JP4685891B2 - 分離装置 - Google Patents

Description

本発明は下水道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状の不純物を分離する分離装置に関する。

都市部に敷設される下水道の雨水排水処理施設に流入する雨水などの排水は、一部は雨水貯留浸透施設などにより地中に貯留若しくは排出され、残りは河川等に放流される。そして下水道を流通する雨水の中には土砂、種々のゴミ類、紙類、落ち葉、等の固形状の不純物が混入しており、それら不純物が河川に流入することで水質汚濁、環境汚染の原因となり、また未処理のままで雨水貯留浸透施設に流入すると、施設のメンテナンスを頻繁に行う必要があり、コスト的にも不利である。特に浸透用施設では浸透機能の低下を生じる原因となり、長期間での利用が困難となる場合がある。そこで、下水道の一部に固形状の不純物を分離する排水の分離装置が設けられる。

排水の分離装置として、排水に旋回流を発生させ、その旋回流により固形状の不純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、メンテナンスは容易であるが浮遊性や細かい固形状の不純物の分離・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状の不純物を分離し、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

しかし上記従来の分離装置は、旋回流を効率よく発生させるために、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。特にコンクリート二次製品でその接続用孔を工場で加工するには非常に手間がかかり、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。

さらに、工場等で排水の流入口と流出口を設けない分離槽本体を製造し、それを施工現場に搬入して排水管路に接続する場合、施工現場で上流側の管路と下流側の管路方向に合わせて分離槽本体に管路接続用の貫通孔を施工するケースもある。そのようなときに円形の周壁を曲面加工により正確な貫通孔施工をするには熟練性を必要とし、施工工数も多くなる。

そこで本発明は、分離槽内に旋回流を発生できると共に、排水等の液体の供給管を分離槽の周壁に対し直角方向に接続できる分離装置とその施工方法を提供することを課題とする。

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状の不純物を分離する装置において、３つの直線状の周壁により形成される方形部と１つの円弧状の周壁により形成される円形部とを有する平断面が円方形の分離槽と、方形部に形成された流入する液体の供給部および排出部と、分離槽内を供給部が開口する流入室と排出部が開口する流出室に仕切ると共に供給部から流入室に流入する液体を円形部に誘導して旋回流を形成する仕切板と、仕切板に設けられたスクリーンと、流入室の下部に形成された固形物の集積部を備え、供給部と排出部はそれぞれ流入する液体の供給管と排出管を方形部の周壁に対し外側から直角方向に接続するように形成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、請求項１において、供給部と排出部が方形部の対向する２つの周壁に互いに同軸的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、請求項１または請求項２において、仕切板の一部が円形部の中心を半径とする該円形部の周壁の一部を形成することを特徴とするものである。

また第４の分離装置は、請求項３において、さらに流入室には円形部の中心を半径とする該円形部の周壁の一部を形成する補助板が設けら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、請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、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６の分離装置は、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、供給部と排出部は方形部の上部に形成され、スクリーンは仕切板の底部から所定距離だけ上方に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、請求項１ないし請求項６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フロー部が設けられ、排出部には浮遊性の固形物もしくは油分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。

また本発明に係る分離装置の施工方法は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の分離装置を用い、流液路に分離槽を設置し、供給部と排出部にそれぞれ流入する液体の供給管と排出管を接続す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、平断面が円方形の分離槽における方形部に流入する液体（例えば、下水道管路を流れる下水、製油工場等における廃油、醸造工場等における廃液等、以下「流液」という）の供給部および排出部が形成され、分離槽内を供給部の開口する流入室と排出部の開口する流出室に仕切ると共に、供給部から流入室に流入する流液を円形部に誘導して旋回流を形成する仕切板が設けられ、仕切板にはスクリーンが設けられている。そのため供給部と排出部には、それぞれ流液の供給管と排出管を周壁に対し直角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、漏液しにくい接続構造が得られる。

さらに、３つの直線状の周壁のいずれかに流液の供給管と排出管の位置を設定できるので、それら相互の位置関係の自由度が大きい。

さらに、仕切板は、供給部の開口する流入室と排出部の開口する流出室とを仕切る機能と、供給部から流入室に流入する流液を円形部に誘導して旋回流を形成する機能を兼ねており、且つそれに設けられるスクリーンは従来の円筒形のスクリーンに比べて単純な形状でよく、そのため分離装置の構造も簡単になる。

また第２の分離装置は、上記第１の分離装置において、供給部と排出部を方形部の対向する２つの周壁に互いに同軸的に形成することができる。このように構成すると、例えば直線状に延長する下水道管路において、その管路方向に何らの変更を加えることなく、管路の途中にそのまま分離装置を挿入することが可能になる。

また第３の分離装置は、上記第１、第２のいずれかの分離装置において、仕切板の一部が円形部の中心を半径とする周壁の一部を形成するように構成することができる。このように構成すると、円形部における旋回流発生のための円形周壁の単独形成の長さをその分だけ小さくできる。

また第４の分離装置は、上記第３の分離装置において、さらに流入室には円形部の中心を半径とする周壁の一部を形成する補助板を設けることができる。このように構成すると、分離槽自体の周壁だけの場合より旋回流発生のための周壁形成の自由度が増すと共に、補助板の作用により容易に且つ確実に強力な旋回流を発生させることができる。

また第５の分離装置は、上記第１乃至第４のいずれかの分離装置において、ウェッジワイヤスクリーンを用いることにより、微細な固形状の不純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状の不純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状の不純物を分離可能なようにスリットの間隔を小さくしても、通水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の分離装置は、上記第１乃至第５のいずれかの分離装置において、供給部と排出部を方形部の上部に形成し、スクリーンを仕切板の底部から所定距離だけ上方に設けることができる。このように構成すると、流入室側の下方に充分なスペースが確保できるので、固形物の集積部における集積容積が大きくなり、その分固形状の不純物の外部取り出し周期を長くできる。

また第７の分離装置は、上記第１乃至第６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フロー部を設け、排出部に浮遊性の固形物もしくは油分の流入を防止する堰部を設けることができる。このように構成すると、例えば流液が下水道に流入する雨水の場合、大雨のときなどに一時的に大量の浮遊性の固形物や油分が雨水と共に流入室側に流入したときでも、それらはオーバフロー部から流出室側にオーバフローして滞留するが、堰部によりそれらは排出部から下流側に流出することを防止される。なお流出室に滞留した浮遊性の固形物や油分は適当な時期に外部に取り出せばよい。

本発明の分離装置の施工方法は、上記第１乃至第７のいずれかの分離装置を用い、流液路に分離槽を設置し、供給部と排出部にそれぞれ流液の供給管と排出管を接続することを特徴とする。本施工方法によれば、流液の供給管と排出管を周壁に対し直角方向に接続できる。そのため施工現場における管接続等の施工が簡単になり、施工工期も短縮できる。

以下、図面に基づいて本発明に係る排水分離装置の最良の実施形態について説明する。

図１は第１実施例による分離装置を示し、図２は図１に示す分離装置におけるＡ−Ａ方向から見た一部破断側面図である。なお以下の実施例は流液として下水道などの排水を例に記載してあるが、本発明はこれに限らず、工場排水や河川等から取得する工業用水のような他の流液にも適用できる。

分離装置１の主要部である分離槽２は、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、下水道系統に設置する場合は、その管路に合わせて地中に埋設されるが、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。

分離槽２は、互いに隣接して直交する３つの直線状の周壁３，４，５により形成される方形部６と、１つの円弧状の周壁７により形成される円形部８を有し、全体の平断面が方円形とされている。

本実施例では、方形部６を構成する周壁４に流液の供給部９となる開口（貫通孔）が形成され、周壁５に排出部１０となる開口（貫通孔）が形成される。供給部９と排出部１０にはそれぞれ短管９ａ、１０ａが挿入固定され、これら短管９ａ、１０ａに流液の通路もしくは管路（以下、単に「流液路」という。）を構成する配管を接続することができる。しかしこれら短管９ａ、１０ａを設けることなく、供給部９と排出部１０に直接外部の配管を接続するようにしてもよい。

分離槽２の内部に供給部９が開口する流入室１１と排出部１０が開口する流出室１２に仕切る仕切板１３が配置される。仕切板１３の一方の端部は供給部９の開口より周壁３側に寄った周壁４に着脱自在に固定され、仕切板１３の他方の端部は排出部１０の開口より周壁７側に寄った周壁５に着脱自在に固定される。

仕切板１３の全体は図示のように緩やかな円弧状に形成されており、その供給部９側から途中までが供給部９から流入する流液を円形部８に誘導する部分を構成し、そこから排出部１０側までが前記円形部８の周壁の一部を構成している。仕切板１３はステンレス等の金属板やＥＲＰ等の強化プラスチック板で構成することができ、それ自体でスクリーン１４の支持体を構成する。

図２に示すように仕切板１３は分離槽２の底部から上方より少し下がった位置まで立設され、仕切板１３の上方部分はスクリーン１４を装着するための開口部が形成されている。そして仕切板１３の上方空間は流入室１１と流出室１２の間を連通するオーバフロー部１５を構成する。さらに流出室１２に形成された排出部１０のオーバフロー部１５に望む部分を囲むように平断面がＶ字型の堰部１６が設けられる。この堰部１６は下部が開放されており、前記のように流入室１１からオーバフロー部１５を経て流出室１２に流出して滞留する浮遊性の固形物もしくは油分が排出部１０に流入することを防止するためのものである。一方、流入室１１の下部空間は固形物の集積部１７を構成する。

スクリーン１４は、例えば仕切板１３の開口部の両側に設けたスライド部等の取り付け部分に上方から挿入するなどにより着脱自在に装着される。なお、仕切板１３を同じ形状に形成したスクリーン１４で兼ねることもできる。スクリーン１４としては、一般に利用されているパンチングメタルスクリーンを用いることができる。しかし微細な固形状の不純物を分離する場合は、ウェッジワイヤスクリーンを用いることが望ましい。

図３に（スクリーン１４としての）ウェッジワイヤスクリーン１４の１例を示す。図３（ａ）は前方から見たウェッジワイヤスクリーン１４の斜視図、図３（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１４は断面楔状の複数のウェッジワイヤ１４ａを平行に配列して構成され、各ウェッジワイヤ１４ａ間に１０ミクロン〜１ｍｍ程度の微小なスリット１４ｂが形成されている。そして各ウェッジワイヤ１４ａは複数の支持棒１４ｃに点溶接等により固定される。なお各ウェッジワイヤ１４ａおよび支持棒１４ｃ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１４に形成される各スリット１４ｂは数ミクロン〜数十ミクロン程度の固形状の不純物の通過を阻止し、流液だけを通過させる。

図４はウェッジワイヤスクリーン１４を構成するウェッジワイヤ１４ａとスリット１４ｂの部分拡大断面図である。断面が楔状のウェッジワイヤ１４ａは所定間隔で互いに平行に配列しており、その頭部１４ｄの面が流入室側の面の一部を形成する。図２のように各ウェッジワイヤ１４ａの軸線方向が分離槽２の上下方向になるようにウェッジワイヤスクリーン１４を配置すると、ウェッジワイヤ１４ａの頭部１４ｄの面から垂直方向に延長する楔の軸線Ｓは、図４の矢印Ｌで示すように仕切板１３の内側面に沿った旋回流方向の下流側に傾斜する。なお旋回流方向Ｌと頭部１４ｄ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１４ａ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１４ｄの端部１４ｅが下流側における頭部１４ｄの端部１４ｆより流入室１１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１４ａの突出した端部１４ｅに衝突し、コアンダ効果によりスリット１４ｂに効率よく引き込まれる。そのため通水性が向上してスクリーンの通液率を実質的に増大させる効果をもたらす。

上記分離装置１は通常は工場等で製造されて施工現場に搬入される。図１のような構造に製造されて施工現場に搬入されたときは、供給部９に連結された短管９ａに流液路の上流側の配管や側溝などを接続し、排出部１０に連結された短管１０ａに流液路の上流側の配管や側溝などを接続する。

また、製造段階で短管９ａ、１０ａを連結しない状態で施工現場に搬入されたときは、供給部９に流液路の上流側の配管を直接接続するか或いは特定の接続部を介して側溝などを接続し、排出部１０に流液路の下流側の配管を直接接続するか或いは特定の接続部を介して側溝などを接続する。

さらに、製造段階で供給部９だけを形成しておき、施工現場においてその供給部９を流液路の上流側の配管方向に一致させ、排出部１０となる貫通孔を実際の流液路の下流側の配管方向に合わせて現場施工することもできる。

次に上記分離装置１により排水に含まれている固形状の不純物を分離する方法を説明する。流液路の上流側から供給部９を経て流入室１１に流入した排水は、スクリーン１４を設けた仕切板１３により図１の矢印のように方形部６から円形部８に誘導される。円形部８に誘導された排水は、矢印のような旋回しながらスクリーン１４を通過する排水が流出室１２側に流出し、固形状の不純物はスクリーン１４の表面で阻止される。

スクリーン１４の表面で阻止された固形状の不純物は、旋回する排水と共に旋回しながら流入室１１の下方に沈降し、集積部１７に堆積する。なお堆積した固形状の不純物は分離槽２の上方の開口部から随時外部に取り出すことができる。一方、流出室１２に流入した排水は堰部１６の下方から排出部１０に流入して流液路の下流側に排出する。

上記スクリーン１４の表面で通過を阻止された固形状の不純物の一部はその表面に付着するが、その付着物は流入室１１側に形成される旋回流によりスクリーン１４の表面から効率よく剥離される。従って、スクリーン１４の流通路が固形状の不純物で閉塞される恐れは極めて少ない。また、図１のスクリーン１４が前記のように図３、図４に示すウェッジワイヤスクリーン１４である場合は、分離効果と共にコアンダ効果により高い排水流通性が得られる。

図５は本発明の分離装置１の第２実施例を図１に準じて示すものである。図５の分離槽１は、その供給部９が図１の例より方形部６の周壁３に接近した周壁４部分に形成され、それにより供給部９と排出部１０が分離槽２の上方において対向し且つ互いに同軸的になるようにしている。図５の分離槽１を用いることにより、前記のように、例えば直線状に延長する下水道管路において、その管路方向に何らの変更を加えることなく、配管途中にそのまま分離装置を挿入することができる。

仕切板１３は図１の例より更に緩やかな円弧状になるので、仕切板１３の一部が円形部８の周壁の一部を構成する部分もそれに応じて短くなる。そこで図５の例では、円形部８を挟んで仕切板１３と反対側の周壁４部分に円形部８の中心を半径とする周壁の一部を形成する平断面がＶ字型の補助板１８を設け、上記のように仕切板１３の短くなった周壁機能部分を補償している。なおこのような補助板１８は図１の例に設けることもできる。

図６は図５の変形例である。図６の例が図５の例と異なる部分は、仕切板１３の一方の端部（供給部９側の端部）に近い部分が小さな円弧体１３ａに形成されている点であり、そのほかは同様に構成される。このように小さな円弧体１３ａを形成すると、供給部９から流入する排水に対し、その流入初期段階から旋回流が迅速に形成しやすくなる。

図７は本発明の分離装置１の第４実施例を図１に準じて示すものである。図７の例が図１の例と異なる部分は、供給部９が方形部６を構成する周壁３に設けられること、仕切板１３が供給部９に接する周壁３から延長する直線部１３ｂと排出部１０が形成される周壁５から延長する円弧部１３ｃからなり、円弧部１３ｃが円形部８の周壁の一部を構成していることであり、そのほかは図１の例と同様に構成される。なおスクリーン１４は仕切板１３の円弧部１３ｃに設けられる。図７の分離槽１を用いることにより、流液路の上流側と下流側が直角に交差している場合に有効に利用できる。

図８は本発明の分離装置１の第５実施例を図１に準じて示すものである。図８の例が図１の例と異なる部分は、供給部９と排出部１０の両方が方形部６を構成する周壁３に設けられること、仕切板１３が供給部９に接する周壁３から延長する直線部１３ｂと排出部１０が形成される周壁５から延長する円弧部１３ｃからなり、円弧部１３ｃが円形部８の周壁の一部を構成していることであり、そのほかは図１の例と同様に構成される。なおスクリーン１４は仕切板１３の円弧部１３ｃに設けられる。図８の分離槽１を用いることにより、流液路が上流側から下流側に折り返すような場所に分離槽を設ける場合などに有効に利用できる。

例えば、本発明を適用できる流液には、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、固形物を含む液体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液体の混合体から固形物を分離すると共に比重の大きい液体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、それらの排水を再利用する時にも適用が可能であり、従って多くの産業に適用した場合でも、夫々好ましく利用することができる

第１実施例による分離装置を示す図である。 図１に示す分離装置におけるＡ−Ａ方向から見た一部破断側面図である。 ウェッジワイヤスクリーンの１例を示す図であり、（ａ）は前方から見たウェッジワイヤスクリーンの斜視図、（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２実施例を図１に準じて示す図である。 分離装置の第３実施例を図１に準じて示す図である。 分離装置の第４実施例を図１に準じて示すものである。 分離装置の第５実施例を図１に準じて示すものである。

１ 分離装置
２ 分離槽
３、４、５、７ 周壁
６ 方形部
８ 円形部
９ 供給部
９ａ 短管
１０ 排出部
１０ａ 短管
１１ 流入室
１２ 流出室
１３ 仕切板
１３ａ 円弧体
１３ｂ 直線部
１３ｃ 円弧部
１４ スクリーン、ウェッジワイヤスクリーン
１４ａ ウェッジワイヤ
１４ｂ スリット
１４ｃ 支持棒
１４ｄ 頭部
１４ｅ、１４ｆ 端部
１５ オーバフロー部
１６ 堰部
１７ 集積部
１８ 補助板

Claims (8)

1. 流入する液体に含まれる固形状の不純物を分離する装置において、
   ３つの直線状の周壁により形成される方形部と１つの円弧状の周壁により形成される円形部とを有する平断面が円方形の分離槽と、
   方形部に形成された流入する液体の供給部および排出部と、
   分離槽内を供給部が開口する流入室と排出部が開口する流出室に仕切ると共に供給部から流入室に流入する液体を円形部に誘導して旋回流を形成する仕切板と、
   仕切板に設けられたスクリーンと、
   流入室の下部に形成された固形物の集積部を備え、
   供給部と排出部はそれぞれ流入する液体の供給管と排出管を方形部の周壁に対し外側から直角方向に接続するように形成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、
   供給部と排出部が方形部の対向する２つの周壁に互いに同軸的に形成されていることを特徴とする分離装置。
3. 請求項１または請求項２において、
   仕切板の一部が円形部の中心を半径とする該円形部の周壁の一部を形成することを特徴とする分離装置。
4. 請求項３において、
   さらに流入室には円形部の中心を半径とする該円形部の周壁の一部を形成する補助板が設けられていることを特徴とする分離装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
   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旋回流の下流側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、
   供給部と排出部は方形部の上部に形成され、
   スクリーンは仕切板の底部から所定距離だけ上方に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、
   仕切板の上部に流入室と流出室を連通するオーバフロー部が設けられ、
   排出部には浮遊性の固形物もしくは油分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。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の分離装置を用い、流液路に分離槽を設置し、供給部と排出部にそれぞれ流入する液体の供給管と排出管を接続することを特徴とする分離装置の施工方法。

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