは、紙面の奥側から手前側へ向かって原水が流れることを示し、記号Ｂは、紙面の手前側から奥側へ向かって原水が流れることを示す。また、図３において、分離流路１５における原水の流れ方向を矢印Ｃで示す。

螺旋流路１９内において原水が上述のように緩く渦巻状に流れる間に、流体よりも重い固形分（砂Ｐ）が重力の作用で沈降し、更にこの砂Ｐは、遠心力の作用で螺旋流路１９の外側へ押し出される。これらの重力及び遠心力の作用で、原水中の砂Ｐが原水から分離される。この分離された砂Ｐは、遠心力の作用と、螺旋流路１９における傾斜底板２４の斜面及び重力の作用とによって、螺旋流路１９の遠心力作用方向外側の周壁２２に沿うスリット２１内へ集中し、このスリット２１から沈砂集積装置１２の沈砂室２５内へ落下する。このスリット２１から沈砂室２５内への砂Ｐの落下は、スリット２１の渦巻形状に沿って分散して実施される。

上記スリット２１から落下できなかった原水中の砂Ｐは、螺旋流路１９の中心部において底板２４がなくなるので、この中心部の排出口２０から沈砂集積装置１２の沈砂室２５内へ落下する。

一方、沈砂集積装置１２は、分離装置２１のスリット２１及び排出口２０から落下した砂Ｐを沈降させて、底面３０に堆積させる沈砂室２５と、この沈砂室２５内に配設された複数枚のブレード２６を備えた掻寄装置３９とを有して構成される。沈砂室２５の底面３０には、図４にも示すように、中央位置に排砂口３１が形成され、この排砂口３１に連通して砂排出管３２（図２）が接続される。

上記砂排出管３２は、開閉可能な砂排出弁(例えばバタフライ弁)３３を介して貯留ホッパ１３に接続される。従って、砂排出弁３３は、沈砂室２５の排砂口３４の下流側に設置される。また、砂排出管３２は、砂排出弁３３の上流側において、サブ排水管３４を介してメイン排水管１６に接続され、このサブ排水管３４に開閉可能な排水弁３５が配設されている。上記砂排出弁３３は、開操作時に、沈砂室２５内の砂Ｐを排砂口３１、砂排出管３２及び当該砂排出弁３３を経て貯溜ホッパ１３へ導入可能とする。また、上記排水弁３５は、開操作時に、分離装置１１及び沈砂集積装置１２内に貯溜された原水を、サブ排水管３４及び当該排水弁３５を経てメイン排水管１６へ流し排水する。

上記掻寄装置３９は、図４に示すように、駆動軸２７から放射状に延在する複数本の回転アーム２８を備え、この回転アーム２８に１枚または複数枚のブレード２６が取り付けられて構成される。上記駆動軸２７は、図２に示すように、分離装置１１及び沈砂集積装置１２の中央位置において、これらの分離装置１１及び沈砂集積装置１２を貫通して設置され、駆動モータ２９に連結される。従って、駆動モータ２９の起動により、駆動軸２７を介して回転アーム２８が水平面内で回転し、各回転アーム２８に取り付けられた１枚または複数枚のブレード２６が沈砂室２５内において水平面内で回転する。図４の矢印αは、ブレード２６の水平面内での回転方向を示す。この水平面内で回転するブレード２６が、沈砂室２５の底面３０に堆積された砂Ｐを排砂口３１へ向かって掻き集める。

尚、図２及び図４中の符号３６は、駆動軸２７を軸支する軸受であり、符号３７は、この軸受３６を支持するステーである。

駆動モータ２９の停止時には、砂排出弁３３及び排水弁３５を閉状態とする。この状態で沈砂分離設備１０内に原水が供給され、分離装置１１の螺旋流路１９の機能で原水中の砂Ｐが分離され、この砂Ｐは、沈砂集積装置１２の沈砂室２５内に沈降し、その底面３０に分散して堆積される。

沈砂分離設備１０への原水の供給を停止した後、まず排水弁３５を開操作して、分離装置１１及び沈砂集積装置１２内に貯溜した、砂Ｐを分離した後の原水をサブ排水管３４を経てメイン排水管１６へ導き排水する。次に、砂排出弁３３を開操作して、この砂排出弁３３上流側の砂排出管３２内に貯留した砂Ｐを貯留ホッパ１３内へ落下させる。その後、駆動モータ２９を起動して掻寄装置３９のブレード２６を沈砂室２５内において水平面内で回転させ、この沈砂室２５の底面３０に堆積した砂Ｐを当該底面３０の排砂口３１へ集積させ、砂排出管３２を経て貯留ホッパ１３へ導入して、この貯留ホッパ１３内に貯留する。

以上のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果（１）〜（５）を奏する。
（１）分離装置１１の分離流路１５（減速流路１８及び螺旋流路１９）内で原水の流速が減速され、更に螺旋流路１９が螺旋構造に構成されたことから、この分離流路１５内を流れる原水中の砂Ｐに作用する重力と遠心力によって、原水中の砂Ｐを良好に分離できるので、分離装置１１の高さＨ１を低減してコンパクト化を達成できる。また、沈砂集積装置１２の沈砂室２５に堆積した砂Ｐを排砂口３１に集積する掻寄装置３９のブレード２６が、沈砂室２５内において水平面内で回転することから、沈砂室２５内にスクリューコンベヤ等が配設される場合に比べ、当該沈砂集積装置１２の高さＨ２を低減してコンパクト化を達成できる。これらのことから、分離装置１１と沈砂集積装置１２を一体化した沈砂分離設備１０のコンパクト化を達成でき、省スペース化を実現できる。

（２）更に、分離装置１１の高さＨ１と沈砂集積装置１２の高さＨ２が共に低減されたことにより、既設の貯留ホッパへの設置が可能となり、関連するベルトコンベアなどの設備を撤去できることから、沈砂分離設備１０と上記貯留ホッパを含めたレイアウト構造の自由度を高めることができる。

（３）沈砂集積装置１２の沈砂室２５では、水平面内で回転する掻寄装置３９のブレード２６を用いることで、この沈砂室２５内の底面３０に堆積した砂Ｐを移動させるので、スクリューコンベヤ等で砂Ｐを移動させる場合に比べ、沈砂室２５内における砂の堆積量が少ない状態でも、砂Ｐを効率的に排砂口３１へ移動させることができる。

（４）分離装置１１の分離流路１５（減速流路１８、螺旋流路１９）におけるスリット２１が、螺旋流路１９における遠心力作用方向外側の周壁２２に沿って当該螺旋流路１９の底板２４に螺旋形状に形成され、更に連続して減速流路１８の底板２３にも形成されたことから、この螺旋形状のスリット２１を通して、分離した砂Ｐを沈砂集積装置の沈砂室２５内へ分散して沈降させ堆積させることができ、沈砂室２５内への砂Ｐの堆積量を増大させることができる。

（５）減速流路１８の底板２３及び螺旋流路１９の底板２４が、スリット２１へ向かって斜め下方に傾斜する傾斜底板として構成されたことから、当該分離流路１５（減速流路１８、螺旋流路１９）内で分離された砂Ｐをスリット２１へ集中して導くことができる。

（６）沈砂集積装置１２における沈砂室２５の排砂口３１の鉛直下方に、砂排出管３２を介して貯留ホッパ１３が接続されたことから、沈砂室２５に堆積された砂Ｐを滞留させることなく円滑に貯留ホッパ１３に導入することができる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、沈砂分離設備１０の沈砂集積装置１２における排砂口３１の鉛直下方に、砂排出管３２を介して貯留ホッパ１３が接続されるものを述べたが、この貯留ホッパ１３は、エルボ管またはベンド管などを用いて排砂口３１の下方に配置されてもよい。

また、上記実施の形態において、掻寄装置は、図示した掻寄装置３９以外の公知の掻寄装置であってもよい。例えば、図５に示すように、掻寄装置３９の回転アーム２８及びブレード２６に代えて、全体としてＳ字形状に湾曲した２枚の掻寄部材４１を駆動軸２7に直接取り付け、これらの掻寄部材４１により沈砂室２５の底面３０に堆積した砂Ｐを掻き寄せる掻寄装置４０であってもよい。

本発明に係る沈砂分離設備の一実施形態を、貯留ホッパとともに示す斜視図である。 図１の沈砂分離設備を示す縦断面図である。 図２のIII‐III線に沿う断面図である。 図２のIV‐IV線に沿う断面図である。 図４の掻寄装置とは異なる掻寄装置を示す、図４に対応した断面図である。

符号の説明

１０ 沈砂分離設備
１１ 分離装置
１２ 沈砂集積装置
１３ 貯留ホッパ
１５ 分離流路
１６ メイン排水管
１７ 排水流路
１８ 減速流路
１９ 螺旋流路
２０ 排出口
２１ スリット
２５ 沈砂室
２６ ブレード
２８ 回転アーム
３１ 排砂口
３３ 砂排出弁
３５ 排水弁
３９ 掻寄装置
Ｐ 砂

Claims (5)

1. 原水中の砂を分離する分離装置と、この分離装置にて分離された砂を沈降して集積し、貯留ホッパへ導く沈砂集積装置とがそれぞれ上部、下部に一体に配置され、
   上記分離装置は、原水の流速を減速させて当該原水中の砂を分離する分離流路と、砂が分離された原水を排水路へ導く排水流路とを有し、上記分離流路の底面に、分離された砂を上記沈砂集積装置へ落下させるスリットが設けられ、
   上記沈砂集積装置は、上記分離装置の上記スリットから落下した砂を沈降させて堆積する沈砂室と、この沈砂室内において水平面内で回転して、当該沈砂室に堆積した砂をこの沈砂室の排砂口に集積する掻寄装置と、を有して構成されたことを特徴とする沈砂分離設備。
2. 上記分離装置の分離流路が、螺旋構造に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の沈砂分離設備。
3. 上記分離装置の分離流路のスリットは、当該分離流路における遠心力作用方向外側の周壁に沿って当該分離流路の底面に螺旋形状に形成され、
   また、上記分離流路の底面は、上記スリットへ向かって斜め下方に傾斜する傾斜底面として構成されたことを特徴とする請求項２に記載の沈砂分離設備。
4. 上記沈砂集積装置の沈砂室に排水弁が、当該沈砂室の排砂口下流側に砂排出弁がそれぞれ設置され、
   これらの弁は分離装置への原水の供給停止時に開操作されて、上記分離装置及び上記沈砂集積装置内の原水を上記排水弁を経て排水し、上記沈砂室内の砂を上記排砂口及び上記砂排出弁を経て貯留ホッパへ導入し得るよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の沈砂分離設備。
5. 一体に配置された上記分離装置と上記沈砂集積装置のうち、沈砂集積装置の排砂室における排砂口の鉛直下方に貯留ホッパが接続されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の沈砂分離設備。

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