JP5799939B2 - ディストリビュータ、沈殿槽及びその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は凝集沈殿槽などの沈殿槽内に被処理水を導入するためのディストリビュータと、このディストリビュータを備えた沈殿槽と、この沈殿槽の運転方法とに関する。

従来、活性汚泥処理設備や凝集沈殿処理設備等では、汚泥混合液を処理水と汚泥とに分離する手段として固液分離槽（沈殿槽）を用いた沈降分離が一般的に採用されている。この沈降分離では、汚泥混合液中の濁質や微細なＳＳを効率的に除去して良好な処理水を得るために、沈降槽内に汚泥ゾーン（スラッジブランケット層）を形成し、汚泥混合液をディストリビュータからこの汚泥ゾーンの下部に流入させて汚泥ゾーンを通過させることにより、汚泥混合液中の濁質や微細なＳＳを濾過分離するスラッジブランケット濾過方式が採用されている（例えば特許文献１，２）。

特許文献１，２の沈殿槽では、フィードウェルの下端から放射方向に管状のディストリビュータが延設されており、原水（汚泥混合液）は該ディストリビュータに設けられた開口を通ってディストリビュータ内に流出する。

特許文献１では、開口は、円形開口であり、ディストリビュータの側面に間隔をあけて多数設けられている。特許文献２では開口は管状ディストリビュータの底面に管長手方向に延在するスリット状に設けられている。なお、特許文献２のように開口をディストリビュータの底面に設けると、ディストリビュータ内に汚泥が堆積することが防止される。

特開平１０−２０２００９ 特開２０００−３３４２１４

特許文献１のように、複数個設けられた円形の原水流出口から均一に液を流出させるためには開口に圧損を生じさせる必要があり、通水のための動力コストが増大すると共に、汚泥や夾雑物によって閉塞するおそれがある。

特許文献２では、スリット状開口の幅がディストリビュータの先端側では大きいが、基端側では小さいため、ディストリビュータ基端側の開口が汚泥で閉塞するおそれがある。

本発明は、上記従来の問題点を解消し、開口が汚泥で閉塞することがなく、また、圧損が小さく、しかも開口全体から均等に液を流出させることも可能なディストリビュータと、このディストリビュータを用いた沈殿槽と、この沈殿槽の運転方法を提供することを目的とする。

本発明のディストリビュータは、汚泥を含む液を被処理液として沈殿槽に流出させるためのディストリビュータであって、管状の通水部材と、該通水部材の底面に設けられ、通水部材の長手方向に延在する液流出用開口とを有するディストリビュータにおいて、該通水部材の管軸に対する該開口の開き角度θが６０〜１８０°であることを特徴とするものである。

該開き角度θは、好ましくは９０〜１５０°である。

本発明の沈殿槽は、槽体の下部にかかるディストリビュータが前記開口を下方に向けて設置されているものである。

このディストリビュータの平面視形状は、枠状又は環状であることが好ましい。

本発明の沈殿槽の運転方法は、この沈殿槽を運転する方法であって、前記ディストリビュータに供給する液の比重ｄ_１と前記槽体内の液の比重ｄ_２との差が０．０００１〜０．１であり、かつｄ_２＞ｄ_１であることを特徴とするものである。

本発明のディストリビュータ及び沈殿槽は、ディストリビュータ内に沈殿槽の槽内液の比重（特にスラッジブランケット層の比重）よりも０．０００１〜０．１小さい比重を有した原水（被処理液）を供給する用途に用いられる。このディストリビュータ内に導入された原水は、その比重が槽内液よりも小さいので、ディストリビュータ内の天井面に沿ってディストリビュータ内を長手方向に流れ、その途中で徐々に開口を通って沈殿槽内に流出する。このディストリビュータの開口の幅はディストリビュータの長手方向において均一であり、ディストリビュータ内を流れるときに大きな圧損を生じさせなくても原水が均一に開口を通って沈殿槽内に流出する。また、開口がディストリビュータの底面に設けられているので、汚泥がディストリビュータ内で堆積することなく、開口から沈殿槽内に流出する。

開口の中心角θが６０°よりも小さいと、開口が汚泥で閉塞するおそれがある。開口の中心角θが１８０°よりも大きいと、ディストリビュータに導入された原水がディストリビュータの末端に到達する前にすべて沈殿槽内に流出してしまう。中心角θを６０〜１８０°特に９０〜１５０°とすることにより、開口が汚泥で閉塞することがなく、原水を沈殿槽内に均等に流出させることができる。

なお、管状通水部材の流水方向が４５°以上変化する屈曲部付近の少なくとも下流側では、ディストリビュータ内の液の流れが乱れるので、開口を設けないことが好ましい。

本発明のディストリビュータ及び沈殿槽はスラッジブランケット型の沈殿槽、特に造粒型凝集沈殿槽に適用するのに好適である。ディストリビュータ内の流速は、原水と槽内液との比重差、開口の中心角θ、開口及びディストリビュータの長さに応じて選定する。

実施の形態に係る沈殿槽の縦断面図である。 図１のII−II線断面図である。 図２のIII−III線断面図である。 ディストリビュータの底面図である。 別の実施の形態に係る沈殿槽のディストリビュータの底面図である。 別の実施の形態に係る沈殿槽のディストリビュータの底面図である。 別の実施の形態に係る沈殿槽のディストリビュータの底面図である。 別の実施の形態に係る沈殿槽のディストリビュータの底面図である。

以下、図１〜４を参照して本発明の一実施の形態について説明する。

沈殿槽１は、軸心線方向を鉛直方向とした円筒形の槽体２と、該槽体２内の下部（底部近傍）に設置されたディストリビュータ１０と、槽体２の軸心位置に配置されたシャフト３と、該シャフト３を回転させるためのモータを有した駆動装置４と、該シャフト３の下端に取り付けられたレーキ５（図１参照。図２では図示略。）とを有する。

ディストリビュータ１０は、この実施の形態では第１辺１１〜第４辺１４の管内流路を有した平面視形状が正方形の枠状となっている。第１辺１１と第４辺１４とが接続する部分に原水導入管１５が接続されている。

ディストリビュータ１０の各辺１１〜１４の底面には、各辺１１〜１４の長手方向に延在する流出用開口１６が設けられている。この実施の形態では、各開口１６は各辺１１〜１４に１個ずつ設けられている。各開口１６は、各辺１１〜１４の一端近傍から他端近傍にまで延在している。開口１６の開口幅は各辺の長手方向において均一である。そのため、各開口１６は、ディストリビュータ１０の底面図である図４において細長い長方形状として現われる。ただし、開口１６の長手方向の両端側は丸みを帯びていてもよい。

ディストリビュータ１０の各辺１１〜１４は一直線状の円筒状の管よりなる。底面の開口１６の開口角度θ（管の中心に対する開口１６の幅方向の開き角度）は６０°〜１８０°好ましくは９０°〜１５０°である。

ディストリビュータ１０の各辺１１〜１４の全長Ｌ_１は槽体２の直径Ａの５０〜９０％特に６０〜８０％程度が好ましい。各開口１６の長手方向の長さＬ_２はＬ_１−２Ｌ_３とする。ディストリビュータ１０の辺１１〜１４同士が接するコーナー部付近にあっては、各辺１１〜１４の先端から距離Ｌ_３の範囲にわたって開口１６が存在していない。Ｌ_３は管の内径Ｄの１〜３倍、特に１．２〜２倍程度であることが好ましい。

このように構成されたディストリビュータ１０を有する沈殿槽１にあっては、ディストリビュータ１０内に沈殿槽１内の槽内液の比重（沈殿槽１内にスラッジブランケット層が形成されるときにはスラッジブランケットの比重）よりも０．０００１〜０．１特に０．０００５〜０．０５小さい比重を有した原水を導入する。この原水は、ディストリビュータ１０内の天井面に沿って流れ、その途中で開口１６から徐々に沈殿槽１内に流出する。開口１６の中心角θが６０〜１８０°好ましくは９０〜１５０°であるため、ディストリビュータ１０内に汚泥が堆積せず、また開口１６が汚泥で閉塞することも防止される。

この実施の形態では、辺１１と１２、１２と１３、１３と１４同士が接するディストリビュータ１０のコーナー部付近では、ディストリビュータ１０が９０°屈曲しており、また原水導入管１５と辺１１，１４との分岐の角度は４５°なので、この付近特に下流側でディストリビュータ１０内の流れが乱れる。この実施の形態では、コーナー部から上流側と下流側それぞれ距離Ｌ_３の範囲では開口１６を設けていないので、この付近から原水が多量に沈殿槽１内に流出することがない。なお、このコーナー部（屈曲部）付近で流れが乱れるところから、コーナー部（屈曲部）付近で汚泥が堆積することは防止される。なお、屈曲部とは、例えば管内径Ｄの５倍以下程度の流路長の間に流路が４５°以上屈曲する部分あるいはそのように急激に分岐する部分を指す。また、分岐部により形成される屈曲部においては、屈曲部の下流側とは分岐部の下流側のことを指すものとする。

［別の実施の形態］
上記実施の形態では、開口１６は辺１１〜１４の長手方向に連続して設けられているが、途切れ途切れに一辺当り複数個設けられてもよい。この場合でも、各開口の幅は開口長手方向において均一である。なお、各開口は各辺において等間隔に設けられることが好ましい。

後述の各実施の形態においても、開口は途切れ途切れに設けられてもよい。

上記実施の形態では、ディストリビュータ１０の辺１１，１４の接続する部分に原水導入管１５が接続されているが、図５のディストリビュータ１０Ａのように１つの辺１１の途中に原水導入管１５が接続されてもよい。この場合、原水導入管１５と辺１１との接点付近は屈曲部に相当するので、開口１６は設けられていない。

本発明では、図６のディストリビュータ１０Ｂのように、図５のディストリビュータ１０Ａにおいて辺１３に対して管１８を介して連なる方形環状管１９を設けた、平面視形状が「回」字型のものとしてもよい。方形環状管１９の下面にも開口１６が設けられている。ただし、方形環状管１９の４コーナーの屈曲部と、管１８の接続部付近には開口１６は設けられていない。

図７のディストリビュータ２０は平面視形状が円環形である。原水導入管１５との接点付近を除いてディストリビュータ２０の底面の全体に開口１６が設けられている。

図８のディストリビュータ３０は槽体２の中心から放射３方向に延在する３本の管３１，３２，３３を有している。そのうちの１本の管３１の先端に原水導入管１５が接続されている。本実施形態では、管３１に対して管３２，３３の分岐部における流水方向に対する角度は３０°であり、４５°未満なので、屈曲部に該当しない。そのため、管３２，３３の底面の全体に開口１６が設けられている。

なお、図８のディストリビュータ３０において、直管３２，３３の先端は閉鎖されている。

上記の各ディストリビュータのうちでも図２、図５及び図８のものが製作が容易であり、更に図２及び図５のディストリビュータは原水が開口１６から均等に流出し易く、好適である。

実験１（ディストリビュータの開き角度θを変えた原水流出実験）
屋外に設置した撹拌機を設けない直径１５０ｃｍ、水深１５０ｃｍの沈殿槽の底部から１０ｃｍの高さに図５に示すディストリビュータを設置した。ディストリビュータの管外径は１１４ｍｍ、管内径は１０７ｍｍ、各辺１１〜１４の長さは１１０ｃｍ、辺１２〜１４の開口１６の長さはそれぞれ７０ｃｍ、辺１１の開口１６の長さはそれぞれ２０ｃｍである。開口１６の開き角度θは表１の通りである。管の材質は塩化ビニルである。ディストリビュータより下方の沈殿槽内部を邪魔板によって基端側（原水導入管１５側）と先端側とに区画し、原水が手前側と奥側とに均等に供給されているか確認できるようにした。

水道水にカオリンを５００ｍｇ／Ｌ添加して調製したカオリン分散水に硫酸バンド３００ｍｇ／Ｌ、カチオンポリマー（栗田工業製クリファームＰＣ７２８）１ｍｇ／Ｌを添加してフロックを形成した後、アニオンポリマー（栗田工業製クリファームＰＡ４６５）３ｍｇ／Ｌを添加した水を原水としてディストリビュータに３０ｍ^３／ｈにて供給した。この原水の比重よりも槽内液の比重の方が０．００５２程度大きいものとなっている。

４８ｈ原水を供給し、開口１６の閉塞の有無及び開口１６からの流出状況を観察した。また、ディストリビュータの基端側（原水導入管１５側。図５において槽体２の中心よりも左半側。）の開口１６からの原水流出量と、先端側（図５において右半側。）の開口１６からの原水流出量を測定した。その結果を表１に示す。

表１の通り、開き角度θが６０〜１８０°である実施例１〜５では先端側と基端側とで原水が均等に流出し、閉塞も生じない。これに対し、開き角度が４５°である比較例１では開口が短時間のうちにカオリン由来の汚泥と木の葉や枯れ枝が詰まり閉塞し、２１０°の比較例２では原水が均等に流出しない。

実験２（図８のディストリビュータを用いた原水流出実験）
ディストリビュータとして図８に示すものを用いたこと以外は実施例３と同一条件として実験を行った（開き角度θも１２０°であり、実施例３と同一である。）。その結果、ディストリビュータ基端側からの流出量は４．５ｍ^３／ｈｒ、先端側からの流出量は２５．５ｍ^３／ｈｒであり、先端側から著しく多量に流出した。

実験３（すべての開口１６を連続させたディストリビュータからの流出実験）
実施例３において、ディストリビュータの各辺の開口１６をすべて連続させて一続きとした。このディストリビュータを用いたこと以外は実施例３と同一条件にて原水を供給したところ、基端側からの流出量は２５ｍ^３／ｈｒであり、先端側からの流出量は５ｍ^３／ｈｒであり、基端側から著しく多量に流出した。

これらの実験より、本発明に係るディストリビュータによると、開口を閉塞させることなく、開口全体から液が均等に流出することが認められた。

１ 沈殿槽
２ 槽体
５ レーキ
１０，１０Ａ，１０Ｂ，２０，３０ ディストリビュータ
１５ 原水導入管
１６ 開口

Claims (6)

1. 汚泥を含む液を被処理液として沈殿槽に流出させるためのディストリビュータであって、管状の通水部材と、該通水部材の底面に設けられ、通水部材の長手方向に延在する液流出用開口とを有するディストリビュータにおいて、
   該通水部材の管軸に対する該開口の開き角度θが６０〜１８０°であることを特徴とするディストリビュータ。
2. 請求項１において、該開き角度θが９０〜１５０°であることを特徴とするディストリビュータ。
3. 請求項１又は２において、前記通水部材の流水方向が４５°以上変化する屈曲部付近の少なくとも下流側では前記開口が不存在であることを特徴とするディストリビュータ。
4. 槽体の下部に請求項１ないし３のいずれか１項に記載のディストリビュータが前記開口を下方に向けて設置されている沈殿槽。
5. 請求項４において、前記ディストリビュータの平面視形状が枠状又は環状であることを特徴とする沈殿槽。
6. 請求項４又は５の沈殿槽を運転する方法であって、前記ディストリビュータに供給する液の比重ｄ_１と前記槽体内の液の比重ｄ_２との差が０．０００１〜０．１であり、かつｄ_２＞ｄ_１であることを特徴とする沈殿槽の運転方法。

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