(57)【要約】【課題】比重が重いごみも沈砂と分別することができる揚砂水処理装置及び揚砂水処理方法を提供する。【解決手段】沈砂池から揚砂ポンプで汲み上げた沈砂及びごみを含む揚砂水を処理する揚砂水処理装置１であって、揚砂水が流れる流水トラフ１１と、流水トラフ１１の下流側に配置され揚砂水からごみを堰き止めて除去するスクリーン２１と、スクリーン２１を通過した揚砂水を対象として、微細汚物の除去と水切りとを行う沈砂洗浄装置（又は沈砂の分離を行う沈砂分離装置）３１とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈砂池から揚砂ポンプで汲み上げた沈砂及びごみを含む揚砂水を処理する揚砂水処理装置であって、
前記揚砂水が流れる流水トラフと、
前記流水トラフの下流側に配置され前記揚砂水から前記ごみを堰き止めて除去するスクリーンと、
前記スクリーンを通過した前記揚砂水を対象として、微細汚物の除去と水切りとを行う沈砂洗浄装置又は沈砂の分離を行う沈砂分離装置とを備えることを特徴とする揚砂水処理装置。
【請求項２】
前記流水トラフは、水面積負荷が１８００ｍ３／（ｍ２・ｄ）以下で０ｍ３／（ｍ２・ｄ）より大きくなる長さであることを特徴とする請求項１に記載の揚砂水処理装置。
【請求項３】
前記流水トラフは、水面積負荷が１８００ｍ３／（ｍ２・ｄ）乃至７００ｍ３／（ｍ２・ｄ）となる長さであることを特徴とする請求項２に記載の揚砂水処理装置。
【請求項４】
前記流水トラフは、その長さが３ｍ乃至８ｍであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の揚砂水処理装置。
【請求項５】
前記スクリーンは、板幅方向が水平方向に対して傾斜していることにより、堰き止めた前記ごみがその表面上を下り落ちるようにしていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかの一項に記載の揚砂水処理装置。
【請求項６】
前記流水トラフの上流側には、当該流水トラフに流入する前記揚砂水の流量及び流速を一定以下とするように調整するバッファタンクが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかの一項に記載の揚砂水処理装置。
【請求項７】
沈砂池から揚砂ポンプで汲み上げた沈砂及びごみを含む揚砂水を処理する揚砂水処理方法であって、
前記揚砂水を流水トラフに流す第１工程と、
前記流水トラフの下流側に配置されたスクリーンで前記揚砂水から前記ごみを堰き止めて除去する第２工程と、
前記スクリーンを通過した前記揚砂水を対象として、沈砂洗浄装置によって微細汚物の除去と水切りとを行う又は沈砂分離装置によって沈砂の分離を行う第３工程とを備えることを特徴とする揚砂水処理方法。
【請求項８】
前記第１工程で用いる前記流水トラフは、水面積負荷が１８００ｍ３／（ｍ２・ｄ）以下で０ｍ３／（ｍ２・ｄ）より大きくなる長さであることを特徴とする請求項７に記載の揚砂水処理方法。
【請求項９】
前記第１工程で用いる前記流水トラフは、水面積負荷が１８００ｍ３／（ｍ２・ｄ）乃至７００ｍ３／（ｍ２・ｄ）となる長さであることを特徴とする請求項８に記載の揚砂水処理方法。
【請求項１０】
前記第１工程で用いる前記流水トラフは、その長さが３ｍ乃至８ｍであることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の揚砂水処理方法。
【請求項１１】
前記第１工程で用いる前記流水トラフは、板幅方向が水平方向に対して傾斜していることにより、堰き止めた前記ごみがその表面上を下り落ちるようにしていることを特徴とする請求項７乃至請求項１０の何れかの一項に記載の揚砂水処理方法。
【請求項１２】
前記流水トラフの上流側に設けられたバッファタンクによって、当該流水トラフに流入する前記揚砂水の流量及び流速を一定以下とするように調整する第４工程を備えることを特徴とする請求項７乃至請求項１１の何れかの一項に記載の揚砂水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揚砂水処理装置及び揚砂水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、沈砂池では、作業環境改善や合流式下水道改善対策（ドライ化）が進んでいて、沈砂池内の前段に、ごみを分別する機械式の細目スクリーン（例えば目幅が２５ｍｍ等）を設置している設備が増加している。これにより、効率的にごみの分別（除去）を実施した上で、揚砂ポンプを用いて沈砂池の底部に沈殿する沈砂を揚砂する。
しかし、一部のごみは、前記の細目スクリーンを通過して沈砂に混入するため、沈砂の分離洗浄や処分の際等においてトラブルの要因となっていた。
【０００３】
そこで、本技術分野の背景技術として、特開２００６−３０５５４９号公報（特許文献１）がある。この公報には、「沈砂中の砂分とごみとを分別して排出するようにした流水トラフの出口側内に、比重差及び形状の違いにより生じる流下してくる砂とごみとの境目位置に、水の流下方向に沿うようにして分別板を配設し、流水トラフ内を流下する砂とごみとをその比重差及び形状の違いにより水流を利用して分別して排出するようにする。」と記載されている（要約参照）。
【０００４】
別の背景技術として、特開２０１７−１４０５６１号公報（特許文献２）がある。この公報には、「沈砂処理システムは、沈砂池の底部に沈殿する沈砂及びごみを含む被処理水を汲み上げる揚砂ポンプと、上部に配され揚砂ポンプからの被処理水を導入する導入管、被処理水の導入方向と平行に設けられた越流堰、越流堰を越流後の被処理水を沈砂池へ返送する返送管、及び被処理水を流水トラフへ移送する移送管を有するバッファタンクと、移送管を介して流入する被処理水に含まれる沈砂とごみとを分別する分別板を有する流水トラフと、を備える。」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０５５４９号公報
【特許文献２】特開２０１７−１４０５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１，２の技術は、何れも比重差によりごみと沈砂とを分別しようとする技術であり、比重の軽いごみが沈砂と分別されるものである。
しかしながら、ごみの中には金属製のもの等、比重が重いごみもあり、この比重が重いごみは沈砂と分別することが困難であるという不具合があった。
そこで、本発明は、比重が重いごみも沈砂と分別することができる揚砂水処理装置及び揚砂水処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の揚砂水処理装置の一形態は、沈砂池から揚砂ポンプで汲み上げた沈砂及びごみを含む揚砂水を処理する揚砂水処理装置であって、前記揚砂水が流れる流水トラフと、前記流水トラフの下流側に配置され前記揚砂水から前記ごみを堰き止めて除去するスクリーンと、前記スクリーンを通過した前記揚砂水を対象として、微細汚物の除去と水切りとを行う沈砂洗浄装置又は沈砂の分離を行う沈砂分離装置とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の揚砂水処理方法の一形態は、沈砂池から揚砂ポンプで汲み上げた沈砂及びごみを含む揚砂水を処理する揚砂水処理方法であって、前記揚砂水を流水トラフに流す第１工程と、前記流水トラフの下流側に配置されたスクリーンで前記揚砂水から前記ごみを堰き止めて除去する第２工程と、前記スクリーンを通過した前記揚砂水を対象として、沈砂洗浄装置によって微細汚物の除去と水切りとを行う又は沈砂分離装置によって沈砂の分離を行う第３工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、比重が重いごみも沈砂と分別することができる揚砂水処理装置及び揚砂水処理方法を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る揚砂水処理装置を備えた沈砂池の縦断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る揚砂水処理装置の縦断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る揚砂水処理装置について検証する試験装置の平面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る揚砂水処理装置について検証する試験が目的とする基本設計数値の取得と測定項目を一覧にした表の図示である。
【図５】本発明の実施例１に係る揚砂水処理装置について検証する試験で用いたけい砂７号の粒径を横軸、その流径の砂粒の占めているパーセンテージを縦軸としたグラフである。
【図６】本発明の実施例１に係る揚砂水処理装置について検証する試験の試験条件を示す表を図示するものである。
【図７】本発明の実施例１に係る揚砂水処理装置について検証する試験の性能確認結果を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例１に係る揚砂水処理装置について検証する試験の条件を変えて必要な上流側トラフの長さを求めた結果の表を図示したものである。
【図９】本発明の実施例１に係る揚砂水処理装置について検証する試験の条件を変えて必要な上流側トラフの長さを求めた結果のグラフである。
【図１０】本発明の実施例１に係る揚砂水処理装置について検証する試験の試験結果の一覧を示す表の図示である。
【図１１】本発明の実施例１の変形例に係る揚砂水処理装置の縦断面図である。
【図１２】本発明の実施例２に係る揚砂水処理装置の縦断面図である。
【図１３】本発明の実施例２の変形例に係る揚砂水処理装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
［実施例１］
図１は、本実施例１の揚砂水処理装置を備えた沈砂池の縦断面図である。沈砂池１０１は、汚水処理施設、ポンプ場、浄水施設等に設置される沈砂池、雨水滞留池等である。この沈砂池１０１には、図１において右側から矢印１０２で示すように、沈殿物を含む水が流入する。この流入する水の水面は符号１０４で示す。
【００１２】
沈砂池１０１の池底１０３には、図１において左右にそれぞれ集砂装置１１１が設けられている。集砂装置１１１は、例えばノズル式やスクリューコンベヤ式等で構成され、当該集砂装置１１１に堆積する沈殿物を、図１において左右の集砂装置１１１の間に形成された凹部である揚砂ピット１１２に集める。揚砂ピット１１２内には吸入口１２１が設けられている。この吸入口１２１は揚砂管１２２の一端に設けられ、揚砂管１２２の他端は揚砂ポンプ１２３の吸入側に接続されている。揚砂ポンプ１２３は、自吸式陸上ポンプ、水中サンドポンプ等のポンプで構成されている。
【００１３】
揚砂ポンプ１２３は、揚砂ピット１１２内に堆積する沈砂を含む水を、揚砂管１２２を介して吸引し、さらに供給管１２４を介して当該水（揚砂水）を揚砂水処理装置１に圧送する。なお、供給管１２４には揚砂ポンプ１２３の吐出側に逆止弁１２５が配置された切換弁１２６が設けられている。図示はしないが、沈砂池１０１の水の流入口側には、機械式の細目スクリーンが設けられ、ごみを分別する。このゴミ分別後の水が沈砂池１０１内に流入する。また、沈砂池１０１内に溜まる水は、沈砂池１０１の池底１０３に設けられたポンプ井１０５から主ポンプ１０６により排出される。
【００１４】
ところで、前記特許文献１，２の技術は、何れも揚砂水処理装置において比重差によりごみと沈砂とを分別しようとする技術であり、比重の軽いごみが沈砂と分別されるものである。
しかしながら、ごみの中には金属製のもの等、比重が重いものもあり、この比重が重いごみは沈砂と分別することが困難であるという不具合があった。
本実施例１は、かかる不具合を解決し、比重が重いごみも容易に沈砂と分別できるようにした揚砂水処理装置１を提供する。以下では、かかる揚砂水処理装置１について説明する。
【００１５】
この揚砂水処理装置１には、流水トラフ１１と、スクリーン２１と、砂洗浄装置（又は沈砂分離装置）３１とが設けられている。供給管１２４から供給された揚砂水は流水トラフ１１を通過してスクリーン２１にかけられ、スクリーン２１でごみが分別される。流水トラフ１１及びスクリーン２１の詳細については後述する。
【００１６】
砂洗浄装置（又は沈砂分離装置）３１が砂洗浄装置である場合は、スクリーン２１を通過した揚砂水を対象として、微細汚物の除去と水切りとを行う。砂洗浄装置（又は沈砂分離装置）３１が沈砂分離装置である場合は、スクリーン２１を通過した揚砂水を対象として沈砂の分離を行う。砂洗浄装置（又は沈砂分離装置）３１で処理後の水は排水として揚砂水処理装置１の外に排出される。また、分離等された沈砂は揚砂水処理装置１の外部に設けられたホッパ３２に排出される。
【００１７】
図２は、揚砂水処理装置１の縦断面図である。以下では適宜図１も参照する。流水トラフ１１は、供給管１２４を介して揚砂ポンプ１２３によって圧送される揚砂水が最初に流入する部材である。図２では右側から白抜き矢印で示すように揚砂水を圧送する。流水トラフ（トラフ）１１は、長手方向が後述のスクリーン２１側に下り勾配していて、横断面形状が例えば略Ｕ字形である、例えば鋼板製のトラフである。この流水トラフ１１は、図２の紙面に垂直な方向に複数本並列していてもよい。
流水トラフ１１の長さは、水面積負荷が１８００ｍ３／（ｍ２・ｄ）以下で０ｍ３／（ｍ２・ｄ）より大きくなる長さであることが好ましい。
この流水トラフ１１の長さは、水面積負荷が１８００ｍ３／（ｍ２・ｄ）乃至７００ｍ３／（ｍ２・ｄ）となる長さであることがさらに好ましい。
【００１８】
ここで、「水面積負荷」の単位である“ｍ３／（ｍ２・ｄ）”は、流水トラフ１１の上面視で１ｍ２当たりに、１日何ｍ３の水が流れるかを示すものである（下水道施設計画・設計指針と解説  前編２００１年版、３６７頁を参照）。水面積負荷について上記の数値の根拠は後述する。
【００１９】
本実施例１の揚砂水処理装置１では、流水トラフ１１の下流側にスクリーン２１を設け、流水トラフ１１を流れて上流側に達した揚砂水２０２は当該スクリーン２１を通過するようにしている。スクリーン２１は、スクリーン収納部２２内に収納され、このスクリーン収納部２２は流水トラフ１１に接続している。スクリーン２１は、その板幅方向が例えば水平より幾分、流水トラフ１１側に下り傾斜していて、このスクリーン２１上に流水トラフ１１から流れてきた揚砂水２０２が落下する。
スクリーン２１は、平板、丸棒、あるいはパイプ状等の部材を複数本、所定の目幅で連続的に並べたスリット状に形成されている。スクリーン２１の目幅は、おおむね１００ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００２０】
スクリーン収納部２２は、所定の目幅で連続的に並んでいるスクリーン２１により、揚砂水２０２中に含まれるごみ２０１を堰き止める。ごみ２０１以外の水や沈砂２０３（揚砂水２０２）は、スクリーン２１を通過して、スクリーン収納部２２の下部に配置されている砂洗浄装置（又は沈砂分離装置）３１（同装置は、図２において上部の一部のみを図示している）に流入する。
【００２１】
スクリーン２１上には、分別されたごみ２０１が残留する。そこで、スクリーン２１の流水トラフ１１側とは反対側には、樋状のごみ取出し口２３が接続されており、また、開閉扉２４も設けられている。時々、作業者が開閉扉２４を開いて熊手２５などを用いて流水トラフ１１上に残留しているごみ２０１を、ごみ取出し口２３を介してスクリーン収納部２２外に掻き出す。
スクリーン収納部２２を通過した揚砂水２０２は、砂洗浄装置（又は沈砂分離装置）３１で処理される。
【００２２】
砂洗浄装置、沈砂分離装置については周知であるが、簡単にそれぞれの一構成例について説明する。砂洗浄装置は、洗浄槽に揚砂水２０２を投入し、洗浄水も添加して、攪拌・もみほぐしを行う。そして、排水することで微細汚物を除去し、スクリューコンベアで沈砂の水切りと搬送を行い、浄化された沈砂はホッパ３２（図１）に排出される。
沈砂分離装置は、分離ホッパ内に揚砂水２０２を流入させ、分離ホッパで発生する旋回流によるサイクロン効果により沈砂を汚水と分離する。分離した沈砂はスクリューコンベアで水切りと搬送を行い、分離された沈砂はホッパ３２（図１）に排出される。
【００２３】
ここで、スクリーン２１の上流側に流水トラフ１１が設けられているのは、スクリーン２１を通過する揚砂水２０２が揚砂ポンプ１２３から圧送されるものであるためである。すなわち、揚砂ポンプ１２３の能力が高いと、当該圧送するときの勢いで揚砂水２０２中に含まれているごみ２０１がスクリーン２１を通過してしまう恐れがある。また、スクリーン２１で補足したごみ２０１がスクリーン２１上に残存した状態では、揚砂水２０２とともに流れてきた沈砂２０３がスクリーン２１上のゴミ２０１に阻まれてスクリーン２１を通過できず、スクリーン２１上に堆積するという恐れもある。
【００２４】
そこで、本実施例１では、ごみ２０１がクリーン２１を通過してしまう可能性を抑制するために、また、沈砂２０３がスクリーン２１上のゴミ２０１に阻まれるのも抑制するために、流水トラフ１１の長さは、水面積負荷が前記の適切な値をとるように調節している。
すなわち、水面積負荷の適切な調節により、スクリーン２１に達する前に流水トラフ１１を通過させて、揚砂水２０２の勢いをある程度削ぐことで、ごみ２０１がクリーン２１を通過してしまう可能性を抑制できる。
また、水面積負荷の適切な調節により、ごみ２０１の中でも少なくとも水面近くに浮遊しうる浮遊ごみ２０１ａと、沈砂２０３（一部沈殿ごみを含む）とは、スクリーン２１上における流下するゾーンを分ける。すなわち、図２において、スクリーン２１状のゾーン２１ａに浮遊ごみ２０１ａが流下し、ゾーン２１ｂに沈砂２０３が流下する。これは、スクリーン２１に流下する水の勢いがある程度削がれているため、浮遊ごみ２０１ａが水の勢いで水中に沈み、沈砂２０３と混じり合ってスクリーン２１上に流下することを抑制できるからである。なお、ごみ２０１の中でも比重の重い沈殿ごみ２０１ｂは、ゾーン２１ｂに流下する可能性が高い。
このように前記の水面積負荷の条件を満たすことにより、揚砂水処理装置１で処理する揚砂水２０２に含まれる沈砂の回収率は５０〜６０％と良好な数値を示す。
【００２５】
以下では、流水トラフ１１の長さは、水面積負荷が１８００ｍ３／（ｍ２・ｄ）以下で０ｍ３／（ｍ２・ｄ）より大きくなる長さであることが好ましいとする根拠となる試験データについて説明する。
図３は、試験装置５１の平面図である。この試験装置５１は、横断面形状が略Ｕ字形状で鋼板で形成されたトラフを中心に構成されている。すなわち、長さが３０００〜８０００ｍｍの直線状の上流側トラフ５２と、この上流側トラフ５２の下流側と直線的に接続されている長さが２０００ｍｍの越流側トラフ５３とを備えている。上流側トラフ５２と越流側トラフ５３との合計長さは５０００〜１００００ｍｍである。上流側トラフ５２及び越流側トラフ５３の幅は５００ｍｍである。また、上流側トラフ５２と越流側トラフ５３との境界部には、板幅方向が上流側トラフ５２及び越流側トラフ５３の長手方向と鋭角を成すように分水堰８１が設置されている。分水堰８１は前記特許文献１における「分別板」に相当する。上流側トラフ５２と越流側トラフ５３との境界部からは、濃縮水トラフ５４が分岐している。上流側トラフ５２と越流側トラフ５３との中心部から濃縮水トラフ５４の先端部までの距離は２０００ｍｍであり、濃縮水トラフ５４の幅は５００ｍｍである。
【００２６】
越流側トラフ５３の下流側には手動弁５５を備えた配管５６（直径２００ｍｍ）の一端が接続され、その他端は越流水受けタンク５７（容量１０００Ｌ）に延びている。また、濃縮水トラフ５４の下流側には手動弁５８を備えた配管５９（直径２００ｍｍ）の一端が接続され、その他端は濃縮水受けタンク６０（容量２０００Ｌ）に延びている。配管５６，５９それぞれの手動弁５５，５８よりも手前の位置からは、それぞれ手動弁６１，６２を備えた配管６３，６４（直径２００ｍｍ）が分岐して、その配管６３，６４の先は原水タンク６５に延びている。原水タンク６５にはポンプ６６（揚砂ポンプ１２３を模擬）が設けられ、原水タンク６５内の水を、手動弁６７を備えた配管６８（直径１００ｍｍ）を介して上流側トラフ５２の上流側に圧送する（０．５〜１．３ｍ３／min）。配管６８の手動弁６７より手前側の位置からは手動弁６９を備えた配管７０（直径５０ｍｍ）が分岐していて、その配管７０の先は原水タンク６５に戻る。
【００２７】
図３において、上流側トラフ５２は左側から右側に向かって揚砂水を模擬した砂を含んだ水を流すものである。そして、この試験装置５１は、前記特許文献１における「分別板」に相当する分水堰８１を備えているので、実際の揚砂水を流したとすれば、揚砂水中の比重の軽いごみは分水堰８１を超えて水と共に越流側トラフ５３側に流れる（越流水）ことになる。すなわち、試験装置５１は、特許文献１の装置を模擬するものであり、本実施例１と特許文献１とでは、ごみを除去するための装置（本実施例１のスクリーン２１か、特許文献１の分別板か）の違いはある。しかし、両者とも共通にごみを除去するための装置の前段に、ある程度の長さのトラフ（上流側トラフ５２）を設けているので、本実施例１の流水トラフ１１の作用効果を確かめるために試験装置５１を用いて行った試験の結果は参考になる。
【００２８】
本試験では、揚砂水を模擬した水を試験装置５１の上流側トラフ５２に流し、「砂回収率」（（濃縮水量×濃縮砂濃度）÷（投入水量×投入砂濃度））、「濃縮倍率」（濃縮水砂濃度÷投入水砂濃度）等の項目について、「水」と「砂」のそれぞれの「分配量」（越流水（分水堰８１を越える水）と濃縮水（分水堰８１を越えない水）への分配量）の性能確認を行うものである。
【００２９】
図４は、本試験が目的とする基本設計数値の取得と測定項目を一覧にした表を図示したものである。基本設計項目は、「搬送水量」、「水面積負荷」、「トラフ長さ」、「分水堰の高さ」及び「水の分配率」である。「搬送水量」は、搬送可能な最大砂容積比であり、vol％により判断する。これは「水」と「砂」のそれぞれの「分配量」で判断することになる。「水面積負荷」は、分水堰８１より上流側、すなわち、上流側トラフ５２に対して測定する。これは「砂」のみの「分配量」で判断することになる。「トラフ長さ」は、分水堰８１より上流側、すなわち、上流側トラフ５２の必要なトラフ長さである。これは「砂回収率」により判断する。また、これも「砂」のみの「分配量」で判断することになる。「分水堰の高さ」は、「濃縮倍率」、「砂回収率」により判断する。これは「水」と「砂」のそれぞれの「分配量」で判断することになる。「水の分配率」は、「水」のみの「分配量」で判断することになる。
【００３０】
また、模擬用の揚砂水に使う模擬用の試験砂としては、けい砂７号を用いた。使用したけい砂７号は中心粒径２００μｍで、その粒径を横軸、その流径の砂粒の占めているパーセンテージを縦軸としたグラフを図５に示す。ここで、中心粒径を２００μｍ（０．２ｍｍ）としたのは、汚水沈殿池では０．２ｍｍ以上の粒子径の沈砂を除去するためである（下水道施設計画・設計指針と解説  前編２００１年版、３６７頁を参照）。
【００３１】
図６は、本試験の試験条件を示している。「搬送水量」は図６と同様である。「給水ノズル径」及び「ノズル部流速」における「ノズル」は、配管６８が接続された上流側トラフ５２の上流側の「ノズル」である。「トラフ内流速」、「トラフ長さ」及び「水面積負荷」は、上流側トラフ５２が対象である。「分水堰高さ」は、分水堰８１の高さである。各条件を変動させることで、「水面積負荷」を様々に変化させている。
【００３２】
次に、本試験の方法について説明する。この試験では、揚砂水を模擬した水を上流側トラフ５２に流し、当該上流側トラフ５２の流れが目標とする所望の状態となるまでは、越流側トラフ５３側に流れる越流水と、濃縮水トラフ５４側に流れる濃縮水とは原水タンク６５に流す。これは、手動弁５５，５８を全閉して、手動弁６１，６２を全開することで実現可能である。ポンプ６６の水の吐出量はインバータを用いて調整を行った。
【００３３】
そして、上流側トラフ５２の流れが目標とする所望の状態となってからは、手動弁６１，６２を閉じて手動弁５５，５８を開くことで、越流水、濃縮水をそれぞれ越流水受けタンク５７、濃縮水受けタンク６０に貯留し、各計測を行った。これを図６の各試験条件について実行した。なお、手動弁６９と配管７０は原水タンク６５内の砂攪拌用である。
【００３４】
まず、「砂回収率」の結果について説明する。図７は、横軸に水面積負荷、縦軸に砂回収率をとった試験結果のグラフである。図７のグラフに明らかなように、試験装置５１では、上流側トラフ５２の水面積負荷が１８００ｍ３／（ｍ２・ｄ）以下では、砂回収率が５０〜６０％と良好な数値を示した。この場合の試験条件は、砂粒径約０．２ｍｍ、分水堰高さ３０ｍｍである。砂は上流側トラフ５２の下層部を流下し、分水堰８１で濃縮水側へ分配されるが、一部は越流したと考えられる。また、砂回収率は、水面積負荷が増加するほど低下した。砂が浮遊状態で分水堰８１まで流下し、砂の分水堰８１での越流が増加したと考えられる。
「搬送水量」は、沈砂量の２０倍程度、又はそれ以上である（砂の量は５vol％以下）。搬送可能な砂容積比の最大値は濃縮水側で１０．７vol％だったため、余裕をみて、５vol％以下とする。
【００３５】
図８、図９は、条件を変えて必要な上流側トラフ５２の長さを求めたものである。「トラフ内流速」は上流側トラフ５２内の流速である。
図９の白丸印のプロットは搬送水量が０．５ｍ３／min、白三角のプロットは搬送水量が１．０ｍ３／min、黒四角のプロットは搬送水量が１．３ｍ３／minの場合をそれぞれ示している。
また、図１０は、本試験の試験結果一覧である。「搬送水量」は、１秒あたりに上流側トラフ５２を流れる水の量である。「水分配率は、」越流水のものを「越流」、濃縮水のものを「濃縮」として示した。「砂濃度」は、越流水のものを「越流」、濃縮水のものを「濃縮」として示し、上流側トラフ５２に投入したものを「投入」として示した。
【００３６】
図８〜図１０に示す結果から、必要な上流側トラフ５２の長さ（トラフ長さ）は、水面積負荷が１８００ｍ３／（ｍ２・ｄ）以下の条件で、３ｍ乃至８ｍである。この条件で、砂の回収率はおおよそ５０〜６０％の良好な数値を示している。これらの試験結果は、揚砂水処理装置１に適用する。
【００３７】
次に、揚砂水処理装置１の作用効果について図２を参照して説明する。
まず、前記の構成の揚砂水処理装置１を用いて、揚砂水２０２を流水トラフ１１に流す（第１工程）。流水トラフ１１に必要な条件は前記のとおりである。そして、流水トラフ１１の下流側に配置されたスクリーン２１で揚砂水２０２からごみ２０１を堰き止めて除去する（第２工程）。そして、スクリーン２１を通過した揚砂水２０２を対象として、沈砂洗浄装置によって微細汚物の除去と水切りとを行う（又は沈砂分離装置によって沈砂の分離を行う）（第３工程）。以上の工程により、揚砂水２０２は処理される。そして、砂回収率５０〜６０％という良好な結果を得ることができる。
【００３８】
以上説明した揚砂水処理装置１によれば、流水トラフ１１の下流側に揚砂水からごみを堰き止めて除去するスクリーン２１を設けたので、比重が重いごみも沈砂と分別することができて、処理後の砂にごみが混じるのを抑制することができる。
ここで、流水トラフ１１は、水面積負荷が１８００ｍ３／（ｍ２・ｄ）以下で０ｍ３／（ｍ２・ｄ）より大きくなる長さであること。さらに、その長さが３ｍ乃至８ｍであることが好ましい。
前記の試験結果によれば、かかる数値条件のときに、揚砂ポンプ１２３が吐出する揚砂水の勢いを流水トラフ１１で調整して、砂の回収率はおおよそ５０〜６０％の良好な数値とすることができる。
【００３９】
特に、流水トラフ１１は、水面積負荷が１８００ｍ３／（ｍ２・ｄ）乃至７００ｍ３／（ｍ２・ｄ）となる長さであることが好ましい。前記のとおり、水面積負荷が１８００ｍ３／（ｍ２・ｄ）以下であれば砂回収率等で良好な結果を得られるが、あまり流水トラフ１１を流れる単位時間当たりの水量が少なくては、揚砂水処理装置１による揚砂水の処理水量が少なすぎ、プラント設備として現実的ではない。現実的な処理水量を維持するためには水面積負荷の下限値は７００ｍ３／（ｍ２・ｄ）程度である必要であるため、ここでは水面積負荷の下限値を７００ｍ３／（ｍ２・ｄ）としている。
【００４０】
［実施例１の変形例］
次に、実施例１の変形例について説明する。以下に説明する各実施例、変形例において、実施例１と共通の部材等は実施例１と同様の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００４１】
図１１は、実施例１の変形例である揚砂水処理装置１ａの縦断面図である。揚砂水処理装置１ａが揚砂水処理装置１と異なるのは、流水トラフ１１の上流側にバッファタンク７１が接続されている点である。バッファタンク７１は、流水トラフ１１に流入する揚砂水２０２の流量及び流速を一定以下にするように調整するための装置である。
【００４２】
図１１において、バッファタンク７１は縦断面図で示している。また、揚砂水２０２の流れの方向を黒塗り矢印で示している。バッファタンク７１の上面７２には、揚砂ポンプ１２３（図１）により汲み上げられた揚砂水２０２をバッファタンク７１内へ導入する導入管７３が設けられている。この導入管７３を介して揚砂水２０２がバッファタンク７１内へ圧送される（白抜き矢印）。バッファタンク７１は、第１の側壁７４、第１の側壁７４の両端部と連続し、且つ、相互に対向するよう配される第２の側壁と第３の側壁（何れも図１１の紙面の奥行き方向に並ぶ壁）、及び第１の側壁７４と対向するよう配される第４の側壁７５を有し、上面視角管状の形状を備える。第１の側壁７４には、流水トラフ１１へ揚砂水２０２を移送するための移送管７６が設けられている。
【００４３】
バッファタンク７１内に、バッファタンク７１の底面７７より鉛直方向に上方へと立設する越流堰７８を備える。換言すれは、越流堰７８は、導入管７３から流入する揚砂水２０２の導入方向（流入方向）と平行となるよう設置されている。また、バッファタンク７１は、底面７７に配され、導入管７３から流入する揚砂水２０２の導入方向と平行な鉛直方向下方へ延在する返送管７９を有する。また、移送管７６は、第１の側壁７４におけるバッファタンク７１の底面７７の付近に配され、導入管７３から流入する揚砂水２０２の導入方向に対し略直交するよう、第１の側壁７４から水平方向に延在している。導入管７３及び移送管７６と、返送管７９とは、越流堰７８を挟んで反対側に配されている。
【００４４】
ここで、導入管７３からバッファタンク７１内へ流入する揚砂水２０２の流れについて説明する。先ず、揚砂ポンプ１２３により汲み上げられた揚砂水２０２は、導入管７３を介してバッファタンク７１内を鉛直方向に流下する。流下した揚砂水２０２は底面７７に達すると、その流れの方向を、第１の側壁７４及び越流堰７８に沿って上昇する方向へとそれぞれ折り返される。折り返された揚砂水２０２の流れのうち、第１の側壁７４の内壁に沿って上昇する揚砂水２０２は、移送管７６を介して流水トラフ１１へ流入する（移送される）。一方、折り返された揚砂水２０２の流れのうち、越流堰７８に沿って上昇する揚砂水２０２は、越流堰７８の上端部を越流して、再び鉛直方向下方へと流下し、返送管７９を介して沈砂池１０１へ返送される。よって、換言すれば、導入管７３を介してバッファタンク２内へ流入する揚砂水２０２のうち、越流堰７８を越流する揚砂水２０２を除く揚砂水２０２は、移送管７６を介して流水トラフ１１へ導水される。
【００４５】
これにより、移送管７６を介して流水トラフ１１へ導水される揚砂水２０２は、越流堰７８を越流しない底面７７直上の貯留領域８０内の揚砂水２０２に限定される。そのため、流水トラフ１１に流入する揚砂水２０２の流量及び流速を一定以下にするように調整することができる。そのため、揚砂ポンプ１２３として高出力のポンプを用いても、流水トラフ１１の揚砂水２０２の水量及び流速を制限して、流水トラフ１１の揚砂水２０２の流れを安定化することができる。その他、バッファタンク７１のより詳細な構造や作用については、特開２０１７−１４０５６１号公報を参照のこと。
【００４６】
［実施例２］
図１２は、実施例２に係る揚砂水処理装置３０１の縦断面図である。本実施例２が実施例１と異なるのは、スクリーン２１が、その板幅方向が水平方向に対して傾斜していることにより、堰き止めたごみ２０１がスクリーン２１の表面上を下り落ちるようにしていることである。また、スクリーン収納部２２には、スクリーン２１の表面上を下り落ちるごみ２０１が落下して揚砂水処理装置３０１外に排出されるための排出口３０２も接続されている。そのため、前記のごみ取出し口２３及び開閉扉２４は設けられていない。
【００４７】
本実施例２によれば、実施例１のように熊手２５などを用いて手作業で揚砂水処理装置３０１内からごみ２０１を除去する作業を省くことができる。
また、実施例１と同様、水面積負荷の適切な調節により、スクリーン２１に達する前に流水トラフ１１を通過させて、揚砂水２０２の勢いをある程度削ぐことで、ごみ２０１がクリーン２１を通過してしまう可能性を抑制できる。
【００４８】
また、水面積負荷の前記の適切な調節により、ごみ２０１の中でも少なくとも水面近くに浮遊しうる浮遊ごみ２０１ａと、沈砂２０３（一部沈殿ごみを含む）とは、スクリーン２１上における流下するゾーンを分ける。すなわち、図２において、スクリーン２１上のゾーン２１ａに浮遊ごみ２０１ａが流下し、ゾーン２１ｂに沈砂２０３が流下する。これにより、少なくともスクリーン２１を沈砂２０３が通過するのを浮遊ごみ２０１ａが邪魔することを実施例１と同様に抑制することができる。
しかも、本実施例２の場合は、スクリーン２１で分別された浮遊ごみ２０１ａも沈殿ごみ２０１ｂも、速やかにスクリーン２１の表面上を下り落ちて揚砂水処理装置３０１外に排出され易いため、ごみ２０１が沈砂２０３のスクリーン２１の通過を抑制する度合いは更に低くなる。
【００４９】
［実施例２の変形例］
図１３は、実施例２の変形例に係る揚砂水処理装置３０１ａの縦断面図である。本変形例が実施例２と異なるのは、実施例１の変形例と同様にバッファタンク７１を設けた点である。バッファタンク７１の各部材の構成や作用については実施例１の変形例と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本変形例によれば、実施例２において、実施例１の変形例で説明したのと同様の作用効果を奏することができる。
【００５０】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１ａ，３０１，３０１ａ  揚砂水処理装置
１１    流水トラフ（トラフ）
２１    スクリーン
３１    砂洗浄装置（又は沈砂分離装置）
７１    バッファタンク
１０１  沈砂池
１２３  揚砂ポンプ
２０１  ごみ
２０１ａ  浮遊ごみ、ごみ
２０１ｂ  沈殿ごみ、ごみ
２０２  揚砂水
【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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