JP2007021304A - 汚水浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小さなスペースで汚水を充分に攪拌させることができる汚水浄化装置を提供する。
【解決手段】 汚水に粉末状の凝集剤を添加し、前記汚水中の分散成分又は浮遊成分を凝集分離して当該汚水を浄化する装置Ｃ。前記汚水と凝集剤を混合する混合容器１０と、この混合容器１０中に所定量の凝集剤を供給する凝集剤投入機２０と、前記混合容器１０の下流側に配設され、凝集剤が添加された汚水を受け入れて当該汚水を攪拌する凝集処理槽３０と、この凝集処理槽３０の下流側に配設され、前記汚水から凝集物を分離するストレーナ４０とを備えている。前記凝集処理槽３０内の底部付近に、当該凝集処理槽３０内の汚水を攪拌させるエアを供給する攪拌エア供給手段６０が配設されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は汚水浄化装置に関する。さらに詳しくは、粉末状の凝集剤を用いて汚水の浄化を行う汚水浄化装置に関する。

土木又は建築現場においては、例えばトンネル掘削や杭打ち工事に伴って泥土を含む大量の泥水が発生するが、環境を保護するために、かかる泥水を浄化したうえで河川や下水道に放流する等の処理が行われている。
また、自然な環境を取り戻す環境美化運動の一環として、ヘドロ等で汚染された河川、湖、沼、池等の汚水を浄化することが全国各地で行われている。

前記泥水や汚水（以下、これらを総称して汚水という）を浄化する方法として、水中の浮遊物質又は分散物質（以下、これらを総称して浮遊物質ともいう）が自重で沈降するのを利用する自然沈降法や、凝集剤を汚水に添加するとともに当該汚水を攪拌して前記浮遊物質の沈降を促進させる凝集沈降法等、種々の方法が提案されているが、短時間で浄化でき、浄化効率が優れている点より、凝集沈降法が多用されている。

この凝集沈降法において、凝集剤を添加した汚水を攪拌するのにミキサ等により強制的に攪拌すると、凝集剤自体が機械的衝撃で小さくなり凝集性能が低下したり、攪拌しすぎて凝集性能が悪くなったりすることがあることから、汚水の重力を利用して当該汚水を攪拌する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載されている浄化装置では、直方体形状の攪拌容器の対向する内壁に攪拌板を交互に突設しており、最も上方の攪拌板上に供給された汚水は当該攪拌板上を流れて、攪拌容器の内壁に衝突した後に下方の攪拌板上に流れ落ち、さらにこの攪拌板上を流れて、反対側の内壁に衝突する。そして、この衝突、落下を繰り返すことで汚水が攪拌されるようになっている。

特開２００４−９８０４８号公報

しかしながら、特許文献１記載の浄化装置では、攪拌容器の内壁と衝突をするものの汚水は攪拌板上を流下しているだけであるので、攪拌効果は充分でなく、充分に攪拌させようとすれば背の高い攪拌容器が必要になり、場所によっては設置することができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、小さなスペースで汚水を充分に攪拌させることができる汚水浄化装置を提供することを目的としている。

本発明の汚水浄化装置は、汚水に粉末状の凝集剤を添加し、前記汚水中の分散成分又は浮遊成分を凝集分離して当該汚水を浄化する装置であって、
前記汚水と凝集剤を混合する混合容器と、
この混合容器中に所定量の凝集剤を供給する凝集剤投入機と、
前記混合容器の下流側に配設され、凝集剤が添加された汚水を受け入れて当該汚水を攪拌する凝集処理槽と、
この凝集処理槽の下流側に配設され、前記汚水から凝集物を分離するストレーナと、
を備えており、前記凝集処理槽内の底部付近に、当該凝集処理槽内の汚水を攪拌させるエアを供給する攪拌エア供給手段が配設されていることを特徴としている。

本発明の汚水浄化装置では、凝集剤が添加された汚水を受け入れて当該汚水を攪拌する凝集処理槽内の底部付近に攪拌エア供給手段を配設し、この攪拌エア供給手段から供給されたエアで汚水を繰り返し攪拌するので、充分に汚水を攪拌させることができる。また、前記エアの供給は、外周面に孔が形成された管体等により行うことができ、スペースをとらない。

前記凝集処理槽が、略垂直な後壁と、上方にいくにつれて前記後壁から離れるように前方に傾斜した前壁と、前記後壁と前壁とをつなぐ側壁とを備えているのが好ましい。この場合、凝集処理槽内の底部付近の汚水は、前記攪拌エア供給手段により供給されるエアの作用により後壁に沿って上昇し、ついで前壁に沿って下降する。このように規則的な流れを処理槽内に形成することで、効率よく凝集剤を汚水と接触させることができる。

前記攪拌エア供給手段が、一端が閉塞され、その外周面に複数の孔が形成された管体と、この管体を覆うように当該管体の外周に配設されたスポンジ状の多孔質体とで構成されており、この多孔質体の外周面に長手方向に沿って環状の溝が所定の間隔で複数形成されているのが好ましい。溝を形成することで前記多孔質体の表面積を大きくしてエアの通路を多く確保することができる。

本発明の汚水浄化装置によれば、小さなスペースで汚水を充分に攪拌させることができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の汚水浄化装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る汚水浄化装置の正面説明図である。この汚水浄化装置Ｃは、ケーシング１内に主要な機器が収納されたユニットとして構成されており、汚水に粉末状の凝集剤を添加し、前記汚水中の分散成分又は浮遊成分を凝集分離して当該汚水を浄化するものである。本実施の形態の汚水浄化装置Ｃは、汚水と凝集剤を混合する混合容器１０と、この混合容器１０中に所定量の凝集剤を供給する凝集剤投入機２０と、前記混合容器１０の下流側に配設され、凝集剤が添加された汚水を受け入れて当該汚水を攪拌する凝集処理槽３０と、この凝集処理槽３０の下流側に配設され、前記汚水から凝集物を分離するストレーナ４０とで主に構成されている。

以下、汚水処理の流れに沿って前記混合容器１０等の機器について詳細に説明する。
工事現場や各種工場、又は河川、湖、池、沼等で発生するか若しくは存在する汚水は、汚水浄化装置Ｃ外部の適宜の場所に配置されたポンプ２によって流量調整タンク３に供給される。この場合、ポンプ２の吸入側に、前記汚水中に含まれる木片、落ち葉、小石等のごみを除去するためのスクリーンやメッシュ等の濾過手段（図示せず）を設けるようにしてもよい。

流量調整タンク３は、ポンプ２の吐出側配管４よりも径大の配管にて作製されており、ポンプ２から供給される汚水の流れを乱流から層流に変化させ、安定した流れの汚水を混合容器１０に供給する役割を果たしている。前記流量調整タンク３の出口に接続された配管５は、途中で２つの配管６、７に分岐し、各配管６、７にはそれぞれバルブ８、９が設けられている。配管６は、ケーシング１外にて開口しており、バルブ８を「開」、バルブ９を「閉」にした状態で前記ポンプ２の試運転を行ったり、流量調整タンク３内の洗浄を行ったりするのに用いられる。汚水浄化装置Ｃの稼動時には、前記バルブ８を「閉」、バルブ９を「開」にして、配管７を通って汚水が混合容器１０に供給される。なお、流量調整タンク３は、前述したように配管の一部を利用する以外に、鋼板等を用いて作製することもできる。また、その形状も円筒形以外に、例えば断面矩形状とすることができる。

混合容器１０は、上面が開放された椀形状を呈しており、その底面開口には凝集剤が添加された汚水を凝集処理槽３０に供給するための吐出管１１が接続されている。混合容器１０は、例えば合成樹脂やステンレス等の耐腐食性金属で作製することができる。前記配管７の開口端７ａは、混合容器１０の上面開口部の上方又は混合容器１０内部にて開口するように配設されている。本実施の形態では、凝集剤と汚水の混合効率を高めるために、開口端７ａから吐出された汚水が混合容器１０内周面で渦を形成するように、当該開口端７ａが配設されている。すなわち、汚水の吐出方向が混合容器１０の水平断面（略円形である）の接線方向となるように、前記開口端７ａの向きが調整されている。

混合容器１０の上方には、凝集剤投入機２０が配設されている。この凝集剤投入機２０は、図２に示されるように、内部に凝集剤を収容し、その下端に凝集剤供給口２１が形成された容器本体２２と、この容器本体２２の外壁面に配設された振動機５３、５４とで構成されている。また、容器本体２２は、略筒状の胴部２２ａと、一端が前記胴部２２ａに接続されるとともに、他端側が前記一端側よりも小径にされている肩部２２ｂと、この肩部２２ｂの一端側に接続された首部２２ｃとで構成されている。凝集剤の種類やその添加量等により異なるが、前記胴部２２ａの内径は通常５０〜１０００ｍｍ程度であり、また首部２２ｃの内径は通常５〜５０ｍｍ程度である。

前記容器本体２２用の材料としては、表面が滑らかで均一な材料であれば、特に限定されることなく使用可能であり、例えばポリエステル等の合成樹脂や、ステンレス等の金属で容器本体２２を作製することができ、内部に粉末状の凝集剤（本発明において、粉末状の凝集剤の種類について特に制限はなく、入手可能なあらゆる凝集剤を用いることができる。例えば、多孔質のガラス発泡体や土類を主原料とする「すぐるくん」（商品名。（株）日本再資源化研究所製無機系粉体凝集剤）を好適に用いることができる）が収容される。容器本体２２の胴部２２ａの上部付近には、かかる粉末状の凝集剤を容器本体２２内に移送するスクリューフィーダ２３が接続されている。このスクリューフィーダ２３は、前記凝集剤投入機２０に隣接して配置された凝集剤タンク５０内に配設された縦型のスクリューフィーダ（図示せず）等の常用されている搬送機構と連動して、凝集剤タンク５０内の凝集剤を適宜容器本体２２内に移送する。なお、スクリューフィーダに代えて、他の搬送機構（例えば、空気流を利用して粉末状の凝集剤を移送する機構）を採用することもできる。また、前記容器本体２２の蓋部２２ｄを開閉自在にし、容器本体２２の上部開口より作業者が適宜凝集剤を補給するようにしてもよく、本発明において、凝集剤の補給方法（機構）は特に限定されるものではない。

容器本体２２の首部２２ｃには、２種類のバルブが配置されている。具体的には、肩部２２ｂ側から順に手動バルブ５１及び電磁バルブ５２が配置されており、凝集剤の供給動作は電磁バルブ５２でオンオフ制御するとともに、この電磁バルブ５２の肩部２２ｂ側に設けた手動バルブ５１の開度を調整することで、凝集剤の供給量を所定量に制御している。なお、電磁バルブ５２に代えて電動バルブを用いることもできるが、応答速度が速いという点において、電磁バルブ５２を用いるのが好ましい。

前記容器本体２２の外壁面には振動機が配設されている。本実施の形態では、前記肩部２２ｂの首部２２ｃ側端部付近、及び前記首部２２ｃの外壁面にそれぞれ振動機５３、５４が固定されており、これらの振動機５３、５４により与えられる振動を利用して凝集剤を容器本体２２の凝集剤供給口２１から供給している。容器本体２２の壁面に振動を与えることで、容器本体２２内部の凝集剤にブリッジ現象が発生するのを防止して、凝集剤を安定して連続供給することができる。また、凝集剤の自重を利用して振動により当該凝集剤を除々に凝集剤供給口２１に移動させることができるので、少ない量の凝集剤を均等に供給することができる。具体的には、振動機を用いることで、１ｇ／分程度の量の凝集剤を連続的に安定供給することができる。その結果、単位時間当たりの処理量が比較的少ない小規模施設向けの汚水浄化装置であっても、凝集剤を均等に汚水に供給することができ、安定した汚水浄化を行うことができる。

容器本体２２の壁面のうち、通路が狭くなっている肩部２２ｂの首部２２ｃ側端部付近に振動機を配設すると、ブリッジ現象の発生を効果的に防止することができる。また、手動バルブ５１と電磁バルブ５２との間の首部２２ｃに振動機５４を配設することで、凝集剤の供給動作停止後に供給を再開する場合等において、前記首部２２ｃで凝集剤のブリッジ現象が発生するのを防止することができる。

前記振動機５３、５４としては、回転式、ピストン式等の常用されているものを用いることができ、本発明において、その種類は特に限定されるものではないが、例えば神鋼電機（株）製のＶ−２Ｂを用いることができる。振動機により発生する振動の振動数は、通常、３０００〜８０００程度であり、前記Ｖ−２Ｂの振動数は６０Ｈｚの電源周波数に対し７２００である。なお、本実施の形態では、肩部２２ｂ及び首部２２ｃにそれぞれ１台ずつ振動機を設けているが、容器本体２２の大きさや形状に応じて、それぞれに２台以上設けることもできる。

また、容器本体２２の形状も、本発明において特に限定されるものではなく、図２に示される形状以外に、例えば図３に示されるように、肩部１２２ｂの断面が曲線状であるものを採用することもできる。この容器本体１２２では、蓋部１２２ｄが開閉自在に構成されており、容器本体１２２の上部開口より作業者が適宜凝集剤を補給できるようになっている。１５３、１５４は振動機であり、また１５１及び１５２はそれぞれ手動バルブ及び電磁バルブであり、これらは図２に示されるものと同様の構成であるので、その説明を省略する。

混合容器１０において凝集剤が添加された汚水は、前記吐出管１１から、混合容器１０の下方に配設された凝集処理槽３０に供給される。凝集処理槽３０は、３つの槽、すなわち上流側から順に第１処理槽３１、第２処理槽３２及び第３処理槽３３からなっている。３つの槽は、いずれも略垂直な後壁３１ａ、３２ａ、３３ａと、上方にいくにつれてこれら後壁３１ａ、３２ｂ、３３ｃから離れるように前方に傾斜した前壁３１ｂ、３２ｂ、３３ｂと、前記後壁と前壁とをつなぐ側壁とを備えている。

第１処理槽３１の前壁３１ｂには、当該第１処理槽３１の上部付近の汚水を第２処理槽３２に移送するための第１移送管３４が接続されており、第２処理槽３２の前壁３２ｂには、当該第２処理槽３２の上部付近の汚水を第３処理槽３３に移送するための第２移送管３５が接続されている。

各処理槽３１、３２、３３内の底部付近には、後述する攪拌エア供給手段６０が配設されており、この攪拌エア供給手段６０により供給されるエアによって、各処理槽３１、３２、３３内の汚水は概略図１の矢印に示されるように攪拌される。すなわち、本実施の形態では、後壁３１ａ、３２ｂ、３３ｃを垂直壁とし、前壁３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを傾斜壁としているので、各処理槽３１、３２、３３内の底部付近の汚水は、前記エアの作用により後壁３１ａ、３２ｂ、３３ｃに沿って上昇し、ついで前壁３１ｂ、３２ｂ、３３ｂに沿って下降する。このように規則的な流れを処理槽内に形成することで、効率よく凝集剤を汚水と接触させることができる。前壁３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの傾斜角α（図１参照）は、特に限定されるものではないが、概ね５〜４５°程度である。なお、処理槽の数は、３に限定されるものではなく、設置スペースや汚水の処理量等を考慮して適宜選定することができる。

攪拌エア供給手段６０の上方には、当該攪拌エア供給手段６０が設置されている処理槽の底部付近に凝集物（汚水中の浮遊物質が凝集剤の助けにより凝集したもの）が溜まるのを防止するための多孔板（パンチングメタル）９０が設置されている。
攪拌エア供給手段６０は、図４に示されるように、一端（図４において左上方の端部）が閉塞され、その外周面に複数の孔６１が形成された管体６２と、この管体６２を覆うように当該管体６２の外周に配設されたスポンジ状の多孔質体６３とで構成されている。前記管体６２の他端は、当該管体６２に加圧エアを供給するコンプレッサ等のエア供給源６４に配管を介して接続されている。

多孔質体６３の外周面には、長手方向に沿って環状の溝６５が所定の間隔で複数形成されている。溝を形成することで前記多孔質体の表面積を大きくしてエアの通路を多く確保することができる。

前記管体６２は、合成樹脂管又は金属管を用いて作製することができ、その内径は、供給するエアの量にもよるが、通常、１０〜５０ｍｍ程度である。また、前記孔６１の直径は、２〜１０ｍｍ程度であり、この孔６１が管体６２の外周面に１０〜１５０ｍｍ間隔で形成される。また、エアの供給圧は０．０１〜０．０３ＭＰａ程度であり、例えば１００ｌ／分程度の割合で汚水を浄化処理する場合、１本の管体に対し５０〜１５０ｌ／分程度のエアが供給される。

第１処理槽３１、第２処理槽３２及び第３処理槽３３を経て攪拌処理が行われた汚水は、第３処理槽３３の下流側の配管３６を通ってストレーナ４０に送られる。ストレーナ４０としては、従来より用いられている種々のストレーナを用いることができる。本実施の形態では、図５に示されるように、配管３６から導入された汚水をフィルタ４１によって濾過して配管４２へきれいな水（浄水）を供給するようになっている。

前記ストレーナ４０は、処理効率を高めるために、フィルタ４１を常時逆洗浄しながら、配管３６から導入された汚水を濾過できるようになっている。具体的には、フィルタ４１は、回転筒体４３に固定されており、この回転筒体４３はベアリング４４で保持された出力軸４５を介してモータ４６（図１参照）によって回転駆動される。そして、ストレーナ４０の下方に配設されたポンプ４７（図１参照）により圧送された浄水（この浄水は後述する浄水タンク８０内に貯えられている）がフィルタ４１に対して内から外へ向かって吹き付けられることによって逆洗浄を行う。逆洗浄によってフィルタ４１から剥がされた凝集物は、配管４８又は配管４９を通してケーシング１外に配設された回収容器８１に送られる。この凝集物は、通常、そのまま所定の場所に廃棄されるか、又は遠心分離やプレスにより減容されたうえで所定の場所に廃棄される。なお、本実施の形態では、凝集物を排出するための配管４８が接続された固定筒体７２（ストレーナ４０のケーシングを構成している）の下方に給気管８５が接続されている。この給気管８５は前記エア供給源６４に接続されており、逆洗浄時に固定筒体７２と回転筒体４３との間の空間にエアを供給し当該空間内を攪拌して凝集物が配管４８から排出され易くしている。

前記ストレーナ４０では、回転筒体４３の下部周縁に固着されたシール材７０のリング状のシール先端７０ａが、浄水排出用の配管４２の開口端の設けられたリング状のシール受け７１に液密的に接触しているため、配管４２内に凝集物が流入することがない。また、前記固定筒体７２の上部空間は、リング状の仕切板７３で仕切られているため、出力軸４５に凝集物が付着することはない。

ストレーナ４０から浄水を排出する配管４２は、当該ストレーナ４０の下部に配置された浄水タンク８０の一部を貫通した後にケーシング１外へと延設されている。前記配管４２のうち浄水タンク８０を貫通する部分４２ａの周壁には多数の孔（図示せず）が形成されており、この部分４２ａを流れる浄水の一部が前記浄水タンク８０内に落下するようになっている。この浄水タンク８０に貯えられた浄水は、前述したように、ストレーナ４０のフィルタ４１を逆洗浄するのに用いられる。また、汚水中の浮遊物と結合していない凝集剤を再利用するために、配管８２及び凝集処理槽３０の各処理槽の上方に配設された散水管８３（図１において紙面垂直方向に配設されている）を経由して各処理槽に供給される。

前記凝集剤投入機２０の電磁バルブ５２、振動機５３、５４、モータ４６、ポンプ４７等は、ケーシング１内に配設された制御盤８４により制御される。
なお、本実施の形態では、流量調整タンク３を用いて汚水流量の変動を調整しているが、汚水をある程度安定して混合容器１０に供給することができる場合は、かかる流量調整タンク３を省略することができる。また、使用箇所に対応して４台のエア供給源６４を用いているが、多方向切替弁を用いることで、その使用台数を減らすこともできる。

本発明の汚水浄化装置の一実施の形態の正面説明図である。 図１に示される汚水浄化装置における凝集剤投入機の断面説明図である。 凝集剤投入機の他の例の断面説明図である。 凝集処理槽の底部に配設される攪拌エア供給手段の一部切欠斜視図である。 図１に示される汚水浄化装置におけるストレーナの断面説明図である。

符号の説明

３流量調整タンク
１０混合容器
２０凝集剤投入機
２２容器本体
２２ｂ肩部
２２ｃ首部
３０凝集処理槽
３１第１処理槽
３２第２処理槽
３３第３処理槽
４０ストレーナ
４１フィルタ
５０凝集剤タンク
５３、５４振動機
６０攪拌エア供給手段
６１孔
６２管体
６３多孔質体
６４エア供給源
８０浄水タンク
８４制御盤
Ｃ汚水浄化装置

Claims (3)

1. 汚水に粉末状の凝集剤を添加し、前記汚水中の分散成分又は浮遊成分を凝集分離して当該汚水を浄化する装置であって、
   前記汚水と凝集剤を混合する混合容器と、
   この混合容器中に所定量の凝集剤を供給する凝集剤投入機と、
   前記混合容器の下流側に配設され、凝集剤が添加された汚水を受け入れて当該汚水を攪拌する凝集処理槽と、
   この凝集処理槽の下流側に配設され、前記汚水から凝集物を分離するストレーナと、
   を備えており、前記凝集処理槽内の底部付近に、当該凝集処理槽内の汚水を攪拌させるエアを供給する攪拌エア供給手段が配設されていることを特徴とする汚水浄化装置。
2. 前記凝集処理槽が、略垂直な後壁と、上方にいくにつれて前記後壁から離れるように前方に傾斜した前壁と、前記後壁と前壁とをつなぐ側壁とを備えている請求項１に記載の汚水浄化装置。
3. 前記攪拌エア供給手段が、一端が閉塞され、その外周面に複数の孔が形成された管体と、この管体を覆うように当該管体の外周に配設されたスポンジ状の多孔質体とで構成されており、この多孔質体の外周面に長手方向に沿って環状の溝が所定の間隔で複数形成されている請求項１〜２のいずれかに記載の汚水浄化装置。

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