JP2023149240A - 凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、固形物を含む原水の凝集沈殿処理において、凝集沈殿槽内において分離された固形物を適切に引き抜き、レーキの過負荷や処理水の水質悪化が生じることを抑制できる凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法を提供することである。【解決手段】上記課題を解決するために、凝集沈殿槽と、原水のＳＳ粒度分布を測定する測定部と、測定部の測定結果に基づく固形物の引き抜きに係る制御を行う制御部とを備える凝集沈殿処理装置及びこの装置を用いた凝集沈殿処理方法を提供する。本発明によれば、原水のＳＳ粒度分布の測定結果から、凝集沈殿槽内で原水中の固形物が蓄積（堆積）するまでの時間予測を行い、これに基づき凝集沈殿槽内で分離された固形物の引き抜きに係る制御を行うことで、レーキの過負荷や処理水の水質悪化の発生を抑制し、安定した装置運転を行うことが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法に関するものである。

一般に、排水処理の手段の一つとして、排水中の固形物などの不純物を除去する固液分離処理が行われている。
このような固液分離処理としては、原水（排水）に対して凝集剤を添加することで不純物であるＳＳ（Suspended Solid：懸濁固形物）を凝集沈殿させて分離する凝集沈殿を行う凝集沈殿処理装置を用いた処理が挙げられる。例えば、凝集剤を添加した被処理水が上昇するに伴ってフロックが成長するブランケット状のフロック成長ゾーンを形成するスラッジブランケット型（「フロックゾーン型」や「フロックブランケット型」と呼ばれることもある。）の凝集沈殿槽を備える凝集沈殿処理装置が知られている。

例えば、特許文献１には、沈殿槽内にフロック成長ゾーン（汚泥ゾーン）が形成されるスラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置が記載されている。また、特許文献１には、スラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置として、レーキ（集泥部材）とディストリビュータ（原水供給部材）とを一体化させたものが記載されており、レーキとディストリビュータを同時に回転させ、沈殿槽内でフロックの生成及び成長を促進し、濃縮スラッジ（沈降したフロック）は沈殿槽の中央から排泥管によって槽外に排出されることが記載されている。

特開平１０－２０２００９号公報

特許文献１に記載される凝集沈殿処理装置においては、濃縮スラッジ（沈降したフロック）を排泥管により槽外に排出することは記載されているが、排出に係るタイミングについては特に記載されていない。そして、特許文献１に記載されるような従来の凝集沈殿処理装置においては、作業者の判断に基づく手動操作によって濃縮スラッジを排出することが広く行われている。

このとき、作業者は沈殿槽内の状況を正確に把握しているわけではないため、沈殿槽内から濃縮スラッジを引き抜くタイミングが適切ではないことにより、レーキの過負荷を起こすおそれがある。また、特に、スラッジブランケット型の凝集沈殿槽においては、フロック成長ゾーンから処理水へのスラッジのキャリーオーバーを引き起こし、処理水の水質悪化が生じるおそれがあるという問題がある。

本発明の課題は、固形物を含む原水の凝集沈殿処理において、凝集沈殿槽内において分離された固形物を適切に引き抜き、レーキの過負荷や処理水の水質悪化が生じることを抑制できる凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法を提供することである。

本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、固形物を含む原水の凝集沈殿処理において、原水のＳＳ粒度分布を測定し、この測定結果に基づき、凝集沈殿槽内で分離された原水中の固形物の引き抜きを制御することで、凝集沈殿槽内での固形物の分離（沈降）状態を予測した上で、固形物の引き抜きを適切に行うことを可能とし、レーキの過負荷や処理水の水質悪化が生じることを抑制できることを見出して、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法である。

上記課題を解決するための本発明の凝集沈殿処理装置は、原水に含まれる固形物を凝集沈殿により分離する凝集沈殿槽と、原水のＳＳ粒度分布を測定する測定部と、測定部の測定結果に基づき、凝集沈殿槽内で分離された固形物の引き抜きに係る制御を行う制御部と、を備えることを特徴とするものである。
本発明の凝集沈殿処理装置によれば、原水のＳＳ粒度分布を測定することで、凝集沈殿槽内で原水中の固形物が分離されて蓄積（堆積）するまでの時間を予測することが可能となる。そして、この原水のＳＳ粒度分布に関する測定結果を用いて、凝集沈殿槽内で分離された固形物の引き抜きに係る制御を行うことで、凝集沈殿槽内での固形物の分離（沈降）状態を予測した上で、固形物の引き抜きを適切に行うことが可能となり、レーキの過負荷や処理水の水質悪化の発生を抑制し、安定した装置運転を行うことが可能となる。

また、本発明の凝集沈殿処理装置の一実施態様としては、凝集沈殿槽は、スラッジがブランケット状に形成され、原水中の固形物を捕捉するスラッジブランケット部と、スラッジブランケット部下に設けられ、スラッジが濃縮される濃縮部と、スラッジブランケット部及び濃縮部を区画するための仕切り板と、を備え、制御部は、スラッジブランケット部からの固形物の引き抜きに係る制御を行うという特徴を有する。
この特徴によれば、凝集沈殿槽として、原水中の固形物を捕捉するスラッジブランケット部と、スラッジブランケット部から流出したスラッジを濃縮する濃縮部とを備え、さらにスラッジブランケット部と濃縮部を仕切り板で分離して設けることで、スラッジブランケット部における処理を安定させることが可能となる。また、制御部として、スラッジブランケット部からの固形物の引き抜きに係る制御を行うことで、スラッジブランケット部と濃縮部を区画する仕切り板上に堆積する固形物を適切に排出し、スラッジブランケット部に設けられるレーキの過負荷発生を抑制し、スラッジブランケット部から処理水へのスラッジのキャリーオーバーを抑制することが可能となる。これにより、スラッジブランケット型の凝集沈殿装置において、安定した装置運転を行うことが可能となる。

また、本発明の凝集沈殿処理装置の一実施態様としては、固形物の掻き寄せを行うレーキと、レーキの負荷検知を行う負荷検知部と、を更に備え、制御部に係る制御パラメータの一つとして、負荷検知部の検知結果を用いるという特徴を有する。
この特徴によれば、原水のＳＳ粒度分布に係る測定結果に加え、レーキの負荷検知に係る検知結果を制御部における制御パラメータの一つとして用いることで、凝集沈殿槽内での固形物の分離（沈降）状態に係る予測の精度を高め、固形物の引き抜きをより適切に行うことが可能となり、より一層安定した装置運転を行うことが可能となる。

上記課題を解決するための本発明の凝集沈殿処理方法は、原水に含まれる固形物を凝集沈殿により分離する凝集沈殿工程と、原水のＳＳ粒度分布を測定する測定工程と、測定工程の測定結果に基づき、凝集沈殿工程で分離された固形物の引き抜きに係る制御を行う制御工程と、を備えるという特徴を有する。
本発明の凝集沈殿処理方法によれば、原水のＳＳ粒度分布を測定することで、凝集沈殿工程において原水中の固形物が分離されて堆積するまでの時間を予測することが可能となる。そして、この原水のＳＳ粒度分布に関する測定結果を用いて、凝集沈殿工程によって分離された固形物の引き抜きに係る制御を行うことで、凝集沈殿工程時における固形物の分離（沈降）状態を予測した上で、固形物の引き抜きを適切に行うことが可能となり、レーキの過負荷や処理水の水質悪化の発生を抑制することが可能となる。

本発明によれば、固形物を含む原水の凝集沈殿処理において、凝集沈殿槽内において分離された固形物を適切に引き抜き、レーキの過負荷や処理水の水質悪化が生じることを抑制できる凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法を提供することができる。

本発明の第１の実施態様の凝集沈殿処理装置を示す概略説明図である。 本発明の第１の実施態様の凝集沈殿処理装置における凝集沈殿槽の構造を示す概略説明図である。 本発明の第２の実施態様の凝集沈殿処理装置を示す概略説明図である。 本発明の第３の実施態様の凝集沈殿処理装置を示す概略説明図である。

本発明の凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法は、原水に含まれる固形物を凝集沈殿させ、処理水と固形物に分離するものである。

本発明における処理対象である原水Ｗ０は、分離対象である固形物を含むものであればよく、供給源（発生源）や固形物の種類は特に限定されない。原水Ｗ０としては、例えば、工場排水や生活排水のほか、河川水や他の水処理設備からの処理水などが挙げられる。
特に、本発明における原水Ｗ０としては、固形物の重量が大きい（重い）ものが好ましい。この場合、凝集沈殿処理における処理速度が上がり、本発明の凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法による効果が十分に発揮される。このような原水Ｗ０としては、鉄鋼排水が挙げられる。鉄鋼排水とは、鉄鋼業の製造工程で排出される排水であって、石炭系ＳＳ（コークス、石炭、石炭鉱石など）及び／又は金属系ＳＳ（鉄、酸化鉄など）が含まれるものであればよい。このような鉄鋼排水の具体的な例としては、例えば、コークス湿式集塵排水などの集塵水や、二次精錬循環水、製鋼直接系循環水、圧延直接系など鉄鋼製品に直接接触する冷却水（循環水）のほか、原料ヤード雨水などが挙げられる。
なお、原水Ｗ０に含まれる固形物とは、原水Ｗ０に元々含まれている固体成分だけではなく、原水Ｗ０に凝集剤を添加することで形成するフロックも含まれる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法の実施態様を詳細に説明する。なお、本発明の凝集沈殿処理方法については、以下の凝集沈殿処理装置の構造及び作動の説明に置き換えるものとする。また、実施態様に記載する凝集沈殿処理装置の構造については、本発明に係る凝集沈殿処理装置を説明するために例示したにすぎず、これに限定されるものではない。

［第１の実施態様］
図１は、本発明の第１の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａの概略説明図である。
本実施態様に係る凝集沈殿処理装置１００Ａは、いわゆるスラッジブランケット型と呼ばれる凝集沈殿槽１Ａを有している。一般に、スラッジブランケット型凝集沈殿槽は、槽内に上昇水流によるスラッジ（凝集フロック）の流動層を形成し、その流動層内に原水Ｗ０中に含まれる固形物（フロック）を通過させるものである。このとき、小さなフロックは流動層における大きなフロックに捕捉されて大きくなり、沈降速度が速まる。これにより、スラッジブランケット型凝集沈殿槽へ導入された原水Ｗ０は、処理水Ｗ１と濃縮されたフロック（汚泥）に分離され、それぞれ槽外に排出される。

本実施態様に係る凝集沈殿処理装置１００Ａは、図１に示すように、凝集沈殿槽１Ａと、原水Ｗ０中のＳＳの粒度分布を測定するＳＳ粒度分布測定部７と、凝集沈殿槽１Ａ内の固形物の引き抜きに係る制御を行う制御部８とを備えている。
また、図１に示すように、本実施態様における凝集沈殿槽１Ａは、ラインＬ１から凝集沈殿槽１Ａ内に原水Ｗ０を導入する原水導入部２と、原水Ｗ０中の固形物を分離するためのスラッジがブランケット状に浮遊した状態で形成されたスラッジブランケット部３と、スラッジブランケット部３を通過することにより凝集したフロックがスラッジブランケット部３下に沈殿し濃縮される濃縮部４と、濃縮部４に沈殿し濃縮されたフロック（汚泥）を系外に排出する汚泥排出部５と、原水Ｗ０に凝集剤を添加する凝集剤添加部６を備え、スラッジブランケット部３の上方には上澄みである清澄層Ｃが形成され、清澄された処理水Ｗ１は、凝集沈殿槽１の上部側に位置するラインＬ２により排出される。なお、汚泥排出部５には、排出されたフロック（汚泥）を処理するための汚泥処理設備を別途設けるものとしてもよい。

まず、本実施態様における凝集沈殿槽１Ａの構造の一例について説明する。
図２は、本発明の第１の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａにおける凝集沈殿槽１Ａの概略説明図である。図２は、本実施態様における凝集沈殿槽１Ａに係る主な構造を示すものであり、一部については図示を省略している。なお、以下の説明において「内側」とは、凝集沈殿槽１Ａの中心線である軸線Ｌ側のことを指し、「外側」とは、軸線Ｌから離間する側のことを指すものである。

凝集沈殿槽１Ａは、原水Ｗ０に含まれる固形物を凝集沈殿により分離する凝集沈殿工程を行うものであり、有底略円筒状の周壁１１と、この周壁１１の内側に側壁１２及び仕切り板１３とを備える。図２に示すように、仕切り板１３は、中央に開口部１３ａを有し、周壁１１の横断面と水平に配置され、側壁１２は、仕切り板１３の外周の端部の一部から上方に向かって突出して延びるように立設されている。この仕切り板１３が周壁１１に取り付けられることで、側壁１２及び仕切り板１３は周壁１１に固定された部材となる。これにより、側壁１２の内側には、後述するスラッジブランケット部３が形成される。また、仕切り板１３は周壁１１の底部から上方に所定長離隔しており、スラッジブランケット部３と濃縮部４を区画している。また、周壁１１の軸線Ｌ上には、モーターＭにより回転駆動するセンターシャフト１４が配置されている。センターシャフト１４は、シール部１５により仕切り板１３と接続されている。シール部１５の具体的構造は特に限定されないが、例えば、ラビリンス構造を備え、気体（空気）によりシールされるものなどが挙げられる。なお、周壁１１は円筒状に限定されず、角筒状であってもよい。また、側壁１２に代えて、周壁１１と同心になるように設けられた有底円筒からなるものを設け、この円筒底部を仕切り板１３とするものであってもよい。

原水導入部２は、原水Ｗ０を凝集沈殿槽１Ａ内に導入するための導入管２１と、導入管２１から導入された原水Ｗ０を側壁１２内側に供給するフィードパイプ２２を備えている。

図２に示すように、導入管２１は、周壁１１の側壁を挿通して、槽外部に突き出しており、原水Ｗ０の供給源とラインＬ１を介して接続されている。
また、図２に示すように、フィードパイプ２２は、導入管２１と通水可能に連結しており、センターシャフト１４の外側にセンターシャフト１４を囲むように設けられている。本実施態様における凝集沈殿処理装置１００Ａは、周壁１１、センターシャフト１４、フィードパイプ２２の軸線は全て共通の軸線Ｌになっている。

フィードパイプ２２は、上下方向で上部２２ａと下部２２ｂとに分けられており、上部と下部との間はシール部２３（ラビリンス構造を備え、気体によるシール（エアシール）がされるもの等）により接続されている。フィードパイプ２２の上部２２ａ側面に導入管２１が接続されており、フィードパイプ２２の下部２２ｂにはディストリビュータ２４が設けられている。
ディストリビュータ２４は側壁１２内側の下部に配置されるとともに、複数の原水吐出口２４ａが形成されている。センターシャフト１４の回転とともにフィードパイプ２２の下部が回転し、このとき、ディストリビュータ２４は原水吐出口２４ａを仕切り板１３側に向けた状態で回転する。なお、フィードパイプ２２の上端部は閉じられていてもよく、上方に向かって開放されていてもよい。
また、ディストリビュータ２４の下部には、レーキ２５が設けられており、仕切り板１３上に堆積する固形物を仕切り板１３外周側に掻き出すような形状及び配置となっている。これにより、後述する固形物引抜管３１による固形物引き抜きを円滑に行うことが可能となる。

スラッジブランケット部３は、原水導入部２から供給される原水Ｗ０中のＳＳ（固形物）を、ブランケット状に浮遊するスラッジによって捕捉して凝集し、凝集フロックと処理水Ｗ１に分離するものである。

スラッジブランケット部３は、図２に示すように、凝集沈殿槽１内の側壁１２と仕切り板１３により形成される内側領域を指すものである。また、スラッジブランケット部３は、スラッジがブランケット状に形成される箇所（以下、「フロック成長ゾーンＺ１」という。）を有している。フロック成長ゾーンＺ１は、原水導入部２により側壁１２の内側に流入する原水Ｗ０の上昇水流によって凝集フロックの流動層を形成している。

原水Ｗ０は、原水導入部２のディストリビュータ２４から側壁１２内側の下部方向（仕切り板１３の方向）に一様に噴出され、スラッジブランケット部３内に形成されたフロックはスラッジブランケット部３の底部に堆積しようとするが、さらに供給される原水Ｗ０によりフロック成長ゾーンＺ１内に流動層が形成されていく。
原水Ｗ０に含まれる小さなフロックは、流動層を上昇する過程で先に生成されたフロックに接触して捕捉されることで、スラッジブランケット部３内のフロック粒子径が大きく成長する。このように、フロック成長ゾーンＺ１内で原水Ｗ０中のＳＳを分離する。

このとき、ディストリビュータ２４を回転式とすることで、スラッジブランケット部３内に原水Ｗ０を均等に導入することができるとともに、仕切り板１３上に堆積する固形物（スラッジ）を流動化させることが可能となる。これにより、スラッジブランケット部３におけるフロック成長ゾーンＺ１の形成及び維持を容易とすることが可能となる。

そして、スラッジブランケット部３内のフロックは一定程度まで成長すると、上昇しなくなる。よって、図２に示すように、スラッジブランケット部３の上部には、より大きく、かつ重くなったフロックが集積し続ける。スラッジブランケット部３の上部に集まったフロックＦは、原水Ｗ０による流動層により側壁１２の上端縁部から外側（周壁１１側）に越流する。

また、図２に示すように、スラッジブランケット部３を通過した処理水は、原水Ｗ０の上昇流によって上昇し、スラッジブランケット部３の上方に、処理水Ｗ１からなる清澄層Ｃが形成される。清澄層Ｃの処理水Ｗ１は、凝集沈殿槽１上部からラインＬ２を介して槽外に排出される。

ここで、スラッジブランケット部３内におけるフロック成長ゾーンＺ１では、ディストリビュータ２４を介して供給される原水Ｗ０による流動層が形成されるが、原水Ｗ０中に含まれる固形物の粒度（ＳＳ粒度）にばらつきが存在する場合、粒子径の大きい固形物の一部は仕切り板１３上に蓄積することになる。そして、仕切り板１３上に固形物が蓄積し続けることで、レーキ２５に過負荷がかかるおそれや、スラッジブランケット部３における流動層からのスラッジのキャリーオーバーにつながるおそれがある。このため、スラッジブランケット部３内に蓄積した固形物を適切に引き抜く必要がある。

本実施態様におけるスラッジブランケット部３には、図１及び図２に示すように、仕切り板１３と連通し、周壁１１を挿通する固形物引抜管３１を設けるものとする。この固形物引抜管３１を介し、スラッジブランケット部３からの固形物引き抜きを行うことができる。
固形物引抜管３１は、スラッジブランケット部３から固形物の引き抜きが可能なものであればよく、固形物引抜管３１の配置箇所については特に限定されない。例えば、図１及び図２に示すように、仕切り板１３と連通するように設けられる固形物引抜管３１に代えて、側壁１２の下端と周壁１１を連通（挿通）するような固形物引抜管３１を設けること等が挙げられる。

また、固形物引抜管３１には、開閉弁３２が設けられる。この開閉弁３２に係る開閉操作は、後述する制御部８による制御が可能とされるものである。これにより、適切なタイミングでスラッジブランケット部３からの固形物の引き抜きを行うことが可能となる。
なお、固形物引抜管３１及び開閉弁３２を介した固形物引き抜きに際しては、固形物引抜管３１上にポンプを設けるものとしてもよいが、図１に示すように、固形物引抜管３１と後述する汚泥引抜管５１とを合流させるとともに、この合流先に設けたポンプＰを用いて固形物（汚泥）の引き抜きを行うことが挙げられる。これにより、凝集沈殿槽１Ａ内で分離された固形物全般の引き抜きに係る操作を１台のポンプで行うことが可能となり、引き抜きに係る制御が容易になるとともに、凝集沈殿処理装置１００Ａとしてのイニシャルコスト及びランニングコストの低減が可能となる。

濃縮部４は、スラッジブランケット部３から流出したフロックＦを濃縮するためのものである。また、濃縮部４は、前述した仕切り板１３によって区画されて、スラッジブランケット部３の下に位置しており、フロックＦが側壁１２と周壁１１との間を通って沈降して濃縮されるフロック濃縮ゾーンＺ２を形成している。

図２に示すように、スラッジブランケット部３から流出し、側壁１２と周壁１１の間に流入したフロックＦは、比重が水より大きいため、自然に濃縮部４に向けて沈降する。これにより、フロック成長ゾーンＺ１から流出したフロックＦは、スラッジブランケット部３側に逆流することがなく、清澄層Ｃの処理が安定する。
濃縮部４に沈降して堆積した濃縮フロック（汚泥Ｓ）は、凝集沈殿槽１Ａの底部に設けられた汚泥排出部５から排出される。なお、汚泥排出部５の構造は、濃縮フロック（汚泥Ｓ）を排出することができるものであれば特に限定されない。例えば、図１及び図２に示すように、汚泥排出部５として、濃縮フロック（汚泥Ｓ）を系外に移送するための汚泥引抜管５１、汚泥引抜管５１上に設けられる開閉弁５２、凝集沈殿槽１Ａの底部に設けられて濃縮フロックが一時的に集められる凹部５３及び濃縮フロックを引き抜くためのポンプＰを備えることなどが挙げられる。
ここで、開閉弁５２に係る開閉操作は、後述する制御部８による制御が可能とされるものである。これにより、適切なタイミングで濃縮部４からの固形物（汚泥Ｓ）の引き抜きを行うことが可能となる。

また、仕切り板１３を貫通して濃縮部４内に延在したセンターシャフト１４の下端部に、汚泥掻寄手段４１を取り付けるものとする。この汚泥掻寄手段４１は、濃縮部４に沈降した濃縮フロックを、凝集沈殿槽１内の底面中央に掻き寄せて汚泥排出部５から引き抜くために設けられるものである。汚泥掻寄手段４１は、凝集沈殿槽１Ａの底部に沈殿した濃縮フロックを汚泥排出部５（凹部５３）側に掻き寄せることができるものであればよく、具体的な構造については特に限定されない。汚泥掻寄手段４１としては、例えば、図２に示すように、旋回シャフト４２、支持ロッド４３、レーキ４４などからなるものが挙げられる。
なお、センターシャフト１４の下端部に取り付ける濃縮汚泥掻寄機４１としては、センターシャフト１４の回転に伴って回転し、凝集沈殿槽１の底面中央部（汚泥排出部５の凹部５３）に濃縮フロックを掻き寄せることができる構造であれば、特に限定されない。例えば、図２に示すように、センターシャフト１４に対して垂直に交差した旋回シャフト４２に支持ロッド４３を介して複数のレーキ４４を設けるもの以外に、センターシャフト１４に対して垂直に掻き取り部材（レーキ）を設けるもの以外に、曲面を有する掻き取り部材を槽上方から見た際にＳ字を形成するようにセンターシャフト１４に設けるものとしてもよい。

凝集剤添加部６は、原水Ｗ０に凝集剤を添加し、原水Ｗ０中のＳＳのフロック形成を促進するためのものである。
凝集剤添加部６は、原水Ｗ０に凝集剤を添加することができるものであれば特に限定されない。例えば、図１には、ラインＬ１上に凝集剤を供給する凝集剤供給ライン６１を設けるものを例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、凝集沈殿槽１Ａの上流側に反応槽を設け、供給源からの原水Ｗ０と凝集剤とをあらかじめ混合することで得られた原水Ｗ０を導入管２１に供給するものとしてもよい。

原水Ｗ０に混合される凝集剤としては、特に限定されない。例えば、無機凝集剤及び高分子凝集剤が挙げられる。凝集剤は、無機凝集剤あるいは高分子凝集剤のみを用いるものであってもよく、無機凝集剤と高分子凝集剤を併用するものであってもよい。なお、無機凝集剤及び高分子凝集剤を併用する場合、無機凝集剤、高分子凝集剤の順に原水Ｗ０に添加することが好ましい。これにより、安定したフロック形成が可能となる。

凝集剤の具体例としては、例えば、無機凝集剤としては、硫酸バンドやＰＡＣ等のＡｌ系無機凝集剤や、ポリ硫酸鉄等のＦｅ系無機凝集剤が挙げられる。あるいは、ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）_２等のアルカリ又はＨ_２ＳＯ_４、ＨＣｌ等の酸によるｐＨ調整剤や、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ系化合物の添加や、酸化剤・還元剤の添加等により結晶を析出させるものとしてもよい。また、高分子凝集剤としては、ポリアミノアルキルメタクリレート、ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム、キトサン、尿素－ホルマリン樹脂等のカチオン性高分子凝集剤、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解物、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリ（２－アクリルアミド）－２－メチルプロパン硫酸塩等のアニオン性高分子凝集剤、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド等のノニオン性高分子凝集剤、アクリルアミドとアミノアルキルメタクリレートとアクリル酸ナトリウムの共重合体等の両性高分子凝集剤が挙げられる。

ＳＳ粒度分布測定部７は、原水Ｗ０中のＳＳの粒度分布を測定する測定工程を行うものであり、原水Ｗ０中のＳＳの粒度分布が測定できるものであれば特に限定されない。
ＳＳ粒度分布測定部７としては、図１及び図２に示すように、導入管２１上に原水Ｗ０の一部をサンプリングするための機構を設け、サンプリングしたものに対して粒度分布測定を行うものが挙げられる。このとき、粒度分布測定を行う手段としては、特に限定されず、公知の測定手法及び測定装置を用いることが挙げられる。
また、ＳＳ粒度分布測定部７としては、導入管２１上に粒度分布測定が可能な測定装置を設けて、オンラインによる測定（その場測定）を行うものとしてもよい。例えば、レーザーを用いた粒度分布測定装置や、画像取得及び画像処理に基づく粒度分布測定が可能な装置を利用するものなどが挙げられる。

本実施態様におけるＳＳ粒度分布測定部７としては、図１及び図２に示すように、導入管２１上に設けるものに限定されない。例えば、凝集沈殿処理装置１００Ａ（凝集沈殿処理槽１Ａ）に導入する前の原水Ｗ０に対し、ＳＳ粒度分布に関する測定を別途行っておき、この測定結果を後述する制御部８における制御パラメータとして用いるものとしてもよい。
また、ＳＳ粒度分布測定部７の測定対象となる原水Ｗ０については、図１及び図２に示すように、凝集剤添加後の原水Ｗ０であってもよく、凝集剤を添加する前の原水Ｗ０であってもよい。

原水Ｗ０中の固形物（ＳＳ）が凝集沈殿槽１Ａ内で沈降する速度は、粒度分布にも依存するため、原水導入部２（導入管２１）において原水Ｗ０中のＳＳの粒度分布を測定することにより、凝集沈殿槽１Ａ内で分離された固形物が槽内に蓄積するまでの時間を推計することができる。
特に、本実施態様における凝集沈殿槽１Ａにおいては、原水Ｗ０中のＳＳの粒度分布を測定することで、スラッジブランケット部３のフロック成長ゾーンＺ１底部（仕切り板１３上）に固形物（ＳＳ）が蓄積するまでの時間を推計することが可能となる。
すなわち、ＳＳ粒度分布測定部７の測定結果を基に、スラッジブランケット部３内における固形物の蓄積許容量に達するまでの時間を推計することが可能となる。ここで、固形物の蓄積許容量とは、凝集沈殿槽１Ａ内で分離されて蓄積した固形物が、凝集沈殿槽１Ａ内の処理を阻害しない量を指し、より具体的には、レーキ２５の過負荷やキャリーオーバーによる処理水Ｗ１の水質悪化が生じる固形物の蓄積量よりも低い値として、過去の運転条件や作業者の経験等に基づき任意の値をあらかじめ設定するほか、凝集沈殿処理装置１００Ａの運転に関する各種測定値に基づき、演算によって求めるものとすることが挙げられる。
この固形物の蓄積許容量に達する推計時間に基づき、固形物引抜管３１を介したスラッジブランケット部３からの固形物引き抜きを行うことで、適切なタイミングでの固形物の引き抜きを可能とし、安定した装置運転が可能となる。

制御部８は、ＳＳ粒度分布測定部７の測定結果に基づき、凝集沈殿槽１Ａ内で分離された固形物の引き抜きに係る制御工程を行うものであり、より具体的には、ＳＳ粒度分布測定部７の測定結果によって算出された値である固形物の蓄積許容量に達するまでの時間に基づき、スラッジブランケット部３の底部（仕切り板１３上）に蓄積した固形物の引き抜きに係る制御、及び、汚泥排出部５を介した濃縮部４に堆積した濃縮スラッジの引き抜きに係る制御を行うものである。

制御部８は、例えば、図１に示すように、ＳＳ粒度分布測定部７の測定結果が入力可能となるように接続されるとともに、固形物引抜管３１上の開閉弁３２及び汚泥引抜管５１上の開閉弁５２に対し、制御可能に接続されるものが挙げられる。これにより、固形物の引き抜きが必要な箇所に対し、適切なタイミングで固形物の引き抜きを行うことが可能となる。
また、このとき、制御部８は、汚泥引抜管５１上のポンプＰについても制御可能に接続し、ポンプＰの駆動を制御して引き抜く固形物の量を制御するものとしてもよい。

制御部８による開閉弁３２及び開閉弁５２の開閉操作に係る制御については、独立して行うものとしてもよく、連動させて行うものとしてもよい。より具体的には、開閉弁３２の開度と、開閉弁５２の開度を個々に制御することで、スラッジブランケット部３からの固形物の引き抜きと、濃縮部４からの濃縮フロックの引き抜きを同時に行うことや、開閉弁３２と開閉弁５２の開閉操作を連動させ、一方が開となったときには、もう一方を閉とすることが挙げられる。なお、固形物の引き抜きに係る頻度や、引き抜き時の効率を鑑み、本実施態様における制御部８では、開閉弁３２と開閉弁５２の開閉操作を連動させ、どちらか一方から固形物を引き抜くように制御することが好ましい。

制御部８による制御は、作業者の手動操作を含むものとしてもよいが、ＳＳ粒度分布測定部７における測定結果に基づく演算等、制御部８における一連の操作に必要なプログラムをＣＰＵ等のプロセッサにより実行する計算装置を用い、自動制御を可能とすることが好ましい。

制御部８における制御の一例について説明する。
まず、ＳＳ粒度分布測定部７で原水Ｗ０のＳＳ粒度分布の測定を行い、この測定結果を基に、凝集沈殿槽１Ａにおける固形物の蓄積許容量に達するまでの時間を推計する。特に、スラッジブランケット部３と濃縮部４では、スラッジブランケット部３のほうが固形物の蓄積によって被る影響が大きいため、スラッジブランケット部３における固形物の蓄積許容量に達するまでの時間を推計し、制御パラメータとすることが好ましい。
次いで、この推計時間に基づき、開閉弁３２の開閉操作に係る制御を行う。すなわち、固形物の蓄積許容量に達する時間に到達する前に、開閉弁３２を開放し、レーキ２５によって仕切り板１３上から固形物引抜管３１側に掻き寄せられた固形物を、固形物引抜管３１を介して排出することで、スラッジブランケット部３からの固形物引き抜きを行う。このとき、汚泥引抜管５１側の開閉弁５２は閉とすることで、ポンプＰによる固形物引抜管３１を介した固形物引き抜きを効率よく進行させることが可能となる。
そして、凝集沈殿処理装置１００Ａの運転中、推計時間が経過するごとに、制御部８によってスラッジブランケット部３からの固形物引き抜きを繰り返し行う。これにより、レーキの過負荷や処理水の水質悪化が生じないような運転を継続することが可能となる。

なお、本実施態様において、凝集沈殿槽１Ａ内で分離された固形物を引き抜くための構造については、図１に示すものに限定されるものではない。
例えば、図１に示すように、固形物引抜管３１と汚泥引抜管５１を合流させる場合、開閉弁３２及び開閉弁５２の代わりに、固形物引抜管３１と汚泥引抜管５１の合流箇所に切替弁を設けるものとし、制御部８によって固形物引き抜きに係る流路（固形物引抜管３１と汚泥引抜管５１）を切り替え可能とすることが挙げられる。
また、スラッジブランケット部３からの固形物引き抜きにおいて、固形物引抜管３１に代えて、スラッジブランケット部３の側壁１２や仕切り板１３に、スラッジブランケット部３の外側と連通する孔及びこの孔を覆う開閉可能な窓部を設け、この窓部を制御部８による制御対象とすることが挙げられる。このとき、スラッジブランケット部３から引き抜いた固形物は、濃縮フロックとして濃縮部４に沈降させることになる。

以上のように、本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａ及び凝集沈殿処理方法は、原水のＳＳ粒度分布を測定することで、凝集沈殿槽内で原水中の固形物が分離されて蓄積（堆積）するまでの時間を予測することが可能となる。そして、この原水のＳＳ粒度分布に関する測定結果を用いて、凝集沈殿槽内で分離された固形物の引き抜きに係る制御を行うことで、凝集沈殿槽内での固形物の分離（沈降）状態を予測した上で、固形物の引き抜きを適切に行うことが可能となり、レーキの過負荷や処理水の水質悪化の発生を抑制し、安定した装置運転を行うことが可能となる。

また、本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａは、凝集沈殿槽として、原水中の固形物を捕捉するスラッジブランケット部と、スラッジブランケット部から流出したスラッジを濃縮する濃縮部とを備え、さらにスラッジブランケット部と濃縮部を仕切り板で分離して設けることで、スラッジブランケット部における処理を安定させることが可能となる。また、制御部として、スラッジブランケット部からの固形物の引き抜きに係る制御を行うことで、スラッジブランケット部と濃縮部を区画する仕切り板上に堆積する固形物を適切に排出し、スラッジブランケット部に設けられるレーキの過負荷発生を抑制し、スラッジブランケット部から処理水へのスラッジのキャリーオーバーを抑制することが可能となる。これにより、スラッジブランケット型の凝集沈殿装置において、安定した装置運転を行うことが可能となる。

［第２の実施態様］
図３は、本発明の第２の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ｂの概略説明図である。
本実施態様に係る凝集沈殿処理装置１００Ｂは、図３に示すように、第１の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａに対し、レーキ２５及び／又はレーキ４４の負荷検知を行う負荷検知部９を更に備え、制御部８に係る制御パラメータの一つとして負荷検知部９の検知結果を用いるものである。
なお、本実施態様における凝集沈殿処理装置１００Ｂの構成のうち、第１の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａの構成と同じものについては、説明を省略する。

負荷検知部９は、レーキ２５及び／又はレーキ４４の回転負荷を検知するためのものである。スラッジブランケット部３における固形物の蓄積や、濃縮部４におけるフロック濃縮ゾーンＺ２での固形物の濃縮が進行することで、各レーキ（レーキ２５及び／又はレーキ４４）近傍の固形物（汚泥）の蓄積量が上昇すると、各レーキ（レーキ２５及び／又はレーキ４４）に係る回転負荷が大きくなる。したがって、ＳＳ粒度分布測定部７による測定結果と併せて、負荷検知部９によるレーキの回転負荷に係る検知結果を用いることで、凝集沈殿槽１Ａ内での固形物の分離（沈降）状態に係る予測の精度を高めることが可能となる。

負荷検知部９は、凝集沈殿槽３０の各レーキ（レーキ２５及び／又はレーキ４４）の回転駆動に係る箇所に設けられるものであり、例えば、レーキ２５及び／又はレーキ４４、センターシャフト１４、モーターＭの少なくともいずれか１カ所に設けることが挙げられる。なお、図３には、モーターＭに対して負荷検知部９を設けるものを示しているが、これに限定されるものではない。

負荷検知部９は、レーキの回転負荷を検出することができるものであれば特に限定されない。例えば、各レーキ（レーキ２５及び／又はレーキ４４）やセンターシャフト１４に係る回転トルクを検知するものや、モーターＭに供給される電流値を検知するものなどが挙げられる。
負荷検知部９として用いられる計器の種類は特に限定されないが、トルクセンサ、ロードセル、電流計などが挙げられる。
また、負荷検知部９から出力される検知結果としては、測定値をそのまま出力するものや、所定値を超えた場合のみ検知したという情報を出力するものなどが挙げられる。特に、レーキに過負荷が生じている、あるいは過負荷が生じる傾向にあるという情報を検知結果として出力することが好ましい。これにより、制御部８における制御に係る判断を迅速に行うことができ、併せてレーキの過負荷や処理水の水質悪化の発生を抑制あるいは解消するための対応を速やかに行うことが可能となる。

本実施態様における制御部８は、図３に示すように、ＳＳ粒度分布測定部７と併せて、負荷検知部９と入力可能に接続する。
本実施態様における制御部８による制御の一例について説明する。
ＳＳ粒度分布測定部７で原水Ｗ０のＳＳ粒度分布の測定を行い、この測定結果を基に、凝集沈殿槽１Ａ（スラッジブランケット部３）における固形物の蓄積許容量に達するまでの時間を推計する。同時に、負荷検知部９によりレーキ（特にレーキ２５）に係る回転負荷についての負荷検知を行う。
次いで、この推計時間及び負荷検知に基づき、開閉弁３２の開閉操作に係る制御を行う。
例えば、負荷検知部９による検知結果として、レーキ２５の過負荷が生じていないと判断される場合においては、ＳＳ粒度分布測定部７における測定結果に基づき推計した固形物の蓄積許容量に達する時間に到達する前に、開閉弁３２を開放し、レーキ２５によって仕切り板１３上から固形物引抜管３１側に掻き寄せられた固形物を、固形物引抜管３１を介して排出することで、スラッジブランケット部３からの固形物引き抜きを行う。すなわち、この場合においては、ＳＳ粒度分布測定部７における測定結果を用いた制御を主に行うことで、レーキの過負荷や処理水の水質悪化が生じないような運転を継続することが容易となる。
一方、負荷検知部９によりレーキ２５に過負荷が生じている、あるいは過負荷が生じる傾向にあるという情報が制御部８に入力された場合、速やかに開閉弁３２を開放し、固形物引抜管３１を介してスラッジブランケット部３からの固形物引き抜きを行う。すなわち、この場合においては、負荷検知部９による検知結果に基づく制御を、ＳＳ粒度分布測定部７における測定結果に基づく制御よりも優先させることで、レーキの過負荷や処理水の水質悪化の発生の抑制あるいは解消に係る対応を速やかに行うことが可能となる。

本実施態様においては、ＳＳ粒度分布測定部７における測定結果と併せ、負荷検知部９による検知結果を、制御部８における制御パラメータとして使うことで、凝集沈殿槽１Ａにおいて、固形物の蓄積により処理に影響が生じているか否かに係る判断の精度を高めることが可能となる。また、負荷検知部９による検知は、凝集沈殿処理装置１００Ｂの運転中、連続して行うことが容易であることから、凝集沈殿槽１Ａ内における固形物の分離（沈降）状態をより精度高く把握することが可能となる。

以上のように、本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ｂにより、原水のＳＳ粒度分布に係る測定結果に加え、レーキの負荷検知に係る検知結果を、制御部における制御パラメータの一つとして用いることで、凝集沈殿槽内での固形物の分離（沈降）状態に係る予測の精度を高め、固形物の引き抜きをより適切に行うことが可能となり、より一層安定した装置運転を行うことが可能となる。

［第３の実施態様］
図４は、本発明の第３の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ｃの概略説明図である。
本実施態様に係る凝集沈殿処理装置１００Ｃは、図４に示すように、第１の実施態様の凝集沈殿槽１Ａにおけるスラッジブランケット部３に代えて、ミキシングチャンバ２６を有する凝集沈殿槽１Ｂを備えるものである。
なお、本実施態様における凝集沈殿処理装置１００Ｃの構成のうち、第１の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａの構成と同じものについては、説明を省略する。

本実施態様における凝集沈殿槽１Ｂは、凝集沈殿槽１Ａにおけるスラッジブランケット部３に係る構造及び仕切り板１３の代わりに、原水Ｗ０が流下する流路を形成するミキシングチャンバ２６を備えるものである。
本実施態様におけるミキシングチャンバ２６に係る構造については特に限定されず、公知の構造及び付帯設備を設けるものとすることができる。例えば、凝集剤添加部６をラインＬ１上ではなく、ミキシングチャンバ２６内に設けるものとすることや、ミキシングチャンバ２６内に原水Ｗ０と凝集剤を混合撹拌するための回転ミキサを設けることなどが挙げられる。

本実施態様における凝集沈殿槽１Ｂでは、構造上、固形物が蓄積するのは、凝集沈殿槽１Ｂの底部における濃縮部４だけとなる。
したがって、本実施態様における凝集沈殿処理装置１００Ｃでは、ＳＳ粒度分布測定部７の測定結果を基に、濃縮部４における固形物の蓄積許容量に達するまでの時間を推計し、この固形物の蓄積許容量に達する推計時間に基づき、汚泥引抜管５１を介した濃縮部４からの固形物（汚泥）引き抜きを行うことで、適切なタイミングでの固形物の引き抜きを可能とし、安定した装置運転が可能となる。

本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ｃにおける制御部８による制御は、上述した第１の実施態様における制御部８に係る説明のうち、汚泥排出部５を介した濃縮部４に堆積した濃縮スラッジの引き抜きに係る制御に相当し、ＳＳ粒度分布測定部７の測定結果に基づき、開閉弁５２の開閉操作に係る制御を行うものが挙げられる。なお、詳細については上述した内容と同様であるため、説明は省略する。

したがって、本実施態様における凝集沈殿処理装置１００Ｃのようにスラッジブランケット部３を設けない凝集沈殿槽１Ｂを有する場合においても、ＳＳ粒度分布測定部７における測定結果を用い、固形物引き抜きに係る制御を行うことで、レーキの過負荷や処理水の水質悪化が生じないような運転を継続することが容易となる。

なお、上述した実施態様は凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法の一例を示すものである。本発明に係る凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法は、上述した実施態様に限られるものではなく、要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法を変形してもよい。

例えば、本実施態様の凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法は、スラッジブランケット部から引き抜いた固形物（フロック）について、固形物の細粒化手段（撹拌や超音波照射等）を介して原水導入部側に返送するものとしてもよい。これにより、スラッジブランケット部から引き抜いたフロックについて、繰り返し処理を行うことが可能になるとともに、細粒化したフロックを返送することで、種晶として良好なスラッジ（凝集フロック）を形成させることが可能となり、良好な処理水を得ることが可能となる。

また、例えば、本実施態様の凝集沈殿処理装置は、導入管に、原水の供給量（通水量）を制御するための原水供給量制御手段を設けるものとしてもよい。原水供給量制御手段としては、凝集沈殿槽内に導入される原水の供給量を制御できるものであればよく、特に限定されない。例えば、導入管に原水を送液するためのポンプや、導入管内の流量を制御するためのバルブなどの流量制御機構を設け、さらに流量制御機構の駆動を制御する制御部を設けることなどが挙げられる。これにより、スラッジブランケット部におけるフロック成長ゾーンの形成及び維持を容易に行うことが可能となる。

本発明の凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法は、固形物を含む原水に対する水処理のうち、不純物としての固形物を除去する固液分離処理に係る水処理において好適に用いられる。

１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 凝集沈殿処理装置、１Ａ，１Ｂ 凝集沈殿槽、１１ 周壁、１２ 側壁、１３ 仕切り板、１３ａ 開口部、１４ センターシャフト、１５ シール部、２ 原水導入部、２１ 導入管、２２ フィードパイプ、２２ａ 上部、２２ｂ 下部、２３ シール部、２４ ディストリビュータ、２４ａ 原水吐出口、２５ レーキ、２６ ミキシングチャンバ、３ スラッジブランケット部、３１ 固形物引抜管、３２ 開閉弁、４ 濃縮部、４１ 汚泥掻寄手段、４２ 旋回シャフト、４３ 支持ロッド、４４ レーキ、５ 汚泥排出部、５１ 汚泥引抜管、５２ 開閉弁、５３ 凹部、６ 凝集剤添加部、６１ 凝集剤供給ライン、７ ＳＳ粒度分布測定部、８ 制御部、９ 負荷検知部、Ｃ 清澄層、Ｆ フロック、Ｌ 軸線、Ｌ１，Ｌ２ ライン、Ｍ モーター、Ｐ ポンプ、Ｓ 汚泥、Ｗ０ 原水、Ｗ１ 処理水、Ｚ１ フロック成長ゾーン、Ｚ２ フロック濃縮ゾーン

Claims (4)

1. 原水に含まれる固形物を凝集沈殿により分離する凝集沈殿槽と、
   前記原水のＳＳ粒度分布を測定する測定部と、
   前記測定部の測定結果に基づき、前記凝集沈殿槽内で分離された前記固形物の引き抜きに係る制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする、凝集沈殿処理装置。
2. 前記凝集沈殿槽は、
   スラッジがブランケット状に形成され、前記原水中の固形物を捕捉するスラッジブランケット部と、
   前記スラッジブランケット部下に設けられ、前記スラッジが濃縮される濃縮部と、
   前記スラッジブランケット部及び前記濃縮部を区画するための仕切り板と、を備え、
   前記制御部は、前記スラッジブランケット部からの前記固形物の引き抜きに係る制御を行うことを特徴とする、請求項１に記載の凝集沈殿処理装置。
3. 前記固形物の掻き寄せを行うレーキと、
   前記レーキの負荷検知を行う負荷検知部と、を更に備え、
   前記制御部に係る制御パラメータの一つとして、前記負荷検知部の検知結果を用いることを特徴とする、請求項１又は２に記載の凝集沈殿処理装置。
4. 原水に含まれる固形物を凝集沈殿により分離する凝集沈殿工程と、
   前記原水のＳＳ粒度分布を測定する測定工程と、
   前記測定工程の測定結果に基づき、前記凝集沈殿工程で分離された前記固形物の引き抜きに係る制御を行う制御工程と、を備えることを特徴とする、凝集沈殿処理方法。