JP2002177999A - 常圧浮上濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理される汚泥や添加する凝集剤の種類に影
響されずに、汚濁粒子の凝集力を充分に高めて、汚濁粒
子の回収率の低下を抑制できる常圧浮上濃縮装置を提供
する。 【解決手段】 汚泥中の汚濁粒子を含む処理液に、凝集
剤及び、界面活性剤による気泡を混合する混合装置２
と、処理液に含まれる汚濁粒子の浮上分離を行う浮上装
置５と、混合装置２及び浮上装置５を接続する配管４
と、浮上装置５に外部に、汚濁粒子に磁場を付与する磁
場付与装置１１とを備える常圧浮上濃縮装置１０であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、常圧浮上濃縮装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】水処理又は浚渫等に際して発生する汚泥
を最終的に安全な状態として処分するため、一般的に、
その中間プロセスとして、この汚泥を含む処理液に対し
て濃縮、脱水さらに必要に応じて乾燥（焼却）等からな
る汚泥処理を行って、汚濁物質の分離除去が行われる。
濃縮及び脱水された汚泥は、埋め立てや投棄等の処分が
行われるか、あるいは焼結された後に路面に敷設されて
再利用される。

【０００３】ところで、処理液の濃縮は、バックスクリ
ーンや回転スクリーン等を用いたスクリーニングや、処
理液 (水) 中を浮遊する汚濁粒子の密度が水の密度より
大きい場合に密度差を利用して沈降分離する沈降濃縮、
さらには、密度差を利用して重力場において汚濁粒子を
浮上させて分離する浮上濃縮等の各種手段によって行わ
れているが、特に浮上分離による処理液の濃縮は、大量
処理に適するとともに処理設備費を抑制できることか
ら、肉製品・乳製品製造業、植物油脂製造業、石油精製
業さらには製鉄業等における排水処理に際して、広く利
用されている。

【０００４】濃縮処理に用いられる浮上濃縮法には、加
圧浮上濃縮法と常圧浮上濃縮法とがある。常圧浮上濃縮
法は、加圧浮上濃縮法に比較して優れた点が多いため、
近年は常圧浮上濃縮法が採用される例が増えている。

【０００５】図９は、下水汚泥を常圧浮上濃縮法により
濃縮処理する状況を模式的に示す説明図である。同図に
おいて、汚泥供給ポンプ１により引き抜かれた汚泥は混
合装置２に送られる。また、起泡装置３には、気泡を生
成するための空気と、生成した気泡を分散・搬送するた
めの起泡用水と、気泡の生成、保持及び安定化のための
界面活性剤（起泡助剤）とが供給され、内部に旋回自在
に配置されたタービン翼３ａにより微細気泡が生成され
る。混合装置２では、汚泥と微細気泡と有機高分子系の
凝集剤とが、内部に旋回自在に配置されたタービン翼２
ａにより攪拌されて混合され、これにより、気泡は汚泥
中の固形物と強固に付着する。

【０００６】気泡が付着した汚泥固形物は、配管４を介
して浮上装置５に送られ、浮上装置５内で浮力により瞬
時に固液分離される。浮上濃縮された汚泥は、浮上装置
５の上部に設置されたスクレーパー６により掻き取ら
れ、脱気槽７で気泡が除かれてから後工程（図示しな
い）に送られる。一方、固液分離した分離液は、浮上装
置底部から引き抜かれ、水位調節装置８から超流し水処
理工程（図示しない）に戻される。従来は、この常圧浮
上濃縮装置９を用いて下水汚泥の濃縮処理が行われてき
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、処理す
る汚泥が例えば下水の余剰汚泥であって常圧下で浮上分
離を行う場合、この汚泥に、図９に示す常圧浮上濃縮装
置９の上流側で汚泥を発生するプロセスである排水処理
の際に、例えば塩化第二鉄のような無機系の凝集剤が含
まれていると、混合装置２において有機高分子系の凝集
剤を添加しても、汚泥の濃縮度が上がり難くなる。この
理由は明確でないが、無機系の凝集剤と有機高分子系の
凝集剤との適合性が良好でないためと推定される。

【０００８】このように、図９に示すような従来の常圧
浮上濃縮法は、処理される汚泥や前工程で添加される凝
集剤の種類等によっては、汚濁粒子の凝集力を充分に高
めることができない。このため、汚濁物質が浮上分離さ
れずにそのまま分離液とともに水位調節装置８を介して
水処理工程（図示しない）へ放出されてしまい、汚濁粒
子の回収率が低下してしまうことがある。

【０００９】ここに、本発明の目的は、処理される汚泥
や前工程で添加される凝集剤の種類等の影響を受けず
に、汚濁粒子の凝集力を充分に高め、これにより、汚濁
粒子の回収率を向上することができる常圧浮上濃縮装置
を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、常圧浮上濃縮
装置において、凝集剤及び界面活性剤による気泡と混合
された処理液に磁場を付与し、汚濁粒子中の電荷や磁気
を分極させて汚濁粒子の凝集力を強めることによって、
浮上装置５における汚濁粒子の浮上分離を高性能化する
こと、すなわち凝集剤と界面活性剤による気泡を含む処
理液に磁力を作用させることにより、処理液中の汚濁粒
子の回収率を高めることが可能になるという、新規かつ
重要な知見に基づいてなされたものである。

【００１１】本発明は、汚泥中の汚濁粒子を含む処理液
に、凝集剤及び、界面活性剤による気泡を混合する混合
装置と、処理液に含まれる汚濁粒子の浮上分離を行う浮
上装置と、混合装置及び浮上装置を接続する配管とを備
え、さらに、汚濁粒子に磁場を付与する磁場付与装置を
備えることを特徴とする常圧浮上濃縮装置である。

【００１２】この本発明にかかる常圧浮上濃縮装置にお
いては、磁場付与装置が、配管の外周部、浮上装置の内
部及び浮上装置の外部のうちの少なくとも一箇所以上に
配置されることが例示される。

【００１３】すなわち、本発明の第１の常圧浮上濃縮装
置は、浮上装置の外部又は内部、若しくは内外部の両方
に配置されて、浮上装置内の処理液中の汚濁粒子に磁場
を付与する手段を備えるものである。混合装置から浮上
装置に送られてきた処理液中の汚濁粒子は、浮上装置内
に放出された後、浮上装置に備えられた磁場付与装置に
より凝集力を高められ、汚濁粒子が大きな塊となって分
離し易くなる。

【００１４】本発明の第２の常圧浮上濃縮装置は、混合
装置から浮上装置に処理液を供給する管路の途中に、汚
濁粒子に磁場を付与する磁場付与装置を備えるものであ
る。混合装置からこの管路内を流通して浮上装置に向か
う処理液と気泡とが混合された流れに外部から磁場を付
与することにより、処理液中の汚濁粒子の凝集力を高
め、処理液が浮上槽内に放出されたときに汚濁粒子が大
きな塊となって分離し易くなる。

【００１５】また、本発明の第３の常圧浮上濃縮装置
は、本発明の第１の常圧浮上濃縮装置と、本発明の第２
の常圧浮上濃縮装置とを組み合わせたものである。さら
に、これらの本発明にかかる常圧浮上濃縮装置では、磁
場付与装置が、磁場発生源として永久磁石又は電磁石を
有することが例示される。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明にかかる常圧浮上濃縮装置の実施の形態を、添付図面
を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明で
は、処理される汚泥が下水の余剰汚泥である場合を例に
とる。

【００１７】図１は、本実施の形態の常圧浮上濃縮装置
１０の全体構成を模式的に示す説明図である。なお、以
降の説明では、前述した図９に示す常圧浮上濃縮装置９
の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付
し、重複する説明は適宜省略する。

【００１８】図１に示す本実施の形態の常圧浮上濃縮装
置１０において、汚泥供給ポンプ１により引き抜かれた
汚泥は混合装置２に送られる。また、起泡装置３には、
気泡を生成するための空気と、生成した気泡を分散・搬
送するための起泡用水と、気泡の生成、保持及び安定化
のための界面活性剤（起泡助剤）とが供給され、内部に
旋回自在に配置されたタービン翼３ａにより微細気泡が
生成される。混合装置２では、汚泥と微細気泡と有機高
分子系の凝集剤とが、内部に旋回自在に配置されたター
ビン翼２ａにより攪拌されて混合され、これにより、気
泡は汚泥中の固形物と強固に付着する。

【００１９】気泡が付着した汚泥固形物は、配管４を介
して浮上装置５に送られ、浮上装置５内で浮力により瞬
時に固液分離される。浮上濃縮された汚泥は、浮上装置
５の上部に設置されたスクレーパー６により掻き取ら
れ、脱気槽７で気泡が除かれてから後工程（図示しな
い）に送られる。一方、固液分離した分離液は、浮上装
置５の底部から引き抜かれ、水位調節装置８から超流し
水処理工程（図示しない）に戻される。

【００２０】このように、本実施の形態の常圧浮上濃縮
装置１０は、（ｉ）汚泥中の汚濁粒子を含む処理液に、
凝集剤及び、界面活性剤による気泡を混合する混合装置
２と、（ｉｉ）処理液に含まれる汚濁粒子の浮上分離を
行う浮上装置５と、（ｉｉｉ）混合装置２及び浮上装置
５を接続する配管４とを備えている。

【００２１】さらに、本実施の形態の常圧浮上濃縮装置
１０は、（ｉｖ）汚濁粒子に磁場を付与する磁場付与装
置１１を備えている。この磁場付与装置１１を設けたこ
とが、本実施の形態の常圧浮上濃縮装置１０の最大の特
徴である。そこで、以下、この磁場付与装置１１につい
て詳細に説明する。

【００２２】本実施の形態における磁場付与装置１１
は、磁場発生源として、一対の永久磁石１１ａ、１１ｂ
により構成される。永久磁石１１ａ、１１ｂのうちの一
方はＮ極に磁化され、他方はＳ極に磁化される。なお、
永久磁石ではなく電磁石等を用いることもできる。

【００２３】また、永久磁石１１ａ、１１ｂは周知慣用
の適宜手段によって、浮上装置５の外壁面の外部に、互
いに対向して配置される。これにより、本実施の形態で
は、磁場付与装置１１は、浮上装置５の外部に配置され
る。

【００２４】この磁場付与装置１１によって、浮上装置
５内の処理液中の汚濁粒子に磁場が付与される。このた
め、混合装置２から配管４を介して浮上装置５へ送られ
てきた処理液中の汚濁粒子は、浮上装置５内に放出され
た後、浮上装置５の外部に配置された磁場付与装置１１
により磁気的な凝集力が高められる。このため、汚濁粒
子は大きな塊となって分離し易くなる。

【００２５】このため、本実施の形態の常圧浮上濃縮装
置１０によれば、配管４を介して浮上装置５に送られ
た、気泡が付着した汚泥固形物の固液分離に作用する浮
力を、汚濁粒子の凝集力の高まりによって、図９により
示した従来の常圧浮上濃縮装置９における浮力よりも、
高めることが可能となるため、この固液分離をより迅速
かつ確実に行うことができる。

【００２６】したがって、本実施の形態の常圧浮上濃縮
装置１０によれば、処理される汚泥や前工程で添加され
る凝集剤の種類等の影響を受けずに、汚濁粒子の凝集力
を充分に高め、これにより、汚濁粒子の回収率を向上す
ることが可能となる。

【００２７】（第２の実施の形態）次に、第２の実施の
形態を説明する。なお、以降の各実施の形態の説明は、
前述した第１の実施の形態と相違する部分について行う
こととし、共通する部分には同一の符号を付すことによ
って重複する説明を省略する。

【００２８】図２は、本実施の形態の常圧浮上濃縮装置
１０−１の主要部を抽出して示す正面図である。また、
図３は、この常圧浮上濃縮装置１０−１の主要部を抽出
して示す斜視図である。なお、図示を省略してあるが、
本実施の形態の常圧浮上濃縮装置１０−１も、第１の実
施の形態の常圧浮上濃縮装置１０と同様に、汚泥供給ポ
ンプ１、起泡装置３さらには脱気槽７等が接続されて配
置されている。

【００２９】図２および図３に示すように、本実施の形
態の常圧浮上濃縮装置１０−１は、混合装置２と、浮上
装置５と、磁場付与装置１１と、水位調節装置８とを備
える。以下、この常圧浮上濃縮装置１０−１のこれらの
構成要素について順次説明する。

【００３０】［混合装置２］混合装置２は、中空円筒状
の本体２ｂを有する。本体２ｂの内部には、汚濁粒子を
含む下水の余剰汚泥を有する処理液１２が収容される。
そして、この処理液１２には、図示しない空気供給装置
から多量の空気が送り込まれて気泡の発生が誘発される
とともに、図示しない凝集剤凝集剤供給装置から有機高
分子剤系の凝集剤が添加される。

【００３１】また、本体２ｂの中央上方には、攪拌翼駆
動モータ２ｃが図示しないフレームに固定配置される。
攪拌翼駆動モータ２ｃの出力軸には回転軸２ｄが接続さ
れており、その下端部には攪拌翼２ａが配置される。攪
拌翼駆動モータ２ｃを起動すると攪拌翼２ａが回転軸２
ｄとともに回転駆動され、これにより、処理液１２が充
分に攪拌される。

【００３２】本体２ｂの底部には、後述する浮上装置５
の底部近傍に接続された配管４が接続されており、配管
４を介して、攪拌翼２ａにより充分に攪拌混合された処
理液１２が浮上装置５に供給される。

【００３３】本実施の形態の混合装置２は、この種の混
合装置として周知慣用のものであるため、混合装置２の
構成に関するこれ以上の説明は省略する。本実施の形態
の混合装置２は、以上説明したように構成される。

【００３４】［浮上装置５］本実施の形態では、処理槽
として浮上装置５を用いた。この浮上装置５は、本実施
の形態では、鋼製の本体５ａとスクレーパ５ｂとにより
構成される。以下、浮上装置５のこれらの構成要素につ
いて順次説明する。

【００３５】本実施の形態では、本体５ａは、上部に開
口部１３を有する直方体型の収容体である。本体５ａの
外形は、直方体型である必要はなく、例えば円柱型等の
直方体型以外の外形を有していてもよい。

【００３６】本体５ａの底部近傍には配管４が接続され
ており、配管４を介して本体５ａの内部に処理液１２が
供給されて収容される。本体５ａの内部に収容された処
理液１２では、密度差を利用して重力場において汚濁粒
子が浮上物として浮上され、処理液１２から分離され
る。

【００３７】本体５ａの上部には、スクレーパ６が設置
される。スクレーパ６は、本体５ａの開口部１３と一致
する開口部１４を底部に有する枠体１５を有する。枠体
１５は、本体５ａに収容された処理液１２の上部に浮上
して堆積・成長する浮上物を包囲する。また、本実施の
形態では、枠体１５の内部にはベルトコンベア１６が設
置されている。ベルトコンベア１６は、処理液１２の上
部に浮上して開口部１３および開口部１４を通過して堆
積・成長する浮上物を、排出板１７を介して排出する。

【００３８】本実施の形態の浮上装置５は、この種の浮
上分離槽として周知慣用のものであるため、浮上装置５
の構成に関するこれ以上の説明は省略する。本実施の形
態の浮上装置５は、以上説明したように構成される。

【００３９】［磁場付与装置１１］本実施の形態では、
浮上装置５の外部に磁場付与装置１１が設置される。磁
場付与装置１１は、第１の実施の形態と同様のものを用
いればよいが、本実施の形態では、浮上装置５が直方体
状の外形を有することから、永久磁石１１ａ’、１１
ｂ’も略直方体状の外形とした。

【００４０】また、永久磁石１１ａ’、１１ｂ’の寸
法、配置位置、種類等は、例えば本体５ａに収容される
処理液１２の量や、処理液１２に含まれる汚濁粒子の種
類、さらにはその濃度等に応じて、適宜設定すればよ
い。

【００４１】本実施の形態の磁場付与装置１１は、以上
説明したように構成される。 ［水位調節装置８］本実施の形態の水位調節装置８の構
成自体は、第１の実施の形態における水位調節装置８と
同一である。本実施の形態では、そのレイアウト（配置
位置）が異なるのみである。

【００４２】本実施の形態の水位調節装置８は、以上説
明したように構成される。この本実施の形態の常圧浮上
濃縮装置１０−１によっても、第１の実施の形態の常圧
浮上濃縮装置１０と同様の作用効果が得られる。

【００４３】（第３の実施の形態）図４は、第３の実施
の形態の常圧浮上濃縮装置１０−２を模式的に示す説明
図である。

【００４４】本実施の形態では、永久磁石１１ａ、１１
ｂは周知慣用の適宜手段によって、配管４の外部に、互
いに対向して配置される。これにより、本実施の形態で
は、磁場付与装置１１は、配管４の外部に配置される。

【００４５】本実施の形態の常圧浮上濃縮装置１０−２
によっても、第１の実施の形態の常圧浮上濃縮装置１０
と同様の作用効果が得られる。 （第４の実施の形態）図５は、第４の実施の形態の常圧
浮上濃縮装置１０−３を模式的に示す説明図である。

【００４６】本実施の形態では、永久磁石１１ａ、１１
ｂは周知慣用の適宜手段によって、浮上装置５の内部
に、互いに対向して配置される。これにより、本実施の
形態では、磁場付与装置１１は、浮上装置５の内部に配
置される。

【００４７】本実施の形態の常圧浮上濃縮装置１０−３
によっても、第１の実施の形態の常圧浮上濃縮装置１０
と同様の作用効果が得られる。 （第５の実施の形態）図６は、第５の実施の形態の常圧
浮上濃縮装置１０−４を模式的に示す説明図である。

【００４８】本実施の形態では、磁場付与装置１１は周
知慣用の適宜手段によって、浮上装置５の内部及び外部
の２箇所にそれぞれ配置される。本実施の形態の常圧浮
上濃縮装置１０−４によれば、第１の実施の形態の常圧
浮上濃縮装置１０よりもさらに優れた固液分離効果が得
られる。

【００４９】（第６の実施の形態）図７は、第６の実施
の形態の常圧浮上濃縮装置１０−５を模式的に示す説明
図である。

【００５０】本実施の形態では、磁場付与装置１１は周
知慣用の適宜手段によって、配管４の外部と浮上装置５
の内部との２箇所にそれぞれ配置される。本実施の形態
の常圧浮上濃縮装置１０−５によれば、第１の実施の形
態の常圧浮上濃縮装置１０よりもさらに優れた固液分離
効果が得られる。

【００５１】（第７の実施の形態）図８は、第７の実施
の形態の常圧浮上濃縮装置１０−６を模式的に示す説明
図である。

【００５２】本実施の形態では、磁場付与装置１１は周
知慣用の適宜手段によって、配管４の外部と、浮上装置
５の内部と、浮上装置５の外部との３箇所にそれぞれ配
置される。

【００５３】本実施の形態の常圧浮上濃縮装置１０−５
によれば、第５の実施の形態の常圧浮上濃縮装置１０−
４や第６の実施の形態の常圧浮上濃縮装置１０−５より
もさらに優れた固液分離効果が得られる。

【００５４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
り、常圧浮上濃縮装置を用いて排水処理を行う際に、処
理される汚泥や添加する凝集剤の種類に影響されずに、
汚濁粒子の凝集力を充分に高め、これにより、汚濁粒子
の回収率の低下を抑制することが可能となった。

【００５５】かかる効果を有する本発明の意義は、極め
て著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の常圧浮上濃縮装置の全体構
成を模式的に示す説明図である。

【図２】第２の実施の形態の常圧浮上濃縮装置の主要部
を抽出して示す正面図である。

【図３】第２の実施の形態の常圧浮上濃縮装置の主要部
を抽出して示す斜視図である。

【図４】第３の実施の形態の常圧浮上濃縮装置を模式的
に示す説明図である。

【図５】第４の実施の形態の常圧浮上濃縮装置を模式的
に示す説明図である。

【図６】第５の実施の形態の常圧浮上濃縮装置を模式的
に示す説明図である。

【図７】第６の実施の形態の常圧浮上濃縮装置を模式的
に示す説明図である。

【図８】第７の実施の形態の常圧浮上濃縮装置を模式的
に示す説明図である。

【図９】下水汚泥を常圧浮上濃縮法により濃縮処理する
状況を模式的に示す説明図である。

【符号の説明】

２ 混合装置 ４ 配管 ５ 浮上装置 １０ 常圧浮上濃縮装置 １１ 磁場付与装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚泥中の汚濁粒子を含む処理液に、凝集
   剤及び、界面活性剤による気泡を混合する混合装置と、
   前記処理液に含まれる汚濁粒子の浮上分離を行う浮上装
   置と、前記混合装置及び前記浮上装置を接続する配管と
   を備え、さらに、汚濁粒子に磁場を付与する磁場付与装
   置を備えることを特徴とする常圧浮上濃縮装置。
2. 【請求項２】 前記磁場付与装置は、前記配管の外周
   部、前記浮上装置の内部及び前記浮上装置の外部のうち
   の少なくとも一箇所以上に配置される請求項１に記載さ
   れた常圧浮上濃縮装置。
3. 【請求項３】 前記磁場付与装置は、磁場発生源として
   永久磁石又は電磁石を有する請求項２に記載された常圧
   浮上濃縮装置。