JP3817146B2

JP3817146B2 - 沈殿装置におけるレーキ

Info

Publication number: JP3817146B2
Application number: JP2001101423A
Authority: JP
Inventors: 稔早川; 俊彦安部
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002292208A

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沈降分離させて被処理液を清澄化する凝集沈殿装置等の沈殿装置に関し、特に沈殿槽の底部に堆積される汚泥の共廻りという現象を防止するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
凝集沈殿装置は、沈降分離方式の水処理装置の一種であり、原廃水等の被処理液に含まれている懸濁物質等を適当な添加剤により凝集しフロック化し、被処理液から懸濁物質等を沈殿除去しようとするものである。
【０００３】
この種の凝集沈殿装置としては、特公平１−３８５２３号公報によって開示されたものが知られている。この公報に記載された凝集沈殿装置は、図４に概略的に示すように、懸濁物質等の凝集を行う筒状のミキシングチャンバ１が沈殿槽２内の中心に直立状態で設けられており、ミキシングチャンバ１内の凝集フロックを有する被処理液は、ディストリビュータ３により沈殿槽２内に分配供給されるようになっている。
【０００４】
沈殿槽２内では、被処理液中の凝集フロックが沈降分離し、沈殿槽２の底部にて汚泥層を形成する。その一方で、沈殿槽２の上部には上澄液が上昇していき、上層の上澄液は清澄なものとなり、処理済み液として沈殿槽２の流出口４から槽外部に取り出される。沈殿槽２の底部に形成された汚泥層は、沈殿槽２内で回転駆動されるレーキ５によって槽底部の中央に設けられた汚泥引抜き用凹部６に掻き寄せられ、濃縮された均質なものとなる。そして、汚泥引抜き用凹部６に集められた汚泥は、汚泥引抜きポンプ７によって随時引き抜かれ、汚泥層の界面が一定の高さに維持されるようになっている。
【０００５】
従来一般のレーキ５は、図４に示すように、沈殿槽２と同軸に配置された回転可能な回転シャフト８の下端部に設けられており、センタシャフト８から外方に延びる２本の旋回シャフト５ａと、各旋回シャフト５ａから下方に延びる複数の支持ロッド５ｂの下端にそれぞれ取り付けられた掻寄せ用ブレード５ｃとから構成されている。また、図５からも理解される通り、掻寄せ用ブレード５ｃは、旋回シャフト５ａの旋回に伴って汚泥を槽中心側に押し動かすことができるよう、旋回シャフト５ａの軸線に対して斜めに向けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来のレーキ５においては、汚泥の共廻りと称される現象が生ずることがある。すなわち、レーキ５の回転駆動によって、本来ならば汚泥は槽中心側に掻き寄せられていくが、何らかの原因により汚泥が槽中心側に移動せず圧縮されていき、やがてレーキ５と一体となって汚泥層全体が槽底面上で回転するという現象が生ずることがある。
【０００７】
このような汚泥共廻りが生じた場合、汚泥層は濃縮されず、また汚泥層の界面高さが上昇し、凝集沈殿装置の所期の機能を奏し得ないこととなる。かかる場合には、凝集沈殿装置の運転を停止し、沈殿槽２内の清掃を行う必要があり、被処理液の処理効率が大幅に低下してしまう。
【０００８】
かかる問題は、凝集フロックを沈殿槽内で形成しない型式のレーキ汚泥濃縮式の沈殿装置においても同様に生じるものである。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、凝集沈殿装置等の沈殿装置における汚泥共廻りを防止するための手段を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者らは種々検討した結果、従来構成においては、図５に示すように、隣合う掻寄せ用ブレード５ｃ₁，５ｃ₂間の間隔が狭く、各掻寄せ用ブレード５ｃ₁の内側端部の回転半径ｒ₁が、その内側に隣接配置された掻寄せ用ブレード５ｃ₂の外側端部の回転半径ｒ₂と同一又はそれよりも小さいことに着目した。そして、そのような構成では、各旋回シャフト５ａにおける或る掻寄せ用ブレード５ｃ₁が汚泥を槽中心に押動させた場合、その一部が内側の掻寄せ用ブレード５ｃ₂の旋回方向背面に当たり、それ以上の槽中心側への移動が妨げられる場合があるため、徐々に隣合うブレード５ｃ₁，５ｃ₂間で汚泥が圧縮されることがあり、これが汚泥共廻りの一因となっていることを見出した。
【００１１】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質等を沈降分離させて被処理液を清澄化する沈殿装置において用いられるレーキであって、沈殿槽内に垂直に配置された回転シャフトと、回転シャフトを回転駆動する駆動手段と、回転シャフトから外方に延び、互いに周方向に等間隔に配置された少なくとも３本の旋回シャフトと、旋回シャフトのそれぞれに所定の間隔で取り付けられ、回転シャフトが回転駆動された場合に沈殿槽の底部の汚泥を沈殿槽の中央部に掻き寄せる複数枚の掻寄せ用ブレードとを備え、旋回シャフトの各々における一の掻寄せ用ブレードの内側端部の回転半径が、前記一の掻寄せ用ブレードの内側に隣接配置された他の掻寄せ用ブレードの外側端部の回転半径よりも大きく、且つ、一の旋回シャフトにおける隣合う掻寄せ用ブレードの軌跡間の間隙上を、前記一の旋回シャフトに隣接する他の旋回シャフトにおける前記掻寄せ用ブレードがそれぞれ通過するよう、掻寄せ用ブレードが配置されていることを特徴としている。
【００１２】
このような構成では、各旋回シャフトにおける掻寄せ用ブレード間の間隔が広く、汚泥がこれらのブレード間で押し固められることが回避される。また、旋回方向において掻寄せ用ブレードは互い違いに配置されることになるので、槽底部上で汚泥を停滞させることなく、逐次、汚泥を槽中心側に移動させることができる。更に、旋回シャフトの本数を３本以上としていることから、ブレード数の減少防止、ひいては濃縮効率の低下を防止することができる。
【００１３】
なお、旋回シャフトは、周方向に９０度間隔に配置された４本とすることが、組立やバランス等が好適である。
【００１４】
また、沈殿槽内に直立状態で配設され、被処理液及び添加剤が導入され混合・撹拌されるミキシングチャンバと、ミキシングチャンバ内の被処理液を沈殿槽内に分配供給するディストリビュータとを備える凝集沈殿装置においては、汚泥層の界面の高さ制御が処理性能の観点から極めて重要であるため、本発明のレーキは凝集沈殿装置に適用されることが有効である。かかる場合、ディストリビュータを回転駆動する回転シャフトの下端部分にレーキの旋回シャフトを取り付けることが、装置構成の簡略化の点から好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明によるレーキが設けられた汚泥濃縮装置の一種である凝集沈殿装置を概略的に示す断面図である。図１に示す凝集沈殿装置１０は、原廃水等の被処理液から懸濁物質や凝集フロックを沈降分離し、清澄化された上澄液を処理済み液として取り出すことのできる沈殿槽１２と、その内側に配置され、被処理液中の懸濁物質等を予め凝集しフロック化するためのミキシングチャンバ１４とを備えている。
【００１７】
ミキシングチャンバ１４は、沈殿槽１２の側壁上縁部に掛け渡された架台１６の中央部から垂設された細長い略円筒体である。ミキシングチャンバ１４の上部には、被処理液が輸送されてくる導入管１８が接続されている。また、ミキシングチャンバ１４には、被処理液中の懸濁物質等を凝集させフロックを形成する各種添加剤を注入するための注入ノズル２０が配置されている。
【００１８】
ミキシングチャンバ１４内には、被処理液と添加剤とを混合し撹拌するためのミキサ２２が内蔵されており、架台１６に取り付けられた駆動装置２４により回転駆動されるようになっている。また、ミキサ２２の中心部には回転シャフト２６が垂直方向延びている。回転シャフト２６の上部は架台１６にて軸支されており、架台１６上の駆動装置２８により回転駆動される。
【００１９】
回転シャフト２６の下部部分はミキシングチャンバ１４の下端よりも下方に突出している。回転シャフト２６のこの下部部分にはディストリビュータ３０が固定されている。回転シャフト２６は回転駆動されるため、ディストリビュータ３０も回転シャフト２６と共に回転され、ミキシングチャンバ１４内の被処理液を沈殿槽２２内に均等に分配供給することができるようになっている。
【００２０】
回転シャフト２６は、ディストリビュータ３０よりも下方に延長されており、その下端部にはレーキ３２及びコーンスクレーパ３４が固定されている。レーキ３２は、被処理液中の凝集フロックが沈降して堆積する汚泥を濃縮すると共に、槽底面中央の汚泥引抜き用凹部３６に汚泥を掻き寄せるためのものである。コーンスクレーパ３４は汚泥引抜き用凹部３６内に配され、凹部３６の内壁面の汚泥を刮ぎ落とす等の機能を有している。この凹部３６は沈殿槽１２の基礎３８に形成された汚泥引抜管４０と接続されている。汚泥引抜管４０は汚泥引抜ポンプ４２に接続されている。
【００２１】
一方、沈殿槽１２内の上部にはトラフ（集水樋）５２が設けられており、このトラフ５２の上縁を越えた沈殿槽１２内の被処理液の上澄液が処理済み液として、沈殿槽１２に設けられた流出口５４から槽外部に流出されるようになっている。
【００２２】
ここで、レーキ３２の構成を更に詳細に説明する。図２に示すように、レーキ３２は、回転シャフト２６の下端部から外方に向かって略水平方向に延びる４本の旋回シャフト４４を有している。これらの旋回シャフト４４は９０度間隔で配置されている。各旋回シャフト４４は、その中心軸線に直交する断面の形状が略矩形となっており、幅（水平方向の幅）は一定とされているのに対して、高さ（垂直方向における幅）は外端部に向かって漸次減じられている。これは、旋回時に旋回シャフト４４にかかる負荷を低減するためである。
【００２３】
また、各旋回シャフト４４には複数本の支持ロッド４６が垂直下方に延びるよう取り付けられている。各旋回シャフト４４における隣合う支持ロッド４６間の間隔は一定とされている。
【００２４】
図３に明示するように、各支持ロッド４６の下端にはアングル鋼４８が溶接等の手段により支持ロッド４６に対して横向きに結合されている。アングル鋼４８の下縁部には、或る程度の弾性を有する合成樹脂からなる掻寄せ用ブレード５０が取り付けられている。掻寄せ用ブレード５０の下縁部は沈殿槽１２の底面、すなわち基礎３８の上面に接し、その状態となるよう支持ロッド４６、アングル鋼４８及び掻寄せ用ブレード５０の取付位置や寸法が適宜調整されている。なお、凝集フロックの密度が高く、濃縮しやすい等、汚泥の性質によっては掻寄せ用ブレード５０を基礎３８から一定の間隔（この間隔は汚泥の性質により調整する）で離間させて取り付けてもよい。この場合には、掻寄せ用ブレード５０は鋼板製としてもよい。
【００２５】
また、掻寄せ用ブレード５０は、そのブレード５０が取り付けられている旋回シャフト４４の中心軸線に対して所定の傾斜角θ、図示実施形態では５５度の角度をもって斜めに取り付けられている。傾斜の向きは、旋回シャフト４４の旋回方向で定まる。すなわち、旋回シャフト４４が旋回した場合に、旋回方向前面となるブレード５０の面に接した汚泥に対して槽中心側の押圧力が作用する向きとされている。別言するならば、各掻寄せ用ブレード５０の外側端部は、当該掻寄せ用ブレード５０の内側端部よりも旋回シャフト４４の旋回方向において前方に配置されている。なお、掻寄せ用ブレード５０の傾斜角θは、旋回速度によっても適宜変更されるものである。
【００２６】
更に、本実施形態では、各旋回シャフト４４における隣合う掻寄せ用ブレード５０間の間隔は十分に広く開けられており、或る掻寄せ用ブレード５０の内側端部の回転半径（回転シャフトの中心軸線からの水平距離）が、その内側に隣接配置された掻寄せ用ブレード５０の外側端部の回転半径よりも大きくされている。
【００２７】
また、一直線に延びる１対の旋回シャフト４４（以下、適宜、区別のため添字ａを付す）における掻寄せ用ブレード５０と、もう１対の旋回シャフト４４（以下、適宜、区別のために添字ｂを付す）における掻寄せ用ブレード５０とは、その取付位置が異なっている。例えば、旋回シャフト４４ａの掻寄せ用ブレード５０は４枚あり、これに９０度の角度で隣接する旋回シャフト４４ｂの掻寄せ用ブレード５０は３枚ある。そして、回転シャフト２６を回転させた場合に、旋回シャフト４４ａにおける掻寄せ用ブレード５０が描く軌跡の間の３本の間隙Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃上を、旋回シャフト４４ｂにおける３枚の掻寄せ用ブレード５０がそれぞれ通過するように、掻寄せ用ブレード５０が位置決めされている。より詳細に述べるならば、図２に基づいて、旋回シャフト４４ａにおける各掻寄せ用ブレード５０の内側端部の回転半径をそれぞれｒ_ia1，ｒ_ia2，ｒ_ia3，ｒ_ia4…ｒ_ian、外側端部の回転半径をそれぞれｒ_oa1，ｒ_oa2，ｒ_oa3，ｒ_oa4…ｒ_ianとし、旋回シャフト４４ｂにおける各掻寄せ用ブレード５０の内側端部の回転半径をそれぞれｒ_ib1，ｒ_ib2，ｒ_ib3、…ｒ_ibm、外側端部の回転半径をそれぞれｒ_ob1，ｒ_ob2，ｒ_ob3…ｒ_obmとするならば、次式を満たすよう掻寄せ用ブレード５０は配置されている。
【００２８】
ｒ_obm≧ｒ_oan
ｒ_oa(n+1）≧ｒ_ibm
（ｎは、旋回シャフト４４ａにおける最も外側のブレード５０から数えてｎ番目のブレード５０を表し、ｍは、旋回シャフト４４ｂにおける最も外側のブレード５０から数えてｎ番目のブレード５０を表す。）
このような構成のレーキ３２を備える凝集沈殿装置１０にて清澄な処理済み液を得ようとする場合、被処理液は、導入管１８からミキシングチャンバ１４内に供給される。ミキシングチャンバ１４内においては、注入ノズル２０から添加剤が任意のタイミングで添加される。そして、ミキシングチャンバ１４内の被処理液と添加剤とはミキサ２２によって撹拌混合され、被処理液中の懸濁物質等が凝集して凝集フロックを形成する。
【００２９】
凝集フロックを含む被処理液はディストリビュータ３０から沈殿槽１２内に供給される。ディストリビュータ３０は駆動装置２８により回転駆動されているので、被処理液は沈殿槽１２内に均等に分配される。これにより、沈殿槽１２内には均等な上昇流が発生する。被処理液の上昇流における粗大な凝集フロック等は重力により沈降分離して、沈殿槽１２の底部に汚泥層Ａを形成する。そして、スラッジブランケット型の運転方式にあっては、沈殿槽１２の中間部に、凝集フロックや懸濁物質等からなる懸濁・流動状態のスラッジブランケット層Ｂが形成される。スラッジブランケット層Ｂは上昇流に含まれる微細なフロック等を捕捉するので、沈殿槽１２内の被処理液の上層Ｃは極めて清澄な上澄液となる。そして、沈殿槽１２内の上層Ｃの上澄液はトラフ５２を越え、清澄な処理済み液として沈殿槽１２の流出口５４から系外に排出される。
【００３０】
一方、沈殿槽１２の底部では、回転シャフト２６の回転によって回転駆動されるレーキ３２によって汚泥層Ａが濃縮されると共に、槽中央部の汚泥引抜き用凹部３６に掻き寄せられるので、汚泥層Ａは濃縮された均質なものとなる。この際、旋回シャフト４４ａに固定された各掻寄せ用ブレード５０により槽中心側に押し動かされた汚泥は、隣合うブレード５０，５０間の間隔が十分に開けられているため、隣接する内側の掻寄せ用ブレード５０の旋回方向背面に押し付けられることはなく、図２の符号Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃で示される領域に進んだところで停留することになる。そして、この領域で停留した汚泥は、次に進んでくる旋回方向後方の旋回シャフト４４ｂの掻寄せ用ブレード５０により拾われ、槽中心側に押される。この場合も、当該旋回シャフト４４ｂにおける内側のブレード５０の背面に押し付けられることはなく、汚泥が押し固められていくことはない。
【００３１】
このように、掻寄せ用ブレード５０が隣接のものと十分な間隔をおき、且つ、旋回方向において互い違いに配列されていることから、汚泥は過度に圧縮されることはなく、円滑に槽中心の汚泥引抜き用凹部３６に到達することになる。従って、汚泥層Ａは常に安定した均質な濃縮状態に維持され、汚泥層Ａのコントロールが処理性能を大きく左右する凝集沈殿装置においては有効となる。
【００３２】
また、掻寄せ用ブレード５０の全枚数については、旋回シャフト４４を４本としていることから、従来構成の２本の旋回シャフトからなるレーキの場合と同数又はそれ以上とすることができ、汚泥の掻寄せ・濃縮化効率は従来構成と同等以上のものとなる。
【００３３】
その上、本実施形態の構成においては、従来構成と汚泥の掻寄せ・濃縮化効率が同じであっても、汚泥が軽い力で内側に進んでいくことから、レーキ３２を回転駆動させるためのトルクは若干小さくなる。凝集沈殿装置１０は長期にわたり連続運転を行うことから、トルクが僅かでも小さくなることは、省エネルギに寄与し、構成部品の寿命を延ばすという効果がある。
【００３４】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、旋回シャフトを３本、或いは５本以上とすることも可能である。
【００３５】
また、本発明は凝集沈殿装置におけるレーキに限られず、懸濁物質の凝集化のためのミキシングチャンバを有しない他の型式の汚泥濃縮式沈殿装置のレーキにも適用可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、レーキと共に汚泥層が回転する、いわゆる共廻り現象が防止され、汚泥を確実に沈殿槽から引き抜くことができる。従って、汚泥層を常に安定した状態に維持することができ、かかる沈殿装置から得られる処理済み液の水質を一定に維持することが可能となる。これによって、各種工業製品の品質向上や環境保全にも大いに寄与することが可能となる。
【００３７】
また、共廻り解消或いは共廻り防止のために従来においては、沈殿装置の運転を停止して沈殿槽内の清掃作業を行っていたが、本発明によればそのような作業は不要となり、或いはその回数が減じられるため、運転処理効率が向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるレーキを有する凝集沈殿装置を示す断面図であり、図２のＩ−Ｉ線に沿っての断面図である。
【図２】図１におけるII−II線に沿っての断面部分図である。
【図３】図１のレーキの一部を拡大して示す側面図である。
【図４】従来一般のレーキを有する凝集沈殿装置を示す断面図である。
【図５】図４のレーキの一部を拡大して示す平面図である。
【符号の説明】
１０…凝集沈殿装置、１２…沈殿槽、１４…ミキシングチャンバ、２６…回転シャフト、２８…駆動装置（駆動手段）、３０…ディストリビュータ、３２…レーキ、４４…旋回シャフト、４６…支持ロッド、４８…アングル鋼、５０…掻寄せ用ブレード５０。

Claims

沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質等を沈降分離させて被処理液を清澄化する沈殿装置において用いられる、前記沈殿槽の底部に堆積した汚泥を前記沈殿槽の中央部に掻き寄せて濃縮するためのレーキであって、
前記沈殿槽内に垂直に配置された回転シャフトと、
前記回転シャフトを回転駆動する駆動手段と、
前記回転シャフトから外方に延び、互いに周方向に等間隔に配置された少なくとも３本の旋回シャフトと、
前記旋回シャフトのそれぞれに所定の間隔で取り付けられ、前記回転シャフトが回転駆動された場合に前記沈殿槽の底部の汚泥を前記沈殿槽の中央部に掻き寄せる複数枚の掻寄せ用ブレードと、
を備え、
前記旋回シャフトの各々における一の掻寄せ用ブレードの内側端部の回転半径が、前記一の掻寄せ用ブレードの内側に隣接配置された他の掻寄せ用ブレードの外側端部の回転半径よりも大きく、且つ、
一の旋回シャフトにおける隣合う前記掻寄せ用ブレードの軌跡間の間隙上を、前記一の旋回シャフトに隣接する他の旋回シャフトにおける前記掻寄せ用ブレードがそれぞれ通過するよう、前記掻寄せ用ブレードが配置されていることを特徴とする沈殿装置におけるレーキ。
前記旋回シャフトが周方向に９０度間隔に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の沈殿装置におけるレーキ。
前記沈殿装置が、前記沈殿槽内に直立状態で配設され、被処理液及び添加剤が導入され混合・撹拌されるミキシングチャンバと、前記ミキシングチャンバ内の被処理液を前記沈殿槽内に分配供給し、前記ミキシングチャンバ内を延びる前記回転シャフトに固定され回転駆動されるディストリビュータとを備える凝集沈殿装置であり、
前記旋回シャフトが、前記ディストリビュータよりも下方に延びる回転シャフトの部分に取り付けられている請求項１又は２に記載の沈殿装置におけるレーキ。