JP2011005376A - 固液分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汚泥の濃縮性能が良好で、かつ、コンパクトで安価な固液分離装置を提供する。
【解決手段】水槽１と、水槽１内に複数配設された回転体３を備える。回転体３は、複数枚の分離羽根５が間隔をもって設けられ、回転体３を回転させる駆動機６が設置される。回転体３を水槽１内に複数設置することで、汚泥等に接する回転体３の円筒表側面積が実質的に増加し、汚泥等が分離羽根５に接触することが多くなり、効率のよい汚泥等の濃縮が実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、上水、下水、産業廃水、農業集落排水などの一次処理や、生物処理による二次処理において発生した汚泥や水中の懸濁物を固液分離する固液分離装置に関するものである。

従来、一次処理や二次処理において発生した汚泥を固液分離する方法には、大別して以下の重力式と機械式の２つの方法がある。
重力式は一般的な方法であり、重力濃縮槽、凝集濃縮槽、または沈殿槽等を用いて実施される。これらの重力濃縮槽、凝集濃縮槽、または沈殿槽等は、汚泥を重力によって沈降させて固液分離するので、汚泥を濃縮するためのエネルギーを必要としない。
機械式には、遠心式、常圧浮上式、またはベルト式等があり、遠心式すなわち遠心分離法を採用する場合が比較的多い。この遠心分離法は、比重が１よりも大きな汚泥について、回転する遠心分離機によって分離するため、エネルギーを多く消費する。
常圧浮上式は、汚泥に起泡剤を添加し、微細気泡を発生させて汚泥を気泡と共に浮上させるものであって、汚泥の見かけ比重を１よりも小さくして汚泥を分離濃縮するものである。
なお、上記背景技術は当業者一般に知られた技術であって、文献公知発明に係るものではない。

そして本出願人は、前述した既存固液分離技術の課題を解決する新たな固液分離装置を開発して、既に特許出願を行っている（特許文献１参照）。
特開2006-263670号公報

上述した固液分離技術では、次のような問題があった。
重力式の固液分離法では、単位時間における処理量を多くするために、重力濃縮槽、凝集濃縮槽、沈殿槽、凝集沈殿槽などの槽容積を大きくしていた。このような大型槽を設置するため広い敷地面積が必要となり、これらの建設コストや設置コストが上昇する問題があった。この場合、敷地が狭いために重力濃縮槽、凝集濃縮槽、沈殿槽、凝集沈殿槽等の槽容積を抑える場合には、濃縮性能及びＳＳ（浮遊物質：suspended solids）回収率の低下等が生じて、処理性能が悪化してしまう。また、凝集濃縮槽においては、汚泥を良好に凝集濃縮させるために、凝集剤の注入量を流入水の量、流入水の質、運転条件などに応じて変化させる必要があり、維持管理が比較的難しく、濃縮汚泥濃度もそれほど高濃度とならない。
一方、機械式の遠心分離法では、濃縮汚泥濃度やＳＳ回収率は良好であるが、設置コストが高く、エネルギーの消費量も多い。更に遠心分離機は高速で回転するため、音や振動などに対する対策が必要で、かつ、安全を確保するために定期的なメンテナンス等が必要となるため維持管理コストが高くなる問題があった。

上記のような事情から、維持管理が容易で、設置コストが低く、固液分離性能が良好な固液分離装置の提供が望まれていたところ、本出願人は先願（特許文献１）にかかる固液分離装置を開発し、固液分離性能とくに濃縮性能を向上させたが、さらなる濃縮性能の向上、安定した固液分離および装置のコンパクト化を目指し、試験研究を繰り返して改善改良を重ねた結果、本願発明にかかる固液分離装置を成し得た。

この発明は、上記のような課題を解決するためにされたもので、汚泥の濃縮性能が高く、かつ、コンパクトで安価な固液分離装置を提供することを目的とする。
この発明は、この課題を達成するために以下のような構成とした。すなわち、水槽と、該水槽内に複数配設され、複数枚の分離羽根が間隔をもって設けられた回転体と、該回転体を回転させる駆動機を備えたことを特徴とする。
前記回転体は、多重に配設されるようにしてもよい。また、前記水槽には、阻流棒が配設されたものとすることができる。

本発明に係る固液分離装置によれば、複数枚の分離羽根が間隔をもって設けられた回転体を複数設けることで、次のような効果を生じる。
（１）効率のよい汚泥等の濃縮が可能となり、凝集剤を使わずに汚水等の沈殿処理を行う場合（以下「無薬注」という）であっても、高濃度の濃縮液が得られる。
（２）同一の水面積を有する従来の重力沈殿による装置に比べ、分離液のＳＳ濃度を低減させることができる。したがって、槽の設置面積を小さくしても、従来と同等の分離液ＳＳ濃度を満たすことが可能である。
（３）装置の洗浄が不要なため、洗浄設備が不要となる。
（４）回転体は低速回転で充分に機能するため、他の機械式装置と比較して消費電力が小さく、騒音や振動の発生が無い。
（５）装置の構造が比較的簡易であるため交換部品が少なく、大規模なオーバーホールが不要でありランニングコストが安い。また、維持管理が容易で、かつ、きわめて小型の装置が提供できるため、設置場所の広さに制約がある場合に有利である。
（６）水槽の形状は円形、四角形、多角形等、その他の形状でも良く、装置の設置状況に応じて対応できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明に係る固液分離装置の基本的な構造を示す概略図である。この装置は、
上水、下水、産業排水、農業集落排水等の一次処理や、生物処理後の二次処理において発生した汚泥等に対する固液分離のために利用可能である。この固液分離装置は、水槽（分離槽）１と、複数の短冊状の分離羽根５が間隔をもって設けられている回転体３と、この回転体３を低速で回転させる駆動機（モータ）６と、を備えている。前記水槽１には、汚泥等固形物と分離液が混合している流入水（以下「原水」という）、例えば下水の余剰汚泥、が流入管２を介して流入するようにしてある。前記回転体３は、水槽１の内部に複数（図１及び図２の例では４個）配置され、これらは原水の固液分離を促進させる機能を備えている。

前記水槽１は、例えば既設の汚水処理施設の最終沈殿槽とすることができる。しかし、水槽１はこれに限られず、沈殿槽、沈殿池、濃縮槽等の原水中の汚泥や生物処理汚泥、余剰汚泥、濃縮汚泥などの固形物と分離液や処理水を固液分離する分離槽であってもよい。
前記原水は、凝集した汚泥（以下「フロック」という）を含み、フロックの集塊化を促進するための薬液が注入されたものが含まれる。薬液としては、高分子凝集剤、無機凝集剤、またはそれらの混合液とすることができ、無機凝集剤としては、ポリ塩化鉄、ＰＡＣ等が使用できる。
本発明の固液分離装置は、上述のように無薬注での濃縮、及び凝集剤を使用した凝集濃縮や通常の沈殿池等、あらゆる固液分離に使用可能である。

前記水槽１の平面形状は円形、四角形、または多角形等に形成することができるが、この実施の形態では円形である。この水槽１は、回転体３が位置する槽上部の反応部１５と、その下方の沈殿部１６とを備え、沈殿部１６には沈降した汚泥を収容するようになっている。そして、水槽１において沈殿部１６の下部には汚泥排出管４を接続し、水槽の上部には流入管２を接続してある。また、水槽１の上部周縁に沿って、処理水集水トラフ１７が設けられている。なお、前記回転体３の上部補強帯３ａの位置は、水槽１の水面とほぼ一致させてある。また、沈殿部１６に沈降した汚泥は、沈殿部１６に設けられ、駆動モータ９で回転駆動されるかき寄せ機５１で水槽１の中央部に集められた後、又は、図示しない汚泥ポンプやスクリューポンプ等によって強制的に排出することができる。

前記流入管２から水槽１内に原水を流入させる場合には、複数配置した回転体３に対して、均等に原水が分配されて流入するように、分配槽１８を設けている。図２に示すように、分岐した流入管２、２・・を経由して分配槽１８から各回転体３、３・・に対して原水が分配される。前記分配槽１８以降の流入管２は、その大部分を占める本体２ａと、この本体２ａの端部において原水を鉛直下方に向けて流出する鉛直部２ｂを備え、この鉛直部２ｂの下端を開口させてある。なお、この流入管２の開口部分は、水槽１内のいずれに位置させても原水を回転体３内に流入させることは可能であるが、上述のように回転体３の内部に位置させることが好ましい。

原水の供給方法は、図１及び図２に示すように分配槽設置型を基本とするが、施工が容易な従来の水槽のセンターウェル（図示せず）を利用したセンターウェル供給型でも可能である。センターウェル供給型は、水槽１の中央部の設けられたセンターウェルに汚泥が供給され、回転体の外部に原水を投入するが、回転体３はその形状等により回転体３の外部の固形物を回転体３内に取り込もうとする。このため図示するような分配槽設置型に比べると効率は悪くなるが、固液分離を促進することができる。

さらに、流入管２は、図示のように水槽１の上方から導くことができるが、水槽１を貫通するように導くこともできる。そして、流入管２の開口部分が、回転体３内で開口する場合、流入管２の開口部分と回転体３の分離羽根５との距離をＬ１とし、流入管２の開口部分と原水の水面との距離をＬ２とした場合、Ｌ１＞Ｌ２に設定すれば、汚泥を回転体３の内部に保持することがより容易になる。なお、原水は、間欠的または連続的に流入させることができる。

分離羽根５を有する回転体３は、上部の駆動機（モータ）６によりゆっくりと低速で回転させられる。前記駆動機６は機械式でもよいが、原水を自然流下で回転体３内に流入させる自然流下のエネルギーで回転させてもよい。前記回転体３は、通常、この回転体３の内部及び外部の原水を回転させるが、汚泥を外部に流出させにくい構造となっている。この回転体３は、軸線を鉛直方向に向けて回転体３の中心に設置された駆動軸８と、この駆動軸８の上下に間隔を置いて取り付けた上部補強帯３ａと下部補強帯３ｂと、これらの内周縁に上下端をそれぞれ支持された複数枚（例えば３０枚）の分離羽根５、および、前記駆動軸８を回転駆動する前記駆動機６、図示しない減速機等の駆動手段によって構成してある。

図３は、回転体３内における分離羽根５の設置状態を示す図である。図示されるように、複数の分離羽根５が所定間隔をおいて同一円周上に隣接配置され、隣接する分離羽根５、５同士の間の上記隙間は鉛直方向に細長いスリット７となっている。しかし、分離羽根５やスリット７の形状は、回転体３の大きさ、材質等により、それぞれ異なるものとしてもよい。前記回転体３の材質は特に限定されないが、前記分離羽根５は、例えば、鋼、ステンレス鋼、プラスチック、塩化ビニル等により形成することができる。

前記分離羽根５の各々は、図示のように短冊状とされ、一方、その水平断面形状は、図３に示すように「く」の字状としてある。これらの分離羽根５は、それぞれ所定幅を有する一方の第１短辺５ａと他方の第２短辺５ｂとが屈曲部５ｃにおいて折曲げられ、図示例では、これらの短辺同士の交差角度は、鈍角、例えば１５０度（接線に対して３０度）としてある。

なお、第２短辺５ｂは、円形の回転体３内でその接線方向に沿って配置され、結果として、第１短辺５ａは回転体の内方に向けられている。そして、互いに隣接する分離羽根５のうち、一方の分離羽根５の第１短辺５ａの端部と、他方の分離羽根５の屈曲部５ｃとの間隔Ｓを同一長さにすると共に、一方の分離羽根の第１短辺５ａの端部と、他方の分離羽根の第２短辺５ｂの端部との間隔、すなわちスリット７の幅が同じになるように配置してある。

この例では、これらの間隔Ｓ、およびスリット７は、全ての分離羽根５、５同士で一致させてあるが、これらは必ずしも等間隔で設けられる必要はない。これらは、ランダムの長さの間隔Ｓ、またはスリット７であっても、また、１つ置き、２つ置きに同一の間隔または長さとなるようにしてもよい。
なお、上部補強帯３ａに対する分離羽根５の連結位置を調整可能とすれば、スリット７の幅を回転体３の回転数に応じて水面の上方から調整することが可能となる。

また、固液分離により得られた分離液が、処理水トラフ１７に流出する際、汚泥が伴わないようにするために、回転体３の回転速度が分離液の流出速度よりも速くなるように制御し、汚泥を可能な限り分離羽根５の内面に接触させて回転体３の中心部に押し戻すことが必要になる。そして、回転体３の外側における水槽１の水平断面面積、つまり水槽流出部１９の面積は、回転体３の外側における分離液の上昇速度によって決定される。したがって、分離液の上昇速度Ｖ３が、分離液の分離羽根５からの流出速度Ｖ２よりも小さく（Ｖ３＜Ｖ２）なるように制御する必要がある。

さらに、回転体３の回転速度は、水槽１の直径、回転体３の直径、汚泥の粘性等の関係、これらのバランスを考慮して決定する必要があり、回転体３の周辺速度は毎分１〜１０ｍ程度とするのが好ましい。すなわち、回転体３の回転数は６０回転／分以下とするのが好ましく、１〜１０回転／分程度の低速度とするのが好適である。
前記回転体３によれば、スリット７を介して原水中の分離液が流出し、汚泥等の固形物は回転体３内に保持されるので、汚泥の固液分離、濃縮、沈降が効率的に行われる。

次に、前記回転体３の作動について説明する。
原水は分配槽１８を経由することで、複数配置した回転体３の内部に均等に分配される。
回転体３の外周面の分離羽根５の各々は、「く」の字状をしている。分離羽根５はこの形状に限定されるものではないが、この形状は好適な形状の一つである。前記回転体３は低速で回転し、その内部に投入された汚泥を緩やかに回転させる。回転力を与えられた汚泥は徐々に周辺部に分散してゆき、汚泥は分離羽根５に接する。この分離羽根５は、汚泥を内側に保持しやすい形状であり、この汚泥の回転と分散、羽根形状に基づく作用により、汚泥は次第に固液分離してゆく。分離した汚泥は水槽１の下部に沈降し、圧密されることにより更に濃縮される。分離液は、複数の分離羽根５、５間を通過し、オーバーフローにより系外へ排出される。

原水は、薬液が混合されている場合もあるが、水槽１のほぼ中央において流入管２から鉛直下方に向かって回転体３内に流入する。回転体３は上述のように低速度で回転しているので、回転体３内の原水は、ほとんど遠心力が作用しない等速円運動に近い速度で回転体３の内部を廻り、重いフロックは分離羽根５よりも遅い速度で分離羽根５と同じ方向に回転しながら中心部に集まる。この際に、分離羽根５の速度とフロックの速度との差によって、フロックは常に分離羽根５の内側に押し戻されて回転体３の内部に保持される。すなわち、回転体３は、フロックを含む原水を回転体３の内部で回転させると共に、フロックが回転体３の外部に流出することを防止する。そして、回転体３の内部に集まった全てのフロックは沈殿部１６に外部の汚泥とともに沈降し、汚泥排出管４を通って外部に流出する。

ところで、汚泥の固液分離性や濃縮の効率は、出願人の種々の経験や実験に基づき、分離羽根５の表面積が多い程、高くなることが明かになってきた。すなわち、本装置を用いて汚泥の固液分離、濃縮をするときは、回転体３の外表面積を増加させることで分離性能が更に向上することが判明した。
しかしながら、水槽１内に回転体３を一重構造で１個（以下「単独単筒型」）のみ設けるとき、回転体３の外表面積を増加させることには限界がある。また、この場合は、水槽１の直径が大きくなると、これに伴い回転体３の直径も大きくなるので、原水中の汚泥等と分離羽根とが接触する割合が低下してしまう。
そこで、種々検討したところ、水槽１内に設置する回転体３の数を増加させる（複数にする）ことで、回転体３の外表面積を実質的に拡げるのと同様の結果が得られることを見出した。すなわち、回転体３の設置数を増やすことで、回転体３の外表面積（または分離羽根５の表面積積算値）が拡大する。

比較例

以下、一重構造の一個の回転体のみからなる単独単筒型と、複数の回転体からなる複数単筒型とを比較した比較例を示す。
先ず、水槽の仕様が同一であるとき、複数単筒型は、単独単筒型に比較して回転体内の水面積に相当する円筒断面積は低下するが、回転体の外表面積である円筒外表面積は増加する。例えば、直径３ｍの水槽に回転体を設置する場合、複数単筒型は、単独単筒型と比較して円筒外表面積は４３％も増加する（表１）。

次に、回転体について、単独単筒型を備える固液分離装置と、外表面積が単独単筒型に比べ４３％増加した複数単筒型を備える固液分離装置とを比較した例を示す。それぞれの装置は、直径3mの水槽を備えるものであり、下水余剰汚泥（汚泥濃度0.6%）を対象として汚泥濃縮をした場合の性能比較を実施した。以下、表２にその結果を示す。

原水の処理量を50m³/日としたとき、水槽での滞留時間（ＨＲＴ）は9.1時間であり、これは従来の重力濃縮槽と同程度である。このときの断面積負荷（単筒断面積あたりの水量負荷）は、単独単筒型8.1m/日、複数単筒型15.9m/日となるが、表面積負荷（円筒外表面積あたりの水量負荷）では、単独単筒型2.2m/日、複数単筒型1.6m/日と、複数単筒型の方が負荷は軽くなる。ＳＳ回収率はいずれも98%と、ほとんど同等であり、濃縮汚泥濃度は、単筒型2.5%に対し、複数単筒型は3.5%と、1.4倍の濃度増加が見られた。処理量を100m³/日としたとき、水槽の滞留時間は4.5時間となる。このときの断面積負荷は、単独単筒型16.2m/日、複数単筒型31.8m/日となる。

一方、表面積負荷は、単独単筒型4.5m/日、複数単筒型3.2m/日であり、複数単筒型の方が負荷は軽くなる。また、ＳＳ回収率は単独単筒型が96%であるのに対し複数単筒型は97%となり、同等以上の値が得られている。さらに、濃縮汚泥濃度は、単独単筒型が2.0%であるのに対し、複数単筒型は2.3%と、1.15倍の濃度増加が見られた。
上記の結果から、複数単筒型は単独単筒型と比較して、処理量が同等である場合には濃縮濃度が増加し、一方、濃縮濃度を同程度とした場合には処理量が増加することが分かった。
このように回転体を複数設置した装置は、単一の回転体のみを備える装置に比べ、顕著な効率改善が見られた。

以下、複数の回転体を設置した装置についての実施態様を説明する。
（回転体の形状）
回転体の形状は、図示のように円筒型を基本とするが、これを例えば楕円筒型、多角筒型、円（角）錐型、円（角）錐台型等にすることが可能である。このようにすれば円筒に比べて回転体の軌跡が拡がり、回転体を汚泥等に対して幅広く作用させ、また、回転体の上部と下部で周速を変化させて汚泥等との接触面積を拡大することができる。
（回転体の設置方法）
回転体は、その上部が水面から、例えば100mm程度、突出するように設置することができる。これに対し、回転体を水没させるように設ける水没型があるが、この水没型の場合は、スカムの集中回収が行いやすくなる利点がある。

（駆動軸位置）
図４には、回転体３を液面下に設け、その中心に駆動軸８を設けた固液分離装置が示されている。
しかし、図５に示すように、駆動軸８が中心からずれて、偏心するように設けてもよい。このように駆動軸８を偏心して回転させることで、回転体３の軌跡を、中心に駆動軸８を設ける場合よりも幅広くすることができ、汚泥等に対して広範囲に作用させることができる。
（回転体の駆動方法）
回転体３の駆動方法は、図１のように、回転体３、３の各々について駆動機６、６を１台ずつ設け、駆動軸８を直接駆動する軸回転型を基本とする。しかし、図６に示すように、複数の回転体３、３・・を駆動する一つの共通駆動機６０を設置することもできる。複数の回転体３、３・・の全てを一つの共通駆動機６０で駆動する場合には、リンクベルト６１、その他のチェーン、ギア等を用いて共通駆動機６０を共有し、消費動力を低減することが可能である。

（駆動機設置位置）
回転体３を駆動する駆動機６は、図１に示すように陸上モータとすることができるが、その他、図７に示すように、支持体１８により回転体３内に保持され、回転体３を回転駆動する水中モータ６２を採用してもよい。水中モータ６２を採用すると、スカム（水表面に生じるスポンジ質の膜状の浮きかす）の除去がし易くなり、除去作業の効率化を図ることができる。
（回転体配置方法）
回転体３は、その形状と大きさ（直径や縦方向の長さ）が同一である同径のものを複数配置することが基本である（図２）。しかし、図８に示すように、各々の回転体３，３・・形状や大きさ（直径や縦方向の長さ）が互いに異なるものを用いた装置としてもよく、また、図９に示すように回転体３と回転体３との間に、整流効果向上を目的として阻流板６３を設置した装置としてもよい。

（回転方向）
複数の回転体３の回転方向は、全て同方向に回転させることを基本とする。しかし、水槽１内に流速分布を持たせるために、適宜、逆方向に回転する回転体３を組合せる逆回転型や、省エネルギーを目的として、回転体３、３・・を交代で運転する回転・停止混合型としてもよい。

（多重筒型）
中央の回転体の外側に、さらに大径の回転体を配置する多重筒型としてもよい。例えば、図１０に示すように、回転体３の外側に、大径の別の回転体６４を同心円上に二重に設けることが可能である。また、図１０には、二重に組み合わせた回転体３、６４が示されているが、さらに、回転体の組合せは三重、またはそれ以上であってもよい。多重筒の中心は同心に限らず、動作上支障がなければ偏心していてもよい。

（多重型）
さらに、回転体６４の内部に、複数の回転体３（単筒型、多重筒型）を配置した多重型とすることが可能である。例えば、図１１に示すように、水槽１の外周に沿った大型の回転体６４を設け、その内部にさらに複数の回転体３、３・・を設置する円筒内組み合わせ型としてもよい。
他の例として、中心の回転体の外側に複数の回転体を設置するような円筒外組み合わせ型としてもよい。また、多重筒型の回転体を複数組み合わせる構成としてもよい。
（多重型との組合せ）
さらにまた、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、水槽内に配置する回転体３を多重型にした場合、通常、外円筒３−１と内円筒３−２は、水面上または水面下で同じ高さに揃えるか、または内円筒３−２の下端が高くなるように配置する。

しかし、これに限られることなく、図１２（ｃ）（ｄ）示すように、外円筒が水面下で、内円筒が水面上に位置するか、またはその逆になるように設置してもよい。
図１３では、大径の外円筒３−１内に二つの内円筒３−２、３−３が設置され、一方の内円筒３−２の下端が、外円筒３−１のそれよりも下方に位置し、他方の内円筒３−３の上端は、外円筒３−１のそれよりも上方（水面上）に位置するように構成されている。
水槽１内に配置する回転体３を多重型にした場合、内円筒と外円筒は同じ長さにすることを基本とするが、様々な配置の組み合わせでも所定の効果を得ることができる。図１４（ａ）は、外円筒３−１と内円筒３−２が同じ長さである場合を示すが、図１４（ｂ）では、外円筒が短く、内円筒が長い例が示されている。図１４（ｃ）では、外円筒が長く、内円筒が短い例が示されている。

また、図１５（ａ）は、外円筒３−１が短く内円筒３−２が長いが、内円筒３−２は外円筒３−１よりも上下端の両方が長い例が示されている。図１５（ｂ）には、大径の外円筒３−１内に二つの内円筒３−２、３−３が設置され、一方の内円筒３−２はその上下端とも外円筒３−１よりも短く、他方の内円筒３−３は、上下端ともに外円筒３−１よりも長い例が示されている。

（固液分離装置のその他の実施態様）
図１６は、円形の水槽１内に、複数の回転体３、３を配置した装置を示すものであるが、この装置は、複数配置した回転体３、３のそれぞれに阻流棒１０を設けることで固液分離性能をより高めた固液分離装置である。
この装置では、複数の阻流棒１０が、水槽１の内部に固定されたサポート１８の先端において、垂直方向に向けて設置されている。このサポート１８は、水中モータ６２を支持するものでもある。このように、阻流棒１０、１０を回転体３内部に停止状態で設けた場合は、回転体３の回転に伴って移動する汚泥と阻流棒１０との間に速度差が生じるので、汚泥が阻流棒１０に衝突し汚泥の濃縮化が進行しやすくなる。

このような阻流棒１０の作用の詳細は次のようなものである。
先ず、汚泥等の固形物と分離液等の液体とが混合されている原水は、ポンプ等により回転体３の中心部に設けられた流入管２に送られ、水槽１の中心部へ投入される。回転体３は、周速で１分間に１〜２ｍの低速で回転し、この回転体３の内部に原水が投入される。原水が流入し始めた初期段階では、図３に示すように、阻流棒１０を内部に設けた回転体３の内部では、汚泥Ｘが緩やかに回転し始め、徐々に周辺部に分散してゆき、汚泥Ｘが分離羽根５と接する。分離羽根５は「く」の字状に折れ曲がり、原水中の汚泥Ｘをその内部に保持しやすい形状となっている。したがって、汚泥Ｘが回転体３の内部に集まり濃縮されて、水槽１の前記沈殿部１６に沈降する。

そして、原水の流入が進むと回転体の分離羽根５の内側に多量の汚泥Ｘが保持され、この汚泥Ｘの回転と分散、及び分離羽根５の形状に基づき、汚泥Ｘが回転体３の内部で濃縮されてゆく。原水中の汚泥は、分離羽根５と同方向に緩やかに回転するが、阻流棒１０は、移動せず固定されているため、阻流棒１０は、汚泥粒子の凝集作用を促進し、フロックを大きくすることで沈降性を良好にする。阻流棒１０は、物理的に汚泥層をかき分けて、水みちをつくり、この水みちに周囲の汚泥中の水が集まり固液分離が促進し、かつ、汚泥の圧密工程への移行を早めることで、濃縮汚泥の高濃度化を可能にする。濃縮汚泥は水槽１の下部に沈降し、圧密されて更に濃縮される。分離液は分離羽根５の間（スリット７）を通過して、排出される。
前記阻流棒１０は単純な構造であるが、以上のような作用に基づいて、固液分離において大きな効果を奏するものである。

阻流棒について、さらに説明する。
通常、阻流棒は、固液分離装置内に複数本設置することが望ましい。その効果的な設置数は、装置規模によって異なるが、一般に阻流棒の設置間隔は100〜400mm程度が適切であるので、これに基づいて設置数を決定することができる。例えば、分離羽根５の内側で、その駆動軸８の周囲に複数、設置することができる。
阻流棒１０は、回転体３の内部で、同心円上に設けても、または同心円上ではない位置に設けてもよい。また、これらの阻流棒１０は、回転体３内に設置するのが好適であるが、回転体３の外に設置することも可能であり、さらに回転体３の内部と外部の両方に設置してもよい。上記のように、阻流棒１０の設置位置は、水槽内において特に限定されるものではない。

阻流棒１０の形状は、通常、棒状で断面形状が円であり、直径が50〜100mm程度ものが好適である。しかし、それは楕円棒、四角棒、三角棒、菱形棒、穴の空いた丸棒等でもよく、上述した汚泥の水みちを形成できれば何れの形状でもよい。その径は、全体が均一でも異なってもよく、また、断面形状は、一部で異なっていてもよい。さらに、断面形状は、角形状、またはパイプ状であってもよい。全体形状は棒状でなくてもよく、ワイヤーやチェーン状、曲線部を有する形状、傾斜部を有する形状であってもよい。なお、前記直径は、水槽や回転体の大きさや形状、数によって上記の範囲外であってもよい。すなわち、全体として長尺状であれば所期の効果が期待できる。
なお、前記阻流棒１０は、上記のような停止状態で設置される場合に限られず、可動状態としてもよい。

図１７及び図１８は、矩形沈殿池５５に３台の回転体３を配置した構造の装置を示すものであり、図１７はその平面図、図１８はその側面図である。この装置では、各々の回転体３の内部に阻流棒１０が設置されている（図１８）。この阻流棒１０は、沈殿池の側面における、各々の回転体３の位置に対応する三カ所に支持部５６を設け、それぞれの支持部５６に阻流棒１０を取り付けてある。その結果、阻流棒１０が、回転体３の下方から垂直に伸び、各々の回転体３内に到達した状態となっている。しかし、阻流棒の設置方法はこれに限られず、これを底面等に固定してもよい。

流入管２から供給される原水は、前記流入管２から分岐した分岐管５７を介して、各々の回転体３内に流入する。
また、この装置では、矩形沈殿池５５の後段（斜面部分）に汚泥かき寄せ機５１が設置される。この汚泥かき寄せ機５１は、矩形沈殿池５５内に複数の回転体３が設けられ、その後段にも回転体３が存在している関係上、これら回転体３の下方に収納可能である必要性から、往復動式の汚泥かき寄せ機とされている。しかし、複数の回転体３の下方に設置できるものであれば、その形式、構造は問わない。
このような大規模な水槽においては、複数の回転体３，３・・の設置は有効であり、かつ阻流棒１０を備えることで汚泥濃縮の効率はさらに向上する。
別の例として、分離羽根５と異なる速度で回転駆動されるかき寄せ機やスカムスキマが設けられる場合、これらに阻流棒を取り付けるようにしてもよい。また、速度差を与えられるように回転体自体に設置してもよい。

上記の実施の形態において説明した固液分離装置は、次のような利点がある。
回転体３による汚泥の濃縮作用について、阻流棒１０による濃縮促進作用が相乗的に加えられ、効率のよい汚泥濃縮が実現される。
分離羽根５の内側にフロックを多量に保持でき、従来の凝集濃縮槽と比べ設置面積や容積が減少して、全体がコンパクト化するので設備費が削減できる。また、構造が簡素であるので交換部品が少なく、維持管理が容易になる。処理対象なる汚泥は、例えば、下水、産業排水等から発生する活性汚泥や余剰汚泥等であり、濃縮濃度として２〜３％が得られ、ＳＳ回収率も９５％以上であり良好である。
また、回転体３の回転数を６０回転／分以下とすることで、エネルギーの消費量が低減され、かつ、騒音や振動の対策が不要となる。また、汚泥濃縮効率が向上するので、水槽の負荷も向上する。

この実施の態様の装置によれば、従来の機械式の常圧浮上濃縮法と比べると、薬注率を低下させても同等のＳＳ回収率（９８％以上）が得られる。濃縮性能例としては、原水のＳＳ濃度が０．６％である場合に、排出汚泥のＳＳ濃度は２％以上となる。回転体３を低速で回転させることで、糸状性細菌を絡める効果があるため、糸状性バルキングをおこした汚泥にも有効である。
また、装置が機械式と比較して簡単であるため、装置トラブルが起きにくく、常に安定した分離液と汚泥の濃縮が行える。

このような装置では、無薬注で高濃度の濃縮液が得られるため、薬品添加に伴う添加設備や維持管理費が不要となり、汚泥発生量の増加や薬品添加の悪影響にさらされることがない。
さらに、糸状性バルキングを起こし沈降性が悪くなった活性汚泥等に対しても、阻流棒を設置すれば、回転体３のみの場合と比較して、さらに沈降性が改善されることが判明した。

この発明に係る固液分離装置の基本的な構造の概略示す側面図である。 図１の装置の概略を示す平面図である。 回転体の内部を示す図である。 回転体を液面下に設け、その中心に駆動軸を設けた固液分離装置を示す図である。 回転体を液面下に設け、回転体の駆動軸を偏心させて設けた固液分離装置を示す図である。 複数の回転体を一つの共通駆動機で駆動するようにした構造の固液分離装置を示す図である。 回転体を水中モータで駆動するようにした固液分離装置を示す図である。 形状や大きさ異なる複数の回転体を用いた固液分離装置を示す図である。 回転体と回転体との間に阻流板を設置した固液分離装置を示す図である。 回転体を二重に設置した固液分離装置を示す図である。 大型の回転体の内部にさらに複数の回転体を設置した固液分離装置を示す図である。 多重型の回転体を示す図であり、（ａ）は回転体の内外円筒の水面上の設置した例を示し、（ｂ）は回転体を水面下に設置した例を示す図であり、（ｃ）は、外円筒が水面下で、内円筒が水面上に位置する回転体を示し、（ｄ）は、外円筒が水面上で、内円筒が水面下上に位置する例を示す図である。 大径の外円筒内に二つの内円筒を設置した例を示す図である。 多重型の回転体を示す図であり、（ａ）は回転体の内外円筒の下端を同じくした例を示し、（ｂ）は内円筒の下端を長くした例を示す図であり、（ｃ）は、内円筒の下端を短くした例を示す図である。 大径の外円筒内に二つの内円筒を設置した例を示す図であり、（ａ）は内円筒の上下端を外円筒よりも長くした例を示し、（ｂ）は大径の外円筒内に二つの内円筒を設置した他の例を示す図である。 複数の回転体及び阻流棒を設置した固液分離装置を示す図である。 矩形の沈殿池に設置された固液分離装置の例を示す平面図である。 矩形の沈殿池に設置された固液分離装置の例を示す側面図である。

１ 水槽
２ 流入管
２ａ 本体
２ｂ 鉛直部
３ 回転体
３ａ 上部補強帯
３ｂ 下部補強帯
３−１ 外円筒
３−２、３−３ 内円筒
４ 汚泥排出管
５ 分離羽根
５ａ 第１短辺
５ｂ 第２短辺
５ｃ 屈曲部
６ 駆動機（モータ）
７ スリット
８ 駆動軸
９ 駆動モータ
１０ 阻流棒
１５ 反応部
１６ 沈殿部
１７ 処理水トラフ
１８ 分配槽
１９ 流出部
５１ かき寄せ機
５２ 支持体
５５ 矩形沈殿池
５６ 支持部
５７ 分岐管
６０ 共通駆動機
６２ 水中モータ
６３ 阻流板
６４ 外側回転体

Claims (3)

1. 水槽と、
   該水槽内に複数配設され、
   複数枚の分離羽根が間隔をもって設けられた回転体と、
   該回転体を回転させる駆動機と
   からなることを特徴とする固液分離装置。
2. 前記回転体は、多重に配設される
   ことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
3. 前記水槽には、阻流棒が配設されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固液分離装置。

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