JP2007326084A - 固液分離システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この固液分離システムは、原液を固液分離する固液分離機3、および、複数の間隙(スリット)14を有し、低速で回転する回転筒9を設けた固液分離槽5を備えており、固液分離機3で原液を濃縮汚泥と分離液に固液分離し、分離液を固液分離槽5で上澄水と濃縮液に固液分離することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明の請求項2の固液分離システムは、請求項1の固液分離システムにおいて、前記濃縮液を前記固液分離機へ返送する濃縮液返送管を有することを特徴とする。
本発明の請求項3の固液分離システムは、請求項1または2のいずれかに記載の固液分離システムにおいて、前記固液分離槽で分離された濃縮液を貯留する濃縮液貯留器を有することを特徴とする。
本発明の請求項4の固液分離システムは、請求項3記載の固液分離システムにおいて、前記濃縮液貯留器は液面下で開口する吸気管および液面上で開口する排気管を有することを特徴とする。
本発明の請求項5の固液分離システムは、請求項1から4のいずれかに記載の固液分離システムにおいて、前記固液分離機は、原液を脱水処理する脱水機、または、原液を濃縮処理する濃縮機であることを特徴とする。
とくに、濃縮液貯留器内の濃縮液を、濃縮液返送管を用いて直接固液分離機に返送し、濃縮液を再度固液分離し、汚泥フロックをさらに回収する(=SS回収率を向上させる)場合、上記定圧整流装置を用いることにより、濃縮液を撹乱することなく汚泥フロックを破壊させずにスムーズに一定量を固液分離機に返送できるため、凝集剤など薬品類を使用しなくても原液と共に濃縮液を効率よく固液分離でき、安定して高いSS回収率を得ることができる。
図1は、この発明を実施するための実施の形態1における固液分離システム1を説明するための図である。この固液分離システム1は、主に、流入管2、固液分離機3、移送管4、固液分離槽5によって構成され、原液を2段階で固液分離するようになっている。この固液分離システム1は、下水、産業廃水、農業集落排水、漁業集落排水、雨水等の汚濁水、生物処理槽混合液、汚濁水を処理した際に発生する汚泥等(以下、原液という)を濃縮液や濃縮汚泥と上澄水とに固液分離するものである。原液は初沈汚泥、生物処理系汚泥、消化汚泥、凝集汚泥、混合生汚泥等の浮遊物質濃度の高い汚泥を対象とする固液分離に好適であり、もちろん通常の下廃水などの汚濁水、生物処理槽混合液(曝気槽混合液など)、雨水や雨天時越流水のような低濃度排水など液体の固液分離にも適用可能である。
また、混合タンク6において、原液と凝集剤Fを予め混合することができることにより、固液分離機3へは原液と凝集剤Fが均等に混合された状態で流入するので、分離性能(制御性、分離水の水質、固形物の回収率)が向上する効果がある。
図6は本発明の実施の形態2にかかる固液分離システムを示している。図6に示す固液分離システム30では、回転筒31の構成が図1に示す固液分離システム1の回転筒9と異なっている。図6の回転筒31は円筒体形状に形成されたパンチングメタルで構成されており、円筒体の外周壁面部に間隙(開口部)32が多数形成されている。回転筒31の上部補強帯31aの内側には誘導器16に連結される複数の支柱33が形成され、誘導器16と回転筒31とが支柱33を介して一体に結合されている。また、回転筒31の下部補強帯31bの内側には水平に延びる複数の支柱34が形成されており、これらの支柱34の回転筒31の中心側に取付基部35が形成されている。この取付基部35には支柱20aを介して掻寄機20が取り付けられている。そのほかの構成は図1から図5に示す固液分離システム1と同様であるのでその説明を援用する。
図7は本発明の実施形態3にかかる固液分離システムを示している。図7に示す固液分離システム36では、回転筒37の構成が図1に示す固液分離システム1の回転筒9と異なっている。図7の回転筒37は図1に示す回転筒9の内側上部に円筒形状のカバー38が一体に取り付けられたものであり、間隙(スリット)14の上部が閉鎖された構成となっている。カバー38の上部の外周縁部は外側に突出しており、回転筒37の内面に嵌合して固定されている。カバー38の上部の内側には誘導器16に連結される複数の支柱39が形成され、誘導器16とカバー38とが支柱39を介して一体に結合されている。また、回転筒37の下部補強帯37bの内側には水平に延びる複数の支柱20cが形成されており、これらの支柱20cの回転筒37の中心側に取付基部20bが形成されている。この取付基部20bには支柱20aを介して掻寄機20が取り付けられている。そのほかの構成は図1から図5に示す固液分離システム1と同様であるのでその説明を援用する。なお、カバー38を有する構成は、実施の形態2に示した回転筒31についても適用可能である。
図8は本発明の実施の形態4にかかる固液分離システムを示している。図8に示す固液分離システム40では、回転筒41の構成が図1に示す固液分離システム1の回転筒9と異なっていると共に、流入管2に混合タンク6の代わりにインラインミキサー42が設けられている点が図1の固液分離システム1と異なる。流入管2に設けられたインラインミキサー42は、原液に凝集剤Fを均一に混ぜて固液分離機3に送り出すようになっている。また、回転筒41は、円筒体形状となるように、上下の円形リング41a、41bの間に補強枠41cが複数本形成された骨組形状になっている。補強枠41cと円形リング41a、41bで囲まれた開口部には、例えばステンレス等で形成され、間隙を多数有するメッシュ43が取り付けられている。そのほかの構成は図1の固液分離システム1の構成と同様であるので、その説明を援用する。
図9は実施の形態5にかかる固液分離システム45を示す。この実施の形態5における固液分離システム45は、図1から図8の固液分離システムを更に改良したものであり、図9では、図1に示した固液分離システムにおいて、越流堰10の上澄水を固液分離機3の洗浄水としても使用できる構成としている。通常、固液分離機3は、原液の固液分離を継続すると、内部に濃縮汚泥が滞留・固着するため、定期的に洗浄水で内部を洗浄する必要がある場合がほとんどである。この実施の形態5の固液分離システム45では、越流堰10から流出する上澄水を洗浄水槽46に一時貯留しておき、固液分離機3の内部を洗浄する時期には、ポンプ47で給水管を通じて上澄水を固液分離機3内の図示しない内部洗浄機構に供給するようになっている。その他の構成は図1の固液分離システム1と同様であるので、その説明を援用する。
図10は実施の形態6にかかる固液分離システム48を示す。実施の形態6にかかる固液分離システム48は、回転筒49と掻寄機50と水槽8の底部の構成が図1の固液分離システム1と異なっている。即ち、回転筒49は上部の口径が小さく、下部の口径が大きく設定された逆円錐台形状の籠形構成とされている。回転筒49の外周面部には間隙(スリット)14が多数形成され、間隙(スリット)14の両側部に回転羽根15が形成されていることは図1の回転筒9と同様である。このように回転筒49は円筒形に限らず下方が広がる末広がりの円錐形でも逆円錐でも多角型でも良く、原液の固液分離ができて回転しやすいものであればどのような形状でもかまわない。また、回転筒49の上部には支柱51を介して誘導器16が取り付けられており、回転筒49の下部には支柱52を介して掻寄機50の基部50aが一体に取り付けられている。掻寄機50は支柱50bに支持されている。掻寄機50は水槽8の内側中心部に近い端部上面に複数本の棒状のピケットフェンス53が鉛直上方に向かって突出している。
図11は実施の形態7にかかる固液分離システム54を示す。この固液分離システム54は、水槽8の底部から延びる濃縮液の移送管路の構成が図1の濃縮液移送管12と異なる。すなわち、この実施の形態7にかかる固液分離システム54では水槽8からの濃縮液の移送先が固液分離機3とされており、水槽8と固液分離機3とが濃縮液返送管55によって接続されている。その他の構成は図1と同様であるのでその説明を援用する。なお、濃縮液返送管55は、重力式で濃縮液を返送するものであるので、管路の配管抵抗を極力少なくすることが望ましい。たとえば、管路の曲管部を極力少なくすること、塩化ビニル管やステンレス鋼管等の管摩擦抵抗の少ない管材を使用する等が対策として上げられる。この実施の形態7で示した濃縮液返送管55の構成に関しては、実施の形態2から実施の形態6に示した各固液分離システムにも適用可能である。
図12は実施の形態8にかかる固液分離システム56を示す。この固液分離システム56は、図11に示す固液分離システムとは、濃縮液返送管57の固液分離槽5に接続している端部と反対側の端部を混合タンク6に接続し、濃縮液返送管57にポンプ58を配設し、濃縮液を強制圧送する構成とした点が大きく異なる。
混合タンク6まで移送された濃縮液は原液と混ぜ合わされて固液分離機3に送られ、濃縮汚泥は系外に排出され、分離液は移送管4を経由して回転筒9に送られる。その他の構成は図1と同様であるので、その説明を援用する。なお、この実施の形態8で示した濃縮液返送管57およびポンプ58による構成に関しては、実施の形態2から実施の形態6に示した各固液分離システムにも適用可能である。
図13は、実施の形態9にかかる固液分離システム59を示す。この固液分離システム59において、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。この固液分離システム59では、水槽8の底部外周近傍に円形環状の濃縮液貯留器60が配設されており、濃縮液貯留器60に吸気管61、排気管62、および空気弁63を配置してある点において実施の形態1における固液分離システム1と異なっている。濃縮液貯留器60には導入口60aと排出口60bが形成されている。導入口60aと排出口60bは円形の平面形態において、概ね円の直径両端の位置に設定されている。導入口60aは、濃縮液貯留器6の底面に設けられており、濃縮液移送管12が接続されている。濃縮液移送管12には開閉弁11が設けられている。
図14はこの発明の実施の形態10にかかる固液分離システム66を示す。実施形態10の固液分離システム66は、図13で説明した実施の形態9の固液分離システム59において、濃縮液貯留器67の容積の拡大化或いはコンパクト化を図ったものである。この濃縮液貯留器67は、水槽8下部の円錐形状外周壁面に沿って延びるように、環状に形成された濃縮液貯留器67の断面形状において下部内側部分67aを、環状部の内側に水平に突出させている。これによって、水槽8の下部空間を有効に利用できることとなり、濃縮液貯留器67の容積の増大化若しくは水槽8の小型化を促進できる。その他の構成は実施の形態9の固液分離システム59の構成と同様であるので、その説明を用いる。
図15はこの発明を実施するための実施の形態11にかかる固液分離システム68を説明するための図である。図15の実施の形態11の固液分離システム68は、図13の実施の形態9の固液分離システム59とは、水槽8の形状を図10の実施の形態6で示した水槽8と同様の形状に変えている点が図13の実施の形態9の固液分離システム59と異なる。その他は、実施の形態9と同じであるので、図13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11における水槽8は、図10の水槽8と同様に、最上部の大径ストレート部8a、大径テーパ部8b、小径ストレート部8c、小径テーパ部8d、底部8e、底部8eの外周側壁部8fで構成されている。底部8eは水平とされ、底部8eの外周側壁部8fに濃縮液流出口8gが形成されている。汚泥はこの濃縮液流出口8gから濃縮液移送管12、開閉弁70を介して濃縮液貯留器60に導入される。その他の構成は図13の実施の形態9の固液分離システム59と同様であるので、その説明を援用する。
以上、実施の形態11における固液分離システムによれば、実施の形態9に示した効果のほかに、実施の形態6に示した効果も同時に得られる。
図16は実施の形態12にかかる固液分離システム71を説明するための図であり、図13の実施の形態9の固液分離システム59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における固液分離システム71は、図13の実施の形態9に示した固液分離システム59とは、吸気管61、排気管62および空気弁63からなる「マリオット瓶の原理」に基づく構成に代えて、濃縮液貯留器60に電極式のレベル計72を設置し、このレベル計72の出力を制御器73に入力させ、制御器73の出力を排出弁64の駆動モータ74に接続してある点が異なり、その他の構成は実施の形態9と同一であるので、その説明を用いる。なお、この実施の形態9で示した濃縮液貯留器60、濃縮液移送管12、および濃縮液返送管65による構成に関しては、実施の形態2から実施の形態6に示した各固液分離システムにも適用可能である。
図17は実施の形態13にかかる固液分離システム75を説明するための図であり、図13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における固液分離システム75は、図13の環状の濃縮液貯留器60の代りに濃縮液貯留器76を水槽8から離して設置してある点で図13の固液分離システム59と大きく異なっている。濃縮液貯留器76には濃縮液貯留器60と同様に吸気管61、排気管62および空気弁63を配置してある。
図18はこの発明を実施するための実施の形態14における固液分離システム77を説明するための図であり、図17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における固液分離システム77では、実施の形態13における固液分離システム75とは、濃縮液貯留器76においては、吸気管61、排気管62および空気弁63からなる「マリオット瓶の原理」に基づく構成に代えて、実施の形態12と同様なレベル計72、制御器73、駆動モータ74を設けてある点が異なる。また、図6と同様なパンチングメタルからなる外側回転筒31と図7と同様な内側カバー38を備えてなる回転筒78が、固液分離槽5に配設されている点も異なる。なお、回転筒31に代えて、実施の形態1、実施の形態3から実施の形態6で示した各回転筒の構成としてもよく、その場合には、各実施の形態であげた効果が得られる。
図19はこの発明を実施するための実施の形態15における固液分離システム79を説明するための図である。実施の形態15の固液分離システム79は、図11の実施の形態7の固液分離システム54の変形例であるので、図11と同じ部分については同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態15における固液分離システム79は、実施の形態7における固液分離機3をディスク型固液分離機80としてある点および流入管2と濃縮液返送管55とを合流管2aで合流し、その合流管2aをディスク型固液分離機80に接続している点が、実施の形態7における固液分離システム54と大きく異なっている。このディスク型固液分離機80は、ろ過、濃縮、および洗浄を1枚のディスク上で行うことにより、中濃度の原液をより高濃度な濃縮汚泥にするものであり、原液を濃縮処理することや、脱水処理すること等、機械的に固液分離処理することが可能である。また、このディスク型固液分離機80から排出される分離液は、移送管4を通り、誘導器16を介して回転筒9内に流入する。そして、分離液は、固液分離槽5で上澄水と濃縮液とに固液分離され、濃縮液は、濃縮液返送管55から合流管2aで凝集剤Fが注入された原液と合流した後、ディスク型固液分離機80に返送される。
ディスク型固液分離機80の直径は約1m、固液分離槽5の直径は約1.3mのものであり、ディスク型固液分離機80の処理量は5m3/h、原液の汚泥濃度は0.6%、凝集剤Fの注入率が0.25%であった。このような条件に基づいて固液分離システム79を運転したところ、濃縮汚泥の濃度が4%以上であり、原液からのSS回収率が98%以上であった。また、固液分離槽5で固液分離した上澄水のSS濃度は数10mg/Lと非常に良質の処理水を得ることができる。
それに対し、ディスク型固液分離機80単体で同条件で固液分離を行うと、原液からのSS回収率が94%程度と低い。SS回収率を98%以上に改善するには、凝集剤Fの注入率を0.4%にまで上げなければならず、ランニングコストが掛かってしまい、経済的とはいえない。
図21はこの発明を実施するための実施の形態16における固液分離システム90を説明するための図である。図13の実施の形態9の固液分離システム59の変形例であるので、図13の固液分離システム59と同じ部分には同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態16における固液分離システム90は、実施の形態9における固液分離機3を、実施の形態15で示したディスク型固液分離機80とした点、流入管2と濃縮液返送管65とを合流管2aで合流し、その合流管2aをディスク型固液分離機80に接続している点が、実施の形態9における固液分離システム59と大きく異なっている。環状の濃縮液貯留器60の構成は、図13で示した実施の形態9の説明と同様であるので、その説明を用いる。なお、この実施の形態16で示したディスク型固液分離機80を適用した固液分離システムの構成に関しては、実施の形態9から実施の形態14に示した各固液分離システムにも適用可能である。
図22はこの発明を実施するための実施の形態17における固液分離システム91を説明するための図である。実施の形態17にかかる固液分離システム91は、ディスク型固液分離機80で固液分離された分離液を重力式で固液分離槽5へ供給するようにしたものであり、図19の固液分離システム79と同じ部分には同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態17における固液分離システム91においては、実施の形態15におけるディスク型固液分離機80が固液分離槽5の上方に配置され、ディスク型固液分離機80の上方に混合タンク6等が配置される。また、水槽8から延びる濃縮液返送管55は、水槽8の底部から混合タンク6まで上昇して延びている。濃縮液返送管55には、開閉弁92とポンプ93が配設されており、濃縮液は、混合タンク6へ強制圧送される。このポンプ93による強制圧送の際、濃縮液中の汚泥フロックが解体されてしまうので、ディスク型固液分離機80に返送される前に新たに凝集剤Fと接触させて、汚泥フロックを再形成させる必要がある。このため、この濃縮液返送管55の返送先は混合タンク6からディスク型濃縮機80までの間とされ、凝集剤Fが導入される混合タンク6において、新たに流入する原液および濃縮液に凝集剤Fが注入されるようになっている。更に、図19の移送管4と異なってディスク型固液分離機80からの移送管94は誘導器16の上に臨んでおり、分離液が重力によって誘導器16に導入されるようになっている。その他の固液分離システム91の構成は図19の固液分離システム79と同様であるので、その説明を用いる。なお、この実施の形態17で示したディスク型固液分離機80を固液分離槽5の上方に配置した固液分離システム91の構成に関しては、実施の形態7や実施の形態8で示した固液分離機3を適用した固液分離システムにも適用可能である。
とくに、濃縮液貯留器60内の濃縮液を濃縮液返送管55を用いて直接固液分離機3に返送し、濃縮液を再度固液分離し、汚泥フロックをさらに回収する(=SS回収率を向上させる)場合、上記定圧整流装置を用いることにより、濃縮液を撹乱することなく汚泥フロックを破壊させずにスムーズに一定量を固液分離機3に返送できるため、凝集剤など薬品類を使用しなくても原液と共に濃縮液を効率よく固液分離でき、安定して高いSS回収率を得ることができる。
2 流入管
2a 合流管
3 固液分離機
4 移送管
5 固液分離槽
6 混合タンク
8 水槽
9、31、37、41、49 回転筒
10 越流堰
11 開閉弁
12 濃縮液移送管
14 間隙(スリット)
15 回転羽根
16、21、22、24 誘導器
20、50 掻寄機
32 間隙(開口部)
38 カバー
43 メッシュ
53 ピケットフェンス
55、57、65 濃縮液返送管
60、67、76 濃縮液貯留器
61 吸気管
62 排気管
63 空気弁
80 ディスク型固液分離機
Claims (5)
- 原液を固液分離する固液分離機、および
複数の間隙を有し、低速で回転する回転筒を設けた固液分離槽
を備えた固液分離システムにおいて、
前記固液分離機で原液を濃縮汚泥と分離液に固液分離し、
該分離液を前記固液分離槽で上澄水と濃縮液に固液分離する
ことを特徴とする固液分離システム。 - 前記濃縮液を前記固液分離機へ返送する濃縮液返送管を有する
ことを特徴とする請求項1記載の固液分離システム。 - 前記固液分離槽で分離された濃縮液を貯留する濃縮液貯留器を有する
ことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の固液分離システム。 - 濃縮液貯留器は、
液面下で開口する吸気管および液面上で開口する排気管を有する
ことを特徴とする請求項3記載の固液分離システム。 - 固液分離機は、
原液を脱水処理する脱水機
または原液を濃縮処理する濃縮機である
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の固液分離システム。
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