JP3835988B2

JP3835988B2 - Coagulation reactor

Info

Publication number: JP3835988B2
Application number: JP2001044376A
Authority: JP
Inventors: 宏秋竹山; 寛幸松井
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2021-02-21
Also published as: JP2002239600A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凝集反応槽に関し、下水・廃水処理などで発生する汚泥を脱水するために高分子凝集剤などを添加・混合して凝集させる技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水・廃水処理などで発生する余剰汚泥は、減容化のために脱水・乾燥処理しているが、汚泥をそのままで脱水する事は非常に困難であり、凝集剤を添加して粗大フロックを形成することが必要不可欠である。
【０００３】
ところで、近年においては、汚泥に含まれる有機分の増加に伴う濃縮不良などにより汚泥の脱水性が悪化している。このために、脱水機へ投入する前に汚泥を濃縮することで、ろ過速度の増大、ケーキ含水率の低下を目指す試みも行われている。この濃縮手段としては、ドラムスクリーン式、攪拌槽式などがある。省スペースの観点から凝集と濃縮を同じ攪拌槽内で行う装置も開発されている。
【０００４】
従来の攪拌槽式の濃縮槽には例えば図８〜図９に示すものがある。この濃縮槽は外筒６１の内部にスクリーンをなす内筒６２を同心状に固定配置し、内筒６２の内部にスクレーパー６３を配置しており、内筒６２の内部に投入した凝集フロック６４を含む汚泥を内筒６２のスクリーンでろ過し、内筒６２を通過した分離液６５を外筒６１に設けた分離液排出系６６から槽外へ取り出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の濃縮手段であるドラムスクリーン式、攪拌槽式のものは、ベルトプレス等の開放型の脱水機を対象としており、大気圧下で使用している。一方、近年においては臭気対策などの課題からスクリュープレス等の密閉型・汚泥圧入式の脱水機が使用されている。
【０００６】
このため、従来のドラムスクリーン式、攪拌槽式の濃縮手段で濃縮した濃縮汚泥を密閉型・汚泥圧入式の脱水機で脱水する場合には、濃縮汚泥を脱水機へ圧入するためのポンプを別途に増設する必要があり、コストアップの要因となっている。また、濃縮汚泥がポンプを通過する間に凝集フロックが破壊される問題があった。さらに、従来の濃縮手段においてはスクリーンとして比較的目詰まりの少ないウェッジワイヤ方式のものを使用しているが、可逆的な目詰まりは避けられず、安全な運転のためには定期的、連続的な洗浄工程が必要であった。
【０００７】
また、図８〜図９に示した構成では、凝集フロック６４と分離液６５が内筒６２に向けて同じ方向に移動するために、粒径の小さな凝集フロック６４が内筒６２のスクリーンを通過する率が高くなって固形物回収率が悪化し、内筒６２に凝集フロック６４が付着して目詰まりが起こり易くなる。また、内筒６２に付着した凝集フロック６４を除去するスクレーパー６３が回転するために、スクレーパー６３によって凝集フロック６４を破壊することがある。
【０００８】
さらに、分離液排出系６６が外筒６１の一側に偏在することで、内筒６２のスクリーンを通過する分離液６５の分離液流束が分離液排出系６６に対向する部位において強くなり、内筒６２の全周にわたって均一な分離液流束を得ることができず、局所的な目詰まりが発生し易い。
【０００９】
本発明は上記した課題を解決するものであり、凝集と濃縮を一体に行なって省スペース化を図り、高圧力下の密閉空間で作動することにより別途にポンプを必要とせずに、密閉型・汚泥圧入式の脱水機へ供給することができ、連続した運転においても目詰まることのない凝集反応槽を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の凝集反応槽は、密閉空間をなす内部の一方側に凝集領域を形成するとともに他方側に濃縮領域を形成する反応槽と、反応槽の凝集領域に配置するインペラと、反応槽内の濃縮領域に軸心回りに回転自在に配置し、内部に分離液領域を形成する筒状スクリーンと、凝集領域に連通して凝集剤を伴った原汚泥を圧送する汚泥投入系と、濃縮領域に連通する汚泥排出系と、筒状スクリーンの分離液領域に連通する分離液排出系とを備えたものである。
【００１１】
上記した構成により、インペラおよび筒状スクリーンを回転駆動する状態で、汚泥投入系から凝集剤を伴った原汚泥を反応槽に所定圧力で圧入する。反応槽の凝集領域では回転するインペラによって原汚泥と凝集剤を攪拌することで凝集反応を生起して凝集フロックを形成する。凝集領域で形成した凝集フロックを伴う汚泥は後続の汚泥に押圧されて濃縮領域へと移動する。
【００１２】
この状態で筒状スクリーンの内外間には汚泥投入系の圧力に起因した所定差圧が存在し、この差圧を駆動圧力として筒状スクリーンが汚泥をろ過し、筒状スクリーンを通過した分離液が内部の分離液領域に流入し、濃縮領域に残る凝集フロックを含む汚泥が濃縮される。
【００１３】
このとき、筒状スクリーンが回転することで筒状スクリーンの周囲に存在する汚泥とスクリーン面との間で剪断力が作用し、筒状スクリーンに付着する凝集フロックがスクリーン面から離間し、セルフクリーニング効果が生じる。
【００１４】
また、筒状スクリーンの周囲に存在する汚泥が筒状スクリーンの回転に随伴して流動し、スクリーン面と反応槽の内周面との間の流路を周回する。周回する汚泥は、運動エネルギーを与えるスクリーン面に近い内層ほど流れが速く、摩擦抵抗を生じる反応槽の内周面に近い外層ほど流れが遅くなり、スクリーン面と反応槽の内周面との間において汚泥の流れに速度勾配が形成されるとともに遠心力が作用する。
【００１５】
このため、汚泥がスクリーン面と反応槽の内周面との間の流路を周回する間に、粒径が大きく抵抗の大きい凝集フロックほど反応槽の内周面に近い外層側へ移動し、凝集フロックを含まない上澄水がスクリーン面に近い内層側を流動することになり、凝集フロックと筒状スクリーンとの接触機会が少なくなってスクリーン面への凝集フロックの付着が抑制され、筒状スクリーンの目詰まりを防止でき、分離液と凝集フロックが逆方向へ移動することで、粒径の小さい凝集フロックが筒状スクリーンを通過する率が低くなり、固形物回収率が高まる。
【００１６】
筒状スクリーンを通過して内部の分離液領域に流入する分離液は分離液排出系を通して反応槽外へ排出する。このとき、スクリーン面全体において均一な分離液流束を得る上で、分離液領域に開口する分離液排出系の流入口は筒状スクリーンの回転中心に位置することが望ましいが、流入口が分離液領域の何れの位置にあっても、筒状スクリーンが回転することで流入口に対してスクリーン面の各部位が距離的に同条件で存在することになり、スクリーン面全体において均一な分離液流束を得ることができ、分離液流束の偏りに起因する局所的なスクリーンの目詰まりを防止できる。
【００１７】
濃縮領域の濃縮汚泥は反応槽に連通する汚泥排出系を通して槽外へ排出するが、粒径が大きく抵抗の大きい凝集フロックほど反応槽の内周面に近い外層側に集まるので排出する濃縮汚泥の濃度が高くなり、汚泥投入系から供給する原汚泥流量と分離液排出系を通して取り出す分離液流量との比率を汚泥の濃縮性に応じて調整することで固形物回収率を安定制御できる。
【００１８】
また、汚泥投入系の圧力を利用して次工程の脱水機へ圧入することができるので、凝集フロックを含む濃縮汚泥をポンプ等で再圧入することなく、従来の大気開放型濃縮機では適用が困難であった汚泥圧入式脱水機にも凝集フロックの破壊を伴わずに供給することができる。
【００１９】
請求項２に係る本発明の凝集反応槽は、筒状スクリーンの回転軸の内部に分離液排出系に連通する分離液流路を形成し、回転軸に内部の分離液流路と外部の分離液領域とを連通する開口部を形成したものである。
【００２０】
上記した構成により、分離液排出系の流入口が筒状スクリーンの回転中心に位置することで、スクリーン面全体において均一な分離液流束を得ることができる。
【００２１】
請求項３に係る本発明の凝集反応槽は、汚泥投入系に介装する流量計と、分離液排出系に介装する流量を可変調整可能な分離液ポンプと、流量計の出力信号を受けて分離液ポンプに設定流量を指示する演算器とを備え、演算器は汚泥投入系から反応槽に供給する原汚泥流量に対して分離液排出系を通して反応槽から取出す分離液流量の割合を設定比率に制御するものである。
【００２２】
上記した構成により、ろ過圧力は筒状スクリーンの内外間の差圧である。汚泥投入系における汚泥流量および圧力が一定であると、分離液の排出が遅速で分離液領域における背圧が大きい程に差圧が小さくなり、分離液の排出が早速で分離液領域における背圧が小さい程に差圧が大きくなる。
【００２３】
このため、凝集汚泥の濃縮性に応じて演算器における設定比率を調整し、分離液ポンプの回転速度の制御によりその設定流量を調整して分離液排出系を通して反応槽から取出す分離液流量を増減する。この原汚泥流量ｆ１と分離液流量ｆ２との比は、以下の関係を満たす範囲において決定する。
【００２４】
０．１≦（ｆ２／ｆ１）≦０．９
この操作により固形物の回収率を良好に維持できる。
請求項４に係る本発明の凝集反応槽は、汚泥投入系に介装する流量計と、分離液排出系に介装する開度を可変調整可能な調整弁と、流量計の出力信号を受けて調整弁に設定開度を指示する演算器とを備え、演算器は汚泥投入系から反応槽に供給する原汚泥流量に対して分離液排出系を通して反応槽から取出す分離液流量の割合を設定比率に制御するものである。
【００２５】
上記した構成により、凝集汚泥の濃縮性に応じて演算器における設定比率を調整し、調整弁の開度を制御して分離液排出系を通して反応槽から取出す分離液流量を増減する。この原汚泥流量ｆ１と分離液流量ｆ２との比は、以下の関係を満たす範囲において決定する。
【００２６】
０．１≦（ｆ２／ｆ１）≦０．９
この操作により固形物の回収率を良好に維持できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における凝集反応槽を図面に基づいて説明する。図１〜図２において、反応槽１は上部ケーシング１ａと下部ケーシング１ｂによって内部に密閉空間を形成しており、密閉空間には反応槽１の軸心方向の下方側に凝集領域２を形成し、反応槽１の軸心方向の上方側に濃縮領域３を形成しているが、上方側に凝集領域２を形成し、下方側に濃縮領域３を形成することも可能であり、汚泥の性状に由来する凝集フロックの沈降性に応じて選択する。
【００２８】
反応槽１の凝集領域２にはインペラ（攪拌羽根）４を配置し、反応槽１の外部にインペラ４の駆動装置４ａを配置しており、反応槽１の濃縮領域３には筒状スクリーン５を配置している。筒状スクリーン５は円筒部５ａが多数の孔を形成したろ材（鋼鈑、樹脂、セラミック等）を円筒形に形成したものであり、孔径は０．１〜１．５ｍｍである。円筒部５ａは回転によって液の流れの乱れを生じないように外周は極力平滑面であることが望ましい。円筒部５ａの上下端には端板５ｂを配置している。
【００２９】
凝集領域２の下部側には凝集剤を伴った原汚泥を圧送する汚泥投入系６を接続し、凝集領域２の上部側には汚泥排出系７を接続しており、汚泥排出系７は濃縮領域３に設けることも可能である。筒状スクリーン５の内部に形成した分離液領域８には分離液排出系９を接続している。
【００３０】
インペラ４の駆動軸１０と筒状スクリーン５の回転軸１１は着脱可能に連結している。回転軸１１は中空状をなして内部に分離液流路１２を形成し、外周面に分離液領域８に連通する複数の孔１３を設けており、回転軸１１はロータリージョイント１４を介して分離液排出系９に連通している。
【００３１】
筒状スクリーン５の外周のスクリーン面にはスクレーパー１５が摺接しており、スクレーパー１５は反応槽１に固定支持したもので、汚泥の流れを阻害しないように薄く形成している。
【００３２】
図３に示すように、筒状スクリーン５は上下の各端板５ｂに回転軸２１、２２を固定する構造でも良く、分離液排出系９に接続する上方の回転軸２１を中空状に形成している。
【００３３】
図６に示すように、汚泥投入系６は原汚泥を圧送する汚泥ポンプ２３と原汚泥流量を計測する汚泥流量計２４とを有しており、汚泥投入系６に接続する凝集剤供給系２５は薬液ポンプ２６と凝集剤流量を計測する薬液流量計２７とを有している。分離液排出系９は流量を可変調整可能な分離液ポンプ（定量ポンプ）２８を有しており、分離液ポンプ２８には汚泥流量計２４の出力信号を受けて分離液ポンプ２８に設定流量を指示する演算器２９を接続している。演算器２９は汚泥投入系６から反応槽１に供給する原汚泥流量に対して分離液排出系９を通して反応槽１から取出す分離液流量の割合を設定比率に制御するものである。汚泥排出系７は圧入式脱水機３０に接続している。
【００３４】
以下、上記した構成における作用を説明する。原汚泥は汚泥ポンプ２３により汚泥投入系６を通して圧送し、その途中において凝集剤供給系２５から薬液ポンプ２６で供給する凝集剤を添加し、凝集剤を伴って反応槽１に所定圧力で圧入する。
【００３５】
反応槽１の凝集領域２では駆動装置４ａにより回転するインペラ４によって原汚泥と凝集剤を攪拌して凝集反応を生起し、凝集フロックを形成する。凝集領域で形成した凝集フロックを伴った凝集汚泥は順次に濃縮領域３へと移動し、筒状スクリーン５の外周側へ流入する。
【００３６】
図４〜図５に示すように、濃縮領域３では筒状スクリーン５がインペラ４と一体に回転し、筒状スクリーン５の内外間に汚泥投入系６の圧力に起因した所定差圧が存在し、この差圧を駆動圧力として筒状スクリーン５が汚泥をろ過し、筒状スクリーン５を通過した分離液３２が内部の分離液領域８に流入し、濃縮領域３に残る凝集フロックを含む汚泥が濃縮される。
【００３７】
このとき、筒状スクリーン５が回転することで筒状スクリーン５の周囲に存在する汚泥とスクリーン面との間の境界で剪断力が作用し、筒状スクリーン５に付着する凝集フロック３１がスクリーン面から離間し、セルフクリーニング効果が生じる。また、固定したスクレーパー１５によっても確実にスクリーン面を更新できる。
【００３８】
筒状スクリーン５の周囲に存在する汚泥は筒状スクリーン５の回転に随伴して流動し、スクリーン面と反応槽１の内周面との間の流路を周回する。周回する汚泥は、運動エネルギーを与えるスクリーン面に近い内層ほど流れが速く、摩擦抵抗を生じる反応槽１の内周面に近い外層ほど流れが遅くなり、スクリーン面と反応槽１の内周面との間において汚泥の流れに速度勾配が形成されるとともに遠心力が作用する。
【００３９】
このため、汚泥が筒状スクリーン５のスクリーン面と反応槽１の内周面との間の流路を周回する間に、粒径が大きく抵抗の大きい凝集フロックほど反応槽１の内周面に近い外層側へ移動し、凝集フロックを含まない上澄水が筒状スクリーン５のスクリーン面に近い内層側を流動することになり、凝集フロック３１と筒状スクリーン５との接触機会が少なくなってスクリーン面への凝集フロック３１の付着が抑制され、筒状スクリーン５の目詰まりを防止できる。また、分離液３２と凝集フロック３１が逆方向へ移動することで、粒径の小さい凝集フロック３１が筒状スクリーン５を通過する率が低くなり、固形物回収率が高まる。
【００４０】
筒状スクリーン５を通過して内部の分離液領域８に流入する分離液は回転軸１１の孔１３を通して分離液流路１２へ流入して後に、分離液排出系９を通して反応槽１の外部へ排出する。
【００４１】
このとき、筒状スクリーン５の回転中心に位置する回転軸１１の孔１３が分離液領域８における分離液排出系９の流入口をなすことで、筒状スクリーン５のスクリーン面に対して分離液排出系９の流入口が偏在せず、スクリーン面の全体において均一な分離液流束を得ることができる。
【００４２】
さらに、分離液排出系９の流入口が分離液領域８の何れの位置にあっても、筒状スクリーン５が回転することで流入口に対してスクリーン面の各部位が距離的に同条件で存在することになり、スクリーン面全体において均一な分離液流束を得ることができ、分離液流束の偏りに起因する局所的なスクリーンの目詰まりを防止できる。
【００４３】
濃縮領域３の濃縮汚泥は反応槽１に連通する汚泥排出系７を通して槽外へ排出するが、粒径が大きく抵抗の大きい凝集フロックほど反応槽１の内周面に近い外層側に集まるので排出する濃縮汚泥の濃度が高くなる。
【００４４】
また、汚泥投入系６の圧力を利用して次工程の圧入式脱水機３０へ圧入することができるので、凝集フロック３１を含む濃縮汚泥をポンプ等で再圧入する必要がなく、凝集フロック３１の破壊を伴わずに供給することができる。
【００４５】
ところで、ろ過圧力は筒状スクリーン５の内外間の差圧である。汚泥投入系６における汚泥流量および圧力が一定であると、分離液の排出が遅速で分離液領域８における背圧が大きい程に差圧が小さくなり、分離液の排出が早速で分離液領域８における背圧が小さい程に差圧が大きくなる。
【００４６】
このため、凝集汚泥の濃縮性に応じて演算器２９における設定比率を調整し、分離液ポンプ２８の回転速度の制御により設定流量を調整して分離液排出系９を通して反応槽１から取出す分離液流量を増減する。この原汚泥流量ｆ１と分離液流量ｆ２との比は、以下の関係を満たす範囲において決定する。
【００４７】
０．１≦（ｆ２／ｆ１）≦０．９
このように、汚泥投入系６から供給する原汚泥流量と分離液排出系９を通して取り出す分離液流量との比率を汚泥の濃縮性に応じて調整することで固形物回収率を安定制御できる。
【００４８】
図７に示すように分離液ポンプ２８に代えて開度を可変調整可能な調整弁３３を使用することも可能である。
この場合には、凝集汚泥の濃縮性に応じて演算器２９における設定比率を調整し、調整弁３３の開度を制御して分離液排出系９を通して反応槽１から取出す分離液流量を増減し、原汚泥流量ｆ１と分離液流量ｆ２との比を以下の関係を満たす範囲において決定する。
【００４９】
０．１≦（ｆ２／ｆ１）≦０．９
この操作により固形物の回収率を良好に維持できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、筒状スクリーンが回転することで筒状スクリーンの周囲に存在する汚泥とスクリーン面との間で剪断力を生じ、筒状スクリーンに付着する凝集フロックをスクリーン面から離間させるセルフクリーニング効果を発揮できる。筒状スクリーンのスクリーン面と反応槽の内周面との間の流路を周回する汚泥はその流れに速度勾配と遠心力を伴うので、粒径が大きく抵抗の大きい凝集フロックほど反応槽の内周面に近くて流れの遅い外層側へ移動し、凝集フロックを含まない上澄水がスクリーン面に近く流れの速い内層側を流動することになり、凝集フロックと筒状スクリーンとの接触機会が少なくなってスクリーン面への凝集フロックの付着が抑制され、筒状スクリーンの目詰まりを防止でき、分離液と凝集フロックが逆方向へ移動することで、粒径の小さい凝集フロックが筒状スクリーンを通過する率が低くなり、固形物回収率を高めることができる。分離液領域に開口する分離液排出系の流入口が筒状スクリーンの回転中心に位置し、筒状スクリーンが回転することでスクリーン面全体において均一な分離液流束を得ることができ、分離液流束の偏りに起因する局所的なスクリーンの目詰まりを防止できる。汚泥投入系から供給する原汚泥流量と分離液排出系を通して取り出す分離液流量との比率を汚泥の濃縮性に応じて調整することで固形物回収率を安定制御できる。汚泥投入系の圧力を利用して次工程の脱水機へ圧入することができるので、凝集フロックを含む濃縮汚泥をポンプ等で再圧入することなく、従来の大気開放型濃縮機では適用が困難であった汚泥圧入式脱水機にも凝集フロックの破壊を伴わずに供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における凝集反応槽を示す縦断面図である。
【図２】同実施の形態における筒状スクリーンを示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態における筒状スクリーンを示す断面図である。
【図４】本発明の凝集反応槽における作用を示す模式図である。
【図５】本発明の凝集反応槽における作用を示す模式図である。
【図６】本発明の凝集反応槽の運転制御機器構成を示す模式図である。
【図７】本発明の凝集反応槽の他の運転制御機器構成を示す模式図である。
【図８】従来の凝集反応槽を示す断面図である。
【図９】同凝集反応槽における作用を示す模式図である。
【符号の説明】
１反応槽
１ａ上部ケーシング
１ｂ下部ケーシング
２凝集領域
３濃縮領域
４インペラ（攪拌羽根）
４ａ駆動装置
５筒状スクリーン
５ａ円筒部
５ｂ端板
６汚泥投入系
７汚泥排出系
８分離液領域
９分離液排出系
１０駆動軸
１１回転軸
１２分離液流路
１３孔
１４ロータリージョイント
１５スクレーパー
２１，２２回転軸
２３汚泥ポンプ
２４汚泥流量計
２５凝集剤供給系
２６薬液ポンプ
２７薬液流量計
２８分離液ポンプ（定量ポンプ）
２９演算器
３０圧入式脱水機
３１凝集フロック
３２分離液
３３調整弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an agglomeration reaction tank, and relates to a technique for adding and mixing a polymer flocculant to aggregate sludge generated in sewage / wastewater treatment and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, excess sludge generated in sewage / wastewater treatment has been dehydrated and dried for volume reduction, but it is very difficult to dehydrate sludge as it is, and it is coarse by adding a flocculant. It is essential to form a floc.
[0003]
By the way, in recent years, the dewaterability of sludge has deteriorated due to poor concentration accompanying an increase in the organic content contained in the sludge. For this reason, attempts have been made to increase the filtration rate and lower the moisture content of the cake by concentrating the sludge before being put into the dehydrator. Examples of the concentration means include a drum screen type and a stirring tank type. From the viewpoint of space saving, an apparatus that performs aggregation and concentration in the same stirring tank has been developed.
[0004]
Examples of conventional agitation tank type concentration tanks include those shown in FIGS. In this concentrating tank, an inner cylinder 62 forming a screen is concentrically fixed inside the outer cylinder 61, a scraper 63 is arranged inside the inner cylinder 62, and the aggregated floc 64 put into the inner cylinder 62 is disposed. The contained sludge is filtered by the screen of the inner cylinder 62, and the separation liquid 65 that has passed through the inner cylinder 62 is taken out of the tank from the separation liquid discharge system 66 provided in the outer cylinder 61.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional drum screen type and stirring tank type concentrating means are intended for open dehydrators such as belt presses and are used under atmospheric pressure. On the other hand, in recent years, sealed and sludge press-fitting dehydrators such as screw presses have been used due to problems such as odor control.
[0006]
For this reason, when dewatering the concentrated sludge concentrated by the conventional drum screen type or stirring tank type concentrating means with a closed type / sludge press-fitting type dehydrator, a separate pump is provided to press the concentrated sludge into the dehydrator. It is necessary to increase the installation cost, which increases the cost. Further, there is a problem that the aggregated floc is destroyed while the concentrated sludge passes through the pump. Furthermore, the conventional concentrating means uses a wedge wire type screen with relatively little clogging as a screen, but reversible clogging is unavoidable, and it is regularly and continuously for safe operation. Clean process was required.
[0007]
Further, in the configuration shown in FIGS. 8 to 9, the aggregation floc 64 and the separation liquid 65 move in the same direction toward the inner cylinder 62, so that the aggregation floc 64 having a small particle diameter passes through the screen of the inner cylinder 62. The rate of solidification increases and the solids recovery rate deteriorates, and the aggregated floc 64 adheres to the inner cylinder 62 and clogging is likely to occur. Further, since the scraper 63 that removes the aggregated floc 64 attached to the inner cylinder 62 rotates, the aggregated floc 64 may be broken by the scraper 63.
[0008]
Further, since the separation liquid discharge system 66 is unevenly distributed on one side of the outer cylinder 61, the separation liquid flux of the separation liquid 65 that passes through the screen of the inner cylinder 62 becomes strong at a portion facing the separation liquid discharge system 66, A uniform separation liquid flux cannot be obtained over the entire circumference of the inner cylinder 62, and local clogging tends to occur.
[0009]
The present invention solves the above-mentioned problems, consolidates and concentrates integrally to save space, and operates in a sealed space under high pressure, without requiring a separate pump. An object of the present invention is to provide an agglomeration reaction tank that can be supplied to a sludge press-fitting dehydrator and is not clogged even in continuous operation.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the agglomeration reaction tank according to the present invention according to claim 1 includes a reaction tank in which an agglomeration region is formed on one side forming an enclosed space and a concentration region is formed on the other side; With an impeller disposed in the coagulation region, a cylindrical screen disposed in the concentration region in the reaction vessel so as to be rotatable about the axis, and forming a separation liquid region therein, and a coagulant in communication with the coagulation region. A sludge input system that pumps raw sludge, a sludge discharge system that communicates with the concentration area, and a separation liquid discharge system that communicates with the separation liquid area of the cylindrical screen are provided.
[0011]
With the above-described configuration, raw sludge with a flocculant is pressed into the reaction tank at a predetermined pressure from the sludge charging system in a state where the impeller and the cylindrical screen are rotationally driven. In the agglomeration region of the reaction tank, the raw sludge and the aggregating agent are agitated by a rotating impeller to cause an agglomeration reaction to form agglomeration floc. Sludge with agglomeration floc formed in the agglomeration region is pressed by the subsequent sludge and moves to the concentration region.
[0012]
In this state, there is a predetermined differential pressure due to the pressure of the sludge charging system between the inside and outside of the cylindrical screen, and the cylindrical screen filters sludge using this differential pressure as the driving pressure, and the separated liquid that has passed through the cylindrical screen. Flows into the internal separation liquid region, and the sludge containing aggregated floc remaining in the concentration region is concentrated.
[0013]
At this time, when the cylindrical screen rotates, a shearing force acts between the sludge existing around the cylindrical screen and the screen surface, and the aggregated floc adhering to the cylindrical screen is separated from the screen surface, and self-cleaning is performed. An effect is produced.
[0014]
In addition, sludge existing around the cylindrical screen flows along with the rotation of the cylindrical screen, and circulates in the flow path between the screen surface and the inner peripheral surface of the reaction tank. Circulating sludge flows faster in the inner layer closer to the screen surface giving kinetic energy, and slower in the outer layer closer to the inner peripheral surface of the reaction tank that generates frictional resistance, and between the screen surface and the inner peripheral surface of the reaction tank. In this, a velocity gradient is formed in the sludge flow and centrifugal force acts.
[0015]
For this reason, while the sludge circulates in the flow path between the screen surface and the inner peripheral surface of the reaction tank, the larger flocs with larger particle size and resistance move to the outer layer side closer to the inner peripheral surface of the reaction tank, The supernatant water that does not contain flocculent flocs flows on the inner layer side close to the screen surface, and the chance of contact between the flocculent flocs and the cylindrical screen is reduced, preventing the flocculent floc from adhering to the screen surface, and the cylindrical screen As the separation liquid and the aggregated floc move in the opposite directions, the rate at which the aggregated floc having a small particle diameter passes through the cylindrical screen is lowered, and the solids recovery rate is increased.
[0016]
The separation liquid that passes through the cylindrical screen and flows into the internal separation liquid region is discharged out of the reaction tank through the separation liquid discharge system. At this time, in order to obtain a uniform separation liquid flux on the entire screen surface, the inlet of the separation liquid discharge system that opens to the separation liquid region is preferably located at the center of rotation of the cylindrical screen. At any position in the liquid region, each part of the screen surface is present at the same distance with respect to the inlet by rotating the cylindrical screen. A flux can be obtained, and local clogging of the screen due to the bias of the separated liquid flux can be prevented.
[0017]
Concentrated sludge in the concentration area is discharged outside the tank through the sludge discharge system communicating with the reaction tank, but the aggregate flocs with larger particle size and greater resistance gather on the outer layer side closer to the inner peripheral surface of the reaction tank. The solids recovery rate can be stably controlled by adjusting the ratio of the flow rate of the raw sludge supplied from the sludge input system and the flow rate of the separated liquid taken out through the separated liquid discharge system according to the concentration of sludge.
[0018]
In addition, since the pressure of the sludge charging system can be used to press-fit into the dehydrator in the next process, it can be applied to conventional air-opening type concentrators without re-pressing the concentrated sludge containing coagulated flocs with a pump. The sludge press-in type dehydrator, which has been difficult, can be supplied without breaking the flocs.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an agglomeration reaction tank in which a separation liquid channel communicating with a separation liquid discharge system is formed inside a rotary shaft of a cylindrical screen, and an internal separation liquid channel and an external separation are formed on the rotation shaft. An opening that communicates with the liquid region is formed.
[0020]
With the above-described configuration, the inlet of the separation liquid discharge system is positioned at the center of rotation of the cylindrical screen, so that a uniform separation liquid flux can be obtained over the entire screen surface.
[0021]
The agglomeration reaction tank of the present invention according to claim 3 receives a flow meter interposed in the sludge input system, a separation liquid pump capable of variably adjusting the flow rate interposed in the separation liquid discharge system, and an output signal of the flow meter. And a calculator that indicates the set flow rate to the separation liquid pump, and the calculator sets the ratio of the separation liquid flow rate to be taken out from the reaction tank through the separation liquid discharge system to the raw sludge flow rate supplied from the sludge input system to the reaction tank. The ratio is controlled.
[0022]
With the above configuration, the filtration pressure is a differential pressure between the inside and outside of the cylindrical screen. If the sludge flow rate and pressure in the sludge input system are constant, the differential pressure becomes smaller as the discharge of the separation liquid is slower and the back pressure in the separation liquid area is larger, and the discharge of the separation liquid is faster and the back pressure in the separation liquid area is faster. The smaller the value, the greater the differential pressure.
[0023]
For this reason, the set ratio in the computing unit is adjusted according to the concentration property of the coagulated sludge, the set flow rate is adjusted by controlling the rotation speed of the separation liquid pump, and the separation liquid flow rate taken out from the reaction tank through the separation liquid discharge system is increased or decreased. To do. The ratio between the raw sludge flow rate f1 and the separated liquid flow rate f2 is determined within a range that satisfies the following relationship.
[0024]
0.1 ≦ (f2 / f1) ≦ 0.9
By this operation, the solid recovery rate can be maintained satisfactorily.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a coagulation reaction tank according to the present invention, comprising: a flow meter interposed in a sludge input system; an adjustment valve capable of variably adjusting an opening interposed in a separated liquid discharge system; And a calculator that indicates the set opening to the regulating valve, and the calculator sets the ratio of the flow rate of the separated liquid taken from the reaction tank through the separated liquid discharge system to the raw sludge flow rate supplied from the sludge input system to the reaction tank. The ratio is controlled.
[0025]
With the above-described configuration, the set ratio in the computing unit is adjusted according to the concentration property of the coagulated sludge, and the flow rate of the separation liquid taken out from the reaction tank through the separation liquid discharge system is controlled by controlling the opening of the adjustment valve. The ratio between the raw sludge flow rate f1 and the separated liquid flow rate f2 is determined within a range that satisfies the following relationship.
[0026]
0.1 ≦ (f2 / f1) ≦ 0.9
By this operation, the solid recovery rate can be maintained satisfactorily.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an agglomeration reaction tank according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 2, the reaction tank 1 forms an enclosed space by an upper casing 1 a and a lower casing 1 b, and an aggregation region 2 is formed in the sealed space on the lower side in the axial direction of the reaction tank 1. The concentration region 3 is formed on the upper side in the axial direction of the reaction tank 1, but the aggregation region 2 can be formed on the upper side and the concentration region 3 can be formed on the lower side. It selects according to the sedimentation property of the aggregation floc originating in.
[0028]
An impeller (stirring blade) 4 is disposed in the agglomeration region 2 of the reaction tank 1, a drive device 4 a for the impeller 4 is disposed outside the reaction tank 1, and a cylindrical screen 5 is disposed in the concentration region 3 of the reaction tank 1. Is arranged. The cylindrical screen 5 is formed by cylindrically forming a filter medium (steel, resin, ceramic, etc.) in which the cylindrical portion 5a has a large number of holes, and the hole diameter is 0.1 to 1.5 mm. It is desirable that the outer periphery of the cylindrical portion 5a be as smooth as possible so that the liquid flow is not disturbed by rotation. End plates 5b are arranged at the upper and lower ends of the cylindrical portion 5a.
[0029]
A sludge input system 6 for pumping raw sludge accompanied by a flocculant is connected to the lower side of the agglomeration region 2, and a sludge discharge system 7 is connected to the upper side of the agglomeration region 2, and the sludge discharge system 7 is concentrated. It is also possible to provide the area 3. A separation liquid discharge system 9 is connected to the separation liquid region 8 formed inside the cylindrical screen 5.
[0030]
The drive shaft 10 of the impeller 4 and the rotary shaft 11 of the cylindrical screen 5 are detachably connected. The rotary shaft 11 is hollow and has a separation liquid channel 12 formed therein, and a plurality of holes 13 communicating with the separation liquid region 8 are provided on the outer peripheral surface. The rotary shaft 11 is separated via a rotary joint 14. The liquid discharge system 9 is communicated.
[0031]
A scraper 15 is in sliding contact with the outer peripheral screen surface of the cylindrical screen 5, and the scraper 15 is fixedly supported on the reaction tank 1 and is formed thin so as not to inhibit the flow of sludge.
[0032]
As shown in FIG. 3, the cylindrical screen 5 may have a structure in which the rotary shafts 21 and 22 are fixed to the upper and lower end plates 5b, and the upper rotary shaft 21 connected to the separation liquid discharge system 9 is formed in a hollow shape. ing.
[0033]
As shown in FIG. 6, the sludge charging system 6 includes a sludge pump 23 that pumps raw sludge and a sludge flowmeter 24 that measures the raw sludge flow rate, and a flocculant supply system 25 connected to the sludge charging system 6. Has a chemical pump 26 and a chemical flow meter 27 for measuring the flow rate of the coagulant. The separation liquid discharge system 9 has a separation liquid pump (quantitative pump) 28 capable of variably adjusting the flow rate. The separation liquid pump 28 receives an output signal from the sludge flow meter 24 and supplies a set flow rate to the separation liquid pump 28. A computing unit 29 for instructing is connected. The computing unit 29 controls the ratio of the separated liquid flow rate taken out from the reaction tank 1 through the separated liquid discharge system 9 to the raw sludge flow rate supplied from the sludge input system 6 to the reaction tank 1 to a set ratio. The sludge discharge system 7 is connected to a press-fit dehydrator 30.
[0034]
Hereinafter, the operation of the above-described configuration will be described. The raw sludge is pumped through the sludge charging system 6 by the sludge pump 23, and a flocculant supplied from the flocculant supply system 25 by the chemical liquid pump 26 is added in the middle of the raw sludge, and is pressed into the reaction tank 1 with the flocculant at a predetermined pressure. .
[0035]
In the agglomeration region 2 of the reaction tank 1, the raw sludge and the aggregating agent are agitated by the impeller 4 rotated by the driving device 4a to cause an agglomeration reaction, thereby forming agglomeration floc. Aggregated sludge accompanied by aggregated flocs formed in the aggregation region sequentially moves to the concentration region 3 and flows into the outer peripheral side of the cylindrical screen 5.
[0036]
As shown in FIGS. 4 to 5, in the concentration region 3, the cylindrical screen 5 rotates integrally with the impeller 4, and there is a predetermined differential pressure due to the pressure of the sludge charging system 6 between the inside and outside of the cylindrical screen 5. The cylindrical screen 5 filters the sludge using this differential pressure as the driving pressure, and the separation liquid 32 that has passed through the cylindrical screen 5 flows into the internal separation liquid region 8, and the sludge containing the aggregated floc remaining in the concentration region 3 is produced. Concentrated.
[0037]
At this time, when the cylindrical screen 5 rotates, a shearing force acts on the boundary between the sludge existing around the cylindrical screen 5 and the screen surface, and the aggregated floc 31 adhering to the cylindrical screen 5 becomes the screen surface. The self-cleaning effect is produced. Further, the screen surface can be reliably updated by the fixed scraper 15.
[0038]
The sludge existing around the cylindrical screen 5 flows along with the rotation of the cylindrical screen 5 and circulates in the flow path between the screen surface and the inner peripheral surface of the reaction tank 1. The circulating sludge flows faster in the inner layer closer to the screen surface that gives kinetic energy, and the outer layer closer to the inner peripheral surface of the reaction tank 1 that generates frictional resistance, the flow is slower, and the screen surface and the inner peripheral surface of the reaction tank 1 In the meantime, a velocity gradient is formed in the sludge flow and centrifugal force acts.
[0039]
For this reason, while sludge circulates in the flow path between the screen surface of the cylindrical screen 5 and the inner peripheral surface of the reaction tank 1, the larger the particle size and the greater the resistance of the aggregated flocs, the closer to the inner peripheral surface of the reaction tank 1. The supernatant water which moves to the near outer layer side and does not contain the aggregated flocs flows on the inner layer side close to the screen surface of the cylindrical screen 5, and the chance of contact between the aggregated floc 31 and the cylindrical screen 5 is reduced. Adhesion of the aggregated floc 31 to the surface is suppressed, and clogging of the cylindrical screen 5 can be prevented. Further, the separation liquid 32 and the aggregated floc 31 move in the opposite directions, so that the rate at which the aggregated floc 31 having a small particle diameter passes through the cylindrical screen 5 is lowered, and the solid matter recovery rate is increased.
[0040]
The separation liquid flowing through the cylindrical screen 5 and flowing into the separation liquid region 8 inside flows into the separation liquid flow path 12 through the hole 13 of the rotating shaft 11 and then to the outside of the reaction tank 1 through the separation liquid discharge system 9. Discharge.
[0041]
At this time, the hole 13 of the rotary shaft 11 positioned at the center of rotation of the cylindrical screen 5 forms an inlet of the separation liquid discharge system 9 in the separation liquid region 8, so that the separation liquid is separated from the screen surface of the cylindrical screen 5. The inlet of the discharge system 9 is not unevenly distributed, and a uniform separation liquid flux can be obtained over the entire screen surface.
[0042]
Furthermore, even if the inlet of the separation liquid discharge system 9 is located at any position in the separation liquid region 8, the cylindrical screen 5 is rotated so that each part of the screen surface is distanced with the same condition with respect to the inlet. As a result, a uniform separation liquid flux can be obtained over the entire screen surface, and local clogging of the screen due to the deviation of the separation liquid flux can be prevented.
[0043]
The concentrated sludge in the concentration region 3 is discharged out of the tank through the sludge discharge system 7 communicating with the reaction tank 1, but the aggregated floc having a large particle size and a large resistance collects on the outer layer side closer to the inner peripheral surface of the reaction tank 1, and thus is discharged. The concentration of concentrated sludge to be increased.
[0044]
Further, since the pressure of the sludge charging system 6 can be used to press-fit into the press-fitting type dehydrator 30 in the next process, it is not necessary to re-press the concentrated sludge containing the aggregated floc 31 with a pump or the like. Can be supplied without destruction.
[0045]
By the way, the filtration pressure is a differential pressure between the inside and outside of the cylindrical screen 5. If the sludge flow rate and pressure in the sludge input system 6 are constant, the differential pressure becomes smaller as the separation liquid discharge is slower and the back pressure in the separation liquid area 8 is larger, and the separation liquid discharge is faster and the separation liquid area 8 is faster. The lower the back pressure, the larger the differential pressure.
[0046]
For this reason, the set ratio in the calculator 29 is adjusted according to the concentration property of the coagulated sludge, the set flow rate is adjusted by controlling the rotational speed of the separate liquid pump 28, and the separated liquid taken out from the reaction tank 1 through the separated liquid discharge system 9 Increase or decrease the flow rate. The ratio between the raw sludge flow rate f1 and the separated liquid flow rate f2 is determined within a range that satisfies the following relationship.
[0047]
0.1 ≦ (f2 / f1) ≦ 0.9
Thus, the solids recovery rate can be stably controlled by adjusting the ratio between the raw sludge flow rate supplied from the sludge input system 6 and the separation liquid flow rate taken out through the separation liquid discharge system 9 according to the concentration of sludge.
[0048]
As shown in FIG. 7, it is also possible to use a regulating valve 33 that can variably adjust the opening degree instead of the separation liquid pump 28.
In this case, the set ratio in the calculator 29 is adjusted according to the concentration of the coagulated sludge, and the flow rate of the separation liquid taken out from the reaction tank 1 through the separation liquid discharge system 9 is controlled by controlling the opening degree of the adjustment valve 33. The ratio between the raw sludge flow rate f1 and the separated liquid flow rate f2 is determined within a range that satisfies the following relationship.
[0049]
0.1 ≦ (f2 / f1) ≦ 0.9
By this operation, the solid recovery rate can be maintained satisfactorily.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the cylindrical screen rotates, a shearing force is generated between the sludge existing around the cylindrical screen and the screen surface, and the aggregated flocs adhering to the cylindrical screen are removed from the screen surface. The self-cleaning effect of separating from the can be exhibited. The sludge that circulates in the flow path between the screen surface of the cylindrical screen and the inner peripheral surface of the reaction tank is accompanied by a velocity gradient and centrifugal force. It moves to the outer layer side where the flow is slow near the peripheral surface, and the supernatant water that does not contain agglomerated flocs flows on the inner layer side near the screen surface where the flow is fast, so there is less chance of contact between the agglomerated flocs and the cylindrical screen This prevents the flocs from adhering to the screen surface and prevents clogging of the cylindrical screen, and the separation liquid and the flocculent floc move in the opposite direction, allowing the flocculent flocs with a small particle size to pass through the cylindrical screen. The rate to do is reduced, and the solids recovery rate can be increased. The inlet of the separation liquid discharge system that opens to the separation liquid region is positioned at the center of rotation of the cylindrical screen, and the cylindrical screen rotates to obtain a uniform separation liquid flux over the entire screen surface. It is possible to prevent local clogging of the screen due to flux deviation. The solids recovery rate can be stably controlled by adjusting the ratio of the raw sludge flow rate supplied from the sludge input system and the separation liquid flow rate taken out through the separation liquid discharge system according to the concentration of sludge. Since the sludge injection system can be used to press-fit into the dehydrator in the next process, it is difficult to apply it to conventional air-opening type concentrators without re-pressuring the concentrated sludge containing flocs with a pump. The existing sludge press-fitting dehydrator can be supplied without breaking the flocs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an agglomeration reaction tank in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a cylindrical screen in the same embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cylindrical screen according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing the action in the agglomeration reaction tank of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing the action in the agglomeration reaction tank of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of operation control equipment of the agglomeration reaction tank of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram showing another configuration of operation control equipment of the agglomeration reaction tank of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a conventional agglomeration reaction tank.
FIG. 9 is a schematic diagram showing the action in the same agglomeration reaction tank.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction tank 1a Upper casing 1b Lower casing 2 Aggregation area | region 3 Concentration area | region 4 Impeller (stirring blade)
4a Drive device 5 Cylindrical screen 5a Cylindrical portion 5b End plate 6 Sludge input system 7 Sludge discharge system 8 Separation liquid region 9 Separation liquid discharge system 10 Drive shaft 11 Rotating shaft 12 Separation liquid flow path 13 Hole 14 Rotary joint 15 Scraper 21, 22 Rotating shaft 23 Sludge pump 24 Sludge flow meter 25 Coagulant supply system 26 Chemical liquid pump 27 Chemical liquid flow meter 28 Separation liquid pump (quantitative pump)
29 arithmetic unit 30 press-fit dehydrator 31 coagulation floc 32 separation liquid 33 regulating valve

Claims

A reaction tank that forms a condensing region on one side of the interior that forms a sealed space and a concentrating region on the other side, an impeller disposed in the condensing region of the reaction tank, and a rotation center around the concentrating region in the reaction tank A cylindrical screen that is freely arranged and forms a separation liquid region therein, a sludge input system that feeds raw sludge with a flocculant in communication with the aggregation region, a sludge discharge system that communicates with the concentration region, and a cylinder And a separation liquid discharge system communicating with the separation liquid region of the screen.

A separation liquid flow path communicating with the separation liquid discharge system is formed inside the rotary shaft of the cylindrical screen, and an opening for communicating the internal separation liquid flow path and the external separation liquid region is formed on the rotation shaft. The agglomeration reaction tank according to claim 1, wherein

A flow meter intervening in the sludge input system, a separation liquid pump capable of variably adjusting the flow rate intervening in the separation liquid discharge system, and a calculator for receiving the output signal of the flow meter and instructing the set flow rate to the separation liquid pump; The arithmetic unit controls the ratio of the separation liquid flow rate to be taken out from the reaction tank through the separation liquid discharge system with respect to the raw sludge flow rate supplied to the reaction tank from the sludge input system to a set ratio. The agglomeration reaction tank described.

A flow meter intervening in the sludge input system, an adjustment valve capable of variably adjusting the opening degree intervening in the separation liquid discharge system, and a calculator for indicating the set opening degree to the adjustment valve in response to an output signal of the flow meter; The arithmetic unit controls the ratio of the separation liquid flow rate to be taken out from the reaction tank through the separation liquid discharge system with respect to the raw sludge flow rate supplied to the reaction tank from the sludge input system to a set ratio. The agglomeration reaction tank described.