JP2868187B2

JP2868187B2 - 下水から粗粒砂岩を除去する方法および装置

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Publication number: JP2868187B2
Application number: JP3505209A
Authority: JP
Inventors: スミス，ブライヤン
Original assignee: YUNAITETSUDO YUUTEIRITEIZU PLC
Current assignee: YUNAITETSUDO YUUTEIRITEIZU PLC
Priority date: 1990-03-10
Filing date: 1991-03-08
Publication date: 1999-03-10
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: HU9202869D0; ATE107386T1; AU7444491A; DE69102534T2; EP0521888A1; EP0521888B1; RO111029B1; GB9005418D0; RU2074929C1; US5298172A; WO1991014053A1; HUT63214A; HU212539B; AU640766B2; BG96855A; DE69102534D1; DK0521888T3; BR9106148A; JPH05505004A; ES2055596T3

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野本発明は下水から粗粒砂岩を除去する改良された方
法、およびこの方法を組み入れた粗粒砂岩の除去装置に
関する。

処理施設へ送られた下水は４種の汚物の混合物として
記述することができる。それらはぼろ切れや紙、大地や
道路から出る粗粒砂岩、有機スラッジおよび溶けた物質
である。流れに浮遊するぼろ切れや紙は一般にその流れ
を機械的なすき取りスクリーンに通すことによって除去
される。有機スラッジは流れ状態が静止される大きな沈
降タンクにおいて沈澱させて除去される。この物質は水
とほぼ同じ比重を有しているのでゆっくり沈澱される。
乱流状態の流れにおいては、水中に効果的に浮遊されて
保持される。大地や道路から出た粗粒砂岩は水よりもか
なり大きな比重を有する。この粗粒砂岩の除去のために
多くの方法があり、本発明が関係するのは下水処理のこ
の分野である。

それ故に下水は４相において処理されねばならず、こ
れは一般に次のような手順によって実施される。まず最
初にスクリーニング、次に粗粒砂岩の沈澱／除去、次に
まず沈降分離そして生物学的酸化が施されるのである。
最終的に沈澱またはその他の最終処理が追加され得る。
しばしば微細スクリーニング段階が粗粒砂岩の除去後に
更に取り入れられる。スクリーニング除去されなかった
屑が沈澱段階に至るまでの流れの中に保持されると、パ
イプおよびプラントに詰まりを発生させてしまうことに
なる。粗粒砂岩は最初の沈澱段階に達するまで流れの中
に保持されるが、連結パイプや溝で沈澱して保守上の問
題を引き起こすことがある。できるだけ大量の粗粒砂岩
を除去することの主なる理由は、沈澱したスラッジの除
去および処理を容易となすことにある。重い物質である
粗粒砂岩はスラッジをいっそう固化させて障害物となす
ことになりかねない。スラッジを処理する間、粗粒砂岩
はしばしばコンクリートが硬化するのと同様に作用する
ので、プラントを掘り返すようにしなければならない。
このような粗粒砂岩の結合および硬化は付着成長として
知られている。

粗粒砂岩は幾つかのメカニズムによって水中を運ばれ
る。流れが速く乱流であると、粗粒砂岩の大半は浮遊さ
れて運ばれる。速さおよび乱流がよりいっそう一般的な
レベルの流れでは、粗粒砂岩の粒体は溝の底に沿って跳
ね転げて、しばしば躍動として知られる動きで互いに衝
突する。遅い流速の下では粗粒砂岩は砂丘を形成する。
この砂丘はゆっくりと移動する。この移動は、乱流領域
では下流側の面から離れ、また、下流側の隣の砂丘の前
部へ向けて躍動して移動することで、行われる。流速が
これよりも遅いならば、砂丘は増大形成され、それらの
砂丘の間の躍動による移動は、止まる。正しく設計され
た処理施設の下水路および溝においては、0.8〜1.2m/秒
の速度が目標とされ、従って粗粒砂岩は浮遊または躍動
で運ばれるのである。

従来技術の記載下水から粗粒砂岩を除去する良く知られている装置の
最初の例が図面の第１図および第２図に示されている。
これはデトリター（detritor）として知られている。下
水は溝から、大幅に幅を広げられた溝とされた組をなす
整流装置を通して流される。流れ幅を広げることは水の
流速をかなり低下させる。流速が0.3m/秒にまで低下さ
れると、チャンバーの底に沈下する粗粒砂岩はそれ以上
先へ移動しなくなる。沈澱槽の直径は４〜12mの範囲と
され、それ故に大きな平面積を占めることになる。３つ
のスクレーパーアームと組み合わされたスクレーパー部
材が、チャンバーを横断するブリッジから懸架されてい
る部材に回転可能に取り付けられる。このスクレーパー
は流れの中に沈められるが、粗粒砂岩によって損傷を受
けるような軸受はチャンバーの中にはない。これらは、
溝底部に沈下した粗粒砂岩を回転させ、溝の側部に取り
付けられているホッパーへ向けて移動させる。図示実施
例ではチャンバーは円形皿状部材とされている。

粗粒砂岩の全てがこの技術で除去されるわけではな
い。0.5mm直径以下の流体はこの槽の外へ運ばれてしま
う。更に沈澱槽を流れる速度を遅くすると、この寸法の
粒体は保留されるようになることが保証される。しかし
ながら或種の有機粒体はそのような微細粗粒砂岩と同じ
ような沈澱のメカニズムを有しているので、妥協が必要
となる。沈澱槽の流れ状態が更に静かであるならば、有
機スラッジの大半は粗粒砂岩と一緒に除去されることに
なり、洗浄および廃棄の問題を生じる。この設計による
問題は、その設計の基本的な前提とは逆にこれらの槽の
多くは一様な速度分布を有しておらず、しばしば速い流
れの水流を生じて、槽を通して多量の粗粒砂岩を押し流
してしまうことである。この結果、多くの槽では流入す
る粗粒砂岩のわずか30％ほどしか保留できないのであ
る。槽面のあらゆる非一様性を許容するためには、スク
レーパーが底に直接に接触されることはできず、底から
間隔を隔てられねばならない。このことは常に小量の粗
粒砂岩がチャンバーの底に残されてしまうことを意味し
ている。更に、何かの理由によって機械的な故障が生じ
ると、粗粒砂岩が砂丘のようにチャンバーの底に沈澱し
てしまい、スクレーパーがその中に埋まってしまうこと
になる。従ってデトリターが使用できるようにされる唯
一の方法は、再使用出きるようにされる前にオペレータ
ーが手を入れてチャンバーの底から粗粒砂岩を除去する
ことである。

除去するための第２の方法は、ピスタ式粗粒砂岩捕捉
装置とされた装置が、図面の第３図および第４図に示さ
れている。この装置は円錐形の底部を有する大きな円形
ホッパーの中で回転される流れに基づくものである。こ
の回転はパドルによって行われる。パドルは、タンクを
横断したブリッジ上に取り付けられている電気モーター
に回転可能に取り付けられて駆動される。回転する流れ
は水よりも重い粒体、すなわち粗粒砂岩、を中央且つ下
方へ移動させる。粗粒砂岩は円錐形部分の底部に集めら
れ、引き出される。逆バッフルがホッパー内部に取り付
けられて粗粒砂岩を回転流れから分離する。このユニッ
トは、粗粒砂岩が槽から洗い流されるのを可能にする。
底部における粗粒砂岩を扇動させるのに空気が使用され
るならば、或程度の粗粒砂岩が沈澱した有機物質と一緒
に洗い流される。

最近導入された新規な粗粒砂岩除去装置は図面の第５
図および第６図に概略的に示された形式のものである。
このユニットは典型的に0.5〜6m直径のドラムを含み、
この円筒形ドラムに対して流れは接線方向に流入する。
これは回転流れを引き起こし、この流れは水よりも重い
粒体をドラム内に沈下させ、水よりも軽い粒体を浮上さ
せる。このユニットの動作は産業上使用されている渦流
分離装置およびハイドロサイクロンに似ている。

これらの３通りの方法および装置は、下水から粗粒砂
岩を分離するために産業的に利用することのできる所有
権のある３通りの結果である。

使用されている下水から粗粒砂岩を除去するために更
に他に２つの方法がある。

この第１の方法は図面に示されており、定速タンクを
含む。このタンクは細長い四角いタンクを使用してお
り、これは流れを真っ直ぐにする、それ故に粗粒砂岩が
溝の底に沈澱できるようにするのに十分な長さとされ
る。粗粒砂岩はしかる後に溝の底からその溝上の移動ブ
リッジに取り付けられているポンプの吸引力によって吸
引される。第２の方法は、タンク内に水の螺旋流を形成
する螺旋流粗粒砂岩溝である。微細気泡が１つの側壁に
沿ってタンクに送り込まれて、上方へ向かう流れを発生
させて螺旋流を維持するようになされる。この流は粗粒
砂岩の比重と水の比重との差を強調することになる。何
故ならば、水は空気を含むことになり、それ故にその比
重は低下するからである。このことは粗粒砂岩が浮遊状
態から非常に素早く沈下することを意味している。

発明の概要本発明によれば、粗粒砂岩を下水から除去する方法が
提供される。この方法は、粗粒砂岩を含む下水を溝に沿
って流すことを含む。この下水はまず最初に流を安定化
させるのに十分な長さとされた真っ直ぐな細長い部分を
流され、また、この真っ直ぐな部分から少なくとも10°
の角度を有する湾曲部の回りを実質的に流される。この
方法はまた、この湾曲部の下流側で、その湾曲部の範囲
内でその底に配置されたポートを通して、流れから粗粒
砂岩を除去することを含む。

この方法は、自然界において河川が平野を横切って曲
がりくねった流路を形成するメカニズムに依存する。水
が真っ直ぐな溝を通して流れる場合、流れの状態が安定
状態に達して上流側の乱流がもはや影響しないようにな
るほどにその溝が長いならば、側壁および底部の近くの
流速は遅く、溝中央および水の自由表面の近くにおいて
高速の中央コアーが形成される。速度増大率の大きい領
域においては、粗粒砂岩は底部の近くを躍動および浮遊
されて運ばれる。

湾曲部において溝が湾曲すると、流れの回転が形成さ
れる。その回転の強さは、溝幅、流速および流れが転向
される角度に比較して、湾曲半径の関数となる。このよ
うに形成された回転は螺旋形の高速コアーを形成する。
これは、水よりも重い材料すなわち粗粒砂岩が湾曲にお
ける内側の溝底部へ向けて移動し、これに対して軽い材
料は湾曲における外側で水面に近い頂部へ向けて移動さ
れるような結果をもたらす。従って、湾曲部における下
流側では粗粒砂岩は溝の湾曲内側縁の壁面に近いベッド
に沿ってその壁部の下部に対して移動し、また、ポート
が溝底部でその内側縁に配置されるならば、水よりも重
い粗粒砂岩が流れから除去されることになる。水および
それより軽い物質は先へ運ばれるのである。

下水の粗粒砂岩は水よりもかなり大きな比重を有する
或範囲の粒体寸法を含む。下水の粗粒砂岩の例において
は、何れかの特定の粒体寸法の比率は変化されることが
できる。粗粒砂岩の全体量および下水処理施設に到達す
るその比率は場所によって変化する。これは多くのもの
の中で集水面積の形式、下水装置の水力特性そして同時
にその流量によって決まる。この装置の作動は粗粒砂岩
の量とは無関係であり、それ故に広い応用範囲を有する
のである。

或種の有機粒体は微細な粗粒砂岩と同じ沈澱メカニズ
ムを有し、それ故に沈澱過程を使用した従来技術の除去
装置においては、粗粒砂岩はしばしばそれがチップへ廃
棄される前に更に他の処理によって有機物質で汚染され
てしまう。本発明による装置では全体的な流れの比較的
僅かな一部だけが沈澱のために粗粒砂岩ホッパー内に流
されるので、汚染は単に制限される。この装置は典型的
には微細な下水スクリーンの下流側に配置される。それ
故にそれらのスクリーンが良い経験に基づいて設計され
るとするならば、全固体が何れかのかなりの量として装
置に入り込むことは起こりそうにない。しかしながら全
固体が溝の外側にそれて全固体を捕捉する潜在能力が制
限されてしまうことがこの装置の特徴である。

本発明による装置は一定幅の真っ直ぐな細長い部分を
有する溝を含む。この真っ直ぐな部分は流れを安定化さ
せるのに十分な長さを有している。また、この溝は湾曲
部を有しており、この湾曲部は溝の真っ直ぐな部分の軸
線に対して少なくとも10°の角度とされる。また本発明
の装置は、湾曲部の内側でその湾曲部の下流側の溝の底
に配置された少なくとも１つのポートと、そのまたはそ
れぞれのポートに連結され、流出位置に連結されて粗粒
砂岩を除去し廃棄するようになすための粗粒砂岩ホッパ
ーとを含む。

真っ直ぐな部分の長さは、定常流のパターンが確立さ
れるようにするのに十分な長さを有していなければなら
ない。この真っ直ぐな部分の上流側の溝が湾曲している
ならば、この真っ直ぐな部分の長さはその曲がりが装置
の選択された部分と反対方向であるならば長くされねば
ならず、また、上流側の曲がりが装置のその部分と同じ
方向であるならば短くされねばならない。溝の真っ直ぐ
な部分は典型的には溝の幅の少なくとも10倍程度の長さ
を有する。湾曲部に近付く粗粒砂岩がその溝ベッドの近
くの流れにおける下側部分で運ばれることを保証するに
は、流れの最大深さの少なくとも10倍となされなければ
ならない。典型的には溝の横断面は一定で、特に真っ直
ぐな部分の長さ範囲にわたって一定とされる。しかしな
がら溝の幅が一定であることは本質的なことではない。
横断面図が変化されるならば、これは非常にゆっくりと
変化されて流れの安定性を維持するようにされねばなら
ない。

湾曲部の下流側の溝は真っ直ぐとされねばならず、ま
た、溝の真っ直ぐな部分および湾曲部と同じ横断面を有
していなければならない。装置の残る部分の作動との干
渉を避けるために、下流側の溝の長さは湾曲部の端部か
ら測って溝幅の２倍以下であってはならない。実際には
下流側の溝の長さは十分に長くされ、特に定常波の流れ
測定水路が下流側に取り付けられるならばいっそう長く
される。

溝は傾斜または湾曲した底を有することができるが、
溝は四角い断面を有するのが好ましい。

湾曲部は右方向または左方向への湾曲とされることが
でき、湾曲半径は必要とされる効果の度合いによって選
択される。

湾曲部の角度およびその半径は相互に関係する。湾曲
のない鋭い転向や、何れかの角度および湾曲半径の組み
合わせは、その転向の内側面に粗粒砂岩を多少集合させ
る。湾曲半径に係わり無く10°までの湾曲角度では僅か
な効果しかない。しかしながらこの角度的な偏向が大き
くなると、流れが分離せず且つまた溝幅を横断して粗粒
砂岩を広げないならば湾曲部の半径も増大されねばなら
ない。例えば湾曲部の角度が10°以上であり、半径が溝
幅の2.5〜３倍以下であるならば、流れは分離する傾向
を見せる。この角度は平均流速、半径および溝幅に応じ
て方向を変化する。この角度は通常は45°以下である
が、180°までとなすことができる。何れかの小さな角
度で僅かな効果を得ることはできるが、その効果は10°
以上の角度で強調される。

好ましくは、湾曲部の角度は20°〜40°とされ、湾曲
部の半径は溝幅の５〜15倍とされる。更に好ましくは、
湾曲部に示された角度は30°とされ、湾曲部の半径は溝
幅の12倍とされる。

典型的には、例え装置が異なる溝寸法を有して作られ
ることができるとしても、溝幅は600mm〜1200mmとされ
る。

湾曲部に近づく下水のアプローチ流れの深さと真っ直
ぐな部分の幅との相関関係は、この装置の作動を修正す
る上で重要な要素となる。予備処理プラントにおいて、
定常波フリュームを粗粒砂岩除去プラントの下流側に配
置することは普通のことである。このフリュームの主目
的は流れを測定することである。こうすることにおい
て、このフリュームはまた溝の深さを設定して、粗粒砂
岩およびスクリーニングできなかった屑の除去プラント
に必要な深さを与えるようになす。好ましくはこの装置
は定常波フリュームの下流側に適当に寸法決めされて取
付けられ、必要とされる水深／流れパラメーターを設定
する。

好ましくは、予備処理溝はできるだけ粗粒砂岩がスク
リーンを通して予想される流入流れの全域にわたって粗
粒砂岩除去プラントへ運ばれるように設計される。これ
は約0.7m/秒の最低溝内速度を必要とする。過剰な速度
は、スクリーニングできなかった屑の有効な除去が達成
されるべきならば回避されねばならない。これは、最大
平均流速が約1.00m/秒を超えてはならない。

この装置は良い経験にもとづいて設計された予備処理
施設において生じるであろうアプローチ速度の範囲にわ
たって粗粒砂岩を除去する。このアプローチ速度の下限
は真っ直ぐな部分において粗粒砂岩を運ぶであろう速度
である。この装置は、実際において生じるであろうそれ
らの十分に過剰な速度で遊動する粗粒砂岩を下水から除
去するが、1.30m/秒を超える速度では捕捉効率が低下し
始める。最適な最高アプローチ速度は1.00m/秒である。

上述した範囲のアプローチ速度を与える溝幅は下流側
の水力制御によって決まる。この装置の作動は溝幅とは
関係せず、アプローチ流れの深さは最大流量における溝
幅の約1.0〜1.2倍とされるべきである。

この装置が上述した基準に従って取り付けられるなら
ば、装置の高さが低いことに原因する水頭損失は、0.03
0m程度に低くなる。

粗粒砂岩が通過して集合ホッパーに進むためのポート
の位置は、装置の効率的な作動を得るために重要であ
る。ポートが湾曲部の端より上流側に位置されるなら
ば、侵入する粗粒砂岩の幾分かは湾曲部の内壁に集まら
ない。ポートが湾曲部の端から遠く下流側に位置決めさ
れるならば、粗粒砂岩は自然に溝幅を横断して広がり始
める。何れの場合にも、装置の効率は低下する。それ故
に最高の性能を得るためには、ポートの前端縁が湾曲の
終了位置にて始まるようにされるのが好ましい。

ポートは典型的には四角い形状とされるが、満足に稼
働される多数の可能な任意のポート構造がある。主ポー
ト面積部分は溝の床に集中しなければならないが、例え
ば内壁にまで延在されることができる。しかしながら簡
単な四角い床ポートとされるのが好ましい。

ポートは穴を単純に含み、この穴を通して粗粒砂岩が
集合ホッパーに沈下する。しかしながらこのポートは入
口ポート、流れ偏向装置および排出ポートを含み、粗粒
砂岩を含む下水が入口ポートを通して流れて、粗粒砂岩
を堆積させ、そして排出ポートを通して溝内へ流出させ
るように構造されるのが好ましい。

入口ポートの長さおよび幅は装置の効率的な作動を得
るために重要である。入口ポートの何れの幅および長さ
も粗粒砂岩を集合させる。入口ポートの最低幅は、実際
的な構造によって指示され、また、全固体が上流側の微
細なスクリーンを通過して侵入し、粗粒砂岩の集合ホッ
パーに入ろうとするような、ありそうもない事態におけ
る部分的な詰まりを避けることの必要性によって指示さ
れる。余りにも広すぎる入口ポートは集合される有機固
体の比率を増大させる。ポートの好ましい幅は湾曲部に
おける溝幅の半分である。入口ポートが短すぎると、粗
粒砂岩の捕捉は全体的に効率的に行われなくなり、ま
た、長すぎると、二次流れの作用が優勢となり、流れ偏
向装置の効果が低下する。入口ポートの好ましい長さは
溝幅に等しいとされる。

流れ偏向装置は入口ポートの下流側端部に配置され
る。この偏向装置の主目的は、溝および湾曲部を粗粒砂
岩が躍動して移動する際に、それらが相互作用すること
によって流れの中に飛び上がる粒体の捕捉を助勢するこ
とである。更に、偏向装置は流れを入口ポートの中へと
偏向させ、これが粒体の捕捉を改善し、そして粗粒砂岩
をその集合ホッパーの中へと除去位置へ向けて方向決め
するのである。

流れ偏向装置はプレートとされ、入口ポートと排出ポ
ートとの間で流れの中に延在される。

流れ偏向装置の傾斜は装置の作動にとって決定的なも
のではない。しかしながら垂直方向の傾斜が過大である
と、偏向装置の有効性は低下される。好ましくは流れ偏
向装置は垂直とされるのである。

好ましくは、流れ偏向装置の幅は少なくとも溝場の４
分の１とされる。溝幅の半分に達する流れ偏向装置の幅
は過大な水頭損失を発生させる。また、有機粒体の捕捉
潜在能力を高める。流れ偏向装置の好ましい幅は溝幅の
３分の１である。

好ましくは、流れ偏向装置はアプローチ溝における最
高水面レベル以下でない溝ベッドより上方の高さ位置ま
で延在される。集合ホッパーに対する粗粒砂岩の侵入を
改善し、排出ポートを通して短絡して流れるのを防止す
るために、流れ偏向装置は溝の底よりも下方を0.3mもし
くはアプローチ溝の幅の半分の大きな方より浅くない深
さまで延在しなければならない。

流れ偏向装置の厚さは一方では実の最小材料厚さによ
って制限され、他方では水力制御を形成することを避け
る必要性によって制限される。この流れ偏向装置は金属
またはプラスチックの板、または幅広いユニットの場合
には予め鋳造しておくか、または本来の位置にコンクリ
ートで形成することで構造される。何れの場合にも、流
れ偏向装置の厚さは0.100mを超えないことが好ましい。
入口ポートを有するが排出ポートは有さない流れ偏向装
置の使用は可能である。しかし、排出ポートが含まれる
のが好ましい。

排出ポートの横断面積は粗粒砂岩集合ホッパーを通し
て流れる全流量を制御する。排出ポートの横断面積が小
さすぎると、粗粒砂岩の捕捉は積極的ではなくなる。し
かしながら排出ポート面積が大きすぎるならば、過剰な
水が粗粒砂岩の集合ホッパーを通して流れ、そうするに
おいて微細な粗粒砂岩の粒体の部分を下流側の溝へ運
ぶ。排出ポートの横断面積を調整することで粗粒砂岩の
様々な粒体寸法の範囲の粗粒砂岩を集合ホッパーに保持
できるということがこの装置の特徴である。

排出ポートは通常は溝の床に置かれ、入口ポートと同
じ幅とされる。粗粒砂岩集合ホッパーを通して送られる
ことを許容する他の配置は、同様に受け入れることがで
きる。排出ポートの長さは典型的には入口ポートよりも
短く、溝幅の４分の１であるのが好ましい。

単数または複数の排出ポートの位置は装置の作動にお
いて決定的なものではない。しかしながら排出される微
細な粒体の量は、排出ポートが偏向装置のすぐ下流側に
配置されるならば減少される。

典型的には、粗粒砂岩ホッパーは流出位置に対して急
勾配のベンチを形成して実際に確立される。これに代え
て、フラットなあるいはより緩やかに傾斜した底を有す
る槽とされ、機械的なレイク（rake）もしくはスクレー
パーを備えて粗粒砂岩を移動させて廃棄するようにな
す。

この装置が必要とすることの全ては真っ直ぐな溝であ
り、この溝は粗粒砂岩の除去ポートを有する湾曲部を有
するということであるから、沈澱槽に比べて非常に小さ
な空間を必要とするだけである。機械的なスクレーピン
グ機構は全く必要とされない。このことは機械的な故障
の可能性が減じることを意味する。構造コストはこれま
での方法に比べて大幅に低減される。装置を横断する水
頭損失は溝の通常の水力損失で与えられる。これは、約
300mmの水頭に達するほどのエネルギー損失の節約を可
能にする。これは処理施設全体の損失の典型的に約1/10
である。装置の滑動は幾何学的形状にのみ依存し、それ
故にその滑動は自動的であり、経時変化を生じない。流
れの速度を遅くする条件はないので、この装置は広範の
流れにわたって有効であり、その効率は流れに敏感でな
い。従って、装置を通る流れを注意深く制御するための
必要性はそれほど必要ない。排出ポートの寸法および偏
向装置の角度を変えることで、除去すべき粒体寸法が変
化できる。従ってこの装置は必要とされる何れの粒体寸
法の除去を工業的に実施することができるのである。

主流の螺旋流における洗浄作用を伴う乱流により、僅
かな有機物質が粗粒砂岩とともに除去できる。

粗粒砂岩は連続的な緩やかな流出によってホッパーか
ら取り出されて洗浄および廃棄構造部へ送られることが
できる。または、粗粒砂岩は確立された実際状況に調和
されたホッパーの収容容量に基づいて間欠的に流出され
ることができる。粗粒砂岩がホッパー内に溜まると、通
常は底部の近くで圧縮空気の小さな流れを噴射して、上
昇する気泡が成長した粗粒砂岩を破壊して有機粒体を解
放させるようにする。この装置により、表面近くへ上昇
された粗粒砂岩は、現在使用されている多くの従来技術
による装置の場合に生じるように、再び主流に導かれて
入り込むことはないのである。

好ましくは、下水処理施設は本発明による装置の幾つ
かのセットを含む。１つ以上のユニットが稼働から外さ
れねばならないならば、溝内の流れが止められてドレン
されたとき、粗粒砂岩その他の物質の残留はないので、
デトリターで発生していた保守および臭気に係わる問題
は解消されるのである。

溝幅、流速、湾曲角度、湾曲半径およびポート位置の
パラメーターが全て相互に関係することは熟知したこの
明細書の読者（addressee）には認識されよう。適当な
パラメーターの選択はこの熟知した読者には容易に明白
となろう。

図面の簡単な説明本発明による装置の例が添付図面を参照してここに記
載され、従来技術と比較される。図面において、第１図は、従来技術の第１の実施例の平面図、第２図は、第１図の方向Ｉ−Ｉにおける断面図、第３図は、従来技術の第２の実施例の平面図、第４図は、第３図に示された装置の断面図、第５図は、従来技術の第３の実施例の装置を通る概略断
面図、第６図は、第５図に示した装置の平面図、第７図は、従来技術の装置の第４の実施例の平面図、第８図は、第７図に示された装置を通る縦断面図、第９図は、第７図に示した装置を通る横断面図、第10図は、溝の湾曲部で粗粒砂岩が流れる典型的な経路
を示しており、第11図は、本発明による装置の第１の実施例の概略平面
図、第12図は、第11図の方向II−IIにおける断面図、第13図は、第11図の方向III−IIIにおける断面図、第14図は、本発明による装置の第２の実施例の概略平面
図、第15図は、第14図の一部の拡大図、第16図は、第15図の線Ａ−Ａに沿う断面立面図、第17図は、第15図の線Ｂ−Ｂに沿う断面立面図、第18図は、第15図の線Ｃ−Ｃに沿う断面立面図、第19図は、第14図の装置に使用されたホッパーの詳細
図、第20図は、第19図の線Ｄ−Ｄに沿う断面図、第21図は、第19図の線Ｅ−Ｅに沿う断面図、第22図は、本発明による装置の改良例の可能とされる様
々な平面図の概略図、第23A図〜第23D図は、溝を通る断面図、第24図は、改良された入口ポートを示す溝を通る断面
図、第25図は、偏向装置に対する改良を示しており、そして第26図は、本発明による装置の第３の実施例の概略平面
図である。

好ましい実施例の説明デトリター１が第１図および第２図に示されている。
このデトリターは拡張によって下水の流速をかなり減速
している。下水は真っ直ぐな溝１から大幅に拡張された
溝５を通過する。この溝５には沈澱を目的とする円形槽
７が含まれている。組をなす整流器９を通して流れてお
り、整流器は流れを真っ直ぐにし、且つまた、タンク５
を通って流れる際の下水の流速を一様にすることを意図
されている。スクレーパー部材11が槽７を横断するブリ
ッジ（図示せず）から懸架されており、回転するように
取り付けられている。2,3または４つのアーム13を有し
ており、アームの下側にはブレードが取り付けられて槽
７の底に沿って掻き落としを行うようになされている。
槽７を通る下水の流速の減速は、粗粒砂岩が槽の底に砂
丘を形成するようにさせる。スクレーパーブレード13は
出口ポート15を過ぎて粗粒砂岩ホッパー内へ送られる
迄、粗粒砂岩を押し回す。デトリターは前述で概説した
ような多数の欠点を有している。しかし通常の流れで
は、主なる欠点は流速がそのチャンバーを通して一定し
てなく、それ故にいっそう流れが速い箇所では粗粒砂岩
が浮遊されて維持され、またそれ故に粗粒砂岩は出口溝
17を通して流出可能とされる。スクレーパー部材11自体
の動きは出口堰17を移動するときに或量の粗粒砂岩をか
き乱して、粗粒砂岩を流れに再び乗せて出口溝へ送られ
るようにしてしまう。他の欠点は、スクレーパー11が運
転により、すなわち動力源故障によって停止したなら
ば、粗粒砂岩は槽７に溜まってしまい、機構に過大荷重
が作用してスクレーパーが回転し得なかったり機械的損
傷を生じたりする結果になる。

第３図および第４図に示されるピスタ（Pista）式の
粗粒砂岩捕捉器19は円錐形タンク21の回りの流れの回転
による。パドル22が電気モーター24により回転される。
電気モーターはタンクを横断するブリッジに取り付けら
れている。粗粒砂岩はタンクの底へ沈下して出口23へ送
られる傾向を示す。逆Ｖ字形バッフル25は粗粒砂岩を流
れの休止部から分離する傾向を示す。

第５図および第６図に示された従来技術の装置の第３
の実施例において、粗粒砂岩の除去は渦流分離作用によ
るのであり、円筒ドラムに対して接線方向の入口が回転
流を発生させ、これが水よりも重い粗粒砂岩を沈下さ
せ、水よりも軽い粒体を上昇させるのである。

この装置の第４の実施例が第７図〜第９図に示されて
いる。これは細長いタンクを含んでなり、このタンクは
流れを真っ直ぐにするのと十分な長さとされ、粗粒砂岩
はタンクの底日でされる。粗粒砂岩は次にポンプの吸引
力によって移動される。ポンプはブリッジの上に取り付
けられてタンクの長さを横断できるようになされる。

本発明による装置では、下水は溝幅の少なくとも10倍
の長さを有する一定横断面の真っ直ぐな溝27に沿って送
られる。溝は次に壁面図で見て真っ直ぐな溝に対して45
°の角度で湾曲される。湾曲の半径は溝の幅の３倍とさ
れている。湾曲部の下流側の端部に、またはその下流側
に僅かな曲率の位置に、第１の２つのポート29が湾曲の
内側に位置決めされている。これらは真っ直ぐなエッジ
のポートであり、第12図に示すように垂直な側面を有し
ている。これらは溝に対して15°で位置決めされた。粗
粒砂岩はポート29を通して第13図に示した粗粒砂岩ホッ
パー31へ沈下を起こす。これは勾配のある底と非対称で
ある。第10図は湾曲部における典型的な粗粒砂岩の経路
を示しており、これはポート29の望まれる位置を示して
いる。２つのポートを使用して、全ての粗粒砂岩が除去
されるのを保証している。

本発明による装置の第２の実施例において、粗粒砂岩
を含む下水は、全長に沿って一定幅35で一定横断面の溝
33に沿って送られる。この横断面は四角形である。

溝は、下水がまず溝の幅35の10倍に等しい長さの真っ
直ぐな細長い部分37に沿って送られるように構成され
る。

下水は次に湾曲部41を通して送られる。この湾曲部は
真っ直ぐな部分37の軸線に対して30°の角度43を示して
いる。湾曲部の半径45は溝の幅35の12倍に等しい。

湾曲部41の下流側には、その湾曲部41の内側で溝33の
底にポート47が配置されている。

ポート47は図面の第15図〜第18図に詳細に示されてい
る。このポートは、真っ直ぐな部分37と同じ横断面であ
る下流側の溝49に形成されている。これは溝幅の少なく
とも２倍の長さを有している。

ポート47は粗粒砂岩除去装置を形成している。この装
置は、入口ポート51、排出ポート53、そして流れ偏向装
置55を含んでなる。入口ポート51は溝33の底に形成され
た穴を含む。この穴の長さ57は溝の幅35に等しい。入口
ポート51の幅59は溝の幅35の半分に等しく、集合された
有機固体の比率が最小限に保持される一方、下水の中の
粗粒砂岩が集合できることを保証するのである。

入口ポート51は湾曲部分41の端部61に位置するように
配置される。

入口ポート51の下流側が排出ポート53であり、これは
便宜のために入口ポート51と同じ幅59を有している。排
出ポートの長さ63は溝幅35の４分の１に等しい。

入口ポート51および排出ポート53の間は流れ偏向装置
55である。これは板を含み、この板は下水の流れの中に
且つまた溝33の底の下側を延在されている。

流れ偏向装置55は垂直であり、溝幅35の第３の実施例
に等しい幅65を有している。流れの偏向装置の高さはア
プローチ溝37における最大レベルよりも低くならないよ
うに延在されている。

偏向装置は、溝幅35の半分の深さまで溝の底の下側を
延在している。

偏向装置55はここでは厚さが0.1m以下の金属板とされ
ている。

入口ポート51および排出ポート53の両方は第19図〜第
21図に詳細に示された粗粒砂岩集合ホッパー67へ給送す
る。ホッパー67は流出位置71に対して急勾配のベンチ69
を有している。

この装置は、溝幅33の１〜1.2倍の深さを有する溝を
通して粗粒砂岩を含有する下水を流すことで使用され
る。

下水は真っ直ぐな部分37を通して送られ、この真っ直
ぐな部分の長さは深さの10倍以上あって、安定した流れ
のパターンが確立できるようになしている。下水の中の
粗粒砂岩は溝のベッドに近い下側部分によって運ばれ
る。次に下水は湾曲部41を通して送られ、粗粒砂岩は回
転の内面に対して集中される。この流れは螺旋状の高速
回転するコアーを発展させ、粗粒砂岩は湾曲部の内側で
溝底部へ向けて移動する一方、軽い物質は湾曲部の外側
の水面に近い頂部に向けて移動される。

湾曲部41の端部エッジ61には入口ポート51が配置さ
れ、これを通して粗粒砂岩を大量に含んでいる下水が流
される。流れ偏向装置55は、粗粒砂岩が溝および湾曲部
を躍動する際にその粒体が相互作用することによって流
れの中に飛び上がった粗粒砂岩を捕捉する助けをなす。
この流れ偏向装置55は流れを入口ポート51の中へ向け、
また、粗粒砂岩をホッパー67の中へ下方へ向けて方向決
めすることの助けをなす。

流れ偏向装置55は流れを粗粒砂岩ホッパー67の中に深
く方向決めする。粗粒砂岩は溜められ、流れは次にホッ
パー67から排出ポート53を通して上方へ流される。溝へ
戻される下水は実質的に粗粒砂岩を含んでおらず、その
下水はしかる後に更に処理される。

第22図は様々な装置の平面図示している。特に使用で
きる様々に異なる湾曲部の半径および角度を示してい
る。この湾曲部は左側の湾曲（Ａ−C,G−ＩまたはＭ−
Ｏ）あるいは右側の湾曲（Ｄ−Ｆ、Ｆ−Ｌ、Ｐ−Ｒ）と
されることができる。非常に鋭い（Ａ−Ｆ）とされる
か、大きな半径（Ｍ−Ｒ）で徐々に湾曲されることがで
きる。

湾曲部によって示された角度は10°（C,I,O,D,J,P）
またはそれより大きい45°（A,G,M,F,L,R）とされるこ
とができる。溝33の横断面の例は、第23A〜第23Dに示さ
れている。第14図に示した装置は第23A図に示したよう
に四角い横断面を有している。幾つかの場合において、
横断面が１つのエッジ（第23B図）に沿って傾斜するよ
うに、または底（第23C図）を横断するように配置され
ることができる。これに代えて、１つのエッジを丸める
ことができる（第23D図）。

入口ポートは溝の底の穴を含むことができるが、第24
図に示すように配置されることができる。ここではポー
ト73は湾曲部の内側エッジの溝側壁にまで延在される。

第14図に示された流れ偏向板55は垂直である。この板
が垂直に対して角度を有して配置されることは可能であ
り、また、角度の制限は第25図に点線で示されている。

溝幅は真っ直ぐな部分の全長に沿って一定でなければ
ならないが、この溝幅はその全長にわたって一定である
必要はない。第26図は本発明による装置の第３の実施例
を示している。ここで溝幅は、粗粒砂岩集合装置の領域
にて湾曲部の後方で広げられている。この入口ポートの
幅は真っ直ぐな部分の溝幅の半分である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−142808（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−106658（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E03F 5/14 B01D 21/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溝（33）に沿って粗粒砂岩を含有する下水
を流し、この下水はまず最初に流れを安定化させるのに
十分な長さで且つ細長い部分に沿ってほぼ一定幅（35）
の真っ直ぐな細長い部分（37）を通して流され、次に真
っ直ぐな部分（37）から10°と180°の間の角度を有す
る湾曲部（41）の回りに流し、この湾曲部の下流側で、
溝の底で湾曲部の内側に配置されたポート（51）を通し
て粗粒砂岩をその流れから除去することを包含し、下水
が前記湾曲部（41）の下流の前記溝幅（35）の２倍より
小さくない長さのさらなる溝（49）を通過し、下水の溝
（33）とさらなる溝（49）とを通る下水の流速が1.3m/
秒以下である下水から粗粒砂岩を除去する方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法において、溝の真っ
直ぐな部分における流れの深さが、最大流量のときの溝
幅の実質的に１〜1.2倍である方法。
【請求項３】流れを安定化させるのに十分な長さを有す
る細長い部分に沿ってほぼ一定幅（35）の真っ直ぐな細
長い部分（37）および溝（37）の真っ直ぐな部分の軸線
に対して10°と180°の間の角度（43）を示す湾曲部分
（41）を含む溝と、湾曲部（41）の下流側でその湾曲部
の内側にて溝（33）の底に形成された少なくとも１つの
ポートと、流出位置（71）に連結されたその又はそれぞ
れのポート（51）に連結されて、粗粒砂岩を除去して廃
棄するようになす粗粒砂岩ホッパー（67）と、前記湾曲
部（41）の下流の前記溝幅（35）の２倍より小さくない
長さのさらなる溝（49）とを有し、1.3m/秒以下の流速
を有する下水から粗粒砂岩を除去するように配置されて
いる下水から粗粒砂岩を除去する装置。
【請求項４】請求項３に記載の装置において、溝（37）
の真っ直ぐな部分の長さが、下水の流れの最大深さの少
なくとも10倍で、溝の幅（35）の少なくとも10倍である
装置。
【請求項５】請求項３又は４に記載の装置において、溝
（33）の横断面が一定であり、また、湾曲部の下流側の
溝（49）が同じ横断面を有している装置。
【請求項６】請求項５に記載の装置において、湾曲部
（41）が真っ直ぐな部分（37）の軸線に対して20°〜40
°の角度（43）を示しており、湾曲部の半径（45）が溝
幅（35）の５〜15倍である装置。
【請求項７】請求項６に記載の装置において、湾曲部
（41）が真っ直ぐな部分（37）の軸線に対して実質的に
30°の角度（43）を示しており、湾曲部の半径（45）が
溝幅（35）の実質的に12倍である装置。
【請求項８】請求項３に記載の装置において、ポート
（51）の前端縁が湾曲部（61）の端部から始まっている
装置。
【請求項９】請求項３に記載の装置において、ポート
が、粗粒砂岩集合ホッパー（67）に連結された入口ポー
ト（51）と、この入口ポート（51）の下流側で溝（33）
の中および粗粒砂岩集合ホッパーの中に延在して、流れ
を入口ポートへ向けて転向させるようにする流れ偏向装
置（55）とを含んで構成された粗粒砂岩除去装置により
構成されている装置。
【請求項１０】請求項９に記載の装置において、入口ポ
ート（51）の幅（59）が湾曲部における溝（33）の幅の
実質的に半分である装置。
【請求項１１】請求項９に記載の装置において、入口ポ
ートの長さ（57）が溝の幅に実質的に等しい装置。
【請求項１２】請求項９に記載の装置において、流れ偏
向装置（55）が垂直板である装置。
【請求項１３】請求項９に記載の装置において、溝（3
3）中に延在している流れ偏向装置（55）の幅（65）が
溝の少なくとも４分の１である装置。
【請求項１４】請求項13に記載の装置において、溝（3
3）中に延在している流れ偏向装置（55）の幅（65）が
溝の少なくとも３分の１である装置。
【請求項１５】請求項９から14の何れか１項に記載の装
置において、粗粒砂岩除去装置が入口ポート（51）の下
流側に入口ポートの幅と実質的に等しい幅を有して粗粒
砂岩集合ホッパーに連結されている排出ポート（53）を
更に含んでいる装置。
【請求項１６】請求項15に記載の装置において、排出ポ
ート（53）の長さ（63）が溝の幅の実質的に４分の１で
ある装置。