JP2018047435A

JP2018047435A - 凝集沈澱装置

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Publication number: JP2018047435A
Application number: JP2016185612A
Authority: JP
Inventors: 田中　一平; Ippei Tanaka; 一平田中
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2036-09-23
Also published as: JP6798214B2

Abstract

【課題】凝集反応槽から凝集反応液が移送されるセンターウェルを備えた凝集沈殿装置において、該センターウェルにおける凝集反応液の発泡が防止され、汚泥の沈殿分離が効率よく行われる凝集沈殿装置を提供する。【解決手段】凝集反応槽１１に導入され、無機凝集剤、ｐＨ調整剤及びカチオン性ポリマー凝集剤が添加され、撹拌機１５で撹拌され、凝集反応液となる。凝集反応液は、移流トレー１７に流出し、アニオン性ポリマー凝集剤が添加された後、センターウェル１８の拡径部１８Ａ内に接線方向に供給され、ディストリビュータ１９の回転方向後流側に向って流出する。スラッジブランケットＳを通過した処理水は、沈澱槽１２内を上昇し、Ｖノッチ２５ａからトラフ２５内に流入し、取出配管２６を介して凝集沈澱装置１外に取り出される。拡径部１８Ａが沈殿槽１２内の液面よりも上位に設置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、被処理水から微細な懸濁物質等を凝集分離する凝集沈澱装置に関する。

工場廃水、下水などの原水（被処理水）に無機凝集剤を添加した後、アニオン系高分子凝集剤及びカチオン系高分子凝集剤を添加し、固液分離することが公知である。特許文献１には、微細なＳＳを含有する原水に無機凝集剤、カチオン系高分子凝集剤及びアニオン系高分子凝集剤を添加するライン混合装置と、ライン混合装置の下流側に設けられた造粒型凝集沈殿槽とを備える水処理装置が開示されている。

特許文献２には、無機凝集剤を添加して撹拌する第１撹拌槽と、沈降促進剤及び高分子凝集剤を添加して撹拌する第２撹拌槽と、高分子凝集剤を添加して撹拌する第３撹拌槽と、フロック形成槽と、沈澱槽とを一体化した凝集沈澱装置が記載されている。

国際公開第２０１４／０３８５３７号特開２０１４−２３７１２３号

本発明は、凝集反応槽から凝集反応液が移送されるセンターウェルを備えた凝集沈殿装置において、該センターウェルにおける凝集反応液の発泡（大気中の空気の混入）が防止され、汚泥の沈殿分離が効率よく行われる凝集沈殿装置を提供することを目的とする。また、本発明はトラック等に搭載して運搬することが容易な凝集沈澱装置を提供することを目的とする。

本発明の凝集沈澱装置は、平面視形状が長方形の槽体と、該槽体内が仕切板によって区画されることにより形成された凝集反応槽及び沈澱槽とを有する凝集沈澱装置において、該沈澱槽内にセンターウェルが設けられており、該センターウェルの上部は拡径部となっており、前記凝集反応槽内の凝集反応液を該拡径部に流入させる移送部材が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の一態様に係る凝集沈澱装置では、前記移送部材は、前記凝集反応液を前記拡径部内に接線方向に流入させる。

本発明の一態様に係る凝集沈澱装置では、前記センターウェルの下部から放射方向にディストリビュータが延設されており、該センターウェルを軸心回りに回転駆動する駆動装置が設けられている。

本発明の一態様に係る凝集沈澱装置では、前記沈殿槽に対し汚泥の溢流板を介して隣接する汚泥受入槽が設けられており、前記沈殿槽の上部内周に沿って周回するトラフが設けられており、該トラフは、該沈殿槽内の上澄水を該トラフ内に流入させるＶノッチを備えており、前記溢流板側のトラフにあっては、該沈殿槽の中央側を向く辺部と、該溢流板を向く辺部との双方に該Ｖノッチが設けられており、該溢流板側以外の辺部では、該沈殿槽の中央側を向く辺部にのみ該Ｖノッチが設けられている。

本発明の一態様に係る凝集沈澱装置では、前記拡径部は前記沈殿槽の液面よりも上位に設置されている。

本発明の凝集沈澱装置は、その槽体が、平面視形状が長方形のものであるため、運搬が容易である。また、予め凝集沈澱装置の製作工場において撹拌機、センターウェル、ディストリビュータ、その他付属設備を一体化しておくことにより、凝集沈澱装置の設置作業が著しく容易となる。

本発明では、センターウェルの上部は拡径部となっており、凝集反応槽からの凝集反応液が該拡径部に導入されるので、凝集反応液が該拡径部に一時的に滞留し、この間に気泡が大気中に放出されるので、気泡が沈殿槽に混入しにくい。このため、沈殿槽の汚泥の分離効率が向上する。

本発明の一態様では、凝集反応槽からの凝集反応液を拡径部に接線方向に流入させる。これにより、凝集反応液が拡径部内で旋回するようになり、凝集反応液の拡径部内での滞留時間が長くなり、気泡が十分に大気に放出される。

本発明の一態様では、沈澱槽内で拡径部の全体が水面よりも上位に配置されているので、拡径部の下部が水面下となるように配置した場合に比べて、沈澱槽内の上向流ＬＶを大きく設定することができる。

本発明の一態様では、溢流板側のトラフにあっては、沈殿槽の中央側及び汚泥受入槽側の双方の辺部にＶノッチを設け、溢流板側以外のトラフにあっては、沈殿槽中央側の辺部にのみＶノッチを設けている。これにより、沈殿槽内の上向流ＬＶを大きく設定することができる。

実施の形態に係る凝集沈澱装置の槽体の斜視図である。実施の形態に係る凝集沈澱装置の平面図である。図２のIII−III線断面図である。図２のIV−IV線断面図である。別の実施の形態に係る凝集沈澱装置の平面図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１〜４は本発明の第１の実施の形態に係る凝集沈澱装置１を示している。

この凝集沈澱装置１は、１対の短手壁２ａ，２ｃと、１対の長手壁２ｂ，２ｄとを有した平面視形状が長方形（全体として直方体形状）の槽体２と、該槽体２内に短手方向（幅方向）に設けられた仕切板３，４と、仕切板４と槽体２の短手壁２ｃとの間に、槽体２の長手方向に沿って設けられた溢流板５等を有している。槽体２は、４ｔトラックに搭載できるように、幅２．２ｍ以下、長さ５．６ｍ以下、高さ２．６ｍ以下となっている。槽体２の幅は好ましくは１．０〜２．２ｍ特に１．５〜２．２ｍである。槽体２の長さは好ましくは１．０〜５．６ｍ特に１．５〜５．６ｍである。槽体２の高さは好ましくは１．０〜２．６ｍ特に１．５〜２．６ｍである。

仕切板３，４は、槽体２の底面２ｅから槽体２の上縁付近にまで立ち上がっている。仕切板３，４は、槽体２の長手壁２ｂ，２ｄに連なっている。仕切板３と槽体２の短手壁２ａとの間は機械室１０となっており、制御盤、ポンプ、その他の機器を設置するようになっている。

仕切板３，４間は凝集反応槽１１となっており、仕切板４と槽体２の短手壁２ｃとの間は沈澱槽１２及び汚泥受入槽１３となっている。沈澱槽１２と汚泥受入槽１３とは、溢流板５によって区画されている。凝集反応槽１１の容積Ｖ_１と沈澱槽１２の容積Ｖ_２との比Ｖ_１／Ｖ_２は０．９〜１．２程度が好ましい。

凝集反応槽１１には、薬注装置（図示略）によって無機凝集剤とカチオン性ポリマー凝集剤とが添加可能とされていると共に、槽内液を撹拌するための撹拌機１５が設けられている。

仕切板４の上部には、凝集反応液の流出口１６が設けられ、該流出口１６に連なるように移送部材として移流トレー（配管であってもよい）１７が仕切板４の上部に連結されている。この移流トレー１７には、アニオン性ポリマー凝集剤を添加するための薬注装置（図示略）が設けられている。

沈澱槽１２は、平面視形状が略正方形であることが好ましい。沈澱槽１２内の中央部にセンターウェル１８が設けられている。センターウェル１８は円筒状であり、上部に拡径部１８Ａが設けられている。前記移流トレー１７の先端部は、該拡径部１８Ａ内に凝集反応液を略接線方向に流出させるように配置されている。

センターウェル１８の下部にはディストリビュータ１９が設けられている。ディストリビュータ１９は、センターウェル１８から放射方向に延設された管状体よりなり、その回転方向後流側に向って流出口１９ａが設けられている。ディストリビュータ１９には下方に向ってレーキ１９ｂが設けられているが、省略されてもよい。

センターウェル１８は、その軸支部２０によって槽体底面２ｅに支持され、軸心回りに回転可能となっている。

センターウェル１８の上部は、ブラケット２１を介して駆動装置２２の回転軸２２ａに連なっている。センターウェル１８の上下方向の中間付近には、撹拌翼２３が取り付けられている。

沈澱槽１２内の上部には、上澄水（処理水）を取り出すためのトラフ２５が設けられている。トラフ２５は鉛直断面形状がＵ字形であり、上縁に設けられたＶノッチ２５ａを介して沈澱槽１２内の上澄水がトラフ２５内に流入するよう構成されている。

トラフ２５は、センターウェル１８を取り巻くように囲枠状に設けられている。トラフ２５は槽体２の長手壁２ｂ及び短手壁２ｃ並びに仕切板４に沿って、且つそれらとの間に所定の間隔をあけて延在している。これらの部分では、トラフ２５の上縁にはセンターウェル１８側（囲枠の内側）にのみＶノッチ２５ａが設けられている。

また、トラフ２５は、溢流板５よりもセンターウェル１８側の上方において、槽体２の長手方向に延在している。この部分では、トラフ２５の上縁のうちセンターウェル１８側（囲枠の内側）及び汚泥受入槽１３側（囲枠の外側）の双方にそれぞれＶノッチ２５ａが設けられている。

トラフ２５には、処理水取出用配管２６が接続されている。トラフ２５のＶノッチ２５ａが沈澱槽１２内の液面レベルとなる。この実施の形態では、拡径部１８Ａは該液面レベルよりも上方に位置している。ただし、拡径部１８Ａは液面に接するように配置されてもよい。

沈澱槽１２内の底部にあっては、槽体２の長手壁２ｂ及び短手壁２ｃ、並びに仕切板４及び溢流板５の下部と、槽体２の底面２ｅとの交差隅角部に軸心方向に下り勾配に傾斜するように傾斜板２８が設けられ、液や汚泥の停滞域を解消するよう構成されている。

溢流板５は、底面２ｅから沈澱槽１２内の液面高さの５０〜８０％程度の高さまで立ち上る高さを有している。沈澱槽１２内には、この溢流板５の上縁高さまでスラッジブランケットＳが形成される。

沈澱槽１２内に形成されたスラッジブランケットＳは処理に伴い量が増加するが、スラッジブランケットＳのレベル（汚泥界面）が溢流板５の高さを超えるとスラッジブランケットＳの汚泥（ペレット）は溢流板５をオーバーフローして汚泥受入槽１３内に落下する。汚泥受入槽１３内の底面には、傾斜板２９が設けられている。この傾斜板２９は、長手壁２ｄから溢流板５に向って下り勾配となるように設置されている。

図１の通り、短手壁２ｃの下部には、汚泥受入槽１３内の汚泥（ペレット）を取り出すための汚泥取出口３０が設けられている。汚泥受入槽１３内には、汚泥（ペレット）を汚泥取出口３０に向って移動させるためのレーキ装置３１が設けられている。

このレーキ装置３１は、溢流板５及び長手壁２ｄにそれぞれ設けられた駆動側スプロケットホイール３２及び従動側スプロケットホイール３３と、各スプロケットホイール３２，３３間に架け渡されて無端回動するチェーン３４と、チェーン３４，３４間に跨がってチェーン３４に固定されているレーキ板３５と、駆動側スプロケットホイール３２を駆動するための駆動装置３６とを有する。レーキ板３５は好ましくは２枚以上設けられる。

レーキ板３５が傾斜板２９に沿って仕切板４側から汚泥取出口３０側に向って移動（往動）することにより、汚泥受入槽１３内の底部の汚泥（ペレット）が汚泥取出口３０に掻き寄せられる。

レーキ板３５が仕切板４側から取出口３０側へ往動する場合、レーキ板３５はチェーン３４から垂下した姿勢となる。レーキ板３５が取出口３０から仕切板４側に向って復動する場合、レーキ板３５はチェーン３４から起立した状態となる。この起立状態のレーキ板３５の上端は、溢流板５の上縁よりも好ましくは５０ｃｍ以上下位に位置する。また垂下状態のレーキ板３５の下辺部は傾斜板２９の面に沿うような角度になっている。

このように構成された凝集沈澱装置１において、原水は配管（図示略）によって、凝集反応槽１１に導入され、無機凝集剤、ｐＨ調整剤及びカチオン性ポリマー凝集剤が添加され、撹拌機１５で撹拌され、凝集反応液となる。

この凝集反応液は、移流トレー１７に流出し、アニオン性ポリマー凝集剤が添加された後、センターウェル１８の拡径部１８Ａ内に接線方向に供給され、拡径部１８Ａ内を旋回しながらセンターウェル１８に流れ込み、センターウェル１８内を流下してディストリビュータ１９に流入し、流出口１９ａからディストリビュータ１９の回転方向後流側に向って流出する。

なお、フィードウェル１８が拡径部１８Ａを有しておらず、凝集処理液がフィードウェル１８に直接導入されると、凝集処理液が発泡し（大気中の空気が混入し）、気泡が沈殿槽１２に混入する恐れがある。本発明では、沈殿槽１２が比較的小型のため、少しでも気泡が混入するとスラッジブランケットＳのスラッジを巻き上げる恐れが大きい。そこでフィードウェル１８に拡径部１８Ａを設け、凝集処理液を拡径部１８Ａに接線方向に流入させて旋回させ、この間に気泡を凝集処理液から大気中に放出させることにより、フィードウェル１８に気泡が混入しないようになる。

ディストリビュータ１９及び撹拌翼２３が駆動装置２２によってゆっくりと回転されることによって、沈澱槽１２内がゆっくりと撹拌され、凝集フロック及びスラッジブランケットＳ中の汚泥（ペレット）の生成及び成長が促進されるとともに、安定したスラッジブランケットＳが生成される。ディストリビュータ１９の回転速度は０．６〜１．４ｒｐｍ程度が好ましい。

凝集反応液がスラッジブランケットＳを通過する間に凝集フロックはスラッジブランケット中の汚泥（ペレット）に固着して清澄な処理水となる。スラッジブランケットＳを通過した清澄な処理水は、沈澱槽１２内を上昇し、Ｖノッチ２５ａからトラフ２５内に流入し、取出配管２６を介して凝集沈澱装置１外に取り出される。

この実施の形態では、溢流板５側のトラフ２５にあっては、沈殿槽１２の中央側及び汚泥受入槽１３側の双方の辺部にＶノッチ２５ａを設け、溢流板５側以外のトラフ２５にあっては、沈殿槽１２中央側の辺部にのみＶノッチ２５ａを設けている。これにより、沈殿槽１２内の上向流ＬＶを大きく設定することができる。すなわち、溢流板５側のトラフの汚泥受入槽１３側にＶノッチを設けることにより、沈殿槽１２内の液の一部が汚泥受入槽１３に向って流れて上向流を形成してＶノッチから処理水として排出されるので、トラフ近傍の上向流ＬＶは沈殿槽１２内の上向流ＬＶより若干小さくなり、安定した水質の処理水を得やすくなる。

なお、この実施の形態では、沈澱槽１２内で拡径部１８Ａの全体が水面よりも上位に配置されているので、拡径部１８Ａの下部が水面下となるように配置した場合に比べて、沈澱槽１２内の上向流ＬＶを大きく設定することができる。

上記構成により沈殿槽１２内の上向流ＬＶを５〜２０ｍ／ｈｒ、特に８〜１５ｍ／ｈｒ程度に高く設定することができる。
スラッジブランケットＳの汚泥（ペレット）の界面高さが溢流板５よりも高くなると、汚泥（ペレット）が溢流板５をオーバーフローして汚泥受入槽１３に流れ込み、汚泥受入槽１３の底部に沈澱する。この汚泥（ペレット）は、レーキ板３５によって取出口３０側へ掻き寄せられ、該取出口３０から取出配管及び汚泥ポンプ（図示略）を介して凝集沈澱装置１外に取り出される。この汚泥ポンプは、汚泥受入槽１３内の汚泥界面高さを検出する界面計又はタイマーによってＯＮ／ＯＦＦ制御される。

この凝集沈澱装置１の槽体２は、４ｔトラックに搭載できる大きさの、平面視形状が長方形のものであるため、運搬が容易である。また、予め製作工場において撹拌機、センターウェル、ディストリビュータ、その他付属設備を一体化しておくことにより、凝集沈澱装置１の設置作業が著しく容易となる。

また、汚泥受入槽１３にレーキ装置３１が設置されており、沈殿した汚泥（ペレット）がスムーズに汚泥取出口３０から取り出される。このレーキ装置３１は、傾斜板２９に沿って移動するレーキ板３５を備えており、汚泥受入槽１３内の底面のほぼ全域から汚泥（ペレット）を取出口３０側に掻き寄せることができる。レーキ板３５は、傾斜板２９に沿って取出口３０に向って往動し、チェーン３４の復動側ではチェーン３４，３４から起立して移動する。この復動時にレーキ板３５の上縁が溢流板５の上縁よりも十分に下位を通るので、沈澱槽１２内のスラッジブランケットＳに乱れを与えることがない。

上記実施の形態では、沈澱槽１２と汚泥受入槽１３とが槽体２の短手方向に隣接配置されているが、図５の凝集沈澱装置１’のように、汚泥受入槽１３が沈澱槽１２の短手壁２ｃ側に配置されてもよい。図５の凝集沈澱装置１’のその他の構成は図１〜４の凝集沈澱装置と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
また、上記実施の形態では、単に一体の槽の内部を仕切板で区画したものであるが、例えば、機械室１０、凝集反応槽１１、沈殿槽１２をそれぞれ独立して製作し、各室・槽を壁面を介して接続することにより一体的な槽２を構成してもよい。この場合は、仕切板３は機械室１０と凝集反応槽１１に挟まれる各壁面が該当し、仕切板４は凝集反応室１１と沈殿槽１２に挟まれる各壁面が該当する。

［凝集剤］
無機凝集剤は、ＰＡＣ、ポリ鉄（ポリ硫酸第二鉄）、塩鉄（塩化第二鉄）あるいは硫酸バンドなど水酸化物を形成するものが好ましい。また、フッ素含有水やリン酸含有水では、消石灰などのカルシウム化合物も無機凝集剤として使用することができる。無機凝集剤の添加量は２０〜２０００ｍｇ／Ｌ特に５０〜１５００ｍｇ／Ｌ程度が好ましい。

カチオン性ポリマー（カチオン系高分子凝集剤）はアクリルアミド系のものが好適であり、そのカチオン基比率は１０〜５０モル％、特に１５〜４０モル％、更に１５〜３０モル％が好適である。カチオン系高分子凝集剤の重量平均分子量は１２００万〜２５００万特に１５００万〜２２００万程度が好適である。カチオン系高分子凝集剤の添加量は０．１〜３ｍｇ／Ｌ特に０．５〜２ｍｇ／Ｌが好適である。

このようなカチオン性ポリマーとしては、例えばカチオン性モノマーとアクリルアミドとの共重合物を好適に用いることができる。カチオン性モノマーの具体例としては、ジメチルアミノエチルアクリレートやジメチルアミノエチルメタクリレート（以下、両化合物を併せて「ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート」と記す場合がある）の酸塩もしくはその４級アンモニウム塩、ジメチルアミノプロピルアクリアミドやジメチルアミノプロピルメタクリアミド（以下、両化合物を併せて「ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド」と記す場合がある）の酸塩もしくはその４級アンモニウム塩を好適に用いることができるが、これに限定されるものではない。

カチオン性ポリマーの製品形態は特に限定されるものではなく、粉末品、Ｗ／Ｏ型エマルション、或いは、高塩類濃度の水系媒体中にカチオン性高分子凝集剤粒子が分散しているディスパージョンなど、排水の凝集処理用に一般に流通しているのが適用できる。

アニオン性ポリマー（アニオン系高分子凝集剤）はアクリルアミド系のものが好適であり、そのアニオン基比率は５〜３０モル％特に５〜２０モル％が好適である。アニオン性ポリマーの重量平均分子量は９００万〜２０００万特に１０００万〜１８００万程度が好適である。アニオン系高分子凝集剤の添加量は０．２〜８ｍｇ／Ｌ特に０．５〜６ｍｇ／Ｌが好適である。

このようなアニオン性ポリマーとしては、例えばアニオン性モノマーとアクリルアミドとの共重合物、または、ポリアクリルアミドの加水分解物を用いることができる。アニオン性モノマーの具体例としては、アクリル酸若しくはその塩を好適に用いることができる。アニオン性モノマーとして、アクリル酸若しくはその塩とともに、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸若しくはその塩を用いて、アクリルアミドと共重合した重合物は、広いｐＨ範囲で安定して使用できる点で特に好適に用いることができる。

上記実施の形態はいずれも本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態とされてもよい。

１，１’ 凝集沈澱装置
２槽体
３，４仕切板
５溢流板
１０機械室
１１凝集反応槽
１２沈澱槽
１３汚泥受入槽
１５撹拌機
１７移流トレー
１８センターウェル
１８Ａ拡径部
１９ディストリビュータ
２３撹拌翼
２５トラフ

Claims

平面視形状が長方形の槽体と、
該槽体内が仕切板によって区画されることにより形成された凝集反応槽及び沈澱槽と
を有する凝集沈澱装置において、
該沈澱槽内にセンターウェルが設けられており、
該センターウェルの上部は拡径部となっており、
前記凝集反応槽内の凝集反応液を該拡径部に流入させる移送部材が設けられていることを特徴とする凝集沈澱装置。
請求項１において、前記移送部材は、前記凝集反応液を前記拡径部内に接線方向に流入させることを特徴とする凝集沈殿装置。
請求項１又は２において、前記センターウェルの下部から放射方向にディストリビュータが延設されており、
該センターウェルを軸心回りに回転駆動する駆動装置が設けられていることを特徴とする凝集沈澱装置。
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記沈殿槽に対し汚泥の溢流板を介して隣接する汚泥受入槽が設けられており、
前記沈殿槽の上部内周に沿って周回するトラフが設けられており、該トラフは、該沈殿槽内の上澄水を該トラフ内に流入させるＶノッチを備えており、
前記溢流板側のトラフにあっては、該沈殿槽の中央側を向く辺部と、該溢流板を向く辺部との双方に該Ｖノッチが設けられており、
該溢流板側以外の辺部では、該沈殿槽の中央側を向く辺部にのみ該Ｖノッチが設けられていることを特徴とする凝集沈澱装置。
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記拡径部は前記沈殿槽の液面よりも上位に設置されていることを特徴とする凝集沈澱装置。