JP2013078715A - 凝集沈殿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理水の性状によらず、洗浄水を使わずに、運転開始時に汚泥を遅滞なく引き抜くことができる凝集沈殿装置を提供する
【解決手段】被処理水が導入される導入カラム１２の下端部に回転可能に配置され、被処理水を沈殿槽１０内の下方に向かって吐出する吹き出し口２２が形成されている吹き出し管２０を有するディストリビュータ１４と、吹き出し口２２の下方に設置され、ディストリビュータ１４と共に回転する阻流板１６と、沈殿槽１０の底部に配置された集泥ピット３０と、集泥ピット３０の側面に接続された排泥配管３１と、集泥ピット３０内を回転し汚泥を撹拌する補助レーキ１９と、上部口を沈殿槽１０の直胴部下端から阻流板１６の下面の間に有し、下部口を集泥ピット３０内に有し、回転シャフト４２の回転とともに回転する少なくとも１つの回転配管１８と、を備えるスラリブランケット型の凝集沈殿装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、沈殿槽内で、被処理水中の懸濁物質、凝集フロック等を沈降分離させ、スラリブランケット層を沈殿槽内に形成して被処理水を清澄化する凝集沈殿装置に関する。

水処理装置の１つとして、凝集沈殿装置が知られており、用水処理、排水処理などに広く普及している。排水処理や用水処理等において、懸濁物質等を多く含む被処理水を処理対象とする場合には、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム系凝集剤、塩化第二鉄等の鉄系凝集剤等を添加して、被処理水中の懸濁物質をフロック化させて、沈降分離を行う凝集沈殿装置が用いられる。このような凝集沈殿装置の中にスラリブランケットタイプのものがある（例えば、特許文献１参照）。この凝集沈殿装置では、沈殿槽内で、被処理水を槽内の下方に向かって吐出させる吹き出し口を有するディストリビュータを槽内で回転させる。また、吹き出し口の下方には、ディストリビュータと共に回転する阻流板が設けられている。

この装置によれば、被処理水を沈殿槽内へ略均一に供給できるため、処理水の水質を向上することができる。また、阻流板によって、吹き出し口から噴出された被処理水が直接、沈殿槽底部へ流下することが抑制されるため、沈殿槽底部に堆積した汚泥が撹拌されにくく、汚泥の濃縮性能が改善され、引き抜き汚泥の固形物濃度を高く維持することが可能になる。

このような凝集沈殿装置によれば、清澄な処理水と、濃縮度の高い汚泥を得ることが可能であった。しかし、被処理水の性状によっては、沈降性の高いフロック形成され、沈殿槽底部において高濃度で粘度の高い汚泥が形成される。通常、装置は、被処理水の流入の有無に応じて運転と停止を繰り返すが、停止時において、高濃度で粘度の高い汚泥がさらに重力沈降濃縮し、非常に高濃度で粘度の高い状態となることがある。この装置は、沈降濃縮汚泥を集めるために槽底部中心に配置された集泥ピットと、濃縮汚泥を外部に排出するため集泥ピットの側面に接続された排泥配管と、ディストリビュータの回転シャフトに固定され、集泥ピット内を回転し汚泥を撹拌する補助レーキを有するが、集泥ピットでは高濃度で粘度の高い状態の汚泥が補助レーキにより集められて固まり、固まったまま補助レーキとともに集泥ピット内を回転することがある。

この状態で運転に入っても、排泥ポンプの起動またはバルブを開く操作により、排泥配管から汚泥を排出させようとしても、十分な量の汚泥を排出させることができず、ブランケット界面を所定の位置以下に安定して維持することができず、ブランケットフロックを処理水に流出させてしまうという問題があった。また、著しい場合には、排泥配管や、それに接続したバルブ、ポンプにおいて汚泥が閉塞してしまうこともあった。

この問題を解決する方法として、運転開始の前後に、沈殿槽底部や集泥ピット、あるいは排泥配管に清澄な洗浄水をポンプで圧入して固まった汚泥をほぐすことも考えられるが、多量の洗浄水およびそれを自動で圧入するためのポンプや自動バルブが必要となり、設備費や運転コストの上昇を招くことになる。また、洗浄水の流入ノズルを集泥ピットの壁面に設置すると、流入ノズルが汚泥によって閉塞したり、あるいは閉塞を防ぐために洗浄水流量を上げると集泥ピットを始めとする底部の汚泥を激しく乱して汚泥が舞い上がり、処理水質が悪化するという問題があった。

特開２０１０−１８４１７９号公報

本発明の目的は、運転と停止を繰り返すスラリブランケット型の凝集沈殿装置において、被処理水の性状によらず、洗浄水を使わずに、運転開始時に汚泥を遅滞なく引き抜くことができる凝集沈殿装置を提供することにある。

本発明は、沈殿槽内で、被処理水中の懸濁物質、凝集フロックを沈降分離させ、スラリブランケット層を形成して被処理水を清澄化する凝集沈殿装置であって、前記沈殿槽内に設置され、前記被処理水が導入される導入カラムと、前記導入カラムの下端部に回転可能に配置され、前記導入カラム内の被処理水を前記沈殿槽内の下方に向かって吐出する吹き出し口が形成されている吹き出し管を有するディストリビュータと、前記吹き出し口の下方に設置され、前記ディストリビュータと共に回転する阻流板と、前記沈殿槽の底部に配置された集泥ピットと、濃縮汚泥を外部に排出するため前記集泥ピットの側面に接続された排泥配管と、前記ディストリビュータの回転シャフトに固定され、前記集泥ピット内を回転し汚泥を撹拌する補助レーキと、上部口を前記沈殿槽の直胴部下端から前記阻流板下面の間に有し、下部口を前記集泥ピット内に有し、前記ディストリビュータの回転シャフトに固定され、前記回転シャフトの回転とともに回転する少なくとも１つの回転配管と、を備える凝集沈殿装置である。

また、前記凝集沈殿装置において、前記集泥ピットの側面に固定されたフィンを有し、前記フィンの上方を前記回転配管が通過することが好ましい。

また、前記凝集沈殿装置において、前記回転配管の内面積が、前記集泥ピットの平均水平断面積の０．４〜４％以下であることが好ましい。

また、前記凝集沈殿装置において、前記回転配管の上部口が下向きに配され、Ｕ字または鋭角のエルボ管により下部口に接続されていることが好ましい。

また、前記凝集沈殿装置において、起動後の所定の時間、前記排泥配管より汚泥を、前記凝集沈殿装置の直前に配され、被処理水に凝集剤を添加するための反応槽に移送する移送手段を備えることが好ましい。

また、前記凝集沈殿装置において、起動後に汚泥を前記反応槽に移送する時間を、前記集泥ピットの容積を汚泥移送流量で除した時間の３倍以上とすることが好ましい。

本発明では、運転と停止を繰り返すスラリブランケット型の凝集沈殿装置において、所定の上部口および下部口を有し、ディストリビュータの回転シャフトの回転とともに回転する少なくとも１つの回転配管を備えることにより、被処理水の性状によらず、洗浄水を使わずに、運転開始時に汚泥を遅滞なく引き抜くことができる。

本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置の槽底部の拡大図である。 本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置を含む凝集沈殿システムの一例を示す概略構成図である。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る凝集沈殿装置の構成の一例を示す概略図である。凝集沈殿装置１は、沈殿槽１０と、沈殿槽１０内に設置され、被処理水が導入される導入カラム１２と、導入カラム１２の下端部に回転可能に配置され、導入カラム１２内の被処理水を沈殿槽１０内の下方に向かって吐出する吹き出し口２２が形成されている吹き出し管２０を有するディストリビュータ１４と、吹き出し口２２の下方に設置され、ディストリビュータ１４と共に回転する阻流板１６と、沈殿槽１０の底部に配置された集泥ピット３０と、濃縮汚泥を外部に排出するため集泥ピット３０の側面に接続された排泥配管３１と、ディストリビュータ１４の回転シャフト４２に固定され、集泥ピット３０内を回転し汚泥を撹拌する補助レーキ１９と、上部口を沈殿槽１０の直胴部下端から阻流板１６の下面の間に有し、下部口を集泥ピット３０内に有し、ディストリビュータ１４の回転シャフト４２に固定され、回転シャフト４２の回転とともに回転する少なくとも１つの回転配管１８と、を備える。

沈殿槽１０は、例えば、底部がすり鉢状のホッパ部２９となった円筒状等の槽体である。沈殿槽１０の上部には、側方より中央部まで伸びる流入路２４が設けられている。例えば凝集剤が添加混合された被処理水がこの流入路２４を介し流入される。流入路２４には、縦方向に伸びる筒状の導入カラム１２が接続されており、被処理水はこの導入カラム１２に流入される。導入カラム１２は、上端が水面上に出ており、被処理水を導入カラム１２内に限定する導入カラムとして機能する。

導入カラム１２の底部は、下に向かうにつれ内径が徐々に小さくなっており、下端部には、垂直方向に伸びる円筒状等の内筒管２６が接続されている。なお、導入カラム１２の底面は水平面で形成されてもよい。導入カラム１２の内筒管２６の下端部には、ディストリビュータ１４が接続されている。このディストリビュータ１４は、内筒管２６の下端部から斜め下外方に向けて伸び、その後、下方に向けて伸びる複数の吹き出し管２０を有しており、複数の吹き出し管２０の下端が吹き出し口２２になっている。ここで、吹き出し管２０の本数に特に制限はないが、通常２〜４本程度を沈殿槽１０の水平面の円周に沿って等間隔に配置するのがよい。

吹き出し口２２に対向する直下の位置には、阻流板１６が設けられている。この阻流板１６は、吹き出し口２２の径よりも大きな径を有する略水平方向の板状部材であり、吹き出し口２２から吹き出される被処理水の流れの方向を変え、略水平方向に拡散させる。ここで、阻流板１６は、被処理水の下方への直接的な流下を阻むことができるものであれば、どのような形状でもよいが、円板など製作が容易なものが好ましい。また、阻流板１６は、吹き出し口２２の中心と同一の中心を有することが好ましい。

沈殿槽１０は様々な処理水量に対応可能であるが、沈殿槽ＬＶは処理水量に関わらずある程度一定になるように設計されるのがよい。すなわち処理水量が増加するほど、沈殿槽１０の槽径は大きくなる。また吹き出し口２２から吐出される被処理水はある程度の流速をもって略水平方向へ拡散されるのがよく、またこの略水平方向への流速は処理水量に関わらずある程度一定であることが好ましい。ゆえに吹き出し管２０の数やその管径、および吹き出し口２２から阻流板１６までの距離も処理水量が増加するほど、大きな値とするのがよい。たとえば、吹き出し口２２から阻流板１６までの距離は５０ｍｍから５００ｍｍ程度の間で調整されるのがよい。

さらに沈殿槽１０のホッパ部２９上には、汚泥掻き寄せ機２８が設けられている。この汚泥掻き寄せ機２８は、掻き寄せ羽根を有し、これがホッパ部２９で移動されることで、ホッパ部２９上に堆積する沈殿汚泥が中央側に掻き寄せされる。沈殿槽１０底部の中央の最深部分には、円筒状等の集泥ピット３０が設けられており、汚泥掻き寄せ機２８によって掻き寄せされた汚泥が、この集泥ピット３０に集められる。

ここで、沈殿槽１０の中心には、底部から水面上に伸びる回転シャフト４２が配置され、この回転シャフト４２がモータ、減速機等によって、回転される。回転シャフト４２には、汚泥掻き寄せ機２８と、ディストリビュータ１４が固定されており、したがって、ディストリビュータ１４と汚泥掻き寄せ機２８とが共に回転される構成となっている。さらに、阻流板１６は、その下方の汚泥掻き寄せ機２８に固定されているため、阻流板１６もディストリビュータ１４と共に回転される構成となっている。したがって、ディストリビュータ１４が回転しても、阻流板１６は、常に吹き出し口２２の下方に位置するようになっている。なお、導入カラム１２もディストリビュータ１４に固定されているので共に回転されるが、いずれかの接続部分において相対回転されるようにしておけば、導入カラム１２は回転しなくてもよい。導入カラム１２が回転される場合には、流入路２４は導入カラム１２の上方から被処理水を導入カラム１２内に注入する構成とすればよい。

また、回転シャフト４２には、補助レーキ１９が固定されており、集泥ピット３０内の汚泥を撹拌するようになっている。補助レーキ１９は、四角状、三角状等の板状部材または板状部材の組み合わせ等により構成され、集泥ピット３０内の汚泥を撹拌することができればよく、形状については特に制限はない。

さらに、図２に沈殿槽１０の底部の拡大図を示すように、回転シャフト４２には、上部口を沈殿槽１０の直胴部下端から阻流板１６の下面の間に有し、下部口を集泥ピット３０内に有し、ディストリビュータ１４の回転シャフト４２に固定され、回転シャフト４２の回転とともに略水平方向に回転する少なくとも１つの回転配管１８が固定されている。回転配管１８は１本または複数設けられるが、沈殿槽１０の径が２ｍ程度またはそれ未満の小規模の装置では１本でもよいが、沈殿槽１０の径が２ｍを超える大規模装置であれば２本以上あることが好ましい。

回転配管１８の内面積（回転配管が複数ある場合はその合計）は、集泥ピット３０の平均水平断面積の０．４〜４％とすることが好ましい。回転配管１８の内面積が集泥ピット３０の平均水平断面積の０．４％より小さいと、回転配管１８を通って集泥ピット３０に流入する水またはブランケット汚泥の量が少なく、集泥ピット３０内の汚泥の流動性を高める効果が小さくなることがある。一方、回転配管１８の内面積が集泥ピット３０の平均水平断面積の４％より大きいと、回転配管１８を通って集泥ピット３０に流入する水またはブランケット汚泥の量が多すぎて、排出汚泥濃度が薄くなり、汚泥界面維持のため排出汚泥量を増やさなければならなくなることがある。このことから、回転配管１８の内面積が集泥ピット３０の平均水平断面積の０．４〜４％とすることで、集泥ピット３０内汚泥の濃度や流動性をより適正なものとすることができる。

回転配管１８は、例えば、円筒形状のものであり、形状については特に制限はない。回転配管１８の上部口は下向きに配され、Ｕ字または鋭角のエルボ管により下部口に接続されているのが好ましく、その垂直位置は、沈殿槽１０の直胴部下端から阻流板１６の下面の間の中でも、特に上半分の範囲にあることが好ましい。排泥配管３１の上部は、運転開始後しばらくすると、沈降濃縮汚泥あるいはブランケット汚泥の中に埋まるため、汚泥の性状や配管口径によっては、汚泥が降り積もって堆積し、閉塞させてしまうことがある。これを防ぐため、回転配管１８の上部口をＵ字管等で下向きにすると閉塞が抑制される。

集泥ピット３０の側面には、排泥配管３１が接続され、この排泥配管３１には、排泥ポンプ３２、排泥バルブ３４が設けられている。したがって、排泥バルブ３４を開いた状態で、排泥ポンプ３２が駆動されることによって、所定量の汚泥が沈殿槽１０から排出される。

沈殿槽１０内の汚泥は装置の停止時に沈降濃縮し、回転シャフト４２の回転とともに略水平に回転する回転配管１８の上部口は、運転開始直後には汚泥界面より上の清澄な水の中にあるため、運転開始直後から上部口が汚泥界面より下になるまでに排泥配管３１により汚泥を引き抜くと、ほとんどフロックを含まない水が集泥ピット３０内に流入し、集泥ピット３０内の固まっていた濃厚汚泥を流動性の高いものにし、排泥配管３１から汚泥が遅滞なく排出されることになる。排泥配管３１から排出を繰り返す、または常時排出をするうちに、排出汚泥濃度は下がってくるが、上部口が汚泥界面より下になると、スラリブランケットの汚泥が回転配管１８から集泥ピット３０に流入するようになる。スラリブランケットの汚泥は、集泥ピット３０の上から汚泥掻き寄せ機２８等で流入してくる沈降濃縮汚泥ほど濃厚ではないが、１／３〜１／１０程度の濃度を有し、流動性も高いため、排出汚泥濃度を著しく低下させることなく、沈降濃縮汚泥とスラリブランケット汚泥の混合汚泥として汚泥を排出させることができる。

さらに、集泥ピット３０の側面にはフィン２１が固定されている。フィン２１の上端は、排泥配管３１と集泥ピット３０の接続部中心と最上端の間に位置し、下端が排泥配管３１の接続部最下端より下に位置するのが好ましく、そのフィン２１の上方を回転配管１８が通過するよう配置されているのが好ましい。フィン２１は四角状等の板状部材等により構成され、形状については特に制限はない。フィン２１は、１枚でも複数でもよいが、１枚は、補助レーキ１９や回転配管１８の回転方向に向かって、排泥配管３１の接続部の手前９０°以内に配置されるなど、回転する汚泥がフィン２１の周りを通過することによって乱れて、排泥配管３１の接続部付近で流動性が高まるように配置されることが好ましい。

このフィン２１により、集泥ピット３０内で汚泥がより共回りし固化するのを抑制し、排泥配管３１の接続部付近で流動性をある程度保持することができ、回転配管１８の回転に回転配管１８から集泥ピット３０内に水またはブランケット汚泥が流入してきた際に、これらと集泥ピット３０内の汚泥を混合して、一層流動性を高め、排泥配管３１からの排出をさらに行いやすくすることができる。フィン２１の上端が、排泥配管３１と集泥ピット３０の接続部中心と最上端の間に位置しないと、排泥配管３１の接続部付近で流動性が高まらない場合があり、フィン２１の下端が排泥配管３１の接続部最下端より下に位置しないと、汚泥の共回りして固化する部分が排泥配管３１の接続部を通過し、汚泥の引き抜きが滞る場合がある。

沈殿槽１０の上部の周辺部には、流出路３６が設けられている。この流出路３６は沈殿槽１０上部の周辺全体に設けられてもよいし、一部のみでもよい。流出路３６と沈殿槽１０の液面部との間には越流堰３７が設けられており、越流堰３７を越えた上澄み水が処理水として流出路３６に流入される。流出路３６の底部には、流出管３８が接続されており、この流出管３８から処理水が系外に排出される。

沈殿槽１０の上部には、超音波式等の汚泥界面計測装置として汚泥界面計４０が配置されている。この汚泥界面計４０は、沈殿槽１０内の汚泥（スラリブランケット層）界面を計測するものであって、計測された汚泥界面に応じて、制御装置（図示省略）により排泥ポンプ３２、排泥バルブ３４が制御されて、沈殿槽１０からの汚泥排出が制御されてもよい。なお、汚泥界面計４０は、超音波式の他に、光学的に汚泥界面を計測するものなどでもよい。

被処理水は、図１に示す流入路２４から導入カラム１２内に流入され、ここに滞留される。そして、導入カラム１２の内筒管２６を介しディストリビュータ１４の吹き出し口２２から下方に向けて吹き出され、阻流板１６によって水平方向に拡散される。そして、阻流板１６の上方の上向流部分にスラリブランケット層が形成され、これを通過し得られた上澄み液が処理水として排出される。一方、阻流板１６から下方の部分が汚泥濃縮領域となり、ここにおいて凝集フロックなどが沈降濃縮され、高濃度の汚泥が集泥ピット３０に得られる。

そして、上述したように、スラリブランケット層の界面位置は、沈殿槽１０の上部に設けられた汚泥界面計４０によって計測されており、排泥の制御によって界面位置が所定位置に制御される。例えば、スラリブランケット層の界面位置が所定位置を超えて上昇した場合には、排泥バルブ３４が開かれ、排泥される。この排泥は、所定の時間間隔で、間欠的に行われ、界面位置が所定位置以下に至るまで行われる。これによって、界面位置が上限位置に至った場合に排泥が開始され、界面位置を下限位置にまで下降させることができ、汚泥界面位置は上下限内に制御される。排泥が行われる時間間隔は任意に設定が可能であるが、例えば１８０秒毎に１０秒間の排泥を行うなど比較的頻繁に行うのがよい。

スラリブランケット層の界面の制御位置は、任意に設定可能であるが、被処理水の性状の変化によって、スラリブランケット層を構成するフロックの性状に変化が生じることがあり、これによって界面の急降下、急上昇が起こることもあり得る。そこで、このような界面の変動に対する緩衝能を持たせるため、阻流板１６の上方１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの範囲の位置に設定するのが好ましい。また、懸濁物質等の越流を確実に抑制するために、水面より１０００ｍｍ以上下方であることが好ましい。

本実施形態に係る凝集沈殿装置１において、凝集処理を施し、凝集フロックを形成させたものであれば、いかなる水でも被処理水となる。被処理水としては、例えば、半導体工場等からのフッ素含有排水、河川水、湖沼水などが挙げられる。

本実施形態において、例えば、図３に本実施形態に係る凝集沈殿装置１を含む凝集沈殿システムの一例を示すように、原水を無機凝集剤反応槽４８に導入し、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の無機凝集剤を添加混合して凝集フロックを形成し、これを必要に応じて高分子凝集剤反応槽５０に導入し、ポリアクリルアミド等の高分子凝集剤を添加して凝集フロックを粗大化したものが被処理水として凝集沈殿装置１に導入される。反応槽は、１槽または２槽以上有する。運転開始（起動）後の所定の時間、集泥ピット３０から移送手段としての排泥配管３１と排泥ポンプ３２により、汚泥を沈殿槽１０の直前に配された高分子凝集剤反応槽５０等の反応槽に移送してもよい。排泥ポンプ３２の出口の排泥配管３１は高分子凝集剤反応槽５０等の反応槽に接続された移送配管５２と、汚泥を汚泥貯槽等の系外に排出するための排出配管５４に分岐している。それぞれの配管に設置されたバルブ５６，５８の開閉を行うことで、運転開始後の所定の時間は高分子凝集剤反応槽５０等の反応槽に汚泥を移送し、界面が所定の高さになったら、汚泥を系外に排出させてもよい。

汚泥を反応槽に移送する所定の時間は、集泥ピット３０の容積を汚泥移送流量で除した時間の３倍以上、すなわち汚泥滞留時間の３倍以上とすることが好ましい。例えば、集泥ピット３０の容量が８０Ｌ、汚泥移送流量が１０００Ｌ／ｈであれば、８０（Ｌ）÷１０００（Ｌ／ｈ）×６０（分／ｈ）×３＝１４．４分であるから、運転開始後１５分程度の間、汚泥を反応槽に移送するのが好ましい。

回転配管１８は、排泥配管３１から汚泥を排出する際にはじめて水またはスラリブランケット汚泥が上から下へ流れて機能する。このため、起動直後から所定の時間続けて汚泥排出を行うことで、集泥ピット３０内の汚泥が流動性の高いものとなる。スラリブランケット型沈殿槽の場合、ブランケット界面高さを維持するために所定の高さになってから汚泥を排出するが、運転開始直後に汚泥流動性を高めておくことで、所定の高さになって汚泥を排出する際に、遅滞なく汚泥を排出させ界面高の調整をスムーズに行うことができる。ただし、起動直後から所定の時間続けて汚泥排出を行うことにおいて、汚泥を系外に排出させてしまうと、沈殿槽１０内でブランケットができないなど、スラリブランケット型沈殿槽の特長を生かせなくなる場合があるので、集泥ピット３０から排出させた汚泥をポンプで沈殿槽１０の直前に配された反応槽に流入させ、再度沈殿槽１０に流入するようにすることで、ブランケットを早く立ち上げることができる。起動後に汚泥を反応槽に移送する所定の時間を、集泥ピット３０の容積を汚泥移送流量で除した時間の３倍以上、すなわち汚泥滞留時間の３倍以上とすることで、停止前に集泥ピット３０内に溜まっていた汚泥の大部分を排出させて、新たな汚泥に置き換えることができ、集泥ピット３０内の汚泥の流動性を回復させることができる。

本実施形態に係る凝集沈殿装置により、運転と停止を繰り返すスラリブランケット型の凝集沈殿装置において、被処理水の性状によらず、汚泥を遅滞なく引き抜くことができ、装置の安定運転が可能となる。洗浄水をほとんど使わないため、洗浄水を流入させるための設備費やランニングコストが低減される。また、洗浄水を流入させることにより、汚泥が巻き上がり、フロックが処理水に流出して、処理水が悪化する問題も回避することができる。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

実施例で用いた凝集沈殿装置には、回転配管および集泥ピットの壁面のフィンが脱着可能となっており、それらを取り付けない場合（比較例）と取り付けた場合（実施例）とを比較することにより、実施例の効果を検証した。

＜実験装置説明＞
実施例で用いた凝集沈殿装置は、全体構造は図１に示すとおりであり、容量等は下記の装置仕様に示すとおりである。なお、回転配管１本および集泥ピットの壁面のフィン１枚を有し、取り外すことも可能である。

実施例で用いた凝集沈殿システムは、図３に示すように、沈殿槽の前段に、無機凝集剤反応槽、高分子凝集剤反応槽を備える。懸濁物質を含む被処理水は、まず無機凝集剤反応槽に導入され、ここでｐＨ調整用の水酸化ナトリウムおよび無機凝集剤としてのポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）が添加され、懸濁物質が凝集される。無機凝集剤反応槽からの凝集フロックを含む処理液は、高分子凝集剤反応槽に導入され、高分子凝集剤としてポリアクリルアミドが添加され、凝集フロックの粗大化が図られる。そして、凝集フロックを含む処理液が沈殿槽に導入され、ここでスラリブランケット層において固液分離が図られ、処理水が沈殿槽上部から流出する。また、沈殿槽底部の集泥ピットから伸びる排泥配管には汚泥ポンプが接続されている。汚泥ポンプ出口からの配管は、汚泥を高分子凝集剤反応槽に移送する配管と汚泥を汚泥貯槽に排出する配管に分岐し、それぞれの配管には自動バルブが付けられ、汚泥の移送先に応じて自動バルブが開閉する機構となっている。

なお、実験装置の詳細の仕様は下記のとおりである。
＜装置仕様＞
無機凝集剤反応槽：１ｍ^３（機械撹拌）
高分子凝集剤反応槽：１ｍ^３（機械撹拌）
沈殿槽：６．５ｍ^３（直胴部高さ３ｍ、塔径１．６ｍ、有効面積２．０ｍ^２）
集泥ピット上端〜阻流板までの高さ：３００ｍｍ
集泥ピット 内径０．５ｍ、高さ０．４ｍ、容積０．０７８ｍ^３
回転配管
（１）内径３２ｍｍ（集泥ピット平均水平断面積の０．４％）、上部Ｕ字、上部口〜下端口５５０ｍｍ
（２）内径２５ｍｍ（集泥ピット平均水平断面積の０．２５％）、上部Ｕ字、上部口〜下端口５５０ｍｍ
（３）内径８０ｍｍ（集泥ピット平均水平断面積の２．６％）、上部Ｕ字、上部口〜下端口５５０ｍｍ
（４）内径１００ｍｍ（集泥ピット平均水平断面積の４．０％）、上部Ｕ字、上部口〜下端口５５０ｍｍ
（５）内径１２５ｍｍ（集泥ピット平均水平断面積の６．３％）、上部Ｕ字、上部口〜下端口５５０ｍｍ
フィン 幅５０ｍｍ、高１００ｍｍ、厚８ｍｍ
汚泥ポンプ容量（規定吐出量）：１ｍ^３／ｈ
汚泥排出ラインに付けられている流量計６０により、排泥流量計測した。

＜実験条件＞
被処理水：地下水にカオリンを２０００ｍｇ／Ｌとなるように懸濁させた模擬排水
無機凝集剤：ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ） ３００ｍｇ／Ｌ
高分子凝集剤：ポリアクリルアミド ２ｍｇ／Ｌ
通水量：１０ｍ^３／ｈ（ＬＶ ５ｍ／ｈ）
運転停止期間中もディストリビュータ、阻流板、汚泥掻き寄せ機、補助レーキ、回転配管が接続された回転シャフトを回転させたままとした。ブランケットの界面が沈殿槽直胴部下端より１ｍの位置を超えたら、３００秒間隔で１０秒間排泥バルブを開き、汚泥ポンプを稼動して汚泥を排出した。

＜実験方法＞
［実験１］
はじめに比較例として、回転配管およびフィンを付けない状態で運転と停止の繰り返しを行い、次いで、実施例として、回転配管（１）およびフィンを付けた状態で運転と停止の繰り返しを行った。ただし、運転開始直後に排出汚泥を高分子凝集剤反応槽に移送する操作は行わなかった。比較例、実施例ともに、９０分の運転と６０分の停止とを繰り返し１０回行い、沈殿槽からの汚泥の排出状況を確認した。

［実験２］
はじめに比較例として、実験１と同様に回転配管およびフィンを付けない状態で運転と停止の繰り返しを行った。次いで、回転配管（１）およびフィンを付けた状態で運転と停止の繰り返しを行ったが、このとき、運転開始毎に開始から５分間汚泥ポンプで汚泥を引抜き、高分子凝集剤反応槽へ移送した。比較例、実施例ともに、９０分の運転と６０分の停止とを繰り返し１０回行い、沈殿槽からの汚泥の排出状況を確認した。

［実験３］
回転配管（２）〜（５）を取り付け、実験２の実施例と同様に、９０分の運転と６０分の停止の繰り返しを１０回行った。

＜結果＞
［実験１］
（比較例）
沈殿槽に汚泥が溜まっていない状態から実験を開始し、運転と停止を繰り返した。

３回目の運転で汚泥界面が阻流板より高くなり、ブランケットが形成された。

４回目の運転で界面は沈殿槽直胴部下端より１ｍの位置に達し、間欠的に沈殿槽底部から排泥され、界面高は沈殿槽直胴部下端より１ｍ付近に維持された。この時の排泥流量は、ほぼ汚泥ポンプ容量（規定吐出量）である１ｍ^３／ｈであった。また、汚泥濃度は約１１０ｇ／Ｌであった。

５回目の運転でも界面は沈殿槽直胴部下端より１ｍの位置付近に維持されたが、この運転での排泥流量は０．７ｍ^３／ｈ程度に低下していた。汚泥濃度は約１３０ｇ／Ｌに上昇していた。

６回目の運転では、界面が沈殿槽直胴部下端より１ｍ高い位置で維持されず上昇し、運転終了時には１．５ｍまで上昇した。この運転での排泥流量は０．５ｍ^３／ｈ程度に低下し、汚泥濃度は約１６０ｇ／Ｌであった。

７回目、８回目の運転では、さらに界面が高い位置まで上昇し、８回目運転終了時には沈殿槽直胴部下端より２ｍの位置まで上昇した。この運転での排泥流量は０．４ｍ^３／ｈ程度に低下し、汚泥濃度は約１７０ｇ／Ｌであった。

９回目、１０回目の運転では、さらに界面が高い位置まで上昇し、各運転終了時には界面が沈殿槽上部よりあふれた。この運転での排泥流量は０．３〜０．２ｍ^３／ｈ程度に低下し、汚泥濃度は約１９０ｇ／Ｌであった。

（実施例）
比較例の実験終了後、一旦沈殿槽から汚泥を掻き出し、回転配管（１）とフィンを設置し、再び沈殿槽に汚泥を入れて、実験を開始し、運転と停止を繰り返した。

１回目の運転では、最初の排泥流量は０．４ｍ^３／ｈ程度であったが、運転終了間際の排泥流量は０．６ｍ^３／ｈ程度に増大した。界面高は沈殿槽直胴部下端より１ｍ付近に維持されず、運転終了時には１．５ｍまで上昇したが、あふれることはなかった。運転終了時の排出汚泥濃度は約１５０ｇ／Ｌであった。

２回目の運転では、最初の排泥流量は０．５ｍ^３／ｈ程度であったが、運転終了間際の排泥流量は０．７ｍ^３／ｈ程度に増大した。界面高は、運転終了時には、沈殿槽直胴部下端より１ｍ付近に維持されるようになった。運転終了時の排出汚泥濃度は約１３０ｇ／Ｌであった。

３回目の運転では、最初の排泥流量は０．６ｍ^３／ｈ程度であったが、運転終了間際の排泥流量は０．９ｍ^３／ｈ程度に増大した。界面高は、沈殿槽直胴部下端より１ｍ付近に維持されるようになった。運転終了時の排出汚泥濃度は約１２０ｇ／Ｌであった。

４回目の運転では、最初の排泥流量は０．８ｍ^３／ｈ程度であったが、しばらくすると排泥流量は１．０ｍ^３／ｈとなった。界面高は、沈殿槽直胴部下端より１ｍ付近に維持され、排出汚泥濃度は約１００ｇ／Ｌであった。

以後、５〜１０回目の運転においては、排泥流量は１．０ｍ^３／ｈ程度であり、界面高は沈殿槽直胴部下端より１ｍ付近に安定して維持することができた。

以上より、比較例においては、運転停止を繰り返すうちに、沈殿槽底部での汚泥濃度が高まり、汚泥を十分に引き抜くことが次第にできなくなり、沈殿槽での界面制御ができなくなったが、実施例においては、排泥濃度が高まりすぎることなく、汚泥を所定量排出させることができ、安定して界面維持をすることができた。このことから実施例の装置、特に回転配管とフィンの効果が確認できた。

［実験２］
（比較例）
回転配管（１）とフィンをはずし、実験１の比較例と同様の操作を行った。実験１の比較例とほぼ同様の経過をたどり、１０回目の運転では、運転終了時には界面が沈殿槽上部よりあふれていた。この運転での排泥流量は０．２ｍ^３／ｈ程度に低下し、汚泥濃度は約２００ｇ／Ｌであった。

（実施例）
比較例の実験終了後、一旦沈殿槽から汚泥を掻き出し、回転配管（１）とフィンを設置し、再び沈殿槽に汚泥を入れて、実験を開始し、運転と停止を繰り返した。各運転時には、運転開始毎に開始から１５分間、汚泥ポンプで汚泥を引抜き、高分子凝集剤反応槽へ返送した。なお、集泥ピット容積０．０７８ｍ^３、汚泥ポンプ規定吐出量１ｍ^３／ｈであり、汚泥滞留時間は４．７分であり、１５分はその３倍以上の時間となっている。

１回目の運転では、運転開始直後の汚泥返送初期は、排泥流量が０．４ｍ^３／ｈ程度しかなかったが、次第に増大し、１５分後の返送終了時には０．８ｍ^３／ｈとなった。返送汚泥濃度は、返送初期に１９０ｇ／Ｌであったが、１５分後には１３０ｇ／Ｌであった。９０分後の運転終了時には１２０ｇ／Ｌであった。界面高は、汚泥返送後しばらくして、一時的に２ｍに達したが、９０分後の運転終了時には１ｍ付近で安定して推移した。

２回目の運転では、運転開始直後の汚泥返送初期は、排泥流量が０．７ｍ^３／ｈ程度しかなかったが、次第に増大し、１０分後には１．０ｍ^３／ｈとなった。返送汚泥濃度は、返送初期に約１４０ｇ／Ｌであったが、１５分後には約１１０ｇ／Ｌであった。９０分後の運転終了時も約１１０ｇ／Ｌであった。界面高は、沈殿槽直胴部下端より１ｍ付近に安定して維持されるようになった。

以後、３〜１０回目の運転においては、汚泥返送初期から排泥流量を１．０ｍ^３／ｈ程度であり、界面高は沈殿槽直胴部下端より１ｍ付近に安定して維持することができた。なお、汚泥を反応槽に返送したことによる処理水質の悪化は、特に認められなかった。

以上の結果より、回転配管（１）とフィンを設置に加えて、運転開始毎に開始から所定の時間、汚泥ポンプで汚泥を引抜き沈殿槽直前の反応槽へ汚泥を返送する工程を行うことにより、さらに排泥流量を安定させ、沈殿槽の界面を安定して制御できることが確認された。

［実験３］
（実施例）
実験１の比較例と同様の操作を行い、排泥流量が低下し、運転終了時には界面が沈殿槽上部よりあふれる状態とした（０．２ｍ^３／ｈ程度、汚泥濃度は約１９０ｇ／Ｌ）。この後、各回転配管とフィンを付けて、９０分の運転と６０分の停止を繰り返し１０回行った。

まず、回転配管（２）（内径２５ｍｍ）を付けた場合、１０回目の運転でも排泥流量は０．５ｍ^３／ｈ程度までしか増大せず、界面高は沈殿槽直胴部下端より１ｍ付近に安定して維持することができなかった。排出汚泥濃度は１４０ｇ／Ｌであった。

回転配管（３）（内径８０ｍｍ）を付けると、２回目の運転で排泥流量は１．０ｍ^３／ｈ程度となり、界面高は沈殿槽直胴部下端より１ｍ付近に安定して維持することができた。排出汚泥濃度は８０ｇ／Ｌであった。

回転配管（４）（内径１００ｍｍ）を付けた場合、１回目の運転でも排泥流量は１．０ｍ^３／ｈ程度であり、界面高は沈殿槽直胴部下端より１ｍ付近に安定して維持することができた。排出汚泥濃度は６０ｇ／Ｌであった。

回転配管（５）（内径１２５ｍｍ）を付けた場合、いずれの運転でも排泥流量は１．０ｍ^３／ｈ程度だが、界面高は沈殿槽直胴部下端より１ｍ付近に安定して維持することができず、７回目の運転で界面が沈殿槽上部に達した。排出汚泥濃度は３０ｇ／Ｌであった。これは、回転配管から濃度が薄い汚泥が多量に流入し、排出汚泥濃度も薄くなり過ぎ、排出汚泥の固形物量よりも沈殿槽の流入固形物が上回ったためと考えられる。汚泥ポンプの稼動間隔や稼働時間を変更すれば界面の維持は可能であるが、排出汚泥量が多くなり、汚泥処理にそれだけ負荷を与える状態となる。

以上の結果から、回転配管は、その内面積が、集泥ピット面積の０．４％〜４％の範囲であるときに、よりよく機能することが確認された。

１ 凝集沈殿装置、１０ 沈殿槽、１２ 導入カラム、１４ ディストリビュータ、１６ 阻流板、１８ 回転配管、１９ 補助レーキ、２０ 吹き出し管、２１ フィン、２２ 吹き出し口、２４ 流入路、２６ 内筒管、２８ 汚泥掻き寄せ機、２９ ホッパ部、３０ 集泥ピット、３１ 排泥配管、３２ 排泥ポンプ、３４ 排泥バルブ、３６ 流出路、３７ 越流堰、３８ 流出管、４０ 汚泥界面計、４２ 回転シャフト、４８ 無機凝集剤反応槽、５０ 高分子凝集剤反応槽、５２ 移送配管、５４ 排出配管、５６，５８ バルブ、６０ 流量計。

Claims (6)

1. 沈殿槽内で、被処理水中の懸濁物質、凝集フロックを沈降分離させ、スラリブランケット層を形成して被処理水を清澄化する凝集沈殿装置であって、
   前記沈殿槽内に設置され、前記被処理水が導入される導入カラムと、
   前記導入カラムの下端部に回転可能に配置され、前記導入カラム内の被処理水を前記沈殿槽内の下方に向かって吐出する吹き出し口が形成されている吹き出し管を有するディストリビュータと、
   前記吹き出し口の下方に設置され、前記ディストリビュータと共に回転する阻流板と、
   前記沈殿槽の底部に配置された集泥ピットと、
   濃縮汚泥を外部に排出するため前記集泥ピットの側面に接続された排泥配管と、
   前記ディストリビュータの回転シャフトに固定され、前記集泥ピット内を回転し汚泥を撹拌する補助レーキと、
   上部口を前記沈殿槽の直胴部下端から前記阻流板下面の間に有し、下部口を前記集泥ピット内に有し、前記ディストリビュータの回転シャフトに固定され、前記回転シャフトの回転とともに回転する少なくとも１つの回転配管と、
   を備えることを特徴とする凝集沈殿装置。
2. 請求項１に記載の凝集沈殿装置であって、
   前記集泥ピットの側面に固定されたフィンを有し、前記フィンの上方を前記回転配管が通過することを特徴とする凝集沈殿装置。
3. 請求項１または２に記載の凝集沈殿装置であって、
   前記回転配管の内面積が、前記集泥ピットの平均水平断面積の０．４〜４％以下であることを特徴とする凝集沈殿装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の凝集沈殿装置であって、
   前記回転配管の上部口が下向きに配され、Ｕ字または鋭角のエルボ管により下部口に接続されていることを特徴とする凝集沈殿装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の凝集沈殿装置であって、
   起動後の所定の時間、前記排泥配管より汚泥を、前記凝集沈殿装置の直前に配され、被処理水に凝集剤を添加するための反応槽に移送する移送手段を備えることを特徴とする凝集沈殿装置。
6. 請求項５に記載の凝集沈殿装置であって、
   起動後に汚泥を前記反応槽に移送する時間を、前記集泥ピットの容積を汚泥移送流量で除した時間の３倍以上とすることを特徴とする凝集沈殿装置。