JP4961294B2 - 液体処理装置及び液体処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、懸濁物を除去するのに好適な液体処理装置及び液体処理方法に関する。

〔非特許文献１〕に記載のように、懸濁物を含む下水や排水の処理工程においては、浮上した懸濁物の除去が行われる。下水の処理工程では、曝気槽後段の最終沈殿池，重力濃縮槽，消化タンク等で、下水中の懸濁物等や油脂類に付着した返送汚泥中の活性汚泥が、気泡の吸着や汚泥中生物の活動により水面に浮上し、蓄積する固形物（以後「スカム」と呼ぶ）が発生する。このため、水面に滞留するスカムを１カ所に掻寄せて、例えば池の端部に設けられた排出口に流入させるスカム除去装置が用いられる。

また、〔非特許文献１〕に記載されているように、排水処理では浮上分離装置が用いられる場合がある。浮上分離では、懸濁物に気泡を付着させ、浮上させて固液分離する。この場合も浮上した懸濁物を回収，排出する装置が必要である。

この浮上した懸濁物を排出する装置を備えた浮上分離処理装置として、〔特許文献１〕乃至〔特許文献３〕に記載された装置がある。

〔特許文献１〕に記載の浮上分離装置は、主に気泡注入装置を備えた浮上分離槽とスラッジタンク，スカム除去装置で構成される。運転中は浮上分離槽に被処理水を供給し、処理水を連続して排出する。原水の一部が加圧された後、再び浮上分離槽へ循環し、減圧されて気泡が発生して懸濁物に付着する。その結果、比重が軽くなった懸濁物が水面に浮上し、スカムとして蓄積する。蓄積したスカムは、掻き寄せ機により収集されたスカムが水槽横の槽に流入する。運転終了時に原水の供給を停止し、流路を切換えて処理水を加圧水として水槽へ返流する。その結果、水位が上昇し、スカムはスラッジタンクへオーバーフローして排出される。

〔特許文献２〕に記載の浮上分離装置は、浮上分離槽の上部に排出口が設けられ、水面の上部空間に気泡が充満し、集積されたスカムは気圧差により排出口から排出流路へ押し出されて、大気圧下の排出槽へ排出される。

〔特許文献３〕に記載の汚濁物除去装置は、汚濁物を含む原水に気泡水発生装置からの気泡を注入した混合水を下部から旋回するように供給して、混合水中の汚濁物を気泡と一緒に浮上させて濃縮水導入管の開口周囲からオーバーフローさせて分離するようになっている。

特開平９−２３４４５８号公報 特開２００６−２７２２０１号公報 特開平１１−６５１号公報 「泡」技術、工業調査会、２００４年

〔特許文献１〕に記載の方法では、水槽上部空間に設置したスカムスキマを駆動し、スカムを掻き寄せて排出口に流入させる必要がある。このため、水槽内に機械的な駆動部を設置しなければならなく、維持管理が困難で、装置の小型化の点で支障となる可能性がある。また、スカムスキマの駆動に電力を要し、ランニングコストが高くなる問題がある。

〔特許文献２〕に記載の方法では、密閉系の水槽において、加圧浮上装置と同様に被処理水中に気体が注入され、水槽内の空間を排出先より高圧にする必要がある。このため、浮上分離以外の原因でスカムが生成する被処理水に適用できない可能性がある。また、水槽上部の空間でのスカム発生量が少ない場合、長時間排出されずに水面付近に滞留したスカムが腐敗，変質する可能性がある。

〔特許文献３〕に記載の方法は、開放系であるが、常時オーバーフローさせているもので、処理水を得る効率が悪くなるという問題があり、浮上分離以外の原因でスカムが生成する被処理水に適用できない可能性がある。また、水位差が制御できないため、十分にスカムを回収できない可能性がある。

このように、懸濁物除去装置の信頼性向上のためには、機械的な駆動部を極力低減する必要がある。また、処理コスト低減のためには、低動力で運転可能なスカム除去装置が必要である。

本発明の目的は、スカム掻寄せ機器のような機械的駆動部を用いることなく、水槽出口流路と、スカム流出流路に設けた弁の開閉動作を用いて、水位差によりスカムを回収器へ導入できる液体処理装置及び液体処理方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の液体処理装置は、水槽に被処理水を供給する供給手段と、浮上した懸濁物を捕集するための回収器と、回収器から該懸濁物を排出する排出流路と、排出流路に設けられた開閉弁と、水槽から処理水を流出する流出流路と、流出流路に設けられた開閉弁と、開閉弁を開閉して液位を制御する制御装置を備え、制御装置により、液位を制御して浮上した懸濁物を回収器に捕集して水槽外に排出するものである。

又、液体処理方法は、供給手段により水槽に被処理水を供給し、被処理水から浮上した懸濁物を、制御装置により水槽から処理水を流出するための流出流路に設けられ開閉弁を開から閉に、回収器から懸濁物を排出するための排出流路に設けられた開閉弁を閉から開に切換え、水槽内の液面を上昇させて前記懸濁物を前記回収器に流入させて水槽外に排出するものである。

又、制御装置により前記水槽から処理水を流出するための流出流路に設けられ開閉弁を開に、回収器から懸濁物を排出するための排出流路に設けられた開閉弁を閉から開に切換え、供給手段を停止し、前記水槽内の液面を低下させて前記懸濁物を前記回収器に流入させて水槽外に排出するものである。

本発明によれば、水処理の過程で水槽内の水面に懸濁物が浮上する水処理装置において、弁の開閉操作により、水位差を制御して機械的な駆動部を用いることなく懸濁物を除去でき、水処理装置の信頼性と経済性を向上できる。又、回収器の開口部が下向きの場合は、スカム排出後に排出流路を空にでき、スカムの管路内固着や腐敗等を防止することができる。

以下、本発明の各実施例について図面を用いて説明する。

本発明の実施例１について図１から図３を用いて説明する。図１は、本実施例の懸濁物除去装置の構成図である。図２は本実施例の除去装置の動作を示す図、図３は本実施例の処理工程の動作を説明する図である。

本実施例の懸濁物除去装置は、図１に示すように、図示しない被処理水３の供給管口と接続された流路１２と、流路１２に設けられた供給ポンプ２と、供給ポンプ２に流路１２を介して接続された処理水槽１と、処理水槽１の内部に設けられたスカム回収器５と、スカム回収器５の横方向で水面近くに設置されたスカム検知装置１０と、スカム回収器５と図示しないスカム９の排出先を接続する排出流路１１と、排出流路１１に設けられた弁６と、処理水槽１から処理水４が流出する流路１３と、流路１３に設けられた弁７と、弁６，弁７及びスカム検知装置１０に接続された制御装置８で構成される。

スカム検知装置１０と制御装置８は信号線で接続され、制御装置８はスカム検知装置１０からスカム蓄積高さの信号を受信する。制御装置８は、供給ポンプ２，弁６及び弁７とそれぞれ信号線で接続され、供給ポンプ２，弁６、及び弁７へそれぞれ制御信号を発信する。

スカム検知装置１０は、一種のフロートスイッチであり、水面に蓄積したスカム９の蓄積高さが設定された値以上になると、接点がつながり、電気信号が発生する。また、スカム検知装置１０は、超音波等で水面のスカム９の高さを検知するものを用いてもよい。

スカム回収器５は、ロート状の形状をしており、図１に示すように、通常は大部分が水面より上方に位置し、上方に開口している。スカム除去時のスカム回収器５と弁６，弁７の動作を図２により説明する。また、この時の供給ポンプ２，弁６及び弁７の動作を図３に示す。

図２（ａ）に示すように、処理水槽１にスカムを蓄積している時には、弁６は閉止、弁７は開放である。図２（ｂ）に示すように、スカム嵩が設定値以上になると、制御装置８がスカム検知装置１０から情報を受け取り、弁６を開け、弁７を閉める信号を発信して弁６を開放、弁７を閉止に切換える。供給ポンプ２は運転を継続しており、処理水槽１内の水位が上昇するため、水面がスカム回収器５の縁に達すると、スカム９が一部の被処理水３とともにスカム回収器５に流入する。図２（ｃ）に示すように、スカム回収器５に流入したスカム９は、排出流路１１を通り排出される。

その後、設定された時間が経過すると、制御装置８が弁６を閉め、弁７を開ける信号を発信し、弁６を閉止、弁７を開放に切換える。設定時間は、スカム９の排出後、続けて被処理水が流入することによりスカム回収器５が洗浄される時間に設定される。この他に、スカム検知装置１０からスカム嵩が低下した情報を受け取り、弁６を閉止、弁７を開放に切換えてもよい。

また、スカム検知装置１０を用いず、図３に示す動作をタイマーで制御することも可能である。すなわち、タイマーによる時間計測を行い、設定された時刻になると、図３に示す制御装置８から弁６，弁７の開閉信号を発信する。この場合、用いる被処理水の水質、特に発泡性成分や懸濁物濃度を考慮し、スカム９がスカム回収器５の上端を越えないような水位のままとなることがない間隔で設定時間を設定する。

ここで、水頭差を利用して処理水を排出する場合は、流路１３を少なくともスカム回収器５の上面より低い位置に設けるのが好ましい。

図４に示すように、被処理水３を供給する流路１２を処理水槽１の上部に設置し、流路１２から分岐し壁面にそって流出するようにした流路１４を設け、被処理水３を壁面に沿わせて供給することにより、壁面に付着したスカム９を洗浄することができる。

本実施例によれば、弁の開閉と水頭差を利用して、機械的な駆動部を用いることなくスカムを排出できるため、スカム排出装置及びそれを用いた水処理装置の信頼性及び経済性を向上することができる。

本発明の実施例２を図５により説明する。図５は本実施例の懸濁物除去装置の構成図である。本実施例は、実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、スカム回収器５が水面より上方に設置され、スカム回収器５の開口部が下向きとなっている。

スカム除去時のスカム回収器５と弁６，弁７の動作を図５により説明する。図５（ａ）に示すように、処理水槽１にスカムが蓄積しているときは、弁６は閉止、弁７は開放である。スカム嵩が設定値以上になると、制御装置８がスカム検知装置１０から情報を受け取り、弁６を開け、弁７を閉める。図５（ｂ）に示すように、供給ポンプ２は運転を継続しているので、処理水槽１内の水位が上昇し、水面がスカム回収器５の縁に達すると、スカム９が一部の被処理水３とともにスカム回収器５に流入する。図５（ｃ）に示すように、さらに水位が上昇し、スカム回収器５の排出流路１１の高さに達すると、サイフォン作用によって、スカム９は排出流路１１を通り排出される。

その後、設定された時間が経過すると、制御装置８が弁６を閉め、弁７を開ける。設定時間は、スカム９が排出流路から流出を完了する時間に設定するとよい。なお、この場合、排出流路１１にサイフォンブレーカを設けると、スカム９が排出流路を流出する際に空気圧による流速の減少を防止することができる。

また、スカム検知装置１０を用いず、図３で示す動作をタイマーで制御することも可能である。すなわち、タイマーによる時間計測を行い、設定された時刻になると、図３における制御装置８から弁６，弁７の開閉信号を発信する。この場合、用いる被処理水の水質、特に発泡性成分や懸濁物濃度を考慮し、水位が排出流路１１の高さまで上昇しないことがないように間隔の時間に設定する。

スカム回収器５の開口部が上向きの場合は、通常運転時にはスカム９が排出流路１１に排出されず、スカム回収器５の内壁に付着したスカム９と被処理水３が常に存在している。一方、本実施例のようにスカム回収器５の開口部が下向きの場合は、スカム排出後に排出流路１１を空にすることができるため、スカムの管路内固着や腐敗等を防止することができる。

本発明の実施例３を図６，図７により説明する。図６は本実施例の懸濁物除去装置の構成図、図７はスカムの排出運転の供給ポンプ２，弁６、及び弁７の動作を示す図である。

本実施例は、実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、処理水槽内の水位を低下させてスカムを排出している。

図６（ａ）に示すように、本実施例では、通常運転時の水位がスカム回収器５の上方にある。このとき、弁６は閉止、弁７は開放である。スカム９が蓄積し、スカム嵩が設定値以上になると、制御装置８が、図示しないスカム検知装置から情報を受け取り、図６（ｂ）に示すように、弁６を開ける。弁７は開放のままであり、供給ポンプ２は運転を停止する。その結果、処理水槽１内の水位が低下し、スカム９が一部の被処理水３とともにスカム回収器５に流入する。図６（ｃ）に示すように、スカム回収器５に流入したスカムは、弁６を通り排出される。その後、設定時間が経過すると、制御装置８が弁６を閉める。設定時間は、スカム９の排出後、スカム回収器５が洗浄される時間に設定するとよい。また、スカム検知手段からスカム嵩が低下、あるいは水位低下の情報を受け取り、弁６を閉めてもよい。

また、スカム検知装置を用いず、図７に示す動作をタイマーで制御することも可能である。すなわち、図７における制御装置からの信号を、タイマーによる時間計測を行い、設定された時刻になると弁６の開閉信号を発信する。この場合、用いる被処理水の水質、特に発泡性成分や懸濁物濃度を考慮し、水位がスカム回収器５の上端より低下するように間隔の時間に設定する。

本実施例によれば、弁の開閉と水頭差を利用して、機械的な駆動部を用いることなくスカムを排出できるため、スカム排出装置及びそれを用いる水処理装置の信頼性及び経済性を向上することができる。

本発明の実施例４を図８から図１１により説明する。図８は本実施例の懸濁物除去装置の構成図、図９は本実施例の除去装置の動作を示す図、図１０は供給ポンプ２，弁６，弁７、及び弁１６の動作を説明する図である。

本実施例は、実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、スカム排出時に被処理水をスカム回収器洗浄に利用している。

本実施例の懸濁物除去装置は、図８に示すように、供給ポンプ２からの被処理水３の供給流路が処理水槽１の上方の流路１４、スカム回収器５の下方の流路１５の２本設けられており、供給ポンプ２を具備する流路１２，流路１４，流路１５とは三方弁である弁１６で接続されている。

図９（ａ）に示すように、通常運転時は、弁１６は流路１５側と連通するように切換えられ、弁６は閉止、弁７は開放となっている。図９（ｂ）に示すように、スカム９が蓄積し、スカム嵩が設定値以上になると、制御装置８がスカム検知装置１０から情報を受け取り、弁６を開け、弁７を閉める。その結果、処理水槽１内の水位が上昇し、スカム９が一部の被処理水３とともにスカム回収器５に流入する。スカム回収器５に流入したスカムは、弁６を通り排出される。その後、図９（ｃ）に示すように、弁１６が流路１４側と連通するように切換えられ、被処理水３がスカム回収器５内へ流入する。その結果、スカム回収器５の内面に滞っていたスカム９が、被処理水３に同伴されて排出される。

その後、設定時間が経過すると、制御装置８が弁１６を流路１５側と連通するように切換える。設定時間は、スカム９の排出後、スカム回収器５が洗浄される時間に設定するとよい。また、スカム検知装置１０からスカム嵩低下、あるいは水位低下の情報を受け取り、弁６を閉めてもよい。

なお、図１１に示すように、弁１６による供給流路を切換える代わりに、上部１カ所の供給流路の先に切換えられるノズル１７を設け、通常運転時は壁面に沿わせる方向、スカム排出時にはスカム回収器５に流入する方向に、制御装置８が切換えてもよい。

本実施例によれば、スカムの排出時にスカム回収器の排出流路の詰まりを防止することができる。

本発明の実施例１である懸濁物除去装置の構成図。 本実施例の除去装置の動作を示す図。 本実施例の処理工程の動作を説明する図。 実施例１の変形例である懸濁物除去装置の構成図。 本発明の実施例２である懸濁物除去工程の構成図。 本発明の本実施例３である懸濁物除去装置の構成図。 スカムの排出運転の供給ポンプ２，弁６、及び弁７の動作を示す図。 本発明の実施例４である懸濁物除去装置の構成図。 本実施例の除去装置の動作を示す図。 供給ポンプ２，弁６，弁７、及び弁１６の動作を説明する図。 実施例４の変形例である懸濁物除去装置の構成図。

符号の説明

１ 処理水槽
２ 供給ポンプ
３ 被処理水
４ 処理水
５ スカム回収器
６，７，１６ 弁
８ 制御装置
９ スカム
１０ スカム検知装置
１１ 排出流路
１２，１３，１４，１５ 流路
１７ ノズル

Claims (9)

1. 水槽に被処理水を供給する供給手段と、浮上した懸濁物を捕集するための開口部が上向きの回収器と、該回収器から該懸濁物を排出する排出流路と、該排出流路に設けられた開閉弁と、前記水槽から処理水を流出する流出流路と、該流出流路に設けられた開閉弁と、前記開閉弁を開閉して液位を制御する制御装置を備え、該制御装置により、前記排出路に設けられた開閉弁を閉じ前記流出流路の開閉弁を開いて水位が前記回収器の上方にあるように制御し、スカム検出装置からスカム嵩が設定値以上になった情報を受け取るか或いはタイマーによる時間計測を行い設定された時刻になると前記排出流路の開閉弁を開き前記供給手段を停止し、懸濁物を含む該被処理水を前記回収器内に導くことにより懸濁物を排出して浮上した懸濁物を前記回収器に捕集して水槽外に排出する液体処理装置。
2. 水槽に被処理水を供給する供給手段と、浮上した懸濁物を捕集するための開口部が下向きの回収器と、該回収器から該懸濁物を排出する排出流路と、該排出流路に設けられた開閉弁と、前記水槽から処理水を流出する流出流路と、該流出流路に設けられた開閉弁と、前記開閉弁を開閉して液位を制御する制御装置を備え、該制御装置により、前記回収器が液面より高い位置にあるように制御し、スカム検出装置からスカム嵩が設定値以上になった情報を受け取るか或いはタイマーによる時間計測を行い設定された時刻になると前記排出流路の開閉弁を開き、前記流出流路の開閉弁を閉じ、前記被処理水の供給によって液位を前記回収器の排出流路より高い位置まで上昇させ、懸濁物を含む被処理水を前記回収器内に導くことにより懸濁物を排出して浮上した懸濁物を前記回収器に捕集して水槽外に排出する液体処理装置。
3. 前記供給手段により供給される被処理水の供給流路を前記水槽内部の壁面に向け、前記壁面に沿って該被処理水を注入する請求項１又は２に記載の液体処理装置。
4. 前記供給手段により供給される被処理水の供給流路を前記水槽の上部空間と水槽の水面下に設置し、前記排出流路の開閉弁と前記流出流路の開閉弁の開閉に合わせて前記供給流路を切換える請求項１に記載の液体処理装置。
5. 水槽に被処理水を供給する供給手段と、浮上した懸濁物を捕集するための回収器と、該回収器から該懸濁物を排出する排出流路と、該排出流路に設けられた開閉弁と、前記水槽から処理水を流出する流出流路と、該流出流路に設けられた開閉弁と、前記開閉弁を開閉して液位を制御する制御装置を備え、該制御装置により、液位を制御して浮上した懸濁物を前記回収器に捕集して水槽外に排出するものであって、前記供給手段により供給される被処理水の供給流路が２つ以上の管路に分岐され、被処理水を前記水槽の壁面に沿って注入する管路と、前記回収器の上部からロート状の形状の回収器内側に注入する管路と、前記管路を切換える弁の開閉によって前記供給流路を切換える液体処理装置。
6. 前記水槽に浮上した懸濁物の体積又は水面からの高さを測定する懸濁物計測手段を設け、該浮上懸濁物計測手段で計測された浮上懸濁物の体積又は水面からの高さの測定値に基づいて、前記制御装置は、前記開閉弁の開閉制御、又は前記供給手段の起動，停止制御を行う請求項１又は２に記載の液体処理装置。
7. 供給手段により水槽に被処理水を供給し、制御装置により、水槽からの排出路に設けられた開閉弁を開いて、浮上した懸濁物を捕集するための開口部が上向きの回収器が液面より高い位置にあるように制御し、前記排出流路の開閉弁を開き、前記流出流路の開閉弁を閉じ、前記被処理水の供給によって液位を前記回収器の排出流路より高い位置まで上昇させ、懸濁物を含む被処理水を前記回収器内に導くことにより懸濁物を排出して浮上した懸濁物を前記回収器に捕集して水槽外に排出する液体処理方法。
8. 供給手段により水槽に被処理水を供給し、制御装置により水槽からの排出路に設けられた開閉弁を閉じ前記流出流路の開閉弁を開いて水位が、浮上した懸濁物を捕集するための開口部が下向きの回収器の上方にあるように制御し、制御装置により前記回収器から懸濁物を排出するための排出流路に設けられた開閉弁を閉から開に切換え、前記供給手段を停止し、前記水槽内の液面を下降させて前記被処理水から浮上した懸濁物を含む該被処理水を前記回収器内に導くことにより懸濁物を排出して浮上した懸濁物を前記回収器に捕集して水槽外に排出する液体処理方法。
9. 前記供給手段が分岐されたものであって、分岐された一方の配管からロート状の形状の前記回収器に被処理水を供給する請求項７又は８に記載の液体処理方法。

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