JP6797644B2 - 流入管ユニットおよび沈殿槽 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、流入管ユニットおよび沈殿槽に関する。
流入管から槽体内に供給された被処理水が槽体の内壁面に沿って上昇し、槽体上部の溢流部から清澄水となって流出する沈殿槽が知られている。
ところで、沈殿槽は、処理効率の向上が期待されている。
特許第4696646号公報
本発明が解決しようとする課題は、処理効率の向上を図ることができる流入管ユニットおよび沈殿槽を提供することである。
実施形態の流入管ユニットは、沈殿槽の内側に配置される被処理水の流入管ユニットであって、流入管と、複数の案内羽根とを持つ。前記複数の案内羽根は、前記流入管の内側に配置され、前記流入管に供給される前記被処理水の流れを変える。前記複数の案内羽根は、全て前記流入管の内面に固定され、かつ前記流入管の軸方向に多段に配置されている。
第1の実施形態の沈殿槽を示す断面図。 図1中に示された流入管ユニットのF2−F2線に沿う断面図。 図2中に示された流入管ユニットのF3−F3線に沿う断面図。 第1の実施形態の案内羽根の配置構成の一例を模式的に示す図。 第1の実施形態の案内羽根の作用を模式的に説明する図。 第1の実施形態の案内羽根の作用を模式的に説明する図。 第1の実施形態の案内羽根の作用を模式的に説明する図。 第1の実施形態の第1変形例の案内羽根の作用を模式的に説明する図。 第1の実施形態の第2変形例の案内羽根の作用を模式的に説明する図。 第2変形例に対する比較例の案内羽根の作用を模式的に説明する図。 第1の実施形態の第3変形例の流入管ユニットを示す断面図。 第1の実施形態の第4変形例の流入管ユニットを示す断面図。 第2の実施形態の沈殿槽を示す断面図。 第2の実施形態の分配機構を示す斜視図。 第3の実施形態の沈殿槽を示す断面図。 第4の実施形態の沈殿槽を示す断面図。
以下、実施形態の流入管ユニットおよび沈殿槽を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。
(第1の実施形態)
まず、図1から図7を参照し、第1の実施形態について説明する。
本実施形態の沈殿槽1は、例えば、工業廃水などの被処理水に含まれる微小のSS(懸濁物質または浮遊物質)を被処理水から分離させる沈殿槽であり、例えば沈降分離法が用いられる沈殿槽である。
図1は、本実施形態の沈殿槽1を示す断面図である。
図1に示すように、沈殿槽1は、槽体11、被処理水供給部12、流入管ユニット13、溢流堰14、被処理水排出部15、掻寄機構16、および汚泥引抜管17を有する。なお図1中では、被処理水の流れを破線の矢印で、またフロックの流れを実線の矢印で模式的に示す。
槽体11は、円筒状または多角形状などの筒状に形成された容器である。槽体11は、例えば、底壁21と、底壁21の周縁部から上方に向けて起立した周壁22とを含む。槽体11は、内部に被処理水を貯留するとともに、フロックを沈殿させる。なお「フロック」とは、凝縮作用などによって生成された塊状物を意味し、例えば浮遊物質を含む被処理水中に凝縮剤などが添加されることで生じる綿くず状の塊状物を意味する。槽体11は、内部に貯留する被処理水の流れを均一化できるように、例えば槽体11の中心軸11cを鉛直方向と略一致させて設置されている。また、槽体11の底壁21の中央部には、沈殿物を槽体11の外部に排出する排出口21aが設けられている。排出口21aには、汚泥引抜管17が接続されている。
被処理水供給部12は、例えば槽体11の外側から槽体11の内側に延びた流入トラフ(または供給配管など)である。本願で言う「トラフ」とは、溝を形成する構造体を意味する。被処理水供給部12は、後述する溢流堰14よりも上方に配置され、流入管ユニット13の上端に接続されている。被処理水供給部12は、処理対象の被処理水を流入管ユニット13内に上方から連続的に供給する。
流入管ユニット13は、槽体11の内側(すなわち、沈殿槽1の内側)に配置され、被処理水供給部12から供給された被処理水を槽体11内に流入させる。本実施形態の流入管ユニット13は、流入管31と、流入管31の内側に設けられた複数の案内羽根32とを備える。なお、案内羽根32については、詳しく後述する。
流入管31は、槽体11の内側に配置されている。本願で言う「槽体の内側に配置される」とは、槽体11の内側に流入管31の少なくとも一部が配置されることを意味する。流入管31は、「センターウェル」または「フィードウェル」などと称されてもよい。被処理水供給部12は、流入管31の上部に接続され、被処理水を流入管31内に上方から供給する。
流入管31は、例えば円筒状または多角形状などの筒状に形成されている。流入管31は、流入管31の中心軸31cを鉛直方向と略一致させて配置されている。例えば、流入管31の中心軸31cは、槽体11の中心軸11cと略一致する。流入管31の下端31aは、槽体11の底壁21から離れている。流入管31の下端31aと槽体11の底壁21との間には、被処理水が略水平方向に分散して流れる流路が形成されている。被処理水供給部12から流入管31内に供給された被処理水は、流入管31内を下方に向けて流れ、流入管31の下端31aの開口部31bから槽体11内に供給される。例えばこの過程で、フロックの一部が被処理水から分離して沈殿する。流入管31から槽体11内に供給された被処理水は、槽体11の周壁22の内壁面22aと流入管31の外周面との間をゆっくりと上昇する。この過程でも、フロックの一部が被処理水から分離して沈殿する。
掻寄機構16は、掻寄シャフト41、駆動モータ42、支持部材43、および複数の掻寄板44を有する。掻寄シャフト41は、槽体11の中心部(流入管31の中心部)に配置されている。掻寄シャフト41は、流入管31の中心軸31cと略平行な方向で、流入管31を貫通して延びている。例えば、掻寄シャフト41の中心軸は、槽体11の中心軸11cと略一致する。駆動モータ42は、直接または伝達機構などを介して掻寄シャフト41を回転させる。支持部材43は、掻寄シャフト41の下部に連結されている。複数の掻寄板44は、支持部材43に取り付けられ、槽体11の底部(沈殿槽1の底部)に配置されている。このような構成の掻寄機構16によれば、掻寄シャフト41は、駆動モータ42によって駆動されて支持部材43および複数の掻寄板44を回転させる。これにより、槽体11の底壁21に沈殿した沈殿物が底壁21の中央部に向けて掻寄せられる。掻寄られた沈殿物は、底壁21の中央部に設けられた排出口21aおよび汚泥引抜管17を通じて槽体11の外部に排出される。
溢流堰14は、槽体11の上部に設けられている。溢流堰14は、この溢流堰14の上端から溢れた被処理水を収容できるように槽体11内に溝状に設けられている。例えば、溢流堰14は、槽体11の周壁22の内壁面22aに沿って設けられている。溢流堰14は、フロックの分離除去が行われて清浄化された被処理水を被処理水排出部15に流出させる。
被処理水排出部15は、例えば溢流堰14の内部に連通するとともに槽体11の外側に延びた流出トラフ(または排出配管など)である。被処理水排出部15は、溢流堰14の上端から溢れた被処理水を槽体11の外部に流出させる。槽体11の外部に流出された被処理水は、例えばさらに他の処理が行われて、ユースポイントに送出される。
次に、流入管31の内側に設けられた複数の案内羽根32について説明する。
図1に示すように、複数の案内羽根32は、流入管31の内側に配置されている。複数の案内羽根32の各々は、流入管31の中心軸31cを通る仮想的な鉛直面VSに対して傾斜した傾斜板である(図3参照)。複数の案内羽根32は、流入管31に供給される被処理水が案内羽根32にぶつかることで、被処理水の流れを変える。なお、案内羽根32は、「傾斜板」と称されてもよい。
図2は、図1中に示された流入管ユニット13のF2−F2線に沿う断面図である。
図2に示すように、複数の案内羽根32は、流入管31の内面31iに取り付けられている。複数の案内羽根32は、流入管31の内面31iから流入管31の内側(例えば流入管31の中心部)に向けて延びている。複数の案内羽根32の各々は、例えば流入管31の内面31iに沿う扇形の平板である。複数の案内羽根32は、流入管31の中心軸31cの周方向D1において、互いの間に間隔を空けて並べられている。なお、流入管31の中心軸31cの周方向D1とは、流入管31の中心軸31cの周りを回転する方向である。なお本願で言う「周方向」との言葉は、流入管31が円筒状であることを限定するものではない。上述したように、流入管31は、例えば多角形状の筒状でもよい。
図3は、図2中に示された流入管ユニット13のF3−F3線に沿う断面図である。
図3に示すように、本実施形態では、複数の案内羽根32は、流入管31の中心軸31cの軸方向D2に多段に配置されている。なお、流入管31の中心軸31cの軸方向D2とは、流入管31の中心軸31cと略平行な方向である。
詳しく述べると、複数の案内羽根32は、流入管31の中心軸31cの軸方向D2において、複数段(第1段S1、第2段S2、第3段S3、および第4段S4)に分かれて配置されている。複数の案内羽根32は、第1段S1に配置された複数の第1案内羽根32A、第2段S2に配置された複数の第2案内羽根32B、第3段S3に配置された複数の第3案内羽根32C、および第4段S4に配置された複数の第4案内羽根32Dを含む。複数の第2案内羽根32Bは、流入管31の内側で複数の第1案内羽根32Aの下方に配置されている。複数の第3案内羽根32Cは、流入管31の内側で複数の第2案内羽根32Bの下方に配置されている。複数の第4案内羽根32Dは、流入管31の内側で複数の第3案内羽根32Cの下方に配置されている。また、複数の第1案内羽根32A、複数の第2案内羽根32B、複数の第3案内羽根32C、および複数の第4案内羽根32Dの各々は、各段において、図2に示すように流入管31の中心軸31cの周方向D1に互いの間に間隔を空けて並べられている。なお、複数の案内羽根32の配置構成は、本実施形態のような4段構成に限定されず、2段構成または3段構成でもでもよく、5段以上の構成でもよい。
図3に示すように、複数の第1案内羽根32A、複数の第2案内羽根32B、複数の第3案内羽根32C、および複数の第4案内羽根32Dの各々は、流入管31の中心軸31cを通る鉛直面VSに対して傾斜している(例えば周方向D1に向けて傾斜している)。なお、複数の第1案内羽根32A、複数の第2案内羽根32B、複数の第3案内羽根32C、および複数の第4案内羽根32Dの傾斜角度は、流入管31の中心軸31cから見た場合に、例えば、流入管31の中心軸31c(鉛直線)に対して30°〜80°の範囲内であることが好ましく、40°〜70°の範囲内であることがより好ましく、50°〜60°の範囲内であることがさらに好ましい。ただし、複数の第1案内羽根32A、複数の第2案内羽根32B、複数の第3案内羽根32C、および複数の第4案内羽根32Dの傾斜角度は、上記例に限定されない。
本実施形態では、第2案内羽根32Bおよび第4案内羽根32Dの傾斜方向は、第1案内羽根32Aおよび第3案内羽根32Cの傾斜方向に対して交差する方向である。例えば、複数の第1案内羽根32Aおよび複数の第3案内羽根32Cは、流入管31の中心軸31cから見た場合、鉛直面VSに対して第1方向に傾斜している。一方で、複数の第2案内羽根32Bおよび複数の第4案内羽根32Dは、流入管31の中心軸31cから見た場合、鉛直面VSに対して第1方向とは反対側の第2方向に傾斜している。すなわち、案内羽根32は、鉛直方向で隣り合う別の案内羽根32に対して、周方向D1の傾斜が逆向きになるように設けられている。また本実施形態では、各案内羽根32は、それぞれの直上の案内羽根32の上面を延長した仮想的な延長面ESよりも上方に突出している。
次に、案内羽根32の配置構成の一例および作用を詳しく説明する。
図4は、複数の案内羽根32(例えば第1案内羽根32A)の配置構成の一例を示す。なお、例えば、第2案内羽根32B、第3案内羽根32C、および第4案内羽根32Dについても同様である。
図4に示すように、各案内羽根32は、流入管31の中心軸31cから見ると(流入管31の中心軸31cから放射状に見ると)、仮想的な鉛直軸線VL(または鉛直面VS)に対して斜めに交差している。ここで、各案内羽根32の鉛直軸線VLに対する傾斜角度を、θ(ただし、θは鋭角)とする。各案内羽根32の傾斜の向きは、互いに同方向である。また、傾斜方向に沿う各案内羽根32の長さを、Lとする。
複数の案内羽根32の水平方向の間隔Xは、適宜の間隔に設定可能である。図4に示す例では、複数の案内羽根32が上下方向で互いに少なくとも一部が重なるように複数の案内羽根32の水平方向の間隔Xが決められている。すなわち、X<Lsinθの関係を満たすように、複数の案内羽根32の配置間隔が決められている。ただし、複数の案内羽根32は、上下方向で互いに重ならないように離してよい。すなわち、X≧Lsinθの関係を満たすように、複数の案内羽根32が配置されてもよい。
図4に示すように、案内羽根32は、例えば平均流速Vdの被処理水Wfの下降流が進入する領域に配置されている。周方向D1で隣り合う複数の案内羽根32の間に進入する被処理水Wfは、複数の案内羽根32の間を各案内羽根32の傾斜方向に沿って流速Uで流れる。このため、鉛直方向に速度Vfで流れるフロックfは、複数の案内羽根32の間を、鉛直軸線VLに対してより浅い角度θf(θf<θ)で傾斜した斜め方向に、速さUfで沈降する。このため、例えば案内羽根32の上端O点の近傍のフロックfは、フロックf’のように、1つ隣りの案内羽根32の下端P点の近傍に着地する。これはフロックfの沈降距離が最大の場合であるが、O点よりも右側(隣の案内羽根に近づく側)にフロックfがある場合は、フロックfの沈降地点は、案内羽根32上のP点よりも右側(上側)となり短くなる。従って、図中に示した案内羽根32の場合、複数の案内羽根32内に流入したフロックfは、全て案内羽根32の上に沈降することになる。
図5から図7は、案内羽根32の作用を模式的に説明する図である。
図5に示すように、隣り合う複数の案内羽根32の間を下降するフロックfは、いずれもフロックf’’のように、いずれかの案内羽根32の表面に着地する。そして、案内羽根32上に着地したフロックf’’は、案内羽根32上を転がりながら下方に移動する。
ここで、図6に示すように、各案内羽根32の表面には、すでに多数のフロックfが着地している。このフロック層の上側には、被処理水Wfが案内羽根32の傾斜方向に沿って下方に向けて流れている。このため、フロック層内のフロックfは、下方に押し流され、案内羽根32の表面上を転がって移動する。この移動中に、フロックfは、案内羽根32上の他のフロックfとの接触を繰り返すことで、より大きな塊状物に成長する。このため、案内羽根32の上端近傍のフロックfuよりも、案内羽根32の下端近傍のフロックfdの方が大きくなる。成長したフロックfdは、被処理水Wfの流れの影響を受けにくくなるため、被処理水からスムーズに分離して案内羽根32の下方に沈降する。
図7に示すように、本実施形態では、各第1案内羽根32Aは、流入管31の中心軸31cから見て、鉛直軸線VLに対して、角度θ1(ただし、θ1は鋭角)で傾斜している。一方で、各第2案内羽根32Bは、流入管31の中心軸31cから見て、鉛直軸線VLに対して、角度θ2(ただし、θ2は鋭角であり、鉛直面VSに対してθ1とは逆向きの角度)で傾斜している。このため、本実施形態では、被処理水Wfは、複数の第1案内羽根32Aの間および複数の第2案内羽根32Bの間を通過して下降する間に、被処理水Wfの流れる方向が切り換えられる。すなわち、被処理水Wfは、複数の第1案内羽根32Aの間では第1方向に傾斜して下降する。一方で、被処理水Wfは、複数の第1案内羽根32Aの間から複数の第2案内羽根32Bの間に進入すると、第1方向とは交差する第2方向に傾斜して下降する。
このため、第1案内羽根32Aの下端から斜めに下降するフロックfは、第2案内羽根32Bの上端部あるいは上端部に位置する他のフロックfに当たった後、第2案内羽根32Bに沿って第1案内羽根32Aとは反対向きの斜め方向に転がって下降する。すなわち、フロックfの移動方向における周方向成分が変化する。これにより、フロックfのより多くの面が他のフロックfと接触する。これにより、フロックfの成長がさらに促進される。また本実施形態では、被処理水Wfが第1案内羽根32Aから第2案内羽根32Bに乗り移る際に、被処理水Wfの流れも大きく変わるため、被処理水Wf中の微細フロックやフロックf同士の塊状物の形成もさらに促進される。これにより、フロックfの沈殿効率がさらに向上する。なお上記作用は、被処理水Wfおよびフロックfが第2案内羽根32Bから第3案内羽根32Cに移る際、および第3案内羽根32Cから第4案内羽根32Dに移る際も同様である。以上のようにして成長したフロックfは、被処理水から分離して槽体11の下部に汚泥として沈殿する。
また、流入管31を流れる被処理水Wfは、多段に配置された案内羽根32のなかで最下段の案内羽根32(例えば第4案内羽根32D)に衝突することで、斜め下方に向いた流れ方向となって流入管31から槽体11内に供給される。さらに言えば、被処理水Wfは、複数の案内羽根32(例えば第4案内羽根32D)の間を通ることで、流入管31の中心軸31cを回転中心とするゆるやかな渦巻流(旋回流)の状態で流入管31から槽体11内に供給される。
流入管31の下端31aから槽体11内に供給される被処理水Wfがゆるやかな渦巻流の状態にあると、被処理水Wfは、水平方向に移動する力が作用しているため、単に鉛直下方に向けて供給される場合に比べて槽体11内で分散されやすくなる。このため、被処理水Wfが単に鉛直下方に向けて槽体11内に供給される場合に比べて、被処理水Wfの鉛直方向の流速が小さくなる。被処理水Wfの鉛直方向の流速が小さくなると、槽体11の底壁21に沈殿、堆積しているフロックfを含む汚泥の巻き上げが抑制される。
また、流入管31から槽体11内に供給された被処理水Wfは、その流れ方向が槽体11の周壁22の内壁面22aに向かう流れとなる。そして、槽体11の内壁面22aに到達した被処理水Wfの一部は、槽体11の内壁面22aに沿って上昇する上昇流となる。この上昇流に含まれるフロックfは、近くのフロックfと会合することで塊状になりながら沈降する。また、槽体11の内壁面22aに到達した被処理水Wfの他の一部は、槽体11内で下降する下降流となる。この下降流に含まれるフロックfは、近くのフロックfと会合することで塊状になりながらそのまま沈降する。このようにして沈降したフロックfは、槽体11の下部に汚泥として沈殿する。
ここで、ゆるやかな渦巻流の状態で流入管31から槽体11内に供給された被処理水Wfの少なくとも一部は、渦巻流の流れの影響で槽体11内を大きくゆっくり旋回しながら槽体11の内壁面22aに向けて流れる。このため、流入管31の下端31aから槽体11の内壁面22aに向けて直線状(放射状)に被処理水Wfが流れる場合に比べて、被処理水Wfが槽体11の内壁面22aに到達するまでの移動距離(移動時間)が長くなる。これにより、フロックfの成長および沈殿がさらに促進される。
また、ゆるやかな渦巻流の状態で流入管31から槽体11内に供給された被処理水Wfの少なくとも一部は、槽体11の内壁面22aと流入管31の外周面との間の流路を大きく旋回しながら上方に向けてゆっくりと流れる。このため、被処理水Wfが水面に到達するまでの移動距離(槽体11内での滞留時間)が長くなる。これにより、フロックfの成長および沈殿がさらに促進される。
以上のような構成によれば、被処理水の処理効率の向上を図ることができる。すなわち、本実施形態の流入管ユニット13は、流入管31と、複数の案内羽根32とを備えている。複数の案内羽根32は、流入管31の内側に配置され、流入管31に供給される被処理水の流れを変える。そして、複数の案内羽根32は、流入管31の軸方向D2に多段に配置されている。このような構成によれば、多段の案内羽根32を通過するときフロックが成長しやすくなり、被処理水からフロックが分離しやすくなる。特に本実施形態の構成では、被処理水の流れ方向とフロックの沈降方向とが同じ下向きであるため、フロックの沈降が妨げられにくく、フロックの沈降性能をより効果的に高めることができる。
本実施形態では、複数の案内羽根32は、複数の第1案内羽根32Aと、この複数の第1案内羽根32Aの下方に配置された複数の第2案内羽根32Bとを有する。複数の第1案内羽根32Aは、第1方向に傾斜している。複数の第2案内羽根32Bは、第1方向とは反対側の第2方向に傾斜している。このような構成によれば、被処理水が複数の第1案内羽根32Aの間から複数の第2案内羽根32Bの間に入るときに、フロックの流れ方向が大きく変化する。これにより、微細フロックやフロック同士が接触してさらに成長しやすくなる。これにより、フロックの沈降性能をさらに高めることができる。
本実施形態では、複数の案内羽根32は、複数の第2案内羽根32Bの下方に配置された複数の第3案内羽根32Cを有する。複数の第3案内羽根32Cは、第1方向に傾斜している。このような構成によれば、被処理水が流入管31を通過する間に、フロックの流れ方向が複数回に亘って大きく変化する。これにより、微細フロックやフロック同士が接触してさらに成長しやすくなる。これにより、フロックの沈降性能をさらに高めることができる。
本実施形態では、第2案内羽根32Bの上端部は、第1案内羽根32Aの上面の延長面ESよりも上方に突出している。このような構成によれば、第1案内羽根32Aと第2案内羽根32Bとの境界部において、フロックが第1案内羽根32Aの上から第2案内羽根32Bの上に安定して移ることができる。これにより、第1案内羽根32Aで成長したフロックの分解が抑制され、第2案内羽根32Bでフロックをさらに大きく成長させることができる。これにより、フロックの沈殿効率をさらに高めることができる。
次に、本実施形態のいくつかの変形例について説明する。なお、以下に説明する以外の構成は、上記実施形態の構成と同様である。また、これら変形例は、後述する第2から第4の実施形態と組み合わされて適用されてもよい。
(第1変形例)
図8は、第1変形例の案内羽根32の作用を模式的に説明する図である。
図8に示すように、本変形例では、第1案内羽根32Aの下端部は、略鉛直方向に延びた垂直部(折曲部)51を有する。言い換えると、垂直部51は、第1案内羽根32Aの上端部および中央部に対して略鉛直下向きに折り曲げられている。例えば、第1案内羽根32Aの垂直部51は、複数の第2案内羽根32Bの間の隙間に向けて延びている。
本変形例では、第1案内羽根32Aの下端部に移動したフロックfは、垂直部51に沿って下方に沈降する。フロックfは,垂直部51が面する第2案内羽根32Bの上に着地し、第2案内羽根32Bの傾斜に沿って転がって下降する。このため、フロックfは、第1案内羽根32Aから第2案内羽根32Bに円滑に乗り移ることができる。
また、垂直部51は、第1案内羽根32Aの下面に沿って流れる被処理水Wfの流れ方向を下方に向けて変えるガイド板としても機能する。このため、被処理水Wfの流れ方向が円滑に変えられる。さらに、垂直部51が設けられると、第1案内羽根32Aと第2案内羽根32Bとの境界部における被処理水Wfの乱れを抑制することができる。すなわち、フロックfの移動方向および被処理水Wfの流れの向きが円滑に切り換えられるため、方向転換の際にフロックfが飛散することを抑制することができる。
以上のような構成によっても、上記第1の実施形態と同様に、被処理水の処理効率の向上を図ることができる。さらに本実施形態では、複数の第1案内羽根32Aの下端部は、略鉛直方向に延びた垂直部51を有する。このような構成によれば、被処理水およびフロックが第1案内羽根32Aから第2案内羽根32Bにスムーズに移動することができる。これにより、第1案内羽根32Aで成長したフロックの分解が抑制され、第2案内羽根32Bでフロックをさらに大きく成長させることができる。これにより、フロックの沈殿効率をさらに高めることができる。なお、垂直部51は、第2案内羽根32Bの下端部、第3案内羽根32Cの下端部、および第4案内羽根32Dの下端部に設けられてもよい。この場合、フロックの沈殿効率をさらに高めることができる。
(第2変形例)
図9は、第2変形例の案内羽根32の作用を模式的に説明する図である。
図9に示すように、本変形例では、複数の案内羽根32(例えば、第1案内羽根32A、第2案内羽根32B、第3案内羽根32C、および第4案内羽根32D)に含まれる少なくとも一部の案内羽根32は、下方に進むに従い水平方向の傾斜が小さくなる曲面状に形成されている。言い換えると、複数の案内羽根32は、下方に向けて凸となる曲面状に形成されている。
図10は、第2変形例に対する比較例として、平状の案内羽根32の作用を模式的に説明する図である。図10中のB部は、案内羽根32にフロックが沈降する寸前の範囲を示している。
一方で、図9中のA部は、案内羽根32にフロックが沈降する寸前の範囲を示している。図9に示すように、案内羽根32が湾曲していると、フロックが沈降する寸前の範囲であるA部は、図10中のB部に比べてフロックが沈降する寸前の範囲が小さくなる。A部が小さくなると、この範囲でのフロックはB部よりも密集することになるため、微細フロックやフロック同士の塊状物の形成をさらに効果的に促進することができる。これにより、フロックの沈殿効率をさらに高めることができる。
(第3変形例)
図11は、第3変形例の案内羽根32を示す断面図である。
図11に示すように、本変形例では、第1案内羽根32A、第2案内羽根32B、第3案内羽根32C、および第4案内羽根32Dの全てが鉛直面VSに対して第1方向に傾けて設けられている。また本変形例では、案内羽根32の上面の延長面ESと、その1つ下の段の案内羽根32の上面とが略揃えられている。このような構成によっても、多段の案内羽根32を通過するときフロックが成長しやすくなり、被処理水の処理効率の向上を図ることができる。
(第4変形例)
図12は、第4変形例の案内羽根32を示す断面図である。
図12に示すように、本変形例でも、第1案内羽根32A、第2案内羽根32B、第3案内羽根32C、および第4案内羽根32Dの全てが鉛直面VSに対して第1方向に傾けて設けられている。また本変形例では、案内羽根32の上面の延長面ESと、その1つ下の段の案内羽根32の上面とは離れている。このような構成によっても、多段の案内羽根32を通過するときフロックが成長しやすくなり、被処理水の処理効率の向上を図ることができる。
(第2の実施形態)
次に、図13を参照して、第2の実施形態について説明する。本実施形態は、流入管31の下方に分配機構60が設けられた点で第1の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第1の実施形態と同様である。
図13は、本実施形態の沈殿槽1を示す断面図である。
図13に示すように、本実施形態の流入管ユニット13は、流入管31の下方に分配機構(分散機構)60を有する。分配機構60は、流入管31の下端31aと槽体11の底壁21との間に配置され、流入管31の開口部31bに下方から面する。本実施形態の分配機構60は、略水平方向に沿う複数の分散プレート61,62,62によって形成されている。複数の分散プレート61,62,63は、第1分散プレート61、第2分散プレート62、および第3分散プレート63を含む。第1分散プレート61、第2分散プレート62、および第3分散プレート63は、互いに異なる高さに配置されている。例えば、第1分散プレート61は、3つの分散プレート61,62,63のなかで最も上方(最も流入管31の下端31aの近く)に配置されている。第3分散プレート63は、3つの分散プレート61,62,63のなかで最も下方(最も槽体11の底壁21の近く)に配置されている。第2分散プレート62は、第1分散プレート61と第3分散プレート63との間に配置されている。第1分散プレート61、第2分散プレート62、および第3分散プレート63は、それぞれ例えば円形状または多角形状に形成されている。
図14は、本実施形態の分配機構60を示す斜視図である。
図14に示すように、第1分散プレート61は、第1開口部65を有する。第2分散プレート62は、第2開口部66を有する。第2開口部66は、第1開口部65よりも小さい。掻寄シャフト41は、第1開口部65および第2開口部66を通って延びている。第1分散プレート61および第2分散プレート62は、図示しない連結機構を介して第3分散プレート63に固定されている。第3分散プレート63は、掻寄シャフト41との間に隙間を空ける開口部を有しない。第3分散プレート63は、掻寄シャフト41に固定されている。なお、第1分散プレート61、第2分散プレート62、および第3分散プレート63の少なくともいずれかは、流入管31に固定されてもよい。
図13に示すように、流入管31から槽体11内に供給された被処理水の一部は、第1分散プレート61が設けられた高さで第1分散プレート61に衝突する。第1分散プレート61に衝突した被処理水は、第1分散プレート61によって鉛直方向とは交差する方向に分散される。同様に、流入管31から槽体11内に流入した被処理水の別の一部は、第2分散プレート62が設けられた高さで第2分散プレート62に衝突する。第2分散プレート62に衝突した被処理水は、第2分散プレート62によって鉛直方向とは交差する方向に分散される。さらに、流入管31から槽体11内に流入した被処理水のさらに別の一部は、第3分散プレート63が設けられた高さで第3分散プレート63に衝突する。第3分散プレート63に衝突した被処理水は、第3分散プレート63によって鉛直方向とは交差する方向に分散される。
すなわち、分散プレート61,62,63は、流入管31から槽体11内に流入する被処理水の流れ方向を、被処理水が分散プレート61,62,63に衝突することにより鉛直方向とは交差する方向に変える。これにより、分散プレート61,62,63は、流入管31から槽体11内に流入する被処理水を、鉛直方向とは交差する方向に分散させる。
このような構成によれば、流入管31から槽体11内に流入する被処理水が分散プレート61,62,63によって鉛直方向とは交差する方向に分散されるので、槽体11の底壁21の上に沈殿した汚泥が巻上げられることを抑制することができる。これにより、被処理水の処理効率のさらなる向上を図ることができる。また別の観点で見ると、分散プレート61,62,63によって汚泥が巻上げられることが抑制されると、流入管31の下端31aを槽体11の底壁21の近くに配置することできる。これにより、沈殿槽1の高さを低くすることができる。
さらに本実施形態では、流入管31から槽体11内に流入する被処理水は、外周側から順番に第1分散プレート61、第2分散プレート62、および第3分散プレート63に別々に衝突する。すなわち、被処理水は、各分散プレート61,62,63に段階的に衝突して分散されるため、1枚の分散板によって分散させる場合に比べて、効率的に分散させることができる。これにより、槽体11内で被処理水の流れが局所的に速くなることなどを抑制することができる。これにより、槽体11内における被処理水の滞留時間をさらに長くすることができ、被処理水の処理効率のさらなる向上を図ることができる。なお、分配機構60は、1枚または2枚の分散プレートのみを有してもよく、または多段に配置された4枚以上の分散プレートを有してもよい。
(第3の実施形態)
次に、図15を参照して、第3の実施形態について説明する。本実施形態は、分配機構60が複数の分流筒81,82を有した点で第2の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第2の実施形態と同様である。
図15は、本実施形態の沈殿槽1を示す断面図である。
図15に示すように、本実施形態の分配機構60は、第1分散プレート61、第2分散プレート62、第3分散プレート63、第1分流筒81、および第2分流筒82を有する。
第1分流筒81および第2分流筒82の各々は、円筒状または多角形状などの筒状に形成され、両端部に開口部を有する。第1分流筒81および第2分流筒82の各々は、流入管31から槽体11内に供給される被処理水を複数の流れに分流する。すなわち、第1分流筒81は、第1分流筒81に向けて流れた被処理水を、第1分流筒81の外周側に流れる流れと、第1分流筒81の内周側に流れる流れとに分ける。同様に、第2分流筒82は、第2分流筒82に向けて流れた被処理水を、第2分流筒82の外周側に流れる流れと、第2分流筒82の内周側に流れる流れとに分ける。
本実施形態では、第1分流筒81および第2分流筒82の各々は、略鉛直方向に沿って配置され、両端部の開口部を上下方向に向けている。第2分流筒82の水平方向の外形(平面視における外形)は、第1分流筒81の水平方向の外形よりも小さい。第2分流筒82は、第1分流筒81の内側に配置されている。例えば、第1分流筒81および第2分流筒82は、槽体11の中心軸11c(掻寄シャフト41)を中心とする同心円状に配置されている。
これにより、槽体11内には、第1流路91、第2流路92、および第3流路93が形成されている。第1流路91は、流入管31の内面31iと第1分流筒81の外周面との間に形成される。第2流路92は、第1分流筒81の内周面と第2分流筒82の外周面との間に形成される。第3流路93は、第2分流筒82の内側に形成される。
また本実施形態では、第1分流筒81および第2分流筒82の上端は、流入管31の内側に挿入されている。一方で、第1分流筒81の下端81aおよび第2分流筒82の下端82aは、流入管31の下端31aよりも下方に位置する。また、第2分流筒82は、第1分流筒81に比べて、より下方まで延びている。すなわち、第2分流筒82の下端82aは、第1分流筒81の下端81aよりも下方に位置する。
また、第1分散プレート61は、第1開口部65を有し、環状に形成されている。第1開口部65の形状および大きさは、第1分流筒81の外形の形状および大きさと略同じである。第1分散プレート61の内周端部61aは、第1分流筒81の下端81aに取り付けられている。これにより、第1分散プレート61と第1分流筒81とは、一体に形成されている。なお本願で言う「内周端部」とは、環状に形成された部材の内周面と、前記部材のなかで前記内周面に隣接した縁部との少なくとも一方を含む領域である。
同様に、第2分散プレート62は、第1開口部66を有し、環状に形成されている。第2開口部66の形状および大きさは、第2分流筒82の外形の形状および大きさと略同じである。第2分散プレート62の内周端部62aは、第2分流筒82の下端82aに取り付けられている。これにより、第2分散プレート62と第2分流筒82とは、一体に形成されている。なお本実施形態では、第1分散プレート61、第2分散プレート62、および第3分散プレート63は、それぞれ略水平方向に沿って配置されている。
次に、本実施形態の分配機構60の作用について説明する。
図15に示すように、流入管31内を下方に向けて流れる被処理水の一部は、流入管31の下端31aにおいて上記第1流路91に入る。第1流路91に入った被処理水は、第2流路92および第3流路93に入った被処理水とは分離された状態で、第1分散プレート61に向けて流れて第1分散プレート61に衝突する。これにより、第1流路91に入った被処理水は、第1分散プレート61によって鉛直方向とは異なる方向に分散される。
同様に、流入管31内を下方に向けて流れる被処理水の別の一部は、流入管31の下端31aにおいて第2流路92に入る。第2流路92に入った被処理水は、第1流路91および第3流路93に入った被処理水とは分離された状態で、第2分散プレート62に向けて流れて第2分散プレート62に衝突する。これにより、第2流路92に入った被処理水は、第2分散プレート62によって鉛直方向とは異なる方向に分散される。
また、流入管31内を下方に向けて流れる被処理水のさらに別の一部は、流入管31の下端31aにおいて第3流路93に入る。第3流路93に入った被処理水は、第1流路91および第2流路92に入った被処理水とは分離された状態で、第3分散プレート63に向けて流れて第3分散プレート63に衝突する。これにより、第3流路93に入った被処理水は、第3分散プレート63によって鉛直方向とは異なる方向に分散される。
すなわち、本実施形態では、分配機構60は、流入管31から槽体11内に供給される被処理水を複数の流れに分流する第1分流筒81を有する。第1分流筒81は、分流した被処理水の複数の流れを、第1分散プレート61および第2分散プレート62に向けて別々に導く。このような構成によれば、第1分散プレート61および第2分散プレート62に対してそれぞれ安定した量の被処理水を衝突させることができる。これにより、分配機構60によって被処理水をより効率的に分散させることができる。これにより、被処理水の処理効率のさらなる向上を図ることができる。
本実施形態では、分配機構60は、複数の分流筒(第1分流筒81および第2分流筒82)を有する。第1分流筒81および第2分流筒82は、それぞれ流入管31から槽体11内に供給される被処理水を複数の流れに分流するとともに、分流した被処理水の複数の流れを3つの分散プレート61,62,63に向けて別々に導く。このような構成によれば、3つ以上の分散プレート61,62,63に対してもそれぞれ安定した量の被処理水を衝突させることができる。これにより、被処理水の処理効率のさらなる向上を図ることができる。
(第4の実施形態)
次に、図16を参照して、第4の実施形態について説明する。本実施形態は、分配機構60が分散プレート61,62,63に代えて斜め分散プレート101,102,103を有した点で第3の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第3の実施形態と同様である。
図16は、本実施形態の沈殿槽1を示す断面図である。
図16に示すように、本実施形態の分配機構60は、第1斜め分散プレート101、第2斜め分散プレート102、第3斜め分散プレート103、第1分流筒81、および第2分流筒82を有する。
第1斜め分散プレート101、第2斜め分散プレート102、および第3斜め分散プレート103は、互いに異なる高さに配置されているとともに、それぞれ斜め下方に傾斜している。具体的には、第1斜め分散プレート101、第2斜め分散プレート102、および第3斜め分散プレート103の各々は、槽体11の中心軸11cから槽体11の内壁面22aに向けて進むに従い、高さが低くなるように傾斜している。つまり、第1斜め分散プレート101、第2斜め分散プレート102、および第3斜め分散プレート103の各々は、円錐台状の傾斜部(傾斜リング)を形成している。
なお、第1斜め分散プレート101、第2斜め分散プレート102、および第3斜め分散プレート103は、水平方向に対して傾斜している点を除き、第3の実施形態の第1分散プレート61、第2分散プレート62、および第3分散プレート63と略同じである。すなわち、第1斜め分散プレート101は、環状に形成されるとともに、内周端部101aが第1分流筒81の下端に取り付けられている。第1斜め分散プレート101は、例えば第1分流筒81と一体に形成されている。同様に、第2斜め分散プレート102は、環状に形成されるとともに、内周端部102aが第2分流筒82の下端に取り付けられている。第2斜め分散プレート102は、例えば第2分流筒82と一体に形成されている。
次に、本実施形態の分配機構60の作用について説明する。
図16に示すように、流入管31内を下方に向けて流れる被処理水の一部は、流入管31の下端31aにおいて上記第1流路91に入る。第1流路91に入った被処理水は、第2流路92および第3流路93に入った被処理水とは分離された状態で、第1斜め分散プレート101に向けて流れ、第1斜め分散プレート101が設けられた高さで第1斜め分散プレート101に衝突する。これにより、第1流路91に入った被処理水は、第1斜め分散プレート101によって鉛直方向とは異なる方向(例えば斜め下方)に分散される。
同様に、流入管31内を下方に向けて流れる被処理水の別の一部は、流入管31の下端31aにおいて第2流路92に入る。第2流路92に入った被処理水は、第1流路91および第3流路93に入った被処理水とは分離された状態で、第2斜め分散プレート102に向けて流れ、第2斜め分散プレート102が設けられた高さで第2斜め分散プレート102に衝突する。これにより、第2流路92に入った被処理水は、第2斜め分散プレート102によって鉛直方向とは異なる方向(例えば斜め下方)に分散される。
また、流入管31内を下方に向けて流れる被処理水のさらに別の一部は、流入管31の下端31aにおいて第3流路93に入る。第3流路93に入った被処理水は、第1流路91および第2流路92に入った被処理水とは分離された状態で、第3斜め分散プレート103に向けて流れ、第3斜め分散プレート103が設けられた高さで第3斜め分散プレート103に衝突する。これにより、第3流路93に入った被処理水は、第3斜め分散プレート103によって鉛直方向とは異なる方向(例えば斜め下方)に分散される。
このような構成によれば、第3の実施形態と同様に、被処理水を安定して分散させることができる。ここで、例えば第3の実施形態の構成では、流入管31から槽体11内に供給される被処理水に含まれるフロックが複数の分散プレート61,62,63の上に堆積する場合がある。分散プレート61,62,63に堆積したフロックは、槽体11の底壁21の上に落ちにくいので、定期的なメンテナンスが必要になる可能性がある。特に、第1から第4の実施形態のように流入管31の内側にフロックの成長を促す複数の案内羽根32が設けられている場合、流入管31の下方に位置する分散プレート61,62,63の上にはフロックが堆積しやすいと言える。
そこで、本実施形態では、分配機構60は、流入管31から槽体11内に供給される被処理水を鉛直方向とは異なる方向に分散させる分散板として、少なくとも1枚の斜め分散プレート101,102,103を有する。このような斜め分散プレート101,102,103は、斜め下方に傾いているため、これら斜め分散プレート101,102,103に上に沈降したフロックは、斜め分散プレート101,102,103の表面に沿う被処理水の流れによって槽体11の底壁21に向けて移動しやすい。これにより、斜め分散プレート101,102,103の上にフロックが堆積することを抑制することができる。これにより、沈殿槽1のメンテナンス性などを向上させることができる。
本実施形態では、少なくとも1つの斜め分散プレート101,102は、環状に形成されるとともに、内周端部101a,102aが分流筒81,82の下端81a,82aに取り付けられている。このような構成によれば、分流筒81,82によって安定した量の被処理水が各斜め分散プレート101,102,103に衝突する。これにより、各斜め分散プレート101,102,103に上に沈降したフロックが槽体11の底壁21に向けてさらに移動しやすくなる。これにより、沈殿槽1のメンテナンス性などをさらに向上させることができる。
以上、第1から第4の実施形態およびそれに関連した変形例を説明した。ただし、実施形態の構成は、上述した実施形態の構成に限定されない。例えば、分配機構60は、複数の分流筒81,82を有さずに、少なくとも1つの分流筒のみを有してもよい。また、分配機構60は、分流筒81,82を有さずに、少なくとも1枚の斜め分散プレートのみを有してもよい。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、沈殿槽が多段に配置された複数の案内羽根を持つことにより、処理効率の向上を図ることができる。
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、例として提示したものであり、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同様に、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ものである。
1…沈殿槽、11…槽体、13…流入管ユニット、31…流入管、31c…流入管の中心軸、32…案内羽根、32A…第1案内羽根、32B…第2案内羽根、32C…第3案内羽根、32D…第4案内羽根、60…分配機構、81,82…分流筒、101,102,103…斜め分散プレート。

Claims (12)

  1. 沈殿槽の内側に配置される被処理水の流入管ユニットであって、
    流入管と、
    前記流入管の内側に配置され、前記流入管に供給される前記被処理水の流れを変える複数の案内羽根と、
    を備え、
    前記複数の案内羽根は、全て前記流入管の内面に固定され、かつ前記流入管の軸方向に多段に配置された、
    流入管ユニット。
  2. 前記複数の案内羽根は、前記流入管の中心軸を通る鉛直面に対して傾斜して設けられた、
    請求項1に記載の流入管ユニット。
  3. 前記複数の案内羽根は、複数の第1案内羽根と、前記複数の第1案内羽根の下方に配置された複数の第2案内羽根とを有し、
    前記複数の第1案内羽根は、前記鉛直面に対して第1方向に傾斜し、
    前記複数の第2案内羽根は、前記鉛直面に対して前記第1方向とは反対側の第2方向に傾斜した、
    請求項2に記載の流入管ユニット。
  4. 前記複数の案内羽根は、前記複数の第2案内羽根の下方に配置された複数の第3案内羽根を有し、
    前記複数の第3案内羽根は、前記鉛直面に対して前記第1方向に傾斜した、
    請求項3に記載の流入管ユニット。
  5. 前記複数の第1案内羽根の下端部は、略鉛直方向に延びた垂直部を有した、
    請求項3または請求項4に記載の流入管ユニット。
  6. 前記複数の案内羽根に含まれる少なくとも一部の案内羽根は、下方に進むに従い水平方向に対する傾斜が小さくなる曲面状に形成された、
    請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の流入管ユニット。
  7. 前記流入管の下方に配置され、前記流入管から供給される前記被処理水を衝突により鉛直方向とは交差する方向に分散させる分配機構をさらに備えた、
    請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の流入管ユニット。
  8. 前記分配機構は、互いに異なる高さに分かれて配置されるとともにそれぞれ斜め下方に傾いた複数の斜め分散プレートを有した、
    請求項7に記載の流入管ユニット。
  9. 前記分配機構は、前記流入管から供給される前記被処理水を複数の流れに分流する分流筒を有し、前記分流筒は、分流した前記被処理水の複数の流れを前記複数の斜め分散プレートに向けて導く、
    請求項8に記載の流入管ユニット。
  10. 前記複数の斜め分散プレートに含まれる1つの斜め分散プレートは、環状に形成されて前記分流筒の下端に取り付けられた、
    請求項9に記載の流入管ユニット。
  11. 前記分配機構は、前記分流筒を含む複数の分流筒を有し、前記複数の分流筒は、それぞれ前記流入管から供給される前記被処理水を複数の流れに分流するとともに、分流した前記被処理水の複数の流れを前記複数の斜め分散プレートに向けて導く、
    請求項9または請求項10に記載の流入管ユニット。
  12. 槽体と、
    請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の流入管ユニットと、
    を備えた沈殿槽。
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