JP2015085229A - 揚砂管の閉塞防止装置および揚砂装置 - Google Patents

Abstract

【課題】沈砂池に大量の砂が堆積している場合であっても、揚砂管を砂で閉塞させることがない揚砂管の閉塞防止装置を提供する。【解決手段】本発明に係る閉塞防止装置は、沈砂池１内に堆積する砂を吸い上げる揚砂管２の閉塞を防止するための装置である。この閉塞防止装置は、揚砂管２を囲むように配置され、沈砂池１内に設置された導水筒６を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、砂を液体とともに効率的に吸引し、かつ輸送する揚砂装置に関し、特に下水処理施設やポンプ場などに設置された沈砂池に堆積した沈砂（沈降性の砂）を真空吸引により液体とともに揚砂し、回収タンクに輸送する揚砂装置に関するものである。

沈降性の砂を含む液体は、集砂装置により沈砂池に集められ、揚砂管を通じて回収タンクに移送される。しかしながら、大量の沈砂が沈砂池に堆積していると、揚砂管の多くの部分が沈砂中に埋没し、大量の砂が高濃度で揚砂管に流入する。このため、砂の流動性がなくなり揚砂管が砂を吸引できなくなることがある。また、高密度の沈砂を吸引すると、揚砂管が砂で閉塞したり、想定よりも早期に摩耗するおそれもある。

特許４７８２０５９号公報

本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたものであり、沈砂池に大量の砂が堆積している場合であっても、揚砂管を砂で閉塞させることがない揚砂管の閉塞防止装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、そのような閉塞防止装置を備えた揚砂装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、沈砂池内に堆積する砂を吸い上げる揚砂管の閉塞を防止するための閉塞防止装置であって、前記揚砂管を囲むように配置され、前記沈砂池内に設置された導水筒を備えたことを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記導水筒の上端は、前記砂の堆積層の高さよりも高く、かつ前記沈砂池の水面よりも下方に位置していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記導水筒の下端は、前記揚砂管の吸込口の近傍に位置していることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記導水筒を前記揚砂管に対して相対的に上下動させる昇降装置をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記昇降装置は、前記沈砂池の水面よりも上方に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記揚砂管に圧縮空気を注入し、前記揚砂管の吸込口から前記圧縮空気を放出させる空気注入ラインをさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記導水筒は、その長手方向に沿って分割された複数の分割体から構成されていることを特徴とする。

本発明の他の態様は、沈砂池内に堆積する砂を吸い上げる揚砂管と、前記揚砂管で吸い上げられた砂を回収する回収タンクと、上記閉塞防止装置とを備えたことを特徴とする揚砂装置である。

本発明によれば、導水筒が沈砂池内の沈砂を適度に堰き止めることにより、揚砂管が過度に埋没されることが防止される。また、揚砂管が砂を吸い込むときに導水筒の上端から沈砂池内の水が導水筒内に導入され、導水筒内の沈砂の密度を低下させる。したがって、揚砂管が砂により閉塞されることを防止することができる。

本発明の揚砂装置の一実施形態を示す図である。 図１に示す導水筒および揚砂管の拡大図である。 揚砂装置の動作を説明するための図である。 揚砂装置の動作を説明するための図である。 揚砂装置の動作を説明するための図である。 導水筒を上下動させるための昇降装置を備えた閉塞防止装置の実施形態を示す図である。 池底に堆積している沈砂を撹拌するための空気注入ラインを備えた閉塞防止装置の実施形態を示す図である。 分割体から構成された導水筒を示す斜視図である。

以下、本発明に係る揚砂装置の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の揚砂装置の一実施形態を示す図である。図１に示すように、揚砂装置は、沈砂池１内に堆積する砂を吸い上げる揚砂管２と、揚砂管２で吸い上げられた砂を回収する回収タンク１０とを備えている。揚砂管２はその一端に吸込口２ａを有しており、この吸込口２ａは沈砂池１内の水中に没している。揚砂管２の他端は回収タンク１０に接続されている。

回収タンク１０には真空装置１２が接続されており、この真空装置１２で回収タンク１０内を減圧すると、揚砂管２に真空が形成され、沈砂池１内の沈砂（沈降性の砂）が揚砂管２を通って吸い上げられ、回収タンク１０まで移送される。回収タンク１０の下部には、回収タンク１０に回収された砂を排出するための砂排出弁１０ａが設けられている。

揚砂管２には、大気開放弁１５が設けられた大気開放管１６が接続されている。この大気開放管１６は、沈砂池１の最高水位ＨＷＬよりも若干（１００ｍｍ〜１０００ｍｍ）上方に位置する接続部１６ａで揚砂管２に接続されている。大気開放管１６に取り付けられた大気開放弁１５を開くと、揚砂管２と大気開放管１６との接続部１６ａが大気開放されるようになっている。この大気開放弁１５には制御部２０が接続されており、この制御部２０によって大気開放弁１５の開閉が制御される。

沈砂池１内には、揚砂管２を囲むように導水筒６が配置されている。揚砂管２と導水筒６とは同心状に配置されている。導水筒６の上端６ａは、沈砂池１内に形成されている砂の堆積層の高さよりも高く、かつ沈砂池１の水面よりも下方に位置している。導水筒６の下端６ｂは、揚砂管２の吸込口２ａの近傍に位置している。図１に示す例では、導水筒６の下端６ｂは砂の堆積層内に位置し、揚砂管２の吸込口２ａよりも上方に位置している。導水筒６は、図示しない支持部材で揚砂管２に連結されてもよいし、または図示しない支持部材によって地上の構造体に連結されていてもよい。

図２は、図１に示す導水筒６および揚砂管２の拡大図である。図２に示すように、揚砂管２の吸込口２ａから沈砂が吸い込まれると、砂の堆積層の上に存在する水が、矢印で示すように導水筒６の上端６ａから導水筒６内に導かれ、導水筒６内に下降流を形成する。このような水の下降流は、吸込口２ａの周囲の砂の密度を低下させるので、揚砂管２は密度が低下した砂を吸い込むことになる。したがって、揚砂管２が砂で閉塞されることが防止される。また、密度の低い砂が揚砂管２内を移送されるので、揚砂管２の過度な摩耗を防止することができる。このように、導水筒６は、揚砂管２の閉塞を防止するための閉塞防止装置を構成する。

沈砂が揚砂管２により吸い込まれている間、導水筒６は揚砂管２の周りに存在する砂を堰き止めるブロック壁として機能し、揚砂管２の吸込口２ａが大量の砂に埋没されることを防止する。したがって、吸込口２ａの周りの砂が流動化して、揚砂管２は安定した揚砂を行うことができる。

次に、揚砂装置を用いて沈砂池１の池底に堆積した砂を引き上げる動作について詳細に説明する。まず、大気開放弁１５を閉じた状態で真空装置１２を駆動する。これにより、回収タンク１０および揚砂管２の内部が減圧される。これにより、図３に示すように、砂と水とからなる固液混合体が揚砂管２内に吸引される。

揚砂管２内の固液混合体の上端が大気開放管１６の接続部１６ａよりも上方に上昇したときに大気開放弁１５を開いて接続部１６ａを大気開放する。その結果、図４に示すように、大気開放管１６の接続部１６ａよりも上方にある揚砂管２内の固液混合体は輸送用水柱となる。輸送用水柱は、そのまま揚砂管２を通って回収タンク１０に輸送される。

回収タンク１０内の真空が維持されるように、輸送用水柱の全体が回収タンク１０に入る直前に、すなわち、図５に示すように、輸送用水柱の後端部が回収タンク１０内に入りきってしまう前に、制御部２０が大気開放弁１５を閉じ、大気開放弁１５から回収タンク１０までの経路に空気の連通路ができないようにすることが好ましい。これにより大気開放弁１５からの空気の流入量を最小限にすることができるため、回収タンク１０内の圧力を低く維持でき、かつ、その圧力の変動幅を小さく保つことができる。

大気開放弁１５が再び閉じられると、図３に示すように、上述と同様に沈砂池１中の沈砂を含んだ水が揚砂管２内に吸引され固液混合体が再び形成される。その後は上述と同様の工程を繰り返すことにより、沈砂池１の底に堆積した沈砂を断続的に回収タンク１０に輸送することができる。

図６は、導水筒６を揚砂管２に対して相対的に上下動させる昇降装置２５をさらに備えた閉塞防止装置の実施形態を示す図である。この昇降装置２５は、沈砂池１の水面よりも上方に配置されており、水面の上から昇降装置２５を操作することが可能となっている。昇降装置２５としては、ジャッキ機構を使用することができるが、これに限定されない。

多雨時期や台風時などは大量の砂が沈砂池１に流入することがあり、その一方で雨量が少ない時期には沈砂量が少なくなる。移送される砂を適切な密度にするため、導水筒６の上下方向の位置が昇降装置２５によって調整される。具体的には、沈砂量が多いときには、吸い込まれる砂を少なくしつつ水を多くするために、導水筒６の下端６ｂを吸込口２ａと同じ高さか、または吸込口２ａよりも下方に位置させる。沈砂量が少ないときは、吸い込まれる砂を多くしつつ水を少なくするために、導水筒６の下端６ｂを吸込口２ａよりも上方に位置させる。このように、沈砂池１内の沈砂の量に基づいて導水筒６が昇降される。

図７は、池底に堆積している沈砂を撹拌するための空気注入ライン２９を備えた閉塞防止装置の実施形態を示す図である。空気注入ライン２９は、導水筒６の内部にまで延びており、揚砂管２の内部に連通している。より具体的には、空気注入ライン２９の一端は、導水筒６内で揚砂管２に接続されており、空気注入ライン２９の他端は、水面の上方に配置された空気注入弁３１に接続されている。空気注入弁３１には図示しない圧縮空気供給源（例えば、コンプレッサなど）が接続されており、空気注入弁３１を開くと圧縮空気が空気注入ライン２９に供給されるようになっている。空気注入弁３１は制御部２０に接続され、空気注入弁３１の開閉動作は制御部２０によって制御される。

揚砂管２には主弁３５が設けられている。この主弁３５は、空気注入ライン２９と揚砂管２との接続点よりも上方に位置している。主弁３５を閉じた状態で空気注入弁３１を開くと、圧縮空気が空気注入ライン２９を通じて揚砂管２内に注入され、揚砂管２の吸込口２ａから下方に圧縮空気が放出される。この圧縮空気は、池底に堆積している沈砂を崩して（撹拌して）導水筒６内に砂を導くことができる。したがって、注入される圧縮空気の量によって、導水筒６内に存在する砂の量を調節することができる。

図８は、導水筒６の他の構成例を示す斜視図である。図８に示すように、導水筒６は、その長手方向（すなわち軸方向または鉛直方向）に沿って分割された２つの半円筒状の分割体６Ａ，６Ｂから構成されている。分割体６Ａ，６Ｂには、導水筒６の直径方向に沿って延びる支持部材４０がそれぞれ固定されている。各支持部材４０は、揚砂管２の外面に沿った内面を有する湾曲部４０ａを有しており、これらの湾曲部４０ａが揚砂管２を挟み込むことによって分割体６Ａ，６Ｂが揚砂管２に取り付けられる。

分割体６Ａ，６Ｂの外周面の上部および下部にはブラケット４２が固定されている。これらブラケット４２は、分割体６Ａ，６Ｂを組み合わせたときに、互いに対向するように配置されている。各ブラケット４２には、ボルトなどの締結具が挿入される通孔４２ａが形成されており、互いに対向するブラケット４２同士を締結具により固定することで、分割体６Ａ，６Ｂを互いに固定しつつ、分割体６Ａ，６Ｂを支持部材４０を介して揚砂管２に固定することができる。これら分割体６Ａ，６Ｂは、その間に揚砂管２が配置された状態で互いに固定され、円筒状の導水筒６を構成する。このような構成によれば、導水筒６を既設の揚砂管２に簡単に設置することができる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよい。

１ 沈砂池
２ 揚砂管
２ａ 吸込口
６ 導水筒
１０ 回収タンク
１０ａ 砂排出弁
１５ 大気開放弁
１６ 大気開放管
２０ 制御部
２５ 昇降装置
２９ 空気注入ライン
３１ 空気注入弁
３５ 主弁
４０ 支持部材
４２ ブラケット

Claims (8)

1. 沈砂池内に堆積する砂を吸い上げる揚砂管の閉塞を防止するための閉塞防止装置であって、
   前記揚砂管を囲むように配置され、前記沈砂池内に設置された導水筒を備えたことを特徴とする閉塞防止装置。
2. 前記導水筒の上端は、前記砂の堆積層の高さよりも高く、かつ前記沈砂池の水面よりも下方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の閉塞防止装置。
3. 前記導水筒の下端は、前記揚砂管の吸込口の近傍に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の閉塞防止装置。
4. 前記導水筒を前記揚砂管に対して相対的に上下動させる昇降装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の閉塞防止装置。
5. 前記昇降装置は、前記沈砂池の水面よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の閉塞防止装置。
6. 前記揚砂管に圧縮空気を注入し、前記揚砂管の吸込口から前記圧縮空気を放出させる空気注入ラインをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の閉塞防止装置。
7. 前記導水筒は、その長手方向に沿って分割された複数の分割体から構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の閉塞防止装置。
8. 沈砂池内に堆積する砂を吸い上げる揚砂管と、
   前記揚砂管で吸い上げられた砂を回収する回収タンクと、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載の閉塞防止装置とを備えたことを特徴とする揚砂装置。

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