JP2000005505A - 凝集反応装置 - Google Patents

凝集反応装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理する凝集ペッレトが非常に細かく、せん
断強度が小さく、脆い場合でも処理でき、凝集反応用の
撹拌機以外の駆動装置を用いず、簡単な構造で、分離用
スリットの目詰まりを完全に防止する機構を組み入れ、
連続して安定した濃縮効率を維持することを可能にした
濃縮型凝集反応装置を提供する。 【解決手段】 被処理液の凝集及び濃縮を単一の装置で
行うことを可能にした濃縮用スクリーンを配置し、該濃
縮用スクリーンの形状が円筒型である凝集反応装置にお
いて、前記濃縮型スクリーンのスリット目の方向を水平
方向とし、槽内混合用撹拌機のシャフト上部に減速機を
連結し、該減速機に前記濃縮用スクリーンの１次側と２
次側の両側近傍に沿って回転するブラシを連結すること
で、前記濃縮用スクリーンに付着する凝集生成物を連続
的に除去する機構をもつことを特徴とする濃縮型凝集反
応装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、汚泥や廃水中から
懸濁物質等を濃縮・分離するために用いる凝集反応装置
に関し、特に凝集反応と凝集生成物の濃縮・分離を同時
に行うことが可能な濃縮型凝集反応装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】汚泥や廃水中から懸濁物質等を分離する
ためには、先ず凝集反応槽にて各種凝集法により廃水中
の懸濁物質等を凝集し、次に固液分離装置にて凝集ペレ
ットと水の混合液を分離する場合が多い。この方法の場
合、廃水中の懸濁物質濃度が小さい場合は、該固液分離
装置に投入される分離水の凝集ペレットに対する容積比
率は大きくなり、固液分離装置の固形物分離処理速度は
相対的に小さくなる。固液分離装置の固形物分離処理速
度を高める方法としては、凝集反応槽と固液分離装置の
間に濃縮装置を設けるか、または凝集反応槽を濃縮型凝
集反応装置に変更する方法があった。濃縮装置を設ける
方法に対して、濃縮型凝集反応装置に変更する方法は改
造コストが小さく、コンパクトで非常に効率的な手段で
あった。濃縮型凝集反応装置において汚泥や廃水中から
懸濁物質等を凝集し、凝集したペレットを濃縮・分離す
る場合、該反応装置内で凝集した凝集ペレットは粒径が
２〜１０ｍｍ程度に成長する。このような凝集ペレット
を含んだ被処理水の一部は、該反応装置内の濃縮分離用
スリットを通過し系外に排出されるため、凝集ペレット
を含む被処理水（懸濁液）は濃縮される。
【０００３】典型的な濃縮型凝集反応装置を概念的に示
した縦断面図を図２に示す。図２を用いて濃縮型凝集反
応装置による被処理液の処理を以下に説明する。図２に
おいて、濃縮型凝集反応装置１の形状は縦型円筒状で、
反応装置１の下部側面に汚泥供給管６とポリマー供給管
７が、また、上部側面に濃縮汚泥流出管９、中間側面に
分離水流出管１９がそれぞれ接続されている。反応装置
１上部には駆動装置１２があり、この駆動装置１２は反
応装置１の凝集反応槽２内を撹拌するためのシャフト１
４につけた撹拌羽根１５とスクレーパ２１を回転させ
る。分離水を分離するスリットを持つスクリーン３は、
図３として示すようにリング型のウェッジワイヤー２２
を水平にしてそれを垂直方向に重ね、これらを渡したサ
ポートバー２３により固定した構造となっている。
【０００４】凝集反応槽２内の中央部にはスクリーン３
表面上の上向流速を高めるためのドラフトチューブ５が
ある。被処理液である汚泥は撹拌羽根１５で撹拌され、
凝集反応槽２の内壁に沿って上昇し、該内壁とドラフト
チューブ５との間を通りスクリーン３の位置まで上昇す
る間に、液中の懸濁物質等は凝集し、凝集したペレット
はスクリーン３のスリットで固液分離される。スクリー
ン３を通った分離水は分離水流出管１９から系外に排出
されるので、槽２内の懸濁物質濃度は上昇する。濃縮さ
れた汚泥は濃縮汚泥流出管９から固液分離装置に送られ
る。分離水は自然流下し、その流量制御はテレスコープ
弁１８で行なうようになっている。
【０００５】以上説明したように、凝集ペレットを含む
凝集生成物は、通常は装置内に配置された撹拌機等によ
る水流で撹拌されながら槽内を数分間滞留した後に、前
記した濃縮汚泥のように凝集濃縮液として次工程に移送
される。しかし、凝集反応槽内の凝集ペレットが反応槽
内を滞留している際に分離用スリットに付着、堆積し、
分離液の流出が妨げられると、スリットの有効分離面積
が減少し、濃縮効率が低下する。そのため、通常はスリ
ット面上のクロスフロー流速を大きくしたり、スリット
面付近にスクレーパやブラシを用いたりして凝集ペレッ
トの付着、堆積を防いでいる。これらのスリット目詰ま
り防止機構は、装置構造の簡略化のために新たな駆動装
置を設けずに効果を得るようにすることが望ましいの
で、槽内の撹拌機の駆動力を利用した簡単な構造のもの
である場合が多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの簡単
な目詰まり防止機構は、凝集生成物の性状によって大き
くその効果が異なる。具体的には凝集ペレットと分離水
の粘性、凝集ペレットの粒径及びせん断強度等が異なる
と、凝集生成物のスリット面への付着の度合いが異な
り、その防止機構が機能する場合とそうでない場合が生
じる。例えば、一般的には下水処理場や活性汚泥処理施
設等で発生する汚泥等のように凝集ペレットの粒径、せ
ん断力がともに比較的大きい場合は従来のスリット目詰
まり防止機構で十分対応できるが、汚泥粒子が非常に細
かく、凝集ペレットのせん断力を左右する汚泥中の無機
成分比が非常に小さいような、特殊な汚泥等を対象とす
る場合は、その凝集ペレットの揃断力が極端に小さい場
合があり、凝集ペレットの一部が壊れてスリットを目詰
まりさせる場合がある。そのためクロスフロー水流やス
クレーパによる目詰まり防止機構では効果が不十分とな
る場合がある。すなわち、対象となる汚泥の性状、また
は生成した凝集ペレットの性状が非常に細かく、せん断
強度が小さく、非常に脆い場合に対応した濃縮型凝集反
応装置は非常に少なかったといえる。
【０００７】本発明は、従来技術の前記問題点を解決
し、凝集反応用の撹拌機以外の駆動装置を用いず、簡単
な構造で、分離用スリットの目詰まりを完全に防止する
機構を組み入れ、連続して安定した濃縮効率を維持する
ことを可能にした濃縮型凝集反応装置を提供することを
課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、被処理液の凝集及び濃縮を単一の装置
で行うことを可能にした濃縮用スクリーンを配置した凝
集反応装置において、前記濃縮用スクリーンの形状を円
筒型とし、前記濃縮型スクリーンのスリット目の方向を
水平方向とし、槽内混合用撹拌機のシャフト上部に減速
機を連結し、該減速機に前記濃縮用スクリーンの１次側
と２次側の両側近傍に沿って回転するブラシを連結する
ことで、前記濃縮用スクリーン付着する凝集生成物を連
続的に除去する機構をもつことを特徴とする濃縮型凝集
反応装置を採用した。なお、前記濃縮用スクリーンの
「１次側」とは、前記スクリーンの被処理液側をいい、
「２次側」とは分離水側をいう。前記ブラシは、１次側
ブラシの毛先とスクリーン１次側の間のクリアランスを
０〜５ｍｍとし、２次側ブラシの毛先とスクリーン２次
側の間のクリアランスを０〜１０ｍｍとし、さらに前記
減速機の減速比を１／５〜１／１５とすることで、効率
良く付着汚泥を除去することが可能となる。１次側ブラ
シの毛先とスクリーン１次側の間のクリアランスは０ｍ
ｍとすることが最も好ましいが、製作上常に０ｍｍとす
ることは困難であるので、０〜５ｍｍの範囲としたもの
である。また、２次側ブラシの毛先とスクリーン２次側
の間のクリアランスについては、スクリーンの外側（二
次側）には縦方向にサポートバーがあるため、０ｍｍと
するとブラシの摩耗が大きいことから、０〜１０ｍｍ程
度とすることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】図２の従来型濃縮型凝集反応装置
（以下「従来型」という）と比較する方法で、本発明を
より具体的に説明する。本発明の濃縮型凝集反応装置
（以下「本発明型」という）の実施例の概要図を図１に
示す。本発明型では、スクリーンの１次側と２次側の両
面上でブラシが回転する構造となっている。両ブラシは
それぞれ２本ずつ存在し、撹拌羽根１５と減速比１／８
の減速機１３を介して接続されている。該１次側ブラシ
１０の毛の直径は１．０ｍｍで、該ブラシの毛先とスク
リーン３のクリアランスは１ｍｍ、該２次側ブラシ１１
の毛の直径は０．１５ｍｍで、該ブラシの毛先とスクリ
ーン３のクリアランスは３ｍｍに設定されている。２種
類のブラシがスクリーンを挟み込む形で設置されている
ことから、濃縮汚泥管９は反応槽２の水面中央付近を排
出口とし、槽中段側面から槽外に排出する構造となって
いる。本発明型のその他の細部の構造は従来型と同等で
ある。
【００１０】先に述べたように従来型は、一般的な下水
汚泥や、各種工場排水の活性汚泥処理後の余剰汚泥等を
凝集及び濃縮することが可能であった。しかしながら、
凝集後の凝集ペレットのせん断強度が極端に小さい場
合、凝集ペレットは槽内の撹拌力により粒径１〜５ｍｍ
程度まで小さくなり、更にその一部はスクリーン１次側
やスクレーパとの摩擦力等により粒径１ｍｍ以下に小さ
く砕けることがある。粒径１ｍｍ以下に砕かれた凝集ペ
レット（粉砕ペレットと称す）は、分離水とともにスク
リーンを通過し分離水だまりに入るか、もしくはスクリ
ーンのウェッジワイヤー２２の厚さ部分に堆積し、スク
リーンのスリット目を塞ぐことになる。特に、凝集剤と
して粘性の高い高分子凝集剤等を単独で使用し、且つ該
凝集剤の添加量が過剰気味となった場合、分離水だまり
４やウェッジワイヤーの厚さ部分に存在する粉砕ペレッ
トは、過剰な凝集剤により再凝集し、ウェッジワイヤー
の厚さ部分やスクリーン２次側に強固に付着するため、
該付着汚泥が自然に剥離されるまで時間がかかる場合が
ある。
【００１１】本発明型では、スクリーン３の１次側と２
次側の両面上でブラシが回転しているために、スクリー
ン３の１次側、２次側はともに汚泥が付着しにくい。該
２次側のブラシ１１は、スクリーン３の２次側に溶接さ
れている鉛直方向の縦のサポートバー２３と接触しなが
ら移動しているので、該２次側ブラシ１１の毛は断続的
にしなったり真っ直ぐに戻ったりしており、スリットの
２次側から１次側に向かって水流を起こしている。この
水流は、ウェッジワイヤー２２の厚み部分の粉砕ペレッ
トの堆積を軽減させる効果を持っている。該２次側ブラ
シ１１の毛は、サポートバー２３と接触しながら回転し
ていることから、耐摩耗性に優れ、曲がった場合でも形
状が復元し易い素材が適している。図１には、１次側ブ
ラシ１０と２次側ブラシ１１とが向かい合っているよう
に示しているが、２次側ブラシ１１が回転方向に向かっ
て後から追いかけるような形とすることが好ましい。な
お、図１において、反応槽２の内壁下部には攪拌効果を
上げるためのバッフル１６を設け、内壁上部には濃縮汚
泥の排出を助けるための汚泥案内板１７を設け、あるい
は反応槽２の上部にはスクリーン３上部の目詰まりを減
らすためにスプレーノズル２０を設けてもよい。
【００１２】
【実施例】次に、本発明型を実際に組み込んだ実施例の
運転結果の一例について詳細に説明する。本実施例で使
用した濃縮型凝集反応装置は、図１に示した装置と同一
の構造を持ち、有効容積は１．４ｍ3 、有効スクリーン
面積は２．５ｍ2 のタイプである。対象汚泥はＺ排水処
理場で発生した汚泥を使用した。使用した凝集剤はカチ
オン系の高分子凝集剤のみとした。Ｚ排水処理場の汚泥
は、有機成分の率が高く、激しく腐敗が進行しており、
高分子凝集剤単独で凝集させた場合、凝集ペレットは非
常にせん断強度が小さく、脆い性質があった。濃縮倍率
は約２倍とし、汚泥供給量は３０〜５０ｍ3 ／ｈとし
た。汚泥濃縮は０．８〜１．５％の範囲で変動した。高
分子凝集剤の汚泥中ＳＳあたりの添加率は約０．７％ｔ
ｏＳＳとした。以上の条件で２４時間連続運転を約３ケ
月間行なった。処理結果を第１表に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】実施例の処理成績の平均値は、処理速度；
４２（ｍ3 ／ｈ）、分離水ＳＳ濃度；４４０（ｍｇ／リ
ットル）、濃縮汚泥濃度；２．７（％）で、９０日以上
の連続運転が可能であった。処理水ＳＳ濃度の平均値が
数百（ｍｇ／リットル）以下である点から濃縮分離が非
常に良好に行われているといえる。
【００１５】
【発明の効果】本発明の濃縮型凝集反応装置を使用する
ことにより、凝集反応用の撹拌機以外の駆動装置を用い
ず、凝集ペレットが非常に脆く、小さい場合において
も、分離用スリットに目詰まりを生じにくく、高い濃縮
・分離性能が長期間にわたり維持することができる。実
施例にみるように、本発明の濃縮型凝集反応装置によれ
ば、処理速度を大きく取れ、分離水としてＳＳ濃度が低
い処理水が得られ、濃縮により得られる濃縮汚泥濃度も
大きく、例えば２．７（％）で、このような処理を９０
日以上の連続運転をすることが可能であった。処理水Ｓ
Ｓ濃度の平均値が（ｍｇ／リットル）以下である点から
濃縮分離が非常に良好に行われているといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の濃縮型凝集反応装置の概要説明図を示
す。
【図２】従来の濃縮型凝集反応装置の概要説明図を示
す。
【図３】本発明の濃縮型凝集反応装置等で使用される濃
縮用のスクリーンの斜視図を示す。
【符号の説明】
１ 凝集反応装置 ２ 凝集反応槽 ３ スクリーン ４ 分離水溜まり ５ ドラフトチューブ ６ 汚泥供給管 ７ ポリマー供給管 ８ 分離水連結管 ９ 濃縮汚泥流出管 １０ 一次側ブラシ １１ 二次側ブラシ １２ 駆動装置 １３ 減速機 １４ シャフト １５ 攪拌羽根 １６ バッフル １７ 汚泥案内板 １８ テレスコープ弁 １９ 分離水流出管 ２０ スプレーノズル ２１ スクレーパ ２２ ウエッジワイヤー ２３ サポートバー ２４ ブラシ ２５ ブラシの毛
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 11/14 ＺＡＢ Ｃ０２Ｆ 11/14 ＺＡＢＤ (72)発明者 郷田 昭一 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 吉田 秀潔 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 内海 潔 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 4D059 AA03 BE02 BE22 BE42 BE56 BE57 BE65 BJ03 BJ12 BJ14 CB18 CB27 CB30 EB14 4D062 BA22 BA29 BB05 CA11 DB01 EA02 EA08 EA37

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理液の凝集及び濃縮を単一の装置で
    行うことを可能にした濃縮用スクリーンを配置し、該濃
    縮用スクリーンの形状が円筒型である凝集反応装置にお
    いて、前記濃縮型スクリーンのスリット目の方向を水平
    方向とし、槽内混合用撹拌機のシャフト上部に減速機を
    連結し、該減速機に前記濃縮用スクリーンの１次側と２
    次側の両側近傍に沿って回転するブラシを連結すること
    で、前記濃縮用スクリーンに付着する凝集生成物を連続
    的に除去する機構をもつことを特徴とする濃縮型凝集反
    応装置。
  2. 【請求項２】 前記ブラシのうち、１次側ブラシの毛の
    直径を０．５〜１．５ｍｍとし、該毛先とスクリーン１
    次側の間のクリアランスを０〜５ｍｍとし、２次側ブラ
    シの毛の直径を０．０５〜０．９ｍｍとし、該毛先とス
    クリーン２次側の間のクリアランスを０〜１０ｍｍと
    し、前記減速機の減速比を１／５〜１／１５とする請求
    項１に記載の濃縮型凝集反応装置。
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