JP4784539B2 - Inclined settling device - Google Patents
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Description
本発明は、上水、産業用水、下水、し尿、産業排水等の各種処理において、汚泥等から固形分を分離するために使用される傾斜沈降装置に係る。 The present invention relates to an inclined settling device used for separating solids from sludge in various treatments such as clean water, industrial water, sewage, human waste, and industrial wastewater.
各種水処理において用いられる沈殿装置の従来の例として、特開平4−338202号公報に開示されている傾斜沈降装置がある。この装置では、槽内に傾斜板または傾斜管等の傾斜沈降促進体を多数設置し、沈降面積を増大させて沈殿効率を向上させるとともに、流れ状況を改善し、浮遊固形物の沈降促進機能を持たせて処理効率を向上させている。 As a conventional example of a sedimentation apparatus used in various water treatments, there is an inclined sedimentation apparatus disclosed in JP-A-4-338202. In this device, a large number of inclined sedimentation accelerators such as inclined plates or inclined pipes are installed in the tank to increase the sedimentation area and improve the sedimentation efficiency. To improve processing efficiency.
この装置では、傾斜板や傾斜管等による浮遊固形物の沈降の促進効果には著しいものがあるが、傾斜板面に沈降して堆積した汚泥や、日光により繁殖した藻類を、下方部へ滑降させるのは容易でない。その結果、堆積した汚泥や藻類による傾斜板の間の隙間の閉塞及び汚泥の腐敗により、却って、処理水の水質が悪化するなどの問題が生ずる。このような堆積した汚泥や藻類の定期的な洗浄のために、大きな設備及び労力が要求され、特に排水処理に使用される活性汚泥の沈殿装置において、その傾向が著しい。 This device has a remarkable effect of promoting the sedimentation of suspended solids by inclined plates and inclined tubes, etc., but sludge deposited on the inclined plate surface and algae grown by sunlight slide down to the lower part. It's not easy to do. As a result, problems such as deterioration of the quality of treated water occur due to the clogging of the gaps between the inclined plates due to accumulated sludge and algae and the decay of sludge. A large amount of equipment and labor are required for the regular cleaning of such accumulated sludge and algae, and this tendency is particularly remarkable in an activated sludge settling apparatus used for wastewater treatment.
その対策として、特開2001−187302号公報に開示された装置では、FRP製の傾斜沈降促進体を使用し、その表面を平滑化し、その表面に抗菌作用を持つ銀(Ag)を含有させた生物付着防止ゲルコートを形成している。この装置によれば、抗菌性を有するAgの作用により、藻類や細菌類の発生及び繁殖の抑制し、または死滅させることができる。 As a countermeasure, the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-187302 uses a gradient sedimentation accelerator made of FRP, smoothes the surface, and contains silver (Ag) having an antibacterial action on the surface. A biofouling prevention gel coat is formed. According to this device, generation and reproduction of algae and bacteria can be suppressed or killed by the action of Ag having antibacterial properties.
後者の装置は、前者の装置と比べて汚泥の付着量が少なく、汚泥の滑降という点ではかなり改善される。しかしながら、排水処理に使用される活性汚泥の沈殿装置においては、汚泥の付着防止効果が十分ではなく、時間の経過と共に汚泥が傾斜板の上に堆積するので、定期的な洗浄が必要となる。
本発明は、以上のような従来の傾斜沈降装置における問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、傾斜沈降促進体への汚泥の付着を防止することによって、沈降促進効果に優れた傾斜沈降装置を提供することにある。 The present invention was made in view of the problems in the conventional inclined sedimentation apparatus as described above, and the object of the present invention is excellent in the sedimentation promoting effect by preventing the adhesion of sludge to the inclined sedimentation promoting body. Another object of the present invention is to provide an inclined settling device.
本発明の傾斜沈降装置は、
沈殿槽と、この沈殿槽内に配置された傾斜沈降促進体とを備えた傾斜沈降装置において、
前記傾斜沈降促進体は、その表面に親水化処理層を有していることを特徴とする。
The inclined sedimentation device of the present invention is
In the inclined sedimentation apparatus comprising a sedimentation tank and an inclined sedimentation accelerator arranged in the sedimentation tank,
The inclined sedimentation accelerator has a hydrophilic treatment layer on the surface thereof.
本発明によれば、傾斜沈降促進体の表面に親水化処理層が設けられているので、沈殿槽内で傾斜沈降促進体の表面に薄い水膜が形成される。この水膜により、汚泥中のタンパク質が傾斜沈降促進体の表面に結合することが防止され、それに伴い、傾斜沈降促進体の表面に汚泥や細菌類等が堆積する現象を防止される。 According to the present invention, since the hydrophilic treatment layer is provided on the surface of the inclined sedimentation promoting body, a thin water film is formed on the surface of the inclined sedimentation promoting body in the precipitation tank. This water film prevents the protein in the sludge from binding to the surface of the inclined sedimentation promoting body, and accordingly, prevents the phenomenon that sludge, bacteria, etc. are deposited on the surface of the inclined sedimentation promoting body.
前記傾斜沈降促進体には、腐食性のない材質を用いるのが一般的であり、これに該当するものとして、ステンレス鋼、チタン合金または樹脂があり、その母材の表面に親水化処理層を施したものが用いられる。 The inclined sedimentation accelerator is generally made of a non-corrosive material, and examples thereof include stainless steel, titanium alloy or resin, and a hydrophilic treatment layer is provided on the surface of the base material. The applied one is used.
好ましくは、前記親水化処理層は、水との接触角が40°以下の親水性を有する。 Preferably, the hydrophilic treatment layer has hydrophilicity with a contact angle with water of 40 ° or less.
親水化処理層について更に説明する。 The hydrophilic treatment layer will be further described.
樹脂の場合には、高分子で構成されているので完全な結晶になりにくく、結晶部と非結晶部が混在した構造となり易い。このため、表面が傷付き易いと言う欠点をもっており、傷が付けばそこに汚泥が入り込むこととなる。図5に示すように、表面に付着した汚泥は、樹脂の高分子内部に染み込んでしまい、樹脂の表面で汚泥が樹脂と一体化するので、汚泥が傾斜板上を滑降せず、堆積し易くなる。 In the case of a resin, since it is composed of a polymer, it is difficult to form a complete crystal, and a structure in which a crystal part and an amorphous part are mixed is easily obtained. For this reason, it has the fault that the surface is easy to be damaged, and sludge will enter there if it is damaged. As shown in FIG. 5, the sludge adhering to the surface penetrates into the polymer of the resin, and the sludge is integrated with the resin on the surface of the resin, so that the sludge does not slide down on the inclined plate and easily accumulates. Become.
下水汚泥の固形物は、図6に示すように、高分子量の多糖類およびタンパク質を多く含んでおり、高分子構造内にアミノ基やカルボキシル基、スルフォン酸基、水酸基などの解離性の親水性基を多量に持っている。これらの親水性基が安定な親水層を形成するので、下水汚泥の固形物は水膜で囲まれている。ここで、傾斜沈降促進体の表面に親水化処理を施すことにより、図7に示すように、傾斜沈降促進体の表面に薄い水膜が形成される。汚泥自体も薄い水膜で囲まれているので、傾斜板表面と直接接触することがなく、汚泥が傾斜板に付着しにくい。ステンレス鋼(またはチタン合金)の場合にも、樹脂の親水層の作用と同様に、親水層を形成させることで、汚泥が傾斜板に付着しにくい。 As shown in FIG. 6, the solid matter of sewage sludge contains a large amount of high molecular weight polysaccharides and proteins, and dissociative hydrophilic properties such as amino groups, carboxyl groups, sulfonic acid groups, and hydroxyl groups in the polymer structure. I have a lot of groups. Since these hydrophilic groups form a stable hydrophilic layer, the solid matter of sewage sludge is surrounded by a water film. Here, by performing a hydrophilic treatment on the surface of the inclined sedimentation promoting body, a thin water film is formed on the surface of the inclined sedimentation promoting body as shown in FIG. Since the sludge itself is also surrounded by a thin water film, it does not come into direct contact with the inclined plate surface, and the sludge does not easily adhere to the inclined plate. In the case of stainless steel (or titanium alloy) as well, the sludge hardly adheres to the inclined plate by forming the hydrophilic layer in the same manner as the hydrophilic layer of the resin.
以上のように、傾斜沈降促進体の表面と汚泥との間に水膜が存在することにより、汚泥の成分が表面と結合することがなく、表面が平滑な状態に保たれる。また、表面上に到達した汚泥の成分も、水膜の存在により傾斜沈降促進体の表面と間の摩擦力が小さいので、容易に滑落する。これにより、汚泥が付着しにくく、汚泥の堆積による沈殿効率の低下や間隙の閉塞等が防止され、優れた沈降促進機能が維持される。 As described above, due to the presence of the water film between the surface of the inclined sedimentation accelerator and the sludge, the sludge components are not bonded to the surface, and the surface is kept smooth. Also, the sludge component that has reached the surface easily slides down because the frictional force between the surface of the inclined sedimentation promoting body is small due to the presence of the water film. This makes it difficult for sludge to adhere, prevents a decrease in sedimentation efficiency due to sludge accumulation, prevents clogging of gaps, and the like, and maintains an excellent sedimentation promoting function.
本発明によれば、傾斜沈降促進体への汚泥の付着を防止して、滑降促進効果を改善することができる。また、処理水中に有害物質を含まないため、処理水の用途に制限を受けることがない。また、本発明に基づく傾斜沈降装置は、処理水の種類を選ぶことなく適用でき、更に、屋内及び屋外を問わず使用することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent sludge from adhering to the inclined sedimentation promoting body and improve the downhill acceleration effect. Moreover, since no harmful substances are contained in the treated water, there are no restrictions on the use of the treated water. Moreover, the inclined sedimentation apparatus based on this invention can be applied, without selecting the kind of treated water, and also can be used regardless of indoor and outdoor.
本発明に基づく傾斜沈降装置の例について、図面を参照しながら説明する。
図1は、傾斜沈降装置の一部省略縦断面図、図2は、この装置で使用される傾斜板(傾斜沈降促進体)の横断面図である。図1に示すように、この傾斜沈降装置は、沈殿槽1を有し、沈殿槽1の中に傾斜板2が配置されている。沈殿槽1の上部に設けられた架台3には、吊下げロッド4が取り付けられ、これらの吊下げロッド4に、網状の支持枠5が吊下げアングルを介して吊下げられている。傾斜板2は、その両端及び上下を支持枠5で支えられ、傾斜した状態で沈殿槽1内に配置される。図中、8は水面を示している。図1は、片側だけを示したもので、奧側にも同様の支持枠5があり、傾斜板2を支持している。
An example of an inclined settling device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partially omitted vertical cross-sectional view of an inclined settling device, and FIG. 2 is a transverse cross-sectional view of an inclined plate (inclined settling accelerator) used in this device. As shown in FIG. 1, this inclined settling device has a
次に、この発明の傾斜沈降促進体について説明する。図2に示すように、傾斜板2は、金属製または樹脂製の積層体2aを有し、積層体2aの表面には親水化処理層2bが形成されている。
Next, the inclined sedimentation promoting body of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, the
図3及び図4に、傾斜沈降促進体の他の形態の例を示す。図3は、フィン付傾斜板の一部を示す斜視図、図4は、ハニカム状傾斜管の一部を示す斜視図である。図3に示すフィン付傾斜板6や、図4に示すハニカム状傾斜管7を、図2に示す傾斜板2の代わりに使用することができる。図3の傾斜板6ではその表面に、図4では各傾斜管7の内面に、親水化処理層が形成される。
3 and 4 show examples of other forms of the inclined sedimentation promoting body. FIG. 3 is a perspective view showing a part of the inclined plate with fins, and FIG. 4 is a perspective view showing a part of the honeycomb-like inclined tube. The finned inclined plate 6 shown in FIG. 3 and the honeycomb-like
次に、傾斜沈降促進体(傾斜板2、フィン付傾斜板6、ハニカム状傾斜管7)の表面の親水化処理について説明する。
先ず、傾斜板が金属製であり、金属母材に親水化処理を施す方法について説明する。金属表面への親水化処理層の形成は、金属表面を酸処理することにより実現することができる。ステンレス鋼やチタン合金等の金属材料は、製造工程で空気と接触すると直ちに表面に酸化被膜が形成される。ここで、空気中の有機物や切削油などが表面に付着するため、不均一な酸化被膜が形成される。酸化被膜は親水性であるが、上述の理由から、金属材料を傾斜沈降促進体に使用した場合、その表面の親水性に偏りが生じる。このため、親水性の度合いが低い箇所から汚泥の付着が生じ、最終的には、汚泥の付着が促進体表面全面に広がってしまう。
Next, the hydrophilic treatment of the surface of the inclined sedimentation promoting body (
First, a method in which the inclined plate is made of metal and the metal base material is subjected to a hydrophilic treatment will be described. Formation of the hydrophilic treatment layer on the metal surface can be realized by acid treatment of the metal surface. When a metal material such as stainless steel or titanium alloy comes into contact with air in the manufacturing process, an oxide film is formed on the surface immediately. Here, since organic substances or cutting oil in the air adheres to the surface, a non-uniform oxide film is formed. Although the oxide film is hydrophilic, for the reasons described above, when a metal material is used for the inclined sedimentation accelerator, the hydrophilicity of the surface is biased. For this reason, sludge adheres from a portion having a low degree of hydrophilicity, and eventually the sludge adheres to the entire surface of the promoting body.
そこで、塩酸やフッ酸等の還元性の酸で酸化皮膜を一旦除去し、洗浄な金属表面を露出させ、次いで硝酸や硫酸等の酸化性の酸で金属表面に緻密で均一な酸化被膜を形成させることにより、親水化処理層を形成することができる。酸処理条件は、使用する金属材料と酸の組み合わせで異なるが、例えば、ステンレス鋼やチタン合金を酸処理する場合の条件の一例を表1に示す。
本発明に基づく装置では、ムラのない均一な親水化処理層を傾斜沈降促進体の表面全体に形成させることが重要であり、そのためには、金属母材と酸との反応時間(浸漬時間)を十分長くとる必要がある。 In the apparatus according to the present invention, it is important to form a uniform hydrophilic treatment layer without unevenness on the entire surface of the inclined sedimentation accelerator, and for this purpose, the reaction time (immersion time) between the metal base material and the acid Must be long enough.
通常、固体と液体との濡れ性(親水性)は接触角で表され、本発明に基づく装置では、親水化処理層の接触角として、40度未満であることが望ましい。接触角が40度以上の場合には、傾斜沈降促進体表面の親水性が不十分となり、汚泥の付着が進行し易い。従って、酸処理後の親水化処理層の接触角が、前記の40度未満の条件を満足するものであれば、その処理条件は、表1に限定されるものではない。 Usually, the wettability (hydrophilicity) between a solid and a liquid is expressed by a contact angle, and in the apparatus according to the present invention, it is desirable that the contact angle of the hydrophilic treatment layer is less than 40 degrees. When the contact angle is 40 degrees or more, the hydrophilicity of the inclined sedimentation promoting body surface becomes insufficient, and the sludge adheres easily. Therefore, as long as the contact angle of the hydrophilic treatment layer after the acid treatment satisfies the above condition of less than 40 degrees, the treatment condition is not limited to Table 1.
次に、傾斜板の材質が樹脂の場合に、樹脂表面を親水化処理する方法としては、
(a)樹脂表面に基板を接触させて加熱し、基板に接触している樹脂部分を溶融した後、基板を取り除くことによって、基板表面を改善する溶融固化による方法;
(b)紫外線照射による表面改質方法;
(c)モノマーにグラフト化反応で樹脂表面を改質する方法;
(d)樹脂表面に無機粒子を含む薄膜を形成させる方法;
などが挙げられる。
Next, when the material of the inclined plate is resin, as a method of hydrophilizing the resin surface,
(A) A method by melting and solidification for improving the substrate surface by bringing the substrate into contact with the resin surface and heating to melt the resin portion in contact with the substrate and then removing the substrate;
(B) Surface modification method by ultraviolet irradiation;
(C) a method of modifying a resin surface by grafting reaction to a monomer;
(D) a method of forming a thin film containing inorganic particles on the resin surface;
Etc.
(a)の溶融固化による方法では、表面エネルギーの高い材質のもの(例えば金属)を基板として用いた方が、樹脂表面の官能基の密度即ち表面の結晶性の度合いが高まり、より親水性が増すため望ましい。(b)の親水化処理の例としては、例えば、低圧水銀ランプを用いてポロプロピレン表面に紫外線を照射することにより、親水基である水酸基を形成させる親水化の例などが挙げられる。(c)のグラフト重合による親水化の例としては、低密度ポリエチレンや配向ポリプロピレンの表面にモノマーとしてアクリルアミドを作用させてグラフト重合させたり、配向ポリプロピレンの表面にモノマーとしてN−ビニルピロリドン若しくはアクリル酸を作用させてグラフト重合させることにより、樹脂表面の親水性が顕著に向上することが知られている。(d)の親水性の薄膜を形成させる方法としては、酸化チタンとシリカ粒子を含む薄膜を形成させる方法(特許第2756474号公報;国際公開WO96/29375号パンフレット)、アクリル系単量体と重合性シラン系カップリング剤とコロダイルシリカを含む薄膜を乳化重合により樹脂表面に形成させる方法(特開平07−233270号公報)などが挙げられる。
各供試体を、下水処理場最終沈殿池から搾取された汚泥を循環させた浸漬槽に60日間浸漬し、藻類の発生及び汚泥の付着量について試験した。表2の浸漬液の欄において、SSは浮遊物質、MLSSは活性汚泥浮遊物質、MLVSSは活性汚泥有機性浮遊物質、SVIは活性容量指標、をそれぞれ示している。 Each specimen was immersed in an immersion tank in which sludge extracted from the final sedimentation basin of the sewage treatment plant was circulated for 60 days, and tested for algae generation and sludge adhesion. In the column of immersion liquid in Table 2, SS indicates suspended matter, MLSS indicates activated sludge suspended matter, MLVSS indicates activated sludge organic suspended matter, and SVI indicates active capacity index.
表3において、汚泥付着量の評価は、○印は、汚泥または藻類の付着表面積比:10%以下、△印は、同10超〜50%未満、×印は、同50%以上である。表3からわかるように、親水化処理層が形成された供試体は、汚泥付着表面積比及び藻類付着表面積比が小さく、比較用供試体と比較して汚泥の付着量が少ないことが分かる。 In Table 3, the evaluation of the sludge adhesion amount is as follows: ◯ indicates the adhesion surface area ratio of sludge or algae: 10% or less, Δ indicates more than 10 to less than 50%, and X indicates 50% or more. As can be seen from Table 3, the specimen in which the hydrophilized layer was formed has a small sludge adhesion surface area ratio and algae adhesion surface area ratio, and it is understood that the amount of sludge adhesion is small compared to the comparative specimen.
以上述べたように、本発明に基づく沈殿装置は、傾斜沈降促進体の表面に親水化処理層が形成されているために、下記に示す有用な効果がもたらされる:
(a) 表面に形成された親水層の存在により、傾斜板表面に薄い水膜が形成され、汚泥中のタンパク質が傾斜沈降促進体との結合が防止され、傾斜沈降促進体表面の摩擦係数が小さい。その結果、汚泥が容易に滑落し、沈降促進効果に優れている;
(b) 屋内及び屋外を問わず広い範囲で使用することができる。
As described above, since the hydrophilization treatment layer is formed on the surface of the inclined sedimentation accelerator, the precipitation apparatus according to the present invention has the following useful effects:
(A) Due to the presence of the hydrophilic layer formed on the surface, a thin water film is formed on the inclined plate surface, the protein in the sludge is prevented from binding with the inclined sedimentation accelerator, and the friction coefficient of the inclined sedimentation accelerator surface is increased. small. As a result, sludge easily slides down and has an excellent sedimentation promoting effect;
(B) It can be used in a wide range both indoors and outdoors.
1・・・沈殿槽、2・・・傾斜板、2a・・・積層体、2b・・・親水処理層、3・・・架台、4・・・吊下げロッド、5・・・支持枠、6・・・フィン付傾斜板、7・・・ハニカム状傾斜管、8・・・水面。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記傾斜沈降促進体は、その表面に水との接触角が40°以下の親水性を有する親水化処理層を有していること、
この親水化処理層は、ステンレス鋼製の母材を、5〜15wt%の塩酸中に5〜20分浸漬して表面の酸化皮膜を除去し、次いで、5〜20wt%の硝酸中に5〜20分浸漬することにより形成された酸化皮膜により構成されていること、
を特徴とする傾斜沈降装置。 In the inclined sedimentation apparatus comprising a sedimentation tank and an inclined sedimentation accelerator arranged in the sedimentation tank,
The inclined sedimentation promoting body has a hydrophilic treatment layer having hydrophilicity with a contact angle with water of 40 ° or less on the surface thereof,
This hydrophilic treatment layer is obtained by immersing a stainless steel base material in 5 to 15 wt% hydrochloric acid for 5 to 20 minutes to remove the oxide film on the surface, and then in 5 to 20 wt% nitric acid. It is composed of an oxide film formed by immersion for 20 minutes,
Inclined sedimentation device characterized by.
前記傾斜沈降促進体は、その表面に水との接触角が40°以下の親水性を有する親水化処理層を有していること、
この親水化処理層は、チタン製の母材を、5〜20wt%の塩酸中に5〜30分浸漬して表面の酸化皮膜を除去し、次いで、5〜20wt%の硝酸中に5〜30分浸漬することにより形成された酸化皮膜により構成されていること、
を特徴とする傾斜沈降装置。 In the inclined sedimentation apparatus comprising a sedimentation tank and an inclined sedimentation accelerator arranged in the sedimentation tank,
The inclined sedimentation promoting body has a hydrophilic treatment layer having hydrophilicity with a contact angle with water of 40 ° or less on the surface thereof,
This hydrophilic treatment layer is obtained by immersing a titanium base material in 5 to 20 wt% hydrochloric acid for 5 to 30 minutes to remove the oxide film on the surface, and then 5 to 30 wt% in nitric acid of 5 to 20 wt%. It is composed of an oxide film formed by partial immersion,
Inclined sedimentation device characterized by.
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