JP4395190B2 - 分離装置及び分離方法 - Google Patents

Description

本発明は下水道管路を流れる排水や工場内の廃水処理施設等を流通する液体に含まれる固形物を分離する装置および分離方法に関する。

都市部に敷設される下水道に流入する雨水などの排水は、その一部が雨水貯留浸透設備などにより地中に貯留若しくは排出され、残りは河川に放流される。下水道を流通する雨水中には土砂、種々のゴミ類、紙類、落ち葉、等の固形物が混入しており、それら固形物が雨水貯留浸透設備に流入すると、設備のメンテナンスを頻繁に行う必要があり、コスト的にも不利になる。また浸水対策のための雨水貯留槽等において、固形物を除去せずに一時的に地下に貯留した雨水は、晴天時にポンプアップして河川に放流する必要があるが、その際、固形物も同時に河川に放流されることになり、河川の水質汚濁や環境汚染問題を発生する。そこで、このような水質汚濁や環境汚染を回避する手段として、下水道の一部に固形物を分離する排水の分離装置を設けている。

排水の分離装置として、排水に水平方向の旋回流（スワール）を発生させ、その旋回流により固形物を分離する分離装置があり、そのような分離装置として、例えばドイツのＵＦＴ社の商品名フルードセップが知られている。しかしフィルター若しくはスクリーンを有しない分離装置はメンテナンスが容易ではあるが、浮遊性や細かい固形物の確実な分離・捕捉は困難である。

一方、旋回流発生方式とスクリーン分離方式を組み合わせた分離装置が特許文献１に記載されている。特許文献１の分離槽は、平断面が円形の分離槽の下方に円筒形のスクリーンを配置し、分離槽の上方から排水を接線方向に供給することにより槽内に旋回流を発生させ、下方に配置したスクリーンで固形物を分離し、排水のみをスクリーンの外側に通過させるようになっている。

特開平８−１４１３２６号公報

しかし旋回流発生方式とスクリーン分離方式を組み合わせた従来の分離装置は、分離槽の円形周壁の接線方向に排水の供給管を接続しなければならないため、周壁に正確な角度での接続用の孔加工が必要である。また、円筒形のスクリーンは構造が複雑になり、コストアップになるという問題がある。

また、上記分離装置は水平方向の旋回流を発生させる構造であるため、管路方向と垂直な横方向に大きな設置面積を必要とする。一般に分離装置を下水道や街路に沿った排水路などの途中に挿入して設置する場合、または工場などにおける通路に設けた排水路などの管路の途中に設置する際には、管路方向の設置スペースには充分な余裕があるが、それと垂直な横方向の設置スペースは制限される場合が多い。そのため上記従来の分離装置では設置場所の選択に大きな制約がある。

そこで本発明は、上記従来の分離装置における設置スペースと管路接続に関する問題を解決することを課題とし、そのための新しい分離装置と分離方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明の第１の分離装置は、流入する液体に含まれる固形物を分離する装置において、分離槽と、分離槽の内部を流入室と流出室に仕切る仕切板と、仕切板に設けたスクリーンと、流入室に形成された流入部と、流出室に形成された排出部とを備え、前記流入室には流入部から流入する液体を反転させて該流入室内に上下方向の旋回流を形成するための誘導部が設けられ、前記スクリーンは前記形成される旋回流の側面に沿うように配置されていることを特徴とするものである。

また第２の分離装置は、上記第１の分離装置において、前記分離槽は平断面が長軸と短軸を有する方形、楕円形もしくは流入部側が方形で排出部側が円形な方円形に形成され、前記仕切板は長軸方向に平行または偏向して設けられ、前記流入室における流入部は長軸方向の一方の端部に形成され、前記流出室における排出部は長軸方向の他方の端部に形成されていることを特徴とするものである。

また第３の分離装置は、上記第２の分離装置において、前記スクリーンは２枚設けられ、各スクリーンは互いに平行または流入部から離れるに従ってその間隔が小さくなるように設けられることを特徴とするものである。

また第４の分離装置は、上記第１ないし第３の何れかの分離装置において、前記スクリーンは断面楔状の複数のウェッジワイヤを上下方向に配列したウェッジワイヤスクリーンで構成され、各ウェッジワイヤの頭部で流入室側の内面の一部が形成されていることを特徴とするものである。

また第５の分離装置は、上記第４の分離装置において、各ウェッジワイヤの頭部から先端部に向かう軸線が前記形成される上下方向の旋回流の下流側に傾斜しており、前記軸線は、上下方向の旋回流における上側流と下側流に応じて互いに逆方向に傾斜していることを特徴とするものである。

また第６の分離装置は、上記第１ないし第５のいずれかの分離装置において、前記流入室の底部に固形物の排出部が設けられていることを特徴とするものである。

また第７の分離装置は、上記第１ないし第６のいずれかの分離装置において、前記流出室の底部に排液部が設けられていることを特徴とするものである。

また第８の分離装置は、上記第１ないし第５のいずれかの分離装置において、前記流入部は流入室の上部に形成され、前記旋回流が流入室内の下部から流入部側に上昇する部分に誘導部が設けられ、該誘導部の先端と前記旋回流が上昇する周壁との間に間隙が設けられていることを特徴とするものである。

また第９の分離装置は、上記第１ないし第８のいずれかの分離装置において、仕切板の上部に流入室と流出室を連通するオーバーフロー部が設けられ、排出部には油分や浮遊性の固形物の流入を防止する堰部が設けられていることを特徴とするものである。

また本発明の第１の分離方法は、流入する液体に含まれる固形物を分離する方法において、分離槽と、分離槽の内部を流入室と流出室に仕切る仕切板と、仕切板に設けたスクリーンと、流入室に形成された流入部と、流出室に形成された排出部とを備えた分離装置を用い、流入部から流入する液体を反転させて流入室内に上下方向の旋回流を形成し、前記形成される旋回流の側面に沿うように配置した前記スクリーンで固形物を分離することを特徴とするものである。

また第２の分離方法は、上記第１の分離方法において、前記スクリーンは断面楔状の複数のウェッジワイヤを上下方向に配列したウェッジワイヤスクリーンで構成され、各ウェッジワイヤの頭部で流入室側の内面の一部が形成されると共に、各ウェッジワイヤの頭部から先端部に向かう軸線が前記形成される上下方向の旋回流の下流側に傾斜していることを特徴とするものである。

また第３の分離方法は、上記第２の分離方法において、前記分離すべき固形物の平均粒径は１０μｍ〜１ｍｍの範囲であることを特徴とするものである。

本発明の第１の分離装置は、流入部から流入する液体（例えば、下水道管路を流れる下水、製紙工場等における排水、醸造工場等における廃液等、以下「流液」という）を反転させて流入室内に上下方向の旋回流を形成するための誘導部が流入室に設けられ、形成される旋回流の側面に沿うようにスクリーンが配置されていることを特徴とする。このように上下方向の旋回流を形成する方式を採用すると、分離の処理能力を高めるためにスクリーンの面積を大きくする際に、スクリーンの長さを管路方向に大きくできるので、管路方向と垂直な横方向に大きな設置面積は必要でなくなる。

また、流入部に接続する配管等の管路は分離槽の周壁の面に対して垂直方向に接続できるので、管接続等の施工およびその設計が簡単になると共に、管路との漏液しにくい接続構造が得られる。

また第２の分離装置では、上記第１の分離装置において、前記分離槽を平断面が長軸と短軸を有する方形もしくは楕円形、もしくは流入部側が方形で排出部側が円形な方円形に形成し、前記仕切板を長軸方向に平行または偏向して設け、前記流入室における流入部を長軸方向の一方の端部に形成し、前記流出室における排出部を長軸方向の他方の端部に形成することができる。このように構成すると、スクリーンの長さを管路方向に大きくして分離の処理能力を容易に増加することができる。

また第３の分離装置では、上記第２の分離装置において、分離槽を平断面が長軸と短軸を有する方形もしくは楕円形に形成する場合に、前記スクリーンを２枚設け、各スクリーンは互いに平行または流入部から離れるに従ってその間隔が小さくなるように設けることができる。このように構成すると、分離槽の大きさを大きくしなくでも、スクリーンが１枚の場合と比べて分離の処理能力をほぼ２倍に増加させることができる上に、流液の流れ中心を長軸方向の中央部に整流させて上下方向の旋回流をより容易に発生させることができる。

また第４の分離装置では、上記第１ないし第３のいずれかの分離装置において、前記スクリーンとして断面楔状の複数のウェッジワイヤを上下方向に配列したウェッジワイヤスクリーンを用い、各ウェッジワイヤの頭部で流入室側の内面の一部を形成することができる。

このようなウェッジワイヤスクリーンを用いると、微細な固形物も効率よく分離できる。また、ウェッジワイヤスクリーンを構成する各ウェッジワイヤの頭部で流入室側の面を形成し、その頭部の配列形状を供給部から供給される流液に水平方向の旋回流を形成させるように構成したので、ウェッジワイヤスクリーンに付着する微細な固形物もその旋回流で容易に剥離される。そのためウェッジワイヤスクリーンを目詰まりし難い状態で運転することができる。

また第５の分離装置では、上記ウェッジワイヤスクリーンを用いた第４の分離装置において、各ウェッジワイヤの頭部から先端部に向かう軸線を前記形成される上下方向の旋回流の下流側に傾斜させることができ、各ウェッジワイヤの頭部から先端部に向かう軸線は、上下方向の旋回流における上側流と下側流に応じて互いに逆方向に傾斜させることができる。このように構成すると、上下方向の旋回流のいずれ側面に沿って配置されるスクリーン部分であっても、コアンダ効果を最大限発揮させて高い通液効率を維持することができる。

さらに、各ウェッジワイヤの頭部から先端部に向かう軸線が前記形成される旋回流の下流側に傾斜されているので、旋回流の上流側における頭部の端部が下流側における頭部の端部より流入室内側に突出する。そのため旋回流が突出した端部に衝突してコアンダ効果（Coanda effect）により流液はスリットに効率よく引き込まれ、結果としてスクリーンの開口率を実質的に増大させることができる。従って、数ミクロン〜数十ミクロン程度の固形物を分離可能なようにスリットの間隔を小さくすることでスクリーンの空隙率が非常に小さくなったとしても、通液効率が高いためスクリーンの面積を抑制でき、さらなる装置のコンパクト化を達成できる。

また第６の分離装置では、上記第１ないし第５のいずれかの分離装置において、前記流入室の底部に固形物の排出部を設けることができる。このように構成すると、例えば分離装置を地上に設置する場合に、流入室側に蓄積された固形物を適宜排出部から外部に排出することができる。

また第７の分離装置では、上記第１ないし第６のいずれかの分離装置において、前記流出室の底部に排液部を設けることができる。このように構成すると、例えば分離装置を地上に設置する場合に、分離槽の運転を停止して固形物が留まっている流入室の内部の清掃を行う際に、排液部を開放すると、流入室に滞留している固形物を含む排水はスクリーンを介して流出室側に排出されるので、分離されるべき固形物が除去された状態で、排液を外部に排出することができる。

また第８の分離装置では、上記第１ないし第５のいずれかの分離装置において、前記流入部を流入室の上部に形成し、旋回流が流入室内の下部から流入部側に上昇する部分に誘導部を設け、その誘導部の先端と前記旋回流が上昇する周壁との間に間隙を設けることができる。

このように誘導部の先端と旋回流が上昇する周壁との間に間隙を設けると、上昇する旋回流の大部分は誘導部に沿って上昇するが、周壁に近い一部は誘導部周壁方向に押し出されて流速が低下する。すると旋回流中に浮遊し循環している固形分のうち比較的比重の大きいものがその流速低下領域に入ると上昇する力を失い、間隙を通って下方に沈降する。そのため、間隙の下方領域に固形分を集積することができ、そこから適宜外部に取り出すことが可能になる。

また第９の分離装置では、上記第１ないし第８のいずれかの分離装置において、仕切板の上部に流入室と流出室を連通するオーバーフロー部を設け、排出部には油分や浮遊性の固形物の流入を防止する堰部を設けることができる。このようなオーバーフロー部を設けることにより、大雨時などにおいて、大量の流液と共に油分や浮遊性の固形物が流入室に流入したときに、スクリーンを通過しきれない流液と共に油分や浮遊性の固形物を流出室側にオーバーフローさせることができる。さらに排出部には油分や浮遊性の固形物の流入を防止する堰部を設けているので、流出室側にオーバーフローした油分や浮遊性の固形物が排出部から下流側に排出されることを防止できる。

本発明の第１の分離方法では、上記のような分離装置を用い、流入部から流入する流液を反転させて流入室内に上下方向の旋回流を形成し、前記形成される旋回流の側面に沿うように配置したスクリーンで固形物を分離することを特徴とする。本発明の分離方法によれば、管路方向と垂直な横方向に大きな設置面積を必要とせずに、流液に含まれている固形物を効率よく分離することができる。

また第２の分離方法では、上記第１の分離方法において、前記スクリーンとして断面楔状の複数のウェッジワイヤを上下方向に配列したウェッジワイヤスクリーンを用い、各ウェッジワイヤの頭部で流入室側の内面の一部を形成すると共に、各ウェッジワイヤの頭部から先端部に向かう軸線を前記形成される上下方向の旋回流の下流側に傾斜させることができる。

このようなウェッジワイヤスクリーンを用いると、微細な固形物も効率よく分離できる。また、ウェッジワイヤスクリーンを構成する各ウェッジワイヤの頭部で流入室側の面を形成し、その頭部の配列形状を供給部から供給される流液に水平方向の旋回流を形成させるように構成したので、ウェッジワイヤスクリーンに付着する微細な固形物もその旋回流で容易に剥離される。そのためウェッジワイヤスクリーンを目詰まりしにくい状態で運転することができる。

さらに、各ウェッジワイヤの頭部から先端部に向かう軸線が前記形成される旋回流の下流側に傾斜されているので、旋回流の上流側における頭部の端部が下流側における頭部の端部より流入室内側に突出する。そのため旋回流が突出した端部に衝突してコアンダ効果により流液はスリットに効率よく引き込まれ、結果としてスクリーンの開口率を実質的に増大させることができる。従って、数ミクロン〜数十ミクロン程度の固形物を分離可能なようにスリットの間隔を小さくしても、通液効率を高くできる。

またミクロンオーダーの微細な固形物を分離除去するために、繊維等を利用した膜方式の分離装置を採用している場合が多く、これは特に強度面で問題があるが、本発明の分離装置で使用するウェッジワイヤスクリーンはステンレス金属製や樹脂製のものを使用できるので、強度的な問題については大幅に解消できる。

次に図面に基づいて本発明の最良の実施形態を説明する。なお、以下の説明は主として下水道等の排水を例にしているが、本発明が適用できる流液は排水に限らず、分離すべき固形物を含むあらゆる流液に適用できる。

図１は本発明の分離装置の第１実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。分離装置１は分離槽２と、分離槽２の内部を流入室３と流出室４に仕切る仕切板５と、流入室３の上部に形成された流入部６と、流出室４の上部に形成された排出部７とを備え、仕切板５にはスクリーン８が設けられている。なお仕切板５を設けず、スクリーン８を分離槽２の周壁部分に直接取り付けることもでき、その場合はスクリーン８が仕切板５を兼ねることになる。

図１の分離槽２は平断面が長軸と短軸を有する方形に形成されているが、楕円形もしくは流入部側が方形で排出部側が円形な方円形であってもよく、例えばコンクリート製、鋼製、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製、あるいはポリエチレンなどの樹脂製の材質で作ることができる。分離装置１を下水道の管路に設置する場合は、その管路に合わせて分離槽２を地中に埋設するが、その上部は地表に露出されて着脱自在な鉄板などの蓋体（図示せず）で閉塞される。

流入部６は分離槽２の周壁に形成した軸方向が周壁面に対して垂直な貫通孔からなり、その流入部６には短管６ａが連結されている。また排出部７も同様に分離槽２の周壁に形成した周壁面に対して軸方向が垂直な貫通孔からなり、その流出部７には短管７ａが連結されている。下水道管路を構成する配管等をこれら短管６ａ，７ａに接続することができるが、短管６ａ，７ａの少なくとも一方を省略して流入部６もしくは排出部７に直接配管等を接続することもできる。

流入室３の内部には、流入部６から水平方向に流入する流液を下方に反転させるための円弧状の誘導部９と、下方に反転して流入部６側に戻る流液を上方に反転させるための円弧状の誘導部１０と、周壁に沿って上昇した旋回流を水平方向に方向転換させる誘導部１０ａが設けられ、これら誘導部９、１０、１０ａの方向転換助長作用により、流入室３内で上下方向の旋回流を形成させている。そして誘導部１０の先端と旋回流が上昇する周壁との間に間隙ｄが設けられ、その間隙ｄの下方領域に固形物の集積部ｅが形成される。上記誘導部１０は本体部分が円弧状に形成されており、その円弧状の先端部分には横方向に延長する延長部ａが設けられている。なお誘導部９、１０、１０ａは平坦な板状のものを傾斜させて設けてもよい。

誘導部９，１０、１０ａは例えば鋼製、ＦＲＰ製、あるいはポリエチレンなどの樹脂製、コンクリート等の材料で作ることができる。また本実施例では、分離槽２における流入部６側と排出部７側の底部の一部に傾斜面２ａを形成し、上下方向の旋回流の形成作用をさらに高めている。

仕切板５は分離槽２の長軸方向に対し偏向して設けられている。すなわち図１（ａ）に示すように、仕切板５の流入部６側の端部は分離槽２の短軸方向の一方の周壁に接近した位置に固定され、排出部７側の端部は分離槽２の短軸方向の他方の周壁に接近した位置に固定されている。そのため仕切板５は上から見て長軸に対して斜めに傾斜した状態、すなわち長軸方向に偏向して設けられ、それに設けたスクリーン８も長軸方向に偏向して設けられる。

スクリーン８はこの分野で一般に慣用されているパンチングメタルで作られたパンチングメタルスクリーンを使用することができる。しかし微細な固形物、例えば平均粒径が数ミクロン〜１ｍｍ程度の固形物を分離する場合は、そのような分離に適したウェッジワイヤスクリーンを使用することが望ましい。図１の例はウェッジワイヤスクリーンを使用している。次にウェッジワイヤスクリーンについて具体的に説明する。

図６（ａ）は（図１のスクリーン８として用いた）ウェッジワイヤスクリーン８の前方から見た斜視図であり、図６（ｂ）はそれを斜め上方から見た斜視図である。ウェッジワイヤスクリーン８は断面楔状の複数のウェッジワイヤ８ａを平行に配列して構成され、各ウェッジワイヤ８ａ間に１０μｍ〜１ｍｍ程度の微小なスリット８ｂが形成されている。そして各ウェッジワイヤ８ａは複数の支持棒８ｃに点溶接等により固定される。なお各ウェッジワイヤ８ａおよび支持棒８ｃは例えばステンレス等の耐食性の金属材料で作られる。ウェッジワイヤスクリーン８に形成される各スリット８ｂは１０μｍ〜１ｍｍ程度の固形物の通過を阻止し、スリット幅よりも小さい固形物を含む流液だけを通過させる。なおウェッジワイヤスクリーン８は図１（ｂ）に示すように、各ウェッジワイヤ８ａの軸方向が分離槽２の上下方向に一致するように仕切板５に設けられる。

図７は図６に示すウェッジワイヤスクリーン８を構成するウェッジワイヤ８ａとスリット８ｂの部分拡大断面図である。断面が楔状のウェッジワイヤ８ａは所定間隔で互いに平行に配列しており、その頭部８ｄの面が流入室側の面の一部を形成する。その頭部８ｄの面から垂直方向に延長する楔の軸線Ｓは、矢印Ｌで示す流入室３の内側面に沿った上下方向の旋回流方向の下流側に傾斜している。そして旋回流方向Ｌと頭部８ｄの面との角度αは３度〜８度、通常５度程度に設定される。

このように各ウェッジワイヤ８ａの軸線Ｓを傾斜させると、図示のように、旋回流の上流側における頭部８ｄの端部８ｅが下流側における頭部８ｄの端部８ｆより流入室５の内側方向に突出する。そのため旋回流が各ウェッジワイヤ８ａの突出した端部８ｅに衝突し、コアンダ効果によりスリット８ｂに効率よく引き込まれる。従って、ミクロン単位の固形物を分離すためにスリット幅を小さくするとスクリーンの開口率が非常に小さくはなるが、コアンダ効果により通液性が向上してスクリーンの開口率を実質的に増大させる効果を発揮する。このように通液性を向上させることが可能になると、微細な固形物を分離するためにスリット間隔を極めて小さくしても、分離処理能力をかなりのレベルに維持することができる。

図１に示すウェッジワイヤスクリーン８は、上下方向の中間部分を境界として上下に区分されている。そして上側のウェッジワイヤスクリーン８と下側のウェッジワイヤスクリーン８における頭部８ｄの面から垂直方向に延長する楔の軸線Ｓは互いに逆方向に傾斜し、それぞれが矢印で示す流入室３の内側に沿った上下方向の旋回流方向の下流側に傾斜するようになっている。

図１（ｂ）に示すように、仕切板５の上方には空間部が形成されている。この空間部は前記のように、大雨時などにおいて大量の流液と共に油分や浮遊性の固形物が流入室３に流入したときに、スクリーン８を通過しきれない流液と共に油分や浮遊性の固形物を流出室側にオーバーフローさせるオーバーフロー部５ａを形成する。

さらに図１（ａ）に示すように、排出部７の流出室４側には堰部７ｂが設けられている。この堰部７ｂは流出室側にオーバーフローした油分や浮遊性の固形物が排出部から下流側に排出されることを防止するものである。

次に図１に示す分離装置１の作用を説明する。管路の上流側から流液が流入室３の上部に形成した流入部６を経て矢印のように供給されると、その流液は流入室３の内部で上下方向の旋回流を形成する。すなわち供給された流液は仕切板５（及びスクリーン８）の流入室３側の面とそれと反対側の分離槽２の周壁面とでその両側を制限されながら、流入室３の上部を水平方向に流れ、下流側の誘導部９に案内されて下降し、次いで方向転換して矢印のように流入室３の下部を通って上流側に戻り、そこから上流側の誘導部１０に案内されながら上昇し、さらに誘導部１０ａにより方向転換して再び流入室３の上部を水平方向に流れ、流液の供給が継続する限り流入室３内に上下方向の旋回流が持続的に形成される。

前記のように、誘導部１０の先端と旋回流が上昇する周壁との間に間隙ｄが設けられているので、上昇しようとする旋回流のうち、周壁に近い部分は周壁方向に押し出されて流速が低下し、比較的比重の大きい固形物がその流速低下領域に入ると上昇する力を失って間隙を通り下方に沈降する。そして間隙ｄの下方領域に固形分を集積する集積部ｅが形成される。なお集積した固形物は適宜外部に取り出すことが可能になる。

誘導部１０は円弧状の本体を有し、その先端部分に横方向に延長する延長部ａが設けられているが、このような延長部ａを設けることにより、旋回流のうち周壁に近い部分が周壁方向に押し出される際に、コアンダ効果による延長部ａに沿った誘引作用が加わり、固形物の分離沈降作用も大きくなる。なお、図４（ａ）は延長部ａを設けない誘導部１０の例であり、図４（ｂ）は小さな円弧状の延長部ａを設けた誘導部１０の例である。これら図４（ａ）（ｂ）のいずれの誘導体１０も本発明に使用できる。

上下方向の旋回流は上記のように流入室３内を巡回するが、その旋回流を流れの束としてみた場合、流入部６から水平方向に流れるときの旋回流の束の上面は下流側の誘導部９に案内されて下降し、流入室３の下部を通って上流側に戻るときは下面になる。逆に流入部６から水平方向に流れるときの旋回流の束の下面は下流側の誘導部９に案内されて下降し、流入室３の下部を通って上流側に戻るときは上面になる。そしてスクリーン８の位置は、このような旋回流の上下の面と垂直な側面に沿うように配置されている。

仕切板５に設けたスクリーン８は、上記のように形成される上下方向の旋回流の側面に沿うように配置されており、旋回流の一部はスクリーン８を通って流出室４側に通過する。流出室４に流入した流液は、そこから排出部７を通って管路の下流側に排出される。なお本実施形態ではスクリーン８として前記のようにウェッジワイヤスクリーン８を使用しているので、微細な固形物も効率よく分離することができる。

一方、スクリーン８により流出室４側への通過を阻止された固形物は、そのまま上下方向の旋回流に乗って流入室３の内部を循環する。その際、一部の固形物はスクリーン８の表面に付着するが、上下方向の旋回流により付着した固形物は剥離されるので、スクリーン８が目詰まりを起こす恐れはない。

旋回流に乗って流入室３内を循環する固形物のうち、比較的比重の大きい固形物は重力により次第に流入室３の底部に堆積していくが、浮遊性の微細な固形物はかなり長時間流入室３の内部を循環する。しかし微細な固形物は流入室３の内部を循環するが、分離装置１を長期間運転したとしても、その積算量は流入室３の内容積に対して極めて僅かな量にしかならない。したがって分離槽２の清掃のための分離槽装置１の運転停止間隔を短くする必要性は低く、実用上の問題はない。

図２は本発明の分離装置の第２実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。第２実施例の分離装置１が図１の例と異なる部分は、２枚のスクリーン８を用いること、及びその２枚のスクリーン８の下流側端部が誘導部９を介して互いに連結されている点であり、そのほかは図１の例と同様に構成される。従って図２において図１と同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

第２実施例における誘導部９は、図２（ｂ）に示されているように、縦断面が円弧状に形成されたＵ型板とその両側を閉鎖する側板からなり、その上下縁部に沿って各仕切板５の一方の端部が連結されている。なお本実施例の誘導部９は仕切板５の一部を兼用している。２枚の仕切板５は流入部６から下流側に離れるに従って互いにその間隔が小さくなるように配置され、各仕切板５に設けられる２枚のスクリーン８もそれによって流入部６から下流側に離れるに従ってその間隔が互いに小さくなるように配置されている。そして２枚の仕切板５と誘導部９で囲まれた内側が流入室３を構成し、２枚の仕切板５と誘導部９の外側と分離槽２の周壁で囲まれた内側が流出室４を構成する。

次に図２に示す分離装置１の作用を説明する。管路の上流側から流液が流入室３の上部に形成した流入部６を経て矢印のように供給されると、その流液は２枚の仕切板５（及び２枚のスクリーン８）でその両側を制限されながら、流入室３の内部で上下方向の旋回流を形成する。すなわち供給された流液は流入室３の上部を水平方向に流れ、下流側の誘導部９に案内されて下降し、次いで方向転換して矢印のように流入室３の下部を通って上流側に戻り、そこから上流側の誘導部１０に案内されながら上昇して方向転換し、誘導部１０ａにより方向転換して再び流入室３の上部を水平方向に流れる旋回流を形成する。

２枚の仕切板５に設けた各スクリーン８はその上下方向の旋回流の側面に沿って配置されており、旋回流の一部は２枚のスクリーン８を通って流出室４側に通過し、流出室４に流入した流液はそこから排出部７を通って管路の下流側に排出される。なお本実施例も２枚のスクリーン８としてウェッジワイヤスクリーン８を使用することにより、微細な固形物も効率よく分離することができる。また仕切板５を省略することもでき、その場合はスクリーン８が仕切板５を兼用するので、その両端部を流入室３の周壁と誘導部９に直接連結する。

図３は本発明の分離装置の第３実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。第３実施形態の分離装置１は図２の実施形態の変形例であり、図２の例と異なる部分は、２枚の仕切板５が流入部６から下流側に向かって互いに平行になるように配置されること、各仕切板５に設けられる２枚のスクリーン８もそれによって流入部６から下流側に向かって互いに平行に配置されていること、及び流入室３の中間部分に水平に延長する方形状の板材からなる誘導体１１を設けられていることの３点であり、そのほかは図２の例と同様に構成される。従って図２と同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

流入部６から供給される流液に上下方向の旋回流を形成させる機能について、図２のように２枚のスクリーン８を流入部６から下流側に離れるに従って互いにその間隔が小さくなるように配置する場合と、図３のようにスクリーン８を流入部６から下流側に向かって互いに平行に配置される場合とを比較した場合、両者の間には実質的な相違は生じないが、スクリーン８の通液率は図２のように配置したほうが 若干良好になり、スクリーンに付着した固形物が旋回流により剥離される効率も若干よくなる傾向がある。

図３（ａ）に示すように、誘導体１１の板面は流入室３の水平方向に平行に配置されており、その板面により流入室３の内部の主領域は上下に区分され、それによって誘導体１１の上側を流入部６から下流側に向かう流れと、誘導体１１の下側を誘導部９から上流側の流入部６方向に向かう流れとが明確に区分されて誘導されるので、上下方向の旋回流はより容易に且つ確実に形成される。

スクリーン８はウェッジワイヤスクリーン８とされ、そのウェッジワイヤスクリーン８は上下に分割されており、互いにその分割位置に誘導部１１が挟まれた状態で固定されている。上下いずれのウェッジワイヤスクリーン８においてもそれぞれコアンダ効果を効率よく発揮させるため、上側のウェッジワイヤスクリーン８の各ウェッジワイヤ８ａの頭部８ｄから先端部に向かう軸線ｓは排出部７側（旋回流の下流側）に傾斜しており、下側のウェッジワイヤスクリーン８の各ウェッジワイヤ８ａの頭部８ｄから先端部に向かう軸線ｓは流入部６側（旋回流の下流側）に傾斜している。すなわち上下のウェッジワイヤスクリーン８の各ウェッジワイヤ８ａの頭部８ｄから先端部に向かう軸線ｓは、上下方向の旋回流における上側流と下側流に応じて互いに逆方向に傾斜している。

上記のようにウェッジワイヤスクリーン８を上下に分割せず一体的に構成することもできるが、その場合はウェッジワイヤスクリーン８の中間部分に取付金具を設け、その取付金具に誘導体１１をボルト等で取り付けることができる。

なお本実施例で用いた誘導体１１は図２の例でも用いることができる。また、本実施例でも図２で使用した誘導部１０を付加することができる。さらに本実施例でも仕切板５を省略することができ、その場合はスクリーン８が仕切板５を兼用するので、その両端部を流入室３の周壁と誘導部９に直接連結する。

図５は本発明の分離装置の第４実施例を示す部分断面図であり、図２の例または図３の例における流入室３および流出室４の下部を変形したものである。第４実施例が図２または図３の例と異なる部分は、流入室３の底部にテーパ状になっている部分が形成され、そのテーパ部分の底部に固形物の排出部１２が設けられていること、及び流出室４の底部に接する周壁部分に排水部１３が連結されている点であり、そのほかは図２または図３の例と同様に構成される。従って異なるところ以外の部分は図面上省略してある。

第４実施例における排出部１２は、例えば分離装置１を地上に設置する場合に、流入室３内に蓄積された固形物を適宜外部に排出するために利用される。排出部１２は開口１２ａとそれを閉鎖する開閉自在な蓋体１２ｂで構成され、蓋体１２ｂを開けることにより流入室３内の固形物を外部に排出できる。

第４実施例における排水部１３は、例えば分離装置１を地上に設置する場合に、分離槽２の運転を停止して内部清掃やメンテナンス等を行う際に、滞留する水を流出室４側から排水部１３から外部に排出するために利用される。排液部１３は配管１３ａとそれに設けた開閉弁１３ｂで構成され、開閉弁１３ｂを開けることにより流出室４側から分離槽２の滞留液を外部に排出できる。

図８は本発明の分離装置の第５実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。第５実施例の分離装置１は図３の実施例の変形例であり、図３の例と異なる部分は、流入室３に形成される流入部６の位置と、誘導部１０，１０ａの配置関係であり、そのほかは図３の例と同様に構成される。従って図３と同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

第５実施例では、分離容器２の上部が開口され、その開口部は蓋体２ｂで閉鎖されている。流入室３の上部（具体的には蓋体２ｂの部分）に流入部６が形成され、流入部６から流液が下方に向かって流入するようになっている。流入部６の対向する位置、すなわち流入室３における底部の左隅には傾斜板からなる誘導部１０が設けられている。さらに流入室３における底部の右隅と上部右隅の２箇所にも傾斜板からなる誘導部１０ａが設けられている。

流入部６から流入する流液は、流入室３内を下降し、流入室３の底部左隅の誘導部１０により右方向に反転され、次いで底部右隅の誘導部１０ａにより上方向に反転され、さらに上部右隅の誘導部１０ａにより左方向に反転され、その結果、流入室３内に図示のような上下方向の旋回流が形成される。

流入室３の流液は旋回流の側面に形成されたスクリーン８（ウェッジワイヤスクリーン８）を通過して流出室４側に流出し、排出部７から外部に排出する。一方、スクリーン８により流出室４側への通過を阻止された固形物は、そのまま上下方向の旋回流に乗って流入室３の内部を循環する。その際、一部の固形物はスクリーン８の表面に付着するが、上下方向の旋回流により付着した固形物は剥離される。このように構成された第５実施例の分離装置１は、上方から流液が供給される場合に好適に使用できる。

図９は本発明の分離装置の第６実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−断面図である。第６実施例の分離装置１は図８の実施例の変形例であり、図８の例と異なる部分は、排出部７の外側に排出路７ｃを設けた点で、そのほかは図８の例と同様に構成される。従って図８と同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

第６実施例では、分離容器２の下方部分と右方部分が二重壁構造とされ、流入室３と流出室４が内側壁の内部に形成され、排出路７ｃが内側壁と外側壁の間に形成されている。スクリーン８（ウェッジワイヤスクリーン８）を通過して流出室４側に流出した流液は、流出部７から縦断面がＬ型の排出路７ｃに排出し、排出路の末端部付近に形成した短管７ａから外部に排出する。このように構成された第６実施例の分離装置１は、上下方向に流液が流通する管路の途中に挿入する形態で使用することができる。

図１０は本発明の分離装置の第７実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。第７実施例の分離装置１は図８の実施例の別の変形例であり、図８の例と異なる部分は、流入室３に形成される流入部６の位置と、誘導部１０，１０ａの配置関係であり、そのほかは図８の例と同様に構成される。従って図８と同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

第７実施例では、流入室３の側壁下方に流入部６が形成され、その流入部６に図示するようなタンクもしくは水槽のような供給部２０から流液が供給される。すなわち供給部２０と流入室３の液レベルの差を利用して流液を流入室３に供給するようになっている。供給部２０の例としては、落ち葉や紙類等の比較的大きな固形物を分離する前処理装置に設けられた処理水貯留用の水槽やタンクを挙げることができる。

流入部６の対向する位置、すなわち流入室３における底部の右隅には傾斜板からなる誘導部１０が設けられている。さらに流入室３における上部右隅と左隅にも傾斜板からなる誘導部１０ａが設けられている。そして流入部６から水平方向に流入した流液は、誘導部１０により方向を反転されて上昇し、次いで上部右隅の誘導部１０ａにより左方向に転換され、さらに上部左隅の誘導部１０ａにより下方に方向を反転されて下降し、結果として流入室３内に図示のような上下方向の旋回流が形成される。

図１１は本発明の分離装置の第８実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。第８実施例の分離装置１は図１０の実施例の変形例であり、図１０の例と異なる部分は、流入室３に形成される流入部６の位置と、誘導部１０，１０ａの配置関係であり、そのほかは図１０の例と同様に構成される。従って図１０と同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

第８実施例では、流入室３の底部に流入部６が形成され、その流入部６に図示のような流液の供給ポンプ２１、または図１０に示すような供給部２０から流液が供給される。流入部６の対向する位置、すなわち流入室３における上部左隅に傾斜板からなる誘導部１０が設けられている。さらに流入室３における上部右隅と底部左隅にも傾斜板からなる誘導部１０ａが設けられている。

そして流入部６から上方に流入した流液は、誘導部１０により右方に方向を反転され、次いで上部右隅の誘導部１０ａにより下方に方向を転換されて下降し、さらに底部左隅の誘導部１０ａにより左方に方向を反転され、結果として流入室３内に図示のような上下方向の旋回流が形成される。

本発明が適用できる流液には、例えば家屋、道路、田畑から下水道に流入する雨水や一般排水、工場排水、料理店の厨房排水、食肉加工工場の排水、あるいは工業用水なども含むことができる。また、機械油や切削油等の切粉や粉塵を含んだ廃油、廃油を含む排水、アルコールを含む酒類製造廃液、等に適用することもできる。何れにしても、固形物を含む流液から固形物を分離し、あるいは固形物を含みかつ比重の異なる流液の混合体から固形物を分離すると共に比重の大きい流液を分離するような要求に対して対応することができる。さらに、それらの排液を再利用する際にも適用可能である。従って本発明は多くの産業における固形物分離に夫々好ましく利用することができる。

分離装置の第１実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 分離装置の第２実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 分離装置の第３実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 （ａ）は延長部を設けない誘導部の例であり、（ｂ）は小さな円弧状の延長部を設けた誘導部の例である。 分離装置の第４実施例を示す部分断面図であり、流入室および流出室の下部を変形したものである。 （ａ）はウェッジワイヤスクリーンの前方から見た斜視図であり、（ｂ）はそれを斜め上方から見た斜視図である。 ウェッジワイヤスクリーンを構成するウェッジワイヤとスリットの部分拡大断面図である。 分離装置の第５実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。 分離装置の第６実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。 分離装置の第７実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。 分離装置の第８実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。

符号の説明

ａ 延長部
ｄ 間隙
ｅ 集積部
１ 分離装置
２ 分離槽
２ａ 傾斜面
２ｂ 蓋体
３ 流入室
４ 流出室
５ 仕切板
５ａ オーバーフロー部
６ 流入部
６ａ 短管
７ 排出部
７ａ 短管
７ｂ 堰部
７ｃ 排水路
８ スクリーン、ウェッジワイヤスクリーン
８ａ ウェッジワイヤ
８ｂ スリット
８ｃ 支持棒
８ｄ 頭部
８ｅ、８ｆ 端部
９、１０、１０ａ 誘導部
１１ 誘導体
１２ 排出部
１３ 排液部
１２ａ 開口
１２ｂ 蓋体
１３ａ 配管
１３ｂ 開閉弁
２０ 供給部
２１ ポンプ

Claims (12)

1. 流入する液体に含まれる固形物を分離する装置において、分離槽と、分離槽の内部を流入室と流出室に仕切る仕切板と、仕切板に設けたスクリーンと、流入室に形成された流入部と、流出室に形成された排出部とを備え、
   前記流入室には流入部から流入する液体を反転させて該流入室内に上下方向の旋回流を形成するための誘導部が設けられ、前記スクリーンは前記形成される旋回流の側面に沿うように配置されていることを特徴とする分離装置。
2. 請求項１において、前記分離槽は平断面が長軸と短軸を有する方形、楕円形もしくは流入部側が方形で排出部側が円形な方円形に形成され、前記仕切板は長軸方向に平行または偏向して設けられ、前記流入室における流入部は長軸方向の一方の端部に形成され、前記流出室における排出部は長軸方向の他方の端部に形成されていることを特徴とする分離装置。
3. 請求項２において、前記スクリーンは２枚設けられ、各スクリーンは互いに平行または流入部から離れるに従ってその間隔が小さくなるように設けられることを特徴とする分離装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、前記スクリーンは断面楔状の複数のウェッジワイヤを上下方向に配列したウェッジワイヤスクリーンで構成され、各ウェッジワイヤの頭部で流入室側の内面の一部が形成されていることを特徴とする分離装置。
5. 請求項４において、各ウェッジワイヤの頭部から先端部に向かう軸線が前記形成される上下方向の旋回流の下流側に傾斜しており、前記軸線は上下方向の旋回流における上側流と下側流に応じて互いに逆方向に傾斜していることを特徴とする分離装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、前記流入室の底部に固形物の排出部が設けられていることを特徴とする分離装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、前記流出室の底部に排液部が設けられていることを特徴とする分離装置。
8. 請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、前記流入部は流入室の上部に形成され、前記旋回流が流入室内の下部から流入部側に上昇する部分に誘導部が設けられ、該誘導部の先端と前記旋回流が上昇する周壁との間に間隙が設けられていることを特徴とする分離装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかにおいて、仕切板の上部に流入室と流出室を連通するオーバーフロー部が設けられ、排出部には油分や浮遊性の固形物の流入を防止する堰部が設けられていることを特徴とする分離装置。
10. 流入する液体に含まれる固形物を分離する方法において、分離槽と、分離槽の内部を流入室と流出室に仕切る仕切板と、仕切板に設けたスクリーンと、流入室に形成された流入部と、流出室に形成された排出部とを備えた分離装置を用い、流入部から流入する液体を反転させて流入室内に上下方向の旋回流を形成し、前記形成される旋回流の側面に沿うように配置した前記スクリーンで固形物を分離することを特徴とする分離方法。
11. 請求項１０において、前記スクリーンは断面楔状の複数のウェッジワイヤを上下方向に配列したウェッジワイヤスクリーンで構成され、各ウェッジワイヤの頭部で流入室側の内面の一部が形成されると共に、各ウェッジワイヤの頭部から先端部に向かう軸線が前記形成される上下方向の旋回流の下流側に傾斜していることを特徴とする分離方法。
12. 請求項１１において、前記分離すべき固形物の平均粒径は１０μｍ〜１ｍｍの範囲であることを特徴とする分離方法。

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