(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水と雨水とが合流した下水を集水する吸水槽と、
前記吸水槽と下流側の放流設備とを接続する排水管と、
前記吸水槽内の下水を汲み上げて前記排水管を通して前記放流設備に流すとともに、空運転時の羽根車の回転により前記排水管の内部に空気を流通させて換気を行うように構成された揚水ポンプと、
を備えたことを特徴とする合流式下水道におけるポンプ場システム。
【請求項２】
前記吸水槽内の下水の汲み上げのために前記揚水ポンプを駆動する第１の駆動装置と、
前記空運転のために前記揚水ポンプを駆動する第２の駆動装置と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のポンプ場システム。
【請求項３】
前記第２の駆動装置は、前記第１の駆動装置により駆動される揚水ポンプの回転速度よりも高い回転速度で前記揚水ポンプを駆動することを特徴とする請求項２に記載のポンプ場システム。
【請求項４】
前記第２の駆動装置は、前記第１の駆動装置により駆動される揚水ポンプの回転方向とは逆の方向に前記揚水ポンプを駆動することを特徴とする請求項２または３に記載のポンプ場システム。
【請求項５】
前記空運転による換気中に前記吸水槽内の空間を密閉するための密閉弁をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載のポンプ場システム。
【請求項６】
前記排水管は、前記下水を前記吸水槽に供給する放水路が取り付けられた位置よりも低い位置で前記吸水槽に取り付けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のポンプ場システム。
【請求項７】
前記揚水ポンプから吐出された下水が前記排水管内を前記放流設備から前記吸水槽に向かって逆流することを防止する逆止弁と、
前記逆止弁の上流側と下流側とを接続するバイパス配管と、
前記バイパス管に設けられたバイパス弁と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のポンプ場システム。
【請求項８】
汚水と雨水とが合流した下水を集水する吸水槽と、前記吸水槽と下流側の放流設備とを接続する排水管と、前記吸水槽内の下水を汲み上げて前記排水管を通して前記放流設備に流す揚水ポンプとを備えたポンプ場システムの管理方法であって、
前記揚水ポンプを運転して前記吸水槽内の下水を汲み上げて下流側の放流設備に流した後に、前記揚水ポンプを空運転させて羽根車の回転により前記排水管の内部に空気を流通させて換気を行うことを特徴とするポンプ場システムの管理方法。
【請求項９】
第１の駆動装置により前記揚水ポンプを駆動して前記吸水槽内の下水の汲み上げを行い、
前記第１の駆動装置とは別の第２の駆動装置により前記揚水ポンプを空運転させることを特徴とする請求項８に記載のポンプ場システムの管理方法。
【請求項１０】
前記吸水槽内の下水の汲み上げのときの前記揚水ポンプの回転速度よりも高い回転速度で前記揚水ポンプを空運転させることを特徴とする請求項９に記載のポンプ場システムの管理方法。
【請求項１１】
前記吸水槽内の下水の汲み上げのときの前記揚水ポンプの回転方向とは逆の方向に前記揚水ポンプを空運転させることを特徴とする請求項９または１０に記載のポンプ場システムの管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ場システムに係り、特に汚水と雨水とを集めて処理する合流式下水道におけるポンプ場システムおよびその管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合流式下水道においては、家庭や工場などから排出される汚水と降雨による雨水とが下水管に集められ、これらが下流に設置された下水処理場で処理された後、河川や海などの放流領域に放流される。上述した下水管は、その内部を下水が自然流下するように傾斜した状態で設置されるため、ある程度の深さの位置に下水を所定の高さまで汲み上げるポンプ場が設けられる。
【０００３】
ここで、集中豪雨などが発生した場合などには、下流の下水処理場で処理しきれないほど大量の雨水が下水管に流れ込んでくることがある。このような場合には、幹線下水管からの越流水を放水路に導入し、放水路に設置されるポンプ場から放流領域に処理場を介さず直接放流して浸水などの災害が発生することを防止している。
【０００４】
図１は、このような従来のポンプ場システムを示す模式図である。この従来のポンプ場システムにおいて、放水路３００に流入した下水は吸水槽３０２に集水され、揚水ポンプ３０４の駆動により吸水槽３０２から排水管３０６（鋼管またはコンクリート樋管）を通して吐水槽３０８に汲み上げられる。そして、この吐水槽３０８を越流した下水は放流設備３１０を経由して河川や海などの放流領域に放流される。
【０００５】
図１に示すように、従来のポンプ場システムにおいては、下水の放流後に各部を換気するための換気設備３１２，３１４が設けられている。換気設備３１２は、吸水槽３０２および放水路（下水管および下水トンネル）３００内を給排気および乾燥させるもので、吸水槽３０２内に挿入された送風管３１６と、送風管３１６内部に設けられたファン３１８と、必要に応じ脱臭装置３２０とを備えている。また、換気設備３１４は、放流設備３１０を給排気および乾燥させるもので、放流設備３１０内に挿入された送風管３２２と、送風管３２２内部に設けられたファン３２４と、必要に応じ脱臭装置３２６とを備えている。
【０００６】
このような従来のポンプ場システムにおいては、吸水槽３０２内の下水を放流領域に放流した後、これらの換気設備３１２，３１４を駆動して換気を行い、吸水槽３０２、放水路３００、および放流設備３１０を乾燥させる。このようにして、吸水槽３０２、放水路３００、および放流設備３１０の表面水の除去とドライ化が行われ、下水の排水後の水質悪化による異臭や各部の腐食進行を防止している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来のポンプ場システムにおいては、吸水槽３０２内の下水を放流領域に放流した後に各部の乾燥を行うための換気設備３１２，３１４が必要となる。このため、ポンプ場システムの設備費や維持管理費が高くなるとともに、その設置スペースも大きくなってしまう。
【０００８】
また、このようなポンプ場システムは、下水管渠で処理しきれない降雨の越流分を処理するものであるため、実際に起動されるのは１年を通して数回程度であることが多い。このような年間に数回の使用に対して上述したような過大な設備が必要となるため、その設備費および維持管理費を低減することが求められている。
【０００９】
さらに、従来のポンプ場システムにおける換気設備３１２，３１４は、吸水槽３０２、放水路３００、および放流設備３１０を換気するものであるため、排水管３０６の内部を換気して完全にドライ化することができない。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、換気のための特別な設備を用いることなく、排水管をはじめとする各部の換気を行って下水の排水後の水質悪化による異臭および各部における腐食の進行を防止することができるポンプ場システムおよびその管理方法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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の一参考例によれば、換気のための特別な設備を用いることなく、排水管をはじめとする各部の換気を行って下水の排水後の水質悪化による異臭および各部における腐食の進行を防止することができるポンプ場システムが提供される。このポンプ場システムは、汚水と雨水とが合流した下水を集水する吸水槽と、上記吸水槽と下流側の放流設備とを接続する排水管と、上記吸水槽内の下水を汲み上げて上記排水管を通して上記放流設備に流す揚水ポンプとを備えている。また、ポンプ場システムは、上記排水管の内部に空気を送って換気を行う換気装置を備えている。
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、換気のための特別な設備を用いることなく、排水管をはじめとする各部の換気を行って下水の排水後の水質悪化による異臭および各部における腐食の進行を防止することができるポンプ場システムが提供される。このポンプ場システムは、汚水と雨水とが合流した下水を集水する吸水槽と、上記吸水槽と下流側の放流設備とを接続する排水管と、揚水ポンプとを備えている。この揚水ポンプは、上記吸水槽内の下水を汲み上げて上記排水管を通して上記放流設備に流すとともに、空運転時の羽根車の回転により上記排水管の内部に空気を流通させて換気を行うように構成されている。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、換気のための特別な設備を用いることなく、排水管をはじめとする各部の換気を行って下水の排水後の水質悪化による異臭および各部における腐食の進行を防止することができるポンプ場システムの管理方法が提供される。この方法によれば、揚水ポンプを運転して吸水槽内の下水を汲み上げて下流側の放流設備に流した後に、上記揚水ポンプを空運転させて羽根車の回転により排水管の内部に空気を流通させて換気を行う。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、換気のための特別な設備を用いることなく、排水管を利用してポンプ場システム内の各部の換気を行うことができる。したがって、設備の低コスト化を図り、システムの維持管理性を高めることができる。また、排水管の内部が換気されるので、次の排水時まで排水管を乾燥させた状態で維持することができ、下水の排水後の水質悪化による異臭や排水管をはじめとする各部の腐食進行を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るポンプ場システムの参考例および実施形態について図２から図４を参照して詳細に説明する。なお、図２から図４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。
【００１６】
図２は、本発明の一参考例におけるポンプ場システム１を示す模式図である。図２に示すように、このポンプ場システム１は、家庭や工場から排出される汚水と雨水とが合流した下水を集水する吸水槽１０を備えている。この吸水槽１０には、幹線下水管からの越流水が導入される放水路１２が接続されおり、この放水路１２を通って上記下水が吸水槽１０の内部に流入するようになっている。
【００１７】
ポンプ場システム１の下流側には、下水を河川や海などの放流領域に放流する放流設備１４が設けられている。本参考例においては、放流設備１４は沈砂池を備えており、この沈砂池で下水中の固形物を沈殿させ除去する。放流設備１４の上流側には、揚水ポンプにより揚水された下水を受ける吐水槽１６が設けられており、この吐水槽１６は排水管（下水流路）１８によって吸水槽１０に接続されている。
【００１８】
排水管１８には、吸水槽１０内の下水を放流設備１４の高さまで汲み上げる揚水ポンプ２０と、必要に応じ排水管１８の開閉を行う開閉弁２２と、揚水ポンプ２０から吐出された下水が排水管１８内を逆流することを防止する逆止弁２４とが設けられている。揚水ポンプ２０は、エンジンやガスタービン、電動機などの駆動装置２６に連結されており、必要に応じギア機構２８が設けられる。なお、逆止弁２４を配水管の吐出端に設けるフラップ弁により構成してもよい。
【００１９】
揚水ポンプ２０と逆止弁２４との間の排水管１８からは、排出管１４よりも細いバイパス管３０が分岐しており、このバイパス管３０は開閉弁２２の下流側の排水管１８に接続されている。バイパス管３０には、バイパス管３０の開閉を行う開閉弁３２が設けられている。また、揚水ポンプ２０の上流側の排水管１８には分岐管３４が接続されており、この分岐管３４には、排水管１８の内部に空気を送って換気を行う換気装置としてのファン３６が設けられている。また、分岐管３４とファン３６との間には開閉弁３８が設けられている。なお、分岐管３４とファン３６を揚水ポンプ２０の下流側に設けてもよい。
【００２０】
このような構成において、放水路１２から吸水槽１０に下水が流入すると、駆動装置２６により揚水ポンプ２０が駆動される。このとき、開閉弁２２を開け、開閉弁３２を閉じる。これにより、揚水ポンプ２０によって吸水槽１０内の下水が吐水槽１６に送られ、放流設備１４の沈砂池を経て河川や海などの放流領域に放流される。このようにして吸水槽１０内の下水をすべて放流設備１４に送った後、揚水ポンプ２０を停止する。
【００２１】
その後、開閉弁３８を開けてファン３６を駆動し、排水管１８の内部に空気を送り込む。これにより、吸水槽１０、排水管１８、吐水槽１６、および放流設備１４の沈砂池が換気され、表面水が除去される。このようなドライ化を行うことにより、ポンプ場システム１内の各部における腐食進行が低減され、異臭およびファーストフラッシ（水質が悪化した下水の流出）が防止される。
【００２２】
このように、本参考例によれば、換気のための特別な設備を用いることなく、排水管１８を利用してポンプ場システム１内の各部の換気を行うことができる。したがって、設備の低コスト化を図り、システムの維持管理性を高めることができる。また、排水管１８にファン３６などの換気装置を取り付けるだけでよいため、既存のポンプ場システムへの適用も容易である。
【００２３】
また、本参考例によれば、排水管１８の内部が換気されるので、次の排水時まで排水管１８を乾燥させた状態で維持することができる。したがって、排水管１８の腐食進行を低減することができる。すなわち、鋼製の排水管１８を用いた場合、酸素と水分（媒体）が同時に存在する環境（乾湿交番部）において著しい腐食が生じるが、排水管１８の内部を換気することにより媒体となる水分が除去されるので、腐食の進行速度を低減し、補修や交換・更新が必要になるまでの期間を長くすることができる。
【００２４】
また、図２に示すように、排水管１８は、放水路１２の取付位置よりも低い位置で吸水槽１０に取り付けられている。これにより、放水路１２および放水路１２から下水が供給される吸水槽１０の面（マウンド面）４０を乾燥させることが可能となる。この場合において、放水路１２の取付位置近傍のドライ化も行う場合には、吸水槽１０内に排水用の小型ポンプ４２を設けることが好ましい。
【００２５】
図２に示すように、揚水ポンプ２０の吐出側に逆止弁２４が設けられている場合には、ファン３６を駆動して送風しても逆止弁２４が開かずに吐出槽２２側に空気が流れないことがある。したがって、そのような場合には、開閉弁２２を閉じ、開閉弁３２を開いて、ファン３６からの空気をバイパスライン４０を通して吐出槽２２側に送ってもよい。
【００２６】
ここで、上述したファン３６は、揚水ポンプ２０を駆動する駆動装置２６により駆動されるものであってもよい。この場合には、ファン３６を駆動装置２６の近傍に設置する。また、駆動装置２６がガスタービンである場合には、ガスタービンパッケージ用の換気ファンをファン３６として用いて送風することもできる。
【００２７】
また、揚水ポンプ２０として空運転が可能な先行待機型ポンプを用いれば、上述したファン３６の機能を揚水ポンプ２０に持たせることができ、分岐管３４、ファン３６、および開閉弁３８が不要になる。すなわち、吸水槽１０内の下水の排水後、揚水ポンプ２０を駆動して空運転し、羽根車の回転により排水管１８の内部に空気を流通させる。これにより、揚水ポンプ２０がファンとして機能し、吸水槽１０、排水管１８、吐水槽１６、および放流設備１４の沈砂池を換気することができる。なお、このような空運転が可能な先行待機型ポンプとしては、例えば特開２００５−２４０６２３号公報に開示されている立軸ポンプを用いることができる。
【００２８】
図３は、本発明の第１の実施形態におけるポンプ場システム１０１を示す模式図である。本実施形態においては、排水管１８の内部に空気を送って換気を行う換気装置としてのファンは設けられておらず、揚水ポンプ２０として空運転が可能な先行待機型ポンプを用いて揚水ポンプ２０に換気装置としての機能を持たせている。
【００２９】
本実施形態におけるポンプ場システム１０１は、揚水ポンプ２０を駆動する駆動装置として２つの駆動装置２６，１２６を備えている。第１の駆動装置２６は、上記参考例と同様に、吸水槽１０内の下水を汲み上げるために揚水ポンプ２０を駆動する。第２の駆動装置１２６は、第１の駆動装置２６よりも小型の電動機などにより構成され、上述した空運転のために揚水ポンプ２０を駆動する。
【００３０】
すなわち、空運転時の揚水ポンプ２０の負荷は、下水の汲み上げ時の揚水ポンプ２０の負荷の数％程度となる。したがって、下水の汲み上げのために使用した第１の駆動装置２６を用いて揚水ポンプ２０の空運転を行うと、第１の駆動装置２６は低負荷運転の状態となり、非常に効率の悪い運転となる。また、例えば、第１の駆動装置２６としてエンジンを用いた場合には、低負荷運転によって排気状態に影響も出るので環境性も悪化する。
【００３１】
したがって、本実施形態では、揚水ポンプ２０の空運転用に小型の駆動装置１２６を下水の汲み上げ用の駆動装置２６とは別に設け、この小型の駆動装置１２６により揚水ポンプ２０の空運転を行う。これにより、空運転時の省エネ化が達成される。
【００３２】
また、上述したように、空運転時の必要動力は、下水の汲み上げ時（揚水ポンプ２０の定格運転時）の数％と少ない。したがって、揚水ポンプ２０の回転速度をある程度上げても、軸動力は定格以上になることはないため、第２の駆動装置１２６による揚水ポンプ２０の回転速度を下水の汲み上げ時の回転速度よりも高くすることが可能である。このように、揚水ポンプ２０の回転速度を上げることにより、揚水ポンプ２０による送風量を増すことができ、換気効果を高めることが可能となる。
【００３３】
図４は、本発明の第２の実施形態におけるポンプ場システム２０１を示す模式図である。本実施形態においても、第２の駆動装置１２６は揚水ポンプ２０の空運転を行うが、このときに駆動される揚水ポンプ２０の回転方向が、下水の汲み上げ時に駆動される揚水ポンプ２０の回転方向とは反対の方向になるようにしている。この揚水ポンプ２０の空運転により吐水槽１６側から吸水槽１０側に空気が送られる。このように、本実施形態では、空気が吐出槽１６側から吸水槽１０側に送られるので、吸水槽１０の上部には、吸水槽１０内の空間を密閉するための密閉弁２１０が設けられている。
【００３４】
第１の駆動装置１２６を駆動して下水を汲み上げているときは、吸水槽１０の水位変動による空気の吸水槽１０内部への出入りを確保するために密閉弁２１０を開いておく。一方、第２の駆動装置１２６を駆動して空運転しているときは、密閉弁２１０を閉じて吸水槽１０内の空間を密閉し、揚水ポンプ２０から送られる空気を放水路１２に導入する。放水路１２は、上流側から下り勾配で配置されているので、放水路１２に導入された空気を自然流として上流側に流すことができる。したがって、本実施形態によれば、空気を圧縮する必要がなく、放水路１２の上流までの送気が可能となる。
【００３５】
これまで本発明の一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。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来のポンプ場システムを示す模式図である。
【図２】本発明の一参考例におけるポンプ場システムを示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるポンプ場システムを示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるポンプ場システムを示す模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    吸水槽
１２    放水路
１４    放流設備
１６    吐水槽
１８    排水管
２０    揚水ポンプ
２２，３２，３８    開閉弁
２４    逆止弁
２６，１２６    駆動装置
２８    ギア機構
３０    バイパス管
３４    分岐管
３６    ファン（換気装置）
２１０    密閉弁
【図１】
0004485454.tif 000002
【図２】
0004485454.tif 000003
【図３】
0004485454.tif 000004
【図４】
0004485454.tif 000005