JP4732229B2 - 液処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、サイクロン分離器を具備した液処理装置に関する。

汚濁物質が含まれた原液をポンプによりサイクロン分離器に供給する際に、原液中に凝集剤を混入させて汚濁物質を凝集させることで、サイクロン分離器での液と汚濁物質との分離を容易にしたものがある（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平１０−１８０７４１号公報（第３頁、図１） 特開２００５−１８５８７４号公報（第４頁、図１）

凝集剤の混入により汚濁物質が凝集した液は沈澱しやすいので、サイクロン分離器に供給する前に沈澱物排出槽を設け、この沈澱物排出槽から沈澱物を外部へ排出することがサイクロン分離器の負担を軽減する点で望ましいが、一方で、この沈澱物排出槽からサイクロン分離器へ液を供給するためのポンプが、沈澱物排出槽内で沈澱せずに連なって液中に漂うフロックを羽根車により微細状に破壊して分散させるため、この状態のフロックにはサイクロン分離器での遠心分離作用が働き難く、分離効率が低下する問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、サイクロン分離器の上流側に沈澱物排出槽を配置してサイクロン分離器の負担を軽減するとともに、この沈澱物排出槽からサイクロン分離器へ液を供給するポンプが液中のフロックを微細化しないようにして、サイクロン分離器での分離効率の低下を防止できる液処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、原液と凝集剤とを反応させる反応槽と、この反応槽から取出された液中から沈澱物を排出する沈澱物排出槽と、この沈澱物排出槽内の沈澱しないフロックを含むフロック混入液を汲上げるボルテックスポンプと、このボルテックスポンプから吐出されたフロック混入液を旋回させて液中からフロックを分離して凝縮したフロックを沈澱物排出槽に戻すサイクロン分離器と、サイクロン分離器によりフロックを除去した液を溜める貯液槽と、沈澱物排出槽内のフロック混入液の液面レベルを検出する液面センサと、液面センサにより検出された沈澱物排出槽内の液面レベルが設定値以下のときは貯液槽内の液を沈澱物排出槽内のフロック混入液に替えてボルテックスポンプに吸込ませる切換弁とを具備し、ボルテックスポンプは、一側部が周縁から中心に向って膨出形成されたポンプ室を有するポンプ本体と、ポンプ室の膨出頂部に対応するポンプ本体の一側中央部に開口された本体吸込口と、ポンプ本体の外周部に開口された本体吐出口と、本体吸込口の正面側に位置するポンプ本体の他側中央部からポンプ室の中央部に挿入された回転軸と、ポンプ室内にて本体吸込口と相対する側に配置され回転軸により回転される円板形のアウタ側円盤と、ポンプ室内にて本体吸込口を設けた側に配置されアウタ側円盤から最も離れた中央部に本体吸込口と対応する吸込開口を有しこの吸込開口からアウタ側円盤に最も接近する周縁にわたって傾斜状に形成されアウタ側円盤と一体的に回転されるインナ側円盤と、インナ側円盤におけるアウタ側円盤との対向面に設けられ吸込開口から周縁にわたって液を移送するインナ側羽根とを備えた液処理装置である。

本発明によれば、原液と凝集剤とを反応させる反応槽から沈澱物排出槽に取出された液中から沈澱物を排出し、この沈澱物排出槽内の沈澱しないフロックを含むフロック混入液を、ボルテックスポンプによりサイクロン分離器に供給して液中からフロックを分離するので、沈澱物排出槽によりサイクロン分離器の負担を軽減できるとともに、この沈澱物排出槽からサイクロン分離器へ液を供給するボルテックスポンプは、ポンプ室内にて本体吸込口を設けた側に配置されたインナ側円盤において、本体吸込口と相対する側に配置されたアウタ側円盤との対向面にインナ側羽根を設けたインナボルテックスポンプ構造により、沈澱物排出槽内から汲上げたフロック混入液中のフロックを微細化せずにサイクロン分離器に供給できるので、サイクロン分離器では液中からフロックを効率良く分離できる。さらに、液面センサにより検出された沈澱物排出槽内の液面レベルが設定値以下まで下降したときは、切換弁により、沈澱物排出槽内のフロック混入液に替えて貯液槽内の液をボルテックスポンプに吸込ませるので、ボルテックスポンプおよびサイクロン分離器を停止させることなく常時稼働できるので、ボルテックスポンプおよびサイクロン分離器の始動時の能力低下を防止できる。

以下、本発明を、図１乃至図６に示された一実施の形態、図７乃至図９に示された他の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

図１乃至図４は液処理装置を示し、例えば工事現場で発生する汚濁水などの原液Ａを溜める原液槽１と、原液Ａと凝集剤とを反応させる反応槽２とが、ポンプ３、弁４および流量計５を介在させた管路６により接続されている。原液槽１上には液面センサ７が配置されているので、この液面センサ７により原液Ａの液面レベルを検出して、ポンプ３の始動、停止を制御する。

反応槽２の内部は、通液口８を下部に有する仕切板９により複数の反応室10a，10bが区画形成され、各反応室10a，10bに、モータ11a，11bにより回転される撹拌翼12a，12bがそれぞれ挿入され、上流側の反応室10aには凝集剤を所定量ずつ投入するための凝集剤投入機13が設置されている。凝集剤は、原液中の汚濁物質を凝集させて、沈澱しやすくしたり、直ちに沈澱しなくても連なって遠心分離可能なフロックとする。下流側の反応室10bの上部には、この汚濁物質が凝集剤により凝集された液を流出させる流出口14が設けられている。

この反応槽２の流出口14の下側には沈澱物排出槽15が設置されている。この沈澱物排出槽15内は、オーバフロー板16により１次沈澱室17aと２次沈澱室17bとに区画形成され、これらの１次沈澱室17aおよび２次沈澱室17bの内部には、反応槽２から取出された液中から沈澱物を外部へ取出す沈澱物排出コンベヤ18が設置されている。沈澱物排出槽15の１次沈澱室17aの上方には、この１次沈澱室17a内のフロック混入液の液面レベルＢを検出する液面センサ19が配置され、この液面センサ19は制御盤20に接続されている。

沈澱物排出コンベヤ18は、図４に示されるように沈澱物排出槽15の槽底面部15aの一端から斜め上方へ斜側面部15bが設けられ、この斜側面部15bの上端に開口部21が設けられ、この開口部21上のローラ22から他端のローラ23にわたって斜側面部15bおよび槽底面部15aに沿って１次沈澱室17aおよび２次沈澱室17b内にそれぞれ配設された無端ベルト24a，24bが巻掛けられ、これらの無端ベルト24a，24bには凹凸が設けられている。そして、ローラ22を駆動することで、無端ベルト24a，24bを図示矢印方向に移動させ、無端ベルト24a，24b上の沈澱物を凹凸とともに移動して開口部21上に掻き揚げ、この開口部21を通して落下させた沈澱物を、開口部21の下側に配置された移動容器25に収容する。

図１に戻って、この沈澱物排出槽15の一側には貯液槽26が一体に設置され、沈澱物排出槽15の１次沈澱室17aと貯液槽26とに挿入された配管27a，27bが、電磁式の切換弁28を介して、ボルテックスポンプとしてのインナボルテックスポンプ29の吸込口に接続されている。切換弁28は、液面センサ19の検出信号を受けた制御盤20により制御され、液面センサ19により検出された沈澱物排出槽15内の液面レベルが設定値以下のときは、貯液槽26内の液を沈澱物排出槽15内のフロック混入液に替えてインナボルテックスポンプ29に吸込ませるように切換制御される。

このインナボルテックスポンプ29は、図２および図４に示されるようにモータ29mにより駆動され、切換弁28の働きで主として沈澱物排出槽15内の沈澱しないフロックを含むフロック混入液を汲上げるものであり、このインナボルテックスポンプ29の吐出口は、フロック混入液を旋回させて液中からフロックを分離するサイクロン分離器30に接続されている。このサイクロン分離器30は、外筒30aの接線方向に接続された導入管30bより外筒30a内に導入されたフロック混入液を旋回させることで、フロックと液とを遠心分離し、フロックはさらに結合させて下方へ沈降させ、配管30cを経て沈澱物排出槽15の２次沈澱室17bに排出するようにし、クリーンな液は中心部の内筒30dを経て配管30eに取出すようにする。

貯液槽26は、サイクロン分離器30によりフロックが除去されたクリーンな液をフィルタ装置26fを経て溜めておくもので、このフィルタ装置26fは、多孔角筒ケーシング内に布フィルタが設置されたもので、貯液槽26内のクリーンな液は、ポンプ26pにより汲上げて再利用する。

図５および図６は、インナボルテックスポンプ29を示し、ポンプ本体31の内部に、一側部が周縁から中心に向って膨出形成されたポンプ室32が設けられている。このポンプ室32の膨出頂部に対応するポンプ本体31の一側中央部には、本体吸込口33が開口されている。この本体吸込口33の周囲には外部の吸込配管（図示せず）と接続するためのフランジ部34が設けられている。

ポンプ本体31の外周部には、接線方向に本体吐出口35が開口されている。この本体吐出口35の周囲には外部の吐出配管（図示せず）と接続するためのフランジ部36が設けられている。本体吸込口33の正面側に位置するポンプ本体31の他側中央部からポンプ室32の中央部に、モータ29mにより駆動される回転軸37が挿入されている。

ポンプ室32内にて本体吸込口33と相対する側には、回転軸37により回転される偏平状のアウタ側円盤38が配置されている。このアウタ側円盤38にて本体吸込口33と相対する中央部には、球面状の凸部39が設けられている。ポンプ室32内にて本体吸込口33を設けた側には、傘状のインナ側円盤41が配置されている。

このインナ側円盤41は、アウタ側円盤38から最も離れた中央部に本体吸込口33と対応する吸込開口42を有し、この吸込開口42からアウタ側円盤38に最も接近する周縁にわたって傾斜状に形成され、アウタ側円盤38と複数の連結部材43により一体化され、回転軸37により一体的に回転される。

インナ側円盤41におけるアウタ側円盤38との対向面には、中央部の吸込開口42から周縁にわたって液を移送する複数のインナ側羽根としてのインナ側ボルテックス羽根44が設けられている。これらのインナ側ボルテックス羽根44は、図６に示されるようにインナ側円盤41の中央部の吸込開口42から径方向に放射状に設けられている。このようにして、インナボルテックスポンプ29が構成されている。

そして、このインナボルテックスポンプ29の揚水原理は、回転軸37によりアウタ側円盤38を回転させ、連結部材43を介して、流れが曲る際の内側に設けたインナ側円盤41を回転させると、そのインナ側ボルテックス羽根44が液を連れ回る作用により、液に遠心力が作用し、ポンプ室32の中央部の液および液中のフロックＦは、アウタ側円盤38とインナ側円盤41との間の液通路を経て本体吐出口35に移送され、この本体吐出口35より外部の吐出配管へ吐出される。ポンプ室32の中央部には、外部の吸込配管より本体吸込口33および吸込開口42を経て液が吸込まれる。

このような液の流れにおいて、液の流れの中にインナ側ボルテックス羽根44を配置したインナボルテックスポンプ29であるので、羽根のないボルテックスポンプ（図示せず）と比べて、液へのエネルギ伝達効果が高いとともに、アウタ側円盤38にボルテックス羽根を設ける場合と比較して、本体吸込口33から流入した直進性を有するフロックＦがインナ側ボルテックス羽根44に当たりにくい構造であるから、脆弱で壊れやすいフロックＦを、より完全に近い形に保てる。

さらに、インナ側円盤41は、円板形のアウタ側円盤38に対し、平行でなく、アウタ側円盤38から最も離れた中央部に本体吸込口33と対応する吸込開口42を有し、この吸込開口42からアウタ側円盤38に最も接近する周縁にわたって傾斜状に形成され、これにより、アウタ側円盤38・インナ側円盤41間の吸込部分（曲り部）での通路断面積が大きくなるので、その分、この吸込部分での流れの速さが小さくなり、フロックＦと円盤38，41およびインナ側ボルテックス羽根44との干渉が少なく、インナ側円盤41をアウタ側円盤38に対し平行に設ける場合と比較して、脆弱で壊れやすいフロックＦを、より完全に近い形に保てる。

次に、図１乃至図６に示された一実施の形態の作用効果を説明する。

原液槽１内からポンプ３により汲上げられた原液と、凝集剤投入機13から投入された凝集剤とを反応槽２内に供給し、撹拌翼12a，12bで撹拌しながら原液中の汚濁物質を凝集反応させ、その液を反応槽２から沈澱物排出槽15の１次沈澱室17aに取出す。この沈澱物排出槽15内では、比較的粒子の大きな汚濁物質が凝集して生成された凝集物が、その自重により１次沈澱室17aで沈降して沈澱物排出コンベヤ18の無端ベルト24a上に沈澱するので、この無端ベルト24aを駆動して沈澱物を液中より取出し、開口部21を経て移動容器25に回収する。

一方、粒子の細かい汚濁物質が凝集して生成されたフロックは、沈澱物排出槽15内で直ちに沈澱しないので、このフロックを含むフロック混入液は、インナボルテックスポンプ29により汲上げてサイクロン分離器30に供給し、このサイクロン分離器30内で液とフロックとを分離する。

このサイクロン分離器30内で凝縮されたフロックは、サイクロン分離器30の下部より、沈澱物排出槽15の２次沈澱室17bに戻され、この２次沈澱室17bで沈降して沈澱物排出コンベヤ18の無端ベルト24b上に沈澱するので、１次沈澱室17aと同様に、この無端ベルト24bにより外部へ取出し回収する。

一方、サイクロン分離器30内でフロックを除去されたクリーンな液は、配管30eおよびフィルタ装置26fを経て貯液槽26に供給され、ここに溜められる。

液面センサ19は、沈澱物排出槽15内の液面レベルＢを検出し、この液面レベルＢが設定値以下まで下降したときは、制御盤20が切換弁28を切換制御して、貯液槽26内の液をインナボルテックスポンプ29に吸込ませることで、沈澱物排出槽15内の液面レベルＢの下降を防止するとともに、インナボルテックスポンプ29およびサイクロン分離器30を稼働し続け、停止させないようにする。

インナボルテックスポンプ29では、本体吸込口33側に位置するインナ側円盤41にインナ側ボルテックス羽根44を配置することで、本体吸込口33から流入した直進性を有するフロックＦがインナ側ボルテックス羽根44に当たりにくくなるので、また、アウタ側円盤38・インナ側円盤41間の吸込部分（曲り部）での通路断面積が最も大きく、この吸込部分での流れの速さが小さくなることで、フロックＦと円盤38，41およびインナ側ボルテックス羽根44との干渉が少なくなるので、アウタ側円盤38にボルテックス羽根を設ける場合や、インナ側円盤41をアウタ側円盤38に対し平行に設ける場合と比較して、脆弱で壊れやすいフロックＦも、より完全に近い形に保ったまま搬送される。

このように、原液と凝集剤とを反応させる反応槽２から沈澱物排出槽15に取出された液中から沈澱物排出コンベヤ18の無端ベルト24aにより沈澱物を排出し、この沈澱物排出槽15内の沈澱しないフロックを含むフロック混入液を、インナボルテックスポンプ29によりサイクロン分離器30に供給して液中からフロックを分離するので、沈澱物排出槽15によりサイクロン分離器30の負担を軽減できるとともに、この沈澱物排出槽15からサイクロン分離器30へ液を供給するインナボルテックスポンプ29は、ポンプ室32内にて本体吸込口33を設けた側に配置されたインナ側円盤41において、本体吸込口33と相対する側に配置されたアウタ側円盤38との対向面にインナ側ボルテックス羽根44を設けたインナボルテックスポンプ構造としたので、沈澱物排出槽15内から汲上げたフロック混入液中のフロックを、破壊して微細化することなく連なった状態に維持したままサイクロン分離器30に供給できるので、このサイクロン分離器30では液中からフロックを効率良く分離できる。

また、液面センサ19により検出された沈澱物排出槽15内の液面レベルＢが設定値以下まで下降したときは、切換弁28により、沈澱物排出槽15内のフロック混入液に替えて貯液槽26内の液をインナボルテックスポンプ29に吸込ませるので、インナボルテックスポンプ29およびサイクロン分離器30を停止させることなく常時稼働できるので、インナボルテックスポンプ29およびサイクロン分離器30の始動時の能力低下を防止できる。

次に、図７乃至図９に示されたインナボルテックスポンプ29の他の実施の形態を説明する。なお、図５および図６と同様の部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。

図７は、インナボルテックスポンプ29の羽根変形例を示し、複数のインナ側ボルテックス羽根44が、インナ側円盤41の中央部の吸込開口42から径方向より回転方向とは反対方向へ斜めに設けられている。また、図８は、インナボルテックスポンプ29の別の羽根変形例を示し、複数のインナ側ボルテックス羽根44が、インナ側円盤41の中央部の吸込開口42から径方向より回転方向とは反対方向へ円弧状に設けられている。

そして、図６に示されたインナ側ボルテックス羽根44より図７に示されたインナ側ボルテックス羽根44の方が、図７に示されたインナ側ボルテックス羽根44より図８に示されたインナ側ボルテックス羽根44の方が、インナ側ボルテックス羽根44に作用する液の抵抗をより軽減できるとともに、脆弱で壊れやすいフロックＦを、より完全に近い形に保てる。

図９は、インナボルテックスポンプ29の他の実施の形態を示し、ポンプ本体31の内部に、中心軸線に対する周囲空間が周縁から中心に向って全体的に傾斜するように膨出形成されたポンプ室32が設けられている。同様に、アウタ側円盤38は、周縁から中心に向って全体的に傾斜するように傘形に膨出形成され、本体吸込口33と対向する位置に膨出頂部が配置されている。また、インナ側円盤41も、周縁から中心に向って全体的に傾斜するように傘形に膨出形成され、本体吸込口33と対応する位置に膨出頂部の吸込開口42が配置されている。

そして、アウタ側円盤38およびインナ側円盤41を共に、周縁から中心に向って全体的に傾斜するように膨出形成され、本体吸込口33に対する位置に膨出頂部の吸込開口42が配置されたので、すなわち、本体吸込口33からの流入方向に対し円盤38，41間の通路方向を鈍角にしたので、流れの向きが変わる吸込部分（曲り部）にてフロックＦを円滑に方向転換でき、脆弱で壊れやすいフロックＦを、より完全に近い形に保てる。

本発明は、工事現場などで発生する汚濁水の浄化処理に利用可能である。

本発明に係る液処理装置の一実施の形態を示す断面図である。 同上液処理装置の平面図である。 同上液処理装置の正面図である。 同上液処理装置の側面図である。 同上液処理装置におけるインナボルテックスポンプの一実施の形態を示す軸方向の断面図である。 同上インナボルテックスポンプの径方向の断面図である。 同上インナボルテックスポンプの羽根変形例を示す径方向の断面図である。 同上インナボルテックスポンプの別の羽根変形例を示す径方向の断面図である。 同上インナボルテックスポンプの他の実施の形態を示す軸方向の断面図である。

２ 反応槽
15 沈澱物排出槽
19 液面センサ
26 貯液槽
28 切換弁
29 ボルテックスポンプとしてのインナボルテックスポンプ
30 サイクロン分離器
31 ポンプ本体
32 ポンプ室
33 本体吸込口
35 本体吐出口
37 回転軸
38 アウタ側円盤
41 インナ側円盤
42 吸込開口
44 インナ側羽根としてのインナ側ボルテックス羽根

Claims (1)

1. 原液と凝集剤とを反応させる反応槽と、
   この反応槽から取出された液中から沈澱物を排出する沈澱物排出槽と、
   この沈澱物排出槽内の沈澱しないフロックを含むフロック混入液を汲上げるボルテックスポンプと、
   このボルテックスポンプから吐出されたフロック混入液を旋回させて液中からフロックを分離して凝縮したフロックを沈澱物排出槽に戻すサイクロン分離器と、
   サイクロン分離器によりフロックを除去した液を溜める貯液槽と、
   沈澱物排出槽内のフロック混入液の液面レベルを検出する液面センサと、
   液面センサにより検出された沈澱物排出槽内の液面レベルが設定値以下のときは貯液槽内の液を沈澱物排出槽内のフロック混入液に替えてボルテックスポンプに吸込ませる切換弁とを具備し、
   ボルテックスポンプは、
   一側部が周縁から中心に向って膨出形成されたポンプ室を有するポンプ本体と、
   ポンプ室の膨出頂部に対応するポンプ本体の一側中央部に開口された本体吸込口と、
   ポンプ本体の外周部に開口された本体吐出口と、
   本体吸込口の正面側に位置するポンプ本体の他側中央部からポンプ室の中央部に挿入された回転軸と、
   ポンプ室内にて本体吸込口と相対する側に配置され回転軸により回転される円板形のアウタ側円盤と、
   ポンプ室内にて本体吸込口を設けた側に配置されアウタ側円盤から最も離れた中央部に本体吸込口と対応する吸込開口を有しこの吸込開口からアウタ側円盤に最も接近する周縁にわたって傾斜状に形成されアウタ側円盤と一体的に回転されるインナ側円盤と、
   インナ側円盤におけるアウタ側円盤との対向面に設けられ吸込開口から周縁にわたって液を移送するインナ側羽根とを備えた
   ことを特徴とする液処理装置。

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