JP3743437B2 - 異物分離装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場や排水処理施設などから排出される様々な排液（汚泥も含む）に含まれる浮遊性や沈降性を有する様々な異物について、フィルターを使用することなく分離することを可能とする異物分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例として、排液からの異物分離技術には自動微細目スクリーン、液体サイクロンなどがある。自動微細目スクリーンは、金属製のフィルターを使用し、排液に含まれる異物をろ過するものであり、フィルターに付着した異物を除去するための自動洗浄機構が組み込まれ、比較的大型の装置である。また、液体サイクロン（特許文献１参照）は、旋回流を利用して慣性力で排液中の沈降性物質を分離する技術であり、異物の分離速度と分離効率を改善する方法が開示されている。一方、乱流沈殿槽（特許文献２参照）はガス流中の粒子を除去する方法が知られており。乱ガス流がある空間において、壁付近の粘性境界ゾーンとして知られる漸減乱流ゾーンにおいて粒子を捕獲し、除去する方法が特許文献２において開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−５８９１４号公報
【特許文献２】
特開２０００−５０２５９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の異物分離技術は、浮遊性の異物（例えば種子など）や沈降性のノリ状物質（トイレットペーパーなどのセルロースからなる繊維質）を考慮した異物の分離を提案するものではなく、排液や汚泥中に含まれる様々な異物に対応できるような異物分離技術はこれまで提案されていなかった。
【０００５】
そこで、本発明は排液貯留槽から取り込んだ排液を、乱流沈殿槽や旋回流分離槽へ流入するものと排液貯留槽へ返送するものとに分岐させ、乱流沈殿槽や旋回流分離槽で分離された異物を排液とともに排液貯留槽へ返送することによりフィルターを使用しない異物分離装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は旋回流分離槽にて浮遊性物質と沈降性物質、特にトイレットペーパーなどのセルロースからなるノリ状の繊維質などの異物を分離できる異物分離装置を実現できる。
【０００７】
特に、本発明は異物分離装置の起動時に旋回流分離槽内に舞い上がった異物が処理液へ混入しないような異物分離装置を実現できる。
【０００８】
また、本発明は旋回流分離槽内に沈降する異物を自動的に所定時間毎または連続的に排出するような運転制御をすることにより、配管の詰まりを防止し安定した処理液を得るような異物分離装置を実現できる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の異物分離装置は、排液の処理法において、排液貯留槽から排液を取り込む排液取込みポンプおよび排液取込み管と、前記排液取込み管から枝分れした一方に排液の一部を旋回流分離槽へ取り込むための分離槽流入管および分離槽流入量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた空気抜きバルブと、前記旋回流分離槽から処理液を取り出す処理液流出管と、前記処理液流出管に設けた処理量調整弁と、前記排液取込み管から枝分れした他方に排液を排液貯留槽へ返送する排液返送管と、前記旋回流分離槽に水位センサーとを備えた異物分離装置であって、前記水位センサーによって前記旋回流分離槽が排液によって満たされていないと検知した場合に前記排液取り込みポンプを駆動し、前記分離槽流入量調整弁を開放して前記旋回流分離槽へ排液を取り込み、前記水位センサーによって前記旋回流分離槽が排液によって満たされたと検知した時点で前記分離槽流入量調整弁を閉じ、所定時間経過後に前記分離槽流入量調整弁を開放して所定流量となるように前記処理量調整弁を調整することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の本発明の異物分離装置は、排液の処理法において、排液貯留槽から乱流沈殿槽へ排液を取り込む排液取り込みポンプおよび排液取り込み管と、前記乱流沈殿槽と旋回流分離槽とを結び前記乱流沈殿槽からの処理液を前記旋回流分離槽へ流入させる槽間接続管および分離槽流入量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた空気抜きバルブと、前記旋回流分離槽から処理液を取り出す処理液流出管と、前記処理液流出管に設けた処理量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた水位センサーと、前記乱流沈殿槽下部に排液返送管とを備えた異物分離装置であって、前記水位センサーによって前記旋回流分離槽が排液によって満たされていないと検知した場合に前記排液取り込みポンプを駆動し、前記分離槽流入量調整弁を開放して前記旋回流分離槽へ排液を取り込み、前記水位センサーによって前記旋回流分離槽が排液によって満たされたと検知した時点で前記分離槽流入量調整弁を閉じ、所定時間経過後に前記分離槽流入量調整弁を開放して所定流量となるように前記処理量調整弁を調整することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の本発明は、請求項１または２に記載の異物分離装置において、前記旋回流分離槽の下部に前記旋回流分離槽と前記排液返送管とを結ぶ異物返送接続管に異物返送調整弁を備え、前記旋回流分離槽に溜まった異物を排出するために通常閉じられた前記異物返送調整弁を所定時間経過毎に開くことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の本発明は、請求項１または２に記載の異物分離装置において、前記旋回流分離槽の下部に前記旋回流分離槽と前記排液返送管とを結ぶ異物返送接続管に開度を調整できる異物返送調整弁を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の本発明は、請求項１または２に記載の異物分離装置において、前記旋回流分離槽の下部に前記旋回流分離槽と前記排液返送管とを結ぶ異物返送接続管を備え、前記異物返送接続管に前記排液取り込みポンプの運転と停止によって、旋回流分離槽内へ沈降した異物を排出する異物返送調整弁を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の本発明は、請求項１または２に記載の異物分離装置において、前記排液返送管に開度を調整できる排液加圧弁を設けたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による異物分離装置は、排液貯留槽から排液を取り込む排液取込みポンプおよび排液取込み管と、前記排液取込み管から枝分れした一方に排液の一部を旋回流分離槽へ取り込むための分離槽流入管および分離槽流入量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた空気抜きバルブと、前記旋回流分離槽から処理液を取り出す処理液流出管と、前記処理液流出管に設けた処理量調整弁と、前記排液取込み管から枝分れした他方に排液を排液貯留槽へ返送する排液返送管と、前記旋回流分離槽に水位センサーとを備えた異物分離装置である。本実施の形態によれば、水位センサーによって旋回流分離槽が排液によって満たされていないと検知した時には、排液取り込みポンプを駆動し分離槽流入量調整弁を開放して旋回流分離槽へ排液を取り込む。次に、水位センサーによって旋回流分離槽が排液によって満たされたと検知した時点で分離槽流入量調整弁を閉じ、所定時間静置し旋回流分離槽内に舞い上がった異物を沈降した後に分離槽流入量調整弁を開放して所定流量となるように処理量調整弁を調整することで、旋回流分離槽が排液で満たされていない状態から運転を開始した場合に、旋回流分離槽内に異物が舞い上がり処理液へ混入することを防ぐことができる。
【００１６】
本発明の第２の実施の形態は、排液貯溜槽から乱流沈殿槽へ排液を取り込む排液取り込みポンプおよび排液取り込み管と、前記乱流沈殿槽と旋回流分離槽とを結び前記乱流沈殿槽からの処理液を前記旋回流分離槽へ流入させる槽間接続管および分離槽流入量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた空気抜きバルブと、前記旋回流分離槽から処理液を取り出す処理液流出管と、前記処理液流出管に設けた処理量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた水位センサーと、前記乱流沈殿槽下部に排液返送管とを備えた異物分離装置である。本実施の形態によれば、水位センサーによって旋回流分離槽が排液によって満たされていないと検知した時には、排液取り込みポンプを駆動し、分離槽流入量調整弁を開放し、旋回流分離槽へ排液を取り込む。次に、水位センサーによって旋回流分離槽が排液によって満たされたと検知した時点で分離槽流入量調整弁を閉じ、所定時間静置して旋回流分離槽内に舞い上がった異物を沈降した後に分離槽流入量調整弁を開放して所定流量となるように処理量調整弁を調整することで旋回流分離槽が排液で満たされていない状態から運転を開始した場合に、旋回流分離槽内に異物が舞い上がり処理液へ混入することを防ぐことができる。
【００１７】
本発明の第３の実施の形態は、第１、第２の実施の形態における異物分離装置において、旋回流分離槽の下部に前記旋回流分離槽と排液返送管とを結ぶ異物返送接続管に異物返送調整弁を備え、前記旋回流分離槽に溜まった異物を排出するために通常閉じられた前記異物返送調整弁を所定時間経過毎に開くものである。本実施の形態によれば、旋回流分離槽に沈降し溜まった異物を自動的に排出し、配管の詰まりを防止し、安定した処理液を得ることができる。
【００１８】
本発明の第４の実施の形態は、第１、第２の実施の形態における異物分離装置において、旋回流分離槽の下部に旋回流分離槽と排液返送管とを結ぶ異物返送接続管に開度を調整できる異物返送調整弁を備えたものである。本実施の形態によれば、旋回流分離槽に沈降し溜まった異物を自動的に排出して配管の詰まりを防止し、安定した処理液を得ることができる。
【００１９】
本発明の第５の実施の形態は、第１、第２の実施の形態における異物分離装置において、旋回流分離槽の下部に旋回流分離槽と排液返送管とを結ぶ異物返送接続管を備え、前記異物返送接続管に前記排液取り込みポンプの運転と停止によって、旋回流分離槽内へ沈降した異物を排出する異物返送調整弁を設けたものである。本実施の形態によれば、排液取り込みポンプの運転と停止によって異物返送調整弁を制御することにより旋回流分離槽に沈降し溜まった異物を自動的に排出することができ、配管の詰まりを防いで安定した処理液を得ることができる。
【００２０】
本発明の第６の実施の形態は、第１、第２の実施の形態における異物分離装置において、前記排液返送管に開度を調整できる排液加圧弁を設けたものである。本実施の形態によれば、排液取り込みポンプの能力不足や配管の詰まりなどで旋回流分離槽へ排液を送り込む圧力が不足した場合に、排液加圧弁の開度を調整することにより処理流量の調整を行うことができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明による実施例の異物分離装置について、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１と図２は、本発明による一実施例の異物分離装置を示す構成図である。
【００２３】
図１に示すように工場や下水処理場などから排出される排液や汚泥は、排液貯留槽１に貯留されている。この排液や汚泥に対して何らかの処理を施して再利用や減容を行う場合には、排液に含まれる異物を除去する必要が生じる。図１で排液は排液貯留槽１から排液取り込みポンプ２によって加圧され、排液取り込み管３を通り、旋回流分離槽６へ流入する少量の被処理液と、排液貯留槽１へ戻る残りの排液とに分岐する。分岐後、少量の被処理液は分離槽流入管４と分離槽流入管４に設けられた分離槽流入量調整弁５を通り、旋回流分離槽６へ流入し、旋回流分離槽６によって異物を除去された処理液は処理液流出管８を通り、処理量調整弁１０と処理量流量計１１を通って流出する。一方、旋回流分離槽６内に沈降した異物は、所定時間間隔毎または連続的に異物返送接続管１２と異物返送調整弁１３を経由して排液返送管１４へ流入し、排液貯留槽１へと返流する。ここで、異物返送調整弁１３は、開閉動作のみの電動バルブを用いて所定時間間隔毎に旋回流分離槽６に沈降した異物を排出してもよいし、比例制御式の電動バルブを用いて処理量流量計１１の値に連動して開度を調整することで旋回流分離槽６に沈降した異物を連続的に排出してもよいし、排液取り込みポンプ２の運転と停止によって開閉する異物返送逆止弁２４を使用してもよい。旋回流分離槽６へ流入する被処理液の流量は、排液貯留槽１へ返流する流量に対して少ないため、旋回流分離槽６の容量を小さくすることができ、異物分離装置をコンパクトにすることが可能となる。また、被処理排液と返流する排液の流量は被処理排液３割に対して返流する排液７割以上の割合とするのが効果的である。また、旋回流分離槽６へ流入しない排液と旋回流分離槽６へ沈降した異物を別途に設けた異物貯留槽へ貯留してもよい。旋回流分離槽６のケーシングは、円筒状の胴部分である旋回流分離槽ケーシング６Ａとおわん状の旋回流分離槽底面６Ｂとで構成されている。旋回流分離槽のケーシングの胴部分である旋回流分離槽ケーシング６Ａには、処理液が旋回流分離槽６に流入する分離槽流入管４と処理液が流出する処理液流出管８が旋回流分離槽６内に突き出している。排液が流入する分離槽流入管４は、処理液流出管８より下側にありおわん状の底部分である旋回流分離槽底面６Ａよりも上側に配置されている。分離槽流入管４の先端はエルボとなっており、旋回流分離槽６内でケーシングの接線方向へ排液が流出し、旋回流を発生させることが可能となっている。処理液流出管８の取出し位置は旋回流分離槽６内の水面より下にあり、流出口の方向は上側に向いており、旋回流分離槽６の水面に浮上した浮遊性の異物や、おわん状の底部である旋回流分離槽底面６Ｂに沈降した沈降性の異物や旋回流による慣性力で旋回流分離槽の外周へ分離された異物を除去した処理液の排出が可能となっている。また、浮遊物返送管１６は旋回流分離槽６の上面から排液を排液貯留槽１へ返流する排液返送管１４へつながっているため、水面に浮上した浮遊性の異物は浮遊物返送管１６より流出し、排液貯留槽１へ返送することが可能となっている。また、おわん状の底部分である旋回流分離槽底面６Ｂに沈降した沈降性の異物は、異物返送接続管１２と異物返送調整弁１３を経由し、排液貯留槽１へ返送することが可能となっている。ここで、処理液が流出する処理液流出管８の取出口は水面より下側となっているため、旋回流分離槽６内へ溜まった空気が完全に抜けないという課題が生じる。このため、旋回流分離槽の上部へ空気抜きバルブ７を設け、旋回流分離槽６内へ溜まる空気を外部へ排出するようにしている。このため旋回流分離槽６へ圧力がかからずケーシングの強度を低く抑えることができ、旋回流分離槽のコンパクト化と低コスト化を実現できるようになる。
また、排液取り込みポンプ２の能力不足や排液取り込み管３の詰まりなどによって、処理液の流量が処理液流量計１１によって所定流量を下回ったと検知された場合は、処理量調整弁１０を開いたり、排液加圧弁１５を絞ったりすることで所定流量を確保するように自動的に調節を行うようになっている。また、本異物分離装置の起動時などにおいて旋回流分離槽６内に排液が満たされていない状態から運転を開始した場合には、旋回流分離槽６内へ流れ込む排液によって旋回流分離槽６内が撹拌され、効果的に異物の沈降が行われず処理液に異物が混入する可能性がある。そこで、旋回流分離槽６へ水位センサー９を設置し、旋回流分離槽６が排液で満たされていない状態から運転を開始した場合には、水位を水位センサー９によって検知し、排液によって旋回流分離槽６が満たされた時点で分離槽流入量調整弁５を閉じ、所定時間旋回流分離槽６に静置して異物を沈降させ、旋回流分離槽内６内が安定した後で分離槽流入弁５を開放し、所定の処理流量となるように処理量流量計１１と処理量調整弁１０によって処理量を調整する。
【００２４】
図２に示す異物分離装置は、図１の異物分離装置に対して、排液を排液取り込みポンプ２によって加圧して排液取り込み管３より乱流沈殿槽１７へ流入させ、前記乱流沈殿槽１７で処理された少量の処理液を旋回流分離槽６へ流入させるとともに前記乱流沈殿槽１７の下部から排液返送管１４で残りの排液を排液貯留槽１へ返流するようになっている。ここで、前記排液返送管１４には流量調整用の排液加圧弁が設けられている。すなわち、旋回流分離槽６への前処理として乱流沈殿槽１７を設けた構成が図２に示す異物分離装置である。
【００２５】
図３は本発明の一実施例の異物分離装置の旋回流分離槽６に用いる異物返送接続管１２に設置する異物返送逆止弁２４の構造を示したものである。異物返送逆止弁２４はケーシング２０とボール２３と上押さえ板２１と下押さえ板２２とから構成されている。異物返送逆止弁２４の上下にかかる圧力差によってボールが上下し、流体の流れを制御するものである。
【００２６】
図４は本発明の一実施例による異物分離装置の異物返送逆止弁２４の動作を示したものである。図４（ａ）では排液返送管１４内を流れる排液の静圧によってボール２３は上側へ押し上げられることにより、旋回流分離槽６内に沈降した異物や排液が排液返送管１４へ流出しないように栓の役目をしている。一方、図４（ｂ）では排液返送管１４内を排液が流れていないため、ボール２３は旋回流分離槽６内に沈降した異物や排液によって押し下げられ、異物や排液が流出するようになっている。このように、異物返送調整弁１３を異物返送接続管１２に設置することによって、別途電動バルブなどを使用せずに排液取り込みポンプ２の運転と停止によって、旋回流分離槽６内へ沈降した異物の排出が可能となっている。
【００２７】
図５は本発明の一実施例による異物分離装置の制御方法を示すタイムチャート図である。
【００２８】
（Ｓ１区間）
まず、運転を開始すると分離槽流入量調整弁５と異物返送調整弁１３が閉じ、排液加圧弁１５と処理量調整弁１０が開く、次に水位センサー９によって旋回流分離槽６内の排液のレベルを検知し、旋回流分離槽６内が排液によって満たされていない場合は分離槽流入量調整弁５を開き旋回流分離槽６へ排液を導入する。水位センサー９によって旋回流分離槽６内が排液によって満たされた場合は、分離槽流入量調整弁５を閉じ、旋回流分離槽６内への排液の流入を止める。
【００２９】
（Ｓ２区間）
所定時間が経過した後に分離槽流入量調整弁５を開き、所定流量となるように処理量調整弁１０の開度を調節する。ここで、排液加圧弁１５は開いているが、処理流量が所定の流量に到達しない場合は排液加圧弁１５の開度を調節する。
【００３０】
（Ｓ３区間）
所定時間間隔毎に旋回流分離槽６内に沈降した異物を排出する。まず、排液取り込みポンプ２を停止し、分離槽流入調整弁５を閉じる、次に異物返送調整弁１３を所定時間の間開いて旋回流分離槽内に沈降した異物を排出する。
【００３１】
（Ｓ４区間）
旋回流分離槽６内に沈降した異物を排出した後は、再度排液取り込みポンプ２の起動を行う。つまり、排液取り込みポンプ２が運転し、旋回流分離槽６内が排液によって満たされていない場合は異物返送調整弁１３を閉じ、分離槽流入量調整弁５が開き、旋回流分離槽６へ排液を導入する。水位センサー９によって旋回流分離槽６内が排液によって満たされた場合は、分離槽流入量調整弁５を閉じ、旋回流分離槽６内への排液の流入を止める。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、排液貯留槽から取り込む排液の一部を旋回流分離槽へ流入して異物を除去し処理液として取り出し、残りの排液を排液貯留槽へ返送することでフィルターを使用しない異物分離装置を実現することができる。
【００３３】
また、本発明は乱流沈殿槽で沈降性物質を除去し、さらに旋回流分離槽にて浮遊性物質と沈降性物質、特にトイレットペーパーなどのセルロースからなるノリ状の繊維質などの異物を分離することでフィルターを使用しない異物分離装置を実現することができる。
【００３４】
また、特に本発明は異物分離槽の排液取り込みポンプ起動時において、旋回流分離槽を一定時間静置することで異物の少ない安定した処理液を得ることを実現できる。
【００３５】
また、本発明は異物返送調整弁を排液取り込みポンプと連動させて所定時間間隔毎に開閉することにより、自動的に旋回流分離槽内に沈降した異物を排出できる異物分離装置を実現することができる。
【００３６】
また、本発明は異物返送調整弁を処理液流量計と連動させて開度を調整することにより、連続的に旋回流分離槽内に沈降した異物を排出できる異物分離装置を実現することができる。
【００３７】
また、本発明は旋回流分離槽下部に設けた異物返送調整弁を排液取り込みポンプの運転と停止によって開閉することで異物を排出できる異物分離装置を実現することができる。
【００３８】
また、本発明は排液返送管に設けた排液加圧弁の開度を調整することにより旋回流分離槽への流量を調整できる異物分離装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例の異物分離装置を示すブロック構成図
【図２】本発明による一実施例の異物分離装置を示すブロック構成図
【図３】本発明による一実施例の異物返送調整弁の断面図
【図４】（ａ）本発明による一実施例の異物返送調整弁の断面図
（ｂ）同図
【図５】本発明による一実施例の異物分離装置のタイムチャート
【符号の説明】
１ 排液貯留槽
２ 排液取り込みポンプ
３ 排液取り込み管
４ 分離槽流入管
５ 分離槽流入量調整弁
６ 旋回流分離槽
６Ａ 旋回流分離槽ケーシング
６Ｂ 旋回流分離槽底面
７ 空気抜きバルブ
８ 処理液流出管
９ 水位センサー
１０ 処理量調整弁
１１ 処理量流量計
１２ 異物返送接続管
１３ 異物返送調整弁
１４ 排液返送管
１５ 排液加圧弁
１６ 浮物物返送管
２０ ケーシング
２１ 上押さえ板
２２ 下押さえ板
２３ ボール
２４ 異物返送逆止弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場や排水処理施設などから排出される様々な排液（汚泥も含む）に含まれる浮遊性や沈降性を有する様々な異物について、フィルターを使用することなく分離することを可能とする異物分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例として、排液からの異物分離技術には自動微細目スクリーン、液体サイクロンなどがある。自動微細目スクリーンは、金属製のフィルターを使用し、排液に含まれる異物をろ過するものであり、フィルターに付着した異物を除去するための自動洗浄機構が組み込まれ、比較的大型の装置である。また、液体サイクロン（特許文献１参照）は、旋回流を利用して慣性力で排液中の沈降性物質を分離する技術であり、異物の分離速度と分離効率を改善する方法が開示されている。一方、乱流沈殿槽（特許文献２参照）はガス流中の粒子を除去する方法が知られており。乱ガス流がある空間において、壁付近の粘性境界ゾーンとして知られる漸減乱流ゾーンにおいて粒子を捕獲し、除去する方法が特許文献２において開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−５８９１４号公報
【特許文献２】
特開２０００−５０２５９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の異物分離技術は、浮遊性の異物（例えば種子など）や沈降性のノリ状物質（トイレットペーパーなどのセルロースからなる繊維質）を考慮した異物の分離を提案するものではなく、排液や汚泥中に含まれる様々な異物に対応できるような異物分離技術はこれまで提案されていなかった。
【０００５】
そこで、本発明は排液貯留槽から取り込んだ排液を、乱流沈殿槽や旋回流分離槽へ流入するものと排液貯留槽へ返送するものとに分岐させ、乱流沈殿槽や旋回流分離槽で分離された異物を排液とともに排液貯留槽へ返送することによりフィルターを使用しない異物分離装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は旋回流分離槽にて浮遊性物質と沈降性物質、特にトイレットペーパーなどのセルロースからなるノリ状の繊維質などの異物を分離できる異物分離装置を実現できる。
【０００７】
特に、本発明は異物分離装置の起動時に旋回流分離槽内に舞い上がった異物が処理液へ混入しないような異物分離装置を実現できる。
【０００８】
また、本発明は旋回流分離槽内に沈降する異物を自動的に所定時間毎または連続的に排出するような運転制御をすることにより、配管の詰まりを防止し安定した処理液を得るような異物分離装置を実現できる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の異物分離装置は、排液の処理法において、排液貯留槽から排液を取り込む排液取込みポンプおよび排液取込み管と、前記排液取込み管から枝分れした一方に排液の一部を旋回流分離槽へ取り込むための分離槽流入管および分離槽流入量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた空気抜きバルブと、前記旋回流分離槽から処理液を取り出す処理液流出管と、前記処理液流出管に設けた処理量調整弁と、前記排液取込み管から枝分れした他方に排液を排液貯留槽へ返送する排液返送管と、前記旋回流分離槽に水位センサーとを備えた異物分離装置であって、前記水位センサーによって前記旋回流分離槽が排液によって満たされていないと検知した場合に前記排液取り込みポンプを駆動し、前記分離槽流入量調整弁を開放して前記旋回流分離槽へ排液を取り込み、前記水位センサーによって前記旋回流分離槽が排液によって満たされたと検知した時点で前記分離槽流入量調整弁を閉じ、所定時間経過後に前記分離槽流入量調整弁を開放して所定流量となるように前記処理量調整弁を調整することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の本発明の異物分離装置は、排液の処理法において、排液貯留槽から乱流沈殿槽へ排液を取り込む排液取り込みポンプおよび排液取り込み管と、前記乱流沈殿槽と旋回流分離槽とを結び前記乱流沈殿槽からの処理液を前記旋回流分離槽へ流入させる槽間接続管および分離槽流入量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた空気抜きバルブと、前記旋回流分離槽から処理液を取り出す処理液流出管と、前記処理液流出管に設けた処理量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた水位センサーと、前記乱流沈殿槽下部に排液返送管とを備えた異物分離装置であって、前記水位センサーによって前記旋回流分離槽が排液によって満たされていないと検知した場合に前記排液取り込みポンプを駆動し、前記分離槽流入量調整弁を開放して前記旋回流分離槽へ排液を取り込み、前記水位センサーによって前記旋回流分離槽が排液によって満たされたと検知した時点で前記分離槽流入量調整弁を閉じ、所定時間経過後に前記分離槽流入量調整弁を開放して所定流量となるように前記処理量調整弁を調整することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の本発明は、請求項１または２に記載の異物分離装置において、前記旋回流分離槽の下部に前記旋回流分離槽と前記排液返送管とを結ぶ異物返送接続管に異物返送調整弁を備え、前記旋回流分離槽に溜まった異物を排出するために通常閉じられた前記異物返送調整弁を所定時間経過毎に開くことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の本発明は、請求項１または２に記載の異物分離装置において、前記旋回流分離槽の下部に前記旋回流分離槽と前記排液返送管とを結ぶ異物返送接続管に開度を調整できる異物返送調整弁を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の本発明は、請求項１または２に記載の異物分離装置において、前記旋回流分離槽の下部に前記旋回流分離槽と前記排液返送管とを結ぶ異物返送接続管を備え、前記異物返送接続管に前記排液取り込みポンプの運転と停止によって、旋回流分離槽内へ沈降した異物を排出する異物返送調整弁を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の本発明は、請求項１または２に記載の異物分離装置において、前記排液返送管に開度を調整できる排液加圧弁を設けたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による異物分離装置は、排液貯留槽から排液を取り込む排液取込みポンプおよび排液取込み管と、前記排液取込み管から枝分れした一方に排液の一部を旋回流分離槽へ取り込むための分離槽流入管および分離槽流入量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた空気抜きバルブと、前記旋回流分離槽から処理液を取り出す処理液流出管と、前記処理液流出管に設けた処理量調整弁と、前記排液取込み管から枝分れした他方に排液を排液貯留槽へ返送する排液返送管と、前記旋回流分離槽に水位センサーとを備えた異物分離装置である。本実施の形態によれば、水位センサーによって旋回流分離槽が排液によって満たされていないと検知した時には、排液取り込みポンプを駆動し分離槽流入量調整弁を開放して旋回流分離槽へ排液を取り込む。次に、水位センサーによって旋回流分離槽が排液によって満たされたと検知した時点で分離槽流入量調整弁を閉じ、所定時間静置し旋回流分離槽内に舞い上がった異物を沈降した後に分離槽流入量調整弁を開放して所定流量となるように処理量調整弁を調整することで、旋回流分離槽が排液で満たされていない状態から運転を開始した場合に、旋回流分離槽内に異物が舞い上がり処理液へ混入することを防ぐことができる。
【００１６】
本発明の第２の実施の形態は、排液貯溜槽から乱流沈殿槽へ排液を取り込む排液取り込みポンプおよび排液取り込み管と、前記乱流沈殿槽と旋回流分離槽とを結び前記乱流沈殿槽からの処理液を前記旋回流分離槽へ流入させる槽間接続管および分離槽流入量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた空気抜きバルブと、前記旋回流分離槽から処理液を取り出す処理液流出管と、前記処理液流出管に設けた処理量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた水位センサーと、前記乱流沈殿槽下部に排液返送管とを備えた異物分離装置である。本実施の形態によれば、水位センサーによって旋回流分離槽が排液によって満たされていないと検知した時には、排液取り込みポンプを駆動し、分離槽流入量調整弁を開放し、旋回流分離槽へ排液を取り込む。次に、水位センサーによって旋回流分離槽が排液によって満たされたと検知した時点で分離槽流入量調整弁を閉じ、所定時間静置して旋回流分離槽内に舞い上がった異物を沈降した後に分離槽流入量調整弁を開放して所定流量となるように処理量調整弁を調整することで旋回流分離槽が排液で満たされていない状態から運転を開始した場合に、旋回流分離槽内に異物が舞い上がり処理液へ混入することを防ぐことができる。
【００１７】
本発明の第３の実施の形態は、第１、第２の実施の形態における異物分離装置において、旋回流分離槽の下部に前記旋回流分離槽と排液返送管とを結ぶ異物返送接続管に異物返送調整弁を備え、前記旋回流分離槽に溜まった異物を排出するために通常閉じられた前記異物返送調整弁を所定時間経過毎に開くものである。本実施の形態によれば、旋回流分離槽に沈降し溜まった異物を自動的に排出し、配管の詰まりを防止し、安定した処理液を得ることができる。
【００１８】
本発明の第４の実施の形態は、第１、第２の実施の形態における異物分離装置において、旋回流分離槽の下部に旋回流分離槽と排液返送管とを結ぶ異物返送接続管に開度を調整できる異物返送調整弁を備えたものである。本実施の形態によれば、旋回流分離槽に沈降し溜まった異物を自動的に排出して配管の詰まりを防止し、安定した処理液を得ることができる。
【００１９】
本発明の第５の実施の形態は、第１、第２の実施の形態における異物分離装置において、旋回流分離槽の下部に旋回流分離槽と排液返送管とを結ぶ異物返送接続管を備え、前記異物返送接続管に前記排液取り込みポンプの運転と停止によって、旋回流分離槽内へ沈降した異物を排出する異物返送調整弁を設けたものである。本実施の形態によれば、排液取り込みポンプの運転と停止によって異物返送調整弁を制御することにより旋回流分離槽に沈降し溜まった異物を自動的に排出することができ、配管の詰まりを防いで安定した処理液を得ることができる。
【００２０】
本発明の第６の実施の形態は、第１、第２の実施の形態における異物分離装置において、前記排液返送管に開度を調整できる排液加圧弁を設けたものである。本実施の形態によれば、排液取り込みポンプの能力不足や配管の詰まりなどで旋回流分離槽へ排液を送り込む圧力が不足した場合に、排液加圧弁の開度を調整することにより処理流量の調整を行うことができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明による実施例の異物分離装置について、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１と図２は、本発明による一実施例の異物分離装置を示す構成図である。
【００２３】
図１に示すように工場や下水処理場などから排出される排液や汚泥は、排液貯留槽１に貯留されている。この排液や汚泥に対して何らかの処理を施して再利用や減容を行う場合には、排液に含まれる異物を除去する必要が生じる。図１で排液は排液貯留槽１から排液取り込みポンプ２によって加圧され、排液取り込み管３を通り、旋回流分離槽６へ流入する少量の被処理液と、排液貯留槽１へ戻る残りの排液とに分岐する。分岐後、少量の被処理液は分離槽流入管４と分離槽流入管４に設けられた分離槽流入量調整弁５を通り、旋回流分離槽６へ流入し、旋回流分離槽６によって異物を除去された処理液は処理液流出管８を通り、処理量調整弁１０と処理量流量計１１を通って流出する。一方、旋回流分離槽６内に沈降した異物は、所定時間間隔毎または連続的に異物返送接続管１２と異物返送調整弁１３を経由して排液返送管１４へ流入し、排液貯留槽１へと返流する。ここで、異物返送調整弁１３は、開閉動作のみの電動バルブを用いて所定時間間隔毎に旋回流分離槽６に沈降した異物を排出してもよいし、比例制御式の電動バルブを用いて処理量流量計１１の値に連動して開度を調整することで旋回流分離槽６に沈降した異物を連続的に排出してもよいし、排液取り込みポンプ２の運転と停止によって開閉する異物返送逆止弁２４を使用してもよい。旋回流分離槽６へ流入する被処理液の流量は、排液貯留槽１へ返流する流量に対して少ないため、旋回流分離槽６の容量を小さくすることができ、異物分離装置をコンパクトにすることが可能となる。また、被処理排液と返流する排液の流量は被処理排液３割に対して返流する排液７割以上の割合とするのが効果的である。また、旋回流分離槽６へ流入しない排液と旋回流分離槽６へ沈降した異物を別途に設けた異物貯留槽へ貯留してもよい。旋回流分離槽６のケーシングは、円筒状の胴部分である旋回流分離槽ケーシング６Ａとおわん状の旋回流分離槽底面６Ｂとで構成されている。旋回流分離槽のケーシングの胴部分である旋回流分離槽ケーシング６Ａには、処理液が旋回流分離槽６に流入する分離槽流入管４と処理液が流出する処理液流出管８が旋回流分離槽６内に突き出している。排液が流入する分離槽流入管４は、処理液流出管８より下側にありおわん状の底部分である旋回流分離槽底面６Ａよりも上側に配置されている。分離槽流入管４の先端はエルボとなっており、旋回流分離槽６内でケーシングの接線方向へ排液が流出し、旋回流を発生させることが可能となっている。処理液流出管８の取出し位置は旋回流分離槽６内の水面より下にあり、流出口の方向は上側に向いており、旋回流分離槽６の水面に浮上した浮遊性の異物や、おわん状の底部である旋回流分離槽底面６Ｂに沈降した沈降性の異物や旋回流による慣性力で旋回流分離槽の外周へ分離された異物を除去した処理液の排出が可能となっている。また、浮遊物返送管１６は旋回流分離槽６の上面から排液を排液貯留槽１へ返流する排液返送管１４へつながっているため、水面に浮上した浮遊性の異物は浮遊物返送管１６より流出し、排液貯留槽１へ返送することが可能となっている。また、おわん状の底部分である旋回流分離槽底面６Ｂに沈降した沈降性の異物は、異物返送接続管１２と異物返送調整弁１３を経由し、排液貯留槽１へ返送することが可能となっている。ここで、処理液が流出する処理液流出管８の取出口は水面より下側となっているため、旋回流分離槽６内へ溜まった空気が完全に抜けないという課題が生じる。このため、旋回流分離槽の上部へ空気抜きバルブ７を設け、旋回流分離槽６内へ溜まる空気を外部へ排出するようにしている。このため旋回流分離槽６へ圧力がかからずケーシングの強度を低く抑えることができ、旋回流分離槽のコンパクト化と低コスト化を実現できるようになる。
また、排液取り込みポンプ２の能力不足や排液取り込み管３の詰まりなどによって、処理液の流量が処理液流量計１１によって所定流量を下回ったと検知された場合は、処理量調整弁１０を開いたり、排液加圧弁１５を絞ったりすることで所定流量を確保するように自動的に調節を行うようになっている。また、本異物分離装置の起動時などにおいて旋回流分離槽６内に排液が満たされていない状態から運転を開始した場合には、旋回流分離槽６内へ流れ込む排液によって旋回流分離槽６内が撹拌され、効果的に異物の沈降が行われず処理液に異物が混入する可能性がある。そこで、旋回流分離槽６へ水位センサー９を設置し、旋回流分離槽６が排液で満たされていない状態から運転を開始した場合には、水位を水位センサー９によって検知し、排液によって旋回流分離槽６が満たされた時点で分離槽流入量調整弁５を閉じ、所定時間旋回流分離槽６に静置して異物を沈降させ、旋回流分離槽内６内が安定した後で分離槽流入弁５を開放し、所定の処理流量となるように処理量流量計１１と処理量調整弁１０によって処理量を調整する。
【００２４】
図２に示す異物分離装置は、図１の異物分離装置に対して、排液を排液取り込みポンプ２によって加圧して排液取り込み管３より乱流沈殿槽１７へ流入させ、前記乱流沈殿槽１７で処理された少量の処理液を旋回流分離槽６へ流入させるとともに前記乱流沈殿槽１７の下部から排液返送管１４で残りの排液を排液貯留槽１へ返流するようになっている。ここで、前記排液返送管１４には流量調整用の排液加圧弁が設けられている。すなわち、旋回流分離槽６への前処理として乱流沈殿槽１７を設けた構成が図２に示す異物分離装置である。
【００２５】
図３は本発明の一実施例の異物分離装置の旋回流分離槽６に用いる異物返送接続管１２に設置する異物返送逆止弁２４の構造を示したものである。異物返送逆止弁２４はケーシング２０とボール２３と上押さえ板２１と下押さえ板２２とから構成されている。異物返送逆止弁２４の上下にかかる圧力差によってボールが上下し、流体の流れを制御するものである。
【００２６】
図４は本発明の一実施例による異物分離装置の異物返送逆止弁２４の動作を示したものである。図４（ａ）では排液返送管１４内を流れる排液の静圧によってボール２３は上側へ押し上げられることにより、旋回流分離槽６内に沈降した異物や排液が排液返送管１４へ流出しないように栓の役目をしている。一方、図４（ｂ）では排液返送管１４内を排液が流れていないため、ボール２３は旋回流分離槽６内に沈降した異物や排液によって押し下げられ、異物や排液が流出するようになっている。このように、異物返送調整弁１３を異物返送接続管１２に設置することによって、別途電動バルブなどを使用せずに排液取り込みポンプ２の運転と停止によって、旋回流分離槽６内へ沈降した異物の排出が可能となっている。
【００２７】
図５は本発明の一実施例による異物分離装置の制御方法を示すタイムチャート図である。
【００２８】
（Ｓ１区間）
まず、運転を開始すると分離槽流入量調整弁５と異物返送調整弁１３が閉じ、排液加圧弁１５と処理量調整弁１０が開く、次に水位センサー９によって旋回流分離槽６内の排液のレベルを検知し、旋回流分離槽６内が排液によって満たされていない場合は分離槽流入量調整弁５を開き旋回流分離槽６へ排液を導入する。水位センサー９によって旋回流分離槽６内が排液によって満たされた場合は、分離槽流入量調整弁５を閉じ、旋回流分離槽６内への排液の流入を止める。
【００２９】
（Ｓ２区間）
所定時間が経過した後に分離槽流入量調整弁５を開き、所定流量となるように処理量調整弁１０の開度を調節する。ここで、排液加圧弁１５は開いているが、処理流量が所定の流量に到達しない場合は排液加圧弁１５の開度を調節する。
【００３０】
（Ｓ３区間）
所定時間間隔毎に旋回流分離槽６内に沈降した異物を排出する。まず、排液取り込みポンプ２を停止し、分離槽流入調整弁５を閉じる、次に異物返送調整弁１３を所定時間の間開いて旋回流分離槽内に沈降した異物を排出する。
【００３１】
（Ｓ４区間）
旋回流分離槽６内に沈降した異物を排出した後は、再度排液取り込みポンプ２の起動を行う。つまり、排液取り込みポンプ２が運転し、旋回流分離槽６内が排液によって満たされていない場合は異物返送調整弁１３を閉じ、分離槽流入量調整弁５が開き、旋回流分離槽６へ排液を導入する。水位センサー９によって旋回流分離槽６内が排液によって満たされた場合は、分離槽流入量調整弁５を閉じ、旋回流分離槽６内への排液の流入を止める。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、排液貯留槽から取り込む排液の一部を旋回流分離槽へ流入して異物を除去し処理液として取り出し、残りの排液を排液貯留槽へ返送することでフィルターを使用しない異物分離装置を実現することができる。
【００３３】
また、本発明は乱流沈殿槽で沈降性物質を除去し、さらに旋回流分離槽にて浮遊性物質と沈降性物質、特にトイレットペーパーなどのセルロースからなるノリ状の繊維質などの異物を分離することでフィルターを使用しない異物分離装置を実現することができる。
【００３４】
また、特に本発明は異物分離槽の排液取り込みポンプ起動時において、旋回流分離槽を一定時間静置することで異物の少ない安定した処理液を得ることを実現できる。
【００３５】
また、本発明は異物返送調整弁を排液取り込みポンプと連動させて所定時間間隔毎に開閉することにより、自動的に旋回流分離槽内に沈降した異物を排出できる異物分離装置を実現することができる。
【００３６】
また、本発明は異物返送調整弁を処理液流量計と連動させて開度を調整することにより、連続的に旋回流分離槽内に沈降した異物を排出できる異物分離装置を実現することができる。
【００３７】
また、本発明は旋回流分離槽下部に設けた異物返送調整弁を排液取り込みポンプの運転と停止によって開閉することで異物を排出できる異物分離装置を実現することができる。
【００３８】
また、本発明は排液返送管に設けた排液加圧弁の開度を調整することにより旋回流分離槽への流量を調整できる異物分離装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例の異物分離装置を示すブロック構成図
【図２】本発明による一実施例の異物分離装置を示すブロック構成図
【図３】本発明による一実施例の異物返送調整弁の断面図
【図４】（ａ）本発明による一実施例の異物返送調整弁の断面図
（ｂ）同図
【図５】本発明による一実施例の異物分離装置のタイムチャート
【符号の説明】
１ 排液貯留槽
２ 排液取り込みポンプ
３ 排液取り込み管
４ 分離槽流入管
５ 分離槽流入量調整弁
６ 旋回流分離槽
６Ａ 旋回流分離槽ケーシング
６Ｂ 旋回流分離槽底面
７ 空気抜きバルブ
８ 処理液流出管
９ 水位センサー
１０ 処理量調整弁
１１ 処理量流量計
１２ 異物返送接続管
１３ 異物返送調整弁
１４ 排液返送管
１５ 排液加圧弁
１６ 浮物物返送管
２０ ケーシング
２１ 上押さえ板
２２ 下押さえ板
２３ ボール
２４ 異物返送逆止弁
Claims (6)
- 排液の処理法において、排液貯留槽から排液を取り込む排液取込みポンプおよび排液取込み管と、前記排液取込み管から枝分れした一方に排液の一部を旋回流分離槽へ取り込むための分離槽流入管および分離槽流入量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた空気抜きバルブと、前記旋回流分離槽から処理液を取り出す処理液流出管と、前記処理液流出管に設けた処理量調整弁と、前記排液取込み管から枝分れした他方に排液を排液貯留槽へ返送する排液返送管と、前記旋回流分離槽に水位センサーとを備えた異物分離装置であって、前記水位センサーによって前記旋回流分離槽が排液によって満たされていないと検知した場合に前記排液取り込みポンプを駆動し、前記分離槽流入量調整弁を開放して前記旋回流分離槽へ排液を取り込み、前記水位センサーによって前記旋回流分離槽が排液によって満たされたと検知した時点で前記分離槽流入量調整弁を閉じ、所定時間経過後に前記分離槽流入量調整弁を開放して所定流量となるように前記処理量調整弁を調整することを特徴とする異物分離装置。
- 排液の処理法において、排液貯留槽から乱流沈殿槽へ排液を取り込む排液取り込みポンプおよび排液取り込み管と、前記乱流沈殿槽と旋回流分離槽とを結び前記乱流沈殿槽からの処理液を前記旋回流分離槽へ流入させる槽間接続管および分離槽流入量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた空気抜きバルブと、前記旋回流分離槽から処理液を取り出す処理液流出管と、前記処理液流出管に設けた処理量調整弁と、前記旋回流分離槽に設けた水位センサーと、前記乱流沈殿槽下部に排液返送管とを備えた異物分離装置であって、前記水位センサーによって前記旋回流分離槽が排液によって満たされていないと検知した場合に前記排液取り込みポンプを駆動し、前記分離槽流入量調整弁を開放して前記旋回流分離槽へ排液を取り込み、前記水位センサーによって前記旋回流分離槽が排液によって満たされたと検知した時点で前記分離槽流入量調整弁を閉じ、所定時間経過後に前記分離槽流入量調整弁を開放して所定流量となるように前記処理量調整弁を調整することを特徴とする異物分離装置。
- 前記旋回流分離槽の下部に前記旋回流分離槽と前記排液返送管とを結ぶ異物返送接続管に異物返送調整弁を備え、前記旋回流分離槽に溜まった異物を排出するために通常閉じられた前記異物返送調整弁を所定時間経過毎に開くことを特徴とする請求項１または２に記載の異物分離装置。
- 前記旋回流分離槽の下部に前記旋回流分離槽と前記排液返送管とを結ぶ異物返送接続管に開度を調整できる異物返送調整弁を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の異物分離装置。
- 前記旋回流分離槽の下部に前記旋回流分離槽と前記排液返送管とを結ぶ異物返送接続管を備え、前記異物返送接続管に前記排液取り込みポンプの運転と停止によって、旋回流分離槽内へ沈降した異物を排出する異物返送調整弁を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の異物分離装置。
- 前記排液返送管に開度を調整できる排液加圧弁を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の異物分離装置。
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