沈砂池およびその集砂方法
【課題】堆積した砂を効率良く所定距離移動させることができる工夫がなされた沈砂池を提供する。
【解決手段】池底部に設けられ、沈降した砂が堆積する溝Ｇを形成する溝形成壁３０と、池底部に設けられ、溝Ｇが接続した集砂ピット４と、トラフ３に配置され、溝Ｇの延在方向における所定位置から溝Ｇに流体を吐出する１又は複数の吐出口からなる吐出口ユニット５とを備え、吐出口ユニット５は、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するものであることを特徴とする沈砂池１。
【解決手段】池底部に設けられ、沈降した砂が堆積する溝Ｇを形成する溝形成壁３０と、池底部に設けられ、溝Ｇが接続した集砂ピット４と、トラフ３に配置され、溝Ｇの延在方向における所定位置から溝Ｇに流体を吐出する１又は複数の吐出口からなる吐出口ユニット５とを備え、吐出口ユニット５は、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するものであることを特徴とする沈砂池１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受け入れた水に含まれている砂が沈降する沈砂池およびその集砂方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理システムには、下水または雨水などの汚水を受け入れ、その汚水に含まれている砂を池底部に沈降させた後、池底部に堆積した砂を集砂ピットに移動させて汚水から取り除く沈砂池が設けられているものがある。この沈砂池には、沈砂池の池底部分に堆積した砂を集めるためのスクリューコンベアなどの機械部分を有する機械式の集砂手段を備えているものが存在する。機械式の集砂手段を備えた沈砂池として、たとえば特許文献１に記載されたものが知られている。また、沈砂池には、沈砂池の池底部に堆積した砂を、複数の吐出口から吐出した流体の流れにより集砂ピットに向けて移動させる集砂手段を備えているものも存在する。このような吐出口を備えた沈砂池として、たとえば特許文献２〜４に記載されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６０４１７号公報
【特許文献２】特開２００１−２７６５０７号公報
【特許文献３】特開２００２−１５９８０３号公報
【特許文献４】特開平９−７０５０３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、特許文献１に示される機械式の集砂手段を備えた沈砂池は、スクリューコンベアなどの機械部分が動作して砂を集砂ピットに集めるため、その機械部分が摩耗したり、汚物などが機械部分に噛み込んでトラブルが生じる可能性がある。さらに、汚水中にある機械部分が腐食する可能性もあり、維持管理費が高くなるという問題がある。吐出口から吐出した流体の流れにより砂を集砂ピットに向けて移動させる集砂手段を備えた沈砂池は、機械式の集砂手段を備えた集砂池の様に機械部分の摩耗などによる問題は生じない。しかし、特許文献２に示される沈砂池は、沈砂池内の汚水を取り除いた後に吐出口から流体を吐出させるものであり、沈砂池内から汚水を取り除く機会が得られる沈砂池にしか適用できないという問題がある。また、特許文献３や特許文献４に示される沈砂池は、吐出口から吐出する水の圧力に頼って砂を移動させようとするものである。しかし、堆積した砂を水の圧力に頼って移動させようとしても、砂が十分に移動しなかったり、せっかく池底に堆積した砂が上方に舞い上がってしまい、思うように砂が移動しないという問題がある。特許文献４に示される沈砂池は、砂の舞い上がりを防止するために隔壁を設けるものであるが、隔壁によって砂の移動が阻害されたり、隔壁の上や中に砂が溜まってしまう虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑み、堆積した砂を効率良く所定距離移動させることができる工夫がなされた沈砂池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】
上記目的を解決する本発明の沈砂池は、受け入れた水に含まれている砂が沈降する沈砂池において、
池底部に設けられ、沈降した砂が堆積する溝を形成する溝形成壁と、
前記池底部に設けられ、前記溝が接続した集砂ピットと、
前記溝形成壁に配置され、前記溝の延在方向における所定位置から該溝に流体を吐出する１又は複数の吐出口からなる吐出口ユニットとを備え、
前記吐出口ユニットは、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するものであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の沈砂池によれば、吐出口ユニットから毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するので、堆積した砂を効率良く所定距離移動させることができる。
【０００８】
ここで、前記吐出ユニットが複数の吐出口からなるものである場合には、該複数の吐出口からの吐出量の単位時間当たりの総計が毎分１０００リットル以上３０００リットル以下であることになる。
【０００９】
また、前記突出口ユニットは、前記溝の延在方向に間隔をあけて前記溝形成壁に複数配置されていてもよい。
【００１０】
本発明の沈砂池において、前記池底部は、前記溝に連なる底面を備え、
前記底面は、前記溝に向かって下方へ傾斜したものであることが好ましい。
【００１１】
前記底面が溝に向かって傾斜しているので、沈降した砂を溝に集めることができる。
【００１２】
本発明の沈砂池において、前記溝形成壁は、壁底部分に前記集砂ピットに向かって延在した延在部を有するものであり、
前記吐出口は、前記延在部に沿って流体を吐出するものであることが好ましい。
【００１３】
こうすることで、砂を溝に沿って効率的に移動できる。
【００１４】
本発明の沈砂池において、前記溝形成壁は、前記集砂ピットに向かって段階的に深くなる階段形状の壁底部分を有し、
前記吐出口ユニットは、階段形状の壁底部分における上段部と下段部を繋ぐ段差部に配置されたものであることも好ましい。
【００１５】
吐出口ユニットを段差部に配置することで、吐出口ユニットが砂の移動の妨げとならない。
【００１６】
本発明の沈砂池において、前記溝形成壁は、少なくとも一部が板状の部材の内周面からなるものであり、
前記板状の部材の外周面の一部を前記吐出口ユニットにつながる内壁の一部とした吐出ノズルを備えていることも好ましい態様の一つである。
【００１７】
この態様によれば、吐出ノズルの構成が簡略化できる上に、吐出ノズルの上下方向の厚みを抑制することができる。
【００１８】
本発明の沈砂池の集砂方法は、受け入れた水に含まれている砂が沈降する沈砂池において該砂を集める集砂方法であって、
前記砂を池底部に設けられた溝に沈降させる沈降ステップと、
前記溝の延在方向における所定位置から流体を該溝に吐出し、該溝に沈降した砂を該溝に接続した集砂ピットに向けて該流体の流れにより移動させる集砂ステップとを有し、
前記集砂ステップは、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するステップであることを特徴とする。
【００１９】
本発明の沈砂池の集砂方法によれば、吐出口ユニットから毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するので、堆積した砂を効率良く所定距離移動させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、堆積した砂を効率良く所定距離移動させることができる沈砂池およびその集砂方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に相当する沈砂池を上方から見た平面図である。
【図２】図１に示す沈砂池のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は、トラフにおける図２で示したＢ１部を示した部分斜視図であり、（ｂ）は、図２で示したＢ１部を拡大して示した部分断面図である。
【図４】（ａ）は、トラフと吐出ノズルを表す図２のＣ−Ｃ断面図であり、（ｂ）は、（ａ）を上方からみた平面図である。
【図５】図５は、図２のＤ−Ｄ断面である。
【図６】（ａ）は、図２で示したＥ部を拡大して示した部分断面図であり、（ｂ）は、（ａ）を左方から見た部分断面図である。
【図７】図１に示す沈砂池に設けられた給水設備のブロック図である。
【図８】吐出口から毎分３０００リットル、毎分２０００リットルおよび毎分１０００リットルの水を吐出させたときの砂の移動距離を表すグラフである。
【図９】突出ノズルの変形例を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態である沈砂池を幅方向の中央で切断した断面図である。
【図１１】図１０に示す沈砂池に設けられた給水設備のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施形態である沈砂池は、下水処理システムの上流側に配置され、下水または雨水などの汚水に含まれる砂を沈降させた後、沈降させた砂を集砂ピットに移動させて汚水から取り除くものである。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に相当する沈砂池１を上方から見た平面図であり、図２は、図１に示す沈砂池１のＡ−Ａ断面図である。
【００２４】
図１に示すように、沈砂池１は、トラフ３と、集砂ピット４と、ポンプ井５とを備えた平面視長方形状の池である。以下、沈砂池１の長辺方向を長手方向と称し、短辺方向を幅方向と称することがある。図示しない下水管などから沈砂池１に流れ込んだ汚水は、沈砂池１内をゆっくりと下流側に流れていく。図１および図２では図の右側が上流側になり左側が下流側になる。トラフ３は、沈砂池１の池底部に設けられたものである。池底部には
後述するように傾斜面６が設けられ、傾斜面６につながるようにトラフ３が設けられている。沈砂池１に流れ込んだ汚水中の砂は、沈砂池１の上流側で池底部に向かって沈降し、池底部に堆積する。
【００２５】
ポンプ井５は、砂が取り除かれた汚水が貯留されるものである。ポンプ井５は、沈砂池１の最も下流側に配置されている。また、図２に示すように、ポンプ井５の底面が沈砂池１における最深部となっている。ポンプ井５の内部には、揚水ポンプ５１が設けられている。この揚水ポンプ５１は、ポンプ井５に貯留された汚水を沈砂池１の外部に移動するものである。揚水ポンプ５１には揚水管５２が接続されている。揚水ポンプ５１によって吸引された汚水は、この揚水管５２を通して不図示の沈殿池に送られる。図２に示すＷＬは汚水の水面を表している。なお、この水面ＷＬの位置は、沈砂池１へ流れ込む汚水の量によって、トラフ３の底面からの高さが例えば１ｍ以上５ｍ以下の範囲で変化する。
【００２６】
池底部の、ポンプ井５よりも上流側の部分には、集砂ピット４が設けられている。集砂ピット４の内部には、揚砂ポンプ４１が設けられている。この揚砂ポンプ４１は、集砂ピット４の底面近傍に配置されており、集砂ピット４に集められた砂を沈砂池１の外部に搬送するものである。揚砂ポンプ４１には揚砂管４２が接続されている。揚砂ポンプ４１によって吸引された砂は、この揚砂管４２を通して沈砂池１の外部に送られる。
【００２７】
池底部の、集砂ピット４よりも上流側の部分には、トラフ３が設けられている。図１に示すように、トラフ３は、沈砂池１の幅方向中央に設けられたものである。また、トラフ３は、第１のＵ字状部材３１と、第２のＵ字状部材３２と、第３のＵ字状部材３３と、第１の接続部材３４と、第２の接続部材３５とから構成されている。第１の接続部材３４は、第１のＵ字状部材３１と第２のＵ字状部材３２とを繋ぐものである。また、第２の接続部材３５は、第２のＵ字状部材３２と第３のＵ字状部材３３とを繋ぐものである。本実施形態では、各Ｕ字状部材３１，３２、３３の長手方向の長さはそれぞれ５ｍである。各Ｕ字状部材３１、３２、３３は、板厚４ｍｍのステンレス製の板材（本発明にいう板状の部材の一例に相当）を、断面Ｕ字形状に成形したものである。
【００２８】
図３（ａ）は、トラフ３における図２で示したＢ１部を示した部分斜視図である。この図３（ａ）では、トラフ３を透明なものとして表している。また、図３（ｂ）は、図２で示したＢ１部を拡大して示した部分断面図である。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、この第１のＵ字状部材３１と第２のＵ字状部材３２は、下側部分となる半円筒状部分と上側部分となる２つの平面部分とから構成されている。第１のＵ字状部材３１と第２のＵ字状部材３２とは、半円筒状部分の内径および平面部分の幅方向の間隔が異なる。本実施形態では、第１のＵ字状部材３１の半円筒状部分の内径および平面部分の幅方向の間隔はそれぞれ３００ｍｍであり、第２のＵ字状部材３２の半円筒状部分の内径および平面部分の幅方向の間隔はそれぞれ３５０ｍｍである。第１の接続部材３４は、板厚４ｍｍのステンレス製の板材を打ち抜き加工したものである。第１のＵ字状部材３１と第１の接続部材３４は溶接により接合されており、第２のＵ字状部材３２と第１の接続部材３４も溶接により接合されている。
【００３０】
図１及び図２に示した第３のＵ字状部材３３と第２の接続部材３５も板厚４ｍｍのステンレス製の板材で形成されている。第３のＵ字状部材３３の半円筒状部分の内径および平面部分の幅方向の間隔はそれぞれ４００ｍｍである。図２に示したＢ２部は、Ｂ１部と大きさが異なる他は同一の形状および構成を有するのでＢ１部のみ説明してＢ２部の説明は省略する。
【００３１】
第１のＵ字状部材３１の内周面３１０、第２のＵ字状部材３２の内周面３２０、第３のＵ字状部材３３の内周面(図示省略)、第１の接続部材３４の下流側面３４０、第２のＵ字状部材３２の下流側面（図示省略）、および後述する端面壁３６（図６（ａ）参照）の下流側面３６０によって溝形成壁３０が形成されている。この溝形成壁３０によって、沈砂池１の最上流端部から集砂ピット４まで長手方向に延在する溝Ｇが形成されている。また、溝形成壁３０の最下流側端部は、集砂ピット４側が開口しており、溝Ｇの最も下流側端部は集砂ピット４に接続されている。
【００３２】
図３（ｂ）に示すように、溝形成壁３０の壁底部分３００は、下流側の集砂ピット４に向かって段階的に深くなる階段形状を成している。この図３（ｂ）でも、図の右側が上流側になり左側が下流側になる。壁底部分３００は、階段形状の上段部となる第１の延在部３０１、階段形状の下段部となる第２の延在部３０２、およびこの階段形状の上段部と下段部とを繋ぐ段差部３０３とを有している。第１の延在部３０１と第２の延在部３０２は、長手方向に延在している。本実施形態では、第１の延在部３０１と第２の延在部３０２は、集砂ピット４に向かって水平に延在したものであるが、集砂ピット４に向かって下方に傾斜したものであってもよい。段差部３０３は、第１の延在部３０１と第２の延在部３０２に対して直角となっている部分である。段差部３０３には、水を吐出する第１の吐出口７１が設けられている。本実施の形態における第１の吐出口７１は、本発明の吐出口ユニットの一例に相当する。第１の吐出口７１を段差部３０３に設けることで、上流側の吐出口（後述する第２の吐出口７２）から水を吐出して溝Ｇの砂を移動させる際に、第１の吐出口７１が砂の移動の妨げとなることを防止できる。なお、本実施形態における第１の吐出口７１と第２の吐出口７２の吐出口面積は、ともに２０３７ｍｍ２である。第１の吐出口７１の上流側には、第１の吐出口７１につながる空室７５を形成する吐出ノズル７が設けられている。吐出ノズル７は、第１のＵ字状部材３１の下部に固定されている。また、第１のＵ字状部材３１の外周面３１１の一部が、吐出ノズル７の内壁の一部となっている。こうすることで、吐出ノズル７の構成を簡略化でき、吐出ノズル７の上下方向の厚みを薄くすることもできる。
【００３３】
図４（ａ）は、トラフ３と吐出ノズル７を表す図２のＣ−Ｃ断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）を上方からみた平面図である。なお、この図４（ａ）および図４（ｂ）では、トラフ３と吐出ノズル７の板厚を誇張して表している。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、吐出ノズル７は第１のＵ字状部材３１よりも幅方向に突出した流体受入口７６を備えている。この流体受入口７６には、水を供給する第１の給水管２１（図７参照）が接続されている。図４（ｂ）に示すように空室７５は平面視でＬ字状をしている。流体受入口７６から空室７５に流入した水は、空室７５で流れの向きが下流側に変化して第２の延在部３０２と平行になり、第２の延在部３０２に沿って第１の吐出口７１から吐出される。第２の延在部３０２に沿って水を吐出することで、溝Ｇに堆積した砂を溝Ｇに沿って効率よく移動させることができる。
【００３５】
図５は、図２のＤ−Ｄ断面である。この図５では背景を省略している。
【００３６】
図５に示す様に、トラフ３の幅方向両側には傾斜面６が設けられている。この傾斜面６は、トラフ３に向かって下方に４５度傾斜しており、沈砂池１の最上流端部から集砂ピット４の上流側端部の間で長手方向に延在している。沈砂池１に流れ込んだ汚水に含まれている砂は、汚水が下流側へ流れていく課程において池底部に沈降していく。傾斜面６に沈降した砂は、傾斜した傾斜面６に沿って更にトラフ３に向かって沈降するので、沈降した砂を溝Ｇに集めることができる。なお、池底面の傾斜角度は、例えば３０度であってもよく６０度であってもよい。
【００３７】
図６（ａ）は、図２で示したＥ部を拡大して示した部分断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）を左方から見た部分断面図である。
【００３８】
図６（ａ）に示すように、第１のＵ字状部材３１の最上流端部となる端面には、板状の端面壁３６が取り付けられている。上述したように、端面壁３６の下流側面３６０は、溝形成壁３０の一部を形成している。図６（ｂ）に示すように、この端面壁３６には、第２の吐出口７２が設けられている。本実施の形態における第２の吐出口７２も、本発明の吐出口ユニットの一例に相当する。第２の吐出口７２よりも上流側には、吐出口７２につながる空室７８を形成するＬ型管７７が設けられている。このＬ型管７７は、平面視でＬ字型をした管であり、水を供給する第２の給水管２２（図７参照）が接続されている。空室７８に流入した水は、空室７８で流れの向きが下流側に変化して第１の延在部３０１と平行になり、第２の吐出口７２から第１の延在部３０１に沿って吐出される。第１の延在部３０１に沿って水を吐出することで、溝Ｇに堆積した砂を溝Ｇに沿って効率よく移動させることができる。
【００３９】
図７は、図１に示す沈砂池１に設けられた給水設備のブロック図である。
【００４０】
沈砂池１には給水ポンプＰが設けられている。この給水ポンプＰは、毎分２０００リットルの水を供給するポンプである。各吐出口７１，７２，７３につながる各給水管２１、２２、２３と給水ポンプＰとの間には、分岐管２４が設けられている。なお、図７には、
図２のＢ２部に設けられた第３の吐出口７３と第３の給水管２３が示されている。また、各給水管２１、２２、２３には、それぞれ電動弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が設けられている。
【００４１】
次に、本実施形態における沈砂池１の作用について説明する。まず、沈砂池１に汚水が流れ込む。上流側に存在するトラフ３が延在する部分を汚水が流れる間に、沈砂池１に流れ込んだ汚水に含まれている砂は、沈砂池１の池底部に沈降していく。上述したように、この部分では、傾斜した傾斜面６に沈降した砂も傾斜面６に沿って更にトラフ３に向かって沈降するので、沈降した砂は溝Ｇに集まり、溝Ｇに堆積する。次に、給水ポンプＰを駆動するとともに、電動弁Ｖ２を開く。この時、電動弁Ｖ１およびＶ３は閉じられている。給水ポンプＰによって供給された毎分２０００リットルの水は、分岐管２４、第２の給水管２２を経由して第２の吐出口７２から吐出される。この吐出を５分間継続することで、第１のＵ字状部材３１の内周面３１０によって形成された溝Ｇ内の砂は、第２のＵ字状部材３２の内周面によって形成された溝Ｇまで移動する。なお、本発明者の研究によれば、毎分２０００リットルの水を５分間吐出すると、溝Ｇ内に沈殿している砂は吐出口から１０ｍ先まで移動する。本発明者の行った実験結果を図８に示す。図８は、Ｕ字状部材の内周面底部が水深が２ｍの位置になるまで汚水を入れた沈砂池において、第１のＵ字状部材３１と同形状のＵ字状部材を用い、そのＵ字状部材の上部から更に１００ｍｍ程度まで砂を堆積させて、吐出流速１６ｍ／ｓｅｃで、吐出口から毎分３０００リットル、毎分２０００リットルおよび毎分１０００リットルの水を吐出させたときの砂の移動距離を表すグラフである。図８のグラフにおける横軸は、吐出口から水を吐出した時間（秒）であり、図８のグラフにおける縦軸は、砂の移動距離（ｃｍ）である。
【００４２】
この図８のグラフに示される曲線から、むやみに吐出時間を増加しても効率良く砂を移動させることができず、効率よく砂を移動できるのは、水の吐出時間を５分程度とした場合であることが分かる。また、水の吐出時間を５分とした場合、毎分１０００リットルの水を吐出すると砂の移動距離は５ｍ強であり、毎分２０００リットルでは砂の移動距離は約１０ｍであり、毎分３０００リットルでは砂の移動距離は約１５ｍであることが分かる。
【００４３】
第２の吐出口７２から５分間継続して水を吐出させたら、電動弁Ｖ２を閉じるとともに電動弁Ｖ１を開く。これにより、給水ポンプＰによって供給された毎分２０００リットルの水は、第１の吐出口７１から吐出される。この吐出を５分間継続することで、第２のＵ字状部材３２の内周面３２０によって形成された溝Ｇ内の砂が、第３のＵ字状部材３３の内周面によって形成された溝Ｇまで移動する。その後、電動弁Ｖ１を閉じるとともに電動弁Ｖ３を開く。これにより、給水ポンプＰによって供給された毎分２０００リットルの水は、第３の吐出口７３から吐出される。この吐出を５分間継続することで、第３のＵ字状部材３２の内周面によって形成された溝Ｇ内の砂が、集砂ピット４まで移動する。最後に、給水ポンプＰを停止して電動弁Ｖ３を閉じ、揚砂ポンプ４１を駆動して集砂ピット４に移動した砂を沈砂池１の外部に搬送する。
【００４４】
なお、本実施形態では、堆積した砂を効率良く所定距離移動させるには各吐出口からの吐出流量制御を行うことが最も効果的であることを前提にしているが、そうはいっても各吐出口７１、７２、７３における水の吐出流速がいくらでも良いわけではなく、その吐出流速は、８ｍ／ｓｅｃ以上２４ｍ／ｓｅｃ以下とすることが好ましい。８ｍ／ｓｅｃ未満では、さすがに流速不足になってきてしまい、水圧との関係では砂を所定距離移動させられない場合も生じる。砂を所定距離移動させられなくなると、砂の移動方向に吐出口が多く必要になり、吐出口までの配管の数も多くなるため装置が雑多となり不経済である。２４ｍ／ｓｅｃよりも速くすると、溝Ｇに堆積した砂の一部が上方に舞い上がってしまい、その一部の砂が思うように移動しないことがある。さらに、集砂水として汚水を使用する場合、配管が小口径となりごみが詰まってしまう虞がある。また、各吐出口７１、７２、７３における水の吐出圧は、０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下とすることが好ましい。０．１ＭＰａ未満では、吐出口に加わる水圧と吐出ノズルおける圧力損失により、吐出口から水を吐出できないことがある。０．３ＭＰａよりも大きいと、溝Ｇに堆積した砂の一部が上方に舞い上がってしまい、その一部の砂が思うように移動しないことがある。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の沈砂池１によれば、溝Ｇの延在方向（長手方向）に間隔をあけて各吐出口７１、７２、７３を配置し、それぞれの吐出口７１、７２、７３から毎分２０００リットルの水を順に溝Ｇに吐出しているので、溝Ｇに堆積した砂を効率良く所定距離移動させることができる。
【００４６】
本発明は上述の実施形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形を行うことが出来る。以下の説明では、これまで説明したきた沈砂池１との相違点を中心に説明する。また、これまで説明した構成要素と同じ構成要素には、これまで用いた符号と同じ符号を付して説明は省略する。
【００４７】
図９は、吐出ノズル７の変形例を示す部分断面図である。
【００４８】
この変形例では、吐出ノズル７の先端に、段差部３０３よりも溝Ｇ側に突出した吐出管７９を設けている。この吐出管７９の下流側端部には水を吐出する吐出口７４が設けられている。この変形例では、吐出管７９の、溝Ｇに突出している外形部分が、溝形成壁３０の一部となる。なお、この変形例においては、吐出管７９の、溝Ｇに突出している部分の真下に砂が堆積してしまうと、その砂を移動させることが困難になるという欠点がある。
【００４９】
また、上述の実施形態では、溝Ｇの延在方向における所定位置（５ｍ間隔）毎に、吐出口７１，７２，７３をそれぞれ一つづつ設けた例を説明したが、溝Ｇの延在方向における所定位置毎に複数の吐出口を設けてもよい。所定位置毎に複数の吐出口を設けた場合には、所定位置毎に設けられた複数の吐出口から吐出する水の総量が毎分２０００リットルとなる。また、本実施形態では、トラフ３を一つのみ設けた例を説明したが、トラフ３を並列に複数設けてもよい。また、本実施形態では、Ｕ字状部材３１、３２、３３を断面視Ｕ字状に形成したが、半円形状に形成してもよく、上方が開口した矩形状であってもよく、下側に向かって曲率半径が小さくなる半卵形管形状としてもよい。半卵形管形状とした場合、石などの重量物が管の底部に沈降していても、その重量物を水の流れにより移動させやすいという効果がある。
【００５０】
また、各吐出口７１、７２、７３から吐出する水は、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下であれば、毎分２０００リットルでなくてもよい。毎分１０００リットル未満の場合、溝Ｇに堆積した砂が殆ど移動しないことがある。毎分３０００リットルよりも多いと、溝Ｇに堆積した砂が上方に舞い上がってしまい思うように砂が移動しないことがある。このことをさらに詳細に説明すると、本実施形態では、堆積した砂を効率良く所定距離移動させるには各吐出口からの吐出流量制御を行うことが最も効果的であることを前提にしているが、仮に、吐出流速を１６ｍ／ｓｅｃとした場合、吐出流量を毎分８００リットルに落とすと、砂が所定距離移動しなくなるばかりか、吐出口やその吐出口につながる配管が小口径となり、集砂水として汚水を使用する場合、ごみが詰まってしまう虞がある。さらに、砂が所定距離移動しなくなるために、砂の移動方向に吐出口が多く必要になり、吐出口までの配管の数も多くなるため装置が雑多となり不経済である。一方、吐出流速を同じく１６ｍ／ｓｅｃとした場合、吐出流量を毎分３２００リットルに上げると、溝Ｇに堆積した砂の一部が上方に舞い上がってしまい、その一部の砂が思うように移動しないことがある。
【００５１】
また、ポンプＰを３台設け、各ポンプＰを各吐出口７１、７２、７３それぞれと接続し、各ポンプＰから同時に水を供給してもよい。各ポンプＰから同時に供給することで砂の移動時間を短縮することができる。なお、図８に示したように、各吐出口から吐出する水の量は、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の範囲内であれば、多い方が砂の移動距離を増加させることができる。ただし、既設の沈砂池を改修して吐出口を設置する場合、沈砂池の水位が上昇してしまわないように、吐出口から同時に吐出する水の量を揚水ポンプ５１の揚水量よりも少なくすることが好ましい。換言すれば、吐出口から吐出される水の単位時間あたりの吐出量の総量を、該単位時間あたりにくみ上げる揚水ポンプを備えた態様であることが好ましい。
【００５２】
続いて、他の実施形態について説明する。この他の各実施形態の説明でも、これまで説明したきた沈砂池１との相違点を中心に説明する。また、これまで説明した構成要素と同じ構成要素には、これまで用いた符号と同じ符号を付して説明は省略する。
【００５３】
図１０は、本発明の他の実施形態である沈砂池１０を幅方向の中央で切断した断面図である。
【００５４】
この他の実施形態の沈砂池１０は、先の実施形態の沈砂池１とは集砂ピット４を設けた位置が異なる。この沈砂池１０は、集砂ピット４の上流側に上流側トラフ８を有し、集砂ピット４の下流側に下流側トラフ９を有している。また、先の実施形態とは異なり、上流側トラフ８および下流側トラフ９には、接続部材が存在せず、単体のＵ字状部材によって形成されている。上流側トラフ８と下流側トラフ９は、それぞれ板厚４ｍｍのステンレス製の板材を、断面Ｕ字形状に成形したものである。この他の実施形態では、上流側トラフ８の長手方向の長さは７ｍであり、下流側トラフ９の長手方向の長さは８ｍである。
【００５５】
図１０に示すＸ１部およびＸ２部は、先の実施形態の説明で用いた図６（ａ）および図６（ｂ）に示した構成と同一の構成をしており、上流側トラフ８に取り付けられた端面壁の下流側面に上流側吐出口８１（図１１参照）が設けられ、下流側トラフ９に取り付けられた端面壁の上流側面に下流側吐出口９１（図１１参照）が設けられている。この他の実施形態では、上流側トラフ８の内周面と、上流側トラフ８に取り付けられた端面壁の下流側面によって上流側溝形成壁８０が形成されている。この上流側溝形成壁８０によって上流側の溝Ｇが形成されている。この上流側の溝Ｇの最も下流側端部は、集砂ピット４に接続されている。また、下流側トラフ９の内周面と下流側トラフ９に取り付けられた端面壁の上流側面によって下流側溝形成壁９０が形成されている。この下流側溝形成壁９０によって下流側の溝Ｇが形成されている。この下流側の溝Ｇの最も上流側端部は、集砂ピット４に接続されている。
【００５６】
図１１は、図１０に示す沈砂池１０に設けられた給水設備のブロック図である。
【００５７】
沈砂池１０には給水ポンプＰが設けられている。この給水ポンプＰは、毎分２０００リットルの水を供給するポンプである。各吐出口８１，９１につながる各給水管２５、２６と給水ポンプＰとの間には、分岐管２７が設けられている。また、各給水管２５、２６には、それぞれ電動弁Ｖ４、Ｖ５が設けられている。
【００５８】
次に、本実施形態における沈砂池１０の作用について説明する。まず、沈砂池１０に汚水が流れ込む。上流側トラフ８、下流側トラフ９および集砂ピット４が存在する部分を汚水が流れる間に、沈砂池１に流れ込んだ汚水に含まれている砂は、沈砂池１の池底に沈降していく。この部分では、傾斜した傾斜面６に沈降した砂も傾斜面６に沿って上流側トラフ８或いは下流側トラフ９に向かって沈降する。次に、給水ポンプＰを駆動するとともに、電動弁Ｖ４を開く。この時、電動弁Ｖ５は閉じられている。給水ポンプＰによって供給された毎分２０００リットルの水は、分岐管２７、給水管２５を経由して上流側吐出口８１から吐出される。この吐出を５分間継続することで、上流側の溝Ｇ内の砂は、集砂ピット４まで移動する。次に、電動弁Ｖ４を閉じるとともに電動弁Ｖ５を開く。これにより、給水ポンプＰによって供給された毎分２０００リットルの水は、下流側吐出口９１から吐出される。この吐出を５分間継続することで、下流側の溝Ｇ内の砂は、集砂ピット４まで移動する。最後に、給水ポンプＰを停止して電動弁Ｖ５を閉じ、揚砂ポンプ４１を駆動して集砂ピット４に移動した砂を沈砂池１の外部に搬送する。以上の動作を所定時間毎に繰り返す。
【００５９】
以上説明したように、他の実施形態の沈砂池１０によれば、上流側溝形成壁８０の上流側端部に上流側吐出口８１を配置し、下流側溝形成壁９０の下流側端部に下流側吐出口９１を配置して、それぞれの吐出口から毎分２０００リットルの水を上流側の溝Ｇと下流側の溝Ｇに向かって吐出しているので、溝に堆積した砂を効率良く所定距離移動させることができる。また、この沈砂池１０では、集砂ピット４の上流側と集砂ピット４の下流側にそれぞれ溝Ｇを設けることで、溝Ｇにおける延在方向の長さが短かくなる。溝Ｇにおける延在方向の長さを短くすることで、溝Ｇの途中に吐出口を省略でき、上流側トラフ８、下流側トラフ９の構造を簡略化できる。
【００６０】
なお、以上説明した各実施形態や変形例の記載それぞれにのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を他の実施形態や変形例に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 沈砂池
３０ 溝形成壁
３００ 壁底部分
３０１ 第１の延在部
３０２ 第２の延在部
３０３ 段差部
４ 集砂ピット
６ 池底面
７ 吐出ノズル
７１ 第１の吐出口
７２ 第２の吐出口
７３ 第３の吐出口
Ｇ 溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受け入れた水に含まれている砂が沈降する沈砂池およびその集砂方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理システムには、下水または雨水などの汚水を受け入れ、その汚水に含まれている砂を池底部に沈降させた後、池底部に堆積した砂を集砂ピットに移動させて汚水から取り除く沈砂池が設けられているものがある。この沈砂池には、沈砂池の池底部分に堆積した砂を集めるためのスクリューコンベアなどの機械部分を有する機械式の集砂手段を備えているものが存在する。機械式の集砂手段を備えた沈砂池として、たとえば特許文献１に記載されたものが知られている。また、沈砂池には、沈砂池の池底部に堆積した砂を、複数の吐出口から吐出した流体の流れにより集砂ピットに向けて移動させる集砂手段を備えているものも存在する。このような吐出口を備えた沈砂池として、たとえば特許文献２〜４に記載されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６０４１７号公報
【特許文献２】特開２００１−２７６５０７号公報
【特許文献３】特開２００２−１５９８０３号公報
【特許文献４】特開平９−７０５０３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、特許文献１に示される機械式の集砂手段を備えた沈砂池は、スクリューコンベアなどの機械部分が動作して砂を集砂ピットに集めるため、その機械部分が摩耗したり、汚物などが機械部分に噛み込んでトラブルが生じる可能性がある。さらに、汚水中にある機械部分が腐食する可能性もあり、維持管理費が高くなるという問題がある。吐出口から吐出した流体の流れにより砂を集砂ピットに向けて移動させる集砂手段を備えた沈砂池は、機械式の集砂手段を備えた集砂池の様に機械部分の摩耗などによる問題は生じない。しかし、特許文献２に示される沈砂池は、沈砂池内の汚水を取り除いた後に吐出口から流体を吐出させるものであり、沈砂池内から汚水を取り除く機会が得られる沈砂池にしか適用できないという問題がある。また、特許文献３や特許文献４に示される沈砂池は、吐出口から吐出する水の圧力に頼って砂を移動させようとするものである。しかし、堆積した砂を水の圧力に頼って移動させようとしても、砂が十分に移動しなかったり、せっかく池底に堆積した砂が上方に舞い上がってしまい、思うように砂が移動しないという問題がある。特許文献４に示される沈砂池は、砂の舞い上がりを防止するために隔壁を設けるものであるが、隔壁によって砂の移動が阻害されたり、隔壁の上や中に砂が溜まってしまう虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑み、堆積した砂を効率良く所定距離移動させることができる工夫がなされた沈砂池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】
上記目的を解決する本発明の沈砂池は、受け入れた水に含まれている砂が沈降する沈砂池において、
池底部に設けられ、沈降した砂が堆積する溝を形成する溝形成壁と、
前記池底部に設けられ、前記溝が接続した集砂ピットと、
前記溝形成壁に配置され、前記溝の延在方向における所定位置から該溝に流体を吐出する１又は複数の吐出口からなる吐出口ユニットとを備え、
前記吐出口ユニットは、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するものであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の沈砂池によれば、吐出口ユニットから毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するので、堆積した砂を効率良く所定距離移動させることができる。
【０００８】
ここで、前記吐出ユニットが複数の吐出口からなるものである場合には、該複数の吐出口からの吐出量の単位時間当たりの総計が毎分１０００リットル以上３０００リットル以下であることになる。
【０００９】
また、前記突出口ユニットは、前記溝の延在方向に間隔をあけて前記溝形成壁に複数配置されていてもよい。
【００１０】
本発明の沈砂池において、前記池底部は、前記溝に連なる底面を備え、
前記底面は、前記溝に向かって下方へ傾斜したものであることが好ましい。
【００１１】
前記底面が溝に向かって傾斜しているので、沈降した砂を溝に集めることができる。
【００１２】
本発明の沈砂池において、前記溝形成壁は、壁底部分に前記集砂ピットに向かって延在した延在部を有するものであり、
前記吐出口は、前記延在部に沿って流体を吐出するものであることが好ましい。
【００１３】
こうすることで、砂を溝に沿って効率的に移動できる。
【００１４】
本発明の沈砂池において、前記溝形成壁は、前記集砂ピットに向かって段階的に深くなる階段形状の壁底部分を有し、
前記吐出口ユニットは、階段形状の壁底部分における上段部と下段部を繋ぐ段差部に配置されたものであることも好ましい。
【００１５】
吐出口ユニットを段差部に配置することで、吐出口ユニットが砂の移動の妨げとならない。
【００１６】
本発明の沈砂池において、前記溝形成壁は、少なくとも一部が板状の部材の内周面からなるものであり、
前記板状の部材の外周面の一部を前記吐出口ユニットにつながる内壁の一部とした吐出ノズルを備えていることも好ましい態様の一つである。
【００１７】
この態様によれば、吐出ノズルの構成が簡略化できる上に、吐出ノズルの上下方向の厚みを抑制することができる。
【００１８】
本発明の沈砂池の集砂方法は、受け入れた水に含まれている砂が沈降する沈砂池において該砂を集める集砂方法であって、
前記砂を池底部に設けられた溝に沈降させる沈降ステップと、
前記溝の延在方向における所定位置から流体を該溝に吐出し、該溝に沈降した砂を該溝に接続した集砂ピットに向けて該流体の流れにより移動させる集砂ステップとを有し、
前記集砂ステップは、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するステップであることを特徴とする。
【００１９】
本発明の沈砂池の集砂方法によれば、吐出口ユニットから毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するので、堆積した砂を効率良く所定距離移動させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、堆積した砂を効率良く所定距離移動させることができる沈砂池およびその集砂方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に相当する沈砂池を上方から見た平面図である。
【図２】図１に示す沈砂池のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は、トラフにおける図２で示したＢ１部を示した部分斜視図であり、（ｂ）は、図２で示したＢ１部を拡大して示した部分断面図である。
【図４】（ａ）は、トラフと吐出ノズルを表す図２のＣ−Ｃ断面図であり、（ｂ）は、（ａ）を上方からみた平面図である。
【図５】図５は、図２のＤ−Ｄ断面である。
【図６】（ａ）は、図２で示したＥ部を拡大して示した部分断面図であり、（ｂ）は、（ａ）を左方から見た部分断面図である。
【図７】図１に示す沈砂池に設けられた給水設備のブロック図である。
【図８】吐出口から毎分３０００リットル、毎分２０００リットルおよび毎分１０００リットルの水を吐出させたときの砂の移動距離を表すグラフである。
【図９】突出ノズルの変形例を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態である沈砂池を幅方向の中央で切断した断面図である。
【図１１】図１０に示す沈砂池に設けられた給水設備のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施形態である沈砂池は、下水処理システムの上流側に配置され、下水または雨水などの汚水に含まれる砂を沈降させた後、沈降させた砂を集砂ピットに移動させて汚水から取り除くものである。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に相当する沈砂池１を上方から見た平面図であり、図２は、図１に示す沈砂池１のＡ−Ａ断面図である。
【００２４】
図１に示すように、沈砂池１は、トラフ３と、集砂ピット４と、ポンプ井５とを備えた平面視長方形状の池である。以下、沈砂池１の長辺方向を長手方向と称し、短辺方向を幅方向と称することがある。図示しない下水管などから沈砂池１に流れ込んだ汚水は、沈砂池１内をゆっくりと下流側に流れていく。図１および図２では図の右側が上流側になり左側が下流側になる。トラフ３は、沈砂池１の池底部に設けられたものである。池底部には
後述するように傾斜面６が設けられ、傾斜面６につながるようにトラフ３が設けられている。沈砂池１に流れ込んだ汚水中の砂は、沈砂池１の上流側で池底部に向かって沈降し、池底部に堆積する。
【００２５】
ポンプ井５は、砂が取り除かれた汚水が貯留されるものである。ポンプ井５は、沈砂池１の最も下流側に配置されている。また、図２に示すように、ポンプ井５の底面が沈砂池１における最深部となっている。ポンプ井５の内部には、揚水ポンプ５１が設けられている。この揚水ポンプ５１は、ポンプ井５に貯留された汚水を沈砂池１の外部に移動するものである。揚水ポンプ５１には揚水管５２が接続されている。揚水ポンプ５１によって吸引された汚水は、この揚水管５２を通して不図示の沈殿池に送られる。図２に示すＷＬは汚水の水面を表している。なお、この水面ＷＬの位置は、沈砂池１へ流れ込む汚水の量によって、トラフ３の底面からの高さが例えば１ｍ以上５ｍ以下の範囲で変化する。
【００２６】
池底部の、ポンプ井５よりも上流側の部分には、集砂ピット４が設けられている。集砂ピット４の内部には、揚砂ポンプ４１が設けられている。この揚砂ポンプ４１は、集砂ピット４の底面近傍に配置されており、集砂ピット４に集められた砂を沈砂池１の外部に搬送するものである。揚砂ポンプ４１には揚砂管４２が接続されている。揚砂ポンプ４１によって吸引された砂は、この揚砂管４２を通して沈砂池１の外部に送られる。
【００２７】
池底部の、集砂ピット４よりも上流側の部分には、トラフ３が設けられている。図１に示すように、トラフ３は、沈砂池１の幅方向中央に設けられたものである。また、トラフ３は、第１のＵ字状部材３１と、第２のＵ字状部材３２と、第３のＵ字状部材３３と、第１の接続部材３４と、第２の接続部材３５とから構成されている。第１の接続部材３４は、第１のＵ字状部材３１と第２のＵ字状部材３２とを繋ぐものである。また、第２の接続部材３５は、第２のＵ字状部材３２と第３のＵ字状部材３３とを繋ぐものである。本実施形態では、各Ｕ字状部材３１，３２、３３の長手方向の長さはそれぞれ５ｍである。各Ｕ字状部材３１、３２、３３は、板厚４ｍｍのステンレス製の板材（本発明にいう板状の部材の一例に相当）を、断面Ｕ字形状に成形したものである。
【００２８】
図３（ａ）は、トラフ３における図２で示したＢ１部を示した部分斜視図である。この図３（ａ）では、トラフ３を透明なものとして表している。また、図３（ｂ）は、図２で示したＢ１部を拡大して示した部分断面図である。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、この第１のＵ字状部材３１と第２のＵ字状部材３２は、下側部分となる半円筒状部分と上側部分となる２つの平面部分とから構成されている。第１のＵ字状部材３１と第２のＵ字状部材３２とは、半円筒状部分の内径および平面部分の幅方向の間隔が異なる。本実施形態では、第１のＵ字状部材３１の半円筒状部分の内径および平面部分の幅方向の間隔はそれぞれ３００ｍｍであり、第２のＵ字状部材３２の半円筒状部分の内径および平面部分の幅方向の間隔はそれぞれ３５０ｍｍである。第１の接続部材３４は、板厚４ｍｍのステンレス製の板材を打ち抜き加工したものである。第１のＵ字状部材３１と第１の接続部材３４は溶接により接合されており、第２のＵ字状部材３２と第１の接続部材３４も溶接により接合されている。
【００３０】
図１及び図２に示した第３のＵ字状部材３３と第２の接続部材３５も板厚４ｍｍのステンレス製の板材で形成されている。第３のＵ字状部材３３の半円筒状部分の内径および平面部分の幅方向の間隔はそれぞれ４００ｍｍである。図２に示したＢ２部は、Ｂ１部と大きさが異なる他は同一の形状および構成を有するのでＢ１部のみ説明してＢ２部の説明は省略する。
【００３１】
第１のＵ字状部材３１の内周面３１０、第２のＵ字状部材３２の内周面３２０、第３のＵ字状部材３３の内周面(図示省略)、第１の接続部材３４の下流側面３４０、第２のＵ字状部材３２の下流側面（図示省略）、および後述する端面壁３６（図６（ａ）参照）の下流側面３６０によって溝形成壁３０が形成されている。この溝形成壁３０によって、沈砂池１の最上流端部から集砂ピット４まで長手方向に延在する溝Ｇが形成されている。また、溝形成壁３０の最下流側端部は、集砂ピット４側が開口しており、溝Ｇの最も下流側端部は集砂ピット４に接続されている。
【００３２】
図３（ｂ）に示すように、溝形成壁３０の壁底部分３００は、下流側の集砂ピット４に向かって段階的に深くなる階段形状を成している。この図３（ｂ）でも、図の右側が上流側になり左側が下流側になる。壁底部分３００は、階段形状の上段部となる第１の延在部３０１、階段形状の下段部となる第２の延在部３０２、およびこの階段形状の上段部と下段部とを繋ぐ段差部３０３とを有している。第１の延在部３０１と第２の延在部３０２は、長手方向に延在している。本実施形態では、第１の延在部３０１と第２の延在部３０２は、集砂ピット４に向かって水平に延在したものであるが、集砂ピット４に向かって下方に傾斜したものであってもよい。段差部３０３は、第１の延在部３０１と第２の延在部３０２に対して直角となっている部分である。段差部３０３には、水を吐出する第１の吐出口７１が設けられている。本実施の形態における第１の吐出口７１は、本発明の吐出口ユニットの一例に相当する。第１の吐出口７１を段差部３０３に設けることで、上流側の吐出口（後述する第２の吐出口７２）から水を吐出して溝Ｇの砂を移動させる際に、第１の吐出口７１が砂の移動の妨げとなることを防止できる。なお、本実施形態における第１の吐出口７１と第２の吐出口７２の吐出口面積は、ともに２０３７ｍｍ２である。第１の吐出口７１の上流側には、第１の吐出口７１につながる空室７５を形成する吐出ノズル７が設けられている。吐出ノズル７は、第１のＵ字状部材３１の下部に固定されている。また、第１のＵ字状部材３１の外周面３１１の一部が、吐出ノズル７の内壁の一部となっている。こうすることで、吐出ノズル７の構成を簡略化でき、吐出ノズル７の上下方向の厚みを薄くすることもできる。
【００３３】
図４（ａ）は、トラフ３と吐出ノズル７を表す図２のＣ−Ｃ断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）を上方からみた平面図である。なお、この図４（ａ）および図４（ｂ）では、トラフ３と吐出ノズル７の板厚を誇張して表している。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、吐出ノズル７は第１のＵ字状部材３１よりも幅方向に突出した流体受入口７６を備えている。この流体受入口７６には、水を供給する第１の給水管２１（図７参照）が接続されている。図４（ｂ）に示すように空室７５は平面視でＬ字状をしている。流体受入口７６から空室７５に流入した水は、空室７５で流れの向きが下流側に変化して第２の延在部３０２と平行になり、第２の延在部３０２に沿って第１の吐出口７１から吐出される。第２の延在部３０２に沿って水を吐出することで、溝Ｇに堆積した砂を溝Ｇに沿って効率よく移動させることができる。
【００３５】
図５は、図２のＤ−Ｄ断面である。この図５では背景を省略している。
【００３６】
図５に示す様に、トラフ３の幅方向両側には傾斜面６が設けられている。この傾斜面６は、トラフ３に向かって下方に４５度傾斜しており、沈砂池１の最上流端部から集砂ピット４の上流側端部の間で長手方向に延在している。沈砂池１に流れ込んだ汚水に含まれている砂は、汚水が下流側へ流れていく課程において池底部に沈降していく。傾斜面６に沈降した砂は、傾斜した傾斜面６に沿って更にトラフ３に向かって沈降するので、沈降した砂を溝Ｇに集めることができる。なお、池底面の傾斜角度は、例えば３０度であってもよく６０度であってもよい。
【００３７】
図６（ａ）は、図２で示したＥ部を拡大して示した部分断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）を左方から見た部分断面図である。
【００３８】
図６（ａ）に示すように、第１のＵ字状部材３１の最上流端部となる端面には、板状の端面壁３６が取り付けられている。上述したように、端面壁３６の下流側面３６０は、溝形成壁３０の一部を形成している。図６（ｂ）に示すように、この端面壁３６には、第２の吐出口７２が設けられている。本実施の形態における第２の吐出口７２も、本発明の吐出口ユニットの一例に相当する。第２の吐出口７２よりも上流側には、吐出口７２につながる空室７８を形成するＬ型管７７が設けられている。このＬ型管７７は、平面視でＬ字型をした管であり、水を供給する第２の給水管２２（図７参照）が接続されている。空室７８に流入した水は、空室７８で流れの向きが下流側に変化して第１の延在部３０１と平行になり、第２の吐出口７２から第１の延在部３０１に沿って吐出される。第１の延在部３０１に沿って水を吐出することで、溝Ｇに堆積した砂を溝Ｇに沿って効率よく移動させることができる。
【００３９】
図７は、図１に示す沈砂池１に設けられた給水設備のブロック図である。
【００４０】
沈砂池１には給水ポンプＰが設けられている。この給水ポンプＰは、毎分２０００リットルの水を供給するポンプである。各吐出口７１，７２，７３につながる各給水管２１、２２、２３と給水ポンプＰとの間には、分岐管２４が設けられている。なお、図７には、
図２のＢ２部に設けられた第３の吐出口７３と第３の給水管２３が示されている。また、各給水管２１、２２、２３には、それぞれ電動弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が設けられている。
【００４１】
次に、本実施形態における沈砂池１の作用について説明する。まず、沈砂池１に汚水が流れ込む。上流側に存在するトラフ３が延在する部分を汚水が流れる間に、沈砂池１に流れ込んだ汚水に含まれている砂は、沈砂池１の池底部に沈降していく。上述したように、この部分では、傾斜した傾斜面６に沈降した砂も傾斜面６に沿って更にトラフ３に向かって沈降するので、沈降した砂は溝Ｇに集まり、溝Ｇに堆積する。次に、給水ポンプＰを駆動するとともに、電動弁Ｖ２を開く。この時、電動弁Ｖ１およびＶ３は閉じられている。給水ポンプＰによって供給された毎分２０００リットルの水は、分岐管２４、第２の給水管２２を経由して第２の吐出口７２から吐出される。この吐出を５分間継続することで、第１のＵ字状部材３１の内周面３１０によって形成された溝Ｇ内の砂は、第２のＵ字状部材３２の内周面によって形成された溝Ｇまで移動する。なお、本発明者の研究によれば、毎分２０００リットルの水を５分間吐出すると、溝Ｇ内に沈殿している砂は吐出口から１０ｍ先まで移動する。本発明者の行った実験結果を図８に示す。図８は、Ｕ字状部材の内周面底部が水深が２ｍの位置になるまで汚水を入れた沈砂池において、第１のＵ字状部材３１と同形状のＵ字状部材を用い、そのＵ字状部材の上部から更に１００ｍｍ程度まで砂を堆積させて、吐出流速１６ｍ／ｓｅｃで、吐出口から毎分３０００リットル、毎分２０００リットルおよび毎分１０００リットルの水を吐出させたときの砂の移動距離を表すグラフである。図８のグラフにおける横軸は、吐出口から水を吐出した時間（秒）であり、図８のグラフにおける縦軸は、砂の移動距離（ｃｍ）である。
【００４２】
この図８のグラフに示される曲線から、むやみに吐出時間を増加しても効率良く砂を移動させることができず、効率よく砂を移動できるのは、水の吐出時間を５分程度とした場合であることが分かる。また、水の吐出時間を５分とした場合、毎分１０００リットルの水を吐出すると砂の移動距離は５ｍ強であり、毎分２０００リットルでは砂の移動距離は約１０ｍであり、毎分３０００リットルでは砂の移動距離は約１５ｍであることが分かる。
【００４３】
第２の吐出口７２から５分間継続して水を吐出させたら、電動弁Ｖ２を閉じるとともに電動弁Ｖ１を開く。これにより、給水ポンプＰによって供給された毎分２０００リットルの水は、第１の吐出口７１から吐出される。この吐出を５分間継続することで、第２のＵ字状部材３２の内周面３２０によって形成された溝Ｇ内の砂が、第３のＵ字状部材３３の内周面によって形成された溝Ｇまで移動する。その後、電動弁Ｖ１を閉じるとともに電動弁Ｖ３を開く。これにより、給水ポンプＰによって供給された毎分２０００リットルの水は、第３の吐出口７３から吐出される。この吐出を５分間継続することで、第３のＵ字状部材３２の内周面によって形成された溝Ｇ内の砂が、集砂ピット４まで移動する。最後に、給水ポンプＰを停止して電動弁Ｖ３を閉じ、揚砂ポンプ４１を駆動して集砂ピット４に移動した砂を沈砂池１の外部に搬送する。
【００４４】
なお、本実施形態では、堆積した砂を効率良く所定距離移動させるには各吐出口からの吐出流量制御を行うことが最も効果的であることを前提にしているが、そうはいっても各吐出口７１、７２、７３における水の吐出流速がいくらでも良いわけではなく、その吐出流速は、８ｍ／ｓｅｃ以上２４ｍ／ｓｅｃ以下とすることが好ましい。８ｍ／ｓｅｃ未満では、さすがに流速不足になってきてしまい、水圧との関係では砂を所定距離移動させられない場合も生じる。砂を所定距離移動させられなくなると、砂の移動方向に吐出口が多く必要になり、吐出口までの配管の数も多くなるため装置が雑多となり不経済である。２４ｍ／ｓｅｃよりも速くすると、溝Ｇに堆積した砂の一部が上方に舞い上がってしまい、その一部の砂が思うように移動しないことがある。さらに、集砂水として汚水を使用する場合、配管が小口径となりごみが詰まってしまう虞がある。また、各吐出口７１、７２、７３における水の吐出圧は、０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下とすることが好ましい。０．１ＭＰａ未満では、吐出口に加わる水圧と吐出ノズルおける圧力損失により、吐出口から水を吐出できないことがある。０．３ＭＰａよりも大きいと、溝Ｇに堆積した砂の一部が上方に舞い上がってしまい、その一部の砂が思うように移動しないことがある。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の沈砂池１によれば、溝Ｇの延在方向（長手方向）に間隔をあけて各吐出口７１、７２、７３を配置し、それぞれの吐出口７１、７２、７３から毎分２０００リットルの水を順に溝Ｇに吐出しているので、溝Ｇに堆積した砂を効率良く所定距離移動させることができる。
【００４６】
本発明は上述の実施形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形を行うことが出来る。以下の説明では、これまで説明したきた沈砂池１との相違点を中心に説明する。また、これまで説明した構成要素と同じ構成要素には、これまで用いた符号と同じ符号を付して説明は省略する。
【００４７】
図９は、吐出ノズル７の変形例を示す部分断面図である。
【００４８】
この変形例では、吐出ノズル７の先端に、段差部３０３よりも溝Ｇ側に突出した吐出管７９を設けている。この吐出管７９の下流側端部には水を吐出する吐出口７４が設けられている。この変形例では、吐出管７９の、溝Ｇに突出している外形部分が、溝形成壁３０の一部となる。なお、この変形例においては、吐出管７９の、溝Ｇに突出している部分の真下に砂が堆積してしまうと、その砂を移動させることが困難になるという欠点がある。
【００４９】
また、上述の実施形態では、溝Ｇの延在方向における所定位置（５ｍ間隔）毎に、吐出口７１，７２，７３をそれぞれ一つづつ設けた例を説明したが、溝Ｇの延在方向における所定位置毎に複数の吐出口を設けてもよい。所定位置毎に複数の吐出口を設けた場合には、所定位置毎に設けられた複数の吐出口から吐出する水の総量が毎分２０００リットルとなる。また、本実施形態では、トラフ３を一つのみ設けた例を説明したが、トラフ３を並列に複数設けてもよい。また、本実施形態では、Ｕ字状部材３１、３２、３３を断面視Ｕ字状に形成したが、半円形状に形成してもよく、上方が開口した矩形状であってもよく、下側に向かって曲率半径が小さくなる半卵形管形状としてもよい。半卵形管形状とした場合、石などの重量物が管の底部に沈降していても、その重量物を水の流れにより移動させやすいという効果がある。
【００５０】
また、各吐出口７１、７２、７３から吐出する水は、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下であれば、毎分２０００リットルでなくてもよい。毎分１０００リットル未満の場合、溝Ｇに堆積した砂が殆ど移動しないことがある。毎分３０００リットルよりも多いと、溝Ｇに堆積した砂が上方に舞い上がってしまい思うように砂が移動しないことがある。このことをさらに詳細に説明すると、本実施形態では、堆積した砂を効率良く所定距離移動させるには各吐出口からの吐出流量制御を行うことが最も効果的であることを前提にしているが、仮に、吐出流速を１６ｍ／ｓｅｃとした場合、吐出流量を毎分８００リットルに落とすと、砂が所定距離移動しなくなるばかりか、吐出口やその吐出口につながる配管が小口径となり、集砂水として汚水を使用する場合、ごみが詰まってしまう虞がある。さらに、砂が所定距離移動しなくなるために、砂の移動方向に吐出口が多く必要になり、吐出口までの配管の数も多くなるため装置が雑多となり不経済である。一方、吐出流速を同じく１６ｍ／ｓｅｃとした場合、吐出流量を毎分３２００リットルに上げると、溝Ｇに堆積した砂の一部が上方に舞い上がってしまい、その一部の砂が思うように移動しないことがある。
【００５１】
また、ポンプＰを３台設け、各ポンプＰを各吐出口７１、７２、７３それぞれと接続し、各ポンプＰから同時に水を供給してもよい。各ポンプＰから同時に供給することで砂の移動時間を短縮することができる。なお、図８に示したように、各吐出口から吐出する水の量は、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の範囲内であれば、多い方が砂の移動距離を増加させることができる。ただし、既設の沈砂池を改修して吐出口を設置する場合、沈砂池の水位が上昇してしまわないように、吐出口から同時に吐出する水の量を揚水ポンプ５１の揚水量よりも少なくすることが好ましい。換言すれば、吐出口から吐出される水の単位時間あたりの吐出量の総量を、該単位時間あたりにくみ上げる揚水ポンプを備えた態様であることが好ましい。
【００５２】
続いて、他の実施形態について説明する。この他の各実施形態の説明でも、これまで説明したきた沈砂池１との相違点を中心に説明する。また、これまで説明した構成要素と同じ構成要素には、これまで用いた符号と同じ符号を付して説明は省略する。
【００５３】
図１０は、本発明の他の実施形態である沈砂池１０を幅方向の中央で切断した断面図である。
【００５４】
この他の実施形態の沈砂池１０は、先の実施形態の沈砂池１とは集砂ピット４を設けた位置が異なる。この沈砂池１０は、集砂ピット４の上流側に上流側トラフ８を有し、集砂ピット４の下流側に下流側トラフ９を有している。また、先の実施形態とは異なり、上流側トラフ８および下流側トラフ９には、接続部材が存在せず、単体のＵ字状部材によって形成されている。上流側トラフ８と下流側トラフ９は、それぞれ板厚４ｍｍのステンレス製の板材を、断面Ｕ字形状に成形したものである。この他の実施形態では、上流側トラフ８の長手方向の長さは７ｍであり、下流側トラフ９の長手方向の長さは８ｍである。
【００５５】
図１０に示すＸ１部およびＸ２部は、先の実施形態の説明で用いた図６（ａ）および図６（ｂ）に示した構成と同一の構成をしており、上流側トラフ８に取り付けられた端面壁の下流側面に上流側吐出口８１（図１１参照）が設けられ、下流側トラフ９に取り付けられた端面壁の上流側面に下流側吐出口９１（図１１参照）が設けられている。この他の実施形態では、上流側トラフ８の内周面と、上流側トラフ８に取り付けられた端面壁の下流側面によって上流側溝形成壁８０が形成されている。この上流側溝形成壁８０によって上流側の溝Ｇが形成されている。この上流側の溝Ｇの最も下流側端部は、集砂ピット４に接続されている。また、下流側トラフ９の内周面と下流側トラフ９に取り付けられた端面壁の上流側面によって下流側溝形成壁９０が形成されている。この下流側溝形成壁９０によって下流側の溝Ｇが形成されている。この下流側の溝Ｇの最も上流側端部は、集砂ピット４に接続されている。
【００５６】
図１１は、図１０に示す沈砂池１０に設けられた給水設備のブロック図である。
【００５７】
沈砂池１０には給水ポンプＰが設けられている。この給水ポンプＰは、毎分２０００リットルの水を供給するポンプである。各吐出口８１，９１につながる各給水管２５、２６と給水ポンプＰとの間には、分岐管２７が設けられている。また、各給水管２５、２６には、それぞれ電動弁Ｖ４、Ｖ５が設けられている。
【００５８】
次に、本実施形態における沈砂池１０の作用について説明する。まず、沈砂池１０に汚水が流れ込む。上流側トラフ８、下流側トラフ９および集砂ピット４が存在する部分を汚水が流れる間に、沈砂池１に流れ込んだ汚水に含まれている砂は、沈砂池１の池底に沈降していく。この部分では、傾斜した傾斜面６に沈降した砂も傾斜面６に沿って上流側トラフ８或いは下流側トラフ９に向かって沈降する。次に、給水ポンプＰを駆動するとともに、電動弁Ｖ４を開く。この時、電動弁Ｖ５は閉じられている。給水ポンプＰによって供給された毎分２０００リットルの水は、分岐管２７、給水管２５を経由して上流側吐出口８１から吐出される。この吐出を５分間継続することで、上流側の溝Ｇ内の砂は、集砂ピット４まで移動する。次に、電動弁Ｖ４を閉じるとともに電動弁Ｖ５を開く。これにより、給水ポンプＰによって供給された毎分２０００リットルの水は、下流側吐出口９１から吐出される。この吐出を５分間継続することで、下流側の溝Ｇ内の砂は、集砂ピット４まで移動する。最後に、給水ポンプＰを停止して電動弁Ｖ５を閉じ、揚砂ポンプ４１を駆動して集砂ピット４に移動した砂を沈砂池１の外部に搬送する。以上の動作を所定時間毎に繰り返す。
【００５９】
以上説明したように、他の実施形態の沈砂池１０によれば、上流側溝形成壁８０の上流側端部に上流側吐出口８１を配置し、下流側溝形成壁９０の下流側端部に下流側吐出口９１を配置して、それぞれの吐出口から毎分２０００リットルの水を上流側の溝Ｇと下流側の溝Ｇに向かって吐出しているので、溝に堆積した砂を効率良く所定距離移動させることができる。また、この沈砂池１０では、集砂ピット４の上流側と集砂ピット４の下流側にそれぞれ溝Ｇを設けることで、溝Ｇにおける延在方向の長さが短かくなる。溝Ｇにおける延在方向の長さを短くすることで、溝Ｇの途中に吐出口を省略でき、上流側トラフ８、下流側トラフ９の構造を簡略化できる。
【００６０】
なお、以上説明した各実施形態や変形例の記載それぞれにのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を他の実施形態や変形例に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 沈砂池
３０ 溝形成壁
３００ 壁底部分
３０１ 第１の延在部
３０２ 第２の延在部
３０３ 段差部
４ 集砂ピット
６ 池底面
７ 吐出ノズル
７１ 第１の吐出口
７２ 第２の吐出口
７３ 第３の吐出口
Ｇ 溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受け入れた水に含まれている砂が沈降する沈砂池において、
池底部に設けられ、沈降した砂が堆積する溝を形成する溝形成壁と、
前記池底部に設けられ、前記溝が接続した集砂ピットと、
前記溝形成壁に配置され、前記溝の延在方向における所定位置から該溝に流体を吐出する１又は複数の吐出口からなる吐出口ユニットとを備え、
前記吐出口ユニットは、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するものであることを特徴とする沈砂池。
【請求項２】
前記池底部は、前記溝に連なる底面を備え、
前記底面は、前記溝に向かって下方へ傾斜したものであることを特徴とする請求項１に記載の沈砂池。
【請求項３】
前記溝形成壁は、壁底部分に前記集砂ピットに向かって延在した延在部を有するものであり、
前記吐出口は、前記延在部に沿って流体を吐出するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の沈砂池。
【請求項４】
前記溝形成壁は、前記集砂ピットに向かって段階的に深くなる階段形状の壁底部分を有し、
前記吐出口ユニットは、階段形状の壁底部分における上段部と下段部を繋ぐ段差部に配置されたものであることを特徴とする請求項１乃至３記載の沈砂池。
【請求項５】
前記溝形成壁は、少なくとも一部が板状の部材の内周面からなるものであり、
前記板状の部材の外周面の一部を前記吐出口ユニットにつながる内壁の一部とした吐出ノズルを備えたことを特徴とする請求項４に記載の沈砂池。
【請求項６】
受け入れた水に含まれている砂が沈降する沈砂池において該砂を集める集砂方法であって、
前記砂を池底部に設けられた溝に沈降させる沈降ステップと、
前記溝の延在方向における所定位置から流体を該溝に吐出し、該溝に沈降した砂を該溝に接続した集砂ピットに向けて該流体の流れにより移動させる集砂ステップとを有し、
前記集砂ステップは、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するステップであることを特徴とする沈砂池の集砂方法。
【請求項１】
受け入れた水に含まれている砂が沈降する沈砂池において、
池底部に設けられ、沈降した砂が堆積する溝を形成する溝形成壁と、
前記池底部に設けられ、前記溝が接続した集砂ピットと、
前記溝形成壁に配置され、前記溝の延在方向における所定位置から該溝に流体を吐出する１又は複数の吐出口からなる吐出口ユニットとを備え、
前記吐出口ユニットは、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するものであることを特徴とする沈砂池。
【請求項２】
前記池底部は、前記溝に連なる底面を備え、
前記底面は、前記溝に向かって下方へ傾斜したものであることを特徴とする請求項１に記載の沈砂池。
【請求項３】
前記溝形成壁は、壁底部分に前記集砂ピットに向かって延在した延在部を有するものであり、
前記吐出口は、前記延在部に沿って流体を吐出するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の沈砂池。
【請求項４】
前記溝形成壁は、前記集砂ピットに向かって段階的に深くなる階段形状の壁底部分を有し、
前記吐出口ユニットは、階段形状の壁底部分における上段部と下段部を繋ぐ段差部に配置されたものであることを特徴とする請求項１乃至３記載の沈砂池。
【請求項５】
前記溝形成壁は、少なくとも一部が板状の部材の内周面からなるものであり、
前記板状の部材の外周面の一部を前記吐出口ユニットにつながる内壁の一部とした吐出ノズルを備えたことを特徴とする請求項４に記載の沈砂池。
【請求項６】
受け入れた水に含まれている砂が沈降する沈砂池において該砂を集める集砂方法であって、
前記砂を池底部に設けられた溝に沈降させる沈降ステップと、
前記溝の延在方向における所定位置から流体を該溝に吐出し、該溝に沈降した砂を該溝に接続した集砂ピットに向けて該流体の流れにより移動させる集砂ステップとを有し、
前記集砂ステップは、毎分１０００リットル以上３０００リットル以下の流体を吐出するステップであることを特徴とする沈砂池の集砂方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１７９５７７（Ｐ２０１２−１７９５７７Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５５７０（Ｐ２０１１−４５５７０）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（５０８１６５４９０）アクアインテック株式会社 (51)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（５０８１６５４９０）アクアインテック株式会社 (51)
【Ｆターム（参考）】
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