JP6828082B2 - 真空式排液収集システムおよび排液収集方法 - Google Patents
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Description
を提供することを目的とする。また、本発明の一実施形態は、漏洩なく液体を収集でき且つ経済的な排液収集方法を提供することを目的とする。また、本発明の一実施形態は、真空配管に不具合があった場合も、即座にその不具合箇所を特定することが可能であり、これにより地下水汚染防止のための点検の手間を最小限とすることができる真空式排液収集システムを提供することを目的とする。本発明は、上記目的のうち少なくとも一つを達成することができる。
位を相互比較する工程を備え、相互比較する工程は、最も高い水位を有する第1位の液体貯留槽を決定する工程を含む。
図1に、本発明の一実施形態による真空式排液収集システム(以下、単にシステム)400の全体概要を示す。一例として、システム400は、実験施設100の敷地内の地表面に形成される開口部内に設置される液体貯留槽200と、液体貯留槽200の排水が収集される集水タンク306及び集水タンク306に負圧を導入する真空発生装置(例えば真空ポンプ303)を備える真空ステーション300と、を備えている。真空ステーション300の集水タンク306は、圧送ポンプ304を介して排水処理設備600に接続されている。液体貯留槽200と集水タンク306は連通路500によって連通可能である。図1に示すように、連通路500には、連通路500を開閉する遠隔操作弁501が設けられている。本実施形態では、遠隔操作弁501は現場盤502(制御盤)と電気的に接続されていてよい。
図3に液体貯留槽200の詳細を示す。図示の例では、箱型のカルバート(換言すれば、暗渠)700が地中に埋設されており、その内側に液体貯留槽200が設置されている。カルバート700は、液体貯留槽200自体に漏れが発生した場合に備えて設置されるものであるが、本実施形態のシステム400に、カルバート700は必ずしも設けられていなくてよい。
体吸引口と別個の空気吸引口を設けることなく、液体貯留槽200からの液体吸引が終了した後(すなわち、液体貯留槽200の水位が液体吸引口よりも低くなった後)も、一定時間の間、遠隔操作弁501の開状態を維持し、液体吸引口からのみ空気を吸い込むようにしてもよい。
再び図1を参照して、真空ステーション300について説明する。真空ステーション300は、排水処理設備600の近傍に設置することができる。以下真空発生装置として真空ポンプ303を用いる場合を例に実施形態を説明する。本実施形態における真空ステーション300は、集水タンク306、集水タンク306に負圧を導入するための真空ポンプ303及び真空ポンプ303の動作制御を行うための動力制御盤305を備えている。真空ポンプ303からの負圧は、集水タンク306を介して連通路500に導入される。遠隔操作弁501を開くことにより、連通路500内の負圧と大気圧との差圧によって、液体貯留槽200内の液体を、吸い込み管503を介して連通路500に吸引し、集水タンク306に集めることができる。
上記のように構成された本実施形態の真空式排液収集システム400では、各液体貯留槽200の近傍に配置される現場盤502と、真空ステーション300に配置される動力制御盤305とが、互いに電気的に通信可能である。本実施形態の真空式排液収集システム400の機能ブロック図の一例を図5に示す。尚、説明の便宜上、図5では、1つの真空ステーション300に対して4つの液体貯留槽200を記載しているが、液体貯留槽200の数は特に限られない。例えば、数十の液体貯留槽200が1つの真空ステーション300によって管理されていてよい。
れる。計測手段201の測定値に基づいて、遠隔操作弁制御部は、遠隔操作弁501の動作を制御するための制御信号を現場盤502の通信部508に送信することができる。遠隔操作弁501は、通信部508からの制御信号によって電気的に開閉される。また、現場盤502は、動力制御盤305を介することなく遠隔操作弁501を電気的に開閉することができる手動操作部509を備えている。手動操作部509は、現場の作業者が手動で操作できるものであればよく、例えば、押しボタン、タッチパネルなどでよい。手動操作部509が操作されると、通信部508を介して遠隔操作弁501に制御信号を伝達することができる。また、手動操作部509が操作されると、手動操作部509が操作されたことを示す信号が、通信部508を介して動力制御盤305に出力されることができる。
図6に参照して、真空式排液収集システム400を用いた排液収集方法の第一実施形態を説明する。第一実施形態では、動力制御盤305が、24時間タイマー等のタイマー機能を有するように構成されており、設定時刻になると、遠隔操作弁制御部による処理(遠隔操作弁制御フロー)と真空ポンプ制御部による処理(真空ポンプ制御フロー)とが並行して実行される。説明の便宜上、この制御方法を、定時繰り返し収集モードと称する。以下、定時繰り返し収集モードにおける遠隔操作弁制御フローと真空ポンプ制御フローについて説明する。
設定時刻になると、動力制御盤305の遠隔操作弁制御部は、遠隔操作弁制御部により監視される複数の液体貯留槽200全てについて、水位計206の測定値を相互比較し、水位の高い順に順列を付ける(ステップ801)。次に、遠隔操作弁制御部は、最も水位の高い第1位の液体貯留槽200を決定(選択)する(ステップ802)。その後、遠隔操作弁制御部は、第1位の液体貯留槽200の水位計206の測定値に基づいて、第1位の液体貯留槽200の水位が所定の水位(「弁作動最低水位」と称する)以下であるか否
かを判定する(ステップ803)。第1位の液体貯留槽200の水位が弁作動最低水位以下でない場合(NO)は、遠隔操作弁制御部から現場盤502の通信部508を介して、第1位の液体貯留槽200に設けられた遠隔操作弁501に制御信号が送られる。これにより、当該遠隔操作弁501が開かれる(ステップ804)。第1位の液体貯留槽200の水位が弁作動最低水位以下である場合(YES)、遠隔操作弁制御部により監視される複数の液体貯留槽200全ての水位が、弁作動最低水位以下である。従って、遠隔操作弁501の開閉動作はスキップされ、遠隔操作弁制御部は、次の設定時刻まで待機状態となる。
設定時刻になったら、真空ポンプ制御部は、真空ポンプ303の起動条件が満たされているか(故障の有無等)を判定する(ステップ901)。真空ポンプ303が起動条件を満たす場合は、真空ポンプ制御部は、ステップ902に進み、集水タンク306および連通路500内を所望の真空状態にするように真空ポンプ303の運転を開始する。そして、真空ポンプ制御部は、集水タンク306が、真空ポンプ停止真空度にあるか否かを判定する(ステップ903)。具体的には、ステップ903において、圧力計307の測定値
が、排液を収集するのに必要とされる所定の圧力より低い圧力であるか否かを判定する(ステップ903)。集水タンク306が真空ポンプ停止真空度にある場合(YES)は、ステップ904で真空ポンプ303の運転を停止する。このとき、連通路500内に液体は存在しないので、集水タンク306および連通路500を全容積にわたって容易に高い真空度に維持することができる。真空ポンプ停止真空度は、連通管500の口径、配管長さ、縦断面形状に応じて適宜設定することができる。例えば、連通管500の口径が小さく、配管長さが短い場合等、システム400の配管容量が小さい場合や、縦断面形状における揚程が小さい場合には、低い真空度で運転してもよい。従って、この場合は、真空ポンプ停止真空度を低く設定することができる。
第二実施形態では、各液体貯留槽200についての許容最大水位が異常値として設定されている。各液体貯留槽200の水位計206の測定値は、各現場盤502を介して動力制御盤305に伝達されており、この測定値が異常値に達すると、遠隔操作弁制御部は、高水位時収集モードによる排液収集を開始する。以下、図7に参照して、高水位時収集モードについて説明する。
遠隔操作弁制御部は、いずれかの液体貯留槽200の水位計206の測定値が異常値、すなわち、所定の許容最大水位に達したことを検知すると、当該液体貯留槽200の遠隔操作弁501を開く(ステップ804)。その後、当該液体貯留槽200の水位が所定の水位(LWL)以下であるか否かを判定する(ステップ805)。液体貯留槽200の水位がLWL以下になると、遠隔操作弁制御部は、遠隔操作弁501を閉じてよい。しかし、第一実施形態と同様に、液体貯留槽200の圧力計507の測定値と集水タンク306の圧力を比較してもよい(ステップ806)。この場合、液体貯留槽200と集水タンク306の圧力が一定時間以上近似した場合に、遠隔操作弁制御部は遠隔操作弁501を閉じる(ステップ807)。尚、第一実施形態と同様に、遠隔操作弁501の閉条件は上記の例に限られない。例えば、液体貯留槽200の水位が所定の水位(LWL)以下であり、且つ、遠隔操作弁501の開弁後から所定時間が経過したことを、遠隔操作弁501の閉条件としてもよい。または、液体貯留槽200の水位が所定の水位(LWL)以下であり、且つ、遠隔操作弁501の開弁後の集水タンク306の水位の上昇量が一定値以上であることを、遠隔操作弁501の閉条件とすることもできる。
真空ポンプ制御部は、いずれかの液体貯留槽200の水位計206の測定値が異常値、すなわち、所定の許容最大水位に達したことを検知すると、真空ポンプ303の起動条件が満たされているか(故障の有無等)を判定する(ステップ901)。真空ポンプ303が起動条件を満たす場合、真空ポンプ制御部は、ステップ902に進み、集水タンク306および連通路500内を所望の真空状態にするように真空ポンプ303の運転を開始する。そして、集水タンク306が真空ポンプ停止真空度にあるか否かを判定する(ステップ903)。集水タンク306が真空ポンプ停止真空度にある場合(YES)は、ステップ904で真空ポンプ303を停止する。
また、第三の実施形態では、いずれかの液体貯留槽200の遠隔操作弁501を開くように手動操作部が操作された場合に、遠隔操作弁制御フロー及び真空ポンプ制御フローが開始されてもよい。この場合の制御方法を手動操作時収集モードと称し、図8に示す。第三実施形態において、遠隔操作弁制御フロー及び真空ポンプ制御フローは、手動操作部509が操作されたことを開始条件とすることを除いて、第二実施形態で説明したものと実質的に同じである。手動操作部509が操作されると、手動操作部509が操作されたことを示す信号が動力制御盤305に出力され、真空ポンプ制御部及び遠隔操作弁制御部によって検知される。第二実施形態と同様に、遠隔操作弁制御部は水位計206の測定値の相互比較は行わない。また、第一及び第二実施形態と異なり、遠隔操作弁501は手動操
作部509によって開かれるので、遠隔操作弁制御部は、手動操作部509が操作されたことを示す信号が検知されると、当該液体貯留槽200の水位が所定の水位(LWL)以下であるか否かを判定する(ステップ805)。液体貯留槽200の水位がLWL以下になると、遠隔操作弁制御部は、遠隔操作弁501を閉じてよいが、液体貯留槽200の圧力計507の測定値と集水タンク306の圧力を比較してもよい(ステップ806)。この場合、液体貯留槽200と集水タンク306の圧力が一定時間以上近似した場合に、遠隔操作弁制御部は遠隔操作弁501を閉じる(ステップ807)。尚、第一及び第二実施形態と同様に、遠隔操作弁501の閉条件は上記の例に限られない。例えば、液体貯留槽200の水位が所定の水位(LWL)以下であり、且つ、遠隔操作弁501の開弁後から所定時間が経過したことを、遠隔操作弁501の閉条件としてもよい。または、液体貯留槽200の水位が所定の水位(LWL)以下であり、且つ、遠隔操作弁501の開弁後の集水タンク306の水位計308の上昇量が一定値以上であることを、遠隔操作弁501の閉条件とすることもできる。
第四の実施形態では、遠隔操作弁制御部が、液体貯留槽200の水位計206の測定値に基づいて、各液体貯留槽200の単位時間当たりの水位上昇量を演算する機能を備えている。液体貯留槽200の単位時間当たりの水位上昇量は、時刻T1の時の水位WL1と時刻T1から所定時間間隔後の時刻T2の時の水位WL2とを用いて、(WL2−WL1)/(
T2−T1)で計算される。遠隔操作弁制御部では、各液体貯留槽200についてこの計算が所定時間間隔ごとに行われ、計算結果が大きな値となる場合は、短い時間で水位が大きく増えていることを示す。容量を極小に設計した液体貯留槽200において、設計の根拠とした最大排水量以上の排水が実験施設等から連続的に流入した場合には、真空ステーションによる排液収集が間に合わず液体貯留槽から液体が溢れてしまう虞がある。そのため、第四の実施形態では、各液体貯留槽200についての許容水位上昇量が異常値として設定されている。各液体貯留槽200の水位計206の測定値は、各現場盤502を介して動力制御盤305に伝達されており、この測定値をもとに遠隔操作弁制御部で計算された水位上昇量が異常値に達すると、遠隔操作弁制御フロー及び真空ポンプ制御フローが開始される。説明の便宜上、この制御方法を過大流入時収集モードと称する。以下、図9に参照して、過大流入時収集モードについて説明する。
態と同様に、遠隔操作弁501の閉条件は上記の例に限られない。例えば、液体貯留槽200の水位が所定の水位(LWL)以下であり、且つ、遠隔操作弁501の開弁後から所定時間が経過したことを、遠隔操作弁501の閉条件としてもよい。または、液体貯留槽200の水位が所定の水位(LWL)以下であり、且つ、遠隔操作弁501の開弁後の集水タンク306の水位計308の上昇量が一定値以上であることを、遠隔操作弁501の閉条件とすることもできる。
は、第一実施形態の定時繰り返し収集モードを通常の動作方法として設定し、第二実施形態の高水位時収集モードと切り替え可能に構成した例である。図11は、第一実施形態の
定時繰り返し収集モードを通常の動作方法として設定し、第三実施形態の手動操作時収集モードと切り替え可能に構成した例である。図12は、第一実施形態の定時繰り返し収集モードを通常の動作方法として設定し、第ニ実施形態の高水位時収集モードおよび第四実施形態の過大流入時収集モードとを切替え可能に構成した例である。この場合、過大流入時には高水位に達する前にその流入傾向を把握して先回りして収集を始めることができるため、液体貯留槽の溢水の虞なく排液収集を行うことができる。
2 受け皿
3 トレンチ
100 実験施設
101 排水源
102 排水管
200 液体貯留槽
201 計測手段
206 水位計
300 真空ステーション
303 真空ポンプ
304 圧送ポンプ
305 動力制御盤
306 集水タンク
307 圧力計
308 水位計
400 真空式排液収集システム
500 連通路
501 遠隔操作弁
502 現場盤
503 吸い込み管
505 調整弁
506 逆止弁
507 圧力計
508 通信部
509 手動操作部
600 排水処理設備
700 カルバート
Claims (11)
- 排液が貯留される複数の液体貯留槽の各々と連通路を介して連通する集水タンクに、前記複数の液体貯留槽にそれぞれ対応して前記連通路に設けられる複数の遠隔操作弁を介して、負圧下で前記排液を収集する方法であって、
前記複数の遠隔操作弁のうち開くべき遠隔操作弁を、前記複数の液体貯留槽の水位に基づいて特定する工程と、
特定された前記遠隔操作弁を、遠隔操作弁制御手段からの制御信号によって電気的に開く工程と、
開かれた前記遠隔操作弁に対応する液体貯留槽の水位に基づいて、前記制御信号によって、前記開かれた遠隔操作弁を電気的に閉じる工程と、を備える方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記特定する工程は、前記複数の液体貯留槽の水位を相互比較し、最も高い水位を有する第1位の液体貯留槽に対応する遠隔操作弁を、前記開くべき遠隔操作弁として特定する工程を含む、方法。 - 請求項2に記載の方法であって、
前記開く工程は、前記第1位の液体貯留槽の水位が所定の弁作動最低水位以下であるか否かを判定し、前記第1位の液体貯留槽の水位が所定の弁作動最低水位以下でないとき前記第1位の液体貯留槽に対応する前記遠隔操作弁を開く工程を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記特定する工程は、水位が所定の最大許容水位を超えた液体貯留槽に対応する遠隔操作弁を、前記開くべき遠隔操作弁として特定する工程を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記特定する工程は、前記複数の液体貯留槽の各々について、単位時間当たりの水位上昇量を計算し、前記単位時間当たりの水位上昇量が所定の最大許容水位上昇量を超えた液体貯留槽に対応する遠隔操作弁を、前記開くべき遠隔操作弁として特定する工程を含む、方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法であって、
前記閉じる工程は、開かれた前記遠隔操作弁に対応する液体貯留槽の水位が所定値以下であり、且つ、前記集水タンクの水位の上昇量が所定の値に達したとき、前記開かれた遠隔操作弁を閉じる工程を備える、方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法であって、
前記閉じる工程は、開かれた前記遠隔操作弁に対応する液体貯留槽の水位が所定値以下であり、且つ、所定時間経過時に、前記開かれた遠隔操作弁を閉じる工程を備える、方法。 - 排液が貯留される複数の液体貯留槽の各々と連通路を介して連通する集水タンクに、前記複数の液体貯留槽にそれぞれ対応して前記連通路に設けられる複数の遠隔操作弁を介して、負圧下で前記排液を収集する方法であって、
前記複数の遠隔操作弁にそれぞれ対応して設けられた複数の手動操作手段のうち少なくとも1つの手動操作手段が操作されたとき、前記少なくとも1つの手動操作手段に対応する前記遠隔操作弁を、開くべき遠隔操作弁として特定する工程と、
特定された前記遠隔操作弁を、遠隔操作弁制御手段からの制御信号によって電気的に開く工程と、
開かれた前記遠隔操作弁に対応する液体貯留槽の水位に基づいて、前記開かれた遠隔操作弁を、前記遠隔操作弁制御手段からの制御信号によって電気的に閉じる工程と、を備える方法。 - 請求項8に記載の方法であって、
前記閉じる工程は、開かれた前記遠隔操作弁に対応する液体貯留槽の水位が所定値以下であり、且つ、前記集水タンクの水位の上昇量が所定の値に達したとき、前記開かれた遠隔操作弁を閉じる工程を備える、方法。 - 請求項8に記載の方法であって、
前記閉じる工程は、開かれた前記遠隔操作弁に対応する液体貯留槽の水位が所定値以下であり、且つ、所定時間経過時に、前記開かれた遠隔操作弁を閉じる工程を備える、方法。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法であって、
前記集水タンクに負圧を導入するように真空発生装置の運転を開始する工程と、
前記集水タンクの気相部が所定の圧力に達したときに、前記真空発生装置の運転を停止する工程と、
前記複数の遠隔操作弁の全てが閉状態にあるときに、前記真空発生装置の停止状態を維持する工程と、
前記複数の遠隔操作弁のうち少なくとも1つが開状態にあるときに、前記真空発生装置の運転を再開する工程と、を備える、方法。
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