井戸の再生(22)エアーリフトポンプ

井筒の落下などが懸念される古井戸について、前回、当面の対応策として下図に示す措置を講じました。

この井戸は未だ涸れてはいないと思うのですが、井戸内に溜まっている水は茶色く濁っています。
おそらく降雨時に地表から雨水とともに土砂が流入しているのではないかと考え、簡易な土堤を設けて土砂の流入防止を図ったわけです。
そして土堤を設けて2週間が経過。
井戸水の状態は・・・

気持ち濁りが弱くなったようにも感じますが、濁っています。

濁っているため井戸底は見えませんが、塩ビ管を井戸内に入れた際に底の状態を探った感じでは場所によっては30cmほど土砂(ヘドロ?)が堆積しているようでした。
この土砂が濁りの原因になっている可能性がありますし、今後の井戸再生または埋め戻しに関わらず気分的に土砂を取り除いておきたいように思います。

井戸底に堆積した土砂の撤去、つまり「井戸さらい」です。
地元の長老から「昔は井戸底に降りて井戸さらいをした」と聞いたことがありますが、このような状態の悪い古井戸の中に入るのは超危険!です。
井戸の深さは浅い(3m弱)とは言え、孔壁が崩れたら一巻の終わりです(人間は臍上まで埋まれば死ぬと聞いたことがあります)。

井戸に入らずに井戸さらいできないものか?
エンジンポンプや水中ポンプを投入して水とともに土砂を排出すればよいだけだろうと安易に考えていましたが、調べてみると(一般的な仕様のポンプでは)砂を噛んで故障してしまうそうです。
それに、これらのポンプは排水用の強力なポンプですので、土砂を排出する前に井戸内の水が空っぽになってしまいそうです。

では、井戸屋さんはどうしているのだろうかと調べてみると、このような場合にはエアーリフト(Air Lift)ポンプを使うことがあるようです。
エアーリフトポンプとは聞き慣れないポンプの種類ですが、原理としては揚水管のなかに圧縮空気を送り込んで空気とともに水を揚水するというものです。
単純な構造であるため土砂混じりの水でも問題ないというわけです。
詳しくは下記リンク先HPを参照してください。

論文「エアーリフトポンプ(Air Lift Pump)の設計理論」

空気を送り込むにはコンプレッサーを用いますが、井戸屋さんは業務用の能力(空気吐出量)が大きいものを使っているようです。
揚水量は少なくなるとしても家庭用のコンプレッサーでもできそうな気がします。
他に必要となる資材は揚水管(塩ビ管を使用)ぐらいなものですので試してみることにします。

所有しているコンプレッサーの空気吐出量は100L/min程度(0MPa時の数値ですので水頭分だけ低くなると思います)です。
この空気量に応じて揚水管の口径を設定するのでしょう。
口径を大きくすれば摩擦損出が小さくなり有利になるように思いますが、その分、流速が遅くなるため、水や土砂を揚げる力が得られなくなるようにも思います。
残念ながら最適口径を算出するような能力がありませんので、直感(+扱いやすさ)でφ20mmとします(大学生のときに水理学を履修しているのですが・・・)。
そして空気量のほうを調整するものとし、コンプレッサー側にレギュレータ(流量調整)を設けることにします。

では、エアーリフトポンプ(揚水管部)を作製します。
コンプレッサーのエアホースに空気量を調整するためのレギュレータ(ボール弁)を取り付けます。

レギュレーターの継手はネジ(1/4″、R+Rc)で、これにエアプラグ(1/4″)を接続しています。
各部品を購入し、700円程度です。

エアホース(内径7mm)の先端にL型ニップル(φ6×φ6)を取り付け、これを塩ビ管にあけた穴(φ6.5)に差し込みます。

塩ビ管の先端には土砂を集めて吸い込みやすいようにインクリーザー(φ40×φ20)を取り付けています。

また、揚水管は途中に45°エルボを入れて曲げているため、持ち運びしやすいようにネジ(ソケット)で着脱できるようにします。

塩ビ管等の材料費は1,000円程度です。

コンプレッサー等を除けば二千円もかからずにポンプを作れたことになりますが、果たしてこのような簡易なもので揚水できるのでしょうか?

<続きます>

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