JP5619379B2 - 固液分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、上水、下水、産業廃水、農業集落排水等の一次処理、または生物処理による二次処理で発生した汚泥等の固形物と分離液とが混合している原水について、汚泥と分離液とを固液分離するための固液分離装置に関するものである。

上記のような固液分離をする方法は、その目的に応じて、一般に、沈殿による固液分離（分離液回収）と濃縮とに大別される。
先ず、沈殿による固液分離は、汚泥等の固形物と分離液等の液体とが混合している原水について、重力によって汚泥を沈降させて原水から汚泥を分離する方法である。この沈殿による固液分離では、主に、次の重力式と機械式の２つの方法がある。
重力式は、汚泥を沈殿させるための沈殿槽、凝集沈殿槽等を用いるものである。
機械式は、膜分離、常圧（加圧）による浮上分離等の処理を行うものであるが、通常、多くのエネルギーを消費する。

他方、濃縮による固液分離は、固形物である汚泥をさらに濃縮する方法で、上述した沈殿による固液分離と同様に、大別して以下の重力式と機械式の２つの方法がある。
重力式は一般的な方法であり、重力濃縮槽、凝集濃縮槽、または沈殿槽等を用いて実施される。これらの重力濃縮槽、凝集濃縮槽、または沈殿槽等は、汚泥を重力によって沈降させて固液分離するので、汚泥を濃縮するためのエネルギーを必要としない。
また、機械式は、遠心式、常圧浮上式、またはベルト式等があり、遠心式すなわち遠心分離法を採用する場合が比較的多い。この遠心分離法は、比重が１よりも大きな汚泥について、回転する遠心分離機によって分離するため、エネルギーを多く消費する。なお、常圧浮上式は、原水に起泡剤を添加し、微細気泡を発生させて汚泥を気泡と共に浮上させるものであって、汚泥の見かけ比重を１よりも小さくして汚泥を分離濃縮するものである。
そして本願出願人は、前述した既存固液分離技術の課題を解決する新たな固液分離装置を開発して、既に特許出願を行っている（特許文献３参照）。

特開2007-105596号公報 特開2009-28665号公報 特開2006-263670号公報

上述した固液分離技術では、次のような問題があった。
（１）重力式は、維持管理が容易で実施費用が低コストである利点を有する反面、処理時の原水の性状の相違に対応して、固液分離後に得られる汚泥や分離液の性状が変動し、一定にはならない。そのため、原水によって処理性能にばらつきが生じる。
また、濃縮濃度が比較的低いため汚泥発生量が多く、汚泥処分量の増加によって処分費が高くなり、かつ、分離液水質の悪化によって水処理系に悪影響を与えるおそれがあった。

さらに、固液分離性能や濃縮性能向上のため、沈殿池や重力濃縮槽にかき寄せ機を設置した場合、これに固液分離促進手段であるピケットフェンスを付加することがあった。図
１８に示す従来装置では、駆動機１０１で駆動されるかき寄せ機１０２を設置し、このかき寄せ機１０２にピケットフェンス１００を取り付けたものであり、ピケットフェンス１００は、通常、棒状あるいはアングル状であり、かき寄せ機１０２と共に槽１０３内を移動する。この装置におけるピケットフェンス１００は、ゆっくりと沈殿池や重力濃縮槽下部を移動して濃縮された汚泥中に水みち（みずみち）を形成し、水抜けを促進させ、汚泥の濃縮濃度を増加させる。しかし、ピケットフェンス１００は、原水中の汚泥濃度が高くないと、かえって汚泥を拡散させてしまうおそれがある。
さらにまた、上方に溜まっていてピケットフェンス１００に接触しない汚泥に対して作用せず、沈殿槽や沈殿池の汚泥が、ピケットフェンス１００の位置まで降下しなければ濃縮作用を生じない。

（２）一方、機械式は、性能が良好で動作が安定している反面、設備費が高くなる。また、操作が煩雑で、良好な状態を維持するには定期的なメンテナンス作業が必要であり、かつ、消耗品やエネルギーの使用量が多いため、比較的、維持管理費も高価である。そこで、沈殿槽における汚泥の沈降を促進させ、その流出を防止するために両性水溶性高分子、あるいは油中水型両性水溶性高分子エマルジョンを添加する方法等が実施されていた。

しかし、高分子やエマルジョンのような薬剤を添加すれば処理費用が上昇し、さらに汚泥や分離液が薬剤を含むため汚泥発生量が増加し、分離液処理にも悪影響を与えかねない。
上記のような事情から、取扱いが容易で、固液分離性能が良好であって、設備費や維持管理費等が安価である固液分離装置の提供が強く望まれていたところ、本願出願人は先願（特許文献３）にかかる固液分離装置を開発し、固液分離性能とくに濃縮性能を向上させたが、さらなる濃縮性能の向上、安定した固液分離および装置のコンパクト化を目指して試験研究を繰り返し、改善改良を重ねた結果、本願発明にかかる固液分離装置を得るに到った。

本発明は、上記のような課題を解決するためにされたもので、従来のピケットフェンスを利用した固液分離装置に比べて汚泥の濃縮性能が向上し、かつ、コンパクトで安価な固液分離装置を提供することを目的とする。
本発明は、課題を達成するために以下のような構成とした。すなわち、水槽と、該水槽に原水を流入する流入管と、前記水槽内に配設され、円周上に複数枚の短冊状の分離羽根が間隔をもって設けられた筒状の回転体と、該回転体の中心に軸線を鉛直方向に向けて設置されると共に前記分離羽根を支持する回転軸と、該回転軸を回転させる駆動機と、前記水槽内で沈降した汚泥を排出する汚泥排出管とからなる固液分離装置において、前記回転体の内部であって、前記回転軸の周囲に配設され、固定された阻流棒を備えたことを特徴とする。

本発明においては、水槽（分離槽）と、この水槽内に複数の短冊状の分離羽根が間隔をもって配設される回転体と、この回転体を低速で回転させる駆動機と、回転により発生した汚泥の流れの一部を変化させる阻流棒とを設けることにより、次のような効果がある。
（１）回転体内部に汚泥中の固形物が保持され、分離液は回転体外部に排出されるので、原水の固液分離、濃縮、沈降が促進される。
（２）阻流棒の設置により、阻流棒と回転体により回転する汚泥との間に速度差が生じ、阻流棒の近傍の汚泥に水みちが形成され、原水の濃縮（固液分離）が促進されるので、効率のよい固液分離装置が提供される。
（３）水槽内部にフロックを多量に保持できるため、凝集濃縮槽の設置面積や容積が減少し、全体がコンパクト化するので設備費が削減される。また、装置構造が簡素であるので、その維持管理が容易になる。

（４）阻流棒による濃縮促進作用が生じるため、回転体のみ設置した場合に比べ、回転体の回転数を低くでき、装置のエネルギーの消費量が低減する。また、汚泥濃縮効率が向上するので、回転体への負荷を増加させることができる。
（５）装置の洗浄が不要なため、別途、洗浄設備を設ける必要がなくなる。
（６）糸状性細菌の増殖により糸状性バルキング状態になり沈降性が悪くなった汚泥に対しても、回転体を低速で回転させることにより、効率的な処理が可能である。
（７）機械式と比較して構造が簡単であるため、トラブルが生じにくく安定した固液分離と汚泥の濃縮が行える。
（８）凝集剤を使わずに汚水等の沈殿処理を行う場合（以下「無薬注」という）でも高濃度の濃縮液が得られるため、薬品添加に伴う添加設備や維持管理費が不要となり、汚泥発生量の増加や薬品添加の悪影響が生じることがない。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る固液分離装置の基本的な構造を示す概略図である。この装置は、上水、下水、産業排水、農業集落排水等の一次処理や、生物処理後の二次処理において発生した汚泥等について、固液分離をするために利用可能である。この固液分離装置は、水槽１を備え、この水槽１には、例えば下水の余剰汚泥を含んだ原水が流入管２を介して流入するようにしてある。そして、水槽１の内部には、原水の固液分離を促進するための筒状の回転体３を配置してある。水槽１は、例えば既設の汚水処理施設の最終沈殿槽とすることができるが、汚泥等の固形物と分離液を固液分離する水槽であればこれに限らない。原水は、汚泥を含んだ汚水、或いは、凝集した汚泥であるフロックを含み、フロックの凝集を促進するための薬液が注入されたものが含まれる。薬液としては、高分子凝集剤、無機凝集剤、またはそれらの混合液とすることができ、無機凝集剤としては、ポリ塩化鉄、ＰＡＣ等が使用できる。

水槽１の平面形状は円形、四角形、または多角形等に形成することができるが、この実施の形態１では円形である。この水槽１は、最上部に位置し、最も大径の直筒状の大径ストレート部１ａ、この大径ストレート部１ａの下端から下方に向かって窄まる漏斗状のテーパ部１ｂ、このテーパ部１ｂの下端から下方に延びる凹状の小径ストレート部１ｃ、および、この小径ストレート部１ｃの下端から水平に延びる底壁１ｄから構成される。

前記大径ストレート部１ａの全体とテーパ部１ｂの略上半分とによって反応部１５が形成され、この反応部１５には前記回転体３を配置してある。前記テーパ部１ｂの略下半分と小径ストレート部１ｃの全部とによって沈殿部１６が形成され、沈降した汚泥を収容するようになっている。そして、小径ストレート部１ｃの下部に汚泥排出管４を接続し、大径ストレート部１ａの上部には、流入管２を接続してある。なお、回転体３の上部補強帯３ａは水面とほぼ一致させてある。
また、沈殿部１６に沈降した汚泥は、自然流下方式で排出するか、又は、図示しない汚泥ポンプやスクリューポンプ等によって強制的に排出することができる。なお、テーパ部１ｂの傾斜角度は３０〜７０度程度に設定することが可能であるが、通常、６０度程度とするのが好ましい。

前記流入管２は、その大部分を占める本体２ａと、この本体２ａの端部において原水を鉛直下方に向けて流出する鉛直部２ｂを設けてあり、この鉛直部２ｂの下端を開口させてある。この開口部分は、水槽１内のいずれに位置させてもフロックを回転体３内に流入させることが可能であるが、これを回転体３の内部に位置させることが好ましい。本例では、前記流入管２の開口部を受け入れる漏斗状のフィードパイプ２ｃを回転体３内に設置し、原水を回転体３の中央に供給するようにしている
さらに、流入管２は、図示のように水槽１の上方から導くことができるが、水槽１の大径ストレート部１ａ、またはテーパ部１ｂを貫通させて導くこともできる。そして、流入管２の開口部分が、回転体３内で開口する場合、流入管２の開口部分と回転体３の分離羽根５との距離をＬ１とし、流入管２の開口部分と原水の水面との距離をＬ２とした場合、Ｌ１＞Ｌ２に設定すれば、フロックを回転体３の内部に保持することがより容易になる。なお、原水は、間欠的または連続的に流入させることができる。

（回転体）
分離羽根５を有する回転体３は、上部の駆動機（モータ）６によりゆっくりと低速で回転させられる。前記駆動機６は機械式でもよいが、原水を自然流下で回転体３内に流入させる自然流下のエネルギーで回転させてもよい。回転体３は、原則として、この回転体３の内外部の原水を回転させるが、フロックを外部に流出させないように構成され、軸線を鉛直方向に向けて回転体３の中心に設置された回転軸８と、この回転軸８に取り付けた上部補強帯３ａ、これらの内周縁に上端をそれぞれ支持された複数枚（例えば３０枚）の分離羽根５、および、前記回転軸８を回転駆動する前記駆動機６、図示しない減速機等の駆動手段によって構成してある。

図２は、回転体３内における分離羽根５の設置状態を示す図である。図示されるように、複数の分離羽根５が所定間隔をおいて同一円周上に隣接配置され、隣接する分離羽根５、５同士の間の上記隙間は鉛直方向に細長いスリット７となっている。しかし、分離羽根５やスリット７の形状は、回転体３の大きさ、材質等によりそれぞれ異なるものとしてもよい。前記回転体３の材質は特に限定されないが、前記分離羽根５は、例えば、鋼、ステンレス鋼、プラスチック、塩化ビニール等により形成することができる。

前記分離羽根５の各々は、図１に示すように短冊状とされ、一方、その水平断面形状は、図２に示すように「く」の字状としてある。これらの分離羽根５は、それぞれ所定幅を有する一方の第１短辺５ａと他方の第２短辺５ｂとが屈曲部５ｃにおいて折曲げられ、図示例では、これらの短辺同士の交差角度は、鈍角、例えば１５０度（接線に対して３０度）としてある。

なお、第２短辺５ｂは、円形の回転体３内でその接線方向に沿って配置され、結果として、第１短辺５ａは回転体の内部方向に向けられている。そして、互いに隣接する分離羽根５のうち、一方の分離羽根５の第１短辺５ａの端部と、他方の分離羽根５の屈曲部５ｃとの間隔Ｓを同一長さにすると共に、一方の分離羽根の第１短辺５ａの端部と、他方の分離羽根の第２短辺５ｂの端部との間隔、すなわちスリット７の幅が同じになるように配置してある。

この例では、これらの間隔Ｓ、およびスリット７は、全ての分離羽根５、５同士で一致させてあるが、これらは必ずしも等間隔で設けられる必要はない。これらは、ランダムの長さの間隔Ｓ、またはスリット７であっても、また、１つ置き、２つ置きに同一の間隔または長さとなるようにしてもよい。
なお、上部補強帯３ａに対する分離羽根５の連結位置を調整可能とすれば、スリット７の幅を回転体３の回転数に応じて水面の上方から調整することが可能となる。

また、固液分離により得られた分離液が、分離液管１７に流出する際、フロックが伴わないようにするために、回転体３の回転速度が処理水の流出速度よりも速くなるように制御し、フロックを可能な限り分離羽根５の内面に接触させて回転体３の中心部に押し戻すことが必要になる。そして、回転体３の外側における水槽１の水平断面面積、つまり水槽流出部１９の面積は、回転体３の外側における処理水の上昇速度によって決定される。したがって、処理水の上昇速度Ｖ３が、処理水の分離羽根からの流出速度Ｖ２よりも小さく（Ｖ３＜Ｖ２）なるように制御する必要がある。

さらに、回転体３の回転数は、水槽１の直径、回転体３の直径、汚泥の粘性等の関係、これらのバランスを考慮して決定する必要があり、回転体３の周辺速度は毎分１〜１０ｍ程度とするのが好ましい。すなわち、回転体の回転数は６０回転／分以下とするのが好ましく、１〜１０回転／分程度の低速度とするのが好適である。
前記回転体３によれば、スリット７を介して汚泥中の分離液が流出し、フロック等の固形物は回転体３内に保持されるので、汚泥の固液分離、濃縮、沈降が効率的に行われる。

（阻流棒）
また、図１及び図２に示す装置では、２本の阻流棒１０、１０が、水槽１の内部に固定されたサポート１８の先端において、垂直方向に向けて設置されている。すなわち、水槽１の内部に、２本の阻流棒１０、１０を固定した例が示されている。この例のように、阻流棒１０、１０を回転体３内部に停止状態で設ける場合は、回転体３の回転に伴って移動する汚泥と阻流棒１０との間に速度差が生じるため、汚泥が阻流棒１０に衝突し汚泥の濃縮化が進行しやすくなる。

前記阻流棒１０の作用は次のようなものである。
先ず、固形物と分離液等の液体とが混合されている原水は、ポンプ等により回転体３の中心部に設けられた流入管２に送られ、フィードパイプ２ｃを介して水槽１の中心部へ投入される。漏斗状のフィードパイプ２ｃは、原水の流速を低減し水流を安定させるために設けられる。この回転体３は、周速で１分間に１〜２ｍの低速で回転し、この回転体３の内部に原水が投入される。
次に、図２に示すように、固液分離装置に原水が流入し始めた初期段階では、阻流棒１０を内部に設けた回転体３の内部では、汚泥が緩やかに回転し始め、徐々に周辺部に分散してゆき、汚泥が分離羽根５と接する。分離羽根５は「く」の字状に折れ曲がり、原水中の汚泥をその内部に保持しやすい形状となっている。したがって、汚泥が回転体３の内部に集まり濃縮されて、水槽１の前記沈殿部１６に沈降する。

図３は、原水の流入が進み、回転体の分離羽根５内部に汚泥Ｘが保持された状態を示す。この汚泥の回転と分散、分離羽根５の形状により、汚泥Ｘは回転体３内部で濃縮されてゆく。原水中の汚泥Ｘは、分離羽根５と同方向に緩やかに回転するが、阻流棒１０は、移動せず固定されているため、図４に示すように、移動する汚泥Ｘの層と接触する。その結果、阻流棒１０は、汚泥粒子の凝集作用を促進し、汚泥フロックを大きくすることで沈降性を良好にする。

また、図５に示すように、物理的に汚泥層をかき分けて、水みちＹをつくることにより、この水みちＹに周囲の汚泥中の水が集まり固液分離が促進し、かつ、汚泥の圧密工程への移行を早めることで、濃縮汚泥の高濃度化を可能にする。濃縮汚泥は水槽１の下部に沈降し、圧密されて更に濃縮される。分離液は分離羽根５の間（スリット７）を通過して、オーバーフローにより処理水管１７から系外へ排出される。
前記阻流棒１０は単純な構造であるが、以上のような作用に基づいて、固液分離において大きな効果を奏するものである。

以下、阻流棒についてさらに詳しく説明する。
通常、阻流棒は、固液分離装置内に複数設置することが望ましい。その効果的な設置数は、装置規模によって異なるが、一般に阻流棒の設置間隔は100〜400mm程度が適切であるので、これに基づいて設置数を決定することができる。例えば、図６に示すように、分離羽根５の内側で、その回転軸８の周囲に設置することができる。図６（ａ）では、回転軸８を中心に、阻流棒１０が点対称に２本設けられている。図６（ｂ）では、阻流棒１０が、回転軸８の周囲に３本が設けられ、図６（ｃ）では、４本が設けられている。図６（ｄ）では、４本が回転軸８を中心に、左右非対称に偏って設けられている。

また、図７（ａ）に示すように、阻流棒１０は、分離羽根５の回転軸８を中心として、同心円上に設けるか、または異なる半径位置に設けることができる。
さらに、図７（ｂ）に示すように、分離羽根５の外側のみに設けるか、あるいは、図７（ｃ）に示すように、分離羽根５の内側及び外側の両方に設けることが可能である。
上記のように、阻流棒１０は、回転体３の内部で、同心円上に設けても、または同心円上ではない位置に設けてもよい。また、これらの阻流棒１０は、回転体３内に設置するのが好適であるが、回転体３の外に設置することも可能であり、さらに回転体３の内部と外部の両方に設置してもよい。上記のように、阻流棒１０の設置位置は、水槽内において特に限定されるものではない。

阻流棒１０の形状は、通常、棒状で断面形状が円であり、直径が50〜100mm程度ものが好適である。しかし、それは楕円棒、四角棒、三角棒、菱形棒、穴の空いた丸棒等でもよく、上述した汚泥の水みちYを形成できれば何れの形状でもよい。阻流棒１０の径は、全体が均一でも異なってもよく、また、断面形状は、一部で異なっていてもよい。さらに、断面形状は、角形状、またはパイプ状であってもよい。全体形状は棒状でなくてもよく、ワイヤーやチェーン状、曲線部を有する形状、傾斜部を有する形状であってもよい。なお、前記直径は、水槽や回転体の大きさや形状、数によって上記の範囲外であってもよい。すなわち、全体として長尺状であれば所期の効果が期待できる。
なお、前記阻流棒１０は、上記のような停止状態で設置される場合に限られず、可動状態としてもよい。

次に、回転体３に対する阻流棒１０の設置について、変形態様を図８に示す。
図８（ａ）（ｂ）は、阻流棒１０の下端を水槽１の底部に固定したものが示されている。また、図８（ｃ）（ｄ）は、阻流棒１０の上端を、水槽１の上部に設けた支持体５２に固定し、回転体３内に吊下げた状態としたものを示す。上記した図８（ａ）（ｂ）（ｃ）及び（ｄ）に示す装置では、阻流棒１０が回転体３の内部で固定され、設置される。また、阻流棒１０の固定位置は、回転体３の側面、底部等であってもよいが、図８（ｃ）（ｄ）のように、阻流棒１０を吊り下げた構造では、阻流棒１０の取り外しや設置位置の変更が容易で、汚泥の状態に合った適切な設置が可能となる。

（その他の実施態様）
以下、阻流棒を備えた固液分離装置のその他の実施態様を説明する。なお、上述した固液分離装置と同一の符号を付した部分は、同一の部材を示すので説明を省略する。
図９には、重力濃縮槽５０において、左右３本ずつの阻流棒１０が、左右内側に固定されたサポート１８の先端に、垂直方向に沿って設置された例を示す。これは阻流棒１０を固定設置した例である。水槽１の底部には、回転可能な汚泥かき寄せ機５１が設けられている。
阻流棒１０を備えた上記のような装置は、無薬注での濃縮以外に、凝集剤を使用した凝集濃縮や通常の沈澱池等、あらゆる固液分離に使用することが可能である。

図１０には、阻流棒１０を、水槽１の上部に設けた支持体５２に固定し、回転体３内に吊下げた状態とした例の詳細が示されている。ここでは、モータである駆動機６を上面に設けた支持体５２の底部に、左右２本ずつの阻流棒１０が、垂直に吊下げ状態に保持されている。また、水槽１の底部に回転可能に設けたかき寄せ機５１には、垂直に上方に起立した状態の複数のピケットフェンス５３が取り付けられている。ピケットフェンス５３は、主に沈殿池や重力濃縮槽で使用されるものであり、かき寄せ機５１、分離羽根５と共に回転する。

一方、前記阻流棒１０は、上記のようなピケットフェンス５３と形状が類似している。しかし、両者間の大きな違いは、阻流棒１０が水槽５０内で停止し、回転体３と共に回転している汚泥との間に水みちＹを形成するのに対し、ピケットフェンス５３は汚泥かき寄せ機５１、分離羽根５と共に回転し、ほぼ静置している汚泥との間で水みちを形成する点である。

次に、図１０に示すような、複数の短冊状の分離羽根が所定間隔をもって配設されて成る回転体３と、この回転体３を低速で回転させる駆動機６とを備えた水槽５０において、ピケットフェンス５３を設置した装置における阻流棒の作用効果を説明する。
回転体３の分離羽根は、前述したように汚泥を内部に保持しやすい形状となっている。この回転体３が緩やかに回転すると、その内部の汚泥や水も分離羽根５（図２、図３）よりもやや遅い速度で均一に回転する。ピケットフェンス５３は汚泥かき寄せ機５１に設置されているが、駆動機６が一台なので、回転体３はかき寄せ機５１と一体であり、回転体３とピケットフェンス５３は同速で回転することになる。

回転体３内にピケットフェンス５３を設置すると、汚泥や水も回転するため、これらとピケットフェンス５３との速度差が少なくなり、内部で供回りする現象が見られる。この現象は、濃度が高い場合や分離羽根直径が小さい場合に顕著である。ピケットフェンス５３は、本来、汚泥の中に水みちを作り、汚泥中からの水抜けを促進し濃縮濃度を増加させるものであるが、この装置では、ピケットフェンス本来の効果が生じにくい。
このような場合、阻流棒１０を設置すれば、汚泥中に水みちが形成されやすくなり、汚泥の濃縮が促進され、効率的な固液分離が実施できる。

図１１は、阻流棒１０の上端を、水槽５０の上部に設けた支持体５２に固定し、回転体３内に吊下げた状態とした装置が示されているが、ここではピケットフェンスは設けられていない。
なお、図１０及び図１１に示す装置では、阻流棒１０は、固定されて移動しないものであるが、これらを回転体３と異なる速度で回転させるように設置してもよい。
図１２には、阻流棒１０を、かき寄せ機５1を回転駆動する駆動機６とは別の駆動モータ９を用い、回転可能とした装置が示されている。この装置では、回転体３とかき寄せ機５１、及び阻流棒１０がそれぞれ独立して回転し、水槽５０内に原水を供給する流入管２も、水槽１を貫通するように底部側に設けられ、水槽１内で原水を上方に向けて噴出させるものとなっている。

次に、図１３及び図１４は、阻流棒を矩形の比較的大型の沈殿池において固定するように設置した固液分離装置の側面図である。図１３に示す装置では、矩形沈殿池５５の前段に設けた回転体３の内部に、沈殿池スラブ５７から吊下げるようにして阻流棒１０を固定している。駆動機６を上面に支持する支持体５２の底部に、左右２本ずつの阻流棒１０が、垂直に吊下げ状態で回転体３の内部まで達するように保持されている。
一方、図１４に示す装置では、矩形沈殿池の前段に設けた回転体３の内部まで、沈殿池の側面に設けた支持部１８に固定した阻流棒が挿入されるように設置している。

上記の図１３、図１４に示す装置では、共に、沈殿池の後段に、公知のリンクベルト式汚泥かき寄せ機５４が設置されている。このような四角形、台形をなす大規模な水槽においても、前記阻流棒１０の設置は有効である。
図１５及び図１６は、矩形沈殿池５５に三台の回転体３を配置した構造の装置を示すものであり、図１５はその平面図、図１６はその側面図、図１７は断面図である。このような構造の装置では、各々の回転体３の内部に阻流棒１０が到達するようにこれを設置するため、沈殿池の側面における、各々の回転体３の位置に対応する三カ所に支持部５６を設け、それぞれに阻流棒１０を取り付けている。その結果、阻流棒１０が下方から垂直に伸びて、各々の回転体３内に到達した状態となっている。しかし、阻流棒の設置方法はこれに限られず、底面等に固定してもよい。図１７には、矩形沈殿池に複数の回転体を設け、矩形の水槽５５の側面に支持部１８を設け、この支持部１８に阻流棒１０を取付けて、阻流棒が回転体３へ挿入されるように設置した装置が示されている。この水槽５５の底部には、かき寄せ機５１が設置されている。この装置では、水槽５５の設置面に載置された保持部５９により、回転体３を吊下げ状態で保持している。

流入管２から供給される原水は、前記流入管２から分岐した分岐管５８を介して、各々の回転体３内に流入する。
また、この装置では、矩形沈殿池５５の後段（斜面部分）に汚泥かき寄せ機５１が設置される。なお、複数の回転体３が設けられ、前記後段にも回転体３が存在する関係上、これらの下方に収納できるタイプのものとして、往復動式の汚泥かき寄せ機５１が設置されている。しかし、複数の前記回転体３の下方に設置できるものであれば、かき寄せ機の形式、構造は問わない。例えば、フライトによる汚泥かき寄せ機構と往復動機構を組み合わせたカスケード式の汚泥かき寄せ機であってもよい。
上記のような大規模な水槽においても、前記阻流棒１０の設置は有効である。
さらに別の例として、分離羽根５と異なる速度で回転駆動されるかき寄せ機やスカムスキマが設けられる場合、これらに阻流棒を取り付けるようにしてもよい。

上記の実施の形態において説明した固液分離装置は、次のような利点がある。
回転体３による汚泥の濃縮作用について、阻流棒１０による濃縮促進作用が相乗的に加えられ、効率のよい汚泥濃縮が実現される。
分離羽根５の内部にフロックを多量に保持でき、従来の凝集濃縮槽と比べ設置面積や容積が減少して、全体がコンパクト化するので設備費が削減できる。また、構造が簡素であるので交換部品が少なく、維持管理が容易になる。処理対象なる汚泥は、例えば、下水、産業排水等から発生する余剰汚泥等であり、濃縮濃度として１．５％〜４．０％が得られ、ＳＳ（浮遊物質：suspended solidsの略）回収率も９５％以上であり良好である。
また、回転体３の回転数を６０回転／分以下とすることで、エネルギーの消費量が低減し、かつ、騒音や振動の対策が不要となる。また、汚泥濃縮効率が向上するので、水槽の負荷も向上する。

従来の機械式の常圧浮上濃縮法と比べると、薬注率を低下させても同等のＳＳ回収率（９８％以上）が得られる。濃縮性能例としては、原水のＳＳ濃度が０．６％である場合に、排出汚泥のＳＳ濃度は２％以上となる。回転体３を低速で回転させることで、糸状性細菌を絡める効果がある。
装置が機械式と比較して簡単であるため、装置トラブルが起きにくく、常に安定した分離液と汚泥の濃縮が行える。
無薬注で高濃度の濃縮液が得られるため、薬品添加に伴う添加設備や維持管理費が不要となり、汚泥発生量の増加や薬品添加の悪影響にさらされることがない。

前記阻流棒１０を設置した効果は以下の通りである。
糸状性バルキングを起こし沈降性が悪くなった汚泥等に対して、阻流棒を設置すれば、回転体３のみの場合と比較し、さらに沈降性が改善されることが判明した。
水槽１にピケットフェンスを設けた汚泥かき寄せ機を設置しても、回転体３内の汚泥が供回りをするため、水みちを形成することができないが、阻流棒１０を設置した場合は、回転体３と阻流棒１０の間で回転速度差が生じるので、濃縮された汚泥のさらなる濃縮が可能となる。
阻流棒１０は、ピケットフェンスよりも少ない設置本数であっても汚泥濃縮効果が高いことが判明した。また、ピケットフェンスは汚泥界面が維持できる水槽１の下部に設置されるが、阻流棒１０は、水槽上部に設置が可能であるため、分離羽根により汚泥界面を高く維持できることから、水槽１内の全体に濃縮効果を及ぼすことができ、長時間濃縮することが可能となる。

以下、汚泥濃縮について阻流棒を適用した実施例について説明する。
農業集落排水処理施設の余剰汚泥を対象に、回転体直径1000mm、水槽直径1200mm、水槽容積1.8m³の装置を使用して処理量0.3m³/h、回転体回転数0.5/min.の条件で性能を調査した。
流入汚泥濃度はTS 0.6％程度、VTS 80％程度である。
調査は、直径10mmのステンレス製丸棒を阻流棒として、以下の条件で装置内部に設置し性能を比較した。「阻流棒無し」を基準に、回転体と同速度で回転する「吊り下げタイプ」と槽内に固定する「側面固定タイプ」について実施し、これらを比較した。

濃縮性能は、阻流棒の設置により、若干ＳＳ回収率が悪くなるが、濃縮濃度は高濃度となり、性能が向上する。阻流棒の設置方法は、回転体と速度差がある方が高濃度となる傾向を示す。
このことから、回転体内部に阻流棒を設置することで濃縮性能が向上し、特に、回転体との回転速度差が大きい場合に効果が大きくなることが認められる。

本発明に係る固液分離装置の基本的な構造を示す概略図である。 回転体内における分離羽根の構造を示す図である。 回転体の分離羽根の内部に汚泥が保持された状態を示す図である。 阻流棒が移動する汚泥の層と接触し、汚泥に速度差を生じさせる状態を示す図である。 阻流棒によって汚泥に水みちが形成される状態を示す図である。 阻流棒の設置数の例を示す図である。（ａ）は、回転軸を中心に阻流棒を２本設けた状態を示し、（ｂ）は、回転軸の周囲に３本を設けた状態を示す。（ｃ）は、回転軸の周囲に４本を設けた状態を示し、（ｄ）では、回転軸を中心に、４本を左右非対称に偏って設けた状態を示す。 阻流棒の設置位置の例を示す図である。（ａ）は、阻流棒を、回転軸を中心として設けた状態を示し、（ｂ）は、分離羽根の外側に設けた状態を示し、また、（ｃ）は、分離羽根の内側及び外側の両方に設けた状態を示す。 回転体に対する阻流棒の設置の変形態様を示す図であり、（ａ）は、阻琉棒を回転体の底部に設置した装置の概略を示す底面図、（ｂ）は、その側面図である。（ｃ）は、阻流棒を回転体の上部に別途に設けた支持体から吊下げて設置した装置の概略を示す底面図、（ｄ）は、その側面図である。 阻流棒の下端を、水槽の側面に設けた支持体に固定した装置を示す図である。 阻流棒の上端を、水槽の上部に設けた支持体に固定し、回転体内に吊下げるとともに、ピケットフェンスを設けた装置を示す図である。 阻流棒の上端を、水槽の上部に設けた支持体に固定し、回転体内に吊下げた装置を示す図である。 阻流棒を、回転体を回転駆動する駆動機とは別の駆動体で回転可能とした装置を示す図である。 阻流棒を矩形の沈殿池において設置した固液分離装置を示す側面図である。 阻流棒を矩形の沈殿池において設置した固液分離装置の別の例を示す側面図である。 矩形沈殿池に三台の回転体を配置した構造の装置の平面図である 図１５に示す装置の側面図である。 図１５に示す装置の断面図である。 従来の固液分離装置の例を示す図である。

１、５０、５５ 水槽
１ａ大径ストレート部
１ｂ テーパ部１ｂ
１ｃ 小径ストレート部
１ｄ 底壁
２ 流入管
２ａ 本体
２ｂ 鉛直部
３ 回転体
３ａ 上部補強帯
３ｂ 下部補強帯
４ 汚泥排出管
５ 分離羽根
５ａ 第１短辺
５ｂ 第２短辺
５ｃ 屈曲部
６ 駆動機（モータ）
７ スリット
８ 回転軸
９ 駆動モータ
１０ 阻流棒
１５ 反応部
１６ 沈殿部
１７ 分離液管
１８ サポート
１９ 水槽流出部
５１ かき寄せ機
５２ 支持体
５３ ピケットフェンス
５６ 支持部
５７ 沈殿池スラブ
５８ 分岐管
５９ 保持部

Claims (2)

1. 水槽と、
   該水槽に原水を流入する流入管と、
   前記水槽内に配設され、
   円周上に複数枚の短冊状の分離羽根が間隔をもって設けられた筒状の回転体と、
   該回転体の中心に軸線を鉛直方向に向けて設置されると共に前記分離羽根を支持する回 転軸と、
   該回転軸を回転させる駆動機と、
   前記水槽内で沈降した汚泥を排出する汚泥排出管と
   からなる固液分離装置において、
   前記回転体の内部であって、前記回転軸の周囲に配設され、固定された阻流棒
   を備えたことを特徴とする固液分離装置。
2. 前記阻流棒は、一つまたは二つ以上設けられていることを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。

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