JP2003290607A - 被処理液供給量調整方法及び凝集沈殿設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原水槽に対する被処理液に大きな量的変動が
あった場合でも、凝集沈殿装置への負荷変動が小さくな
るようにすること。 【解決手段】 本発明は、スラッジブランケット型の凝
集沈殿装置１０に対する被処理液の供給量を調整する方
法において、被処理液を一時的に貯留するための原水槽
１２を設け、原水槽内の液位を検出し、前記液位に応じ
て原水槽から凝集沈殿装置に供給される被処理液の供給
量を段階的に調整することを特徴としている。この方法
によれば、原水槽に対する被処理液に大きな量的変動が
あっても、原水槽から前処理槽、従って凝集沈殿装置へ
の被処理液の流量が段階的に調整されるので、凝集沈殿
装置への負荷変動はその段階的調整の変動範囲内の小さ
なものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沈殿槽内で被処理
液中の懸濁物質等を凝集・沈殿させて被処理液を清澄化
するスラッジブランケット型の凝集沈殿装置に関し、特
に被処理液に大きな量的変動があった場合でも凝集沈殿
装置への負荷変動を小さくするための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】凝集沈殿装置は、沈降分離方式の水処理
装置の一種であり、工場廃水等の被処理液に含まれてい
る懸濁物質等を適当な添加剤により凝集しフロック化
し、被処理液から懸濁物質等を沈殿除去しようとするも
のである。

【０００３】かかる凝集沈殿装置には、スラッジブラン
ケット型と称されるものがある。スラッジブランケット
型凝集沈殿装置は、沈殿槽内の中間部にスラッジブラン
ケット層と称される懸濁・流動状態の汚泥層を形成し、
沈殿槽内の上昇流に随伴される微細なフロックやその他
の微細粒子をそのスラッジブランケット層にて捕捉して
被処理液をより清澄化するものである。

【０００４】この種の凝集沈殿装置では、スラッジブラ
ンケット層を安定化させ表面積負荷を一定の範囲内に維
持することが、良好な水質の処理済み液を得るために重
要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、凝集沈
殿装置に対する被処理液の供給量が大きく変動する環境
では、凝集沈殿装置への負荷変動が大きくなり、沈殿槽
内で形成されるスラッジブランケット層の層厚等が変動
することがある。例えば、凝集沈殿装置への被処理液の
流入量が減少し、或いは被処理液の流入が停止する場
合、スラッジブランケット層の層厚が減少する。このよ
うな場合には、スラッジブランケット層における捕捉能
力が減少し、処理済み液の水質が悪化してしまう。

【０００６】そのため、従来においては、工場廃水等の
被処理液を一時的に貯留するために凝集沈殿装置の上流
側に設けられている原水槽（調整槽）を大型化し、凝集
沈殿装置に対する被処理液の供給量の変動が小さくなる
よう図っている。

【０００７】しかし、このような大型の原水槽を設ける
ことは、処理施設のスペースを狭め、また設備コストを
上昇させるものである。

【０００８】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、原水槽に対する被処理液に大きな
量的変動があった場合でも、凝集沈殿装置への負荷変動
が小さくなるようにすることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質や凝集
フロック等を沈降分離させ、スラッジブランケット層を
前記沈殿槽内に形成して被処理液を清澄化する凝集沈殿
装置に対する被処理液の供給量を調整する方法におい
て、被処理液を一時的に貯留するための原水槽を設け、
原水槽内の液位を検出し、前記液位に応じて原水槽から
凝集沈殿装置に供給される被処理液の供給量を段階的に
調整することを特徴としている。

【００１０】この方法によれば、原水槽に対する被処理
液に大きな量的変動があっても、原水槽から凝集沈殿装
置への被処理液の流量が段階的に調整されるので、凝集
沈殿装置への負荷変動はその段階的調整の変動範囲内の
小さなものとなり、安定運転が可能となる。

【００１１】また、この段階的調整は、凝集沈殿装置へ
の被処理液の流量の最大量の２０％以内の変動範囲内で
行うことが望ましい。２０％を越える変動範囲とする
と、凝集沈殿装置内のスラッジブランケット層の界面が
大きく上下し、水質悪化の原因となるからである。

【００１２】また、凝集沈殿装置への被処理液の流量に
応じて、被処理液への添加剤の添加量を調整することが
好ましい。

【００１３】また、上記方法を実施するために適した本
発明による凝集沈殿設備は、沈殿槽内で被処理液中の懸
濁物質や凝集フロック等を沈降分離させ、スラッジブラ
ンケット層を沈殿槽内に形成して被処理液を清澄化する
凝集沈殿装置と、被処理液を一時的に貯留するための原
水槽と、原水槽内の液位を検出する液位計と、液位計の
検出値に基づいて凝集沈殿装置への被処理液の流量を段
階的に調整する制御手段とを備えることを特徴としてい
る。

【００１４】制御手段は、凝集沈殿装置への被処理液の
流量の各段階的調整が当該流量の最大量の２０％以内の
変動範囲内で行われよう流量調整手段を制御するように
なっている。

【００１５】また、被処理液に添加剤を添加する添加手
段を備えている場合には、制御手段は、凝集沈殿装置へ
の被処理液の流量に応じて添加手段を制御することが有
効である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図を通
して同一又は相当部分には同一符号を付することとす
る。

【００１７】図１は、本発明による凝集沈殿設備の一実
施形態を示している。この実施形態に係る凝集沈殿設備
は、スラッジブランケット型の凝集沈殿装置１０を備え
ており、その上流側には、工場廃水等の被処理液を一時
的に貯留する原水槽１２が配置されている。また、原水
槽１２と凝集沈殿装置１０との間には、被処理液を凝集
沈殿装置１０に送り込む前に被処理液の種類に応じた前
処理を施すための前処理槽１４が設けられている。前処
理槽１４としては、被処理液中の気泡を除去するための
脱気槽や、被処理液のｐＨを調整するためのｐＨ調整
槽、被処理液に無機凝集剤（ＰＡＣ）を添加し攪拌混合
して一次凝集反応を行わせる反応槽等があり、凝集沈殿
設備では一般にはこれらの複数種の前処理槽が並設され
るが、図示実施形態では簡単のために前処理槽は反応槽
１４のみとしている。

【００１８】原水槽１２から反応槽１４への被処理液の
輸送は、配管１６を介してポンプ１８により行われる。
また、反応槽１４から凝集沈殿装置１０に被処理液を導
入するための導入管２０は、凝集沈殿装置１０の液面よ
りも下方位置に配置されている。従って、被処理液を、
その液面が導入管２０よりも高い位置となるよう反応槽
１４内に導入することで、被処理液は反応槽１４から凝
集沈殿装置１０に自然に流れていく。

【００１９】図示実施形態における凝集沈殿装置１０
は、被処理液中の凝集フロックや懸濁物質等を沈降分離
する沈殿槽２２の内側に、被処理液中の懸濁物質等を予
め凝集しフロック化するためのミキシングチャンバ２４
を備える型式である。ミキシングチャンバ２４は、沈殿
槽２２の中心部に配置された細長い円筒体である。ミキ
シングチャンバ２４の上部には、反応槽１４からの導入
管２０が接続される流入口２６が形成されている。ま
た、ミキシングチャンバ２４には、被処理液中の懸濁物
質等を凝集させフロックを形成する高分子凝集剤等の添
加剤を注入するための注入ノズル２８が配置されてい
る。なお、添加剤は凝集沈殿装置１０の外部に配置され
た添加剤槽２３に貯留されており、ポンプ（添加剤添加
手段）２５を駆動することで、配管２７を経て注入ノズ
ル２８に送ることができるようになっている。また、本
実施形態では、導入管２０の最下流部にも注入ノズル２
９が設けられ、当該注入ノズル２９に配管３１を経て添
加剤が供給されるようになっている。

【００２０】ミキシングチャンバ２４内には、被処理液
と添加剤とを混合し撹拌するためのミキサ３０が内蔵さ
れている。ミキサ３０の中心部にはセンタシャフト３２
が垂直方向に延びており、その下部部分にはディストリ
ビュータ３４が固定されている。センタシャフト３２は
回転駆動され、センタシャフト３２と共に回転されるデ
ィストリビュータ３４は、ミキシングチャンバ２４内の
被処理液を沈殿槽２２内に均等に分配供給することがで
きるようになっている。

【００２１】センタシャフト３２は、ディストリビュー
タ３４よりも下方に延長されており、その先端にはレー
キ３６及びコーンスクレーパ３８が固定されている。レ
ーキ３６は、被処理液中の凝集フロックが沈降して形成
する汚泥を濃縮すると共に、槽底面中央の汚泥引抜き用
凹部４０に汚泥を掻き寄せるためのものである。コーン
スクレーパ３８は汚泥引抜き用凹部４０に配されてい
る。この凹部４０は沈殿槽２２の基礎４２に形成された
汚泥引抜管４４と接続されている。汚泥引抜管４４は汚
泥引抜ポンプ４６に接続されている。

【００２２】更に、沈殿槽２２の上部にはトラフ（集水
樋）４８が設けられており、このトラフ４８の上縁を越
えた沈殿槽２２内の被処理液の上澄液は処理済み液とし
て、沈殿槽２２に設けられた流出口５０から槽外部に流
出されるようになっている。従って、沈殿槽２２内の液
面はトラフ４８の上縁によって一定の高さ位置に維持さ
れる。前述した導入管２０はこのトラフ４８の上縁より
も低い位置とされている。

【００２３】このような凝集沈殿装置１０において、ス
ラッジブランケット型運転は次のようにして行われる。
まず、被処理液流通経路に沿って、すなわち原水槽１２
から反応槽１４、そして導入管２０を経て、被処理液が
ミキシングチャンバ２４内に流入されると、注入ノズル
２８，２９から添加剤が添加され、ミキサ３０によって
撹拌されて、被処理液中の懸濁物質等が凝集して凝集フ
ロックが形成される。そして、ミキシングチャンバ２４
内の凝集フロックを含む被処理液は、ディストリビュー
タ３４から沈殿槽２２内に均等に分配供給される。これ
により、沈殿槽２２内には均等な上昇流が発生する。被
処理液の上昇流における粗大な凝集フロック等は重力に
より沈降分離して、沈殿槽２２の底部に汚泥層Ａを形成
する。そして、沈殿槽２２の中間部には、凝集フロック
や懸濁物質等からなる懸濁・流動状態のスラッジブラン
ケット層Ｂが形成される。スラッジブランケット層Ｂは
上昇流に含まれる微細なフロック等を捕捉するため、沈
殿槽２２内の被処理液の上層Ｃは極めて清澄な上澄液と
なる。

【００２４】一方、沈殿槽２２の底部ではレーキ３６に
よって汚泥層Ａが濃縮されると共に、槽中央部の汚泥引
抜き用凹部４０に掻き寄せられるので、汚泥層Ａは濃縮
された均質なものとなる。この濃縮汚泥層Ａからは、ス
ラッジブランケット層Ｂの界面（スラッジブランケット
と上層との間の界面）Ｉの高さ位置を検出する界面計
（図示しない）の検出値に基づいて制御される汚泥引抜
きポンプ４６によって汚泥が随時引き抜かれ、これによ
ってスラッジブランケット層Ｂの界面高さが一定の範囲
内に維持されるよう図られている。

【００２５】沈殿槽２２内の上層Ｃの上澄液はトラフ４
８を越え、清澄な処理済み液として沈殿槽２２の流出口
５０から流出する。沈殿槽２２から流出した処理済み液
は処理済み液流通経路を経て系外に排出される。具体的
には、配管５２を経て、水質管理等の目的で一時的に処
理済み液槽５４に貯留された後、ポンプ５６によって処
理済み液槽５４から排出され、必要によって高度処理、
例えば生物処理、砂濾過、活性炭吸着等が行われる。

【００２６】また、本実施形態では、原水槽１２と反応
槽１４との間の配管１６には流量調整弁６０が介設され
ており、原水槽１２には液位計６２が設けられている。
この液位計６２からの検出値は制御装置（制御手段）６
４に入力される。また、配管１６には流量計６６が設け
られており、この流量計６６からの検出値も制御装置６
４に入力される。制御装置６４は液位計６２及び流量計
６６からの検出信号を受けると、その信号に基づいて流
量調整弁６０を制御し、反応槽１４への被処理液の輸送
量を調整するようになっている。

【００２７】この輸送量の調整についてより詳細に述べ
る。原水槽１２は、最高液位Ｌ１と最低液位Ｌ５との間
に被処理液があるように、被処理液（工場廃水等）の供
給が制御される。本実施形態では、最高液位Ｌ１を第１
液位と称し、最低液位Ｌ５を第５液位と称し、その間を
４つの領域に区分し、それぞれの境界を上から第２液位
Ｌ２、第３液位Ｌ３、第４液位Ｌ４とする。

【００２８】制御装置６４は、原水槽１２内の被処理液
の液面が第１液位Ｌ１と第２液位Ｌ２との間にあること
を液位計６２からの信号により認識した場合、配管１６
を流れる被処理液の流量が最大となるよう、流量調整弁
６０を制御する。この際、制御装置６４は流量計６６か
らの信号を受け、フィードバック制御により所望の流量
となるよう流量調整弁６０を制御する。このように流量
制御するのは、被処理液の液面が第１液位Ｌ１と第２液
位Ｌ２との間にある場合、原水槽１２内には十分な被処
理液があるとみとめられ、よって最大流量で反応槽１４
に、ひいては凝集沈殿装置１０に被処理液を供給すれ
ば、凝集沈殿装置１０はその最大処理能力で運転するこ
とが可能となるからである。

【００２９】また、何らかの原因により被処理液の原水
槽１２への供給量が減り、原水槽１２内の被処理液の液
面が第４液位Ｌ４と第５液位Ｌ５との間となった場合に
は、制御装置６４は流量調整弁６０の開度を小さくし、
原水槽１２から反応槽１４への被処理液の輸送量を最小
とする。この場合における反応槽１４への被処理液輸送
量は、凝集沈殿装置１０の最小の処理能力（処理量）に
対応したものとする。凝集沈殿装置１０の処理能力が最
大と最小とで２：１の関係にある場合、液位が第１液位
Ｌ１と第２液位Ｌ２との間にある場合の輸送量に対し
て、液位が第４液位Ｌ４と第５液位Ｌ４との間にある場
合の輸送量は半分（５０％）となる。このように原水槽
１２から反応槽１４への輸送量を減じることで、原水槽
１２内の被処理液が第５液位（最低液位）Ｌ５を下回る
ことを抑制することができる。

【００３０】ここで留意すべきことは、反応槽１４への
被処理液の輸送量を１００％から一気に５０％に減じ、
或いは５０％から１００％に一気に増加させた場合に
は、スラッジブランケット層Ｂの界面Ｉが急激に変動す
るため、処理済み液の水質を悪化させる原因となる。

【００３１】このため、本実施形態では、原水槽１２内
の被処理液の液面が第２液位Ｌ２と第３液位Ｌ３との
間、そして第３液位Ｌ３と第４液位Ｌ４との間となった
場合には、制御装置６４は液位計６２からの信号により
その状態を認識し、それぞれ、輸送量が１００％の場合
の８０％、６０％となるように流量調整弁６０を制御す
る。このように、最大流量（１００％）に対して２０％
以内で流量を段階的に調整している限りにおいては、ス
ラッジブランケット層Ｂの界面Ｉが急激に変動すること
はなく、水質悪化を防止することができる。

【００３２】このように、例えば原水槽１２への被処理
液の供給量が急激に減少しても、原水槽１２から反応槽
１４への被処理液の輸送量、ひいては凝集沈殿装置１０
への被処理液の供給量は段階的に減少していくので、凝
集沈殿装置１０に対する負荷変動範囲は小さなものとな
り、被処理液の量的変動に起因するスラッジブランケッ
ト層Ｂの不安定化という問題が解消され、処理済み液の
水質は常に安定したものとなる。

【００３３】また、上述したように流量調整弁６０を制
御することで凝集沈殿装置１０への被処理液の供給量が
変動した場合には、被処理液の量に合わせて添加剤の注
入量を調整することが好ましい。このために、ポンプ２
５を可変型として、制御装置６４は流量調整弁６０を調
整すると共に、ポンプ２５の吐出量を調整することが望
ましい。

【００３４】なお、上記実施形態において、原水槽１２
内の被処理液の液面が第５液位Ｌ５に接近し、それを下
回るおそれがある場合には、凝集沈殿装置１０から流出
された処理済み液を原水槽１２に送り、原水槽１２の液
位が第５液位Ｌ５以上に維持することが有効である。

【００３５】より詳細には、凝集沈殿装置１０の流出口
５０に接続されている配管５２に、制御装置６４により
制御可能な流路切換弁６８を介設する。そして、この流
路切換弁６８の一方の出口を処理済み液槽５４に接続
し、他方の出口を原水槽１２に延びる返送用配管７０に
接続するのである。なお、図示実施形態では原水槽１２
は凝集沈殿装置１０よりも低い位置に設置されているた
め、ポンプ等がなくとも、処理済み液は配管５２から返
送用配管７０を通って原水槽１２に流れていく。

【００３６】かかる構成において、原水槽１２内の被処
理液の液位が下がり、所定の第４液位Ｌ４を下回った場
合には、制御装置６４はその状態を液位計６２からの信
号により認識し、流路切換弁６８の出口を処理済み液槽
５４側から返送用配管７０の側に切り換える。これによ
って、凝集沈殿装置１０から流出する処理済み液は被処
理液の補充液として原水槽１２に送られ、原水槽１２内
の被処理液は増加する。そして、原水槽１２内の被処理
液の液面が前記第５液位Ｌ５よりも十分に高い液位、例
えば第３液位Ｌ３に達したならば、制御装置６４は再び
流路切換弁６８の出口を処理済み液槽５４の側に戻し、
原水槽１２への処理済み液の返送を停止するのである。

【００３７】以上、本発明の好適な実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない
ことはいうまでもない。

【００３８】例えば、上記実施形態では、流量調整弁６
０により原水槽１２から反応槽１４への被処理液の流量
を調整することとしているが、流量調整手段としては可
変型のポンプ１８を用いてもよい。すなわち、ポンプ１
８の駆動を制御することによっても流量は調整可能であ
る。

【００３９】また、流量調整弁６０の精度が高い場合に
は、流量計６６を用いてのフィードバック制御は必ずし
も必要はない。

【００４０】更に、上記実施形態では基準となる液位を
５つとしているが、その数は４以下、或いは６以上とし
てもよく、液位間の間隔も適宜設定可能である。また、
基準液位を多数設けた場合には、段階的調整の変動範囲
を最大量の１０％以内ずつとすることも可能である。

【００４１】また、上記実施形態では、沈殿槽２２の内
部に高分子凝集剤により凝集を行わせるミキシングチャ
ンバ２４及びディストリビュータ３４を有する型式のも
のであるが、本発明は、高分子凝集剤による凝集槽が沈
殿槽の外部に設けられ、ディストリビュータを有してい
ない型式の凝集沈殿装置にも、それがスラッジブランケ
ット型運転を行うものである限り、適用可能である。

【００４２】更にまた、上記実施形態では、凝集沈殿装
置１０と原水槽１２との間に前処理槽である反応槽１４
が設けられているが、前処理槽がなく原水槽１２から凝
集沈殿装置１０に直接、被処理液が供給される設備に対
しても、本発明は適用可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による被処理
液供給量調整方法及び凝集沈殿設備では、工場からの被
処理液の排出量が大きく変動しても、凝集沈殿装置の沈
殿槽内に形成されたスラッジブランケット層の層厚や層
質、界面高さ等を安定に維持することが可能となる。従
って、処理済み液の水質は常に安定したものとなり、各
種工業製品の品質向上や環境保全にも大いに寄与するこ
とが可能となる。

【００４４】また、本発明によれば、原水槽の被処理液
が大きく減少した場合には凝集沈殿装置への被処理液の
供給量を小さな範囲内で段階的に変動させるという手段
を採るので、被処理液の量的変動を吸収するために原水
槽を大型化したり別個に調整槽を設けたりする等の措置
は不要となる。よって、処理施設の省スペース化に寄与
し、また設備コストの削減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による凝集沈殿設備の一実施形態を示す
概略説明図である。

【符号の説明】

１０…凝集沈殿装置、１２…原水槽、１４…反応槽（前
処理槽）、１６…配管、１８…ポンプ、２０…導入管、
２２…沈殿槽、２４…ミキシングチャンバ、３４…ディ
ストリビュータ、５０…流出口、５２…配管、６０…流
量調整弁、６２…液位計、６４…制御装置、６６…流量
計、６８…流路切換弁、７０…返送用配管。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質や凝集
   フロック等を沈降分離させ、スラッジブランケット層を
   前記沈殿槽内に形成して被処理液を清澄化する凝集沈殿
   装置に対する被処理液の供給量を調整する方法であっ
   て、 被処理液を一時的に貯留するための原水槽を設け、 前記原水槽内の液位を検出し、 前記液位に応じて前記原水槽から凝集沈殿装置に供給さ
   れる被処理液の供給量を段階的に調整することを特徴と
   する被処理液供給量調整方法。
2. 【請求項２】 前記凝集沈殿装置への被処理液の流量の
   各段階的調整が、当該流量の最大量の２０％以内の変動
   範囲内で行うことを特徴とする請求項１に記載の被処理
   液供給量調整方法。
3. 【請求項３】 前記凝集沈殿装置への被処理液の流量に
   応じて、被処理液への添加剤の添加量を調整することを
   特徴とする請求項１又は２に記載の被処理液供給量調整
   方法。
4. 【請求項４】 沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質や凝集
   フロック等を沈降分離させ、スラッジブランケット層を
   前記沈殿槽内に形成して被処理液を清澄化する凝集沈殿
   装置と、 被処理液を一時的に貯留するための原水槽と、 前記原水槽内の液位を検出する液位計と、 前記液位計の検出値に基づいて前記凝集沈殿装置への被
   処理液の流量を段階的に調整する制御手段とを備えるこ
   とを特徴とする凝集沈殿設備。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記凝集沈殿装置への
   被処理液の流量の各段階的調整が当該流量の最大量の２
   ０％以内の変動範囲内で行われよう前記流量調整手段を
   制御するようになっていることを特徴とする請求項４に
   記載の凝集沈殿設備。
6. 【請求項６】 前記被処理液に添加剤を添加する添加手
   段を備え、 前記制御手段は、前記凝集沈殿装置への被処理液の流量
   に応じて、前記添加手段を制御するようになっているこ
   とを特徴とする請求項４又は５に記載の凝集沈殿設備。