JP4150148B2 - 凝集沈殿装置 - Google Patents

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凝集・沈殿させて被処理液を清澄化する凝集沈殿装置に関する。
【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においては、添加剤を添加することで懸濁物質等の凝集を行う筒状のミキシングチャンバが沈殿槽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により沈殿槽内に分配供給されるようになっている。
【０００４】
ミキシングチャンバ内には、被処理液中の懸濁物質等の凝集を促進するために、被処理液と添加剤とを混合し撹拌するためのミキサ装置が設けられている。ミキサ装置は、ミキシングチャンバと同軸に配置されたミキサ筒体と、ミキサ筒体の外周面に取り付けられた複数枚のミキサ羽根と、ミキサ筒体を回転駆動するミキサ駆動装置とから構成されている。
【０００５】
また、近年のディストリビュータは、基本的には、ミキサ筒体内に同軸に配置されたセンタシャフトの下部部分に接続され、ミキシングチャンバの下端部分として機能するカップ状の回転支持体と、回転支持体の外周面から放射状に延びる複数本の吐出管と、センタシャフトを回転駆動する駆動装置とから構成されている。センタシャフトが回転駆動されると、各吐出管の吐出孔からフロック含有被処理液が吐出され、沈殿槽内に分配供給される。
【０００６】
沈殿槽内では、被処理液中の凝集フロックが沈降分離し、沈殿槽の底部にて濃縮された汚泥層を形成する。その一方で、沈殿槽の上部には上澄液が上昇していき、清澄化された処理済み液として沈殿槽上部から流出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の凝集沈殿装置においては、ミキサ筒体はその上端部のみで回転可能に支持され、下端部は拘束されずに自由状態となっている。このため、ミキサ筒体を回転駆動させた際、製造誤差や長年使用による摩耗やスケールの付着等により、ミキサ筒体の下端部が偏心して振れ回ることがある。特に、凝集沈殿装置が大型のものである場合には、この振れ幅が大きくなる可能性がある。
【０００８】
このような振れ回りを防止し、減速機を保護するために、センタシャフトとミキサ筒体の下部との間に玉軸受やころ軸受等を配置することが考えられる。しかしながら、玉軸受等を取り付けるとすると、凝集沈殿装置の製造の精度を高める必要があり、手間やコストがかかる。また、ミキサ筒体が偏心した場合、このような軸受の存在はミキサ筒体又はセンタシャフトに反力を繰り返し与えることになり、ミキサ筒体等を損傷させるおそれがある。
【０００９】
本発明は、かかる従来における技術的課題を解決することのできる新規な凝集沈殿装置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、ミキサ筒体に比してセンタシャフトは上部と下部の２カ所で支持されているため、殆ど偏心することがないという知見に基づいて、本発明をなした。すなわち、本発明による凝集沈殿装置は、沈殿槽内に直立状態で配設されており、被処理液及び添加剤が導入されるミキシングチャンバと、ミキシングチャンバ内に同軸に配置され上部が回転可能に支持されたミキサ筒体と、ミキサ筒体の外周面に取り付けられたミキサ羽根と、ミキサ筒体内に同軸に配置され、上部及び下部がそれぞれ回転可能に支持されているセンタシャフトと、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べくミキシングチャンバの下方に配置され、センタシャフトと共に回転されるディストリビュータと、ミキサ筒体の下部に取り付けられ、中央部にセンタシャフトが挿通される開口を有する軸受器であって、その内面とセンタシャフトの外面との間に所定寸法の間隙が形成されるよう位置決めされている軸受器とを備えることを特徴としている。
【００１１】
このような凝集沈殿装置においては、ミキサ筒体が偏心して回転時にぶれを生じ始めた場合に、軸受器の内面がセンタシャフトに接し、それ以上のぶれを防止することができる。また、偏心が生じていない場合或いは小さい場合には、軸受器とセンタシャフトは接していないので、ミキサ筒体及びセンタシャフトは円滑に回転運動を行うことができる。
【００１２】
軸受器の構造としては、周方向に等間隔に配置された複数の軸受部材からなるものや、１個の環状の軸受部材からなるものが考えられる。軸受部材は、例えばＭＣナイロンのように耐摩耗性を有する樹脂材料から形成されることが、接触時の衝撃を吸収することができ、好適である。
【００１３】
また、軸受器は、偏心の度合いや接触位置等の関係で、位置調整可能にミキサ筒体に取り付けられていることが有効である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による凝集沈殿装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明による凝集沈殿装置を示す部分断面図である。同図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とを備えるタイプのものである。このタイプの凝集沈殿装置１０は、処理対象となる被処理液の特性に応じて、いわゆるスラッジブランケット型運転やスラリー循環型運転が可能で、排水処理、製紙白水回収、ＤＩＰ排水回収、苛性化緑液清澄、用水処理、無機物沈殿洗浄処理等の各種用途に適用することができる。
【００１６】
図示の凝集沈殿装置１０における沈殿槽１２は、凝集沈殿装置１０を設置するエリアに設けられたコンクリート等の基礎１６上に鋼板製の側壁１８を固定して形成されている。側壁１８の上縁部には架台２０が架け渡されている。架台２０は、主として、各種メンテナンス作業時に作業員の作業スペースとされるものである。この架台２０の中央部からはミキシングチャンバ１４が垂設されている。ミキシングチャンバ１４は細長い略円筒形状であり、例えば、沈殿槽１２の槽深のおよそ３分の２程度の全長を有する。ミキシングチャンバ１４は、その中心軸線を沈殿槽１２の中心軸線と一致させた状態で架台２０に固定される。これにより、ミキシングチャンバ１４は、沈殿槽１２内に直立状態で固定されると共に、ミキシングチャンバ１４の下端と沈殿槽１２の底面との間に所定の間隔（空間）が形成される。
【００１７】
ミキシングチャンバ１４の上部には、系外ポンプ等に接続された被処理液流入管２２と連通する導入管２４が接続されている。すなわち、この凝集沈殿装置１０では、被処理液流入管２２を通して供給された原廃水等の被処理液が、先ず、導入管２４を介してミキシングチャンバ１４内に導入されることになる。
【００１８】
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２６が複数配置されている。ミキシングチャンバ１４内に導入する添加剤としては高分子凝集剤等が用いられるが、被処理液及びその含有物質によって適宜選定されることは勿論である。各注入ノズル２６は、ミキシングチャンバ１４の高さ方向に沿って配設されている。
【００１９】
ミキシングチャンバ１４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装置２８が内蔵されている。ミキサ装置２８は、ミキシングチャンバ１４と同軸となるよう架台２０において上端部が回転可能に支持され、そこから垂下された中空のミキサ筒体３０と、その外周面に取り付けられた複数のミキサ羽根３２とから構成されている。また、ミキサ装置２８のミキサ筒体３０は、架台２０上に載置されたミキサ駆動装置３４により凝集沈殿装置１０の運転時に回転駆動されるようになっている。ミキサ筒体３０の下端はミキシングチャンバ１４の下端よりも上方の位置で終端しており、下端は開放されている。
【００２０】
更に、ミキサ筒体３０の内部には、ディストリビュータ３６及びレーキ３８の回転軸となるセンタシャフト４０が挿通されている。このセンタシャフト４０も、ミキシングチャンバ１４と同軸に配置された状態で架台２０から回転可能に垂設されており、架台２０上に載置された駆動装置４２によって回転駆動される。このセンタシャフト４０は、コンクリート基礎１６の中央部に設けられた汚泥引抜き用凹部４３まで垂直に延びており、センタシャフト４０の下端部分は凹部４３内に配置された軸受４４によって回転可能に支持されている。このようにセンタシャフト４０は上端部と下端部で回転可能に支持されているので、センタシャフト４０の回転駆動時、その中心軸線を沈殿槽１２の中心軸線に一致させた状態を維持することができる。
【００２１】
ここで、図２及び図３を参照する。これらの図に示すように、ミキサ筒体３０の下端にはフランジ４６が形成されており、このフランジの下面に軸受器４８が取り付けられている。図示の軸受器４８は複数個（本実施形態では４個）の軸受部材５０から構成されており、周方向において等間隔に配置されている。各軸受部材５０は略直方体形状をなし、摺動性材料、好ましくはＭＣナイロン（モノマーキャストナイロン）のような耐摩耗性、自己潤滑性に優れた樹脂材料から作られている。
【００２２】
各軸受部材５０はフランジに直接取り付けてもよいが、図示のものはフランジ４６の下面に固定された取付座５２によって取り付けられている。取付座５２としては種々の形態が考えられるが、本実施形態の取付座５２は、フランジ４６に固定される上板５２ａと、上板５２ａに平行な下板５２ｂと、下板５２ａ及び上板５２ｂ間を連結する１枚の側板５２ｃとから構成されている。また、取付座５２の一端には端板５２ｄが設けられている。軸受部材５０は、上板５２ａ、下板５２ｂ、側板５２ｃ及び端板５２ｄで囲まれる空間に配置され、ボルト５４を軸受部材５０のボルト穴５６及び側板５２ｃのボルト穴に通し、ナット６０で締め付けることで取付座５２に固定される。軸受部材５０のボルト穴５６は長穴となっており、ナット６０を緩めることで軸受部材５０を取付座５２、ひいてはミキサ筒体３０に対して位置調整することができる。このため、取付座５２の一端に設けられている端板５２ｄには、軸受部材５０の押さえとしてボルト６２が取り付けられており、軸受部材５０の位置に応じてボルト６２の先端位置を調整することができるようになっている。このように軸受部材５０の位置を調整可能とすることで、ミキサ筒体３０及びその周辺部の組立てが容易となる。
【００２３】
取付座５２に軸受部材５０を取り付けた状態においては、軸受部材５０の長手方向軸線はミキサ筒体３０の中心軸線に直交し、軸受部材５０の先端は取付座からミキサ筒体３０の中心軸線の側に突出する。センタシャフト４０は、これらの軸受部材５０により囲まれる空間（すなわち軸受器４８の中央開口）を通って垂直方向に延びる。各軸受部材５０とセンタシャフト４０との間には適当な大きさの間隙が形成されるが、この間隙はミキサ筒体３０の許容最大振れ幅とすることが好ましい。なお、振れ幅とは、ミキサ筒体３０を回転駆動させた場合に、ミキサ筒体３０の下端の中心点が本来の回転中心軸線（沈殿槽１２又はセンタシャフト４０の中心軸線）からずれた距離をいう。また、許容最大振れ幅とは、ミキサ筒体３０が振れ回ったとしても凝集沈殿装置１０の機能に特に問題が生じない最大の振れ幅をいう。
【００２４】
このような軸受部材５０は、ミキサ筒体３０が偏心していない場合、或いは、偏心して振れ回りを生じていたとしても振れ幅が許容最大振れ幅よりも小さい場合には、センタシャフト４０とは接することはない。従って、ミキサ筒体３０及びセンタシャフト４０は軸受部材５０からの力を全く受けず、円滑に回転駆動される。また、ミキサ筒体３０の偏心が大きく、振れ幅が許容最大振れ幅を越える場合、軸受部材５０のいずれかがセンタシャフト４０に接する。前述したように、センタシャフト４０の中心軸線は位置ずれを実質的に生じないので、軸受部材５０が接することで、ミキサ筒体３０の下端の偏心は抑制される。この際、ミキサ筒体３０及びセンタシャフト４０には、軸受部材５０が接した時のみに力が作用するため、ミキサ筒体３０、センタシャフト４０その他に過度の負荷が作用することはなく、凝集沈殿装置１０に与える影響は極めて少ない。また、軸受部材５０が樹脂製であるので、接触時の衝撃も吸収することができる。
【００２５】
更に、軸受部材５０とセンタシャフト４０との間には間隙があり、軸受部材５０同士間にも間隔があるため、ミキサ筒体３０内で被処理液が滞留することはない。従って、例えば被処理液が生活廃水のようなものである場合に、ミキサ筒体３０内で被処理液が滞留して腐敗臭が生ずるというような弊害も生じない。
【００２６】
一方、センタシャフト４０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。センタシャフト４０のこの下部部分にはディストリビュータ３６が固定されている。ディストリビュータ３６は、基本的には、センタシャフト４０に同軸に固定されミキシングチャンバ１４の下端部を閉じるよう配置されたカップ状の回転支持体６４と、回転支持体６４の内部と連通し且つ回転支持体６４の外周面から径方向外方に水平に延びる複数本の吐出管６６とから構成されている。各吐出管６６には、その長手方向に沿って一列に複数の吐出孔が穿設されている。凝集沈殿装置１０の運転時には、ディストリビュータ３６が駆動装置４２によってセンタシャフト４０と共に回転され、ミキシングチャンバ１４内の凝集フロックを含む被処理液は吐出管６６の吐出孔から円を描きながら沈殿槽１２内に吐出され分配供給される。
【００２７】
ディストリビュータ３６が固定されたセンタシャフト４０は、更にディストリビュータ３６よりも下方に延長されており、沈殿槽１２の底面まで達している。そして、センタシャフト４０の下端部分には、ディストリビュータ３６と共に回転するレーキ３８が取り付けられている。レーキ３８は、吐出管６６から吐出された被処理液中の凝集フロックが沈降して形成する汚泥を撹拌すると共に、槽底面中央の汚泥引抜き用凹部４３に汚泥を掻き寄せるためのものである。これにより、沈殿槽１２内のディストリビュータ３６よりも下方の領域に濃縮汚泥層Ａが形成される。汚泥引抜き用凹部４３に集められた汚泥は、基礎１６に形成された汚泥引抜管６０を通して系外に排出される。
【００２８】
次に、上述した凝集沈殿装置１０を用いて被処理液を清澄化する手順について簡単に説明する。
【００２９】
先ず、被処理液流入管２２及び導入管２４から、被処理液をミキシングチャンバ１４内に供給する。ミキシングチャンバ１４内に供給された被処理液に対しては、注入ノズル２６の何れか又は全てから添加剤が任意のタイミングで注入される。これにより、添加剤による効果が長時間持続すると共に、沈降性の良好な凝集フロックが形成されることになる。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、ミキサ駆動装置３４によって回転駆動されるミキサ装置２８によって撹拌され、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。この際、軸受器４８の存在により、ミキサ装置２８は長期にわたり軸ぶれの少ない安定した回転運動を続け、凝集フロックを安定して形成することができる。
【００３０】
凝集フロックを含む被処理液は、ミキシングチャンバ１４の下端部に配置されたディストリビュータ３６における回転支持体６４から吐出管６６の吐出孔を通って沈殿槽１２内に供給される。これにより、沈殿槽１２内には均等な上昇流が発生し、ディストリビュータ３６の上方に、良好なスラッジブランケット層Ｂが形成される。
【００３１】
また、被処理液中の凝集フロックのうち、沈殿槽１２内で沈降分離したものは、沈殿槽１２の底部で汚泥層Ａを形成する。沈殿槽１２の底部ではレーキ３８によって汚泥層Ａが撹拌されると共に、槽中央部の汚泥引抜き用凹部４３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。汚泥引抜き用凹部４３からは汚泥が随時引抜かれる。
【００３２】
一方、上昇流中には微細フロックその他の微細粒子も含まれるが、これらの微細フロック等はスラッジブランケット層Ｂの大きなフロックによって確実に捕捉され、上昇流から除去される。このようにして、上昇流からフロックその他の粒子類が沈降除去され、極めて清澄な上澄液が沈殿槽１２内を上昇し、清澄層Ｃが形成される。そして、上澄液は処理済み液として沈殿槽１２の上部の流出口７０から流出する。
【００３３】
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ことは言うまでもない。
【００３４】
例えば、上記実施形態では軸受器４８を４個の軸受部材５０から構成するとしているが、その数は適宜定めることができる。また、図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、軸受器は１個の環状の軸受部材７２ａ、７２ｂから構成してもよい。この場合、軸受部材７２ａ、７２ｂは、その中央の開口にセンタシャフト４０が挿通されるよう、ミキサ筒体３０に取り付けられる。このような環状の軸受部材７２ａ，７２ｂは、図４の（Ａ）に示すように、内周面が円柱形状のものであってもよいし、図４の（Ｂ）に示すように、内周面が波形のものであってもよい。いずれの場合も、軸受部材７２ａ，７２ｂの内面とセンタシャフト４０との間には間隙が形成されるため、図２及び図３に示す実施形態と同様な作用を呈する。
【００３５】
更に、軸受器４８の取付位置はミキサ筒体３０の下端が好ましいが、ミキサ筒体３０の内面の適当な高さ位置に設けるようにしてもよい。
【００３６】
また、軸受部材５０，７２ａ，７２ｂは、全体が樹脂材料から作られたものである必要はなく、他の材料からなるものや、センタシャフト４０と接する部分のみＭＣナイロン等の材料から作られたものであってもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による凝集沈殿装置では、ミキサ装置のミキサ筒体が安定して回転するため、凝集沈殿装置の構成部材に損傷を与えるおそれがなく、安定した凝集作用が得られる。
【００３８】
また、本発明による軸受器は機構が簡単なものであるため、ミキサ筒体への取付や周辺機器の位置調整も容易であり、凝集沈殿装置の製造の手間を増加させるものではない。
【００３９】
更に、軸受器を取り付けても、軸受器とセンタシャフトとの間の間隙が比較的大きいので、ミキサ筒体内に被処理液が滞留するという弊害は発生せず、また、微粒子の付着による部材間の膠着等の問題も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用され得る凝集沈殿装置を示す断面図である。
【図２】本発明により構成された軸受器が取り付けらたミキサ筒体の下部を示す側面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ軸受器の変形態様を示す、ミキサ筒体を下方から見た斜視図である。
【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、２８…ミキサ装置、３０…ミキサ筒体、３２…ミキサ羽根、３４…ミキサ駆動装置、３６…ディストリビュータ、４０…センタシャフト、４２…駆動装置、４６…フランジ、４８…軸受器、５０…軸受部材、５２…取付座、７２ａ，７２ｂ…環状軸受部材。

Claims (4)

1. 沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質や凝集フロック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において、
   前記沈殿槽内に直立状態で配設されており、被処理液及び添加剤が導入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に同軸に配置され上部が回転可能に支持されたミキサ筒体と、
   前記ミキサ筒体の外周面に取り付けられたミキサ羽根と、
   前記ミキサ筒体内に同軸に配置され、上部及び下部が回転可能に支持されているセンタシャフトと、
   前記ミキシングチャンバ内の前記被処理液を前記沈殿槽内に分配供給すべく前記ミキシングチャンバの下方に配置され、前記センタシャフトと共に回転されるディストリビュータと、
   前記ミキサ筒体の下部に取り付けられ、中央部にセンタシャフトが挿通される開口を有する軸受器であって、その内面と前記センタシャフトの外面との間に所定寸法の間隙が形成されるよう位置決めされている軸受器と、
   を備えることを特徴とする凝集沈殿装置。
2. 前記軸受器が周方向に等間隔に配置された複数の軸受部材からなることを特徴とする請求項１に記載の凝集沈殿装置。
3. 前記軸受部材が耐摩耗性を有する樹脂材料から形成されていることを特徴とする請求項２に記載の凝集沈殿装置。
4. 前記軸受器は位置調整可能に前記ミキサ筒体に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の凝集沈殿装置。

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