JP2505719B2 - 液体処理装置及びこれを使用した液体処理施設 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体処理装置に関し、更
に詳しくは、固形物や懸濁物及び溶解性物質を含む液体
を上記固形物等からなる緩急均一な分散層を通過させる
ことにより、反応、培養、濃縮又は固液分離し得る、例
えば、活性汚泥法等により下水道、工場排水等の汚水処
理を行う際に使用される活性汚泥或は流動ろ床と浄化水
とを分離し得る液体処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、汚水を処理して、その結果生じる
固体と液体との混合物を夫々に分離する方法としては、
混合物を静置しておき重力により固体を沈降分離させる
方法や、濾過層を設けておきそこを通過させることによ
り両者を分離する方法等が知られている。特に、大容量
の固液混合物を処理する為には、沈降分離させる方法が
適しているといわれている。

【０００３】

【発明が解決しようとしている問題点】しかしながら、
沈降分離させる方法では大容量の沈澱槽を必要とする
為、処理の為には大規模な液体処理装置を必要とし、そ
の為に広い場所を要するという問題や建設費が高価にな
るという問題がある。又、特に、比重が比較的に軽い固
形物を含んでいる場合には、なかなか沈降せずに処理効
率が悪いという問題もある。例えば、従来、有機物を多
く含む廃水の浄化処理に採用されている活性汚泥法で
は、有機物を含む廃水を調整槽から連続的に曝気槽へと
給液し、ここであらかじめ集殖、馴養された好気性細菌
（活性汚泥）により有機性物質が酸化分解され浄化がな
されるが、最終的に活性汚泥と処理水との混合液を沈澱
槽へ導いて、自然沈降させて活性汚泥を上澄み液と分離
し、固液分離している。即ち、浄化処理された上澄み液
は溢流させて放流する一方、沈降分離された活性汚泥は
曝気槽へと返送し、増殖分は余剰汚泥として脱水ケーキ
化し、固液分離がなされる。活性汚泥は、フロック形成
能を有する細菌によってフロックを形成しており、この
フロックに有機物が吸着し、次いで細菌により吸着され
た有機物が酸化分解されて廃水の浄化がなされる。上記
した活性汚泥法では、最終的には処理水と活性汚泥を分
離することが原則であり、汚泥の沈降性がよく、容易に
沈降分離できることが処理効率を高める上で望まれてい
る。従って本発明の目的は、固液分離する等の処理能率
に優れ、小型で構造が比較的に簡単な経済性に優れた液
体処理装置及びこれを使用した液体処理施設を提供する
ことにある。

【０００４】

【問題点を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、処理槽の中心に
少なくとも１個の固定円筒若しくは垂直回転円筒が設け
られている液体処理装置において、固形物や懸濁物及び
溶解性物質を含有する液体を固定円筒若しくは回転円筒
の円周方向から分散流入させる流入口が上記処理槽の底
部又は上記円筒近傍に設けられており、且つ上記処理槽
の中間部分には、固定円筒の周辺又は回転円筒の周辺に
形成される緻密に分散された固形物層の上面付近の固形
物を取り出す手段が設けられており、且つ上記円筒には
該固形物層において発生する塊り易い状態を壊す手段を
設けられており、且つ上記固形物層の間を通り抜けて分
離された液体の流出口が上記処理槽の上部近傍に設けら
れていることを特徴とする液体処理装置及びこれを使用
した液体処理施設である。

【０００５】

【作用】本発明の液体処理装置は、例えば、これを固液
分離装置に使用すれば、中央に固定円筒又は回転円筒が
設けられている処理槽内の固形物等を含有する液体の流
入口から導入された液体は、回転円筒の回転によって又
は固定円筒の円周から分散流入させることによって、固
形物等が均一に分散されつつ旋回し、同時に上昇中に固
形物等が重力により沈降する結果、次第に処理槽内に固
形物等の緻密な層が形成される。この固形物等の緻密な
層がある程度の厚さ発達すると、固形物等を含有する液
体がこの層を通過する際に濾過層の働きをし、固形物等
がこの層に凝集する為、固形物等を容易に除去すること
が出来る様になる。又、固形物層の上面付近を形成して
いる最も古い固形物から順次除去される為、常に良好な
固形物層による濾過層が形成される。一方、液体は上記
の様な固形物層を通過して処理槽の上部にまで上昇し、
処理槽の上部近傍に設けられた流出口から排出すること
が出来る結果、固液が容易に分離される。この場合、固
形物層が塊り易いものである場合には、濾過層としての
機能が損なわれてしまう為、塊り防止手段を設けること
が重要であるが、特に、本発明の液体処理装置が回転装
置を設けている場合には、例えば、回転円筒と共に回転
する凸状のものを設ける等することにより、容易に塊を
壊すことが出来る。

【０００６】

【実施例】次に図面に示す好ましい実施例を参照して本
発明を更に詳しく説明する。本発明の液体処理装置は、
図１に示す様に、処理槽１０のほぼ中央部に少なくとも
１個の固定円筒又は回転円筒５が設けられれている。回
転円筒は、不図示の動力により回転がコントロール出来
る様に形成されている。又、処理槽１０の形状は、矩型
で複数の円筒を備えたものでも円型でもよい。又、処理
槽１０の底中央部（図１（ｂ）図示）、又は槽の底部近
傍の円周上（図１（ａ）又は（ｃ）図示）に、固形物等
を含有する液体の流入口１が設けられている。特に、固
定円筒を使用する場合には、円周上に流入口を設け、固
形物等を分散流入させることが好ましい。排出口２は、
固形物等を多く含む層の上面付近の固形物を取り出すこ
とが出来る様に、処理槽の中央部近傍に設けられてお
り、且つ、処理槽１０の上部には、濾過された上澄み液
の排出口３が設けられている。

【０００７】上記の様な構造の処理槽に導入された固形
物等を含有する液体は、処理槽１０内の中央に設けられ
ている回転円筒５の垂直回転により、又は固定円筒の円
周から分散流入させることにより、均一に分散されつつ
旋回、上昇し、一方、重力により固形物等が沈降する結
果、回転円筒５の回転数を適宜コントロールすることに
より、図１に示した様に回転円筒５の下部の円周上に固
形物を多く含む層２０（固形物層）が形成されてくる。
次に、この固形物を多く含む層２０がある程度の厚さに
なると、この層がフィルターの役割をし、処理槽１０の
底部中央又は円周上等の流入口１から流入してきた、固
形物等を含有する液体のうちの固形物がこの濾過層（固
形物層）２０に凝集され、液体のみが上昇していく。こ
の結果、図１に示した様に、固形物等を含有する液体
は、上澄み層と固形物等の層とに分離される。本発明の
処理装置においては、形成された固形物層２０の上層部
にある古い固形物から系外へと除去される様に構成され
ている為、常に良好な濾過層が処理槽１０内に形成され
ている。。又、固形物層２０を通過してきた上澄み液は
槽上部から排出して、高級な処理水が得られる固液分離
が容易になされる。

【０００８】本発明の液体処理装置に使用される処理槽
１０は、図１に示す様に、自然流若しくは不図示のポン
プ等で強制的に送られてくる処理対象の固形物等を含有
する液体の流入口１と、分離済の固形物等を排出する排
水口２を有し、且つ、上澄み液を効率よく溢流させる手
段とを有し、且つ、適当な容量の槽である限りその形状
は特に限定されない。好ましくは、流入口１を底部中
央、若しくは図１に示す様に処理槽１０の円周の接線方
向に設け、処理槽１０に流入した処理水が処理槽１０の
壁面に沿って流れ易い構造としたものである。又、処理
槽１０の材料、容量等としては、処理対象水の条件、即
ち、処理場所、水量、含まれている固形物等の量等によ
って適当に変更すればよく、例えば、処理槽１０はコン
クリート、鋼板等の金属、硬質塩化ビニル樹脂等のプラ
スチック、木材等、任意の材質で形成され、且つ、通常
は０．５〜５００ｍ³ の容積を有し得るがこれに限定さ
れない。

【０００９】又、本発明の液体処理装置に使用される回
転円筒５は、上記した様な処理槽１０に取り付けられた
モーター等の駆動源（図示なし）によって駆動される。
回転円筒５の形状はいずれのものでもよいが、例えば、
図１（ａ）に示した様に底板を有する中空の円筒で上部
に荷重がかけられているものや、図１（ｂ）に示した様
な処理槽の下部に回転円筒５の横ぶれを防ぐ手段７、７
´が設けられているものや、図１及び図２に示した様
に、円筒の中位（図１（ｂ）図示）、若しくは下位（図
１（ｃ）図示）に円板が付加されているもの等、固形物
等を含有する液体を効率よく攪拌し、旋回し得るもので
あればいずれの形状のものでもよい。この他、例えば、
図３に示した様な、下部がやや細くなっている円錐台の
もの（図３（ａ）図示）でも、上位に円板が付加されて
いるもの（図３（ｂ）図示）等でもよい。又、汚泥の塊
り易いものを壊す為には、後述する様に、回転円筒５の
周囲に凸状（例えば、棒状）のものをとり付けてもよ
い。

【００１０】更に、固形物等を含有する液体の流れを制
御し易くする為に、図４に示した様に、回転円筒５の一
部を二重円筒とすることも好ましい態様である。回転円
筒５の壁面に対面して設けられるこの外円筒５０として
は、図４（ａ）に示した様に処理槽１０に固定されて設
けられていてもよいし、図４（ｂ）に示した様に、回転
円筒５に連結され、回転円筒５と連動して回転する構造
としてもよい。この場合、外円筒５０が回転する速度及
び方向としては、回転円筒５と同様でもよいし、ギヤー
等の働きにより回転円筒５とは異なる速度としてもよい
し、方向も逆回転する様に構成してもよい。又、図４
（ｃ）〜（ｆ）に示した様に、この際に回転円筒５又は
外円筒５０の壁面に多数の凸部を設ければ、更に固形物
等を含有する液体の流れを制御し易くなり、固液分離等
の処理効率を高めることが出来る。

【００１１】上記の様な回転円筒５を回転可能にする手
段としては、例えば、円筒５の上端内側又は中段内側に
同様なフランジ（不図示）を設け、支持体から円筒５が
自由回転可能に懸垂される方法でもよいし、更に処理槽
１０の底部又は処理槽１０の壁部から延びるアーム（不
図示）等で回転可能に支持してもよい。以上の如き回転
円筒５は処理槽１０の直径の１０〜３０％程度の直径を
有しており、その長さは処理槽１０の大きさや深さ等に
よって、又、要求される処理能力と動力費との関係で任
意に変更することが出来、又、場合によっては平行に又
は垂直に２個以上の回転円筒を併設することも出来る。
又、回転円筒５は、強度、防腐性等を考慮するとステン
レス綱等の防蝕性の材料で形成されていることが好まし
い。又、回転円筒５の壁面は、通常は平滑であるが、壁
面に多数の孔や凹凸及び溝（不図示）を設けて処理対象
水との摩擦力を向上させることも出来る。

【００１２】図５〜図７は処理槽１０の平面図であり、
図７は、上澄み液を潜流、排出させる部分の拡大断面図
である。処理槽の底部又は下部から導入された固形物等
を含有する液体は、上記した様に回転円筒５の回転によ
り固液分離されるが、上澄み液は、処理槽１０の壁面に
沿って設けられている樋４に潜流させて流れ込ませ、こ
れを集めて樋４に接続されて設けられている排出口３か
ら排出する。樋４の形状も上澄み液が効率よく流れ込む
ものであれば、図５の様に処理槽内にあってもよいし、
図６の様に処理槽の外壁の外側にあってもよく、その形
状もなんら限定されない。但し、上澄み液の表面に浮遊
物（スカム）３０が浮いている場合がある為、図７に示
した様に上澄み液の液面より少し低い所に潜り孔８を設
け、ここから液体が樋４へ流れ込む構造とするのが好ま
しい。又、図７（ｂ）に示した様に、樋４の中に仕切り
壁９を設け、上記の様にして潜流させた処理液を溢流さ
せて排出し、処理水に表面のスカム３０が更に入らない
構造とするのが好ましい態様である。更に、樋４中の仕
切り壁９の上部を、例えば、図７（ｃ）に示した様な凹
凸形状とすれば、全周均一に溢流させることが出来る
為、より好ましい。

【００１３】又、処理水表面のスカム３０を除去する為
に、図８（ａ）に示す様に、回転流れの上流側半分が水
面に接せず下流側半分が水面に軽く接するスカムガイド
板１１を設け、且つ、最下流端の壁面に有底の浮遊物溜
め１５を設けておいてもよい。この様なスカムガイド板
１１を水面に設けることにより、スカム３０は回転円筒
５の影響を受けて、処理槽１０の水面を回りながら図８
に示した様にスカムがガイド板１１に捕獲される。又、
扇風機を用いてスカムを一か所に集めることも好ましい
態様である（不図示）。集められたスカム３０は、落と
し口（スカムゲート）１２を通って浮遊物溜め１５に集
積される。この様にして集積されたスカム３０はポンプ
等によって汲み上げられ処理される。勿論、スカムが生
じない様な場合には、以上の様な浮遊物の除去手段が不
要であるのは当然である。

【００１４】又、前記した樋４は、図８等に示した様に
処理槽１０に固定して設けられていてもよいが、処理槽
に固定せずに図１０に示した様に、樋の下部に浮子又は
錘１３を付け処理槽１０内の水面の高さの変動に合わせ
て、上下する浮遊した状態で設けてもよい（図１０
（ｂ）図示）。更に、この際に図１０（ａ）に示した様
に、上記したスカムガイド板１１を設け、このスカムガ
イド板と共に水位変動に応じる構造とした液体処理装置
も本発明の好ましい態様である。

【００１５】又、固形物層２０が常に良好な濾過層を形
成する様にする為には、形成された固形物層の上層部に
ある古い固形物から順々に引き抜く手段や、固形物が塊
りを作り易い状態を防止する手段を設ける必要がある。
この様な例としては、図８（ｂ）に示す様な、回転円筒
５の周囲に棒状の突起を複数設け、且つこの突起の先端
から固形物をサイフォン又はポンプ等の手段により引き
抜く構成とすれば、上記の二つの手段を兼ねることが出
来る為、好ましい方法である。その他の手段としては、
図９に示した様に、固形物層２０の上面近傍に、引き抜
き管を流出管２に固定して設ける方法（図９（ａ）図
示）、回転円筒５と垂直に交わる位置に、引き抜き管を
回転円筒の両翼の様に構成し、回転円筒とと共に回転さ
せる方法（図９（ｂ）図示）、回転円筒５の周囲に複数
の棒状の突起を有する等の塊り破壊器を設け、回転円筒
とと共に回転させ、破壊された固形物を引き抜き管によ
り引き抜く方法（図９（ａ）図示）等の態様がある。

【００１６】又、回転円筒５の壁面の全部（図１１
（ａ）図示）又は上部の一部（図１１（ｂ）図示）を、
細かい網状又は濾過層としておくのも本発明の好ましい
態様である。この様な態様とすれば、かかる網又は濾過
層を固形物等が通過することがなく回転円筒５の壁面に
固形物等がたまり、一方、中空部分には液体のみが流れ
込み、固液分離がなされる。流れ込んで回転円筒５内部
に溜った液体は、図１１に示した様にポンプで汲み上げ
て排出する。又、網上に捕らえられた固形物等は、図１
１（１）に示した様な回転円筒５の壁面と平行に設けら
れている掻き落し板１４により掻き落とされ、処理液中
に戻される。更に、この際に回転円筒５の中空部分の一
部に、図１２に示す様に、防臭剤及び／又は抗菌剤等か
らなるペレット等１６を入れておき、ここを処理水が通
過する構造とすれば液体処理施設の悪臭等の発生が防止
される。

【００１７】以上の様な本発明の液体処理装置は、例え
ば、活性汚泥法や薬品処理（化学処理）による汚水処理
に好ましく利用される。即ち、活性汚泥や化学処理の反
応槽や処理済の浄化水の分離を行う際に使用される沈澱
槽に本発明の液体処理装置を使用すれば、浄化反応槽か
ら連続して導入される未処理水や活性汚泥等を含有する
処理水は、本装置の下部に設けられている流入口１から
入り、回転円筒５により均一に拡散されながら、旋回し
て上昇する一方、重力により固形物である活性汚泥等が
沈降する結果、回転円筒５の周囲に活性汚泥等の層２０
が出来る。そしてこの層がある程度緻密になると、引き
続き流入してくる活性汚泥等を含有する処理水のうちの
活性汚泥等の固形物はこの層２０に捕獲され凝集し、活
性汚泥等により浄化された処理水のみがこの層を通り抜
け、更に上昇して上澄み液を形成する。この様にして分
離された活性汚泥等の層と上澄み液とを夫々排出し、両
者の分離が迅速且つ確実に行われる。

【００１８】又、この場合、処理槽１０内の回転円筒５
の周辺に遮流板４０を設けることも好ましい態様であ
る。この際、好気的な処理を行う場合には、図１３
（ａ）に示した様に、処理槽１０の下部から空気やオゾ
ンを送り込み、散気することが出来る様な構造の遮流板
４０を設ける。一方、嫌気的な処理を行う場合には、図
１３（ｂ）に示した様な、処理水が空気と触れない様な
形状を有する遮流板４０を設けることが好ましい。この
際に発生するメタンガス等は、遮流板４０の上部に集め
られ、ポンプ等により系外へと排出される。又、この場
合には、図１４（ａ）〜（ｃ）に示した様に、回転円筒
５の外側の周辺に形成される固形物層（外裾固液分離
部）から沈澱引抜管を、遮流板４０の上部に形成された
溜槽６０までつなぎ、該溜槽からサイフォン等の装置で
所定の場所へと取り出すことが出来る。尚、溜槽６０
は、遮流板４０上部の外側又は内側のいずれに形成され
ていてもよい例えば、図１４（ａ）及び図１４（ｃ）に
示した様な好気的な処理の場合には、遮流板上部に溜槽
６０を設け、その溜槽６０まで引抜管を伸ばせばよい。
又、嫌気的な処理の場合には、図１４（ｂ）に示した様
に、遮流板の上部外側に溜槽を設けるとよい。更に、好
気的な処理又は嫌気的な処理のいずれの場合において
も、遮流板４０を可動式にして遮流板の外裾の沈澱汚泥
が塊り状となることを防止するか、別に塊りを壊す装置
を設けたり、処理槽１０内に微細なセラミック等の接触
材を備えて、流動ろ床の様な働きをさせるとよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の処理装置に
よれば、処理槽内の流入口から導入された固形物及び溶
解性物質を含有する液体は、回転円筒の回転によって固
形物等が均一に分散され、旋回されつつ上昇し、同時に
固形物等が重力により沈降する為、次第に処理槽内に固
形物等の緻密な層が形成される。この固形物等の緻密な
層がある程度の厚さになり厚みが増してくると、古い固
形物から順次除去される為、この固形物層が良好な濾過
層の働きをし、固形物等を含有する液体がこの層を通過
する際に固形物等がこの層に凝集される為、この固形物
層を通過してくる液体は極めて高級な処理水となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体処理装置の概略断面図である。

【図２】本発明の液体処理装置の概略平面図である。

【図３】回転円筒の例を示す概念断面図である。

【図４】外円筒を有する回転円筒の例を示す概念断面図
である。

【図５】本発明の別の態様の液体処理装置の概略平面図
である。

【図６】本発明の別の態様の液体処理装置の概略平面図
である。

【図７】樋部分を示す概略断面図である。

【図８】本発明の別の態様の液体処理装置の概略平面図
である。

【図９】本発明の別の態様の液体処理装置の概略平面図
である。

【図１０】浮遊溢流樋を有する本発明の別の態様の液体
処理装置の概略図である。

【図１１】本発明の別の態様の液体処理装置の概略断面
図である。

【図１２】回転円筒の別の例を示す概念断面図である。

【図１３】遮流板を有する本発明の別の態様の液体処理
装置の概略断面図である。

【図１４】樋部分を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１：固液混合物の流入口 ２：固形物等の排出口 ３：液体の排出口 ４：樋 ５：回転円筒若しくは固定円筒 １０：処理槽 １１：スカムガイド板 １２：スカムゲート １３：浮子又は錘 １４：掻き落とし板 １５：浮遊物溜 １６：ペレット ２０：フィルター層 ３０：浮スカム ４０：遮流板 ５０：外円筒 ６０：溜槽

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽の中心に少なくとも１個の固定円
   筒若しくは垂直回転円筒が設けられている液体処理装置
   において、固形物や懸濁物及び溶解性物質を含有する液
   体を固定円筒若しくは回転円筒の円周方向から分散流入
   させる流入口が上記処理槽の底部又は上記円筒近傍に設
   けられており、且つ上記処理槽の中間部分には、固定円
   筒の周辺又は回転円筒の周辺に形成される緻密に分散さ
   れた固形物層の上面付近の固形物を取り出す手段が設け
   られており、且つ上記円筒には該固形物層において発生
   する塊り易い状態を壊す手段を設けられており、且つ上
   記固形物層の間を通り抜けて分離された液体の流出口が
   上記処理槽の上部近傍に設けられていることを特徴とす
   る液体処理装置。
2. 【請求項２】 処理槽の液面近傍に浮遊物（スカム）の
   捕獲板（スカムガイド板）と捕獲されたスカムの落とし
   口（スカムゲート）とが設けられている請求項１に記載
   の液体処理装置。
3. 【請求項３】 分離された液体が流れ込む樋が処理槽の
   外周に沿って設けられており、且つ、樋がスカムガイド
   板と共に固定若しくは水位変動に応じる浮型構造である
   請求項１に記載の液体処理装置。
4. 【請求項４】 樋に接続して、水面より低い位置に設け
   られた潜り孔の該樋への流出口が設けられている請求項
   ３に記載の液体処理装置。
5. 【請求項５】 回転円筒の周辺部の全部または上部のみ
   が網状又は濾過層である請求項４に記載の液体処理装
   置。
6. 【請求項６】 回転円筒の内部に防臭剤及び／又は抗菌
   剤が封入されている請求項５に記載の液体処理装置。
7. 【請求項７】 処理槽内の回転円筒の周辺部に固定若し
   くは回転する遮流板が設けられている請求項１に記載の
   液体処理装置。
8. 【請求項８】 処理槽が反応槽、培養槽、濃縮槽又は分
   離槽である請求項１に記載の液体処理装置。
9. 【請求項９】 請求項１〜請求項８に記載の液体処理装
   置を備えたことを特徴とする前処理施設又は揚水施設を
   含めた液体処理施設。