JP4421937B2 - 固液分離装置 - Google Patents

Description

本発明は固液の分離を、重力を利用して行う沈降分離法に関わるものである。

重力を利用して固液を分離する沈降分離法は、非常にシンプルな基本的手法であるが、長い滞留時間を必要とするために、大きな施設設置面積を必要とする。
最近では装置の小型化を計るために、平板を傾斜させて、水平方向に多数配列した傾斜板群に、被処理水を下方から流入させ、上方に清浄水を得るようにした傾斜板方式なるものが一部用いられるようになった。

該傾斜板方式の原理は、通常の沈降槽を平板を用いて水平に分割し、被処理水を層状間に通水することにより、被処理水中の懸濁物粒子は、仕切られた少ない深さ区間の沈降で固液が分離されるものであり、更に、短い距離で分離するために、平板を傾斜させて傾斜板方式としたものであり、これ等を分割層流方式と呼ぶことにする。

前記する従来の分割層流方式では、平板上に着底した沈澱物粒子を排除するための、合理的な方策が確立されていない。
また、分離された沈澱物も、槽底全面に沈降し、沈澱物を回収除去するためには大掛りな掻き寄せ設備が必要である。
分離された沈澱物を、直線状の狭い範囲に堆積させることができれば、長距離をシンプルな機構で、直線状に回収できる本人出願中の技術もある。
特開２００２−５８９０８ 特開２００３−１５４２０９ 特開２０００−１２１０００

従来の基本的な沈降槽では、長い滞留時間を確保する必要から、大きな施設面積を必要する。この問題を解決するために発想された、傾斜板方式を始めとする分割層流方式においては、現在まで合理的な排泥機能がなく、一般的には普及されにくい状況である。
また、従来のいづれの方法の場合においても、槽底の広い面積の沈澱物処理が必要であり、大掛かりな集泥装置を設置する必要がある等の課題がある。

請求項１に記載の発明は、被処理水が流れる槽内に上下方向に所定間隔を有して複数枚配列されて、被処理水の流路を層状に分割する、水平な仕切板または流水方向に対して上向きに傾斜した仕切板であって、この仕切板は、逆ハの字形状に配置した２枚の板材で構成し、これら２枚の板材のそれぞれが上記流水方向と直交する面内で水平線に対して所定角度だけ傾斜した排泥勾配を有することにより、２枚の板材で構成した仕切板の幅方向の中間部を最も低くし、２枚の板材で構成した仕切板の幅方向の両端をその中間部より上にした中くぼみ状とし、その中間部にて各板材の傾斜下方端をそれぞれ急速に下方に折り曲げ、それらの折り曲げ部分の間に排泥隙間を設けて断面漏斗形に形成し、この排泥隙間をその上流から下流に向かって所定間隔で複数の板材で覆い、この排泥隙間での被処理水の流水方向の流れを抑制した固液分離装置用仕切板である。
上記課題を解決するために本発明の請求項１では、分割層流方式の固液分離装置において、水平な平板、または、流水方向上向きに傾斜させた傾斜板を、被処理水の流水方向に直交する平面内で、水平線と傾斜させた排泥勾配を付加する。
該排泥勾配を付加した平板を仕切板と称し、また、傾斜板を傾斜仕切板と呼称することにする。

該仕切板、或いは、該傾斜仕切板を複数配設して仕切板群を構成し、一端から被処理水を緩速通水することにより、被処理水中の懸濁物粒子は、仕切り板間の少ない沈降深さで仕切板上に着底分離され、清浄水が他端から流出する。
仕切板上に着底した沈澱物粒子は、着底した後も、仕切板上を摺動、或いは跳躍して流送されるために、排泥勾配の影響を受けて次第に排泥勾配下方側に横移動し、排泥勾配下方側端から滑落排除される。

仕切板に付加する排泥勾配は、大きくなるほど短い距離で沈澱物を排除できるけれども、沈降深さは増大する。また、大きすぎる角度では沈澱物が再浮遊しやすくなる。
被処理水の流水速度で流送し得ない大きな粒子が混入しやすい場合等では、当該沈澱物粒子と仕切板間の摩擦係数と、粘着性で定まるものではあるが、粘着性を無視して良い場合においては、当該沈澱物粒子質量の仕切板勾配に沿った下向き分力が、接地摩擦力以上となる排泥勾配に設定することにより排除が可能である。

尚、傾斜仕切板の場合においては、傾斜仕切板の流水方向傾斜角度と排泥勾配の合成角度において、沈澱物粒子質量の傾斜仕切板に沿った下向き分力が、接地摩擦力以上となる角度であれば排除できる。

また、沈降槽内に配設した仕切板群の仕切板下方側端が、側壁に当接する端部や、仕切板の下方側端を直接下方には開放させず、双方向から中くぼみ状に対向させて配設する場合の仕切板群の中央に、流水の影響を受けにくく構成し、下方を開放した排泥塔を開設する。

該排泥塔は、仕切板間流水の影響を受けにくく構成するために、前後面を囲うと共に、板材等を配して該排泥塔内水の流動を抑制する。
また、仕切板に面した側面は、上方の仕切板側端部から垂下した板材を、下方の仕切板側端部近くまで伸延し、該下方の仕切板側端部に、端部に沿う形で排泥口を開口させ、仕切板から滑落する沈澱物を排泥塔内に落下投入させる。
排泥塔の下方から開放され沈降した沈澱物は、排泥塔下方に設けた貯留槽部に貯留、或いはポンプ等で槽外に吸引排出する。

また、排泥勾配が中くぼみ状になる形で構成する両側の仕切板と排泥塔部を一体化することにより、規格化が行いやすく、必要なサイズの仕切板を必要な枚数使用して仕切板群を構築して、装置製造の合理化を計るものである。

一体化する仕切板は、必要な排泥勾配で傾斜させた板材を双方から中くぼみ状に、排泥隙間を設けて対向させ、更に、双方の板材の傾斜下方側端部を急速に下方に折り曲げ、断面漏斗状に形成し、リブ等を介して一体化接合した仕切板とする。

本発明は以上説明したように請求項１においては、排泥勾配を付した仕切板群に、被処理水を通過させることにより、被処理水は、上下の仕切板に強制されて、乱れも少なく流動し、懸濁粒子は、物性に応じた沈降速度で、仕切板間深さを沈降し、少ない滞留時間で仕切板上に着底分離される。

仕切板上に着底した沈澱物粒子は、流水速度で流送し得る小径粒子にあっては、着底後においても摺動移動や跳躍移動状態で流送され、仕切板に付加した排泥勾配の影響を受け、次第に排泥勾配下方端側に移動し、自動的に落下排出される。
いろいろの原因で流入してしまうことの多い、流水速度で流送し得ない大径粒子にあっても、排泥角度を適切に設定することにより滑落排除できる。

また、仕切板の排泥勾配下方側端から滑落し、排泥塔内に投入された沈澱物は、下方段の仕切板間の流水を汚濁する事なく、排泥塔内を落下排出され、下方の沈澱物貯留槽部に蓄積、或いは、ポンプ等で槽外に排出できる。

また、排泥塔から落下放出される沈澱物は、排泥塔下方に直線状に排出されるために、本人出願の特開２０００−１２１０００等の排泥設備を使用して、槽外に排除しやすくなる。

さらに、本発明の仕切板と排泥塔を一体化し、規格化した基礎部品とすることにより、必要なサイズの部品を必要な数量使用して、排泥塔を備えた仕切板群を構築できやすくなり、装置の製造が著しく合理化できる。

固液分離装置を著しく小型化できる分割層流方式の仕切板に、分離した沈澱物粒子を連続自動的に排除する機能と、下方階層の流水を汚濁させない排泥塔を備えた装置とすることにより、下方排泥装置も簡素な直線的排泥設備で良く、連続操業可能でコンパクトな固液分離装置にできた。

本発明装置の参考例１の側断面図を図１に示し、図１のＡ−Ａ断面図を図２に示すように、被処理水の流入樋６１と、処理された浄水の流出樋６２を備えた沈降槽１０内に、仕切板１２を排泥勾配δを付して図示するように配設し、仕切板群１３を形成する。
被処理水は、配設した仕切板１２間を水平に流れるようにした沈降槽である。

図１の仕切板群１３の破線内は、排泥塔１１部分の断面図を示し、部材１４は強度材であると同時に、排泥塔１１内の流動抑制部材である。
配列した仕切板１２の下方に、該仕切板１２と直交する形に配設した部材１５は、被処理水が抵抗の少ない下方を迂回して流動するのを防止する流動抑制部材である。

図２の排泥塔１１部に示すスカート１６は、部分詳細図を図３に示すように、各仕切板１２の側端部から斜め下方に伸延させ、下方仕切板１２の側端部に、端部に沿った排泥口ａを開口させる。
スカート１６は、排泥勾配δにより滑落する仕切板１２上の沈澱物が、排泥口ａから排泥塔１１内に落下投入する際の汚濁を、下方仕切板１２間の流水に影響させないと共に、該流水の影響を極力抑え、排泥塔１１内を安静に保つ。

本参考例１の仕切板１２上に着底した沈澱物は、仕切板１２の下方端が直接下方に開放した範囲のものは、直接下方に落下放出され、排泥塔１１に当接した範囲のものは排泥塔１１を介して下方に落下沈降し、下方貯留部ｂに貯留、或いは排泥管６３によりポンプ等で槽外に排除する。

参考例２は、側断面図は参考例１の図１とほぼ同一であるために省略したが、同図のＡ−Ａ断面に相当する部分を図４に示すものであり、２組の仕切板群２３を排泥勾配δが中くぼみになるように、組み合わせ、中央部に排泥塔２１を開設したものである。
すべての仕切板２２の下方端は直接下方には開放させず、すべて排泥塔２１に集泥するようにしたものである。

本参考例２の場合は、分離された沈澱物が排泥塔２１下方に、直線状に排出されるために、堆積した沈澱物を収集排出する掻き寄せ設備が、限られた直線状を収集する設備で良く、簡素化できる利点がある。

参考例３は、図５に側断面図を示し、図６に図５のＣ−Ｃ断面図を示すように、傾斜仕切板３２を処理水の流水方向に対し、傾斜角θで上向き傾斜させると共に、合成角度を勘案して設定した排泥勾配δが、中くぼみになるように、中央に排泥塔３１を挟む形で、傾斜仕切板群３３を構成したものである。
図５における傾斜仕切板群３３の破線の左半は、図６のＤ−Ｄ断面を示し、破線の右半は、図６のＥ部断面を示す。

被処理水は傾斜仕切板３２に沿った上向き流れとなり、懸濁物粒子は、流水に逆行して沈降するために、傾斜角度θが大なるほど短い距離で沈降でき、また、傾斜仕切板３２上に着底した沈澱物粒子も、流水に逆行する粒子質量の下向き分力のために、傾斜角θが大きくなるに連れ、流送されにくくなり、短い距離で横移動するようになり、傾斜仕切板３２の側端から排泥塔３１内に滑落し、排除される。
また、排泥塔３１下方に放出される沈澱物は、簡素な直線的排泥設備で槽外に排出できる。

実施例４は側断面図を図７に示すように、沈降槽４０内に区画された仕切枠５０内に、図１０に示す一体化した傾斜仕切板４２を、流水方向傾斜角度θで傾斜させて、水平方向に多数配列した、傾斜仕切板群４３を３組並設した装置であり、被処理水を下方から流入させ、上面に清浄水を湧出させるようにした実施例装置である。

図８は図７のＦ−Ｆ断面図であり、図９は図７の上面図である。
図１０は傾斜仕切板群４３を構成する傾斜仕切板４２の単体を図示するものであり、同図中の（イ）は正面図、（ロ）は側面図、（ハ）は下面図である。
排泥勾配δで傾斜させた平面形状が菱形の板材ｅを双方から中くぼみ状に、排泥隙間ｆを設けて対向させ、更に、双方の該菱形板材ｅの傾斜下方端を急速に下方に折り曲げ、断面形状が下面図（ハ）に示す断面漏斗形になるように、リブ４７を介して一体化接合して形成した傾斜仕切板４２である。
尚、該傾斜仕切板４２は金属、非鉄金属、或いは合成樹脂材等で一体化成形する事もできる。

本実施例の場合、図１０に示す傾斜仕切板４２を配列した傾斜仕切板群４３は、排泥隙間ｆの上面を板材４７、及び最前列の前面を板材４８で覆い、最後列及び下面を各列それぞれ排泥シュート４９に接続する事で、該排泥隙間ｆが下方に貫通した排泥塔部４１となり、傾斜仕切板４２上に沈降着底した沈澱物は、摺動、或いは跳躍流送されながら、排泥勾配δの作用を受けて排泥隙間ｆ側に横移動集泥され、排泥隙間ｆに落下排除される。
排泥隙間ｆ下方に連接した排泥シュート４９内を落下した沈澱物は、下方貯留部ｂに蓄積される、或いは排泥管６３を用いて、ポンプ等で槽外に排除する。

本実施例装置は、図７に見られるように、従来の傾斜板方式の固液分離装置と類似するものであるが、傾斜仕切板４２に排泥勾配δと排泥隙間ｆを付加した点で異なる構成のものであり、本件発明の傾斜仕切板４２は、沈澱物粒子を排除する機能があり、傾斜仕切板４２の長さに応じた微粒子の固液分離が連続自動的に行える。

本発明装置は、固液の沈降分離を非常に短い距離で連続的に行うことができ、槽底の沈澱物を排出する設備も簡素化できやすく、設置面積の非常に少い、コンパクトな固液分離装置にできたために、産業用水処理や上下水道の水処理、河川、湖沼の浄化等、あらゆる水処理設備の固液分離に使用できる。

参考例１の側断面図を示す。 図１のＡ−Ａ断面図を示す。 図２のＢ部詳細を示す。 参考例２の断面図（図１のＡ−Ａに相当する部分）を示す。 参考例３の側断面図を示す。 図５のＣ−Ｃ断面図を示す。 実施例４の側断面図を示す。 図７のＦ−Ｆ断面図を示す。 図７の上面図を示す、中央部破線内は部材４７を取り除いた状態で、排泥塔部４１を示す。 図７に使用した傾斜仕切板４２を示す。

１０、２０、３０、４０ 沈降槽
１１、２１、３１ 排泥塔
１２ 仕切板
１３ 仕切板群
１４ 板材
１５ 板材
１６、２６、３６ スカート
２２ 仕切板
２３ 仕切板群
３２ 傾斜仕切板
３３ 傾斜仕切板群
３４ 板材
３５ 板材
４１ 排泥塔部
４２ 傾斜仕切板
４３ 傾斜仕切板群
４５ リブ
４７ 排泥部天板
４８ 排泥部前板
４９ 排泥シュート
５０ 仕切枠
６１ 流入樋
６２ 流出樋
６３ 排泥管
６４ 流入整流板
６５ 出口整流板
６６ 流入管
６７ 送水管
６８ 支柱
ａ 排泥口
ｂ 貯留部
ｃ 水面
ｅ 板材
ｆ 隙間
θ 傾斜角
δ 排泥勾配

Claims (1)

1. 被処理水が流れる槽内に上下方向に所定間隔を有して複数枚配列されて、被処理水の流路を層状に分割する、水平な仕切板または流水方向に対して上向きに傾斜した仕切板であって、
   この仕切板は、逆ハの字形状に配置した２枚の板材で構成し、これら２枚の板材のそれぞれが上記流水方向と直交する面内で水平線に対して所定角度だけ傾斜した排泥勾配を有することにより、２枚の板材で構成した仕切板の幅方向の中間部を最も低くし、２枚の板材で構成した仕切板の幅方向の両端をその中間部より上にした中くぼみ状とし、その中間部にて各板材の傾斜下方端をそれぞれ急速に下方に折り曲げ、それらの折り曲げ部分の間に排泥隙間を設けて断面漏斗形に形成し、
   この排泥隙間をその上流から下流に向かって所定間隔で複数の板材で覆い、この排泥隙間での被処理水の流水方向の流れを抑制した固液分離装置用仕切板。

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