JP2002239600A - 凝集反応槽 - Google Patents
凝集反応槽Info
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Abstract
途にポンプを必要とせずに、密閉型・汚泥圧入式の脱水
機へ供給することができ、目詰まることのない凝集反応
槽を提供する。 【解決手段】 密閉空間をなす反応槽1の凝集領域2に
配置するインペラ4と、濃縮領域3に配置した内部に分
離液領域8を形成する筒状スクリーン5と、凝集領域2
に連通して凝集剤を伴った原汚泥を圧送する汚泥投入系
6と、濃縮領域3に連通する汚泥排出系7と、筒状スク
リーン5の分離液領域8に連通する分離液排出系9とを
備え、筒状スクリーン5の回転でセルフクリーニング効
果を生じ、分離液と凝集フロックが逆方向へ移動するこ
とで固形物回収率が高まる。
Description
し、下水・廃水処理などで発生する汚泥を脱水するため
に高分子凝集剤などを添加・混合して凝集させる技術に
係るものである。
剰汚泥は、減容化のために脱水・乾燥処理しているが、
汚泥をそのままで脱水する事は非常に困難であり、凝集
剤を添加して粗大フロックを形成することが必要不可欠
である。
る有機分の増加に伴う濃縮不良などにより汚泥の脱水性
が悪化している。このために、脱水機へ投入する前に汚
泥を濃縮することで、ろ過速度の増大、ケーキ含水率の
低下を目指す試みも行われている。この濃縮手段として
は、ドラムスクリーン式、攪拌槽式などがある。省スペ
ースの観点から凝集と濃縮を同じ攪拌槽内で行う装置も
開発されている。
図9に示すものがある。この濃縮槽は外筒61の内部に
スクリーンをなす内筒62を同心状に固定配置し、内筒
62の内部にスクレーパー63を配置しており、内筒6
2の内部に投入した凝集フロック64を含む汚泥を内筒
62のスクリーンでろ過し、内筒62を通過した分離液
65を外筒61に設けた分離液排出系66から槽外へ取
り出している。
段であるドラムスクリーン式、攪拌槽式のものは、ベル
トプレス等の開放型の脱水機を対象としており、大気圧
下で使用している。一方、近年においては臭気対策など
の課題からスクリュープレス等の密閉型・汚泥圧入式の
脱水機が使用されている。
拌槽式の濃縮手段で濃縮した濃縮汚泥を密閉型・汚泥圧
入式の脱水機で脱水する場合には、濃縮汚泥を脱水機へ
圧入するためのポンプを別途に増設する必要があり、コ
ストアップの要因となっている。また、濃縮汚泥がポン
プを通過する間に凝集フロックが破壊される問題があっ
た。さらに、従来の濃縮手段においてはスクリーンとし
て比較的目詰まりの少ないウェッジワイヤ方式のものを
使用しているが、可逆的な目詰まりは避けられず、安全
な運転のためには定期的、連続的な洗浄工程が必要であ
った。
フロック64と分離液65が内筒62に向けて同じ方向
に移動するために、粒径の小さな凝集フロック64が内
筒62のスクリーンを通過する率が高くなって固形物回
収率が悪化し、内筒62に凝集フロック64が付着して
目詰まりが起こり易くなる。また、内筒62に付着した
凝集フロック64を除去するスクレーパー63が回転す
るために、スクレーパー63によって凝集フロック64
を破壊することがある。
側に偏在することで、内筒62のスクリーンを通過する
分離液65の分離液流束が分離液排出系66に対向する
部位において強くなり、内筒62の全周にわたって均一
な分離液流束を得ることができず、局所的な目詰まりが
発生し易い。
り、凝集と濃縮を一体に行なって省スペース化を図り、
高圧力下の密閉空間で作動することにより別途にポンプ
を必要とせずに、密閉型・汚泥圧入式の脱水機へ供給す
ることができ、連続した運転においても目詰まることの
ない凝集反応槽を提供することを目的とする。
に、請求項1に係る本発明の凝集反応槽は、密閉空間を
なす内部の一方側に凝集領域を形成するとともに他方側
に濃縮領域を形成する反応槽と、反応槽の凝集領域に配
置するインペラと、反応槽内の濃縮領域に軸心回りに回
転自在に配置し、内部に分離液領域を形成する筒状スク
リーンと、凝集領域に連通して凝集剤を伴った原汚泥を
圧送する汚泥投入系と、濃縮領域に連通する汚泥排出系
と、筒状スクリーンの分離液領域に連通する分離液排出
系とを備えたものである。
スクリーンを回転駆動する状態で、汚泥投入系から凝集
剤を伴った原汚泥を反応槽に所定圧力で圧入する。反応
槽の凝集領域では回転するインペラによって原汚泥と凝
集剤を攪拌することで凝集反応を生起して凝集フロック
を形成する。凝集領域で形成した凝集フロックを伴う汚
泥は後続の汚泥に押圧されて濃縮領域へと移動する。
泥投入系の圧力に起因した所定差圧が存在し、この差圧
を駆動圧力として筒状スクリーンが汚泥をろ過し、筒状
スクリーンを通過した分離液が内部の分離液領域に流入
し、濃縮領域に残る凝集フロックを含む汚泥が濃縮され
る。
で筒状スクリーンの周囲に存在する汚泥とスクリーン面
との間で剪断力が作用し、筒状スクリーンに付着する凝
集フロックがスクリーン面から離間し、セルフクリーニ
ング効果が生じる。
泥が筒状スクリーンの回転に随伴して流動し、スクリー
ン面と反応槽の内周面との間の流路を周回する。周回す
る汚泥は、運動エネルギーを与えるスクリーン面に近い
内層ほど流れが速く、摩擦抵抗を生じる反応槽の内周面
に近い外層ほど流れが遅くなり、スクリーン面と反応槽
の内周面との間において汚泥の流れに速度勾配が形成さ
れるとともに遠心力が作用する。
内周面との間の流路を周回する間に、粒径が大きく抵抗
の大きい凝集フロックほど反応槽の内周面に近い外層側
へ移動し、凝集フロックを含まない上澄水がスクリーン
面に近い内層側を流動することになり、凝集フロックと
筒状スクリーンとの接触機会が少なくなってスクリーン
面への凝集フロックの付着が抑制され、筒状スクリーン
の目詰まりを防止でき、分離液と凝集フロックが逆方向
へ移動することで、粒径の小さい凝集フロックが筒状ス
クリーンを通過する率が低くなり、固形物回収率が高ま
る。
域に流入する分離液は分離液排出系を通して反応槽外へ
排出する。このとき、スクリーン面全体において均一な
分離液流束を得る上で、分離液領域に開口する分離液排
出系の流入口は筒状スクリーンの回転中心に位置するこ
とが望ましいが、流入口が分離液領域の何れの位置にあ
っても、筒状スクリーンが回転することで流入口に対し
てスクリーン面の各部位が距離的に同条件で存在するこ
とになり、スクリーン面全体において均一な分離液流束
を得ることができ、分離液流束の偏りに起因する局所的
なスクリーンの目詰まりを防止できる。
泥排出系を通して槽外へ排出するが、粒径が大きく抵抗
の大きい凝集フロックほど反応槽の内周面に近い外層側
に集まるので排出する濃縮汚泥の濃度が高くなり、汚泥
投入系から供給する原汚泥流量と分離液排出系を通して
取り出す分離液流量との比率を汚泥の濃縮性に応じて調
整することで固形物回収率を安定制御できる。
の脱水機へ圧入することができるので、凝集フロックを
含む濃縮汚泥をポンプ等で再圧入することなく、従来の
大気開放型濃縮機では適用が困難であった汚泥圧入式脱
水機にも凝集フロックの破壊を伴わずに供給することが
できる。
状スクリーンの回転軸の内部に分離液排出系に連通する
分離液流路を形成し、回転軸に内部の分離液流路と外部
の分離液領域とを連通する開口部を形成したものであ
る。
口が筒状スクリーンの回転中心に位置することで、スク
リーン面全体において均一な分離液流束を得ることがで
きる。
泥投入系に介装する流量計と、分離液排出系に介装する
流量を可変調整可能な分離液ポンプと、流量計の出力信
号を受けて分離液ポンプに設定流量を指示する演算器と
を備え、演算器は汚泥投入系から反応槽に供給する原汚
泥流量に対して分離液排出系を通して反応槽から取出す
分離液流量の割合を設定比率に制御するものである。
リーンの内外間の差圧である。汚泥投入系における汚泥
流量および圧力が一定であると、分離液の排出が遅速で
分離液領域における背圧が大きい程に差圧が小さくな
り、分離液の排出が早速で分離液領域における背圧が小
さい程に差圧が大きくなる。
器における設定比率を調整し、分離液ポンプの回転速度
の制御によりその設定流量を調整して分離液排出系を通
して反応槽から取出す分離液流量を増減する。この原汚
泥流量f1と分離液流量f2との比は、以下の関係を満
たす範囲において決定する。
求項4に係る本発明の凝集反応槽は、汚泥投入系に介装
する流量計と、分離液排出系に介装する開度を可変調整
可能な調整弁と、流量計の出力信号を受けて調整弁に設
定開度を指示する演算器とを備え、演算器は汚泥投入系
から反応槽に供給する原汚泥流量に対して分離液排出系
を通して反応槽から取出す分離液流量の割合を設定比率
に制御するものである。
応じて演算器における設定比率を調整し、調整弁の開度
を制御して分離液排出系を通して反応槽から取出す分離
液流量を増減する。この原汚泥流量f1と分離液流量f
2との比は、以下の関係を満たす範囲において決定す
る。
る凝集反応槽を図面に基づいて説明する。図1〜図2に
おいて、反応槽1は上部ケーシング1aと下部ケーシン
グ1bによって内部に密閉空間を形成しており、密閉空
間には反応槽1の軸心方向の下方側に凝集領域2を形成
し、反応槽1の軸心方向の上方側に濃縮領域3を形成し
ているが、上方側に凝集領域2を形成し、下方側に濃縮
領域3を形成することも可能であり、汚泥の性状に由来
する凝集フロックの沈降性に応じて選択する。
羽根)4を配置し、反応槽1の外部にインペラ4の駆動
装置4aを配置しており、反応槽1の濃縮領域3には筒
状スクリーン5を配置している。筒状スクリーン5は円
筒部5aが多数の孔を形成したろ材(鋼鈑、樹脂、セラ
ミック等)を円筒形に形成したものであり、孔径は0.
1〜1.5mmである。円筒部5aは回転によって液の
流れの乱れを生じないように外周は極力平滑面であるこ
とが望ましい。円筒部5aの上下端には端板5bを配置
している。
汚泥を圧送する汚泥投入系6を接続し、凝集領域2の上
部側には汚泥排出系7を接続しており、汚泥排出系7は
濃縮領域3に設けることも可能である。筒状スクリーン
5の内部に形成した分離液領域8には分離液排出系9を
接続している。
5の回転軸11は着脱可能に連結している。回転軸11
は中空状をなして内部に分離液流路12を形成し、外周
面に分離液領域8に連通する複数の孔13を設けてお
り、回転軸11はロータリージョイント14を介して分
離液排出系9に連通している。
はスクレーパー15が摺接しており、スクレーパー15
は反応槽1に固定支持したもので、汚泥の流れを阻害し
ないように薄く形成している。
下の各端板5bに回転軸21、22を固定する構造でも
良く、分離液排出系9に接続する上方の回転軸21を中
空状に形成している。
を圧送する汚泥ポンプ23と原汚泥流量を計測する汚泥
流量計24とを有しており、汚泥投入系6に接続する凝
集剤供給系25は薬液ポンプ26と凝集剤流量を計測す
る薬液流量計27とを有している。分離液排出系9は流
量を可変調整可能な分離液ポンプ(定量ポンプ)28を
有しており、分離液ポンプ28には汚泥流量計24の出
力信号を受けて分離液ポンプ28に設定流量を指示する
演算器29を接続している。演算器29は汚泥投入系6
から反応槽1に供給する原汚泥流量に対して分離液排出
系9を通して反応槽1から取出す分離液流量の割合を設
定比率に制御するものである。汚泥排出系7は圧入式脱
水機30に接続している。
る。原汚泥は汚泥ポンプ23により汚泥投入系6を通し
て圧送し、その途中において凝集剤供給系25から薬液
ポンプ26で供給する凝集剤を添加し、凝集剤を伴って
反応槽1に所定圧力で圧入する。
より回転するインペラ4によって原汚泥と凝集剤を攪拌
して凝集反応を生起し、凝集フロックを形成する。凝集
領域で形成した凝集フロックを伴った凝集汚泥は順次に
濃縮領域3へと移動し、筒状スクリーン5の外周側へ流
入する。
筒状スクリーン5がインペラ4と一体に回転し、筒状ス
クリーン5の内外間に汚泥投入系6の圧力に起因した所
定差圧が存在し、この差圧を駆動圧力として筒状スクリ
ーン5が汚泥をろ過し、筒状スクリーン5を通過した分
離液32が内部の分離液領域8に流入し、濃縮領域3に
残る凝集フロックを含む汚泥が濃縮される。
とで筒状スクリーン5の周囲に存在する汚泥とスクリー
ン面との間の境界で剪断力が作用し、筒状スクリーン5
に付着する凝集フロック31がスクリーン面から離間
し、セルフクリーニング効果が生じる。また、固定した
スクレーパー15によっても確実にスクリーン面を更新
できる。
筒状スクリーン5の回転に随伴して流動し、スクリーン
面と反応槽1の内周面との間の流路を周回する。周回す
る汚泥は、運動エネルギーを与えるスクリーン面に近い
内層ほど流れが速く、摩擦抵抗を生じる反応槽1の内周
面に近い外層ほど流れが遅くなり、スクリーン面と反応
槽1の内周面との間において汚泥の流れに速度勾配が形
成されるとともに遠心力が作用する。
リーン面と反応槽1の内周面との間の流路を周回する間
に、粒径が大きく抵抗の大きい凝集フロックほど反応槽
1の内周面に近い外層側へ移動し、凝集フロックを含ま
ない上澄水が筒状スクリーン5のスクリーン面に近い内
層側を流動することになり、凝集フロック31と筒状ス
クリーン5との接触機会が少なくなってスクリーン面へ
の凝集フロック31の付着が抑制され、筒状スクリーン
5の目詰まりを防止できる。また、分離液32と凝集フ
ロック31が逆方向へ移動することで、粒径の小さい凝
集フロック31が筒状スクリーン5を通過する率が低く
なり、固形物回収率が高まる。
領域8に流入する分離液は回転軸11の孔13を通して
分離液流路12へ流入して後に、分離液排出系9を通し
て反応槽1の外部へ排出する。
位置する回転軸11の孔13が分離液領域8における分
離液排出系9の流入口をなすことで、筒状スクリーン5
のスクリーン面に対して分離液排出系9の流入口が偏在
せず、スクリーン面の全体において均一な分離液流束を
得ることができる。
領域8の何れの位置にあっても、筒状スクリーン5が回
転することで流入口に対してスクリーン面の各部位が距
離的に同条件で存在することになり、スクリーン面全体
において均一な分離液流束を得ることができ、分離液流
束の偏りに起因する局所的なスクリーンの目詰まりを防
止できる。
る汚泥排出系7を通して槽外へ排出するが、粒径が大き
く抵抗の大きい凝集フロックほど反応槽1の内周面に近
い外層側に集まるので排出する濃縮汚泥の濃度が高くな
る。
程の圧入式脱水機30へ圧入することができるので、凝
集フロック31を含む濃縮汚泥をポンプ等で再圧入する
必要がなく、凝集フロック31の破壊を伴わずに供給す
ることができる。
内外間の差圧である。汚泥投入系6における汚泥流量お
よび圧力が一定であると、分離液の排出が遅速で分離液
領域8における背圧が大きい程に差圧が小さくなり、分
離液の排出が早速で分離液領域8における背圧が小さい
程に差圧が大きくなる。
器29における設定比率を調整し、分離液ポンプ28の
回転速度の制御により設定流量を調整して分離液排出系
9を通して反応槽1から取出す分離液流量を増減する。
この原汚泥流量f1と分離液流量f2との比は、以下の
関係を満たす範囲において決定する。
離液排出系9を通して取り出す分離液流量との比率を汚
泥の濃縮性に応じて調整することで固形物回収率を安定
制御できる。
て開度を可変調整可能な調整弁33を使用することも可
能である。この場合には、凝集汚泥の濃縮性に応じて演
算器29における設定比率を調整し、調整弁33の開度
を制御して分離液排出系9を通して反応槽1から取出す
分離液流量を増減し、原汚泥流量f1と分離液流量f2
との比を以下の関係を満たす範囲において決定する。
リーンが回転することで筒状スクリーンの周囲に存在す
る汚泥とスクリーン面との間で剪断力を生じ、筒状スク
リーンに付着する凝集フロックをスクリーン面から離間
させるセルフクリーニング効果を発揮できる。筒状スク
リーンのスクリーン面と反応槽の内周面との間の流路を
周回する汚泥はその流れに速度勾配と遠心力を伴うの
で、粒径が大きく抵抗の大きい凝集フロックほど反応槽
の内周面に近くて流れの遅い外層側へ移動し、凝集フロ
ックを含まない上澄水がスクリーン面に近く流れの速い
内層側を流動することになり、凝集フロックと筒状スク
リーンとの接触機会が少なくなってスクリーン面への凝
集フロックの付着が抑制され、筒状スクリーンの目詰ま
りを防止でき、分離液と凝集フロックが逆方向へ移動す
ることで、粒径の小さい凝集フロックが筒状スクリーン
を通過する率が低くなり、固形物回収率を高めることが
できる。分離液領域に開口する分離液排出系の流入口が
筒状スクリーンの回転中心に位置し、筒状スクリーンが
回転することでスクリーン面全体において均一な分離液
流束を得ることができ、分離液流束の偏りに起因する局
所的なスクリーンの目詰まりを防止できる。汚泥投入系
から供給する原汚泥流量と分離液排出系を通して取り出
す分離液流量との比率を汚泥の濃縮性に応じて調整する
ことで固形物回収率を安定制御できる。汚泥投入系の圧
力を利用して次工程の脱水機へ圧入することができるの
で、凝集フロックを含む濃縮汚泥をポンプ等で再圧入す
ることなく、従来の大気開放型濃縮機では適用が困難で
あった汚泥圧入式脱水機にも凝集フロックの破壊を伴わ
ずに供給することができる。
縦断面図である。
面図である。
ンを示す断面図である。
である。
である。
模式図である。
示す模式図である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 密閉空間をなす内部の一方側に凝集領域
を形成するとともに他方側に濃縮領域を形成する反応槽
と、反応槽の凝集領域に配置するインペラと、反応槽内
の濃縮領域に軸心回りに回転自在に配置し、内部に分離
液領域を形成する筒状スクリーンと、凝集領域に連通し
て凝集剤を伴った原汚泥を圧送する汚泥投入系と、濃縮
領域に連通する汚泥排出系と、筒状スクリーンの分離液
領域に連通する分離液排出系とを備えたことを特徴とす
る凝集反応槽。 - 【請求項2】 筒状スクリーンの回転軸の内部に分離液
排出系に連通する分離液流路を形成し、回転軸に内部の
分離液流路と外部の分離液領域とを連通する開口部を形
成したことを特徴とする請求項1に記載の凝集反応槽。 - 【請求項3】 汚泥投入系に介装する流量計と、分離液
排出系に介装する流量を可変調整可能な分離液ポンプ
と、流量計の出力信号を受けて分離液ポンプに設定流量
を指示する演算器とを備え、演算器は汚泥投入系から反
応槽に供給する原汚泥流量に対して分離液排出系を通し
て反応槽から取出す分離液流量の割合を設定比率に制御
することを特徴とする請求項1に記載の凝集反応槽。 - 【請求項4】 汚泥投入系に介装する流量計と、分離液
排出系に介装する開度を可変調整可能な調整弁と、流量
計の出力信号を受けて調整弁に設定開度を指示する演算
器とを備え、演算器は汚泥投入系から反応槽に供給する
原汚泥流量に対して分離液排出系を通して反応槽から取
出す分離液流量の割合を設定比率に制御することを特徴
とする請求項1に記載の凝集反応槽。
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2001
- 2001-02-21 JP JP2001044376A patent/JP3835988B2/ja not_active Expired - Fee Related
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