JP6548979B2 - 沈殿槽及び沈殿処理方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、沈殿槽及び沈殿処理方法に関する。

昨今、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められている。そのためには、工業廃水などの廃水の再利用が非常に重要である。これらを達成するためには水の浄化、すなわち水中から他の物質を分離することが必要である。

液体から微小な浮遊物質（ＳＳ）を分離する方法の一つとして沈降分離法がある。沈降分離法において浮遊物質の分離効率を向上させるためには、長方形あるいは円形の沈殿槽において、低速で均一な上昇流を発生させることが重要となる。そのため、フィードウェルから下降させた原水を上向流とし、沈殿槽上部から溢流する形式の沈殿槽が開発されている。

しかしながら、このような沈殿槽においては、被処理水を槽体内に供給したとき、沈殿槽底部に堆積した汚泥が巻き上がってしまう場合があり、処理水質を一定以上向上させることができなかったり、処理時間が長くかかってしまったり、する等の問題があった。

一方、このような沈殿槽においては、汚泥の巻き上げを効果的に抑制しつつ、フィードウェルから流入した原水を均一な上昇流に変える機構が知られている。このような機構としては、フィードウェル下端に対峙して水の流れを変更するプレートを設けたものが知られている。当該プレートを設けることにより、原水がプレート上面で衝突噴流を形成し、水平方向に流出するようになる。この沈殿槽においては、その後、主流として槽壁面で上昇流を形成させ、傾斜板を通過させて清澄水を流出させるものである。

この方法では、原水流出角度が水平方向であるため、沈殿槽底部の汚泥巻上げが発生しにくく、処理水水質を向上させる効果が得られると同時に、原水流出部をより低い位置に設定し、槽高さの低減を可能にする効果が得られる。また、主流が槽壁面付近を通るため、槽壁面付近に設置した傾斜板がより大きな効果を与え、浮遊物質のリークを抑制する。

なお、このような沈殿槽において、フロックの効果的な形成のために、原水の供給管において、原水を撹拌する回転羽根を有する技術が知られている。

特開平１０−１６５７１４号公報 特開２００６−２８１０５９号公報 特開２００８−２４６２８２号公報 特開平１１−１６９６０９号公報 特開２００２−５８９１０号公報

本発明が解決しようとする課題は、簡易な装置構成の沈殿槽であって、汚泥の巻き上げを抑制して、フロックの沈降を促進させることで、処理水の処理を効率的に行なう沈殿槽及び沈殿処理方法を提供することである。

実施形態の沈殿槽は、被処理水中に含まれるフロックを沈殿分離するための沈殿槽であって、円柱状又は多角柱状の槽体と、前記槽体内において、前記槽体の軸方向下方に向かって前記被処理水を供給する流入管と、前記槽体内へ供給される前記被処理水が、渦巻流となるように前記被処理水の流れを変更する複数の案内羽根と、を備えることを特徴とする。

実施形態の沈殿処理方法は、上記沈殿槽を用いた沈殿処理方法であって、前記流入管の前記流入口から前記槽体内に、フロックを含有する被処理水を渦巻流となるように供給する被処理水供給工程と、前記槽体内に供給された被処理水を前記槽体内に循環させながら、被処理水中に含まれるフロックを沈降させるフロック沈降工程と、前記フロック沈降工程で沈降したフロックを、前記槽体の底部に沈殿させる沈殿工程と、を備えることを特徴とする。

第１の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す断面図である。 図１に示す沈殿槽の流入管及び案内羽根を平面方向から見た断面図である。 図１に示す沈殿槽において、流入管内の被処理水の流れを示した図である。 第１の実施形態における案内羽根の変形例を示す拡大斜視図である。 第２の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す断面図である。 第３の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す断面図である。 第３の実施形態における被処理水分配機構の平面図である。 第３の実施形態における被処理水分配機構の変形例を示す平面図である。 第３の実施形態における、被処理水分配機構の他の変形例を示す斜視図である。 第３の実施形態における、被処理水分配機構のさらに他の変形例を示す斜視図である。 第４の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す断面図である。 第４の実施形態における被処理水分配機構の斜視図である。 第４の実施形態における被処理水分配機構の変形例を示す斜視図である。

以下、本実施形態における沈殿槽について、図面を参照しながら説明する。

〔第１の実施形態〕
図１は、第１の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す断面図であり、図２は、図１に示す沈殿槽の流入管及び案内羽根を平面方向から見た断面図である。また、図３は、図１に示す沈殿槽において、流入管内の被処理水の流れを示した図である。

図１に示すように、第１の実施形態の沈殿槽１０は、槽体１１と、槽体１１の内部に配設され、該槽体１１内に被処理水を供給する流入管１２と、槽体１１内へ供給される被処理水が、渦巻流となるように被処理水の流れを変更する複数の案内羽根１３と、を備えてなる。

なお、槽体１１の上端部には図中矢印で示すように、流入管１２を介して槽体１１内に被処理水を外部から供給する配管と、さらに、以下に説明するフロックの分離（沈殿）除去操作を実施して得られる処理水を外部に排出するための溢流堰１４、流出管１５が配設されている。

槽体１１は円柱状又は多角柱状の形状をした槽である。この槽体１１は、その壁面と底面とで構成される容器であり、内部に被処理水を貯留すると共に、フロックを沈殿させることが可能となっている。この槽体１１は、内部に貯留する被処理水の流れを所定の方向に均一化できるよう、槽体１１の中心軸を鉛直方向と一致するように配置する。このとき、槽体１１を平面視したときの槽体の壁面の外形形状（図中上方あるいは下方から見た場合の形状）は円形状又は多角形状である。多角形状としては、正方形あるいは長方形などの矩形状であってもよいし、五角形以上の多角形状であってもよい。

なお、後述するように、槽体１１内において被処理水をできるだけ均等に流れるようにすることがフロックを効率的に沈殿させることができる点で好ましい。そのため、槽体１１の形状は、円形状であれば真円、多角形状であれば正多角形、の外形形状とすることがより好ましい。

また、槽体１１の底部は、沈殿物を沈殿させ、効率的に回収できるように、底部中央が凹んだ形状であることが好ましい。このように凹んだ形状としては、円錐状又は多角錐状を上下逆さにした形状がより好ましい。すなわち、底部中央が錐体の頂点であり最下部となるような形状である。そして、この槽体１１の底部の最下部には、槽体１１の外部に沈殿物を排出できるよう排出口が設けられ、排出口には汚泥引抜管１６が配設されている。

また、槽体１１の大きさは処理すべき被処理水の量に応じて任意に調整することができる。この槽体１１の大きさとしては、例えば、容量が６〜８８０ｍ^３、内径が２〜１５ｍ、高さが２〜５ｍ、のものが例示できる。

流入管１２は、槽体１１の内部に被処理水の流入口１２ａが設けられるように配設される。そして、この流入管１２から供給される被処理水は、流入口１２ａから槽体１１の軸方向下方に向かって槽体１１内に供給される。すなわち、流入口１２ａは槽体１１の平面視形状においては、その槽体１１の外形形状の中心部に位置し、槽体１１の底部に向かって設けられている。

さらに、この流入口１２ａは、槽体１１の直胴部の高さにおいて、その中央部分より低い位置に設けられることが好ましい。この位置に設けることで、後述する被処理水の槽体内における上昇流の形成を十分に行うことができる。なお、本明細書において、「直胴部」とは槽体１１の筒状に形成された壁面部分を指し、底部は含まない。

また、流入管１２の大きさは、被処理水の供給量にも係ってくるものであり、槽体１１の大きさ等により適宜選択すればよい。この流入管１２の径としては、例えば、槽体１１の内径に対して０．１〜０．４倍の内径を有する配管が好ましい。

また、流入管１２の中心部には、掻寄シャフト１７が配設されている。掻寄シャフト１７は、駆動モータ２０により、槽体１１の中心で回転する構成となっている。この掻寄シャフト１７は、その下部に位置する支持部材１８に連結されており、支持部材１８には下方（槽体の底部）に向けて複数の掻寄板１９が垂設されている。

掻寄シャフト１７、支持部材１８、掻寄板１９及び駆動モータ２０は掻寄機構を構成し、この掻寄機構は、以下に説明するように、被処理水の処理後の沈殿物を槽体の底部中央に位置する排出口付近に掻寄せることができる。掻寄せられた沈殿物は、当該排出口から槽体１１の外部に沈殿物を排出できるように構成されている。

案内羽根１３は、流入管１２から供給される被処理水を渦巻流として槽体１１内に供給するための部材である。渦巻流を形成できるものであれば特に限定されず、どのような形状、形態でもよいが、流入管１２から供給される被処理水の流れ方向を変更可能な複数枚の板状体で構成することが好ましい。この板状体は、流入管１２内部に固定したり、流入口１２ａから槽体１１内への供給直後に流れ方向を変更可能なように流入口１２ａ付近に固定したり、すればよい。

図１及び図２には、流入管１２の内壁面に固定された４枚の案内羽根１３を形成した例を示している。これらの案内羽根１３は同一の高さに、それぞれ流入管１２の軸を通る鉛直面に対して傾斜して設けられている。また、案内羽根１３の傾斜は、流入管１２の中心（軸）から見たとき、同一方向に傾斜して設けられるものである。傾斜方向が異なると、渦巻流を安定して発生されることが難しくなる。

さらに、案内羽根１３の傾斜は、複数枚全てを均一の傾斜角度で設けることが好ましい。また、案内羽根１３の配置位置は、図２に示したように、平面視したときにも、流入管１２内部において均等に配置されていることが好ましい。このように、傾斜方向及び傾斜角度並びに配置位置を均一、均等にすることで、流入管１２で安定した渦巻流を生じさせることができる。

また、案内羽根１３の傾斜角度θｇは、例えば、流入管１２の軸から見たときに鉛直線に対して１０°〜６０°程度とすることが好ましく、２０°〜５０°程度とすることがより好ましく、３０°〜４０°程度とすることがさらに好ましい。このとき、鉛直線に対する角度を大きくするほど（９０°に近づけるほど）、槽体１１内に供給される被処理水は、鉛直方向下方よりも水平方向に大きな力で流れるようになる。その場合、被処理水により槽体１１の底部に沈殿したフロックを含む汚泥の巻き上げを抑制することができ好ましい。

図１及び図２では、案内羽根１３を４枚設けた例を示しているが、渦巻流を生じさせることができればその枚数は特に限定されるものではない。この案内羽根１３を設ける枚数は、流入管１２の内径や長さ、供給する被処理水の流量、案内羽根１３の形状や傾斜角度、等により適宜設定することができる。この案内羽根１３は、例えば、流入管１２の内径が１ｍの場合、内径の円周方向に８〜１２枚程度設けることが好ましく、流入管１２の内径が大きくなるほど案内羽根１３の枚数を増やすことが好ましい。このようにすることで、案内羽根１枚にかかる圧力を分散させ、安定して被処理水を供給することができる。

なお、図１及び図２では、円筒状の流入管１２の内壁に固定するように扇形で平板状の案内羽根１３を示したが、その形状は渦巻流を生じさせることができれば特に限定されない。また、案内羽根１３の配置についても、図１及び図２では、水平方向に整列して一段設けた例を示したが、渦巻流を生じさせることができれば特に限定されない。

例えば、図１及び図２で示した案内羽根に加え、さらに複数枚の平板状の案内羽根を鉛直方向に高さを変えて同様に整列し、多段に配置した構成の案内羽根とすることができる。このとき、高さの異なる複数枚の平板状の案内羽根を一枚の案内羽根として機能するように配置することもできる。すなわち、流入管１２の軸を通る鉛直面に対して、それらの主面が連続した傾斜面を形成するかのような多段配列とすることもできる。さらに、多段配列する際、異なる高さの平板状の案内羽根を接続して配置し、実際に一枚の案内羽根として構成することもできる。

また、複数枚の平板状の案内羽根を一枚の案内羽根として多段配列する際、それぞれの案内羽根の角度を、被処理水の流れ方向を鉛直方向から徐々に水平方向側に変わるように配列することもできる。すなわち、複数枚の案内羽根の傾斜角度θｇを、被処理水と最初に衝突する（流入口１２ａから一番遠い）案内羽根から流入口１２ａに一番近い案内羽根まで段階的に大きくなるように設け、被処理水の流れ方向を鉛直方向から徐々に水平方向側に変更しながら案内できるようにすればよい。

また、上記は平板状の案内羽根を用いる場合を説明したが、被処理水の流れ方向を鉛直方向から徐々に水平方向側に角度を変えるような曲面を有する曲板状の案内羽根で構成することもできる。こちらの場合も、水平方向に一列に整列された一段配列のものでもよいし、多段配列として複数枚の案内羽根があたかも一枚の案内羽根として機能するように又は実際に一枚の案内羽根となるように配置して構成してもよい。

溢流堰１４は、槽体１１内でフロックの沈降処理が行われ、被処理水を清浄化処理して得られた処理水を得るためのものであり、槽体１１の上部に設けられる。この溢流堰１４は、その上端部から溢れた処理水を収容できるように槽体１１内に溝状に、一般に槽体１１の壁面に沿って、設けられる。そして、溢流堰１４に収容された処理水を流出管１５により槽体１１の外部に流出させる。このように得られた処理水はさらに他の処理を行う等してユースポイントへ送出される。

汚泥引抜管１６は、槽体１１の底部に沈殿し滞留した汚泥を槽体１１の外部に排出する排出管である。この汚泥は、槽体１１内においてフロックが塊状物となって沈降し、滞留した混合物である。この汚泥は、槽体１１の底部に配設された掻寄機構の掻寄シャフト１７を駆動モータ２０により、支持部材１８に垂設された掻寄板１９を回転させることによって底部中央（最下部）に掻き寄せられる。

さらに、沈殿槽１０には被処理水中のフロックの沈殿効率を高めるための棚板２１を設けてもよい。この棚板２１は、流入管１２から供給された被処理水が槽体１１の壁面に沿って上昇流となって流れる高さに、水平面に対して主面を平行または傾斜した状態で設けられる。また、この棚板２１は、槽体１１の内壁面の周方向に円環状となるように設けられる。本明細書においては、円環状は、円環形状の平板状部材（棚板２１）１枚により形成してもよいし、扇形状の平板状部材（棚板２１）の複数枚を水平面に整列して設けて形成してもよい。扇状の平板状部材（棚板２１）を複数枚用いる場合、内壁面の周方向において、棚板２１同士の間に隙間ができるように配列してもよい。

なお、複数の棚板２１を、棚板同士の間に隙間ができるように配列した場合、これらの隙間の鉛直方向の上下のいずれかに、所定の間隔を有して別の棚板を設け、棚板を多段に設けた構成とすることが好ましい。すなわち、同一高さの棚板同士の隙間に対して、その鉛直方向に他の棚板が設けられるようにする。さらに、この棚板は、異なる高さに形成された棚板同士が平面視したときに重なるように形成されていることが好ましい（すなわち、平面視したとき、同一平面に形成された棚板同士の隙間よりも、異なる高さに設けられた棚板が周方向に長い形状で形成され、該隙間の鉛直方向に必ず異なる高さの棚板が設けられている）。このような構成とすることで、槽体１１内で上昇流となった被処理水は棚板２１により流れ方向を変えることができ、それにより上昇流となった被処理水中のフロックの沈降を促進できる。

この棚板２１は、槽体１１の内壁面と接触させて固定されることが好ましい。また、棚板２１は、その主面を水平面と平行に設置してもよいが、槽体１１の壁面側（外周側）より中心側（内周側）の方が下方に存在するように水平面と所定の傾斜角度θｓをなすように傾斜して設置してもよい。傾斜して設置する場合、この傾斜角度θｓは、例えば３０°〜７０°の範囲に設定することが好ましい。

沈殿槽１０を構成する上記した槽体１１、流入管１２、案内羽根１３、棚板２１等は任意の材料から構成することができるが、腐食性の被処理水を取り扱う場合は、ステンレス、プラスチック、一般構造用圧延鋼材（SS400）等の金属板にエポキシ樹脂系等の樹脂素材を塗装した樹脂被覆材料などから構成することができ、特に強度が要求されるような場合はステンレスから構成する。

また、本実施形態における“フロック”とは、浮遊物質を含む被処理水中に、例えば凝集剤などを添加するときに生じる、綿くず状の塊状物を意味するものである。

次に、図１及び図２に示す沈殿槽１０を用いた被処理水の沈殿処理方法について説明する。最初に、沈降性のあるフロックを含む被処理水を流入管１２に流入させると、被処理水は、流入管１２の内部を流通していき、流入口１２ａから槽体１１内に供給され、槽体１１内を満たすこととなる。

続けて供給される被処理水は、図３に示したように、流入管１２内において案内羽根１３（図３においては図示せず）に衝突することで流れ方向が斜め下方に変更される。この流れ方向が変更された被処理水は、図３の矢印で示したように流入管１２内で渦巻流（螺旋流）となりながら下方に向かっていき、槽体１１内に供給される。なお、図３においては、被処理水の流れを理解しやすくするために、実線と破線で流れを示している。

このように流入管１２内で渦巻流となった被処理水は、槽体１１に供給されると、槽体１１の中央から斜め下方にそのまま渦巻状に供給され、槽体１１の壁面に向けて分散される。このとき、渦巻流とすることで、鉛直方向下方に供給するのに比べて鉛直方向の流速を小さくできる。この流速を小さくすることで、槽体１１内の底部に沈殿、堆積したフロックを含む汚泥の巻き上げを抑制することができる。また、渦巻流とすることで、被処理水は水平方向へ移動する力が供給時に働いているため、槽体１１の壁面方向に分散しやすく、さらに、槽体１１の壁面に到達するまでの距離を長くすることができ、フロックの形成、沈殿の促進を効果的に行うことができる。

槽体１１内に供給された被処理水は、その流れ方向が槽体１１の壁面に向かう流れとなり、槽体１１の壁面に到達した被処理水は、その一部が槽体１１の内壁面に沿って上昇し、他の一部は下降する。上昇流中に含まれるフロックは、近くのフロックと塊状になる等しながら沈降し、また下降流中に含まれるフロックは、そのまま沈降する。このようにして沈降したフロックは、槽体１１の下部において汚泥として滞留するようになる。

上昇流を形成する被処理水は、槽体１１の壁面に沿って水面まで上昇し、その後水面付近で槽体１１の壁面から中央に向かって流れを変え、さらに流入管１２付近で下降流となり槽体１１内を循環する。

このようにして、被処理水中において沈降したフロックは、従来と同様に槽体１１の底部に滞留（沈殿）して、必要に応じて掻寄機構により排出口付近に集められ、汚泥引抜管１６から排出される。

したがって、本実施形態によれば、一度槽体１１の底部に滞留した汚泥の巻き上げを抑制しながら沈殿処理を行うことができる。そのため、フロックの沈降による処理水の清浄化を効率的に行うことができ、水質を向上させた処理水を得ることができる。

一方、槽体１１の底部に滞留した汚泥及びフロックの塊状物は、それぞれ汚泥の混合物として、槽体１１の底部に配設された掻寄機構により、槽体１１の底部中央に設けられた排出口付近に集められ、該排出口に接続された汚泥引抜管１６により外部に排出される。

以上のような操作を経ることにより、沈殿槽１０内に供給されたフロックを含む被処理水から当該フロックが分離除去された処理水は、槽体１１の上部に配設された溢流堰１４を越えて集められ、流出管１５により外部に流出される。このように清浄化された処理水は、さらに所定の処理等を施されユースポイントに供給される。

以上説明したように、本実施形態では、槽体１１内に供給される被処理水の流れを板状の案内羽根１３を配設するという簡易な槽内構造とするだけで、被処理水中のフロックの分離（沈殿）効率を効果的に高めることができ、槽内構造の簡略化と沈殿効率向上を両立した沈殿槽を提供することができる。

なお、上記した案内羽根１３は、流入管１２の内壁面に固定した例であるが、これらの配置、構成は被処理水を槽体１１内に渦巻流で供給できるものであれば種々の変形を加えることもできる。

例えば、図４は、案内羽根の変形例を示す斜視図である。この図４に示した案内羽根２３は、流入管１２ではなく、掻寄シャフト１７に固定した例である。掻寄シャフト１７に案内羽根２３を設ける場合には、掻寄シャフト１７が、その軸方向に回転しているため、案内羽根２３も同時に回転する。したがって、この場合、案内羽根２３の傾斜に加えて、回転力によっても被処理水の渦巻流を生じさせる力が作用する。したがって、案内羽根２３の傾斜は図１及び図２で示した流入管１２の内壁面に固定する場合よりも緩くてもよい。

なお、このとき、案内羽根２３の傾斜と、掻寄シャフト１７の回転とが、同方向の渦巻流を生じさせるように構成するものである。これが逆方向となると、互いに打ち消し合って、渦巻流を生じさせるのが困難となるおそれがある。

さらに、このとき槽体１１の内壁面にも棚板２１を設けておくことが好ましい。この棚板２１を設けておくと、供給後、槽体１１の内壁面に沿って上昇する被処理水がこの棚板２１に衝突し、棚板２１の下面に沿って流れる方向が斜め上方に変わる。これに対して、被処理水中に含まれるフロックは、被処理水が棚板２１に衝突すると、流れが乱れてフロック同士が塊状物を形成し、フロックの沈降が促進される。

また、棚板２１との衝突によっても沈降せず、流れ方向が斜め上方、そして上昇流となった被処理水中に含まれるフロックは、棚板２１の上方で、近くのフロックと塊状になる等しながら沈降する。このフロックの沈降の際、フロックは上昇流の流れの影響で棚板２１よりも上方で沈降を開始し、棚板２１の上面に沈降することとなる。そして、棚板２１の上面にフロックがさらに堆積していき、ある程度堆積するとフロックの塊状物は槽体１１内の底部へと崩落する。

棚板２１を水平面に設置した場合には、フロックの堆積等の仕方などにより崩落の度合いが異なり、槽体１１の底部へ沈降するフロックの大きさの変動の幅が大きい。このとき、堆積量が多く巨大化したフロックの塊状物が崩落すると、槽体１１の底部に滞留した汚泥を巻き上げてしまうおそれがある。一方、棚板２１を水平面に対して傾斜させた場合には、水平面に設けた場合に比べてフロックの塊状物の崩落を早め、棚板２１に沈降したフロックの堆積量を少なく、その塊状物の巨大化を抑制することができる。そして、このように棚板２１から滑り落ちるフロックの塊状物の巨大化を抑制することで、槽体１１の底部に滞留した汚泥の巻き上げに与える影響も抑制することができる。また、棚板２１の傾斜角度θｓを大きくすると、フロックの塊状物が棚板２１の上面を転がり落ちるようにすることができ、安定して、槽体１１内の底部へとフロックを沈殿させることができる。

また、棚板２１は、複数枚を同一水平面に整列して、内壁面の周方向に棚板同士の隙間ができるように配列した場合、上記したように、これらの隙間の鉛直方向の上下のいずれかに、所定の間隔を有して別の棚板を設け、棚板を多段に設けることが好ましい。この場合、効率的にフロックを分離するには、異なる水平面に形成された棚板同士が平面視したときに重なるように（同一平面に形成された棚板同士の隙間よりも、他の段に設けられた棚板が周方向に長い形状で形成され、該隙間の鉛直方向に必ず他の棚板が設けられるように）配置することが好ましい。

このとき、異なる水平面に形成された棚板同士の重なりをできるだけ大きくすることがより好ましい。ただし、重なっている部分が大きすぎると、上昇流の流れ方向が急激に変わることとなり乱流が発生したり、また、異なる水平面に設けられた棚板同士の鉛直方向の距離を狭くしすぎると、フロックが上昇流に巻き上げられたり、しやすくなる。なお、これらの棚板を傾斜させても同様の状態となる。したがって、棚板２１の複数枚を同一水平面に整列して、内壁面の周方向に棚板同士の隙間ができるように配列して、これらの隙間の鉛直方向の上下のいずれかに所定の間隔を有して別の棚板を設け、棚板を多段に設けた場合、十分にフロックが沈降できるように適宜条件を設定することが求められる。

〔第２の実施形態〕
図５は、第２の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す断面図である。

図５に示すように、第２の実施形態の沈殿槽３０は、槽体１１と、槽体１１の内部に配設され、該槽体１１内に被処理水を供給する流入管１２と、槽体１１内へ供給される被処理水が、渦巻流となるように被処理水の流れを変更する複数の案内羽根１３と、流入管１２の下方に配設され、槽体１１内に供給される被処理水との衝突により被処理水を水平方向に分散させる被処理水分配機構３１と、を備えてなる。

ここで、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、以下の説明では省略する。したがって、この図５に示した第２の実施形態における沈殿槽３０は、図１に示した第１の実施形態の沈殿槽１０において、流入口１２ａの下方に被処理水分配機構３１を設けている点が異なるもので、それ以外は同一の構成を有している沈殿槽である。

被処理水分配機構３１は、流入管１２から供給される被処理水を水平方向に分散させるものである。図５に示すように、被処理水分配機構３１は、１枚の分散プレートから構成されている。その平面形状は特に限定されるものではないが、槽体１１の平面視したときの外形形状と相似形状であることが好ましい。すなわち、円形、楕円形又は多角形状であることが好ましい。

この被処理水分配機構３１の平面形状の直径又は一辺の長さは、流入管１２の直径以上とするものであり、流入管１２の内径の１〜３倍が好ましい。

また、この被処理水分配機構３１は、複数枚の分散プレートで構成してもよい。外形形状が円形の複数枚の分散プレートを用いる場合、その外径が互いに同じ大きさの円形状の分散プレートと中心に開口部が設けられた円環状の分散プレートを用意し、この円形状及び円環状の分散プレートを互いに間隔をあけて、鉛直方向に整列して固定する例が挙げられる。このとき、上方の分散プレートから下方の分散プレートに向かって、開口部が小さくなるようにして、最下段に開口部のない円形状の分散プレートを設ける。また、これら開口部及び中心は流入管１２の軸、すなわち掻寄シャフト１５を中心として同心円状に形成されている。

なお、複数の分散プレートの外径は、流入管１２の直径以上とするもので、流入管１２の内径の１〜３倍が好ましい。また、例えば、円環状の分散プレートを２枚、円形状の分散プレートを１枚の計３枚の分散プレートを用いる場合、一番上の分散プレートに設けられる開口部の直径は、例えば流入管１２の直径の０．７〜０．８倍とすることができ、上から２番目の分散プレートに設けられる開口部の直径は、流入管１２の直径の０．５〜０．６倍とすることができる。そして、一番下の分散プレートを開口部の形成されていない円形状のものとする。

このように、上方に位置する分散プレートから下方に位置する分散プレートに向かって、順番に開口部の直径が小さくなるようにすることで、供給される被処理水の流束が外周側から順番に各分散プレートに衝突することとなる。分散プレートと衝突した被処理水は、外周側の水平方向に均等に分散される。また、このとき、分散は、各分散プレートで段階的に行われるため、一度に衝突させて被処理水の流れを変更するのに比べ負荷が少なく、効率的に分散させることができる。

被処理水分配機構３１を構成する分散プレートは保持部材により所定の位置関係になるように保持、固定される。例えば、流入管１２との位置関係も作用や効果に関わり、それぞれの分散プレートは鉛直方向に流入管１２の中心（軸）が一致するように配置、固定されることが好ましい。したがって、この被処理水分配機構３１は、流入管１２に固定されることが好ましい。また、上記した被処理水分配機構３１は、複数枚の分散プレートで構成する場合には、分散プレートの枚数は３〜５枚程度が好ましい。

この第２の実施形態によれば、流入管１２から供給される被処理水が、槽体１１の底部方向に流れることなく、その流れが水平方向へと変更されるため、汚泥の巻き上げを確実に防止できる。また、供給された被処理水が渦巻流となっているため、分散プレートに衝突して噴流となった被処理水の流速を鉛直方向下方に供給するのと比較して小さくできる。流速が小さくなることで、周囲のフロックの巻き上げを抑制することができる。さらに、渦巻流として分散プレートと衝突させることで、槽体１１の壁面に到達するまでの距離を長くすることができ、分散プレートと衝突してから槽体１１の壁面に到達するまでのフロックの形成、沈殿をも促進でき、被処理水の清浄化処理を効果的に行うことができる。

〔第３の実施形態〕
図６は、第３の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す断面図であり、図７は、図６に示す沈殿槽の被処理水分配機構の平面図である。

図６及び図７に示すように、第３の実施形態の沈殿槽４０は、槽体１１と、槽体１１の内部に配設され、該槽体１１内に被処理水を供給する流入管１２と、流入管１２の下方に配設され、槽体１１内に供給される被処理水との衝突により被処理水を水平方向に分散させる被処理水分配機構４１と、を備えてなる。

ここで、第１の実施形態及び第２の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、以下の説明では省略する。この図６に示した第３の実施形態における沈殿槽４０は、図５に示した第２の実施形態の沈殿槽３０において、流入管１２の内部に案内羽根を設けておらず、被処理水分配機構３１の代わりに、被処理水分配機構４１を設けている点が異なる沈殿槽である。

被処理水分配機構４１は、槽体１１内へ供給される被処理水が衝突し、水平方向に流れを変える分散プレート４１ａと、水平方向に流れを変えた被処理水が渦巻流となるように被処理水の流れをガイドする複数の案内羽根４１ｂと、から構成される。この第３の実施形態では、流入管１２内では被処理水が渦巻流とはならずに槽体１１に供給される。槽体１１に供給された被処理水は、分散プレート４１ａとの衝突により水平方向に分散され、案内羽根４１ｂにより流れ方向を変えられ、渦巻流となる。

図７には、図６に示した沈殿槽における被処理水分配機構４１の平面図を示している。ここで、被処理水分配機構４１は、分散プレート４１ａと複数枚の案内羽根４１ｂとから構成される。分散プレート４１ａは、第２の実施形態で説明した被処理水分配機構３１をそのまま適用することができる。すなわち、一枚又は複数枚からなるプレートで構成されたものでよい。

また、案内羽根４１ｂは、矩形状の板状体からなり、その複数枚が分散プレート４１ａの上面に垂直に立設させて構成される。なお、このとき、図７に示しているように、案内羽根４１ｂは、流入管１２の軸を通る鉛直面に対して主面が傾斜して設けられている。すなわち、案内羽根４１ｂはその水平方向への延長線が被処理水分配機構４１の中心位置を通らないように角度をずらして設けられている。言い換えれば、流入管１２を平面視した際にその中心軸から発散する放射線と案内羽根４１ｂの主面が平行とはならず、角度を有している。このように角度を設けることで、供給される被処理水が分散プレート４１ａと衝突し、水平方向（槽体１１の壁面方向）に分散される際に、案内羽根４１ｂによって分散方向が変えられる。方向が変えられた被処理水は、外周に向かって分散する渦巻流となる。

この案内羽根４１ｂの形状は、渦巻流が形成できれば特に限定されるものでなく、種々の形状、構成が挙げられる。例えば、案内羽根として、図８に示したように、分散プレート４１ａの中心から外周に向かって放射曲線状となるような曲板からなる案内羽根４１ｃや、複数の板状体を接続して一枚の案内羽根４１ｂとする際、板状体の角度を中心から外周に向かって大きくなるようにずらして接続して、分散プレート４１ａの中心から外周に向かって上記放射曲線状と類似した渦巻流を生じさせる案内羽根等が挙げられる。

また、図６〜図８では、被処理分配機構４１として、円板上の分散プレート４１ａが一枚の実施形態を示したが、上記第２の実施形態に記載したように複数枚の分散プレートで構成してもよい。その際には、それぞれの分散プレートにおいて案内羽根４１ｂや案内羽根４１ｃ等を設けることが好ましい。

図９及び図１０には、被処理水分配機構が２枚の分散プレートからなる場合を例に、各分散プレートの上に案内羽根を設けた構成を例示した。ここで、２枚の分散プレートは、上段の分散プレート４１Ａと下段の分散プレート４１Ｂからなり、それぞれ中心位置が流入管１２の中心軸と一致するように上下に所定の間隔を有して配置されている。このとき、上段の分散プレート４１Ａはその中央に被処理水の流通する穴があけられている円環状のプレートであり、下段の分散プレート４１Ｂは被処理水の流通する穴の開いていない円板状のプレートである。そして、これらの各分散プレートの上面には、案内羽根４１ｂが渦巻流を生じさせるように複数枚設けられている。

この複数枚の分散プレート４１Ａ及び４１Ｂを有する被処理水分配機構を用いた場合、流入管１２から供給された被処理水は、槽体１１内に供給されると、まず被処理水の流束のうち外周側の部分が分散プレート４１Ａと衝突し、水平方向に流れるようになる。また、被処理水の流束の内周側の部分は分散プレート４１Ａの中央に設けられた穴を流通し、分散プレート４１Ｂと衝突することとなり、衝突した被処理水は水平方向に流れるようになる。

本実施形態においては、各分散プレート上で水平方向に流れる被処理水がそのまま放射状に分散されるのではなく、案内羽根４１ｂによって誘導されて流れ方向が変更され、渦巻状の流れとなって槽体１１内に分散される。

図９には、分散プレート４１Ａ及び分散プレート４１Ｂの両分散プレートで形成される渦巻流が同じ方向（平面視したときに左回り）である例を、図１０には、分散プレート４１Ａと分散プレート４１Ｂとで形成される渦巻流が異なる方向（平面視したときに、分散プレート４１Ａでは右回り、分散プレート４１Ｂでは左回り）である例を、それぞれ示した。渦巻流が同じ方向を流れる場合は、槽体１１の全体の流れが非常にゆっくりとした安定した渦巻流となるので、被処理水分配機構４１から槽体１１の内壁面まで、さらに内壁面から上昇流として溢流堰１４までの被処理水の移動距離を長くすることができ、これによりフロックが溢流堰１４の上端部から溢れ出るまでにフロックの形成、沈殿効果を向上できる利点がある。一方、渦巻流が異なる方向を流れる場合は、流れ方向の混在によるフロック同士の塊状物の形成を促進してフロックの沈殿効果を向上できる利点がある。

本実施形態では、第２の実施形態で奏する作用、効果を同様に奏するものである。

〔第４の実施形態〕
図１１は、第４の実施形態における沈殿槽の概略構成を示す断面図であり、図１２は、図１１に示す沈殿槽の被処理水分配機構を示す拡大斜視図である。

図１１に示すように、第４の実施形態の沈殿槽５０は、槽体１１と、槽体１１の内部に配設され、該槽体１１内に被処理水を供給する流入管１２と、流入管１２の流入口付近に配設され、被処理水の流れを分離する分流部材と分離された被処理水を水平方向に分散させる分散プレートとを有する被処理水分配機構５１と、を備えてなる。

ここで、第１〜第３の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、以下の説明では省略する。したがって、この図１１に示した第４の実施形態における沈殿槽５０は、図６に示した第３の実施形態の沈殿槽４０において、被処理水分配機構４１の代わりに被処理分配機構５１を設けている点が異なるものであり、それ以外は同一の構成を有している沈殿槽である。

被処理水分配機構５１は、流入管１２から供給される被処理水を水平方向に分散させるものであり、槽体１１内に高速流が生じないように均等に分散させる構成とすることが好ましい。図１２には、この被処理水分配機構５１の一例を示した。図１２に示すように、被処理水分配機構５１は、分流部材５１Ａと分散プレート５１Ｂと案内羽根５１Ｃとから構成されている。

この被処理水分配機構５１においては、分流部材５１Ａは、主に被処理水の分流機能を担う分流筒５１Ａ−ａと、その下端部に接続された円環状の分散プレート５１Ａ−ｂと、から構成されている。したがって、図１２の被処理水分配機構５１において、被処理水を水平方向に分散する分散プレートは、分散プレート５１Ａ−ｂと分散プレート５１Ｂの２つである。

なお、分散プレート５１Ａ−ｂは開口部が形成された円環形状であり、分流筒５１Ａ−ａの下端部の外周側に一体的に接続されている。すなわち、上方から供給される被処理水は分流筒５１Ａ−ａにより２つの流れに分離され、そのうち分流筒５１Ａ−ａの内側を流れる被処理水は、そのまま分流筒５１Ａ−ａの内部を通過して、分散プレート５１Ｂに衝突するようになっている。一方、分流筒５１Ａ−ａの外側を流れる被処理水は、分流筒５１Ａ−ａの外側面に沿って流れ、分散プレート５１Ａ−ｂに衝突するようになっている。

このように、分散プレート５１Ａ−ｂに衝突した被処理水は高い位置で、分散プレート５１Ｂに衝突した被処理水は低い位置で、それぞれ分散されることになる。この被処理水の流れを図１２に矢印で示した。

このように、分流筒５１Ａ−ａにより被処理水の流れを分離することで、供給される被処理水の流束が外周側から順番に各分散プレートに衝突することとなる。分散プレートと衝突した被処理水は、それぞれ水平方向に外周側に向かって分散される。また、この分散は、分流した後、各分散プレートで段階的に行われるため、一度に衝突させて被処理水の流れを変更するのに比べ負荷が少なく、効率的に分散させることができる。

分流筒５１Ａ−ａは、上記したように筒形状の部材であり、流入管１２から供給される被処理水の流れを分離するものである。そのため、この分流筒５１Ａ−ａは、被処理水を効率的に分流させるように、流入管１２の流入口１２ａに、流入管１２と平行に配設される。分流筒５１Ａ−ａがこのように配設されることで、被処理水を、その流れに逆らうことなく、分流筒５１Ａ−ａの内側と外側の２つの流れに円滑に分離できる。

このように分離された被処理水は、それぞれ沈殿に好ましい条件となるように槽体１１内に供給されるようにすることが望まれる。槽体１１内での上昇流の中で流速の速いところがあると、フロックの巻き上がりの発生の原因となり、沈殿処理自体が効率的にできなくなるおそれがあるので、槽体１１内での上昇流をできるだけ均一にすることが好ましい。

したがって、上記被処理水分配機構５１から分散する被処理水を槽体１１内に、できるだけ均一に分散させることが好ましい。このように分散させるには、例えば、図１２の分散プレート１５Ａ−ｂに衝突する被処理水をできるだけ槽体１１の中心側（流入管１２の外周付近）に、分散プレート５１Ｂに衝突する被処理水をできるだけ槽体１１の外周側（槽体１１の壁面付近）に、それぞれ分散させるようにすれば、槽体１１内において生じる上昇流の流速の差を小さくでき、槽体１１のフロックの沈降を促進できる。

例えば、分流筒５１Ａ−ａの外径は、流入管１２の内径の０．５〜０．９倍とすることが好ましく、０．６〜０．７倍とすることがより好ましい。また、その他、沈殿を効率的に行う所望の条件が得られるように、分散プレート５１Ａ−ｂと５１Ｂの外径、流入管１２の流入口と分散プレート５１Ａ−ｂとの間隔、分散プレート５１Ａ−ｂと分散プレート５１Ｂとの間隔、等を適宜設定すればよい。

このとき、分散プレート５１Ａ−ｂの外径は、流入管１２の内径以上とするもので、流入管１２の直径の１〜３倍が好ましい。また、分散プレート５１Ｂの外径は、分流筒５１Ａ−ａの内径以上とするもので、分流筒５１Ａ−ａの内径の１〜４倍が好ましい。

そして、この分散プレート５１Ａ−ｂ及び分散プレート５１Ｂには、その上面に案内羽根５１Ｃを設けている。すなわち、図９で示した分散プレートを２枚設けた例である第３の実施形態で用いた被処理水分配機構４１と同様の構成を有しており、本実施形態においては、さらに、上段の円環状の分散プレートに円筒状の部材（分流筒５１Ａ−ａ）がその開口部に追加接続された形態となっている。

したがって、この第４の実施形態においては、第３の実施形態と同様の作用を奏すると同時に、分流筒５１Ａ−ａが分散プレート５１Ａ−ｂとが接続されていることで分流筒５１Ａ−ａにおいて被処理水の流れを確実に分割し、槽体１１内の被処理水の流れを安定させることができる。

これらの分流部材５１Ａ及び分散プレート５１Ｂは、図示していない保持部材によりそれぞれが所定の位置関係になるように保持、固定される。さらに、この被処理水分配機構５１は、流入管１２の流入口１２ａとの位置関係も作用や効果に関わり、それぞれ鉛直方向に中心（軸）が一致するように配置、固定される。したがって、この被処理水分配機構５１は、流入管１２に固定されることが好ましい。

また、この分流筒を用いた被処理水分配機構５１の変形例として、図１３に示したように、被処理水分配機構５１とは、案内羽根の設ける位置が異なる被処理水分配機構５２を挙げることができる。この被処理水分配機構５２は、被処理水分配機構５１の案内羽根５１Ｃの代わりに案内羽根５２Ｃを設けた点が異なる。

すなわち、被処理水分配機構５２は、分流部材５１Ａと分散プレート５１Ｂと案内羽根５２Ｃとから構成されるものである。そして、案内羽根５２Ｃは、分流筒５１Ａ−ａの内部及び外部に第１の実施形態で説明した案内羽根１３と同様に、板状体を鉛直軸に対して傾斜して設け、供給される被処理水が渦巻流（螺旋流）となるようにした例である。

なお、被処理水分配機構５１は、１つの分流部材と１枚の分散プレートで構成されている例であるが、分流部材を２つ以上設けて、段階的に細かく被処理水を分流、分散させるようにしてもよい。このとき、分流部材の設置数は１〜３つ程度が好ましい。

また、上記した第１〜第４の実施形態において、案内羽根により被処理水を渦巻流とする形態を説明したが、このとき案内羽根に開口部又はスリットを形成してもよい。このように案内羽根に開口部を設けることで、案内羽根に衝突して流れ方向を変える被処理水の量を調整したり、案内羽根にかかる負荷を調整したり、することができる。

なお、案内羽根にかかる負荷ができるだけ均等になるように開口部又はスリットを設けることが好ましい。負荷を均等にするには、例えば、複数設けられた案内羽根における開口部又はスリットを設ける位置を同一にする等が考えられる。

この開口部の形状は円形、楕円形、多角形等のように任意の形状とでき、また、開口部を複数設ける場合に、その配列も案内羽根の外径に沿って均等に整列して設ける以外に、千鳥配列等の任意の配列とすることもできる。また、開口部以外にも、外周部分を切り欠いてスリットを設けた案内羽根としてもよい。切り欠く場合、例えば、案内羽根の外周部を三角形、四角形、台形等に切り欠いた形状等の案内羽根とすることで被処理水の量や案内羽根にかかる負荷を調整することもできる。

さらに、開口部又はスリットは、被処理水が衝突する部材である分散プレートに設けることもできる。この分散プレートにおいても、上記と同様に開口部又はスリットを設けることができる。この分散プレートに開口部又はスリットを設けることで、上記と同様に被処理水の量や分散プレートにかかる負荷を調整することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，３０，４０，５０ 沈殿槽
１１ 槽体
１２ 流入管
１２ａ 流入口
１３ 案内羽根
１４ 溢流堰
１５ 流出管
１６ 汚泥引抜管
１７ 掻寄シャフト
１８ 支持部材
１９ 掻寄板
２０ 駆動モータ
２１ 棚板
３１，４１，５１ 被処理水分配機構

Claims (10)

1. 被処理水中に含まれるフロックを沈殿分離するための沈殿槽であって、
   円柱状又は多角柱状の槽体と、
   前記槽体内において、前記槽体の軸方向下方に向かって前記被処理水を供給する流入管と、
   前記槽体内へ供給される前記被処理水が、渦巻流となるように前記被処理水の流れを変更する複数の案内羽根と、
   前記流入管から供給される前記被処理水を、衝突により水平方向に分散させる被処理水分配機構と、
   を備え、
   前記被処理水分配機構が、分散プレートを有し、この分散プレート上に前記案内羽根が設けられて構成されていることを特徴とする、沈殿槽。
2. 前記被処理水分配機構が、前記流入管から供給される被処理水の流れを２以上に分離する筒状の分流筒と、この分流筒により分離された被処理水を、それぞれ衝突させることにより水平方向に分散させる複数の分散プレートと、を有して構成されるものであることを特徴とする、請求項１に記載の沈殿槽。
3. 前記分散プレートの一部が、前記分流筒の下端外側に一体的に取り付けられていることを特徴とする、請求項２に記載の沈殿槽。
4. 前記分流筒が円筒状であって、該分流筒の下端外側に円環状の分散プレートが一体的に取り付けられていることを特徴とする、請求項３に記載の沈殿槽。
5. 前記分流筒が複数設けられていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載の沈殿槽。
6. 前記案内羽根に、開口部又はスリットを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の沈殿槽。
7. 前記分散プレートに、開口部又はスリットを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の沈殿槽。
8. 前記槽体内の壁面の周方向に円環状の棚板を具備することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の沈殿槽。
9. 前記棚板の主面が、水平に又は前記槽体の壁面側より中心側の方が下方になるように傾斜していることを特徴とする請求項８に記載の沈殿槽。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の沈殿槽を用いた沈殿処理方法であって、
    前記流入管から前記槽体内に、フロックを含有する被処理水を渦巻流となるように供給する被処理水供給工程と、
    前記槽体内に供給された被処理水を前記槽体内で循環させながら、被処理水中に含まれるフロックを沈降させるフロック沈降工程と、
    前記フロック沈降工程で沈降したフロックを、前記槽体の底部に沈殿させる沈殿工程と、
    を備えることを特徴とする、沈殿処理方法。

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