JP2008296163A - 凝集剤を使用した懸濁水の固液分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 凝集剤を使用し、別途に大型の沈殿槽も必要なく、少ない凝集剤でより大きく硬い固形物を造ると共に、自動運転を可能とし、装置の小型化を図り、固形物の排出まで一挙に行なえる、高能率の懸濁水の固液分離装置を提供しようとする。
【解決手段】 懸濁水に凝集剤を添加して撹拌機５により強制撹拌し凝集反応を行う第一撹拌反応槽３と、この第一撹拌反応槽３の下部排出口と、第二撹拌反応槽７内の上部に開口する落下口を連結する。第一撹拌反応槽３で処理された被処理物を加圧状態で強制搬送する第一搬送路６と、撹拌機８により被処理物を強制撹拌し凝集反応をし、更に確実な懸濁物の固形化を行なう第二撹拌反応槽７と、この第二撹拌反応槽７の下部排出口と、沈降槽１１内の上部に開口する落下口を連結する。第二撹拌反応槽７で再度処理された被処理物を加圧状態で強制搬送する第二搬送路９と、沈降槽１１内の底部に開口した取込口を有し、固液分離した被処理物を装置外へ排出する排出路１２を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工事現場や工場等で排出される懸濁水中に含まれる浮遊物質の固液分離装置に関するものである。

各種産業排水、例えば粘土懸濁排水、ベントナイト濁水、セメント廃液等の中に含まれる懸濁物質は水との分離が極めて困難である。
従来、このような懸濁水中に凝集剤を使用し、懸濁水中に含まれる懸濁物質を水と分離する処理が行なわれている。

一般に懸濁水処理分野の凝集剤は粉末状と液状があり、処理水への投入後は撹拌機による混合を行い、反応槽での凝集反応をへて沈殿槽で固液分離を行なっているが、大容量の沈殿槽が必要となり、処理の稼動には大きな動力源と設置場所が必要となり、更に、分離固形物の排出処理にはバキュームポンプ車やベルトプレス等の高価な装置も必要なのである。
ベルトプレスを使用したものとして、特開２０００−２４６２９８の汚泥脱水装置がある。

又、従来の装置は懸濁原水に無機系や高分子系又は両種の凝集剤を投入して混合し、造粒槽にて撹拌後、大容量の沈殿槽を設けた構造となっている。
そして、沈殿した固形物は含水率が高いため、貯蔵槽に回収して処分場に移動して処分するか、現地で処理する場合には大型で高価な脱水装置が必要になる。

特開２００５−３３４７１８における、凝集剤を使用した懸濁水の固液分離装置は、無機系凝集剤を用い、撹拌時に圧力がかかった状態で反応させた沈殿物を沈降槽へ投入し、下方へ落下する固形物とした被処理物を、外部に排出する搬送路を備えていることを特徴としている。
しかし、この装置では凝集剤の投入比率が多く、小型で簡便ではあるがなお改善の必要がある。
特開２０００−２４６２９８公報 特開平０９−２４３９８公報

上記の点に鑑み、本発明は凝集剤を使用し、別途に大型の沈殿槽も必要なく、少ない凝集剤でより大きく硬い固形物を造ると共に、自動運転を可能とし、装置の小型化を図り、固形物の排出まで一挙に行なえる、高能率の懸濁水の固液分離装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決するため請求項 1 記載の本発明装置は、懸濁水に凝集剤を添加して固液分離する装置であって、懸濁水に凝集剤を添加して撹拌機により強制撹拌し凝集反応を行う第一撹拌反応槽と、この第一撹拌反応槽の下部排出口と、第二撹拌反応槽内の上部に開口する落下口を連結し、第一撹拌反応槽で処理された被処理物を加圧状態で強制搬送する第一搬送路と、撹拌機により被処理物を強制撹拌し凝集反応をし、更に確実な懸濁物の固形化を行なう第二撹拌反応槽と、この第二撹拌反応槽の下部排出口と、沈降槽内の上部に開口する落下口を連結し、第二撹拌反応槽で再度処理された被処理物を加圧状態で強制搬送する第二搬送路と、沈降槽内の底部に開口した取込口を有し、固液分離した被処理物を装置外へ排出する排出路を備えていることを特徴とするものである。

請求項２記載の本発明装置は、請求項１記載の装置において、第一撹拌反応槽及び第二撹拌反応槽の撹拌機が、プロペラ状の羽根により構成され、攪拌により下降方向への回転付勢力を与えることを特徴とするものである。

請求項３記載の本発明装置は、請求項１又は２記載の装置において、第一搬送路及び第二搬送路は、被処理物を回転加圧して強制搬送する回転スクリューブレードを内装した管体で構成されていることを特徴とするものである。

請求項４記載の本発明装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の装置において、沈降槽の排出路は、回転スクリューブレードを内装し、中間部に排水口を有する管体で構成され、固形化した被処理物を回収し、回転加圧して固液分離をしながら強制搬送し、分離した液体は排水口から排水し、固形物は上部口から外部へ排出することを特徴とするものである。

請求項５記載の本発明装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の装置において、第一撹拌反応槽と第二撹拌反応槽に２槽間を連結するバイパス流路を設置すると共に、第一撹拌反応槽の下部排出口から第一搬送路間、及び／又は、第二撹拌反応槽の下部排出口から第二搬送路間に生じる閉塞物を粉砕するため、当該部分に吐水する吐水路を有するポンプを設置し、このポンプの給水路を前記バイパス流路と連繋したことを特徴とするものである。

請求項６記載の本発明装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の装置において、凝集剤は粉末無機系凝集剤であることを特徴とするものである。

本発明によれば、懸濁水に凝集剤を添加して、撹拌反応槽で撹拌することで凝集剤と均質に混ざり、被処理物である懸濁物質は凝集反応を受け、従前の装置に比べて効率よく凝集固化物を生成し、自重により落下沈降をする効果を奏する。
そして、凝集剤で凝集反応を受けた被処理物は、第一搬送路から第二撹拌反応槽へ、加圧状態で強制搬送される搬送中も撹拌作用を受けて凝集反応を続け、第二撹拌反応槽及び第二搬送路でも同様の作用を繰り返し、凝集作用を活発にして固化物の生成を促進させるものであるから、大幅な装置の小型化と凝集剤の投入量の減少に効果がある。
さらに、沈降槽内で固形物の自重により速やかな落下沈降を期待できるから、沈降槽内の底部に開口した取込口から外部へ容易に排出することができる効果がある。

請求項２記載の発明は、各撹拌反応槽における撹拌作用は、撹拌機のプロペラ状の羽根により凝集剤と被処理物の均一な凝集反応となり固液分離の前処理となる。
そして、凝集反応により固形化した被処理物は、自重と共に、プロペラ状の羽根による下降回転付勢力により下部へ迅速に降下させる効果を得られ、沈降した被処理物は各撹拌反応槽の下部端に連結する搬送路へ能動的に流入させる効果も有するのである。

そして、請求項３記載の発明は、均一に撹拌され凝集した被処理物は、各管体内の回転するスクリューブレードにより、各管体の搬送路の吸入口から強制的に管内を、個々のスクリューブレードによる回転作用を繰り返しながら、加圧され移動する過程で更に攪拌され凝集反応を続け固形化が進行するのである。
即ち、回転するスクリューブレードにより、スクリュー管内での搬送中においても、強制的に圧力と撹拌と凝集が各スクリューブレードの間隙で行なわれ、撹拌作用による凝集効果を格段に向上させ固形化が進行するのである。

請求項４記載の発明は、被処理物が自己重量により沈降槽の底部へ沈降し、沈降槽の底部に開口した取込口から排出路である管内部で、回転するスクリューブレードによって回転加圧して固液分離をしながら強制搬送し、分離した液体は排水口から排水し、固形物は上部口から外部へ排出できる効果を発揮するのである。

請求項５記載の発明は、第一撹拌反応槽と第二撹拌反応槽に２槽間を連結するバイパス流路を設置したため、第一反応槽と第二反応槽間に水位の高低差が出来た場合に、このバイパス流路により水位の調整を行なえる効果があり、第一反応槽から原水が溢れ出すのを防止し、反応槽の大型化を回避できる効果も有するのである。

また、第一撹拌反応槽の下部排出口から第一搬送路間、及び／又は、第二撹拌反応槽の下部排出口から第二搬送路間に生じた閉塞物を、粉砕するための粉砕水を吐出するポンプの給水口と、前記バイパス流路とを接続したため、バイパス流路の水を利用してポンプへ給水して、撹拌反応槽の底部や搬送路の開口部に溜まる沈殿物をポンプの吐出水で強制的に除去できる効果を有し、特に攪拌機の停止時に沈殿物が溜まり閉塞が生じた場合に対応できるため、自動運転を可能とするものである。

請求項６記載の発明は、凝集剤を粉末無機系凝集剤とすることで、粉末であり撹拌反応高分子系凝集剤より即効性があり、環境にも適合する効果がある。

この様に、本発明は、凝集剤を使用し、別途に大型の沈殿槽も必要なく、回転するスクリューブレードを内蔵する管体内を回転加圧しながら強制搬送することにより、凝集剤を少なくして、より大きく硬い固形物を造ると共に、２個の撹拌反応槽間のバイパス通路を設置することにより、濁度計の信号感知による自動運転を可能とし、更に、ポンプによる粉砕水の吐出により沈殿物による通路の閉塞を解消でき、従前より小型の装置で固形物の排出まで一挙に行なえ、高能率の懸濁水の固液分離装置を得られるものである。

以下、本発明の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明の凝集剤を使用した懸濁水の固液分離装置の一実施の形態を示す平面図、図２は図１の一部省略した縦断正面図、図３は同じく図１の一部省略した縦断側面図、図４は図１の一部省略した縦断側面図、図５は沈降槽および排出スクリュー管の断面図である。
本発明装置は、装置本体１の上流側に設置される第一撹拌反応槽３の下部端に第一搬送路６が接続し、この第一搬送路６の他端は第二撹拌反応槽７の上部に連通し、この第二撹拌反応槽７の下部端と沈降槽１１の上部に設けた沈降槽落下口１０とを第二搬送路９が連通し、各部が関係して設置されている。

第一撹拌反応槽３内には撹拌機３が下向きに設置され、撹拌機３はプロペラ状の羽根により構成され、この羽根は上方の懸濁水を巻き込んで下方へ送って攪拌するように形成され、懸濁水と凝集剤を攪拌して均質に混合し凝集作用を促進させると共に、懸濁水に下降方向への付勢力を与える作用をなす。
また、第一撹拌反応槽３の上部には、原水導入管２の導入口が開口し、被処理物である懸濁水が導入される。
一方、凝集剤投入機４からは第一撹拌反応槽３内に凝集剤が供給され、凝集剤は粉末状無機系凝集剤が好ましい。

第一撹拌反応槽３の下部端に接続する第一搬送路６は、積極回転するスクリューブレードを内蔵した管体で構成され、基端部の吸入口より第二撹拌反応槽７の導入口へと垂直方向に設置されている。
第一撹拌反応槽３内で凝集剤と均一に混合撹拌された被処理物は凝集して固形物を生成する共に、撹拌機５の下向き付勢圧力で急速に沈降することと相俟って、スクリューブレードの回転により第一搬送路６内に吸引され、強制的に第二撹拌反応槽７の導入口へと搬送される。
第一搬送路６内の被処理物は、スクリューブレードの回転圧力下で強制的に、撹拌作用及び凝集反応を続けるものである。

第二撹拌反応槽７には、第一撹拌反応槽３と同様の撹拌機８が装置され、導入口より流入した被処理物は、撹拌作用及び凝集反応を続けてさらに大きく硬い固形物に生成し、下部端へ沈降して行き第二搬送路９に進むのである。
第二搬送路９は、第一搬送路６と同様に、積極回転するスクリューブレードを内蔵した管体で構成され、第二撹拌反応槽７と沈降槽１１との間を垂直方向に設置し、基端部の吸入口を第二撹拌反応槽７の下部端と連結し、先端部は沈降槽１１の沈降槽落下口１０に開口して連通している。

第二撹拌反応槽７の下部端に沈降し、大きく硬い固形物へと殆ど固液分離した被処理物は、第二搬送路９でも強制的に撹拌作用及び凝集反応を続け、更なる強力な固形化が行なわれ、第二搬送路９から上方部に位置する沈降槽落下口を通って沈降槽１１へ投入され、固液分離した被処理物は自己重量により急激に沈降槽１１の底部へ沈降する。

沈降槽１１の底部には排出路１２の取込口が開口し、排出路１２は回転スクリューブレードを内装した２重管構造になっており、処理完了水の排水口１３と回収物の排出口１４が設けられている。
沈降槽１１外へ排水する排水口１３は、浮遊物ろ過スクリーン１６を介して、外管に形成し、内側管から細孔から滲出し、或いは取込口の内外管の間から進入した処理完了水を排水する。
一方、固形化した被処理物は、回転するスクリューブレードによって回転加圧して固液分離をしながら強制搬送し、上部の排出口１４口から外部へ排出されるのである。

この様に、工事現場や工場等から排出される懸濁物質を含んだ懸濁水は、原水導入管２から第一撹拌反応槽３内に導入され、懸濁水はこの第一撹拌反応槽３内で凝集剤投入機４から投入された凝集剤と撹拌機５で混合されて撹拌混合され、懸濁物質は凝集を開始するのである。

第一撹拌反応槽３内で撹拌反応を受けた被処理物は、撹拌機５で底部に送られ、下部端に開口する第一搬送路６の下部吸入口より、回転するスクリューブレードにより強制的に回転撹拌を繰り返しながら第二撹拌反応槽７の上部より流入し、撹拌機８により再度撹拌され、槽内下部に開口する第二搬送路９の吸入口に送り込まれ、再度回転撹拌を繰り返すため、より固液分離反応を進め、沈降槽１１の沈降槽落下口１０より固液分離しながら自己重量で沈降し、沈降槽１１の底部に連結する排出路１２より清澄化した水は処理完了水出口１３より、固形化した被処理物は回収物排出口１４より装置外部へ排出されるのである。

又、第一撹拌反応槽３および第二撹拌反応槽７の中間部には２槽を繋ぐバイパス流路１７が連通している。
濁度計による自動運転時における強制撹拌停止時に、第一撹拌反応槽３と第二撹拌反応槽７間の自然流水路として機能し、第一撹拌反応槽３から懸濁水が溢出するのを防止できる。
即ち、濁度計が排水基準内の場合、凝集剤投入機４や攪拌機５、８は停止しているけれど、給水ポンプ（図示せず）は指定範囲内であれば第一撹拌反応槽３内へ送水しているため、第一搬送路６管内での抵抗により第一反応槽３と第二反応槽７間に水位の高低差ができるのを、バイパス流路１７により水位の調整を図ることが可能となるのである。

また、バイパス流路１７から分岐したポンプ１５の給水路１８Ａと、このポンプ１５の吐出口から第一撹拌反応槽３の下部排出口から第一搬送路６間、及び第二撹拌反応槽７の下部排出口から第二搬送路９間に通じる吐出路１８Ｂとが設けてられている。
したがって、前記バイパス流路から吸水した吐出水を、第一撹拌反応槽３及び第二撹拌反応槽７の底部と連通する第一搬送路６及び第二搬送路に吐出することができ、例えば上記のような装置の停止時に、斯かる部分に沈殿して通路を閉塞する固形物の回避及び除去を行なうことが可能となるのである。

本発明に係る装置を用いて、下記の条件で処理した結果は次の通りであった。

(浚渫土濁水)
使用凝集剤粉末無機系 (エコライトパワー 株式会社ヨシカワ製)
原水濃度 ３２０ Ｍｇ／Ｌ
処理水量 ３．４５ Ｍ３／Ｈ
凝集剤投入量 ４ Ｌ／Ｈ
投入濃度 ０．１２ ％
排出固形物 １０．２ Ｋｇ／Ｈ
処理水濃度 １１ Ｍｇ／Ｌ

(洗車機排水)
使用凝集剤粉末無機系 (エコライトパワー 株式会社ヨシカワ製)
原水濃度 １，８５０ Ｍｇ／Ｌ
処理水量 １０．３８ Ｍ３／Ｈ
凝集剤投入量 １０ Ｌ／Ｈ
投入濃度 ０．１０ ％
排出固形物 ５２．６ Ｋｇ／Ｈ
処理水濃度 ９ Ｍｇ／Ｌ

本発明装置の一実施の形態を示す平面図である。 図１の一部省略した縦断正面図である。 図１の一部省略した縦断側面図である。 図１の一部省略した縦断側面図である。 沈降槽の概略図である。

符号の説明

１ 装置本体
２ 原水導入管
３、７ 撹拌反応槽
４ 凝集剤投入機
５、８ 撹拌機
６、９ 搬送路
１０ 沈降槽落下口
１１ 沈降槽
１２ 排出路
１３ 処理完了水出口
１４ 回収物排出口
１５ ポンプ
１６ 浮遊物ろ過スクリーン
１７ バイパス流路
１８Ａ 給水路
１８Ｂ 吐出路

Claims (6)

1. 懸濁水に凝集剤を添加して固液分離する装置であって、懸濁水に凝集剤を添加して撹拌機により強制撹拌し凝集反応を行う第一撹拌反応槽と、
   この第一撹拌反応槽の下部排出口と、第二撹拌反応槽内の上部に開口する落下口を連結し、第一撹拌反応槽で処理された被処理物を加圧状態で強制搬送する第一搬送路と、
   撹拌機により被処理物を強制撹拌し凝集反応をし、更に確実な懸濁物の固形化を行なう第二撹拌反応槽と、
   この第二撹拌反応槽の下部排出口と、沈降槽内の上部に開口する落下口を連結し、第二撹拌反応槽で再度処理された被処理物を加圧状態で強制搬送する第二搬送路と、
   沈降槽内の底部に開口した取込口を有し、固液分離した被処理物を装置外へ排出する排出路を備えていることを特徴とする凝集剤を使用した懸濁水の固液分離装置。
2. 第一撹拌反応槽及び第二撹拌反応槽の撹拌機が、プロペラ状の羽根により構成され、攪拌により下降方向への回転付勢力を与えることを特徴とする請求項１記載の凝集剤を利用した懸濁水の固液分離装置。
3. 第一搬送路及び第二搬送路は、被処理物を回転加圧して強制搬送する回転スクリューブレードを内装した管体で構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の凝集剤を利用した懸濁水の固液分離装置。
4. 沈降槽の排出路は、回転スクリューブレードを内装し、中間部に排水口を有する管体で構成され、固形化した被処理物を回収し、回転加圧して固液分離をしながら強制搬送し、分離した液体は排水口から排水し、固形物は上部口から外部へ排出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の凝集剤を使用した懸濁水の固液分離装置。
5. 第一撹拌反応槽と第二撹拌反応槽との２槽間を連結するバイパス流路を設けると共に、第一撹拌反応槽の下部排出口から第一搬送路間、及び／又は、第二撹拌反応槽の下部排出口から第二搬送路間に生じる閉塞物を粉砕するため、当該部分に吐水する吐水路を有するポンプを設置し、このポンプの給水路を前記バイパス流路と連繋したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の凝集剤を使用した懸濁水の固液分離装置。
6. 凝集剤は粉末無機系凝集剤であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の凝集剤を使用した懸濁水の固液分離装置。

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