JP2006263670A - 固液分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 全体がコンパクトで、維持管理が容易で、エネルギー消費量が少ない固液分離装置を得る。
【解決手段】 この発明に係る固液分離装置は、沈殿槽などの水槽１と、この水槽１にフロックを含む流入水を導く流入管２と、複数の短冊状の分離羽根１４がスリット１６を介して配設されて形成された回転体３と、この回転体３を低速で回転させる駆動手段１５とからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、下水、産業廃水、農業集落排水などの一次処理や、生物処理による二次処理において発生した汚泥を固液分離する固液分離装置に関するものである。

従来、一次処理や二次処理において発生した汚泥を固液分離する方法には、大別して重力式と機械式の２つの方法がある。重力式は一般的な方法となっていて、重力濃縮槽、凝集濃縮槽、沈殿槽などを用いている。これらの重力濃縮槽、凝集濃縮槽、沈殿槽などは汚泥を重力によって沈降させて固液分離するので、特にエネルギーを必要としない。機械式は、遠心式、常圧浮上式、ベルト式などがあるが、遠心式すなわち遠心分離法を採用する場合が多い。この遠心分離法は、比重が１よりも大きな汚泥を回転する遠心分離機によって分離するので、多くのエネルギーを消費する。なお、浮上式は、汚泥と微細気泡を接触させ、汚泥の見かけ比重を１よりも小さくして汚泥を固液分離するものである。

なお、上記背景技術は当業者一般に知られた技術であって、文献公知発明に係るものではない。

従来の重力式の固液分離法では、単位時間における処理量を多くするためには、重力濃縮槽、凝集濃縮槽、沈殿槽などの容積を大きくする必要があるので、広い敷地面積が必要となって設置コストが高くなる。逆に、重力濃縮槽、凝集濃縮槽、沈殿槽などの容積を抑えた場合には、濃縮性能が悪化する。また、凝集濃縮槽において汚泥を良好に凝集濃縮するためには、凝集剤の注入量を流入水の量、流入水の質、運転条件などに応じて変化させる必要があるので、維持管理が容易でなく、濃縮汚泥濃度もそれほど高濃度とならない。そして、従来の機械式の遠心分離法は、濃縮汚泥濃度やＳＳ回収率は良好であるが、設置コストが高く、エネルギーの消費量も多く、更には遠心分離機が高速で回転するので音や振動などに対する対策が必要となる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、その第１の目的は、全体をコンパクト化することができる固液分離装置を得るものである。
また、この発明の第２の目的は、維持管理を容易に行なうことができる固液分離装置を得るものである。
さらに、この発明の第３の目的は、エネルギーの消費量を削減することができる固液分離装置を得るものである。

この発明に係る固液分離装置は、水槽と、この水槽内に複数の短冊状の分離羽根が間隙をもって配設される回転体と、この回転体を低速で回転させる駆動手段とからなるものである。

この発明は、フロックを含んだ流入水が流入する水槽と、この水槽内に設置した回転体と、この回転体を駆動する駆動手段とを備え、回転体は流入水を回転させるがフロックを回転体の外側に流出させないようにすることにより、内部へフロックを多量に保持できるため、従来の凝集濃縮槽と比べて設置面積や容積が減少し、全体がコンパクト化するので設備費が削減できる。また、構造が簡素であるので、駆動手段の定期点検以外に交換部品がほとんど無く、維持管理が容易になる。

この発明は、回転体の回転数を６０回転／分以下と低くすることにより、エネルギーの消費量が低減し、騒音や振動の対策が不要となる。また、汚泥濃縮効率が向上するので、水槽の負荷も向上する。さらに、従来の機械式の常圧浮上濃縮法と比べると、薬注率を低下させても同等のＳＳ回収率（９８％以上）が得られる。濃縮性能例としては、流入水のＳＳ濃度が０．６％である場合に、排出汚泥のＳＳ濃度は２％以上となる。

実施の形態１．
図１はこの発明を実施するための実施の形態１における固液分離装置を説明するための概略側面図、図２は概略平面図である。この固液分離装置は水槽１を備え、この水槽１には例えば下水の余剰汚泥を含んだ汚水が流入管２を介して流入するようにしてある。そして、水槽１の内部には、流入水の固液分離を促進するための筒状の回転体３を配置してある。水槽１は、限定するわけではないが、例えば既設の汚水処理施設の最終沈殿槽とすることができる。流入水は、汚泥を含んだ汚水、或いは、凝集した汚泥であるフロックを含んだものとすることができ、フロックの凝集を促進するための薬液が注入されたものも含むことができる。薬液としては、高分子凝集剤、無機凝集剤、またはそれらの混合液とすることができ、無機凝集剤はポリ塩化鉄、ＰＡＣなどとすることができる。

水槽１の平面形状は円形、四角形、または多角形とすることができるが、この実施の形態１では円形としてある。この水槽１は、最上部にあって最も大径の直筒状の大径ストレート部１ａ、この大径ストレート部１ａの下端から下方に向かって窄まる漏斗状のテーパ部１ｂ、このテーパ部の下端から下方に延びる凹状の小径ストレート部１ｃ、および小径ストレート部１ｃの下端から水平に延びる底壁１ｄによって構成してある。大径ストレート部１ａの全体とテーパ部１ｂの略上半分は反応部４ａとし、上記回転体３を配置してある。テーパ部１ｂの略下半分と小径ストレート部１ｃの全部を沈殿部４ｂとし、沈降した汚泥を収容するようにしてある。そして、小径ストレート部１ｃの下部に汚泥排出管５を接続し、大径ストレート部１ａの上部に処理水管６を接続してある。なお、回転体３の上部補強帯１２は水面とほぼ一致させてある。また、沈殿部４ｂに沈降した汚泥は自然流下方式で排出するか、汚泥ポンプ、スクリューポンプなどによって強制的に排出することができる。なお、テーパ部１ｂの傾斜角度は３０〜６０度程度とするが、６０度程度が推奨される。

流入管２には、その大部分を占める本体２ａと、この本体２ａの端部において流入水を鉛直下方に向けて流出する鉛直部２ｂを設けてあり、この鉛直部２ｂの下端を開口部２ｃとしてある。流入管２の開口部２ｃは、水槽１内のどこに位置させてもフロックを回転体３内に流入させることが可能であるが、回転体３の内側に位置させるのが好ましい。また、流入管２は図示するように水槽１の上方から導くことができるが、水槽１の大径ストレート部１ａまたはテーパ部１ｂを貫通させて導くこともできる。そして、流入管２の開口部２ｃが回転体３内で開口する場合、流入管２の開口部２ｃと回転体３の分離羽根１４との距離をＬ１とし、流入管２の開口部２ｃと流入水の水面との距離をＬ２とした場合に、Ｌ１＞Ｌ２とすれば、フロックを回転体３の内部に保持することがより容易になる。なお、流入水は、間欠的または連続的に流入させることができる。

回転体３は、原則として回転体３の内部や外部の流入水を回転させるがフロックを外部に流出させないように構成してあり、軸線を鉛直方向に向けて設置した回転軸１１、この回転軸１１に間隔を置いて取り付けた上部補強帯１２と下部補強帯１３、これらの上部補強帯１２と下部補強帯１３の内周縁に上下端をそれぞれ支持した複数枚（例えば３０枚）の分離羽根１４、および回転軸１１を回転駆動する電動モータや減速機などの駆動手段１５によって構成してある。複数の分離羽根１４は同一円周上に配置し、隣接する分離羽根１４同士の間の上記隙間は鉛直方向に細長いスリット（間隙）１６としてある。しかし、分離羽根１４やスリット１６の形状は回転体３の大きさや材質などにより変えることができる。回転体３の材質は限定しないが、その分離羽根１４は鋼、ステンレス鋼、プラスチック、塩化ビニールなどから形成することができる。

ここで、各分離羽根１４は短冊状とし、その水平断面形状は「くの字」状とてある。図３に示すように、分離羽根１４の水平断面形状は、幅ａをそれぞれ持った一方の短辺１４ａと他方の短辺１４ｂとが屈曲部１４ｃにおいて鈍角、例えば１５０度（接線に対して３０度）で交差した形状としてある。一方の短辺１４ａは回転体３の接線方向に沿って配置し、その結果として残りの短辺１４ｂは回転体３の内方に向かうようにしてある。そして、隣接する一方の分離羽根１４の短辺１４ａの端部１４ｄと他方の分離羽根１４の屈曲部１４ｃとの間隔ｂが同じになると共に、一方の分離羽根１４の短辺１４ｂの端部１４ｅと他方の分離羽根１４の短辺１４ａの端部１４ｄとの間隔すなわちスリット１６の幅ｃが同じになるように、全ての分離羽根１４を配置してある。間隔ｂは全ての分離羽根１４同士で一致させてあり、また間隔ｃも同様に一致させてあるが、必ずしも等間隔である必要はなくランダムの間隔であっても、１つ置き、２つ置きに同一の間隔でもよい。上部補強帯１２に対して分離羽根１４を位置調整可能に連結すれば、スリット１６の幅ｃを回転体３の回転数に応じて水面の上方から調整することが可能となる。なお、図２に示す分離羽根１４の形状の場合、スリット１６の幅ｃは５〜１００ｍｍとするのが望ましく、１０ｍｍ程度とするのがより好ましい。

また、固液分離して得た処理水が処理水管６に流出する際にフロックが伴わないようにするためには、回転体３の回転速度Ｖ１を処理水の流出速度Ｖ２よりも大きく維持し、フロックを可能な限り分離羽根１４の内面に接触させて回転体３の中心部に押し戻すことが必要となる。そして、回転体３の外側における水槽１の水平断面面積つまり水槽反応部面積Ｓは、回転体３の外側における処理水の上昇速度Ｖ３によって決まる。したがって、処理水の上昇速度Ｖ３は処理水の流出速度Ｖ２よりも小さく（Ｖ３＜Ｖ２）する必要がある。

さらに、回転体３の回転数は水槽１の直径、回転体３の直径、汚泥の粘性などのバランスを考慮して決定する必要があり、回転体３の周辺速度は毎分１〜１０ｍ程度とするのが好ましい。すなわち、回転体３の回転数は６０回転／分以下とするのが好ましく、１〜１０回転／分程度の低速度とするのがより好ましい。より詳細には、回転体３の直径を１００ｍｍとした場合には回転数を１〜２回転／分とし、直径を３００ｍｍとした場合には回転数を５〜６回転／分とし、直径を１ｍとした場合には回転数を１５〜２０回転／分とし、直径を３ｍ以上とした場合には回転数を２０〜６０回転／分とするのが好ましい。

次に、この実施の形態１における固液分離装置の作用を説明する。流入水は、薬液が混合している場合もあるが、水槽１のほぼ中央において流入管２から鉛直下方に向かって回転体３内に流入する。回転体３は上記のような低速度で回転しているので、回転体３内の流入水は遠心力が働かない等速円運動に近い速度で回転体３の内部を廻り、重いフロックは分離羽根１４よりも遅い速度で分離羽根１４と同じ方向に回転しながら中心部に集まる。この際に、分離羽根１４の速度とフロックの速度との差によって、フロックは常に分離羽根１４の内側に押し戻されて回転体３の内部に保持される。すなわち、回転体３は、フロックを含む流入水を回転体３の内部で回転させると共に、フロックが回転体３の外部に流出することを防止する。

この間に、回転体３の内部では流入水中のフロックが基本的に凝集するが、流入水中の微細なフロックなどの一部は回転体３の外部に流出することがある。しかし、回転体３の外部には処理水が回転体３の回転に伴って緩やかに回転して渦巻状態になり、テーパ部１ｂに中心方向への流れを生じるという所謂ティーカップ現象で、回転体３から流出した微細なフロックは回転体３の下端近傍において緩やかな渦巻状態となって沈殿部４ｂに集まる。そして、回転体３の内部に集まった全てのフロックは沈殿部４ｂに沈降し、汚泥となって汚泥排出管５を通って外部に流出する。また、汚泥から分離した処理水は、処理水管６を通って外部に流出する。

上記実施の形態１における固液分離装置において、水槽１は直径１０ｍの既設の円筒型沈殿槽とし、流入水は下水の２次処理水とし、流入管２の開口部２ｃは回転体３の内部に位置させた。また、回転体３は直径５ｍの円筒とし、３０枚の分離羽根１４を用い、スリット１６の幅ｃは１００ｍｍとした。各分離羽根１４は、ステンレス鋼で水平断面「くの字状」に形成し、その短辺１４ａと短辺１４ｂのそれぞれの長さを２５０ｍｍとし、鉛直方向の長さを２ｍとした。そして、回転体３の接線に対する短辺１４ｂの角度は３０度とし、回転体３の回転数は２０回転／分とした。このような条件で運転したところ、フロックを回転体３の内部に良好に保持することができ、流入水のＳＳ濃度が０．３％であった場合に、排出汚泥のＳＳ濃度は１．５％となり、汚泥濃縮を効率よく行なうことができた。また、流入水に薬液として高分子凝集剤を０．３％添加したところ、排出汚泥のＳＳ濃度は２．５％となり、汚泥濃縮をより効率よく行なうことができた。

以上のように、この実施の形態１における固液分離装置は、回転体３を６０回転／分以下の低い回転数で回転させるだけで効率的に固液分離することができる。したがって、従来の凝集濃縮槽と比べても設置面積や容積が減少し、全体のコンパクト化と設備費の削減が可能となり、簡素な構造で従来の凝集濃縮槽と同等以上の性能が得られる。また、構造が簡素であるので、駆動手段１５の定期点検程度以外に交換部品がほとんど無く、維持管理が容易になる。さらに、回転体３の回転数が６０回転／分以下と従来の機械式遠心分離法での回転数よりも低いので、エネルギーの消費量が少なくなり、騒音や振動の対策が不要となる。そして、濃縮の効率を向上させることができるので、水槽１の負荷を向上させることができる。また、従来の機械式の常圧浮上濃縮法と比較して、薬注率を低下させても同等のＳＳ回収率（９８％以上）が得られる。

したがって、この実施の形態１における固液分離装置は、上述のように汚泥を濃縮することができるので、沈殿池の小面積化や高負荷化ばかりでなく、重力式汚泥濃縮槽の小面積化や高負荷化にも適用でき、さらに、機械式汚泥濃縮装置や脱水機のプレ濃縮用の汚泥濃縮装置の代りとすることも可能である。

実施の形態２．
図４はこの発明を実施するための実施の形態２における固液分離装置を説明するための概略側面図、図５は概略平面図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態２における固液分離装置は、平面長四角形の沈殿槽２１に適応させてある。この沈殿槽２１は、平行に対向する長手側壁２２、２３と、平行に対向する短手側壁２４、２５と、段付の底壁２６によって構成してある。短手の側壁２４側に実施の形態１と同様な固液分離装置を配置し、それに対向する側壁２５側に処理水管６を配置してある。側壁２２、２３と側壁２５の上部には、側壁２２、２３の一部と側壁２５の全部を連通する越流堰２７を設けてある。

底壁２６は、固液分離槽装置の回転体３の下方の最深部において水平に広がる平面２６ａと、この平面２６ａから側壁２５側に向かって上方に傾斜する斜面２６ｂ、この斜面２６ｂから側壁２５側に向かって斜面２６ｂよりも小さな角度で上方に傾斜する斜面２６ｃを有している。底壁２６の平面２６ａの上方は反応部２８ａとして上記回転体３を配置してある。底壁２６の斜面２６ｂを含む部分は沈殿部２８ｂとし、汚泥排出管５を接続してある。そして、この実施の形態２では、回転体３とのバランスをとるため、回転体３の周囲に平面四角形の筒状の仕切を配置して水槽２９としてある。

このように、この実施の形態２における固液分離装置では、仕切を設けて水槽２９とし回転体３とバランスのとれたものとしたので、回転体３から流出した微細なフロックを仕切の内側で固液分離することができ、実施の形態１と同様な効果が得られる。なお、図６に示すように、平面四角形の水槽２９の４つの側壁のうちの沈殿槽２１の側壁２５側に位置する１つの側壁の下端から傾斜板２９ａを沈殿槽２１の側壁２４側に傾けて延在させれば、汚泥が処理水と共に流出することをより一層抑制することができ、汚泥濃縮をより効率的に行なうことができる。

実施の形態３．
図７はこの発明を実施するための実施の形態３における固液分離装置を説明するための概略側面図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態３における固液分離装置は、実施の形態１における水槽１とは異なった水槽３１に適応させてある。すなわち、この実施の形態３における水槽３１には、上部から順次に大径ストレート部３１ａ、大径テーパ部３１ｂ、小径ストレート部３１ｃ、および小径テーパ部３１ｄを設けてある。そして、大径ストレート部３１ａと大径テーパ部３１ｂによって反応部３２ａを構成し、この反応部３２ａに実施の形態１と同様な回転体３を配置してある。また、小径ストレート部３１ｃと小径テーパ部３１ｄによって沈殿部３２ｂを構成し、この沈殿部３２ｂの最下部に汚泥排出管５を接続してある。そして、回転体３の回転軸１１から下方に延在させた延長部１１ａに、掻寄機３３を小径テーパ部３１ｄ内に位置するように取り付けてある。

この実施の形態３における固液分離装置は、水槽３１の形状に対応して流入水を効率よく固液分離することができる。特に、沈殿部３２ｂが深い場合、例えば水槽３１の反応部３２ａの鉛直方向の距離Ｃ１と沈殿部３２ｂの鉛直方向の距離Ｃ２との比が３：２程度である場合に、そのフロックの固液分離の効率をより向上させることができる。

実施の形態４．
図８はこの発明を実施するための実施の形態４における固液分離装置を説明するための概略側面図であり、図７と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態４における固液分離装置は、実施の形態３の水槽３１とは異なった形状の水槽４１に適応させてある。すなわち、この実施の形態４における水槽４１には、上部から順次に大径テーパ部４１ａ、ストレート部４１ｂ、および小径テーパ部４１ｃを設けてある。そして、大径テーパ部４１ａによって反応部４２ａを構成し、この反応部４２ａに実施の形態２と同様な回転体３を配置してある。また、ストレート部４１ｂと小径テーパ部４１ｃによって沈殿部４２ｂを構成し、この沈殿部４２ｂに実施の形態２と同様な掻寄機３３を配置してある。テーパ部４１ａを長くすることでフロックの固液分離の効率をより向上させることができる。

水槽４１の大径テーパ部４１ａの上端の直径は１ｍ、回転体３の直径は５００ｍｍ、反応部４２ａの有効水深は１ｍであった。濃度０．８％の下水の余剰汚泥を薬注しながら５ｍ³／ｈの処理量で連続流入させたところ、次の表１に示すような結果を得た。この表１から分かるように、薬注率が増加するに従って汚泥濃度が増加し、薬注率が０．３％であるときに汚泥濃度が３％以上となり、ＳＳ回収率が９５％以上となった。この結果は、従来の薬注専用の機械濃縮機とほぼ同等となる。逆に言えば、この実施の形態４における固液分離装置は、簡素な構造でありながら従来の機械濃縮機と同等な処理を行うことができるので、イニシャルコストを低減させ、交換部品を少なくし、維持管理を容易化することができる。

実施の形態５．
図９はこの発明を実施するための実施の形態５における固液分離装置を説明するための概略側面図であり、図８と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態５における固液分離装置は、流入管２の位置を変化させた点で実施の形態４における固液分離装置と異なっている。すなわち、流入管５１には、その大部分を占める本体５１ａと、回転体３内において本体５１ａの端部から鉛直上方に延在する鉛直部５１ｂを設けてあり、本体部５１ａは水槽４１のストレート部４１ｂを貫通させ、鉛直部５１ｂの上端を開口部５１ｃとしてある。この場合にも、流入管５１の開口部５１ｃは水槽４１の大径テーパ部４１ａ内のどこにでも位置させることができるが、回転体３の内側に位置させるのが好ましい。

水槽４１の大径テーパ部４１ａの上端の直径は１ｍ、回転体３の直径は３００ｍｍ、反応部４２ａの有効水深は１ｍ、反応部４２ａの有効容積は約７８０Ｌであった。実施条件は、余剰汚泥濃度が０．６％、薬注率が０．４％であった。この実施の形態５の固液分離装置と従来の凝集濃縮槽とを連続流入によって比較したところ、表２に示すような結果を得た。この表２から分かるように、滞留時間１５分における濃縮汚泥濃度は、従来の凝集濃縮槽では０．９％となったが、この実施の形態５における固液分離装置では２．６％となり、良好に濃縮できた。

実施の形態６．
図１０はこの発明を実施するための実施の形態６における固液分離装置を説明するための概略側面図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態６における固液分離装置は、実施の形態１の水槽１とは異なった形状の水槽６１に適応させてある。また、流入管６２を回転体３の上方に配置し、これらの流入管６２と回転体３の間に邪魔板６３と流入誘導器６４を上方から順次に配置してある。水槽６１は、上部の大径ストレート部６１ａと下部の大径テーパ部６１ｂとによって構成してある。大径ストレート部６１ａの全体と大径テーパ部６１ｂの略上半分を反応部とし、この反応部に上記回転体３を配置してある。そして、大径テーパ部６１ｂの略下半分を沈殿部６２とし、この沈殿部６２の下部に汚泥排出管５を接続してある。

流入管６２は実施の形態１における流入管２と同様に本体６２ａ、鉛直部６２ｂ、および開口部６２ｃを有し、この開口部６２ｃは回転体３の上方に位置させてある。邪魔板６３は、流入水内のフロックを回転体３内に均等に供給するため、流入管６２の開口部６２ｃの下方において水平に配置してある。流入誘導器６４は、邪魔板６３で流れの方向が変わった流入水を回転体３内に誘導するように配置してある。この流入誘導器６４は、上部の漏斗状部６４ａと下部の直管部６４ｂとによって構成し、直管部６４ｂの下端の開口部６４ｃは回転体３内のほぼ中央に位置させてある。

この実施の形態６における固液分離装置では、流入管６２からの流入水の流れを邪魔板６３によって変えると共に、その流入水中のフロックを流入誘導器６４によって回転体３内のほぼ中央に誘導するので、流入水を回転体３内に均等に供給することができる。したがって、処理効率を向上させることができ、その他には実施の形態１と同様な効果が得られる。

実施の形態７．
図１１はこの発明を実施するための実施の形態７における固液分離装置を説明するための概略側面図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態７における固液分離装置は、実施の形態１における水槽１とは異なった形状の水槽７１に適応させてある。水槽７１は、上部から順次に大径ストレート部７１ａ、大径テーパ部７１ｂ、小径ストレート部７１ｃ、および小径テーパ部７１ｄによって構成してある。大径ストレート部７１ａの全体と大径テーパ部７１ｂの略上半分を反応部７２ａとし、この反応部７２ａに回転体３を配置してある。また、大径テーパ部７１ｂの略下半分、小径ストレート部７１ｃ、および小径テーパ部７１ｄを沈殿部７２ｂとし、この沈殿部７２ｂの底部に汚泥排出管５を接続してある。そして、回転体３の上部に干渉帯７３を設け、この干渉帯７３の上方に流入管７４、邪魔板７５、および流入誘導器７６を配置し、沈殿部７２に攪拌棒７７を設けてある。

干渉帯７３は、流入水を層流化してフロックの乱れを防止するために設けてあり、回転体３の外径とほぼ同等の外径を持った円筒体としてある。回転体３の分離羽根１４の上端は、実施の形態１の上部補強帯１２を介することなく干渉帯７３に接続してある。回転体３の上端、すなわち回転体３と干渉帯７３の接続部は水面よりも下方に位置させ、干渉帯７３の上端は水面の上方に位置させてある。流入管７４、邪魔板７５、および流入誘導器７６は実施の形態６の場合と同様に配置してある。ただし、流入誘導器７６は実施の形態６の流入誘導器６４とは異なった形状、すなわち実施の形態６の流入誘導器６４の直管部６４ｂを持たない漏斗状としてある。なお、攪拌棒７７は長さの異なる複数本を回転軸１１の延長部１１ａに水平に取り付けてある。

このような構成により、流入管７４からの流入水は邪魔板７５に当たってその方向が変わり、この流入水は流入誘導器７６によって集められ、干渉帯７３内に流入する。干渉帯７３を設けることで、反応部７２ａの回転体３以外に流入水の乱れの影響がなくなり、流入水が層流化する。この流入水は、低速度で回転する回転体３内に流入し、フロックと共に回転体３の内部を低速で廻る。回転体３は、回転体３を含む水槽７１内の流入水全体に回転力を与え、かつ回転体３内で凝集化（フロック化）している汚泥が回転体３の外部へ流出するのを防止する。流入水のうちの凝集汚泥（フロック）以外の水分は分離羽根１４同士の間のスリット１６を通過し、処理水となって処理水管６へ流出する。凝集汚泥は回転体３から沈殿部７２ｂに沈降し、攪拌棒７７によって攪拌されて水の道のない安定した濃度の汚泥となり、汚泥排出管５へ流出する。

以上のように、この実施の形態７では邪魔板７５によって流入水の流れを変え、この流れが変わった流入水を流入誘導器７６によって干渉帯７３に確実に導くことができる。また、干渉帯７３では、流入水の乱れを防止し、流入水を層流化することができる。そして、沈殿部７２ｂでは、攪拌棒７７によって汚泥に水の道を無くし、汚泥の濃度を安定化することができる。なお、流入水に凝集剤として１液高分子凝集剤を添加し、スリット１６の幅ｃを１０ｍｍ程度とし、回転体３を６回転／分の低い回転数で運転したところ、排出汚泥は流入水のＳＳ濃度の４倍の濃度とすることができた。

実施の形態８．
図１２はこの発明を実施するための実施の形態８における固液分離装置を説明するための概略側面図であり、図１１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態８における固液分離装置は、実施の形態７と同様な水槽７１を備えている反面で、実施の形態７における干渉帯７３、邪魔板７５、および流入誘導器７６は備えず、その代りに実施の形態７におけるものとは異なった形状の流入管８１と流入誘導器８２を備えている。すなわち、流入誘導器８２はコアンダーチューリップ状とし、流入管８１と流入誘導器８２は一体に連結してある。

これにより、流入管８１から流入誘導器８２に流入した流入水は、流入誘導器８２において図１３に矢印で示すように旋回して回転体３の内部に緩やかに流下する。したがって、この実施の形態８では、流入誘導器８２によって流入水を旋回させることによって流入水中のフロックを均一に分布させ、流入水を緩やかに流下させることによって流入水の乱れを防止することができるので、実施の形態７とほぼ同様な効果が得られる。

実施の形態９．
図１４はこの発明を実施するための実施の形態９における固液分離装置を説明するための概略側面図であり、図１１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態９における固液分離装置は、実施の形態７の水槽７１とは異なった水槽９１とした点で実施の形態７における固液分離装置と異なっている。この実施の形態９の水槽９１は、上部の大径ストレート部９１ａと下部の大径テーパ部９１ｂとによって構成してある。そして、大径ストレート部９１ａの全体と大径テーパ部９１ｂの略上半分を反応部とし、回転体３を配置してある。また、大径テーパ部９１ｂの略下半分を沈殿部９２とし、この沈殿部９２に実施の形態７と同様な攪拌棒７７を配置してある。この実施の形態９では、実施の形態７における小径ストレート部７１ｃや小径テーパ部７１ｄを設けなくとも、実施の形態７とほぼ同様な効果が得られる。

実施の形態１０．
図１５はこの発明を実施するための実施の形態１０における固液分離装置を説明するための概略側面図であり、図１４と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態１０における固液分離装置は、実施の形態９の攪拌棒７７の代りに掻寄機９３を設けた点で実施の形態９における固液分離装置と異なっている。掻寄機９３は、攪拌棒（ピケットフェンス）と掻寄機を組み合わせた形状としてある。この実施の形態１０では、汚泥中に水の道が発生するのを防止して汚泥の濃度を安定化させることができると共に、汚泥を汚泥排出管５側に掻き寄せることができ、その他には実施の形態９と同様な効果が得られる。

実施の形態１１．
図１６はこの発明を実施するための実施の形態１１における固液分離装置を説明するための概略側面図であり、図１４と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。上記実施の形態９では攪拌棒６５を回転軸１１の延長部１１ａに水平に取り付けたが、この実施の形態１１における固液分離装置では、複数の攪拌棒９４を回転体３の下部補強帯１３に鉛直に下方に向けて取り付けてある。この実施の形態１１でも、汚泥中に水の道が発生するのを攪拌棒９４によって防止して汚泥の濃度を安定化させることができ、その他には実施の形態９と同様な効果が得られる。

実施の形態１２．
図１７はこの発明を実施するための実施の形態１２における固液分離装置を説明するための概略側面図であり、図１４と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態１２における固液分離装置は、実施の形態９における回転体３とは異なった回転体３Ａとし、かつ実施の形態９における攪拌棒７７を省いた点で実施の形態９における固液分離装置と異なっている。すなわち、回転体３Ａは円錐台形状とし、スリット１６Ａの幅を下方に向かって増大させた状態で攪拌羽根１４Ａの下端部を下部補強帯１３Ａに連結してある。この実施の形態１２では、汚泥の滞留部分でもある回転体３Ａの下部の容積を広くしたので、汚泥の滞留時間を増大させることで、フロックの分離効率を良くすることができる。その他には実施の形態９における攪拌棒７７による効果を除いて実施の形態９と同様な効果が得られる。

実施の形態１３．
図１８はこの発明を実施するための実施の形態１３における固液分離装置を説明するための概略側面図、図１９は水槽７１の上下のほぼ中間で切断した概略水平断面図であり、図１１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態１３における固液分離装置は、実施の形態７における分離羽根１４の内面にリボン状羽根９５を取り付け、分離羽根１４とリボン状羽根９５とによって所謂リボンスクリューを構成した点で実施の形態７における固液分離装置と異なっている。なお、リボン状羽根９５はスリット１６の部分において不連続として図示してあるが、連続としても構わない。また、リボンスクリューは通常のものであってもカット式のものであっても構わない。この実施の形態１３では、汚泥をリボン状羽根９５によって強制的に沈降させることができ、その他には実施の形態７と同様な効果が得られる。

実施の形態１４．
図２０はこの発明を実施するための実施の形態１４における固液分離装置を説明するための概略側面図であり、図１１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態１４における固液分離装置は、実施の形態７における回転体３の分離羽根１４の代りにパンチングメタル９６を筒状に形成して成る回転体３Ａとした点で実施の形態７における固液分離装置と異なっている。パンチングメタル９６の穴同士の間隔は均等であっても不均等であっても構わず、パンチングメタル９６は網と置換することができる。この実施の形態１４では、回転体３Ａを筒状のパンチングメタル９６によって構成したので、実施の形態７における回転体３よりも安価に製造することができ、その他には実施の形態７と同様な効果が得られる。実際に、流入水に薬液を注入しない場合で１．５％の濃縮汚泥が得られた。

以上、実施の形態１〜１４において本発明の固液分離装置を説明してきたが、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおいていろいろな修正や変更が可能であることは言うまでもない。例えば、回転体３、３Ａは、内部の流入水を回転させるが外部に流出させない構成である限りにおいて、図２１に示すように水平断面が真直な複数の分離羽根１４Ｂを接線方向に向けて配置した回転体３Ｂ、図２２に示すように水平断面が真直な複数の分離羽根１４Ｃを接線方向に対して傾けた回転体３Ｃ、図２３に示すように水平断面が真直な複数の分離羽根１４Ｄを例えば図２１、２２の分離羽根１４Ｂ、１４Ｃと同様な形状の分離羽根１４Ｄを１つ置きに組み合わせた回転体３Ｄ、図２４に示すように水平断面が円弧状の複数の分離羽根１４Ｅを同心円上に配置した回転体３Ｅ、図２５に示すように前記分離羽根１４Ｅとは曲率の異なる複数の分離羽根１４Ｆを前記回転体３Ｅの内側に配置した回転体３Ｆ、図２６に示すように水平断面が大波形の複数の分離羽根１４Ｇを円状に配置してなる回転体３Ｇ、図２７に示すように水平断面が小波形の複数の分離羽根１４Ｈを円状に配置してなる回転体３Ｈ、図２８に示すように水平断面が円弧状の複数の分離羽根１４Ｉを接線方向に対して傾けて円状に配置した回転体３Ｉなどが可能である。なお、分離羽根１４Ｂ〜１４Ｉの間にはスリット１６Ｂ〜１６Ｉをそれぞれ設けてある。

そして、上述の実施の形態１〜１４では回転体３、３Ａのスリット１６、１６Ａの長手を鉛直方向または略鉛直方向に向けて配置したが、図２９に示すように複数の分離羽根１４Ｊを水平方向に向けて配置した回転体３Ｊとすることも可能である。この場合に、分離羽根１４Ｊは逆円錐台形状の筒体とし、上下に隣接する２つの分離羽根１４Ｊのうちの上位の分離羽根１４Ｊの下部を下位の分離羽根１４Ｊの上部によって囲むように配置し、内側に位置する上位の分離羽根１４Ｊにスリット１６Ｊを設けるのが好ましい。また、上記実施の形態１３では巻き数の少ないリボン状羽根９５を用いたが、図３０に示すように巻き数の多いリボン状羽根９５Ａを備えた回転体３Ｋとすること、すなわちリボン状羽根９５Ａを主体として汚泥を沈降させるのも好ましい。さらに、上記分離羽根１４Ｂ〜１４Ｊの内側に実施の形態１３と同様なリボン状羽根９５を取り付けることも可能である。以上のように、特許請求の範囲に記載の「短冊状」とは、分離羽根１４ばかりでなく分離羽根１４Ａ〜１４Ｊの全ての形状を含むものとする。

この発明の実施の形態１における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 この発明の実施の形態１における固液分離装置を説明するための概略平面図である。 この発明の実施の形態１における分離羽根の相対関係を説明する図である。 この発明の実施の形態２における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 この発明の実施の形態２における固液分離装置を説明するための概略平面図である。 この発明の実施の形態２における水槽の変形例の側面構成図である。 この発明の実施の形態３における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 この発明の実施の形態４における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 この発明の実施の形態５における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 この発明の実施の形態６における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 この発明の実施の形態７における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 この発明の実施の形態８における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 この発明の実施の形態８における流入誘導器の作用を説明する図である。 この発明の実施の形態９における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 この発明の実施の形態１０における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 この発明の実施の形態１１における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 この発明の実施の形態１２における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 この発明の実施の形態１３における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 この発明の実施の形態１３における固液分離装置を説明するための概略平面図である。 この発明の実施の形態１４における固液分離装置を説明するための概略側面図である。 実施の形態１〜１４における回転体の変形例の概略平面図である。 実施の形態１〜１４における回転体の変形例の概略平面図である。 実施の形態１〜１４における回転体の変形例の概略平面図である。 実施の形態１〜１４における回転体の変形例の概略平面図である。 実施の形態１〜１４における回転体の変形例の概略平面図である。 実施の形態１〜１４における回転体の変形例の概略平面図である。 実施の形態１〜１４における回転体の変形例の概略平面図である。 実施の形態１〜１４における回転体の変形例の概略平面図である。 実施の形態１〜１４における回転体の変形例の概略側面図である。 実施の形態１〜１４における回転体の変形例の概略側面図である。

符号の説明

１、３１、４１、６１、７１、９１ 水槽
２、５１、６２、７４、８１ 流入管
３、３Ａ〜３Ｋ 回転体
１４、１４Ａ〜１４Ｊ 分離羽根
１５ 駆動手段
１６、１６Ａ〜１６Ｊ スリット（間隙）
２１ 沈殿槽
２９ 水槽（仕切による）
３３、９３ 掻寄機
６３、７５ 邪魔板
６４、７６、８２ 流入誘導器
７３ 干渉帯
７７、９４ 攪拌棒
９５、９５Ａ リボン状羽根
９６ パンチングメタル

Claims (2)

1. 水槽と、該水槽内に複数の短冊状の分離羽根が間隙をもって配設される回転体と、該回転体を低速で回転させる駆動手段とからなることを特徴とする固液分離装置。
2. 前記回転体の回転数は６０回転／分以下であることを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。

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