JP4281702B2 - 加圧浮上分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、気体を溶解した加圧水を原水に添加し、懸濁物を浮上分離する加圧浮上分離装置に関する。詳しくは、本発明は、原水を凝集剤によって凝集処理した後、加圧水を添加して加圧浮上分離処理する加圧浮上分離装置に係り、特に槽体内を隔壁によって区画して凝集反応室、混合室及び浮上分離室を形成した加圧浮上分離装置に関する。

槽体内を隔壁によって区画して混合室と浮上分離室とを形成した加圧浮上分離装置が特公平７−３８９８４号公報に記載されている。第１０図は同号公報の図１に記載の槽体を示す縦断面図、第１１図及び第１２図は同号公報の図２，３に記載の混気水管と排水管との配置関係図である。

槽体８１内が隔壁８３によって混合室８２と浮上分離室８４とに区画されている。排水は、隔壁８３と反対側の混合室壁面８２ａから突設された排水導入管８５を介して混合室８２内に下向きに導入される。なお、排水導入管８５の末端はＴ字形となっており、水平方向に延在した排水流出用のスリット状開口８６から排水が下向きにカーテン状に流出する。

空気が溶解した加圧水は、加圧水管８８から水平方向に該混合室８２内に供給される。加圧水管８８の末端もＴ字状となっており、多数の吐出口８９が側方向を指向して開設されている。加圧水管８８は排水導入管８５よりも下位に設けられている。排水は、排水導入管８５から下向きに且つカーテン状に流出し、混合室８２の側面８２ａに沿って下向きに流れ、この途中で加圧水管８８から加圧水が添加され、合流する。この合流した水は、混合室壁面８２ａから離れる方向に流れ、次いで隔壁８３に沿って上昇し、混合室８２内を循環する。循環途中の水の一部が、隔壁８３の上端を乗り越えるようにして浮上分離室８４へ流出し、浮上分離処理される。浮上分離されたスラッジは、かき取り機９０によってかき取り物受け９１へかき出され、排出される。

この特公平７−３８９８４号公報には、排水として凝集処理水を用いる点は記載されていないが、凝集処理水を加圧浮上分離処理することは特開昭６４−３４４８７号等に見られる通り周知である。
特公平７−３８９８４号公報 特開昭６４−３４４８７号

上記特公平７−３８９８４号の加圧浮上分離装置にあっては、排水導入管８５からカーテン状に下向きに吐出された排水に対し、加圧水が水平方向に添加されて合流する。そのため排水導入管８５からの下向きの排水流れが水平方向に変えられ、排水が混合室底面８２ｂに達しないうちに混合室壁面８２ａから離れるようになり易い。しかも、水平方向に吐出した加圧水は気泡を多量に含んだ低比重のものであるから、混合室壁面８２ａから離れていった加圧水は隔壁８３に到達する前に上昇を開始するようになる。このため、混合室８２内の循環流のうち隔壁８３に沿う流れが弱くなり、混合室８２内の隅部では循環が不十分となり易く、気泡付着が不十分なフロックが生じ易い。

排水導入管８５から下向きに流出した排水を混合室底面８２ｂにまで到達させるために、排水の導入速度を高くすることも考えられるが、このようにすると、加圧水と合流した水が比較的高速で混合室底面８２ｂに衝突する。そのため、排水中のスラッジに付着した気泡が、この混合室底面８２ｂとの衝突時の衝撃によってスラッジから離反し易い。

また、加圧水管８８の開口８９からの流出速度を小さくし、これによって排水導入管８５からの下向きの排水流れ方向を保つようにすることも考えられるが、このように加圧水の吐出速度を小さくすると、加圧水は排水のカーテン状下降流に対し単に沿って流れるようになり、加圧水と排水とが十分に混ざり合わない。

このようなことから、特公平７−３８９８４号の加圧浮上分離装置は、スラッジに対して気泡が十分には付着しにくく、浮上分離効率が十分に高くはない。

本発明は、被処理水中のスラッジに対して気泡が十分に付着し、効率良く浮上分離処理を行うことができる加圧浮上分離装置を提供することを目的とする。

請求項１の加圧浮上分離装置は、槽体内が第１及び第２の隔壁によって区画されることによって凝集反応室と、混合室と、浮上分離室とがこの順に設置され、該凝集反応室と混合室との間に該第１の隔壁が配置され、該混合室と浮上分離室との間に該第２の隔壁が配置され、該第１の隔壁の下部に、該第１の隔壁の幅方向の略全域にわたって存在する、該凝集反応室から該混合室へ凝集反応水を流出させるための流出口が設けられており、該第１の隔壁の上部は、該槽体内の水面位よりも上方にまで延出しており、該第２の隔壁は、該槽体の底面から立ち上がり、その上端は槽体の水面位よりも下位に位置し、これによって、第２の隔壁の上側を通って、該混合室から浮上分離室へ水が流出するようになっており、該混合室の底部のうち、該第１の隔壁よりも第２の隔壁に近接して、且つ該第２の隔壁の幅方向の中央付近の位置に、気体を溶解した加圧水を上向きに吐出する加圧水吐出口が設けられている加圧浮上分離装置であって、該第２の隔壁は、上部を除いて略鉛直であり、該第２の隔壁の上部は、前記混合室側へ傾斜しており、前記加圧水吐出口は、傾斜した該第２の隔壁の該上部の鉛直下方領域に配置されており、該加圧水吐出口は、槽体内を該第２の隔壁の幅方向に３等分した場合、３つの領域のうちの中央領域に配置されていることを特徴とするものである。

請求項２の加圧浮上分離装置は、請求項１において、前記凝集反応室の底面と混合室の底面とは略面一であり、前記第１の隔壁の下端と前記槽体の底面との間が前記流出口となっていることを特徴とするものである。

本発明の加圧浮上分離装置にあっては、凝集反応室内の凝集反応水が、第１の隔壁の下部の流出口を通って混合室内に流入し、該混合室の底面に沿って第２の隔壁へ向って流れる。

この途中で、混合室底部の加圧水吐出口から加圧水が上方に向って吐出し、凝集反応水がこの加圧水と混ざり合う。この混ざり合った水は、第２の隔壁に沿って上昇した後、第１の隔壁の幅方向の両端に向かって分岐し、第１の隔壁に沿って下降し、加圧水吐出口に集まるようにして混合室内を循環し、この間に凝集フロックに対し気泡が十分に付着する。このフロックが第２の隔壁の上側を通って浮上分離室内に流入し、浮上分離処理される。

本発明の加圧浮上分離装置にあっては、第１の隔壁下部の流出口が第１の隔壁の幅方向の略全域にわたって設けられているので、凝集反応室からの凝集反応水は混合室の底面に沿って、幅方向（各隔壁の幅方向と平行方向）の全体にわたって略均等に流れる。この混合室底面に沿う凝集反応水の流れに対し吐出口から上向きに吐出された加圧水が添加される。この吐出口は混合室底部のうち幅方向の中央付近に設けられており、該幅方向の全体には設けられていない。従って、吐出口からの加圧水の吐出速度は比較的大きく、吐出した加圧水と混合室底面に沿って流れる凝集反応水とが十分に混ざり合う。しかも、この加圧水の吐出方向が上向き方向であると共に、加圧水は気泡を多量に含んだ低比重のものであるため、凝集反応水と加圧水との混合水は第２の隔壁に沿ってスムーズに上向きに流れる。

なお、吐出口を幅方向中央付近に設けているので、混合室内の上昇流は、第２の隔壁近傍の幅方向中央付近で最も強くなる。該中央付近を上昇してきた上昇流は、混合室上部において第１の隔壁側に流れ方向を変えるが、この際、第１の隔壁の幅方向に流れ方向が分岐するようになる。この結果、混合室内の循環水流は、上下方向に単純に循環するのではなく、この循環途中で隔壁幅方向に分岐したり合流したりを繰り返すようになり、加圧水と凝集反応水とが十分に混ざり合う。この結果、凝集フロックに十分な量の気泡が付着するようになる。

請求項２のように、凝集反応室の底面と混合室の底面とを略面一とすることにより、凝集反応室から流出口を経て混合室に流入した凝集反応水が混合室底面に沿ってスムーズに流れる。

本発明では、第２の隔壁の上部が第１の隔壁側に傾斜しているため、第２の隔壁に沿って上昇してきた水が第１の隔壁側に向うように流れ方向を変えるので、混合室内の水が浮上分離室へ短絡的に流出することが防止され、凝集フロックに対して気泡が極めて十分に付着するようになる。なお、第２の隔壁の上部以外は略鉛直であるため、吐出口から上向きに吐出した加圧水に伴って、混合室内の水が該第２の隔壁に沿ってスムーズに上昇する。

本発明では、傾斜した第２の隔壁の上部の鉛直下方領域に加圧水吐出口が設けられているので、該吐出口から吐出した加圧水による上昇流が第２の隔壁上部の傾斜部に当り、第１の隔壁側へ流れ方向を変えるようになる。そのため、上昇してきた水が第２の隔壁を短絡的に乗り越えて浮上分離室へ流れ込むことが確実に防止される。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図は実施の形態に係る加圧浮上分離装置の長手方向の縦断面図、第２図は第１の隔壁付近の構成を示す断面斜視図、第３図は混合室内の水の循環状況を示す断面図、第４図は第３図のIV−IV線断面図、第５図は第３図のＶ−Ｖ線断面図である。

平面視形状が略長方形の槽体３内が、第１の隔壁１及び第２の隔壁２によって区画されることにより、凝集反応室１０、混合室２０及び浮上分離室３０がこの順に形成されている。各室１０，２０，３０は槽体３の長手方向に配列されており、隔壁１，２は槽体３の短手方向すなわち幅方向に延設されている。

第１の隔壁１の下端と槽体底面３ｂとの間に、室１０，２０を連通する流出口１６が形成されている。第１の隔壁１の上端は、槽体３間の水面より上方に延出している。

第２の隔壁２は、槽体底面３ｂから立設され、その上端は槽体３間の水面よりも下位となっている。

各隔壁１，２は槽体の両側面３ａに連なっている。

凝集反応室１０へは、原水配管１１を介して原水が導入されると共に、凝集剤及びアルカリ剤が各々の供給配管１２，１３を介して供給可能とされている。凝集反応室１０内の水のｐＨを検知するためのｐＨ計１４が設置され、このｐＨ計１４の検出値が所定範囲となるようにアルカリ剤薬注ポンプ（図示略）が作動される。

凝集剤としてはＰＡＣ等の無機凝集剤の他、各種の有機凝集剤も用いることができ、２種以上の凝集剤を併用してもよい。凝集剤は、凝集剤薬注ポンプ（図示略）によって所定量添加される。凝集反応室１０内の水は撹拌機１５によって撹拌され、凝集処理される。

凝集処理水は、流出口１６を通って混合室２０に流入し、槽体底面３ｂに沿って流れる。この槽体底面３ｂのうち、幅方向中央かつ第２の隔壁２に比較的近接して、加圧水吐出用のノズル２３が設けられている。ノズル２３の先端は、槽体底面３ｂから若干突出しているが、これに限定されるものではない。

この実施の形態では、浮上分離室３０内の下部から配管２１を介して水を取り出し、加圧水製造装置２２にて空気を加圧溶解させ、この加圧水をノズル２３へ供給する。

この実施の形態では、ノズル２３は、後述する傾斜した隔壁上部２ｂの鉛直下方領域に配置されている。また、この実施の形態では、ノズル２３は槽体底面３ｂの幅方向の中央に１個のみ設けられている。

流出口１６からの凝集処理水とノズル２３からの加圧水とは混ざり合いながら第２の隔壁２に沿って上昇する。第２の隔壁２は、上部２ｂを除き略鉛直な（好ましくは、鉛直面に対し±１０゜以内の）鉛直部２ａとなっており、該上部２ｂは第１の隔壁１側へ傾斜している。

上記上昇流は、第２の隔壁２の鉛直部２ａに沿って略鉛直上方へ向って流れる。この上昇流は、次いで、傾斜した隔壁上部２ｂに案内されて第１の隔壁１側へ流れ方向を変えると共に第１の隔壁１の幅方向の両端に向かって分岐し、第１の隔壁１の近傍に到ると該隔壁１の両端付近を下降する下降流となる。隔壁１の下部にまで流れてきた下降流は、流出口１６からの凝集処理水と合流しながら槽体底面３ｂを第２の隔壁２へ向って流れる。このようにして、混合室２内に第３図の如く上下方向の循環流が形成される。そして、循環している間に、凝集フロックに対し加圧水から生じた微細な気泡が付着する。

なお、この混合室内の水の循環状況について第３図〜第５図を参照してさらに詳細に説明する。

流出口１６からは、槽体３の幅方向に略々均等に凝集処理水が混合室２０内に流入し、この流入した水は槽体底面３ｂに沿って該槽体幅方向に略々均等に第２の隔壁２へ向って流れる。

この槽体底面３ｂに沿う流れの幅方向中央部分に対し、ノズル２３から加圧水が上向きに添加される。このノズル２３は、第２の隔壁２に比較的近接して配置されているので、第２の隔壁２に当って流れを上向きに変えようとする流れと、この上向きの加圧水流とが重畳することにより、隔壁２の近傍の槽体幅方向中央部付近において、上方に向う部分的に比較的高流速の上昇流が形成される。第２の隔壁２の両側付近では、比較的低流速の上昇流が形成される。

この上昇流は、傾斜した隔壁上部２ｂに当って第１の隔壁１側へ流れ方向を変えて混合水面付近を第１の隔壁１へ向って流れるが、隔壁２の幅方向中央付近の上昇流速が幅方向の両側よりも大きいので、第１の隔壁１へ向う流れは、第５図のように、第２の隔壁２近傍の幅方向中央付近から第１の隔壁１の幅方向両側へ分岐する分岐流れとなる。第１の隔壁１の幅方向両側に分岐した流れは、次いで第１の隔壁１の両端に沿って下降し、流出口１６からの流れに伴って槽体底面３ｂの全幅に沿って第２の隔壁２へ向って流れる。そして、第２の隔壁２の近傍に到ると、前記の通り幅方向中央側が高流速となるようにして隔壁２に沿って上昇する。

このように、混合室２０内では隔壁２に沿う上昇流と隔壁１に沿う下降流との上下循環に加え、隔壁２に沿って上昇した後、隔壁２から離反するに従って隔壁１の幅方向に広がる幅方向の循環とが重畳した上下及び左右循環流が形成される。このため、混合室２内で凝集処理水と加圧水とが万遍なく混ざり合うようになる。

しかも、隔壁上部２ｂが第１の隔壁１側へ傾斜しており、隔壁２に沿う上昇流が第１の隔壁１側へ流れ方向を変えるので、上昇してきた水が短絡的に隔壁２を乗り越えて浮上分離室３０へ流れることがない。

この結果、凝集処理水と加圧水とが十分に混ざり合い、フロックに気泡が十分に付着した後、フロックが浮上分離室３０へ供給され、フロックが効率よく浮上分離される。

浮上したフロックは、スキマーやスクレーバ等のかき取り機３１によってスラッジ受入室３２へ排出され、排出管３３を介して取り出される。

なお、浮上分離室３０内で沈降したスラッジは、配管３４を介して排出される。

清浄水は、浮上分離室３０の上下方向の途中から配管３５によって抜き出され、水位調整槽（図示略）を介して取り出される。この水位調整槽は、槽体３内の水位を調整するためのものである。

なお、第１図〜第５図に図示の実施の形態における好適な寸法や運転条件の一例を次に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

流出口１６の上下寸法は４０〜２５０ｍｍあるいは水深の５〜３０％程度が好適である。流出口１６の幅は、この上下寸法の２倍以上であることが好ましい。

混合室２０の容積は、浮上室２４（混合室と浮上分離室とあわせて浮上室とする）の容積の２〜３０％程度が好適である。

第２の隔壁２の上端と水面との距離は５０〜２４０ｍｍあるいは水深の５〜３０％程度が好適である。

隔壁２の上部２ｂの鉛直からの傾斜角度は３０〜６０゜程度が好適である。

隔壁２の最上端（隔壁上部２ｂの上端）と隔壁１との水平距離は２０〜２００ｍｍあるいは浮上室２４の長手方向長さの２〜１０％程度が好適である。

この隔壁２の最上端と隔壁１との間における平均上昇流速は０．０１〜０．１ｍ／ｓｅｃ程度が好適である。

隔壁２の傾斜した上部２ｂの鉛直方向の長さは３０〜３００ｍｍあるいは、隔壁２の鉛直方向の全高の５〜３０％程度が好適である。

ノズル２３の混合室底面からの突出長さは５０〜４００ｍｍあるいは隔壁２の鉛直方向の全高の５〜３０％程度が好適である。

ノズル２３は直管状であり、槽体底面３ｂよりも下方に減圧弁が設けられていることが好ましい。この減圧弁よりも上方のノズル２３は、上端に到るまで鉛直な直管状とされるのが好ましい。

上記実施の形態では、流出口１６は隔壁１の幅方向の全体にわたって設けられているが、第６図及び第７図のように、隔壁１Ａ，１Ｂの下端に脚部１ａ，１ｂを設け、複数の流出口１６ａ，１６ｂを設けてもよい。また、第８図のように、隔壁１Ｃの下端近傍に複数の開口よりなる流出口１６ｃを設けてもよい。ただし、凝集処理水の流れを乱さないようにするために、第２図の流出口１６のように隔壁１の幅方向の全域にわたって隔壁１の下端と槽体底面３ｂとの間に流出口を設けるのが好ましい。

この実施の形態では、凝集反応室１０の底面と混合室２０の底面とが面一状であるため、凝集反応室１０からの凝集処理水は槽体底面３ｂに沿って流れを乱すことなく流出口１６を通り抜けるが、両室の底面に若干のレベル差があってもよい。また両室の底面は水平であることが好ましいが、勾配がつけられてもよい。

上記実施の形態では、ノズル２３は１個だけ設けられているが、２個以上設けられてもよい。ノズル２３は、混合室底面の幅方向の中央付近に設けられるのが好ましく、特に丁度中央に設けられるのが好ましいが、若干、幅方向の一方に片寄ってもよい。ただし、第９図のように槽体３を幅方向に３等分した場合、左右を除いた中央領域にノズルが配置されるのが好ましく、特に槽体を幅方向に５等分した場合に中央の１／５の領域にノズルが配置されることが好ましい。

複数個のノズルが槽体長手方向に間隔をおいて設置されてもよい。この場合も、すべてのノズルが隔壁上部２ｂの鉛直下方領域に配置されることが好ましい。

実施の形態に係る加圧浮上分離装置の長手方向の縦断面図である。 第１の隔壁付近の構成を示す断面斜視図である。 混合室内の水の循環状況を示す断面図である。 第３図のIV−IV線断面図である。 第３図のＶ−Ｖ線断面図である。 別の実施の形態に係る第１の隔壁付近の断面斜視図である。 さらに別の実施の形態に係る第１の隔壁付近の断面斜視図である。 異なる実施の形態に係る第１の隔壁付近の断面斜視図である。 さらに異なる実施の形態を示す混合室の断面図である。 従来例を示す断面図である。 図１０の排水導入管と加圧水管とを示す斜視図である。 図１０の排水導入管と加圧水管とを示す断面図である。

符号の説明

１ 第１の隔壁
２ 第２の隔壁
３ 槽体
１０ 凝集反応室
１５ 撹拌機
１６ 流出口
２０ 混合室
２２ 加圧水製造装置
２３ ノズル
３０ 浮上分離室
３１ かき取り機

Claims (2)

1. 槽体内が第１及び第２の隔壁によって区画されることによって凝集反応室と、混合室と、浮上分離室とがこの順に設置され、
   該凝集反応室と混合室との間に該第１の隔壁が配置され、
   該混合室と浮上分離室との間に該第２の隔壁が配置され、
   該第１の隔壁の下部に、該第１の隔壁の幅方向の略全域にわたって存在する、該凝集反応室から該混合室へ凝集反応水を流出させるための流出口が設けられており、
   該第１の隔壁の上部は、該槽体内の水面位よりも上方にまで延出しており、
   該第２の隔壁は、該槽体の底面から立ち上がり、その上端は槽体の水面位よりも下位に位置し、これによって、第２の隔壁の上側を通って、該混合室から浮上分離室へ水が流出するようになっており、
   該混合室の底部のうち、該第１の隔壁よりも第２の隔壁に近接して、且つ該第２の隔壁の幅方向の中央付近の位置に、気体を溶解した加圧水を上向きに吐出する加圧水吐出口が設けられている加圧浮上分離装置であって、
   該第２の隔壁は、上部を除いて略鉛直であり、
   該第２の隔壁の上部は、前記混合室側へ傾斜しており、
   前記加圧水吐出口は、傾斜した該第２の隔壁の該上部の鉛直下方領域に配置されており、
   該加圧水吐出口は、槽体内を該第２の隔壁の幅方向に３等分した場合、３つの領域のうちの中央領域に配置されていることを特徴とする加圧浮上分離装置。
2. 請求項１において、前記凝集反応室の底面と混合室の底面とは略面一であり、
   前記第１の隔壁の下端と前記槽体の底面との間が前記流出口となっていることを特徴とする加圧浮上分離装置。

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