JP2010214248A - 固液分離システム - Google Patents

Abstract

【課題】固液分離システムにおける分離効率を向上して処理時間を短縮するとともに、設置スペースを低減する。
【解決手段】原水に原水中の固体を凝集する凝集剤を注入する凝集剤注入装置１３と、凝集剤が注入された原水に凝集剤で形成されるフロックを硬化又は強化する凝集助剤を注入する第１凝集助剤注入装置１６と、凝集助剤が注入された原水を内部で旋回して原水中の固体をフロックにするフロック形成部及び当該フロック形成部よりも高速に原水を旋回して原水からフロックを分離する固体回収部とを有する遠心分離装置１８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、排水処理や浄水処理等の水処理で原水を固体と液体とに分離する固液分離システムに関する。

排水処理や浄水処理等の水処理では、原水に含まれる懸濁物質や濁度成分等の固体の分離には、沈降分離の利用が一般的である。例えば、図１４に示す固液分離システム１では、原水ポンプ１００が、処理対象となる原水を混和槽１０１に送水する。混和槽１０１は、内部に混和装置１０２を備えており、送水された原水と凝集剤注入装置１０３から注入された凝集剤とを混和し、反応槽１０４に送水する。反応槽１０４は、内部に混合装置１０５を備えており、送水された原水と凝集助剤注入装置１０６から注入された凝集助剤とを混合し、フロック形成槽１０７に送水する。

フロック形成槽１０７は、内部にフロキュレータ１０８を備えており、送水された原水に含まれていた懸濁物質や濁度物質をフロックに成長させ、成長したフロックを含む原水を重力沈降槽１０９に送水する。重力沈降槽１０９では、重力を利用してフロックを沈降させて、上澄みを清澄な処理水として流出する。

すなわち、固液分離システム１では、水と懸濁物質や濁度成分のフロックとの比重差を利用し、水よりも比重の大きいフロックを沈降させた後に上澄液を処理水として得ることで、原水を固体（懸濁物質、濁度成分）と液体（処理水）とに分離している。

図１を用いて上述した従来の固液分離システム１は、フロックを形成するためにフロック形成槽１０７での原水の滞留時間を長くする必要があるため、フロック形成槽１０７の容積が大きくなる。また、フロックの沈降速度が遅いために重力沈降槽１０９での滞留時間を長くする必要があるため、重力沈降槽１０９の容積も大きくなる。したがって、上述したような重力沈降を利用した従来の固液分離システム１では、処理時間が長くなるとともに、広い設置スペースを確保する必要があった。

近年では、傾斜管や傾斜板を利用して分離効率を向上させ、処理時間の短縮を図る固液分離システムもあるが、傾斜管や傾斜板を利用しても、分離効率の向上や処理時間の短縮には限界があり、設置には広いスペースの確保が必要であった。

分離効率を向上するとともに、設置スペースを縮小する構成として、遠心力を利用して所定の粒径以上の固体を分離する液体サイクロンが用いられている（例えば、特許文献１参照）。液体サイクロンを用いた場合、内部で旋回する原水中の固体を、遠心力を利用して沈降又は浮上させることで、処理速度が向上する。したがって、重力沈降槽と比較して、液体サイクロンの容積を小さく、設置スペースも縮小することができる。

特開２００４−３１３９００号公報

従来の液体サイクロンでは、所定の粒径以上の固体は液体と分離することができるが、微小な固体の場合、重力のみでは液体と分離することができない。図１４を用いて上述したような固液分離システム１の重力沈降槽１０９の場合、凝集剤注入装置１０３によって凝集剤を注入したり、凝集助剤注入装置１０６によって凝集剤を注入し、フロック形成槽１０８でそのような微小で軽量の固体をフロックに形成し、元の固体よりもサイズを大きく、重量を重くすることで、沈降させることができる。

しかしながら、フロックを含む原水を特許文献１に記載されるような液体サイクロンに注入した場合、液体サイクロンの内部で旋回する際に生じるせん断力でフロックが破壊する。そのため、原水中の懸濁物質等で形成されたフロックは、液体サイクロンによっては分離することのできない粒径に戻ってしまう問題があった。すなわち、フロックを形成して分離する必要のある微小な固体の分離には、従来の液体サイクロンを利用することができず、図１４を用いて上述したような重力沈降槽１４が必須となるため、処理時間が長なり、システムの設置スペースを広く確保する必要があった。

したがって、本発明によれば、分離効率を向上して処理時間を短縮するとともに、設置スペースを縮小する固液分離システムを提供する。

上記の課題を解決するために、本発明は固体を含む原水が流入されると、この原水を固体と液体とに分離する固液分離システムであって、原水に原水中の固体を凝集する凝集剤を注入する凝集剤注入装置と、凝集剤が注入された原水に凝集剤で形成されるフロックを硬化又は強化する凝集助剤を注入する第１凝集助剤注入装置と、凝集助剤が注入された原水を内部で旋回して原水中の固体をフロックにするフロック形成部及び当該フロック形成部よりも高速に原水を旋回して原水からフロックを分離する固体回収部とを有する遠心分離装置とを備える。

本発明は、固液分離システムにおける分離効率を向上して処理時間を短縮するとともに、設置スペースを低減することができる。

第１の実施形態に係る固液分離システムの概略図である。 図１の固液分離システムの遠心分離装置の概略図である。 第２の実施形態に係る固液分離システムの概略図である。 第３の実施形態に係る固液分離システムの概略図である。 第４の実施形態に係る固液分離システムの概略図である。 図５の固液分離システムが利用する制御用データの一例である。 第４の実施形態の変形例に係る固液分離システムの概略図である。 第５の実施形態に係る固液分離システムの概略図である。 図８の固液分離システムが利用する制御用データの一例である。 第５の実施形態の変形例に係る固液分離システムの概略図である。 第６の実施形態に係る固液分離システムの概略図である。 第７の実施形態に係る固液分離システムの概略図である。 第７の実施形態の変形例に係る固液分離システムの概略図である。 従来の固液分離システムの概略図である。

以下に、図面を用いて本発明の各実施形態に係る固液分離システムについて説明する。本発明に係る固液分離システムは、図１４を用いて上述した従来の固液分離システム１と同様に、排水処理や浄水処理等の水処理において、懸濁物質等の固体を含む原水を固体と液体とに分離する装置である。以下の説明において、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

〈第１の実施形態〉
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る固液分離システム１ａは、原水ポンプ１０によって原水が導入される混和槽１１と、原水に凝集剤を注入する凝集剤注入装置１３と、混和槽１１で凝集剤が混和された原水が導入される反応槽１４と、原水に凝集剤によって形成されるフロックを硬化又は強化させる凝集助剤を注入する凝集助剤注入装置１６と、送水ポンプ１７によって凝集剤で凝集した固体（懸濁物質）を含む原水が導入され、内部で原水を旋回させて液体（処理水）と固体（凝集剤で凝集された懸濁物質）に分離する遠心分離装置１８を備えている。

凝集剤注入装置１３は、混和槽１１内の原水に、原水に含まれる固体を凝集させる凝集剤を注入する。凝集剤には、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化第２鉄、硫酸バンド等の無機系の凝集剤を利用する。ここで利用する凝集剤の種類は、原水に含まれる固体の種類や量や帯電状態によっても異なり、固液分離システム１ａが処理対象の原水によって定められる。

混和槽１１は、内部に、混和槽１１内の原水を混和する混和装置１２を有している。したがって、混和槽１１内では、混和装置１２が原水と凝集剤とを混和することで、凝集剤による凝集効果によって原水中の懸濁物質等の固体が凝集してフロックに成長する。

凝集助剤注入装置１６は、反応槽１４内の原水に、凝集剤の凝集効果で形成されたフロックを硬化させたり強化させる凝集助剤を注入する。凝集助剤には、ポリアクリルアミド等の有機高分子凝集剤を利用する。ここで使用する凝集助剤は、原水に含まれる固体の種類や量によっても異なり、固液分離システム１ａが処理対象の原水によって定められる。すなわち、この凝集助剤注入装置１６が注入する凝集助剤は、凝集を促進させる目的で用いられるだけではなく、主に凝集で生成されたフロックを硬化又は強化させる目的で用いる。フロックの表面の状態を硬く（硬化）することで、フロックが破壊されにくくなる。また、フロックの結合を強く（強化）することでも、フロックが破壊されにくくなる。

反応槽１４は、内部に、反応槽１４内の原水を混合する第１混合装置１５を有している。したがって、反応槽１４内では、混合装置１５が原水と凝集助剤を混合することで、原水中の固体が混和槽１１で形成されたよりも硬く又は強固なフロックに成長させ、フロックの耐久性を向上させる。

遠心分離装置１８は、例えば、図２に示すように、流入する原水を内部で旋回する機能を備える一般的な液体サイクロン形状であって、円筒形状のフロック形成部１９と、このフロック形成部１９に接合する漏斗形状の固体回収部２０で形成されている。フロック形成部１９は、高さを直径よりも長くすることで、内部における原水の旋回速度を低速にすることができる。また、固体回収部２０の内部における原水の旋回速度をフロック形成部１９の内部における原水の旋回速度よりも高速にするため、固体回収部２０の側面で形成される角度を１５〜２０度程度にすることが望ましい。固液分離システム１ａでは、この遠心分離装置１８に流入する原水の量や原水を流入する管の径を調整し、固体回収部２０においてフロック形成部１９で形成されたフロックを分離するのに十分な旋回流（遠心力）を与える流速で流入する必要がある。

フロック形成部１９内では、送水ポンプ１７によって送水された原水がフロックを成長させながら旋回する。特に、フロック形成部１９内での原水の旋回流が高速であるよりも低速である方が原水中で細かいフロック同士が衝突しやすく、フロックを大きく成長させることができる。また、フロック形成部１９に流入する原水は、凝集助剤を含んでいるためフロックが形成されるための滞留時間を確保でき、フロック形成部１９で形成されるフロックは、凝集助剤を含んでいない原水中にあるよりも、硬く又は強固で耐久性のあるフロックとなる。

固体回収部２０内では、原水はフロック形成部１９よりも早い流速で旋回し、重力及び遠心力によって水との比重差が大きいフロックが沈降する。この固体回収部２０において分離効率を向上するためにはフロックを大きく形成するとともに、旋回する原水中でフロックがせん断力により微細化されるのを防止する必要がある。上述したように、フロック形成部１９内では、低速で原水を旋回させるため、フロック同士を衝突させてフロックを大きく成長させるとともに、凝集助剤によって、硬く又は強固な耐久性のあるフロックに成長させ、固体回収部２０での分離効率を向上することができる。

遠心分離装置１８では、フロックの沈降により、固体と液体とを分離することができる。また、フロック形成部１９の上層には、フロックが沈降後の上澄み液を処理水として送水する処理水排出口１８１が形成されている。固液分離システム１ａでは、固体と分離された液体（処理水）は、この処理水排出口１８１から排出される。

なお、上述の説明では遠心分離装置１８として液体サイクロンを用いているが、液体サイクロン以外にも、固体と液体とを分離する他の遠心分離装置（デカンタ等）を利用してもよい。この場合、液体サイクロン以外の遠心分離装置１８であっても、流入する原水を低速に旋回させてフロックを成長させるフロック形成部と、成長したフロックを含む原水をフロック形成部より高速で旋回させ、フロックを回収する固体回収部とを有する必要がある。

上述したように、第１の実施形態に係る固液分離システム１ａでは、凝集助剤を注入し、硬く又は強固な耐久性のあるフロックを形成している。したがって、固液分離システム１ａによれば、原水を旋回させたとしても、せん断力で原水中のフロックが破壊されることがないため、遠心分離装置１８によるフロックの回収が可能となり、重力沈降の場合と比較して短時間でフロックを回収できるため、分離効率が向上する。

また、固液分離システム１ａによれば、遠心分離装置１８内のフロック形成部１９でフロックを大きく成長させることができる。したがって、固体回収部２０でフロックを回収しやすくなり、分離効率が向上する。

さらに、固液分離システム１ａによれば、遠心分離装置１８で旋回流を発生して重力とともに遠心力を利用してフロックを沈降させるため、従来の重力のみを利用する場合と比較して短時間でフロックを沈降させ、分離効率を向上することができる。

また、固液分離システム１ａによれば、凝集剤を注入して耐久性のあるフロックを形成するため、従来の固液分離システムで必要であったフロック形成槽と重力沈降槽に代えて、同様の機能を有する遠心分離装置１８のみを有していれば同様の効果を得ることができるため、設置スペースを縮小するとともに、システムの簡易化を実現することができる。

〈第２の実施形態〉
図３に示すように、本発明の第２の実施形態に係る固液分離システム１ｂは、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離システム１ａと比較して、反応槽（第１反応槽）１４、混合装置（第１混合装置）１５及び凝集助剤注入装置（第１凝集助剤注入装置）１６の他に、第２反応槽２１、第２混合装置２２及び第２凝集助剤注入装置２３を備えている点で異なる。また、この固液分離システム１ｂでは、遠心分離装置１８には、第１反応槽１４ではなく第２反応槽２１から原水が送水される。

第２凝集助剤注入装置２３は、第２反応槽内の原水に、凝集助剤の凝集効果で形成されたフロックを硬化させたり強化させたり大きくする凝集助剤を注入する。ここで注入する凝集助剤にも、ポリアクリルアミド等の有機高分子凝集剤を利用する。この凝集助剤には、このように第２凝集助剤注入装置２３で凝集助剤を注入することで、第１凝集助剤注入装置のみが凝集剤を注入する場合よりもさらにフロックを硬化又は強化させたり大きくすることができる。また、この第２凝集助剤注入装置２３は、第１凝集助剤注入装置１６が注入した凝集助剤と同一種類の凝集助剤を注入してもよいし、異なる種類の凝集助剤を注入してもよい。

すなわち、第１凝集助剤注入装置１６でフロックを硬化させる凝集助剤を注入した後、第２凝集助剤注入装置２３でフロックを強化させる凝集助剤を注入すれば、フロックを硬化するとともに強化することができる。また、第１凝集助剤注入装置１６でフロックを硬化させる凝集助剤を注入した後、第２凝集助剤注入装置２３でフロックを大きくする凝集助剤を注入すれば、フロックを硬化するとともに大きくすることができる。

第２反応槽２１は、内部に第２混合装置２２を有している。したがって、第２反応槽２１内では、第２混合装置２２が原水、凝集剤及び凝集助剤を混合し、原水中の固体が混和槽１１及び第１反応槽１４で形成されたフロックよりも耐久性の高い又は大きいフロックにすることができる。フロックの耐久性をより強化した場合、フロックがさらに破壊されにくくなり、固体の回収率が向上する。また、フロックを大きくした場合には、固体回収部２０でフロックが回収しやすくなり、固体の回収率が向上する。

上述したように、第２の実施形態に係る固液分離システム１ｂでは、第２凝集助剤注入装置２３によって凝集助剤を注入して分離効率を向上することができる。

また、第２の実施形態に係る固液分離システム１ｂによれば、第１の実施形態に係る固液分離システム１ａと同様にシステム全体の省スペース化及びシステムの簡易化を実現することができるとともに、分離効率を向上することができる。

〈第３の実施形態〉
図４に示すように、本発明の第３の実施形態に係る固液分離システム１ｃは、図２を用いて上述した第２の実施形態に係る固液分離システム１ｂと比較して、混和槽１１の前段に、第１調整槽２４と、凝集剤が注入される前の原水に調整剤を注入する第１調整剤注入装置２５とを備え、混和槽１１の後段かつ第１反応槽１４の前段に、第２調整槽２６と、凝集剤が注入されかつ凝集助剤が注入される前の原水に調整剤を注入する第２調整剤注入装置２７とを備えている点で異なる。この固液分離システム１ｃでは、混和槽１１から排出された原水は、第２調整槽２６を経て第１反応槽１４に送水される。

第１調整剤注入装置２５は、第１調整槽２４に、凝集剤の作用する適切なｐＨ領域に調整して凝集効果を向上するために原水のｐＨ値を調整する酸やアルカリ等の調整剤（ｐＨ調整剤）を注入する。

第１調整槽２４は、第１調整剤注入装置２５によって注入された調整剤によってｐＨ値が調整された原水を混和槽１１に送水する。

第２調整剤注入装置２７は、第２調整槽２６に、凝集助剤の作用する適切なｐＨ領域に調整して凝集効果を向上するために原水のｐＨ値を調整する酸やアルカリ等の調整剤（ｐＨ調整剤）を注入する。

第２調整槽２６は、第２調整剤注入装置２７によって注入された調整剤によってｐＨ値が調整された原水を第１反応槽１４に送水する。

上述したように、第３の実施形態に係る固液分離システム１ｃでは、調整剤注入装置２５，２７によって原水に調整剤を注入し、原水のｐＨ値を凝集に最適な値にする。したがって、固液分離システム１ｃによれば、凝集効果を向上させて分離に最適なフロックを形成し、分離効率を向上することができる。

また、第３の実施形態に係る固液分離システム１ｃによれば、第１の実施形態に係る固液分離システム１ａと同様にシステム全体の省スペース化及びシステムの簡易化を実現することができるとともに、分離効率を向上することができる。

なお、固液分離システム１ｃでは、第２の反応槽２１、第２の混合装置２２及び第２の凝集助剤注入装置２３は備えていなくてもよい。また、固液分離システム１ｃは、混和槽１１の前に第１調整剤注入装置２５及び第１調整槽２４を備え、第１反応槽１４の前に第２調整剤注入装置２７及び第２調整槽２６を備えているが、いずれかの調整剤注入装置のみを備えていてもよい。さらに、固液分離システム１ｃは、第１反応槽１４の前段に調整剤を注入する調整剤注入装置２７を備え、第２反応槽２１の前段にも調整剤を注入する調整剤注入装置を備えていてもよい。

〈第４の実施形態〉
図５に示すように、本発明の第４の実施形態に係る固液分離システム１ｄは、図４を用いて上述した第３の実施形態に係る固液分離システム１ｃと比較して、第１調整剤注入装置２５が調整剤を注入する前の原水のｐＨ値を測定する第１ｐＨ測定装置２８と、第１ｐＨ測定装置２８の測定結果に応じて第１調整剤注入装置２５による調整剤の注入量を制御する第１ｐＨ制御装置２９と、凝集剤が注入された後かつ第２調整剤注入装置２７が調整剤を注入する前の原水のｐＨ値を測定する第２ｐＨ測定装置３０と、第２ｐＨ測定装置３０の測定結果に応じて第２調整剤注入装置２７による調整剤の注入量を制御する第２ｐＨ制御装置３１とを備えている点で異なる。

第１ｐＨ測定装置２８は、ｐＨセンサ等、原水のｐＨ値を測定可能な手段である。この第１ｐＨ測定装置２８は、第１調整槽２４の前段に配置され、第１調整槽２４に送水する原水のｐＨ値を測定する。すなわち、第１ｐＨ測定装置２８は、ｐＨ調整剤や凝集剤が注入される前の原水のｐＨ値を測定する。

第１ｐＨ制御装置２９は、第１ｐＨ測定装置２８で測定されたｐＨ値を入力すると、入力したｐＨ値に応じて凝集剤の効果を最適にできるｐＨ値にする量の調整剤を第１調整槽２４に注入させる制御信号を第１調整剤注入装置２５に出力する。すなわち、第１ｐＨ制御装置２９は、第１ｐＨ測定装置２８の測定結果を利用して第１調整剤注入装置２５をフィードフォワード制御する。第１ｐＨ制御装置２９は、例えば、図６に示すような原水のｐＨ値と調整剤の注入量の関係を表わす関係式を記憶しており、入力したｐＨ値に対応する注入量を求め、制御信号を出力する。

第２ｐＨ測定装置３０は、ｐＨセンサ等、原水のｐＨ値を測定可能な手段である。この第２ｐＨ測定装置３０は、混和槽１１の後段かつ第２調整槽２６の前段に配置され、第２調整槽２６に送水する原水のｐＨ値を測定する。すなわち、第２ｐＨ測定装置３０は、凝集助剤が注入された後の原水のｐＨ値を測定する。

第２ｐＨ制御装置３１は、第２ｐＨ測定装置３０で測定されたｐＨ値を入力すると、入力したｐＨ値に応じて凝集助剤の効果を最適にできるｐＨ値にする量の調整剤を第２調整槽２６に注入させる制御信号を第２調整剤注入装置２７に出力する。すなわち、第２ｐＨ制御装置３１は、第２ｐＨ測定装置３０の測定結果を利用して第２調整剤注入装置２７をフィードフォワード制御する。この第２ｐＨ制御装置３１でも、第１ｐＨ制御装置２９と同様に、原水のｐＨ値と調整剤の注入量の関係を表わす関係式を記憶しており、入力したｐＨ値に対応する注入量を求め、制御信号を出力する。

上述したように、第４の実施形態に係る固液分離システム１ｄでは、調整剤注入装置２５，２７は、原水のｐＨ値に応じた適量の調整剤を注入する。したがって、固液分離システム１ｄでは、過多又は過少な調整剤の注入を防止しながらフロックを形成し、分離効率を向上することができる。

また、第４の実施形態に係る固液分離システム１ｄによれば、第３の実施形態に係る固液分離システム１ｃと同様にシステム全体の省スペース化及びシステムの簡易化を実現することができるとともに、分離効率を向上することができる。

なお、固液分離システム１ｄは、第１ｐＨ測定装置２８及び第１ｐＨ制御装置２９のみを備えていてもよいし、第２ｐＨ測定装置３０及び第２ｐＨ制御装置３１のみを備えていてもよい。また、固液分離システム１ｄは、第２の反応槽２１、第２の混合装置２２及び第２の凝集助剤注入装置２３は備えず、第１の反応槽１４、第１の混合装置１５及び第１の凝集助剤注入装置１６のみを備えていてもよい。

〈第４の実施形態の変形例〉
図７を用いて、第４の実施形態の変形例に係る固液分離システム１ｅについて説明する。本発明の第４の実施形態の変形例に係る固液分離システム１ｅは、図５を用いて上述した第４の実施形態に係る固液分離システム１ｄと比較して、第１ｐＨ測定装置２８が第１調整槽２４の後段に配置され、第２ｐＨ測定装置３０が第２調整槽２６の後段に配置されている点で異なる。

第１ｐＨ測定装置２８は、第１調整槽２４でｐＨが調整された原水のｐＨ値を測定する。また、第１ｐＨ制御装置２９は、第１ｐＨ測定装置２８で測定されたｐＨ値を入力すると、入力したｐＨ値に応じて第１調整剤注入装置２５をフィードバック制御する。第１ｐＨ測定装置２８は、例えば、図６を用いて上述したような原水のｐＨ値とこのｐＨ値に対する調整剤の最適な注入量の関係を表わす関係式を記憶しており、入力したｐＨ値に対応する注入量を求め、制御信号を出力する。

第２ｐＨ測定装置３０は、第２調整槽２６でｐＨが調整された原水のｐＨ値を測定する。また、第２ｐＨ制御装置３１は、第２ｐＨ測定装置３０で測定されたｐＨ値を入力すると、入力したｐＨ値に応じて第２調整剤注入装置２７をフィードバック制御する。第２ｐＨ測定装置３０でも、第１ｐＨ測定装置２８と同様に、原水のｐＨ値とこのｐＨ値に対する調整剤の最適な注入量の関係を表わす関係式を記憶しており、入力したｐＨ値に対応する注入量を求め、制御信号を出力する。

上述したように、第４の実施形態の変形例に係る固液分離システム１ｅでは、第４の実施形態に係る固液分離システム１ｄと同様に、調整剤注入装置２５，２７は、原水のｐＨ値に応じた適量の調整剤を注入する。したがって、固液分離システム１ｅでは、過多又は過少の調整剤の注入を防止しながらフロックを形成し、分離効率を向上することができる。

また、第４の実施形態の変形例に係る固液分離システム１ｅでは、第４の実施形態に係る固液分離システム１ｄと同様にシステム全体の省スペース化及びシステムの簡易化を実現することができるとともに、分離効率を向上することができる。

なお、図７に示す固液分離システム１ｅは、第１ｐＨ測定装置２８及び第１ｐＨ制御装置２９のみを備えていてもよいし、第２ｐＨ測定装置３０及び第２ｐＨ制御装置３１のみを備えていてもよい。また、図７に示す固液分離システム１ｅは、第１の反応槽１４、第１の混合装置１５及び第１の凝集助剤注入装置１６のみを備えていてもよい。

〈第５の実施形態〉
図８に示すように、本発明の第５の実施形態に係る固液分離システム１ｆは、図４を用いて上述した第３の実施形態に係る固液分離システム１ｃと比較して、第１調整槽２４に流入する原水の流動電流値を測定する第１流動電流計３２と、第１流動電流計３２の測定結果に応じて凝集剤注入装置１３による凝集剤の注入量を制御する凝集剤注入制御装置３３と、凝集剤が注入された後かつ第２調整剤注入装置２７が調整剤を注入する前の原水の流動電流を測定する第２流動電流計３４と、第２流動電流計３４の測定結果に応じて第１凝集助剤注入装置１６による凝集助剤の注入量を制御する凝集助剤注入制御装置３５とを備えている点で異なる。

第１流動電流計３２は、原水の流動電流値を測定する電流計である。この第１流動電流計３２は、第１調整槽２４の前段に配置され、第１調整槽２４に送水する原水の流動電流値を測定する。すなわち、第１流動電流計３２は、ｐＨ調整剤や凝集剤が注入される前の原水のｐＨ値を測定する。

凝集剤注入制御装置３３は、第１流動電流計３２で測定された流動電流値を入力すると、入力した流動電流値に応じてフロックの形成に最適な量の凝集剤を混和槽１１に注入させる制御信号を凝集剤注入装置１３に出力する。すなわち、凝集剤注入制御装置３３は、第１流動電流計３２の測定結果を利用して凝集剤注入装置１３をフィードフォワード制御する。

この凝集剤注入制御装置３３は、例えば、図９に示すような原水の流動電流値と調整剤の注入量の関係を表わす関係式を記憶しており、入力した電流値に対応する注入量を求め、制御信号を出力する。

第２流動電流計３４は、原水の流動電流値を測定する電流計である。この第２流動電流計３４は、第２調整槽２６の前段に配置され、第２調整槽２６に送水する原水の流動電流値を測定する。すなわち、第２流動電流計３４は、凝集剤が注入された後の原水の流動電流値を測定する。

凝集助剤注入制御装置３５は、第２流動電流計３４で測定された流動電流値を入力すると、入力した流動電流値に応じてフロックの形成に最適な量の凝集助剤を第１反応槽１４に注入させる制御信号を第１凝集助剤注入装置１６に出力する。すなわち、凝集助剤注入制御装置３５は、第２流動電流計３４の測定結果を利用して第１凝集助剤注入装置１６をフィードフォワード制御する。

この凝集助剤注入制御装置３５でも、凝集剤注入制御装置３３と同様に、原水の流動電流値と調整剤の注入量の関係を表わす関係式を記憶しており、入力した電流値に対応する注入量を求め、制御信号を出力する。

上述したように、第５の実施形態に係る固液分離システム１ｆでは、凝集剤注入装置１３は、原水の流動電流値に応じた適量の凝集剤を注入する。また、固液分離システム１ｆでは、第１凝集助剤注入装置１６は、原水の流動電流に応じた適量の凝集助剤を注入する。したがって、固液分離システム１ｆによれば、過多又は過少な凝集剤の注入を防止してフロックを形成し、分離効率を向上することができる。また、固液分離システム１ｆでは、過多又は過少な凝集助剤の注入を防止してフロックを形成し、分離効率を向上することができる。

また、第５の実施形態に係る固液分離システム１ｆによれば、第３の実施形態に係る固液分離システム１ｃと同様にシステム全体の省スペース化及びシステムの簡易化を実現することができるとともに、分離効率を向上することができる。

なお、固液分離システム１ｆは、第１流動電流計３２及び凝集剤注入制御装置３３のみを備えていてもよいし、第２流動電流計３４及び凝集助剤注入制御装置３５のみを備えていてもよい。

また、図８に示す固液分離システム１ｆは、図１に示したように第２の反応槽２１、第２混合装置２２及び第２凝集助剤注入装置２３は備えず、第１反応槽１４、第１混合装置１５及び第１凝集助剤注入装置１６のみを有することもできる。

さらに、図８に示す固液分離システム１ｆでは、調整槽２４，２６及び調整剤注入装置２５，２７を有しているが、調整槽２４，２６、調整剤注入装置２５，２７は有していなくてもよい。

〈第５の実施形態の変形例〉
図１０を用いて、第５の実施形態の変形例に係る固液分離システム１ｇについて説明する。本発明の第５の実施形態の変形例に係る固液分離システム１ｇは、図８を用いて上述した第５の実施形態に係る固液分離システム１ｆと比較して、第１流動電流計３２が混和槽１１の後段に配置され、第２流動電流計３４が第１反応槽１４の後段かつ第２反応槽２１の前段に配置されている点で異なる。

第１流動電流計３２は、混和槽１１で凝集剤が混和された原水の流動電流値を測定する。また、凝集剤注入制御装置３３は、第１流動電流計３２で測定された流動電流値を入力すると、入力した流動電流値に応じて凝集剤注入装置１３をフィードバック制御する。第１流動電流計３２は、例えば、図９を用いて上述したような原水の流動電流値と調整剤の注入量の関係を表わす関係式を記憶しており、入力した電流値に対応する注入量を求め、制御信号を出力する。

第２流動電流計３４は、第１反応槽１４で凝集助剤が混合された原水の流動電流値を測定する。また、凝集助剤注入制御装置３５は、第２流動電流計３４で測定された流動電流値を入力すると、入力した流動電流値に応じて第１凝集助剤注入装置１６をフィードバック制御する。第２流動電流計３４でも、第１流動電流計３２と同様に、原水の流動電流値と調整剤の注入量の関係を表わす関係式を記憶しており、入力した電流値に対応する注入量を求め、制御信号を出力する。

上述したように、第５の実施形態の変形例に係る固液分離システム１ｇでは、凝集剤注入装置１３は、原水の流動電流値に応じた適量の凝集剤を注入する。また、固液分離システム１ｇでは、第１凝集助剤注入装置１６は、原水の流動電流に応じた適量の凝集助剤を注入する。したがって、固液分離システム１ｇでは、過多又は過少な凝集剤の注入を防止、分離効率を向上することができる。また、固液分離システム１ｇでは、過多又は過少な凝集助剤の注入を防止、分離効率を向上することができる。

加えて、第５の実施形態の変形例に係る固液分離システム１ｇによれば、第３の実施形態に係る固液分離システム１ｃと同様にシステム全体の省スペース化及びシステムの簡易化を実現することができるとともに、分離効率を向上することができる。

なお、固液分離システム１ｇは、第１流動電流計３２及び凝集剤注入制御装置３３のみを備えていてもよいし、第２流動電流計３４及び凝集助剤注入制御装置３５のみを備えていてもよい。また、固液分離システム１ｇは、第１反応槽１４、第１混合装置１５及び第１凝集助剤注入装置１６のみを有することもできる。さらに、固液分離システム１ｇは、調整槽２４，２６、調整剤注入装置２５，２７は有していなくてもよい。

〈第６の実施形態〉
図１１に示すように、本発明の第６の実施形態に係る固液分離システム１ｈは、図３を用いて上述した第２の実施形態に係る固液分離システム１ｂと比較して、フロック循環装置３６を備えている点で異なる。

フロック循環装置３６は、遠心分離装置１８で分離されたフロック（固体）が流入されると、このフロックを原水に供給する。このフロック循環装置３６が原水と凝集助剤とが混合させる前に遠心分離装置１８で分離させたフロックを供給することで、第２反応槽２１から排出されるフロックを強固で大きいものとすることができる。したがって、フロックの供給は、混和槽１１から第２反応槽２１の間であればよく、例えば、フロック循環装置３６は、混和槽１１、第１反応槽１４又は第２反応槽２１にフロックを供給することもできる。

上述したように、第６の実施形態に係る固液分離システム１ｈでは、フロック循環装置３６が遠心分離装置１８で回収されたフロックを原水に循環させている。したがって、固液分離システム１ｆによれば、原水に含まれる懸濁物質や濁度物質は循環するフロックに凝集されてさらに硬く又は強固なフロックが形成されて分離効率が向上する。

また、第６の実施形態に係る固液分離システム１ｈによれば、第２の実施形態に係る固液分離システム１ｂと同様にシステム全体の省スペース化及びシステムの簡易化を実現することができるとともに、分離効率を向上することができる。

〈第７の実施形態〉
図１２に示すように、本発明の第７の実施形態に係る固液分離システム１ｉは、図３を用いて上述した第２の実施形態に係る固液分離システム１ｂと比較して、フロック循環装置３７を備えている点で異なる。

フロック循環装置３７は、遠心分離装置１８で分離されたフロック（固体）が流入されると、このフロックを第２反応槽２１から流出されて遠心分離装置１８に流入する原水に供給する。遠心分離装置１８によって固液分離をする際、処理する原水の懸濁物質濃度が１００〜１０００ｐｐｍ程度の範囲であるときに良好な分離効率が得られる。したがって、フロック循環装置３７は、原水の濁度が低いときに原水にフロックを添加する。

上述したように、第７の実施形態に係る固液分離システム１ｉでは、フロック循環装置３７が遠心分離装置１８で回収されたフロックを原水に循環させて原水の懸濁物質濃度を調整し、分離効率を向上することができる。

また、第７の実施形態に係る固液分離システム１ｉによれば、第２の実施形態に係る固液分離システム１ｂと同様にシステム全体の省スペース化及びシステムの簡易化を実現することができるとともに、分離効率を向上することができる。

〈第７の実施形態の変形例〉
図１３に示すように、本発明の第７の実施形態の変形例に係る固液分離システム１ｉは、図１２を用いて上述した第７の実施形態に係る固液分離システム１ｉと比較して、２台の遠心分離装置１８ａ，１８ｂを備えている点で異なる。

固液分離システム１ｉで使用する第１遠心分離装置１８ａと第２遠心分離装置１８ｂとは、それぞれ図２を用いて上述したように、フロック形成部１９と固体回収部２０とを備えている。

固液分離システムｉは、２台の遠心分離装置１８ａ，１８ｂを使用することで、第１遠心分離装置１８ａで分離できなかった懸濁物質等を第２遠心分離装置１８ｂで分離することができ、分離効率を向上することができる。

とくに、遠心分離装置１８ａ，１８ｂでは、小さくするほど小さいフロックを回収することができる。したがって、第２遠心分離装置１８ｂを第１遠心分離装置１８ａよりも小さくすることで、分離効率を向上することができる。

１ａ〜１ｈ…固液分離システム
１０…原水ポンプ
１１…混和槽
１２…混和装置
１３…凝集剤注入装置
１４…反応槽、１４…第１反応槽
１５…混合装置、第１混合装置
１６…凝集助剤注入装置、第１凝集助剤注入装置
１７…送水ポンプ
１８，１８ａ…遠心分離装置（第１遠心分離装置）
１８ｂ…第２遠心分離装置
１８１…処理水排出口
１８２…フロック排出口
１９…フロック形成部
２０…固体回収部
２１…第２反応槽
２２…第２混合装置
２３…第２凝集助剤注入装置
２４…第１調整槽
２５…第１調整剤注入装置
２６…第２調整槽
２７…第２調整剤注入装置
２８…第１ｐＨ測定装置
２９…第１ｐＨ制御装置
３０…第２ｐＨ測定装置
３１…第２ｐＨ制御装置
３２…第１流動電流計
３３…凝集剤注入制御装置
３４…第２流動電流計
３５…凝集助剤注入制御装置
３６…フロック循環装置
３７…フロック循環装置
１００…原水ポンプ
１０１…混和槽
１０２…混和装置
１０３…凝集剤注入装置
１０４…反応槽
１０５…混合装置
１０６…凝集助剤注入装置
１０７…フロック形成槽
１０８…フロキュレータ
１０９…重力沈降槽

Claims (10)

1. 固体を含む原水が流入されると、この原水を固体と液体とに分離する固液分離システムであって、
   原水に原水中の固体を凝集する凝集剤を注入する凝集剤注入装置と、
   凝集剤が注入された原水に凝集剤で形成されるフロックを硬化又は強化する凝集助剤を注入する第１凝集助剤注入装置と、
   凝集助剤が注入された原水を内部で旋回して原水中の固体からフロックを形成するフロック形成部及び当該フロック形成部よりも高速に原水を旋回して原水からフロックを分離する固体回収部とを有する遠心分離装置と、
   を備えることを特徴とする固液分離システム。
2. 前記第１凝集助剤注入装置によって凝集助剤が注入された原水にフロックを硬化、強化又は大きくする凝集助剤を注入する第２凝集助剤注入装置とを備えることを特徴とする請求項１に記載の固液分離システム。
3. 凝集剤を注入前の原水にｐＨを調整する調整剤を注入する第１調整剤注入装置と、
   原水と前記第１調整剤注入装置に注入された調整剤とを混和する混和装置と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の固液分離システム。
4. 凝集剤を注入後かつ凝集助剤が注入される前の原水にｐＨを調整する調整剤を注入する第２調整剤注入装置と、
   原水と前記第２調整剤注入装置に注入された調整剤とを混和する第２混和装置と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の固液分離システム。
5. 前記第１調整剤注入装置が調整剤を注入する前又は調整剤を注入した後の原水のｐＨ値を測定する第１ｐＨ値測定手段と、
   前記第１ｐＨ値測定手段で測定されたｐＨ値に応じて前記第１調整剤注入装置による調整剤の注入量を制御する第１調整剤制御装置と、
   を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の固液分離システム。
6. 前記第２調整剤注入装置が調整剤を注入する前又は調整剤を注入した後の原水のｐＨ値を測定する第２ｐＨ値測定手段と、
   前記第２ｐＨ値測定手段で測定されたｐＨ値に応じて前記第２調整剤注入装置による調整剤の注入量を制御する第２調整剤制御装置と、
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の固液分離システム。
7. 前記凝集剤注入装置が凝集剤を注入する前の原水又は凝集剤を注入した後の原水の流動電流値を測定する第１流動電流測定手段と、
   前記第１流動電流測定手段で測定された電流値に応じて前記凝集剤注入装置による凝集剤の注入量を制御する凝集剤制御装置と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の固液分離システム。
8. 前記第１凝集助剤注入装置が凝集助剤を注入する前の原水又は注入した後の原水の流動電流値を測定する第２流動電流測定手段と、
   前記第２流動電流測定手段で測定された電流値に応じて前記第１凝集助剤注入装置による凝集助剤の注入量を制御する凝集助剤制御装置と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の固液分離システム。
9. 前記遠心分離装置内で沈降したフロックを回収し、前記凝集剤が注入された後、前記遠心分離装置に流入する前のいずれかの原水に回収したフロックを循環させる循環装置を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１に記載の固液分離システム。
10. 連続する複数の遠心分離装置を備え、後段の遠心分離装置は、前段で分離された処理水を原水として固液分離することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１に記載の固液分離システム。

Images