JP6408424B2 - 凝集装置 - Google Patents

Description

本発明は、凝集装置に関する。さらに詳しくは、汚泥等の不溶性物質を含む被処理液を凝集剤と混合して該不溶性物質を凝集させる凝集装置に関する。

従来から環境保全が社会全体で強く要求されており、これを受けて、たとえば、下水等の排水を処理する分野では、排水を浄化するための様々な技術が開発されてきている。排水には汚泥等の不溶性物質が含まれており、排水を浄化するためには、排水中から汚泥を除去することが必要となる。

下水等の汚泥の除去にあたっては、その前段の処理として、汚泥を含む排水に凝集剤を混合して排水中の汚泥を凝集させる処理（以下、凝集処理と呼ぶ）が行われるのが一般的である（たとえば、特許文献１〜４参照）。この凝集処理を行うことで汚泥を残りの液状物から分離しやすくなる。ここで、従来の汚泥の凝集処理について説明する。

図１は、従来の凝集装置の概略的な構成を表した模式図である。

図１に示す従来の凝集装置１００’には収容槽１０’が備えられており、この収容槽１０’は、汚泥を含む排水と凝集剤とを収容槽１０’の下部から受け入れ、凝集処理後の排水を収容槽１０’の上部から排出する。また、この凝集装置１００’には、収容槽１０’の内部の排水を撹拌して凝集剤と混合する撹拌手段２０’も備えられている。撹拌手段２０’は、凝集装置１００’の内部において、図の上下方向に延びる回転軸２２’、および、この回転軸２２’に軸着された複数（例えば、３つ）の撹拌羽根部材２１’を有している。回転軸２２’は、不図示の回転駆動源から回転力を得て、その軸線を中心として回転するものである。この回転軸２２’が回転することにより、３つの撹拌羽根部材２１’が回転軸２２’の回りを回転し、凝集装置１００’の内部において排水の撹拌が行われる。この排水の撹拌の結果、排水と凝集剤とが混合されて排水中の汚泥が凝集剤の周囲に付着していくことで汚泥の凝集化が進行する。

凝集装置１００’では、収容槽１０’の下部から新たな排水が連続的に流入し、この流入により、すでに収容槽１０’に収容されている排水は、撹拌手段２０’による撹拌を受けながら収容槽１０’の下部から上部に向けて押し出されるようにして移動する。そして、撹拌手段２０’による撹拌を受けた後の排水、すなわち、凝集処理後の排水が、収容槽１０’の上部から、溢れ出るようにして排出される。このように、従来の凝集装置１００’は、新たな排水の受入れと凝集処理後の排水の排出とを同時並行で行いつつ、連続的に凝集処理を施していく。

特開２０１３−２４８５６５号公報 特開２００８−１６８２１５号公報 特開２００８−２０７０６９号公報 特開２００７−２６０６１５号公報

排水の浄化処理の処理効率を高める観点から考えると、短時間で汚泥を十分に凝集させることが望ましい。しかしながら、この分野における経験則として、同じ回転速度で撹拌を継続しても、凝集剤の性能や添加量の如何により、汚泥の凝集はそれほど進まないことが知られている。その一つの原因としては、撹拌により生じた渦に起因して収容槽内における凝集剤や汚泥の分布に偏りが生じ、この結果、凝集剤と汚泥とが分離して両者の接触が不足することが考えられる。たとえば、図１の従来の凝集装置１００’において、凝集剤と汚泥のうち、一方は回転軸２２’の回りに極端に集中するのに対し、他方は比較的収容槽１０’全体に拡散している場合には、こうした事態が生じ得る。

こうした問題を解消するための１つの策としては、撹拌の回転速度を定期的に変動させることで、凝集剤あるいは汚泥を拡散させて分布の偏りを解消することが考えられる。

しかしながら、この解消策では、複雑な運転制御機構が必要となることに加え、排水を一定期間保持しながら、回転速度が変動する撹拌処理を行うことが必要となり、かえって凝集処理に時間がかかる。このため、図１の従来の凝集装置１００’のように、新たな排水の受入れと凝集処理後の排水の排出とを同時並行で行いつつ連続的に凝集処理を施していくことが要求される凝集装置に対しては、この解消策をそのまま適用するのは難しい。

以上説明したように、汚泥の凝集処理時間の短縮化を簡易な構成で実現するにあたっては、さらなる工夫が求められる。

上記の事情を鑑み、本発明は、簡易な構成で汚泥等の不溶性物質の凝集処理時間を短縮するとともに、凝集剤の使用量を低減することができる凝集装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、以下の凝集装置を提供する。

［１］ 不溶性物質を含む被処理液を凝集剤と混合して該被処理液中の不溶性物質を凝集させる凝集装置において、前記不溶性物質凝集前の前記被処理液を受け入れる受入側と、前記不溶性物質凝集後の前記被処理液を排出する排出側とを有し、前記不溶性物質を凝集させつつ前記受入側から前記排出側に向かって移動する前記被処理液を収容する収容槽と、前記収容槽内に配置された複数の撹拌部材を有し、前記処理槽内を前記排出側に向かって移動する前記被処理液を、前記複数の撹拌部材を駆動することで撹拌して前記凝集剤と混合する撹拌手段と、前記収容槽内に配置され、前記受入側から前記排出側に向かう前記被処理液の移動を確保しつつ、前記受入側から前記排出側に向かう移動方向に沿って前記収容槽内部を複数の部屋に区分けする複数の仕切り板と、を備え、前記複数の撹拌部材は、該複数の撹拌部材のうちの少なくとも１つが配置される撹拌部屋と、該複数の撹拌部材のうちのいずれも配置されていない無撹拌部屋とが、前記受入側から前記排出側に向かって交互に並ぶように、前記複数の部屋において一部屋置きに分散して配置されたものであり、前記撹拌手段は、前記受入側から前記排出側に向かって延びる１本の回転軸を有するとともに、前記複数の撹拌部材として、前記回転軸に対しそれぞれ一部が固定され該回転軸の回転により該回転軸の回りでそれぞれ回転する複数の撹拌羽根部材を有するものである凝集装置。

［２］ 前記複数の仕切り板それぞれは、前記回転軸の貫通を受ける軸受部を有するとともに、前記受入側から前記排出側に移動する前記被処理液の通過を許す通過路を有するものであり、前記複数の仕切り板のうち、前記複数の部屋のうちの１つの撹拌部屋と、該１つの撹拌部屋に対し前記移動方向の下流側で隣接する無撹拌部屋とを仕切る仕切り板は、該１つの撹拌部屋と、該１つの撹拌部屋に対し前記移動方向の上流側で隣接する無撹拌部屋とを仕切る仕切り板よりも、相対的に前記回転軸により近い位置に前記通過路を有するものである［１］に記載の凝集装置。

［３］ 前記複数の仕切り板それぞれは、前記通過路として、該仕切り板それぞれを貫通する開口部を有するものである［２］に記載の凝集装置。

［４］ 前記複数の仕切り板それぞれは、前記開口部として、該仕切り板それぞれにおける前記回転軸の位置を中心として対称な位置に形成された互いに同一形状の２つの開口部からなる組を１組以上有するものである［３］に記載の凝集装置。

［５］ 前記複数の仕切り板は、前記収容槽に対し、前記回転軸および前記複数の撹拌羽根部材とともに着脱自在である［１］〜［４］のいずれかに記載の凝集装置。

［６］ 前記収容槽は、前記受入側および前記排出側を除き、前記回転軸に対して垂直な面における断面が多角形状の容器であり、前記複数の仕切り板のそれぞれは前記多角形状に対応した多角形の板状部材であって、前記回転軸の回転に従動することなく前記軸受部で前記回転軸に支持されたものである［１］〜［５］のいずれかに記載の凝集装置。

［７］ 前記収容槽は、前記受入側および前記排出側を除き、前記回転軸に対して垂直な面における断面が円形状の容器であり、前記複数の仕切り板のそれぞれは円形の板状部材であって、前記軸受部で前記回転軸に固定され該回転軸の回転により該回転軸の回りを回転するものである［１］〜［５］のいずれかに記載の凝集装置。

［８］ 前記複数の撹拌部材のうち、前記複数の部屋のうちの前記排出側に最も近い撹拌部屋に配置されている撹拌部材が、最も撹拌力が低い［１］〜［７］のいずれかに記載の凝集装置。

本発明の凝集装置では、排水の受入側から排出側に向かって、撹拌部屋と無撹拌部屋とが交互に並ぶという簡易な構成が採用されている。この構成により、受入側から排出側へ移動する排水に対して、撹拌部材による撹拌と、撹拌されずに拡散することによる汚泥と凝集剤の接触とが交互に行われることとなり、不溶性物質の凝集処理時間が短縮し凝集剤の使用量も低減する。このように、本発明の凝集装置では、簡易な構成により、不溶性物質の凝集処理時間の短縮化と凝集剤の使用量低減とが図られている。

従来の凝集装置の概略的な構成を表した模式図である。 本発明の凝集装置の一実施形態の概略的な構成を表した模式図である。 図２の凝集装置の変形例である凝集装置の概略的な構成を表した模式図である。 第２の仕切り板に沿った図２の凝集装置の断面を表す模式図である。 第１の仕切り板に沿った図２の凝集装置の断面を表す模式図である。 図２および図４の凝集装置における第２の仕切り板の支持機構を表す模式図である。 収容槽や各仕切り板の形状が円形となっている変形例の凝集装置の、第２の仕切り板に沿った断面図である。 収容槽や各仕切り板の形状が円形となっている変形例の凝集装置の、第１の仕切り板に沿った断面図である。 図２とは異なる全体構成を有する別の実施形態の凝集装置の全体構成を表す模式図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

図２は、本発明の凝集装置の一実施形態の概略的な構成を表した模式図である。

図２に示す凝集装置１００には収容槽１０が備えられている。収容槽１０の下部には、排水受入用配管７１が接続されており、この排水受入用配管７１は、収容槽１０の下部に接続される少し手前側で凝集剤用配管７３と接続されている。汚泥等の不溶性物質（以下、単に汚泥と呼ぶ）を含む排水は、排水受入用配管７１を図中の上向きの太線矢印の方向に流れ、収容槽１０の下部に到達する少し手前で、凝集剤用配管７３を図中の左向きの太線矢印の方向に注入された凝集剤と合流する。そして、これら排水および凝集剤からなる液状物が収容槽１０の下部に流入する。なお、以下では、排水に凝集剤が注入されてなるこの液状物についても、凝集剤注入前の排水と特に区別せずに同じように「排水」と呼ぶことがある。

凝集剤としては、たとえば、汚泥の構成粒子の表面電荷を中和して小フロックを形成する役割を主に果たす無機系凝集剤と、その小フロックを架橋して相対的に大きい大フロックを形成する有機系凝集剤とを採用することができる。ここでは、これらをまとめて単に凝集剤と呼ぶ。

図２の凝集装置１００では、収容槽１０の上部には排水排出用配管７２が接続されており、後述の凝集処理が施された後の排水は、収容槽１０から排水排出用配管７２内へ図中の左向きの太線矢印の方向に排出される。

ここで、収容槽１０に流入してくる、汚泥を含む排水が、本発明にいう「被処理液」の一例に相当する。また、排水と凝集剤とを受け入れる収容槽１０の下部の側（以下、収容槽下側と呼ぶ）が、本発明にいう「受入側」の一例に相当する。また、凝集処理後の排水が排出される収容槽１０の上部の側（以下、収容槽上側と呼ぶ）が、本発明にいう「排出側」の一例に相当する。

凝集装置１００では、収容槽下側から新たな排水が連続的に流入し、この流入により、すでに収容槽１０に収容されている排水は、後述の凝集処理を受けながら収容槽下側から収容槽上側に向けて押し出されるようにして移動する。そして、凝集処理後の排水が、収容槽上側から溢れ出るようにして排出される。このように、凝集装置１００は、新たな排水の受入れと凝集処理後の排水の排出とを同時並行で行いつつ、連続的に凝集処理を施していく。

以下、図２の凝集装置１００における凝集処理について詳しく説明する。

凝集装置１００には、収容槽１０の内部の排水を撹拌して凝集剤と混合する撹拌手段２０が備えられている。撹拌手段２０は、凝集装置１００の内部において、図２の上下方向に延びる回転軸２２、および、この回転軸２２に軸着された２つの撹拌羽根部材２１を有している。回転軸２２は、不図示の回転駆動源から回転力を得て、その軸線を回転中心として回転（すなわち自転）するものである。この回転軸２２が回転することにより、２つの撹拌羽根部材２１は、同じ回転速度で回転軸２２の回りを回転する。

ここで、凝集装置１００には、収容槽下側から収容槽上側に向かう排水の移動路（後述の開口５１，５２，５３）を確保しつつ、収容槽下側から収容槽上側に向かう方向に沿って収容槽１０の内部を４つの部屋４１，４２，４３，４４に区分けする３枚の仕切り板３１，３２，３３が備えられている。以下では、これら３枚の仕切り板３１，３２，３３を、排水の受入側（図の下側）から、それぞれ、第１の仕切り板３１、第２の仕切り板３２、および、第３の仕切り板３３と呼んで区別する。また、４つの部屋４１，４２，４３，４４についても排水の受入側（図の下側）から、それぞれ、第１の部屋４１、第２の部屋４２、第３の部屋４３、および、第４の部屋４４と呼んで区別する。これら第１の仕切り板３１、第２の仕切り板３２、および、第３の仕切り板３３には、回転軸２２を貫通させる第１の軸受部６１、第２の軸受部６２、および、第３の軸受部６３がそれぞれ形成されている。

図２に示されているように、第１の仕切り板３１と収容槽１０内部の下面（床面）との間に位置する第１の部屋４１、および、第２の仕切り板３２と第３の仕切り板３３との間に位置する第３の部屋４３の２部屋には、上述した撹拌羽根部材２１がそれぞれ１つずつ配置されている。このため、これら第１の部屋４１および第３の部屋４３では、撹拌羽根部材２１の回転により各部屋の排水が撹拌され、排水と凝集剤とが混合される。この混合により、汚泥が凝集剤と接触して汚泥の凝集が進む。しかし、一部の汚泥については、この撹拌では凝集があまり進まないといった事態がしばしば生じる。その正確な原因は不明であるが、一つの原因としては、撹拌羽根部材２１の回転により生じた渦のため排水に含まれる汚泥と凝集剤の分布に偏りが生じ、一部の汚泥が凝集剤から分離して凝集剤との接触が不足していることが考えられる。すなわち、撹拌手段２０の作用によって排水と凝集剤は強制的に混合されるが、その際に、凝集剤は回転軸２２の回転により生じた渦に巻き込まれて、回転軸２２の近傍に集中する傾向がある。したがって、回転軸２２から遠方に存在する一部の排水は凝集剤から分離してしまい、その一部の排水中の汚泥と凝集剤との接触が不足することとなる。なお、汚泥と凝集剤の実際の分布状態は、具体的には、汚泥の性質や凝集剤の種類や撹拌羽根部材２１の回転速度等の要素によって決まると考えられる。

一方、第１の仕切り板３１と第２の仕切り板３２との間に位置する第２の部屋４２、および、第３の仕切り板３３と収容槽１０内部の上面（天井面）との間に位置する第４の部屋４４の２部屋には、いずれも撹拌羽根部材２１が全く配置されていない。これら第２の部屋４２および第４の部屋４４では、撹拌羽根部材２１による撹拌が行われないため、凝集剤が渦から解放されて回転軸２２の遠方に向けて拡散する。したがって、上述した第１の部屋４１および第３の部屋４３に比べると、分布の偏りが生じにくく部屋内の排水中の汚泥と凝集剤の接触が促進される。

ここで、凝集装置１００では、第１の部屋４１および第３の部屋４３のように撹拌羽根部材２１による撹拌が行われる部屋（以下、撹拌部屋と呼ぶ）と、第２の部屋４２および第４の部屋４４にように撹拌羽根部材２１による撹拌が行われない部屋（以下、無撹拌部屋と呼ぶ）とが、収容槽下側から収容槽上側に向かって交互に並んでいる。この構成により、収容槽下側から収容槽上側に向かって移動する排水に対し、撹拌と無撹拌とが交互に行われることなる。その結果、汚泥と凝集剤との混合・接触が交互に繰り返されることで、排水中の汚泥の多くについて凝集剤との接触が十分に促進されることとなり、汚泥の凝集化が十分に行われることとなる。特に、凝集装置１００では、収容槽下側から収容槽上側に向かって排水を移動させるだけで、凝集化の促進が行われるため、簡易な構成による汚泥の凝集処理時間の短縮化が実現されている。また、凝集剤を十分に活用できるため、凝集剤の使用量の低減も実現する。

次に、第１の仕切り板３１、第２の仕切り板３２、および、第３の仕切り板３３を通過する排水の移動路について説明する。

図２に示されているように、第１の仕切り板３１、第２の仕切り板３２、および、第３の仕切り板３３には、収容槽下側から収容槽上側に向かう排水の通過路となる、第１の開口部５１、第２の開口部５２、および、第３の開口部５３がそれぞれ形成されている。排水は、各開口部中の上向き矢印で示すように、各開口部を上向きに通過して１つの部屋からその上の部屋へと移動する。この構成により、凝集装置１００では、上述した「収容槽下側から収容槽上側に向かう排水の移動の確保」が実現している。以下では、収容槽下側から収容槽上側に向かう方向を単に「移動方向」と呼ぶことがある。

ここで、第３の仕切り板３３は、第１の仕切り板３１と同じ構造の仕切り板であり、従って、第３の仕切り板３３における第３の開口部５３および第３の軸受部６３の位置は、第１の仕切り板３１における第１の開口部５１および第１の軸受部６１の位置と同じである。

一方、第３の部屋４３（撹拌部屋の１つ）を挟んで対峙する第２の仕切り板３２と第３の仕切り板３３との間では開口部の位置は異なっている。具体的には、第３の部屋４３（撹拌部屋の１つ）と、この第３の部屋４３に対し移動方向の下流側で隣接する第４の部屋４４（無撹拌部屋の１つ）とを仕切る第３の仕切り板３３は、この第３の部屋４３（撹拌部屋の１つ）と、この第３の部屋４３に対し移動方向の上流側で隣接する第２の部屋４２（無撹拌部屋の１つ）とを仕切る第２の仕切り板３２よりも、相対的に回転軸２２により近い位置に排水の通過路（開口部）を有している。たとえば、図２に示されているように、第３の仕切り板３３における、回転軸２２から第３の開口部５３までの距離ｄは、第２の仕切り板３２における、回転軸２２から第２の開口部５２までの距離Ｄよりも短い。

なお、上述したように第１の仕切り板３１は、第３の仕切り板３３と同じ構造の仕切り板であるため、第１の仕切り板３１における、回転軸２２から第１の開口部５１までの距離ｄは、距離Ｄよりも短い。

以下、これら第１の仕切り板３１、第２の仕切り板３２、および第３の仕切り板３３の間における開口部の位置関係による効果を、収容槽下側から収容槽上側に向かう排水の流れ方と合わせて説明する。

汚泥を含む排水と凝集剤とは、まず、収容槽下側から、撹拌部屋である第１の部屋４１に進行する。そして、第１の部屋４１内に設けられた撹拌羽根部材２１の回転による撹拌を受け、排水と凝集剤とが混合される。この混合により、全体的には、排水中の汚泥が凝集剤と接触して汚泥の凝集が進む。ただし、撹拌羽根部材２１の回転により生じた渦のため、汚泥や凝集剤のうち、相対的に回転軸２２の側に偏在しやすい成分と、相対的にあまり偏在せずに拡散しやすい成分とで分布の偏りが生じることがある。この場合、上述したように、一部の汚泥については、凝集剤から分離して凝集剤との接触が不足してしまうことがあり得る。

この状態で第１の部屋４１内の排水は、収容槽下側から新たな排水が第１の部屋４１に進行してくることにより、押し出されるようにして第１の仕切り板３１における第１の開口部５１を通って第１の部屋４１から第２の部屋４２に移動する。回転軸２２の近傍では、汚泥と凝集剤の混合が相対的に進んでおり、かつ、第１の開口部５１が回転軸２２の近くに存在するため、混合の進んだ排水が優先的に上側に持ち上がるようにスムーズに第２の部屋４２に移動する。一方、汚泥と凝集剤の混合が相対的に遅れている残りの排水（回転軸２２から離れた場所に存在する排水）は、収容槽下側から新たに進行してくる排水に押されるようにして回転軸２２側に流れ込み、そのまま上側に持ち上がるようにスムーズに第２の部屋４２に移動する。

ここで、もし仮に、第１の開口部５１が回転軸２２からもっと離れた位置に存在していたとすると、凝集剤との混合が相対的に遅れている排水が優先的に第２の部屋４２に移動する。この場合、凝集剤との混合が相対的に進んでいる排水や更には凝集剤そのものが第２の部屋４２に移動できずに、第１の部屋４１内で対流して残留するといった事態が生じ得る。一方、図２の凝集装置１００では、第１の開口部５１が回転軸２２の近くに存在することにより、このような事態は回避されている。

第１の開口部５１を通って第１の部屋４１から第２の部屋４２に移動した汚泥や凝集剤は、第２の部屋４２には撹拌羽根部材２１が存在しないため、回転軸２２付近の第１の開口部５１から離れ、回転軸２２から遠ざかる方向に広がりながら第２の部屋４２全体に拡散していく。この拡散により、第２の部屋４２の広い範囲で汚泥と凝集剤とが接触しやすくなり、汚泥の凝集が進む。ここで、第１の開口部５１からは、新たな排水が第１の部屋４１から第２の部屋４２に次々と移動してくるため、この新たな排水に押し出されるようにして、第２の部屋４２内の排水は、第２の仕切り板３２における第２の開口部５２を通って第２の部屋４２から第３の部屋４３に移動する。このとき、回転軸２２から遠ざかる方向に拡散していった汚泥や凝集剤は、第２の仕切り板３２における第２の開口部５２が第１の仕切り板３１における第１の開口部５１よりも回転軸２２から相対的に遠い位置に存在することにより、そのまま上側に持ち上がるようにスムーズに第２の開口部５２を通って第３の部屋４３に移動する。

ここで、もし仮に、第２の仕切り板３２における第２の開口部５２が、第１の仕切り板３１における第１の開口部５１よりも回転軸２２から相対的に近い位置に存在していたとすると、汚泥や凝集剤は、第２の部屋４２全体に十分に拡散する前に、第１の開口部５１から第２の開口部５２に向けてそのまま上側に移動することとなる。この場合、第２の部屋４２において、汚泥と凝集剤との接触機会があまり与えられないこととなり、汚泥の凝集が進まない。一方、図２の凝集装置１００では、第２の仕切り板３２における第２の開口部５２が、第１の仕切り板３１における第１の開口部５１よりも回転軸２２から相対的に遠い位置に存在することにより、このような事態は回避されている。

撹拌部屋である第３の部屋４３に移動してきた汚泥や凝集剤は、第３の部屋４３の撹拌羽根部材２１による撹拌を受け、この撹拌により全体的には汚泥の凝集が進むが、第１の部屋４１と同様に分布の偏りが生じ得る。しかし第２の部屋４２から第３の部屋４３へ新たな排水が移動してくると、相対的に回転軸２２の側に偏在しやすい成分を含み汚泥と凝集剤の混合が相対的に進んでいる排水（回転軸２２の近傍の排水）は、第３の仕切り板３３における第３の開口部５３が回転軸２２付近に存在することにより、そのまま上側に持ち上がるように第３の開口部５３を通ってスムーズに第４の部屋４４に移動する。一方、相対的に拡散しやすい成分を含み汚泥と凝集剤の混合が相対的に遅れている排水（回転軸２２から離れた場所に存在する排水）は、第３の部屋４３に新たに進行してくる排水に押されるようにして回転軸２２側に流れ込み、そのまま上側に持ち上がるようにスムーズに第４の部屋４４に移動する。

第４の部屋４４に移動してきた汚泥や凝集剤は、第４の部屋４４には撹拌羽根部材２１が存在しないため、回転軸２２付近の第３の開口部５３から離れ、回転軸２２から遠ざかる方向に広がりながら第４の部屋４４全体に拡散する。この拡散により、上述の第２の部屋４２と同様にして汚泥の凝集が進む。そして、新たな排水が第４の部屋４４に移動してくることにより、汚泥の凝集化が進んだ排水が、第４の部屋４４から溢れ出るようにして収容槽上側の排水排出用配管７２を通って排出されていく。

以上説明したように、図２の凝集装置１００では、１つの撹拌部屋（たとえば第３の部屋４３）と、その１つの撹拌部屋に対し移動方向の下流側で隣接する無撹拌部屋（たとえば第４の部屋４４）とを仕切る仕切り板（たとえば第３の仕切り板３３）は、その１つの撹拌部屋と、その１つの撹拌部屋に対し移動方向の上流側で隣接する無撹拌部屋（たとえば第２の部屋４２）とを仕切る仕切り板（たとえば第２の仕切り板３２）よりも相対的に回転軸２２により近い位置に通過路（たとえば第３の開口部５３）を有することで、汚泥や凝集剤のスムーズな移動を確保しつつ汚泥凝集化の促進が図られている。

なお、以上の凝集装置１００では、第２の仕切り板３２は、第１の仕切り板３１および第３の仕切り板３３に比して、相対的に回転軸２２から遠い位置に第２の開口部５２を有していたが、本発明の凝集装置は、排水の通過路としてこのような開口以外の形態も採用できる。

図３は、図２の凝集装置１００の変形例である凝集装置１０１の概略的な構成を表した模式図である。

図３の凝集装置１０１においては、図２の凝集装置１００と同一の構成要素には同一の符号が付されており、その重複説明は省略する。

図３の凝集装置１０１では、図２の凝集装置１００の第２の仕切り板３２とは異なり、撹拌羽根部材２１に対し収容槽下側で隣接する第２の仕切り板３２＿１は、排水の通過路として、第２の仕切り板３２＿１を貫通する開口を有していない。その代わりに、第２の仕切り板３２＿１は、第２の仕切り板３２＿１の周縁部と収容槽１０の内壁面との間に隙間５２＿１が形成されるように大きさが調整されている。図３の凝集装置１０１では、排水が第２の部屋４２から第３の部屋４３に移動する際には、隙間５２＿１に記載された上向き矢印が示すように、排水は、この隙間５２＿１を通って移動する。この隙間５２＿１の効果は、図２の凝集装置１００の第２の仕切り板３２における第２の開口部５２の効果と同じである。

図２の凝集装置１００に戻ってその説明を続ける。

図４は、第２の仕切り板３２に沿った図２の凝集装置１００の断面を表す模式図、図５は、第１の仕切り板３１に沿った図２の凝集装置１００の断面を表す模式図である。

図４および図５に示すように、凝集装置１００の第２の仕切り板３２には、第２の開口部５２が全部で４つ形成されており、第１の仕切り板３１にも、第１の開口部５１が全部で４つ形成されている。第２の開口部５２は、いずれも同一の形状であり、かつ、各々は各辺と対面するように回転軸２２から等距離に配置されている。図５中の第１の開口部５１も同様である。なお、図２の第３の仕切り板３３は、上述したように第１の仕切り板３１と同じ構成を有するので、第１の仕切り板３１と同じ位置に同じ形状の４つの第３の開口部５３を有している。

このように、第１の仕切り板３１、第２の仕切り板３２、および第３の仕切り板３３が、各仕切り板における排水の通過路として、回転軸２２の位置を中心として対称な位置に形成された互いに同一形状の２つの開口部からなる組を１組以上（図４および図５では２組）有することで、図２の凝集装置１００における排水の流れも回転軸２２を中心として対称となる。図２の凝集装置１００では、このような構成により、非対称な排水の通過路に起因する不要な対流の発生を抑え、汚泥や凝集剤の移動がスムーズに行われるよう工夫されている。

なお、図４および図５の凝集装置１００では、各仕切り板における各開口部の形状が矩形であって４個の開口部を有するものとして説明したが、本発明の凝集装置は、開口部の形状は矩形以外の形状であってもよく、その数もたとえば、２個あるいは６個以上の数であってもよい。また、矩形の範囲に亘って複数の孔を打ち抜いて開口部としてもよい。

図４および図５に示すように、収容槽１０は、回転軸２２に対して垂直な面における断面が矩形（ほぼ正方形）の容器である（ただし収容槽上側および収容槽下側を除く）。また、この収容槽１０の形状に対応して、各仕切り板も矩形（ほぼ正方形）の板状部材である。ここで、各仕切り板の周縁は、収容槽１０の内壁から微小な距離をおいて離間している。この離間している距離は微小であるため、各仕切り板の周縁と収容槽１０の内壁との隙間を通過する排水の量はわずかであり、実質的に排水の通過路とはならない（なお、この点は、図３の変形例の凝集装置１０１における、第２の仕切り板３２＿１の周縁の隙間５２＿１が排水の通過路であるのとは大きく異なる点である）。凝集装置１００では、各仕切り板は、収容槽１０に直接支持されてはいない。その代わりに、各仕切り板は、後述の支持機構により、回転軸２２の回転に従動することなく回転軸２２（正確には、回転軸２２の一部である後述の図６の２つの板状突出部２２１，２２２）に支持されている。この支持形態により、回転軸２２、２つの撹拌羽根部材２１、および、３つの仕切り板３１，３２，３３は、収容槽１０に対し一体的に着脱自在となっており、収容槽１０の清掃等の凝集装置１００のメンテナンスが容易となっている。

なお、撹拌手段の着脱といったメンテナンス性を確保する必要がないのであれば、本発明の凝集装置では、各仕切り板の周縁が収容槽の内壁に対し、隙間を空けることなく直接に固定されている形態が採用されてもよい。

以下、図４の凝集装置１００における第２の仕切り板３２の支持機構を例にとって、各仕切り板の支持機構について説明する。

図６は、図２および図４の凝集装置１００における第２の仕切り板３２の支持機構を表す模式図である。

図６に示すように、第２の仕切り板３２では、第２の仕切り板３２における第２の軸受部６２において回転軸２２が貫通している。第２の軸受部６２は、回転軸２２に接続され第２の仕切り板３２に沿って広がる２つの板状突出部２２１，２２２の間に配置されており、回転軸２２が回転するときには、回転軸２２の回転に従動することなく２つの板状突出部２２１，２２２に支持される。

図２の凝集装置１００では、図６で説明したのと同様な支持機構が、第１の仕切り板３１および第３の仕切り板３３についても備えられている。

以上では、収容槽１０は、回転軸２２に対して垂直な面における断面が四角形状の容器であり、各仕切り板は矩形（ほぼ正方形）の板状部材であったが、本発明では、収容槽は、他の断面形状を有する容器であって各仕切り板もその収容槽の断面形状に応じた別の形状の板状部材であってもよい。たとえば、収容槽が、三角形や六角形等の他の多角形の断面形状を有する容器、あるいは、円形や楕円形やレーストラック状の断面形状を有する容器であって、各仕切り板もその収容槽の断面形状に応じた形状の板状部材であってもよい。

以下では、収容槽や各仕切り板の形状が図２、図４および図５の凝集装置１００とは異なる変形例について説明する。この変形例の凝集装置は、収容槽や各仕切り板の形状以外の点では、図２、図４および図５で上述した凝集装置１００と同じである。特に、側面側からみた全体的な構成は、図２に示す凝集装置１００の構成とほぼ同様であるので、全体的な構成については、図２を参照することとして、ここでは、相違点である収容槽や各仕切り板の形状に焦点を絞って説明する。

図７は、収容槽や各仕切り板の形状が円形となっている変形例の凝集装置１０２の、第２の仕切り板３２１に沿った断面図、図８は、収容槽や各仕切り板の形状が円形となっている変形例の凝集装置１０２の、第１の仕切り板３１１に沿った断面図である。

図７および図８の凝集装置１０２では、図４および図５で上述した凝集装置１００と同じ構成要素については同じ符号を付すこととし、その重複説明は省略する。図７および図８に示すように、収容槽１１は、回転軸２２に対して垂直な面における断面が円形の容器である（ただし収容槽上側および収容槽下側を除く）。また、この収容槽１０の形状に対応して、第２の仕切り板３２１および第１の仕切り板３１１は円形の板状部材である。ここで、図７の第２の仕切り板３２１は、回転軸２２について互いに対称な位置に形成された２つの第２の開口部５２１の組を２組有しており、図８の第１の仕切り板３１１も、回転軸２２について互いに対称な位置に形成された２つの第１の開口部５１１の組を２組有している。このとき、図８の第１の仕切り板３１１における第１の開口部５１１は、図７の第２の仕切り板３２１における第２の開口部５２１に比べ、相対的に回転軸２２により近い位置に形成されており、汚泥や凝集剤の移動がスムーズに行われるよう工夫されている。

なお、図７および図８の凝集装置１０２では、各仕切り板における各開口部の形状が湾曲した矩形であって４個の開口部を有するものとして説明したが、本発明の凝集装置は、開口部の形状はこのような湾曲した矩形以外の形状であってもよく、その数もたとえば、２個あるいは６個以上の数であってもよい。

図７および図８の変形例の凝集装置１０２においても、回転軸２２、２つの撹拌羽根部材２１（図２参照）、および、３つの仕切り板（第３の仕切り板は図８の第１の仕切り板３１１と同じ）は、収容槽１１に対し一体的に着脱自在であり、メンテナンス性の向上が図られている。

また、図７および図８の凝集装置１０２においても、各仕切り板は、図６で上述したのと同じ支持機構により、各軸受部において回転軸２２の回転に従動することなく回転軸２２の一部（図６の２つの板状突出部２２１，２２２参照）に支持される。

なお、本発明の凝集装置においては、図７および図８の変形例の凝集装置１０２のように、回転軸に対して垂直な面における断面が円形であり、各仕切り板も円形の板状部材である形態を採用した場合には、回転軸の回転に従動して各仕切り板が回転軸の回りを回転するさらに別の変形例の凝集装置が採用されてもよい。このさらに別の変形例は、図６の支持機構に代えて、各軸受部が直接に回転軸に固定された支持機構を採用したものであり、それ以外の点については、図７および図８の変形例の凝集装置１０２と同じである。そこで、このさらに別の変形例については、これまでの説明を参照することとしてこれ以上の説明は省略する。なお、このさらに別の変形例では、仕切り板の底面に撹拌羽根部材を一体的に設けることもできる。

次に、図２とは異なる全体構成を有する別の実施形態の凝集装置について説明する。

図９は、図２とは異なる全体構成を有する別の実施形態の凝集装置１０３の全体構成を表す模式図である。

図９の凝集装置１０３において、図２、図４および図５の凝集装置１００と同じ構成要素については同じ符号を付すこととし、その重複説明は省略する。図９の凝集装置１０３の全体構成が図２とは異なる点は２つあり、そのうちの１つは、図９の凝集装置１０３では、第３の仕切り板３３よりも収容槽上側にさらに第４の仕切り板３４が設けられて第５の部屋４５が形成されている点である。図９の凝集装置１０３の全体構成が図２とは異なるもう１つの点は、この第５の部屋４５には、第１の部屋４１および第３の部屋４３に設けられている撹拌羽根部材２１よりも小さく撹拌力の弱い小撹拌羽根部材２１ａが備えられている点である。この小撹拌羽根部材２１ａは、上記の２つの撹拌羽根部材２１と同様、回転軸２２に固定されて回転軸２２の回りを回転するものであり、２つの撹拌羽根部材２１および回転軸２２とともに撹拌手段２０ａを構成している。この小撹拌羽根部材２１ａが備えられていることで第５の部屋４５は撹拌部屋となっている。

第４の仕切り板３４は、第４の軸受部６４で回転軸２２の貫通を受ける仕切り板である。この第４の仕切り板３４は、第２の仕切り板３２と同じ構成を有しており、第２の仕切り板３２と同様、第１の仕切り板３１および第３の仕切り板３３と比べ相対的に回転軸２２から遠い位置に開口部（第４の開口部５４）を有している。このため、第４の仕切り板３４の下側の第４の部屋４４は、図２において上述した、第２の仕切り板３２の下側の第２の部屋４２と同様の役割を果たす無撹拌部屋となっている。

一方、第５の部屋４５では、小撹拌羽根部材２１ａの撹拌力が弱いため、同じ撹拌部屋である第１の部屋４１および第３の部屋４３と同様の撹拌は行われず、相対的に緩やかな撹拌が行われる。

一般に、汚泥の凝集処理においては、まず、前段の撹拌処理によって排水を凝集剤と混合して汚泥の第１段階の凝集体を形成し、次に、前段の撹拌処理よりも緩やかな後段の撹拌処理により、未凝集で排水中に浮遊している汚泥を第１段階の凝集体に付着させることがよく行われる。

ここで、図２の凝集装置１００は、撹拌部屋と無撹拌部屋が交互に並ぶ構成により、上記の前段の撹拌処理における第１段階の凝集体形成の処理時間の短縮化を図った凝集装置である。

一方、図９の凝集装置１０３は、図２の凝集装置１００の構成にさらに小撹拌羽根部材２１ａを有する撹拌部屋（第５の部屋４５）を収容槽最上部に設けることで、上記の前段の撹拌処理に加え、上記の後段の緩やかな撹拌処理をも行う凝集装置である。このような構成により、図９の凝集装置１０３では、前段の撹拌処理における第１段階の凝集体形成の処理時間の短縮化を図りつつ、さらに、後段の緩やかな撹拌処理も合わせて一台で行うことができる。

なお、以上の図９の凝集装置１０３では、後段の緩やかな撹拌処理を行う撹拌力の弱い撹拌部材として、第１の部屋４１および第３の部屋４３に設けられている撹拌羽根部材２１よりも小さい小撹拌羽根部材２１ａが用いられていたが、本発明の凝集装置では、他の形態の撹拌羽根部材が採用されてもよい。あるいは、撹拌羽根部材２１と同一のものを回転軸２２への取り付け角度を変える（羽根部分が水平面（図９の回転軸２２に垂直な面）となす角度を小さくする）ことで撹拌力を弱くしてもよい。また、回転軸２２との接続部分において回転速度を遅くするギア機構を有することで、回転軸２２の回転に対して相対的に遅い回転速度で回転する撹拌羽根部材が採用されてもよい。更に、収容槽の高さ方向に沿って、各仕切り板の間隔を変えることで、各部屋の高さを変えて排水の滞留時間を調整するようにしてもよい。

本発明は、汚泥等の不溶性物質を含む被処理液を凝集剤と混合して該不溶性物質を凝集させる凝集装置において好適に利用することができる。

１０，１０’，１１：収容槽、２０，２０’，２０ａ：撹拌手段、２１，２１’：撹拌羽根部材、２１ａ：小撹拌羽根部材、２２，２２’：回転軸、３１，３１１：第１の仕切り板、３２，３２＿１，３２１：第２の仕切り板、３３：第３の仕切り板、３４：第４の仕切り板、４１：第１の部屋、４２：第２の部屋、４３：第３の部屋、４４：第４の部屋、４５：第５の部屋、５１，５１１：第１の開口部、５２，５２１：第２の開口部、５２＿１：隙間、５３：第３の開口部、５４：第４の開口部、６１：第１の軸受部、６２：第２の軸受部、６３：第３の軸受部、６４：第４の軸受部、１００，１００’，１０１，１０２，１０３：凝集装置、７１：排水受入用配管、７２：排水排出用配管、７３：凝集剤用配管。

Claims (8)

1. 不溶性物質を含む被処理液を凝集剤と混合して該被処理液中の不溶性物質を凝集させる凝集装置において、
   前記不溶性物質凝集前の前記被処理液を受け入れる受入側と、前記不溶性物質凝集後の前記被処理液を排出する排出側とを有し、前記不溶性物質を凝集させつつ前記受入側から前記排出側に向かって移動する前記被処理液を収容する収容槽と、
   前記収容槽内に配置された複数の撹拌部材を有し、前記処理槽内を前記排出側に向かって移動する前記被処理液を、前記複数の撹拌部材を駆動することで撹拌して前記凝集剤と混合する撹拌手段と、
   前記収容槽内に配置され、前記受入側から前記排出側に向かう前記被処理液の移動を確保しつつ、前記受入側から前記排出側に向かう移動方向に沿って前記収容槽内部を複数の部屋に区分けする複数の仕切り板と、を備え、
   前記複数の撹拌部材は、該複数の撹拌部材のうちの少なくとも１つが配置される撹拌部屋と、該複数の撹拌部材のうちのいずれも配置されていない無撹拌部屋とが、前記受入側から前記排出側に向かって交互に並ぶように、前記複数の部屋において一部屋置きに分散して配置されたものであり、
   前記撹拌手段は、前記受入側から前記排出側に向かって延びる１本の回転軸を有するとともに、前記複数の撹拌部材として、前記回転軸に対しそれぞれ一部が固定され該回転軸の回転により該回転軸の回りでそれぞれ回転する複数の撹拌羽根部材を有するものである凝集装置。
2. 前記複数の仕切り板それぞれは、前記回転軸の貫通を受ける軸受部を有するとともに、前記受入側から前記排出側に移動する前記被処理液の通過を許す通過路を有するものであり、
   前記複数の仕切り板のうち、前記複数の部屋のうちの１つの撹拌部屋と、該１つの撹拌部屋に対し前記移動方向の下流側で隣接する無撹拌部屋とを仕切る仕切り板は、該１つの撹拌部屋と、該１つの撹拌部屋に対し前記移動方向の上流側で隣接する無撹拌部屋とを仕切る仕切り板よりも、相対的に前記回転軸により近い位置に前記通過路を有するものである請求項１に記載の凝集装置。
3. 前記複数の仕切り板それぞれは、前記通過路として、該仕切り板それぞれを貫通する開口部を有するものである請求項２に記載の凝集装置。
4. 前記複数の仕切り板それぞれは、前記開口部として、該仕切り板それぞれにおける前記回転軸の位置を中心として対称な位置に形成された互いに同一形状の２つの開口部からなる組を１組以上有するものである請求項３に記載の凝集装置。
5. 前記複数の仕切り板は、前記収容槽に対し、前記回転軸および前記複数の撹拌羽根部材とともに着脱自在である請求項１〜４のいずれかに記載の凝集装置。
6. 前記収容槽は、前記受入側および前記排出側を除き、前記回転軸に対して垂直な面における断面が多角形状の容器であり、
   前記複数の仕切り板のそれぞれは前記多角形状に対応した多角形の板状部材であって、前記回転軸の回転に従動することなく前記軸受部で前記回転軸に支持されたものである請求項１〜５のいずれかに記載の凝集装置。
7. 前記収容槽は、前記受入側および前記排出側を除き、前記回転軸に対して垂直な面における断面が円形状の容器であり、
   前記複数の仕切り板のそれぞれは円形の板状部材であって、前記軸受部で前記回転軸に固定され該回転軸の回転により該回転軸の回りを回転するものである請求項１〜５のいずれかに記載の凝集装置。
8. 前記複数の撹拌部材のうち、前記複数の部屋のうちの前記排出側に最も近い撹拌部屋に配置されている撹拌部材が、最も撹拌力が低い請求項１〜７のいずれかに記載の凝集装置。

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