JP4885169B2 - 浮上分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、被処理水中の被処理物質に気泡を付着させ、被処理物質を浮上物として分離する浮上分離装置の技術に関する。

従来、被処理水中に含まれるＳＳ成分、油分等の被処理物質を除去する方法として、被処理水と気泡とを混合して、浮上槽に供給し、被処理物質に気泡を付着させて浮上槽の水面に浮上させ、被処理物質を分離する浮上処理が知られている。なお、処理効率を上げるために、被処理水を浮上槽に供給する前に、凝集剤を添加して、被処理水中に含まれる被処理物質をフロック化させることも行われている。

図１１は、従来の浮上分離装置の構成を示す模式図である。この浮上分離装置５において、浮上槽７０には、槽体を構成する外周壁７２の内側には、下端が槽内中間部に至る内周壁７４が外周壁７２の内周に沿って設けられている。外周壁７２及び内周壁７４は円筒形である。外周壁７２と内周壁７４との間は、内周壁７４によって浮上物が進入するのが防止され、処理水が集水される処理水室７６が形成されている。浮上槽７０内の中央部分には、上部および下部が開放されたガイド筒７８が設けられ、このガイド筒７８内には、浮上槽７０の底部７０ａの中央から延設され、ガイド筒７８内で開口する導入管８０が設けられている。導入管８０には、浮上槽７０外にて被処理水流入管８２が接続されている。また、被処理水流入管８２には、加圧水流入管８４が接続され、ここから加圧タンク等で高圧下で空気が溶解した加圧水が供給されている。

浮上分離装置５の運転方法を説明する。例えば、加圧水流入管８４を介して、処理水に高圧下おいて空気を溶解させた加圧水を被処理水流入管８２に供給し、加圧水と被処理水が混合された混合液が被処理水流入管８２を通り、導入管８０を介し、浮上槽７０のガイド筒７８内に供給される。浮上槽７０内では、加圧水中に溶解していた気体が気泡として析出し、被処理水中に含まれる被処理物質に付着し、被処理物質が浮上分離される。被処理物質が除去された処理水は、処理水室７６の下端部７６ａから処理水室７６を通り、浮上槽７０の外周壁７２の上端の越流堰をオーバーフローして調整槽８６に供給され、ここに接続されている処理水排出管８８により系外に排出される。

ここで、図１１に示す浮上分離装置５では、導入管８０、ガイド筒７８を通って浮上槽７０内に流入した被処理水は、浮上槽７０の内周壁７４に向かって流れ、内周壁７４に達すると、内周壁７４に沿って、下降する。この下降流の流速が速いと、浮力が十分でない被処理物質が、下降流に伴い内周壁７４の下端を越え処理水室７６に流れ込んで、処理水の水質を悪化させる。このように、内周壁７４に沿った下降流が早くなるのは、浮上槽７０内に、浮上分離処理に使用されていない部分（例えば、図１１に示す網掛け部）が、多く存在するからであり、被処理物質の除去において、浮上槽７０全体を有効に使用することができないと、浮上分離が効率的に行えないという問題がある。

図１１に示す浮上分離装置５の一般的な水面積負荷（浮上槽７０の水平断面積に対する処理水量（線速度ＬＶ））は、５〜１０ｍ／ｈである。図１１に示す浮上分離装置５では、ＬＶを上記範囲より高くすると、処理水の水質が悪化しやすい。

また、特許文献１には、図１１に示す浮上分離装置５より、ＬＶを高くすることが可能な浮上分離装置が提案されている。図１２は、特許文献１の浮上分離装置の構成を示す模式図である。図１２に示す浮上分離装置６において、浮上槽９０の周壁９０ａは矩形であり、浮上槽９０内は、上部開放の隔壁９２ａ、下部開放の隔壁９２ｂにより、被処理水が縦方向に迂回して流れる三つの室、第１の室９４、第２の室９６、第３の室９８に区画されている。また、第２の室９６の隔壁９２ａと隔壁９２ｂとの間には、整流板１００が水平に設置されている。整流板１００には、複数の整流孔１００ａが形成されており、第２の室９６から第３の室９８に至る水は整流板１００を通過する。第１の室９４には、被処理水流入管１０２に接続されている。また、加圧水流入管１０４の一端は第１の室９４に接続され、他端は空気溶解タンク１０５の出口に接続されている。第３の室９８には、処理水排出管１０６が接続されている。空気溶解タンク１０５と処理排出管１０６との間には、ポンプ１１０を介して連通管１１１が接続され、処理水排出管１０６を通る処理水の一部が連通管１１１を通り、空気溶解タンク１０５に供給される。空気溶解タンク１０５では、処理水に空気を溶解させ、加圧水が製造される。

このような浮上分離装置６において、被処理水流入管１０２から第１の室９４に流入した被処理水、空気溶解タンク１０５から加圧水流入管１０４を通り第１の室９４に流入した加圧水は、液面に向かって上昇して、隣接する第２の室９６に流入する。第２の室９６では、被処理水中の被処理物質が浮上物として液面上に浮かび、下部に処理水が得られる。このような浮上分離処理された処理水は、整流板１００の整流孔１００ａを通り、第３の室９８から排出される。

図１２に示す浮上分離装置６でも、第２の室９６の隔壁９２ｂに沿って下降する被処理水の下降流の流速は速くなる。しかし、図１２に示す浮上分離装置６には、整流板１００が設けられているため、整流板１００の整流効果により、隔壁９２ｂに沿って下降する被処理水の下降流がそのままの勢いで、第３の室９８側へ流れることが防止される。その結果、被処理物質が下降流と共に第３の室９８側へ流れ込むこと等が抑制され、図１２に示す浮上分離装置６は、図１１に示す浮上分離装置５より高容積負荷での処理が可能となる。

米国特許出願公開第２００５／０１１５８８１号明細書

図１２に示す浮上分離装置６は、浮上槽９０の周壁９０ａが矩形であって、周壁９０ａの一端側に設けられる第１の室９４から被処理水が供給され、他端側に設けられる第３の室９８から処理水が排出される構造である。このような構造において、第１の室９４から隔壁９２ｂへ流れる被処理水の流れ（すなわち、浮上槽の液面を流れる被処理水の流れ）は、図１１に示す浮上分離装置５において、ガイド筒７８から内周壁７４に向かって拡がりながら流れる被処理水の流れ（すなわち、浮上槽の液面を流れる被処理水の流れ）より速い流速となる。

また、浮上分離装置の負荷を上げれば、浮上槽９０の液面を流れる被処理水の流速はさらに速くなると共に、隔壁９２ｂに沿って下降する下降流の流速も速くなる。その結果、隔壁９２ｂ側の整流板１００に、速い流速の下降流が衝突することになり、整流板１００の整流効果を充分に得ることが難しくなり、被処理物質が下降流と共に第３の室９８側へ流れ込むこと等を充分に抑制することができず、処理水の水質が悪化しやすくなる。したがって、図１２に示すような浮上分離装置６でも、処理水の水質を悪化させることなく処理量を増加するには、装置を大型化する必要がある。

そこで、本発明の目的は、小型な装置設備で高速処理が可能な浮上分離装置を提供することにある。

本発明は、被処理水中の被処理物質に気泡を付着させ、被処理物質を浮上物として分離する浮上分離装置であって、浮上室と、前記浮上室に被処理水を流入させる流入部と、前記被処理物質が分離された処理水を集水する集水口を有する集水部とを有し、前記浮上室は、前記集水部により垂直方向上部及び下部に区画されると共に、前記上部と前記下部との間を前記処理水が通水する通水部を有し、前記集水部に設けられる集水口は、前記浮上室の周壁から中央に亘って複数形成され、前記流入部は、前記上部で開口し、当該開口部から前記上部に被処理水を流入させる。

また、前記浮上分離装置において、前記通水部の水平断面積／前記浮上室の水平断面積が０．２４〜０．７５の範囲であることが好ましい。

また、前記浮上分離装置において、前記被処理物質のうち前記浮上室の底部に沈殿した沈殿物を掻き寄せる沈殿物掻き寄せ機を備えることが好ましい。

また、前記浮上分離装置において、前記被処理物質のうち前記集水部上に沈殿した沈殿物を前記通水部から下方に排出する集水部スクレーパーを備えることが好ましい。

また、前記浮上分離装置において、前記浮上室は円筒状であり、前記流入部は、前記浮上室の中心を軸として回転可能に設けられ、前記沈殿物掻き寄せ機及び前記集水部スクレーパーは、前記流入部に取り付けられ、前記流入部と一体に回転されることが好ましい。

本発明の浮上分離装置では、小型な装置設備で高速処理が可能である。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式斜視図である。図２は、本実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式断面図である。図１に示す浮上分離装置１は、浮上槽１０、流入部１２、排出部１４、集水部２２を備える。

図１及び図２に示すように、浮上槽１０の周壁１０ａは円筒形とされ、浮上槽１０の底部１０ｂは中央に向かって低位となるホッパ状とされている。浮上槽１０内は、流入部１２から供給された被処理水の浮上分離処理が行われる浮上室１６となる。また、底部１０ｂの中央には、被処理物質のうちの沈殿物を溜めるピット１８が設けられている。ピット１８には、不図示の沈殿物排出口が設けられ、沈殿物排出管１９が接続されている。浮上槽１０の周壁１０ａは、矩形とされてもよい。しかし、浮上槽１０の周壁１０ａを円筒形とすることにより、浮上室１６の中心部に配置される流入部１２の開口部（開口部については後述する）から周壁１０ａまで、被処理水が拡がりながら流れることになる。従って、流入部１２から出るときの流速は比較的速いが、周壁１０ａに当たる際の表面部の流れは比較的遅くなる。その結果、周壁１０ａのある一部分で急速な下降流が生じることもなく、急速な下降流により生じる処理水の水質の悪化を効果的に抑制することができる。

また、浮上槽１０には、被処理物質のうち、液面に浮上した浮上物２３（いわゆるスカム）を排出するための浮上物ポット２４（図２においては不図示）が設けられている。浮上槽１０には、液面に浮上した浮上物２３を掻き寄せる浮上物スキマー２０が設けられている。浮上物スキマー２０は、モータ２６のシャフトに固定され、モータ２６が駆動することにより、浮上物スキマー２０が回転される。浮上物スキマー２０は、羽根、螺旋羽根等のスクレーパー部を有しており、水面の流れ及びスクレーパー部の移動により浮上物２３が半径方向外側に移動させられ、浮上物ポット２４に集められる。また、浮上物ポット２４は、掻き寄せられてくる浮上物２３が水面上から浮上物ポット２４内に落下するように、その浮上槽１０側の境界部分に水面下から水面上に至るスロープを有することが好適である。

図３は、本発明の実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式上面図である。図３では、集水部２２の構造を明らかにするため、モータ２６、浮上物スキマー２０、浮上物ポット２４等を不図示としている。図２及び図３に示すように、浮上室１６（浮上槽１０内）は、集水部２２により垂直方向上部２８ａ及び下部２８ｂに区画されると共に、図３に示すように上部２８ａと下部２８ｂとの間を処理水が通水する通水部３３を有している。集水部２２には、処理水を集水する集水口２２ａが形成されている。本実施形態における集水口２２ａは、下部２８ｂ側に形成されている。また、集水部２２は排出部１４を構成する処理水取出管３８に接続されている。

集水部２２は、浮上室１６を上部２８ａ及び下部２８ｂで通水可能なように区画する構造である。例えば、図３に示すように、集水部２２は、下部２８ｂ側に形成された集水口２２ａを有する環状の集水管２９を浮上室１６の径方向に所定の間隔をあけて複数配置させることにより、形成される。集水管２９同士の隙間、集水管２９と周壁１０ａとの隙間、集水管２９とガイド筒３０との隙間が、上部２８ａと下部２８ｂとの間を処理水が通水する通水部３３となる。図４は、本発明の他の実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式上面図である。図４に示すように、下部２８ｂ側に形成された集水口２２ａを有する直線上の集水管２９を所定の間隔をあけて複数配置させることにより、集水部２２が形成されてもよい。図３，４に示す集水管２９は処理水取出管３８と連通しており、集水口２２ａから集水された処理水は、集水管２９内を通り、処理水取出管３８へ排出される。

ここで、集水部２２を形成するために使用される集水管２９の形状は特に制限されるものではない。図５（Ａ）〜（Ｃ）は、集水部を構成する集水管の径方向断面の形状の一例を示す模式図である。図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、集水部２２を構成する集水管２９の径方向断面の形状は、円形、三角形等の多角形等が挙げられる。また、図５（Ｃ）に示すように、集水部２２を構成する集水管２９の上部、すなわち浮上室１６の上部２８ａ側には、集水管２９上に被処理物質が堆積することを防止する堆積防止板３２を設けてもよい。堆積防止板３２は、集水管２９上に被処理物質が堆積し難い形状となっていればよく、例えば、図５（Ｃ）に示すように、浮上室の下部２８ｂ側に向けてテーパ状に広がっている形状等が挙げられる。

上記説明したように集水部２２により、浮上室１６は上部２８ａ及び下部２８ｂに区画されるが、集水部２２が液面付近に設置されると、液面に浮上した浮上物２３が処理水と共に集水口２２ａから取り込まれ、処理水の水質を悪化させる虞がある。また、集水部２２が浮上室１６の底部（浮上槽１０の底部１０ｂ）付近に設置されると、底部に沈殿した沈殿物が処理水と共に集水口２２ａから取り込まれ、処理水の水質を悪化させる虞がある。したがって、集水部２２は、浮上物２３及び沈殿物が集水口２２ａから取り込まれない位置に設置されることが好ましい。

図２〜４に示すように、集水部２２に形成される集水口２２ａは、浮上室１６の周壁から中央（浮上槽１０の周壁１０ａから中央）に亘って複数設けられている。上記構成によって、浮上室１６の上部２８ａから下部２８ｂへ流れる処理水の下降流は、浮上室１６の周壁（浮上槽１０の周壁１０ａ）に沿って流れる下降流だけでなく、周壁１０ａ上方から浮上室１６の中央下方に向かって流れる下降流も形成されるため、浮上室１６全体を浮上処理に使用することが可能となる。

また、集水口２２ａの開口方向は、浮上室１６の上部２８ａ側、下部２８ｂ側等いずれの方向であってもよい。しかし、集水口２２ａの開口方向を上部２８ａ側にすると、集水部２２上に沈殿する沈殿物が、集水口２２ａから取り込まれ易くなり、処理水の水質を悪化させる虞がある。したがって、集水口２２ａの開口方向は、浮上室１６の下部２８ｂ側であることが好ましい。集水口２２ａの形状は、処理水を集水することができれば特に制限されるものではなく、例えば、円形、多角形、スリット状等が挙げられる。

流入部１２は、ガイド筒３０と、ガイド筒３０内に設けられる導入管３１と有する。導入管３１には、被処理水流入管３４が接続され、導入管３１は浮上槽１０の底部１０ｂの中央に形成されたピット１８から浮上槽１０内に延設されている。被処理水流入管３４には加圧水流入管３６が接続されている。浮上槽１０内に設けられるガイド筒３０は、底部１０ｂや、周壁１０ａにフレームなどで固定される。また、ガイド筒３０を上方から吊り下げてもよい。ガイド筒３０を設けることにより、導入管３１から供給される被処理水及び加圧水を浮上槽１０の中央部分から均一に流入させることができる。

本実施形態の流入部１２は、浮上室１６の上部２８ａで開口し、当該開口部から浮上室１６の上部２８ａに（加圧水を混合させた）被処理水を供給させる。ここで、本実施形態のように流入部１２が、ガイド筒３０と導入管３１とから構成されている場合、少なくともガイド筒３０の開口部３０ａが上部２８ａで開口していればよい。本実施形態の流入部１２は、必ずしもガイド筒３０を備える必要はない。例えば、流入部１２が導入管３１のみから構成されていてもよい。この場合、導入管３１の開口部３１ａが上部２８ａで開口している必要がある。

流入部１２の開口部（図１ではガイド筒３０の開口部３０ａ）の位置は、浮上室１６の上部２８ａ、すなわち集水部２２より垂直方向上方であれば特に制限されるものではない。しかし、流入部１２の開口部の位置が液面付近にあると、流入部１２の開口部から供給される被処理水が液面に噴き上げて、液面を乱し、液面に浮上した浮上物２３の再沈降を招く虞がある。

排出部１４は、処理水取出管３８、水位調整槽４０、処理水排出管４２を備える。処理水取出管３８の一端は、集水部２２に接続されており、処理水取出管３８の他端は、水位調整槽４０の入口に接続されている。また、水位調整槽４０の出口には処理水排出管４２が接続されている。

次に、本実施形態に係る浮上分離装置による運転方法の一例を説明する。まず、被処理水流入管３４から被処理水を流入させると共に、加圧水流入管３６から高圧下で気体を溶解させた加圧水を流入させる。加圧水は、処理水の一部を加圧タンクに導入し、ここにおいて高圧下で空気を溶解させて生成する。

加圧水流入管３６を通る加圧水は、被処理水流入管３４を通る被処理水に混合される。被処理水及び加圧水からなる混合液は被処理水流入管３４から、導入管３１に供給される。被処理水及び加圧水は導入管３１を介し、導入管３１の開口部３１ａからガイド筒３０内に供給される。ガイド筒３０内に供給された（浮上室１６の液面に向かって上昇する）被処理水及び加圧水は、ガイド筒３０の開口部３０ａから浮上室１６の上部２８ａに流入する。浮上室１６の上部２８ａ（及びガイド筒３０内）は、大気圧状態であるため、加圧水に溶解していた気体が気泡として析出し、被処理水中の被処理物質（ＳＳ成分、油分等）に付着し、被処理物質が浮上分離される。このようにして浮上した被処理物質（浮上物２３）は、浮上物スキマー２０により浮上物ポット２４に収集される。浮上物ポット２４に収集された浮上物２３は、浮上物ポット２４の排出口に接続された浮上物排出管４４（図１に示す）から排出される。気泡の発生方法としては、上記のように加圧水を用いる方法に制限されるものではなく、その他に、例えば、界面活性剤等の気泡発生剤を被処理水に添加する方法等であってもよい。また、被処理水自体を空気溶解タンクに導入し、ここで被処理水に直接空気を溶解する全量加圧方式を採用してもよい。

ガイド筒３０の開口部３０ａから浮上槽１０の上部２８ａに供給された被処理水が、浮上室１６の周壁（浮上槽１０の周壁１０ａ）に達すると、周壁１０ａに沿って流れる下降流となる。そこで、本実施形態では、ガイド筒３０の開口部３０ａを浮上室１６の上部２８ａの中心部において垂直方向上方に開口させるとともに、周壁１０ａを円筒状にすることが好ましい。上記構成によって、被処理水は放射状に拡がりながら流れる分散流れとなって、周壁１０ａに達する。その結果、開口部３０ａから供給された被処理水の流れは、浮上槽１０の周壁１０ａに到達するまでに緩やかになり、周壁１０ａに沿って流れる被処理水の下降流も緩やかになる。したがって、急速な下降流によって生じる処理水の水質の悪化は抑制される。

ここで、流入部１２の開口部（図１ではガイド筒３０の開口部３０ａ）の形状は特に制限されるものではないが、流入部１２の開口部から供給される被処理水が放射状に分散し易くなる点で、その上部において上方に向けてテーパ状に広がっていることが好ましい。また、流入部１２の開口部の水平断面積は、特に制限されるものではないが、流入部１２を流れる被処理水の流速を適切に制御することができる点で、好ましくは浮上室１６の水平断面積の１／３０〜１／３の範囲、より好ましくは浮上室１６の水平断面積の１／２０〜１／８の範囲とするのがよい。流入部１２の開口部の水平断面積が浮上室１６の水平断面積の１／３０より小さいと、流入部１２から出る際の被処理水の流速が速くなるため、被処理水は浮上室１６の表層部を流れ、開口部から周壁１０ａに向かって流れる被処理水の流速も速くなり、浮上室１６の液面に乱れが生じやすく、液面に浮上した浮上物２３の再沈降を招く虞がある。また、流入部１２の開口部の水平断面積が浮上室１６の水平断面積の１／３より大きいと、浮上室１６の面積を確保することが難しくなり、浮上分離装置の水面積負荷が大きくなり、効率的な浮上処理が行えなくなる。

本実施形態において、浮上室１６の上部２８ａに存在する処理水は、浮上室１６の周壁から中央に亘って形成された集水口２２ａに向かって流れる。そのため、上部２８ａから下部２８ｂへ流れる処理水の下降流は、浮上室１６の周壁（浮上槽１０の周壁１０ａ）に沿って流れる下降流だけでなく、周壁１０ａ上方から中央下方に向かって流れる下降流も形成される。その結果、浮上室１６の上部２８ａ全体を浮上分離処理に使用することが可能となり、処理能力を向上させることができる。また、気泡が付着しても浮上することが出来ない比重の重い被処理物質（沈殿物）や、気泡が十分付着しなかった被処理物質が、周壁１０ａ下方の底部に局所的に沈殿することがなく、底部全体に沈殿する。このように、被処理物質の除去において、浮上室１６全体を有効に使用することができるため、装置の小型化、浮上分離装置の高速処理が可能となる。

浮上室１６の上部２８ａの処理水が集水口２２ａから集水される際には、通水部３３を通り、浮上室１６の下部２８ｂに供給される。なお、集水口２２ａが上部２８ａ側に形成されている場合には、浮上室１６の上部２８ａの処理水の一部は、通水部３３を通過することなく、集水口２２ａから集水される。ここで、通水部３３の水平断面積と通水部３３が形成されている浮上室１６の水平断面積との比（通水部３３の水平断面積／浮上室１６の水平断面積）は、０．２４〜０．７５の範囲であることが好ましく、０．４〜０．６の範囲であることがより好ましい。通水部３３の水平断面積／浮上室１６の水平断面積が、０．２４より小さいと、浮上分離装置の水面積負荷を上げた場合、通水部３３を通る処理水の流速が速くなりすぎるため、上部２８ａ側の被処理物質が下部２８ｂ側へ流れ込み、集水口２２ａに取り込まれ、処理水の水質を悪化させる場合がある。また、通水部３３の水平断面積／浮上室１６の水平断面積が、０．７５より大きいと、浮上分離装置の水面積負荷を上げた場合、上部２８ａから下部２８ｂへ流れる処理水の下降流のうち、周壁１０ａ上方から中央下方に向かって流れる下降流が形成され難くなるため、浮上室１６全体を浮上分離処理に使用することが困難となり、処理能力が低下する場合がある。

集水口２２ａから集水された処理水は、集水管２９内を通り、処理水取出管３８に供給される。そして、処理水は、処理水取出管３８を通り、水位調整槽４０に供給される。水位調整槽４０には可動堰４１が設けられている。この可動堰４１の高さを調整することで、浮上室１６における水位を調整でき、浮上槽１０の水位が浮上物２３の浮上物ポット２４への排出に適した水位に調整される。そして、処理水が水位調整槽４０の出口から処理水排出管４２へ排出される。なお、可動堰４１を間欠的に上昇させ、これによって浮上室１６の液面にある浮上物２３を浮上物ポット２４へオーバーフローさせることも可能である。

図６は、本発明の他の実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式断面図である。図７は、本発明の他の実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式上面図である。図６に示す浮上分離装置２において、浮上槽５０の周壁５０ａは矩形であり、浮上槽５０内は、上部開放の隔壁５０ｂにより、流入室５２（流入部）、浮上室５４に区画されている。図６に示すように、浮上室５４は、集水部５６により垂直方向上部２８ａ及び下部２８ｂに区画されると共に、図７に示すように上部２８ａと下部２８ｂとの間を処理水が通水する通水部５８を有する。流入室５２には、被処理水流入管３４が接続されている。浮上室５４の底部には、被処理物質のうちの沈殿物を溜めるピット１８が設けられており、ピット１８の沈殿物排出口には沈殿物排出管１９が接続されている。排出部１４は、処理水取出管３８、水位調整槽４０、処理水排出管４２を備えており、処理水取出管３８の一端は、集水部５６に接続され、処理水取出管３８の他端は、水位調整槽４０の入口に接続されている。また、水位調整槽４０の出口には処理水排出管４２が接続されている。

集水部５６は、下部２８ｂ側に形成された集水口５６ａを有する直線上の集水管６０を浮上室５４の長手方向に所定の間隔をあけて複数配置させることにより、形成される。集水管６０同士の隙間、集水管６０と周壁５０ａとの隙間が、上部２８ａと下部２８ｂとの間を処理水が通水する通水部５８となる。集水部５６は、集水管６０内を通る処理水を集合させる集合管６２を備えており、該集合管６２に処理水取出管３８が接続されている。集水管６０は、浮上槽５０外から浮上槽５０内に延設され、浮上槽５０外で集合管６２に接続されているが、集合管６２を浮上槽５０内、すなわち浮上室５４に設けて、浮上室５４で集水管６０と集合管６２とが接続されていてもよい。なお、上記でも説明したように、集水部５６は、浮上室５４を上部２８ａ及び下部２８ｂで通水可能なように区画する構成であれば、集水部５６の構成は上記に制限されるものではない。

図６に示す浮上分離装置２には、浮上室５４の底部に沈殿した沈殿物を掻き寄せる沈殿物掻き寄せ機６３、不図示であるが集水部上に沈殿した沈殿物を掻き取り通水部から下方に排出する集水部スクレーパー、浮上物スキマーが設けられる。

図６に示すように、沈殿物掻き寄せ機６３は、浮上室５４の底部で所定の間隔を隔てて配置される２つのローラ６５ａ，６５ｂと、これらのローラ６５ａ，６５ｂに掛けられる無端ベルト６６と、無端ベルト６６上に形成される羽根等のスクレーパー部とを備える。また、２つのローラ６５ａ，６５ｂのうちの一方のローラには、不図示のモータが接続される。モータが駆動することにより、ローラ６５ａ，６５ｂ、無端ベルト６６が回転される。そして、無端ベルト６６上に形成されたスクレーパー部により、浮上室５４の底部に沈殿した沈殿物が、ピット１８に掻き寄せされる。不図示の集水部スクレーパー、浮上物スキマーは、上記説明した沈殿物掻き寄せ機６３と同様の構成を有するものが、それぞれ集水部上、浮上室の液面上に設置されている。なお、沈殿物掻き寄せ機６３は、浮上室５４の底部を掻き寄せることができるもの、集水部スクレーパーは、集水部５６上の沈殿物を掻き寄せ、通水部５８から下方に排出することができるもの、浮上物スキマーは、浮上物を掻き寄せることができるものであれば、必ずしも上記構成に制限されるものではない。

従来は、沈殿物を清掃するため定期的なメンテナンスが必要であったが、沈殿物掻き寄せ機６３、不図示の集水部スクレーパーを備えることにより、浮上室５４の底部、集水部５６上に沈殿した沈殿物を清掃するためのメンテナンス回数を減らし、装置の長期連続運転が可能となる。

次に、本実施形態に係る浮上分離装置による運転方法の一例を説明する。浮上分離装置２において、被処理水流入管３４から流入室５２に流入した加圧水及び被処理水は、液面に向かって上昇して、流入室５２の開口部５２ａから、隣接する浮上室５４の上部２８ａに流入する。浮上室５４の上部２８ａでは、被処理水中の被処理物質が浮上物として液面上に浮かび、浮上物が除去された処理水は集水部５６に設けられた集水口５６ａに向かって流れる。

浮上室５４の上部２８ａに存在する処理水は、浮上室５４の周壁（浮上槽５０の周壁５０ａ）から中央に亘って形成された集水口５６ａに向かって流れる。そのため、上部２８ａから下部２８ｂへ流れる処理水の下降流は、隔壁５０ｂと反対側の周壁５０ａに沿って流れる下降流だけでなく、隔壁５０ｂと反対側の周壁５０ａ上方から中央下方、周壁５０ａ上方から隔壁５０ｂ下方に向かって流れる下降流も形成される。その結果、浮上室５４の上部２８ａ全体を浮上分離処理に使用すること、沈殿物を下部２８ｂの底部全体に沈殿させることができることにより、被処理物質の除去において、浮上槽５０全体を有効に使用することができるため、装置の小型化、浮上分離装置の高速処理が可能となる。

図８は、本発明の他の実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式断面図である。図８に示す浮上分離装置３は、図１に示す浮上分離装置１に沈殿物掻き寄せ機６４、集水部スクレーパー６８を設けたものである。図８に示す浮上分離装置３において、図１に示す浮上分離装置１と同様の構成については、同一の符合を付し、その説明を省略する。

沈殿物掻き寄せ機６４は、浮上室１６の底部（浮上槽１０の底部１０ｂ）に沈殿した沈殿物を掻き寄せるためのものである。沈殿物掻き寄せ機６４はガイド筒３０に取り付けられると共に、支持体６９により沈殿物掻き寄せ機６４の角度調整、補強がなされている。そして、ガイド筒３０は、モータ２６のシャフトに取り付けられ、モータ２６の駆動により回転される。すなわち、沈殿物掻き寄せ機６５はモータ２６の駆動により、ガイド筒３０と一体に回転される。沈殿物掻き寄せ機６４が回転することにより、底部１０ｂに沈殿した沈殿物が掻き寄せられ、ピット１８に集められ、沈殿物排出管１９から排出される。なお、この沈殿物掻き寄せ機６４は、羽根、螺旋羽根等のスクレーパー部を有しており、このスクレーパー部によって内側方向に沈殿物を掻き寄せる。

ここで、従来は、沈殿物を清掃するため定期的なメンテナンスが必要であったが、沈殿物掻き寄せ機６４を設けることにより、沈殿物を効率的に排出することができるため、メンテナンス回数を減らし、装置の長期連続運転が可能となる。

集水部スクレーパー６８は、集水部２２上に沈殿した沈殿物を掻き取り、通水部から下方に落下排出するためのものである。集水部スクレーパー６８は、ガイド筒３０に取り付けられており、モータ２６の駆動により、ガイド筒３０と一体に回転される。集水部スクレーパー６８が回転することにより、集水部２２上に沈殿した沈殿物が掻き取られ、通水部から沈殿物が排出される。集水部スクレーパー６８を設けることにより、集水部２２を清掃するためのメンテナンス回数を減らし、装置の長期連続運転が可能となる。集水部スクレーパー６８も羽根等を有するが、この羽根は、沈殿物を半径方向に輸送する必要はない。なお、浮上物スキマー２０、沈殿物掻き寄せ機６４、集水部スクレーパー６８の回転数は同一でなく、それぞれ異ならせてもよい。しかし、同一回転数とすれば、減速機構等が不要で、駆動機構を簡単にできる。特に、対象物に応じて、羽根の傾斜を適切なものに設定することが好適である。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

下記の実施例及び比較例で使用した試験装置の構成を説明する。図９は、実施例及び比較例で用いた試験装置の構成を示す模式断面図である。図１０は、実施例及び比較例で用いた試験装置の構成を示す模式上面図である。図９，１０に示す試験装置４の浮上室５４、流入室５２、集水部５６、排出部１４の構成は、図６，７に示す浮上分離装置２と同様の構成である。集水部５６を構成する集水管６０の数は、実施例及び比較例で異なるが、浮上室５４の長手方向に沿って、等間隔で最大１３本配置させることができる。

（実施例１）
図９，１０の試験装置４において、集水管６０のＮｏ．１，６，１１（図１０に示す）に集水管６０を配置し、下記の条件で被処理水の浮上分離処理を行い、浮上分離後の処理水のＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）を測定した。浮上分離装置に供給する被処理水は、予め凝集処理槽（サイズ：１０００Ｌ、１０００ｍｍΦ×高さ１４００ｍｍ）で凝集処理したものを用いた。実施例１で使用した集水管の数、通水部の水平断面積／浮上室の水平断面積、各ＬＶに基づくＳＳ濃度の結果を表１にまとめた。
＜浮上分離装置サイズ＞
浮上室：長さ（Ｄ）：１２００ｍｍ、幅（Ｗ）：５００ｍｍ、高さ（Ｈ）１５００ｍｍ
上部：高さ（Ｈ１）８００ｍｍ、下部：高さ（Ｈ２）５００ｍｍ
集水管：６５Ａ（外径＝７６ｍｍ）
集水口：１０ｍｍΦ （集水口の個数は集水口１個あたり０．７５ｍ^３／ｈｒとなるように調整した）
＜試験条件＞
被処理水：戸田市工業用水にカオリンを１０ｍｇ／Ｌ、フミンを１ｍｇ／Ｌ添加したもの
凝集処理時に用いた凝集剤：ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を３０ｍｇ／Ｌ添加
凝集時の被処理水ｐＨ：７（ｐＨ調整剤としてＨＣｌ、ＮａＯＨを添加）
被処理水流量：６〜１８ｍ^３／ｈｒ
水平断面積に対する処理水量（線速度ＬＶ）：１０、２０、３０ｍ／ｈ

（実施例２〜７）
実施例２は、集水管６０のＮｏ．２，５，８，１１、実施例３は、集水管６０のＮｏ．１，３，５，７，９，１１、実施例４は、集水管６０のＮｏ．１，３，５，７，８，９，１１，１２、実施例５は、集水管６０のＮｏ．１，３，５，６，７，８，９，１０，１１，１２、実施例６は、集水管６０のＮｏ．１〜１２、実施例７は、集水管６０のＮｏ．１〜１３に集水管６０を配置したこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。実施例２〜６で使用した集水管の数、通水部の水平断面積／浮上室の水平断面積、各ＬＶに基づくＳＳ濃度の結果を表１にまとめた。

（比較例１，２）
比較例１は、集水管６０のＮｏ．１、比較例２は、集水管６０のＮｏ．６に管を配置した試験装置を用いたいこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。

実施例１〜６のように、浮上室を垂直方向上部及び下部で通水可能なように区画し、集水口が浮上室の周壁（例えば、管Ｎｏ．１〜４、１０〜１３）から中央（例えば、管Ｎｏ．５〜９）に向かって複数形成されている装置の方が、比較例１，２のように、集水口が浮上室の周壁（管Ｎｏ．１）のみ又は中央（管Ｎｏ．６）のみに形成されている装置より、処理水のＳＳ濃度を低下させることができた。通水部の水平断面積／浮上室の水平断面積の比が０．２４〜０．７５である実施例２〜６は、ＬＶを増加させても、低いＳＳ濃度を確保することができた。特に、通水部の水平断面積／浮上室の水平断面積の比が、０．４９、０．６２である実施例３，４は、ＬＶを３０に上げてもＳＳ濃度を１未満に抑えることができた。

下記の実施例及び比較例で使用した試験装置は、図９，１０の試験装置４に図６に示す沈殿物掻き寄せ機６３を設けたものである。

（実施例８〜１４）
実施例８は、集水管６０のＮｏ．１，６，１１、実施例９は、集水管６０のＮｏ．２，５，８，１１、実施例１０は、集水管６０のＮｏ．１，３，５，７，９，１１、実施例１１は、集水管６０のＮｏ．１，３，５，７，８，９，１１，１２、実施例１２は、集水管６０のＮｏ．１，３，５，６，７，８，９，１０，１１，１２、実施例１３は、集水管６０のＮｏ．１〜１２、実施例１４は、集水管６０のＮｏ．１〜１３に集水管６０を配置し、沈殿部掻き寄せ機を稼働させ、浮上室の底部に沈殿した沈殿物を排出させたこと以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。実施例８〜１４で使用した集水管の数、通水部の水平断面積／浮上室の水平断面積、各ＬＶに基づくＳＳ濃度の結果を表２にまとめた。

実施例１〜７と実施例８〜１４を比較すると、通水部の水平断面積／浮上室の水平断面積が同じでも、実施例８〜１４のように沈殿物掻き寄せ機を設けることにより、さらに処理水のＳＳ濃度を低下させることができた。

本実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式斜視図である。 本実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式断面図である。 本発明の実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式上面図である。 本発明の他の実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式上面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、集水部を構成する集水管の径方向断面の形状の一例を示す模式図である。 本発明の他の実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式断面図である。 本発明の他の実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式上面図である。 本発明の他の実施形態に係る浮上分離装置の構成の一例を示す模式断面図である。 実施例及び比較例で用いた試験装置の構成を示す模式断面図である。 実施例及び比較例で用いた試験装置の構成を示す模式上面図である。 従来の浮上分離装置の構成を示す模式図である。 特許文献１の浮上分離装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１，２，３，５，６ 浮上分離装置、４ 試験装置、１０，５０，７０，９０ 浮上槽、１０ａ，５０ａ，９０ａ 周壁、１０ｂ，７０ａ 底部、１２ 流入部、１４ 排出部、１６，５４ 浮上室、１８ ピット、１９ 沈殿物排出管、２０ 浮上物スキマー、２２，５６ 集水部、２２ａ，５６ａ 集水口、２３ 浮上物、２４ 浮上物ポット、２６ モータ、２８ａ 上部、２８ｂ 下部、２９，６０ 集水管、３０，７８ ガイド筒、３０ａ，３１ａ，５２ａ 開口部、３１，８０ 導入管、３２ 堆積防止板、３３，５８ 通水部、３４，８２，１０２ 被処理水流入管、３６，８４，１０４ 加圧水流入管、３８ 処理水取出管、４０ 水位調整槽、４１ 可動堰、４２，８８，１０６ 処理水排出管、４４ 浮上物排出管、５０ｂ，９２ａ，９２ｂ 隔壁、５２ 流入室、６２ 集合管、６３，６４ 沈殿物掻き寄せ機、６５ａ，６５ｂ ローラ、６６ 無端ベルト、６８ 集水部スクレーパー、６９ 支持体、７２ 外周壁、７４ 内周壁、７６ 処理水室、７６ａ 下端部、８６ 調整槽、９４ 第１の室、９６ 第２の室、９８ 第３の室、１００ 整流板、１００ａ 整流孔、１０５ 空気溶解タンク、１１０ ポンプ、１１１ 連通管。

Claims (4)

1. 被処理水中の被処理物質に気泡を付着させ、被処理物質を浮上物として分離する浮上分離装置であって、
   浮上室と、前記浮上室に被処理水を流入させる流入部と、前記被処理物質が分離された処理水を集水する集水口を有する集水部とを有し、
   前記浮上室は、前記集水部により垂直方向上部及び下部に区画されると共に、前記上部と前記下部との間を前記処理水が通水する通水部を有し、
   前記集水部に設けられる集水口は、前記浮上室の周壁から中央に亘って複数形成され、
   前記流入部は、前記上部で開口し、当該開口部から前記上部に被処理水を流入させ、
   前記通水部の水平断面積／前記浮上室の水平断面積が０．２４〜０．７５の範囲であることを特徴とする浮上分離装置。
2. 請求項１記載の浮上分離装置であって、前記被処理物質のうち前記浮上室の底部に沈殿した沈殿物を掻き寄せる沈殿物掻き寄せ機を備えることを特徴とする浮上分離装置。
3. 請求項２記載の浮上分離装置であって、前記被処理物質のうち前記集水部上に沈殿した沈殿物を前記通水部から下方に排出する集水部スクレーパーを備えることを特徴とする浮上分離装置。
4. 請求項３に記載の浮上分離装置であって、前記浮上室は円筒状であり、前記流入部は、前記浮上室の中心を軸として回転可能に設けられ、
   前記沈殿物掻き寄せ機及び前記集水部スクレーパーは、前記流入部に取り付けられ、前記流入部と一体に回転されることを特徴とする浮上分離装置。

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