JP5172294B2 - 濁水浄化装置 - Google Patents
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Description
例えば、特に凝集剤を用いずに大型の沈殿槽を用いて濁水から固形分を分離する技術がある。下水処理場でも基本的には一次処理としてこの技術が用いられる。濁水中の固形成分をゆっくりと沈殿させ、上澄み水とフロックを分離するものである。
濁水中に懸濁している固形浮遊を凝集剤により凝集させてフロック化し、大きくなったフロックを沈殿させ、上澄み水を排水し、溜まった汚泥を廃棄するものである。
凝集剤を用いた濁水処理では、いかに素早く濁水中に浮遊している固形物を凝集して大きな粒径とし、重力で沈殿させることがポイントである。凝集が速やかに行われれば処理効率が向上する。
従来技術の凝集剤としては、例えば、PAC(ポリ塩化アルミニウム)剤や高分子凝集剤などが広く用いられている。
従来技術では、電気エネルギーを使い、モーターにより濁水と凝集剤を機械的に混合することが行われている。例えばミキサー装置などを配管の途中に設ける。
その従来技術として、例えば、特開2007−069179号公報、特開2003−012151号公報、特開平08−047317号公報に記載されているものを例として挙げることができる。
特開2007−069179号公報に開示された技術は、パイプを螺旋状に曲げてその中を濁水と凝集剤の混合水を流すことにより混合水が螺旋状のパイプ内を流れる際の遠心力を用いてかき混ぜるとされている。直線状のパイプに比べて濁水と凝集剤の混合が進むことは確かである。
しかし、螺旋状となったパイプ内を落下するのみでは十分な遠心力を発生させることは難しく、濁水と凝集剤の混合が十分に行われるとは言えない。
また、特開2007−069179号公報に開示された技術では配管を流れる時間の中で凝集反応時間を十分に確保するためにはパイプを何重にも螺旋状に成形しなければならず、コストが高くなるという問題である。
しかし、パイプ内の中心軸を回転中心として回転させるのみではまだ十分な乱流を発生させるには至らず改善の余地がある。
また、パイプの内部に螺旋状にねじった板状体を設けるように製作するのは難しいため、製作コストの向上を招いてしまう。
また、特開2003−012151号公報および特開平08−047317号公報に開示された技術では配管を流れる時間の中で凝集反応時間を十分に確保するためにはパイプの長さを長くせざるを得ず、コストが高くなるという問題である。
また、本発明は、配管を流れる凝集剤と濁水との凝集反応時間を十分に確保できる濁水浄化装置を提供することを目的とする。
濁水中の浮遊固形分を凝集剤によりフロックとして水分と分離し、濁水を浄化させる濁水浄化装置であって、
前記濁水の取水口から沈殿処理部につながる排水口まで導通する配管と、
前記配管の途中に設けられた前記凝集剤の投入部と、
前記配管を沿わせるガイド管と、
前記濁水を前記配管の中に流し込む水圧を与えるポンプ装置を備え、
前記ガイド管を螺旋形状に曲げて螺旋状のガイドを形成するとともに、前記螺旋形状に曲げられた前記ガイド管に対して前記配管をさらに螺旋状に巻き付けて形成したことを特徴とする。
上記構成により、螺旋形状に曲げられたガイド管に対して配管をさらに螺旋状に巻き付けて形成したことにより濁水が流れる配管が大きな螺旋形のガイドに沿ってマクロに大きく螺旋回転しつつガイドの進行方向に対してさらに小さくミクロにも螺旋回転しつつ凝集剤と濁水が交じり合うため、混合時間を長く確保することができるとともに細かい乱流が発生するために凝集剤と濁水の十分な混合を行うことができる。
上記構成により、配管にポンプにより加圧注入された濁水が配管の壁面に沿うように回転しながら配管を進むことができ、凝集剤と濁水の混合をすみやかに開始することができる。
なお、前記ガイド管の螺旋形状は10から30度の勾配角度で下降する螺旋形状となっていることが好ましい。
上記構成により、配管中を流れる濁水と凝集剤に対して適宜な箇所においてさらに渦巻状の回転を与えることができる。
上記構成により、凝集剤と濁水の混合の結果により生じている比重の大きなフロック塊を沈殿タンク槽内の渦流により沈殿タンク槽の中央下面付近に効率的に集めることができ、外部に排出することができる。
また、斜め上方に取り付けられた前記取水パイプの横断面において底面側に窪みを設けておき、前記取水パイプ内で沈降した前記微細フロックを前記窪みによる溝をつたわせて斜め下方に移動させ、前記沈殿タンク槽に戻す構成となっていることが好ましい。
上記構成により、大きなフロック塊が沈降した後の上澄み水が取水パイプ内を斜め上方にゆっくりと移動し、その際に小さなフロックは沈降して取水パイプ内の底面の溝をつたわって沈殿タンク槽内に回収することができる。
前記濾過槽が、第1の濾過槽と、前記第1の濾過槽に連結された第2の濾過槽と、前記第2の濾過槽に連結された浄水排水口とを備え、
前記第1の濾過槽と前記第2の濾過槽の間の連結部に前記微細フロックを濾す第1のフィルターと、前記第2の濾過槽と前記浄水排水口の間の連結部に前記微細フロックを濾す第2のフィルターを備え、
前記取水パイプの排水口から取り入れられた前記濁水が、前記第1の濾過槽に滞留させることにより前記微細フロックを底部に蓄積させつつその上澄み水のみを前記第1のフィルターに通し入れて微細フロックを濾し取った後前記第2の濾過槽に注入し、前記第2の濾過槽に滞留させることにより前記微細フロックを底部に蓄積させつつその上澄み水のみを前記第2のフィルターに通し入れて微細フロックを濾し取った後の浄水を排水する構造とすることが好ましい。
上記構成により、大きなフロック塊が取り除かれた後の上澄み水が、第1の濾過槽および第2の濾過槽に滞留することにより微細フロックを沈降させるとともにその上澄み水を第1のフィルターと第2のフィルターの2つのフィルターを通すことにより微細フロックを濾し取り、浄水のみを排水することができる。
濁水中の浮遊固形分を凝集剤によりフロックとして水分と分離し、濁水を浄化させる濁水浄化装置であって、
前記濁水の取水口から沈殿処理部につながる排水口まで導通する配管と、
前記配管の途中に設けられた前記凝集剤の投入部と、
前記濁水を前記配管の中に流し込む水圧を与えるポンプ装置を備え、
前記濁水の取水口から前記沈殿処理部への排水口に至るまでの前記配管において、その流路が垂直下方に設けられているポイントにおいて、前記配管の流路を2つに分岐させる分岐管と前記分岐管のそれぞれの枝出口につながる枝の配管からなる分岐ポイントを備え、前記分岐ポイントの前記枝の配管の下流にさらに流路を分岐する前記分岐ポイントを設け、前記濁水の流路を少なくとも2回分岐させること特徴とするものである。
上記構成により、流路を分岐する分岐ポイントに対して垂直に落下した濁水が分岐管に当たってから左右に分かれ、さらに分岐したそれぞれの配管の下流でもさらなる分岐ポイントがあり、その分岐管に当たってから左右に分かれるので、分岐管への衝突と左右への分岐という流路の変化により、凝集剤と濁水が交じり合い、混合時間を長く確保することができるとともに細かい乱流が発生するために凝集剤と濁水の十分な混合を行うことができる。
また、前記沈殿処理部の濾過槽に対して前記濁水を送出する手前に混合槽となる沈殿タンク槽を設け、前記分岐ポイントを経た前記枝の配管の出口が前記沈殿タンク槽の内部に導かれる構成とし、前記枝の配管の出口から噴出した前記濁水によって前記沈殿タンク槽内で渦流が形成されるよう、前記枝の配管の出口を設けることも好ましい。沈殿タンク槽内の渦流の中でさらに混合攪拌が進む。
また、凝集剤としては、PAC(ポリ塩化アルミニウム)剤と無機凝集剤を含むものとすることができる。
本発明の濁水浄化装置100は、濁水中の浮遊固形分を凝集剤によりフロックとして水分と分離し、濁水を浄化させる濁水浄化装置である。
図1は、ポンプ装置、凝集剤投入部、配管、ガイド管の一部を側面から示した図である。図2は同構成要素の一部を平面から示した図である。図3はポンプと配管の連結部分を分かりやすく示した拡大図である。
図1および図2に示すように、濁水浄化装置100は、ポンプ装置10、凝集剤投入部20、配管30、ガイド管40を備えている。
第1の凝集剤の例は、PAC(ポリ塩化アルミニウム)と高分子有機凝集剤を配合したものが挙げられる。
第2の凝集剤の例は、PAC(ポリ塩化アルミニウム)と無機凝集剤を配合したものが挙げられる。
PACは、ポリ塩化アルミニウムを主成分とするがその他様々な成分を配合したものが各凝集剤メーカーから市場に提供されている。
高分子有機凝集剤としては、例えば、ポリアミン系やポリDADMAC系などの有機凝集剤が挙げられる。
無機凝集剤としては、例えば、アルミナ・けい酸塩を主体とする天然鉱物と硫酸カルシウムを主成分とする無機凝集剤などが挙げられる。この無機凝集剤に関しては、特開平10−165825号公報に詳しい。特開平10−165825号公報開示の無機凝集剤は濁水中の固形不要成分を素早くフロックとして凝集する性質に優れており、本発明の濁水浄化装置100の濁水の浄化処理能力が高く発揮される。
直管31は、ポンプ10につながる濁水の取水口と凝集剤投入部20からの凝集剤の取り入れ口を備えている。
第1の効果は、スネーク管34内部を流れる濁水と凝集剤の混合液を良く攪拌混合して十分に凝集反応を起こさせる効果である。つまり、スネーク管34内部で濁水と凝集剤が回転することにより良く攪拌混合される。
第2の効果は、濁水浄化装置100の装置筐体が小さいものであっても、スネーク管34内部を流れる濁水と凝集剤の混合液を沈殿タンク槽50に導入するまでの時間を確保する効果である。螺旋状に長い経路が確保されたガイド管40の周囲をさらに螺旋状に巻かれたスネーク管34が流路となっているためスネーク管34の長さが長く確保され、スネーク管34内部を流れる濁水と凝集剤の混合液がスネーク管34を通過する時間が長く確保される。例えば、20秒程度を要するようにガイド管40の螺旋径と螺旋回数、スネーク管34の螺旋回数を設計して製造する。
図4は、本発明の濁水浄化装置100は、沈殿処理部の各構成を模式的に示す図である。
図4に示すように、本発明の濁水浄化装置100は、沈殿処理部として、沈殿タンク槽50、フロック排出孔51、取水パイプ60、第1の濾過槽71、第2の濾過槽72、第1のフィルター81、第2のフィルター82を備えている。
図5は、配管30の排水口が設けられている沈殿タンク槽50の横断面を模式的に示す図である。配管30の排水口が沈殿タンク槽50に対して斜めに取り付けられ、配管30の排水口から噴出された濁水は沈殿タンク槽50の側壁に沿うように回るため、図4および図5に示すように濁水の勢いと角度により沈殿タンク槽50内部に大きな渦巻きが形成される。渦巻きが形成されると重くなったフロック塊は渦の中心に沈んで行き効率的に沈殿タンク槽50の底面に堆積してゆく。
沈殿タンク槽50の中央下面付近には渦流により沈降したフロックを取り出すフロック排出孔51が設けられている。
つまり、PAC(ポリ塩化アルミニウム)や高分子凝集剤などの凝集剤を用いて凝集させたフロックには高分子有機物が含まれているため、産業廃棄物となり環境問題からそのまま土中などに廃棄することができず産業廃棄物処理コストがかかってしまう。土木工事などでは大量のフロックが発生するため、このフロックを産業廃棄物処理することはコスト高を招くこととなってしまう。しかし、無機凝集剤を用いることとすれば、形成したフロックは有機成分がないため産業廃棄物とはならず、そのまま土中に埋めることが可能であり、土嚢に封入する残土として利用できればコスト高を招くことがなく好ましい。
取水パイプ60の排水口が濾過槽の取水口につながり、沈殿タンク槽50の上澄み水が濾過槽に投入される。濾過槽は、第1の濾過槽71と第2の濾過槽72を備えており、第1の濾過槽71から第2の濾過槽72に連結され、第2の濾過槽72からさらに浄水排水口90に連結されている。第1の濾過槽71と第2の濾過槽72の間の連結部に微細フロックを濾す第1のフィルター81が設けられ、第2の濾過槽72と浄水排水口90の間の連結部に微細フロックを濾す第2のフィルター81が設けられている。
まず、取水パイプ60の排水口から投入される水量に対して第1の濾過槽71の容量が大きいので、取水パイプ60の排水口から取り入れられた濁水が第1の濾過槽71の左室から右室にかけてしばらく滞留され、微細フロックが底部に蓄積される。第1の濾過槽71を上昇する上澄み水は第1のフィルター81を通過し、ほとんどの微細フロックが濾し取られる。第1のフィルター81で濾過され微細フロックを濾し取られた上澄み水のみが第2の濾過槽72に流入する。再び、第2の濾過槽の左室から右室にかけてしばらく滞留され、微細フロックが底部に蓄積される。第2の濾過槽72を上昇する上澄み水は第2のフィルター82を通過し、さらに残存していた微細フロックが濾し取られる。
濾過槽を通過した水分は浄化されており、浄水のみが浄水排水口90から排出される。
実施例2にかかる濁水浄化装置は、配管内部を通過する濁水の回転をさらにアシストするための回転羽根体を設けた構成例である。
実施例2にかかる濁水浄化装置は、渦巻状の回転を与える回転羽根体を備えた短管を配管の途中の任意の複数箇所に設けたことを特徴とする。
図6に示すように、濁水浄化装置100bの配管30の途中の任意の複数箇所に継手短管33を設け、その内部に回転羽根体331が設けられている。回転羽根体331は継手短管33の内部で濁水に対して回転を与えるようにねじられて形成されており、この回転羽根体331を通過する濁水がねじられて螺旋回転力が与えられるようになっている。
この継手短管33を配管30の途中の任意の複数箇所に設けておくことにより濁水が配管30内部で螺旋回転する。
実施例3にかかる濁水浄化装置は、配管の流路が垂直下方に設けられているポイントにおいて、前記配管の流路を左右2つに分岐させる分岐管と分岐管のそれぞれの枝出口につながる枝の配管からなる分岐ポイントを備え、分岐ポイントの枝の配管が下流において垂直下方に曲げられ、配管の流路が垂直下方に設けられているポイントにおいてさらに流路を左右2つに分岐させる前記分岐ポイントを設けた構成例である。
図7は、実施例3にかかる濁水浄化装置100cの構成のうち配管部分を模式的に示した図である。実施例1と同様、沈殿槽50など沈殿処理部分については図示していない。
20 凝集剤投入部
21 レジューサー
30 配管
31 直管
32 エルボ管
33 継手短管
331 回転羽根体
34 スネーク管
40 ガイド管
50 沈殿タンク槽
51 フロック排出孔
60 取水パイプ
71 第1の濾過槽
72 第2の濾過槽
81 第1のフィルター
82 第2のフィルター82
90 浄水排水口
Claims (12)
- 濁水中の浮遊固形分を凝集剤によりフロックとして水分と分離し、濁水を浄化させる濁水浄化装置であって、
前記濁水の取水口から沈殿処理部につながる排水口まで導通する配管と、
前記配管の途中に設けられた前記凝集剤の投入部と、
前記配管を沿わせるガイド管と、
前記濁水を前記配管の中に流し込む水圧を与えるポンプ装置を備え、
前記ガイド管を螺旋形状に曲げて螺旋状のガイドを形成するとともに、前記螺旋形状に曲げられた前記ガイド管に対して前記配管をさらに螺旋状に巻き付けて形成したことを特徴とする濁水浄化装置。 - 前記濁水の取水口が前記配管に対して斜めに取り付けられ、前記濁水の取水口から噴出された前記濁水の水流の勢いと角度により前記配管の内部に渦流を発生させることを特徴とする請求項1に記載の濁水浄化装置。
- 前記ガイド管の螺旋形状が10から30度の勾配角度で下降する螺旋形状となっていることを特徴とする請求項1または2に記載の濁水浄化装置。
- 内部を通過する前記濁水に対して渦巻状の回転を与える回転羽根体を備えた短管を前記配管の途中の任意の複数箇所に設けたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の濁水浄化装置。
- 前記沈殿処理部が、円筒形の沈殿タンク槽と、濾過槽とを備え、
前記配管の排水口が前記沈殿タンク槽に対して斜めに取り付けられ、前記配管の排水口から噴出された前記濁水の水流の勢いと角度により前記沈殿タンク槽の内部に渦流を発生させるとともに、前記沈殿タンク槽の中央下面付近に前記渦流により沈降した前記フロックを取り出すフロック排出孔を設けたことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の濁水浄化装置。 - 前記沈殿タンク槽の上面付近に取水パイプが斜め上方に向けて取り付けられ、前記取水パイプを斜め上方に上昇する前記濁水中に含まれる微細フロックを前記取水パイプ内で沈降させ、前記取水パイプの底面を斜め下方に落として前記沈殿タンク槽に戻すことを特徴とする請求項5に記載の濁水浄化装置。
- 斜め上方に取り付けられた前記取水パイプの横断面において底面側に窪みを設けておき、前記取水パイプ内で沈降した前記微細フロックを前記窪みによる溝をつたわせて斜め下方に移動させ、前記沈殿タンク槽に戻すことを特徴とする請求項6に記載の濁水浄化装置。
- 前記取水パイプの排水口が前記濾過槽の取水口につながり、
前記濾過槽が、第1の濾過槽と、前記第1の濾過槽に連結された第2の濾過槽と、前記第2の濾過槽に連結された浄水排水口とを備え、
前記第1の濾過槽と前記第2の濾過槽の間の連結部に前記微細フロックを濾す第1のフィルターと、前記第2の濾過槽と前記浄水排水口の間の連結部に前記微細フロックを濾す第2のフィルターを備え、
前記取水パイプの排水口から取り入れられた前記濁水が、前記第1の濾過槽に滞留させることにより前記微細フロックを底部に蓄積させつつその上澄み水のみを前記第1のフィルターに通し入れて微細フロックを濾し取った後前記第2の濾過槽に注入し、前記第2の濾過槽に滞留させることにより前記微細フロックを底部に蓄積させつつその上澄み水のみを前記第2のフィルターに通し入れて微細フロックを濾し取った後の浄水を排水することを特徴とする請求項6または7に記載の濁水浄化装置。 - 前記濁水の取水口から前記沈殿処理部への排水口に至るまでの前記配管の流路において、前記配管の流路が垂直下方に設けられているポイントにおいて、前記配管の流路を左右2つに分岐させる分岐管と前記分岐管のそれぞれの枝出口につながる枝の配管からなる分岐ポイントを備え、前記分岐ポイントの前記枝の配管が下流において垂直下方に曲げられ、前記配管の流路が垂直下方に設けられているポイントにおいてさらに流路を左右2つに分岐させる前記分岐ポイントを設け、前記濁水の流路を少なくとも2段階で分岐させること特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の濁水浄化装置。
- 前記沈殿処理部の濾過槽に対して前記濁水を送出する前に混合攪拌する混合槽となる沈殿タンク槽を設け、前記分岐ポイントの枝の配管の出口が前記沈殿タンク槽の内部に導かれる構成とし、前記枝の配管の出口から噴出した前記濁水によって前記沈殿タンク槽内で渦流が形成されるよう、前記枝の配管の出口を設けたことを特徴とする請求項9に記載の濁水浄化装置。
- 前記凝集剤が、PAC(ポリ塩化アルミニウム)剤と有機高分子凝集剤を含むものである請求項1から10のいずれか1項に記載の濁水浄化装置。
- 前記凝集剤が、PAC(ポリ塩化アルミニウム)剤と無機凝集剤を含むものである請求項1から10のいずれか1項に記載の濁水浄化装置。
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