(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過池から濾材を吸引する１次洗浄ポンプを設けるとともに、吸引された濾材に振動を加えて篩いをかける１次振動篩い機を設置し、該１次振動篩い機には、粒径Ａ以下の濾材を通す網目を有する粗選別スクリーンを備えた粗選別部と、粒径Ａよりも小さな粒径Ｂ以下の濾材を通す網目を有するＢスクリーンを備えた第１選別部とを配設するとともに、
前記粗選別スクリーンの下方に、該粗選別スクリーンを通過して落下することにより選別された粒径Ａ以下の濾材を受ける１次受けタンクを設置するとともに、該１次受けタンク内の濾材を吸引しながら洗浄する２次洗浄ポンプを設けるとともに、該２次洗浄ポンプには更に濾材の洗浄を行う３次洗浄ポンプを接続し、
２次振動篩い機を、前記１次振動篩い機と隣接して配置し、前記粗選別スクリーンの網目を通過しなかった濾材を、前記１次振動篩い機による振動によって前記２次振動篩い機側へ移動可能に構成し、該２次振動篩い機には、前記粒径Ａ及びＢよりも大きな粒径の濾材を通す網目を有する２次スクリーンを少なくとも１つ以上設置し、該２次スクリーンを前記２次振動篩い機によって振動させながら、濾材を所定の粒径毎に選別する少なくとも１以上の選別部を具備したことを特徴とする濾材洗浄選別装置。
【請求項２】
濾過池から濾材を前記粗選別部へ搬送する真空作用吸込器を前記１次洗浄ポンプと接続し、該真空作用吸込器は混合室を有しており、該混合室に、濾材を吸引するホースが接続される濾材吸引口を配設するとともに、１次洗浄ポンプの吐出側と接続される水導入口を配設し、該水導入口には流速を加速するノズルを取り付け、該ノズルを通して水を前記混合室に圧送するように構成し、該混合室において濾材と水とが混合されるようになっており、更に混合室の排出口に、乱流管を接続して該乱流管を介して濾材を前記粗選別部へ導くように構成し、該乱流管の内壁に、導入された濾材を含む水に乱流を発生させる螺旋状の抵抗羽根を設け、該乱流管内において濾材と水とに乱流を発生させながら濾材を前記粗選別部へ導くようにしたことを特徴とする請求項１記載の濾材洗浄選別装置。
【請求項３】
前記１次振動篩い機及び２次振動篩い機のうち、少なくとも一方側には、各振動篩い機の上方から、各スクリーン上の濾材に向けて高圧水を噴射する高圧水噴射手段が設けられ、該高圧水噴射手段によって噴射された高圧水により、１次振動篩い機、並びに２次振動篩い機の各スクリーン上の濾材を洗浄するとともに大径濾材の表面に付着した水垢、小径濾材等を剥離しながら均分化させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の濾材洗浄選別装置。
【請求項４】
前記２次洗浄ポンプは、複数のサンドポンプが連結されて構成されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の濾材洗浄選別装置。
【請求項５】
前記２次洗浄ポンプを構成する各サンドポンプは、その流入口及び吐出口の口径が異なることを特徴とする請求項４に記載の濾材洗浄選別装置。
【請求項６】
前記２次洗浄ポンプを構成する各サンドポンプは、それぞれ回転数が異なるように運転されることを特徴とする請求項４又は５に記載の濾材洗浄選別装置。
【請求項７】
前記３次洗浄ポンプによって洗浄された濾材を前記１次振動篩い機の第１選別部のＢスクリーン上へ導いて、粒径Ｂ以下の濾材を選別して回収することを特徴とする請求項１〜６に記載の濾材洗浄選別装置。
【請求項８】
前記１次振動篩い機、１次受けタンク、前記２次振動篩い機、２次洗浄ポンプ、３次洗浄ポンプ、高圧水噴射手段は、１台の車両に搭載されていることを特徴とする請求項１〜７に記載の濾材洗浄選別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾材洗浄選別装置に係わり、特に浄水場や排水処理場などで、水の浄化を行う濾材や吸着材として使用される例えばセラミック材、樹脂材、木質材、玉石、砂利、砂、マンガン砂など、粒径の異なる濾材や吸着材が混在している場合に、濾材又は吸着材を粒径毎に選別し、且つ選別された濾材又は吸着材の洗浄を行うのに好適な濾材洗浄選別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場において、水を浄化する際は、濾過池に原水を送水し、濾過池の濾材を通して微細な浮遊物を除去し、濾過された水を塩素消毒することで、水道水として供給している。このような濾過池の濾材として、マンガン砂などの濾過砂、砂利、玉石等、０．６ｍｍ〜３０ｍｍ程度の粒径を有するものが使用されている。このような濾材は、付着した汚れの洗浄を、定期的に行う必要があり、浄水場では必須の作業となっている。
近年、このような濾材の洗浄装置を予め浄水場に設置し、浄水作業の合間に洗浄作業を行うことができる設備を備えた浄水場も建設されているが、以前の浄水場では洗浄装置が設置されていないところも多く、このような場合は濾材を入れ換える、若しくは濾材を濾過池から一旦取り出して洗浄を行うなどの必要がある。
【０００３】
濾材の洗浄方法としては、表面洗浄方式と、逆流洗浄方式とが知られている。表面洗浄方式は、砂の表面を叩くようにして洗浄する方法であり、逆流洗浄方式は、濾過池の下部から浄水を圧入して濾過砂を浮上させ、砂同士を揉み合わせて汚れを洗浄する方法である。従来、濾過砂洗浄方法として、特開2001-38120号公報記載の発明が公知である。この方法は、表面洗浄及び逆流洗浄以外の方法で濾過砂の洗浄を行うものであり、具体的には、濾過池から吸い取った砂をポンプで吸引し、吸引した濾過砂を砂洗浄装置に供給して砂の洗浄を行い、洗浄した砂をストック槽に貯蔵し、濾過池の逆流洗浄時にストック槽の砂を濾過池に戻すようにしている。つまり、同公報記載の発明は、逆流洗浄に、濾過砂の吸引、洗浄、戻しを繰り返すことにより、濾過池内の濾過砂の洗浄を自動的に行い、濾過池の更生工事の周期の延長を図ることを目的とした方法である。
【特許文献１】特開2001-38120号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した特開2001-38120号公報記載の濾過砂洗浄方法は、結局、逆流洗浄を併用しており、このため、逆流洗浄時に浄水を濾過池の下部から圧入するときに、洗浄後に沈降する濾過砂を均等に濾過池の底部に敷き詰めることが非常に困難であった。
特に、粒径の異なる数種類の濾材を使用している濾過池の場合は適さず、結果的に濾材の粒径毎に洗浄を行う必要があり、完全な自動化を図るには課題があった。
また、このようなストック槽や、洗浄装置などの各設備を浄水場に設置するには、膨大なコストを要し、既存の浄水場には設置スペースの関係から、砂の洗浄を行う装置を別途設けるのは不可能な場合も多々ある。
【０００５】
本発明は、このような諸事情に対処するために提案されたものであって、浄水場、排水場などの濾過池に、異なるサイズや粒径の濾材が混在している場合であっても、濾材の選別、洗浄を効率的に行うことができる濾材洗浄選別装置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に、請求項１記載の発明は、濾過池から濾材を吸引する１次洗浄ポンプを設けるとともに、吸引された濾材に振動を加えて篩いをかける１次振動篩い機を設置し、該１次振動篩い機には、粒径Ａ以下の濾材を通す網目を有する粗選別スクリーンを備えた粗選別部と、粒径Ａよりも小さな粒径Ｂ以下の濾材を通す網目を有するＢスクリーンを備えた第１選別部とを配設するとともに、前記粗選別スクリーンの下方に、該粗選別スクリーンを通過して落下することにより選別された粒径Ａ以下の濾材を受ける１次受けタンクを設置するとともに、該１次受けタンク内の濾材を吸引しながら洗浄する２次洗浄ポンプを設けるとともに、該２次洗浄ポンプには、更に濾材の洗浄を行う３次洗浄ポンプを接続し、２次振動篩い機を、前記１次振動篩い機と隣接して配置し、前記粗選別スクリーンの網目を通過しなかった濾材を、前記１次振動篩い機による振動によって前記２次振動篩い機側へ移動可能に構成し、該２次振動篩い機には、前記粒径Ａ及びＢよりも大きな粒径の濾材を通す網目を有する２次スクリーンを少なくとも１つ以上設置し、該２次スクリーンを前記２次振動篩い機によって振動させながら、濾材を所定の粒径毎に選別する少なくとも１以上の選別部を具備したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１において、濾過池から濾材を前記粗選別部へ搬送する真空作用吸込器を前記１次洗浄ポンプと接続し、該真空作用吸込器は混合室を有しており、該混合室に、濾材を吸引するホースが接続される濾材吸引口を配設するとともに、１次洗浄ポンプの吐出側と接続される水導入口を配設し、該水導入口には流速を加速するノズルを取り付け、該ノズルを通して水を前記混合室に圧送するように構成し、該混合室において濾材と水とが混合されるようになっており、更に混合室の排出口に、乱流管を接続して該乱流管を介して濾材を前記粗選別部へ導くように構成し、該乱流管の内壁に、導入された濾材を含む水に乱流を発生させる螺旋状の抵抗羽根を設け、該乱流管内において濾材と水とに乱流を発生させながら濾材を前記粗選別部へ導くようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、前記１次振動篩い機及び２次振動篩い機のうち、少なくとも一方側には、各振動篩い機の上方から、各スクリーン上の濾材に向けて高圧水を噴射する高圧水噴射手段が設けられ、該高圧水噴射手段によって噴射された高圧水により、１次振動篩い機、並びに２次振動篩い機の各スクリーン上の濾材を洗浄するとともに大径濾材の表面に付着した水垢、小径濾材等を剥離しながら均分化させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３において、前記２次洗浄ポンプは、複数のサンドポンプが連結されて構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項４において、前記２次洗浄ポンプを構成する各サンドポンプは、その流入口及び吐出口の口径が異なることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５において、前記２次洗浄ポンプを構成する各サンドポンプは、それぞれ回転数が異なるように運転されることを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６において、前記３次洗浄ポンプによって洗浄された濾材を前記１次振動篩い機の第１選別部のＢスクリーン上へ導いて、粒径Ｂ以下の濾材を選別して回収することを特徴とする。
【００１３】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７において、前記１次振動篩い機、１次受けタンク、前記２次振動篩い機、２次洗浄ポンプ、３次洗浄ポンプ、高圧水噴射手段は、１台の車両に搭載されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上述のように、請求項１乃至７記載の発明によれば、濾過池から濾材を吸引する１次洗浄ポンプを設けるとともに、吸引された濾材に振動を加えて篩いをかけて選別する１次振動篩い機、並びに２次振動篩い機を設置し、さらに選別された濾材を２次洗浄ポンプによって洗浄するようにしている。このため、浄水場や、排水処理場の濾過池等の濾材や、吸着材の洗浄・選別を同時に行うことができ、洗浄・選別に要する労力を大幅に軽減することができる。
【００１５】
特に、請求項１記載の発明によれば、前記２次洗浄ポンプに、更に濾材の洗浄を行う３次洗浄ポンプを接続している。しかも、この３次洗浄ポンプは、２次洗浄ポンプよりも出力の大きな大型のポンプであるため、２次洗浄ポンプによっては洗浄し切れなかった付着物を濾材から除去する効果がある。
【００１６】
さらに、請求項２記載の発明によれば、濾過池から濾材を前記粗選別部へ搬送する真空作用吸込器を１次洗浄ポンプと接続し、真空作用吸込器の混合室内を低圧にすることで、濾材と水とを混合室に吸引し、さらに混合室から濾材の洗浄・選別を行う選別部へ圧送するようにしている。これにより、濾過池から直接、濾材を洗浄選別装置に向けて圧送することができるとともに、濾材等に生じる衝撃が少なくてすみ、濾材等の損傷を防止することができる。また、真空作用吸込器の排出口には乱流管を接続し、乱流管を介して濾材を選別部へ導くように構成しているので、乱流管内において濾材に乱流が作用し、乱流管内で濾材が複雑な運動をするため、濾材表面の付着物が剥離し易くなり、濾材の大まかな洗浄と選別とを行うことができる。
【００１７】
また、請求項３記載の発明によれば、１次振動篩い機及び２次振動篩い機のうち、少なくとも一方側に、各スクリーン上の濾材に向けて高圧水を噴射する高圧水噴射手段を設けている。このため、１次振動篩い機、並びに２次振動篩い機の各スクリーン上の濾材を効率的に洗浄することができるとともに、様々なサイズの粒径の濾材を均分化し、特に大径濾材の表面に付着した水垢、小径濾材等を剥離しながら均分化することが可能となっている。
【００１８】
さらに、請求項４乃至６記載の発明によれば、２次洗浄ポンプを複数のサンドポンプを連結し構成するとともに、各サンドポンプは、その流入口及び吐出口の口径が異なるようにし、且つ運転時は、それぞれ回転数が異なるように運転するようにしている。これにより、各サンドポンプ内部にかかる圧力を高くする加圧、低くする減圧を繰り返す運転が可能になり、濾材表面に付着した汚れを剥離し易くなるとともに付着物自体が破壊され、濾材への再付着を防止することができる。
【００１９】
特に、請求項８記載の発明によれば、１次振動篩い機、１次受けタンク、２次振動篩い機、２次洗浄ポンプ、３次洗浄ポンプ、高圧水噴射手段を、１台の車両に搭載しているので、濾材の洗浄・選別作業をどこでも実施することができ、濾材の洗浄設備が設置されていない浄水場等における洗浄・選別に要するコストを大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る濾材洗浄選別装置の好適な実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施形態に係る濾材洗浄選別装置を示す斜視図、図２は同濾材洗浄選別装置の概略構成を示すブロック図、図３は同濾材洗浄選別装置が積載された車両の右側面図、図４は車両の左側面図、図５は車両を後方から見た後面図である。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、濾材洗浄選別装置１０は、トラックに装置全体が積載された車載式となっており、主に１次洗浄ポンプ１２と、１次振動篩い機１４と、２次振動篩い機１６と、１次受けタンク１８と、２次洗浄ポンプ２０と、３次洗浄ポンプ２２等とから構成されている。車体１の後部には、車体１に設けられた作業歩廊２へ通じる折り畳み収納可能な階段３が設置されているとともに、作業歩廊２に沿って各機器を操作する操作制御パネル４が搭載されている。作業歩廊２上において、作業者は各機器を操作し、濾材、又は吸着材等の洗浄作業を実施する。
【００２３】
１次洗浄ポンプ１２は、トラックの車体１の後部に設置され、１次洗浄ポンプ１２は、その吸込口に不図示のホースの一端が接続されているとともに、ホースの他端は車体１の右側面中央部に設置された給水タンク２４と接続され、給水タンク２４内の清水を１次洗浄ポンプ１２によって吸引可能となっている。給水タンク２４は、水槽２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃから構成されているが、水槽２４Ａ，２４Ｂ間はメッシュで仕切られているに過ぎず、清水が自由に行き来可能である。
【００２４】
図６は真空作用吸込器２６を示した図である。同図（Ａ）に示されるように、真空作用吸込器２６は、混合室２６Ａを中心に構成され、混合室２６Ａには水導入口２６Ｂ、濾材吸引口２６Ｃ、排出口２６Ｄの計３つの入り口、及び出口が設けられている。１次洗浄ポンプ１２の吐出口に接続されたホース２８は、水導入口２６Ｂと接続され、水槽２４Ａの水を水導入口２６Ｂへ圧送するようになっている。
同図（Ｂ）に示されるように、水導入口２６Ｂの内壁には水の流れを絞るノズル２９が取り付けられており、混合室２６Ａ内に圧送されてくる水は、このノズル２９の作用によって流速が加速され、混合室２６Ａ内を真空にちかい状態にまで低圧にすることができる。
【００２５】
混合室２６Ａの濾材吸引口２６Ｃには、浄水場の濾過池の濾材を吸引するホース３０が接続され、混合室２６Ａ内が真空に近い低圧の状態となっていることからホース３０に負圧が生じ、ホース３０から濾材を混合室２６Ａ内に吸引することができるようになっている。そして、混合室２６Ａ内において、濾材は、水とともに混合され、排出口２６Ｄからホース３２を介して後述する乱流管３４へ送られ、乱流管３４を通って濾材が１次振動篩い機１４上に供給され、濾材の選別が行われる。
本実施形態では濾材の洗浄・吸引を行う１次洗浄ポンプ１２として、真空ポンプを使用している。真空ポンプによる吸引は、エアコンプレッサーを用いたジェットポンプによる吸引に比較して、騒音が発生せず、特に振動はほとんど生じないため、車体１や、車体１に積載されている各機器に対する損傷を防ぐことができる。また、濾材を水とともに吸引することができるため、水が緩衝材となり濾材の損傷を防止できると言う利点もある。
【００２６】
図７は乱流管３４を示した断面図である。同図（Ａ）に示されるように、乱流管３４は、複数のパイプ材３６を、そのフランジ３６Ａ同士をボルト・ナットで接続することによって１本の乱流管３４が構成され、各パイプ材３６の内壁には、螺旋状の抵抗羽根３６Ｂが溶接などによって固定されている。図７（Ｂ）にも示されるように、抵抗羽根３６Ｂは、芯のないスクリュウと類似した形状であり、水が抵抗羽根３６Ｂによって抵抗を受けながらパイプ材３６内を通過することができるようになっている。つまり、乱流管３４を水が通過すると、抵抗羽根３６Ｂによって水に回転力が作用し、水とともに導入される濾材に乱流を生じさせながら、左側のパイプ材３６に設けられた排出口３６Ｃから、排出される。この乱流管３４は、図１に示されるように、１次振動篩い機１４上方に取り付けられ、この１次振動篩い機１４のスクリーンに向かって排出口３６Ｃから、水とともに濾材を排出する。
【００２７】
図１及び図３に示されるように、１次振動篩い機１４は、その本体１５が、車体１に立設された門型のフレーム３８上に、左右合わせて計８個のバネ４０を介して振動可能に取り付けられている。また、２次振動篩い機１６は、同様にバネ４０を介して、フレーム４１上に振動可能に取り付けられている。なお、フレーム４１は、フレーム３８よりも高さが低くなっている。
１次振動篩い機１４、２次振動篩い機１６の各本体１５の上部には、振動を付加するモータ４２が取り付けられ、このモータ４２には、回転軸に半円状の重りが２枚、非対称に偏芯して取り付けられ、モータ４２が回転することによってモータ４２自身が振動し、結果的に本体１５全体を振動させるようになっている。
【００２８】
図８は、装置全体を上方から見た平面図であり、同図に示されるように、本体１５には、粒径Ａ（例えば２．５ｍｍ）以下の濾材を通す網目を有する粗選別スクリーン４４を備えた粗選別部と、粒径Ａよりも小さな粒径Ｂ（例えば１．５ｍｍ）以下の濾材を通す網目を有するＢスクリーン４６を備えた第１選別部とが配設されている。粗選別スクリーン４４、並びにＢスクリーン４６は、ともに本体１５をモータ４２によって振動させることにより濾材とともに振動し、濾材を篩いにかけて粒径毎に選別する。
【００２９】
図１及び図４に示されるように、粗選別スクリーン４４の下方には、この粗選別スクリーン４４の網目を通過した粒径Ａ以下の濾材を下方の１次受けタンク１８に導く逆四角錐状の漏斗部４８が設置されている。この１次受けタンク１８には、濾材とともに水も落下する。１次受けタンク１８からは、２次洗浄ポンプ２０へ連通する濾材送水パイプ５０が設けられ、１次受けタンク１８に溜まった粒径Ａ以下の濾材が水とともに、２次洗浄ポンプ２０側へ吸引されるようになっている。
【００３０】
図９は、１次振動篩い機１４及び２次振動篩い機１６と、高圧水噴射手段５４等との関係を示す分解斜視図である。同図に示されるように、１次振動篩い機１４及び２次振動篩い機１６の上方には、各振動篩い機の上方から、各スクリーン上の濾材に向けて高圧水を噴射する高圧水噴射手段５４が設けられている。この高圧水噴射手段５４は、車体１の後部に立設されている高圧水噴射ポンプ５６と（図３参照）、導水パイプ５８と、ノズル６０とを備えて構成されている。高圧水噴射ポンプ５６は、その吸込口に給水タンク２４から清水が供給されるように図示しない配管が接続されているとともに、吐出口は、導水パイプ５８が接続されている。図９に示されるように、導水パイプ５８は、１次振動篩い機１４及び２次振動篩い機１６の上方において、９本の導水パイプ５８Ａ〜５８Ｉへ枝分かれして、１次振動篩い機１４の粗選別部、第１選別部上へ、又、２次振動篩い機１６の第２〜５選別部上へ、高圧水を、シャワーのように噴射するようになっている。
【００３１】
各選別部に噴射された高圧水は、１次振動篩い機１４、並びに２次振動篩い機１６の各スクリーン上の濾材を清水によって洗浄するとともに、水圧によって均分化させ、スクリーンによる選別の精度を向上させる。ノズル６０から、噴射される水は円錐状に拡散するのではなく、ほぼ扇状に拡散し、濾材の進行方向に対して、ほぼ垂直の角度で直線的に噴射されるため、水圧が濾材に対して集中するようになっている。このため、粗選別スクリーン４４及びＢスクリーン４６上の濾材は、噴射水によって濾材の固まりが小さくカットされながら均分化して分散するため、濾材に洗浄水が十分に浸透して行き渡り、この結果、濾材の選別並びに洗浄を効率的に行うことが可能である。なお、９本の各噴射パイプ５８Ａ〜５８Ｉには、流量の調節が可能なバルブ６２Ａ〜６２Ｉが取り付けられ、洗浄の状態や、選別の状態を黙視によって確認しながら噴射される水の流量を調整することが可能になっている。
【００３２】
２次振動篩い機１６は、１次振動篩い機１４と隣接して配置され、粗選別スクリーン４４及びＢスクリーン４６の網目よりも大きな網目を有する２次スクリーンが取り付けられている。２次スクリーンは、第２選別部としてＣスクリーン６４、第３選別部としてＤスクリーン６６、第４選別部としてＥスクリーン６８、第５選別部としてＦスクリーン７０の計４枚から構成されている。Ｃスクリーン６４は例えば粒径５ｍｍまでの濾材を通す網目に設定され、Ｄスクリーン６６は例えば８ｍｍまでの濾材を通す網目に、Ｅスクリーン６８は例えば１１ｍｍまでの濾材を通す網目に、Ｆスクリーン７０は例えば１５ｍｍまでの濾材を通す網目にそれぞれ設定されている。２次振動篩い機１６は、１次振動篩い機１４よりも、やや下方に位置しているので、１次振動篩い機１４によって選別されなかった濾材が、振動によって、２次振動篩い機１４側移動して、前述した粒径毎に選別され、漏斗部から傾斜して設けられた各排出口７２，７４，７６．７８を滑り落ちて装置の外部へ排出される。
【００３３】
図１０は各ポンプの設置状態を示した配置図である。同図に示されるように、２次洗浄ポンプ２０は、５つのサンドポンプ２０Ａ〜２０Ｅを並設して構成され、これらのサンドポンプ２０Ａ〜２０Ｅは、車体１上の水槽２４Ｂ内に設置されている。
図３及び図１０に示されるように、サンドポンプ２０Ａの１次吸込口８０には、１次受けタンク１８から配管されている濾材送水パイプ５０が接続されている。サンドポンプ２０Ａの吐出口は隣のサンドポンプ２０Ｂの吸込口と接続されている。また、サンドポンプ２０Ｂの吐出口はサンドポンプ２０Ｃの吸込口と、サンドポンプ２０Ｃの吐出口はサンドポンプ２０Ｄの吸込口と、サンドポンプ２０Ｄの吐出口はサンドポンプ２０Ｅの吸込口へと、２次洗浄ポンプ２０を構成する各サンドポンプ２０Ａ〜２０Ｅ間が接続されている。
【００３４】
各サンドポンプ２０Ａ〜２０Ｅの吸込口と吐出口の口径は異なっているとともに、インバーター制御によって各サンドポンプ２０Ａ〜２０Ｅの回転速度を任意に変更することできるようになっている。運転条件は、濾材の汚染状況、処理量などに応じて最適な条件で運転する。なお、本実施形態では、２次洗浄ポンプ２０を５台のサンドポンプで構成しているが、水質が清澄な浄水場では５台以下でも洗浄可能である一方、排水浄化槽のような汚染度が高い施設ではサンドポンプの台数を増やすことで所定の洗浄能力を確保することができる。
【００３５】
図３及び図１０に示されるように、２次洗浄ポンプ２０の側方の水槽２４Ｃ内には、３次洗浄ポンプ２２が設置されているとともに、２次洗浄ポンプ２０のポンプ２０Ｅの吐出口から延びる濾材送水パイプ８２は、３次洗浄ポンプ２２の吸込口に通じるホッパ８４の上方にその先端が位置し、ホッパ８４からサンドポンプである３次洗浄ポンプ２２に、２次洗浄された濾材を導くようになっている。水槽２４Ｃは、水槽２４Ｂよりも高さが低くなっており、水槽２４Ｂから上水が出入り可能である。３次洗浄ポンプ２２は、２次洗浄ポンプ２０よりも大型のポンプであり、且つ加圧力も強いため、２次洗浄ポンプ２０によっては剥離しきれなかった付着物を破砕し、高い洗浄効果を得ることができる。３次洗浄ポンプ２２は、その吐出口が１次振動篩い機１４の第１選別部上に配管されている小径濾材排出口８６（図９参照）と接続され、３次洗浄ポンプ２２から圧送された濾材は、再度選別された後、各排出口５２，７２，７４，７６．７８から、排出される。
【００３６】
上記のように構成した本実施形態の濾材洗浄選別装置を使用し、濾材（若しくは吸着材）の洗浄を行う際のシステム全体としての作用は以下の通りである。
【００３７】
まず、１次洗浄ポンプ１２に接続された真空作用吸込器２６により、浄水場などの濾過池から、水とともに濾材を、サイズを選別することなく吸引する。真空作用吸込器２６によって吸引された濾材は、１次振動篩い機１４の上方横に設置された乱流管３４に送られる。図７に示されるように、乱流管３４の内部には、抵抗羽根３６Ｂが設けられているため、乱流管３４内において濾材に乱流が作用し、螺旋状となって管内を進んでいく。
【００３８】
その際、大きな粒径の濾材は、乱流管３４内で遠心力によって外側に広がり乱流管３４の壁面と接触するため、粒径が小径の濾材が先に粗選別部に向かって送られて行くこととなる。また、乱流管３４内で濾材が複雑な運動をするため、濾材表面の付着物が剥離し易くなる効果もある。粗選別部では、濾材の粒径が例えば２．５ｍｍ以下の小径濾材の選別が行われ、粗選別スクリーン４４の網目を通して下方の１次受けタンク１８に落下する。乱流管３４から粗選別部に向けて濾材が放出されるときは、粒径の小さな濾材から順に放出されるため、濾材の粒径毎の選別が容易となり選別の精度が向上する。
【００３９】
粒径２．５ｍｍ以上の濾材は、１次振動篩い機１４による振動によって粗選別部から第１選別部へ移動していく。その際、様々なサイズの粒径の濾材が入り混じって移動していくのであるが、１次振動篩い機１４、２次振動篩い機１６の上部に設けられている高圧水噴射手段５４のノズル６０から扇状に噴射される高圧の水が、濾材の運動方向に対しほぼ直角、且つ直線的にあたって壁のようになり、集団になって移動していた濾材は、ここで左右に分散されて高圧の水の噴射をしばらく受けることになる。この作用により、従来では、大径濾材表面に水垢等とともに付着し、選別が困難であった砂などが容易に大径濾材から剥離され、さらには剥離して固まった砂も破砕されて砂状となり、容易に分離洗浄することが可能である。
【００４０】
粗選別部で２．５ｍｍ以下の小径濾材が選別された後、残りの濾材が、１次振動篩い機１４による振動によって２次振動篩い機１６側へ進んでいく。このとき、残りの濾材は、第１選別部のＢスクリーン４６上を通過するが、Ｂスクリーン４６の網目は、例えば１．５ｍｍと言うように、粗選別スクリーン４４の２．５ｍｍよりも小さくしているため、第１選別部で選別される濾材は非常に少なく、２次振動篩い機１６側へ移動する濾材は、ほとんどが大径濾材である。
【００４１】
２次振動篩い機１６上においても、高圧水噴射手段５４から噴射される高圧の噴射水によって濾材を少量ずつカットしながら分散させて均分化しているので、大径濾材の洗浄効果を大幅に向上させることができる。２次振動篩い機１６に送られた濾材は、第２選別部から第５選別部まで移動しながら、各スクリーン６４，６６，６８，７０の網目の大きさに対応した粒径毎に選別されるが、このときも同様に高圧水噴射手段５４から受ける高圧水が濾材に当たることによって、各スクリーン６４，６６，６８，７０上に濾材が拡散して広がるため、選別が効率的に行われる。各スクリーン上の濾材は、第２選別部から第５選別部に進むにしたがってスクリーン６４，６６，６８，７０の網目が徐々に大きくなり、各スクリーンの網目より小さい濾材は、各選別部の上部で高圧水噴射手段５４により十分な洗浄を受けた後、振動によって篩い落とされ、スクリーンの網目を通り抜けて、漏斗部から各排出口７２，７４，７６，７８を通って装置の外部へ排出される。各排出口７２，７４，７６，７８の漏斗部の各面は、網目状になっており、各スクリーンで篩い落とされた濾材の中に混入している小径濾材を、漏斗部を通過する際に篩い落とし、選別能力を更に向上させている。篩い落とされた濾材は集められ、１次受けタンクに返送される。
【００４２】
１次受けタンク１８に落下した２．５ｍｍ以下の小径濾材は、水槽２４Ｃに設置した２次洗浄ポンプ２０に濾材送水パイプ５０から送られる。２次洗浄ポンプ２０は前述したように、５つのサンドポンプ２０Ａ〜２０Ｅを並設して構成され、各サンドポンプは、隣接するサンドポンプ同士が連結され、その回転速度は、いずれも異なる速度に設定されている。回転速度は、隣接するサンドポンプ間において、あるサンドポンプが速い回転速度の場合は、次のサンドポンプは遅くすると言うように設定され、回転速度は操作制御パネル４に内臓されているインバーターによって個々のサンドポンプ毎に自由に変更することができ、処理量と汚染度によって適切な回転数に設定される。各サンドポンプ２０Ａ〜２０Ｅは、その吸込口と吐出口との口径が異なることと、各サンドポンプ２０Ａ〜２０Ｅの回転速度とが異なることで、各サンドポンプ２０Ａ〜２０Ｅの内部にかかる圧力を高くする加圧、低くする減圧を繰り返す運転が可能になり、これによって濾材表面に付着した汚れを剥離し易くしている。また、加圧減圧を繰り返すことで、付着物自体が破壊されるため、濾材への再付着を防止することができる。
【００４３】
２次洗浄ポンプ２０を通過した濾材は３次洗浄ポンプ２２に送られ、３度目の洗浄が行われる。３次洗浄ポンプは、吐出口が１次振動篩い機１４の第１選別部上に配管されている小径濾材排出口８６（図９参照）と接続されているので、３次洗浄ポンプ２２から圧送された濾材は、小径濾材排出口８６から第１選別部上へ送られた後、第１選別部の粒径Ａよりも小さな粒径Ｂ（例えば１．５ｍｍ）以下の濾材を通す網目を有するＢスクリーン４６によって再度選別され、装置の外部へ排出される。
【００４４】
ここで、粗選別部の粗選別スクリーン４４と、第１選別部のＢスクリーン４６との関係は以下の通りである。本来、浄水場で使用される濾材は、１．５ｍｍ以下のものが最も多いため、２．５ｍｍの網目に設定している粗選別スクリーン４４から篩い落とされる濾材の量は必然的に多くなる。その一方、粗選別スクリーン４４の網目を、１．５ｍｍに設定してしまうと、粗選別の段階では、小径濾材から大径濾材まで幅広いサイズの粒径の濾材が混在しているため、スクリーンの網目に目詰まりを起こす可能性が非常に高くなり、最も多く使用されている１．５ｍｍ以下の濾材が少量しか落下しなくなるなど、篩い分けの効率が大幅に低下する。そこで、粗選別の段階では、スクリーン４４の網目を２．５ｍｍ前後に設定することが、網目の目詰まりを防止するとともに、且つ小径濾材を効率的に選別できることが、実験的に確かめられているため、スクリーン４４では、２．５ｍｍと言うサイズの網目に設定したものである。即ち、粗選別段階では、多少大きめの網目のスクリーン４４で選別し、後述する２次洗浄ポンプ２０、３次洗浄ポンプ２２による洗浄を経て汚れを落とした後、再度、第１選別部の１．５ｍｍのＢスクリーン４６によって、改めて１．５ｍｍ以下の濾材を篩い落とすようにしたものである。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の濾材洗浄選別装置によれば、濾材の選別と洗浄と同時に実施することができ、浄水場や排水場等における濾材の保守に要する負担を大幅に軽減することができる。また、洗浄選別装置を車載式にしているため、濾材の洗浄・選別作業をどこでも実施することができ、濾材の洗浄設備が設置されていない浄水場等における洗浄・選別に要するコストを大幅に低減することができる。
【００４６】
なお、本実施形態では主として浄水場の濾材を洗浄する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、排水処理場における濾材や、吸着材の洗浄・選別に利用することも勿論可能である。また、本発明は、濾材としての砂のほか、セラミック材、樹脂材、木質材、玉石、砂利、砂、マンガン砂など、あらゆる濾材又は吸着材の洗浄・選別に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上説明したように、本発明によれば、浄水場、排水場などの濾過池に、異なるサイズや粒径の濾材が混在している場合であっても、濾材の選別、洗浄を効率的に行うことができ、浄水場等の保守作業に要する労力・コストを大幅に低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る濾材洗浄選別装置を示す斜視図である。
【図２】同じく、濾材洗浄選別装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】同じく、濾材洗浄選別装置が積載された車両の右側面図である。
【図４】同じく、濾材洗浄選別装置が積載された車両の左側面図である。
【図５】同じく、濾材洗浄選別装置が積載された車両を後方から見た後面図である。
【図６】真空作用吸込器を示した図であり、このうち、図６（Ａ）は概略斜視図、図６（Ｂ）は要部である混合室付近の断面図である。
【図７】乱流管を示した断面図であり、このうち、図７（Ａ）は側断面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の７Ｂ線に沿った矢視断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る濾材洗浄選別装置の全体を上方から見た平面図である。
【図９】１次振動篩い機及び２次振動篩い機と、高圧水噴射手段等との関係を示す分解斜視図である。
【図１０】各ポンプの設置状態を示した配置図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    車体
２    作業歩廊
３    階段
４    操作制御パネル
１０  濾材洗浄選別装置
１２  １次洗浄ポンプ
１４  １次振動篩い機
１６  ２次振動篩い機
１８  １次受けタンク
２０  ２次洗浄ポンプ
２０Ａ〜２０Ｅ  サンドポンプ
２２  ３次洗浄ポンプ
２４  給水タンク
２４Ａ〜２４Ｃ  水槽
２６  真空作用吸込器
２６Ａ  混合室
２６Ｂ  水導入口
２６Ｃ  濾材吸引口
２６Ｄ  排出口
２８  ３０  ３２  ホース
２９  ノズル
３４  乱流管
３６  パイプ材
３６Ａ  フランジ
３６Ｂ  抵抗羽根
３６Ｃ  排出口  
３８  ４１  フレーム
４０  バネ
４２  モータ
４４  粗選別スクリーン
４６  Ｂスクリーン
４８  漏斗部
５０  濾材送水パイプ
５２  排出口
５４  高圧水噴射手段
５６  高圧水噴射ポンプ
５８Ａ〜５８Ｉ  噴射パイプ
５８  導水パイプ
６０  ノズル
６２Ａ〜６２Ｉ  バルブ
６４  Ｃスクリーン
６６  Ｄスクリーン
６８  Ｅスクリーン
７０  Ｆスクリーン
７２〜７８  排出口
８０  １次吸込口
８２  濾材送水パイプ
８４  ホッパ
８６  小径濾材排出口
【要約】
【課題】  浄水場、排水場などの濾過池に、異なるサイズや粒径の濾材が混在している場合であっても、濾材の選別、洗浄を効率的に行うことができる濾材洗浄選別装置を提供する。
【解決手段】  濾材を吸引する１次洗浄ポンプ１２と、吸引された濾材に振動を加えて篩いをかける１次振動篩い機１４と、１次振動篩い機１８に設けられた粗選別部と、粗選別スクリーンの下方に設置された１次受けタンク１４と、該１次受けタンク内の濾材を吸引しながら洗浄する２次洗浄ポンプと、１次振動篩い機１８と隣接して配置された２次振動篩い機１６と、更に濾材の洗浄を行う２次洗浄ポンプに接続された３次洗浄ポンプとを備え、各部材は車両に搭載されてなる。
【選択図】        図１
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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