JP4988913B2 - フロック形成用傾斜板及び当該フロック形成用傾斜板を採用している凝集沈澱処理槽 - Google Patents

Description

本発明は、被処理水に無機凝集剤を注入する無機凝集剤注入工程及び前記無機凝集剤が注入された前記被処理水を急速攪拌槽中にて混合攪拌して前記被処理水中の微細な懸濁粒子をあらかじめ微フロック化する微フロック化工程によって形成された微フロック粒子を、既存フロック粒子との接触によって更にフロック化する工程を含むフロック化工程及び当該フロック粒子に対する沈澱分離処理工程を行う沈澱処理槽において、前記フロック化及び前記沈澱分離処理に関与しているフロック形成用傾斜板に関するものである。

被処理水の凝集沈澱処理は、砂ろ過の前処理として採用されているが、当該凝集沈澱方法においては、被処理水に無機凝集剤を注入し、被処理水中に含まれる微細な懸濁粒子を沈澱分離可能な径のフロックへと集塊化し、該フロックを重力の作用によって沈澱分離処理を行っている。

被処理水の凝集沈澱処理においては、フロック化の最終段階又は当該最終段階に至る中途部位において、フロック形成用傾斜板を設置して、微フロックのフロック化形成に寄与させている。

前記フロック形成用傾斜板においては、平行状態の平板を複数個並設することによって各傾斜板を形成しており、各傾斜板の間、就中下端面及びその上側において乱流及び／又は渦流生じさせることによって、微フロック同士の衝突に基づき、フロック化を実現している。

しかしながら、このような平板状の板の場合には、乱流及び／又は渦流の形成には限界が存在する。

このような状況を考慮し、当該特許文献１においては、フロック形成用傾斜板の底面より上側に適宜の距離を隔てて鰭条板を設置しており、当該鰭条板と被処理水との衝突によって乱流及び／又は渦流を形成する度合いを多くし、かつ沈澱粒子を補足する構成が提唱されている。

上記構成の場合には、確かに各鰭条板の近辺によって乱流及び／又は渦流が形成され、微フロック同士の衝突の頻度を高めることができる。

しかしながら、前記構成においては、微フロック衝突によって結成されたフロックは、各傾斜板の上側であってかつ鰭条板の根元領域に蓄積し、フロックが各傾斜板から落下することができない点において致命的な欠陥を有している。

このように、従来技術においては、平板の場合よりも微フロック同士の衝突の頻度を増大させるような乱流及び／又は渦流を形成する一方、微フロックの落下を可能とするような構成は提唱されていない。

特開昭４８−０１８８５５

本発明は平板の場合に比し、微フロック同士の衝突の頻度を高めるような乱流及び／又は渦流の実現が可能であって、しかも微フロック同士の衝突によって形成されたフロックが、各傾斜面に沿って落下し得るようなフロック形成用傾斜板及び当該フロック形成用傾斜板を採用している沈澱凝集処理槽の構成を提供することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
（１）被処理水に無機凝集剤を注入する無機凝集剤注入工程及び前記無機凝集剤が注入された前記被処理水を急速攪拌槽中にて混合攪拌して前記被処理水中の微細な懸濁粒子をあらかじめ微フロック化する微フロック化工程によって形成された微フロック粒子を、既存フロック粒子との接触によって更にフロック化する工程を含むフロック化工程及び当該フロック粒子に対する沈澱分離処理工程を行う沈澱処理槽において、前記フロック化及び前記沈澱分離処理に関与しているフロック形成用傾斜板であって、平行状態の平板を複数個並設した状態にある各傾斜板において傾斜面の方向と直交する方向に沿って上側辺及び下側辺を有している開口部を配設しており、且つ各傾斜板において、開口部が存在しない領域又は開口部に跨っている領域において、隣に位置している各傾斜板の傾斜面に当接するように前記平板において、凹部を形成した状態にて突出している突状凹部を傾斜面方向と直交する方向に複数個設け、かつ傾斜面方向に沿って複数段設けているフロック形成用傾斜板、
（２）前記（１）のフロック形成用傾斜板を、最上部又は当該最上部に至る中途部位に設置している凝集沈澱処理槽、
からなる。

前記基本構成に基づく本発明においては、開口部の上側辺及びその上側において各傾斜板の下側端の場合と同様に乱流及び／又は渦流を生じさせることによって、微フロック同士の衝突の頻度を高揚させ、ひいては効率的なフロック化及び凝集沈澱処理を推進する一方、このような効率化によって凝集沈澱処理槽の容量を小さくすることができる。

本発明の基本構成を示すフロック形成用傾斜板の平面図であって、（ａ）は矩形状の開口部を示しており、（ｂ）は三角形状の開口部を示しており、（ｃ）は半円形状の開口部を示している。 開口部の高さ位置に関する側断面図であって、（ａ）は各傾斜板における開口部の高さ位置を同一に設定している実施形態を示しており、（ｂ）は一対の隣り合うフロック形成用傾斜板において、一方のフロック形成用傾斜板の開口部が形成されている高さ位置と他方のフロック形成用傾斜板の傾斜面が形成されている高さ位置とが相互に対応しかつ同一に設定されている実施形態を示している。 フロック形成用傾斜板の上端又はその近傍から下端又はその近傍に掛けて、傾斜方向に沿って隣に位置している各傾斜板の傾斜面に当接している突条を設けた実施形態の平面図であって、（ａ）は突条が直線状である場合を示しており、（ｂ）は突条が蛇行状である場合を示す。 各傾斜板において、開口部が存在しない領域又は開口部に跨っている領域において、隣に位置している各傾斜板の傾斜面に当接する突状凹部を傾斜面方向と直交する方向に複数個設け、かつ傾斜面方向に沿って複数段設けている実施例の構成であって、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）は傾斜方向と直交する方向の断面図を示しており、（ｃ）は傾斜方向の断面図を示す。 沈澱処理槽にフロック形成用傾斜板を設けたうえで、傾斜板方向に沿った開口部の段数が０、１、２、３とした場合において、各径の範囲における粒子のフロック形成用傾斜板を設けていない状態に対する削減率が変化する状況を示すグラフを示す。

本発明の基本構成（１）においては、図１の平面図に示すように、傾斜面と直交する方向に沿って上側辺及び下側辺を有する開口部２を傾斜面に沿って１段又は複数段配設しており、基本構成（２）においては、基本構成（１）のフロック形成用傾斜板を最上部又は当該最上部に至る中途部位に設置している凝集沈殿処理槽を採用している。

傾斜面と直交する方向における開口部２の数もまた、当該方向に沿って１個である場合と複数個である場合の双方を採用し得るが、その数は当該方向における各傾斜板１１の幅及び開口部２の幅によって左右される。

何れの場合においても、上側辺に被処理水が衝突した場合には、被処理水が上側辺の上側端部及びその上側においては、各傾斜板１１の下端部及びその上側の場合と同様に、被処理水が流動する際、局所的な乱流及び／又は渦流が生じ、当該乱流及び／又は渦流が生じている領域においては、微フロック同士の衝突が頻繁に生じ、フロック化が促進されることになる。

開口部２の形状は、図１（ａ）に示すように矩形状である場合が多いが、矩形に限定される訳ではなく、図１（ｂ）に示すような三角形状、図１（ｃ）に示すような半円形状においても当然採用することができ、更には他の形状も採用することができる。

図１（ａ）に示す矩形状の場合には、例えば図３（ａ）に示すように、傾斜方向と直交する方向に１個の矩形を形成し、当該直交方向における前記乱流及び／又は渦流を広範囲に亘って実現することが可能となる。

これに対し、前記三角形状、半円形状の場合には、通常前記直交方向に即して複数個設ける場合が多いが、１個当たりの開口部２において乱流及び／又は渦流が生ずる上側辺の長さが矩形状の場合に比し長いことから、これまた効率的な乱流及び／又は渦流の形成に寄与することができる。

開口部２は平行状態の平板を複数個並設した状態にある各傾斜板１１毎に設置されるが、各傾斜板１１同士の配置状態としては、図２（ａ）に示すように、各傾斜板１１における開口部２の高さ位置を同一に設定することを特徴とする実施形態が典型例として採用されているが、図２（ｂ）に示すように、一対の隣り合うフロック形成用傾斜板１において、一方のフロック形成用傾斜板１の開口部２が形成されている高さ位置と他方のフロック形成用傾斜板１の傾斜面が形成されている高さ位置とが相互に対応しかつ同一に設定されている実施形態も採用可能である。

但し、各傾斜板１１毎の開口部２の配置状態は色々な形態が採用可能であって、図２（ａ）、（ｂ）の場合に限定される訳ではない。

図２（ａ）の場合には、各傾斜板１１相互の関係として開口部２が形成されている高さ方向の領域においては、所定のピッチ幅、即ち平行な平板同士における空間の距離に基づく傾斜面が形成されていない状態が生ずることから、そのような状態をカバーするために、前記ピッチ幅が狭いフロック形成用傾斜板１に適合している。

これに対し、図２（ｂ）の場合には、開口部２が形成されている高さ方向の領域の両側には、隣に位置している傾斜面によって２倍のピッチ幅が形成されており、図２（ａ）の実施形態のような傾斜面が存在しないような高さ方向の領域が存在しないことから、図２（ａ）の場合よりも広いピッチ幅の場合に適合することができる。

前記基本構成（１）においては、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、各傾斜板１１において、開口部２が存在しない領域又は開口部２に跨っている領域において、隣に位置している各傾斜板１１の傾斜面に当接する突状凹部４を傾斜面方向と直交する方向に複数個設け、かつ傾斜面方向に沿って複数段設けている。

突状凹部４自体は、単にピッチ幅を規定するだけでなく、凹部の形成を伴う突出部分のうち、下側の外壁が傾斜面に沿って上昇する被処理水と衝突し、開口部２とは別の乱流及び／又は渦流を形成することができる。

更には実施例において後述する突条３の場合と同様に、各傾斜面の強度を補強することもできる。

図４の各実施例においては、突状凹部４の底面の下端の位置が隣りに位置している傾斜板１１の突状凹部４における当該傾斜面との境界となっている上側端縁の位置と一致している態様を採用しているが、このような設計の場合には、各傾斜板１１の突状凹部４における下方への突出面の下側壁部と衝突した被処理水は、隣に位置している傾斜面において形成されている突状凹部４の下方への突出面の上側内壁にも衝突することができ、更なる乱流及び／又は渦流の形成に寄与することができる。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）においては、突状凹部４を開口部２が形成されていない領域に設けているが、傾斜面方向に沿って開口部２に跨った領域に設けるような構成もまた当然可能であり、この場合においても複雑な乱流及び／又は渦流を形成することができる。

本願発明に基づくフロック形成用傾斜板１を採用した沈澱処理槽においては、効率的なフロック化及び凝集沈澱処理を推進することができるが、特に特許第４３１６６７１号明細書に記載したように、ピッチ幅を５ｍｍ以上であって５０ｍｍ以下とし、被処理水がフロック形成用傾斜板１を通過する前の濁度に比し通過した後の濁度が４／５となるように、無機凝集剤注入工程における当該無機凝集剤の量を限定した場合には、微フロックの数を低減化すると共に、フロック粒子の密度を高く設定することができるので、本願発明のフロック形成用傾斜板１の効果と相俟って、優れた凝集沈澱処理を実現することができる。

以下、実施例に即して説明する。

実施例１は、各傾斜板１１において、傾斜面方向の幅を０．８ｍとし、その直交方向の幅を１．４６ｍとしたうえで、傾斜面方向の幅を４ｃｍとし、その直交方向の幅を８．６ｃｍとする矩形状の開口部２を設けない場合、及び当該開口部２を傾斜面方向に沿って高さ方向中央部に１列配列した場合、均等に２列配列した場合、均等に３列配列したうえで、各傾斜板１１を２３枚１０ｍｍのピッチ幅とすることを特徴としている。

無機凝集剤注入工程において、カオリン２０ｍｇ／Ｌ、ＰＡＣの注入率を１８．９ｍｇ／Ｌとし、微フロック化工程として、３個の区画における急速攪拌槽を採用したうえで、各急速攪拌槽における攪拌強度であるＧ_Ｒ値、即ち、攪拌係数をＣとし、攪拌翼の面積をＡ（ｍ²）とし、攪拌翼の周辺速度をｖ（ｍ／ｓｅｃ）とし、動粘性係数をγ（ｍ²／ｓｅｃ）とし、攪拌槽の体積（容量）をＶ（ｍ³）とした場合、

によって表わされる数値を１５０ｓｅｃ^−１とし、かつ表面負荷率を５２．０ｍｍ／ｍｉｎに設定し、５ｍ×５ｍ×５ｍの立方形状による凝集沈澱処理槽中に、前記攪拌強度に基づく微フロック粒子を流入することによってフロック化工程を実現した。

前記凝集沈澱処理槽において、フロック形成用傾斜板１を設置しない場合に対して、フロック形成用傾斜板１を当該凝集沈澱処理槽の最上部に設置したうえで前記のように開口部２を設けていないフロック形成用傾斜板１、即ち開口部２が０列の場合、１列の場合、２列の場合、３列の場合の各径の範囲にある粒子の削減率、即ち、凝集沈澱処理槽における入口側と出口側における各領域範囲の粒子の削減率の増加の程度は、図５のグラフに示すとおりである。

前記グラフからも明らかなように、傾斜面方向に沿った開口部２の配列数が増加するに従って、各領域範囲の粒子の削減率が向上するが、特に粒径が大きくなる程削減率が向上することが判明する。

実施例２は、所定のピッチ幅を設定するために、実施例においては、各傾斜板１１の上端又はその近傍から下端又はその近傍に掛けて、傾斜面に沿って、隣に位置している各傾斜板１１の傾斜面に当接している突条３を傾斜面と直交する方向に複数個設けていることを特徴としている。

このような突条３の突出度によってピッチ幅が規定される一方、各傾斜板１１が傾斜面方向に沿って湾曲しないというフロック形成用傾斜板１の強度を補強することが可能となる。

図３（ａ）に示す直線状の突条３は、簡便かつ迅速な製造工程に適合している。

これに対し、図３（ｂ）の蛇行状の突条３の場合には、被処理水が突条３と衝突することによって、乱流及び／又は渦流の形成に寄与することができる。

本発明は、無機凝集剤を使用した汚水、及び汚泥処理産業の全分野において利用することが可能である。

１ フロック形成用傾斜板
１１ 各傾斜板
２ 開口部
３ 突条
４ 突状凹部
５ 補強突条

Claims (9)

1. 被処理水に無機凝集剤を注入する無機凝集剤注入工程及び前記無機凝集剤が注入された前記被処理水を急速攪拌槽中にて混合攪拌して前記被処理水中の微細な懸濁粒子をあらかじめ微フロック化する微フロック化工程によって形成された微フロック粒子を、既存フロック粒子との接触によって更にフロック化する工程を含むフロック化工程及び当該フロック粒子に対する沈澱分離処理工程を行う沈澱処理槽において、前記フロック化及び前記沈澱分離処理に関与しているフロック形成用傾斜板であって、平行状態の平板を複数個並設した状態にある各傾斜板において傾斜面の方向と直交する方向に沿って上側辺及び下側辺を有している開口部を配設しており、且つ各傾斜板において、開口部が存在しない領域又は開口部に跨っている領域において、隣に位置している各傾斜板の傾斜面に当接するように前記平板において、凹部を形成した状態にて突出している突状凹部を傾斜面方向と直交する方向に複数個設け、かつ傾斜面方向に沿って複数段設けているフロック形成用傾斜板。
2. 突状凹部の底面の下端の位置が隣に位置している各傾斜板の突状凹部における当該傾斜面との境界となっている上側端縁の位置と一致していることを特徴とする請求項１記載のフロック形成用傾斜板。
3. 各傾斜板における開口部の高さ位置を同一に設定することを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載のフロック形成用傾斜板。
4. 一対の隣り合うフロック形成用傾斜板において、一方のフロック形成用傾斜板の開口部が形成されている高さ位置と他方のフロック形成用傾斜板の傾斜面が形成されている高さ位置とが相互に対応しかつ同一に設定されていることを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載のフロック形成用傾斜板。
5. 開口部として、矩形状、三角形状、半円状の何れかを採用していることを特徴とする請求項１、２、３、４の何れか一項に記載のフロック形成用傾斜板。
6. 各傾斜板の上端又はその近傍から下端又はその近傍に掛けて、傾斜面に沿って、隣に位置している各傾斜板の傾斜面に当接している突条を傾斜面と直交する方向に沿って複数個設けていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５の何れか一項に記載のフロック形成用傾斜板。
7. 突条が直線状であるか蛇行状であることを特徴とする請求項６記載のフロック形成用傾斜板。
8. 請求項１、２、３、４、５、６、７の何れか一項に記載のフロック形成用傾斜板を、最上部又は当該最上部に至る中途部位に設置している凝集沈澱処理槽。
9. 平行な平板同士における空間の距離であるピッチ幅を５ｍｍ以上であって５０ｍｍ以下とし、被処理水がフロック形成用傾斜板を通過する前の濁度に比し通過した後の濁度が４／５となるように、無機凝集剤注入工程における当該無機凝集剤の量を限定していることを特徴とする請求項８記載の凝集沈澱処理槽。

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