JP3557129B2 - 凝集沈殿装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質等を凝集・沈殿させて被処理液を清澄化する凝集沈殿装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、このような分野に属する技術としては、沈殿槽内にミキシングチャンバを固定し、ディストリビュータを有するチャンバをミキシングチャンバの下端に回転自在に設けた凝集沈殿装置が知られている。このような凝集沈殿装置を用いて清澄な上澄液を得る場合には、ミキシングチャンバ内に原廃水等の被処理液と共に所定の添加剤を導入し、両者をミキシングチャンバ内に設けられたタービンによって混合攪拌する。これにより、被処理液中の懸濁物質等が凝集してフロックを形成し、凝集フロックを含む被処理液はディストリビュータから沈殿槽内に分配供給される。そして、被処理液中の凝集フロックは沈殿槽内で沈降分離し、清澄な上澄液が上昇して沈殿槽上部から流出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した凝集沈殿装置は、清澄化された上澄液を効率よく得ることができるものであり、排水処理や製紙白水回収等の各種用途に用いられている。しかしながら、この種の凝集沈殿装置が普及するにつれて、次のような問題点も指摘されている。すなわち、上述したような凝集沈殿装置のミキシングチャンバに対しては、被処理液が被処理液導入管等を介して上部から連続的に導入され、ミキシングチャンバ内の被処理液は、ミキシングチャンバの下部又は下方でディストリビュータから吐出される。一方、ミキシングチャンバ内の被処理液には、比重が比較的大きい粒子や、添加剤の作用によって短時間のうちに凝集して粗大フロックを形成する懸濁物質等も含まれている。
【０００４】
このため、これらの粒子や粗大フロックがミキシングチャンバ内で沈降し、ミキシングチャンバからディストリビュータに流入する前にミキシングチャンバの底部、若しくは、ミキシングチャンバの底部として機能するチャンバ内に直接堆積してしまうことがある。このようにミキシングチャンバ内で（底部に）汚泥等が堆積すると、ディストリビュータの被処理液流入口が閉塞してしまい、場合によっては、凝集沈殿装置の運転を中止しなければならなくなる。また、ディストリビュータの被処理液流入口が閉塞すると、沈殿槽内に被処理液を効率よく分配供給できなくなることから、上澄液の清澄度が悪化してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、良好な運転性能を有し、極めて清澄化された上澄液を得ることができる凝集沈殿装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明による凝集沈殿装置は、沈殿槽内に設けられたミキシングチャンバ内で被処理液及び添加剤を混合攪拌する凝集沈殿装置において、ミキシングチャンバに接続された被処理液導入管と、ミキシングチャンバの内周面と共に、被処理液を流通させる空間をつくり出すチャンバ底部とチャンバ側壁部とを有し、被処理液導入管から被処理液を直接流入させ、添加剤との混和なく流通させる被処理液受容チャンバと、被処理液受容チャンバからミキシングチャンバ内に流出した被処理液に添加剤を注入する添加剤注入手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
凝集沈殿装置で取り扱う各種被処理液には、比重が比較的大きい粒子や粗大フロック等も含まれている。このため、被処理液導入管からミキシングチャンバ内に被処理液を直接導入すると（上部から注ぎ入れると）、比重が大きい粒子等がミキシングチャンバ内で直ちに沈降し、ディストリビュータに流入することなくディストリビュータを有するチャンバの底部等に堆積してしまうことがある。この点に鑑みて、この凝集沈殿装置のミキシングチャンバ内には、ミキシングチャンバの内周面と共に、被処理液を流通させる空間をつくり出すチャンバ底部とチャンバ側壁部とを有する被処理液受容チャンバが設けられており、被処理液をミキシングチャンバ内に導入するための被処理液導入管は、被処理液受容チャンバに直接導かれている。
【０００８】
すなわち、この凝集沈殿装置では、被処理液導入管から流出する被処理液は、まず、被処理液受容チャンバに流入する。そして、被処理液は、チャンバ底部、チャンバ側壁部、及び、ミキシングチャンバの内周面とによって画成される空間を流通した後、被処理液受容チャンバの上部からミキシングチャンバ内に流出する（溢れ出る）ことになる。これにより、被処理液導入管からミキシングチャンバ内に被処理液を直接導入する場合と比較して、比重が大きい粒子等がミキシングチャンバ内で沈降し、ディストリビュータを有するチャンバの底部等に堆積してしまうことを極めて効果的に低減させることができる。この結果、ディストリビュータの被処理液流入口が閉塞してしまうことが防止されるので、沈殿槽内には、常に被処理液が効率よく分配供給され、凝集沈殿装置の運転性能が向上すると共に上澄液の清澄度も向上することになる。
【０００９】
また、チャンバ底部に設けられており、被処理液受容チャンバ内で堆積する堆積物をミキシングチャンバ内に排出させる排出口を更に備えると好ましい。
【００１０】
上述したように、ミキシングチャンバ内に被処理液受容チャンバを設ければ、ディストリビュータを有するチャンバの底部等における堆積物の量を低減させることができる。しかしながら、取り扱う被処理液の性状等によっては、被処理液受容チャンバのチャンバ底部に汚泥等が堆積してしまうことがあり、場合によっては、被処理液導入管の出口が閉塞してしまうおそれもある。これに対して、この凝集沈殿装置のように、チャンバ底部に排出口を設ければ、被処理液受容チャンバ内に流入した被処理液に含まれている比重が大きい粒子等は、排出口を介してミキシングチャンバ内に沈降し、また、チャンバ底部上の堆積物も、被処理液受容チャンバ内における被処理液の流れの作用により、排出口を介してミキシングチャンバ内に排出される。これにより、被処理液導入管の出口が閉塞してしまうといったようなトラブルは解消されるので、凝集沈殿装置の運転性能が向上する。
【００１１】
この場合、排出口の総面積は、チャンバ底部の面積の１／４〜１／２であると好ましい。
【００１２】
このような構成を採用すれば、被処理液受容チャンバ内に流入した被処理液が排出口からミキシングチャンバ内に過剰に流出してしまうことを防止できると共に、排出口が堆積物によって閉塞してしまうことを防止可能となる。
【００１３】
また、ミキシングチャンバの内周面に固定され、チャンバ底部を形成する環状部材と、環状部材の内周部に固定されて、チャンバ側壁部を形成する筒状部材とを更に備えると好ましい。
【００１４】
このような構成を採用すれば、被処理液受容チャンバを容易に構成可能となり、また、ミキシングチャンバ内のスペース効率を向上させることができる。
【００１５】
この場合、環状部材は、被処理液導入管よりも下方に位置し、筒状部材の上端部は、被処理液導入管よりも上方に位置すると好ましい。
【００１６】
このような構成を採用すれば、被処理液導入管から流出する被処理液は、ミキシングチャンバ内に流入する前に、被処理液受容チャンバ内を確実に流通することになる。また、チャンバ底部、チャンバ側壁部、及び、ミキシングチャンバの内周面とによって画成される空間の容積を必要十分に確保することができる。
また請求項６記載の本発明による凝集沈殿装置は、沈殿槽内に設けられたミキシングチャンバ内で被処理液及び添加剤を混合攪拌する凝集沈殿装置において、ミキシングチャンバに接続された被処理液導入管と、ミキシングチャンバの内周面と共に、被処理液を流通させる空間をつくり出すチャンバ底部とチャンバ側壁部とを有し、被処理液導入管から被処理液を直接流入させる被処理液受容チャンバと、ミキシングチャンバの中心軸周りに回転可能に設けられており、ミキシングチャンバ内を下降してきた被処理液をディストリビュータから沈殿槽内に吐出させる回転チャンバと、を備えることを特徴とする。
また請求項７記載の本発明による凝集沈殿装置は、沈殿槽内に設けられたミキシングチャンバ内で被処理液及び添加剤を混合攪拌する凝集沈殿装置において、ミキシングチャンバに接続された被処理液導入管と、ミキシングチャンバの内周面と共に、被処理液を流通させる空間をつくり出すチャンバ底部とチャンバ側壁部とを有し、被処理液導入管から被処理液を直接流入させ、添加剤との混和なく流通させる被処理液受容チャンバと、被処理液受容チャンバからミキシングチャンバ内に流出した被処理液に添加剤を注入する添加剤注入手段と、ミキシングチャンバの中心軸周りに回転可能に設けられており、ミキシングチャンバ内を下降してきた被処理液をディストリビュータから沈殿槽内に吐出させる回転チャンバと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による凝集沈殿装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明による凝集沈殿装置を示す部分断面図である。同図に示す凝集沈殿装置１は、処理対象となる被処理液の特性に応じて、いわゆるスラッジ循環運転、スラッジブランケット運転が可能であり、排水処理、製紙白水回収、ＤＩＰ排水回収、苛性化緑液清澄、用水処理、無機物沈殿洗浄処理等の各種用途に適用することができる。凝集沈殿装置１は、原廃水等の被処理液を清澄化するための沈殿槽２を有し、この沈殿槽２は、槽深４０００〜５０００ｍｍ程度の有底円筒状に形成されている。また、沈殿槽２の槽径は、設置スペース、被処理液の特性や量に応じて、１５００〜３００００ｍｍ程度の範囲内で任意に設定される。沈殿槽２は、凝集沈殿装置１を設置するスペースに設けられたベース部３上に固定されている。ベース部３はコンクリート等によって形成されている。
【００１９】
この凝集沈殿装置１は、沈殿槽２の上縁部に架設された架台４を備える。架台４は、主として、各種メインテナンス作業時に作業員の作業スペースとされるものである。この架台４の中央部からは、ミキシングチャンバ５が垂設されている。ミキシングチャンバ５は円筒状に形成されており、その高さは、例えば、沈殿槽２の槽深のおよそ３分の２程度に設定されている。ミキシングチャンバ５は、その中心軸を沈殿槽２の中心軸と一致させた状態で架台４に固定されている。これにより、ミキシングチャンバ５は、沈殿槽２内に直立する状態で配置されると共に、ミキシングチャンバ５の下縁部と沈殿槽２の底面との間に所定の間隔（空間）が形成される。
【００２０】
ミキシングチャンバ５の上部側面には、系外ポンプ等に接続されている被処理液流入管６ａと連なっている被処理液導入管６が接続されている。被処理液導入管６は、凝集沈殿装置１の運転中における清澄液面、及び、ミキシングチャンバ５内の液面よりも下方に設けられている。また、ミキシングチャンバ５には、被処理液中の懸濁物質等を凝集させる各種添加剤を注入するための注入ノズル７が複数配備されている。ミキシングチャンバ５内に導入する添加剤としては、被処理液の特性に応じて、各種の高分子凝集剤等が採用される。各注入ノズル７は、ミキシングチャンバ５の高さ方向に沿って配設され、例えば、ミキシングチャンバ５の上段部、中段部、及び、下段部に各１体づつ設けられる。また、各注入ノズル７は、ヘッダ７ａを介して添加剤導入ポンプ７ｂと接続しており、添加剤導入ポンプ７ｂの吸込口には、添加剤貯留タンク７ｃが接続されている。添加剤の注入量は各注入ノズル７毎に制御可能とされている。
【００２１】
図１に示すように、ミキシングチャンバ５には、被処理液と添加剤とを混合攪拌するための攪拌タービン８が内蔵されている。攪拌タービン８は、中空の円筒体８０と、この円筒体８０の外周面に固定された複数（この場合、３×４＝１２枚）の攪拌翼８１とを備える。円筒体８０は、その中心軸がミキシングチャンバ５の中心軸と一致する状態で架台４から回転自在に垂設されている。凝集沈殿装置１の運転時には、架台４上に載置されたタービン駆動部８ａを作動させ、攪拌タービン８をミキシングチャンバ５の中心軸周りに回転駆動する。更に、攪拌タービン８の内部には、その中心部を貫通するように主軸９が配されている。
【００２２】
この主軸９も、その中心軸がミキシングチャンバ５の中心軸と一致する状態で架台４から回転自在に垂設されており、架台４上に載置された駆動部９ａによってミキシングチャンバ５の中心軸周りに回転駆動される。この主軸９には、回転チャンバ（分配供給機）１０が固定されている。回転チャンバ１０は、ミキシングチャンバ５の下端に接続されており、ミキシングチャンバ５の底部として機能すると共に、主軸９の回転によってミキシングチャンバ５の中心軸周りに回転自在である。
【００２３】
ミキシングチャンバ５と回転チャンバ１０との間の間隙には、いわゆる非接触型のシール部１４が設けられている。シール部１４は、２枚重ねにしたシート状のパッキン１５を、ミキシングチャンバ５の下縁に形成されたフランジ部に固定し、パッキン１５が回転チャンバ１０の上部に設けられた円筒状の係合部１０ｂ（図４参照）の外周面に対して摺動するように構成したものである。これにより、被処理液がミキシングチャンバ５と回転チャンバ１０との間の間隙から直接沈殿槽２内に吐出（短絡）することが防止される。この場合、パッキン１５の代わりに、断面Ｐ字形状を有する成形パッキンを用いてもよく、シール部１４を、グラントパッキン、メカニカルシールとして構成することも可能である。
【００２４】
回転チャンバ１０は、複数本（例えば４本）のディストリビュータ（吹出管）１１を有し、各ディストリビュータ１１の下部には、複数の吹出孔１１ａ（図４等参照）が形成されている。凝集沈殿装置１の運転時には、回転チャンバ１０が駆動部９ａによって回転され、各ディストリビュータ１１の各吹出孔１１ａからは、凝集フロックを含む被処理液が沈殿槽２内に吐出する。これにより、沈殿槽２内には、偏流や短絡流が生じさせることはなく、均等な上昇流が形成される。
【００２５】
また、回転チャンバ１０には、各ディストリビュータ１１の下方に位置するバッフルプレート１２が取り付けられている。これにより、吹出孔１１ａから吐出した被処理液は、バッフルプレート１２を介して沈殿槽２の下方へ供給されるので、ディストリビュータ１１から吐出する被処理液によって凝集フロックが攪拌されてしまうことが防止され、凝集沈殿装置１の沈降分離効率はより向上する。なお、ディストリビュータ１１の径を大きくすると、沈殿槽内に旋回流を過剰に引き起こすおそれがあることから、ディストリビュータ１１は、細径のものとして形成するとよい。また、沈殿槽２の槽径が大きい場合には、６、８、１０、又は１２本といったようにディストリビュータ１１の本数を増やしていくとよい。
【００２６】
一方、上述した回転チャンバ１０が固定されている主軸９の先端は、図１に示すように、沈殿槽２の底面近傍まで達する。そして、主軸９の先端には、回転チャンバ１０と共に回転するレーキ２１及びコーンスクレーパ２２が取り付けられている。レーキ２１は、ディストリビュータ１１から吐出した被処理液中の凝集フロックが沈降して形成する汚泥を攪拌するためのものである。これにより、沈殿槽２内の回転チャンバ１０よりも下方の領域に濃縮汚泥層が形成されることになる。
【００２７】
また、沈殿槽２は、その底面中央部でベース部３内を貫通する汚泥引抜管２３と連通しており、コーンスクレーパ２２は、この沈殿槽２と汚泥引抜管２３との接続部に配されている。汚泥引抜管２３は、汚泥引抜ポンプ２４及び汚泥返送ポンプ２５に接続されている。スラッジブランケット運転を行う際には、沈殿槽２内に設けた界面検知計（図示せず）の指示値に基づいて汚泥引抜ポンプ２４を作動させ、沈殿槽２内の濃縮汚泥を系外へ排出することによりスラッジブランケット層の界面高さを一定範囲内に保つ。この際、コーンスクレーパ２２が回転しているので、沈殿槽２内の濃縮汚泥は均等に排出される。また、スラッジ循環運転を行う際には、界面検知計の指示値に基づいて、汚泥返送ポンプ２５を作動させて汚泥を返送循環する。
【００２８】
更に、この凝集沈殿装置１は、ビニルコーティングを施したナイロンシートや布等のシート材によって矩形シート状に形成された旋回流防止部材２７を備える。旋回流防止部材２７は、沈殿槽２の内周面とミキシングチャンバ５の外周面との間に張設されており、沈殿槽２の内部を半径方向に仕切っている。これにより、ディストリビュータ１１の回転に伴って沈殿槽２内に旋回流が発生しても、旋回流は、沈殿槽２内を上昇する際に、旋回流防止部材２７と衝突することになる。従って、沈殿槽２内のディストリビュータ１１の上方かつ清澄液面下方における微細な凝集フロックの巻上がりが抑制されるので、上澄液の浮遊粒子濃度を所望のレベルまで下げることが可能となる。これにより、極めて、清澄な上澄液が沈殿槽２内を上昇し、清澄層が形成され、上澄液は、沈殿槽２の上部に設けられた流出口２６から系外に流出する。
【００２９】
ここで、凝集沈殿装置１で取り扱うことができる各種被処理液には、比重が比較的大きい粒子や粗大フロック等も含まれている。このため、被処理液導入管６からミキシングチャンバ５内に被処理液を上部から直接注ぎ入れると（導入すると）、比重が大きい粒子等がミキシングチャンバ５内で直ちに沈降し、回転チャンバ１０の各ディストリビュータ１１内に流入することなく回転チャンバ１０の底部１０ａ（図４参照）に堆積してしまうことがある。
【００３０】
この点に鑑みて、凝集沈殿装置１のミキシングチャンバ５内には、図２に示すように、被処理液をミキシングチャンバ５内に導入するための被処理液導入管６と直接連通する被処理液受容チャンバ５０が設けられている。被処理液受容チャンバ５０は、円環状の板体からなる環状部材５１と、円筒状に形成された筒状部材５２とによって構成（画成）されており、容易に形成可能である。環状部材５１は、被処理液受容チャンバ５０の底部、すなわち、チャンバ底部５０ａを形成し、筒状部材５２は、被処理液受容チャンバ５０の側壁部、すなわち、チャンバ側壁部５０ｂを形成する。
【００３１】
チャンバ底部５０ａ（環状部材５１）及びチャンバ側壁部５０ｂ（筒状部材５２）と、ミキシングチャンバ５の内周面５ａとの間には、被処理液を流通させる空間が画成される。環状部材５１及び筒状部材５２のサイズは、この空間の容積を必要十分に確保することができるように設定されている。また、環状部材５１は、ミキシングチャンバ５の内周面５ａに対して、被処理液導入管６よりも下方に位置するように固定されている。更に、環状部材５１の内周部に固定された筒状部材５２の上端部は、被処理液導入管６よりも上方に位置する。これにより、被処理液は、ミキシングチャンバ５内に流入する前に、被処理液受容チャンバ５０内を確実に流通することになる。
【００３２】
加えて、被処理液導入管６の近傍において、ミキシングチャンバ５の内周面５ａと筒状部材５２の上端部との間には、溢流防止板５３が設けられている。これにより、被処理液導入管６から被処理液受容チャンバ５０に流入する被処理液の流速が高くても、被処理液導入管６の近傍において被処理液受容チャンバ５０から被処理液が直ちに溢れ出てしまうことを防止することができる。なお、図２及び図３に示すように、筒状部材５２の内部には、攪拌タービン８の円筒体８０（及び主軸９）が挿通させられている。これにより、ミキシングチャンバ５内のスペース効率を向上させることが可能となる。
【００３３】
このように、ミキシングチャンバ５内に被処理液受容チャンバ５０を設ければ、被処理液導入管６から流出する被処理液は、被処理液受容チャンバ５０内を流通した後、ミキシングチャンバ５内に流入することになる。この結果、回転チャンバ１０の底部１０ａ（図４参照）における堆積物の量を効果的に低減させることができる。しかしながら、取り扱う被処理液の性状等によっては、被処理液受容チャンバ５０のチャンバ底部５０ａに懸濁物質が堆積してしまうことがあり、場合によっては、被処理液導入管６の出口６０が閉塞してしまうおそれもある。
【００３４】
これを踏まえて、チャンバ底部５０ａ、すなわち、環状部材５１には、図３に示すように、被処理液受容チャンバ５０内で堆積する堆積物をミキシングチャンバ５内に排出させるための排出口５５が形成されている。この凝集沈殿装置１では、排出口５５は、９０°間隔で計４箇所に配設されている。この場合、排出口５５の総面積（個々の排出口５５の合計面積）は、チャンバ底部５０ａの面積の１／４〜１／２であると好ましい。これにより、被処理液受容チャンバ５０内に流入した被処理液が排出口５５からミキシングチャンバ５内に過剰に流出してしまうことを防止可能であると共に、排出口５５が堆積物によって閉塞してしまうことを防止できる。排出口５５が堆積物によって閉塞してしまうことを防止するためには、その開口幅Ｗ（図３参照）を少なくとも、３０ｍｍ以上に設定するとよい。
【００３５】
このように、チャンバ底部５０ａ（環状部材５１）に排出口５５を設ければ、被処理液受容チャンバ５０内の被処理液に含まれている比重が大きい粒子、粗大フロック等は、排出口５５を介してミキシングチャンバ５内に沈降し、また、チャンバ底部５０ａ上の堆積物も、被処理液受容チャンバ５０内における被処理液の流れにより、排出口５５を介してミキシングチャンバ５内に排出される。これにより、被処理液導入管６の出口６０が閉塞してしまうといったようなトラブルは解消されるので、凝集沈殿装置１の運転性能が向上する。
【００３６】
一方、被処理液受容チャンバ５０からミキシングチャンバ５内に流出する被処理液の中にも、比重が比較的大きい粒子等が含まれてしまうことがある。また、被処理液中には、注入ノズル７から供給される添加剤（高分子凝集剤）の作用によって短時間のうちに凝集して粗大フロックを形成する懸濁物質等も含まれている。このため、これらの粒子や粗大フロックがミキシングチャンバ内で沈降し、ディストリビュータに流入することなく回転チャンバ１０の底部１０ａに堆積してしまうことがある。このように回転チャンバ１０の底部１０ａに汚泥等が過剰に堆積してしまうと、次のような問題が発生してしまう場合がある。
【００３７】
すなわち、図４に示すように、凝集沈殿装置１では、攪拌タービン８及び回転チャンバ１０の双方を効率よく回転駆動させると共に、スペース効率を向上させるために、回転チャンバ１０が固定される主軸９は、ミキシングチャンバ５内で被処理液と添加剤とを混合攪拌する攪拌タービン８の中心部を貫通するように配されている。そして、攪拌タービン８の円筒体８０の少なくとも下端部には、主軸９を外方から支持する軸受部材８２が（例えば、９０°間隔で４個）固定されている。このため、回転チャンバ１０の底部１０ａに汚泥等が過剰に堆積してしまうと、堆積物が軸受部材８２と主軸９との間に堆積物が入り込むこと等により、主軸９や軸受部材８２が摩耗・損傷してしまったり、主軸９がミキシングチャンバ５の中心軸上から逸脱してしまう、いわゆる軸ぶれが発生してしまうことがある。
【００３８】
この点に鑑みて、この凝集沈殿装置１に含まれる回転チャンバ１０の底部１０ａには、汚泥等の堆積物を沈殿槽２内に排出させるための開口部１６が形成されている。この凝集沈殿装置１には、図５に示すように、開口部１６が底部１０ａの主軸９付近に１個設けられている。また、図４及び５に示すように、ミキシングチャンバ５には、回転チャンバ１０の底部１０ａに堆積した堆積物を開口部１６から沈殿槽２内に排出させるための掻寄せブレード１７が設けられている。
【００３９】
すなわち、ミキシングチャンバ５の下部内周面には、取付ブロック１８が固定されており、この取付ブロック１８には、アングル材等によって形成された支持部材１９の上端がボルト等を介して固定されている。支持部材１９は、主軸９と平行に、すなわち、鉛直方向に延在する。掻寄せブレード１７は、アングル材等によって形成されており、略Ｌ字の断面形状を有する。掻寄せブレード１７は、支持部材１９の下端部に固定されており、その背板部１７ａは、回転チャンバ１０の正転方向における前側に位置し、その底板部１７ｂは、底部１０ａの上面と略平行に延在する。なお、掻寄せブレード１７の底板部１７ｂと回転チャンバ１０の底部１０ａとの間の間隔は、１〜５０ｍｍ程度に設定すると好ましい。
【００４０】
ここで、図５に示すように、回転チャンバ１０の底部１０ａに対して、掻寄せブレード１７と略平行をなす共に、主軸９の中心を通り半径方向に延びる直線（直径）を径線Ｒ１として設定すると、掻寄せブレード１７は、その全体が、径線Ｒ１よりも、回転チャンバ１０の逆転方向（図５における白抜矢印参照）側に位置するように配置されている。掻寄せブレード１７をこのように配置することにより、掻寄せブレード１７の背板部１７ａと当接する堆積物には、向心方向（主軸９に向かう方向）の力が作用することになる。従って、掻寄せブレード１７が回転チャンバ１０に対して回転すれば、堆積物は掻寄せブレード１７によって主軸９に向かうように掻き寄せられることになる。
【００４１】
また、沈殿槽２内の回転チャンバ１０の下方には、開口部１６を介して沈殿槽２内に流出する被処理液の流れを遮る短絡防止部材２０が設けられている。短絡防止部材２０は、図４及び５に示すように、板材を円盤状に形成したものであり、開口部１６の下方に位置するように、すなわち、その外周が開口部１６の外縁よりも外側に位置するように主軸９に固定されている。短絡防止部材２０は、主軸９が回転すると回転チャンバ１０と共に回転する。
【００４２】
次に、上述した凝集沈殿装置１を用いて被処理液を清澄化する手順について説明する。
【００４３】
この場合、まず、被処理液導入管６から、被処理液Ａをミキシングチャンバ５に対して供給する（図１参照）。この際、被処理液導入管６から流出する被処理液Ａは、まず、被処理液受容チャンバ５０に流入する。そして、被処理液Ａは、チャンバ底部５０ａ、チャンバ側壁部５０ｂ、及び、ミキシングチャンバ５の内周面５ａとによって画成される空間を流通した後、被処理液受容チャンバ５０の上部からミキシングチャンバ５内に流出する（溢れ出る）ことになる。
【００４４】
これにより、被処理液導入管６からミキシングチャンバ５内に被処理液Ａを直接導入する場合と比較して、比重が大きい粒子や粗大フロック等がミキシングチャンバ５内で沈降し、回転チャンバ１０の底部１０ａに堆積してしまうことを極めて効果的に低減させることができる。この結果、ディストリビュータ１１の被処理液流入口が閉塞してしまうことが防止されるので、沈殿槽２内には、常に被処理液Ａが効率よく分配供給され、凝集沈殿装置１の運転性能が向上すると共に上澄液Ｂ（図１参照）の清澄度も向上することになる。
【００４５】
被処理液受容チャンバ５０からミキシングチャンバ５内に流れ込んだ被処理液Ａに対しては、多段に分割して設けられた注入ノズル７の何れか又はすべてから添加剤が任意のタイミングで注入される。これにより、添加剤による効果が長時間持続すると共に、沈降性の良好な凝集フロックが形成されることになる。そして、ミキシングチャンバ５内の被処理液Ａと添加剤とは、タービン駆動部８ａによって回転駆動される攪拌タービン８によって攪拌され、被処理液Ａ中の懸濁物質等が凝集して凝集フロック（初期フロック）を形成する。
【００４６】
凝集フロックを含む被処理液Ａは、駆動部９ａによって回転駆動される回転チャンバ１０のディストリビュータ１１から沈殿槽２内に分配供給される。この際、ミキシングチャンバ５から回転チャンバ１０に向けて下降する被処理液Ａのうち、ミキシングチャンバ５と回転チャンバ１０との間の間隙に入り込もうとする被処理液Ａの流れは、シール部１４によって遮られる。凝集フロックを含む被処理液Ａは、回転するディストリビュータ１１の吹出孔１１ａから沈殿槽２内に均等に分配される。これにより、沈殿槽２内に均等な上昇流が発生し、ディストリビュータ１１の上方にスラッジブランケット層Ｃが形成される。また、被処理液Ａ中の凝集フロックのうち、沈殿槽２内で沈降分離したものは、沈殿槽２の下部でレーキ２１によって攪拌されて濃縮汚泥層Ｄを形成する。
【００４７】
その一方で、ミキシングチャンバ５内では、一部の粒子や粗大フロック等が沈降し、各ディストリビュータ１１に流入することなく回転チャンバ１０の底部１０ａに堆積する。ここで、この凝集沈殿装置１の運転中、回転チャンバ１０は、ミキシングチャンバ５に対して回転するので、ミキシングチャンバ５に対して固定されている掻寄せブレード１７は、逆に、回転チャンバ１０に対して回動することになる。これにより、凝集沈殿装置１の運転中に回転チャンバ１０の底部１０ａに堆積した堆積物は、掻寄せブレード１７によって開口部１６まで掻寄せられ、開口部１６を介して沈殿槽２内に排出させられることになる。
【００４８】
この結果、回転チャンバ１０の底部１０ａに汚泥等が過剰に堆積することは一切なく、ディストリビュータ１１の被処理液流入口が閉塞してしまうといったような、回転チャンバ１０内の堆積物に起因するトラブルが防止され、沈殿槽２内には、常に被処理液Ａが効率よく分配供給される。従って、凝集沈殿装置１の運転性能は向上し、また、上澄液Ｂの清澄度も向上することになる。
【００４９】
また、開口部１６を介してミキシングチャンバ５（回転チャンバ１０）内から沈殿槽２内に流出する被処理液Ａの流れは、沈殿槽２内の回転チャンバ１０下方に形成される濃縮汚泥層Ｄ等に達する前に、短絡防止部材２０によって遮られることになる。同様に、開口部１６から流出する被処理液Ａ中の汚泥、粗大フロック等は、回転チャンバ１０の下方に設けられた短絡防止部材２０によって受け止められ、掻寄せブレード１７によって開口部１６から沈殿槽内に排出されられた汚泥等の堆積物も、短絡防止部材２０によって一旦受け止められる。そして、短絡防止部材２０は回転チャンバ１０と共に回転するので、短絡防止部材２０上の堆積物は遠心力の作用によって沈殿槽２下部に徐々に、かつ、低速で沈降していく。
【００５０】
これにより、開口部１６を介して沈殿槽２内に流出する被処理液Ａが濃縮汚泥層Ｄ等に直接達してしまう、いわゆる短絡現象や、回転チャンバ１０から沈殿槽２内に排出される堆積物等によって、沈殿槽２内の回転チャンバ１０下方に形成される凝集フロックや濃縮汚泥層Ｄ等が希釈、攪拌されてしまうことが防止されるので、上澄液Ｂの清澄度を良好に維持することができる。
【００５１】
濃縮汚泥層Ｄからは、図示しない界面検知計の指示値に基づいて制御される汚泥引抜ポンプ２４によって濃縮汚泥Ｅが随時引抜かれ、これにより、スラッジブランケット層Ｃの界面高さは一定の範囲内に保たれる。一方、上昇流中の微細フロックは、スラッジブランケット層Ｃの大きなフロックによって捕捉される。更に、ディストリビュータ１１の回転に伴って発生した旋回流は、旋回流防止部材２７と衝突することになる。従って、沈殿槽２内のディストリビュータ１１の上方かつ清澄液面下方における微細な凝集フロックの巻上がりが抑制されるので、上澄液Ｂの浮遊粒子濃度を所望のレベルまで下げることが可能となる。これにより、極めて、清澄な上澄液Ｂが沈殿槽２内を上昇し、清澄層Ｆが形成される。上澄液Ｂは、沈殿槽２の上部に設けられた流出口２６から流出する。
【００５２】
【発明の効果】
本発明による凝集沈殿装置は、以上説明したように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、ミキシングチャンバ内に、その内周面と共に、被処理液を流通させる空間をつくり出すチャンバ底部とチャンバ側壁部とを有し、被処理液導入管から被処理液を直接流入させる被処理液受容チャンバを設けることにより、比重が大きい粒子等がミキシングチャンバ内で堆積してしまうことが極めて効果的に低減される。この結果、凝集沈殿装置の運転性能を向上させると共に、上澄液の清澄度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による凝集沈殿装置を示す部分断面図である。
【図２】ミキシングチャンバと被処理液導入管との接続部付近を示す拡大部分断面図である。
【図３】図３におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線についての断面図である。
【図４】ミキシングチャンバと回転チャンバとの接続部付近を示す拡大部分断面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線についての断面図である。
【符号の説明】
１…凝集沈殿装置、２…沈殿槽、５…ミキシングチャンバ、５ａ…内周面、６…被処理液導入管、８…攪拌タービン、９…主軸、１０…回転チャンバ、１１…ディストリビュータ、１６…開口部、１７…掻寄せブレード、１７ａ…背板部、１７ｂ…底板部、１８…取付ブロック、１９…支持部材、２０…短絡防止部材、５０…被処理液受容チャンバ、５０ａ…チャンバ底部、５０ｂ…チャンバ側壁部、５１…環状部材、５１…筒状部材、５３…溢流防止板、５５…排出口、８０…円筒体、８１…攪拌翼、８２…軸受部材、Ａ…被処理液、Ｂ…上澄液、Ｃ…スラッジブランケット層、Ｄ…濃縮汚泥層、Ｅ…濃縮汚泥、Ｆ…清澄層。
【発明の属する技術分野】
本発明は、沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質等を凝集・沈殿させて被処理液を清澄化する凝集沈殿装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、このような分野に属する技術としては、沈殿槽内にミキシングチャンバを固定し、ディストリビュータを有するチャンバをミキシングチャンバの下端に回転自在に設けた凝集沈殿装置が知られている。このような凝集沈殿装置を用いて清澄な上澄液を得る場合には、ミキシングチャンバ内に原廃水等の被処理液と共に所定の添加剤を導入し、両者をミキシングチャンバ内に設けられたタービンによって混合攪拌する。これにより、被処理液中の懸濁物質等が凝集してフロックを形成し、凝集フロックを含む被処理液はディストリビュータから沈殿槽内に分配供給される。そして、被処理液中の凝集フロックは沈殿槽内で沈降分離し、清澄な上澄液が上昇して沈殿槽上部から流出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した凝集沈殿装置は、清澄化された上澄液を効率よく得ることができるものであり、排水処理や製紙白水回収等の各種用途に用いられている。しかしながら、この種の凝集沈殿装置が普及するにつれて、次のような問題点も指摘されている。すなわち、上述したような凝集沈殿装置のミキシングチャンバに対しては、被処理液が被処理液導入管等を介して上部から連続的に導入され、ミキシングチャンバ内の被処理液は、ミキシングチャンバの下部又は下方でディストリビュータから吐出される。一方、ミキシングチャンバ内の被処理液には、比重が比較的大きい粒子や、添加剤の作用によって短時間のうちに凝集して粗大フロックを形成する懸濁物質等も含まれている。
【０００４】
このため、これらの粒子や粗大フロックがミキシングチャンバ内で沈降し、ミキシングチャンバからディストリビュータに流入する前にミキシングチャンバの底部、若しくは、ミキシングチャンバの底部として機能するチャンバ内に直接堆積してしまうことがある。このようにミキシングチャンバ内で（底部に）汚泥等が堆積すると、ディストリビュータの被処理液流入口が閉塞してしまい、場合によっては、凝集沈殿装置の運転を中止しなければならなくなる。また、ディストリビュータの被処理液流入口が閉塞すると、沈殿槽内に被処理液を効率よく分配供給できなくなることから、上澄液の清澄度が悪化してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、良好な運転性能を有し、極めて清澄化された上澄液を得ることができる凝集沈殿装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明による凝集沈殿装置は、沈殿槽内に設けられたミキシングチャンバ内で被処理液及び添加剤を混合攪拌する凝集沈殿装置において、ミキシングチャンバに接続された被処理液導入管と、ミキシングチャンバの内周面と共に、被処理液を流通させる空間をつくり出すチャンバ底部とチャンバ側壁部とを有し、被処理液導入管から被処理液を直接流入させ、添加剤との混和なく流通させる被処理液受容チャンバと、被処理液受容チャンバからミキシングチャンバ内に流出した被処理液に添加剤を注入する添加剤注入手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
凝集沈殿装置で取り扱う各種被処理液には、比重が比較的大きい粒子や粗大フロック等も含まれている。このため、被処理液導入管からミキシングチャンバ内に被処理液を直接導入すると（上部から注ぎ入れると）、比重が大きい粒子等がミキシングチャンバ内で直ちに沈降し、ディストリビュータに流入することなくディストリビュータを有するチャンバの底部等に堆積してしまうことがある。この点に鑑みて、この凝集沈殿装置のミキシングチャンバ内には、ミキシングチャンバの内周面と共に、被処理液を流通させる空間をつくり出すチャンバ底部とチャンバ側壁部とを有する被処理液受容チャンバが設けられており、被処理液をミキシングチャンバ内に導入するための被処理液導入管は、被処理液受容チャンバに直接導かれている。
【０００８】
すなわち、この凝集沈殿装置では、被処理液導入管から流出する被処理液は、まず、被処理液受容チャンバに流入する。そして、被処理液は、チャンバ底部、チャンバ側壁部、及び、ミキシングチャンバの内周面とによって画成される空間を流通した後、被処理液受容チャンバの上部からミキシングチャンバ内に流出する（溢れ出る）ことになる。これにより、被処理液導入管からミキシングチャンバ内に被処理液を直接導入する場合と比較して、比重が大きい粒子等がミキシングチャンバ内で沈降し、ディストリビュータを有するチャンバの底部等に堆積してしまうことを極めて効果的に低減させることができる。この結果、ディストリビュータの被処理液流入口が閉塞してしまうことが防止されるので、沈殿槽内には、常に被処理液が効率よく分配供給され、凝集沈殿装置の運転性能が向上すると共に上澄液の清澄度も向上することになる。
【０００９】
また、チャンバ底部に設けられており、被処理液受容チャンバ内で堆積する堆積物をミキシングチャンバ内に排出させる排出口を更に備えると好ましい。
【００１０】
上述したように、ミキシングチャンバ内に被処理液受容チャンバを設ければ、ディストリビュータを有するチャンバの底部等における堆積物の量を低減させることができる。しかしながら、取り扱う被処理液の性状等によっては、被処理液受容チャンバのチャンバ底部に汚泥等が堆積してしまうことがあり、場合によっては、被処理液導入管の出口が閉塞してしまうおそれもある。これに対して、この凝集沈殿装置のように、チャンバ底部に排出口を設ければ、被処理液受容チャンバ内に流入した被処理液に含まれている比重が大きい粒子等は、排出口を介してミキシングチャンバ内に沈降し、また、チャンバ底部上の堆積物も、被処理液受容チャンバ内における被処理液の流れの作用により、排出口を介してミキシングチャンバ内に排出される。これにより、被処理液導入管の出口が閉塞してしまうといったようなトラブルは解消されるので、凝集沈殿装置の運転性能が向上する。
【００１１】
この場合、排出口の総面積は、チャンバ底部の面積の１／４〜１／２であると好ましい。
【００１２】
このような構成を採用すれば、被処理液受容チャンバ内に流入した被処理液が排出口からミキシングチャンバ内に過剰に流出してしまうことを防止できると共に、排出口が堆積物によって閉塞してしまうことを防止可能となる。
【００１３】
また、ミキシングチャンバの内周面に固定され、チャンバ底部を形成する環状部材と、環状部材の内周部に固定されて、チャンバ側壁部を形成する筒状部材とを更に備えると好ましい。
【００１４】
このような構成を採用すれば、被処理液受容チャンバを容易に構成可能となり、また、ミキシングチャンバ内のスペース効率を向上させることができる。
【００１５】
この場合、環状部材は、被処理液導入管よりも下方に位置し、筒状部材の上端部は、被処理液導入管よりも上方に位置すると好ましい。
【００１６】
このような構成を採用すれば、被処理液導入管から流出する被処理液は、ミキシングチャンバ内に流入する前に、被処理液受容チャンバ内を確実に流通することになる。また、チャンバ底部、チャンバ側壁部、及び、ミキシングチャンバの内周面とによって画成される空間の容積を必要十分に確保することができる。
また請求項６記載の本発明による凝集沈殿装置は、沈殿槽内に設けられたミキシングチャンバ内で被処理液及び添加剤を混合攪拌する凝集沈殿装置において、ミキシングチャンバに接続された被処理液導入管と、ミキシングチャンバの内周面と共に、被処理液を流通させる空間をつくり出すチャンバ底部とチャンバ側壁部とを有し、被処理液導入管から被処理液を直接流入させる被処理液受容チャンバと、ミキシングチャンバの中心軸周りに回転可能に設けられており、ミキシングチャンバ内を下降してきた被処理液をディストリビュータから沈殿槽内に吐出させる回転チャンバと、を備えることを特徴とする。
また請求項７記載の本発明による凝集沈殿装置は、沈殿槽内に設けられたミキシングチャンバ内で被処理液及び添加剤を混合攪拌する凝集沈殿装置において、ミキシングチャンバに接続された被処理液導入管と、ミキシングチャンバの内周面と共に、被処理液を流通させる空間をつくり出すチャンバ底部とチャンバ側壁部とを有し、被処理液導入管から被処理液を直接流入させ、添加剤との混和なく流通させる被処理液受容チャンバと、被処理液受容チャンバからミキシングチャンバ内に流出した被処理液に添加剤を注入する添加剤注入手段と、ミキシングチャンバの中心軸周りに回転可能に設けられており、ミキシングチャンバ内を下降してきた被処理液をディストリビュータから沈殿槽内に吐出させる回転チャンバと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による凝集沈殿装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明による凝集沈殿装置を示す部分断面図である。同図に示す凝集沈殿装置１は、処理対象となる被処理液の特性に応じて、いわゆるスラッジ循環運転、スラッジブランケット運転が可能であり、排水処理、製紙白水回収、ＤＩＰ排水回収、苛性化緑液清澄、用水処理、無機物沈殿洗浄処理等の各種用途に適用することができる。凝集沈殿装置１は、原廃水等の被処理液を清澄化するための沈殿槽２を有し、この沈殿槽２は、槽深４０００〜５０００ｍｍ程度の有底円筒状に形成されている。また、沈殿槽２の槽径は、設置スペース、被処理液の特性や量に応じて、１５００〜３００００ｍｍ程度の範囲内で任意に設定される。沈殿槽２は、凝集沈殿装置１を設置するスペースに設けられたベース部３上に固定されている。ベース部３はコンクリート等によって形成されている。
【００１９】
この凝集沈殿装置１は、沈殿槽２の上縁部に架設された架台４を備える。架台４は、主として、各種メインテナンス作業時に作業員の作業スペースとされるものである。この架台４の中央部からは、ミキシングチャンバ５が垂設されている。ミキシングチャンバ５は円筒状に形成されており、その高さは、例えば、沈殿槽２の槽深のおよそ３分の２程度に設定されている。ミキシングチャンバ５は、その中心軸を沈殿槽２の中心軸と一致させた状態で架台４に固定されている。これにより、ミキシングチャンバ５は、沈殿槽２内に直立する状態で配置されると共に、ミキシングチャンバ５の下縁部と沈殿槽２の底面との間に所定の間隔（空間）が形成される。
【００２０】
ミキシングチャンバ５の上部側面には、系外ポンプ等に接続されている被処理液流入管６ａと連なっている被処理液導入管６が接続されている。被処理液導入管６は、凝集沈殿装置１の運転中における清澄液面、及び、ミキシングチャンバ５内の液面よりも下方に設けられている。また、ミキシングチャンバ５には、被処理液中の懸濁物質等を凝集させる各種添加剤を注入するための注入ノズル７が複数配備されている。ミキシングチャンバ５内に導入する添加剤としては、被処理液の特性に応じて、各種の高分子凝集剤等が採用される。各注入ノズル７は、ミキシングチャンバ５の高さ方向に沿って配設され、例えば、ミキシングチャンバ５の上段部、中段部、及び、下段部に各１体づつ設けられる。また、各注入ノズル７は、ヘッダ７ａを介して添加剤導入ポンプ７ｂと接続しており、添加剤導入ポンプ７ｂの吸込口には、添加剤貯留タンク７ｃが接続されている。添加剤の注入量は各注入ノズル７毎に制御可能とされている。
【００２１】
図１に示すように、ミキシングチャンバ５には、被処理液と添加剤とを混合攪拌するための攪拌タービン８が内蔵されている。攪拌タービン８は、中空の円筒体８０と、この円筒体８０の外周面に固定された複数（この場合、３×４＝１２枚）の攪拌翼８１とを備える。円筒体８０は、その中心軸がミキシングチャンバ５の中心軸と一致する状態で架台４から回転自在に垂設されている。凝集沈殿装置１の運転時には、架台４上に載置されたタービン駆動部８ａを作動させ、攪拌タービン８をミキシングチャンバ５の中心軸周りに回転駆動する。更に、攪拌タービン８の内部には、その中心部を貫通するように主軸９が配されている。
【００２２】
この主軸９も、その中心軸がミキシングチャンバ５の中心軸と一致する状態で架台４から回転自在に垂設されており、架台４上に載置された駆動部９ａによってミキシングチャンバ５の中心軸周りに回転駆動される。この主軸９には、回転チャンバ（分配供給機）１０が固定されている。回転チャンバ１０は、ミキシングチャンバ５の下端に接続されており、ミキシングチャンバ５の底部として機能すると共に、主軸９の回転によってミキシングチャンバ５の中心軸周りに回転自在である。
【００２３】
ミキシングチャンバ５と回転チャンバ１０との間の間隙には、いわゆる非接触型のシール部１４が設けられている。シール部１４は、２枚重ねにしたシート状のパッキン１５を、ミキシングチャンバ５の下縁に形成されたフランジ部に固定し、パッキン１５が回転チャンバ１０の上部に設けられた円筒状の係合部１０ｂ（図４参照）の外周面に対して摺動するように構成したものである。これにより、被処理液がミキシングチャンバ５と回転チャンバ１０との間の間隙から直接沈殿槽２内に吐出（短絡）することが防止される。この場合、パッキン１５の代わりに、断面Ｐ字形状を有する成形パッキンを用いてもよく、シール部１４を、グラントパッキン、メカニカルシールとして構成することも可能である。
【００２４】
回転チャンバ１０は、複数本（例えば４本）のディストリビュータ（吹出管）１１を有し、各ディストリビュータ１１の下部には、複数の吹出孔１１ａ（図４等参照）が形成されている。凝集沈殿装置１の運転時には、回転チャンバ１０が駆動部９ａによって回転され、各ディストリビュータ１１の各吹出孔１１ａからは、凝集フロックを含む被処理液が沈殿槽２内に吐出する。これにより、沈殿槽２内には、偏流や短絡流が生じさせることはなく、均等な上昇流が形成される。
【００２５】
また、回転チャンバ１０には、各ディストリビュータ１１の下方に位置するバッフルプレート１２が取り付けられている。これにより、吹出孔１１ａから吐出した被処理液は、バッフルプレート１２を介して沈殿槽２の下方へ供給されるので、ディストリビュータ１１から吐出する被処理液によって凝集フロックが攪拌されてしまうことが防止され、凝集沈殿装置１の沈降分離効率はより向上する。なお、ディストリビュータ１１の径を大きくすると、沈殿槽内に旋回流を過剰に引き起こすおそれがあることから、ディストリビュータ１１は、細径のものとして形成するとよい。また、沈殿槽２の槽径が大きい場合には、６、８、１０、又は１２本といったようにディストリビュータ１１の本数を増やしていくとよい。
【００２６】
一方、上述した回転チャンバ１０が固定されている主軸９の先端は、図１に示すように、沈殿槽２の底面近傍まで達する。そして、主軸９の先端には、回転チャンバ１０と共に回転するレーキ２１及びコーンスクレーパ２２が取り付けられている。レーキ２１は、ディストリビュータ１１から吐出した被処理液中の凝集フロックが沈降して形成する汚泥を攪拌するためのものである。これにより、沈殿槽２内の回転チャンバ１０よりも下方の領域に濃縮汚泥層が形成されることになる。
【００２７】
また、沈殿槽２は、その底面中央部でベース部３内を貫通する汚泥引抜管２３と連通しており、コーンスクレーパ２２は、この沈殿槽２と汚泥引抜管２３との接続部に配されている。汚泥引抜管２３は、汚泥引抜ポンプ２４及び汚泥返送ポンプ２５に接続されている。スラッジブランケット運転を行う際には、沈殿槽２内に設けた界面検知計（図示せず）の指示値に基づいて汚泥引抜ポンプ２４を作動させ、沈殿槽２内の濃縮汚泥を系外へ排出することによりスラッジブランケット層の界面高さを一定範囲内に保つ。この際、コーンスクレーパ２２が回転しているので、沈殿槽２内の濃縮汚泥は均等に排出される。また、スラッジ循環運転を行う際には、界面検知計の指示値に基づいて、汚泥返送ポンプ２５を作動させて汚泥を返送循環する。
【００２８】
更に、この凝集沈殿装置１は、ビニルコーティングを施したナイロンシートや布等のシート材によって矩形シート状に形成された旋回流防止部材２７を備える。旋回流防止部材２７は、沈殿槽２の内周面とミキシングチャンバ５の外周面との間に張設されており、沈殿槽２の内部を半径方向に仕切っている。これにより、ディストリビュータ１１の回転に伴って沈殿槽２内に旋回流が発生しても、旋回流は、沈殿槽２内を上昇する際に、旋回流防止部材２７と衝突することになる。従って、沈殿槽２内のディストリビュータ１１の上方かつ清澄液面下方における微細な凝集フロックの巻上がりが抑制されるので、上澄液の浮遊粒子濃度を所望のレベルまで下げることが可能となる。これにより、極めて、清澄な上澄液が沈殿槽２内を上昇し、清澄層が形成され、上澄液は、沈殿槽２の上部に設けられた流出口２６から系外に流出する。
【００２９】
ここで、凝集沈殿装置１で取り扱うことができる各種被処理液には、比重が比較的大きい粒子や粗大フロック等も含まれている。このため、被処理液導入管６からミキシングチャンバ５内に被処理液を上部から直接注ぎ入れると（導入すると）、比重が大きい粒子等がミキシングチャンバ５内で直ちに沈降し、回転チャンバ１０の各ディストリビュータ１１内に流入することなく回転チャンバ１０の底部１０ａ（図４参照）に堆積してしまうことがある。
【００３０】
この点に鑑みて、凝集沈殿装置１のミキシングチャンバ５内には、図２に示すように、被処理液をミキシングチャンバ５内に導入するための被処理液導入管６と直接連通する被処理液受容チャンバ５０が設けられている。被処理液受容チャンバ５０は、円環状の板体からなる環状部材５１と、円筒状に形成された筒状部材５２とによって構成（画成）されており、容易に形成可能である。環状部材５１は、被処理液受容チャンバ５０の底部、すなわち、チャンバ底部５０ａを形成し、筒状部材５２は、被処理液受容チャンバ５０の側壁部、すなわち、チャンバ側壁部５０ｂを形成する。
【００３１】
チャンバ底部５０ａ（環状部材５１）及びチャンバ側壁部５０ｂ（筒状部材５２）と、ミキシングチャンバ５の内周面５ａとの間には、被処理液を流通させる空間が画成される。環状部材５１及び筒状部材５２のサイズは、この空間の容積を必要十分に確保することができるように設定されている。また、環状部材５１は、ミキシングチャンバ５の内周面５ａに対して、被処理液導入管６よりも下方に位置するように固定されている。更に、環状部材５１の内周部に固定された筒状部材５２の上端部は、被処理液導入管６よりも上方に位置する。これにより、被処理液は、ミキシングチャンバ５内に流入する前に、被処理液受容チャンバ５０内を確実に流通することになる。
【００３２】
加えて、被処理液導入管６の近傍において、ミキシングチャンバ５の内周面５ａと筒状部材５２の上端部との間には、溢流防止板５３が設けられている。これにより、被処理液導入管６から被処理液受容チャンバ５０に流入する被処理液の流速が高くても、被処理液導入管６の近傍において被処理液受容チャンバ５０から被処理液が直ちに溢れ出てしまうことを防止することができる。なお、図２及び図３に示すように、筒状部材５２の内部には、攪拌タービン８の円筒体８０（及び主軸９）が挿通させられている。これにより、ミキシングチャンバ５内のスペース効率を向上させることが可能となる。
【００３３】
このように、ミキシングチャンバ５内に被処理液受容チャンバ５０を設ければ、被処理液導入管６から流出する被処理液は、被処理液受容チャンバ５０内を流通した後、ミキシングチャンバ５内に流入することになる。この結果、回転チャンバ１０の底部１０ａ（図４参照）における堆積物の量を効果的に低減させることができる。しかしながら、取り扱う被処理液の性状等によっては、被処理液受容チャンバ５０のチャンバ底部５０ａに懸濁物質が堆積してしまうことがあり、場合によっては、被処理液導入管６の出口６０が閉塞してしまうおそれもある。
【００３４】
これを踏まえて、チャンバ底部５０ａ、すなわち、環状部材５１には、図３に示すように、被処理液受容チャンバ５０内で堆積する堆積物をミキシングチャンバ５内に排出させるための排出口５５が形成されている。この凝集沈殿装置１では、排出口５５は、９０°間隔で計４箇所に配設されている。この場合、排出口５５の総面積（個々の排出口５５の合計面積）は、チャンバ底部５０ａの面積の１／４〜１／２であると好ましい。これにより、被処理液受容チャンバ５０内に流入した被処理液が排出口５５からミキシングチャンバ５内に過剰に流出してしまうことを防止可能であると共に、排出口５５が堆積物によって閉塞してしまうことを防止できる。排出口５５が堆積物によって閉塞してしまうことを防止するためには、その開口幅Ｗ（図３参照）を少なくとも、３０ｍｍ以上に設定するとよい。
【００３５】
このように、チャンバ底部５０ａ（環状部材５１）に排出口５５を設ければ、被処理液受容チャンバ５０内の被処理液に含まれている比重が大きい粒子、粗大フロック等は、排出口５５を介してミキシングチャンバ５内に沈降し、また、チャンバ底部５０ａ上の堆積物も、被処理液受容チャンバ５０内における被処理液の流れにより、排出口５５を介してミキシングチャンバ５内に排出される。これにより、被処理液導入管６の出口６０が閉塞してしまうといったようなトラブルは解消されるので、凝集沈殿装置１の運転性能が向上する。
【００３６】
一方、被処理液受容チャンバ５０からミキシングチャンバ５内に流出する被処理液の中にも、比重が比較的大きい粒子等が含まれてしまうことがある。また、被処理液中には、注入ノズル７から供給される添加剤（高分子凝集剤）の作用によって短時間のうちに凝集して粗大フロックを形成する懸濁物質等も含まれている。このため、これらの粒子や粗大フロックがミキシングチャンバ内で沈降し、ディストリビュータに流入することなく回転チャンバ１０の底部１０ａに堆積してしまうことがある。このように回転チャンバ１０の底部１０ａに汚泥等が過剰に堆積してしまうと、次のような問題が発生してしまう場合がある。
【００３７】
すなわち、図４に示すように、凝集沈殿装置１では、攪拌タービン８及び回転チャンバ１０の双方を効率よく回転駆動させると共に、スペース効率を向上させるために、回転チャンバ１０が固定される主軸９は、ミキシングチャンバ５内で被処理液と添加剤とを混合攪拌する攪拌タービン８の中心部を貫通するように配されている。そして、攪拌タービン８の円筒体８０の少なくとも下端部には、主軸９を外方から支持する軸受部材８２が（例えば、９０°間隔で４個）固定されている。このため、回転チャンバ１０の底部１０ａに汚泥等が過剰に堆積してしまうと、堆積物が軸受部材８２と主軸９との間に堆積物が入り込むこと等により、主軸９や軸受部材８２が摩耗・損傷してしまったり、主軸９がミキシングチャンバ５の中心軸上から逸脱してしまう、いわゆる軸ぶれが発生してしまうことがある。
【００３８】
この点に鑑みて、この凝集沈殿装置１に含まれる回転チャンバ１０の底部１０ａには、汚泥等の堆積物を沈殿槽２内に排出させるための開口部１６が形成されている。この凝集沈殿装置１には、図５に示すように、開口部１６が底部１０ａの主軸９付近に１個設けられている。また、図４及び５に示すように、ミキシングチャンバ５には、回転チャンバ１０の底部１０ａに堆積した堆積物を開口部１６から沈殿槽２内に排出させるための掻寄せブレード１７が設けられている。
【００３９】
すなわち、ミキシングチャンバ５の下部内周面には、取付ブロック１８が固定されており、この取付ブロック１８には、アングル材等によって形成された支持部材１９の上端がボルト等を介して固定されている。支持部材１９は、主軸９と平行に、すなわち、鉛直方向に延在する。掻寄せブレード１７は、アングル材等によって形成されており、略Ｌ字の断面形状を有する。掻寄せブレード１７は、支持部材１９の下端部に固定されており、その背板部１７ａは、回転チャンバ１０の正転方向における前側に位置し、その底板部１７ｂは、底部１０ａの上面と略平行に延在する。なお、掻寄せブレード１７の底板部１７ｂと回転チャンバ１０の底部１０ａとの間の間隔は、１〜５０ｍｍ程度に設定すると好ましい。
【００４０】
ここで、図５に示すように、回転チャンバ１０の底部１０ａに対して、掻寄せブレード１７と略平行をなす共に、主軸９の中心を通り半径方向に延びる直線（直径）を径線Ｒ１として設定すると、掻寄せブレード１７は、その全体が、径線Ｒ１よりも、回転チャンバ１０の逆転方向（図５における白抜矢印参照）側に位置するように配置されている。掻寄せブレード１７をこのように配置することにより、掻寄せブレード１７の背板部１７ａと当接する堆積物には、向心方向（主軸９に向かう方向）の力が作用することになる。従って、掻寄せブレード１７が回転チャンバ１０に対して回転すれば、堆積物は掻寄せブレード１７によって主軸９に向かうように掻き寄せられることになる。
【００４１】
また、沈殿槽２内の回転チャンバ１０の下方には、開口部１６を介して沈殿槽２内に流出する被処理液の流れを遮る短絡防止部材２０が設けられている。短絡防止部材２０は、図４及び５に示すように、板材を円盤状に形成したものであり、開口部１６の下方に位置するように、すなわち、その外周が開口部１６の外縁よりも外側に位置するように主軸９に固定されている。短絡防止部材２０は、主軸９が回転すると回転チャンバ１０と共に回転する。
【００４２】
次に、上述した凝集沈殿装置１を用いて被処理液を清澄化する手順について説明する。
【００４３】
この場合、まず、被処理液導入管６から、被処理液Ａをミキシングチャンバ５に対して供給する（図１参照）。この際、被処理液導入管６から流出する被処理液Ａは、まず、被処理液受容チャンバ５０に流入する。そして、被処理液Ａは、チャンバ底部５０ａ、チャンバ側壁部５０ｂ、及び、ミキシングチャンバ５の内周面５ａとによって画成される空間を流通した後、被処理液受容チャンバ５０の上部からミキシングチャンバ５内に流出する（溢れ出る）ことになる。
【００４４】
これにより、被処理液導入管６からミキシングチャンバ５内に被処理液Ａを直接導入する場合と比較して、比重が大きい粒子や粗大フロック等がミキシングチャンバ５内で沈降し、回転チャンバ１０の底部１０ａに堆積してしまうことを極めて効果的に低減させることができる。この結果、ディストリビュータ１１の被処理液流入口が閉塞してしまうことが防止されるので、沈殿槽２内には、常に被処理液Ａが効率よく分配供給され、凝集沈殿装置１の運転性能が向上すると共に上澄液Ｂ（図１参照）の清澄度も向上することになる。
【００４５】
被処理液受容チャンバ５０からミキシングチャンバ５内に流れ込んだ被処理液Ａに対しては、多段に分割して設けられた注入ノズル７の何れか又はすべてから添加剤が任意のタイミングで注入される。これにより、添加剤による効果が長時間持続すると共に、沈降性の良好な凝集フロックが形成されることになる。そして、ミキシングチャンバ５内の被処理液Ａと添加剤とは、タービン駆動部８ａによって回転駆動される攪拌タービン８によって攪拌され、被処理液Ａ中の懸濁物質等が凝集して凝集フロック（初期フロック）を形成する。
【００４６】
凝集フロックを含む被処理液Ａは、駆動部９ａによって回転駆動される回転チャンバ１０のディストリビュータ１１から沈殿槽２内に分配供給される。この際、ミキシングチャンバ５から回転チャンバ１０に向けて下降する被処理液Ａのうち、ミキシングチャンバ５と回転チャンバ１０との間の間隙に入り込もうとする被処理液Ａの流れは、シール部１４によって遮られる。凝集フロックを含む被処理液Ａは、回転するディストリビュータ１１の吹出孔１１ａから沈殿槽２内に均等に分配される。これにより、沈殿槽２内に均等な上昇流が発生し、ディストリビュータ１１の上方にスラッジブランケット層Ｃが形成される。また、被処理液Ａ中の凝集フロックのうち、沈殿槽２内で沈降分離したものは、沈殿槽２の下部でレーキ２１によって攪拌されて濃縮汚泥層Ｄを形成する。
【００４７】
その一方で、ミキシングチャンバ５内では、一部の粒子や粗大フロック等が沈降し、各ディストリビュータ１１に流入することなく回転チャンバ１０の底部１０ａに堆積する。ここで、この凝集沈殿装置１の運転中、回転チャンバ１０は、ミキシングチャンバ５に対して回転するので、ミキシングチャンバ５に対して固定されている掻寄せブレード１７は、逆に、回転チャンバ１０に対して回動することになる。これにより、凝集沈殿装置１の運転中に回転チャンバ１０の底部１０ａに堆積した堆積物は、掻寄せブレード１７によって開口部１６まで掻寄せられ、開口部１６を介して沈殿槽２内に排出させられることになる。
【００４８】
この結果、回転チャンバ１０の底部１０ａに汚泥等が過剰に堆積することは一切なく、ディストリビュータ１１の被処理液流入口が閉塞してしまうといったような、回転チャンバ１０内の堆積物に起因するトラブルが防止され、沈殿槽２内には、常に被処理液Ａが効率よく分配供給される。従って、凝集沈殿装置１の運転性能は向上し、また、上澄液Ｂの清澄度も向上することになる。
【００４９】
また、開口部１６を介してミキシングチャンバ５（回転チャンバ１０）内から沈殿槽２内に流出する被処理液Ａの流れは、沈殿槽２内の回転チャンバ１０下方に形成される濃縮汚泥層Ｄ等に達する前に、短絡防止部材２０によって遮られることになる。同様に、開口部１６から流出する被処理液Ａ中の汚泥、粗大フロック等は、回転チャンバ１０の下方に設けられた短絡防止部材２０によって受け止められ、掻寄せブレード１７によって開口部１６から沈殿槽内に排出されられた汚泥等の堆積物も、短絡防止部材２０によって一旦受け止められる。そして、短絡防止部材２０は回転チャンバ１０と共に回転するので、短絡防止部材２０上の堆積物は遠心力の作用によって沈殿槽２下部に徐々に、かつ、低速で沈降していく。
【００５０】
これにより、開口部１６を介して沈殿槽２内に流出する被処理液Ａが濃縮汚泥層Ｄ等に直接達してしまう、いわゆる短絡現象や、回転チャンバ１０から沈殿槽２内に排出される堆積物等によって、沈殿槽２内の回転チャンバ１０下方に形成される凝集フロックや濃縮汚泥層Ｄ等が希釈、攪拌されてしまうことが防止されるので、上澄液Ｂの清澄度を良好に維持することができる。
【００５１】
濃縮汚泥層Ｄからは、図示しない界面検知計の指示値に基づいて制御される汚泥引抜ポンプ２４によって濃縮汚泥Ｅが随時引抜かれ、これにより、スラッジブランケット層Ｃの界面高さは一定の範囲内に保たれる。一方、上昇流中の微細フロックは、スラッジブランケット層Ｃの大きなフロックによって捕捉される。更に、ディストリビュータ１１の回転に伴って発生した旋回流は、旋回流防止部材２７と衝突することになる。従って、沈殿槽２内のディストリビュータ１１の上方かつ清澄液面下方における微細な凝集フロックの巻上がりが抑制されるので、上澄液Ｂの浮遊粒子濃度を所望のレベルまで下げることが可能となる。これにより、極めて、清澄な上澄液Ｂが沈殿槽２内を上昇し、清澄層Ｆが形成される。上澄液Ｂは、沈殿槽２の上部に設けられた流出口２６から流出する。
【００５２】
【発明の効果】
本発明による凝集沈殿装置は、以上説明したように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、ミキシングチャンバ内に、その内周面と共に、被処理液を流通させる空間をつくり出すチャンバ底部とチャンバ側壁部とを有し、被処理液導入管から被処理液を直接流入させる被処理液受容チャンバを設けることにより、比重が大きい粒子等がミキシングチャンバ内で堆積してしまうことが極めて効果的に低減される。この結果、凝集沈殿装置の運転性能を向上させると共に、上澄液の清澄度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による凝集沈殿装置を示す部分断面図である。
【図２】ミキシングチャンバと被処理液導入管との接続部付近を示す拡大部分断面図である。
【図３】図３におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線についての断面図である。
【図４】ミキシングチャンバと回転チャンバとの接続部付近を示す拡大部分断面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線についての断面図である。
【符号の説明】
１…凝集沈殿装置、２…沈殿槽、５…ミキシングチャンバ、５ａ…内周面、６…被処理液導入管、８…攪拌タービン、９…主軸、１０…回転チャンバ、１１…ディストリビュータ、１６…開口部、１７…掻寄せブレード、１７ａ…背板部、１７ｂ…底板部、１８…取付ブロック、１９…支持部材、２０…短絡防止部材、５０…被処理液受容チャンバ、５０ａ…チャンバ底部、５０ｂ…チャンバ側壁部、５１…環状部材、５１…筒状部材、５３…溢流防止板、５５…排出口、８０…円筒体、８１…攪拌翼、８２…軸受部材、Ａ…被処理液、Ｂ…上澄液、Ｃ…スラッジブランケット層、Ｄ…濃縮汚泥層、Ｅ…濃縮汚泥、Ｆ…清澄層。
Claims (7)
- 沈殿槽内に設けられたミキシングチャンバ内で被処理液及び添加剤を混合攪拌する凝集沈殿装置において、
前記ミキシングチャンバに接続された被処理液導入管と、
前記ミキシングチャンバの内周面と共に、前記被処理液を流通させる空間をつくり出すチャンバ底部とチャンバ側壁部とを有し、前記被処理液導入管から前記被処理液を直接流入させ、前記添加剤との混和なく流通させる被処理液受容チャンバと、
前記被処理液受容チャンバから前記ミキシングチャンバ内に流出した前記被処理液に前記添加剤を注入する添加剤注入手段と、
を備えることを特徴とする凝集沈殿装置。 - 前記チャンバ底部に設けられており、前記被処理液受容チャンバ内で堆積する堆積物を前記ミキシングチャンバ内に排出させる排出口を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の凝集沈殿装置。
- 前記排出口の総面積は、前記チャンバ底部の面積の１／４〜１／２であることを特徴とする請求項２に記載の凝集沈殿装置。
- 前記ミキシングチャンバの内周面に固定され、前記チャンバ底部を形成する環状部材と、
前記環状部材の内周部に固定されて、前記チャンバ側壁部を形成する筒状部材とを更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の凝集沈殿装置。 - 前記環状部材は、前記被処理液導入管よりも下方に位置し、前記筒状部材の上端部は、前記被処理液導入管よりも上方に位置することを特徴とする請求項４に記載の凝集沈殿装置。
- 沈殿槽内に設けられたミキシングチャンバ内で被処理液及び添加剤を混合攪拌する凝集沈殿装置において、
前記ミキシングチャンバに接続された被処理液導入管と、
前記ミキシングチャンバの内周面と共に、前記被処理液を流通させる空間をつくり出すチャンバ底部とチャンバ側壁部とを有し、前記被処理液導入管から前記被処理液を直接流入させる被処理液受容チャンバと、
前記ミキシングチャンバの中心軸周りに回転可能に設けられており、該ミキシングチャンバ内を下降してきた前記被処理液をディストリビュータから前記沈殿槽内に吐出させる回転チャンバと、
を備えることを特徴とする凝集沈殿装置。 - 沈殿槽内に設けられたミキシングチャンバ内で被処理液及び添加剤を混合攪拌する凝集沈殿装置において、
前記ミキシングチャンバに接続された被処理液導入管と、
前記ミキシングチャンバの内周面と共に、前記被処理液を流通させる空間をつくり出すチャンバ底部とチャンバ側壁部とを有し、前記被処理液導入管から前記被処理液を直接流入させ、前記添加剤との混和なく流通させる被処理液受容チャンバと、
前記被処理液受容チャンバから前記ミキシングチャンバ内に流出した前記被処理液に前記添加剤を注入する添加剤注入手段と、
前記ミキシングチャンバの中心軸周りに回転可能に設けられており、該ミキシングチャンバ内を下降してきた前記被処理液をディストリビュータから前記沈殿槽内に吐出させる回転チャンバと、
を備えることを特徴とする凝集沈殿装置。
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