JP2003190711A - 微細粒子の凝集濃縮装置及び凝集濃縮方法 - Google Patents

微細粒子の凝集濃縮装置及び凝集濃縮方法

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JP2003190711A
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Eizo Takatsuki
英三 高月
Takayuki Miyahara
隆之 宮原
Tadayoshi Yoshida
忠義 吉田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きな装置の付設を必要とせず、フロック形
成槽へ汚泥を堆積させることなく、長期に連続運転が可
能な微細粒子の凝集濃縮装置及び凝集濃縮方法を提供す
ること。 【解決手段】 内管と外管それぞれに電位の異なる微細
粒子を含む液を通流させてフロックを形成するための二
重管と、該二重管の下流において二重管内を通流する液
と接触させてさらにフロックを形成させるための被処理
液管から構成された混合処理部と、該混合処理部で生成
する混合液をフロック含有汚泥と清澄液とに分離するた
めの固液分離部からなる凝集濃縮装置において、該固液
分離部に底弁を兼ねた攪拌翼を有するフロック含有汚泥
の塊状化を防止するための分散・排出手段を具備するフ
ロック形成槽を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細粒子の凝集濃
縮装置及び凝集濃縮方法に関する。さらに詳しくは、微
細粒子を含む被処理液を、二重管と被処理液管から構成
される混合処理部と、該混合処理部で生成する混合液を
フロック含有汚泥と清澄液とに分離する固液分離部から
なる凝集濃縮装置であって、該固液分離部にフロック含
有汚泥による閉塞を生じない長期に安定運転可能な微細
粒子の凝集濃縮装置及び凝集濃縮方法に関する。
【0002】
【従来の技術】被処理液中の微細粒子を濃縮分離する装
置として、従来から沈殿槽が用いられている。沈殿槽
は、微細粒子の重量による沈降性を利用して分離するも
のであるが、例えば、被処理液として活性汚泥液を処理
する場合などに見られるように、沈降分離性が不安定な
微細粒子に対しては必ずしも分離性能が十分ではない。
凝集剤を添加すると分離性能を高めることができる場合
もあるが、これらの薬剤は活性汚泥液などの微生物に対
しては好ましくなく、環境汚染の観点からもその使用は
望ましいことではない。
【0003】最近、電解質濃度差が1ppm以上の2液
の接触界面に電位の異なる微細粒子が凝集する現象を利
用した微細粒子の凝集濃縮装置及び凝集濃縮方法が、特
公平7−16563号、同7−29119号、特許第2
552542号、同第2558547号、特開平8−8
9711号、同9−103609号及びWO99/37
377等の一連の特許公報に開示されている。これらの
技術は、前記した問題点を解決する技術として期待され
るものであり、その要旨は、二重管の内管と外管それぞ
れに電位の異なる微細粒子を含む液を層流で通流させ、
下流において内管と外管中の液を接触させてフロック含
有液とし、該フロック含有液を微細粒子を含む被処理液
と混合して更にフロックを形成させ、清澄液と濃縮液と
に分離するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らが上記公報の開示に基づいて廃液を処理したとこ
ろ、比重の大きな土壌等の混入により、土壌と汚泥が一
体となりフロック形成槽底部へ堆積し、フロック形成槽
の流動阻害や活性汚泥の腐敗等の問題が発生することが
判明した。また、季節によっては、フロック形成槽底部
で糸状菌などの微生物と土壌とが固着し、著しく塊状化
腐敗する問題も発生することが判明した。このような現
象が生じると、廃液処理の運転を度々中断して煩雑な清
掃をする必要が生じ、安定に連続運転することが不可能
となる。しかも、清掃に要する工数は莫大なものとな
り、到底工業的に見合うものとはならない。
【0005】糸状菌によるトラブルを解決する方法とし
て、活性汚泥曝気槽内の汚泥濃度を高濃度に維持し、糸
状菌の増殖を抑制し、処理水質を向上させ、余剰汚泥の
発生を抑制する方法とその装置が特開平9−10790
号公報に提案されている。しかしながら、この方法で
は、貯留槽、曝気槽などの槽を新たに設置する必要があ
り、装置が大掛かりになる。しかも、貯留槽において嫌
気下に滞留させた時間と流入基質の少ない曝気槽内の滞
留時間との和(飢えの時間)と、流入基質の多い曝気槽
内の滞留時間(充足の時間)とが特定の関係を満足する
ように運転する必要がある。
【0006】また、糸状菌によるトラブルを解決する別
の方法として、特開2001−129312号公報に、
凝集濃縮装置の前段部に加圧浮上分離装置を設け、被処
理液を予め加圧浮上法により浮上性濃縮液と処理液とに
分離し、得られた処理液をフロック含有液と混合するよ
うにした凝集濃縮方法及び凝集濃縮装置が開示されてい
るが、加圧浮上装置は必須である。このように、糸状菌
によるトラブルを解決する方法にしても装置がかなり複
雑化することは避け難く、糸状菌以外に起因するフロッ
ク形成槽の閉塞に対しても効力を発揮するか否かは不明
である。したがって、本発明の目的は、大掛かりな装置
の付設を必要とせず、煩雑な運転条件も不要で、フロッ
ク形成槽底部へ汚泥を堆積させることなく、長期に連続
運転が可能な微細粒子の凝集濃縮装置及び凝集濃縮方法
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する方法
として、本発明者らは、まずフロック形成槽底部より水
などの流体を吹き込むことを考えた。この方法は、特開
2001−259308号公報にすでに提案されている
が、本発明者らが追試したところ、一旦汚泥が沈着して
しまうと、吹き込まれた上澄液によりチャネリング現象
が生ずることが多く、フロックを十分に分散させること
が難しいことが判明した。
【0008】本発明者らはさらに検討を重ね、フロック
含有汚泥を分散させながら、好ましくは定期的にフロッ
ク形成槽底部を開口し、堆積又は固化した汚泥の抜き取
りを行うという極めて簡単な方法で微細粒子の凝集濃縮
を連続的に実施することが可能であることを見出し、本
発明に至った。すなわち、本発明の第1の発明は、内管
と外管それぞれに電位の異なる微細粒子を含む液を通流
させてフロックを形成するための二重管と、該二重管の
下流において二重管内を通流する液と接触させてさらに
フロックを形成させるための被処理液管から構成された
混合処理部と、該混合処理部で生成する混合液をフロッ
ク含有汚泥と清澄液とに分離するための固液分離部から
なる凝集濃縮装置であって、該固液分離部に底弁を兼ね
た攪拌翼を有するフロック含有汚泥の分散、抜取り手段
を具備するフロック形成槽を設けることを特徴とする微
細粒子の凝集濃縮装置である。
【0009】本発明の第2の発明は、二重管の内管と外
管それぞれに電位の異なる微細粒子を含む液を通流さ
せ、下流において内管と外管中の液を接触させてフロッ
クを形成して得たフロック含有液を、微細粒子を含む被
処理液と混合して更にフロックを形成した後、フロック
を含有する汚泥と清澄な液とに分離する凝集濃縮方法に
おいて、攪拌翼を有する分散手段でフロック含有汚泥を
分散させ、塊状化した汚泥をフロック形成槽底部より落
下させることを特徴とする微細粒子の凝集濃縮方法であ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の第1の発明に係る微細粒
子の凝集濃縮装置を図面により詳細に説明する。図1は
本発明の凝集濃縮装置の一例を示す概略図である。本発
明の微細粒子の凝集濃縮装置は、本質的に凝集管となる
二重管と被処理液管の3つの管から構成され、フロック
を形成させるための混合処理部と、該混合処理部で生成
するフロック含有液をフロック含有汚泥と清澄液とに分
離するための固液分離部からなっている。図1に示すよ
うに、混合処理部は、内管6と外管7それぞれに電位の
異なる微細粒子を含む液を通流させてフロックを形成す
るための二重管と該二重管の下流において二重管内を通
流する液と接触させてさらにフロックを形成するための
被処理液管5から構成される。
【0011】内管及び外管にはそれぞれ微細粒子を含
み、電位が異なる液を流す必要があり、11は液の電位
を調整するための補給水である。補給水には通常水道水
が使用される。内管及び外管の形状はとくに限定されな
いが、通常円管が使用される。内管の直径をD1、外管
の直径をD2とした場合、D1/D2は0.2〜0.8
とするのが好ましい。また、内管の長さをL1、外管の
長さをL2とした場合、L1<L2であればよい。
【0012】被処理液管は、前記二重管と三重管を構成
するようにしてもよいが、図1に示すように、二重管の
下流、すなわち、二重管の出口において二重管内を通流
する液と混合するように設けるのが好ましい。二重管又
は三重管は螺旋形状とするのが凝集濃縮効果の点及び装
置をコンパクト化できる点で好ましいが、とくに二重管
を螺旋形状とし、二重管の下流において被処理管と合流
するように設けるのが好ましい。15は液の混合をさら
に促進するための混合器であり、必要に応じて設けられ
る。以上述べた混合処理部の材質はとくに限定されない
が、ステンレス、プラスチックなど腐食に耐える材質と
するのが望ましい。
【0013】本発明の凝集分離装置は、このような混合
処理部を固液分離槽20に静置したものであるが、本発
明の最大の特徴は、固液分離部に攪拌翼を有するフロッ
ク含有汚泥の分散手段16を具備するフロック形成槽1
8を設ける点にある。固液分離部は、フロック形成槽1
8、必要に応じてガイド筒19及び固液分離槽20から
構成される。攪拌翼を有するフロック含有汚泥の分散手
段は底弁を兼ねており、攪拌翼を上下動させることによ
り、フロック形成槽の底部を開閉することができる。
【0014】攪拌翼の形状は回転可能であればとくに制
限されず、翼の先端にはフロック形成槽の下部を封止す
るためのパッキン17を有するのが望ましい。該分散手
段は、手動又はモーター13により定期的又は間歇的に
回転され、汚泥がフロック形成槽の底部に沈積し、固化
するのを防ぐと同時に、シリンダー14により定期的又
は間歇的に上下動させることにより、汚泥をフロック形
成槽の外に排出する。攪拌翼の回転及び上下動は定期的
に行うのが望ましい。12は回転軸であり、先端に攪拌
翼を設ける。図1において、矢印は回転又は液の流れ方
向を示している。
【0015】攪拌翼の回転数は汚泥の状況に応じて設定
すればよいが、通常は1〜10rpm程度の回転速度
で、1〜60分/1回で実施する。フロック形成槽の下
部は、下方向へ向かって断面積が漸次小となる円錐状の
側壁、すなわち先細りのコーン形状の側壁とするのが好
ましく、この側壁の水平面に対する角度は45〜75度
とするのが好ましい。攪拌翼は、フロック形成槽の下部
の形状に沿ってできるだけクリアランスを小さくして設
けるのが好ましい。
【0016】19はフロック形成槽からフロック含有液
が溢粒するのを助けるためのガイド筒であり、通常は円
筒状のものを使用する。槽壁に固着した汚泥を掻き取る
ために、攪拌翼にブラシ等の器具を取り付けてもよい。
かかる分散手段により、フロック形成槽底部に堆積又は
固化した汚泥が、フロック形成槽の流動を阻害したり、
汚泥が腐敗するのを回避することができ、凝集濃縮装置
を長期に連続運転することが可能となる。
【0017】次に、本発明の微細粒子の凝集濃縮方法に
ついて説明する。被処理液は、工場廃液、給食廃液など
の各種産業廃液などであり、1の被処理液導入ラインか
ら曝気槽2へ受け入れられる。曝気槽には空気が分散供
給され、槽内は好気状態に保たれる。被処理液は微細粒
子を500ppm以上含む液であるのが好ましく、この
ような被処理液は曝気処理された後、被処理液供給ポン
プ3により被処理液供給ライン4から被処理液管5へ供
給される。
【0018】内管6及び外管7には、運転初期には別途
準備した電位が異なり、微細粒子を含む液を各々層流で
流して混合しておき、被処理液管を流れる液をこの混合
液と混合し、フロックを形成させる。3種類の液が混合
したフロック含有液は、混合器15でさらに混合が促進
され、固液分離槽でフロック含有汚泥と清澄液とに分離
される。固液分離槽20の底部から微細粒子含有液をポ
ンプ21で抜き出し、分配槽8に送液する。22は微細
粒子含有液抜き出しラインである。
【0019】分配槽に送液された液は、内管に流すため
の液(注入液)と外管に流すための液(混合液)とに分
配され、混合液はさらに水道水などの補給水で希釈さ
れ、各々注入液供給ポンプ9及び混合液供給ポンプ10
で内管及び外管に供給され、運転初期に別途準備した注
入液及び混合液と漸次入れ替わり、定常状態に達する。
【0020】フロック形成槽18において、3種類の混
合液からフロックが形成され、フロック含有液はフロッ
ク形成槽を溢粒して固液分離槽20に流入する。この場
合、円筒状のガイド筒19を設けると溢流効果を促進す
ることができ、好ましい。固液分離槽において、フロッ
ク含有汚泥の大部分は汚泥廃棄ライン23から系外に取
り出され、必要に応じて処理された後、埋め立てなどに
利用される。また、清澄液は固液分離槽から適時抜き出
され、必要に応じてさらに処理され、放流又は再利用さ
れる。以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0021】
【実施例】実施例1 微細粒子1000ppmを含む工場廃液を図1のフロー
に従って処理した。内径25mm、長さ2000mmの
塩ビ製の円管と内径65mm、長さ4000mmの塩ビ
製の円管からなる螺旋形状の二重管を凝集管として使用
し、予め塩化カルシウムにより電位差を3mVに調整し
た注入液及び混合液(電位:注入液>混合液)を各々
1.7リットル(L)/分及び5.2L/分で該二重管
内を通流した。
【0022】工場廃液を曝気処理した被処理液を被処理
液供給ポンプにより、内径150mm、長さ2500m
mの塩ビ製の円管からなる被処理管へ28L/分で供給
した。固液分離槽下部から抜き出しポンプによりフロッ
ク含有液を抜き出し、分配槽へ送液した。この液を注入
液として使用し、この液を水道水で4倍に希釈した液を
混合液として使用した。フロック形成槽の底部は封止し
ておき、攪拌翼を1rpmで回転させながら、15分ご
とに1分間上昇させ、生成する汚泥を分散させながら固
液分離槽へ抜き出した。この状態で半年間運転したとこ
ろ、汚泥による閉塞は全く発生せず、連続運転可能であ
った。
【0023】
【発明の効果】本発明により、汚泥による閉塞の発生が
なく、長期に連続運転可能な微細粒子の凝集濃縮装置及
び凝集濃縮方法を提供することができる。本発明の微細
粒子の凝集濃縮装置及び凝集濃縮方法によれば、攪拌翼
を回転させることによりフロック含有液を分散させると
同時に攪拌翼を上下動させることにより、フロック形成
槽底部を開口して堆積又は固化した汚泥の抜き取りを行
うことができ、フロック形成槽底部へ汚泥が堆積するの
を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の微細粒子の凝集濃縮装置の一例を示す
概略図である。
【符号の説明】
1 被処理液導入ライン 2 曝気槽 3 被処理液供給ポンプ 4 被処理液供給ライン 5 被処理液供給管 6 内管 7 外管 8 分配槽 9 注入液供給ポンプ 10 混合液供給ポンプ 11 補給水 12 回転軸 13 モーター 14 シリンダー 15 混合器 16 フロック含有液分散手段 17 パッキン 18 フロック形成槽 19 ガイド筒 20 固液分離槽 21 微細粒子含有液抜き出しポンプ 22 微細粒子含有液抜き出しライン 23 汚泥廃棄ライン

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内管と外管それぞれに電位の異なる微細
    粒子を含む液を通流させてフロックを形成するための二
    重管と、該二重管の下流において二重管内を通流する液
    と接触させてさらにフロックを形成させるための被処理
    液管から構成された混合処理部と、該混合処理部で生成
    する混合液をフロック含有汚泥と清澄液とに分離するた
    めの固液分離部からなる凝集濃縮装置であって、該固液
    分離部にフロック含有汚泥の塊状化を防止するための攪
    拌翼を有する分散・排出手段を具備するフロック形成槽
    を設けることを特徴とする微細粒子の凝集濃縮装置。
  2. 【請求項2】 該攪拌翼が上下動可能で、該フロック形
    成槽の底弁を兼ねる攪拌翼である請求項1記載の凝集濃
    縮装置。
  3. 【請求項3】 該フロック形成槽が下方向へ向かって断
    面積が漸次小となる円錐状の側壁を有する槽である請求
    項1又は2記載の凝集濃縮装置。
  4. 【請求項4】 該円錐状の側壁の水平面に対する角度が
    45〜75度である請求項3記載の凝集濃縮装置。
  5. 【請求項5】 該二重管は螺旋形状であり、該二重管の
    下流において被処理管と合流する請求項1〜4いずれか
    に記載の凝集濃縮装置。
  6. 【請求項6】 二重管の内管と外管それぞれに電位の異
    なる微細粒子を含む液を通流させ、下流において内管と
    外管中の液を接触させてフロックを形成して得たフロッ
    ク含有液を、微細粒子を含む被処理液と混合して更にフ
    ロックを形成した後、フロックを含有する汚泥と清澄な
    液とに分離する凝集濃縮方法において、攪拌翼を有する
    分散手段でフロック含有汚泥を分散させ、塊状化した汚
    泥をフロック形成槽底部より落下させることを特徴とす
    る微細粒子の凝集濃縮方法。
  7. 【請求項7】 該被処理液が、微細粒子を500ppm
    以上含む液である請求項6記載の凝集濃縮方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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