JP3933991B2 - 凝集分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水処理分野において、処理水濁度により凝集反応槽からの混合物引抜量及び凝集反応槽への添加物供給量を制御できるようにした凝集分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水処理分野における凝集沈殿処理では、上水処理分野の場合、無機凝集剤（ＰＡＣ、硫酸バンド等）を使用し、下水等の排水処理分野の場合には凝集剤添加型活性汚泥法で無機凝集剤を、また、高度処理では無機凝集剤を併用している例がある。上水分野における水質管理では連続的に濁度を測定し、それを指標として管理するのが一般的である。水質を管理する上で相対的に濁度が上昇すれば処理水質が悪化したとみなし、濁度悪化の検知時に凝集剤の注入量を変化させて対応している。添加物を用いた凝集沈殿処理の場合も同様の運転を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の凝集沈殿処理設備において、添加物を用いた処理の場合、被処理液（原水）濁度と凝集剤注入量、添加物の添加率のバランスが崩れた際に処理水として添加物を含んだフロックが流出してしまうという課題があった。すなわち、濁度計指示値は、添加物か濁質に起因するフロックかの見分けがつかないので、その対策として添加物の流出特性を把握する手段が望まれている。
【０００４】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、固液分離槽での処理水濁度に応じて凝集反応槽内の混合物濃度を適正に制御することにより、処理性能を向上させて添加物を含んだフロックが流出することのない凝集分離装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る凝集分離装置は、被処理液に含まれた懸濁物質等を凝集処理する凝集反応槽と、この凝集反応槽からの流出水を固液分離する固液分離槽と、添加物を回収し排出する添加物回収器とからなる凝集分離装置において、前記固液分離槽で固液分離した水の濁度を計測する濁度計と、この濁度計に連結した演算器と、前記凝集反応槽の添加物濃度調整用の混合物引抜手段と、添加物供給手段とを設け、前記濁度計による測定濃度に応じ混合物引抜手段および／または添加物供給手段を適正に制御するものである。
【０００６】
本発明に係る凝集分離装置は、固液分離槽に添加物流出防止手段を設けたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による凝集分離装置を概略的に示すフロー図である。
同図において、１は原水導入管、２はその原水導入管１から懸濁物質等を含んだ被処理液（原水）を導入する凝集反応槽であり、この凝集反応槽２内に流入した被処理液には、凝集剤供給手段３から凝集剤が添加され、また、添加物供給手段４から砂等の不溶性添加物が供給されるようになっている。５は凝集反応槽２から混合物を引き抜く混合物引抜手段、６は前記凝集反応槽２からの流出水を固液分離する固液分離槽、７は固液分離槽６から分離物を引き抜く分離物引抜手段としてのポンプ、８は返送管、９は添加物回収器であり、この添加物回収器９は、ポンプ７から返送管８を介して返送された分離物に含まれる添加物を分離回収し、その回収添加物を凝集反応槽２に返送し且つ分離汚泥を系外に排出するものである。
【０００８】
１０は固液分離槽６の処理水濁度を測定する濁度計、１１はその濁度計１０から濁度測定値信号を入力して処理水に含まれた添加物の適正量を換算する演算器である。この演算器１１は、濁度計１０からの入力信号による濁度測定値に基づいて処理水中の添加物含有量が適正量か否かを判断する判断機能を有し、その判断の結果、添加物含有量が適正でない場合に、その適正化を図るための添加物供給量および／または混合物引抜量を換算した結果の制御信号を添加物供給手段４および／または混合物引抜手段５に出力するものである。なお、濁度計の設定位置は処理水の濁度が測定可能なところなら場所は選ばない。
【０００９】
以上において、前記混合物とは、凝集汚泥と添加物とが混ざった物（凝集フロック）を指すものである。また、前記添加物としては、砂に近似する比重２〜８の範囲である有機系や無機系の物質、例えば、微粒砂や酸化ジルコニウムやガーネットなどが挙げられる。さらに、添加物供給手段４は、定量フィーダ供給やスラリー供給あるいはドライ供給等、添加物を凝集反応槽２内に速やかに供給できるものであれば、如何なるものでも良い。混合物引抜手段５としては、例えば凝集反応槽２内に掻寄機を設置し、混合物を掻き寄せてポンプで引き抜くか、または凝集反応槽２の底部および／または側面下部にバルブを取り付け、その開閉により混合物を引き抜くという手段など速やかに混合物が引き抜けるものであれば、如何なるものでもよい。添加処理の対象となる物質は、懸濁物質、ＣＯＤ成分、リン成分など凝集反応する物質が挙げられる。
【００１０】
次に動作について説明する。
原水導入管１から凝集反応槽２内に流入した被処理液には、凝集剤供給手段３から無機系や有機系の凝集剤が添加されると共に、添加物供給手段４から砂等の不溶性微粒物質からなる分離促進用の添加物が供給される。これにより、凝集反応槽２では、被処理液（原水）に含まれた懸濁物質（汚泥）などが、凝集剤と添加物により凝集されフロックが生成される。その添加物を含んだフロックは次の固液分離槽６に移流し、この固液分離槽６で添加物を含んだ分離物と処理水とに分離され、分離物はポンプ７で引き抜かれ返送管８を介して添加物回収器９に送られる。この添加物回収器９では、分離物に含まれた添加物が分離され、その添加物は凝集反応槽２内に戻されると共に、添加物が分離された汚泥は系外に排出される。
【００１１】
一方、前記固液分離槽６で分離物と分離された処理水は系外に排出されるが、このとき、その固液分離槽で固液分離した水の濁度が濁度計１０によって測定される。ここで、濁度計１０による濁度指示値は、原水濁度がほぼ一定で、処理水中に添加物を含まない場合は安定した値を示す。しかし、原水濁度の変動時や凝集剤注入量のバランスが崩れ、処理水中に添加物を含んだフロックが流出すると指示値は大きく変動する傾向を示す。この変動はフロックが断続的に流出することに起因する。
【００１２】
そこで、演算器１１は、濁度計１０からの入力信号による濁度測定値を、処理水中の添加物含有量に換算し、その換算値が処理水中の添加物含有量として適正量か否かを設定値（処理水に含まれる添加物の適正量設定値）との比較で判断する。そして、処理水中の添加物が不足と判断した時には、演算器１１の出力信号で添加物供給手段４を稼動させることにより、不足分の添加物が凝集反応槽２内に供給される。一方、処理水中の添加物が過剰と判断した時には、演算器１１の出力信号で混合物引抜手段５を稼動することにより、凝集反応槽２から添加物過剰分に応じた量の混合物が引き抜かれる。したがって、固液分離槽６から排出される処理水は濁度が安定したものとなって高濁度の処理水の流出を防ぐことができる。
【００１３】
以上説明した実施の形態１によれば、固液分離槽６で固液分離された水の濁度を濁度計１０で計測した濁度指示値の挙動を追い、その濁度計１０による濁度測定信号を演算器１１が入力して処理水中の添加物含有量が適正量か否かを判断し、その判断の結果、添加物含有量が適正でない場合に、その適正化を図るための添加物供給量および／または混合物引抜量に換算した結果の制御信号で添加物供給手段４または混合物引抜手段５を稼動させるように構成したので、固液分離槽６から排出される処理水の濁度（添加物濃度）を適正化してフロックの流出を防止することができるとともに、常に安定した水質を得ることができるという効果がある。
【００１４】
実施例１．
次に、上記実施の形態１による凝集分離装置の実施運転を行った結果について説明する。なお、この実施例では、添加物供給手段４として定量フィーダを使用し、混合物引抜手段５としては凝集反応槽２内に掻寄機を設けて混合物を掻き寄せてポンプで引き抜いた。
その他の実施条件は以下の通りである。
原水；下水処理場の最初沈殿池の流入水
原水流量；２８８０ｍ^３／日（１２０ｍ^３／ｈ）
固液分離槽上昇速度；１２０ｍ／ｈ
無機凝集剤；ＰＡＣ添加率１０ｍｇ／Ｌ（ＡＬ_２Ｏ_３として）
高分子凝集剤；アニオン系高分子凝集剤添加率１ｍｇ／Ｌ
添加物；微粒砂
【００１５】
はじめに微粒砂量と処理水濁度の基本特性について述べる。
図２〜図４は微粒砂量の変化による原水濁度と処理水濁度の変化を示したもので、これらの図から処理水濁度の変化は原水濁度によるものではないことが分かる。図２から微粒砂が不足している場合は２〜３分で濁度変動が２ＮＴＵ以上変動する場合、微粒砂が不足と判断し、微粒砂を供給する。図３から微粒砂が適正量であれば処理水濁度は安定して推移する。図４から微粒砂が過剰の場合は１０〜１５分で濁度変動が５ＮＴＵ程度の場合、微粒砂が過剰であると判断し、混合物を引き抜く。
上記実施例１では、制御の指標とする濁度計の変動幅の２〜３分で２ＮＴＵ以上、１０〜１５分で５ＮＴＵ程度の変動を指標として制御を行ったが、要求される処理水質、装置の構造、流入水水質、流入水量など加味されるので、現場よって違う値になることもある。
【００１６】
図２の処理水濁度の変化は微粒砂量が少ないため、比重の小さなフロックが処理水中にキャリーオーバーし、キャリーオーバーしたフロックを濁度計が検知した時に計測濁度が上昇する。
図３は微粒砂量が適正量のため、処理水濁度の変化は殆ど無い。
図４の処理水濁度の変化は微粒砂量が多いため、処理状態が悪化して濁度が上昇し、濁度値のうねりのような変動があったと考えられる。
【００１７】
図５に処理水濁度とＳＳおよび砂分の関係を示す。処理水濁度１０ＮＴＵまではＳＳが増加しても砂分は増加しないが、処理水濁度１０ＮＴＵ以上になると処理水濁度の増加につれて砂分も増加することが分かる。
【００１８】
本発明の凝集分離装置を連続運転することで、凝集反応槽２に対して自動的に微粒砂の追加供給、混合物の引き抜きを行い、固液分離槽６から排出される処理水を濁度計１０で測定して、その濁度計指示値の挙動を追い、濁度計１０からの信号を演算器１１で換算し、その換算結果の制御信号を添加物供給手段４あるいは混合物引抜手段５に出力した。そして、添加物供給手段４から凝集反応槽２内に微粒砂を供給し、または混合物引抜手段５で凝集反応槽２内から混合物を引き抜いた。
【００１９】
図６に処理水濁度の濁度計指示値の挙動および処理水中の砂分の挙動と処理水のＳＳの挙動と混合物の引抜、微粒砂の追加の関係を示す。
運転開始時に凝集反応槽２内の微粒砂濃度が６，０００ｍｇ／Ｌになるように入れた。そして、処理水濁度の増減に応じて混合物の引抜、微粒砂の追加を行った。その結果、運転時間１５分後に濁度計指示値は２〜３分で２〜３ＮＴＵ変動した。その濁度計の信号により、運転時間１８分後に添加物供給手段４から凝集反応槽２内に微粒砂を６０Ｋｇ投入したところ、運転時間２５分後に濁度計１０の指示値は６〜７ＮＴＵで安定した推移を示した。その濁度計１０の指示値が１０〜１５分間で１０ＮＴＵ程度変動した。その濁度計１０の出力信号により運転時間６０分後に混合物引抜手段５から混合物を１２０Ｋｇ引き抜いたところ、運転時間６５分後に濁度計指示値は６〜７ＮＴＵで推移した。
【００２０】
また、処理水濁度が６〜７ＮＴＵの安定した推移を示したときは、処理水中の砂分は５〜１０ｍｇ／Ｌの範囲であった。濁度計指示値が２〜３分間で２〜３ＮＴＵ変動した時は、処理水中の砂分は２０ｍｇ／Ｌ程度であり、処理水濁度が６〜７ＮＴＵに安定するまで１０分間であった。濁度計指示値が１０〜１５分間で１０ＮＴＵ程度変動した時は、処理水中の砂分は２０〜２５ｍｇ／Ｌ程度であった。処理水濁度が６〜７ＮＴＵに安定するまで１５分間であった。
これらの結果から、従来は濁度が高くなった場合、対応までを、経験により行っており、時間を要していたが、本発明では濁度計で常に測定しているので、濁度の変動に対して早い対応ができ５〜１５分という短い時間で安定した濁度に戻すことができた。
【００２１】
実施の形態２．
図７は本発明の実施の形態２による凝集分離装置を概略的に示すフロー図であり、図１と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
図７において、１２は固液分離槽６内の処理水出口近傍に設置したブロワであり、このブロワ１２は、固液分離槽６からの添加物流出を防止するための添加物流出防止手段として機能するものである。
【００２２】
この実施の形態２では、固液分離槽６内の処理水出口部分がブロワ１２で曝気・撹拌されることにより、固液分離槽６から排出される処理水に追従して添加物が流出するようなことがなくなり、処理性能をさらに向上させることができるという効果がある。
【００２３】
実施例２．
次に、上記実施の形態２による凝集分離装置の実施運転を行った結果について説明する。
図８に添加物流出防止手段としてブロワ１２を使用し、このブロワ１２で固液分離槽６の処理水出口部分を曝気・撹拌した時の処理水濁度計１０の濁度指示値の挙動および処理水中の砂分の挙動と処理水のＳＳの挙動と混合物の引抜、微粒砂の追加の関係を示す。
運転開始時に凝集反応槽２内の微粒砂濃度が６，０００ｍｇ／Ｌになるように入れた。そして、処理水濁度の増減に応じて混合物の引抜、微粒砂の追加を行った。この場合、ブロワ１２は常時運転させた。その結果、運転時間１０分後に濁度計指示値は２〜３分で２〜３ＮＴＵに変動した。その濁度計の信号により、運転時間１３分後に添加物供給手段４から微粒砂を３０Ｋｇ投入したところ、運転時間１８分後に濁度計１０の指示値は６〜７ＮＴＵで安定した推移を示した。その濁度計１０の指示値が１０〜１５分間で１０ＮＴＵ程度変動した。その濁度計１０の出力信号により運転時間５０分後に混合物引抜手段５から混合物を１２０Ｋｇ引き抜いたところ、５５分後に濁度計指示値は６〜７ＮＴＵで推移した。
【００２４】
また、処理水濁度が６〜７ＮＴＵの安定した推移を示したときは、処理水中の砂分は５〜１０ｍｇ／Ｌの範囲であった。濁度計指示値が２〜３分間で２〜３ＮＴＵ変動した時は、処理水中の砂分は２０ｍｇ／Ｌ程度であり、処理水濁度が６〜７ＮＴＵに安定するまで５分間であった。濁度計指示値が１０〜１５分間で１０ＮＴＵ程度変動した時は、処理水中の砂分は２０〜２５ｍｇ／Ｌ程度であった。処理水濁度が６〜７ＮＴＵに安定するまで１０分間であった。
これらの結果から、従来は濁度が高くなった場合、対応までを、経験により行っており、時間を要していたが、本発明では、濁度計が常に測定しているので、濁度の変動に対して早い対応ができるので、５〜１０分という短い時間で安定した濁度に戻すことができた。
【００２５】
このように、添加物供給手段４を用いると処理水中の砂分が流出しても、短時間で良好な処理水が得られるようになり、且つ添加物供給量も減少した。また、凝集反応槽２に砂分が蓄積しても、混合物引抜手段５を用いることで短時間で良好な処理水が得られるようになった。さらには、固液分離槽６の処理水出口部分に添加物流出防止手段（ブロワ）１２を設置し、曝気・撹拌などを行うことにより、処理水中のＳＳ、砂分ともに減少し、添加物の流出を防止するとともに処理水質改善に効果があることを示した。添加物流出防止手段としては、固液分離槽の処理水出口部分にブロワにより曝気・撹拌し、流出フロック中の微粒砂を剥離し、微粒砂を流出前に沈殿させた。
なお、この実施の形態２および実施例２では、添加物流出防止手段としてブロワ１２を用いたが、撹拌羽根でもそのほか処理水に衝撃を加えられる手段であればよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、凝集反応槽と、固液分離槽と、添加回収手段とからなる凝集分離装置において、濁度計と、演算器と、混合物引抜手段と、添加物供給手段とを備え、固液分離槽から流出する処理水の濁度を濁度計で測定し、その濁度計による濁度測定信号を入力する演算器によって、処理水の添加物含有量を適正化すべく凝集反応槽に対する添加物供給量および／または混合物引抜量に換算し、その換算結果の制御信号で添加物供給手段または混合物引抜手段を稼動させるように構成したので、濁度を濁度計で常に測定していることにより、濁度の変動に対して早い対応ができ、このため、固液分離槽から排出される処理水の濁度を短時間で適正化して高濁度な処理水の流出を防止することができるとともに、常に安定した水質を得ることができ、処理水質の自動管理を実現できるなどの効果がある。このように、凝集反応槽の添加物の供給、引き抜きが適正に安定して行われるので、固液分離槽からの処理水質が良好に保て、公共用水域の水質保全、すなわち、濁度の改善が行える。また、自動管理できるので、維持管理が容易となり、無人運転が可能となる。
【００２７】
また、本発明によれば、固液分離槽に添加物流出防止手段を設けたので、その添加物流出防止手段によって、固液分離槽の処理水出口付近の処理水に含まれた添加物を固液分離槽内で強制降下させることが可能となり、このため、さらに短時間で良好な処理水が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による凝集分離装置を概略的に示すフロー図である。
【図２】図２（ａ）は微粒砂が少ない時の原水濁度の変化を示し、図２（ｂ）はその時の処理水濁度の変化を示すグラフ図である。
【図３】図３（ａ）は微粒砂が適正量時の原水濁度の変化を示し、図３（ｂ）はその時の処理水濁度の変化を示すグラフ図である。
【図４】図４（ａ）は微粒砂が多い時の原水濁度の変化を示し、図４（ｂ）はその時の処理水濁度の変化を示すグラフ図である。
【図５】処理水濁度とＳＳおよび砂分との関係を示すグラフ図である。
【図６】濁度計の処理水濁度指示値の挙動および砂分と混合物の引抜、微粒砂の追加の関係を示すグラフ図である。
【図７】本発明の実施の形態２による凝集分離装置を概略的に示すフロー図である。
【図８】本発明の実施の形態２による凝集分離装置の運転に基づく濁度計の処理水濁度指示値の挙動および砂分と混合物の引抜、微粒砂の追加の関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ 原水導入管
２ 凝集反応槽
３ 凝集剤供給手段
４ 添加物供給手段
５ 混合物引抜手段
６ 固液分離槽
７ ポンプ
８ 返送管
９ 添加物回収器
１０ 濁度計
１１ 演算器
１２ ブロワ（添加物流出防止手段）

Claims (2)

1. 懸濁物質等を凝集処理する凝集反応槽と、この凝集反応槽からの流出水を固液分離する固液分離槽と、添加物を回収し排出する添加物回収器とからなる凝集分離装置において、前記固液分離槽で固液分離した水の濁度を計測する濁度計と、この濁度計に連結した演算器と、前記凝集反応槽の添加物濃度調整用の混合物引抜手段と、添加物供給手段とを設けたことを特徴とする凝集分離装置。
2. 固液分離槽には添加物流出防止手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の凝集分離装置。

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