JP2012228634A - 再生水製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流入部側の沈降物が流出部側へ移動して上澄み水の水質が悪化するのを抑制しつつ、沈降物の付着によって処理性能が低下することを防止する。
【解決手段】原水に含まれる汚泥を沈降させて再生水を製造する再生水製造装置１において、後側に原水を流入させる流入口２２を備え、前側に処理水を流出させる流出口２３を備えた沈降分離槽２１の内部にて、複数の貫通孔２５が形成された複数の整流板２４を流入口２２側から流出口２３側へ向けて所定の間隔をもって配置し、各整流板２４を流出口２３側へ向けて下向きに傾斜させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、原水に含まれる汚泥を沈降させて再生水を製造する再生水製造装置に関する。

厨房除害処理水や雑排水、雨水、冷却塔ドレン排水などの廃水を原水とし、原水中に含まれる汚泥（汚濁物）を沈降除去などすることにより、トイレの洗浄水などに使用可能な再生水（中水）を製造する再生水製造装置が知られている。再生水製造装置は、汚泥の沈降除去機能だけでなく、汚泥のろ過機能や塩素消毒機能を付加して用いられることや、濁度のより高い廃水を浄化するために更に曝気装置を組み合わせて用いられることもある。

この種の再生水製造装置は一般に、次のようにして浄化処理を行う。まず、原水を貯留する水槽に設けたポンプにより原水を圧送し、計量装置で流量を規制して混和槽に流入させる。混和槽では、原水に凝集剤を混入し、撹拌機で撹拌することで汚泥を凝集させる。次に、汚泥が凝集した原水を沈降分離槽に送り、原水に含まれる凝集した汚泥を沈降させるとともに、沈降分離槽から上澄み水を取り出して再生水とする。

沈降分離槽には、大きく分けて横向流式、縦向流式、円錐向流式の３つの方式がある。このうち横向流式は、水槽の水平方向の一方から原水を流入させ、水平方向の他方から上澄み水を取り出すことで浄化処理を行うものであり、設置が容易であるとともに処理水量に対する設置面積を比較的小さくできるという利点がある。そしていずれの方式においても、沈降時間を短縮することで処理能力を向上するべく、複数の傾斜板からなる傾斜沈降分離装置を沈降分離槽内に設置することがある。

横向流式の傾斜沈降分離装置は、図５（Ａ）に示すように、上下方向に重なるように配置した傾斜板１００間において水平方向に原水たる被処理水を流通させ、縦向流式の傾斜沈降分離装置は、図５（Ｂ）に示すように、上下方向に重なるように配置した傾斜板１００間において上向きに被処理水を流通させるのが一般的であるが、これらを組み合わせたものとして、排出側へ向けて傾斜させて上下方向に重なるように配置した傾斜板間において上向きに被処理水を流通させる傾斜沈降分離装置を、水平方向に複数配置するようにした沈降分離槽なども提案されている（特許文献１参照）。

特開昭６２−１６３７１３号公報

横向流式沈降分離槽では、傾斜沈降分離装置を設置しない場合、沈降物が低部に均一に堆積し、水平状の汚泥界面を形成するが、原水が高濃度の汚泥を含んでいる場合や汚泥の沈降性が悪い場合、処理速度を増加した場合などには、界面が上昇し、上澄み水の水質悪化を招いていた。一方、従来型の沈降傾斜板を設置した場合、沈降物を流入部に近いほど多く堆積させることはできるが、一般的に傾斜板の間隔が１００ｍｍ程度と狭く設定されるため、原水の汚泥が高濃度なときや油脂分を多く含むときは、傾斜板に沈降物が付着し易く、傾斜板間が閉塞して処理能力が低下し易い。

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、流入部側の沈降物が流出部側へ移動して上澄み水の水質が悪化するのを抑制しつつ、沈降物の付着によって処理性能が低下することを防止できる再生水製造装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、原水に含まれる汚泥を沈降させて再生水を製造する再生水製造装置（１）であって、水平方向の一方側に原水を流入させる流入部（２２）を備え、水平方向の他方側に処理水を流出させる流出部（２３）を備えた沈降分離槽（２１）と、前記沈降分離槽内にて前記流入部側から流出部側へ向けて所定の間隔をもって配置され、複数の貫通孔（２５）が形成された複数の整流板（２４）とを備え、前記複数の整流板がそれぞれ前記流出部側へ向けて下向きに傾斜するように構成する。

本発明によれば、複数の整流板によって流入部側の沈降物が流出部側へ移動するのが防止されるため、流出部付近の上澄み水の水質悪化を防止することができる。また、整流板に形成された複数の貫通孔により原水の流れを均一化するとともに、複数の整流板が流出部側へ向けて下向きに傾斜することで、流出部側へ向けて流れる原水中の汚泥を強制的に沈降させることができるため、汚泥の沈降処理速度を飛躍的に向上させることができる。そして、複数の整流板の間隔を小さく設定せずとも汚泥の高速沈降が可能であり、且つ整流板が下流へ向けて下向きに傾斜することで整流板に堆積する沈降物が少ないため、沈降物が整流板に付着することが少なく、処理性能の低下も防止することができる。

また、本発明の一側面によれば、前記複数の整流板の下端（２４ｂ）が前記沈降分離槽の底面（２１ｂ）よりも上方に位置し、前記沈降分離槽の前記流入部側の下部に沈降物を排出するための排出部（３１）が形成され、前記整流板の下端と前記沈降分離槽の底面との間で沈降物を前記排出部側へ集める掻寄機（２６）を更に備えた構成とすることができる。

この構成によれば、整流板の機能に影響を与えることなく沈降分離槽内に掻寄機を設置することができ、再生水製造装置の小型化が可能である。また、沈降した汚泥を排出するのに必要な排出部を１つの領域に設ければ済むため、汚泥排出用の配管を簡単にできるとともに、汚泥排出作業を簡単にすることができる。

また、本発明の一側面によれば、前記流出部側の整流板は、前記流入側の整流板に比べて下端の位置が低い構成とすることができる。

この構成によれば、流出部側ではより低い位置で沈降物が流出部側に移動することを防止でき、流出部周辺の汚泥界面の上昇を抑制して流出部周辺の水質悪化を防止できる。

また、本発明の一側面によれば、前記沈降分離槽の内部における廃水処理中の水位よりも低い位置に配置され、上向きに流通する上澄み水をろ過するろ過手段（４）を更に備える構成とすることができる。

この構成によれば、沈降分離槽を大型化することなく沈降分離槽の内部にろ過手段を設けることができる。

このように本発明によれば、流入部側の沈降物が流出部側へ移動して上澄み水の水質が悪化するのを抑制しつつ、沈降物の付着による処理性能の低下を防止できる再生水製造装置を提供することができる。

本発明に係る再生水製造装置の平面図 図１に示す再生水製造装置の断面図 図２中のIII方向から見た整流板の正面図 汚泥が沈降した状態の再生水製造装置の断面図 従来技術に係る傾斜沈降分離装置の説明図であり、（Ａ）は横向流式の斜視図を、（Ｂ）は縦向流式の断面図を示す

以下、図面を参照して、本発明に係る再生水製造装置１の一実施形態について詳細に説明する。なお、部材などを説明する場合には、再生水製造装置１を水平面上に設置した状態を基準とし、方向を示す場合には、沈降分離装置３の上流側（流入口２２側）を後とし、沈降分離装置３の下流側（流出口２３側）を前とし、前方に向かって左右を定めるものとする。また、複数ある部材のうち特定位置の部材を示す場合には、ｆ（前）、ｕ（上）、ｌ（下）などの添字を符号の後に付し、例えば軸３７ｆｕ（前上側）などと示す。

図１、図２に示すように、再生水製造装置１は、原水となる廃水に凝集剤を混和させる凝集剤混和装置２と、凝集剤混和装置２によって凝集剤が混和された原水に含まれる汚泥を沈降させる沈降分離装置３と、沈降分離装置３によって沈降処理された処理水（上澄み水）をろ過するろ過ユニット４と、ろ過ユニット４によってろ過された処理水に塩素を注入して中水とする塩素注入装置５とを備えている。また、沈降分離装置３の側部には、これら各装置２〜５を操作するための操作盤６が設けられている。

凝集剤混和装置２は、混和槽１１と撹拌機１２と計量装置１３とを備えている。廃水を貯留する図示しない水槽に設けたポンプにより圧送された原水は、計量装置１３で流量を所定の値に規制されて混和槽１１に流入する。混和槽１１では、原水に凝集剤を混入し、撹拌機１２で撹拌することで汚泥を凝集させ、沈降分離装置３に原水を送る。

沈降分離装置３は、立方体形状を呈し、後側の側壁に原水を流入させる流入口２２を備えるとともに前側の側壁に処理水を流出させる流出口２３を備えた沈降分離槽２１と、沈降分離槽２１内にて流入口２２側から流出口２３側へ向けて所定の間隔（ここでは水平方向に約５０ｃｍ間隔）をもって配置された５枚の整流板２４と、沈降分離槽２１の底部に沈降した沈降物を掻き寄せるための掻寄機２６とを備えている。

沈降分離槽２１では、凝集剤混和装置２で凝集剤を混入された原水が水平方向の一方側に位置する流入口２２から流入し、沈降分離槽２１内で凝集物を沈降させた後、水平方向の他方側に位置する流出口２３付近の上澄み水が処理水として流出口２３から流出する。ここでは、１日（２４時間）で１００ｍ^３の廃水を処理することを想定し、沈降分離槽２１の大きさを、左右方向の幅約１．５ｍ、前後方向の長さ約４ｍ、高さ約２ｍとし、稼動時に約１０ｔの容量となるようにしている。

沈降分離槽２１の流入口２２付近には、水平方向に流入した原水の流れを緩和するとともに流れの向きを略下向きに変更すべく、平面視で流入口２２を３方から取り囲むバッフル板２７が取り付けられている。一方、沈降分離槽２１の流出口２３付近には、その上流側に越流堰２９を有する排出槽２８が流出口２３の手前に設けられている。排出槽２８内には、越流堰２９を越流して排出槽２８に流入した被処理水の濁度を計測すべく水質計３０（濁度計）が設けられている。なお、詳細な図示は省略するが、越流堰２９は平板の上部にＶ字状のノッチを複数設けた公知の構成のものであってよい。

また、沈降分離槽２１における流入口２２が形成された後側の側壁の下端付近には、沈降した汚泥を外部へ排出するための排出口３１が左右に２つ形成されている。沈降分離槽２１の底部には、排出口３１周辺が最も深くなるように、その周囲に傾斜板３２が設置されるとともに、それ以外の部分に、排出口３１周辺よりも高い水平面を形成するように上げ底板３３が設けられている。なお、排出口３１は、必ずしも２つ形成される必要はなく、後側の側壁の下端近傍の領域に１つや３つ以上形成されてもよい。

整流板２４は、沈降分離槽２１の幅方向の内寸と略同一の幅を有し、被処理水の流れ方向（流入口２２と流出口２３とを結ぶ直線）に対して平面視で略直角となるように、沈降分離槽２１の内部に設置される。整流板２４の設置は、沈降分離槽２１の左右の側壁に設けたアングル材３４に対してボルトなどで固定することにより行われる。各整流板２４には、図３にその正面図（図２中のIII方向視）を示すように、複数の円形の貫通孔２５が形成されている。これら貫通孔２５は直径５０ｍｍ程度とされており、幅方向および高さ方向にともに１００ｍｍピッチ且つ千鳥格子状に整流板２４の略全面に配置されている。したがって、貫通孔２５による開口率（整流板２４の外縁により囲まれる面積に対する貫通孔２５の面積の比率）は２０％程度となっている。

また、５枚の整流板２４は、図２に示すように、上端２４ａが稼動時の水位よりも２０ｃｍ程度低い同一高さに位置するように、流出口２３へ向けて下向きとなる同一の傾斜角（鉛直線に対する傾斜角）をもって傾斜配置されている。なお、ここでは整流板２４の傾斜角を、堆積した汚泥が滑り落ち得るように３０度程度に設定している。一方、５枚の整流板２４は、下端２４ｂが沈降分離槽２１の底面２１ｂ、すなわち上げ底板３３の上面よりも上方に位置するように配置されており、さらに、流出口２３側の整流板２４の下端２４ｂの位置が排出口３１側の整流板２４の下端２４ｂの位置よりも低くなっている。言い換えれば、整流板２４は、流出口２３に近いものほど高さ寸法が大きく（側面視における長さが長く）なっており、且つ上端２４ａの位置が同一高さに設定されている。ここでは、下端２４ｂの位置が最も低い下流端の整流板２４では、下端２４ｂと沈降分離槽２１の底面２１ｂとの距離が２０ｃｍ程度、下端２４ｂの位置が最も高い上流端の整流板２４では、下端２４ｂと沈降分離槽２１の底面２１ｂとの距離が４０ｃｍ程度とされている。

なお、整流板２４は、要求される性能に合わせて２枚以上配置すればよく、その寸法も原水の汚濁濃度や沈降分離槽２１の大きさに応じて決定すればよい。また整流板２４は、３００〜２０００ｍｍの間隔で配置するのが好ましく、上端２４ａが水面から５０ｍｍ以上下方に位置し、下端２４ｂが沈降分離槽２１の底面２１ｂから２００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度上方に位置するのが好ましい。また、貫通孔２５の大きさは廃水の種類などに応じて決定し、その開口率は２０〜４０％とするのが好ましい。

掻寄機２６は、側面視で５枚の整流板２４を取り囲むように設置されている。掻寄機２６は、沈降分離槽２１の左右に環状に配置した２本のチェーン３６に対し、図示しない掻寄板を径方向外側へ突出するように架け渡した公知の構成のものであり、チェーン３６を図２で時計方向に回転駆動することにより、沈降分離槽２１の底面２１ｂ、特に上げ底板３３の上面に堆積した汚泥を掻寄板で排出口３１周辺の凹部３５へ掻き寄せる。チェーン３６をガイドするスプロケット付きの軸３７は、沈降分離槽２１の底面２１ｂ付近の同一高さに２本、被処理水の表面付近の同一高さに２本の合計４本設けられており、前下側に配置された軸３７ｆｌが上げ底板３３の前端付近に配置される一方、前上側に配置された軸３７ｆｕが前下側の軸３７ｆｌよりも後側に配置され、チェーン３６の前側部分が整流板２４と同じ向きに傾斜することで、掻寄機２６と干渉しない領域Ｓを沈降分離槽２１の前上部分に形成している。

この掻寄機２６と干渉しない領域Ｓを利用して、ろ過ユニット４が沈降分離槽２１内の前上部分、詳細には流出口２３および排出槽２８の後側（上流側）において、廃水処理中の水位よりも低い位置に配置されている。ろ過ユニット４は、上下面が開放しており、下側から上澄み水（被処理水）を流入させ、炭でろ過して上側から処理水を流出させるようになっており、ろ過ユニット４から流出した処理水（再生水）は越流堰２９を越流して排出槽２８に流入する。

ろ過ユニット４のろ材（炭）には少量ながらも濁質が捕捉される。そのため、ろ材を一定期間ごとに洗浄できるように、ろ過ユニット４の下方にはろ過部４０に空気を供給する空洗装置４１が沈降分離槽２１に一体に設けられている。また、排出槽２８の下部には洗浄排水管４２および洗浄排水弁４３が設けられており、空気洗浄中には越流堰２９を越流した水が流出口２３から流れ出ないように洗浄排水弁４３が開弁される。さらに、沈降分離槽２１には、ろ過部４０を水で洗浄する水洗装置４４も一体に設けられている。水洗装置４４は、排出槽２８の下方から吸引した水を洗浄ポンプ４５で圧送し、ろ過ユニット４の後側斜め上方に設けられた洗浄ノズル４６からろ過部４０に水を吹きかけてろ材を洗浄する。

また、ろ過ユニット４の後側には、被処理水の表面に浮遊するスカムを捕集するスカムボックス３８が設けられている。スカムは、掻寄機２６の上側部分によって前方（スカムボックス３８側）へ押し流され、手前側の壁を越えてスカムボックス３８内に回収される。

沈降分離槽２１の流出口２３には水流計５１を備えた配管５２が接続されるとともに、当該配管５２には配管５２内を流れる処理水に塩素を注入する塩素注入装置５が接続されている。塩素注入装置５は、水流計５１により計測された流出水量および操作盤６で設定された塩素注入量（単位水量当たりの注入量）に応じて塩素を注入して処理水を塩素消毒して最終的な再生水とする。

このように構成された再生水製造装置１によれば、沈降分離装置３に流入した廃水は次のように処理される。まず、流入口２２から沈降分離槽２１に流入した被処理水はバッフル板２７によって流れを略下向きに変更されて汚泥を沈降させる。その後下流側（前方）へ向かって移動する被処理水は、整流板２４が下流側へ向けて下向きに傾斜するため、まず１枚目の整流板２４に当たって浮遊物を傾斜に沿って沈降させる。そして、沈降しなかった浮遊物と水とが貫通孔２５および整流板２４の上下の隙間を通ることで流れを均一化してその下流側に移動する。下流側に移動した被処理水は、２枚目の整流板２４に当たって浮遊物を傾斜に沿って沈降させる。このように、被処理水は傾斜型の整流板２４を１枚通過するごとに浮遊物濃度を段階的に減少して５枚目の整流板２４の下流側へ移動し、上向きに流れを変更してろ過ユニット４を通過することでろ過されてさらに浮遊物濃度を減少した後、越流堰２９を越流して流出口２３から流出する。

このような過程を経ることにより、汚泥は流入口２２側ほど多く沈降することになるが、再生水製造装置１の稼動中（沈降分離槽２１に原水が流入中）には、原則として掻寄機２６が常時回転駆動され、沈降した汚泥が排出口３１側へ常時掻き寄せられ、適時、排出口３１から外部へ排出される。排出作業と次の排出作業との間にも沈降分離槽２１内には汚泥が貯まり、汚濁濃度が高い場合や排出作業間隔が長い場合には汚泥の界面が高くなるが、整流板２４の下端２４ｂの位置が流入口２２側から流出口２３側へ向けて段階的に低くなっているため、図４にハッチングで示すように汚泥は整流板２４により流出口２３側への移動を規制されることによって流出口２３側で低く、流入口２２側で高く堆積する。そのため、流出口２３から流れ出る処理水、すなわちろ過ユニット４の下面から押し上げられる処理水の水質悪化が防止され、処理水は清澄な状態に維持される。掻寄機２６を停止している場合も同様である。

このように、整流板２４に形成された複数の貫通孔２５により被処理水の流れを均一化するとともに、複数の整流板２４が流出口２３側へ向けて下向きに傾斜することで、流出口２３側へ向けて流れる原水中の汚泥を強制的に沈降させることができるため、汚泥の沈降処理速度が飛躍的に向上している。そして、整流板２４の間隔を小さく設定せずとも汚泥の高速沈降が可能であり、且つ整流板２４が下流へ向けて下向きに傾斜することで整流板２４に堆積する沈降物が少ないため、沈降物が整流板２４に付着することが少なく、処理性能の低下が防止される。

また、整流板２４の下端２４ｂが沈降分離槽２１の底面２１ｂよりも上方に位置し、沈降分離槽２１の流入口２２側の下部に沈降物を排出するための排出口３１が形成され、整流板２４の下端２４ｂと沈降分離槽２１の底面２１ｂとの間で沈降物を排出口３１へ集める掻寄機２６を備えることにより、整流板２４の機能に影響を与えることなく沈降分離槽２１内に掻寄機２６を設置することができ、再生水製造装置１の小型化が可能である。また、沈降した汚泥を排出するのに必要な排出口３１を１つの領域に設ければ済むため、汚泥排出用の配管が簡単になり、汚泥排出作業も簡単になっている。

また、沈降分離槽２１の内部における廃水処理中の水位よりも低い位置にろ過ユニット４が設けられ、上向きに流通する上澄み水をろ過する構成としているため、沈降分離槽２１を大型化することなく沈降分離槽２１の内部にろ過ユニット４を設けることが可能である。また、掻寄機２６の前部分を整流板２４と同じ方向に傾斜させ、掻寄機２６と干渉しない領域Ｓを沈降分離槽２１の前上部分に形成したことによっても、ろ過ユニット４の設置による沈降分離槽２１の大型化が抑制されている。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、各種部材の構成や数量、位置などは上記実施形態のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した再生水製造装置１の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

１ 再生水製造装置
３ 沈降分離装置
４ ろ過ユニット
２１ 沈降分離槽
２１ｂ 底面
２２ 流入口（流入部）
２３ 流出口（流出部）
２４ 整流板
２４ｂ 下端
２５ 貫通孔
２６ 掻寄機
３１ 排出口（排出部）

Claims (4)

1. 原水に含まれる汚泥を沈降させて再生水を製造する再生水製造装置であって、
   水平方向の一方側に原水を流入させる流入部を備え、水平方向の他方側に処理水を流出させる流出部を備えた沈降分離槽と、
   前記沈降分離槽内にて前記流入部側から流出部側へ向けて所定の間隔をもって配置され、複数の貫通孔が形成された複数の整流板とを備え、
   前記複数の整流板がそれぞれ前記流出部側へ向けて下向きに傾斜することを特徴とする再生水製造装置。
2. 前記複数の整流板の下端が前記沈降分離槽の底面よりも上方に位置し、
   前記沈降分離槽の前記流入部側の下部に沈降物を排出するための排出部が形成され、
   前記整流板の下端と前記沈降分離槽の底面との間で沈降物を前記排出部側へ集める掻き寄せ機を更に備えたことを特徴とする再生水製造装置。
3. 前記流出部側の整流板は、前記流入側の整流板に比べて下端の位置が低いことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の再生水製造装置。
4. 前記沈降分離槽の内部における廃水処理中の水位よりも低い位置に配置され、上向きに流通する上澄み水をろ過するろ過手段を更に備えたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の再生水製造装置。

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