(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固液回収タンクと、
沈砂池の水中に没される開口部を有する第１の吸引輸送管と、
前記第１の吸引輸送管に接続された第２の吸引輸送管と、
一端部が前記第２の吸引輸送管に接続され、他端部が前記固液回収タンクに接続された第３の吸引輸送管と、
前記固液回収タンク、前記第１の吸引輸送管、前記第２の吸引輸送管、および前記第３の吸引輸送管の内部を減圧する減圧装置と、
前記沈砂池の最高水位よりも上方の位置で前記第１の吸引輸送管に接続された大気開放管と、
前記大気開放管を通じて前記第１の吸引輸送管の前記大気開放管との接続部を大気開放するための大気開放弁と、
前記大気開放弁を閉じて前記沈砂池に堆積した沈砂を水とともに固液混合体として前記第１の吸引輸送管内に吸引し、その水位が前記大気開放管との接続部よりも上方に上昇したときに前記大気開放弁を開くことにより前記接続部よりも上方に輸送用水柱を形成し、前記輸送用水柱に作用する大気圧と前記固液回収タンクの真空度との差により前記輸送用水柱を前記固液回収タンクに輸送し、前記輸送用水柱の全体が前記固液回収タンクに入る直前に前記大気開放弁を閉じ、前記大気開放弁の開閉を繰り返すことにより前記輸送用水柱の形成と輸送とを繰り返す制御部とを備え、
前記第１の吸引輸送管は、前記第３の吸引輸送管の口径よりも大きい口径を有し、
前記第２の吸引輸送管は、前記第１の吸引輸送管の口径と同じ又はそれよりも大きい口径を有する沈砂堆積部と、前記沈砂堆積部の下流側に配置された漸縮管とを有し、
前記沈砂堆積部は、複数のエルボ管と複数の横引き配管とにより渦巻き状に構成されていることを特徴とする揚砂輸送装置。
【請求項２】
固液回収タンクと、
沈砂池の水中に没される開口部を有する第１の吸引輸送管と、
前記第１の吸引輸送管に接続された第２の吸引輸送管と、
一端部が前記第２の吸引輸送管に接続され、他端部が前記固液回収タンクに接続された第３の吸引輸送管と、
前記固液回収タンク、前記第１の吸引輸送管、前記第２の吸引輸送管、および前記第３の吸引輸送管の内部を減圧する減圧装置と、
前記沈砂池の最高水位よりも上方の位置で前記第１の吸引輸送管に接続された大気開放管と、
前記大気開放管を通じて前記第１の吸引輸送管の大気開放管との接続部を大気開放するための大気開放弁と、
前記第１の吸引輸送管に接続された空気注入管と、
前記第１の吸引輸送管の内部に空気を送り込む空気移送装置と、
前記空気注入管を通じて前記空気移送装置によって前記第１の吸引輸送管の前記空気注入管との接続部から空気を前記吸引輸送管の内部に注入するための空気注入弁と、
前記大気開放弁および前記空気注入弁を閉じて前記沈砂池に堆積した沈砂を水とともに固液混合体として前記第１の吸引輸送管内に吸引し、その水位が前記沈砂池の水位よりも上方に上昇したときに前記空気注入弁を開くことにより前記空気注入管との接続部より上方の固液混合体を上方に押し上げ、前記大気開放弁を開くとともに前記空気注入弁を閉じることにより前記大気開放管との接続部よりも上方に輸送用水柱を形成し、前記輸送用水柱に作用する大気圧と前記固液回収タンクの真空度との差により前記輸送用水柱を前記固液回収タンクに輸送し、前記輸送用水柱の全体が前記固液回収タンクに入る直前に前記大気開放弁を閉じ、前記大気開放弁および前記空気注入弁の開閉を繰り返すことにより前記輸送用水柱の形成と輸送とを繰り返す制御部とを備え、
前記第１の吸引輸送管は、前記第３の吸引輸送管の口径よりも大きい口径を有し、
前記第２の吸引輸送管は、前記第１の吸引輸送管の口径と同じ又はそれよりも大きい口径を有する沈砂堆積部と、前記沈砂堆積部の下流側に配置された漸縮管とを有し、
前記沈砂堆積部は、複数のエルボ管と複数の横引き配管とにより渦巻き状に構成されていることを特徴とする揚砂輸送装置。
【請求項３】
前記第１の吸引輸送管の口径は、前記第３の吸引輸送管の口径の１．５〜２．５倍であることを特徴とする請求項１または２に記載の揚砂輸送装置。
【請求項４】
前記沈砂堆積部は、水平方向に延びる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揚砂輸送装置。
【請求項５】
前記第２の吸引輸送管と前記第３の吸引輸送管との間には、前記第３の吸引輸送管の口径よりも小さい内径を有するオリフィスが配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の揚砂輸送装置。
【請求項６】
前記沈砂堆積部の容積は、前記第３の吸引輸送管の断面積に該第３の吸引輸送管の長さ２ｍ〜１０ｍ分を乗じて得られる容積に等しい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揚砂輸送装置。
【請求項７】
前記沈砂堆積部は、堆積した沈砂を除去するためのハンドホールを備えた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揚砂輸送装置。
【請求項８】
前記沈砂堆積部には、堆積した沈砂を除去するための自動沈砂除去装置が接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の揚砂輸送装置。
【請求項９】
前記沈砂堆積部内の沈砂堆積量を検出する沈砂堆積量検出器をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の揚砂輸送装置。
【請求項１０】
前記沈砂堆積量検出器は、前記第２の吸引輸送管の入口圧力と出口圧力との差から沈砂堆積量を検出することを特徴とする請求項９に記載の揚砂輸送装置。
【請求項１１】
前記第３の吸引輸送管から分岐し、前記沈砂池の内部まで延びる第４の吸引輸送管をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の揚砂輸送装置。
【請求項１２】
沈砂池に堆積した沈砂を真空吸引により液体とともに揚砂し、回収するための揚砂輸送装置において、
前記沈砂池内の水中に一端部が没された第１の吸引輸送管と、
前記第１の吸引輸送管の他端部に接続され、複数のエルボ管および複数の横引き配管により渦巻き状に構成された第２の吸引輸送管と、
一端部が前記第２の吸引輸送管に接続された第３の吸引輸送管と、
前記第３の吸引輸送管の他端部に接続された固液回収タンクと、
前記固液回収タンクに接続された真空装置と、を備え、
前記第１の吸引輸送管は、前記第３の吸引輸送管の口径よりも大きい口径を有していることを特徴とする揚砂輸送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沈降性の固体を液体とともに効率的に吸引し、かつ輸送する揚砂輸送装置に係り、特に下水処理施設やし尿処理施設の沈砂池あるいは浄化槽汚泥中に堆積した沈砂（沈降性の砂）を真空吸引により液体とともに揚砂し、固液回収タンクに輸送する揚砂輸送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水処理施設やし尿処理施設などの沈砂池における揚砂輸送設備は、し渣、砂利、金属類の沈降物などを含み、かつ、強い臭気を発生する環境にある。したがって、沈砂を自動で、目詰まりなどの問題もなく、高揚程にて輸送距離も長く、省エネルギーで効率的かつ安全に除去することが求められてきた。このため、沈砂池から揚砂して固液回収タンクなどへ輸送し、洗浄し、固液分離する技術として、様々の方法が提案されてきた。
【０００３】
従来、沈砂を揚砂輸送するには、サンドポンプを用いる方法や真空により吸引する方法が主に使用されてきた。しかしながら、サンドポンプを用いる方法では、沈砂中に混在する石片、金属片などによりブレードが破損したり、急速に磨耗することがある。また沈砂の輸送にはコンベアが使用される場合があるが、コンベアをカバーで覆っても臭気が漏洩したり、汚水が飛散するなどの、気密性が保てないことなどの維持管理上の問題があった。
【０００４】
特許文献１には、真空装置により沈砂と水とを含む固液混合体を吸引輸送管内に吸引し、吸引した固液混合体の下方を大気開放することで輸送用水柱を形成し、大気圧と真空度との差により、輸送用水柱を固液回収タンクまで輸送する技術が開示されている。しかしながら、このような配管輸送方式は、従来のコンベアによる搬送と異なり、吸引輸送管の口径よりも大きなサイズの沈砂は輸送することができない。そのため、吸引輸送管の口径よりも大きなサイズの沈砂は、沈砂池内に徐々に溜まり、最終的には吸引輸送管の吸引口を塞いでしまう。
【０００５】
このような問題を解決するためには、吸引輸送管の口径を大きくすることが考えられる。しかしながら、吸引輸送管の口径が大きいほど、吸引する固液混合体の量も多くなるため、使用する動力や配管敷設コストが増えてしまう。したがって、現実的には口径を８０ｍｍから１００ｍｍ程度とした吸引輸送管が多く採用されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３００２１号公報
【特許文献２】特開２００９−１６１９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、使用する動力や配管敷設コストを増やすことなく、大きなサイズの沈砂を沈砂池から引き上げることができ、吸引口の閉塞を防ぐことができる揚砂輸送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】
【０００８】
本発明の一態様は、固液回収タンクと、沈砂池の水中に没される開口部を有する第１の吸引輸送管と、前記第１の吸引輸送管に接続された第２の吸引輸送管と、一端部が前記第２の吸引輸送管に接続され、他端部が前記固液回収タンクに接続された第３の吸引輸送管と、前記固液回収タンク、前記第１の吸引輸送管、前記第２の吸引輸送管、および前記第３の吸引輸送管の内部を減圧する減圧装置と、前記沈砂池の最高水位よりも上方の位置で前記第１の吸引輸送管に接続された大気開放管と、前記大気開放管を通じて前記第１の吸引輸送管の前記大気開放管との接続部を大気開放するための大気開放弁と、前記大気開放弁を閉じて前記沈砂池に堆積した沈砂を水とともに固液混合体として前記第１の吸引輸送管内に吸引し、その水位が前記大気開放管との接続部よりも上方に上昇したときに前記大気開放弁を開くことにより前記接続部よりも上方に輸送用水柱を形成し、前記輸送用水柱に作用する大気圧と前記固液回収タンクの真空度との差により前記輸送用水柱を前記固液回収タンクに輸送し、前記輸送用水柱の全体が前記固液回収タンクに入る直前に前記大気開放弁を閉じ、前記大気開放弁の開閉を繰り返すことにより前記輸送用水柱の形成と輸送とを繰り返す制御部とを備え、前記第１の吸引輸送管は、前記第３の吸引輸送管の口径よりも大きい口径を有し、前記第２の吸引輸送管は、前記第１の吸引輸送管の口径と同じ又はそれよりも大きい口径を有する沈砂堆積部と、前記沈砂堆積部の下流側に配置された漸縮管とを有し、前記沈砂堆積部は、複数のエルボ管と複数の横引き配管とにより渦巻き状に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の態様は、固液回収タンクと、沈砂池の水中に没される開口部を有する第１の吸引輸送管と、前記第１の吸引輸送管に接続された第２の吸引輸送管と、一端部が前記第２の吸引輸送管に接続され、他端部が前記固液回収タンクに接続された第３の吸引輸送管と、前記固液回収タンク、前記第１の吸引輸送管、前記第２の吸引輸送管、および前記第３の吸引輸送管の内部を減圧する減圧装置と、前記沈砂池の最高水位よりも上方の位置で前記第１の吸引輸送管に接続された大気開放管と、前記大気開放管を通じて前記第１の吸引輸送管の大気開放管との接続部を大気開放するための大気開放弁と、前記第１の吸引輸送管に接続された空気注入管と、前記第１の吸引輸送管の内部に空気を送り込む空気移送装置と、前記空気注入管を通じて前記空気移送装置によって前記第１の吸引輸送管の前記空気注入管との接続部から空気を前記吸引輸送管の内部に注入するための空気注入弁と、前記大気開放弁および前記空気注入弁を閉じて前記沈砂池に堆積した沈砂を水とともに固液混合体として前記第１の吸引輸送管内に吸引し、その水位が前記沈砂池の水位よりも上方に上昇したときに前記空気注入弁を開くことにより前記空気注入管との接続部より上方の固液混合体を上方に押し上げ、前記大気開放弁を開くとともに前記空気注入弁を閉じることにより前記大気開放管との接続部よりも上方に輸送用水柱を形成し、前記輸送用水柱に作用する大気圧と前記固液回収タンクの真空度との差により前記輸送用水柱を前記固液回収タンクに輸送し、前記輸送用水柱の全体が前記固液回収タンクに入る直前に前記大気開放弁を閉じ、前記大気開放弁および前記空気注入弁の開閉を繰り返すことにより前記輸送用水柱の形成と輸送とを繰り返す制御部とを備え、前記第１の吸引輸送管は、前記第３の吸引輸送管の口径よりも大きい口径を有し、前記第２の吸引輸送管は、前記第１の吸引輸送管の口径と同じ又はそれよりも大きい口径を有する沈砂堆積部と、前記沈砂堆積部の下流側に配置された漸縮管とを有し、前記沈砂堆積部は、複数のエルボ管と複数の横引き配管とにより渦巻き状に構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記第１の吸引輸送管の口径は、前記第３の吸引輸送管の口径の１．５〜２．５倍であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記沈砂堆積部は、水平方向に延びることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第２の吸引輸送管と前記第３の吸引輸送管との間には、前記第３の吸引輸送管の口径よりも小さい内径を有するオリフィスが配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、前記沈砂堆積部の容積は、前記第３の吸引輸送管の断面積に該第３の吸引輸送管の長さ２ｍ〜１０ｍ分を乗じて得られる容積に等しいことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記沈砂堆積部は、堆積した沈砂を除去するためのハンドホールを備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記沈砂堆積部には、堆積した沈砂を除去するための自動沈砂除去装置が接続されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記沈砂堆積部内の沈砂堆積量を検出する沈砂堆積量検出器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、前記沈砂堆積量検出器は、前記第２の吸引輸送管の入口圧力と出口圧力との差から沈砂堆積量を検出することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第３の吸引輸送管から分岐し、前記沈砂池の内部まで延びる第４の吸引輸送管をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の他の態様は、沈砂池に堆積した沈砂を真空吸引により液体とともに揚砂し、回収するための揚砂輸送装置において、前記沈砂池内の水中に一端部が没された第１の吸引輸送管と、前記第１の吸引輸送管の他端部に接続され、複数のエルボ管および複数の横引き配管により渦巻き状に構成された第２の吸引輸送管と、一端部が前記第２の吸引輸送管に接続された第３の吸引輸送管と、前記第３の吸引輸送管の他端部に接続された固液回収タンクと、前記固液回収タンクに接続された真空装置と、を備え、前記第１の吸引輸送管は、前記第３の吸引輸送管の口径よりも大きい口径を有していることを特徴とする。
【００１３】
なお、本明細書で使用する真空度とは、大気圧を０ｋＰａとし、負圧はそのまま、マイナス表示で表す。例えば−４９．０ｋＰａ（−５ｍＡｑ）とは大気圧を０ｋＰａとして、それより４９．０ｋＰａ低下したことを意味する。さらに、真空度が高いとは負圧が大きいこと、真空度が低いとは負圧が小さいことを意味する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、沈砂池内の大型の沈砂を大口径の第１の吸引輸送管を通じて引き上げることができるので、大型の沈砂が沈砂池内に残留することを防止することができる。その結果、第１の吸引輸送管の開口部（吸引口）の閉塞を防ぐことができる。さらに、大型の沈砂は漸縮管に捕捉され、沈砂堆積部に堆積するので、下流側の第３の吸引輸送管には大型の沈砂が流入することはない。したがって、第３の吸引輸送管として通常口径の輸送管を使用することができ、使用する動力や配管敷設コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態における揚砂輸送装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の沈砂堆積部の拡大斜視図である。
【図３】図１のレジューサー近傍の構成を示す縦断面図である。
【図４】図１の揚砂輸送装置の動作を示す模式図である。
【図５】図１の揚砂輸送装置の動作を示す模式図である。
【図６】図１の大口径の吸引輸送管に圧力センサと差圧検出器とを備えた揚砂輸送装置を示す模式図である。
【図７】図１の沈砂堆積部の近傍に圧力センサと差圧検出器とを備えた揚砂輸送装置を示す模式図である。
【図８】図１の揚砂輸送装置の動作を示す模式図である。
【図９】図１の固液回収タンクの近傍に圧力センサを備えた揚砂輸送装置を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態における揚砂輸送装置の構成を示す模式図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態における揚砂輸送装置の動作を示す模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態における揚砂輸送装置の動作を示す模式図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態における揚砂輸送装置の動作を示す模式図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態における揚砂輸送装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る揚砂輸送装置の実施形態について図１から図１４を参照して詳細に説明する。なお、図１から図１４において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態における揚砂輸送装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、この揚砂輸送装置は、沈砂池１内の水中に一端部（開口部）２ａが没された大口径の第１の吸引輸送管２と、第１の吸引輸送管２の他端部に接続された第２の吸引輸送管５と、一端部６ａが第２の吸引輸送管５に接続された通常口径の第３の吸引輸送管６と、第３の吸引輸送管６の他端部６ｂに接続された固液回収タンク１０と、固液回収タンク１０に接続された真空装置（減圧装置）１２とを備えている。固液回収タンク１０の下部には、固液回収タンク１０に回収された沈砂（沈降性の砂）を排出するための沈砂排出弁１０ａが設けられている。
【００１８】
吸引輸送管５は、吸引輸送管６よりも口径の大きい沈砂堆積部５Ａと、この沈砂堆積部５Ａの下流側に配置されたレジューサー５Ｂとを有している。吸引輸送管２は、吸引輸送管６の口径よりも大きな口径を有している。具体的には、吸引輸送管２の口径は、吸引輸送管６の口径の１．５〜２．５倍である。吸引輸送管２と沈砂堆積部５Ａは同じ口径を有している。一例として、吸引輸送管２の口径が１２５ｍｍであるとき、沈砂堆積部５Ａの口径は１２５ｍｍ、吸引輸送管６の口径は８０ｍｍである。別の例としては、吸引輸送管２の口径が１５０ｍｍであるとき、沈砂堆積部５Ａの口径は１５０ｍｍ、吸引輸送管６の口径は１００ｍｍである。沈砂堆積量を増やすために、沈砂堆積部５Ａの口径は吸引輸送管２の口径よりも大きくてもよく、および／または沈砂堆積部５Ａは、その一部が拡大した拡大部を有してもよい。固液回収タンク１０は、一般に、沈砂池１よりも上方に位置しており、揚砂輸送装置は、沈砂池１内に堆積した沈砂を水とともに固液回収タンク１０に揚砂輸送できるようになっている。なお、沈砂池１の池底に堆積した沈砂は、砂以外に小石等の土砂やし渣を含むものである。
【００１９】
吸引輸送管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で吸引輸送管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、吸引輸送管２の大気開放管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。
【００２０】
また、吸引輸送管２の開口部（吸引口）２ａの近傍には、水を噴射する複数の水噴射ノズル２２が設けられており、この水噴射ノズル２２からの水の噴射により沈砂が流動化し、吸引輸送管２の開口部２ａの近傍に集砂されるようになっている。また、沈砂池１の底部の構造も集砂しやすいように傾斜を有している。
【００２１】
上述したように、大きな沈砂が沈砂池１内に増えていくと、いずれ吸引輸送管２の開口部２ａは閉塞してしまう。そこで、本実施形態では、大小様々なサイズの沈砂を水とともに吸引輸送管２を通じて沈砂池１から引き上げ、沈砂堆積部５Ａに送り込むようになっている。沈砂堆積部５Ａは沈砂池１のフロア面（ＦＬ）に設置されている。この沈砂堆積部５Ａは、固液混合体に含まれる沈砂の一部を一時的に内部に溜め、後に送られてくる輸送用水柱に沈砂堆積部５Ａ内に溜められた沈砂を取り込ませ、水と沈砂とが混合された輸送用水柱を再形成しながら、固液回収タンク１０に送り込むように構成されている。
【００２２】
沈砂池１のフロア面には、図２に示すように、エルボ管５ｂ，５ｃ，５ｄと横引き配管５ｅ，５ｆ，５ｇからなる沈砂堆積部５Ａが設けられている。沈砂堆積部５Ａは、水平方向に延びている。沈砂堆積部５Ａの入口は、エルボ管５ａを介して吸引輸送管２に連結されている。沈砂堆積部５Ａの出口は上を向いており、レジューサー５Ｂに接続されている。レジューサー５Ｂは、その口径が徐々に減小する形状を有する漸縮管である。レジューサー５Ｂの入口の口径は、吸引輸送管２の口径と同じであり、出口の口径は吸引輸送管６の口径と同じとなっている。レジューサー５Ｂは鉛直方向に延びており、その出口は吸引輸送管６に継手２５を介して接続されている。吸引輸送管２は、沈砂池１から吸引輸送管５まで延びており、吸引輸送管６は、吸引輸送管５から固液回収タンク１０まで延びている。
【００２３】
本実施形態に係る吸引輸送管５は、上記複数のエルボ管５ａ〜５ｄと複数の横引き配管５ｅ〜５ｇとにより渦巻き状に構成されている。これは特許文献１及び２に示すように、揚砂輸送管が横引き配管と鉛直配管とから構成される場合、揚砂輸送装置全体が大きくなってしまい、結果として配管敷設コストが増大してしまうためである。そのため、吸引輸送管５は場所をとらない形状にすることが好ましい。そうすることで、配管敷設コストを増やすことなく、大きなサイズの沈砂を輸送することができる。
【００２４】
沈砂堆積部５Ａの容積は、吸引輸送管６の断面積に吸引輸送管６の長さ２ｍ〜１０ｍ分を乗じた容積に設定されている。沈砂堆積部５Ａは、吸引工程と輸送工程を繰り返す毎に、内部の圧力が真空圧と大気圧に変化し、その容量が大きすぎるとエネルギーの無駄となり、小さすぎると沈砂による閉塞などの問題が発生する。このため、沈砂堆積部５Ａの適正な容量は、吸引輸送管６の断面積に吸引輸送管６の長さ２ｍ〜１０ｍ分を乗じて得られる容積程度であることが望ましい。
【００２５】
図３に示すように、レジューサー５Ｂと吸引輸送管６との継手２５の内部には、吸引輸送管６内の閉塞を防止するためのリング（オリフィス）２７が設けられている。このリング２７の内径は吸引輸送管６の口径より若干小さく設計されている。例として、吸引輸送管６の口径が８０ｍｍである場合、リング２７の内径は７０ｍｍとし、吸引輸送管６の口径が１００ｍｍである場合、リング２７の内径は９０ｍｍとする。このリング２７を設けることにより、リング２７の内径より大きなサイズの沈砂は、吸引輸送管６を通過することができないため、吸引輸送管６が閉塞することはない。
【００２６】
沈砂堆積部５Ａには、リング２７の口径よりも大きなサイズの沈砂が徐々に堆積していくため、揚砂能力が徐々に低下し、いずれは揚砂不能となってしまう。そのため、設備維持の観点から堆積した沈砂の量を確認する必要がある。したがって、沈砂堆積部５Ａには、沈砂除去口としてのハンドホール３０が設けられており、堆積した沈砂の量はこのハンドホール３０から目視確認することができる。ハンドホール３０は、通常は蓋３２によって覆われている。なお、堆積した沈砂の量は、センサによって確認することも可能である。沈砂堆積部５Ａの内部にセンサ（図示せず）を備えることで、センサは内部が沈砂で満杯になる前に堆積した沈砂を検知し、その信号に基づき制御部が警報等を出すか、あるいは装置の運転を停止することができる。このような動作は制御部２０に行わせてもよい。そして、沈砂の堆積量をこのようなセンサにより管理することで設備維持が容易になる。
【００２７】
沈砂堆積部５Ａのハンドホール３０の近傍には、洗浄水供給口３５が設けられている。この洗浄水供給口３５は、洗浄水を沈砂堆積部５Ａ内部に噴射させるために設けられている。すなわち、洗浄水が洗浄水供給口３５を通して沈砂堆積部５Ａ内部に噴射されることで沈砂が洗浄される。そして、洗浄された沈砂はハンドホール３０から除去される。本実施形態では、洗浄水供給口３５は２箇所に設けられているが、堆積した沈砂を洗浄することができれば、１箇所または３箇所以上に設けてもよい。洗浄水供給口３５は沈砂の取り出し口であるハンドホール３０の近傍に設けられることが望ましい。洗浄水供給口３５がハンドホール３０近傍に設けられなければハンドホール３０近傍に堆積した沈砂を洗浄することができず、沈砂を衛生的に取り出すことができないためである。
【００２８】
沈砂堆積部５Ａのハンドホール３０の下方に自動沈砂除去装置４０を設けてもよい。この自動沈砂除去装置４０と沈砂堆積部５Ａとは、接続部４１で接続されている。自動沈砂除去装置４０としては、ナイフゲート弁を用いることができる。沈砂が沈砂堆積部５Ａに堆積し、除去する必要が生じた場合は、堆積した沈砂を手動または自動で自動沈砂除去装置４０内に落下させ、この自動沈砂除去装置４０を作動させることで沈砂を除去する。手動による場合は、ハンドホール３０から沈砂の堆積量を目視確認し、自動沈砂除去装置４０を作動させることで沈砂を除去する。自動による場合は、沈砂堆積部５Ａの内部に備えられたセンサにより、堆積した沈砂を検知し、その信号に基づき、制御部が自動沈砂除去装置４０を作動させることで沈砂を除去する。このような動作は制御部２０に行わせてもよい。そして、このような自動沈砂除去装置を備えることにより、設備維持が容易になる。
【００２９】
吸引輸送管６の途中には、吸引輸送弁４５が設けられている。実用的な真空度としてその初期値を−４９．０ｋＰａ（−５ｍＡｑ）とした場合、この吸引輸送弁４５が設けられていないと、固液回収タンク１０の初期真空度を例えば−５８．８ｋＰａ（−６ｍＡｑ）程度と高くしないと、その後の繰り返し時に必要な−４９．０ｋＰａ（−５ｍＡｑ）程度の真空度が得られない。これは、初期真空度の形成時に固液混合体などの吸引にエネルギーが消費されるためである。この吸引輸送弁４５を設けた場合は、当初から−４９．０ｋＰａ（−５ｍＡｑ）程度の真空度で固液混合体を輸送できる。このように、吸引輸送弁４５を設けることにより、真空形成時間を事前に行っておくことができ、吸引輸送に要する時間を見かけ上短縮することができ、また、初期真空度を低くできる分だけ省エネルギー化を図ることができる。
【００３０】
次に、このような構成の揚砂輸送装置を用いて沈砂池１の池底に堆積した沈砂を引き上げる場合の動作について説明する。まず、大気開放弁１５および吸引輸送弁４５を閉じた状態で真空装置１２を駆動する。これにより、真空装置１２が接続された固液回収タンク１０および吸引輸送弁４５から固液回収タンク１０までの吸引輸送管６の内部を、例えば−４９．０ｋＰａ（−５ｍＡｑ）程度まで減圧する。固液回収タンク１０の真空度が目的とする値となったら、吸引輸送弁４５を急開する。これにより、図４に示すように、沈砂池１中の沈砂を含んだ水が固液混合体５０として吸引輸送管２内に吸引される。本実施形態における吸引輸送管６の断面積は吸引輸送管２の断面積よりも小さい。したがって、吸引輸送管２に形成された輸送用水柱は、吸引輸送管６では長くなる。そのため、引き上げる水柱が長すぎると、吸引輸送管６内の輸送用水柱は輸送可能な水柱の長さを超えてしまい輸送できなくなる。そこで、固液混合体の引き上げ時間は、従来の装置では約４秒程度であったが、本実施形態ではその半分の約２秒とするのが好ましい。
【００３１】
固液混合体５０を吸引する際、必要に応じて水噴射ノズル２２から水噴射を行い、沈砂を流動化し、開口部２ａから沈砂を吸引しやすいようにする。このように、水噴射ノズル２２から水を噴射して、沈砂池１内の沈砂を流動化させるとともに、吸引輸送管６の吸引輸送弁４５を開けることにより、吸引輸送管２の開口部２ａ近傍に沈砂池１内の沈砂を集めつつ、図４に示すように、沈砂池１中の沈砂を含んだ水が固液混合体５０として吸引輸送管２内に吸引される。このとき、必要により一部の水噴射ノズル２２から継続的に水を噴射させてもよい。この固液混合体５０の沈砂の濃度は２０〜３５％とし、好ましくは平均３０％前後とする。これにより、揚砂輸送効率を安定および向上させることができる。
【００３２】
吸引輸送管２内の固液混合体５０の水位が大気開放管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を開いて吸引輸送管２の大気開放管１６との接続部１６ａを大気開放する。このように大気開放弁１５を開くことにより、図５に示すように、大気開放管１６の接続部１６ａよりも上方に位置していた吸引輸送管２内の固液混合体５０は輸送用水柱５０ａとなる。
【００３３】
図６に示すように、吸引輸送管２には少なくとも２つの圧力センサ５５，５５を設けてもよい。これら２つの圧力センサ５５，５５は異なる高さに設置される。この２つの圧力センサ５５，５５は差圧検出器５７に接続されており、この差圧検出器５７は２つの圧力センサ５５，５５の出力信号を基に輸送用水柱５０ａの長さを検出することができる。そのため、輸送用水柱５０ａの引き上げは、吸引輸送管２に設けられた圧力センサ５５，５５及び差圧検出器５７により管理することができる。その結果、輸送用水柱５０ａの管理の適正化を図ることができ、さらに輸送をスムーズに行うことができる。圧力センサ５５，５５及び差圧検出器５７に代えて、透過型レーザー判別センサを用いて輸送用水柱の長さを検出してもよい。
【００３４】
輸送用水柱５０ａは、吸引輸送管２を通り、フロア面（ＦＬ）に設置された沈砂堆積部５Ａに移送され、沈砂堆積部５Ａに移送された輸送用水柱５０ａはレジューサー５Ｂに移送される。吸引輸送管５の流出部は、レジューサー５Ｂにより狭められているため、輸送用水柱５０ａの輸送スピードは一時的に遅くなり、結果として、輸送用水柱５０ａに含まれている沈砂は、沈砂堆積部５Ａに沈降、堆積する。堆積した沈砂は、後に送られてくる輸送用水柱の前方に取り込まれ、再び輸送用水柱を形成しながら、固液回収タンク１０に送り込まれる。吸引輸送管５を通過した輸送用水柱５０ａは、吸引輸送管６の断面積に応じて長くなり、そのまま固液回収タンク１０に輸送される。
【００３５】
輸送用水柱５０ａに含まれる大型の沈砂は、レジューサー５Ｂに捕捉される。このため、沈砂堆積部５Ａには、レジューサー５Ｂを通過できなかった大型の沈砂が徐々に堆積していく。吸引輸送管５のレジューサー（流出部）５Ｂは鉛直に延びているので、レジューサー５Ｂが直ぐに閉塞することはないが、大型の沈砂の堆積量が増えると、揚砂能力が下がり、いずれ揚砂不能となる。そこで、堆積した沈砂の量をハンドホール３０から確認し、定期的にこのハンドホール３０から沈砂を除去することにより揚砂能力の維持が可能となる。沈砂を除去する際、洗浄水が洗浄水供給口３５を通して沈砂堆積部５Ａ内部の沈砂に噴射される。沈砂が洗浄された後、これを取り除くことで、衛生的に作業を行うことができる。このように、沈砂堆積部５Ａは大型の沈砂の一時貯留槽として機能するので、吸引輸送管６の口径を小さくできる。したがって、使用する動力や配管敷設コストを増やすことなく、大きなサイズの沈砂を沈砂池１から引き上げることができる。なお、上述したように沈砂の堆積量は沈砂堆積部５Ａ内部にセンサを備えることで自動的に管理することができ、堆積した沈砂は沈砂堆積部５Ａの下方に自動沈砂除去装置４０を備えることで、自動的に取り除くことができる。このようなセンサや自動沈砂除去装置を備えることにより、設備維持が容易になる。
【００３６】
また、図７に示すように吸引輸送管５の入口及び出口の近傍に、少なくとも２つの圧力センサ６０，６０を設けてもよい。この２つの圧力センサ６０，６０は差圧検出器７０に接続されており、この差圧検出器７０は２箇所の圧力センサ６０，６０の信号を基に沈砂の堆積量を検出することができる。すなわち、沈砂は沈砂堆積部５Ａに堆積していくため、差圧検出器７０が、輸送用水柱５０ａが吸引輸送管５の入口を通過するときの圧力と吸引輸送管５の出口を通過するときの圧力との差を検知することで、沈砂堆積部５Ａ内の沈砂の堆積量を推定することができる。差圧検出器７０は圧力センサ６０，６０により吸引輸送管５の入口圧力と出口圧力との差が大きくなったことを検知し、その検知信号に基づき制御部が警報等を出すか、あるいは装置の運転を停止することができる。
【００３７】
輸送用水柱５０ａは、固液回収タンク１０側の端部に作用する真空圧と大気開放側の端部、すなわち輸送用水柱５０ａの下面に作用する大気圧との圧力差により、図８に示すように固液回収タンク１０に向かって移動し輸送される。
【００３８】
ここで、固液回収タンク１０の真空度が維持されるように、輸送用水柱の全体が固液回収タンク１０に入る直前に、すなわち、図８に示すように、輸送用水柱５０ａの後端部が固液回収タンク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から固液回収タンク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、固液回収タンク１０内の真空度を高く、かつ、その変動幅を小さく保つことができる。
【００３９】
大気開放弁１５が再び閉じられると、上述と同様に沈砂池１中の沈砂と水が吸引輸送管２内に吸引され、図９に示すように、輸送用水柱５０ｂ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の池底に堆積した沈砂を断続的に固液回収タンク１０に揚砂輸送することができる。図９に示すように、圧力センサ７５を固液回収タンク１０の手前の吸引輸送管６に設けてもよい。この圧力センサ７５により輸送用水柱の輸送が完了したことを検知し、次の固液混合体の引き上げを容易に行うことができる。揚砂輸送工程の終了は、固液回収タンク１０の高水位、沈砂池１の低水位、設定時間のタイムアップなどに基づいて判断される。
【００４０】
吸引輸送弁４５は固液回収タンク１０の真空度が所定値になるまでは全閉状態であるが、その後は揚砂輸送工程が終了するまでは全開状態となっている。また、真空圧がすばやく吸引輸送管２内に作用するように、吸引輸送弁４５は急開急閉および全開全閉できるようになっていることが好ましい。
【００４１】
また、吸引輸送弁４５の全開時の口径を、吸引輸送管６と同一の口径程度にすることが好ましい。真空圧が沈砂と水の固液混合体および輸送用水柱に損失なく速く作用するように、吸引輸送弁４５を、沈砂などの噛み込みの生じない仕様の弁、例えばストレート型のダイヤフラム弁やボール弁などとすることが好ましい。
【００４２】
大気開放管１６の口径は吸引輸送管６の口径の１／２以上、吸引輸送管６の口径以下とすることが好ましい。例として、吸引輸送管２の口径が１２５ｍｍである場合、吸引輸送管６の口径は８０ｍｍ、大気開放管１６の口径は５０ｍｍとし、吸引輸送管２の口径が１５０ｍｍである場合、吸引輸送管６の口径は１００ｍｍ、大気開放管１６の口径は６５ｍｍとすることが望ましい。また、大気開放弁１５は、全開全閉のできる弁とし、全開時の開口面積は大気開放管１６の断面積と同等程度にすることが好ましい。さらに、大気開放管１６は、水平面に対して所定の角度、好ましくは５０〜７０度の角度を持って、吸引輸送管２に接続されていることも重要である。これは吸引輸送管２内の固体物、すなわち沈砂が大気開放管１６側に逆流し、堆積することを防止するためである。また、大気開放管１６内に沈砂が若干入り込んでも、沈砂の安息角よりも上記接続角度が大きいことによって、粘性のある沈砂もより容易に吸引輸送管２内に吸引され、残留することがなく、大気の吸引上、圧力損失が生じないようにするためである。それ故、上記接続角度は７０度より大きくてもよい。しかし、口径の異なる配管をかなりの角度を持って接続することは、製作上の観点から好ましくなく、実用的には、接続しやすい７０度以下とすれば充分である。
【００４３】
本発明の実施形態においては、大気開放弁１５を開とした時に、吸引輸送管２と大気開放管１６の接続部１６ａに空気がスムーズに、一気に吸引され、該接続部１６ａ近傍よりも上方の固液混合体をピストン流的に、固液回収タンク１０の真空圧の作用により吸引して、輸送用水柱５０ａ，５０ｂを形成させるようにすることが必要である。これは、空気がスムーズに、一気にピストン流的に吸引されることが遅れるほど、形成される輸送用水柱内には空気が入り込み易くなり、ピストン流的に輸送されにくくなり、輸送用水柱の形状の崩れ、すなわち、沈砂と水の分離が進むことになるからである。一方、接続部１６ａより下方の固液混合体部分は沈砂と水が分離しながら、沈砂池１の方に移動落下していく。
【００４４】
制御部２０は、大気開放弁１５の開時間と閉時間の設定、そのタイミング、弁開閉の速度、全開全閉の確認、固液回収タンク１０の真空度の制御などを行うとともに、他の必要な制御機能を同時に有していてもよい。
【００４５】
また、吸引輸送管２の開口部２ａの口径は、吸引輸送管２の口径の１／２以上とするのが好ましい。これは、口径が小さすぎると沈砂などで詰まることがあり、大きすぎると吸引流速、すなわち吸引力が小さくなりすぎるからである。沈砂などのスラリーを対象とする場合は、実際の揚砂輸送管２，５，６は、材質がＳＵＳ３０４で、その肉厚としてＳｃｈ４０のような厚いものを使用し、耐摩耗性を保つようにしている。それ故、揚砂輸送配管２，５，６はその全体が不透明であり、輸送用水柱の形成およびその輸送状態を目視観測できるような透明管ではない。したがって、輸送用水柱の形成、その輸送工程が正常に行われているか否かの観測を大気開放弁１５の開閉の発信信号、その開に要する時間、閉に要する時間、全開全閉状態の時間などのタイマー設定と共に、差圧検出器５７，７０，圧力センサ７５からの信号に基づいて行えることは、本発明の揚砂輸送装置を実施する上で非常に有効である。
【００４６】
図１０は、本発明の第２の実施形態における揚砂輸送装置の構成を示す模式図である。なお、特に説明しない第２の実施形態の構成および動作は、上述した第１の実施形態と同様であり、その重複する説明を省略する。本実施形態においては、大気開放管１６との接続部１６ａの下方の沈砂池水中の接続部８０ａにおいて吸引輸送管２に接続される空気注入管８０が設けられている。この空気注入管８０の接続部８０ａと大気開放管１６の接続部１６ａとの間の長さは好ましくは０．５ｍ〜２．０ｍとし、この長さは、沈砂池１の設計水位や適用する固液回収タンク１０の真空度等によって適宜変更される。
【００４７】
空気注入管８０には、減圧弁８２を介して空気移送装置としてのコンプレッサ８４が接続されており、コンプレッサ８４と空気注入管８０との間には空気注入弁８８が設けられている。大気開放弁１５と空気注入弁８８には制御部９０が接続されており、この制御部９０によって大気開放弁１５および空気注入弁８８の開閉が制御される。
【００４８】
このような構成の揚砂輸送装置を用いて沈砂池１の池底に堆積した沈砂を引き上げる場合の動作について説明する。まず、大気開放弁１５、空気注入弁８８、および吸引輸送弁４５を閉じた状態で真空装置１２を駆動する。これにより、真空装置１２が接続された固液回収タンク１０および吸引輸送弁４５から固液回収タンク１０までの吸引輸送管６の内部を、例えば−４９．０ｋＰａ（−５ｍＡｑ）程度まで減圧する。
【００４９】
固液回収タンク１０の真空度が目標とする値となったら、吸引輸送弁４５を急開する。これにより、図１１に示すように、沈砂池１中の沈砂および水が固液混合体５０として吸引輸送管２内に吸引される。このとき、必要に応じて水噴射ノズル２２から水噴射を行い、沈砂を流動化し、開口部２ａから沈砂を吸引しやすいようにする。
【００５０】
そして、図１２に示すように、空気注入弁８８を開いて、沈砂池１の水位よりも高い圧力、例えば２０ｋＰａ〜５０ｋＰａの加圧空気を吸引輸送管２の内部に注入する。これにより、空気注入管８０の接続部８０ａよりも上方の固液混合体を、大気開放管１６の接続部１６ａの近傍またはそれよりも上方に上昇させる。
【００５１】
次いで、大気開放弁１５を開くとともに空気注入弁８８を閉じ、大気開放管１６の接続部１６ａを大気開放することにより、図１２に示すように長い輸送用水柱５０ａが形成される。この長い輸送用水柱５０ａは、固液回収タンク１０側の端部に作用する真空圧と大気開放側の端部に作用する大気圧との圧力差により、固液回収タンク１０に向かって移動し輸送される。但し、引き上げる水柱が長すぎると、吸引輸送管６内の輸送用水柱は輸送可能な水柱の長さを超えてしまい、輸送できなくなるため、輸送可能な長さの輸送用水柱を形成すべきである。なお、輸送用水柱の引き上げは、図６に示す吸引輸送管２に設けられた圧力センサ５５，５５及び差圧検出器５７により管理してもよい。輸送用水柱の管理を圧力センサ５５，５５及び差圧検出器５７で行うことにより、輸送用水柱の管理の適正化を図ることができ、さらに輸送をスムーズに行うことができる。
【００５２】
輸送用水柱５０ａは、吸引輸送管２を通り、フロア面（ＦＬ）に設置された沈砂堆積部５Ａに移送され、沈砂堆積部５Ａに移送された輸送用水柱５０ａはレジューサー５Ｂに移送される。レジューサー５Ｂを通過した輸送用水柱５０ａは、吸引輸送管６の断面積に応じて長くなり、そのまま固液回収タンク１０に輸送される。
【００５３】
そして、制御部９０により輸送用水柱５０ａ全体が固液回収タンク１０に入る直前に大気開放弁１５が再び閉じられる。これにより、沈砂池１中の沈砂と水を含んだ固液混合体が、再度、吸引輸送管２内に吸引される。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の池底に堆積した沈砂を断続的に固液回収タンク１０に輸送する。本実施形態においても、図６に示す圧力センサ５５、差圧検出器５７、図７に示す圧力センサ６０、差圧検出器７０、図９に示す圧力センサ７５を適用することができる。
【００５４】
吸引輸送管２の口径が１２５ｍｍである場合、大気開放管１６の口径は５０ｍｍとし、吸引輸送管２の口径が１５０ｍｍである場合、大気開放管１６の口径は６５ｍｍとすることが望ましい。さらに、空気注入管８０は、加圧空気を流通させるので、構造的に設置できる２５ｍｍ〜５０ｍｍの口径のものを用いることができる。例えば、吸引輸送管２の口径が１２５ｍｍである場合、空気注入管８０の口径は４０ｍｍとし、吸引輸送管２の口径が１５０ｍｍである場合、空気注入管８０の口径は５０ｍｍとすることが望ましい。また、大気開放弁１５および空気注入弁８８は、全開全閉のできる弁とし、全開時の開口面積は大気開放管１６および空気注入管８０とそれぞれ同等程度にすることが好ましい。なお、使用する空気注入弁８８は加圧空気用であるため、電磁弁でもよいが、圧力損失の少ない仕様のものが好ましい。さらに、大気開放管１６および空気注入管８０は、水平面に対して所定の角度、好ましくは５０〜７０度の角度を持って、吸引輸送管２に接続されていることも重要である。これは固液混合体の固体物、すなわち沈砂などが各管内に若干入り込んでも、その安息角によって容易に吸引輸送管２内に再吸引され、運転上の圧力損失が生じないようにし、スムーズな大気の吸引あるいは加圧空気の注入ができるようにするためである。
【００５５】
空気注入弁８８を開とした時、吸引輸送管２に加圧空気がスムーズに、一気に注入され、大気開放管１６の接続部１６ａまでピストン流的に固液混合体を押し上げてしまうことが、長い輸送用水柱を形成するのに好ましい。この場合、第１，第２の実施形態でも、真空装置１２により吸引輸送管２内に吸引される固液混合体の水位(高さ)は、同じ真空度が作用するのであれば同程度になる。しかし、第２の実施形態では、沈砂池１内に設けた空気注入管８０からの加圧空気を数秒間以下の、極く短時間注入し、吸引されていた固液混合体をピストン流的に一気に押上げることで、より沈砂濃度の高い、長い輸送用水柱を形成させている。
【００５６】
空気注入弁８８を閉とすると同時に、大気開放弁１５を開とし、大気開放管１６の接続部１６ａまで押し上げられた固液混合体の下部に、すなわち大気開放管１６の接続部１６ａに、大気圧の空気がスムーズに、一気に吸引され、該接続部１６ａより上方の固液混合体をピストン流的に、固液回収タンク１０の真空圧の作用により吸引して、輸送用水柱を形成させる。これらの加圧空気の注入、および大気圧の空気吸引がスムーズに、短時間に、一気にピストン流的に行われることが遅れるほど、形成される輸送用水柱内には空気が入り込み易くなり、ピストン流的に輸送されにくくなり、輸送用水柱の形状の崩れ、すなわち、沈砂と水の分離が進むことになる。
【００５７】
固液混合体の吸引工程は大気開放弁１５の全閉および空気注入弁８８の全閉により開始し、空気注入弁８８の開動作開始で終了とする。輸送用水柱形成工程は空気注入弁８８の開動作開始で開始し、空気注入弁８８の閉動作完了で終了とする。輸送工程は大気開放弁１５の開動作開始で始まる。この時、空気注入弁８８は閉動作中、または閉動作が完了している。
【００５８】
上述した輸送用水柱５０ａの形成と輸送の繰り返しを５０回から１５０回行うと、図１３に示すように、固液回収タンク１０は満水状態となる。なお、沈砂量、固液回収タンク容量が大きくなれば繰り返し回数も多くなる。固液回収タンク１０が満水状態となると、制御部９０は、大気開放弁１５、空気注入弁８８、吸引輸送弁４５をはじめとする弁や真空装置１２、コンプレッサ８４などの運転を停止する。
【００５９】
固液回収タンク１０の下部に沈砂が沈降した後、固液回収タンク１０に取り付けられた上澄水排出弁９２および換気弁９４を開き、固液回収タンク１０内の上澄水を排出する。その後、上澄水排出弁９２を閉じ、固液回収タンク１０の底部に設けられた空気洗浄弁９６を開くことで、コンプレッサ８４からの空気を固液回収タンク１０の内部に送り込み、沈砂の空気洗浄を行う。次に、空気洗浄弁９６を閉じ、水洗浄弁９８を開き、沈砂の水洗浄を行う。水洗浄の終了後は水洗浄弁９８を閉じる。そして、再度、上澄水排出弁９２を開いた後、底部に設けられた沈砂排出弁１０ａを開いて、固液回収タンク１０内の砂を水とともに排出する。
【００６０】
例えば、固液回収タンク１０の１杯分の有効容量（沈砂と水との全量）１．０ｍ３当たり、０．２〜０．３５ｍ３、通常０．３ｍ３程度の沈砂を排出する。沈砂の排出が終了した後、必要に応じて再び揚砂輸送操作を開始する。
【００６１】
なお、制御部９０が大気開放弁１５を開くとともに空気注入弁８８を閉じるときには、吸引輸送管２内の固液混合体の水位は大気開放管１６の接続部１６ａよりも上方にある必要がある。また、制御部９０が大気開放弁１５および空気注入弁８８を開閉するタイミングは、通常、時間によって制御するが、固液回収タンク１０の真空度を測定するセンサや吸引輸送管２の水位を測定するセンサの出力を用いて補助制御してもよい。
【００６２】
制御部９０は、空気注入弁８８および大気開放弁１５の開時間と閉時間の設定、そのタイミング、これら弁開閉の速度、全開全閉の確認、差圧検出器５７，７０，圧力センサ７５からの信号、固液回収タンク１０の真空度による真空装置１２の運転制御などを行うとともに、他の必要な制御機能を同時に有していてもよい。
【００６３】
本発明の第２の実施形態によれば、吸引輸送弁４５を全閉とした状態で、空気注入管８０から吸引輸送管２の開口部２ａに向かって加圧空気を送り込む操作により、必要に応じて吸引輸送管２の開口部２ａ近傍の沈砂などを吹き払うことができ、開口部２ａの目詰まりを防止することができる。
【００６４】
また、吸引輸送弁４５、大気開放弁１５、空気注入弁８８を閉じ、運転開始前に、事前に真空装置１２を駆動し、固液回収タンク１０と吸引輸送管６の吸引輸送弁４５までの真空度を所定値にしておくことにより、真空形成のための時間を省略することができ、直ちに本運転を行うことができる。
【００６５】
図１３に示すように、空気注入管８０に、吸引輸送管２内に一気に空気を送り込むためにコンプレッサ８４からの空気を貯留しておくための補助空気槽９９を設けてもよい。この補助空気槽９９は、吸引輸送管２の空気注入管８０の接続部８０ａから大気開放管１６の接続部１６ａまでの長さに対応する容量の１．０〜２．０倍の容積を有していることが好ましい。この補助空気槽９９には、輸送用水柱の輸送時間（２〜１０秒間）の間に空気を溜めればよい。さらに、一定容量の補助空気槽９９を設ければ、補助空気槽９９に空気を注入するコンプレッサ８４からの圧力を調整することにより、１回に注入する空気量を容易に制御することができる。
【００６６】
このように、第２の実施形態によれば、補助空気槽９９から吸引輸送管２内に一気に空気を送り込むことによって、空気注入管８０の接続部８０ａの上方の固液混合体を、吸引輸送管２の空気注入管８０の接続部８０ａから大気開放管１６の接続部１６ａまでの長さ分程度、押し上げることができる。これにより、大気開放管１６の接続部１６ａよりも上方に、第１の実施形態における輸送用水柱よりも長い輸送用水柱を形成させることができる。このように第２の実施形態においては、１回で輸送される輸送用水柱を長くすることができるため、効率的な揚砂輸送を実現することができる。
【００６７】
図１４は、本発明の第３の実施形態における揚砂輸送装置の構成を示す模式図である。なお、特に説明しない第３の実施形態の構成および動作は、上述した第１及び２の実施形態と同様であり、その重複する説明を省略する。図１４に示すように、第３の吸引輸送管６からは、第４の吸引輸送管１００が分岐している。この吸引輸送管１００は沈砂池１まで鉛直方向に延びており、その先端の開口部１００ａは水中に没している。吸引輸送管１００の開口部１００ａの周囲には、複数の水噴射ノズル１０２が配置されている。この水噴射ノズル１０２は、水噴射ノズル２２と同様の機能を有している。
【００６８】
吸引輸送管１００は吸引輸送管２に隣接して配置されている。吸引輸送管１００の口径は、吸引輸送管６の口径と同じであり、かつ吸引輸送管２の口径よりも小さい。吸引輸送管６の下部６ｃおよびレジューサー５Ｂは斜めに延びている。吸引輸送管１００には、吸引輸送弁１０４が設けられている。この吸引輸送弁１０４は、上述の吸引輸送弁４５と同様の構成を有している。吸引輸送弁１０４は、吸引輸送管６と吸引輸送管１００との接続部１０６の下方に位置している。吸引輸送管１００には、第１の実施形態と同様に、大気開放管１１０および大気開放弁１１２が接続されている。さらに、第２の実施形態と同様に、吸引輸送管１００には、空気注入管１１４および空気注入弁１１６が連結されている。図示しないが、空気注入弁８８，１１６には第２の実施形態と同様にコンプレッサが接続されている。なお、これら空気注入管８０，１１４および空気注入弁８８，１１６は、第１の実施形態のように設けなくてもよい。
【００６９】
このような構成の揚砂輸送装置を用いて沈砂池１の池底に堆積した沈砂を引き上げる場合の動作について説明する。まず、大気開放弁１５，１１２、空気注入弁８８，１１６、および吸引輸送弁４５，１０４を閉じた状態で真空装置１２を駆動する。これにより、真空装置１２が接続された固液回収タンク１０および吸引輸送弁４５，１０４から固液回収タンク１０までの吸引輸送管６，１００の内部を、例えば−４９．０ｋＰａ（−５ｍＡｑ）程度まで減圧する。
【００７０】
この吸引輸送弁４５，１０４は、いずれか一方を開放することができ、吸引輸送弁４５または吸引輸送弁１０４の一方を開放することで吸引輸送管６または吸引輸送管１００の一方が固液混合体を吸引する。したがって、固液回収タンク１０の真空度が目標とする値となったら、吸引輸送弁４５または吸引輸送弁１０４の一方を急開することで、固液混合体が吸引輸送管２または吸引輸送管１００のいずれかに吸引される。例えば沈砂池１内の沈砂のサイズが小さければ吸引輸送管１００のみを使用し、沈砂池１内に大きなサイズの沈砂が含まれていれば吸引輸送管２を使用することができる。図１４に示す構成では、使用する吸引輸送管を適宜選択できるため、固液混合体をより小さな動力で吸引することができる。すなわち、沈砂池１内に小さなサイズの沈砂しかない場合、このような沈砂と水とが混合された固液混合体が吸引輸送管２により輸送されることは、使用する動力の無駄になる。そこで、第３の実施形態では、沈砂のサイズに応じて使用する吸引輸送管を選択することにより、最小限の動力で固液混合体を輸送することができる。このとき、必要に応じて水噴射ノズル２２または水噴射ノズル１０２から水噴射を行い、沈砂を流動化し、開口部２ａまたは開口部１００ａから沈砂を吸引しやすいようにする。
【００７１】
輸送用水柱の形成、及び移送は、第２の実施形態と同様に行われる。以下、吸引輸送管１００を通じて沈砂を輸送する例について説明するが、吸引輸送管２を用いる場合も同様である。まず、空気注入弁１１６を開いて、沈砂池１の水位よりも高い圧力、例えば２０ｋＰａ〜５０ｋＰａの加圧空気を吸引輸送管１００の内部に注入する。これにより、空気注入管１１４の接続部１１４ａよりも上方の固液混合体を、大気開放管１１０の接続部１１０ａの近傍またはそれよりも上方に上昇させる。
【００７２】
次いで、大気開放弁１１２を開くとともに空気注入弁１１６を閉じ、大気開放管１１０の接続部１１０ａを大気開放することにより、図１２に示すような長い輸送用水柱５０ａが形成される。この長い輸送用水柱５０ａは、固液回収タンク１０側の端部に作用する真空圧と大気開放側の端部に作用する大気圧との圧力差により、固液回収タンク１０に向かって移動し輸送される。本実施形態においても、図６に示す圧力センサ５５、差圧検出器５７、図７に示す圧力センサ６０、差圧検出器７０、図９に示す圧力センサ７５を適用することができる。
【００７３】
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ことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７４】
１      沈砂池
２，５      吸引輸送管（大口径）
２ａ    開口部（第１の端部）
５Ａ    沈砂堆積部
５Ｂ    レジューサー（漸縮管）
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ    エルボ管
５ｅ，５ｆ，５ｇ    横引き配管
６，１００    吸引輸送管（通常口径）
１０    固液回収タンク
１０ａ  沈砂排出弁
１２    真空装置
１５，１１２    大気開放弁
１６，１１０    大気開放管
２０，９０    制御部
２７    リング（オリフィス）
３０    ハンドホール
３５    洗浄水供給口
４０    自動沈砂除去装置
４５，１０４    吸引輸送弁
５０    固液混合体
５０ａ  輸送用水柱
５５，６０，７５    圧力センサ
５７，７０    差圧検出器
８０，１１４    空気注入管
８２    減圧弁
８４    コンプレッサ
８８，１１６    空気注入弁
９２    上澄水排出弁
９４    換気弁
９６    空気洗浄弁
９８    水洗浄弁
９９    補助空気槽
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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