JP5127559B2 - 固液分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、水処理プロセスにおいて、懸濁物質含有原水を固体と液体とに分離する固液分離装置に関する。

水処理プロセスの一例として、重力沈降、凝集沈澱または加圧浮上等の固液分離処理が利用されている。

重力沈降や凝集沈澱では、原水に含まれる懸濁物質と水との比重を利用して沈降槽内に原水を流入し、水よりも比重の大きい懸濁物質を沈降させた後に上澄みを処理水とすることで、原水から懸濁物質と処理水とを分離している。この場合、沈降速度は懸濁物質の比重や粒子の大きさによって異なる。

沈降速度の遅い懸濁物質の場合、沈降槽の容積を大きくして沈降効率を上げたり、傾斜管や傾斜板を利用して沈降効率を上げることで、処理速度の向上を図ることもある。一方、このようにして沈降効率を上げたとしても、依然として１時間以上の滞留時間が必要である等のように滞留時間の減少には限界があり、沈降槽容積も大きい点が問題である。

また、加圧浮上では、比重が小さい固形物質や油脂等のように浮上性がある懸濁物質を、分離液の循環水等に空気を加圧溶解して分離槽に流入させ、発生した微細気泡を懸濁物質に付着させて浮上分離することで、原水から懸濁物質と処理水とを分離している。この加圧浮上では、気泡を付着させた固形物質や油脂等の懸濁物質の上昇速度は、速くても２００mm／min程度である。したがって、加圧浮上でも多くの処理時間が必要な点が問題である。

上述したように、従来の重量沈降や加圧浮上で問題であった処理速度を短縮するため、浮上性の固体粒子に凝集剤を添加し、この固体粒子に分離対象である懸濁物質を付着させ、旋回流によって懸濁物質を中心に収集して分離する方法もある（例えば、特許文献１参照）。また、旋回流の遠心力によって土砂等の比重の大きい固形物質を分離除去する技術もある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−２５１３４５号公報 特開２０００−１６７４３２号公報

しかしながら、従来の旋回流を利用する手法では、旋回流で生じる遠心力のみを利用して原水から懸濁物質（固体）と処理水（液体）とに分離することは不十分であった。すなわち、特許文献１に記載の技術は原水に凝集剤を添加することを前提とした処理に対応するものである。また、特許文献２に記載の技術は固体と液体の分離ではなく土砂の分離に関するものである。

一般に、旋回流により固液分離する方法は、重力よりも大きい遠心力を得ることができるため、沈殿槽の小型化が可能である。一方、理論上は数ミクロン単位の物質まで分離が可能であっても、実際には内部の流動の乱れや滞留時間が短い等の理由によって分離性能が十分ではないことが多い。そのため、水処理分野では、旋回流を利用する固液分離は普及していない。したがって、現在は、旋回流を利用して固液分離を短時間で行なう技術も確立していない。

上記課題に鑑み、本発明は、容易かつ短時間で原水を懸濁物質（固体）と処理水（液体）とに分離し、回収する固液分離装置を提供する。

本発明に係る固液分離装置は、流入した原水を懸濁物質と処理水とに分離する分離槽と、流入した原水が前記分離槽内で旋回するように、前記分離槽の中心より外側に設置される流入管と、微細気泡を発生し、前記分離槽に導入される前の前記原水に前記原水の比重を水の比重よりも減少させる量の微細気泡を供給する微細気泡発生装置と、前記微細気泡を含有する原水よりも比重が大きく前記分離槽内で沈殿した前記懸濁物質を排出するスラッジ排出管と、前記原水から前記懸濁物質が除去された処理水を前記分離槽から排出する処理水排出管とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、容易かつ短時間で原水を懸濁物質（固体）と処理水（液体）とに分離し、回収することができる。

本発明に係る固液分離装置は、排水等の水処理プロセスにおいて用いられる装置であって、懸濁物質を含む原水を懸濁物質と処理水とに分離する。以下に図面を用いて各実施形態に係る固液分離装置について説明する。以下の説明において、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

〈第１の実施形態〉
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る固液分離装置１ａは、分離槽１１ａと、分離槽１１ａに懸濁物質Mを含む原水を送水する送水ポンプ１２と、この原水を分離槽１１ａに流入する流入管１３と、微細気泡を発生して流入管１３中の原水に微細気泡を供給する微細気泡発生装置１４と、水よりも比重が大きく分離槽１１ａ内で沈殿した懸濁物質M1を排出するスラッジ排出管１５と、排出された懸濁物質M1が集められるスラッジ槽１６と、原水から懸濁物質M1が除去された処理水を分離槽１１ａから排出する処理水排出管１７と、排出された処理水が溜められる処理水槽１８とを備えている。

微細気泡発生装置１４は、水と空気を導入して、マイクロバブルやナノバブル等の微細気泡を発生して原水に供給する既存の装置である。

マイクロバブルは、直径が１０〜５０μｍ等のマイクロメートルのオーダーの気泡であり、気泡径が小さい。したがって、単位体積あたりの表面積が大きい特性がある。

また、マイクロバブルは、気泡が縮小して消滅する自己加圧効果を有している。すなわち、気泡径が５０μｍ以下であるマイクロバブルは自身の縮もうとする働きによって小さくなり、消滅する。このとき、消滅する瞬間の泡の内部は高温高圧になる特性がある。

さらに、マイクロバブルは、マイナスに帯電している。したがって、マイクロバブル同士が合体しにくい特性がある。

このような特性を有するマイクロバブルは、比重低減、気体溶解（効率上昇）、付着性、持続性・拡散性、圧壊（キャビテーション）等を現象を生み出すが、これらの現象の中でも、比重低減を利用して、水に多量にマイクロバブルやナノバブル等の微細気泡を供給することで、水の見掛け密度を低下させる効果を期待できる。また、水中に多量の微細気泡を供給することで、粘性を減少させる効果も期待できる。水に多量の微細気泡を含ませた場合に密度の低下や粘性の減少を可能にするのは、水と空気の密度や粘性を比較すると、空気と比較して水の方が１００倍以上大きい特性であることによる。

微細気泡発生装置１４は、図１に示すように、導入ライン１４１を介して流入管１３から固液分離の対象である原水の一部を導入すると、この原水と大気中から吸引する空気とを利用して微細気泡を発生する。また、微細気泡発生装置１４は、発生した微細気泡を含む原水を供給ライン１４２を介して、流入管１３に供給する。

微細気泡の発生方法には、狭路部にガス（空気）を供給し、その狭路部にポンプなどで発生する衝撃波（キャビテーション）を与えることにより急激な圧力変動を加えて気泡を崩壊させ、水中で微細気泡を発生する「衝撃波法」（発生した微細気泡が外的要因である圧力変動や超音波照射を受けて更に崩壊し消滅するのが圧壊）、気泡と水との旋回流差により乱流を発生させ気泡を細かく切ることで微細気泡を発生する「旋回法」、水ジェット等の機械的揃断力を与えることにより、微細気泡を発生する「揃断法」等の方法を採用することができる。

例えば、衝撃波法を採用した場合、微細気泡発生装置の内部にポンプの他には複雑な構造物が不要で微細気泡発生装置を簡単に構成することができる利点がある。したがって、例えば複数台の微細気泡発生装置を利用することも可能となり、より多量に微細気泡を発生することも容易になる。一方、旋回法を利用する場合、比較的低いガス圧でも運用できる利点がある。微細気泡発生装置１４は、これらの微細気泡の発生を原水に含まれる懸濁物質や固液分離装置１ａの設置場所等に合わせて適宜選択して利用することが出来る。

分離槽１１ａは、図３に示すように漏斗形状であって、密閉型に形成されている。この分離槽１１ａには、図２（上面図）に示すように、流入した原水が内部で旋回するように、分離槽１１ａ内の中心より外側（図２では、分離槽の内壁）に流入管１３が設置されている。

分離槽１１ａ内で流入管１３から流入した原水が矢印Fで示す方向（流れF）に旋回しているとき、分離槽１１ａ内では遠心力（力P）が外側に向く。また、分離槽１１ａ内において、図２及び図３で上述した流れFで原水が旋回しているとき、原水より比重の大きい懸濁物質M1は、図４に示すように、矢印F1で示す方向（動きF1）で移動しながら分離槽１１ａの下層に沈降する。

分離槽１１ａの下層には、図１及び図４に示すように、スラッジ排出口１５１が設けられ、このスラッジ排出口１５１にスラッジ排出管１５が接続されている。分離槽１１ａ内では原水より比重が大きいために懸濁物質M1（スラッジ）が沈澱する。固液分離装置１ａでは、スラッジ排出口１５１から沈澱した懸濁物質M1を排出することで、原水から懸濁物質M1を分離することができる。

このとき、懸濁物質M1は旋回の流れFによって分離槽１１ａの中心に集まりながら沈澱するため、スラッジ排出口１５１は、図４に示すように、分離槽１１ａにおいて、漏斗形状の下端付近に設けるのが最適である。なお、このように比重が大きく沈澱する性質の懸濁物質M1の一例としては、金属等の有価物が挙げられる。

また、分離槽１１ａには、図４に示すように、処理水排出口１７１が分離槽１１ａの中間層に位置するように処理水排出管１７が配置されている。原水から懸濁物質M1を除去して得られる処理水は、この処理水排出管１７を通り、処理水槽１８に排出される。ここで、分離槽１１ａは、上述したように密閉型であるため、原水から懸濁物質M1が分離された処理水は、流入管１３から原水が流入される圧力によって、処理水排出管１７から処理水槽１８に排出される。

このとき、固液分離装置１ａでは、微細気泡発生装置１４によって発生した微細気泡を含有する原水を分離槽１１ａに流入している。この微細気泡を多量に含有する原水（以下、「微細気泡含有原水」とする）では、微細気泡を含有したことによって微細気泡を含まない原水と比較して粘性が減少しているとともに、見掛け上の水の比重が減少している。したがって、微細気泡含有原水では外側に働く力Pが大きくなるため、固液分離装置１ａは、原水に含まれる懸濁物質が通常は沈澱しにくい比較的軽い物質であっても分離させることができる。また、分離に必要な時間も短縮することができる。

上述したように、第１の実施形態に係る固液分離装置１ａによれば、原水に微細気泡を混合し、水と比較して粘性や見かけ上の比重を減少させる。これにより、懸濁物質M1の沈降速度を短縮することができるため、結果として分離性能を向上することができる。また、理論上では数ミクロンの懸濁物質まで分離が可能であっても、実際には分離槽内部の流動の乱れや分離槽内での滞留時間が足りずに理論上のサイズの懸濁物質を分離できない問題があったが、微細気泡の混合により分離速度を短縮することで、結果的に分離効率を向上させることができる。さらに、分離槽１１ａ内では、見掛け上の外側に働く力Pが大きくなるため、原水に微細気泡を混合しない従来の分離槽と比較して、分離槽１１ａの大きさを小さくしても固液分離が可能になる。

なお、図１に示す固液分離装置１ａでは、処理水排出口１７１が分離槽１１ａの中間層に位置するように処理水排出管１７が設けられている。しかし、懸濁物質M1の性質や微細気泡の含有量等によっても処理水が得られる位置が異なる。したがって、処理水排出口１７１の位置は、懸濁物質M1の性質や微細気泡の含有量等に応じて設定することが望ましい。また、固液分離装置１ａにおいて、懸濁物質M1や微細気泡の含有量に応じて処理水排出口１７１の高さを調節することのできる調節機能を設けてもよい。その他、処理水排出口１７１の高さと懸濁物質M1の性質に合わせて、微細気泡発生装置１４が発生する微細気泡の量を調整しても同様の効果を得ることができる。

〈第２の実施形態〉
図５を用いて、本発明の第２の実施形態に係る固液分離装置１ｂについて説明する。固液分離装置１ｂは、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離装置１ａと比較して、分離槽１１ｂの形状が異なる。また、固液分離装置１ｂは、固液分離装置１ａと比較して、水よりも比重が小さく分離槽１１ｂ内で浮上した懸濁物質M2を排出するフロス排出管１９と、排出された懸濁物質M2が集められるフロス槽２０とを備えている点が異なる。

図１で上述した分離槽１１ａは、漏斗状であったが、図５に示すように、第１の実施形態に係る固液分離装置１ｂの分離槽１１ｂは、漏斗形状の上に円錐形状を合わせた形状であって、下側の漏斗形状の方が上側の円錐形状の高さがよりも長くなっている。

この固液分離装置１ｂにおいても、図２及び図３を用いて上述したように、分離槽１１ｂに流入した原水が分離槽１１ｂ内で旋回するように、分離槽１１ｂ内の中心より外側に流入管１３が設置されている。分離槽１１ｂ内では、図２及び図３に示すように、流入管１３から分離槽１１ｂに流入した原水が流れＦで旋回し、分離槽１１ｂ内では外側に向く力Pの遠心力が働く。

分離槽１１ｂ内において、図２及び図３で上述した流れＦで原水が旋回しているとき、原水より比重の小さい懸濁物質M2は、図６に示すように、矢印F2で示す方向（動きF2）で移動しながら分離槽１１ｂの上層に浮上する。また、図６では図示を省略しているが、分離槽１１ｂ内において、流れFで原水が旋回しているとき、原水より比重の大きい懸濁物質M1は、図４を用いて上述したように、矢印F1で示す方向（動きF1）で移動しながら沈降する。したがって、固液分離装置１ａは、フロス排出管１９から水より比重の小さく浮上した懸濁物質M2（フロス）を排出し、スラッジ排出管１５から水より比重の大きく沈澱した懸濁物質M1（スラッジ）を排出することで、原水中から懸濁物質M（M1, M2）を分離することができる。また、分離槽１１ｂも分離槽１１ａと同様に密閉型であるため、流入管１３から原水が流入される圧力によって、処理水が処理水排出口１７１から排出される。

ここで、懸濁物質M2は、旋回の流れFによって分離槽１１ｂの中心に集まりながら浮上する。そのため、フロス排出口１９１は、分離槽１１ｂの中心軸上に位置するように設けることで、浮上する懸濁物質M2を排出することができる。例えば、図５に示すように、分離槽１１ｂの上部の先端（頂点）付近にフロス排出口１９１を設ければよい。なお、このように比重が小さく浮上する性質の懸濁物質M2の一例としては、食品（小麦等）や油等が挙げられる。

このとき、図６に示すように、フロス排出管１９に懸濁物質M2の排出量を制御する調整弁２１を設けることにより、懸濁物質M2は分離槽１１ｂから排出されやすくなる。すなわち、フロス排出口１９１付近に懸濁物質M2が多く集まった場合には、この調整弁２１によって、分離槽１１ｂから懸濁物質M2を排出する圧力を強くすることで、懸濁物質M2を効率良く回収することができる。また、フロス排出口１９１付近に懸濁物質M2が微量しか集まっていない場合には、調整弁２１によって、懸濁物質M2を排出する圧力を弱くすることで、懸濁物質M2とともに処理水までも排出することを防ぐことができる。

上述したように、第２の実施形態に係る固液分離装置１ｂによれば、第１の実施形態に係る固液分離装置１ａと同様に、微細気泡含有原水を分離槽１１ｂに供給することにより、懸濁物質M1の沈降速度を短縮することができるため、結果として分離性能及び分離効率を向上させ、分離槽１１ｂの大きさを縮小することができる。

また、第２の実施形態に係る固液分離装置１ｂは、フロス排出管１９を備えているため、第１の実施形態に係る固液分離装置１ａの場合には分離することのできなかった比重の小さい懸濁物質M2も分離することができる。

なお、図５に示す固液分離装置１ｂでは、処理水排出口１７１が分離槽１１ａの中間層に位置するように処理水排出管１９が設けられている。しかし、懸濁物質M1,M2の性質や微細気泡の含有量等によっても処理水が得られる位置が異なる。したがって、処理水排出口１７１の位置は、懸濁物質M1,M2の性質や微細気泡の含有量に応じて設定することが望ましい。また、懸濁物質M1,M2の性質や微細気泡の含有量に応じて処理水排出口１７１の高さを調節することのできる調節機能を設けてもよい。

〈第２の実施形態の変形例〉
図５に示す第２の実施形態に係る固液分離装置１ｂは、フロス排出口１９１が分離槽１１ｂの最上部に設けられる構成であった。これに対し、図７に示すように、分離槽１１ｂの中間層にフロス排出口１９１が位置するようにフロス排出管１９を備えてもよい。図７に示すフロス排出管１９は、分離槽１１ｂの外部から侵入し、フロス排出管１９が処理水排出管１７の周囲にある。したがって、フロス排出口１９１からフロス排出管１９に進入した懸濁物質M2は、処理水排出管１７の外壁とフロス排出管１９の内壁との間を進んでフロス槽２０まで排出される。

分離槽１１ｂに流入した原水が分離槽１１ｂ内で旋回すると、原水よりも比重の軽い懸濁物質M2は中心に集まりながら浮上する。このとき、分離槽１１ｂが図６に示すような形態であるとき、懸濁物質M2の性質によっては処理水排出管１７の外壁に付着したまま浮上しにくくなることもあり、懸濁物質M2が分離槽１１ｂから排出されにくい場合もある。このような懸濁物質M2の場合、図７に示すようにフロス排出口１９１が分離槽１１ｂの中間層に位置するようにフロス排出管１９を設置した方が分離槽１１ｂから排出されやすいことがある。すなわち、懸濁物質M2が、フロス排出管１９の内壁と処理水排出管１７の外壁との間の狭い空間を通る方が上に流れやすくなり、排出されやすいことがある。

また、図７に示すフロス排出管１９には、フロス排出口１９１から内側に侵入せずにフロス排出管１９の外壁に付着した懸濁物質M2が内側に侵入するための孔１９２が複数形成されていてもよい。フロス排出管１９の外壁に付着した懸濁物質M2は、分離槽１１ｂ内の原水の動きによっていずれかの孔１９２からフロス排出管１９の内側に侵入する。

さらに、図７に示すフロス排出管１９には、分離槽１１ｂの最上部付近にも懸濁物質M2が内側に侵入するための孔１９３が形成されていてもよい。フロス排出口１９１又は孔１９２からフロス排出管１９の内部に侵入しなかった懸濁物質M2は、分離槽１１ｂの上部へ浮上し、この孔１９３からフロス排出管１９の内側に侵入する。

上述したように、第２の実施形態の係る固液分離装置１ｂの変形例では、排出されにくい懸濁物質M2であっても排出しやすくすることができる。

〈第３の実施形態〉
図８を用いて、本発明の第３の実施形態に係る固液分離装置１ｃについて説明する。固液分離装置１ｃは、図５を用いて上述した第２の実施形態に係る固液分離装置１ｂと比較して、流入管１３に吸着剤を供給して原水に吸着剤を添加する吸着剤供給装置２２と、原水中に吸着剤が均一に混ざるように吸着剤を含有する原水を攪拌するラインミキサ２３とを、微細気泡発生装置１４の前段に備えている点が異なる。

吸着剤供給装置２２は、所定量の吸着剤を蓄積しており、流入管１３に供給される原水に含まれる懸濁物質Mの種類や量に応じた種類や量の吸着剤を原水に供給する。吸着剤供給装置２２が原水に添加する吸着剤は、原水中に含まれ、その性質上、分離槽１１ｂ内において、原水の旋回のみによっては沈澱分離又は浮上分離しにくい懸濁物質Mを吸着する性質を有する物質である。吸着剤の一例として、NO_Xを還元する直径１〜２mm程度の銀や酸化アルミのボールや、油分、色素又は臭気物質等を吸着する粉末活性炭や粒状活性炭等が考えられる。

ラインミキサ２３は、吸着剤を含有する原水（以下、「吸着剤含有原水」とする）を攪拌する直線形状の攪拌機である。このラインミキサ２３によって吸着剤含有原水、原水中の全ての懸濁物質Mが吸着剤に吸着されるようにする。このラインミキサ２３は必須の構成ではないが、ラインミキサ２３によって攪拌した方が原水中の懸濁物質Mが吸着剤に吸着されやすい。

ラインミキサ２３によって攪拌された吸着剤含有原水は、流入管１３を介して分離槽１１ｂに流入される。分離槽１１ｂ内において、原水が旋回すると、図４及び図６で上述したように、原水中の吸着剤に吸着された懸濁物質Mは、吸着剤の性質に応じて沈澱又は浮上する。すなわち、懸濁物質Mを吸着した吸着剤が原水の比重より重い場合には、分離槽１１ｂ内で下層に沈澱するが、原水の比重よりも軽い場合には上層に浮上する。

このように分離槽１１ｂ内で沈澱した吸着剤はスラッジ排出管１５からスラッジ槽１６に排出される。または、分離槽１１ｂ内で浮上した吸着剤はフロス排出管１９からフロス槽２０に排出される。

上述したように、第３の実施形態に係る固液分離装置１ｃにおいても、第２の実施形態に係る固液分離装置１ｂと同様に、微細気泡含有原水を分離槽１１ｂに供給することにより、懸濁物質M1の沈降速度を短縮することができるため、結果として分離性能及び分離効率を向上させ、また、分離槽１１ｂの大きさを縮小することができる。

また、第３の実施形態に係る固液分離装置１ｃは、吸着剤を添加することによって、上述した固液分離装置１ｂと比較して、吸着剤によって沈降又は浮上に必要な時間をさらに短縮し、分離性能及び分離効率を向上させ、分離槽１１ｂの大きさをさらに縮小することができる。また、懸濁物質の性質のみでは沈降又は浮上しない場合でも、沈降又は浮上させることができるため、分離性能及び分離効率を向上させることができる。

なお、原水中に懸濁物質M自体の性質で沈殿又は浮上し、吸着剤に吸着される必要のない物質が含まれている場合、分離槽１１ｂ内では、懸濁物質Mを吸着した吸着剤の他、吸着剤に吸着されない他の懸濁物質Mも沈澱又は浮上して分離槽１１ｂから排出される。

また、この固液分離装置１ｃにおいても、懸濁物質Mの性質、微細気泡の含有量、吸着剤の性質等に応じて処理水排出口１７１の位置を決めることが望ましい。

〈第４の実施形態〉
図９を用いて、本発明の第４の実施形態に係る固液分離装置１ｄについて説明する。固液分離装置１ｄは、図５を用いて上述した第２の実施形態に係る固液分離装置１ｂと比較して、導入ライン１４１を備えず、処理水排出管１７から微細気泡発生装置１４に処理水を供給する循環ライン２４を備えている点が異なる。

一般的には、懸濁物質を含む水よりも、清澄な水を利用したほうが、同じ動力で微細気泡を発生させたとしても、多量の微細気泡を発生させることができる。したがって、固液分離装置１ｄは、図９に示すように、微細気泡発生装置１４において、懸濁物質含有原水ではなく、処理水を利用して微細気泡を発生させることで、同じ動力であっても、より多量の微細気泡を発生させる。

上述したように、第４の実施形態に係る固液分離装置１ｄにおいても、第２の実施形態に係る固液分離装置１ｂと同様に、微細気泡含有原水を分離槽１１ｂに供給することにより、懸濁物質M1の沈降速度を短縮することができるため、結果として分離性能及び分離効率向上させ、また、分離槽１１ｂの大きさを縮小することができる。

また、第４の実施形態に係る固液分離装置１ｄは、清澄な処理水を利用して微細気泡を発生させるため、原水を利用して微細気泡を発生させるよりも多量の微細気泡を発生させることができる。したがって、上述した固液分離装置１ｂと比較して、水の粘性を大きくし、比重を大きくすることができるため、懸濁物質M1の沈澱速度をさらに短縮し、分離回収効率を向上させることができる。

なお、図９の例では、処理水排出管１７から微細気泡発生装置１４に処理水を供給している。一方、清澄な水で微細気泡を発生させる方法であれば同一の効果を得ることができるため、例えば処理水槽１８から微細気泡発生装置１４に処理水供給する方法であっても同一の効果を得ることができる。また、懸濁物質Mが洗剤成分等のように清澄な水よりも微細気泡を多く発生させることができる性質を有していれば、処理水を循環させる必要はない。

〈第５の実施形態〉
図１０を用いて、本発明の第５の実施形態に係る固液分離装置１ｅについて説明する。固液分離装置１ｅは、図５を用いて上述した第２の実施形態に係る固液分離装置１ｂと比較して、流入管１３から微細気泡発生装置１４に原水を導入する導入ライン１４１を備えず、流入管１３に原水を送水する送水ポンプ１２から直接、微細気泡発生装置１４に原水を導入する導入ライン２５を備えている点が異なる。

送水ポンプ１２は、大きな動力によって原水を分離槽１１ｂに送水している。したがって、この送水ポンプ１２から流入管１３を介して強い流速の原水を分離槽１１ｂに送水するとともに、導入ライン２５を介して強い流速の原水を微細気泡発生装置１４にも送水している。また、微細気泡発生装置１４でも、内部にポンプを有し、ポンプで発生させる圧力を利用して微細気泡を発生することがある。図１０に示す固液分離装置１ｅでは、微細気泡発生装置１４の内部にポンプを有していない場合であっても、送水ポンプ１２が原水を分離槽１１ｂに送水するために発生した流速を利用して微細気泡を発生させることができる。したがって、送水ポンプ１２の動力を有効に利用することができる。

上述したように、第５の実施形態に係る固液分離装置１ｅにおいても、第２の実施形態に係る固液分離装置１ｂと同様に、微細気泡含有原水を分離槽１１ｂに供給することにより、懸濁物質M1の沈降速度を短縮することができるため、結果として分離性能及び分離効率を向上させ、また、分離槽１１ｂの大きさを縮小することができる。

また、第５の実施形態に係る固液分離装置１ｅは、原水を分離槽１１ｂに送水する送水ポンプ１２で発生した流速を利用して微細気泡を発生させることができるため、送水ポンプ１２を有効に利用することができるとともに、微細気泡発生装置１４の構成を簡易にすることができる。

〈第６の実施形態〉
図１１を用いて、本発明の第６の実施形態に係る固液分離装置１ｆについて説明する。固液分離装置１ｆは、図５を用いて上述した第６の実施形態に係る固液分離装置１ｆと比較して、送水ポンプ１２の後段に微細気泡発生装置１４を備えず、送水ポンプ１２の前段に微細気泡発生装置１４を備えている点が異なる。

固液分離装置１ｆは、図１１に示すように、送水ポンプ１２の前段に配置される微細気泡発生装置１４で発生された微細気泡を原水に含有させ、この微細気泡含有原水を送水ポンプ１２で分離槽１１ｂに送水する。上述したように、送水ポンプ１２で送水する原水に微細気泡発生装置１４で発生させた微細気泡を含有するよりも、図１１に示すように、微細気泡含有原水を送水ポンプ１２で分離槽１１ｂ内に送水する方が分離槽１１ｂ内で微細気泡の濃度が安定するとともに、微細気泡が均一になることがある。

上述したように、第６の実施形態に係る固液分離装置１ｆにおいても、第２の実施形態に係る固液分離装置１ｂと同様に、微細気泡含有原水を分離槽１１ｂに供給することにより、懸濁物質M1の沈降速度を短縮することができるため、結果として分離性能及び分離効率を向上させ、また、分離槽１１ｂの大きさを縮小することができる。

また、第６の実施形態に係る固液分離装置１ｆは、送水ポンプ１２の前段に微細気泡発生装置１４を備えて原水に微細気泡を含有させ、この微細気泡含有原水を分離槽１１ｂに送水するため、第２の実施形態に係る固液分離装置１ｂと比較して、分離槽１１ｂ内で微細気泡の濃度が安定するとともに均一となり、懸濁物質の沈降速度をさらに短縮することができる。

なお、図８〜１１に示す固液分離装置１ｃ〜１ｆは、図５で上述した固液分離装置１ｂと同様に、分離槽１１ｂを備え、フロス排出管１９及びフロス槽２０を備えている。一方、原水中に浮上する性質の懸濁物質M2を有さない場合には、図１で上述した固液分離装置１ａと同様に、円錐形の分離槽１１ａを備え、フロス排出管１９及びフロス槽２０を備えていなくてもよい。このような場合には、全ての懸濁物質Mはスラッジ排出管１５から回収する。また、図８〜１１に示す固液分離装置１ｃ〜１ｆの各構成を適宜組み合わせてもよい。

第１の実施形態に係る固液分離装置の構成を説明する図である。 図１の固液分離装置の分離槽に流入した原水の旋回を説明する上面図である。 図１の固液分離装置の分離槽に流入した原水の旋回を説明する側面図である。 分離槽内における水より比重が大きい懸濁物質の動きを説明する図である。 第２の実施形態に係る固液分離装置の構成を説明する図である。 分離槽内における水より比重が小さい懸濁物質の動きを説明する図である。 第２の実施形態の変形例に係る固液分離装置の構成を説明する図である。 第３の実施形態に係る固液分離装置について説明する図である。 第４の実施形態に係る固液分離装置について説明する図である。 第５の実施形態に係る固液分離装置について説明する図である。 第６の実施形態に係る固液分離装置について説明する図である。

符号の説明

１ａ〜１ｆ…固液分離装置
１１ａ，１１ｂ…分離槽
１２…送水ポンプ
１３…流入管
１４…微細気泡発生装置
１４１…導入ライン
１４２…供給ライン
１５…スラッジ排出管
１５１…スラッジ排出口
１６…スラッジ槽
１７…処理水排出管
１７１…処理水排出口
１８…処理水槽
１９…フロス排出管
１９１…フロス排出口
２０…フロス槽
２１…調整弁
２２…吸着剤供給装置
２３…ラインミキサ
２４…循環ライン
２５…導入ライン

Claims (5)

1. 流入した原水を懸濁物質と処理水とに分離する分離槽と、
   前記分離槽内で前記流入した原水が旋回するように、前記分離槽の中心より外側に設置される流入管と、
   前記原水に含まれる特定の懸濁物質を吸着する前記原水より比重の大きい吸着粒子または前記原水より比重の小さい吸着粒子の少なくともいずれか一方を前記原水に供給する吸着粒子供給装置と、
   微細気泡を発生し、前記分離槽に導入される前の前記原水に前記原水の比重を水の比重よりも減少させる量の微細気泡を供給する微細気泡発生装置と、
   前記微細気泡を含有する原水よりも比重が大きい吸着粒子が供給された場合、前記懸濁物質を吸着して前記分離槽内で沈澱した吸着粒子を排出するスラッジ排出管と、
   前記分離槽の中心軸に沿って配置され、前記原水から前記懸濁物質が除去された処理水を前記分離槽から排出する処理水排出管と、
   前記処理水排出管が内側に配置され、前記処理水排出管が処理水を排出する処理水排出口よりも高い位置に前記懸濁物質を排出するフロス排出口を有するとともに、前記フロス排出口から排出されない懸濁物質が内部に進入するための孔を壁面に有し、前記微細気泡を含有する原水よりも比重が小さい吸着粒子が供給された場合、前記懸濁物質を吸着して前記分離槽内で浮上した吸着粒子を排出するフロス排出管と、
   を備えることを特徴とする固液分離装置。
2. 前記フロス排出管に設けられ、圧力を調整して前記フロス排出口の周囲に浮遊する前記懸濁物質を前記分離槽から排出する圧力調整弁を備えることを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
3. 前記分離槽から前記処理水排出管に排出された処理水を採取し、微細気泡発生用の液体として前記微細気泡発生装置に循環する循環ラインを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の固液分離装置。
4. 前記流入管に接続され、水流を発生して前記分離槽に原水を供給するポンプを備え、
   前記微細気泡発生装置には、前記ポンプによって発生された水流の一部の原水が導入され、前記水流を利用して微細気泡を発生することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の固液分離装置。
5. 前記流入管に接続され、水流を発生して前記分離槽に原水を供給するポンプを備え、
   前記微細気泡発生装置は、前記ポンプの前段に配置され、前記ポンプは微細気泡を含有する原水を前記分離槽に供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の固液分離装置。

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