JP2010017620A - 高速凝集沈殿装置及び汚濁水浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 設置面積を節約出来、且つ、高速に安定して汚濁水を固液分離可能な高速凝集沈殿装置及び汚濁水浄化方法を開発・提供する事にある。
【解決手段】 汚濁水供給ポンプと汚濁水貯留槽と、凝集剤貯留タンクと、内周部に複数枚の水流抵抗板を有する攪拌槽本体を設け、且つ、該攪拌槽本体上部中心に攪拌用モートル等の回転装置を設け、且つ、該回転装置の軸部先端に攪拌翼を軸支して設けた攪拌槽と、沈殿槽外筒外周下部に流入口と外周上部に越流口を設け、且つ、沈殿槽外筒内周部の流入口上下部と越流口下部に水流抑制板をそれぞれ設け、且つ、沈殿槽流入口と越流口との間に沈殿槽外筒内中心部に頂点部を切り欠いで穴部を形成した複数枚の沈殿促進板をそれぞれ所定間隔離して重合して設け、且つ、沈殿槽底部に排泥バルブと排泥ポンプを直列に配設して設けた高速沈殿槽と、放流・調整槽でシステム構成されたものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、汚濁水処理を行う高速凝集沈殿装置及び汚濁水浄化方法に関するものである。

一般的に凝集沈殿法に使用される沈殿槽は、上向流式沈殿槽が多く、この方式は槽内に傾斜板を複数枚設け、整流筒を経由し、凝集した汚濁水を沈殿槽下部から上部に流し分類させる沈殿槽であり、整流効果が高く、且つ、槽内でフロックの二次凝集を促進させる作用があることが特徴である。

一方、この方式は通常１段で複数枚の傾斜板を設けて有効分離面積を確保する為、沈殿槽の設置面積（＝沈殿槽の表面積）を大きく取らなければならず、設置スペースが限定される。又、有効分離面積を確保したまま沈殿槽の設置面積をを縮小する為に、槽内に傾斜板を複数段設置すると、傾斜板の折り返し部分で滑落スラッジの巻上げが発生したり、スラッジが堆積し固着しやすい為、偏流も起こり易く成り、上向流式沈殿槽の特徴を生かす事が出来ない等の問題がある。

これまでに出願されている凝集沈殿処理装置に関連した特許文献を参考の為、紹介する。（特許文献１〜１４参照。）
特開平７−０８０２１１ 特開平８−１８７４０５ 特開平１０−３３７４０６ 特開平１０−３３７４０７ 特開平１１−１６９６０８ 特開平１１−１６９６０９ 特開２０００−１８９７１４ 特開２０００−３１２８０３ 特開２００２−００１０１１ 特開２００２−０２８４０５ 特開２００３−０８０００７ 特開２００３−２６５９０５ 特開２００５−２８８４２５ 特開平２００６−０００７１５

そこで、上記課題を解決する為に、この発明は設置面積を節約出来、且つ、高速に安定して汚濁水を固液分離可能な高速凝集沈殿装置及び汚濁水浄化方法を開発・提供する事にある。

この課題を解決する為の手段として、汚濁水供給ポンプと流量調整バルブを有する汚濁水貯留槽と、凝集剤供給ポンプを有する凝集剤貯留タンクと、内周部に複数枚の水流抵抗板を有する攪拌槽本体を設け、且つ、該攪拌槽本体上部中心に攪拌用モートル等の攪拌装置を設け、且つ、該攪拌装置の軸部先端に攪拌翼を軸支して設けた攪拌槽と、沈殿槽外筒外周下部に流入口と外周上部に越流口を設け、且つ、沈殿槽外筒内周部の流入口上下部と越流口下部に水流抑制板をそれぞれ設け、且つ、沈殿槽流入口と越流口との間に沈殿槽外筒内中心部に頂点部を切り欠いで穴部を形成した複数枚の沈殿促進板をそれぞれ所定間隔離して重合して設け、且つ、沈殿槽底部に排泥バルブと排泥ポンプを直列に配設して設けた高速沈殿槽と、放流・調整槽でシステム構成され、汚濁水処理経路は、汚濁水貯留槽より汚濁水供給ポンプを介して流量調整バルブで流量を調整しながら高速沈殿槽の下部に設けた流入口側に接続し、且つ、該流入口と高速沈殿槽の上部を外部接続したエアー抜き回路を設け、且つ、高速沈殿槽の上部に設けた沈殿槽越流口と放流・調整槽を連通する経路とした事を特徴とするものである。

又、汚濁水に凝集剤を添加する工程と、凝集剤を添加した汚濁水を乱流攪拌して凝集物質を形成する凝集処理工程と、凝集処理された凝集処理水を高速沈殿槽で凝集物質と清澄水に分離する工程から成る浄化方法であって、定量の汚濁水に定量の凝集剤を添加して攪拌槽に供給して乱流攪拌させ、且つ、凝結・凝集反応を呈した汚濁水を攪拌槽の越流口を介して汚濁水とエアーを分離しながら沈殿槽流入口へ流入し、且つ、沈殿槽に流入した汚濁水は流入口の水流変更管から水平方向に吐出され、沈殿槽本体側面に沿って水平方向に回転しながら上昇し、水平方向に回転することで緩速攪拌効果が得られ、凝集剤に含まれる高分子系成分の架橋作用で凝結・凝集した汚濁物質が更に粗大化凝集物へと成長しながら回転中心へと移動し、粗大化した汚濁物質は沈殿促進板の下面に接触し、下降し下段の沈殿促進板の傾斜面に濁物質を吸着しながら滑落し、且つ、滑落した汚濁物質は沈殿促進板の中心に設けた穴部から沈殿槽の底部へ排出され、且つ、汚濁物質と分離された清澄水は、沈殿槽の上部に設けられた越流口から放流・調整槽へ排出する事を特徴とするものである。

この発明の効果として、汚濁水供給ポンプと流量調整バルブを有する汚濁水貯留槽と、凝集剤供給ポンプを有する凝集剤貯留タンクと、内周部に複数枚の水流抵抗板を有する攪拌槽本体を設け、且つ、該攪拌槽本体上部中心に攪拌用モートル等の攪拌装置を設け、且つ、該攪拌装置の軸部先端に攪拌翼を軸支して設けた攪拌槽と、沈殿槽外筒外周下部に流入口と外周上部に越流口を設け、且つ、沈殿槽外筒内周部の流入口上下部と越流口下部に水流抑制板をそれぞれ設け、且つ、沈殿槽流入口と越流口との間に沈殿槽外筒内中心部に頂点部を切り欠いで穴部を形成した複数枚の沈殿促進板をそれぞれ所定間隔離して重合して設け、且つ、沈殿槽底部に排泥バルブと排泥ポンプを直列に配設して設けた高速沈殿槽と、放流・調整槽でシステム構成され、汚濁水処理経路は、汚濁水貯留槽より汚濁水供給ポンプを介して流量調整バルブで流量を調整しながら高速沈殿槽の下部に設けた流入口側に接続し、且つ、該流入口と高速沈殿槽の上部を外部接続したエアー抜き回路を設け、且つ、高速沈殿槽の上部に設けた沈殿槽越流口と放流・調整槽を連通する経路とした事を特徴とし、又、汚濁水に凝集剤を添加する工程と、凝集剤を添加した汚濁水を乱流攪拌して凝集物質を形成する凝集処理工程と、凝集処理された凝集処理水を高速沈殿槽で凝集物質と清澄水に分離する工程から成る浄化方法であって、定量の汚濁水に定量の凝集剤を添加して攪拌槽に供給して乱流攪拌させ、且つ、凝結・凝集反応を呈した汚濁水を攪拌槽の越流口を介して汚濁水とエアーを分離しながら沈殿槽流入口へ流入し、且つ、沈殿槽に流入した汚濁水は流入口の水流変更管から水平方向に吐出され、沈殿槽本体側面に沿って水平方向に回転しながら上昇し、水平方向に回転することで緩速攪拌効果が得られ、凝集剤に含まれる高分子系成分の架橋作用で凝結・凝集した汚濁物質が更に粗大化凝集物へと成長しながら回転中心へと移動し、粗大化した汚濁物質は沈殿促進板の下面に接触し、下降し下段の沈殿促進板の傾斜面に濁物質を吸着しながら滑落し、且つ、滑落した汚濁物質は沈殿促進板の中心に設けた穴部から沈殿槽の底部へ排出され、且つ、汚濁物質と分離された清澄水は、沈殿槽の上部に設けられた越流口から放流・調整槽へ排出する事を特徴とする事で、高速凝集沈殿装置の設置面積を節約出来、且つ、高速に安定して汚濁水を固体と液体に分離可能にする等、極めて有益なる効果を奏するものである。

この発明の最良の形態として、凝集剤供給量を汚濁水の供給量に適合した最適量に調整する事が重要で、最大の凝集効果と経済効果を得る為にも、凝集効果を見ながら少しずつ凝集剤を調整投入する必要がある。

そこで、この発明の一実施例を図１〜図３に基づいて詳述すると、汚濁水処理を行う凝集沈殿装置であって、該凝集沈殿装置は汚濁水供給ポンプ（１ａ）と流量調整バルブ（１ｂ）を有する汚濁水貯留槽（１）と、凝集剤供給ポンプ（２ａ）を有する凝集剤貯留タンク（２）と、内周部に複数枚の水流抵抗板（３ａ）を有する攪拌槽本体を設け、且つ、該攪拌槽本体上部中心に攪拌用モートル等の攪拌装置（３ｂ）を設け、且つ、該攪拌装置の軸部先端に攪拌翼（３ｃ）を軸支して設けた攪拌槽（３）と、沈殿槽外筒外周下部に流入口（４ｃ）と外周上部に越流口（４ｅ）を設け、且つ、沈殿槽外筒（４'）内周部の流入口（４ｃ）上下部と越流口（４ｅ）下部に水流抑制板（４ｂ'）（４ａ），（４ｂ）をそれぞれ設け、且つ、沈殿槽流入口（４ｃ）と越流口（４ｅ）との間に沈殿槽外筒内中心部に頂点部を切り欠いで穴部（４ｆ'）を形成した複数枚の沈殿促進板（４ｆ）をそれぞれ所定間隔（Ｐ）離して重合して設け、且つ、沈殿槽底部に排泥バルブ（４ｇ）と排泥ポンプ（４ｈ）を直列に配設して設けた高速沈殿槽（４）と、放流・調整槽（５）でシステム構成され、汚濁水処理経路は、汚濁水貯留槽（１）より汚濁水供給ポンプ（１ａ）を介して流量調整バルブ（１ｂ）で流量を調整しながら高速沈殿槽（４）の下部に設けた流入口（４ｃ）側に接続し、且つ、該流入口（４ｃ）と高速沈殿槽（４）の上部を外部接続したエアー（ＡＲ）抜き回路を設け、且つ、高速沈殿槽（４）の上部に設けた沈殿槽越流口（４ｅ）と放流・調整槽（５）を連通する経路とした事を特徴とする高速凝集沈殿装置から構成される。

次に、この発明の詳細について説明すると、図１に示す様に本装置は主に汚濁水貯留槽（１）と、凝集剤貯留タンク（２）と、攪拌槽（３）と、高速沈殿槽（４）からシステム構成され、且つ、該汚濁水貯留槽（１）には汚濁水供給ポンプ（１ａ）と流量調整バルブ（１ｂ）が直列に配設され、又、凝集剤貯留タンク（２）には凝集剤供給ポンプ（２ａ）が設けられ、又、攪拌槽（３）は内周部に複数枚の水流抵抗板（３ａ）を設け、且つ、上部中心に攪拌用モートル等の攪拌装置（３ｂ）を設け、且つ、該攪拌装置の軸部先端には攪拌翼（３ｃ）を軸支して設け、又、高速沈殿槽（４）には外周下部に流入口（４ｃ）と外周上部に越流口（４ｅ）を設け、且つ、沈殿槽外筒（４'）内周部の流入口（４ｃ）上下部と越流口（４ｅ）下部に水流抑制板（４ｂ'）（４ａ），（４ｂ）をそれぞれ設け、且つ、沈殿槽流入口（４ｃ）と越流口（４ｅ）との間に沈殿槽外筒内中心部に頂点部を切り欠いで穴部（４ｆ'）を形成した複数枚の沈殿促進板（４ｆ）をそれぞれ所定間隔（Ｐ）離して重合して設け、且つ、沈殿槽底部に排泥バルブ（４ｇ）と排泥ポンプ（４ｈ）を直列に配設して設け、又、放流・調整槽（５）は高速沈殿槽（４）の越流口（４ｅ）から排出される清澄水（ＣＷ）を貯水するものである。

又、上記高速沈殿槽（４）は断面が円形又は矩形状に形成され、底部は凝集物質（ＤＭ）が沈殿し易くする為に円錐又は四角錐形状に形成され、又、沈殿槽の底部には濃縮汚泥を排出する為の排泥バルブ（４ｇ）と排泥ポンプ（４ｈ）が直列に配管されている。

次に、高速沈殿槽（４）による固液分離する為の汚濁水浄化方法について説明すると、攪拌槽（３）の越流口（３ｄ）から垂直方向に自由落下してきた汚濁水（１'）を沈殿槽（４）内で水平方向の水流へと変換させる為の水流変更管（４ｃ'）を沈殿槽流入口（４ｃ）に連通した内側に設け、且つ、沈殿槽（４）に流入した汚濁水（１'）は水流変更管（４ｃ'）にて水平方向に吐出され、沈殿槽（４）側面に沿って水平方向に回転しながらゆっくりと上昇していく。そして、汚濁水（１'）が水平方向に回転することで緩速攪拌効果が得られ、凝集剤（２'）に含まれる高分子系成分の架橋作用で凝結・凝集した汚泥・凝集物質（ＤＭ）は更に粗大な凝集物へと拡大成長する。又、粗大化した汚濁・凝集物質（ＤＭ）は沈殿槽内を上昇するに連れ回転速度が減少すると共に、回転の求心力と水流の抵抗により、回転の中心へと移動していく。そして、中心へと移動し粗大化した汚濁・凝集物質（ＤＭ）は沈殿促進板の下面に接触して下降し、下段の沈殿促進板（４ｆ）上面に沈殿する。更に、沈殿促進板（４ｆ）に沈殿した汚濁・凝集物質（ＤＭ）は互いに結合・吸着しながら徐々に粗大化し、自重により沈殿促進板（４ｆ）の傾斜面を滑落する。そして、滑落した汚濁・凝集物質（ＤＭ）は沈殿促進板（４ｆ）の穴部（４ｆ'）から落下して沈澱槽最下部に濃縮されていく。そして、濃縮された汚濁・凝集物質（ＤＭ）は水流の回転による吸引力により強制的に沈殿槽下部へ送り込まれる。そして、一定量蓄積された濃縮汚泥は沈殿槽底部に設けられた排泥バルブ（４ｇ）を開放し、排泥ポンプ（４ｈ）により強制的に排出される。汚濁物質と分離された清澄水（ＣＷ）は、沈殿槽上部に設けられた越流口（４ｅ）から放流・調整槽（５）へ排出される。

続いて、この発明の実証効果を示す試験方法・条件と結果について説明すると、まず原水槽に赤土と水を混合し、浮遊物質量（ＳＳ）を約５０００ｐｐｍの汚濁水を作成し、流量約１７Ｌで連続的に攪拌槽に送水し、同時に凝集剤を定量的に供給し攪拌モートルにて滞留時間約２分で攪拌し、凝結・凝集反応を確認した。

そして、凝集反応を示し攪拌槽越流口から越流した汚濁水は、沈殿槽に送られ沈殿槽内で水平回転しながら、固液分離作用を示した事を確認した。

更に、１時間連続運転後、沈殿槽越流口から越流した清澄水（ＣＷ）の浮遊物質量（ＳＳ）を測定した結果、１０ｐｐｍ未満の測定結果を得た。この時の沈殿槽の容積は、約１６０Ｌ、沈殿槽内径＝３８０ｍｍ、高さ寸法＝１，４００ｍｍである。又、時間当たりの処理量は、１７Ｌ×６０分＝１，０２０Ｌで約１ｔである。従って、設置面積を節約し、大量の汚濁水を高速に処理する事が出来る沈殿槽として有効である事を確認した。尚、沈殿促進板を使用しなかった場合、浮遊物質量は４５０ｐｐｍで、沈殿促進板を使用時の約４５倍であり、沈殿促進板使用の効果が非常に大きいことが分かる。

この発明の高速凝集沈殿装置及び汚濁水浄化方法は、設置面積を節約出来、且つ、高速に安定して汚濁水を固液分離可能にする為、多くの関連市場に寄与する点で産業上の利用可能性を有する。

この発明の一実施例を示し、高速凝集沈殿装置及び汚濁浄化システム全体図である。 この発明の一実施例を示し、（Ａ）は図１のａ−ａ矢視図で、（Ｂ）は図１のｂ−ｂ矢視図である。 この発明の一実施例を示し、図１のｃ部拡大詳細図である。 従来の実施例を示し、上向流式沈殿槽の概要図である。

符号の説明

１ 汚濁水貯留槽
１' 汚濁水
１ａ 汚濁水供給ポンプ
１ｂ 流量調整バルブ
２ 凝集剤貯留タンク
２' 凝集剤
２ａ 凝集剤供給ポンプ
３ 攪拌槽
３ａ 水流抵抗板
３ｂ 攪拌用モートル等の攪拌装置
３ｃ 攪拌翼
３ｄ 攪拌槽越流口
４ 高速沈殿槽
４' 沈殿槽外筒
４ａ 水流抑制板Ａ
４ｂ 水流抑制板Ｂ
４ｂ' 水流抑制板Ｂ
４ｃ 沈殿槽流入口
４ｃ' 水流変更管
４ｄ エアー抜き管
４ｅ 沈殿槽越流口
４ｆ 沈殿促進板
４ｆ' 穴部
４ｇ 排泥バルブ
４ｈ 排泥ポンプ
５ 放流・調整槽
ＡＲ エアー
ＣＷ 清澄水
ＤＭ 汚濁物質

Claims (2)

1. 汚濁水処理を行う凝集沈殿装置であって、該凝集沈殿装置は汚濁水供給ポンプ（１ａ）と流量調整バルブ（１ｂ）を有する汚濁水貯留槽（１）と、凝集剤供給ポンプ（２ａ）を有する凝集剤貯留タンク（２）と、内周部に複数枚の水流抵抗板（３ａ）を有する攪拌槽本体を設け、且つ、該攪拌槽本体上部中心に攪拌用モートル等の攪拌装置（３ｂ）を設け、且つ、該攪拌装置の軸部先端に攪拌翼（３ｃ）を軸支して設けた攪拌槽（３）と、沈殿槽外筒外周下部に流入口（４ｃ）と外周上部に越流口（４ｅ）を設け、且つ、沈殿槽外筒（４'）内周部の流入口（４ｃ）上下部と越流口（４ｅ）下部に水流抑制板（４ｂ'）（４ａ），（４ｂ）をそれぞれ設け、且つ、沈殿槽流入口（４ｃ）と越流口（４ｅ）との間に沈殿槽外筒内中心部に頂点部を切り欠いで穴部（４ｆ'）を形成した複数枚の沈殿促進板（４ｆ）をそれぞれ所定間隔（Ｐ）離して重合して設け、且つ、沈殿槽底部に排泥バルブ（４ｇ）と排泥ポンプ（４ｈ）を直列に配設して設けた高速沈殿槽（４）と、放流・調整槽（５）でシステム構成され、汚濁水処理経路は、汚濁水貯留槽（１）より汚濁水供給ポンプ（１ａ）を介して流量調整バルブ（１ｂ）で流量を調整しながら高速沈殿槽（４）の下部に設けた流入口（４ｃ）側に接続し、且つ、該流入口（４ｃ）と高速沈殿槽（４）の上部を外部接続したエアー（ＡＲ）抜き回路を設け、且つ、高速沈殿槽（４）の上部に設けた沈殿槽越流口（４ｅ）と放流・調整槽（５）を連通する経路とした事を特徴とする高速凝集沈殿装置。
2. 汚濁水（１'）に凝集剤（２'）を添加する工程と、凝集剤を添加した汚濁水を乱流攪拌して凝集物質（ＤＭ）を形成する凝集処理工程と、凝集処理された凝集処理水を高速沈殿槽（４）で凝集物質（ＤＭ）と清澄水（ＣＷ）に分離する工程から成る浄化方法であって、定量の汚濁水に定量の凝集剤を添加して攪拌槽に供給して乱流攪拌させ、且つ、凝結・凝集反応を呈した汚濁水を攪拌槽の越流口（３ｄ）を介して汚濁水とエアーを分離しながら沈殿槽流入口（４ｃ）へ流入し、且つ、沈殿槽に流入した汚濁水は流入口（４ｃ）の水流変更管（４ｃ'）から水平方向に吐出され、沈殿槽本体（４'）側面に沿って水平方向に回転しながら上昇し、水平方向に回転することで緩速攪拌効果が得られ、凝集剤（２'）に含まれる高分子系成分の架橋作用で凝結・凝集した汚濁物質が更に粗大化凝集物へと成長しながら回転中心へと移動し、粗大化した汚濁物質は沈殿促進板の下面に接触し、下降し下段の沈殿促進板（４ｆ）の傾斜面に濁物質を吸着しながら滑落し、且つ、滑落した汚濁物質は沈殿促進板の中心に設けた穴部から沈殿槽の底部へ排出され、且つ、汚濁物質（ＤＭ）と分離された清澄水（ＣＷ）は、沈殿槽の上部に設けられた越流口（４ｅ）から放流・調整槽（５）へ排出する事を特徴とする汚濁水浄化方法。
   

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