JP3676657B2 - Swirl type agglomeration separator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、凝集沈殿処理などの凝集フロック形成および凝集フロック(固)と分離液(液)との分離に用いられる水処理プロセスや化学プロセス等の凝集分離技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の凝集沈殿装置は、原水である被処理水に凝集剤を混和し、この混和液を撹拌して凝集させフロック群(凝集フロック)を形成・成長させ、混和液から凝集フロックを沈降分離させて清澄な分離液(処理水)を得るものであり、主として▲1▼薬品混和槽、▲2▼フロック形成槽、▲3▼沈降分離槽から構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の凝集沈殿装置では複雑なプロセスとなり、加えて各槽に大きな敷地面積が必要となる。とくに、沈殿分離槽では十分に凝集フロックを沈降分離させるために長い滞留時間が必要で、大きな沈殿池を設けなければならないという課題があった。また、各槽には多くの付帯設備が設けられているため、建設コストが高いばかりか、運転管理が煩雑になるという課題もあった。さらに、流入水量が増加すると沈殿池で凝集フロック(ピンフロックなど)が流出するため、安定した処理水質を得ることができなくなるという課題もあった。
【0004】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、滞留時間が長くとれる別途独立した広大な沈殿分離槽を必要とせず、混和液を撹拌して凝集フロックを形成・成長させると共に形成・成長した凝集フロックを確実に分離することができ、また流入水量の変動に対応でき、さらに安価で省スペース型の凝集分離装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る旋回流式凝集分離装置は、原水と凝集剤とが混和した混和液を導入して凝集および固液分離する旋回流式凝集分離装置において、混和液導入手段および水平方向に周回する旋回流を形成し混和液を攪拌混合する旋回流形成手段を有する下部凝集域と、下部凝集域に連通し、且つ混和液から分離した分離水を導出する分離水導出手段を有する上部分離域と、複数の貫通孔を有し、且つ下部凝集域と上部分離域との間に設けられ、下部凝集域の流動を阻害する多孔部材と、多孔部材下面および/または下部凝集域底部に設けられ、水平方向に周回する旋回流を鉛直流に変換する一枚または二枚以上の案内板とを備えたことを特徴とするものである。
【0006】
この発明に係る旋回流式凝集分離装置は、旋回流形成手段を、下部凝集域内に水平方向に周回する旋回流を形成させる一枚または二枚以上の攪拌羽根を有する放射流型攪拌翼としたことを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による旋回流式凝集分離装置の構成を示す断面図であり、図2は図1の平面図であり、図3は図1および図2の斜視図である。図において1は旋回流式凝集分離装置(以下、単に凝集分離装置という)である。凝集分離装置1は、有底略筒状の凝集分離槽2と、この凝集分離槽2に連結されかつ凝集分離槽2内に原水と凝集剤や凝集助剤等との混和液を供給し混和するための混和槽3とから概略構成されている。
【0009】
凝集分離槽2には、この凝集分離槽2内を上部分離域2aと下部凝集域2bとに区分する多孔部材4が設けられている。下部凝集域2b内には凝集分離槽2の上部から垂下され主に水平方向に旋回流Aを形成する攪拌翼(旋回流形成手段)5と、多孔部材4の下面中央部に立設されて撹拌翼5により生じた旋回流Aを下向流(下方向の鉛直流)Bに変換する案内板(鉛直流形成手段)6と、凝集汚泥(凝集フロック)等の沈降性物質を装置外に排出するスラッジ取出部7とが設けられている。ここで、上述の旋回流Aとは、攪拌翼5の回転により下部凝集域2b内に形成される流れであって、主に下部凝集域2b内を水平方向に周回する流れをいう。また、上部分離域2aには多孔部材4を通過し凝集フロックが分離された清澄な分離水を処理水として溢流させて排出する処理水取出部(分離水導出手段)8と、分離水中に残留する微細なフロック(ピンフロック)の沈降を促進する沈降促進部材9とが設けられている。
【0010】
凝集分離槽2の水平断面は、下部凝集域2bにおいて攪拌翼5の回転により主に水平方向に周回する旋回流Aが形成されるために、その旋回流Aが凝集分離槽2内で確実に形成・維持され易いように円形とされているが、例えば正八角形、正六角形などの点対称の水平断面を有していれば,特に制限はない。
【0011】
混和槽3は、凝集分離槽2の底部近傍(下部凝集域2b)に混和液導入部3aを介して連結されている。混和槽3内には原水と凝集剤とを急速に攪拌して混和するための撹拌羽根10が垂下状態で設けられている。この実施の形態1では、混和槽3を凝集分離槽2に隣接させて連結したが、混和槽3を省略して下部凝集域2bに直結する原水の配管に凝集剤を添加して、配管内で混和液を調製してもよい(ラインミキシング)。また、混和液導入部3aは、図2に示すように略円筒状の凝集分離槽2の壁部から下部凝集域2bの内壁面に沿って水平方向に混和液を導入するように連通しており、これは導入される混和液が下部凝集域2b内で旋回流Aを形成させるためであり(旋回流形成手段)、また攪拌翼5と併用することによりさらに旋回流の形成・維持の効率アップを図るものである。
【0012】
ここで、凝集分離に用いられる凝集助剤としては、例えば合成高分子凝集剤、天然高分子凝集剤、無機化合物、砂等の無機鉱物、金属等を挙げることができ、適宜選択されるものであり、これらに限定されるものではない。原水に対する凝集助剤の添加方法としては、素早く均一に分散させる手法が採用され、例えば凝集助剤自体をスラリーや溶液状態にして原水に添加する手法、粒子状の凝集助剤を乾燥状態のまま原水に添加する手法などを挙げることができる。また、混和槽3内や下部凝集域2b内への添加位置で添加手法を区別すると、混和槽3等への流入口近傍に凝集助剤を添加する手法、混和槽3内等へ均一に分散させて添加する手法、混和槽3内等の流速の早い箇所に凝集助剤を添加する手法、滞留時間ごとに段階的に分けて凝集助剤を添加する手法等を適宜選択することができる。なお、混和槽3内に導入される原水に対しては、導入過程でライン注入あるいはラインミキシングすることにより、凝集剤はもとより凝集助剤やpH調整剤の添加を行ってもよい。
【0013】
多孔部材4は、混和液若しくは凝集フロックが分離した分離水の通過を妨げない複数の貫通孔を有し、下部凝集域2bの流動が上部分離域2aに概ね及ばないように両域を区分する平板のものである。この多孔部材4としては、例えば金網、パンチングプレート、エキスパンドメタル、特殊多孔板、薄板状や粒状の充填層等を用いることができる。また、多孔部材4は、撹拌翼5が位置する下部凝集域2bと処理水取出部8が位置する上部分離域2aとの間で凝集分離槽2を上下に分割するように水平に設置される。なお、多孔部材4のうち、案内板6が立設された部分には旋回流Aを下向流に変換させる際に、上向流が形成されるのを阻止するため、また内壁近傍の部分には内壁に沿って上昇する上向流を阻止するために、上記貫通孔を設けない無孔部を設けるか、止水部材11を図1および図2に示すように設けることが望ましい。
【0014】
一般に攪拌翼は単数の攪拌羽根または複数の攪拌羽根を備えており、この攪拌翼5が一本の軸に固定され駆動手段(図示せず)を有するものが攪拌機(攪拌装置)である。なお、攪拌翼は一本の軸に複数設けられることもできる(多段型)。この実施の形態1における撹拌翼5の形状は図1に示すように下部凝集域2b内において主に水平方向の旋回流Aを形成する放射流型である。この放射流型の攪拌翼は一般に平板な攪拌羽根が回転することにより、水平方向に水流が放射状に吐出し、主に水平方向に周回するを形成する形状を有している。攪拌翼5には、図2に示すように4枚の羽根が回転軸に放射状になるように配置されているが、翼の数は少なくとも1段あればよく、その段数に制限はない。また、攪拌翼5の羽根の枚数は限定されたものではない。下部凝集域2b内に設けられた撹拌翼5の設置位置は多孔部材4と凝集分離槽2の底部との間とされ、凝集分離槽2の内部形状や案内板6の設置位置等に応じて上部、中部および下部のうちから適宜設定される。撹拌翼5の回転数は駆動装置(図示せず)の制御により混和液中に形成される凝集フロックの物性を考慮して形成した凝集フロックを撹拌により破壊しない程度に緩やかであり、かつ凝集フロックの分離に必要な水平方向の慣性力を与える水平方向の旋回流Aを形成するのに十分な程度の範囲で適宜変更可能である。撹拌翼5の形状としては、全ての形状の翼を使用できるが、旋回流を効率良く発生させるためには公知のパドル型、特殊パドル型、標準ラストン型、タービン型等の水平流を吐出できる放射流型を用いる方がよい。撹拌翼5により下部凝集域2b内で理想的な撹拌状態を得るためには、下部凝集域2bの内径をLとし、撹拌翼5の径をDとすると、比D/L=0.3〜0.7の範囲を満たすように両者の寸法が設定される。なお、凝集分離槽2の形状などの都合により、攪拌翼5を設置できない場合には、下部凝集域2b内に水平方向の流れを作ることができる噴流装置(サーキュレーター等)を設置してもよい。さらに、前述した混和液を下部凝集域2bの内壁面に沿って水平方向に導入することで、下部凝集域2b内に十分な旋回流を形成することができるのであれば、これが旋回流形成手段に成り得るため、とくに他の装置類は要しない。要は、下部凝集域2b内に水平方向に周回する旋回流を形成し凝集フロックに水平方向の慣性力を与えることができるものであればよい。なお、必要に応じて各種の旋回流形成手段を組み合わせて用いてもよい。
【0015】
案内板6は、図1に示すように多孔部材4の下面に垂下状態で設置され、図2に示すように多孔部材4の中心部を中心にして4枚の板が放射状に固定されており、これに衝突した旋回流Aの一部を下方向の鉛直流Bに変換するものである。因みに、案内板6は、実施の形態2で後述されるように下部凝集域2bの底部に立設する場合には、旋回流Aの一部を上方向の鉛直流Bに変換するものである。また、案内板6は正方形あるいは矩形の平板状のものであるが、湾曲形状をなしていてもよい。なお、案内板6の枚数は少なくとも1枚あればよく、その枚数に制限はない。
【0016】
処理水取出部8としては凝集分離槽2の上部分離域2a内の流動を均一にして集水する集水設備を用いることができる。沈降促進部材9は、この凝集分離装置1に必須の要素ではなく、必要に応じて設けられるものである。この沈降促進部材9を設ける場合には、所定の離間距離をもって複数の平行板を組み合わせたパラレルプレート、所定の離間距離をもって複数の波板を組み合わせたコルゲーテッドプレート等の傾斜板、複数の円管や角管を組み合わせた沈降管、支持材や枠組中に短管や粒状担体を充填して分離面積を増大させて分離効果を上げる充填層、多孔板、邪魔板またはスクリーン等の整流材などを用いることができるが、上部分離域2a内を上昇する分離水中に残留するピンフロック等の沈降性物質の沈降を促進するものであれば、特に制限されるものではない。なお、傾斜板や沈降管は上部分離域2a内にそのまま設置してもよく、また支持材で支持して設置してもよい。
【0017】
このような構成の凝集分離槽2内における凝集および分離について説明する。
まず、従来の凝集沈殿処理装置において大きな敷地面積を要する沈降分離槽を省略するためには、原水と凝集剤が混和する混和液を攪拌してフロックを形成させると共にその形成された凝集フロックを何らかの手法により分離して清澄な分離水を得る必要がある。凝集沈殿処理装置におけるフロック形成槽内での流れは、▲1▼凝集操作に最適な撹拌吐出流量(Qd)、▲2▼撹拌吐出流量Qdに伴う同伴流量(Qb)および▲3▼原水流量(Q0)が基本になる。ここで、撹拌に関する量Qd+Qb=Qcとすれば、これは撹拌による槽の循環流量(Qc)となる。従って、フロック形成槽内の流れの総和はQc+Q0となり、槽内の平均液流速を代表する指標は(Qc+Q0)/Af=Vaとなる。ここで、Afはフロック形成槽の水平断面積である。即ち、この流れ(平均流速Va)により最適な凝集フロックが形成されるわけである。
【0018】
一方、形成された凝集フロック群を効率よく分離するためには、このVaをできる限り小さくすることが有効である。しかし、ここで、Q0は原水の流入量で、Afはフロック形成槽の断面積であるから、それぞれ定数である。従って、VaはQcを0(零)に近づければ近づけるほど小さくなる。そこで、上述のフロック形成槽でQcを0に近づけるためには、Qcの流れを阻害する不連続面を形成すればよい。そこで、本発明では、水は通過するが、流動を阻害する多孔部材4を用いて凝集分離槽2を下部凝集域2bと上部分離域2aとに分割したわけである。
【0019】
さて、ここで、Qcが略0になった場合、フロック形成槽内の平均液流速度(即ち、平均上昇速度)はVa=Q0/Af=VLとなる。従って、上昇速度VLより小さな沈降速度をもつフロック群は処理水と共に溢流することになる。しかし、ここで、上昇速度VLで上昇する液に上昇速度VLよりかなり速い速度で水平方向の旋回流Aを与えれば上昇速度VLよりも沈降速度が小さな凝集フロック群でも旋回流Aに乗って移動し、その慣性力により上昇流Cに同伴しにくくなり、さらに下向流Bを与えることにより下方向の力を受ける。そのために、上昇速度VLよりも小さい沈降速度のフロック群でも分離することが可能となる。なお、上述の一般のフロック形成槽がこの発明においては凝集分離槽に相当する。
【0020】
次に動作について説明する。
まず、沈降性物質を含む原水は混和槽3内に一定の流量で導入される。混和槽3内において、原水に凝集剤が添加され、必要に応じてpH調整剤も添加され、撹拌羽根10により急激に混和される。これにより、原水中には微細なフロックが形成される。この場合、必要に応じて凝集核となる砂等の沈降促進材や高分子凝集剤などの凝集助剤を添加してもよい。
【0021】
混和槽3内で上述のように前処理された原水である混和液は、混和液導入部3aから下部凝集域2b内の内壁面に沿って水平方向に導入されると共に、攪拌翼5の回転により下部凝集域2b内に水平方向に周回する旋回流Aが形成される。そして、必要に応じて高分子凝集剤等を添加して下部凝集域2b内の適切な攪拌混合により、混和液中のフロックを大きく成長させる。このとき、下部凝集域2b内では、凝集フロックを含む混和液が攪拌混合されているが、多孔部材4近傍の領域には図1に示すように不安定であるが濃度界面Fが形成される。そのため、濃度界面Fの上部は撹拌吐出流量(Qd)による影響がいくぶん緩和される。その濃度界面Fの上部に多孔部材4が凝集分離槽2内を上下に分割するように水平に配置されているので、その多孔部材4の阻害作用により多孔部材4の上側の上部分離域2aにおいては撹拌翼5による撹拌の影響のほとんどない均一な上昇流Cが形成される。他方、下部凝集域2b内では放射流型の撹拌翼5の回転により内壁面に沿って水平方向に周回する旋回流Aが形成されると同時に、この旋回流Aの一部が案内板6により、攪拌翼5の回転軸心に沿って下向する下向流Bが形成される。この下向流Bは、旋回流Aにより与えられた慣性力により上昇流Cに同伴しにくくなっている凝集フロック群に対して下方向の力を与えるものであり、この下向流Bにより上昇流Cから分離しようとする凝集フロック群は効率よく分離される。
【0022】
このように分離された凝集フロック群は下部凝集域2b内に残存して濃縮され凝集フロック濃度が高くなるため、適宜、スラッジとして下部凝集域2bの底部等に設けられたスラッジ取出部7から直接外部に引き抜く。場合によっては、引抜前に攪拌翼5を一時的に停止させて凝集フロックを底部に沈殿させ、沈殿した高濃度化した凝集スラッジを引抜いてもよい。なお、沈降促進材として砂を用いた場合には、引き抜いた凝集スラッジから砂を分離し、その砂を混和槽3内や下部凝集域2b内に戻して再利用することができる。なお、砂と凝集スラッジの分離にはいろいろな分離装置が考えられるが、一例として湿式サイクロン等が用いられる。
【0023】
一方、凝集フロックが分離した分離液は上昇流Cに乗って上部分離域2aを通過して処理水取出部8から溢流する。その際に、上部分離域2a内に設けた傾斜板等の沈降促進部材9を利用することにより、上昇流Cに同伴してきたピンフロックなどを沈降除去でき、さらに上質の処理水を得ることができる。
【0024】
以上のように、この実施の形態1によれば、旋回流形成手段としての攪拌翼5等を設けたことにより、上昇速度より大きい流速の水平方向の旋回流Aを物理的(機械的)に形成し、流入する混和液中の凝集フロックに慣性力を与え、これにより凝集フロックが上昇流Cに同伴して上昇するのを妨げることができる。また、上昇流Cの存在により、凝集フロックは少なからず上方向への力を受けるが、鉛直流形成手段としての案内板6を設けたことにより、旋回流Aの一部を回転軸心に沿った下向流Bに変換され、この下向流Bにより混和液中の凝集フロックに下方向への力を与えることができ、重力沈殿による従来の凝集分離装置に比べて短い滞留時間で効率よく、混和液を凝集フロックと分離水とに固液分離することができる。因みに、従来の凝集沈殿装置における滞留時間が60〜120分間であったのに対し、この実施の形態1に係る凝集分離装置では、その滞留時間を3〜6分間と大幅に減少させることができた。なお、従来の凝集沈殿装置において必須であった敷地面積の大きい沈降分離槽を省略できたことにより、レーキ等の集泥機が不用になり、メンテナンスが容易になり、電気代等も節約することができる。
【0025】
この実施の形態1では、凝集フロックを重力沈降による分離に委ねるのではなく、慣性力を積極的に利用して分離するため、沈降速度の大きな凝集フロックの形成を必須とせず、ある程度の沈降速度をもつフロックであれば分離できるので、凝集剤等の薬品や凝集助剤としての沈降促進材のみならず敷地面積や処理時間の節約もできる。さらに、案内板6により無動力で鉛直流(下向流)Bを形成することができると共に、攪拌翼5は旋回流Aを形成させるために駆動させればよいので、攪拌翼5の回転速度を低くでき、また強大な装置が不要である。この点でも省エネルギ、省コストに有効である。
【0026】
この実施の形態1では、多孔部材4、旋回流形成手段としての攪拌翼5および鉛直流形成手段としての案内板6を設けたことにより、従来の凝集沈殿装置に比べて上昇速度や分離効率を大幅に向上させることができるので、よりコンパクトになり、敷地面積も小さくでき、建設費も安価にすることができる。
【0027】
この実施の形態1では、旋回流形成手段としての攪拌翼5の回転数を変更可能としたことにより、混和液中の凝集フロックの物性に適応した回転数を選べば、同一の装置でも、混和液の性状、流入水量、濃度および水質等の変動に適応して処理することができる。
【0028】
この実施の形態1では、下部凝集域2b内を撹拌翼5で緩やかに流動させることができるので、下部凝集域2b内で流動する凝集フロックを破壊させることなく、安定して確実に形成・成長させることができる。
【0029】
なお、この実施の形態1では、下部凝集域2bの底部にスラッジ取出部7を設けたが、さらに必要に応じて下部凝集域2b内の側面に凝集スラッジ等の沈降性物質を重力により沈殿させて濃縮し、その凝集スラッジを装置外に排出する沈殿スラッジ取出部(図示せず)を設けてもよい。また、下部凝集域2bに凝集助剤注入手段(図示せず)を設けてもよい。この凝集助剤注入手段から注入される凝集助剤としては高分子凝集剤や砂等の無機材料を挙げることができるが、これに限定されるものではない。また、この実施の形態1では、凝集分離槽2の底部(下部凝集域2b)を平坦面としたが、円錐形状等としてもよい。
【0030】
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2による凝集分離装置の構成を示す断面図であり、図5は図4の平面図であり、図6は図4および図5の斜視図である。この実施の形態2の構成要素のうち実施の形態1の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【0031】
この実施の形態2の特徴は、案内板6を下部凝集域2bの底部に立設し、この案内板6と多孔部材4との間に攪拌翼5が配設されている。この実施の形態2では、図6に示すように、凝集分離槽2の下部凝集域2bの上方に位置する撹拌翼5により生じた水平方向の旋回流Aが下部凝集域2bの底部に立設した案内板6により、撹拌翼5の回転軸心に沿って上昇する上昇流B’(上方向の鉛直流)が形成されるが、撹拌翼5の回転により多孔部材4の下面近傍の下部凝集域2b内を多孔部材4の周縁部へ向けて送り出され下部凝集域2bの内周壁面に沿って下向流B(下方向の鉛直流)により混和液中の凝集フロックに下方向への力を与えることができ、固液分離の効率化を図ることができる。また、上昇流B’により下部凝集域2bの底部付近を鉛直方向にも十分に攪拌混合でき、凝集フロックの沈降堆積を防止することができる。
【0032】
なお、沈降促進材として砂等の無機材料を用いた場合には、スラッジ取出部7から引き抜いた砂を湿式サイクロン等の遠心分離装置で回収して再度混和槽3内や下部凝集域2b内に供給することで、沈降促進材を有効に利用し節約することができる。
【0033】
以上のように、この実施の形態2によれば、凝集分離槽2の底部に立設した案内板6により攪拌翼5の回転軸に沿って上昇流B’(上方向の鉛直流)を形成し、これにより多孔部材4の周縁部付近では下向流B(下方向の鉛直流)を形成できるので、これにより凝集フロックに下方向への力を与えることができ、重力沈殿による従来の凝集分離装置に比べて短い滞留時間で効率よく、混和液を凝集フロックと分離水とに固液分離することができ、また凝集フロックの下部凝集域2b底部への沈降堆積を防止することができる。
【0034】
この実施の形態2では、上部分離域2aに実施の形態1における沈降促進部材(図示せず)を設けていないが、必要に応じて設けてもよい。また、この実施の形態2では、下部凝集域2bにスラッジ取出部(図示せず)を設けていないが、必要に応じて設けてもよい。なお、これまでは、凝集分離処理について説明してきたが、この発明はこれ以外に凝集剤添加型活性汚泥処理における固液分離や汚泥処理における汚泥濃縮等にも用いることができる。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、多孔部材および旋回流形成手段を設けたことにより、少ない撹拌動力で下部凝集域を効率よく撹拌して所望の旋回流を形成し、これにより凝集フロックに対して水平方向の慣性力を与えることで凝集フロックが上昇流に同伴して上昇するのを妨げることができると共に、鉛直流形成手段を設けたことにより、上記旋回流から下向流を形成し、この下向流を利用して凝集フロックに下方向への力を与えることで、従来の凝集沈殿装置における重力沈殿による固液分離と比べて短い滞留時間で効率よく固液分離を行うことができる。因みに、従来の凝集沈殿装置における滞留時間が60〜120分間であったのに対し、この発明に係る凝集分離装置では、その滞留時間が3〜6分間と大幅に減少させることができる。なお、従来の敷地面積の大きい沈降分離槽を省略できたことにより、レーキ等の集泥機が不用になり、またその他の付帯設備も省略できるため、メンテナンスが容易になり、電気代も含め処理コストを低減することができる。
【0036】
この発明によれば、重力沈降による分離に委ねるのではなく、慣性力を積極的に利用して分離するため、沈降速度の大きな凝集フロックの形成を必須とせず、ある程度の沈降速度をもつフロックであれば分離できるので、凝集剤等の薬品や沈降促進材のみならず、敷地面積や処理時間の節約もできる。さらに、鉛直流形成手段としての案内板により無動力で鉛直流を形成することができるので、攪拌翼は旋回流を形成するために駆動させればよいので、回転速度を低くでき、強大な装置も不要である。この点でも省エネルギ、省コストに有効である。
【0037】
この発明によれば、多孔部材および旋回流形成手段を設けたことにより、従来の凝集沈殿装置に比べて上昇速度や分離効率を大幅に向上させることができるので、よりコンパクトになり、敷地面積も小さくでき、建設費も安価にすることができる。
【0038】
この発明によれば、凝集分離槽の上部分離域に沈降促進部材を設けたことにより、多孔部材を通過し上昇するピンフロックを速やかに沈降させることができるので、分離効率を向上させることができ、さらに上質の処理水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1による凝集分離装置の構成を示す断面図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】図1および図2の斜視図である。
【図4】この発明の実施の形態2による凝集分離装置の構成を示す断面図である。
【図5】図4の平面図である。
【図6】図4および図5の斜視図である。
【符号の説明】
1 凝集分離装置(旋回流式凝集分離装置)
2 凝集分離槽
2a 上部分離域
2b 下部凝集域
3 混和槽
4 多孔部材
5 攪拌翼(旋回流形成手段)
6 案内板(鉛直流形成手段)
7 スラッジ取出部
8 処理水取出部(分離水導出手段)
9 沈降促進部材
10 撹拌羽根
11 止水部材または無孔部
A 旋回流
B,B’ 鉛直流
C 上昇流[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coagulation separation technique such as a water treatment process and a chemical process used for formation of coagulation floc such as coagulation sedimentation treatment and separation of coagulation floc (solid) and a separation liquid (liquid).
[0002]
[Prior art]
Conventional coagulation sedimentation equipment mixes a flocculant with the water to be treated, which is the raw water, and stirs this mixture to agglomerate to form and grow a floc group (aggregation floc). And a clear separation liquid (treated water) is obtained, and is mainly composed of (1) a chemical mixing tank, (2) a flock formation tank, and (3) a sedimentation separation tank.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the coagulation sedimentation apparatus having such a configuration is a complicated process, and in addition, a large site area is required for each tank. In particular, the sedimentation tank requires a long residence time in order to sufficiently separate and separate the aggregated floc, and there is a problem that a large sedimentation basin must be provided. In addition, since each tank is provided with many incidental facilities, there is a problem that not only the construction cost is high, but also operation management becomes complicated. Furthermore, when the amount of inflow water increases, a coagulation floc (pin floc etc.) flows out in a sedimentation basin, so that there is a problem that a stable treated water quality cannot be obtained.
[0004]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and does not require a separate and large settling separation tank that can take a long residence time. An object of the present invention is to provide an inexpensive and space-saving coagulation / separation apparatus that can reliably separate formed and grown coagulation flocs and can cope with fluctuations in the amount of inflow water.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A swirling flow type agglomeration separation device according to the present invention, Raw water Introduce a mixture containing flocculating agent and coagulant In a swirling flow type coagulation separation device Japanese liquid introduction means and A swirling flow that circulates in the horizontal direction is formed. Lower coagulation with swirl flow forming means for stirring and mixing admixture And An upper separation zone that communicates with the lower agglomeration zone and has separated water outlet means for leading the separated water separated from the mixture; , It has a plurality of through holes and is provided between the lower agglomeration zone and the upper separation zone. Impedes the flow in the lower agglomeration zone Porous part Material, Provided at the bottom of the porous member and / or the bottom of the lower agglomeration zone , Swirling flow that circulates horizontally Vertical flow One or more guide plates to convert to It is characterized by comprising.
[0006]
In the swirling flow type aggregating and separating apparatus according to the present invention, the swirling flow forming means is a radial flow type stirring blade having one or more stirring blades for forming a swirling flow that circulates in the horizontal direction in the lower agglomeration zone. It is characterized by this.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
1 is a cross-sectional view showing a configuration of a swirling flow type coagulation separation apparatus according to
[0009]
The
[0010]
The horizontal cross section of the
[0011]
The
[0012]
Here, examples of the coagulation aid used for coagulation separation include synthetic polymer flocculants, natural polymer flocculants, inorganic compounds, inorganic minerals such as sand, metals, and the like, which are appropriately selected. Yes, it is not limited to these. As a method of adding the coagulation aid to the raw water, a method of quickly and uniformly dispersing is adopted, for example, a method of adding the coagulation aid itself to the raw water in a slurry or solution state, and the particulate coagulation aid in a dry state. Examples of the method include adding to raw water. Also, if the addition method is distinguished by the addition position in the
[0013]
The
[0014]
In general, the stirring blade is provided with a single stirring blade or a plurality of stirring blades, and the stirring
[0015]
The
[0016]
As the treated water outlet 8, a water collection facility for collecting water with uniform flow in the
[0017]
The agglomeration and separation in the
First, in order to omit a sedimentation separation tank that requires a large site area in a conventional coagulation sedimentation treatment apparatus, a mixed liquid in which raw water and a coagulant are mixed is stirred to form a floc, and the formed flocculant floc is It is necessary to obtain clear separated water by separation by a technique. The flow in the floc forming tank in the coagulation sedimentation treatment apparatus is as follows: (1) Stirring discharge flow rate (Q d ), (2) Stirring discharge flow rate Q d Accompanying flow (Q b ) And (3) Raw water flow rate (Q 0 ) Is the basis. Here, the amount Q related to stirring d + Q b = Q c If this is the case, this is the circulation flow rate of the tank (Q c ) Therefore, the sum of the flow in the floc forming tank is Q c + Q 0 The index that represents the average liquid flow rate in the tank is (Q c + Q 0 ) / A f = V a It becomes. Where A f Is the horizontal cross-sectional area of the floc forming tank. That is, this flow (average flow velocity V a ), An optimal aggregated floc is formed.
[0018]
On the other hand, in order to efficiently separate the formed floc group, this V a It is effective to make as small as possible. But where Q 0 Is the inflow of raw water, A f Since are the cross-sectional areas of the floc forming tank, they are constants. Therefore, V a Is Q c The closer it is to 0 (zero), the smaller it is. Therefore, in the above flock formation tank, Q c To get closer to 0, Q c What is necessary is just to form the discontinuous surface which obstructs the flow of water. Therefore, in the present invention, although water passes, the
[0019]
Now, where Q c Is approximately 0, the average liquid flow velocity in the floc forming tank (ie, the average ascending velocity) is V a = Q 0 / A f = V L It becomes. Therefore, the rising speed V L Flocks with smaller settling rates will overflow with the treated water. However, here, the rising speed V L Ascending speed V L If the horizontal swirl A is given at a much faster speed, the ascending speed V L In addition, even agglomerated floc group having a lower settling velocity moves along the swirl flow A, becomes less likely to accompany the upward flow C due to its inertial force, and receives a downward force by applying a downward flow B. For that purpose, the rising speed V L Even a floc group having a lower sedimentation speed can be separated. In addition, the above-mentioned general flock formation tank corresponds to a coagulation separation tank in this invention.
[0020]
Next, the operation will be described.
First, raw water containing a sedimentary substance is introduced into the
[0021]
The mixed liquid which is the raw water pretreated in the
[0022]
The aggregated floc group thus separated remains in the lower aggregated
[0023]
On the other hand, the separation liquid separated from the flocs flocs rides on the upward flow C, passes through the
[0024]
As described above, according to the first embodiment, by providing the
[0025]
In the first embodiment, the aggregated flocs are not subjected to separation by gravity sedimentation, but are separated by actively using inertial force. Therefore, formation of the aggregated flocs having a large sedimentation speed is not essential, and a certain sedimentation speed is obtained. Since it can be separated if it is a floc having, it can save not only a chemical such as a flocculant and a sedimentation accelerator as a coagulant but also a site area and processing time. Furthermore, the
[0026]
In the first embodiment, by providing the
[0027]
In the first embodiment, since the rotation speed of the
[0028]
In the first embodiment, the inside of the
[0029]
In the first embodiment, the
[0030]
4 is a cross-sectional view showing a configuration of a coagulation / separation device according to
[0031]
A feature of the second embodiment is that a
[0032]
In addition, when an inorganic material such as sand is used as the sedimentation accelerator, the sand extracted from the sludge take-out
[0033]
As described above, according to the second embodiment, the upward flow B ′ (upward vertical flow) is formed along the rotation axis of the
[0034]
In this
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by providing the porous member and the swirl flow forming means, the lower agglomeration zone is efficiently stirred with a small stirring power to form a desired swirl flow. By applying an inertial force in the horizontal direction to the flocs, it is possible to prevent the flocs from rising accompanying the upward flow, and by forming a vertical flow forming means, a downward flow is formed from the swirl flow By using this downward flow to apply a downward force to the coagulation floc, solid-liquid separation can be performed efficiently in a shorter residence time compared to solid-liquid separation by gravity precipitation in conventional coagulation sedimentation equipment. Can do. Incidentally, while the residence time in the conventional flocculation / precipitation apparatus is 60 to 120 minutes, in the flocculation / separation apparatus according to the present invention, the residence time can be significantly reduced to 3 to 6 minutes. In addition, since the conventional sedimentation tank with a large site area can be omitted, mud collectors such as rakes can be dispensed with, and other incidental equipment can also be omitted, facilitating maintenance and processing including electricity costs. Cost can be reduced.
[0036]
According to the present invention, the separation is not performed by gravity settling, but actively utilizes the inertial force, so that it is not essential to form an agglomerated floc having a large settling speed, and the floc has a certain settling speed. Since it can be separated if necessary, not only chemicals such as coagulants and sedimentation accelerators, but also site area and processing time can be saved. Furthermore, since a vertical flow can be formed without power by a guide plate as a vertical flow forming means, the agitating blade only needs to be driven to form a swirling flow. Is also unnecessary. This is also effective for energy saving and cost saving.
[0037]
According to the present invention, by providing the porous member and the swirl flow forming means, the ascending speed and separation efficiency can be greatly improved as compared with the conventional coagulation sedimentation apparatus, so that it is more compact and the site area is also increased. It can be made smaller and the construction cost can be reduced.
[0038]
According to this invention, by providing the sedimentation promoting member in the upper separation region of the coagulation separation tank, the pin floc that passes through the porous member and rises can be quickly settled, so that the separation efficiency can be improved. Further, high-quality treated water can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a coagulation / separation device according to
2 is a plan view of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a perspective view of FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a coagulation / separation device according to
FIG. 5 is a plan view of FIG. 4;
6 is a perspective view of FIGS. 4 and 5. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Coagulation separation device (Swirl flow type coagulation separation device)
2 Coagulation separation tank
2a Upper separation area
2b Lower agglomeration zone
3 Mixing tank
4 Porous members
5 Stirring blade (swirl flow forming means)
6 Guide plate (Vertical flow forming means)
7 Sludge outlet
8 Treated water outlet (separated water outlet)
9 Settling acceleration member
10 Stirring blade
11 Water-stop member or non-porous part
A swirl flow
B, B 'Vertical flow
C Ascending current
Claims (2)
混和液導入手段および水平方向に周回する旋回流を形成し混和液を攪拌混合する旋回流形成手段を有する下部凝集域と、下部凝集域に連通し、且つ混和液から分離した分離水を導出する分離水導出手段を有する上部分離域と、複数の貫通孔を有し、且つ下部凝集域と上部分離域との間に設けられ、下部凝集域の流動を阻害する多孔部材と、多孔部材下面および/または下部凝集域底部に設けられ、水平方向に周回する旋回流を鉛直流に変換する一枚または二枚以上の案内板とを備えたことを特徴とする旋回流式凝集分離装置。 In a swirl type agglomeration separation device that introduces a mixed liquid in which raw water and a flocculant are mixed to agglomerate and separate into solid and liquid,
Deriving a lower aggregation region with a swirling flow forming means for mixing and stirring the swirling flow formed liquid mixture circulating in mixed sum liquid introduction means and the horizontal direction, the separated water separated from communication with the lower aggregation area, and mixture solution an upper separation zone having a separated water outlet means has a plurality of through-holes, is and et provided between the lower flocculation zone and the upper separation zone, and the porous member that inhibits flow of the lower flocculation zone, the porous member A swirling flow type aggregating and separating apparatus provided with one or more guide plates provided on the lower surface and / or the bottom of the lower agglomeration zone and converting a swirling flow that circulates in a horizontal direction into a vertical flow.
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