(57)【要約】【課題】沈砂池から揚砂された沈砂に含まれる夾雑物を効率よく洗浄し、砂分を分離するようにした砂分離洗浄装置を提供すること。【解決手段】汚砂混合水が導入される上固液分離槽１と、上固液分離槽１の下に設置される下固液分離槽２とを備え、上固液分離槽１は、接線方向に汚砂混合水を流入させることにより周壁に沿い下降する旋回流を発生させる円筒状の上部槽本体３と、上部槽本体３の上部に設置され、反転した旋回流を流入させ上部槽本体３の外に越流させる逆さ裁頭円錐状の分離ホッパ４と、上部槽本体３の底部に形成され、下固液分離槽２と連通する開口部５と、開口部５に配設され、上部槽本体３に沈降した汚砂を下固液分離槽２に供給する供給スクリュー６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚砂混合水が導入される上固液分離槽と、該上固液分離槽の下に設置される下固液分離槽とを備えた砂分離洗浄装置において、前記上固液分離槽が、接線方向に汚砂混合水を流入させることにより周壁に沿い下降する旋回流を発生させる円筒状の上部槽本体と、該上部槽本体の上部に設置され、反転した旋回流を流入させ上部槽本体の外に越流させる逆さ裁頭円錐状の分離ホッパと、上部槽本体の底部に形成され、前記下固液分離槽と連通する開口部と、該開口部に配設され、上部槽本体に沈降した汚砂を下固液分離槽に供給する供給スクリューとを備え、前記下固液分離槽が、独立した複数の越流ホッパと、前記供給スクリューからの汚砂を任意の越流ホッパに導入する切替導入手段と、各越流ホッパに設けられた排水手段と、各越流ホッパの底部に設けられ、沈降した砂を外部に搬出する搬出手段とを備えたことを特徴とする砂分離洗浄装置。
【請求項２】
前記越流ホッパが並設された２槽からなり、切替導入手段が、該越流ホッパの上に設置され、傾斜角度を切り替えることにより任意の越流ホッパに汚砂を選択的に導入する傾斜板からなることを特徴とする請求項１記載の砂分離洗浄装置。
【請求項３】
前記排水手段が、越流ホッパ内に設置された多孔の水抜きパイプと、該水抜きパイプに接続され、孔の逆洗を行う逆洗ポンプとを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の砂分離洗浄装置。
【請求項４】
前記搬出手段が、越流ホッパの底部に開閉可能に設けられた排出口と、該排出口に砂を供給する搬出スクリューとを備えたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の砂分離洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂分離洗浄装置に関し、特に、沈砂池から回収された夾雑物を含む沈砂を洗浄し、砂分を分離するようにした砂分離洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理場や浄水場等の沈砂池からポンプを用いて揚砂された沈砂は、比重差分離、遠心分離等を用いた固液分離装置により固液分離され、砂分のみを回収するようにしている。
【０００３】
ところで、近年、廃棄物に関する規制が厳しくなり、夾雑物が含まれている沈砂は、産業廃棄物として取り扱われ、その処分コストが膨大となり問題となっている。
一方、沈砂を一般廃棄物として処分（又は再利用）するためには、熱灼減量を１０％以下に加え、沈砂に含まれる夾雑物を確実に分離除去する必要がある。
しかしながら、沈砂の回収率と夾雑物の除去率は、トレードオフの関係にあり、固液分離装置で夾雑物の除去率を改善しようとすると、沈砂の回収率が著しく悪化し、沈砂池内に貯留された沈砂を回収するための機器の運転時間が長くなり、ランニングコストが上昇するという問題があった。
【０００４】
また、沈砂池から揚砂された沈砂から、砂を分離し、かつ洗浄するためには、砂分離洗浄装置と、この砂分離洗浄装置により分離した砂を搬出するのに適した所定量になるまで一時的に貯留するための貯留ホッパとを必要とし、設備の構成が複雑となり、設備の構築コストが高くなるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の沈砂の処理に関する問題点に鑑み、沈砂池から揚砂された沈砂に含まれる夾雑物を効率よく洗浄し、砂分を分離するようにした砂分離洗浄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、本発明の砂分離洗浄装置は、汚砂混合水が導入される上固液分離槽と、該上固液分離槽の下に設置される下固液分離槽とを備えた砂分離洗浄装置において、前記上固液分離槽が、接線方向に汚砂混合水を流入させることにより周壁に沿い下降する旋回流を発生させる円筒状の上部槽本体と、該上部槽本体の上部に設置され、反転した旋回流を流入させ上部槽本体の外に越流させる逆さ裁頭円錐状の分離ホッパと、上部槽本体の底部に形成され、前記下固液分離槽と連通する開口部と、該開口部に配設され、上部槽本体に沈降した汚砂を下固液分離槽に供給する供給スクリューとを備え、前記下固液分離槽が、独立した複数の越流ホッパと、前記供給スクリューからの汚砂を任意の越流ホッパに導入する切替導入手段と、各越流ホッパに設けられた排水手段と、各越流ホッパの底部に設けられ、沈降した砂を外部に搬出する搬出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、前記越流ホッパを並設された２槽となし、切替導入手段を、該越流ホッパの上に設置され、傾斜角度を切り替えることにより任意の越流ホッパに汚砂を選択的に導入する傾斜板により構成することができる。
【０００８】
また、前記排水手段を、越流ホッパ内に設置された多孔の水抜きパイプと、該水抜きパイプに接続され、孔の逆洗を行う逆洗ポンプとを備えて構成することができる。
【０００９】
また、前記搬出手段を、越流ホッパの底部に開閉可能に設けられた排出口と、該排出口に砂を供給する搬出スクリューとを備えて構成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の砂分離洗浄装置によれば、汚砂混合水が導入される上固液分離槽と、該上固液分離槽の下に設置される下固液分離槽とを備え、前記上固液分離槽が、接線方向に汚砂混合水を流入させることにより周壁に沿い下降する旋回流を発生させる円筒状の上部槽本体と、該上部槽本体の上部に設置され、反転した旋回流を流入させ上部槽本体の外に越流させる逆さ裁頭円錐状の分離ホッパと、上部槽本体の底部に形成され、前記下固液分離槽と連通する開口部と、該開口部に配設され、上部槽本体に沈降した汚砂を下固液分離槽に供給する供給スクリューとを備え、前記下固液分離槽が、独立した複数の越流ホッパと、前記供給スクリューからの汚砂を任意の越流ホッパに導入する切替導入手段と、各越流ホッパに設けられた排水手段と、各越流ホッパの底部に設けられ、沈降した砂を外部に搬出する搬出手段とを備えることから、旋回流により汚砂を上部槽本体の底部に沈降させるとともに、分離ホッパ口で発生する上昇流により、し渣類を水と共に越流させて除去し、さらに、沈降した汚砂を下固液分離槽の任意の越流ホッパに導入することにより固液分離を再び行い、その後、排水し乾燥させながら砂を貯留するとともに、貯留した砂を搬出することができる。
そして、汚砂を導入する越流ホッパを切替導入手段によって毎回切り替えることにより、越流ホッパに貯留した砂の乾燥時間を長くとることができ、これにより、砂に混在する種子類や繊維類等のし渣の乾燥度合を高めて浮遊しやすくし、次回の汚砂導入時に容易に分離して砂の洗浄効果を向上させることができる。
また、固液分離中にその越流ホッパの容量が満杯になったときは、別の越流ホッパに溜まった砂を排出し、この越流ホッパに即座に固液分離運転を切り替えることができ、これにより、最初の越流ホッパの水抜きに要する時間を省略し、揚砂ポンプの運転停止時間を短くすることができる。
【００１１】
この場合、前記越流ホッパを並設された２槽となし、切替導入手段を、該越流ホッパの上に設置され、傾斜角度を切り替えることにより任意の越流ホッパに汚砂を選択的に導入する傾斜板により構成することにより、汚砂を導入する越流ホッパを容易に切り替えることができる。
【００１２】
また、前記排水手段を、越流ホッパ内に設置された多孔の水抜きパイプと、該水抜きパイプに接続され、孔の逆洗を行う逆洗ポンプとを備えて構成することにより、し渣による孔の詰まりを防止しながら、越流ホッパを容易に排水することができる。
【００１３】
また、前記搬出手段を、越流ホッパの底部に開閉可能に設けられた排出口と、該排出口に砂を供給する搬出スクリューとを備えて構成することにより、貯留した砂を排出口に集めて確実に排出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の砂分離洗浄装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１〜図４に、本発明の砂分離洗浄装置の一実施例を示す。
この砂分離洗浄装置Ａは、汚砂混合水が導入される上固液分離槽１と、該上固液分離槽１の下に設置される下固液分離槽２とを備えている。
上固液分離槽１は、接線方向に汚砂混合水を流入させることにより周壁に沿い下降する旋回流を発生させる円筒状の上部槽本体３と、該上部槽本体３の上部に設置され、反転した旋回流を流入させ上部槽本体３の外に越流させる逆さ裁頭円錐状の分離ホッパ４と、上部槽本体３の底部に形成され、前記下固液分離槽２と連通する開口部５と、該開口部５に配設され、上部槽本体３に沈降した汚砂を下固液分離槽２に供給する供給スクリュー６とを備えている。
また、下固液分離槽２は、独立した複数の越流ホッパ７と、前記供給スクリュー６からの汚砂を任意の越流ホッパ７に導入する切替導入手段８と、各越流ホッパ７に設けられた排水手段９と、各越流ホッパ７の底部に設けられ、沈降した砂を外部に搬出する搬出手段１０とを備えている。
【００１６】
上部槽本体３の上部には前記分離ホッパ４が設けられるとともに、該分離ホッパ４と上部槽本体３の周壁との間を旋回流が通るように汚砂混合水の流入管３１が接線方向に接続されている。
分離ホッパ４の周囲には、該分離ホッパ４の越流水を受ける環状の越流トラフ４１が設置されており、また、分離ホッパ４には、揚砂ポンプ１５からの圧送水に含まれる空気を抜くエア抜き管４２が付設されている。
【００１７】
開口部５は、円錐状に形成された上部槽本体３の下部中心に筒状をなして設けられており、その内部には、縦型の供給スクリュー６が配設されている。
供給スクリュー６は、上部槽本体３の上にモータと減速機６１を配置した片持ち構造であり、スクリューに掛かるスラスト荷重はスラスト軸受けで受け持たれている。
【００１８】
一方、下固液分離槽２の越流ホッパ７は、下固液分離槽２を仕切板１１で２つに分割することにより形成されており、下部はテーパ状に細く絞られている。
越流ホッパ７は越流堰７２を有し、越流堰７２の周囲には、越流した水を受ける越流トラフ７１が配設されている。該越流トラフ７１の水は、図３（ａ）に示すように、オーバーフロー管７３に排出される。
【００１９】
切替導入手段８は、この越流ホッパ７の仕切板１１上に設置されており、傾斜角度を切り替えることにより任意の越流ホッパ７に汚砂を選択的に導入する傾斜板８１を備えている。
傾斜板８１は、下部のダンパ軸８２を駆動することにより揺動し、図３（ｂ）に示すように、ダンパ軸端部のストライカ８３がリミットスイッチ８４に接触することにより揺動角度が決定される。
また、傾斜板８１の両端にはピン８５が突設されており、該ピンは越流ホッパ７に形成されたガイド溝８６により傾斜板８１の揺動を案内している。
なお、越流ホッパ７内に貯留された砂の重量は、下固液分離槽２を上固液分離槽１とは別に独立して支持するロードセルや他の重量計２１で計測することができ、これにより、越流ホッパ７の容量が満杯になった時点で砂を搬出手段１０により排出する。
【００２０】
排水手段９は、越流ホッパ７内に設置された多孔の水抜きパイプ９１と、該水抜きパイプ９１に接続され、水抜き孔の逆洗を行う逆洗ポンプ９２とを備え、これにより、し渣による水抜き孔の詰まりを防止しながら、越流ホッパ７を容易に排水することができる。
【００２１】
搬出手段１０は、越流ホッパ７の底部に開閉可能に設けられた排出口１２と、該排出口１２に砂を供給する搬出スクリュー１３とを備えている。排出口１２の上部には、埋没防止パイプ１２ｃが付設されている。
搬出スクリュー１３は、越流ホッパ７の底部に沈降した砂を排出口１２に送る左右１対のスクリューを備え、これらのスクリューは、羽根の向きが逆に形成されることにより、同一回転方向で排出口１２に汚砂を送るが、排出能力が２倍になり、砂排出に要する時間を削減することができる。
なお、排出口１２の弁１２ａは、砂や砂利、し渣の噛み込み等による過トルクの懸念があるので、手動式の弁を用いるのが望ましい。
また、排出口１２は、弁１２ａから少量の水が漏れるようにしておくことから、その下に水受けトラフ１２ｂが設置されている。
【００２２】
次に、この砂分離洗浄装置Ａの動作を説明する。
この砂分離洗浄装置Ａは、図４に示すように、沈砂池１４等に設置した揚砂ポンプ１５から揚砂された汚砂混合水を省スペースで固液分離、簡易洗浄し、そのまま貯留する省スペース型の砂分離洗浄装置である。
【００２３】
揚砂ポンプ１５から揚砂された汚砂混合水は、上固液分離槽１で一度遠心分離され、分離された排水は、上部槽本体３から越流トラフ４１にオーバーフロー水として排水される。
また、分離された砂は、水と共に下固液分離槽２に投入され、越流ホッパ７で再度固液分離され、砂はそのまま越流ホッパ７に貯留される。
揚砂ポンプ１５の運転完了後、越流ホッパ７に溜まった水を排水し、沈砂を貯留して乾燥させ、越流ホッパ７内が満杯になると排出する。
【００２４】
越流ホッパ７は２つ以上設け、固液分離ゾーン又は貯留ゾーンとして使い分けるようにする。
固液分離中にその越流ホッパ７の容量が満杯になったときは、揚砂ポンプ１５を緊急停止する必要があるが、揚砂ポンプ１５の緊急停止後、別の越流ホッパ７に溜まった砂を排出し、この越流ホッパ７に即座に固液分離運転を切り替えることにより、最初の越流ホッパ７の水抜きに要する時間を省略し、揚砂ポンプ１５の運転を即座に復旧することができる。
また、汚砂を導入する越流ホッパ７を切替導入手段８によって毎回切り替えることにより、越流ホッパ７に貯留した砂の乾燥時間を長くとることができ、これにより、砂に混在する種子類や繊維類等のし渣の乾燥度合を高めて浮遊しやすくし、次回の汚砂導入時に容易に浮遊分離して砂の洗浄効果を向上させることができる。
【００２５】
越流ホッパ７内の水抜きは、例えば、無数の小さな水抜き孔を設けた塩ビ製の水抜きパイプ９１により行う。
この水抜きパイプ９１には浮遊した繊維類やし渣類が絡み付き、目詰まりを生じる可能性があるので、固液分離後、排水する前に逆洗ポンプにより、水抜きパイプ９１の逆洗を行うようにする。
また、水抜きパイプ９１周囲には、パイプ内に砂が進入して閉塞することを防止するために、防砂管や防砂板等（図示省略）を設置することも可能である。
【００２６】
サイクロン形式の上固液分離槽１と、ホッパ兼分離機の下固液分離槽２とを組み合わせることにより、揚砂ポンプ１５から直接下固液分離槽２に投入するのに比べて、越流ホッパ７の水面積を小さくすることができる（水面積負荷を大きくすることができる）。これにより、周辺状況（土木等）に合わせて、ホッパ幅や長さ、高さを決定しやすくすることができる。
また、越流ホッパ７の上に上固液分離槽１を設置することから、スクリュー水切り長さ等の考慮が不要になり、従来に比べて省スペース化が可能である。
【００２７】
揚砂ポンプ１５としてサンドポンプを使用する場合は、従来からあるサイクロン式沈砂分離機の適用も可能であるが、揚砂ポンプ１５としてジェットポンプを使用する場合は、水量がサンドポンプよりも多くなるので、従来のサイクロンが適用できない場合がある。
また、従来のサイクロン式沈砂分離機における沈砂の回収率は６０％程度と低く、非効率であるが、回収率を上げるために、本実施例の上固液分離槽１を適用することができる。
上固液分離槽１の基本思想は従来型と同じであるが、高濃度の砂による閉塞が考えられるので中央に縦型の供給スクリュー６を配置している（槽構造は上向流式沈砂分離機の分離槽構造と同様で下面を円錐状に絞る）。
縦型の供給スクリュー６は、上固液分離槽１の上部にモータ、減速機を配置し、片持ち構造となる様にする。この際、スクリューに掛かるスラスト荷重はスラスト軸受けのみで受け持つものとする。
また、上固液分離槽１は、下固液分離槽２とは取合させず、下固液分離槽２の周囲に設置した桁３２で支持し、円錐部分が下固液分離槽２の内部に突出するようにする。
【００２８】
図４に、本実施例の砂分離洗浄装置の設置例を示す。
本実施例の砂分離洗浄装置は、図４（ａ）に示すように、沈砂池１４に設置した揚砂ポンプ１５で上固液分離槽１に汚砂を圧送することができる。排水は沈砂池１４の細目除塵機１６の上流にて行うが、その前段にし渣分離機（図示省略）を設置することもできる。
また、図４（ｂ）に示すように、細目除塵機の１６上流側で、Ｖバケット揚砂機１７から搬送装置１８を介して除塵機１９に送られた汚砂を、後段の揚砂ポンプ１５により砂分離洗浄装置Ａの上固液分離槽１に圧送することも可能である。
【００２９】
かくして、本実施例の砂分離洗浄装置Ａは、汚砂混合水が導入される上固液分離槽１と、該上固液分離槽１の下に設置される下固液分離槽２とを備え、前記上固液分離槽１が、接線方向に汚砂混合水を流入させることにより周壁に沿い下降する旋回流を発生させる円筒状の上部槽本体３と、該上部槽本体３の上部に設置され、反転した旋回流を流入させ上部槽本体３の外に越流させる逆さ裁頭円錐状の分離ホッパ４と、上部槽本体３の底部に形成され、前記下固液分離槽２と連通する開口部５と、該開口部５に配設され、上部槽本体３に沈降した汚砂を下固液分離槽２に供給する供給スクリュー６とを備え、前記下固液分離槽２が、独立した複数の越流ホッパ７と、前記供給スクリュー６からの汚砂を任意の越流ホッパ７に導入する切替導入手段８と、各越流ホッパ７に設けられた排水手段９と、各越流ホッパ７の底部に設けられ、沈降した砂を外部に搬出する搬出手段１０とを備えることから、旋回流により汚砂を上部槽本体３の底部に沈降させるとともに、分離ホッパ４口で発生する上昇流により、し渣類を水と共に越流させて除去し、さらに、沈降した汚砂を下固液分離槽２の任意の越流ホッパ７に導入することにより固液分離を再び行い、その後、排水し乾燥させながら砂を貯留するとともに、貯留した砂を搬出することができる。
そして、汚砂を導入する越流ホッパ７を切替導入手段８によって毎回切り替えることにより、越流ホッパ７に貯留した砂の乾燥時間を長くとることができ、これにより、砂に混在する種子類や繊維類等のし渣の乾燥度合を高めて浮遊しやすくし、次回の汚砂導入時に容易に分離して砂の洗浄効果を向上させることができる。
また、固液分離中にその越流ホッパ７の容量が満杯になったときは、別の越流ホッパ７に溜まった砂を排出し、この越流ホッパ７に即座に固液分離運転を切り替えることができ、これにより、最初の越流ホッパ７の水抜きに要する時間を省略し、揚砂ポンプ１５の運転停止時間を短くすることができる。
【００３０】
この場合、前記越流ホッパ７を並設された２槽となし、切替導入手段８を、該越流ホッパ７の上に設置され、傾斜角度を切り替えることにより任意の越流ホッパ７に汚砂を選択的に導入する傾斜板８１により構成することにより、汚砂を導入する越流ホッパ７を容易に切り替えることができる。
また、前記排水手段９を、越流ホッパ７内に設置された多孔の水抜きパイプ９１と、該水抜きパイプ９１に接続され、孔の逆洗を行う逆洗ポンプとを備えて構成することにより、し渣による孔の詰まりを防止しながら、越流ホッパ７を容易に排水することができる。
また、前記搬出手段１０を、越流ホッパ７の底部に開閉可能に設けられた排出口１２と、該排出口１２に砂を供給する搬出スクリュー１３とを備えて構成することにより、貯留した砂を排出口１２に集めて確実に排出することができる。
【００３１】
以上、本発明の砂分離洗浄装置について、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、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。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の砂分離洗浄装置は、汚砂中の除去対象交雑物として、繊維類や木の葉、ビニール類等の比重の小さいし渣を対象とし、比重の大きい廃プラスチック等は除去しないため、洗浄沈砂の処分をする際に、専用の沈砂埋立処分場が十分に確保されている場合や、沈砂をし渣と共に混焼する場合等、簡易洗浄で良いとされる場合に好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の砂分離洗浄装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１のＢ矢視断面図である。
【図３】（ａ）は図２のＣ矢視図、（ｂ）は図１のＡ矢視図である。
【図４】同実施例の砂分離洗浄装置の設置例を示し、（ａ）はその一例の断面図、（ｂ）は他の例の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ    砂分離洗浄装置
１    上固液分離槽
２    下固液分離槽
２１  重量計
３    上部槽本体
３１  流入管
３２  桁
４    分離ホッパ
４１  越流トラフ
４２  エア抜き管
５    開口部
６    供給スクリュー
６１  モータと減速機
７    越流ホッパ
７１  越流トラフ
７２  越流堰
７３  オーバーフロー管
８    切替導入手段
８１  傾斜板
８２  ダンパ軸
８３  ストライカ
８４  リミットスイッチ
８５  ピン
８６  ガイド溝
９    排水手段
９１  水抜きパイプ
９２  逆洗ポンプ
１０  搬出手段
１１  仕切板
１２  排出口
１３  搬出スクリュー
１４  沈砂池
１５  揚砂ポンプ
１６  細目除塵機
１７  バケット揚砂機
１８  搬送装置
１９  除塵機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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