(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈砂池内に設置し、加圧水ポンプからの圧力水を供給するようにした圧力水噴射式ポンプと、水面上方に配置した分離タンクとを揚水管及び排水管にて接続し揚砂するようにした圧力水噴射式ポンプシステムにおいて、配管管路全体の内部に水が充満した状態を保つように分離タンクから垂設した排水管の下端吐出口を常に水没する位置で、かつ、沈砂池の圧力水噴射式ポンプの吸込口近傍に配設し、該下端吐出口より吐出される戻り水が圧力水噴射式ポンプの吸込口近傍に向けて吐出されるように構成したことを特徴とする圧力水噴射式ポンプシステム。
【請求項２】
分離タンクの排出口に、配管管路全体内の水密を保持するための弁を配設したことを特徴とする請求項１記載の圧力水噴射式ポンプシステム。
【請求項３】
加圧水ポンプを、揚砂運転状況に合わせて可変的に駆動するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の圧力水噴射式ポンプシステム。
【請求項４】
加圧水ポンプの可変的駆動を、高揚程と低揚程の２台の加圧水ポンプの切り替えにて行うようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の圧力水噴射式ポンプシステム。
【請求項５】
分離タンクの下方位置に、沈殿物分離機を配設したことを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載の圧力水噴射式ポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力水噴射式ポンプシステムに関し、特に、下水道のポンプ場、処理場等の沈砂池において、圧力水噴射式ポンプの配管管路内部を水密化することでサイフォンの原理を利用して低揚程で出力の小さな加圧水ポンプの使用を可能とし、運転動力の低減による省エネルギ化と効率的な揚砂を可能とした圧力水噴射式ポンプシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理においては、その下水ポンプ場や処理場に汚水と共に汚砂が、特に降雨時等においては多量に流入するため、汚水処理の前工程として流入する汚砂を沈殿除去するようにしている。この沈砂池で沈殿した砂を除去する方法として揚砂システムがある。
この揚砂システムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、図３に示すように、圧力水噴射式ポンプを用いたシステムが採用されている。
【０００３】
この圧力水噴射式ポンプ１を用いた揚砂システムは、沈砂池Ｓ内に設置し、加圧水ポンプ５から高圧水を供給するようにした圧力水噴射式ポンプ１と、該沈砂池Ｓの水面上方に配置し、下端が常に開口した排出口２１とした分離タンク２（サイクロン式分離装置）間を揚砂するための揚水管３にて接続し、かつ該分離タンク内で分離された分離水を再度沈砂池内へ戻す排水管４を配設して構成している。
このため、汚泥物質を含んだ沈砂は密閉された配管内を輸送されるため、悪臭の問題がなく設置スペースも小さくすることができるとともに、自動運転が可能で運転管理が容易である等の利点を有している。
【０００４】
ところで、従来の圧力水噴射式ポンプシステムは、図３に示すように、圧力水噴射式ポンプ１の揚程としては沈砂池水面位置（揚水面）から揚砂の固液を分離する分離タンク２の分離水排水管上端（最高点）までのいわゆる実揚程が高くなるとともに、揚砂する管路における分離タンク２の排出口２１及び分離タンクに接続した排水管先端の吐出口４２が常に気中に開放されているため、圧力水噴射式ポンプ１へ圧力水を供給する加圧水ポンプ５として、実揚程とシステム全体の損失を加算した揚程以上の能力が必要とされるので、高揚程で出力が大きなポンプが必要とされ、したがって、ランニングコストが高くなり、最近の省エネルギ化に反するという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の圧力水噴射式ポンプシステムの有する問題点に鑑み、サイフォンの原理を利用することで低揚程の出力の小さな加圧水ポンプの利用により運転動力の低減による省エネルギ化を図るようにした圧力水噴射式ポンプシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の圧力水噴射式ポンプシステムは、沈砂池内に設置し、加圧水ポンプからの圧力水を供給するようにした圧力水噴射式ポンプと、水面上方に配置した分離タンクとを揚水管及び排水管にて接続し揚砂するようにした圧力水噴射式ポンプシステムにおいて、配管管路全体の内部に水が充満した状態を保つように分離タンクから垂設した排水管の下端吐出口を常に水没する位置で、かつ、沈砂池の圧力水噴射式ポンプの吸込口近傍に配設し、該下端吐出口より吐出される戻り水が圧力水噴射式ポンプの吸込口近傍に向けて吐出されるように構成したことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、分離タンクの排出口に、配管管路全体内の水密を保持するための弁を配設することができる。
【０００８】
また、加圧水ポンプを、揚砂運転状況に合わせて可変的に駆動することができる。
【０００９】
また、加圧水ポンプの可変的駆動を、高揚程と低揚程の２台の加圧水ポンプの切り替えにて行うようにすることができる。
【００１０】
また、分離タンクの下方位置に、沈殿物分離機を配設することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の圧力水噴射式ポンプシステムによれば、沈砂池内に設置し、加圧水ポンプからの圧力水を供給するようにした圧力水噴射式ポンプと、水面上方に配置した分離タンクとを揚水管及び排水管にて接続し揚砂するようにした圧力水噴射式ポンプシステムにおいて、配管管路全体の内部に水が充満した状態を保つように分離タンクからの排水管の下端を常に水没する位置に配設して構成することにより、サイフォンの原理を利用できるので、揚水運転中はシステム全体の水位損失以上の揚程があればよく、低揚程で出力が小さな加圧水ポンプで使用することができ、運転動力の低減による省エネルギ化を図ることができる。
【００１２】
そして、分離タンクに接続する排水管の下端吐出口を、沈砂池の水面下で圧力水噴射式ポンプの吸込口近傍に配設することにより、排水管下端より吐出される戻り水の吐出圧にて池底に沈殿する沈砂などの沈殿物を掘削、攪乱するようになり、従来圧力水噴射式ポンプの吸込口近くに設けていた圧力水の噴射ノズルが不要となり、装置が簡易になるとともに、用水と動力の低減を図ることができる。
【００１３】
また、分離タンクの排出口に、配管管路全体内の水密を保持するための弁を配設することにより、揚水運転中の配管管路全体内の水密保持及び沈殿物の排出動作を弁の開閉操作のみにて簡易に行うことができる。
【００１４】
また、加圧水ポンプを、揚砂運転状況に合わせて可変的に駆動することにより、同一の加圧水ポンプで揚程の違いに簡易に対応することができ、省エネルギの揚水運転を可能とすることができる。
【００１５】
また、加圧水ポンプの可変的駆動を、高揚程と低揚程の２台の加圧水ポンプの切り替えにて行うようにすることにより、起動時は高揚程大出力の加圧水ポンプを、定常揚水運転中は、低揚程小出力の加圧水ポンプを使用することにより、省エネルギの揚水運転を可能とすることができる。
【００１６】
また、分離タンクの下方位置に、沈殿物分離機を配設することにより、分離タンク内に貯留されていた多量の水分を含んだ取扱い、処分が難しい沈殿物でも沈殿物分離機で所要の水切りをしながら排出ホッパ等の貯留設備へ自動排出処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の圧力水噴射式ポンプシステムの一実施例を示す説明図である。
【図２】分離タンクの断面説明図である。
【図３】従来の圧力水噴射式ポンプシステムを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の圧力水噴射式ポンプシステムの実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１〜図２に、本発明の圧力水噴射式ポンプシステムの一実施例を示す。
この圧力水噴射式ポンプシステムは、下水処理場等の沈砂池Ｓ内で、かつ該池内に沈殿した沈砂を揚水管にて揚砂するように設置し、加圧水ポンプ５からの圧力水を供給するようにした圧力水噴射式ポンプ１と、沈砂池Ｓの水面上方位置に配設した分離タンク２（サイクロン式分離装置）間を揚水管３にて接続して構成する。
【００２０】
そして、この揚水管３より分離タンク２を介して接続する排水管４の下端の吐出口４１を、常に沈砂池内の水面下に水没させるように配設することにより、運転時はシステムの配管、機器を水密化し、揚水管３、分離タンク２、排水管４よりなる配管管路内部に水が充満した状態に保つことができるので、サイフォンの原理を利用でき、揚水運転中はシステム全体の水位損失以上の揚程があればよく、加圧水ポンプ５は低揚程で出力が小さなポンプで済む利点がある。
また、揚水管３と排水管４との接続部に分離タンク２を設けることにより、揚水中の固形物、例えば、沈砂池からの砂等を低動力で揚砂し、分離することができる。なお、この場合、１基の分離タンク２に対して複数台の圧力水噴射式ポンプ１を揚水管３を介して接続し、かつ各圧力水噴射式ポンプからの揚水管に配設した吐出弁６を順次切り替えて運転することで各池での揚砂を簡易な装置で順次効率的に行うことができる。
【００２１】
圧力水噴射式ポンプ１は、その吸込口１１を池底の沈砂を吸い上げやすいように配置し、上端に揚水管３を接続するとともに、該圧力水噴射式ポンプ稼動用の加圧水を供給する加圧水ポンプ５からの加圧水供給管５１を、望ましくは開閉弁５２を介して接続する。
【００２２】
分離タンク２には、図１〜図２に示すように、圧力水噴射式ポンプ１に接続された揚水管３の先端部を円筒形の分離タンク２の上部外周面に、かつ分離タンク断面円形の接線方向に接続し、流入水が分離タンク２の内壁面に沿って旋回流を起こさせるようにし、このサイクロン効果で揚水中の水と砂の重力差を利用して固液分離を効率よく行うようにし、かつ分離物の砂の排出を容易に行えるように分離タンク２の下部を逆円錐形とし、その排出口に揚水管内の水密を保持するための弁７を配設する。
【００２３】
また、分離タンク内でサイクロン効果にて分離された水は、分離タンク上部に配設された排水管４にて排水するが、この排水管４の下端の吐出口４１は、図１に示すように、沈砂池Ｓの水面下で水没するようにし、これにより圧力水噴射式ポンプ１の配管管路全体の内部に水が充満した状態に保って水密化することでサイフォンの原理を利用できるようにする。
なお、この排水管下端の吐出口４１を圧力水噴射式ポンプ１の吸込口１１近傍となるように配置する。これにより、排水管下端より吐出される戻り水の吐出圧にて池底に沈殿する沈砂などの沈殿物を掘削、攪乱するようになり、従来圧力水噴射式ポンプの吸込口近くに圧力水の噴射ノズルを設け、底部の沈殿物を掘削し攪乱しながら揚水するようにしていたが、この掘削、攪乱用の掘削ノズルが不要となり、装置が簡易になるとともに、用水と動力の低減を図り、効率的に揚砂することができる。
【００２４】
また、分離タンク内で分離し、底部に貯まった砂などの沈殿固形物は、濃度高く濃縮されてはいるが未だ多量の水を含んでおり、そのままの高含水の状態では取扱い、処分が難しいので、沈殿固形物から水を分離するための沈殿物分離機８を設ける。この沈殿物分離機８は、分離タンク排出端の下方位置に配設し、分離タンク内で沈殿した砂などの沈殿物を水切りして排出するようにする。
【００２５】
この沈殿物分離機８は、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示すように、分離槽８１内に固形物を水切りしつつ掻き揚げるためのスクリューコンベア８２を傾斜して配設して構成し、該分離槽８１内で分離された水は槽上部からオーバーフローにて排水し、槽底に沈殿する砂を該スクリューコンベア８２の駆動にて掻き揚げ、下方に設置した排出ホッパ９内へ排出するようにする。
これにより、圧力水噴射式ポンプシステムを一定時間揚水運転し、分離タンク２で分離した固形物が所定量貯留されたころ、圧力水噴射式ポンプ１を停止し、分離タンク下部の弁７を開いて沈殿物を沈殿物分離機内に排出するようにするため、多量の水分を含んだ取扱い、処分が難しい沈殿物でも、ここで所要の水切りをしながら排出ホッパ９等の貯留設備へ自動排出することができる。
【００２６】
加圧水ポンプ５の駆動にて圧力水噴射式ポンプ１に圧力水を供給するが、この場合、起動時システム内の揚水配管及び機器内に水が充満するまでの間は、圧力水噴射式ポンプに圧力水を供給する加圧水ポンプは高い揚程を必要とする。しかし、配管管路内が満水するとその後はシステムの水位損失以上の低い揚程でよい。
本発明では圧力水噴射式ポンプの配管管路全体の内部に水を充満させ水密化することでサイフォンの原理を利用できる。
したがって、水噴射式ポンプの駆動開始時には定量の加圧水を供給するために加圧水ポンプを駆動し、配管管路内の揚水が安定する継続運転時（揚砂運転中）ではシステム全体の水位損失以上の揚程（低揚程）があればよく、加圧水ポンプの出力を小さくすることができるので、加圧水ポンプの出力を可変式とすることができる。
この加圧水ポンプの出力可変は、特に限定されるものではないが、例えば、加圧水ポンプを回転数可変速駆動とすることも、或いは加圧水ポンプとして高揚程のポンプと低揚程のポンプの２台を設け、運転状況に合わせて切り替え運転することもできる。
【００２７】
なお、加圧水ポンプ５を回転数可変速駆動とすることにより、同一の加圧水ポンプでこの揚程の違いに対応することができ、省エネルギの揚水運転が可能となる。
また、揚程の違いに対応するため、図示省略したが高揚程大出力の加圧水ポンプと、低揚程小出力の加圧水ポンプの２台を設ける場合、起動時は高揚程大出力の加圧水ポンプを運転し、一定時間経過後停止させ、低揚程小出力の加圧水ポンプを起動する。このように定常揚水運転中は、低揚程小出力の加圧水ポンプを使用することにより、省エネルギの揚水運転が可能となる。
【００２８】
以上、本発明の圧力水噴射式ポンプシステムについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の圧力水噴射式ポンプシステムは、配管管路内部を水密化してサイフォンの原理を利用することで低揚程で出力の小さな加圧水ポンプの使用を可能とし、運転動力の低減による省エネルギで効率的な揚砂が行えるという特性を有していることから、下水処理場等の沈砂池内の沈砂を揚砂する圧力水噴射式ポンプシステムの用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１    圧力水噴射式ポンプ
１１  吸込口
２    分離タンク
３    揚水管
４    排水管
４１  吐出口
５    加圧水ポンプ
６    吐出弁
７    弁
８    沈殿物分離機
９    排出ホッパ
Ｓ    沈砂池
【図１】
0005479252.tif 000002
【図２】
0005479252.tif 000003
【図３】
0005479252.tif 000004