JP5916535B2 - 濁水の固液分離装置 - Google Patents

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Description

この発明は、濁水の懸濁物を水から凝集分離させて捕集する濁水処理装置に用いられる濁水の固液分離装置に関するものである。
従来、地下鉄工事やトンネル工事などの各種土木建設工事などで発生する濁水を浄化して河川や湖沼などの自然水系に放流する濁水処理システムが濁水処理装置として知られている。
このような濁水処理装置としては、原水槽から送られる被処理水である原水(濁水)に凝集剤を添加し、固液分離槽において、上澄部分の分離水とスラリーとに分離させ、分離水には中和剤を添加して環境基準値を満たした後に、河川や湖沼などの自然水系に放流する濁水処理装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような固液分離槽(シックナー)内では懸濁物が凝集沈殿させられて、固液分離槽の底部上にスラリーとして堆積させられる。しかも濁水処理装置では、固液分離槽の底部上に堆積したスラリーをスクリュー式の泥掻き集め装置で集めてポンプにより吸い出すことにより、固液分離槽の底部上に堆積したスラリーを排出させるようになっている(例えば、特許文献2参照)。
また、濁水処理装置には、固液分離槽の底部上に堆積したスラリーをレーキで掻き集めて、ポンプにより吸い出すことにより、固液分離槽の底部上に堆積したスラリーを排出させるようにしたものも知られている(例えば、特許文献3参照)。
このような濁水処理装置では、固液分離槽(シックナー)に供給される汚水の懸濁物が固液分離槽内で凝集させられて水から分離沈殿させられる際に、沈殿する凝集物を固液分離槽の底部で効率よく捕集できるようにするために、図9(a),図9(b)に示したような逆四角錐状の固液分離槽(シックナー)300または図10(a),図10(b)に示したような逆円錐状の固液分離槽(シックナー)400を用いることも知られている。
このような固液分離槽300,又は400では、沈殿するスラリー等の沈殿物が底部上に堆積する。
そして、この固液分離槽300や400の底部に堆積する沈殿物(スラリー)は、特許文献3におけるように底部の中央部からポンプ等により吸い出したりする構成とするか、図9(c)や図10(c)に示したように固液分離槽300や400の下部周縁部に接続したパイプPを介して図示しないポンプ等により吸い出したりするようにしている。
尚、特許文献3におけるように底部の中央部からポンプ等により吸い出したりする構成とする場合、底部を中央に向けて下方に傾斜させる必要がある。
特開2002−205075号公報 特開2009−39683号公報 特開2001−269507号公報
しかし、このような固液分離槽300,又は400の底部に上述したレーキ301又は401を配設した場合、レーキ301又は401の回転範囲から外れた部分(図9(b)または図10(b)に斜線で示した部分)では沈殿するスラリー等の沈殿物がレーキ301又は401により掻き集めることができない。
例えば、逆四角錐状の固液分離槽300の場合には、図9(b)に斜線で示したコーナ部Cやその付近の部分Caにおいて底部に堆積した沈殿物302はレーキ301により掻き集められることがなく、図9(c)に示したように沈殿物302の堆積が進行して固液分離槽300の傾斜内壁面300aに固着される。
また、逆円錐状の固液分離槽400の場合、図10(b)に斜線で示した環状部Rp内に沈殿した沈殿物(スラリー)はレーキ401により掻き集められるが、環状部Rpの部分に沈殿した沈殿物(スラリー)がレーキ401により掻き集められることがない。このため、図10(b)の環状部Rpでは、図10(c)のように沈殿物(スラリー)402が堆積させられて固液分離槽400の傾斜内壁面400aに固着される。
この固液分離槽300や400の底部に沈殿する沈殿物(スラリー)を固液分離槽300や400の下部周縁部に接続したパイプPを介して図示しないポンプ等により吸い出したりするようにした場合、傾斜内壁面300aや400aに沿って堆積固着した沈殿物302や402が固液分離槽300や400の下部へのパイプPの接続口(スラーリー排出口)を閉塞して、スラーリーの吸出による排出ができなくなる虞がある。
そこで、この発明は、固液分離槽の傾斜内面に沈殿物が固着することのない濁水の固液分離装置を提供することを目的とするものである。
この目的を達成するため、この発明は、供給される被処理水から凝集されて分離される懸濁物の凝集物を沈降させて底壁の上面に沈殿物として堆積させる固液分離槽と、前記固液分離槽の上部に設けられて前記懸濁物が分離された処理水を排出する排出手段と、前記底壁の上面に沿って水平回転駆動可能に設けられて前記底壁の上面に沈殿させられる沈殿物を掻き集めるレーキと、前記固液分離槽の底部周縁に設けられて前記レーキで掻き集められる前記底壁の上面の沈殿物を排出する排出口を備える濁水の固液分離装置であって、前記固液分離槽は、上方に向かうに従って拡開するホッパ状の固液分離槽本体と、前記固液分離槽本体の下端に連設され且つ前記固液分離槽本体の下端開口の寸法よりも大きな径の円形状レーキ収容部を備え、前記レーキは前記円形状レーキ収容部内のレーキ収容室内に収容されていることを特徴とする。
この構成によれば、固液分離槽の傾斜内面に沈殿物が固着するのを未然に防止できる。
この発明に係る固液分離装置を備える濁水処理装置(濁水処理システム)の一例を示す説明図である。 図1に示した固液分離装置の平面図である。 図2の左側面図である。 図2の右側面図である。 図2の固液分離装置のA1−A1に沿う断面図である。 図5のA2−A2線に沿う断面図である。 図5のA3−A3線に沿う断面図である。 図5のレーキ収納部の底壁の沈殿物捕集溝を示した説明図である。 (a)は従来の逆四角錐状の固液分離槽の縦断面を有する概略斜視図、(b)は(a)の底部側の横断面図、(c)は(b)のA4−A4線に沿う断面で沈殿物の堆積説明図である。 (a)は従来の逆円錐状の固液分離槽の縦断面を有する概略斜視図、(b)は(a)の底部側の横断面図、(c)は(b)のA5−A5線に沿う断面で沈殿物の堆積説明図である。
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。
[構成]
<濁水処理装置の概略構成>
図1の濁水処理装置(濁水処理システム)Aは、原水槽1、この発明に係る構成を有する濁水の固液分離装置200、処理水槽3、汚泥貯留タンク4、プレス装置5、前処理槽6、混合機(反応塔)7、炭酸ガス供給手段8、無機凝集剤供給口9、高分子凝集剤供給手段10等を備えている。
この原水槽1および前処理槽6は工事現場などに設置され、この原水槽1には前処理槽6から被処理水(原水)が供給されるようになっている。
また、固液分離装置200、処理水槽3、混合機(反応塔)7、高分子凝集剤供給手段10等は、図2〜図4に示したように、フレームFに搭載されていてユニット化されていて、濁水沈殿処理ユニットBを構成している。この固液分離装置200は固液分離槽(シックナー)201を有し、混合機7は原水槽1から固液分離槽(シックナー)201に至る原水移送ライン15の途中に設けられている。尚、図2〜図4では固液分離装置200、処理水槽3、混合機(反応塔)7、高分子凝集剤供給手段10等の配置を概略的に示してあり、配管等についての詳細な図示は省略している。
この混合機7は、被処理水と炭酸ガスと凝集剤と後述の高分子凝集剤とを混合させ、かつ、粗いSS(浮遊懸濁物質)をキャッチするものである。高分子凝集剤は、水中の微小浮遊物質どうしを吸着させる大きな物質にして沈降させるものである。
固液分離槽201は、被処理水中の微小固体粒子であるSS(浮遊懸濁物質)を沈降させ、これらSSが濃縮されたスラリーと、SSが所定以上取り除かれた浄水とに分離させる槽である。
この固液分離槽201の上部にはオーバーフロー樋201aが処理水排出手段として設けられ、このオーバーフロー樋201aには浄水を水頭圧により処理水槽3へ移送する浄水ライン22が接続されている。
原水移送ライン15の途中には、原水槽1から混合機7との間に位置させて、炭酸ガスボンベ(炭酸ガス供給源)82から炭酸ガスが炭酸ガスライン81を介して供給されると共に、凝集剤であるPAC(ポリ塩化アルミニウム)を貯留するPAC槽(PAC供給源)92からPACが凝集剤ライン91を介して供給されるようになっている。しかも、混合機7には、高分子溶解槽102,103に貯留された高分子凝集剤が高分子ライン101を介して供給されるようになっている。
固液分離槽201の上部内にはフィードウエル201bが設けられ、フィードウエル201b内には原水移送ライン15からの被処理水(原水),炭酸ガス,凝集剤等を攪拌して固液分離槽201内に供給するフローキュレータ201cが配設されている。このフィードウエル201b内にはpH調節計用電極85が配設されている。このpH調節計用電極85と図外のpH調節計は、凝集剤等が混合された被処理水(汚泥水)のpHを検出して、炭酸ガスが炭酸ガスライン81の途中の調節弁84の開度を固液分離槽201内の被処理水のpH値に応じて開度を調節し、固液分離槽201内の被処理水のpH値が所定の値(設定値)になるように調節する。
このような図1の濁水処理装置Aでは、この発明に係る固液分離装置200以外の構成に特開2007−222835号公報に開示された濁水処理装置の構成を基本的に用いている。従って、図1では、特開2007−222835号公報に開示された符号をそのまま付して、その詳細な説明は省略する。尚、固液分離槽201は、一例として特開2007−222835号公報に開示された濁水処理装置に適用する例を示したが、これ以外の濁水処理装置に適用できることは勿論である。
<濁水の固液分離装置200>
次に、この発明に係る固液分離装置200の詳細な構成を説明する。
この固液分離装置200は、図2〜図5に示したように上述した固液分離槽(シックナー)201と、固液分離槽201の底部(下端部)に設けられたレーキ202と、レーキ202を回転駆動させる駆動モータ(駆動装置)203を有する。
(固液分離槽201)
この固液分離槽(シックナー)201は、図3,図4に示したように、平板製で上方に向かうに従って拡開する逆四角錐状でホッパ状(漏斗状)の固液分離槽本体(シックナー本体)204と、固液分離槽本体204の上縁に沿って一体に設けられた長方形状の上筒部205と、固液分離槽本体204の下端部に設けられた円形状のレーキ収容部206を備えている(図5参照)。
上述したオーバーフロー樋201aは図2に示したように上筒部205の内側に沿って環状に設けられていて、このオーバーフロー樋201aからの延設部201a1の底部には処理水排出口201a2が設けられている。この処理水排出口201a2には、図4に示したように排水パイプ3aの上端部が接続され、この排水パイプ3aの下端部は処理水槽3の上端部に接続されていて、オーバーフロー樋201a内に溢れた処理水は水頭圧により排水パイプ3aを介して処理水槽3内に捕集されるようになっている。
また、固液分離槽201の上筒部205は、図2に示したように長手方向に延びる側壁205a,205bを有し、側壁205a,205b間の中央上部には幅狭で細長い支持部材207が渡架されている。この支持部材207の下部には上述したフィードウエル201bが取り付けられている。そして、このフィードウエル201b内にはフローキュレータ201cが配設され、このフィードウエル201b内にはpH調節計用電極85が配設されている。
固液分離槽本体(シックナー本体)204は、上方に向かうに従って拡開する逆四角錐状の浮遊物分離室204aと、浮遊物分離室204aの下端開口204bを有する。また、固液分離槽本体204は、浮遊物分離室204a内で凝集沈殿させられる凝集物を沈殿するに従い下端開口204b側に集める傾斜内壁面204cを有する。
また、レーキ収容部206内には、下端開口204bに連設された円形状のレーキ収容室206aが設けられている。このレーキ収容室206aは、下端開口204bの対角線の寸法より大きな寸法の径に形成されている。
これにより、レーキ収容部206は、図3,図4に示したように側面形状が扁平で且つ径が図2,図7に示したように固液分離槽本体204の下端の寸法よりも大きな径に形成されている。図2,図7では、レーキ収容部206の径は固液分離槽本体204の方形状下端の対角線の寸法と同じ寸法(又は略同じ寸法)に設定されている。尚、円形状のレーキ収容部206は、図2に示したように平面視形状が逆四角錐状の固液分離槽本体204の上端の辺からはみ出さない大きさの径に形成されている。
また、レーキ収容部206の底壁206bの下面には、図5,図8に示したように、底壁中央から半径方向に周縁まで延びる沈殿物捕集溝(沈殿物捕集通路)208(図6参照)が設けられている。この沈殿物捕集溝208は、底壁206bの中央部側端部および長手方向中央部の2箇所に設けた開口部(連通穴)208a、208bを介してレーキ収納部206へ開口している。このように沈殿物捕集溝208は、上部全面をレーキ収納部206に開口させず、小面積の開口部(連通穴)208a、208bを介してレーキ収納部206に絞るように連通させることで、沈殿物捕集溝208に外部からスラリー吸引の負圧が作用したときに、捕集するスラリーを濃縮し且つ効率よく排出できる。
しかも、レーキ収容部206の底部周縁206cには沈殿物捕集溝208内に捕集される沈殿物(スラリー)のスラリー排出口206dが設けられている。そして、このスラリー排出口206dにはスラリー送泥ポンプ23の吸込側が接続されていて、沈殿物捕集溝208に捕集された沈殿物がスラリー送泥ポンプ23により吸い出されて排出されるようになっている。このスラリー送泥ポンプ23は、沈殿物捕集溝208に上述したスラリー吸引の負圧を作用させる。
更に、レーキ収容室206a内には上述したレーキ202が配設され、浮遊物分離室204a内には駆動モータ203により回転駆動される駆動軸209が上下に向けて配設されている。このレーキ202は、図5〜図7に示したように、駆動軸209への円形取付部202aと、円形取付部202aから半径方向に突出する一対の羽状のレーキ部202bを有する。そして、レーキ部202bは、駆動軸209を中心に底壁206bの上面に沿って水平回転駆動されて、底壁206bの上面に堆積させられる沈殿物を沈殿物捕集溝208の開口部(連通穴)208a、208bに掻き集めて案内するようになっている。
[作用]
次に、このような構成の濁水の固液分離装置200の作用を説明する。
図1において混合機7には、被処理水が原水槽1から原水移送ライン15を介して供給される一方、炭酸ガスが炭酸ガスボンベ82から炭酸ガスライン81を介して供給される。また、これに伴い混合機7には、凝集剤であるPAC(ポリ塩化アルミニウム)がPAC槽92から凝集剤ライン91を介して供給されると共に、高分子凝集剤が高分子溶解槽102,103から高分子ライン101を介して供給される。このような供給制御は、制御回路100により特開2007−222835号公報と同様にして行われるので、その詳細な説明は省略する。
この混合機7では、被処理水と炭酸ガスと凝集剤と高分子凝集剤とが混合される。この混合により、被処理水中の微小固体粒子であるSS(浮遊懸濁物質)が捕集されると共に、高分子凝集剤により水中の微小浮遊物質同士が吸着されて大きな物質になる。
このような被処理水中のSS(浮遊懸濁物質)や浮遊物質は、被処理水と炭酸ガスと凝集剤と高分子凝集剤と共に反応を促進しながら原水移送ライン15を介して固液分離槽(シックナー)201の上部内に設けられたフローキュレータ201c内に供給される。このフローキュレータ201c内に供給されるSS(浮遊懸濁物質)や浮遊物質は、フローキュレータ201c内で攪拌されながらフィードウエル201b内に排出されて、フィードウエル201b内を下方に流れる。
この際、凝集されて被処理水から分離されるSS(浮遊懸濁物質)や浮遊物質の凝集物が固液分離槽本体(シックナー本体)204内を下方に沈降させられる一方、SS(浮遊懸濁物質)や浮遊物質と分離された被処理水が処理水になりフィードウエル201bの外側を上方に流れる。そして、上方に流れる処理水は、固液分離槽201の上部にはオーバーフロー樋201aに溢れて延設部201a1の処理水排出口201a2から、排水パイプ3aを介して処理水槽3内に捕集される。
一方、固液分離槽本体204内を下方に沈降させられるSS(浮遊懸濁物質)や浮遊物質の凝集物質は、固液分離槽本体204の下端開口204bからレーキ収容室206a内に沈降させられて、レーキ収容室206a内の底部に沈殿物として堆積させられる。
一方、スラリー送泥ポンプ23は、沈殿物捕集溝208に上述したスラリー吸引の負圧を作用させて、このスラリー吸引の負圧を開口部(連通穴)208a、208bに作用させる。
また、制御回路100は、被処理水の固液分離槽201への供給制御や凝集制御に伴い、駆動モータ203を動作制御して駆動軸209を回転駆動し、駆動軸209と一体のレーキ202をレーキ収容室206a内で水平回転させる。このレーキ202の羽状のレーキ部202bは、レーキ収容室206a内の底部に沈殿させられたSS(浮遊懸濁物質)や浮遊物質の沈殿物質を、沈殿物捕集溝208内に掻き集めると共に上述したスラリー吸引の負圧と協働して開口部(連通穴)208a、208bに案内するようになっている。
この沈殿物捕集溝208に掻き集められて開口部(連通穴)208a、208bに案内された沈殿物質は、スラリー送泥ポンプ23により吸い出されることにより、固液分離槽201から排出されて、特開2007−222835号公報と同様に処理される。
この実施例によれば、固液分離槽201のコーナ部およびその付近にスラリー(泥状沈殿物)が堆積するのを未然に防止できる。尚、本実施例では、固液分離槽本体204を逆角錐状に形成したが、固液分離槽本体204は逆多角錐状であっても逆円錐状又は逆小判錐状(上部開口が小判形で逆円錐と同様に逆にした形状)であっても良い。
以上説明したように、この発明の実施の形態の濁水の固液分離装置200は、供給される被処理水から凝集されて分離される懸濁物の凝集物を沈降させて底壁206bの上面に沈殿物として堆積させる固液分離槽201と、前記固液分離槽201の上部に設けられて前記懸濁物が分離された処理水を排出する排出手段(オーバーフロー樋201a)と、前記底壁206bの上面に沿って水平回転駆動可能に設けられて前記底壁206bの上面に沈殿させられる沈殿物を掻き集めるレーキ202と、前記固液分離槽201の底部周縁206cに設けられて前記レーキ202で掻き集められる前記底壁206bの上面の沈殿物を排出する排出口(スラリー排出口206d)を備えている。しかも、前記固液分離槽201は、上方に向かうに従って拡開するホッパ状の固液分離槽本体204と、前記固液分離槽本体204の下端に連設され且つ前記固液分離槽本体204の下端開口204bの寸法よりも大きな径の円形状レーキ収容部206を備え、前記レーキ202は前記円形状レーキ収容部206内のレーキ収容室206a内に収容されている。
この構成によれば、固液分離槽201の傾斜内壁面204cに沈殿物が固着するのを未然に防止できる。
また、この発明の実施の形態の濁水の固液分離装置200において、前記円形状レーキ収容部206の底部(底壁206b)には前記レーキ収容室206aに開口し且つ前記レーキ収容室206aの中央部から周縁の排出口(スラリー排出口206d)まで延びる沈殿物捕集溝208が形成されている。
この構成によれば、円形状レーキ収容部206の底部(底壁206b)に堆積した沈殿物を沈殿物捕集溝208内に掻き集めて効率よく排出できる。
更に、沈殿物捕集溝208は、円形状レーキ収容部206の底部(底壁206b)に小面積の開口部(208a,208b)を介して絞るように連通させる構成とした場合には、沈殿物捕集溝208に外部からスラリー吸引の負圧が作用したときに、捕集するスラリーを濃縮し且つ効率よく排出できる。
また、この発明の実施の形態の濁水の固液分離装置200において、前記固液分離槽本体は四角錐状又は逆小判円錐状に形成されている構成としている。
この構成によれば、例えば、固液分離装置200の固液分離槽本体204(シックナー)を4t車で輸送できるポータブル型のシックナーとした場合、(このサイズで出来るだけ処理量を大きく(多く)することができる。尚、シックナーの処理能力はその表面積が大きいほどこれに比例して高くなる。しかし、4t車での輸送の場合、シックナーの高さおよび平面寸法におのずから制限がある。シックナーの表面形状はおおむね円形および角形である。寸法制限内の表面積は角形の方が円形よりも大きく取れる。よって、沈殿槽上面すなわちは固液分離槽本体204(シックナー)は角形とすることにより、円形より処理量が大きくなる。一方、スラリー取扱のためには、底面にレーキが必要である(レーキ底面は丸形となる)。すなわち、角形の固液分離槽本体204と丸形のレーキ収納部206の組み合わせになる。尚、固液分離槽本体204を逆小判錘にした場合でも、固液分離槽本体204を逆四角錐に形成した場合と略同様に処理能力を高めることが出来る。
201 固液分離槽
201a オーバーフロー樋
201a1 延設部
201a2 排出口
201b フィードウエル
201c フローキュレータ
202 レーキ
202a 円形取付部
202b 羽状のレーキ部
203 駆動モータ
204 固液分離槽本体
204a 浮遊物分離室
204b 下端開口
204c 傾斜内壁面
205 上筒部
205a 側壁
205b 側壁
206 レーキ収容部
206a レーキ収容室
206b 底壁
206c 周縁
206d スラリー排出口
207 支持部材
208 沈殿物捕集溝
209 駆動軸

Claims (6)

  1. 供給される被処理水から凝集されて分離される懸濁物の凝集物を沈降させて底壁の上面に沈殿物として堆積させる固液分離槽と、
    前記固液分離槽の上部に設けられて前記懸濁物が分離された処理水を排出する排出手段と、
    前記底壁の上面に沿って水平回転駆動可能に設けられて前記底壁の上面に沈殿させられる沈殿物を掻き集めるレーキと、
    前記固液分離槽の底部周縁に設けられて前記レーキで掻き集められる前記底壁の上面の沈殿物を排出する排出口を備える濁水の固液分離装置であって、
    前記固液分離槽は、上方に向かうに従って拡開するホッパ状の固液分離槽本体と、前記固液分離槽本体の下端に連設され且つ前記固液分離槽本体の下端開口の寸法よりも大きな径の円形状レーキ収容部を備え、前記レーキは前記円形状レーキ収容部内のレーキ収容室内に収容されていることを特徴とする濁水の固液分離装置。
  2. 請求項1に記載の濁水の固液分離装置において、前記円形状レーキ収容部の底部には前記レーキ収容室に開口し且つ前記レーキ収容室の中央部から周縁の排出口まで延びる沈殿物捕集溝が形成されていることを特徴とする濁水の固液分離装置。
  3. 請求項2に記載の濁水の固液分離装置において、前記沈殿物捕集溝は、前記円形状レーキ収容部の底部に小面積の開口部を介して連通していることを特徴とする濁水の固液分離装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一つにに記載の濁水の固液分離装置において、前記固液分離槽本体は四角錐状に形成されていることを特徴とする濁水の固液分離装置。
  5. 請求項1〜3のいずれか一つにに記載の濁水の固液分離装置において、前記固液分離槽本体は逆円錐状に形成されていることを特徴とする濁水の固液分離装置。
  6. 請求項1〜3のいずれか一つにに記載の濁水の固液分離装置において、前記固液分離槽本体は逆小判錐状に形成されていることを特徴とする濁水の固液分離装置。
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