JP4775157B2

JP4775157B2 - 加圧浮上装置

Info

Publication number: JP4775157B2
Application number: JP2006206432A
Authority: JP
Inventors: 光春寺嶋; 敦久本田
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2026-07-28
Also published as: CN101495413A; JP2008029957A; CN101495413B

Description

本発明は懸濁物質（ＳＳ）を含んだ水から該ＳＳを加圧浮上分離処理する装置に係り、特にフィードウェルを備えた加圧浮上装置に関する。

ＳＳを含んだ水の処理法の一種として、原水に加圧水を混合して浮上槽に供給し、槽内で原水中のＳＳをマイクロエアに吸着させて水面に浮上させ、これをスカムレーキ（スキマー）によって掻き寄せて排出する加圧浮上処理方法がある。この加圧浮上処理方法に用いられる浮上槽には角型と丸型とがあるが、多くの場合、設置面積の低減や浮上スカムの排泥効率の向上等の面から、丸型が採用されている。

丸型加圧浮上装置においては、原水と加圧水との混合水（以下、単に「混合水」ということがある。）は、浮上槽底部から、槽内部に設けられたフィードウェルを通して槽上部に供給される（例えば特開２０００−１７６４３７号）。

この特開２０００−１７６４３７号には、フィードウェルの上端と浮上槽水面との間に遮蔽板を設け、フィードウェルから上方に流出した水の流れを水面に沿う方向に導くことにより、水面への噴き上げを防止することが記載されている。同号公報の００１９段落には、この遮蔽板を、水平面に対し１／１０〜１／５０°の勾配をつけた笠状とし、エアが逃げるようにしてもよいことが記載されている。
特開２０００−１７６４３７号

加圧浮上処理方法により良好な水質の処理水を安定かつ確実に得るためには、加圧水から発生するマイクロエアが原水中のＳＳに効率的に吸着することが重要な条件となる。

上記特開２０００−１７６４３７号の加圧浮上装置では、フィードウェル流出水が遮蔽板に対し垂直又はそれに近い角度で当るため、フィードウェル流出水中のフロックが壊れたり、フロックに付着していたマイクロエアが剥離したりすることがあり、浮上分離効率に改善の余地があった。

本発明は、フィードウェルから流出したフロックが壊れたり、フロックに付着していたマイクロエアが剥離したりすることが防止され、これにより効率よく浮上分離処理を行うことができる加圧浮上装置を提供することを目的とする。

本発明の加圧浮上装置は、浮上槽と、該浮上槽内に設けられた、上部が開放したフィードウェルと、該フィードウェルの上側に設置されたトップ部材と、を備えてなり、微細気泡を含む原水は、該フィードウェルの下部に供給され、該フィードウェル内を上昇し、該トップ部材とフィードウェル上端との間の流出部から流出して該浮上槽内に導入される加圧浮上装置において、該トップ部材の下面側は、周縁部（２２）が略水平であり、該周縁部（２２）で囲まれた中央部が該フィードウェルの中心部に向って凸となる凸部（２１）であり、該凸部（２１）の勾配角度の平均値が３０〜７０°であり、該周縁部（２２）の幅（Ｗ）は、該フィードウェルの直径（Ｄ _１）の２〜２０％であり、該トップ部材の直径（Ｄ _２）は該フィードウェルの直径（Ｄ _１）以上であることを特徴とするものである。

この加圧浮上装置では、該凸部の下面側は、下方に向って凸となる略錐形又は略切頭錐形の凸形状であることが好ましい。

この凸部と、略水平な周縁部は、連続していることが好ましい。

本発明の加圧浮上装置では、フィードウェル内を上昇してきた水がトップ部材とフィードウェル上端との間の流出部から浮上槽内に流出する。本発明では、このフィードウェルの上側に設けられたトップ部材の下面の凸部がフィードウェルの中心部に向って凸となる形状であり、この凸部の下面側の勾配角度の平均値が３０〜７０°であるため、フィードウェル内を上昇してきた水の流れ方向がスムーズに浮上槽内の水面に沿う方向に変更される。このため、既にフロックに付着している気泡の剥離や、凝集フロックの破壊が防止される。

トップ部材下面の凸部が略錐形又は略切頭錐形であると、フィードウェル流出水の流れ方向がスムーズに変更される。

トップ部材の周縁部の下面を略水平とすることにより、フィードウェル流出水を略水平方向に導くことができる。この略水平な周縁部と略錐形又は略切頭錐形の凸部とが連続することにより、フィードウェル流出水の流れ方向がスムーズに略水平方向に変更されるようになる。

以下、図面を参照して参考例及び実施の形態について説明する。第１図（ａ）は参考例に係る加圧浮上装置の縦断面図、第１図（ｂ）はこの加圧浮上装置の平面図（ただしスカムレーキは図示略）である。第２図はバッフルの配列を説明する断面図である。また、第１０図（ｂ）は、この実施の形態におけるバッフルの作用を説明する平面図（ただし、レーキ及びトップ部材は図示略）である。

この加圧浮上装置では、浮上槽の円形の槽体１の内周に沿って内槽２が設けられ、槽体１と内槽２との間を処理水が上昇可能となっている。この槽体１の中心部にフィードウェル１０が立設されており、このフィードウェル１０の下部に原水流入管３が接線方向に接続され、この原水流入管３に加圧水流入管４が接続されている。

原水と加圧水は流入管３，４よりフィードウェル１０内に流入し、該フィードウェル１０内を上昇する。この水は、フィードウェル１０の上端とトップ部材２０との間の流出部Ｆ（第２図）を通って浮上槽内に流入して固液分離が行われる。処理水は内槽２の下端を回り込んで内槽２と槽体１との間を上昇し、処理水トラフ５より排出される。一方、浮上スカムはスカムレーキ（スキマー）６により掻き寄せられてスカムボックス８に落とし込まれ、排出口（図示せず。）から排出される。７はスカムレーキ６の駆動用のモータを示す。

フィードウェル１０の上側に設置されたトップ部材２０は、フィードウェル１０の中心（軸心）に向って凸となる円錐形の凸部２１を有する。この実施の形態では、凸部２１の下端はフィードウェル１０内の上部に差し込まれている。

なお、凸部２１は円錐形ではなく角錐形であってもよいが、流出部からの流れを等方的とするために円錐形であることが好ましい。

このトップ部材２０は、細い支柱を介してフィードウェル１０の上端に支持されてもよく、スカムレーキ６に吊支されてもよい。

なお、この参考例では、トップ部材２０の上面側は円錐形の凹所となっており、この凹所が上方に向って開放しているが、この凹所は蓋で閉鎖されてもよい。また、凹所内を充填物で埋めてもよい。凸部２１の下部に、凹所内から堆積物を取り出すための開閉式の取出口を設けてもよい。

トップ部材２０は、その平面視において外周側がフィードウェル１０と重なるか、それよりも外方に張り出している。即ち、トップ部材２０の直径Ｄ_２はフィードウェル１０の直径Ｄ_１と等しいかそれよりも大であり、具体的には、Ｄ_２はＤ_１の１．０〜１．１倍程度が好ましい。

流出部Ｆの上下方向の間隔Ｈは、フィードウェル１０の直径Ｄ_１の１０〜５０％程度が好適であり、２０〜４０％程度がより好適である。

錐形の凸部２１の水平面に対する勾配角度θの平均値は、３０〜７０°であり、特に３５〜６５°とりわけ４０〜６０°程度が好ましい。なお、後述の第７図（ｄ）〜（ｆ）などのように、凸部２１の勾配が一様でない場合には、勾配の平均値がこの範囲に入っていればよい。

この参考例では、フィードウェル１０の上端とトップ部材２０との間の流出部Ｆを取り巻くように、円環状のバッフル３０が同軸状に複数本設けられている。

このバッフル３０は、支持部材を介してフィードウェル１０又はスカムレーキ６に支持されている。

この参考例では、バッフル３０は、いずれも円環形であり、最も内周側すなわちフィードウェル１０側に上下３段に配置された第１列Ｃ_１のバッフル３０と、その外周側に隣接して上下３段に配置された第２列Ｃ_２のバッフル３０と、フィードウェル１０から最も離隔した最外周に上下３段に配置された第３列Ｃ_３のバッフル３０とで構成されている。

この参考例では、バッフル３０は千鳥配列となっている。即ち、第２列Ｃ_２のバッフル３０のうち上段及び中間段のものは、第１列Ｃ_１のバッフル３０，３０の略中間高さに位置し、下段のものは第１列のバッフル３０よりも下位に位置している。第３列Ｃ_３のバッフル３０は、第１列Ｃ_１のバッフル３０と同一高さに位置している。

第１列Ｃ_１及び第３列Ｃ_３の最上位のバッフル３０（３１）は、トップ部材２０の周縁部の下面と同一高さ又はそれよりも上位に設置されている。また、各列Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の最下位のバッフル３０（３２）は、フィードウェル１０の上端と同一高さ又はそれよりも下位に設置されている。

Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３のいずれにおいても、バッフル３０同士の上下間隔は略同一である。

各列Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の相互間隔は２０〜３００ｍｍ特に５０〜２００ｍｍ程度が好適である。バッフル３０の上下間隔は２０〜３００ｍｍ特に５０〜２００ｍｍ程度が好適である。

この第２図の千鳥配列の場合、フィードウェル１０とトップ部材２０との間の流出部Ｆから放射方向に向って流れる水とバッフル３０との接触頻度が高く、フロックに対し微細気泡が効率よく付着する。

従って、この加圧浮上装置によれば、フィードウェル１０内を上昇してきた混合水は、トップ部材２０によって流れ方向を放射方向にスムーズに変更される。この実施形態では、トップ部材２０の下面の下面側の勾配角度の平均値が３０〜７０°であるため、フロックからの気泡の剥離や、凝集フロックの破壊が防止される。

流出部Ｆから放射方向に流出した混合水は、バッフル３０によって分散され、フロックに微細気泡が十分に付着し、効率よく浮上分離される。また、混合水が短絡的に槽外に流出することも防止され、十分に浮上分離処理を行うことができる。

なお、原水流入管がフィードウェルに対して接線方向に流入する加圧浮上装置では、第１０図（ａ）に示すようにフィードウェル内の流れの影響で、浮上槽内の流れに偏流が生じてしまう。環状バッフルは、第１０図（ｂ）のようにフィードウェルから浮上槽への水の流れを一様化させる効果があり、偏流を弱めることができるため、このような加圧浮上装置においては、その効果が顕著である。

この参考例におけるバッフル３０の本数は一例であり、これに限定されるものではない。バッフル３０の列の数は２〜１０特に３〜５程度が好適である。１つの列におけるバッフル３０の上下方向の数は２〜１０程度が好適である。フィードウェル１０に最も近い最内周列におけるバッフル３０の数は２〜４程度が好適であり、第２列以降ではそれよりも０〜８本程度多く又は少なくするのが好ましい。

なお、バッフル３０は円形断面形状のパイプ又は中実棒状体よりなることが好ましい。バッフル３０の太さ（直径）は１０〜１００ｍｍ特に２０〜６０ｍｍ程度が好適である。ただし、バッフル３０の断面形状は、第３図（ａ）〜（ｆ）に示すバッフル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆのように、長方形、正方形、菱形、三角形、多角形（例えば六角形）や、楕円形などであってもよい。

［トップ部材の別の形状例］
本発明で用いるトップ部材は、第４図のトップ部材２０Ａのように、凸部２１の上端から外方へ略水平に張り出す周縁部２２を備えてもよい。この場合も、凸部２１の勾配は上記トップ部材２０と同様である。また、トップ部材２０Ａの直径Ｄ_２はフィードウェル１０の直径Ｄ_１の１．０〜１．１倍程度が好ましい。周縁部２２の幅Ｗはフィードウェル１０の直径Ｄ_１の２０％以下、特に２〜１０％程度が好適である。周縁部２２の勾配は水平が好ましいが、外方に向って３０°以下の上り勾配であってもよく、３０°以下の下り勾配であってもよい。

このトップ部材２０Ａのように略水平な周縁部２２を備えていると、流出部Ｆからの流出水の流れ方向が水平に近いものとなる。この結果、浮上したスカムを流れに巻き込むことが防止されるという効果が奏される。

なお、この第４図では、第１列Ｃ_１及び第２列Ｃ_２の各段のバッフル３０は互いに同一高さに配置されており、第３列Ｃ_３の２段のバッフル３０は、第２列Ｃ_２の各段のバッフル３０の中間高さに配置されている。第３列Ｃ_３のバッフル３０の数はこれよりも多くてもよい。

ただし、トップ部材の周縁部を略水平とした場合においても、バッフル３０の配列を千鳥配列としてもよい。第５図はその一例を示す断面図である。

［バッフル３０の別の配置例］
トップ部材の下面の凸部の側面が錐形であると、フィードウェルの上端の水深がやや深い場合などには、流出部から流出した水が斜め上方に向って流れることがある。

このような場合には、第６図に示すように、最外周の列Ｃ_３のバッフル３０をそれよりも内周側の列Ｃ_１，Ｃ_２のバッフル３０よりも上位に配置してもよい。この場合、第３列Ｃ_３の下側のバッフル３０は、第２列のバッフルの上下の中間に位置する。また、第３列Ｃ_３の上側のバッフル３０は第２列の上位のバッフル３０よりも上方に位置する。

なお、第２列Ｃ_２のバッフル３０を第３列Ｃ_３のバッフル３０と同様に第１列Ｃ_１のバッフルよりも上位に配置してもよい。

［バッフル３０のさらに別の配置例］
槽体の外周に近づくほど水は沈降する傾向があるので、最外周列、例えば第３列のバッフル３０をそれよりも１つだけ内周側の第２列のバッフル３０の高さよりも、第２列の各バッフルの間隔Ｈの１／３倍以下（例えば、Ｈの１／４倍）の距離だけ低い位置に配置してもよい。

［円環形バッフルの効果］
上記実施の形態ではバッフル３０は円環状であり、バッフル３０の周方向においてバッフル３０とフィードウェル１０との距離は一定である。即ち、フィードウェル１０から見て等方的である。従って、第１０図（ｂ）の通り、フィードウェル１０からいずれの方向に向って流出した水も略均等に処理される。

［非円環形バッフル］
本発明では、円環状のバッフルの代りに多角形、例えば六角形（第９図参照）や八角形のバッフルを設置してもよい。この多角形のバッフルは、直棒材を繋ぎ合わせるだけで容易に製造することができる。

なお、第９図は六角形のバッフル２６を３列に配置した加圧浮上装置の一例を示す平面図である（スカムレーキ及びトップ部材は図示略）。

この多角形のバッフル２６は、バッフル２６の各部位とフィードウェル１０との距離がフィードウェル１０の周方向において分布する。即ち、多角形のバッフル２６はフィードウェル１０から見て等方的ではない。例えば、多角形の頂点とフィードウェル１０との距離が最大であり、多角形の辺の中点とフィードウェル１０との距離が最小である。

このように非等方的なバッフルの場合、フィードウェル１０から流出した水に対し均等な処理が与えられるようにするために、バッフルをスカムレーキ６に吊支し、スカムレーキ６と一体にバッフルをフィードウェル１０周りに回転させるのが好ましい。

［トップ部材の別の形状例］
第７図及び第８図を参照してトップ部材の別の形状について説明する。

第７図（ａ）のトップ部材４０は、下方に向って凸となる円錐形の凸部４０ａと、該凸部４０ａの上端に連なる円筒部４０ｂとを有した形状のものである。この凸部４０ａの水平面に対する勾配角度は３０〜７０°である。

第７図（ｂ）のトップ部材４１は、下方に向って凸となる円錐形の凸部４１ａと、該凸部４１ａの上端に連なる円筒部４１ｂと、該円筒部４１ｂの上端に連なる、上方に向って凸となる円錐部４１ｃとを有している。

第７図（ｃ）のトップ部材４２は、下方に向って凸となる円錐形の凸部４２ａと、該凸部４２ａの上端に連なる、上方に向って凸となる円錐部４２ｂとを有している。これらの凸部４０ａ、４１ａ、４２ａ、４２ｂの水平面に対する勾配角度は３０〜７０°である。

第７図（ｄ）のトップ部材４３は、下方に向って凸となる凸部４３ａを有している。この凸部４３ａは、円錐の斜面を凹曲面にて構成したものである。凸部４３ａの下端４３ｂは尖った形状となっている。この凸部４３ａの水平面に対する勾配角度の平均値は３０〜７０°である。

なお、この凸部４３ａのように円錐形ではない斜面の勾配角度の平均値を求めるには、凸部４３ａの下端から上端まで一定間隔で多数（好ましくは１０個以上）の点を決め、各点で勾配角度を測定し、その平均値を求めればよい。

第７図（ｅ）のトップ部材４４は、凸部４４ａの下端付近が下方に向って凸に湾曲し、上部の側周面４４ｂが凹に湾曲した形状のものである。この凸部４４ａの水平面に対する勾配角度の平均値は３０〜７０°である。

第７図（ｆ）のトップ部材４５では、凸部４５ａの下半側４５ｂが下方に向って尖った円錐形となっており、上半側４５ｃは、円錐のテーパの開き角度が下半側４５ｂよりも大きくなっている。上半側４５ｃの上端と下半側４５ｂの下端とは連続している。この凸部４５ａの水平面に対する勾配角度の平均値は３０〜７０°である。

第７図（ｇ）のトップ部材４６の凸部４６ａは、下端面４６ｂが平坦となっている切頭円錐形である。下端面４６ｂを含めた凸部４６ａの水平面に対する勾配角度の平均値は３０〜７０°である。

第７図（ｈ）のトップ部材４７は、略々円錐形であるが、下端４７ｂ付近が凸に湾曲している凸部４７ａを有している。この凸部４７ａの水平面に対する勾配角度の平均値は３０〜７０°である。

本発明で用いるトップ部材は、第７図に示したトップ部材に略水平な周縁部を設けたものであってもよい。

第８図（ａ），（ｂ）は、第７図（ａ）のトップ部材４０にそれぞれフランジ状の周縁部５０を設けたものである。第８図（ａ）では、周縁部５０は円筒部４０ｂの上端付近に設けられている。第８図（ｂ）では、周縁部５０は凸部４０ａと円筒部４０ｂとの継目付近に設けられている。図示は省略するが、円筒部４０ｂの上下方向の途中にフランジ状周縁部を設けてもよい。第７図（ｂ）〜（ｈ）のトップ部材にも、フランジ状の周縁部を設けてもよい。なお、第７図（ｄ），（ｅ）では、トップ部材４３，４４の周縁部がほぼ水平となっているので、フランジ状の周縁部を設けなくてもよい。

［さらに異なる態様］
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態をもとりうる。例えば、浮上槽の内周面に沿うバッフルをさらに配置してもよい。浮上槽は内槽を有しないものであってもよい。

参考例に係る加圧浮上装置の断面図と平面図である。図１の参考例におけるバッフル配置部及びフィードウェル上部付近の断面図である。バッフルの断面図である。実施の形態におけるバッフル配置部及びフィードウェル上部付近の断面図である。異なる実施の形態におけるバッフル配置部及びフィードウェル上部付近の断面図である。さらに別の参考例を示す断面図である。トップ部材の側面図である。異なる実施の形態におけるトップ部材の側面図である。さらに異なる実施の形態を示す平面図である。（ａ）図は比較例における浮上槽内の水の流れを説明する平面図であり、（ｂ）図は図１の参考例における浮上槽内の水の流れを説明する平面図である。

符号の説明

１槽体
２内槽
３原水流入管
４加圧水流入管
５処理水トラフ
６スカムレーキ（スキマー）
８スカムボックス
１０フィードウェル
２０，４０〜４７トップ部材
２１，４０ａ〜４７ａ凸部
２２，５０周縁部
２６，３０，３０ａ〜３０ｆバッフル

Claims

浮上槽と、
該浮上槽内に設けられた、上部が開放したフィードウェルと、
該フィードウェルの上側に設置されたトップ部材と、
を備えてなり、
微細気泡を含む原水は、該フィードウェルの下部に供給され、該フィードウェル内を上昇し、該トップ部材とフィードウェル上端との間の流出部から流出して該浮上槽内に導入される加圧浮上装置において、
該トップ部材の下面側は、周縁部（２２）が略水平であり、該周縁部（２２）で囲まれた中央部が該フィードウェルの中心部に向って凸となる凸部（２１）であり、
該凸部（２１）の勾配角度の平均値が３０〜７０°であり、
該周縁部（２２）の幅（Ｗ）は、該フィードウェルの直径（Ｄ _１）の２〜２０％であり、
該トップ部材の直径（Ｄ _２）は該フィードウェルの直径（Ｄ _１）以上であることを特徴とする加圧浮上装置。
請求項１において、前記凸部（２１）は、下方に向って凸となる略錐形又は略切頭錐形の凸形状であることを特徴とする加圧浮上装置。
請求項１又は２において、前記凸部（２１）の下端は前記フィードウェル内の上部に差し込まれていることを特徴とする加圧浮上装置。
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記凸部（２１）と前記周縁部（２２）とが連続していることを特徴とする加圧浮上装置。
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記フィードウェルの上端とトップ部材との間の流出部（Ｆ）の上下方向の間隔（Ｈ）が該フィードウェルの直径（Ｄ _１）の１０〜５０％であることを特徴とする加圧浮上装置。
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記トップ部材の直径（Ｄ _２）は該フィードウェルの直径（Ｄ _１）の１．０〜１．１倍であることを特徴とする加圧浮上装置。