(57)【要約】【課題】本発明は、固液分離装置を小型化しつつ、良好な沈砂分離効果を得ることができる沈砂濃縮装置及び沈砂分離システムを提供する。【解決手段】沈砂分離システム１は、沈砂池２から沈砂を含む混合液を揚水し、固液分離装置６にて分離する沈砂分離システム１において、沈砂池２と固液分離装置６との間に混合液を濃縮する濃縮部２０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈砂池から沈砂を含む混合液を揚水し、固液分離装置にて分離する沈砂分離システムにおいて、
前記沈砂池と前記固液分離装置との間に前記混合液を濃縮する濃縮部を備えることを特徴とする沈砂分離システム。
【請求項２】
前記濃縮部において、前記混合液を濃縮混合液と分離液とに分離し、前記濃縮混合液を前記固液分離装置に導入すると共に、前記分離液を沈砂池に返送することを特徴とする請求項１に記載の沈砂分離システム。
【請求項３】
沈砂池と固液分離装置との間に設けられ、沈砂を含み前記沈砂池から揚水された混合液を濃縮する沈砂濃縮装置。
【請求項４】
前記混合液を遠心分離する遠心分離部を含む請求項３に記載の沈砂濃縮装置。
【請求項５】
前記遠心分離部は螺旋状の流路により構成されている請求項４に記載の沈砂濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沈砂濃縮装置及び沈砂分離システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に記載されるように、沈砂池の底部に沈降した砂をジェットポンプにより揚砂し、揚砂の後、砂・し渣等の固形物と水とを固液分離手段により分離する噴射式の揚砂方法が知られている。この揚砂方法では、沈砂池に設置された吸込管内に駆動水を噴射させることで、沈砂池の底部に沈降した砂を吸込管の周りの水と共に揚砂する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４５４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の揚砂方法では、沈砂と水との混合液を一緒に吸込んで揚砂するため、揚砂後の混合液には多量の水が含まれている。この場合、処理効率を考慮すると固液分離手段等の設備を大型化する必要があった。
【０００５】
本発明は、固液分離装置を小型化しつつ、良好な沈砂分離効果を得ることができる沈砂濃縮装置及び沈砂分離システム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、本発明の一形態に係る沈砂分離システムは、沈砂池から沈砂を含む混合液を揚水し、固液分離装置にて分離する沈砂分離システムにおいて、沈砂池と固液分離装置との間に混合液を濃縮する濃縮部を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記沈砂分離システムでは、沈砂池と固液分離装置との間に濃縮部が設けられている。濃縮部では、沈砂池から揚水され沈砂と水を含む混合液を濃縮する。濃縮された混合液は、固液分離装置により固形分と分離水とに固液分離される。従って、上記沈砂分離システムでは、沈砂池から揚水された混合液を直接固液分離装置によって固液分離する場合と比較して、固液分離に必要な固液分離装置での混合液の滞留時間を短くすることができるため、固液分離装置を小型化しつつ、良好な沈砂分離効果を得ることができる。
【０００８】
また、上記沈砂分離システムでは、濃縮部において混合液を濃縮混合液と分離液とに分離し、濃縮混合液を固液分離装置に導入すると共に、分離液を沈砂池に返送する構成としてもよい。この構成によれば、混合液から分離された分離液は、固液分離装置に運ばれないため、システム全体としての省エネルギー化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明の一形態に係る沈砂濃縮装置は、沈砂池と固液分離装置との間に設けられ、沈砂を含み沈砂池から揚水された混合液を濃縮することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、沈砂と水を含む混合液は沈砂池から揚水され、濃縮部により濃縮される。濃縮された混合液は、固液分離装置により固形分と分離水とに固液分離される。従って、上記の沈砂濃縮装置は、沈砂池から揚水された混合液を直接固液分離装置によって固液分離する場合と比較して、固液分離に必要な固液分離装置での混合液の滞留時間を短くすることができるため、固液分離装置を小型化しつつ、良好な沈砂分離効果を得ることができる。
【００１１】
また、上記沈砂濃縮装置では、混合液を遠心分離する遠心分離部を備えてもよい。この構成によれば、短時間に混合液を濃縮混合液と分離液とに分離する効果が得られる。
【００１２】
また、上記沈砂濃縮装置では、遠心分離部は螺旋状の流路により構成されてもよい。この構成によれば、混合液は螺旋状の流路に沿って上昇しながら旋回することで遠心分離される。よって、混合液の水頭圧の低減を抑制しつつ、遠心分離できる効果が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、固液分離装置を小型化しつつ、良好な沈砂分離効果を得ることができる沈砂濃縮装置及び沈砂分離システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る沈砂分離システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る沈砂濃縮装置を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ図２のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線断面図、ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線断面図及びＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る沈砂濃縮装置を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る沈砂濃縮装置を示す図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る沈砂濃縮装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る沈砂分離システム１の概略構成を示す図である。図１に示されるように、本実施形態の沈砂分離システム１は、例えば下水処理場等の沈砂池２に適用され、沈砂池２の集砂ピット３に溜まった砂（沈砂）４を水と共に揚水する揚砂装置５と、揚水された沈砂を含む混合液を固液分離する固液分離装置６とを備える。また、揚砂装置５と固液分離装置６との間には、後述する沈砂濃縮装置（濃縮部）２０が設けられている。
【００１７】
沈砂池２は、下水処理場の地下に設置されており、流入側（図示左側）から流入する原水中の砂を沈降させるためのものである。沈砂池２の底部には流入側と流出側（図示右側）との中間位置において、集砂された砂４を溜めるための凹状の集砂ピット３が形成されている。
【００１８】
揚砂装置５は、揚砂管Ｌ１と、揚砂管Ｌ１の下端に取付けられ集砂ピット３に向けて開口する吸込部１０と、吸込部１０により吸い込まれた混合液を上方へ排出するエジェクタ部９とを備える。貯水槽７は、概ね地上１階の床上に設置され、例えば最終沈殿池の流出水である２次処理水を収容する。エジェクタ部９は、吸込部１０の上側で沈砂池２の水面２a付近の位置に設けられる。エジェクタ部９は、揚砂管Ｌ１と給水管Ｌ２との接続箇所を内部に収容する。給水管Ｌ２の先端はエジェクタ部９内で揚砂管Ｌ１に対し斜め上方に傾斜して接続されている。エジェクタ部９には、貯水槽７から加圧水ポンプ８により給水管Ｌ２を通して加圧水が導入される。エジェクタ部９では、この加圧水の噴射によりエジェクタ作用（いわゆるジェットポンプ作用）が生じる。
【００１９】
このような揚砂装置５では、加圧水ポンプ８の駆動により加圧水が圧送される。圧送された加圧水は揚砂用高圧水としてエジェクタ部９で揚砂管Ｌ１内に噴射させられる。揚砂用高圧水の噴射によって生じるエジェクタ機能により、集砂ピット３に溜められた砂４が集砂ピット３付近の水と共に吸込部１０から吸込まれ、混合水として固液分離装置６へ向けて揚水される。
【００２０】
沈砂濃縮装置２０は、沈砂池２の上方かつ固液分離装置６の下方に位置し、混合液を濃縮する。なお、本実施形態における混合液の「濃縮」とは、混合液中の水分（液体成分の割合）を減らすことをいう。濃縮後の濃縮混合液は、濃縮前と比較して体積が減少する。揚砂装置５により揚水された混合液は、沈砂濃縮装置２０に導入され、濃縮混合液と分離液とに分離される。濃縮混合液は、接続管Ｌ３によって固液分離装置６に導入される。分離液は、オーバーフロー管Ｌ５に接続されている返送管Ｌ４によって沈砂池２に返送される。なお、オーバーフロー管Ｌ５を経由せず、返送管Ｌ４によって直接沈砂池２に返送する構成としてもよい。
【００２１】
固液分離装置６は、分離後の砂・し渣等の固形分を貯留／搬出するため、例えば地上２階の床Ｓ上等の高い位置に設けられる。固液分離装置６は、揚水された混合液を受け入れ貯留する分離水タンク１１と、分離水タンク１１から固形分を分離するスクリューコンベア１２と、スクリューコンベア１２によって搬送された固形分を床Ｓに懸架された沈砂ホッパ１３内に落下させ排出する排出部１４とを有する。スクリューコンベア１２は、分離水タンク１１に貯留された砂４・し渣等を水切りしながら斜め上方に搬送し固形分として分離する。
【００２２】
固液分離装置６では、固形分を分離することにより分離水Ｗが得られる。分離水Ｗは分離水タンク１１を越流し、分離水タンク１１に併設された集水タンク１５に流入する。集水タンク１５にはオーバーフロー管Ｌ５が接続され、分離水Ｗを沈砂池２に返送する。
【００２３】
本実施形態に係る沈砂分離システム１の沈砂分離方法について説明する。まず、沈砂池２に被処理水が導入される。次に、揚砂装置５により、沈砂池２の集砂ピット３に溜まった砂４を吸込部１０付近の水と一緒に揚水し、沈砂を含む混合液として沈砂濃縮装置２０側に排出する。沈砂濃縮装置２０は、混合液を濃縮混合液と分離液とに分離する。続いて、濃縮混合液は、固液分離装置６へ導入され、さらに固形分と分離水に分離される。沈砂濃縮装置２０により分離された分離液及び固液分離装置により分離された分離水Ｗは、沈砂池２へ返送される。
【００２４】
ここで、本実施形態に係る沈砂濃縮装置２０の構成について説明する。
【００２５】
図２は、本発明の第１実施形態に係る沈砂濃縮装置２０を示す図である。図３の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ図２のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線断面図、ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線断面図及びＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線断面図である。図２に示されるように、沈砂濃縮装置２０は、入口部２１と、パイプＧが軸Ｈを中心に一定の螺旋径Ｒで円形に周回する螺旋部２２（遠心分離部）と、入口部２１より上方側に位置する出口部２３とを有する。パイプＧは、混合液の流路を形成する。
【００２６】
入口部２１は、揚砂装置５の揚砂管Ｌ１に接続され、沈砂を含む混合液をパイプＧ内に導入する。パイプＧは、図３の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、一端がパイプＧの内壁に連結されている壁Ｋを内部に有する。壁Ｋの一端は、パイプＧ内の中心部の垂直下方でパイプＧの内壁と連結する。壁Ｋの他端は、螺旋部２２の上方側に向かうにつれて徐々に上方側に延び、出口部２３付近ではパイプＧの中心部の垂直上方の内壁に連結する。パイプＧでは、壁Ｋにより外側の外溝２４と内側の内溝２５とが内部に形成される。なお、パイプＧの外側とは、軸Ｈから離れる側である。
【００２７】
揚砂装置５の揚砂管Ｌ１により、沈砂を含む混合液はパイプＧ内に導入される。混合液は、パイプＧ内に形成された流路に沿って上昇しながら旋回する。この旋回により螺旋部２２内を上方に移動する混合液のうち水より比重が重い砂４には、混合液中の水と比較して大きな遠心力がかかる。この遠心力の差により、混合液に含まれた砂４は、パイプＧ内の水よりも外側へ相対的に移動する。すなわち、混合液の砂４は、パイプＧ内を上昇しながら相対的に徐々に外側へ集まる。砂４は、水と共に螺旋部２２内を上方に移動しながら、遠心力によりパイプＧ内で外側へ移動すると共に重力によりパイプＧ内の下方へも移動するが、パイプＧ内に形成された壁Ｋによって、壁Ｋを超える移動が規制される。その結果、パイプＧ内に導入する前の混合液よりも砂の数量が相対的に多い濃縮混合液が外溝２４に形成される。一方、螺旋部２２内を上方に移動するにつれて、パイプＧ内の内側を移動する混合液では砂４の量が徐々に減少し、パイプＧ内に導入する前の混合液よりも砂の数量が相対的に少ない分離液が内溝２５に形成される。このように、沈砂濃縮装置２０の螺旋部２２において、砂４を相対的に外側へ移動させる遠心分離作用によって混合液は濃縮混合液と分離液とに分離される。
【００２８】
パイプＧの出口部２３付近は、壁Ｋの両端がパイプＧの内壁に連結されているため、完全に外溝２４と内溝２５とに区画される。出口部２３の外溝２４は、接続管Ｌ３に接続され、濃縮混合液を固液分離装置６へ排出する。出口部２３の内溝２５は、返送管Ｌ４に接続され、混合液から分離された分離液をオーバーフロー管Ｌ５に排出して沈砂池２に返送する。
【００２９】
沈砂濃縮装置２０による沈砂濃縮方法について説明する。螺旋部２２は入口部２１から流入した混合液を上昇させつつ旋回させる。このとき、混合液のうち水より比重が重い砂４には相対的に大きな遠心力がかかるため、上述のように砂４がパイプＧの外側（外溝２４側）へ移動する。これにより、パイプＧ内の外溝２４には、砂４の数量が相対的に多い濃縮混合液が形成される。一方、パイプＧ内の内溝２５には、混合液中の液体部分と砂との遠心力の差によって、混合液から砂が徐々に分離され、砂４の数量が相対的に少なくなった分離液が形成される。パイプＧ内の外溝２４の濃縮混合液は、出口部２３に接続された接続管Ｌ３を通して固液分離装置６に流入する。パイプＧ内の内溝２５の分離水は、出口部２３に接続された返送管Ｌ４を通してオーバーフロー管Ｌ５に導入され、沈砂池２に返送される。
【００３０】
以上のように、本実施形態の沈砂分離システム１によれば、沈砂池２と固液分離装置６との間に沈砂濃縮装置２０が設けられている。この構成によれば、沈砂と水を含む混合液は沈砂池２から揚水され、沈砂濃縮装置２０により濃縮される。濃縮された混合液は、固液分離装置６により固形分と分離水とに固液分離される。従って、本実施形態に係る沈砂分離システム１では、沈砂池２から揚水された混合液を直接固液分離装置６によって固液分離する場合と比較して、固液分離に必要な滞留時間が短くなるため、分離液を貯留する分離水タンク１１を小型化し得る。その結果、固液分離装置６を小型化しつつ良好な沈砂分離効果を得ることができる。さらに、固液分離装置６を小型化することにより、例えば地上２階の床Ｓに設置し、固液分離装置６や搬送設備を設けるための設備スペースの省スペース化を実現することができる。
【００３１】
また、沈砂濃縮装置２０によって混合液から分離された分離液は、沈砂池２に返送される。従来の構成のように沈砂池２から揚水された混合液を直接固液分離装置６によって固液分離する場合、分離液に相当する液体分も固液分離装置６に搬送していたため、揚水に係るエネルギーが必要であった。これに対して、分離液を沈砂池２に返送する構成とすることで、分離液を固液分離装置６に搬送する分のエネルギーが不要となり、システム全体としての省エネルギー化を図ることができる。
【００３２】
また、沈砂濃縮装置２０は、沈砂を含む混合液に対し遠心分離を行う遠心分離部として機能する螺旋部２２を有する。この構成によれば、混合液は螺旋部２２を流れながら分離されるため、短時間内に濃縮され、濃縮混合液と分離液とに分離され得る。また、本実施形態のように、遠心分離部が螺旋状の流路により構成されている場合、混合液は徐々に上昇しながら旋回されることで遠心分離される。よって、混合液の水頭圧の低減を抑制しつつ遠心分離することができるため、固液分離装置６への揚水に係るエネルギーを低減することができ、省エネルギー化の効果がより高まる。
【００３３】
また、沈砂濃縮装置２０は、沈砂池２の上方かつ固液分離装置６の下方の位置に設けられている。この構成によれば、地上２階の床Ｓ上に設置された設備の設置スペース内に、沈砂濃縮装置を設けることを不要し、固液分離装置等を設ける設置スペースの省スペース効果をより高める。また、揚砂装置５による固液分離装置６へ向けての揚水エネルギーを利用することもできるため、別途送液手段等を設ける必要がない。したがって、より簡便に沈砂濃縮装置２０の設置を実現することができる。
【００３４】
なお、沈砂濃縮装置２０において、軸Ｈの周囲をパイプＧが螺旋状に周回することにより形成された螺旋部２２は、螺旋径Ｒ、パイプＧが周回する螺旋回転数、及びパイプＧの内径を、必要に応じて適宜選択すればよい。例えば沈砂濃縮装置２０は、設置される空間の大きさや形に応じて螺旋径Ｒ、螺旋回転数、及びパイプＧの内径を調整して設置することができる。このように、螺旋部２２の調整を行うことで、システム全体の省スペース化等を促進することもできる。また、パイプＧ内に導入される混合水の種類や濃度によっても、適宜変更することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態に係る沈砂濃縮装置３０について説明する。
【００３６】
図４は、第２実施形態に係る沈砂濃縮装置３０を示す図である。第２実施形態に係る沈砂濃縮装置３０は、第１実施形態に係る沈砂濃縮装置２０に代えて第１実施形態に係る沈砂分離システム１に適用され得る。第２実施形態に係る沈砂濃縮装置３０は、入口部３１と、パイプＧが軸Ｈを中心に一定の螺旋径Ｒで周回する螺旋部３２（遠心分離部）と、入口部３１より上方側に位置する出口部３３とを有する。パイプＧは、混合液の流路を形成する。
【００３７】
入口部３１は、揚砂装置５の揚砂管Ｌ１に接続され、沈砂を含む混合液をパイプＧ内に導入する。パイプＧ内には、徐々に上方側へ延びる壁Ｋにより外溝２４と内溝２５が形成されている。ここで、パイプＧの内部構成は、第１実施形態に係る沈砂濃縮装置２０に適用されたものと同様の構成を有するため詳細な説明は省略する。
【００３８】
第２実施形態に係る沈砂濃縮装置３０が、第１実施形態の沈砂濃縮装置２０と違う点は、螺旋部３２に複数の枝出口Ａ〜Ｅを有することである。具体的には、螺旋部３２を構成するパイプＧには、一定距離間隔ごとに設けた枝出口Ａ〜Ｅが形成されている。すなわち、枝出口Ａ〜Ｅは、螺旋部３２において互いに異なる高さに位置する。枝出口Ａ〜Ｅは、濃縮混合液を螺旋部３２の外へ流出するためのものであり、パイプＧの外側壁に形成され、外溝２４の出口となる。本実施形態では、５つの枝出口Ａ〜Ｅが設けられた場合を示しているが、枝出口の数は適宜変更することができる。
【００３９】
枝出口Ａ〜Ｅには、途中にバルブ３４が設置された枝管Ｌ７がそれぞれ接続されている。枝出口Ａ〜Ｅに接続された枝管Ｌ７はそれぞれ出口部３３に接続された接続管Ｌ３に合流し、接続管Ｌ３を介して固液分離装置６に接続されている。沈砂濃縮装置３０の外溝２４に形成された濃縮混合液は、バルブ３４が開状態となっている枝出口Ａ〜Ｅのいずれかから固液分離装置６へ排出可能とされる。複数のバルブ３４は、図示しない制御装置によって開閉制御され、この開閉制御により各枝出口Ａ〜Ｅからの濃縮混合液の排出／停止を切換可能とされている。
【００４０】
沈砂濃縮装置３０の沈砂濃縮方法について説明する。揚砂装置５の揚砂管Ｌ１により、沈砂を含む混合液はパイプＧ内に導入される。混合液は、パイプＧ内に形成された流路に沿って上昇しながら旋回する。この旋回により螺旋部３２には遠心力が発生され、混合液に含まれた砂４はパイプＧ内の外側へ遠心分離される。パイプＧの外溝２４に形成された濃縮混合液は、バルブ３４が開状態にある枝出口Ａ〜Ｅのいずれかから枝管Ｌ７及び接続管Ｌ３を経て固液分離装置６に導入されるか、又は、出口部３３から接続管Ｌ３を経て固液分離装置６に導入される。このとき、特に外溝２４に集まった粗大な砂４は、出口部３３まで上昇することなく、バルブ３４が開状態にある枝出口Ａ〜Ｅのいずれかにより直接固液分離装置６へ導入される。
【００４１】
この第２実施形態に係る沈砂濃縮装置３０によれば、混合液に含まれた砂４は、分級されて固液分離装置６へ搬送される。具体的に言えば、混合液が螺旋状の流路に沿って遠心分離されるとき、重量の大きな砂から順にパイプＧ内の外側へ分離される。すなわち、粗大な砂は低い位置のパイプＧから外溝２４に分離される。微細な砂は相対的に高い位置のパイプＧ内で外溝２４に分離される。従って、異なる高さに位置する枝出口Ａ〜Ｅから流出された濃縮混合液に含まれる砂は、枝出口の高さが低いほど粗大な砂となる。その結果、濃縮混合液に含まれた砂は、重量により分級されてそれぞれ排出され、粗大な砂は螺旋部３２の上部まで上昇することなく、固液分離装置６へ導入される。よって、粗大な砂を早い段階で排除可能な構成とすることで、システム全体における省エネルギー化の効果をより高める。さらに、粗大な砂を先にパイプＧから排出することにより、砂によりパイプＧ内が詰まることを抑制できる。
【００４２】
また、本実施形態の沈砂濃縮装置３０において、複数の枝出口Ａ〜Ｅには、それぞれバルブ３４が設けられる。この構成によれば、複数のバルブ３４の開閉を調整することにより、螺旋部３２の途中で排出する濃縮混合液の量を調整することができるため、螺旋状の流路の長さを調整することができる。よって、必要に応じて螺旋部における滞留時間を調整すると共に、混合液の水頭圧低減の抑制及びシステム全体の省エネルギー化を実現することができる。
【００４３】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態に係る沈砂濃縮装置４０について説明する。
【００４４】
図５は、第３実施形態に係る沈砂濃縮装置４０を示す図である。第３実施形態に係る沈砂濃縮装置４０は、第１実施形態に係る沈砂濃縮装置２０に代えて第１実施形態に係る沈砂分離システム１に適用され得る。第３実施形態に係る沈砂濃縮装置４０は、入口部４１と、パイプＧが軸Ｈを中心に一定の螺旋径Ｒで周回する螺旋部４２（遠心分離部）と、入口部４１より上方側に位置する出口部４３とを有する。パイプＧは、混合液の流路を形成する。
【００４５】
入口部４１は、揚砂装置５の揚砂管Ｌ１に接続され、沈砂を含む混合液をパイプＧ内に導入する。パイプＧ内には、徐々に上方側へ延びる壁Ｋにより外溝２４と内溝２５が形成されている。ここで、パイプＧの内部構成は、第１実施形態に係る沈砂濃縮装置２０に適用されたものと同様の構成を有するため詳細な説明は省略する。
【００４６】
第３実施形態に係る沈砂濃縮装置４０が、第１実施形態の沈砂濃縮装置２０と違う点は、螺旋部４２の螺旋径Ｒが上方に向かうにつれて、徐々に小さくなることである。図５に示すように、パイプＧの断面積が一定であって、パイプＧが軸Ｈを中心に１回転した際の軸Ｈ方向のパイプＧの移動距離が一定だとすると、螺旋径Ｒの減少によって慣性モーメントが小さくなるため、運動量保存則に基づいて角速度が大きくなり、その結果パイプＧ内の混合液の流速が大きくなる。角速度が大きくなると、砂４を含む混合液にかかる遠心力が相対的に大きくなるため、混合液のうち砂４にかかる遠心力も相対的に大きくなり、砂４を相対的に外側へ移動させる遠心分離効果が向上する。また、螺旋部４２における回転数が第１実施形態の沈砂濃縮装置２０と同じである場合、螺旋径Ｒが小さい部分を有していることにより、螺旋部４２を構成するパイプＧの長さが実質的に短くなるため、パイプＧと混合液との摩擦等によるエネルギーロスが小さくなる。その結果、砂を含む混合液の運動エネルギーの低下を抑制することができるため、上方向へ移動するための上昇速度の低下を抑制することができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る沈砂濃縮装置４０に、第２実施形態に係る沈砂濃縮装置３０と同様の複数の枝出口を設けてもよい。よって、本実施形態に係る沈砂濃縮装置４０は、第２実施形態に係る沈砂濃縮装置３０と同様に、パイプＧ内が詰まること及び混合液の水頭圧の低減を抑制し、システム全体の省エネルギー化を実現することができる。
【００４８】
また、第２〜第３実施形態に係る沈砂濃縮装置３０，４０においても、第１実施形態に係る沈砂濃縮装置２０と同様に、螺旋径Ｒ、パイプＧが周回する螺旋回転数、及びパイプＧの内径を、必要に応じて適宜選択することができる。よって、沈砂濃縮装置３０，４０も、螺旋部３２，４２の調整を行うことで、システム全体の省スペース化等を促進することができる。また、パイプＧ内に導入された混合水の種類や濃度によっても、適宜変更することができる。
【００４９】
また、第１〜第３実施形態に係る沈砂濃縮装置２０，３０，４０の軸Ｈは垂直方向にあるが、遠心分離できる範囲内で傾斜されてもよい。また、軸Ｈの周囲を周回するパイプＧの平面視における形状も円形状に限らず、例えば四角状等の多角形状になってもよい。さらに、第１〜第３実施形態に係る沈砂濃縮装置２０，３０，４０において、入口部２１，３１，４１付近と出口部２３，３３，４３付近のパイプＧは、略水平状態にあるが、沈砂濃縮装置を設置する空間や形に基づいて傾斜されてもよい。よって、第１〜第３実施形態に係る沈砂濃縮装置２０，３０，４０は、設置される空間により対応して設置することができる。また、第１〜第３実施形態の螺旋部２２，３２，４２は位置に応じて断面積が変化しても良い。
【００５０】
また、第１〜第３実施形態に係る沈砂濃縮装置２０，３０，４０は、いずれもパイプＧ内に壁Ｋを有することで、混合液を遠心分離して濃縮する効果を高めるが、パイプＧ内に壁Ｋが形成されていなくてもよい。また、上記実施形態では、壁Ｋが螺旋部２２，３２，４２の上方に向かうにつれて徐々にその高さが変わる構成について説明したが、壁Ｋの高さについても適宜変更することができる。さらに、上記実施形態では、壁Ｋは、パイプＧの中心部を通す垂直方向に形成されているが、設置される状態や混合液の種類に基づいてパイプＧ内で外側又は内側に偏ってもよい。
【００５１】
（第４実施形態）
以下、第４実施形態に係る沈砂濃縮装置５０について説明する。
【００５２】
図６は、第４実施形態に係る沈砂濃縮装置５０を示す図である。第４実施形態に係る沈砂濃縮装置５０は、第１実施形態に係る沈砂濃縮装置２０に代えて第１実施形態に係る沈砂分離システム１に適用され得る。第１〜第３実施形態に係る沈砂濃縮装置２０，３０，４０は、いずれも遠心分離により混合液を濃縮混合液と分離液とに分離しているが、第４実施形態に係る沈砂濃縮装置５０は、重力により砂を沈降分離することで混合液を分離する。
【００５３】
沈砂濃縮装置５０は、混合液を収容する空間を有する容器５１と、一端が容器５１の下方から容器５１内に挿入する導入管５２と、容器５１の側壁の上部に位置する排出口５３とを備える。導入管５２は、他端に揚砂管Ｌ１が接続され、沈砂を含む混合液を導入する。排出口５３は、混合液から分離された分離液を排出するための出口である。
【００５４】
容器５１内には、上端が容器５１の上側内壁に連結し、下端が容器５１の下側内壁から離れる隔壁５４が設けられている。容器５１内は、隔壁５４を介して隣接し、容器５１内の下部で連通する混合液ゾーンＺ１と分離液ゾーンＺ２とを有する。導入管５２の一端に位置する入口５６は、混合液ゾーンＺ１の上部で開口する。入口５６から容器５１内に噴出された混合液は、まず容器５１と隔壁５４とにより混合液ゾーンＺ１に溜まる。混合液ゾーンＺ１の混合液は、導入管５２内と比べて流速が遅くなる。そのため、砂と水との密度差による重力分離作用により、混合液に含まれた砂４は容器５１内の底部に沈降する。砂が沈降分離された混合液は、隔壁５４の下部から分離液ゾーンＺ２内に流れ込む。
【００５５】
容器５１の底部の内壁には、隔壁５４の下端に対向する流出口５７が形成されている。流出口５７は、接続管Ｌ３に接続され、容器５１内の底部の砂４と流出口５７付近の水を濃縮混合液として固液分離装置６へ流出する。排出口５３は、分離液ゾーンＺ２側に位置する。分離液ゾーンＺ２に流れ込んだ分離液は、排出口５３に接続された返送管Ｌ４を通して沈砂池２へ返送される。
【００５６】
本実施形態に係る沈砂濃縮装置５０によれば、揚砂装置５により揚水された混合液は、容器５１内において重力による沈降分離により砂と分離液とに分離される。沈降した砂は流出口５７付近の水と共に固液分離装置６へ導入され、さらに固形分と分離水に分離される。従って、本実施形態の沈砂濃縮装置５０は、沈砂池２から揚水された混合液を直接固液分離装置６によって固液分離する場合と比較して、固液分離に必要な固液分離装置６での混合液の滞留時間を短くすることができるため、分離液を貯留する分離水タンク１１を小型化し得る。その結果、固液分離装置を小型化しつつ良好な沈砂分離効果を得ることができる。
【００５７】
なお、上述した実施形態は沈砂濃縮装置の一例を示すものである。本発明に係る沈砂濃縮装置２０，３０，４０，５０は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施形態に係る沈砂濃縮装置２０，３０，４０，５０を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００５８】
また、沈砂濃縮装置２０，３０，４０，５０は、噴射式の揚砂装置を使用する沈砂分離システム以外に、例えば真空揚砂装置を使用する沈砂分離システムにも適用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１…沈砂分離システム、２…沈砂池、４…砂（沈砂）、５…揚砂装置、６…固液分離装置、２０,３０,４０，５０…沈砂濃縮装置（濃縮部）、２２，３２，４２…螺旋部（遠心分離部）。
【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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