(57)【要約】【課題】除砂動作の開始当初に集砂ピットに集められる土砂に揚砂ポンプが埋没しないようにした除砂方法を提供する。【解決手段】沈砂池を排水した状態で、その沈砂池のトラフに設置したノズルから吐水させるとともに、沈砂池の底面を沈砂池内水流方向に複数に区分してなる領域に設けたノズルヘッダーのノズルからの吐水を領域ごとに所定の順序で行って、当該領域に堆積した土砂を前記トラフに流し、さらに集砂ピットに集めて、その集砂ピットに集められた土砂を集砂ピットに設置された揚砂ポンプにより汲み上げて取り除く除砂方法において、トラフに設置したノズルから吐水させると同時に集砂ピットに設置された撹拌ノズルから吐水させ、かつ、揚砂ポンプの運転を開始するようにした。【選択図】図１３
2011245389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈砂池を排水した状態で、その沈砂池のトラフに設置したノズルから吐水させるとともに、沈砂池の底面を沈砂池内水流方向に複数に区分してなる領域に設けたノズルヘッダーのノズルからの吐水を領域ごとに所定の順序で行って、当該領域に堆積した土砂を前記トラフに流し、さらに集砂ピットに集めて、その集砂ピットに集められた土砂を集砂ピットに設置された揚砂ポンプにより汲み上げて除く除砂方法において、
トラフに設置したノズルから吐水させると同時に集砂ピットに設置された撹拌ノズルから吐水させ、かつ、揚砂ポンプの運転を開始することを特徴とする沈砂池の除砂方法。
【請求項２】
沈砂池と、この場合、前記沈砂池は沈砂池の底部の一部が深くなるように傾斜された底面と、前記底部の一部に形成された集砂ピットと、沈砂池の両側の側壁の間に沈砂池内水流方向と平行に前記集砂ピット側が深くなるように形成された主トラフ及び前記集砂ピット傾斜面とを有するものであり、前記沈砂池に連なるポンプ井内に設置された排水ポンプと、前記集砂ピット内に設置された揚砂ポンプと、前記揚砂ポンプを制御する揚砂ポンプ制御手段と、前記集砂ピット内の水面の水位を検知して出力する水位検知手段と、前記主トラフ及び集砂ピット傾斜面の上端部に設置されたノズルと、前記集砂ピット内に設置された撹拌ノズルと、前記沈砂池の底面を前記主トラフの少なくとも片側において沈砂池内水流方向と平行な方向に略等面積に区分された領域のそれぞれに対して、前記沈砂池の側壁近傍の前記底面より上方に設置されて、多数のノズルを等間隔で取付けたノズルヘッダーと、給水ポンプからの水の前記主トラフ及び集砂ピット傾斜面のノズルと撹拌ノズルと前記各ノズルヘッダーへの通水・止水を行う切換弁群と、前記切換弁群の切換動作を所定の順序で制御する切換弁制御手段とを備えた除砂装置において、
（ａ）前記揚砂ポンプ制御手段は、集砂動作開始指令入力に基づいて自動運転モードを開始し、前記排水ポンプによる排水により沈砂池の水面が所定水位になったとき、前記切換弁制御手段が前記トラフノズル用切換弁及び撹拌ノズル用切換弁を開けると同時に揚砂ポンプの運転を開始し、前記水位検知手段からの低水位検知信号に基づいて揚砂ポンプの運転を停止し、前記切換弁制御手段が最後順の領域のノズルヘッダー用切換弁を閉めた後に前記主トラフのノズル用切換弁及び撹拌ノズル用切換弁を閉めた後、自動運転モードを解除するものとし、
（ｂ）前記切換弁制御手段は、除砂動作開始指令入力後は、前記トラフノズル用切換弁を所定時間開けると同時に撹拌ノズル用切換弁を所定時間開け、その後は、前記水位検知手段からの中間水位検知信号に基づいて最先順の領域のノズルヘッダー用切換弁を開け、以後、前記水位検知手段からの中間水位検知信号を入力するたびに、最後順の領域のノズルヘッダー用切換弁まで、当該順番の領域に対応する開いていたノズルヘッダー用切換弁を閉めるとともに、次順の領域のノズルヘッダー用切換弁を開け、最後順の領域のノズルヘッダー用切換弁を閉めた後は、前記水位検知手段からの中間水位検知信号の入力に基づいて前記トラフ用切換弁及び撹拌ノズル用切換弁を閉めるものとしたこと、
を特徴とする沈砂池の除砂装置。
【請求項３】
上記切換弁制御手段は、ノズルヘッダーから水を噴射すべき領域の順位を順次指定する領域順位指定部と、前記水位検知手段からの中間水位検知信号を入力するたびに、そのときに前記領域順位指定部により指定されている領域の順位が最後順か否かを判定する順位判定部と、除砂動作開始指令入力後に前記トラフノズル用切換弁を開け、前記順位判定部が最後順であると判定したときに、前記トラフノズル用切換弁を閉める第１切換弁制御部と、前記領域順位指定部により順位を指定された領域のノズルヘッダー用切換弁を所定時間開け、前記水位検知手段からの中間水位検知信号を入力により同ノズルヘッダー用切換弁を閉める第２切換弁制御部とを含むことを特徴とする請求項２に記載の沈砂池の除砂装置。
【請求項４】
沈砂池と、この場合、前記沈砂池は沈砂池の底部の一部が深くなるように傾斜された底面と、前記底部の一部に形成された集砂ピットと、沈砂池の両側の側壁の間に沈砂池内水流方向と平行に前記集砂ピット側が深くなるように形成された主トラフ及び前記集砂ピット傾斜面とを有するものであり、前記沈砂池に連なるポンプ井内に設置された排水ポンプと、前記集砂ピット内に設置された揚砂ポンプと、前記揚砂ポンプを制御する揚砂ポンプ制御手段と、前記集砂ピット内の水面の水位を検知して出力する水位検知手段と、前記主トラフの上端部及び前記集砂ピット傾斜面の上端部にそれぞれ設置されたノズルと、前記集砂ピット内に設置された撹拌ノズルと、前記沈砂池の底面を前記主トラフの少なくとも片側において沈砂池内水流方向と平行な方向に区分された領域のそれぞれに対して、前記沈砂池の側壁近傍の前記底面より上方に設置されて、多数のノズルを取付けたノズルヘッダーと、給水ポンプからの水の前記主トラフ及び集砂ピット傾斜面のノズルと撹拌ノズルと前記各ノズルヘッダーへの通水・止水を行う切換弁群と、前記切換弁群の切換動作を所定の順序で制御する切換弁制御手段とを備えた除砂装置において、
（ａ）前記揚砂ポンプ制御手段は、集砂動作開始指令入力に基づいて自動運転モードを開始し、前記排水ポンプによる排水により沈砂池の水面が所定水位になったとき、前記切換弁制御手段が前記トラフ用切換弁及び撹拌ノズル用切換弁を開けると同時に揚砂ポンプの運転を開始し、前記水位検知手段からの低水位検知信号に基づいて揚砂ポンプの運転を停止し、前記切換弁制御手段が最後順の領域のノズルヘッダー用切換弁を閉めた後に前記トラフ用切換弁及び撹拌ノズル用切換弁を閉めた後、自動運転モードを解除するものとし、
（ｂ）前記切換弁制御手段は、除砂動作開始指令入力後は、前記トラフノズル用切換弁を所定時間開けると同時に撹拌ノズル用切換弁を所定時間開けた後、最先順の領域のノズルヘッダー用切換弁を所定時間開けた後にそのノズルヘッダー用切換弁を閉め、その後、前記水位検知手段からの中間水位検知信号を入力するたびに、最後順の領域のノズルヘッダー用切換弁まで、順次後順の領域のノズルヘッダー用切換弁を所定時間開けた後にそのノズルヘッダー用切換弁を閉めるものとしたことを特徴とする除砂装置。
【請求項５】
切換弁制御手段は、ノズルヘッダーから水を噴射すべき領域の順位を順次指定する領域順位指定部と、前記水位検知手段からの中間水位検知信号を入力するたびに、そのときに前記領域順位指定部により指定されている領域の順位が最後順か否かを判定する順位判定部と、除砂動作開始指令入力後又は前記水位検知手段からの中間水位検知信号を入力したときに前記順位判定部が最後順でないと判定したときに、前記トラフノズル用切換弁を所定時間開けた後、閉める第１切換弁制御部と、順位を指定された領域のノズルヘッダー用切換弁を所定時間開けた後、閉める第２切換弁制御部とを含むことを特徴とする請求項４に記載の除砂装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理設備の沈砂池に沈殿した土砂を集砂ピットに集め、その集めた土砂をポンプにより汲み上げて除く除砂方法及びその方法を用いるための除砂装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
沈砂池内の水を排水ポンプで排出した状態（排水状態）で沈砂池の底面にノズルから低圧力水を噴射して沈砂池の底面に堆積した土砂を流し、沈砂池の底部に設けた集砂ピットに集め、その集めた土砂を集砂ピットに設置した揚砂ポンプにより水と共に汲み上げて汚水沈砂池に移送する低圧集砂方式の除砂装置は、特許文献１に開示されている。
【０００３】
上記除砂装置による低圧集砂を行う沈砂池には、次のような構造が備えられる。すなわち、沈砂池の底部の一部、例えば中央に集砂ピットを形成するとともに、沈砂池の底面を集砂ピットの周辺が最深となるように傾斜させるとともに、その沈砂池の底部には沈砂池内水流方向と平行に延びるトラフ（以下、主トラフという。)を集砂ピット側が深くなるように形成し、同底部の長手方向中央には沈砂池の両側の側壁から集砂ピットの底面まで下り傾斜する面（以下、集砂ピット傾斜面という。）を、さらに、沈砂池の底面に沈砂池内水流方向と直交する方向に平行に延びる多数の小トラフを形成してある。
【０００４】
また、低圧集砂を行うために、多数のノズルが次のように設置されている。すなわち、主トラフの上端部及び集砂ピット傾斜面の上端部と、沈砂池の底面を主トラフの両側において複数に区分した領域の上端部と、集砂ピット内とにノズルが設置されている。主トラフの上端部及び集砂ピット傾斜面の上端部に設けられたノズルは、以下、トラフノズルという。領域に設置されるノズルは、各領域において沈砂池の側壁に沿って設置されたノズルヘッダーに複数個が等間隔で取付けられている。集砂ピット内に設置されるノズルは、後述されるように、集砂ピット内の土砂を撹拌するためのものである。
【０００５】
また、低圧集砂を行うために、沈砂池の下流側に連設されているポンプ井に設置された給水ポンプからの水を前記ノズル及びノズルヘッダーに供給（通水）したり、その供給を止めたり（止水）するための切換弁群、すなわち、ノズル用切換弁と、各ノズルヘッダー用切換弁と、撹拌ノズル用切換弁とが備えられている。そして、除砂装置は、これらの各切換弁の開閉切換動作を所定の順序でさせる切換弁制御手段を有している。
【０００６】
除砂動作の準備として、沈砂池の上流側に設けられ、開放されて雨水や汚水等の下水を沈砂池に進入させていたダム装置が閉じられて、その沈砂池への下水進入を阻止する。その後、ポンプ井に設置された排水ポンプの運転を開始して、沈砂池の水を終末処理場等へ移送する。これにより沈砂池及びポンプ井の水量が減少してその水面が所定の高さになった時、排水ポンプの運転を停止させる。これにより、除砂動作の準備が完了する。
【０００７】
続いて、除砂装置に除砂動作開始指令を入力すると揚砂ポンプの自動運転モードが開始されるが、自動運転モードにおいては、揚砂ポンプは集砂ピットに設置した水位センサが集砂ピット内の水面が所定の高水位以上になったことを検知したときは自動的に運転を開始し、水位センサが集砂ピット内の水面が所定の低水位になったことを検知したときは自動的に運転を停止するように構成されている。すなわち、揚砂ポンプは、沈砂池内の水面が集砂ピット内に位置する排水状態を維持するように稼働する。
【０００８】
また、除砂動作開始指令入力に基づき、切換弁制御手段による切換弁の制御が行なわれる。しかし、従来は、揚砂ポンプの制御と切換弁の制御は、それぞれ独立して行われていた。
【０００９】
これをさらに詳述すると、揚砂ポンプの自動運転モードが開始されたときは、集砂ピット内の水面が高水位以上にあるため揚砂ポンプが運転を開始し、これにより集砂ピット内の水面が所定の低水位まで低下して排水状態になったとき、揚砂ポンプが運転を停止する。これに続き、切換弁制御手段が次のように切換弁の制御を行う。以下に、沈砂池の底面が４領域に区分されている場合を例に説明する。
【００１０】
ａ）切換弁制御手段は、先ず、ノズル用切換弁を開ける(通水状態にする)。これにより、給水ポンプからの水がトラフノズルに供給され、それらのノズルから水が吐出される。このトラフノズルからの吐水により主トラフ及び集砂ピット傾斜面の土砂と水が集砂ピットに流れ込んで集砂ピット内の水面が高水位以上になると揚砂ポンプが運転を開始する。
ｂ）揚砂ポンプの運転開始と同時又はその直前に、切換弁制御手段は撹拌ノズル用切換弁を開ける。
ｃ)トラフ用切換弁の通水切換後、主トラフ及び集砂ピット傾斜面内の土砂が集砂ピットに流れ切るのに必要な時間Ｔｘの経過後に、沈砂池の底面の第１領域のノズルヘッダー用切換弁を開ける。
ｄ)その一定時間Ｔ１経過後に第１領域のノズルヘッダー用切換弁を閉める(止水状態にする)とともに、第２領域のノズルヘッダー用切換弁を開ける。
ｅ)その一定時間Ｔ２経過後に第２領域のノズルヘッダー用切換弁を閉めるとともに、第３領域のノズルヘッダー用切換弁を開ける。
ｆ）その一定時間Ｔ３経過後に第３領域のノズルヘッダー用切換弁を閉めるとともに、第４領域のノズルヘッダー用切換弁を開ける。
ｇ)その一定時間Ｔ４経過後に第４領域のノズルヘッダー用切換弁を閉めるとともに、トラフ用切換弁を閉める。
上記一定時間Ｔ１〜Ｔ４は、当該領域の土砂堆積量を流すのに必要な時間である。
【００１１】
第４領域のノズルヘッダー用切換弁を閉じた後は、沈砂池内の水が集砂ピットに流下し、沈砂池が排水状態になったとき、すなわち、水位センサが低水位を検知したときに揚砂ポンプが運転を停止する。これにより、一連の除砂動作が終了する。この一連の除砂動作が終了したとき、揚砂ポンプの自動運転モードが解除される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３３１５４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のように、従来の除砂装置においては、トラフノズルからの吐水により主トラフ及び集砂ピット傾斜面内の土砂と水が集砂ピットに流れ込んで、集砂ピット内の水面が高水位以上になると揚砂ポンプが運転を開始し、それと同時に、又はその直前から撹拌ノズルからの吐水を開始していた。しかし、トラフノズルから吐水する当初に集砂ピットに最も多量の土砂が集まり易いので、集砂ピット内の水面が高水位以上になったときに揚砂ポンプが運転を開始するときには、揚砂ポンプが土砂に埋没して、閉そくを起こし、除砂できない事態が発生する虞があった。
【００１４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、除砂動作の開始当初に集砂ピットに集められる土砂に揚砂ポンプが埋没しないようにした除砂方法を提供することを第１の目的とする。第２の目的は、同方法を使用するための除砂装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記第１の目的を達成するため、排水状態の沈砂池のトラフノズルから吐水させるとともに、沈砂池の底面を複数に区分してなる領域に設けたノズルヘッダーのノズルからの吐水を領域ごとに所定の順序で行って、当該領域に堆積した土砂を前記主トラフに流し、さらに集砂ピットに集めて、その集砂ピットに集められた土砂を集砂ピットに設置された揚砂ポンプにより汲み上げて除く除砂方法において、トラフノズルから吐水させると同時に集砂ピットに設置された撹拌ノズルから吐水させ、かつ、揚砂ポンプの運転を開始することを特徴としている（請求項１）。
【００１６】
本発明は、上記第２の目的を達成するため、沈砂池と、(この場合、前記沈砂池は沈砂池の底部の一部が深くなるように傾斜された底面と、前記底部の一部に形成された集砂ピットと、沈砂池の両側の側壁の間に沈砂池内水流方向と平行に前記集砂ピット側が深くなるように形成された主トラフ及び前記集砂ピット傾斜面とを有するものであり、)、前記沈砂池に連なるポンプ井内に設置された排水ポンプと、前記集砂ピット内に設置された揚砂ポンプと、前記揚砂ポンプを制御する揚砂ポンプ制御手段と、前記集砂ピット内の水面の水位を検知して出力する水位検知手段と、前記主トラフの上端部及び前記集砂ピット傾斜面の上端部にそれぞれ設置されたノズル(トラフノズル)と、前記集砂ピット内に設置された撹拌ノズルと、前記沈砂池の底面を前記主トラフの少なくとも片側において沈砂池内水流方向と平行な方向に区分された領域のそれぞれに対して、前記沈砂池の側壁近傍の前記底面より上方に設置されて、多数のノズルを取付けたノズルヘッダーと、給水ポンプからの水の前記トラフノズルと撹拌ノズルと前記各ノズルヘッダーへの通水・止水を行う切換弁群と、前記切換弁群の切換動作を所定の順序で制御する切換弁制御手段とを備えた除砂装置において、
（ａ）前記揚砂ポンプ制御手段は、集砂動作開始指令入力に基づいて自動運転モードを開始し、前記排水ポンプによる排水により沈砂池の水面が所定水位になったとき、前記切換弁制御手段が前記トラフノズル用切換弁及び撹拌ノズル用切換弁を開けると同時に揚砂ポンプの運転を開始し、前記水位検知手段からの低水位検知信号に基づいて揚砂ポンプの運転を停止し、前記切換弁制御手段が最後順の領域のノズルヘッダー用切換弁を閉めた後に前記主トラフのノズル用切換弁及び撹拌ノズル用切換弁を閉めた後、自動運転モードを解除するものとし、
（ｂ）前記切換弁制御手段は、除砂動作開始指令入力後は、前記トラフノズル用切換弁を所定時間開けると同時に撹拌ノズル用切換弁を所定時間開け、その後は、前記水位検知手段からの中間水位検知信号に基づいて最先順の領域のノズルヘッダー用切換弁を開け、以後、前記水位検知手段からの中間水位検知信号を入力するたびに、最後順の領域のノズルヘッダー用切換弁まで、当該順番の領域に対応する開いていたノズルヘッダー用切換弁を閉めるとともに、次順の領域のノズルヘッダー用切換弁を開け、最後順の領域のノズルヘッダー用切換弁を閉めた後は、前記水位検知手段からの中間水位検知信号の入力に基づいて前記トラフ用切換弁及び撹拌ノズル用切換弁を閉めるものとしたことを特徴としている（請求項２）。
【００１７】
上記切換弁制御手段は、ノズルヘッダーから水を噴射すべき領域の順位を順次指定する領域順位指定部と、前記水位検知手段からの中間水位検知信号を入力するたびに、そのときに前記領域順位指定部により指定されている領域の順位が最後順か否かを判定する順位判定部と、除砂動作開始指令入力後に前記トラフノズル用切換弁を開け、前記順位判定部が最後順であると判定したときに、前記トラフノズル用切換弁を閉める第１切換弁制御部と、前記領域順位指定部により順位を指定された領域のノズルヘッダー用切換弁を所定時間開け、前記水位検知手段からの中間水位検知信号を入力により同ノズルヘッダー用切換弁を閉める第２切換弁制御部とを含むことを特徴としている（請求項３）。
【００１８】
また、本発明は、上記第２の目的を達成するため、沈砂池と、(この場合、前記沈砂池は沈砂池の底部の一部が深くなるように傾斜された底面と、前記底部の一部に形成された集砂ピットと、沈砂池の両側の側壁の間に沈砂池内水流方向と平行に前記集砂ピット側が深くなるように形成された主トラフ及び前記集砂ピット傾斜面とを有するものであり、前記沈砂池に連なるポンプ井内に設置された排水ポンプと、前記集砂ピット内に設置された揚砂ポンプと、前記揚砂ポンプを制御する揚砂ポンプ制御手段と、前記集砂ピット内の水面の水位を検知して出力する水位検知手段と、前記主トラフの上端部及び前記集砂ピット傾斜面の上端部にそれぞれ設置されたノズル(トラフノズル)と、前記集砂ピット内に設置された撹拌ノズルと、前記沈砂池の底面を前記主トラフの少なくとも片側において沈砂池内水流方向と平行な方向に区分された領域のそれぞれに対して、前記沈砂池の側壁近傍の前記底面より上方に設置されて、多数のノズルを取付けたノズルヘッダーと、給水ポンプからの水の前記主トラフ及び集砂ピット傾斜面のノズルと撹拌ノズルと前記各ノズルヘッダーへの通水・止水を行う切換弁群と、前記切換弁群の切換動作を所定の順序で制御する切換弁制御手段とを備えた除砂装置において、（ａ）前記揚砂ポンプ制御手段は、集砂動作開始指令入力に基づいて自動運転モードを開始し、前記排水ポンプによる排水により沈砂池の水面が所定水位になったとき、前記切換弁制御手段が前記トラフ用切換弁及び撹拌ノズル用切換弁を開けると同時に揚砂ポンプの運転を開始し、前記水位検知手段からの低水位検知信号に基づいて揚砂ポンプの運転を停止し、前記切換弁制御手段が最後順の領域のノズルヘッダー用切換弁を閉めた後に前記トラフ用切換弁及び撹拌ノズル用切換弁を閉めた後、自動運転モードを解除するものとし、
（ｂ）前記切換弁制御手段は、除砂動作開始指令入力後は、前記トラフノズル用切換弁を所定時間開けると同時に撹拌ノズル用切換弁を所定時間開けた後、最先順の領域のノズルヘッダー用切換弁を所定時間開けた後にそのノズルヘッダー用切換弁を閉め、その後、前記水位検知手段からの中間水位検知信号を入力するたびに、最後順の領域のノズルヘッダー用切換弁まで、順次後順の領域のノズルヘッダー用切換弁を所定時間開けた後にそのノズルヘッダー用切換弁を閉めるものとしたことを特徴としている（請求項４）。
【００１９】
上記切換弁制御手段は、ノズルヘッダーから水を噴射すべき領域の順位を順次指定する領域順位指定部と、前記水位検知手段からの中間水位検知信号を入力するたびに、そのときに前記領域順位指定部により指定されている領域の順位が最後順か否かを判定する順位判定部と、除砂動作開始指令入力後又は前記水位検知手段からの中間水位検知信号を入力したときに前記順位判定部が最後順でないと判定したときに、前記トラフノズル用切換弁を所定時間開けた後、閉める第１切換弁制御部と、順位を指定された領域のノズルヘッダー用切換弁を所定時間開けた後、閉める第２切換弁制御部とを含むことを特徴としている（請求項５）。
【発明の効果】
【００２０】
本発明方法によれば、集砂当初に、トラフのノズルから吐水させると同時に集砂ピットに設置された撹拌ノズルから吐水させ、かつ、揚砂ポンプの運転を開始するので、トラフから集砂ピットに流れ込む土砂が集砂ピット内で流動化されるとともに、直ちに揚砂ポンプに汲み上げられるので、揚砂ポンプが土砂に埋没して閉そくされることが防止される。従って、その後に沈砂池の底面の各領域から集砂される土砂も円滑に揚砂ポンプに汲み上げられて除砂される。
【００２１】
本発明装置によれば、本発明の除砂方法を確実に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】沈砂池を含む雨水処理設備の縦断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘの範囲の一部省略平面図である。
【図３】図２のＹ１−Ｙ１線断面図である。
【図４】図２のＹ２−Ｙ２線断面図である。
【図５】図２のＹ３−Ｙ３線断面図である。
【図６】集砂ピットの周辺の平面図である。
【図７】図６のＺ１−Ｚ１断面図である。
【図８】図６のＺ２−Ｚ２断面図である。
【図９】給水系統図である。
【図１０】１実施の形態における制御装置を例示する制御系統図である。
【図１１】集砂ピットの水位センサによる検知水位を示す断面図である。
【図１２】揚砂ポンプ制御手段のフローチャートである。
【図１３】切換弁制御手段のフローチャートである。
【図１４】切換弁制御手段のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
続いて、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１において、１は雨水処理設備であり、側壁Ｗａ，Ｗｂ(図２参照)の間に形成された沈砂池２とポンプ井３とを有する。沈砂池２は図外の下水管から雨水や汚水等の下水が集められる流入渠４に接続されている。流入渠４の下流側端部には、流入渠４から沈砂池２への下水の流入の許容又は阻止を行なうためのダム装置５が設置され、そのダム装置５の下流側で、沈砂池２の上流側端部の直前に夾雑物捕捉用スクリーン６が設置されている。
【００２４】
ポンプ井３には、後述される排水ポンプＰ１と、滞留水ポンプを兼ねる給水ポンプＰ２とが設置され、集砂ピット７内に後述される揚砂ポンプＰ３が設置されている。図１のＦは、沈砂池２の下流側端部に設置されているろ過機である。
【００２５】
また、主トラフ８ａ及び集砂ピット傾斜面８ｂの上端部にノズル(トラフノズル)９ａが設置され、沈砂池の底面を主トラフ８ａの両側において沈砂池内水流方向に複数に区分（図２及び図６では４区分。合計８区分）した領域の上端部にノズル９ｂが設置されている。領域に設置されるノズル９ｂは、それぞれの領域に側壁Ｗａ，Ｗｂの近傍において設置されたノズルヘッダーＮＨに複数個が等間隔に設置されている。図５には、複数個の給水ノズル９ｂを所定の間隔で母管１０に取り付けてなるノズルヘッダーＮＨ１，ＮＨ２・・・を用いている例が示されている。集砂ピット７内には土砂撹拌用ノズル９ｃが設置されている。土砂撹拌用ノズル９ｃは、複数個（図２においては４個）が、揚砂ポンプＰ３の下部の周辺の接線に近い位置において揚砂ポンプＰ３の下部に相対する２方向から吐出するように設置されている。図面の簡明化のため、図４には土砂撹拌用ノズル９ｃが、図５には揚砂ポンプＰ３の図示が省略されている。
【００２６】
そして、図５及び図６に例示するように、ポンプ井３の給水ポンプＰ２からの水を前記各ノズル9ａ，９ｂ，９ｃに供給（通水）したり、その供給を止めたり（止水）するための電磁弁により構成されている切換弁群ＶＧ１,ＶＧ２、すなわち、トラフノズル用切換弁Ｖaと、各ノズルヘッダー用切換弁Ｖｂと、撹拌用ノズル用切換弁Ｖｃとが備えられている。図２、図９に例示するように、沈砂池の底面が８領域に区分されている場合は、ノズルヘッダー用切換弁Ｖｂが８個（Ｖｂ１〜Ｖｂ８）用いられる。
給水ポンプＰ２と切換弁群ＶＧ１,ＶＧ２とを結合する管路には、切換弁Ｖｄを介してリリーフ回路１１が設けられ、切換弁の全てが閉められている場合の給水ポンプＰ２からの水を沈砂池２に逃すように構成されている。
【００２７】
本発明方法を実施する除砂装置に備えられる制御装置１００には、図１０に例示するように、除砂始動ボタン（図示せず）を有する操作盤１０１が付加され、排水ポンプ制御回路ＰＣＯＮ１、給水ポンプ制御回路ＰＣＯＮ２及び揚砂ポンプ制御回路ＰＣＯＮ３が内蔵され、さらに、切換弁制御回路ＶＣＯＮが内蔵されている。
【００２８】
切換弁制御回路ＶＣＯＮは、図１０に例示するように、また、後述されるように、ノズルヘッダーから水を噴射すべきブロックの順位を順次指定するブロック順位指定部１０２と、一つの順位のブロックのノズルヘッダー用切換弁が閉められたときにブロック順位指定部１０２により指定されているブロックの順位が最後順か否かを判定する順位判定部１０３と、リリーフ回路の切換弁Ｖｄの開閉を制御する第１切換弁制御部１０４と、トラフノズル用切換弁Ｖａ，Ｖｃの開閉を制御する第２切換弁制御部１０５と、順位を指定されたブロックのノズルヘッダー用切換弁Ｖｂ１〜Ｖｂ８を開け、水位センサ１３からの中間水位検知信号に基づいて閉める第３切換弁制御部１０６とを含み、前記一群の切換弁Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄに所定の順序で開動作又は閉動作を駆動させるための制御信号を与えるものである。
【００２９】
また、制御装置１００には、集砂ピット７内に設置されて、その集砂ピット７内の水面が図１１に概念的に示す所定の高水位ＨＷＬ以上、中間水位ＭＷＬ及び低水位ＬＷＬのいずれにあるかを検知して出力する水位センサ１３（図１０、１１参照）が電気的に接続されている。
【００３０】
上記構成による作用を説明する。ダム装置５が開放されたときは、下水は沈砂池２に流入し、さらにポンプ井３まで流入して、その水位が所定の高さになると、除砂装置の制御装置１００の排水ポンプ制御回路ＰＣＯＮ１により、ポンプ井３に設けてある排水ポンプＰ１が運転されてポンプ井３内の水が汲み上げられ、図外の終末処理場等に移送される。
【００３１】
その移送の間に、沈砂池２に流入した土砂混じりの下水から土砂が沈殿し、沈砂池の底面２ａに堆積する。その堆積量が所定値に達すると、ダム装置５が閉鎖されて沈砂池２への下水の流入が阻止される。そして、排水ポンプＰ１による排水により沈砂池２とポンプ井３の水面が下がり、所定の水位（図１のＷＬ）になると、排水ポンプ制御回路ＰＣＯＮ１により排水ポンプＰ１の運転が止められる。
【００３２】
ポンプ井３の水面が所定の水位(図１のＷＬ)になったことを検知すると、制御装置１００は給水ポンプ制御回路ＰＣＯＮ２、揚砂ポンプ制御回路ＰＣＯＮ３及び切換弁制御回路ＶＣＯＮを起動する。
【００３３】
揚砂ポンプ制御回路ＰＣＯＮ３は、図１２に示すように、揚砂ポンプＰ３の自動運転モードを開始させる(Ｓ１１)。給水ポンプＰ２の運転が開始されてから高水位ＨＷＬになるまで、つまり、排水状態になるまでは、揚砂ポンプＰ３の運転が開始されない。もし、その間、揚砂ポンプＰ３を運転すると、撹拌ノズルから噴射されるので、砂が巻き上げられてポンプ井に侵入し、さらに河川等まで流出してしまう。水位センサ１３からの検知信号により集砂ピット７内の水面が所定の高水位ＨＷＬ以上か否かを調べ（Ｓ１２）、高水位ＨＷＬ以上であるときは、揚砂ポンプＰ３の運転を開始する（Ｓ１３）。
【００３４】
また、切換弁制御回路ＶＣＯＮは、図１３に示すように、除砂動作開始指令入力に基づき、第１切換弁制御部１０４が先ずリリーフ回路の切換弁Ｖｄを開けて、給水ポンプＰ２の駆動の準備をする（図１０のステップＳ２１）。続いて、第２切換弁制御部１０５がトラフノズル用切換弁Ｖａ及び撹拌ノズルＶｃを開けた（Ｓ２２）後、第１切換弁制御部１０４がリリーフ回路の切換弁Ｖｄを閉める(Ｓ２３)ので、給水ポンプＰ２からの水がトラフノズル９aから主トラフ８a及び集砂ピット傾斜面８ｂに吐出される。これにより、各トラフ内の土砂が水とともに集砂ピット７に向けて流される。
【００３５】
本発明の実施の形態においては、切換弁制御回路ＶＣＯＮは、トラフノズル用切換弁Ｖａを開けると同時に撹拌ノズル用切換弁Ｖｃを開ける（Ｓ２２）。また、これと同時に揚砂ポンプ制御回路ＰＣＯＮ３が揚砂ポンプの運転を開始するように構成されている。
【００３６】
給水ポンプＰ２の吐出量よりも揚砂ポンプＰ３の吐出量が多いので、集砂ピット７内の水面は低下する。水位センサ１３によりその水面が所定の中間水位になったことが検知されると（Ｓ２４においてＹのとき）、切換弁制御回路ＶＣＯＮの領域順位指定部１０２が集砂対象領域の順位を、例えば＋１して、第１領域Ｂ１に指定する(Ｓ２５)ので、第３切換弁制御部１０６が第１領域Ｂ１のノズルヘッダー用切換弁Ｖｂ(ｂ１)を開ける(Ｓ２６)ため、そのノズルヘッダーの各ノズルから水が噴射され、第１領域Ｂ１に堆積していた土砂が主トラフに向けて流され、さらに集砂ピット７に流入する。こうして、集砂ピット７に集められ、撹拌された土砂混じりの下水は、揚砂ポンプＰ３により汲み上げられ、土砂沈砂池に移送される。これにより集砂ピット７内の水面は一時的に上昇するが、やがて低下する。
【００３７】
その水面が再び所定の中間水位になったことが水位センサ１３により検知されると（Ｓ２７においてＹのとき）、順位判定部１０３がそのときに指定されている順位を調べ、最後順でない場合は、Ｓ２５に戻って次順の領域のノズルヘッダー用切換弁Ｖｂ(ｂ２)を開け(Ｓ２６)、水位センサ１３が所定の中間水位になったことを検知したとき、第３切換弁制御部によりノズルヘッダー用切換弁Ｖｂ(ｂ２)が閉められる。そして、集砂対象領域が最後順になるまで、Ｓ２５(順位指定)からＳ２８(ノズルヘッダー用切換弁の閉鎖)までが繰り返される。
【００３８】
そして、最後順の領域である第８領域Ｂ８まで集砂動作が行なわれた後は、水位センサ１３が所定の低水位になったことを検知したとき(Ｓ２１０でＹのとき)、第１切換片制御部１０４ないし第３切換弁制御部１０６が、リリーフ回路の切換弁Ｖｄを開けるとともに、トラフノズル用切換弁Ｖａ及び撹拌ノズル用切換弁Ｖｃ、並びにノズルヘッダー用切換弁Ｖｂ(ｂ８)を閉めて、一連の切換弁制御を完了する。また、給水ポンプ制御回路ＰＣＯＮ２も給水ポンプＰ２の運転を停止する。
【００３９】
他方、揚砂ポンプ制御回路ＰＣＯＮ３は、揚砂ポンプＰ３の運転開始時から水位センサ１３の検知状態を常に監視しており、第４領域Ｂ４のノズルヘッダー用切換弁Ｖｂ４を閉じたことにより、集砂ピット７内の水面が低水位ＬＷＬまで低下するので（Ｓ１４においてＹのとき）、揚砂ポンプＰ３の運転を停止する（Ｓ１５）。その後、揚砂ポンプ制御回路ＰＣＯＮ３は、切換弁の制御を完了したか否かを調べ（Ｓ１６）、完了していない場合はステップＳ１２に戻り、高水位になった場合（Ｓ１２においてＹのとき）は、再び揚砂ポンプＰ３の運転を開始するが、切換弁制御の完了を確認した（Ｓ１６においてＹのとき）後は、揚砂ポンプの自動運転モードを解除する（Ｓ１７）。
【００４０】
上述のように、揚砂ポンプＰ３は、自動運転モードを開始すると集砂ピット７内を排水状態に維持するために、集砂ピット内の水面が所定の高水位ＨＷＬ以上にあるときは自動的に運転を開始し、その水面が所定の低水位ＬＷＬまで低下したときは自動的に運転を停止するが、本発明方法においては、集砂ピット内の水面が所定の高水位ＨＷＬと所定の低水位ＬＷＬの間の中間水位ＭＷＬまで低下した時に、最後順の領域まで、先順の領域のノズルヘッダー用切換弁を閉めるとともに後順の領域のノズルヘッダー用切換弁を開けるので、それらの切換弁の切換動作の間に、集砂ピット内の水面は先順の領域のノズルヘッダー用切換弁の閉動作による水噴射の停止、揚砂ポンプの汲み上げ及び後順の領域のノズルヘッダー用切換弁の開動作による水噴射の開始により変動するが、切換弁の切換動作の時間的基準となる中間水位を切換弁の切換動作の間に集砂ピット内の水面が所定の低水位まで低下しない高さ位置に設定すればよい。その高さ位置は、各トラフ及び各ノズルヘッダーの噴射量、集砂池の断面積、揚砂ポンプの吐出量などから算出可能である。
【００４１】
そして、ノズルヘッダー用切換弁に切換動作の速い自動電磁弁を使用すれば、先順の領域に対する水噴射の終了から次順の領域に対する水噴射の開始までの間の集砂ピット内の水面の低下量を少なくすることができるので、中間水位の位置設定の精度が緩和される。また、揚砂ポンプの負荷が安定するので、寿命が伸長する。
【００４２】
上記の実施の形態においては、切換弁制御回路ＶＣＯＮは、水位センサ１３が中間水位を検知したことに基づいて各領域のノズルヘッダー用切換弁の開閉のタイミングを設定したが、水位センサ１３のみを用いる代わりに、切換弁制御回路ＶＣＯＮに備えたタイマーを用いて、所定時間経過時に先順の領域のノズルヘッダー用切換弁を閉め、その後、水位センサ１３が中間水位を検知したときに、次順の領域のノズルヘッダー用切換弁を開けるように制御しても良い。また、各領域のノズルヘッダー用切換弁を開ける直前又は同時に、トラフ用切換弁Ｖａ及び撹拌ノズル用切換弁Ｖｃを所定時間開けるようにすると、集砂効率が一層向上する。
【００４３】
以下には、タイマーと水位センサを用いる場合の実施の形態について説明する。
この実施の形態における切換弁制御回路ＶＣＯＮは、図１０に例示するように、また、後述されるように、ノズルヘッダーから水を噴射すべきブロックの順位を順次指定するブロック順位指定部１０２と、後記水位センサ１４からの中間水位検知信号を入力するたびに、そのときにブロック順位指定部１０２により指定されているブロックの順位が最後順か否かを判定する順位判定部１０３と、リリーフ回路の切換弁Ｖｄの開閉を制御する第１切換弁制御部１０４と、除砂動作開始指令入力後又は水位センサ１４からの中間水位検知信号を入力したときの順位判定部１０３の判定結果が最後順でないときに、主トラフ及び集砂ピット傾斜面のノズル用切換弁Ｖａ，Ｖｃを所定時間開ける第２切換弁制御部１０５と、順位を指定されたブロックのノズルヘッダー用切換弁Ｖｂ１〜Ｖｂ８をそれぞれ所定時間開ける第３切換弁制御部１０６とを含み、前記一群の切換弁Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄに所定の順序で開動作又は閉動作を駆動させるための制御信号を与えるものである。
【００４４】
切換弁制御回路ＶＣＯＮは、図１４に示すように、操作盤１０１からの除砂動作開始指令入力に基づいて制御プログラムを起動し、最初に第１切換弁制御部１０４がリリーフ回路の切換弁Ｖｄを開けて給水ポンプＰ２の駆動の準備をする（図１５のステップＳ３１）。続いて、第２切換弁制御部１０５がトラフノズル用切換弁Ｖａ及び土砂撹拌用ノズル用切換弁Ｖｃを開けた（Ｓ３２）後、第１タイマー(図示せず)を始動させる（Ｓ３３）とともに、第１切換弁制御部１０４がリリーフ回路１１の切換弁Ｖｄを閉める（Ｓ３３’）。第１タイマーがタイムアップしたとき、すなわち、給水ポンプＰ２からの水がノズル９aから主トラフ８a及び集砂ピット傾斜面８ｂに所定時間噴射されたとき（Ｓ３４でＹ）、トラフノズル用切換弁Ｖａ及び土砂撹拌用ノズル用切換弁Ｖｃが閉められる（Ｓ３５）。続いて、切換弁制御回路ＶＣＯＮのブロック順位指定部１０２が順位をインクリメント（＋１)する（Ｓ３６）ので、第３切換弁制御部１０６がそのブロック順位指定部１０２により指定された順位のブロック、すなわち、この場合は、第１ブロックＢ１のノズルヘッダー用切換弁Ｖｂ１を開ける（Ｓ３７）ため、そのノズルヘッダーＮＨ１の各ノズルから水が噴射され、第１ブロックＢ１に堆積していた土砂が主トラフ８ａに向けて流され、さらに集砂ピット７に流入する。こうして、集砂ピット７に集められ、撹拌された土砂混じりの下水は、揚砂ポンプＰ３により汲み上げられ、沈砂分離機１１を経て汚水沈砂池１３に移送される。
【００４５】
第１ブロックＢ１のノズルヘッダー用切換弁Ｖｂ１が開けられると、第２タイマー(図示せず)が始動され、予め設定されている所定時間の経過によりタイムアップする（Ｓ３９でＹ）と、第１ブロックＢ１のノズルヘッダー用切換弁Ｖｂ１が閉められる。
【００４６】
揚砂ポンプＰ３の吐出量は給水ポンプＰ２の吐出量よりも大に設計されているので、集砂ピット７内の水面は水と土砂の流入により当初一時的に上昇するが、やがて低下する。そして、その後、集砂ピット内の水面が所定の中間水位になったことが水位センサ１４により検知されると（Ｓ３１１においてＹのとき）、切換弁制御回路ＶＣＯＮの順位判定部１０３がそのときブロック順位指定部１０２に指定されている順位が最後順か否かを判定する（Ｓ３１２）。
【００４７】
最後順でない場合は、Ｓ２２に戻り、第２切換弁制御部１０５による主トラフ８ａ及び集砂ピット傾斜面８ｂへの所定時間の吐水（Ｓ３２−Ｓ３５）が行われた後、ブロック順位指定部１０２により次順のブロックが指定され(Ｓ３６)、切換弁制御回路ＶＣＯＮは第２ブロックＢ２のノズルヘッダー用切換弁Ｖｂ２を所定時間開けた後、閉める。再び、水位センサ１４により集砂ピット内の水面が所定の中間水位になったことが検知されると、そのときブロック順位が最後順か否かが判定される（Ｓ３１２）。すなわち、水噴射対象ブロックが最後順になるまで、当該ブロックに対するノズル９aからの主トラフ８ａ及び集砂ピット傾斜面８ｂへの所定時間の吐水（Ｓ３２−Ｓ３５）及びノズルヘッダーからの所定時間の吐水（Ｓ３７−Ｓ３１０）が繰り返される。これにより、沈砂池の底面の全ブロックの土砂が水とともに主トラフ８ａに流され、集砂ピット７に向けて流される。
【００４８】
順位判定部１０３が最後順、すなわち、第４ブロックＢ４と判定したとき（Ｓ３１２でＹのとき）は、水位センサ１４が集砂ピット内の水面が所定の低水位になったことを検知したとき（Ｓ３１３でＹのとき）に、切換弁制御回路ＶＣＯＮの第１切換弁制御部１０４がリリーフ回路の切換弁Ｖｄを開ける制御を行なって、一連の切換弁制御を完了する。また、給水ポンプ制御回路ＰＣＯＮ２も給水ポンプＰ２の運転を停止する。
【符号の説明】
【００４９】
１    雨水処理設備
２    沈砂池
２ａ  沈砂池の底面
３    ポンプ井
７    集砂ピット
Ｐ１  排水ポンプ
Ｐ２  給水ポンプ
Ｐ３  揚砂ポンプ
８ａ  主トラフ
８ｂ  集砂ピット傾斜面
８ｃ  小トラフ
９ａ，９ｂ，９ｃ  ノズル
ＮＨ１〜ＮＨ８  ノズルヘッダー
１３    水位センサ
ＨＷＬ  高水位
ＭＷＬ  中間水位
ＬＷＬ  低水位
Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ  切換弁
【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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