JP4223651B2

JP4223651B2 - 凝集沈殿装置

Info

Publication number: JP4223651B2
Application number: JP2000105228A
Authority: JP
Inventors: 稔早川; 俊彦安部
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: JP2001286706A

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、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の内部空間（ミキシングチャンバ内は除く。本明細書においては、この内部空間を「沈殿空間」と称する）に分配供給されるようになっている。
【０００４】
沈殿槽内の沈殿空間では、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、液面部の上澄液は清澄なものとなる。この清澄化された上澄液は、沈殿槽の上部に設けられたトラフ（集水樋）により集水され、このトラフに連通する流出口から槽外部に取り出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記型式の凝集沈殿装置は、排水処理や製紙白水回収等の各種用途に用いられるものであるが、近年では、各種工業製品の品質向上、環境保全といった見地から、より一層清澄化された処理済み液を得ることができる凝集沈殿装置に対するニーズが高まっている。
【０００６】
そこで、本発明は、極めて清澄化された処理済み液を得ることができる凝集沈殿装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためには、沈殿槽内の沈殿空間内で生ずる上昇流が槽全域にわたり可能な限り均等であることが望ましい。しかしながら、従来の凝集沈殿装置においては上昇流に若干の乱れが生じている。この乱れは種々の原因によるものと考えられるが、本発明者らは鋭意研究を進めた結果、トラフの配置構成にその一因があることを見出した。
【０００８】
従来一般の凝集沈殿装置においては、沈殿槽の外周部分に１本の環状トラフが取り付けられている。このトラフは断面形状がＵ字状である。このような形状のトラフの場合、堰部分（垂直側板部分）の近傍の上澄液がその上縁を越え、トラフ内に流れ込むこととなる。このため、前述したようにトラフは沈殿槽の外周部分１本だけ設置されているので、沈殿槽の側壁に沿う上昇流が槽中心部を上昇する流れよりも速くなり、沈殿槽内での均等な上昇流の形成を阻害すると考えられる。
【０００９】
以上の研究結果を踏まえ、本発明は、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、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とミキシングチャンバとの間の沈殿空間に分配供給するためのディストリビュータと、沈殿槽の上部に互いに同心円状に配置された複数の環状トラフとを備えたことを特徴としている。
【００１０】
この構成では、沈殿槽の中心側に設置される環状トラフにも上澄液が流入するため、沈殿槽の中心側における上昇流の流速が沈殿槽の側壁近傍における上昇流の流速に近似したものとなり、全体として均等な上昇流が得られる。
【００１１】
また、上澄液が越流する環状トラフにおける堰部分の越流液負荷が全ての堰部分について同一となるよう複数の環状トラフが位置決めされ且つ寸法決めされていると、より均等な上昇流を得ることができる。
【００１２】
環状トラフは少なくとも２本であり、その場合、大径の環状トラフを沈殿槽の側壁に沿って配置し、小径の環状トラフを沈殿槽の側壁とミキンシグチャンバの中間部に配置することになる。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
図示の凝集沈殿装置１０における沈殿槽１２は、槽深４０００〜５０００ｍｍ程度、槽径１５００〜３００００ｍｍ程度でのものであるが、これらの寸法については沈殿槽の設置スペース、被処理液の性状や量等に応じて任意に設定されるものである。沈殿槽１２は、凝集沈殿装置１０に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。
【００１６】
沈殿槽１２の側壁上縁部には架台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】
更に、図１に示すように、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が内蔵されている。ミキサ装置は、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２８と、その外周面に取り付けられた複数のミキサ羽根３０とから構成されている。また、ミキサ筒体２８は、架台２０上に載置されたミキサ駆動装置３２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。
【００２０】
ミキサ筒体２８の内部にはセンタシャフト３４が挿通されている。このセンタシャフト３４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３６によって回転駆動される。このセンタシャフト３４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３８まで垂直に延びている。
【００２１】
ミキシングチャンバ１４の下端部に隣接するセンタシャフト３４の部分には、ミキシングチャンバ１４内の被処理液を沈殿槽１２内に分配供給するためのディストリビュータ４０が設けられている。ディストリビュータ４０は、基本的には、センタシャフト３４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４２と、回転支持体４２の内部と連通し且つ回転支持体４２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４４とから構成されている。各吐出管４４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４０が駆動装置３６によってセンタシャフト３４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４４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。
【００２２】
センタシャフト３４の下端部分には、更に、ディストリビュータ４０と共に回転するレーキ４６が取り付けられている。レーキ４６は、吐出管４４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濃縮すると共に、槽底面中央の汚泥引抜き用凹部３８に汚泥を掻き寄せるためのものである。
【００２３】
また、沈殿槽１２の上部には、ディストリビュータ４０から供給され増加する被処理液を回収する環状トラフ５０，５２が設けられている。図示実施形態では、環状トラフ５０，５２は大径と小径の２本あり、図２に明示するように、互いに同心円状に配置されている。これらの環状トラフ５０，５２は沈殿槽１２の側壁１８上部に形成された流出口５４と連通している。環状トラフ５０，５２については、以下で更に詳細に説明する。
【００２４】
ディストリビュータ４０から分配供給された被処理液は、沈殿槽１２の上部で環状トラフ５０，５２により回収されるので、沈殿槽１２内で上昇し、スラッジブランケット型運転の場合にあってはディストリビュータ４０の上方にスラッジブランケット層Ｂを形成する。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、ディストリビュータ４０よりも下方の領域に汚泥層Ａを形成する。沈殿槽１２の底部ではレーキ４６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３８に汚泥が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３８に集められた汚泥は、基礎１６に形成された汚泥引抜管４８を通して系外に排出される。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、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環状トラフ５０，５２の中に越流し、最終的には流出口５４から系外に取り出される。
【００２５】
各環状トラフ５０，５２は断面Ｕ字状をなし、上方が開放され、垂直の縦板部分（堰部分）の上縁を越えて上澄液がトラフ５０内に流入するようになっている。前述したように、本実施形態では、環状トラフ５０，５２は大径のものと小径のものとの２本あり、互いに同心円上に配置されている。これらの環状トラフ５０，５２は、ミキシングチャンバ１４と沈殿槽１２の側壁１８との間で放射状に延びる複数本の水平バー５６により、沈殿槽１２に取り付けられている。また、大径の環状トラフ５０と小径の環状トラフ５２とは、両者間で径方向に延びる１本のＵ字状の連結流路部材５８により連通されており、この連結流路通路５８の外側端部は流出口５４に開放されている。連結流路部材５８の深さは環状トラフ５０，５２の深さよりも大きいことが、回収液を流出口５４に円滑に導くために好ましい。また、連結流路部材５４の縦板部分の上縁も、環状トラフ５０，５２の堰部分の上縁と同一高さにし、この部分からも上澄液が越流するようにしてもよい。
【００２６】
大径の環状トラフ５０は、従来のものと同様に沈殿槽１２の側壁１８の内周面に接した状態で取り付けられている。従って、槽中心側の堰部分５０ａ側からのみ上澄液が越流する。なお、図示実施形態では、環状トラフ５０は側壁１８を構成部分としているので、トラフ自体はＬ字状のものが用いられている。一方、小径の環状トラフ５２は、ミキシングチャンバ１２と槽側壁１８との間の所定位置に配置されており、槽中心側と槽外側の両堰部分５２ａ．５２ｂから上澄液が越流する。
【００２７】
なお、上澄液が越流する堰部分５０ａ，５２ａ，５２ｂの上縁は直線的なものであってもよいが、トラフ５０，５２全体を高精度で水平に配置することは困難であるため、堰部分５０ａ，５２ａ，５２ｂの上縁にＶ形ノッチを等間隔に配置したものとすることが好適である。これにより、ノッチの大きさを調整することで、環状トラフ５０，５２の全周にわたり上澄液を均等に越流させることができる。
【００２８】
このように、外側の環状トラフ５０の内側にもう１本、環状トラフ５２を配置することにより、沈殿槽１２の側壁１８の近傍の上昇流が槽中心側の上昇流よりも高速になるという不安定な状態が是正される。すなわち、沈殿槽１２の中心側に設置される環状トラフ５２にも上澄液が流入するため、沈殿槽１２の中心側における上昇流の流速が沈殿槽１２の側壁近傍における上昇流の流速に近似したものとなり、全体として均等な上昇流が得られる。
【００２９】
ここで、環状トラフ５０，５２の最適な位置及び溝幅について考察する。まず、各環状トラフ５０，５２の堰部分５０ａ，５２ａ，５２ｂの周方向における単位長さ当たりの流入量を越流堰負荷と称することとすると、この越流堰負荷が各堰部分５０ａ，５２ａ，５２ｂで等しくなった場合に、沈殿槽１２内の上昇流を最も均等化するものと考えられる。
【００３０】
今、沈殿槽１２の側壁１８の内周の半径をＤ_１、大径の環状トラフ５０の内側堰部分５０ａの内周の半径をＤ_２、小径の環状トラフ５２の外側堰部分５２ｂの外周の半径をＤ _３、小径の環状トラフ５２の内側堰部分５２ａの内周の半径をＤ_４、ミキシングチャンバの外周の半径をＲ_１とすると、上記の最適となる関係は次式で表すことができる。
【００３１】
【数２】
【００３２】
このような関係に環状トレイ５０，５２を配置構成することで、沈殿槽１２内の上昇流はより均等なものとなり、沈降分離効果が向上し、極めて清澄な上澄液を回収することが可能となる。
【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、上記実施形態では環状トラフ５０，５２は２本のみとしているが、大型の沈殿槽では３本以上の環状トラフを同心円状に配置してもよい。その場合にも、各環状トラフの堰部分の越流堰負荷が等しくなるよう、寸法及び位置決めをすることが好ましい。
【００３５】
また、上記の環状トラフ５０，５２は共に円形としているが、製造を容易化するために六角形や八角形のような多角形としてもよい。かかる場合、上記式は平均径にて計算すればよい。
【００３６】
【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、沈殿槽内に従来に比して格段に均等で安定した上昇流を形成することができるので、極めて清澄化された処理済み液を得ることができ、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、装置の性能が向上することから、装置全体のコンパクト化を可能とするという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による凝集沈殿装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿っての概略断面図である。
【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、１６…基礎、１８…側壁、５０…大径の環状トラフ、５２…小径の環状トラフ、５０ａ，５２ａ，５２ｂ…堰部分。５４…流出口、５６…水平バー、５８…連結流路部材。

Claims

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と前記ミキシングチャンバとの間の沈殿空間に分配供給するためのディストリビュータと、
前記沈殿槽の上部に互いに同心円状に配置された複数の環状トラフと
を備え、
前記複数の環状トラフが、前記沈殿槽の側壁に沿って配置される大径の環状トラフと、前記沈殿槽の前記側壁と前記ミキンシグチャンバの中間部に配置された小径の環状トラフであり、
前記大径の環状トラフ及び前記小径の環状トラフが、
（式中、Ｄ_１は沈殿槽側壁の内周の半径、Ｄ_２前記大径の環状トラフにおける内側堰部分の内周の半径、Ｄ_３は前記小径の環状トラフにおける外側堰部分の外周の半径、Ｄ_４は前記小径の環状トラフにおける内側堰部分の内周の半径、Ｒ_１はミキシングチャンバの外周の半径である。）
を満たすように位置決めされ且つ寸法決めされている、凝集沈殿装置。
前記大径の環状トラフ及び前記小径の環状トラフの少なくとも一方が多角形の場合には、多角形の平均の半径を当該環状トラフについての前記半径として前記式を満たすように、前記大径の環状トラフ及び前記小径の環状トラフが位置決めされ且つ寸法決めされている、請求項１に記載の凝集沈殿装置。