(57)【要約】【課題】より小量の水流で確実に集砂することができる揚砂方法及び沈砂設備を提供する。【解決手段】沈砂池３に沈降した砂を揚砂する揚砂機１０と、前記揚砂機１０に向けて砂を集砂する集砂装置２０とを備えている沈砂設備であって、前記沈砂池３の底面３Ａを、前記揚砂機１０の設置領域１０Ａに向けて下方に傾斜形成するとともに、前記集砂装置２１に、前記底面３Ａに沈降した砂を前記揚砂機１０に向けて集めるように水を噴射する集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０を備え、前記沈砂池３に水が貯留された状態で、前記揚砂機１０を稼動させて揚砂し、前記沈砂池３の水面の低下に伴って変動する前記底面と水面との境界領域に前記集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０から噴射された水が供給されるように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面が揚砂機または揚砂機の設置領域に向けて下方に傾斜するように形成されている沈砂池に沈降した砂の揚砂方法であって、
前記沈砂池に水が貯留された状態で、前記揚砂機を稼動させて揚砂するとともに前記沈砂池の水面を低下させる揚砂工程と、前記沈砂池の水面の低下に伴って変動する前記底面と水面との境界領域に水を供給するように集砂ノズル群から水を噴射する集砂工程とを含む揚砂方法。
【請求項２】
底面が揚砂機または揚砂機の設置領域に向けて下方に傾斜するように形成されている沈砂池に沈降した砂の揚砂方法であって、
前記沈砂池に水が貯留された状態で、前記揚砂機を稼動させて揚砂するとともに前記沈砂池の水面を低下させる揚砂工程と、前記沈砂池の底部の傾斜方向に沿って配置された集砂ノズル群から、前記沈砂池の水面の低下に伴って前記傾斜方向に沿って切り替えつつ水を噴射する集砂工程とを含む揚砂方法。
【請求項３】
前記集砂ノズル群は、前記底部の傾斜方向に沿って複数段に配列され、前記集砂工程では、前記沈砂池の水面の低下に伴って集砂ノズル群からの水の噴射が配列毎に切り替えられる請求項１または２記載の揚砂方法。
【請求項４】
沈砂池に沈降した砂を揚砂する揚砂機と、前記揚砂機に向けて砂を集砂する集砂装置とを備えている沈砂設備であって、
前記沈砂池の底面を、前記揚砂機の設置領域に向けて下方に傾斜形成するとともに、
前記集砂装置に、前記底面に沈降した砂を前記揚砂機または前記揚砂機の設置領域に向けて集めるために水を噴射する集砂ノズル群を備え、
前記沈砂池の水面の低下に伴って変動する前記底面と水面との境界領域に前記集砂ノズル群から噴射された水が供給されるように構成されている沈砂設備。
【請求項５】
沈砂池に沈降した砂を揚砂する揚砂機と、前記揚砂機に向けて砂を集砂する集砂装置とを備えている沈砂設備であって、
前記沈砂池の底面を、前記揚砂機の設置領域に向けて下方に傾斜形成するとともに、
前記集砂装置は、前記底面に沈降した砂を前記揚砂機または前記揚砂機の設置領域に向けて集めるために水を噴射する集砂ノズル群が、前記底面の傾斜方向に沿って配置され、
前記沈砂池の水面の低下に伴って前記集砂ノズル群からの水の噴射を切り替える手段を有する沈砂設備。
【請求項６】
前記集砂ノズル群が、前記揚砂機または前記揚砂機の設置領域に向けて前記底部の傾斜方向に沿って複数段に配列され、
各集砂ノズル群からの水の噴射が配列毎に切り替えられる請求項４または５記載の沈砂設備。
【請求項７】
前記底面に仕切板が前記揚砂機に向けて設置され、各仕切板により複数の流路が形成され、各流路に集砂ノズルが配置されるように前記集砂ノズル群が配列されている請求項４から６の何れかに記載の沈砂設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚水ポンプ設備や雨水ポンプ設備、更には下水処理設備に構築され、沈砂池に沈降した砂を揚砂する揚砂機と、揚砂機に向けて砂を集砂する集砂装置とを備えている沈砂方法及び沈砂設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
沈砂設備は、沈砂池に堆積した土砂を外部に排出するため、適宜な時期に土砂を集砂ピットに集めて揚砂機により揚砂して沈砂池の外部に排砂するように構成されている。
【０００３】
そのため、沈砂池の下流側に配置されるポンプ井に貯溜された雨水等を沈砂池の水中に位置したノズルから噴射させて、土砂を集砂ピットに移動させているが、水が貯溜された沈砂池の底部に堆積した土砂を水圧に打ち勝って移動させることが必要であるので、ノズルからの水の吐出圧を高圧に設定する必要があり、そのために大型のポンプを設置する必要があるという問題があった。
【０００４】
また、沈砂設備が下水処理設備に設置されるものである場合には、高圧噴射により発生するミストや沈砂池に貯溜された下水の撹拌によって悪臭が発生する虞があるという問題もあった。
【０００５】
そこで、特許文献１には、沈砂池の底部に複数の給水ノズルを設置して、各ノズルから供給される水で沈砂池の底部に堆積した土砂を集砂ピットに集める沈砂池の集砂方法において、沈砂池内を、その中に滞溜する水の水面が集砂ピット内に位置した排水状態とし、この状態でノズルから沈砂池の底部に水を流出させ、同時にそのノズルから流出した水を集砂ピットからくみ出すことによって、沈砂池内を前記状態に維持しつつ前記ノズルからの水で沈砂池の底部上に堆積した土砂を集砂ピットに向けて洗い流す方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかし、上述の従来技術によれば、水面が集砂ピット内に位置した排水状態を維持しながら、つまり沈砂池の底部が水面から露出した状態いわゆるドライ状態で、ノズルから底部に水を流出させて底部に堆積した土砂を集砂ピットに向けて洗い流す構成であったために、土砂を確実に集砂ピットに向けて押し流すために、ある程度の強さの水流を確保する必要があり、集砂のためのポンプの小型化等の観点で一層の改良の余地があった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、より小量の水流で確実に集砂することができる沈砂方法及び沈砂設備を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明による沈砂設備に対する揚砂方法の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の請求項１に記載した通り、底面が揚砂機または揚砂機の設置領域に向けて下方に傾斜するように形成されている沈砂池に沈降した砂の揚砂方法であって、前記沈砂池に水が貯留された状態で、前記揚砂機を稼動させて揚砂するとともに前記沈砂池の水面を低下させる揚砂工程と、前記沈砂池の水面の低下に伴って変動する前記底面と水面との境界領域に水を供給するように集砂ノズル群から水を噴射する集砂工程とを含む点にある。
【００１０】
揚砂工程で、沈砂池の底部に堆積している土砂が水とともに沈砂池の外部に排砂され、沈砂池の水面高さが次第に低下する。集砂工程で、底面と水面との境界領域に集砂ノズル群から噴射された水によって境界領域の土砂が水中で浮遊し、沈砂池の水面高さが低下するのに伴って、土砂が傾斜底面に沿って下流側の揚砂機に向けて引き込み搬送される。つまり、貯留水による土砂の引き込み現象、集砂ノズル群からの噴射水による土砂の浮遊現象との相乗効果によって土砂が効率的に集砂されるようになるので、集砂ノズル群から供給される水量が少なくても、十分に土砂を揚砂機またはその設置領域に集砂することができるようになる。
【００１１】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、底面が揚砂機または揚砂機の設置領域に向けて下方に傾斜するように形成されている沈砂池に沈降した砂の揚砂方法であって、前記沈砂池に水が貯留された状態で、前記揚砂機を稼動させて揚砂するとともに前記沈砂池の水面を低下させる揚砂工程と、前記沈砂池の底部の傾斜方向に沿って配置された集砂ノズル群から、前記沈砂池の水面の低下に伴って前記傾斜方向に沿って切り替えつつ水を噴射する集砂工程とを含む点にある。
【００１２】
集砂工程では、沈砂池の水面の低下に伴って、底面の傾斜方向に沿って配置された集砂ノズル群からの水の噴射を切り替えるので、低下する水面高さに合わせて適切な場所へ水を噴射することができ、貯留水による土砂の引き込み現象と、集砂ノズル群からの噴射水による土砂の浮遊現象との相乗効果を効率よく奏させることができる。従って、土砂が効率的に集砂され、集砂ノズル群から供給される水量が少なくても、十分に土砂を揚砂機の設置領域に集砂することができるようになる。
【００１３】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述した第一または第二特徴構成に加えて、前記集砂ノズル群は、前記底部の傾斜方向に沿って複数段に配列され、前記集砂工程では、前記沈砂池の水面の低下に伴って集砂ノズル群からの水の噴射が配列毎に切り替えられる点にある。
【００１４】
揚砂工程で沈砂池の水面高さが次第に低下し、その際に底部に堆積している土砂が水とともに傾斜底面に沿って下流側の揚砂機に向けて引き込み搬送される。同時に集砂工程で、揚砂機またはその設置領域に向けて底部の傾斜方向に沿って複数段に配列した集砂ノズル群のうち、沈砂池の水面の低下に伴って変動する水面に応じてノズル群を切り替えて水が噴射されるので、集砂ノズル群から供給される水量が少なくても、土砂を効率的に傾斜底面に沿って流すことができるようになる。
【００１５】
本発明による沈砂設備の第一特徴構成は、同請求項４に記載した通り、沈砂池に沈降した砂を揚砂する揚砂機と、前記揚砂機に向けて砂を集砂する集砂装置とを備えている沈砂設備であって、前記沈砂池の底面を、前記揚砂機の設置領域に向けて下方に傾斜形成するとともに、前記集砂装置に、前記底面に沈降した砂を前記揚砂機または前記揚砂機の設置領域に向けて集めるために水を噴射する集砂ノズル群を備え、前記沈砂池の水面の低下に伴って変動する前記底面と水面との境界領域に前記集砂ノズル群から噴射された水が供給されるように構成されている点にある。
【００１６】
本発明の沈砂設備によれば、沈砂池に水が貯留された状態で揚砂機を稼動して揚砂することで、底部に堆積している土砂が水とともに傾斜底面に沿って下流側の揚砂機に向けて引き込み搬送されると同時に、沈砂池の水面高さが次第に低下する。その際、集砂装置は、底面と水面との境界領域に集砂ノズル群から水を噴射し、土砂を傾斜底面に沿って流す。つまり、貯留水による土砂の引き込み現象、集砂ノズル群からの噴射水による土砂の浮遊現象との相乗効果によって土砂が効率的に集砂されるようになるので、集砂ノズル群から供給される水量が少なくても、十分に土砂を揚砂機の設置領域に集砂することができるようになる。
【００１７】
同第二の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、沈砂池に沈降した砂を揚砂する揚砂機と、前記揚砂機に向けて砂を集砂する集砂装置とを備えている沈砂設備であって、前記沈砂池の底面を、前記揚砂機の設置領域に向けて下方に傾斜形成するとともに、前記集砂装置は、前記底面に沈降した砂を前記揚砂機または前記揚砂機の設置領域に向けて集めるために水を噴射する集砂ノズル群が、前記底面の傾斜方向に沿って配置され、前記沈砂池の水面の低下に伴って前記集砂ノズル群からの水の噴射を切り替える手段を有する点にある。
【００１８】
底面の傾斜方向に沿って配置された集砂ノズル群からの水の噴射を切り替える手段により、沈砂池の水面の低下に伴って水の噴射が切り替えられるので、貯留水による土砂の引き込み現象、集砂ノズル群からの噴射水による土砂の浮遊現象との相乗効果によって土砂が効率的に集砂され、集砂ノズル群から供給される水量が少なくても、十分に土砂を揚砂機の設置領域に集砂することができるようになる。
【００１９】
同第三の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述した第一または第二特徴構成に加えて、前記集砂ノズル群が、前記揚砂機または前記揚砂機の設置領域に向けて前記底部の傾斜方向に沿って複数段に配列され、各集砂ノズル群からの水の噴射が配列毎に切り替えられる点にある。
【００２０】
揚砂機の設置領域に向けて底部の傾斜方向に沿って複数段に配列した集砂ノズル群のうち、沈砂池の水面の低下に伴って変動する底面と水面との境界領域に最も近いノズル群から水を噴射することで、集砂ノズル群から供給される水量が少なくても、土砂を効率的に傾斜底面に沿って流すことができるようになる。
【００２１】
同第四の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記底面に仕切板が前記揚砂機に向けて設置され、各仕切板により複数の流路が形成され、各流路に集砂ノズルが配置されるように前記集砂ノズル群が配列されている点にある。
【００２２】
各集砂ノズルからの噴射水が流下方向に交差する方向に分散されることなく、また、近接する集砂ノズルからの噴射水が互いに干渉することなく、仕切板によって形成される流路に沿って流れるため、集砂ノズル群から供給される水量が少なくても、土砂を効率的に傾斜底面に沿って流すことができるようになる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明した通り、本発明によれば、より小量の水流で確実に集砂することができる沈砂方法及び沈砂設備を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による沈砂設備が採用された雨水ポンプ場の断面図で、（ａ）は流入ゲートが開放された排水状態を示す断面図、（ｂ）は流入ゲートが閉塞された沈砂地の洗浄状態を示す断面図
【図２】（ａ）は本発明による沈砂設備の平面説明図、（ｂ）は断面説明図
【図３】（ａ）から（ｆ）は本発明による揚砂方法の説明図
【図４】（ａ）から（ｍ）は本発明による揚砂方法の別実施形態を示す説明図
【図５】（ａ）から（ｋ）は本発明による揚砂方法の別実施形態を示す説明図
【図６】本発明による揚砂方法の別実施形態を示す説明図
【図７】（ａ）は本発明による沈砂設備の別実施形態を示す平面説明図、（ｂ），（ｃ）はそれぞれノズル群の別実施形態の説明図
【図８】（ａ）は本発明による沈砂設備の別実施形態を示す平面説明図、（ｂ）は断面説明図
【図９】本発明による沈砂設備の別実施形態を示す平面説明図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、雨水ポンプ設備を例に本発明による沈砂方法及び沈砂設備を説明する。
【００２６】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、雨水ポンプ設備１は、雨水流入渠から流入する雨水を設備内に流入或いは遮断する流入ゲート２と、雨水に同伴して流入する土砂を沈殿させる沈砂池３と、河川等に排水するために一旦雨水を貯留するポンプ井４を備えている。
【００２７】
流入ゲート２から流入した雨水は、粗目のバースクリーン装置５によって流木や樹脂容器等の大きな固形異物等が除去され、沈砂池３で土砂が沈殿され、更に除塵機６で細かな異物が除塵された後にポンプ井４に貯水される。
【００２８】
ポンプ井４には、軸流または斜流方式の排水ポンプＰ１が配置され、降雨時にポンプ井４に流入した雨水は、当該排水ポンプＰ１によって河川等に排水される。
【００２９】
沈砂池３やポンプ井４は、底板７と床スラブ８の間に構築され、床スラブには流入ゲート２の開閉装置、バースクリーン装置５や除塵機６等が固定され、更に排水ポンプＰ１の動力装置９等が設置されている。
【００３０】
沈砂池３には、沈降した砂を揚砂するべく、土砂が混入した雨水を吸引可能な水中サンドポンプである揚砂機１０が設置されるとともに、揚砂機１０に向けて砂を集砂する集砂装置２０が設置された沈砂設備が構築されている。
【００３１】
図１（ａ）には、降雨時に流入ゲート２が開放され、ポンプ井４に流入した雨水が排水ポンプＰ１によって河川等に排水されている状態が示されている。
【００３２】
また、図１（ｂ）には、その後、流入ゲート２が閉塞され、ポンプ井４の水位が低下して、沈砂池３に沈殿した土砂を除去する洗浄処理に移行する状態が示されている。
【００３３】
図２（ａ），（ｂ）には、沈砂池３の詳細な構成が示されている。沈砂池３の底面３Ａのうち水の流下方向中央部であって、横幅方向に帯状に形成された最深部１０Ａに揚砂機１０が設置され、底面３Ａが当該揚砂機１０の設置領域１０Ａ、つまり最深部１０Ａに向けて下方に滑らかに傾斜するように形成されている。底面３Ａの勾配を３度〜２０度の範囲に設定するのが好ましい。
【００３４】
沈砂池３の底面３Ａに沈降した砂を底面３Ａの傾斜方向に流すように、揚砂機１０に向けて水を噴射する複数の集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０と、ポンプ井４に設置され、集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０に集砂用の水を供給する取水ポンプＰ２と、取水ポンプＰ２と各集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０とを接続する送水管ＷＰに介装され、各集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０に個別に水を供給するバルブ機構Ｖ１〜Ｖ１０により集砂装置２０が構成されている。
【００３５】
尚、集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０は、底面３Ａに沈降した砂を底面３Ａの傾斜方向に押し流し、揚砂機１０が設置された領域に集砂可能であれば、底面３Ａの傾斜方向に流すように水が噴射されればよく、必ずしも揚砂機１０に向けて水を噴射するような姿勢である必要なない。
【００３６】
集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０は、それぞれ底部３Ａの横幅方向に沿って配置された送水管に取り付けられた複数のノズルで構成され、揚砂機１０の設置領域１０Ａに向けて底部３Ａの傾斜方向に沿って複数段（図中、揚砂機１０を中心に左右対称にそれぞれ５段）に配列されている。
【００３７】
更に、底面３Ａに高さが数〜数十ｃｍの樹脂製または金属製の仕切板２１が設置され、各仕切板２１により揚砂機１０の設置領域１０Ａに向けて砂を流す複数の流路３Ｂが形成され、各流路３Ｂに集砂ノズルが同数（一つまたは複数）配置されるように集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０が配列されている。尚、図中、符号４０は、沈砂池３を水の流れ方向に沿って領域を２等分する中央壁を示す。尚、仕切板２１は底面３Ａに埋設されたアンカーボルト等に締着されている。
【００３８】
揚砂機１０の設置領域１０Ａに集砂された砂を攪拌して水中に浮遊させる攪拌ノズルＮｄが、揚砂機１０の周囲及び設置領域１０Ａの横幅方向両端部に配置され、取水ポンプＰ２からの水が送水管を介して当該攪拌ノズルＮｄに供給される。
【００３９】
揚砂機１０の周囲に集砂された土砂が、攪拌ノズルＮｄから噴出される水流によって攪拌され、揚砂機１０周囲で水中に浮遊するため、揚砂機１０によって土砂と水が円滑に吸い揚げられるようになる。
【００４０】
ポンプ井４での排水が進み、ポンプ井４と沈砂池３とが分離され、沈砂池３に水が貯留された状態、つまり、沈砂池３のうち揚砂機１０の設置領域とは離隔した領域に沈降した砂が水没した状態で揚砂機１０を稼動させて揚砂し、沈砂池３の水面の低下に伴って変動する底面３Ａと水面ＷＳとの境界領域対応するに何れかの集砂ノズル群、好ましくは直近のノズル群から噴射された水が供給されるように、各集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０からの水の噴射を配列毎に切り替えるようにバルブ機構Ｖ１〜Ｖ１０が開閉される。
【００４１】
以下、図３に基づいて具体的に説明する。流入ゲート２が閉塞され、ポンプ井４に溜まった雨水が排水ポンプＰ１により河川に排水されて水位が低下し、雨水が沈砂池３とポンプ井４で分離される状態になると、沈砂池３の洗浄、つまり沈降した土砂の除去が開始される。
【００４２】
図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、平面視で沈砂池３の底面３Ａと水面ＷＳとが交わる境界領域に揚砂機１０から最も離隔した集砂ノズル群Ｎ１，Ｎ２が位置する水位ＷＬ１の近傍で、揚砂機１０及び取水ポンプＰ２を稼動させ、攪拌ノズルＮｄから水を噴射するとともにバルブ機構Ｖ１，Ｖ２を開放して集砂ノズル群Ｎ１，Ｎ２から洗浄用の水を噴射する。
【００４３】
沈砂池３に水が貯留された状態で揚砂機１０を稼動させて揚砂すると沈砂池３の水面高さが次第に低下し、その際に底部３Ａに堆積している土砂が水とともに傾斜底面３Ａに沿って下流側の揚砂機１０に向けて引き込み搬送されると同時に、底面３Ａと水面ＷＳとの境界領域に集砂ノズル群Ｎ１，Ｎ２から噴射された水によって土砂が傾斜底面３Ａに沿って集められる。
【００４４】
つまり、沈砂池３の底面３Ａと水面ＷＳとが交わる境界領域では、沈砂池３に残留した貯留水による土砂の引き込み現象と、集砂ノズル群からの噴射水による土砂の浮遊現象との相乗効果によって効率的に土砂が集砂される。
【００４５】
図３（ｂ）に示すように、沈砂池３に残留した貯留水の水位が次第に低下し、平面視で沈砂池３の底面３Ａと水面ＷＳとが交わる境界領域に集砂ノズル群Ｎ３，Ｎ４が位置する水位ＷＬ２の近傍に達すると、バルブ機構Ｖ１，Ｖ２を閉塞するとともにバルブ機構Ｖ３，Ｖ４を開放して集砂ノズル群Ｎ３，Ｎ４から洗浄用の水を噴射する。
【００４６】
上述と同様、沈砂池３の底面３Ａと水面ＷＳとが交わる境界領域では、沈砂池３に残留した貯留水による土砂の引き込み現象、集砂ノズル群からの噴射水による土砂の浮遊現象との相乗効果によって効率的に土砂が集砂される。
【００４７】
以下同様に、図３（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すように、貯留水の水位がＷＬ３，ＷＬ４，ＷＬ５と次第に低下するに連れて、バルブ機構の開閉状態が切り替えられて水が噴射される集砂ノズル群が、Ｎ５，Ｎ６→Ｎ７，Ｎ８→Ｎ９，Ｎ１０と切り替えられ、沈砂池３の底面３Ａに沈降した土砂が流路３Ｂ毎に揚砂機１０の設置領域１０Ａに集砂される。
【００４８】
この状態で攪拌ノズルＮｄから噴射される水により水中に浮遊する土砂が揚砂機１０によって沈砂池３から除去される。揚砂機１０で吸い上げられた水は、固液分離機構で土砂が除去された後にポンプ井４に送水されて、河川に放流される。
【００４９】
このように、沈砂池３の底面３Ａと水面ＷＳとが交わる境界領域で、集砂ノズル群からの噴射水による土砂の浮遊現象ばかりでなく、沈砂池３に残留した貯留水による土砂の引き込み現象との相乗効果によって効率的に土砂が集砂されるので、集砂ノズル群からの噴射水の流量をそれほど大きく設定する必要がなくなるのである。その結果、洗浄のための取水ポンプＰ２として、容量の小さな小型且つ安価なポンプを採用することができるようになる。
【００５０】
即ち、本発明による揚砂方法は、沈砂池３に水が貯留された状態で、揚砂機１０を稼動させて揚砂する揚砂工程と、揚砂工程の実行時に、沈砂池３の水面の低下に伴って変動する底面３Ａと水面ＷＳとの境界領域に水を供給するように集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０から水を噴射する集砂工程とを含み、集砂工程では、沈砂池３の水面の低下に伴って変動する底面３Ａと水面ＷＳとの境界領域に集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０から噴射された水が供給されるように、各集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０からの水の噴射が配列毎に切り替えられる。
【００５１】
集砂ノズル群Ｎ１〜Ｎ１０から噴射する水量を更に少なくする必要がある場合、または、沈砂の量が多い池の場合には、以下に説明する態様で集砂することも可能である。
【００５２】
図４（ａ）に示すように、平面視で沈砂池３の底面３Ａと水面ＷＳとが交わる境界領域に揚砂機１０から最も離隔した上流側（ここでは、上流側を例示するが下流側であってもよい）の集砂ノズル群Ｎ１が位置する水位ＷＬ１の近傍で、揚砂機１０及び取水ポンプＰ２を稼動させ、攪拌ノズルＮｄから水を噴射するとともにバルブ機構Ｖ１を開放して集砂ノズル群Ｎ１から洗浄用の水を噴射する。
【００５３】
図４（ｂ）に示すように、沈砂池３に残留した貯留水の水位が次第に低下し、平面視で沈砂池３の底面３Ａと水面ＷＳとが交わる境界領域に集砂ノズル群Ｎ３が位置する水位ＷＬ２の近傍に達すると、バルブ機構Ｖ１を閉塞するとともにバルブ機構Ｖ３を開放して集砂ノズル群Ｎ３から水を噴射する。
【００５４】
以下同様に、図４（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すように、貯留水の水位がＷＬ３，ＷＬ４，ＷＬ５と次第に低下するに連れて、バルブ機構の開閉状態が切り替えられて水が噴射される集砂ノズル群が、Ｎ５→Ｎ７→Ｎ９と切り替えられ、沈砂池３の底面３Ａのうち揚砂機１０より上流側に沈降した土砂が流路３Ｂ毎に揚砂機１０の設置領域１０Ａに集砂される。
【００５５】
図４（ｆ）に示すように、揚砂機１０で揚水した後に、図４（ｇ）に示すように、取水ポンプＰ２からの水を沈砂池３に充填して水位をＷＬ１に回復させる。このとき、揚砂機１０を停止すると共に、攪拌ノズルＮｄを介して充填する。
【００５６】
その後、図４（ｈ）に示すように、平面視で沈砂池３の底面３Ａと水面ＷＳとが交わる境界領域に揚砂機１０から最も離隔した下流側の集砂ノズル群Ｎ２が位置する水位ＷＬ１の近傍で、揚砂機１０及び取水ポンプＰ２を稼動させ、攪拌ノズルＮｄから水を噴射するとともにバルブ機構Ｖ２を開放して集砂ノズル群Ｎ２から洗浄用の水を噴射する。
【００５７】
図４（ｉ）に示すように、沈砂池３に残留した貯留水の水位が次第に低下し、平面視で沈砂池３の底面３Ａと水面ＷＳとが交わる境界領域に集砂ノズル群Ｎ４が位置する水位ＷＬ２の近傍に達すると、バルブ機構Ｖ２を閉塞するとともにバルブ機構Ｖ４を開放して集砂ノズル群Ｎ４から洗浄用の水を噴射する。
【００５８】
以下同様に、図４（ｊ），（ｋ），（ｌ）に示すように、貯留水の水位がＷＬ３，ＷＬ４，ＷＬ５と次第に低下するに連れて、バルブ機構の開閉状態が切り替えられて水が噴射される集砂ノズル群が、Ｎ６→Ｎ８→Ｎ１０と切り替えられ、沈砂池３の底面３Ａのうち揚砂機１０より下流側に沈降した土砂が流路３Ｂ毎に揚砂機１０の設置領域１０Ａに集砂され、図４（ｍ）に示すように、揚砂機１０で最終的に揚水した後に取水ポンプＰ２、揚砂機１０を停止する。
【００５９】
更には、図５（ａ）から（ｊ）に示すように、上述と同様の水位ＷＬ１で揚砂機１０及び取水ポンプＰ２を稼動させ、攪拌ノズルＮｄから水を噴射するとともにバルブ機構Ｖ１を開放して集砂ノズル群Ｎ１から洗浄用の水を噴射し、その後水位がＷＬ１からＷＬ１０に低下するに連れて、下流側の集砂ノズル群Ｎ２（図５（ｂ）参照）、上流側の集砂ノズル群Ｎ３（図５（ｃ）参照）というように、上流側のノズル群と下流側のノズル群を交互に稼動させ、図５（ｋ）に示すように、揚砂機１０で最終的に揚水した後に取水ポンプＰ２、揚砂機１０を停止する。
【００６０】
図５に示す態様では、揚砂機１０の上流側のノズル群Ｎ１，Ｎ３，Ｎ５，Ｎ７，Ｎ９の配置に対して、揚砂機１０の下流側のノズル群Ｎ２，Ｎ４，Ｎ６，Ｎ８，Ｎ１０の配置が相対的に揚砂機１０側に偏位していることが好ましいが、図２に示したように対称に位置していてもよい。ノズル群Ｎ１とＮ２、Ｎ３とＮ４、Ｎ５とＮ６、Ｎ７とＮ８、Ｎ９とＮ１０が一定時間で複数回切り替わるように運転してもよい。
【００６１】
図６には、揚砂方法の他の実施形態が示されている。本実施形態では、ノズル群Ｎ１，Ｎ３，Ｎ５，Ｎ７，Ｎ９の中間にノズル群Ｎ１´，Ｎ３´，Ｎ５´，Ｎ７´，Ｎ９´が配置され、ノズル群Ｎ２，Ｎ４，Ｎ６，Ｎ８，Ｎ１０の中間にノズル群Ｎ２´，Ｎ４´，Ｎ６´，Ｎ８´，Ｎ１０´が配置されている。
【００６２】
水位がＷＬ１からＷＬ２の間では、ノズル群Ｎ１，Ｎ２、及びＮ１´及びＮ２´から噴射し、水位がＷＬ２に達するとこれらのノズル群を止水し、水位がＷＬ２からＷＬ３の間では、ノズル群Ｎ３，Ｎ４、及びＮ３´及びＮ４´から噴射し、水位がＷＬ３に達するとこれらのノズル群を止水するというノズル群の切替処理が繰り返される。つまり、集砂時に低下する水位に対して、底面と水面の境界領域近傍の水面に水を噴射することにより、集砂効果を向上させることができる。
【００６３】
同様に、水位がＷＬ１からＷＬ１´の間では、ノズル群Ｎ１，Ｎ２、及びＮ１´及びＮ２´から噴射し、水位がＷＬ１´に達するとノズル群Ｎ１，Ｎ２を止水し、水位がＷＬ１´からＷＬ２の間では、ノズル群Ｎ１´及びＮ２´、及びＮ３，Ｎ４から噴射し、水位がＷＬ２に達するとノズル群Ｎ１´及びＮ２´を止水するというノズル群の切替処理が繰り返される。この場合も、集砂時に低下する水位に対して、底面と水面の境界領域近傍の水面に水を噴射することにより、集砂効果を向上させることができる。
【００６４】
図７（ａ）には、底面３Ａに設置された仕切板２１の別実施形態が示されている。仕切板２１は揚砂機１０に向けて連続して設置されている必要はなく、各ノズル群Ｎから噴射された水によって揚砂機１０に向けて案内するように構成されていれば、揚砂機１０に向けて間歇的に設置されていてもよい。
【００６５】
図７（ｂ）に示すように、各ノズルから噴射される水が水面の低下に伴って移動する水際に向けて直接に到達するように、水面の低下に伴ってノズルが揚砂機１０の方向に移動する移動機構を介して取り付けられていてもよい。この場合、ノズル先端と水面との間隔が一定間隔となるように移動機構が構成されているとさらによい。油圧機構或いは電動モータを介したリンク機構によって移動機構を構成することができる。
【００６６】
図７（ｃ）に示すように、各ノズルから噴射される水が水面の低下に伴って移動する水際に向けて直接に到達するように、水面の低下に伴ってノズルが傾斜するようにとりつけられていていてもよい。油圧機構或いは電動モータを介した回動機構に各ノズル群が取り付けられていればよい。
【００６７】
何れの場合であっても、水位計を設置して沈砂池３の水位の変化を検出し、検出した水位の変化に基づいて各ノズル群Ｎを切り替え、或いは、各ノズル群Ｎを移動機構によって移動させ、更には、各ノズル群Ｎを回動機構によって回動させればよい。そのために、水位計の出力信号を入力し、水位によってノズル群を切り替え、或いは、各ノズル群を移動機構によって移動させ、更には、各ノズル群を回動機構によって回動させる制御盤を設置すればよい。
【００６８】
水位計の設置に替えて、揚砂機１０を稼動させた後の経過時間を計測する時計機能を制御盤に備え、揚砂機１０を稼動させた後の経過時間に基づいて各ノズル群Ｎを切り替え、或いは、各ノズル群Ｎを移動機構によって移動させ、更には、各ノズル群Ｎを回動機構によって回動させてもよい。
【００６９】
図８には、本発明による沈砂設備の更に別の態様が示されている。沈砂池３の中心部に揚砂機が設置される最深部１０Ａが形成され、周囲の四辺から最深部に向けて傾斜するように底面３Ａが形成されている。
【００７０】
そして、沈砂池３の周囲の四辺の内側にそれぞれに平行に配置された給水管５０に複数のノズルＮが接続されたノズル群が構成されている。各ノズルＮは底面３Ａの傾斜方向に土砂を流す向きに取り付けられている。
【００７１】
沈砂池３の底面３Ａを、揚砂機１０の設置領域１０Ａに向けて下方に傾斜形成するとともに、集砂装置２０に、底面３Ａに沈降した砂を底面３Ａの傾斜方向に流すように水を噴射する集砂ノズル群Ｎを備え、沈砂池３に水が貯留された状態で、揚砂機１０を稼動させて揚砂し、沈砂池３の水面の低下に伴って変動する底面と水面との境界領域に集砂ノズル群Ｎから噴射された水が供給されるように構成されている。
【００７２】
各集砂ノズルＮの傾斜角度が沈砂池３の水面の低下に伴って浅くなるように可変に駆動する駆動機構を介して取り付けられていることが更に好ましい。
【００７３】
図９には、本発明による沈砂設備の更に別の態様が示されている。図８に示した基本的構成に加えて、給水管５０の内側に更に第二の給水管５１が設けられ、第二の給水管５１に複数のノズルＮが接続されたノズル群が構成されている。水面の低下に伴って、給水管５０のノズル群から給水管５１のノズル群に切り替えられるように構成されている。
【００７４】
上述した実施形態では、沈砂池３の底面３Ａのうち水の流下方向中央部であって、横幅方向に帯状に形成された最深部１０Ａに揚砂機１０が設置される場合を説明したが、揚砂機１０の設置領域１０Ａは、沈砂池３の底面３Ａのうち水の流下方向中央部に限るものではなく、沈砂池３の最上流側に最深部１０Ａを形成して揚砂機１０を設置する態様であってもよく、沈砂池３の最下流側に最深部１０Ａを形成して揚砂機１０を設置する態様であってもよい。
【００７５】
更に、横幅方向に帯状に形成された最深部１０Ａの中央部に揚砂機１０が設置される場合を説明したが、横幅方向に帯状に形成された最深部１０Ａであって、その横幅方向の端部に揚砂機１０が設置される態様であってもよい。
【００７６】
上述した実施形態では、雨水ポンプ設備を例に本発明による沈砂設備、及び沈砂設備に対する揚砂方法を説明したが、本発明は他に汚水ポンプ設備、下水処理設備等、沈砂池を必要とする任意の水処理設備に適用できる。
【００７７】
上述した実施形態では、沈砂池３の底面３Ａの勾配を３度〜２０度の範囲に設定し、滑らかな傾斜面に形成される例を説明したが、勾配はこの範囲に限るものではなく、また、滑らかな傾斜面に形成される例に限るものではない。例えば、傾斜方向に複数の段差が形成され、ステップ的に傾斜する構成であってもよい。段差と段差の間の面は傾斜面であることが特に好ましい。
【００７８】
以上、説明したように、本発明による揚砂方法は、底面が揚砂機または揚砂機の設置領域に向けて下方に傾斜するように形成されている沈砂池に沈降した砂の揚砂方法であって、沈砂池に水が貯留された状態で、揚砂機を稼動させて揚砂するとともに沈砂池の水面を低下させる揚砂工程と、沈砂池の水面の低下に伴って変動する前記底面と水面との境界領域に水を供給するように集砂ノズル群から水を噴射する集砂工程とを含み、更には、沈砂池に水が貯留された状態で、揚砂機を稼動させて揚砂するとともに沈砂池の水面を低下させる揚砂工程と、沈砂池の底部の傾斜方向に沿って配置された集砂ノズル群から、沈砂池の水面の低下に伴って傾斜方向に沿って切り替えつつ水を噴射する集砂工程とを含む。
【００７９】
また、本発明による沈砂設備は、沈砂池に沈降した砂を揚砂する揚砂機と、揚砂機に向けて砂を集砂する集砂装置とを備えている沈砂設備であって、沈砂池の底面を、揚砂機の設置領域に向けて下方に傾斜形成するとともに、集砂装置に、底面に沈降した砂を揚砂機または揚砂機の設置領域に向けて集めるために水を噴射する集砂ノズル群を備え、沈砂池の水面の低下に伴って変動する底面と水面との境界領域に前記集砂ノズル群から噴射された水が供給されるように構成され、更には、沈砂池の底面を、揚砂機の設置領域に向けて下方に傾斜形成するとともに、集砂装置に、底面に沈降した砂を揚砂機または揚砂機の設置領域に向けて集めるために水を噴射する集砂ノズル群を備え、集砂ノズル群は、底面の傾斜方向に沿って配置され、沈砂池の水面の低下に伴って前記集砂ノズル群からの水の噴射を切り替える手段を有する。
【００８０】
上述した実施形態は本発明の一態様であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成や制御態様は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００８１】
１：雨水ポンプ設備
２：流入ゲート
３：沈砂池
３Ａ：底部
３Ｂ：流路
４：ポンプ井
５：バースクリーン装置
６：除塵機
１０：揚砂機
１０Ａ：設置位置
２０：集砂装置
２１：仕切板
Ｐ１：排水ポンプ
Ｐ２：取水ポンプ
Ｎ，Ｎ１〜Ｎ１０：集砂ノズル群
Ｖ１〜Ｖ１０：バルブ機構
【図１】
2013094738.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年12月16日(2011.12.16)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、汚水ポンプ設備や雨水ポンプ設備、更には下水処理設備に構築され、沈砂池に沈降した砂を揚砂する揚砂機と、揚砂機に向けて砂を集砂する集砂装置とを備えている揚砂方法及び沈砂設備に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、より小量の水流で確実に集砂することができる揚砂方法及び沈砂設備を提供する点にある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
以上説明した通り、本発明によれば、より小量の水流で確実に集砂することができる揚砂方法及び沈砂設備を提供することができるようになった。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
以下、雨水ポンプ設備を例に本発明による揚砂方法及び沈砂設備を説明する。