JP3699140B2 - 加圧浮上分離装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、加圧下で清浄な水等に空気または不活性ガスを溶解せしめた加圧気体混合液と、懸濁物を含んだ処理原水とを混合して原水中の懸濁物に微細な空気を付着させることにより、強制的に水面に浮上させ懸濁物の分離除去を行う加圧浮上分離装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
排水中に含まれる懸濁物質を取り除く方法としては、従来より、浮上分離法、凝集沈殿分離法、濾過、遠心分離法等種々の方法がその用途、目的等に応じて使い分けられている。これらの除去方法の内、前記浮上分離法には、自然に浮上させる方法と、懸濁物質に気泡を付着させて強制的に浮上させる方法(加圧浮上分離法)とがあり、油脂以外の分離には、ほとんど後者の方法が採用されている。特に加圧浮上分離法は、凝集沈殿法と比べると清澄度がやや劣るものの、凝集沈殿法の場合は少なくとも1〜2時間の滞留時間を必要とするのに対して、加圧浮上分離の場合にはわずかに15〜30分で足りるので、効率的な排水処理方法として多方面に利用されている。
【0003】
前記加圧浮上分離法は、清水または処理後の水を4kgf/cm2 前後に加圧した中へ空気または他の不活性ガス(以下、空気という。)を吹込み水に溶解させた加圧気体混合液(以下、加圧水という。)と、懸濁物質を含んだ原水とを浮上分離槽入口で接触混合させ、加圧水中の微細気泡を原水中の懸濁物質に付着させ、その付着気泡の浮力により懸濁物質を強制的に水面上に浮上させて分離させる方法であり、この浮上した汚泥(スカム)は、図6に示されるように、水面に設けたスカムスキマー40で掻き集めた後、掻き落とすか、図7に示されるように、水面上に設けられた円筒形の回転スクーパー41により掬い取る方法で系外へ排出されている。
【0004】
他方、改良型加圧浮上分離装置としては、近年種々のものが提案されている。たとえば、特開昭52−39864号公報および実願平2−28793号公報においては、槽の天井部を円錐形とし、かつその頂点部にスカム排出口を設けた加圧浮上分離装置が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記スカムスキマーや回転スクーパーによるスカム除去の場合には、スカム層の下の水も一緒に取り出してしまい、スカム濃度を下げてしまうために、スカム濃度が概ね0.5〜1.0%となる。したがって、スカム濃度が低いために、再利用するにしても、また焼却・廃棄処分するにしても経費と手間が嵩むものとなっている。この場合、逆に掻き取りを浅くして水が入らないようにすることもできるが、スカム層が破壊されてしまい、再沈降を起こして除去率が下がって処理水が濁ったり、高濃度のスカムを移送する途中で詰まり、水で洗い流す必要がある等の問題がある。
【0006】
また、前記改良型加圧浮上分離装置の場合、特に前記特開昭52−39864号公報に示される頂部円錐形の浮上分離槽の場合には、浮上分離槽内部の圧力によりスカムを押出す方式であるために、スカム濃度が高くなると抜き出しパイプに詰まったりして抜き出し量が脈動し不安定となる。また、浮上分離槽内で分離した気泡も同時にスカム抜き出し用パイプから抜き出すために十分に抜けないなどの問題がある。さらに、前記した問題点に原因して、浮上分離槽が加圧状態となるために、加圧水に溶解している気体の放出量が減少する他、懸濁物質に付着した微細気泡も、その膨張が完全に行われないようになり、その分だけ浮上速度が遅くなって装置の能力低下を招来するなどの問題が発生する。他方、スカムに粘着性があったり、流動性が低い場合などは、円錐状天井蓋のテーパー面にスカムが付着するとともに、これが堆積し、スカムの浮上を阻害するなどの問題が発生する。
【0007】
そこで、本発明の主たる課題は、できる限り高濃度のスカムを得ることができるようにするとともに、長期に渡って安定した懸濁物質の除去能力を維持できる加圧浮上分離装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明は、槽下部に原水および加圧気体混合液の供給口を有しかつ槽の上部を閉鎖する天井蓋を有する加圧浮上分離装置において、
槽内の底部の略中央部分より上方に向けて立設された筒体を備え、この筒体の底部に前記供給口が形成され、かつ、
前記槽の天井蓋が略円錐形であり、この略円錐状天井蓋の頂点部にスカムと空気との分離用ポケット空間が形成され、この分離用ポケット空間部に接続して空気抜き路が設けられているとともに、中間にスカム抜き出しポンプを介在させたスカム排出路が形成され、さらに、
前記槽内部に略円錐状天井蓋の内壁面に付着したスカムの掻取り手段を備え、 このスカムの掻取り手段が、前記分離用ポケット空間の上側に設けられた回転駆動手段と、回転駆動手段の原動軸に対して固設される回転軸と、この回転軸に対して固設され円錐状天井部の内壁面に沿って配置された掻取り用ブレードとを備えることを特徴とするものである。
【0009】
この場合、スカムの掻取り手段、前記回転軸が槽底部まで延在されて、その先端部が槽底部に固定された受筒に挿入されているとともに、前記前記掻取り用ブレードの先端部から垂下する縦方向ブレードと、この縦方向ブレードの先端部に固設された掻取りブレードと、を備えるのが望ましい。また、前記スカム抜き出しポンプとして、チューブポンプを使用することにより安定した除去能力を維持することができる。
【0010】
【作用】
本発明においては、円錐状天井蓋の頂点部にスカム・空気泡の分離用ポケット空間を形成している。したがって、浮上した懸濁物質は、該分離用ポケット空間において、空気と懸濁物質とに分離され、空気は前記空気抜き路より大気に放出され、浮上分離槽内を大気圧状態に保つ。また、分離されたスカムは、スカム抜き出しポンプにより強制的に抜き出される。したがって、空気とスカムとを同経路より排出することなく別途独立の経路にて排出するため、安定的にスカムを高濃度の状態で排出することができる。また、浮上分離槽内が加圧状態とならないため、加圧水中に溶解している気体放出量の減少を招いたり、懸濁物質に付着した微細空気の膨張現象を阻害することもなくなり、安定した浮上分離が継続的に行われるようになる。
【0011】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて詳述する。
本発明に係る第1の加圧浮上分離装置1は、図1に示されるように、浮上分離槽2が、主に円筒状のタンク2Bと、槽の上部を閉鎖する円錐形の天井蓋2Aとから構成され、この円錐状天井蓋2Aの頂点部にスカムと空気泡とを分離するための分離用ポケット空間4が形成される。また、この分離用ポケット空間4に接続して、空気抜き出し管7を設けるとともに、中間にスカムポンプ6を介在させたスカム排出管8を設けている。微細空気とともに浮上した懸濁物質(スカム)は、前記分離用ポケット空間4に至った後、該空間において空気と懸濁物質とに分離され、空気は前記空気抜き出し管7より大気に放出され、浮上分離槽2内を大気圧状態に保つとともに、分離されたスカムは、スカムポンプ6により強制的に抜き出される。
【0012】
前記スカムポンプ6としては、渦巻きポンプ、真空ポンプ、往復ポンプ等種々のものを使用することができるが、好ましくはチューブポンプが使用される。チューブポンプは、チューブを蠕動運動させることにより流体を輸送するポンプであり、詳細には適当な間隔に設置されたローラーを移動させ、それによってチューブを順次押出しながら流体を吸引し吐出させる。特にチューブポンプを使用する場合には、20kgf/cm2 程度の真空吐出圧を簡単に得ることができ、詰まることなく遠方まで搬送することができる。また、全体形状がコンパクトであるため、浮上分離槽2に対する装着が簡単にできる。
【0013】
一方、浮上分離槽2の内部には、底部の略中央部分より上方に向けて筒体3が立設されているとともに、この筒体3の底部に連通して被処理水供給管5が設けられている。この被処理水供給管5は、原水流入口5aから流入する原水と、加圧水流入口5bから流入する、たとえば清水または処理水を加圧した液体中に圧縮空気を吹き込んで溶解させた加圧水とを槽の入口手前で接触混合させた後、浮上分離槽2内に導入する。また、本実施例においては、浮上分離槽2の入口直前にて薬品供給口5cより、懸濁物質の粒度を高めたり、微細空気と原水中の懸濁物質との付着性を高めるための目的で凝集剤を添加している。
【0014】
前記被処理水供給管5より浮上分離槽2内に導入された、原水と加圧水との混合水は、原水中の懸濁物質が付着した微細気泡の浮上作用により水面上に浮上するとともに、懸濁物質が取り除かれた処理水は、筒体3の外周部を降下し処理水排出管9より外部に抜き出される。
【0015】
次いで、図2に示される第2の加圧浮上分離装置1Aは、浮上分離槽2内にスカム掻き取り用のレーキRを備えた例である。レーキRは、分離用ポケット空間4部の上側に回転駆動手段たる油圧モータ10を備え、この油圧モータ10の回転力により回転駆動される。レーキRは、前記油圧モータ10の原動軸に対して固設され槽底部まで延在する回転軸11と、かつこの回転軸11に対して固設され円錐状天井部2Aの内壁面に沿って配置された掻取り用ブレード12と、この掻取り用ブレード12の先端部から垂下する縦方向ブレード14と、この縦方向ブレード14の先端部に固設された掻取りブレード15と、さらにブレード骨組を安定させるための補強材13とにより構成されている。図示の例では、回転軸11は、その先端部が槽底部に固定された受筒16に挿入され回転の安定化が図られている。
【0016】
処理水の抜き出しに当たっては、図4に示されるように、浮上分離槽2の周囲を巡る環状排出管18を円筒タンク2Bに沿わせて設けるとともに、適所においてタンク2B内に連通する連絡管18a〜18dを設け、これら連絡管18a〜18dから流入する処理水を処理水排出管19より系外に排出させている。
【0017】
続いて、前記加圧浮上分離装置1、1Aを用いた加圧浮上分離システムについて、図5に基づいて詳説する。
原水は、中和反応槽27に送られるとともに、中和剤槽20から定量ポンプ22により送られる中和剤、具体的にはアルカリ性原水の場合には、硫酸または塩酸類、酸性原水の場合には苛性ソーダ、消石灰等の中和剤が添加され、攪拌機29により攪拌され中和処理された後、この中和反応層27に連続して設けられた凝集反応槽28において、無機凝集剤槽21から定量ポンプ23により送られるPAC(ポリ塩化アルミニウム)または硫酸バンド(硫酸アルミニウム)などの無機凝集剤が添加され、ここで攪拌機30により攪拌され、凝集された後送給される。また、送給ラインの中間において、高分子貯留槽32から定量ポンプ33により送られるポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド陰イオン変性物、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミド陽イオン変性物などの高分子凝集剤が添加された後、本発明に係る加圧浮上分離装置1、1Aに対して供給される。なお、高分子凝集剤は、高分子溶解槽31において、水道水などの水に0.1〜0.2%の濃度で溶解され水溶液状態で使用される。
【0018】
他方、加圧水としては、清水をそのまま使用することもできるが、節減のために、浮上分離装置1、1Aから排出される処理水が再利用される。処理水出口より出水した処理水が、ポンプ35により加圧され加圧タンク38に送られるとともに、コンプレッサー37により加圧タンク38に導入され、加圧タンク38内で微細空気となり、加圧された処理水と接触混合し、短時間で混入空気が溶存する加圧水となる。この加圧水は、前記加圧浮上分離装置1、1Aに供給される手前で原水中に接触混合されることにより、加圧水中の微細空気が原水中のフロック化した懸濁物質に付着し、加圧浮上分離装置1、1Aに供給された後、懸濁物質を強制的に水面に浮上させ、この浮上した懸濁物質がスカムとして分離除去される。
【0019】
以下、本発明の効果を実験例により明らかにする。
〔実験例〕
図5に示される加圧浮上分離システムにより、原水処理量および原水中SS濃度を変化させるとともに、加圧水の供給量および圧力を変化させて懸濁物質の分離除去を行い、そのスカム濃度を測定した。その結果を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
図6に示すスカムスキマー方式や、図7に示す回転スクーパー方式などの従来方式の場合には、概ねスカム濃度は1%未満であったが、表1より、本発明装置の場合には、分離除去されたスカムの濃度は、3%以上となることが判明している。
【0022】
【発明の効果】
以上詳説のとおり本発明加圧浮上分離装置によれば、3%濃度以上の高濃度スカムを安定的に得ることができるとともに、長期に渡って安定した分離能力を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の加圧浮上分離装置の一部縦断正面図である。
【図2】本発明に係る第2の加圧浮上分離装置の一部縦断正面図である。
【図3】図2の平面図である。
【図4】処理水排出管の他の例を示す平面図である。
【図5】加圧浮上分離法の全体システム図である。
【図6】従来のスカム掻取り手段の例を示す概略図である。
【図7】従来のスカム掻取り手段の例を示す概略図である。
【符号の説明】
1・1A…加圧浮上分離装置、2…浮上分離槽、3…筒体、4…分離用ポケット空間、5…被処理水供給管、6…スカムポンプ、7…空気抜き出し管、8…スカム排出管、9…処理水排出管、R…レーキ、10…回転駆動手段(油圧モータ )、18…環状排出管
Claims (3)
- 槽下部に原水および加圧気体混合液の供給口を有しかつ槽の上部を閉鎖する天井蓋を有する加圧浮上分離装置において、
槽内の底部の略中央部分より上方に向けて立設された筒体を備え、この筒体の底部に前記供給口が形成され、かつ、
前記槽の天井蓋が略円錐形であり、この略円錐状天井蓋の頂点部にスカムと空気との分離用ポケット空間が形成され、この分離用ポケット空間部に接続して空気抜き路が設けられているとともに、中間にスカム抜き出しポンプを介在させたスカム排出路が形成され、さらに、
前記槽内部に略円錐状天井蓋の内壁面に付着したスカムの掻取り手段を備え、このスカムの掻取り手段が、前記分離用ポケット空間の上側に設けられた回転駆動手段と、回転駆動手段の原動軸に対して固設される回転軸と、この回転軸に対して固設され円錐状天井部の内壁面に沿って配置された掻取り用ブレードとを備えることを特徴とする加圧浮上分離装置。 - 前記回転軸が槽底部まで延在されて、その先端部が槽底部に固定された受筒に挿入されているとともに、
前記前記掻取り用ブレードの先端部から垂下する縦方向ブレードと、この縦方向ブレードの先端部に固設された掻取りブレードと、
を備える請求項1記載の加圧浮上分離装置。 - 前記スカム抜き出しポンプがチューブポンプである請求項1または2記載の加圧浮上分離装置
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JP25196994A JP3699140B2 (ja) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | 加圧浮上分離装置 |
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JPH08112588A JPH08112588A (ja) | 1996-05-07 |
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1994
- 1994-10-18 JP JP25196994A patent/JP3699140B2/ja not_active Expired - Fee Related
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