JP4751910B2 - 分離装置及び分離方法 - Google Patents

Description

本発明は種々の工場やプラントの排液処理施設や下水道管路等の排水処理施設などにおいて、液体に含まれる固形状の不純物を効率よく分離するための用いられる分離装置および分離方法に関する。

工場や各種プラント設備では排水や液体から固形物を分離する処理設備が設けられている。例えば物体を洗浄した排水には微細な固形物が含まれていることが多く、フィルタ等を備えた分離装置で固形物を分離し、浄化された洗浄排水だけを系外に排出し、または再利用に供している。さらに、種々の液体生産物には製造過程で不純物としての微細な固形物が混入することがあり、その固形物を液体から分離するために同様な分離装置が設けられる。

また、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（以下、単に固形物という。）が混入しており、それら固形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物を分離する排水の分離装置が設けられる。

排水から固形物を分離する装置として、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旋回流方式の分離装置があり、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物の確実な分離・捕捉は困難である。

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。

一方、浴槽水を浄化するために旋回流を利用した浄化装置が特許文献２に記載されている。特許文献２に記載の浄化装置は、ステンレス織フィルタに多孔性の焼結板からなる補強板を積層したものを容器に収容したフィルタを用いている。

この浄化装置では、浴槽からの浄化すべき浴槽水をポンプで容器の接線方向に供給することにより容器内で旋回流を生成し、固形物をフィルタで捕捉分離して清浄な浴槽水を浴槽に戻している。そしてフィルタに付着した固形物は周期的に行う逆洗操作により除去している。このように旋回流を生成しながら固形物の分離をすると、フィルタ表面に付着する固形物は旋回流の中心方向に集中して付着するようになるので、フィルタ全体としての目詰まりを抑制できるとされている。

特開平８−１４１３２６号公報 特開２００５−７４０５８号公報

従来の旋回流方式だけの分離装置、または旋回流とスクリーンを組み合わせた分離装置は、いずれも装置上部が大気開放され、常圧状態で運転する開放型になっている。このような開放型の分離装置では、例えば処理すべき液体の供給量が処理能力以上に増加すると、供給された液体の一部が処理されずに装置をオーバーフローして下流側に排出されてしまう。

開放型の分離装置における液体の処理能力は、フィルタやスクリーンの通液面積により制限されるので、処理能力を増加するためにはその通液面積を大きくしなければならず、それに伴って分離装置の設置面積やコストが増加するという問題がある。さらに、ポンプ等の加圧手段で加圧された液体が流通する系統においても液体中から固形物を分離しなければならない場合があるが、開放型の分離装置ではそのような加圧系統に適用することはできない。

一方、特許文献２ではポンプで加圧した浴槽水をフィルタに供給し、そこで旋回流を生成しながら固形物を分離しているが、柔軟な織物であるステンレス織フィルタの裏面を補強板で補強し、ステンレス織フィルタの表面に沿って旋回流を生成している。このような織物のフィルタは構造上付着した固形物は織り目に絡まりやすいので、一端付着すると剥離しにくく目詰まりしやすいとう問題がある。

そこで特許文献２では、旋回流を利用して目詰まりを抑制しているが、柔軟なステンレス織フィルタは表面が変形しやすいので、ポンプで加圧する圧力に限界がある。そのため生成する旋回流の流速も低いレベルに押さえられ、そのような低い流速の旋回流では絡まった固形物は効率よく剥離できない。その結果、付着した固形物は旋回流の移動力によりフィルタの織り目の間を徐々に旋回流の中央側に移動する程度で剥離には至らず、目詰まり防止効果は制限される。そこで特許文献２では浴槽水系統に切換弁を設けて周期的に逆洗し、固形物をフィルタから除去する操作を行っている。

しかし頻繁な逆洗操作は、逆洗水の消費量が多くなると共に、固形物の時間当たりの分離効率を低下させるので好ましくない。そこで本発明はこのような従来の液体の分離装置における問題を解決することを課題とし、そのための新しい方式の分離装置及びそれを用いた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、液体に含まれている固形物を分離する装置において、壁とそれに形成されたウェッジワイヤスクリーンを有し、前記壁及びウェッジワイヤスクリーンの内面で囲まれた旋回流領域を有する閉鎖型の分離容器を備え、前記分離容器を構成する壁に液体の供給部が形成され、前記供給部は、加圧された液体を前記旋回流領域の周縁領域に沿って噴出させて該旋回流領域に加圧状態の旋回流を生成するように構成され、前記ウェッジワイヤスクリーンは、前記形成される旋回流の幅方向の端部に接する壁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、上記第１の分離装置において、前記分離容器は直方体に形成され、直方体の壁の一辺に供給部が形成され、供給部が形成される壁に対向する壁側には傾斜部または円弧部を有する誘導体が設けられ、前記供給部は、前記誘導体方向に加圧された液体を噴出させることにより、液体が前記誘導体の傾斜部または円弧部で方向転換して旋回流を生成するように構成され、前記スクリーンは前記誘導体を挟む壁の一方または両方に形成されているものである。

また第３の分離装置は、上記第２の分離装置において、前記分離容器にはその内部を第１室と第２室に区分する区分体が設けられ、区分体に開口部が形成され、第１室に前記旋回流領域が設けられると共に供給部が形成され、前記ウェッジワイヤスクリーンは第１室に形成されるか又は第１室および第２室の少なくとも一部に形成され、第２室には前記開口部から流入する固形物の堆積部が設けられているものである。

また第４の分離装置は、上記第１ないし第３のいずれかの分離装置において、前記分離容器の外側に排出室が設けられ、分離容器の液体がスクリーンを通過して排出室に噴出するように構成されているものである。

また第５の分離装置は、上記第１ないし第３のいずれかの分離装置において、前記分離容器が複数備えられ、各分離容器の供給部に液体を分配して供給する分配管が設けられ、各分離容器の外側に共通の排出室が設けられ、各分離容器の液体がウェッジワイヤスクリーンを通過して排出室に噴出するように構成されているものである。

また本発明の第１の分離方法は、液体に含まれている固形物を分離する方法において、請求項１ないし請求項５のいずれかの分離装置を用い、前記供給部から加圧された液体を前記旋回領域の周縁領域に沿って噴出させて該旋回領域に加圧状態の旋回流を生成し、前記ウェッジワイヤスクリーンで固形物を分離した液体を分離容器の外側に噴出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、前記旋回流は上下方向または水平方向の旋回流であ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１の分離方法において、前記旋回流は水平方向の旋回流であり、前記分離容器は上壁、下壁および周壁を有し、上壁にのみ前記ウェッジワイヤスクリーンが形成され、そのウェッジワイヤスクリーンが上側になるように分離容器を配置して固形物を分離することを特徴とするものである。

また第４の分離方法は上記第１の分離方法において、前記旋回流は上下方向と水平方向の間にある傾斜方向の旋回流であり、前記分離容器は上壁、下壁、周壁および固形物の排出部を有し、上壁にのみ前記ウェッジワイヤスクリーンが形成され、そのウェッジワイヤスクリーンが上側になるように分離容器を傾斜して配置し、且つ、前記排出部が傾斜方向の下端部分を構成するようにした状態で固形物を分離し、分離容器の内部に堆積した固形物を前記排出部から排出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、液体に含まれている固形物を分離する装置において、壁とそれに形成されたウェッジワイヤスクリーンを有し、前記壁及びウェッジワイヤスクリーンの内面で囲まれた旋回流領域を有する閉鎖型の分離容器を備え、前記分離容器を構成する壁に液体の供給部が形成され、前記供給部は、加圧された液体を前記旋回流領域の周縁領域に沿って噴出させて該旋回流領域に加圧状態の旋回流を生成するように構成され、前記ウェッジワイヤスクリーンは、前記形成される旋回流の幅方向の端部に接する壁に形成されていることを特徴とする。

本発明の第１の分離装置に使用されるウェッジワイヤスクリーンは、断面が楔状の複数のウェッジワイヤを互いに平行に配列して形成されるものであるが、ステンレス等の金属や硬質プラスチックのような硬質な材料で作られるので、剛性が高く容易に変形しない。そのため分離容器に供給する液体の圧力を高め、高速の旋回流を生成することが可能になる。またウェッジワイヤスクリーンは繊維状のフィルタと異なり織り目を持たず、多数の平行なスリットを液体が通過するようになっているので、固形物が付着しても絡まりが少なく剥離もし易い。

そこで上記のように、ウェッジワイヤスクリーンを用い、高速な旋回流を生成させるようにすると、ウェッジワイヤスクリーンに付着した固形物は効率よく剥離されて目詰まりの抑制効果が著しく高まる。そのため逆洗操作を必要とする場合が仮に生じたとしても、その間隔を大幅に長くできる。

また、供給する液体の圧力を高くすると、それに比例してスクリーンを通過する液体量が増加し、旋回流の回転速度も高くなるが、開放型の分離装置のような液体のオーバーフロー現象は発生しない。したがって、スクリーンの通液面積を大きくしなくても、供給する液体の圧力を高くすることにより液体の処理量を増加できるという利点がある。

なお、ウェッジワイヤスクリーンはウェッジワイヤの配列間隔（スリット間隔）を小さくすることにより、微細な固形状の不純物でも効率よく分離できる。また前記のように硬質材料で作られているので破損等のおそれがなく、分離容器内及び外部での高圧水等による清掃も可能である。

また第２の分離装置では、上記第１の分離装置において、分離容器の形状を直方体に形成し、その直方体の壁の一辺に供給部を形成し、供給部が形成される壁に対向する壁側に傾斜部または円弧部を有する誘導体を設け、供給部は誘導体方向に加圧された液体を噴出させてその傾斜部または円弧部で方向転換して旋回流を生成するように構成し、誘導体を挟む壁の一方または両方にウェッジワイヤスクリーンを形成することができる。

このように分離容器を直方体に形成し、誘導体を設けることにより、旋回流領域における旋回流の生成がより容易且つ確実に維持できるので、液体の処理容量が大きく変動しても効率よく固形物の分離ができる。また、誘導体を挟む壁の両方にスクリーンを形成する場合は、両方にウェッジワイヤスクリーンより均等に液体が噴出し、旋回流領域の中央部に旋回流が生成する。そのため一方のウェッジワイヤスクリーンに固形物の付着が偏ることがない。

また第３の分離装置では、上記第２の分離装置における分離容器を直方体に形成した場合において、分離容器の内部を第１室と第２室に区分する区分体を設け、その区分体に開口部を形成し、第１室には旋回流領域を設けると共に供給部を形成し、ウェッジワイヤスクリーンを第１室に形成するか又は第１室および第２室の少なくとも一部に形成し、第２室には前記開口部から流入する固形物の堆積部を設けることができる。

このように分離容器を第１室と第２室に区分すると、第１室で固形物の分離を行い、第２室で分離した固形物の堆積を行うことができる。すなわち、第１室ではウェッジワイヤスクリーンによる固形物の分離と、旋回流の形成によるウェッジワイヤスクリーンからの固形物の剥離が行われ、第１室で分離された固形物は、区分体に形成された開口部から第２室に誘導されて落下（もしくは排出）する。そのためウェッジワイヤスクリーンで分離された固形物が主たる分離領域である第１室の内部を長時間旋回流に乗って滞留する割合が小さくなり、結果として剥離された固形物が第１室におけるスクリーンの表面に再付着する可能性も大幅に低下するので、高い分離効率を長期間維持することができる。

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、分離容器の外側に排出室を設け、分離容器の液体がウェッジワイヤスクリーンを通過して排出室に噴出するように構成することができる。このような排出室を設けると、分離装置を液体の処理系統の管路に挿入する場合、処理系統の上流側の管路に分離容器を接続し、処理系統の下流側の管路に排出室を接続することができる。

さらに、第５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、分離容器を複数備え、各分離容器の供給部に液体を分配して供給する分配管を設け、さらに各分離容器の外側に共通の排出室を設け、各分離容器の液体がウェッジワイヤスクリーンを通過して排出室に噴出するように構成することができる。このように分離容器を複数備えることにより、液体の処理能力を要求に応じて増加減することができる。また共通の分配管と排出室を設けることにより、分離装置を液体の処理系統に挿入する場合、処理系統の上流側を分配管に接続し、処理系統の下流側を排出室に接続することができるので、接続形態を単純化できる。

また本発明の第１の分離方法では、上記第１ないし第５のいずれかの分離装置を用い、その供給部から加圧された液体を前記旋回領域の周縁領域に沿って噴出させて該旋回領域に加圧状態の旋回流を生成し、ウェッジワイヤスクリーンで固形物を分離した液体を分離容器の外側に噴出することを特徴とする。本分離方法によれば、旋回流によりウェッジワイヤスクリーンに付着した固形物を剥離することができるため、長期間ウェッジワイヤスクリーンの閉塞を起こすことなく液体から固形物を効率よく分離できる。また供給する液体の圧力を高くすることにより、ウェッジワイヤスクリーンの通液面積を大きくしなくても液体の処理量を開放型の分離装置より大幅に増加できる。

また第２の分離方法では、上記第１の分離方法において、前記旋回流は上下方向または水平方向の旋回流であることを特徴とする。液体や固形物の種類や性質により、または分離容器の設置場所の制約等から、上下方向の旋回流を生成するほうが好ましい場合と、水平方向の旋回流を生成するほうが好ましい場合があるが、本発明の分離装置は分離容器の配置を変えるだけでそれらの要望に対応できる。

また第３の分離方法では、上記第１の分離方法において、前記旋回流は水平方向の旋回流であり、前記分離容器は上壁、下壁および周壁を有し、上壁にのみ前記ウェッジワイヤスクリーンが形成され、そのウェッジワイヤスクリーンが上側になるように分離容器を配置して固形物を分離することを特徴とする。このようにすると、旋回流に乗って循環する比較的比重の大きい固形物が分離容器の底付近に堆積しやすくなる。またウェッジワイヤスクリーンが上部にのみ形成されていると、ウェッジワイヤスクリーンに固形物が付着しにくくなり、固形物が付着した場合にはその固形物の剥離も容易になる。

また第４の分離方法では、上記第１の分離方法において、前記旋回流は上下方向と水平方向の間にある傾斜方向の旋回流であり、前記分離容器は上壁、下壁、周壁および固形物の排出部を有し、上壁にのみ前記ウェッジワイヤスクリーンが形成され、そのウェッジワイヤスクリーンが上側になるように分離容器を傾斜して配置し、且つ、前記排出部が傾斜方向の下端部分を構成するようにした状態で固形物を分離し、分離容器の内部に堆積した固形物を前記排出部から排出することを特徴とする。

このようにすると、旋回流に乗って循環する比較的比重の大きい固形物が分離容器の底付近に堆積しやすくなり、その堆積した固形物は傾斜に沿って下方に移動して集中するので、そこから固形物を容易に外部へ排出することができる。またウェッジワイヤスクリーンが上部にのみ形成されていると、ウェッジワイヤスクリーンに固形物が付着しにくくなり、固形物が付着した場合にはその固形物の剥離も容易になる。

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。図１は本発明の分離装置の第１実施例を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

分離装置１は内部に旋回流領域Ｓを設けた閉鎖型の分離容器２を備えている。分離容器２は例えばステンレス板等の金属板またはプラスチック板で作られた上壁２ａ、下壁２ｂ、周囲壁２ｃで囲まれた直方体とされ、直方体を構成する周囲壁２ｃの一辺（図１（ｂ）の左側の周壁２ｃ）に加圧された液体を供給するための供給部３が形成されている。供給部３には例えば工場の排水管路の上流側配管（図示せず）が接続される。なお本発明でいう「閉鎖型の分離容器２」とは、供給部３から供給した加圧状態の液体が後述するスクリーン５を除いて外部に噴出しないように閉鎖された構造を有する分離容器２を意味する。

供給部３が形成される周囲壁２ｃに対向する周囲壁２ｃ側（図１（ｂ）の右側の周壁２ｃ側）には、上壁２ａから周囲壁２ｃに直線状に傾斜して延長する傾斜部を有する第１の誘導体４と、周囲壁２ｃから下壁２ｂに直線状に傾斜して傾斜する傾斜部を有する第２の誘導体４ａが設けられている。これら誘導体４，４ａは分離容器２と同様な材料で作られるが、傾斜部の代わりに円弧状に傾斜して延長する円弧部を有するものでもよい。さらに前記傾斜部および円弧部は、その延長方向の直交する断面形状が直線状に限らす、Ｖ型または円弧型に形成されたものでもよい。このようなＶ型または円弧型に形成すると、直線状の場合より旋回流の流速が旋回方向に直交する幅方向に対して均一になるので好ましい。

なお、誘導体４、４ａの少なくとも一方は、場合によっては省略することもできる。

供給部３は加圧された液体を旋回流領域Ｓの接線方向に噴出する（具体的には旋回流領域における周縁領域Ｓａに沿って噴出する）ことにより、旋回流領域Ｓに矢印のような旋回流が生成するように構成されている。ここで旋回流領域Ｓは分離容器２の壁の内面によって形成されるが、その周縁領域Ｓａは旋回流領域Ｓを取り囲む分離容器２の壁の内面から内側方向に或る程度の幅を持った帯状の領域である。本実施例では図１（ｂ）に示す上壁２ａの内面に沿った領域が周縁領域Ｓａであり、供給部３はその周縁領域Ｓａに沿って水平方向に液体を噴出するようになっている。

分離容器２の外側に排出室６が設けられる。排出室６は例えばステンレス板等の金属板またはプラスチック板で作られた周囲壁６ｃと下壁６ｂを有する直方体に形成され、その上部は着脱自在な蓋体６ａで覆われている。排出室６の周壁６ｃの一辺に排出部７が形成されており、その排出部７には例えば工場の排水管路の下流側配管（図示せず）が接続される。

図１（ａ）に示すように、分離容器２の周壁２ｃは平断面が横長の方形に形成されるが、その長軸側の誘導体４を挟む壁の両方にウェッジワイヤスクリーン５がそれぞれ形成されている。言い換えれば、旋回流の幅方向の両端に接する壁にウェッジワイヤスクリーン５がそれぞれ形成されている。ウェッジワイヤスクリーン５は微細な固形物Ｋ、例えば平均粒径が１０ミクロン〜１ｍｍ程度の固形物Ｋを分離する場合にも適している。次にウェッジワイヤスクリーン５について具体的に説明する。

図２（ａ）は図１のウェッジワイヤスクリーン５を前方から見た斜視図であり、図２（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５はステンレス等の金属、またはガラス繊維やカーボン繊維入りの硬質なプラスチックで作られ高い剛性を有する。

ウェッジワイヤスクリーン５は断面楔状の複数のウェッジワイヤ５ａを平行に配列して構成され、例えば各ウェッジワイヤ５ａ間に１０μｍ〜１ｍｍ程度の微小なスリット５ｂが形成されている。そして各ウェッジワイヤ５ａは複数の支持棒５ｃに点溶接等により固定される。ウェッジワイヤスクリーン５に形成される各スリット５ｂは例えば１０μｍ〜１ｍｍ程度の固形物Ｋの通過を阻止し、スリット幅よりも小さい固形物Ｋを含む液体だけを通過させる。なお図１の例では、ウェッジワイヤスクリーン５は図１（ｂ）に示すように、各ウェッジワイヤ５ａの軸方向が分離容器２の上下方向に一致するように設けられる。

図３は図２に示すウェッジワイヤスクリーン５を構成するウェッジワイヤ５ａとスリット５ｂの部分拡大断面図である。断面が楔状のウェッジワイヤ５ａは所定間隔で互いに平行に配列しており、その頭部５ｄの面が前記旋回流領域の周縁の面を形成する。その頭部５ｄの面から垂直方向に延長する楔の軸線Ｍは、矢印Ｌで示す旋回流領域Ｓの周縁領域Ｓａに沿った方向に対して傾斜している。そして矢印Ｌの方向と頭部５ｄの面との角度αは３度〜８度、通常５度程度に設定される。しかしこの傾斜角度は０度とすることもできる。

本発明の分離装置１は液体に含まれている固形物Ｋを分離するものであるが、例えば工場排水の上流側の管路に分離容器２を接続し、ウェッジワイヤスクリーン５から噴出する液体を直接排水路に排出するときは、分離容器２を排水路の上方の空間に配置することができ、その場合には排出室６を設ける必要はない。また工場排水の上流側の管路に分離容器２を接続し、分離容器２を下流側の排水溜めに直接浸漬して使用する場合も排出室６を設ける必要はない。すなわち本発明に係る分離容器２は、排出室内、空中または液中のいずれにも配置可能である。

次に図１の分離装置１により液体に含まれる固形物Ｋを分離する方法を説明する。分離装置１をポンプで加圧された下水道や工場排水の管路に挿入して設置する場合を例に説明すると、分離容器２の供給部３を管路の上流側の配管に接続し、排出室６の排出部７を管路の下流側の配管に接続する。

例えばポンプ等で数Ｋｇ／ｃｍ² 程度に加圧された排水等の液体が分離容器２の供給部３に連続的に供給されると、供給部３から液体が旋回流領域Ｓの接線方向に噴出（具体的には分離容器２の上側の周縁領域Ｓａに沿って水平に噴出）する。噴出した液体は旋回領域Ｓの上側を水平に移動し、上側の誘導体４によって下方に方向転換され、さらに下側の誘導体４ａによって再び水平方向に転換され、旋回領域の下側を供給部３が形成された周壁２ｃに向かって水平に移動し、次いで該周壁２ｃに沿って上昇する。この液体の移動により旋回領域Ｓに矢印のような液体の旋回流が生成する。

旋回する液体の一部はウェッジワイヤスクリーン５を通過して排出室６に噴出し、次いで排出部７から管路の下流側に排出する。一方、固形物Ｋはウェッジワイヤスクリーン５で阻止されて分離する。分離した固形物Ｋは一時的にウェッジワイヤスクリーン５に付着するが、旋回流によってウェッジワイヤスクリーン５から効率よく剥離され、旋回流領域Ｓ中を液体と共に循環する。比較的比重の大きい固形物Ｋは早急に分離容器２の下方に沈降して底部に堆積していく。一方、微細な固形物Ｋは沈降しにくい傾向があるので、かなり長期間旋回流領域を循環する。しかし微細な固形物Ｋの絶対量は小さいので分離容器２における分離作用に大きな支障は起きない。分離容器２内の固形物Ｋの堆積量が許容レベルに達した時点で分離操作を中止し、堆積した固形物Ｋを外部に取り出す。

上記のように供給部３から連続して加圧された液体を旋回流領域Ｓに連続的に供給すると、その供給量に見合う量の液体がウェッジワイヤスクリーン５から排出室６に噴出し、液体の供給が継続している間は旋回流領域Ｓに一定速度の旋回流が連続的に生成する。供給する液体の圧力を高くすると、それに比例してウェッジワイヤスクリーン５からの噴出量が増加するので、液体の供給量も増加し、旋回流の速度が上昇する。一方、ウェッジワイヤスクリーン５からの液体の噴出量に比例してウェッジワイヤスクリーン５に付着する固形物Ｋの時間当たりの量も増加するが、旋回流の流速増加によりウェッジワイヤスクリーン５から固形物Ｋを剥離する能力も大きくなるので、両者のバランスが崩れることはない。

上記の説明では、供給部３が上側になるように分離容器２を配置しているが、分離容器２は図１と上下逆向きに配置、横向きに配置、または傾斜して配置することもできる。上下逆向きに配置すると、液体は供給部３から分離容器２の下側に水平に噴射され、図１の場合と逆の上下方向の旋回流が生成する。また横向きに配置すると水平方向の旋回流が生成し、傾斜して配置すると、傾斜の程度にもよるが、上下方向の旋回流と水平方向の旋回流の中間的な傾斜方向の旋回流が生成する。しかし、いずれの旋回流の形態を選択しても、固形物Ｋの分離作用は効率よく行われる。

図４は本発明の分離装置の第２実施例を模式的に示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図で、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。この分離装置１が第１実施例と異なる部分は、分離容器２の内部構造のみで、そのほかは同様に構成される。従って第２実施例の分離装置１は分離容器２のみを模式的に示しており、同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

直方体に形成された分離容器２には、その内部を第１室９と第２室１０に区分する板状の区分体１１が設けられ、供給部３が形成される周囲壁２ｃに近い部分の区分体１１に開口部１２が形成されている。第１室９に旋回流領域Ｓが設けられると共に供給部３が形成され、供給部３が形成される周囲壁２ｃに対向する周囲壁２ｃ側（図４（ｂ）の右側の周壁２ｃ側）には、上壁２ａから周囲壁２ｃに傾斜する傾斜部を有する誘導体４が設けられている。一方、第２室１０の内部空間を利用して固形物Ｋの堆積部１３が設けられている。

誘導体４を挟む両壁にウェッジワイヤスクリーン５がそれぞれ形成され、それらウェッジワイヤスクリーン５は第１室９の上端から第２室１０の底面まで延長されている。区分体１１は例えばステンレス板等の金属板またはプラスチック板で作られ、その一方の端部は図示のように上方に円弧状に湾曲され、該部分は円弧部を有する誘導体４ａを構成している。

次に第２実施例の分離装置１により液体に含まれる固形物Ｋを分離する方法を説明する。第１実施例と同様に、例えばポンプ等で数Ｋｇ／ｃｍ² 程度に加圧された排水等の液体が分離容器２の供給部３に連続的に供給されると、供給部３から液体が旋回流領域Ｓの上方の周縁領域Ｓａに沿って水平に噴出（接線方向に噴出）する。噴出した液体は旋回領域Ｓの上側を水平に移動し上方の誘導体４によって下方に方向転換され、さらに下側の誘導体４ａによって再び水平方向に転換され、旋回領域の下側を供給部３が形成された周壁２ｃに向かって水平に移動し、次いで該周壁２ｃに沿って矢印のように上昇する。この液体の移動により旋回領域Ｓに矢印のような液体の旋回流が生成する。

旋回する液体の一部はウェッジワイヤスクリーン５を通過し、固形物Ｋはウェッジワイヤスクリーン５で阻止されて分離する。分離した固形物Ｋは一時的にウェッジワイヤクリーン５に付着するが、旋回流によってウェッジワイヤスクリーン５から剥離され、旋回流領域Ｓ中を液体と共に循環する。循環する固形物Ｋは区分体１１に設けた開口部１２から液体の一部と共に第２室１０に矢印のように落下もしくは移動する。そのため主たる分離機能を有する第１室９における固形物Ｋの循環量（滞留量）は第１実施例より少なくなり、分離装置１の連続運転期間もそれに応じて長くできる。

第２室１０にもウェッジワイヤスクリーン５が形成されているので、前記のように第１室９の液体の一部が開口部１２から流入し、第２室１０のウェッジワイヤスクリーン５から外部に噴出する。その際、第２室１０内には開口部１２からウェッジワイヤスクリーン５への液体の流れにより旋回流が形成され、その旋回流の作用により第２室１０に移動した固形物Ｋは堆積部１３の中央領域に集中して堆積する。

図５は本発明の分離装置の第３実施例を模式的に示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＥ−Ｅ断面図で、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。この分離装置１が図４に示す第２実施例と異なる部分は、分離容器２に形成されるウェッジワイヤスクリーン５の部分だけで、そのほかは同様に構成される。従って、第２実施例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。

直方体に形成された分離容器２には、その内部を第１室９と第２室１０に区分する板状の区分体１１が設けられ、区分体１１に開口部１２が形成されている。第１室９に旋回流領域Ｓが設けられると共に供給部３が形成され、供給部３が形成される周囲壁２ｃに対向する周囲壁２ｃ側（図４（ｂ）の右側の周壁２ｃ側）には、上壁２ａから周囲壁２ｃに傾斜する傾斜部を有する誘導体４が設けられている。一方、第２室１０の内部空間を利用して固形物Ｋの堆積部１３が設けられている。

誘導体４を挟む周壁２ｃの一方だけにウェッジワイヤスクリーン５が形成され、そのウェッジワイヤスクリーン５は第１室９の上端から第２室１０の底面まで延長されている。このようなウェッジワイヤスクリーン５の形成形態であっても、加圧された液体を供給部３に連続的に供給すると、供給部３から液体が旋回流領域Ｓの上方の端面Ｓａに沿って水平に噴出する。噴出した液体は旋回領域Ｓの上部を水平に移動し上方の誘導体４によって下方に方向転換され、さらに下方の誘導体４ａによって再び水平方向に転換され、旋回領域の下部を供給部３が形成された周壁２ｃに向かって水平に移動し、次いで該周壁２ｃに沿って矢印のように上昇する。この液体の移動により旋回領域Ｓに矢印のような液体の旋回流が生成する。そしてウェッジワイヤスクリーン５から液体の一部が外部に噴出して固形物Ｋが分離される。

上記第２実施例と第３実施例では、いずれもウェッジワイヤスクリーン５の下端が第２室１０の底部まで延長されている。ウェッジワイヤスクリーン５の下縁部を区分体１１より下方の第２室１０まで延長すると、前記のように第２室１０のウェッジワイヤスクリーン５部分から液体が噴出するので、第１室９の液体を開口部１２から第２室１０側に吸い込む力が発生し、この吸い込み力は第２室１０におけるウェッジワイヤスクリーン５の流出量に比例して大きくなる。そのためウェッジワイヤスクリーン５の下縁部を第２室１０の底部まで延長すると、第１室９内を旋回流に乗って循環する固形物Ｋの第２室１０側への落下率は最も大きくなる。

しかしウェッジワイヤスクリーン５の下端の位置の選択はこれに限らず、第２室１０の中間高さまで又は第１室９の底部（区分体１１の位置）まで延長することもできる。ウェッジワイヤスクリーン５の下縁部を第２室１０の中間高さまで延長した場合は、第２室１０のウェッジワイヤスクリーン５部分から噴出する液体の量は底部まで延長した場合より少なくなるが、第１室９から下第２室１０に落下した固形物Ｋが第２室１０内を自然旋回する力も弱くなり、固形物Ｋは堆積部１３に効率よく堆積する。そのため、堆積部１３から固形物Ｋを外部に回収することが容易になる。

一方、ウェッジワイヤスクリーン５の下縁部を第１室１０まで延長せず第１室９の底部までに留める場合は、第１室９から第２室１０への液体流通は起こらない。そのため第１室９から開口部１２を経て第２室１０への固形物Ｋの落下率も小さくなるが、第２室１０の堆積部１３に固形物Ｋがより安定して堆積するので、堆積部１３から固形物Ｋを外部に回収することが更に容易になる。

図６は本発明の分離装置の第４実施例を模式的に示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＧ−Ｇ断面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ断面図、（ｃ）は（ｂ）の左側面図、（ｄ）は（ｂ）の右側面図である。第４実施例の分離装置は、第１実施例で使用している分離容器２をカートリッジ型としたものであり、そのほかは同様に構成される。従って第１実施例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。

分離容器２は細長い直方形に形成されたカートリッジ型であり、供給部３が配管や壁等に装脱着可能もしくは接続可能な形状とされる。図６では供給部３を模式的に示しているが、例えば配管に接続する場合、配管とのネジ接続もしくはフランジ結合が可能なように管状の供給部３の先端部をネジ部またはフランジ部とした取付部３ａに形成する。また壁に設けた貫通孔に装着するには、管状の供給部３の壁を貫通する部分にフランジ部などを設け取付部３ａを形成する。

分離容器２の基本構造は図１に示す分離容器２と実質的には同じように構成されるが、異なる部分は上述した供給部３に取付部３ａを形成したこと、供給部３が形成される周囲壁２ｃと対向する周囲壁２ｃ側に設ける第１の誘導体４と第２に誘導体４ａが１枚の円弧状の板材で形成されていること、供給部３を形成した周囲壁２ｃの下方に円弧部を有する第３の誘導体４ｂが形成されていること、及び上壁２ａの端部に固形物Ｋを取り出すための取出口２ｄが設けられ、その取出口２には蓋体が開閉自在に装着されていること、の４点である。このように分離容器２に第３の誘導体４ｂを追加することにより、旋回流の生成がより確実に且つ容易に行われる。なお、前記図１の分離容器２においても第３の誘導体４ｂを追加することができる。

図７は図６の変形例である。この分離容器２が図６の例と異なる部分は供給部３が形成された周囲壁２ｃとそれに対向する周囲壁２ｃの間隔が小さく、全体が略円形になっている点のみでそのほかは同様に構成される。従って図７の例は図６のＨ−Ｈ断面図のみ示しそのほかの図は省略してあり、重複する説明も省略する。

図８は本発明の分離装置の第５実施例を模式的に示す図であり、（ａ）は排出室６の上蓋をとった状態の平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。第５実施例の分離装置１は、図６に示すカートリッジ型の分離容器２を共通の排出室６の内部に複数配列したものである。

排出室６には分配管１４が取り付けられている。分配管１4は排出室６の周壁６ｃに連結されたＴ字型の主管１４ａと、主管１４ａから平行に分岐した複数本（図８に示す例では４本）の枝管１４と、各枝管１４ｂに沿って所定間隔で形成された複数（図８に示す例では４つ）の被取付部１４ｃを有する。なお被取付部１４ｃには内ネジが形成されている。

複数（図８に示す例では１６個）の分離容器２の取付部３ａには外ネジが形成され、それら取付部３ａが各被取付部１４ｃにネジ接続される。なお図８の例では分離容器３の取付部３ａが下側に位置するように配置されているが、上側または横側になるように配置することもできる。

主管１４ａには例えばポンプで加圧された排水管路の上流側の配管が接続され、排出室６の排出部７に排水管路の下流側の配管が接続される。主管１４ａに加圧された液体が供給されると、液体は主管１４ａから各枝管１４ｂに分配されて各分離容器２の供給部３に供給される。各分離容器２のウェッジワイヤスクリーン５から液体が排出室６に噴出し、排出室６の液体は排出部７から下流側の管路に排出する。

分離容器２の内部に堆積する固形物Ｋが許容量に達した場合は、分離操作を中断して分離容器２を枝管１４ｂから取り外し、固形物Ｋを外部に取り出してから再び枝管１４ｂに取り付ける。なお、分離容器２の取り付け数は液体の所望処理容量に応じて任意に選択でき、分離容器２を取り付けない枝管１４ｂ部分には例えば閉鎖栓をネジ接続して閉鎖することができる。

図９は本発明の分離装置の第６実施例を図８に準じて模式的に示した図であり、（ａ）は排出室６の上蓋をとった状態の平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。第６実施例の分離装置１も図６に示すカートリッジ型の分離容器２を共通の排出室６の内部に複数配列したものであるが、分離容器２は図８に示す第５実施例より大きなものが使用されている。

排出室６には分配管１４が取り付けられ、分配管１4は排出室６の周壁６ｃに連結されたＴ字型の主管１４ａと、主管１４ａから平行に分岐した複数本（図９に示す例では４本）の短い枝管１４と、各枝管１４ｂに形成された１つの被取付部１４ｃを有する。なお被取付部１４ｃには内ネジが形成されている。

複数（図９に示す例では４個）の分離容器２の取付部３ａには外ネジが形成され、それら取付部３ａが各被取付部１４ｃにネジ接続される。図９の例も分離容器３の取付部３ａが下側に位置するように配置されているが、上側または横側になるように配置することもできる。なお、第６実施例の分離装置１の作用は第５実施例の分離装置１と同様であるので、その説明は省略する。

図１０は本発明の分離装置の第７実施例を模式的に示す図である。なお図１０には分離装置１を構成する分離容器２のみ示されているが、図１の例に準じて排出室６を分離容器の外側に設けることもできる。

第７実施例では、分離容器２の上壁２ａのみにウェッジワイヤスクリーン５が形成され、そのウェッジワイヤスクリーン５が上側になるように分離容器２を配置して固形物Ｋを分離するようになっている。なお分離容器２には誘導体４，４ａ等は設けられていないが、必要により設けることもできる。

供給部３から加圧された液体が供給されると、液体は図１の例と同様に旋回領域Ｓの接線方向に水平に噴出し、旋回領域Ｓに水平方向の旋回流が形成される。液体の一部はウェッジワイヤスクリーン５を通過して分離容器２の外側に噴出し、固形物Ｋはウェッジワイヤスクリーン５で阻止されて分離する。ウェッジワイヤスクリーン５に付着した固形物Ｋは旋回流により剥離され、旋回流に乗って旋回流領域Ｓ中を循環するが、比重差により次第に下方に沈降して底部に堆積する。その際、水平方向の旋回流により固形物Ｋは中央に集められた状態で堆積する。このようにウェッジワイヤスクリーン５を分離容器２の上部にのみ形成すると、ウェッジワイヤスクリーン５に固形物Ｋが付着しにくくなり、固形物Ｋが付着した場合にもその固形物Ｋの剥離は容易になる。

図１１は本発明の分離装置の第８実施例を図１０に準じて模式的に示す図である。なお図１１には分離装置１を構成する分離容器２のみ示されているが、図１の例に準じて排出室６を分離容器の外側に設けることもできる。

第８実施例も第７実施例と同様に、分離容器２の上壁２ａのみにウェッジワイヤスクリーン５が形成され、そのウェッジワイヤスクリーン５が上側になるように分離容器２を配置して固形物Ｋを分離するようになっている。さらに分離容器２には、板状の区分体１１により左側の第１室９と右側の第２室１０に区分され、区分体１１の下部に開口部１２が形成され、第２室１０の内部に固形物Ｋの堆積部１３が設けられる。なおウェッジワイヤスクリーン５は第１室９の上側から第２室１０の右端まで形成されているが、図５の例と同様にウェッジワイヤスクリーン５の形成を第１室９のみ、または第２室１０の途中までとすることもできる。

第１室９における旋回流の生成と固形物Ｋの分離作用は第７実施例と同様である。第１位室９の旋回流に乗って循環する固形物Ｋは、液体の一部と共に開口部１３から第２室１０に移動し、その堆積部１３に堆積する。

図１２は本発明の分離装置の第９実施例を模式的に示す図である。なお図１２には分離装置１を構成する分離容器２のみ示されているが、図１の例に準じて排出室６を分離容器の外側に設けることもできる。

第９実施例では、分離容器２の上壁２ａのみにウェッジワイヤスクリーン５が形成され、そのウェッジワイヤスクリーン５が上側になるように分離容器２を配置して固形物Ｋを分離するようになっている。但し、分離容器８は水平に配置するのではなく、図示のように傾斜して配置している。さらに傾斜した分離容器２の下端に位置する周壁２ｃには開閉自在な排出部２ｄが設けられている。旋回流領域Ｓにおける旋回流の生成と固形物Ｋの分離作用は、第７実施例の場合と実質的に同じであるが、旋回流の旋回方向は分離容器２の傾斜に応じて傾斜する。

次に図１２（ａ）〜（ｇ）を参照しながら、第９実施例の分離容器２を用いて固形物Ｋを分離する手順を説明する。先ず（ａ）に示すように、供給部３から加圧された液体を供給開始する。次に（ｂ）のように分離容器２の内部に液体が充満してくると、旋回流領域Ｓに傾斜方向の旋回流が生成し、ウェッジワイヤスクリーン５を通して液体の一部が外部に噴出し、固形物Ｋはスクリーン５に阻止されて分離される。ウェッジワイヤスクリーン５に付着した固形物Ｋは旋回流により剥離され、旋回流に乗って分循環する。

循環する固形物Ｋは比較的比重の大きいものから順に沈降し、（ｃ）に示すように斜め下方の開口部２ｄ付近に堆積していく。固形物Ｋの堆積量が許容レベルに達した時点で、（ｄ）に示すように液体の供給を停止して分離操作を中断する。次に（ｅ）に示すように開口部２ｄを開け、（ｆ）に示すように、例えば外部から洗浄水をウェッジワイヤスクリーン５の外側から噴射しながら、堆積した固形物Ｋを外部に排出する。次に（ｇ）に示すように開口部２ｄを閉じて固形物Ｋの分離操作を再開する。

本発明が適用できる液体には、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。またそれらの排水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Ｋ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実施例を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は図１のウェッジワイヤスクリーンを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。 図２に示す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実施例を模式的に示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図で、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。 分離装置の第３実施例を模式的に示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＥ−Ｅ断面図で、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。 分離装置の第４実施例を模式的に示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＧ−Ｇ断面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ断面図、（ｃ）は（ｂ）の左側面図、（ｄ）は（ｂ）の右側面図である。 分離装置の第４実施例の変形例である。 分離装置の第５実施例を模式的に示す図であり、（ａ）は排出室６の上蓋をとった状態の平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。 分離装置の第６実施例を図８に準じて模式的に示した図であり、（ａ）は排出室６の上蓋をとった状態の平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。 分離装置の第７実施例を模式的に示す図である。 分離装置の第８実施例を図１０に準じて模式的に示す図である。 分離装置の第９実施例を模式的に示す図である

Ｓ 旋回流領域
Ｓａ 周縁領域
Ｋ 固形物
１ 分離装置
２ 分離容器
２ａ 上壁
２ｂ 下壁
２ｃ 周囲壁
３ 供給部
３ａ 取付部
４、４ａ、４ｂ 誘導体
５ スクリーン、ウェッジワイヤスクリーン
５ａ ウェッジワイヤ
５ｂ スリット
５ｃ 支持棒
５ｄ 頭部
６ 排出室
６ａ 蓋体
６ｂ 周壁
６ｃ 周囲壁
７ 排出部
９ 第１室
１０ 第２室
１１ 区分体
１２ 開口部
１３ 堆積部
１４ 分配管
１４ａ 主管
１４ｂ 枝管
１４ｃ 被取付部

Claims (9)

1. 液体に含まれている固形物を分離する装置において、壁とそれに形成されたウェッジワイヤスクリーンを有し、前記壁及びウェッジワイヤスクリーンの内面で囲まれた旋回流領域を有する閉鎖型の分離容器を備え、前記分離容器を構成する壁に液体の供給部が形成され、前記供給部は、加圧された液体を前記旋回流領域の周縁領域に沿って噴出させて該旋回流領域に加圧状態の旋回流を生成するように構成され、前記ウェッジワイヤスクリーンは、前記形成される旋回流の幅方向の端部に接する壁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、前記分離容器は直方体に形成され、直方体の壁の一辺に供給部が形成され、供給部が形成される壁に対向する壁側には傾斜部または円弧部を有する誘導体が設けられ、前記供給部は、前記誘導体方向に加圧された液体を噴出させることにより、液体が前記誘導体の傾斜部または円弧部で方向転換して旋回流を生成するように構成され、前記スクリーンは前記誘導体を挟む壁の一方または両方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、前記分離容器にはその内部を第１室と第２室に区分する区分体が設けられ、区分体に開口部が形成され、第１室に前記旋回流領域が設けられると共に供給部が形成され、前記ウェッジワイヤスクリーンは第１室に形成されるか又は第１室および第２室の少なくとも一部に形成され、第２室には前記開口部から流入する固形物の堆積部が設けられてい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、前記分離容器の外側に排出室が設けられ、分離容器の液体がスクリーンを通過して排出室に噴出するように構成さ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３のいずれかにおいて、前記分離容器が複数備えられ、各分離容器の供給部に液体を分配して供給する分配管が設けられ、各分離容器の外側に共通の排出室が設けられ、各分離容器の液体がウェッジワイヤスクリーンを通過して排出室に噴出するように構成されていることを特徴とする分離装置。
6. 液体に含まれている固形物を分離する方法において、請求項１ないし請求項５のいずれかの分離装置を用い、前記供給部から加圧された液体を前記旋回領域の周縁領域に沿って噴出させて該旋回領域に加圧状態の旋回流を生成し、前記ウェッジワイヤスクリーンで固形物を分離した液体を分離容器の外側に噴出することを特徴とする分離方法。
7. 請求項６において、前記旋回流は上下方向または水平方向の旋回流であることを特徴とする分離方法。
8. 請求項６において、前記旋回流は水平方向の旋回流であり、前記分離容器は上壁、下壁および周壁を有し、上壁にのみ前記ウェッジワイヤスクリーンが形成され、そのウェッジワイヤスクリーンが上側になるように分離容器を配置して固形物を分離することを特徴とする分離方法。
9. 請求項６において、前記旋回流は上下方向と水平方向の間にある傾斜方向の旋回流であり、前記分離容器は上壁、下壁、周壁および固形物の排出部を有し、上壁にのみ前記ウェッジワイヤスクリーンが形成され、そのウェッジワイヤスクリーンが上側になるように分離容器を傾斜して配置し、且つ、前記排出部が傾斜方向の下端部分を構成するようにした状態で固形物を分離し、分離容器の内部に堆積した固形物を前記排出部から排出することを特徴とする分離方法。

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