JP2017080675A - 沈殿槽及び沈殿処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】沈殿槽において、汚泥の巻き上げを抑制して、フロックの沈降を促進させることで、処理水の処理を効率的に行なう沈殿槽を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、槽体１１と、槽体１１内において、槽体１１の軸方向下方に向かって被処理水を供給する流入管１２と、流入管１２から供給される被処理水を、衝突により水平方向に分散させる被処理水分配機構１３と、被処理水分配機構１３と槽体１１の内壁面との間に設けられ、被処理水分配機構１３により分散された被処理水の流れを上方向に変えることができる整流部材１４と、を備える沈殿槽１０を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、沈殿槽及び沈殿処理方法に関する。

昨今、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められている。そのためには、工業廃水などの廃水の再利用が非常に重要である。これらを達成するためには水の浄化、すなわち水中から不純物となる物質を分離することが必要である。

液体から微小な浮遊物質（ＳＳ）を分離する方法の一つとして沈降分離法がある。沈降分離法において浮遊物質の分離効率を向上させるためには、長方形あるいは円形の沈殿槽において、低速で均一な上昇流を発生させることが重要となる。そのため、フィードウェルから下降させた被処理水を槽内で上向きに変えて上昇流とし、沈殿槽上部から清浄化した処理水を溢流させる形式の沈殿槽が開発されている（特許文献１等参照）。

一方、このような沈殿槽においては、沈殿槽下部から、流入した被処理水を均一な上昇流に変える機構が必要となる。簡易な方法として、フィードウェル下方に構造体を設置し、水の流れを変えるものが一般的に用いられている。具体的には、フィードウェル下方にプレートを配設し、当該プレートにより、被処理水を、プレート上面で衝突噴流を形成させ、水平方向に流出するようにする。その後、主流として槽壁面で上昇流を形成させ、傾斜板を通過してフロックの沈降を促進させながら清浄化し、清浄化された処理水を沈殿槽の上部から溢流させる。

この方法では、被処理水の流出角度が水平方向となるため、沈殿槽底部の汚泥巻上げが発生しにくく、処理水水質を向上させる効果が得られると同時に、被処理水の流入部をより低い位置に設定し、槽高さの低減を可能にする効果が得られる。また、主流が槽壁面付近を通るため、槽壁面付近にのみ設置した傾斜板がより大きな効果を与え、浮遊物質のリークを抑制する。

ところで、プレート上面での衝突噴流は、プレート近傍での局所的な高速流を形成する。その結果、槽壁面での上昇流速が槽中央部の上昇流速よりも高速化し、実質的滞留時間を減少させてしまい、処理水の清浄化が所定の範囲に留まる場合がある。

特開平１０−１６５７１４号公報 特開２００６−２８１０５９号公報 特開２０１２−６６２４９号公報

本発明が解決しようとする課題は、簡易な装置構成の沈殿槽であって、汚泥の巻き上げを抑制し、かつ、沈殿槽内において発生する被処理水の上昇流速をより均一化して、フロックの沈降を促進させることで、被処理水の処理を効率的に行なう沈殿槽及び沈殿処理方法を提供することである。

実施形態の沈殿槽は、被処理水中に含まれるフロックを沈殿分離するための沈殿槽であって、円柱状又は多角柱状の槽体と、前記槽体内において、前記槽体の軸方向下方に向かって前記被処理水を供給する流入管と、前記槽体内へ供給される前記被処理水を、衝突により水平方向に分散させる被処理水分配機構と、前記被処理水分配機構と前記槽体の内壁面との間に設けられ、前記被処理水分配機構により分散された被処理水と衝突させることで、衝突した被処理水の流れを上方向に変えることができる整流部材と、を備える。

実施形態の沈殿処理方法は、上記沈殿槽を用いた沈殿処理方法であって、前記流入管の前記流入口から前記槽体内に、フロックを含有する被処理水を供給する被処理水供給工程と、前記槽体内に供給された被処理水を上昇流とし、被処理水中に含まれるフロックを沈降させるフロック沈降工程と、前記フロック沈降工程で沈降したフロックを、前記槽体の底部に沈殿させる沈殿工程と、を備えることを特徴とする。

第１の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す側断面図である。 図１に示す沈殿槽を上方から見た平断面図である。 図１に示す沈殿槽において、整流部材の配置構成を説明するための図である。 図１に示す沈殿槽において、整流部材の配置構成を説明するための図である。 整流部材の変形例を示した側断面図である。 図４Ａに示した整流部材の平面図である。 第２の実施形態における、整流部材を示した側断面図である。 図５Ａに示した整流部材の平面図である。 図５Ａに示した整流部材の配置構成を説明するための図である。 第３の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す断面図である。 第４の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す断面図である。

以下、本実施形態における沈殿槽について、図面を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す側断面図であり、図２は、図１に示す沈殿槽を上方から見た平断面図である。

〔第１の実施形態〕
図１に示すように、本実施形態の沈殿槽１０は、槽体１１と、槽体１１内において、槽体１１の軸方向下方に向かって被処理水を供給する流入管１２と、流入管１２から供給される被処理水を、衝突により水平方向に分散させる被処理水分配機構１３と、被処理水分配機構１３と槽体１１の内壁面との間に設けられ、被処理水分配機構１３により分散された被処理水の流れを上方向に変えることができる整流部材１４と、を備えてなる。

なお、槽体１１の上端部には図中矢印で示すように、流入管１２を介して槽体１１内に被処理水を外部から供給する配管と、さらに、以下に説明するフロックの分離（沈殿）除去操作を実施して得られる処理水を外部に排出するための溢流堰１５、流出管１６が配設されている。

槽体１１は円柱状又は多角柱状の形状をした槽である。この槽体１１は、その壁面と底面とで構成される容器であり、内部に被処理水を貯留すると共に、フロックを沈殿させることが可能となっている。この槽体１１は、内部に貯留する被処理水の流れを所定の方向に均一化できるよう、槽体１１の中心軸を鉛直方向と一致するように配置する。このとき、槽体１１を平面視したときの槽体の壁面の外形形状（図中、装置の上方あるいは下方から見た場合の形状）は円形状又は多角形状である。円形状としては楕円も含む。また、多角形状としては、正方形あるいは長方形などの矩形状であってもよいし、五角形以上の多角形状であってもよい。

なお、後述するように、槽体１１内において被処理水をできるだけ均等に流れるようにすることがフロックを効率的に沈殿させることができる点で好ましい。そのため、槽体１１の形状は、円形状であれば真円、多角形状であれば正多角形、の外形形状とすることがより好ましい。

また、槽体１１の底部は、沈殿物を沈殿させ、効率的に回収できるように、底部中央が凹んだ形状であることが好ましい。このように凹んだ形状としては、円錐状又は多角錐状を上下逆さにした形状がより好ましい。すなわち、底部中央が錐体の頂点であり最下部となるような形状である。そして、この槽体１１の底部の最下部には、槽体１１の外部に沈殿物を排出できるよう排出口が設けられ、排出口には汚泥引抜管１７が配設されている。

また、槽体１１の大きさは処理すべき被処理水の量に応じて任意に調整することができる。この槽体１１の大きさとしては、例えば、容量が６〜８８０ｍ^３、内径が２〜１５ｍ、高さが２〜５ｍ、のものが例示できる。

流入管１２は、槽体１１の内部に被処理水の流入口１２ａが設けられるように配設される。そして、この流入管１２から供給される被処理水は、流入口１２ａから槽体１１の軸方向下方に向かって槽体１１内に供給される。すなわち、流入口１２ａは槽体１１の平面視形状においては、その槽体１１の外形形状の中心部に位置し、槽体１１の底部に向かって設けられている。

さらに、この流入口１２ａは、槽体１１の直胴部の高さにおいて、その中央部分より低い位置に設けられることが好ましい。この位置に設けることで、後述する被処理水の槽体内における上昇流の形成を十分に行うことができる。なお、本明細書において、「直胴部」とは槽体１１の筒状に形成された壁面部分を指し、底部は含まない。

また、流入管１２の大きさは、被処理水の供給量にも係ってくるものであり、槽体１１の大きさ等により適宜選択すればよい。この流入管１２の径としては、例えば、槽体１１の内径に対して０．１〜０．４倍の内径を有する配管が好ましい。

また、流入管１２の中心部には、掻寄シャフト１８が配設されている。掻寄シャフト１８は、駆動モータ２１により、槽体１１の中心で回転する構成となっている。この掻寄シャフト１８は、その下部に位置する支持部材１９に連結されており、支持部材１９には下方（槽体の底部）に向けて複数の掻寄板２０が垂設されている。

掻寄シャフト１８、支持部材１９、掻寄板２０及び駆動モータ２１は掻寄機構を構成し、この掻寄機構は、以下に説明するように、被処理水の処理後の沈殿物を槽体の底部中央に位置する排出口付近に掻寄せることができる。掻寄せられた沈殿物は、当該排出口から槽体１１の外部に沈殿物を排出できるように構成されている。

被処理水分配機構１３は、流入管１２から供給される被処理水を水平方向に分散させるものである。図１に示すように、被処理水分配機構１３は、１枚の分散プレートから構成されている。その平面形状は特に限定されるものではないが、槽体１１の平面視したときの外形形状と相似形状であることが好ましい。すなわち、円形、楕円形又は多角形状であることが好ましい。

この被処理水分配機構１３の平面形状の直径又は一辺の長さは、流入管１２の直径以上とするものであり、流入管１２の内径の１〜３倍が好ましい。

また、この被処理水分配機構１３は、複数枚の分散プレートで構成してもよい。外形形状が円形の複数枚の分散プレートを用いる場合、その外径が互いに同じ大きさの円形状の分散プレートと中心に開口部が設けられた円環状の分散プレートを用意し、この円形状及び円環状の分散プレートを互いに間隔をあけて、鉛直方向に整列して固定する例が挙げられる。このとき、上方の分散プレートから下方の分散プレートに向かって、開口部が小さくなるようにして、最下段に開口部のない円形状の分散プレートを設ける。また、これら開口部及び中心は流入管１２の軸、すなわち掻寄シャフト１８を中心として同心円状に形成されている。

なお、複数の分散プレートの外径は、流入管１２の直径以上とするもので、流入管１２の内径の１〜３倍が好ましい。また、例えば、円環状の分散プレートを２枚、円形状の分散プレートを１枚の計３枚の分散プレートを用いる場合、一番上の分散プレートに設けられる開口部の直径は、例えば流入管１２の直径の０．７〜０．８倍とすることができ、上から２番目の分散プレートに設けられる開口部の直径は、流入管１２の直径の０．５〜０．６倍とすることができる。そして、一番下の分散プレートを開口部の形成されていない円形状のものとする。

このように、上方に位置する分散プレートから下方に位置する分散プレートに向かって、順番に開口部の直径が小さくなるようにすることで、供給される被処理水の流束が外周側から順番に各分散プレートに衝突することとなる。分散プレートと衝突した被処理水は、外周側の水平方向に均等に分散される。また、このとき、分散は、各分散プレートで段階的に行われるため、一度に衝突させて被処理水の流れを変更するのに比べ負荷が少なく、効率的に分散させることができる。

被処理水分配機構１３を構成する分散プレートは保持部材により所定の位置関係になるように保持、固定される。例えば、流入管１２との位置関係も作用や効果に関わり、それぞれの分散プレートは鉛直方向に流入管１２の中心（軸）が一致するように配置、固定されることが好ましい。したがって、この被処理水分配機構１３は、流入管１２に固定されることが好ましい。なお、被処理水分配機構１３は、掻寄シャフト１８又は支持部材１９に固定されてもよい。また、上記した被処理水分配機構１３は、複数枚の分散プレートで構成する場合には、分散プレートの枚数は３〜５枚程度が好ましい。

このように被処理水分配機構１３を設けることで、流入管１２から供給される被処理水が、槽体１１の底部方向に流れることなく、その流れが水平方向へと変更されるため、汚泥の巻き上げを確実に防止できる。

整流部材１４は、被処理水分配機構１３と槽体１１の内壁面との間に設けられ、被処理水分配機構１３により分散された被処理水の流れを上方向に変えるものである。この整流部材１４は、被処理水分配機構１３により分散される被処理水と衝突させることで、衝突した被処理水の大部分を上向きの流れとなるようにする。これにより、槽体１１内における被処理水の上昇流をより均一化できる。

本実施形態において、整流部材１４は、整流板１４ａと、整流板１４ａをその上面に固定する整流板支持部材１４ｂと、で構成されている。
ここで、整流板１４ａは、被処理水分配機構１３の外周を囲んだ円筒形状の部材であり、水平方向に分散された被処理水と衝突して被処理水の流れ方向を変えることができる。また、整流板支持部材１４ｂは、整流板１４ａを安定して固定できる板状体で、被処理水と整流板１４ａとが衝突したとき被処理水が上方に効率的に流れるように、被処理水が下方に流れるのを抑制する作用を有する。さらに、この整流板支持部材１４ｂは、沈降するフロックを槽体１１の底部にまで沈降可能とするため、開口部を有することが好ましい。この開口部は、その上方に設けられる被処理水分配機構１３よりも大きく設けることが好ましい。

以下に、整流部材１４の好ましい配置位置について、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら説明する。

図３Ａは、図１に示す沈殿槽１０において、整流部材１４の水平方向における配置構成を説明するための図である。
上記説明したように、整流部材１４は、被処理水分配機構１３と槽体１１の内壁面との間に設けられる。このとき、流入管１２の外表面を起点として、整流板１４ａまでの距離をｒ、槽体１１の内壁面までの距離をｗとすると、ｒは、０．２ｗ〜０．７ｗの範囲が好ましく、０．３ｗ〜０．５ｗがより好ましい。このような位置とすると、水平方向に分散された被処理水が、槽体１１の中心から壁面までの中ほどで上向きの流れが多く生じるため、槽体１１内での上昇流をより均一化できる。

また、整流板１４ａを支持する整流板支持部材１４ｂは、円板状であり円形の開口部が設けられている場合、次の関係を満たすことが好ましい。被処理水分配機構１３の径をｄとしたとき、整流板支持部材１４ｂの開口部の径ｏは、１．１ｄ〜２．０ｄの範囲が好ましく、１．４ｄ〜１．６ｄがより好ましい。さらに、このとき整流板支持部材１４ｂの板状部分（円環部分）であって、整流板１４ａよりも内側に突出している幅ｓは、距離ｗを基準に、０．０５ｗ〜０．２ｗの範囲が好ましく、０．１ｗ〜０．１５ｗがより好ましい。このような範囲を満たすことで、整流板１４ａに衝突した被処理水を効率よく上方への流れとでき、かつ、槽体中を沈降するフロックが整流板支持部材１４ｂの内部に制限なく堆積せず、槽体１１の底部へ沈降させることができる。

図３Ｂは、図１に示す沈殿槽１０において、整流部材１４の鉛直方向における配置構成を説明するための図である。
被処理水分配機構１３と流入口１２ａとの距離をｈ、被処理水分配機構１３の上面から整流板１４ａの上端部までの距離をｐ、被処理水分配機構１３の上面から整流板支持部材１４ｂの上面までの距離をｂとしたとき、距離ｐは０．２ｈ〜１．５ｈの範囲が好ましく、０．５ｈ〜１．０ｈがより好ましい。また、距離ｂは、０〜０．５ｈの範囲が好ましく、０．１ｈ〜０．２ｈがより好ましい。

距離ｐを上記のような範囲とすることにより、被処理水分配機構１３により水平方向に流れてきた被処理水を整流板１４ａに衝突させ、上向きの流れとすることができる。なお、整流板１４ａは被処理水の全てと衝突させる必要はなく、槽体１１の内壁面にまで到達して上昇流となる被処理水と、整流板１４ａと衝突して上昇流となる被処理水とが、同等の流速となるような条件とすることが好ましい。

また、距離ｂは、被処理水分配機構１３の上面と同じ高さ又はそれよりも低い位置に設けられる整流板支持部材１４ｂの上面までの距離である。距離ｂを上記のような範囲とすることにより、整流板１４ａと衝突した被処理水が下方に流れて底部に堆積したフロックを巻き上げるような不具合を防止することができ、効率よく上方への流れとすることができる。

溢流堰１５は、槽体１１内でフロックの沈降処理が行われ、被処理水を清浄化処理して得られた処理水を得るためのものであり、槽体１１の上部に設けられる。この溢流堰１５は、その上端部から溢れた処理水を収容できるように槽体１１内に溝状に、一般に槽体１１の壁面に沿って、設けられる。そして、溢流堰１５に収容された処理水を流出管１６により槽体１１の外部に流出させる。このように得られた処理水はさらに他の処理を行う等してユースポイントへ送出される。

汚泥引抜管１７は、槽体１１の底部に沈殿し滞留した汚泥を槽体１１の外部に排出する排出管である。この汚泥は、槽体１１内においてフロックが塊状物となって沈降し、滞留した混合物である。この汚泥は、槽体１１の底部に配設された掻寄機構の掻寄シャフト１８を駆動モータ２１により、支持部材１９に垂設された掻寄板２０を回転させることによって底部中央（最下部）に掻き寄せられる。

さらに、沈殿槽１０には被処理水中のフロックの沈殿効率を高めるための棚板２２を設けてもよい。この棚板２２は、流入管１２から供給された被処理水が槽体１１の壁面に沿って上昇流となって流れる高さに、水平面に対して主面を平行又は傾斜した状態で設けられる。また、この棚板２２は、槽体１１の内壁面の周方向に円環状となるように設けられる。本明細書においては、円環状は、円環形状の平板状部材（棚板２２）１枚により形成してもよいし、扇形状の平板状部材（棚板２２）の複数枚を水平面に整列して設けて形成してもよい。扇状の平板状部材（棚板２２）を複数枚用いる場合、内壁面の周方向において、棚板２２同士の間に隙間ができるように配列してもよい。

なお、複数の棚板２２を、棚板同士の間に隙間ができるように配列した場合、これらの隙間の鉛直方向の上下のいずれかに、所定の間隔を有して別の棚板を設け、棚板を多段に設けた構成とすることが好ましい。すなわち、同一高さの棚板同士の隙間に対して、その鉛直方向に他の棚板が設けられるようにする。さらに、この棚板２２は、異なる高さに形成された棚板同士が平面視したときに重なるように形成されていることが好ましい（すなわち、平面視したとき、同一平面に形成された棚板同士の隙間よりも、異なる高さに設けられた棚板が周方向に長い形状で形成され、該隙間の鉛直方向に必ず異なる高さの棚板が設けられている）。このような構成とすることで、槽体１１内で上昇流となった被処理水は棚板２２により流れ方向を変えることができ、それにより上昇流となった被処理水中のフロックの沈降を促進できる。

この棚板２２は、槽体１１の内壁面と接触させて固定されることが好ましい。また、棚板２２は、その主面を水平面と平行に設置してもよいが、槽体１１の壁面側（外周側）より中心側（内周側）の方が下方に存在するように水平面と所定の傾斜角度θｓをなすように傾斜して設置してもよい。傾斜して設置する場合、この傾斜角度θｓは、例えば３０°〜７０°の範囲に設定することが好ましい。

沈殿槽１０を構成する上記した槽体１１、流入管１２、被処理水分配機構１３、整流部材１４、棚板２２等は任意の材料から構成することができる。なお、腐食性の被処理水を取り扱う場合は、その材料として、ステンレス、プラスチック、一般構造用圧延鋼材（SS400）等の金属板にエポキシ樹脂系等の樹脂素材を塗装した樹脂被覆材料などから構成することが好ましく、特に強度が要求されるような場合はステンレスから構成する。

また、本実施形態における“フロック”とは、浮遊物質を含む被処理水中に、例えば凝集剤などを添加するときに生じる、綿くず状の塊状物を意味するものである。

次に、図１及び図２に示す沈殿槽１０を用いた被処理水の沈殿処理方法について説明する。最初に、沈降性のあるフロックを含む被処理水を流入管１２に流入させると、被処理水は、流入管１２の内部を流通していき、流入口１２ａから槽体１１内に供給され、槽体１１内を満たすこととなる。

続けて供給される被処理水は、流入管１２の流入口１２ａから下方に向かって、槽体１１内に供給される。供給された被処理水は、被処理水分配機構１３と衝突して水平方向に向きを変え、槽体１１の壁面に向けて分散される（沈殿槽１０を平面視したとき、中央から外周に向かって放射状に広がる）。

槽体１１内に供給された被処理水は、その流れ方向が槽体１１の壁面に向かう流れとなるが、その途中に設けられた整流板１４ａとさらに衝突し、その流れ方向を上方へと変更される。ここで上方へと向きが変更された被処理水は、その後、一部はそのまま上昇流となり、他の一部は槽体１１の壁面方向に向かい、壁面付近で上昇流及び下降流となる等、する。これにより、槽体１１内で生じる上昇流が均一化する（整流板１４ａがない場合には、一般に、壁面付近で生じる上昇流がその内側の上昇流よりも流速が速くなる傾向がある）。

このようにして生じた上昇流中に含まれるフロックは、近くのフロックと塊状になる等しながら沈降し、また下降流中に含まれるフロックは、そのまま沈降する。このようにして沈降したフロックは、槽体１１の下部において汚泥として滞留するようになる。なお、上昇流を形成する被処理水は、上記のように槽体１１の壁面に沿って上昇するが、その一部が途中で棚板２２と衝突し、フロックの沈降が促進される。

上昇流となって水面付近にまで到達した被処理水中には、沈降できなかった微小なフロックがわずかに存在し、これらの微小なフロックはその一部が槽体１１の上部において凝集し、成長して、沈降を始める。槽体１１の上部で沈降を開始するフロックは、上記と同様、沈殿槽１０の底部に沈降していく。

このとき、整流部材１４の上方から沈降するフロックは、一部が整流板支持部材１４ｂの開口部を上から下に通過して沈殿槽１０の底部まで沈降し、他の一部は被処理水分配機構１３から分散された被処理水の流れに乗って再度巻き上げられ槽体１１の上部で再度沈降を開始する。したがって、整流板支持部材１４ｂにフロックが堆積することを抑制できる。

すなわち、本実施形態によれば、槽体１１内での被処理水中におけるフロックの成長を促進させて沈殿処理を行うことができる。そのため、フロックの沈降による処理水の清浄化を効率的に行うことができ、水質を向上させた処理水を得ることができる。

一方、槽体１１の底部に滞留した汚泥及びフロックの塊状物は、それぞれ汚泥の混合物として、掻寄機構により、槽体１１の底部中央に設けられた排出口付近に集められる。そして、この汚泥の混合物は、該排出口に接続された汚泥引抜管１７により外部に排出される。

一方、沈殿槽１０内に供給されたフロックを含む被処理水から当該フロックが分離除去された処理水は、槽体１１の上部に配設された溢流堰１５を越えて集められ、流出管１６により外部に流出される。このように清浄化された処理水は、さらに所定の処理等を施されユースポイントに供給される。

以上説明したように、本実施形態では、被処理水分配機構１３及び整流部材１４を配設するという簡易な構造とするだけで、槽体１１内に供給された被処理水中のフロックの分離（沈殿）効率を効果的に高めることができ、槽内構造の簡略化と沈殿効率向上を両立した沈殿槽を提供することができる。

なお、上記した整流部材１４は、円筒形状の整流板を例に示したが、これを複数枚の板状体を用いて、流入管１２の軸を中心に円状に配置するようにしてもよい。例えば、整流部材１４の変形例としては、図４Ａ及び図４Ｂに示したように、平板状の整流板２４ａを複数枚有する整流部材２４が例示できる。この整流部材２４は、整流板支持部材２４ｂの上面に整流板２４ａが整列して設けられており、整流板支持部材２４ｂは上記した整流板支持部材１４ｂと同一である。

この整流部材２４では、整流板２４ａが、その板状体の両側端部が流入管１２を中心とした同一の円上に配置されるようにして整列されている。この場合、被処理水分配機構１３により水平方向に分散された被処理水の全てが整流板２４ａに衝突するものではなく、被処理水の一部は整流板２４ａ間をそのまま放射状に流れて槽体１１の壁面へ到達する。そして、他の一部は整流板２４ａに衝突し、流れが上方向へと変えられる。この点、被処理水の流れの全てが一旦上方向へと変えられる整流板１４ａとは対照的である。

この場合、水平方向に分散された被処理水の全てが整流板２４ａに衝突するわけではないので、整流部材２４にかかる負荷を低減できる。また、整流板２４ａに衝突することなく壁面側へ流れる被処理水があることで、上記円筒状の整流板１４ａと比較して被処理水の流れが上方向と水平方向に適度に分流し、槽体１１内で生じる被処理水の上昇流の流速をより均一化することができる。そのため、被処理水の流れの乱れを抑制することができる。また、整流板２４ａ近傍では被処理水の流れが乱れるのでフロック同士が、より会合しやすくなり塊状物を形成して、フロックの沈殿を促進することができる。

なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、平板状の整流板２４ａが複数整列している例を示したが、これは湾曲した整流板としてもよい。このとき湾曲度合は適宜選択できる。例えば、整流板２４ａの両側端部を通る円の曲率半径を下限とし、それよりも大きな曲率半径となる湾曲板とすればよい。

さらに、このとき槽体１１の内壁面に棚板２２を設けておくことが好ましい。この棚板２２を設けておくと、供給後、槽体１１の内壁面に沿って上昇する被処理水がこの棚板２２に衝突し、棚板２２の下面に沿って流れる方向が斜め上方に変わる。これに対して、被処理水中に含まれるフロックは、被処理水が棚板２２に衝突すると、流れが乱れてフロック同士が塊状物を形成し、フロックの沈降が促進される。

また、棚板２２との衝突によっても沈降せず、流れ方向が斜め上方、そして上昇流となった被処理水中に含まれるフロックは、棚板２２の上方で、近くのフロックと塊状になる等しながら沈降する。このフロックの沈降の際、フロックは上昇流の流れの影響で棚板２２よりも上方で沈降を開始し、沈殿槽１０の底部までそのまま沈降するか、棚板２２の上面に沈降することとなる。そして、棚板２２の上面にフロックがさらに堆積していき、ある程度堆積するとフロックの塊状物は槽体１１内の底部へと崩落する。

棚板２２を水平面に設置した場合には、フロックの堆積等の仕方などにより崩落の度合いが異なり、槽体１１の底部へ沈降するフロックの大きさの変動の幅が大きい。このとき、堆積量が多く巨大化したフロックの塊状物が崩落すると、槽体１１の底部に滞留した汚泥を巻き上げてしまうおそれがある。一方、棚板２２を水平面に対して傾斜させた場合には、水平面と平行に設けた場合に比べてフロックの塊状物の崩落を早め、棚板２２に沈降したフロックの堆積量を少なく、その塊状物の巨大化を抑制することができる。そして、このように棚板２２から滑り落ちるフロックの塊状物の巨大化を抑制することで、槽体１１の底部に滞留した汚泥の巻き上げに与える影響も抑制することができる。また、棚板２２の傾斜角度θｓを大きくすると、フロックの塊状物が棚板２２の上面を転がり落ちるようにすることができ、安定して、槽体１１内の底部へとフロックを沈殿させることができる。

また、棚板２２は、複数枚を同一水平面に整列して、内壁面の周方向に棚板同士の隙間ができるように配列した場合、上記したように、これらの隙間の鉛直方向の上下のいずれかに、所定の間隔を有して別の棚板を設け、棚板を多段に設けることが好ましい。この場合、効率的にフロックを分離するには、異なる水平面に形成された棚板同士が平面視したときに重なるように（同一平面に形成された棚板同士の隙間よりも、他の段に設けられた棚板が周方向に長い形状で形成され、該隙間の鉛直方向に必ず他の棚板が設けられるように）配置することが好ましい。

このとき、異なる水平面に形成された棚板同士の重なりをできるだけ大きくすることがより好ましい。ただし、重なっている部分が大きすぎると、上昇流の流れ方向が急激に変わることとなり乱流が発生したり、また、異なる水平面に設けられた棚板同士の鉛直方向の距離を狭くしすぎると、フロックが上昇流に巻き上げられたり、しやすくなる。なお、これらの棚板を傾斜させても同様の状態となる。したがって、棚板２２の複数枚を同一水平面に整列して、内壁面の周方向に棚板同士の隙間ができるように配列して、これらの隙間の鉛直方向の上下のいずれかに所定の間隔を有して別の棚板を設け、棚板を多段に設けた場合、十分にフロックが沈降できるように適宜条件を設定することが求められる。

本実施形態によれば、槽体１１内で生じる被処理水の上昇流の流速を、より均一化することができ、これにより、処理効率を向上させ、得られる処理水の水質を向上させることができる。

（第２の実施形態）
図５Ａ〜図５Ｃは、第２の実施形態における沈殿槽における、整流部材３４の断面図を示したものである。この第２の実施形態において、整流部材３４以外の沈殿槽の概略構成は第１の実施形態と同等であるので省略している。また、図１及び図２に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に関しては同一の符号を用いて示す。

以下、第１の実施形態と異なる整流板３４の構成について説明する。
本実施形態の整流板３４は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第１の実施形態の変形例である図４Ａ及び図４Ｂの整流板と、その構成は類似している。すなわち、複数の板状の整流板３４ａが、整流板支持部材３４ｂの上面に円形状に整列して固定されている。なお、整流板支持部材３４ｂは整流板支持部材１４ｂと同一である。

この第２の実施形態において特徴的なのは、整流板３４ａの主面が整流板支持部材３４ｂの中心に対して傾斜して設けられている点にある。すなわち、この整流板３４ａは、同一形状の整流板３４ａの複数枚を等間隔に円形状に整列して設けた例であるが、整流板支持部材３４ｂと同一中心を有する同心円において、各整流板３４ａの左側端部を通る円と、各整流板３１の右側端部を通る円と、が互いに異なる大きさの円となっている（図３Ａ及び図３Ｂに示した整流部材２４では、各整流板２４ａの両側端部を通る円は同一）。このような場合に、「整流板の主面が整流板支持部材の中心に対して傾斜している」ものとする。

そして、この傾斜の度合いについては、次のように表すことができる。図５Ｃに示したように、整流板支持部材３４ｂの中心から整流板３４ａの主面中央を通る直線を引いたとき、その直線と整流板支持部材３４ｂの同心円とが交わる点における接線ｔを考える。この接線ｔに対して、整流板３４ａの主面とのなす角度が傾斜の度合いである。この接線ｔと整流板３１の主面とのなす角度をθ_ｆとしたとき、この角度θ_ｆは、５〜５０度が好ましく、１０〜３０度がより好ましく、１５〜２０度がさらに好ましい。

なお、第１の実施形態における図４Ａ及び図４Ｂに示した変形例においては、上記と同様に引いた接線に対して、整流板３１の主面は接線と平行になっており角度を有していない。

この第２の実施形態のように、整流板３４ａの主面が接線ｔと角度を有していると、水平方向に分散された被処理水が整流板３４ａに衝突する際、被処理水は上方向に加え、整流板３４ａの側端部のうちより外周側に設けられている方向に流れる。これに応じて、整流板３４ａには、被処理水の流れと逆方向に動こうとする力（整流板３４ａの側端部において、外周側に設けられている側端部から内周側に設けられている側端部方向に向かう力）が働く。このとき整流板３４ａは、整流板支持部材３４ｂ上に円形状に整列して固定されているため、整流部材３４が回転する力（図５Ｃに示した構成の場合には、図５Ｃに示した平面図において反時計回りに回転する力）が生じる。

したがって、この整流部材３４を掻寄機構の支持部材１９の上に固定しておくと、掻寄機構の回転を補助する力となる。そのため、掻寄機構を回転させる動力をより少ない力としても従来と同等の回転力を得ることができる。すなわち、本実施形態によれば、水平方向に分散された被処理水を上方向に流れを変えると共に、掻寄機構の回転を補助することもできる。

本実施形態の沈殿槽におけるその他の特徴及び利点は、第１の実施形態の沈殿槽１０と同様であるので、説明を省略する。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す断面図である。
なお、図１及び図２に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に関しては同一の符号を用いている。

この第３の実施形態の沈殿槽４０では、図６に示すように、第１の実施形態の沈殿槽１０において、被処理水分配機構１３の代わりに被処理分配機構４１を設けている点が異なるものであり、それ以外は同一の構成を有している沈殿槽である。

被処理水分配機構４１は、流入管１２から供給される被処理水を水平方向に分散させるものであり、槽体１１内に高速流が生じないように均等に分散させる構成とするものである。この被処理水分配機構４１は、分流部材４１ａと分散プレート４１ｂとから構成されている。

この被処理水分配機構４１においては、分流部材４１ａは、主に被処理水の分流機能を担う円筒状の分流筒と、その下端部に接続された円環状の分散プレートと、から構成されている。この円環状の分散プレートは、開口部が形成されており、分流筒の下端部の外周側に一体的に接続されている。すなわち、上方から供給される被処理水は分流筒により２つの流れに分離され、そのうち分流筒の内側を流れる被処理水は、そのまま分流筒の内部を通過して、分散プレート４１ｂに衝突するようになっている。一方、分流筒の外側を流れる被処理水は、分流筒の外側面に沿って流れ、その下端に接続された分散プレートに衝突するようになっている。

このように、分流部材４１ａの分散プレートに衝突した被処理水は高い位置で、分散プレート４１ｂに衝突した被処理水は低い位置で、それぞれ分散されることになる。

このように、分流筒により被処理水の流れを分離することで、供給される被処理水の流束が外周側から順番に各分散プレートに衝突することとなる。分散プレートと衝突した被処理水は、それぞれ水平方向に外周側に向かって分散される。また、この分散は、分流した後、各分散プレートで段階的に行われるため、一度に衝突させて被処理水の流れを変更するのに比べ負荷が少なく、効率的に分散させることができる。

分流筒は、上記したように筒形状の部材であり、流入管１２から供給される被処理水の流れを分離するものである。そのため、この分流筒は、被処理水を効率的に分流させるように、流入管１２の流入口１２ａに、流入管１２と平行に配設される。分流筒がこのように配設されることで、被処理水を、その流れに逆らうことなく、分流筒の内側と外側の２つの流れに円滑に分離できる。

ここで、例えば、分流筒の外径は、流入管１２の内径の０．５〜０．９倍とすることが好ましく、０．６〜０．７倍とすることがより好ましい。また、その他、沈殿を効率的に行う所望の条件が得られるように、分流部材４１ａの分散プレートと分散プレート４１ｂの外径、流入管１２の流入口と分流部材４１ａの分散プレートとの間隔、分流部材４１ａの分散プレートと分散プレート４１ｂとの間隔、等を適宜設定すればよい。

このとき、分流部材４１ａの分散プレートの外径は、流入管１２の内径以上とするもので、流入管１２の直径の１〜３倍が好ましい。また、分散プレート４１ｂの外径は、分流筒の内径以上とするもので、分流筒の内径の１〜４倍が好ましい。

この第３の実施形態においては、分流筒が分散プレートと接続されていることで分流筒において被処理水の流れを確実に分割し、槽体１１内の被処理水の流れを安定させることができる。

これらの分流部材４１ａ及び分散プレート４１ｂは、図示していない保持部材によりそれぞれが所定の位置関係になるように保持、固定される。さらに、この被処理水分配機構４１は、流入管１２の流入口１２ａとの位置関係も作用や効果に関わり、それぞれ鉛直方向に中心（軸）が一致するように配置、固定される。したがって、この被処理水分配機構４１は、流入管１２に固定されることが好ましい。なお、被処理水分配機構４１は、掻寄シャフト１８又は支持部材１９に固定されてもよい。

なお、被処理水分配機構４１は、１つの分流部材と１枚の分散プレートで構成されている例であるが、分流部材を２つ以上設けて、段階的に細かく被処理水を分流、分散させるようにしてもよい。このとき、分流部材の設置数は１〜３つ程度が好ましい。

本実施形態では、第１の実施形態で奏する作用、効果を同様に奏するものである。

〔第４の実施形態〕
図７は、第４の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す断面図である。

図７に示すように、第４の実施形態の沈殿槽５０は、槽体１１と、槽体１１の内部に配設され、該槽体１１内に被処理水を供給する流入管１２と、流入管１２のから供給される被処理水を、衝突により水平方向に分散させる被処理水分配機構１３と、被処理水分配機構１３と槽体１１の内壁面との間に設けられ、被処理水分配機構１３により分散された被処理水の流れを上方向に変えることができる整流板５４と、を備えてなる。

ここで、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、以下の説明では省略する。したがって、この図７に示した第４の実施形態における沈殿槽５０は、図１に示した第１の実施形態の沈殿槽１０において、整流部材１４の代わりに整流部材５４を設けている点が異なるものであり、それ以外は同一の構成を有している沈殿槽である。

整流部材５４は、水平方向に分散された被処理水と衝突する整流板５４ａと、該整流板５４ａをその上面に固定する整流板支持部材５４ｂとを有し、その主面を傾斜させることで被処理水の流れ方向を上方へと円滑に導くことを可能としたものである。なお、整流板支持部材５４ｂは、整流板支持部材１４ｂと同一又は類似のものである。

この整流板５４ａにおいては、その下端部がより内周側に、その上端部がより外周側に配置されるようにして主面が傾斜して設けられたテーパー形状の部材である。これにより、水平方向に分散された被処理水が整流板５４ａと衝突すると、被処理水は斜め上方へと流れ方向を変えて、上昇流となる。このとき、整流板５４ａのみで被処理水の流れを所望の方向に変えることができる。

このとき、整流板５４ａの傾斜角度をθ_ｇとしたとき、この角度θ_ｇは、整流板支持部材の上面に対して１００〜１７０度が好ましく、１２０〜１５０度がより好ましい。このように整流板５４ａに傾斜をつけることで、整流板５４ａにかかる負荷を軽減できると共に、被処理水の流れを円滑なものとできる。

このような整流板に傾斜を設ける構成は、第２〜第３の実施形態においても適用できる。被処理水分配機構１３を円環状及び円板状の部材により多段に設けた形態や第３の実施形態のように分流部材を用いて多段に設けた形態においては、その高さの異なる段ごとに、それぞれ傾斜した整流板を設けることができる。この場合、さらに、整流板を異なる段ごとに傾斜を変えて、槽体１１内で生じる被処理水の上昇流の流速がより均一となるようにすることもできる。

本実施形態では、第１の実施形態で奏する作用、効果を同様に奏するものである。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，４０，５０ 沈殿槽
１１ 槽体
１２ 流入管
１２ａ 流入口
１３ 被処理水分配機構
１４，２４，３４，５４ 整流部材
１４ａ 整流板
１４ｂ 整流板支持部材
１５ 溢流堰
１６ 流出管
１７ 汚泥引抜管
１８ 掻寄シャフト
１９ 支持部材
２０ 掻寄板
２１ 駆動モータ
２２ 棚板

Claims (10)

1. 被処理水中に含まれるフロックを沈殿分離するための沈殿槽であって、
   円柱状又は多角柱状の槽体と、
   前記槽体内において、前記槽体の軸方向下方に向かって前記被処理水を供給する流入管と、
   前記槽体内へ供給される前記被処理水を、衝突により水平方向に分散させる被処理水分配機構と、
   前記被処理水分配機構と前記槽体の内壁面との間に設けられ、前記被処理水分配機構により分散された被処理水と衝突させることで、衝突した被処理水の流れを上方向に変えることができる整流部材と、
   を備えることを特徴とする、沈殿槽。
2. 前記整流部材が、前記流入管の軸を中心に円状に配置されている請求項１に記載の沈殿槽。
3. 前記整流部材が、前記分散された被処理水と衝突する整流板と、該整流板を上面に固定する整流板支持部材と、を含む請求項１又は２に記載の沈殿槽。
4. 前記整流板が、円筒形状である請求項３に記載の沈殿槽。
5. 前記整流板が、複数の平板又は湾曲板を、円状に整列して配置されている請求項３に記載の沈殿槽。
6. 前記平板又は前記湾曲板が、隣接する平板又は湾曲板との間に隙間を設けて整列されている請求項５に記載の沈殿槽。
7. 前記平板又は前記湾曲板の主面が、前記整流板支持部材の中心に対して傾斜して整列されている請求項６に記載の沈殿槽。
8. 前記整流板が、前記整流板の上面に対して傾斜して設けられている請求項４〜７のいずれか１項に記載の沈殿槽。
9. 前記整流板支持部材が開口部を有している請求項４〜８のいずれか１項に記載の沈殿槽。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の沈殿槽を用いた沈殿処理方法であって、
    前記流入管から前記槽体内に、フロックを含有する被処理水を供給する被処理水供給工程と、
    前記槽体内に供給された被処理水を上昇流とし、被処理水中に含まれるフロックを沈降させるフロック沈降工程と、
    前記フロック沈降工程で沈降したフロックを、前記槽体の底部に沈殿させる沈殿工程と、
    を備えることを特徴とする、沈殿処理方法。

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