JP3922921B2 - 凝集沈殿装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水などの排水（以下「原水」ともいう）の高速凝集沈殿方法に関し、特に有機性の懸濁粒子を含有する合流式下水道の雨天時越流水（ＣＳＯと略称される）、又は下水処理施設に流入する下水の凝集沈殿処理に好適な凝集沈殿装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近合流式下水道における雨天時越流水（ＣＳＯ）の公共用水域への汚濁負荷が大きな問題になっている。
また、下水処理施設に流入する下水は、まず最初沈殿分離されたのち、活性汚泥処理されるが、最初沈殿池のＳＳの除去率が悪いため、凝集剤を添加して凝集沈殿処理する例が北欧で普及している。
【０００３】
これら下水などの各種懸濁水を対象とした従来の凝集沈殿処理法は、図３に示すように、ＰＡＣ、塩化第２鉄などの無機凝集剤２とアニオン系高分子凝集剤（アニオン性ポリアクリルアミド）４の組み合わせで、原水１に凝集フロック形成槽３中で凝集フロックを形成させたのち、図示する構造の凝集沈殿装置２１に流入させて沈殿処理している。
【０００４】
図３において、凝集フロックを分散含有した原水５は、円筒形の凝集沈殿装置２１の上部から流入し、中心のフィードウエル２２から下向きに噴出し、この過程でフロックは成長を続けながら下降し、沈殿分離される。フロックが分離された原水１は清澄処理水１２として系外へ流出する。一方フロックは駆動機１１により回転させられるレーキ１０で攪拌かき上げられながら沈殿汚泥１３として系外へ排出される。なお、図３において１４は沈殿汚泥排出用開閉弁である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図３の装置２１では、沈殿分離速度を０．５ｍ／ｍｉｎ以上に設定すると、中心フィードウエル２２から下向きに噴出する水流の慣性力が極めて大きいため、大規模な上昇偏流２３が発生し、フロックがこの偏流２３に乗って処理水１２にキャリオーバーする事態がどうしても避けられなかった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点を解決し、独自の装置構造を見出すことによって、大きな沈殿分離速度に設定しても、偏流を発生させずに効果的にフロックを沈殿分離できる新規構造の凝集沈殿装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の大規模な上昇偏流の発生、及びフロックがこの偏流に乗って処理水にキャリオーバーする事態を防止することを鋭意検討し、凝集フロックを分散・混在させた原水を多孔同心円部材の周りを旋回流として、原水の運動エネルギを分散させることにより、偏流が起きない状況でフロックを効果的に沈降分離できることを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされた。
【０００８】
すなわち、本発明は、下記の構成より前記の課題を解決した。
（１）円筒形凝集沈殿装置の内側下部に円筒形多孔部材を同心円状に設置し、同装置の周辺部下部に凝集フロックを形成させた原水を接線方向に流入させる流入部を設け、同装置の内壁と円筒形多孔部材との間に形成される環状の空間に原水を旋回流で流しながら、該円筒形多孔部材の孔を通して該円筒形多孔部材の内部に流入する前記水の流れと、該円筒形多孔部材の上端から同装置の上部に流出する前記水の流れとを形成させ、該円筒形多孔部材の内側を凝集フロック沈降分離ゾーンとし、同装置の上部に分離水の出口を設け、該円筒形多孔部材の下部に沈降凝集フロックの収集部を設けたことを特徴とする凝集沈殿装置。
【０００９】
（２）円筒形凝集沈殿装置の内側上部に円筒形多孔部材を同心円状に設置し、同装置の周辺部上部に凝集フロックを形成させた原水を接線方向に流入させる流入部を設け、同装置の内壁と円筒形多孔部材との間に形成される環状の空間に原水を旋回流で流しながら、該円筒形多孔部材の孔を通して該円筒形多孔部材の内部に流入する前記水の流れと、該円筒形多孔部材の下端から同装置の内部に流出する前記水の流れとを形成させ、該円筒形多孔部材の内側を凝集フロック沈降分離ゾーンとし、同装置の上部に分離水の出口を設け、該円筒形多孔部材の下部に沈降凝集フロックの収集部を設けたことを特徴とする凝集沈殿装置。
（３）該円筒形多孔部材の周囲下部に空気散気部材を設けたことを特徴とする前記（１）又は（２）記載の凝集沈殿装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。ただし、本発明はこれらの実施態様のみに限定されるものではない。
先ず、図１に示す装置について説明する。図３で示した構成要素と同一部分は同一符号を用いて示す。
原水１に無機凝集剤２が添加され、凝集フロック形成槽３中で急速攪拌され凝集フロックが形成され、高分子凝集剤４により架橋・凝集され強固になったフロックが分散された状態となった凝集物含有水５は、図１の円筒形凝集沈殿装置６の周辺部の下部６ａにおいて接線方向に流入する。
前記装置６の内側には円筒形多孔部材１が同心円状に設置され、接線方向に流入した前記水５は、凝集沈殿装置６の内壁と円筒形多孔部材７の間に形成される環状の空間８を旋回流となって流れながら上昇してゆく。この過程でフロックは、水流による緩速攪拌が行われて成長を続け、大粒径のフロックが形成される。このため、前記の環状の空間８はフロック成長ゾーンＡを形成する。前記水５の一部は、多孔部材７の孔を通過して、円筒形多孔部材７の内部の沈殿ゾーンＣに流入する。
【００１１】
残りの水５は、多孔部材７の上端部７ａに達し、そこから装置６の全断面積にわたって広がって上昇する関係で、上昇速度が低下し、ゆっくりと回転しながらかつ上昇するので、凝集フロックは十分に沈降分離されて、清浄な上澄み水として装置６の上部に達し、そこから処理水１２として流出する。
円筒形多孔部材７の孔の大きさは、フロックが閉塞することなく、かつ孔を通過する際にフロック破壊が起きないような大きさにしておくことが重要で、０．０５〜５０ｍｍ（好ましくは０．１〜１０ｍｍ）が好適範囲である。また多孔率（部材１ｍ2あたりの孔の面積率）は５０〜７０％程度が好適である。
なお、孔の閉塞対策として円筒形多孔部材７の周囲下端部に、散気管９を同心円状に沿った配置で設置しておき、間欠的に少量の空気を散気すると、気泡の引き起こす上昇水流によって、孔の閉塞を効果的に防止できる。
【００１２】
この結果、前記水５の運動エネルギは一個所に集中することなく、十分に分散され、多孔部材７の上端部７ａに達してから、偏流が起きることなく、多孔部材７の内部に形成する円筒状沈殿ゾーンＣに凝集フロックが沈殿してゆく。なお沈殿ゾーンＣには多孔部材７の孔から流入した水５の一部による上昇流が存在するが、その上昇流速は凝集フロックの沈降速度よりも小さく設定されているので、多孔部材７の上端部７ａに達したフロック及び多孔部材７の孔から流出し上昇してきたフロックは、沈降ゾーンＢと沈殿ゾーンＣを沈降し、装置底のコーン部に堆積する。
そして、コーン部に堆積したフロックは駆動機（モータ）１１によって回転されるレーキ１０によって掻き上げられながら、開閉弁１４を開くことにより濃縮汚泥１３として系外へ排出される。
【００１３】
次に、他の好適な実施例を図２を参照して説明する。
図２は、円筒形多孔部材７を、凝集沈殿装置６の上部に設置するものである。原水１に無機凝集剤２が添加され、フロック形成槽３中で急速攪拌され、さらに高分子凝集剤４が添加されることにより凝集フロックが形成されて、図２の円筒形凝集沈殿装置６の上部の周辺部６ｂにおいて接線方向に流入する。
凝集沈殿装置６の内側の上部には円筒形多孔部材７が同心円状に設置され、前記装置６の上部周辺部６ｂから接線方向に流入した前記水５は、図２に示す凝集沈殿装置６の内壁と円筒形多孔部材７の間に形成される環状の空間８を旋回流となって流れながら下降してゆく。この過程でフロックは、水流による緩速攪拌が行われて成長を続け、大粒径のフロックが形成される。前記水５の一部は、多孔部材７の孔を通過して、円筒形多孔部材７の内側の中心部の沈降分離ゾーンＤに流入し、フロックが沈殿分離される。
【００１４】
残りの前記水５は、多孔部材７の下端部７ｂに達し、原水流入運動エネルギが十分分散された状態で沈殿ゾーンＥに流入し、凝集フロックの大部分が沈殿ゾーンＥにおいて沈殿され、前記水５が円筒形多孔部材７の内側に入って上昇するときに残る一部のフロックが沈降分離ゾーンＤにおいて沈降分離され、清澄となった水は前記装置６の上部から処理水１２として流出する。
そして、コーン部に堆積したフロックは駆動機（モータ）１１によって回転されるレーキ１０によって掻き上げられながら、開閉弁１４を開くことにより濃縮汚泥１３として系外へ排出される。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下に示す顕著な効果が得られる。
（１）下水などの懸濁粒子含有水を、沈降分離速度を０．５ｍ／ｍｉｎ以上と極めて大きくとって凝集沈殿する場合、従来装置のように凝集原水が中心のフィードウエルから集中して流入しないので、原水の運動エネルギが十分分散され、偏流が起きない状況でフロックを沈殿ゾーンに導くことができる。このため沈降分離速度を大きくとっても、偏流が起きずにフロックを効果的に沈降分離できる。したがって、ＣＳＯのように雨天時に大量の汚水が短時間に排出される性格がある汚水を、極めてコンパクトな装置で除濁処理できる。
（２）凝集原水が装置周辺部を旋回流となって流れて上昇してゆく過程で、水流によるフロック成長を進ませることができるので、フロック成長のための緩速攪拌槽を別個に設置する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の凝集沈殿装置の一実施態様の概略説明図である。
【図２】本発明の凝集沈殿装置の別の実施態様の概略説明図である。
【図３】従来の中心フィードウエル式凝集沈殿装置の概略説明図である。
【符号の説明】
１ 原水
２ 無機凝集剤
３ 凝集フロック形成槽
４ 高分子凝集剤
５ 凝集物含有水
６ 凝集沈殿装置
６ａ、６ｂ 周辺部
７ 円筒形多孔部材
７ａ 上端部
７ｂ 下端部
８ 環状空間
９ 散気部材
１０ レーキ
１１ 駆動機（モータ）
１２ 処理水
１３ 濃縮汚泥
１４ 開閉弁
２１ 凝集沈殿装置
２２ フィードウエル
２３ 大規模偏流
Ａ 凝集成長ゾーン
Ｂ 沈降分離ゾーン
Ｃ 沈殿ゾーン
Ｄ 沈降分離ゾーン
Ｅ 沈殿ゾーン
Claims (3)
- 円筒形凝集沈殿装置の内側下部に円筒形多孔部材を同心円状に設置し、同装置の周辺部下部に凝集フロックを形成させた原水を接線方向に流入させる流入部を設け、同装置の内壁と円筒形多孔部材との間に形成される環状の空間に原水を旋回流で流しながら、該円筒形多孔部材の孔を通して該円筒形多孔部材の内部に流入する前記水の流れと、該円筒形多孔部材の上端から同装置の上部に流出する前記水の流れとを形成させ、該円筒形多孔部材の内側を凝集フロック沈降分離ゾーンとし、同装置の上部に分離水の出口を設け、該円筒形多孔部材の下部に沈降凝集フロックの収集部を設けたことを特徴とする凝集沈殿装置。
- 円筒形凝集沈殿装置の内側上部に円筒形多孔部材を同心円状に設置し、同装置の周辺部上部に凝集フロックを形成させた原水を接線方向に流入させる流入部を設け、同装置の内壁と円筒形多孔部材との間に形成される環状の空間に原水を旋回流で流しながら、該円筒形多孔部材の孔を通して該円筒形多孔部材の内部に流入する前記水の流れと、該円筒形多孔部材の下端から同装置の内部に流出する前記水の流れとを形成させ、該円筒形多孔部材の内側を凝集フロック沈降分離ゾーンとし、同装置の上部に分離水の出口を設け、該円筒形多孔部材の下部に沈降凝集フロックの収集部を設けたことを特徴とする凝集沈殿装置。
- 該円筒形多孔部材の周囲下部に空気散気部材を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の凝集沈殿装置。
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