JP6858048B2 - 凝集沈殿処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、凝集沈殿処理装置に関する。

廃水に対して凝集剤を添加することで有機物等を凝集沈殿させて分離する凝集沈殿槽として、例えば、特許文献１のようなスラッジブランケット型凝集沈殿槽が知られている。スラッジブランケット型凝集沈殿槽は、凝集剤が添加された流入水が上昇するに伴ってフロックが成長するブランケット状のフロック成長ゾーン（スラッジブランケット）を有するスラッジブランケット部と、スラッジブランケット部の下方から流入水を供給するディストリビュータと、を有している。

特開２０１０−２７４１９９号公報

ところで、特許文献１に記載の凝集沈殿処理装置では、ディストリビュータが一定の速度で回転している。これにより、スラッジブランケット内に上昇流が発生し、この上昇流によってフロックがスラッジブランケット部から処理水に混入して流出するする可能性がある。したがって、処理水質の悪化が懸念される。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、処理水質の向上を図ることが可能な凝集沈殿処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る凝集沈殿処理装置は、原水が流入し、原水に含まれる固形物を捕捉するスラッジブランケットを有するスラッジブランケット部と、スラッジブランケット部において発生した余剰スラッジを濃縮する濃縮部と、回転するとともにスラッジブランケット部に原水を供給するディストリビュータと、を備え、ディストリビュータは、第１運転モード及び第２運転モードを有し、第１運転モードにおけるディストリビュータの回転速度は、第２運転モードにおけるディストリビュータの回転速度より速い。

この凝集沈殿処理装置のディストリビュータは、第１運転モード及び第２運転モードを有し、第１運転モードにおけるディストリビュータの回転速度は、第２運転モードにおけるディストリビュータの回転速度より速い。第１運転モードにおいては、相対的に速い回転速度でディストリビュータが回転するので、上昇流が形成されやすい。その結果、第２運転モードに比べ、スラッジブランケットがより流動した状態となり、フロック（固形物）同士が吸着しやすくなる。一方、第２運転モードにおいては、相対的に遅い回転速度でディストリビュータが回転するので、第１運転モードに比べ、スラッジブランケットの自重によってフロックが圧密されやすくなる。その結果、密度の大きなフロックが形成されやすくなる。このような第１運転モードと第２運転モードとを切り替えることにより、フロック同士の吸着がより促進される期間と、フロックの圧密がより促進される期間とが繰り返される。したがって、沈降性に優れたフロックを形成することができ、処理水質の向上を図ることが可能である。

一形態において、凝集沈殿処理装置は、スラッジブランケットの状態を検出する検出部を更に備え、検出部における検出結果に基づいて第１運転モードと第２運転モードとを切り替えてもよい。この構成によれば、スラッジブランケットの状態に応じて第１運転モードと第２運転モードとを切り替えることができる。したがって、沈降性に優れたフロックをより効率的に形成することができ、処理水質の向上を図ることが可能である。

本発明によれば、処理水質の向上を図ることが可能な凝集沈殿処理装置が提供される。

本発明の一形態に係る凝集沈殿処理装置を概略的に示す断面図である。 図１の凝集沈殿処理装置の運転方法を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る凝集沈殿処理装置を概略的に示す断面図である。本実施形態に係る凝集沈殿処理装置は、所謂「スラッジブランケット型」と称される凝集沈殿槽を有している。スラッジブランケット型凝集沈殿槽は、槽内上昇水流による凝集フロックの流動層を形成し、その流動層内に、新たに生成したフロックを通過させるものである。このとき、小さなフロックは、流動層における大きなフロックに捕捉されて大きくなり、沈降速度が速まる。これにより、スラッジブランケット型凝集沈殿槽への流入水は、処理水と汚泥に分離され、それぞれ槽外に排出される。以下、フロックは、凝集フロック、汚泥、又は固形物と称されることがある。

図１に示される凝集沈殿処理装置１００は、凝集フロックを含む流入水を導入し、スラッジブランケット部Ｓに形成されたスラッジブランケットにおいて、凝集フロックを成長させた後、固形物としての凝集フロックと処理水とを分離する機能を有する。凝集沈殿処理装置１００に導入される流入水は、有機性廃水などの原水に対して、例えばＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）等の無機凝集剤と、例えばアニオン系ポリマー等の高分子凝集剤と、が供給されたものとすることができる。原水に対して凝集剤を混合させることで、凝集フロックが生成される。

本実施形態の凝集沈殿処理装置１００は、図１に示されるように、有底円筒状の下筒水槽１と、この下筒水槽１の上方に設けられた有底円筒状の上筒水槽２と、を備える。この凝集沈殿処理装置１００にあっては、上筒水槽２の底部が下筒水槽１の底部から上方に所定長離隔しており、２重水槽構造を呈している。なお、本実施形態では、下筒水槽１及び上筒水槽２を円筒状としているが、角筒状であってもよい。

下筒水槽１と上筒水槽２とは軸線Ｌに沿って同軸に配置されている。そして、下筒水槽１と上筒水槽２とは、下筒水槽１及び上筒水槽２の外周の一部に設けられて、軸線Ｌに沿って上下方向に延びる流路３によって接続されている。流路３は、上筒水槽２の側壁２１の外方において、下筒水槽１の側壁１１に形成された開口１２と、上筒水槽２の側壁２１に設けられた開口２２と、を囲うように上下方向に延びる流路壁３１によって形成される。なお、下筒水槽１及び上筒水槽２の外周のうち流路３が形成されていない領域では、下筒水槽１の側壁１１及び上筒水槽２の側壁２１が凝集沈殿処理装置１００の外壁を形成する。

なお、図１に示す凝集沈殿処理装置１００では、流路３の上方が解放されている構成について示しているが、閉じた構成であってもよい。また、流路３は、上筒水槽２の側壁２１に設けられた開口２２と下筒水槽１の開口１２とを接続している例を示しているが、上筒水槽２の径が下筒水槽１よりも小さい等の場合には、流路３の形状を適宜変更することができる。

また、下筒水槽１と上筒水槽２との間には、上筒水槽２の底部を形成する中間底板２３が設けられる。この中間底板２３は、下筒水槽１の天面となる。

凝集沈殿処理装置１００の軸線Ｌ上には、センターシャフト４０が配置されている。センターシャフト４０の外側には、センターシャフト４０を囲むようにフィードパイプ４１が設けられている。フィードパイプ４１は、流入水配給管４２に連結されている。流入水配給管４２は、凝集沈殿処理装置１００の外壁を形成する上筒水槽２の側壁２１を貫通して外側に突き出し、上流側と接続されている。流入水配給管４２の内部とフィードパイプ４１の内部とは連通している。センターシャフト４０は、駆動源Ｍにより軸線Ｌを中心に回転可能に構成されている。

フィードパイプ４１は、上下方向で上部４１ａと下部４１ｂとに分けられており、上部４１ａと下部４１ｂとの間は、ラビリンス構造等のロータリジョイント４３により接続されている。フィードパイプ４１は、その上部４１ａの側面で流入水配給管４２と接続されており、フィードパイプ４１の下部４１ｂには、分散管（ディストリビュータ）４４が設けられている。分散管４４には、複数の流入水吐出口４４ａが設けられている。分散管４４は、流入水吐出口４４ａを上筒水槽２の底部を形成する中間底板２３側に向けた状態でセンターシャフト４０とともに回転する。このとき、フィードパイプ４１の下部４１ｂは、分散管４４と一緒に回転する。

センターシャフト４０は、ロータリジョイント等により中間底板２３と接続され、さらに下方へ延びる。センターシャフト４０の下端には、濃縮汚泥掻寄機４５が設けられている。センターシャフト４０の回転に伴って濃縮汚泥掻寄機４５も回転する。濃縮汚泥掻寄機４５は、凝集沈殿処理装置１００の外壁を形成する下筒水槽１の底面１３上に設けられ、底面１３に堆積した濃縮汚泥を中央に掻き寄せる。掻き寄せられた濃縮汚泥は、排出口１４から外方に排出する。

凝集沈殿処理装置１００では、上筒水槽２内の開口２２よりも下側の領域はスラッジブランケット部Ｓとして機能する。また、上筒水槽２の開口２２と下筒水槽１の開口１２とを接続する流路３内は、汚泥（スラッジブランケットで発生した余剰スラッジ）を沈降する沈降ゾーンＺ１として機能する。また、下筒水槽１内の濃縮汚泥掻寄機４５が設けられている領域は、余剰スラッジを濃縮する濃縮ゾーン（濃縮部）Ｚ２として機能する。上記の沈降ゾーンＺ１及び濃縮ゾーンＺ２は、余剰スラッジを外部に排出するための排出部として機能する。スラッジブランケット部Ｓと排出部（沈降ゾーンＺ１及び濃縮ゾーンＺ２）とは、側壁２１（のうち、流路３を形成する領域）と中間底板２３とを介して隣接している。

凝集沈殿処理装置１００は、スラッジブランケット部Ｓの状態を検出する検出部Ｄを備えている。検出部Ｄは、計測された結果を制御部Ｃに送信する。検出部Ｄとしては、例えば、濁度計又はレベル計等の光学法を用いた方式の測定機器を用いることができる。

また、凝集沈殿処理装置１００は、凝集沈殿処理装置１００全体を制御する制御部Ｃを備えている。制御部Ｃは、例えば、検出部Ｄで測定された結果に基づいて駆動源Ｍを制御する。

凝集沈殿処理装置１００の分散管４４は、複数の運転モードを有している。運転モードの種類としては、例えば、撹拌モード、圧密モード、通常モード等が挙げられる。撹拌モードは、分散管４４の回転速度を相対的に速く設定し、スラッジブランケット部Ｓの流動を促進させることに重点をおいた運転モードである。圧密モードは、分散管４４の回転速度を相対的に遅く設定し、スラッジブランケット部Ｓの自重によるフロックの圧密を促進させることに重点をおいた運転モードである。通常モードは、撹拌モード及び圧密モードの中間に相当する運転モードであり、スラッジブランケット部Ｓの流動の促進、及びフロックの圧密が共に行われる運転モードである。通常モードにおける分散管４４の回転速度は、撹拌モードにおける分散管４４の回転速度と圧密モードにおける分散管４４の回転速度との中間の回転速度に設定される。

次に、図２を参照して本実施形態に係る凝集沈殿処理装置１００の運転方法の一例について説明する。図２に示す例では、分散管４４は第１運転モード及び第２運転モードの２つの運転モードを有している。以下では、第１運転モードとして撹拌モードを適用し、第２運転モードとして圧密モードを適用した場合について説明している。なお、第１運転モード及び第２運転モードに適用される運転モードは特に限定されない。例えば、第１運転モードとして通常モードを適用し、第２運転モードとして圧密モードを適用してよいし、第１運転モードとして撹拌モードを適用し、第２運転モードとして通常モードを適用してもよい。

まず、凝集沈殿処理装置１００を起動した後、第１運転モードで分散管４４を回転させる（Ｓ１）。このとき、分散管４４は相対的に速い回転速度で回転するので、スラッジブランケット部Ｓ内に上昇流が形成される。その結果、スラッジブランケット部Ｓが流動状態となり、フロック同士が吸着しやすくなる。

次に、運転モードを第１運転モードから第２運転モードに切り替えるかを判断する（Ｓ２）。切り替えを行う判断基準としては、例えば検出部Ｄにおいて測定された値を用いることができる。より具体的には、例えばスラッジブランケット部Ｓの濁度、又は、スラッジブランケット部Ｓと処理水との界面の位置等を判断に用いることができる。検出部Ｄにおいて測定された値が所定の基準値を超えている場合、制御部Ｃは駆動源Ｍに信号を送信して第１運転モードから第２運転モードに切り替え、第２運転モードで分散管４４を回転させる（Ｓ３）。検出部Ｄにおいて測定された値が所定の基準値を超えていない場合には、凝集沈殿処理装置１００の運転を停止するか判断する（Ｓ６）。凝集沈殿処理装置１００の運転を停止しない場合には、制御部Ｃは、引き続き第１運転モードで分散管４４を回転させる（Ｓ１）。なお、切り替えを行う判断基準は特に限定されず、例えば、第１運転モードでの運転開始からの経過時間、又は、分散管４４が回転した回数等を用いてもよい。

第２運転モードにおいては、相対的に遅い回転速度で分散管４４が回転する。これにより、スラッジブランケット部Ｓ内に形成されていた上昇流が弱くなり、スラッジブランケット部Ｓが沈降する。その結果、スラッジブランケット部Ｓの自重によってフロックが圧密され、フロックの密度が大きくなる。

次に、運転モードを第２運転モードＳ３から第１運転モードＳ１に切り替えるかを判断する（Ｓ４）。切り替えを行う判断基準としては、ステップＳ２と同様に、例えば検出部Ｄにおいて測定された値を用いることができる。より具体的には、例えばスラッジブランケット部Ｓの濁度、又は、スラッジブランケット部Ｓと処理水との界面の位置等を判断に用いることができる。検出部Ｄにおいて測定された値が所定の基準値を超えている場合、制御部Ｃは駆動源Ｍに信号を送信して第２運転モードから第１運転モードに切り替える。検出部Ｄにおいて測定された値が所定の基準値を超えていない場合には、凝集沈殿処理装置１００の運転を停止するか判断する（Ｓ５）。凝集沈殿処理装置１００の運転を停止しない場合には、制御部Ｃは、引き続き第２運転モードで分散管４４を回転させる（Ｓ３）。

第２運転モードの後、再度第１運転モードに切り替えられた場合、スラッジブランケット部Ｓ内に再び上昇流が形成される。これにより、第２運転モードにおいて形成された密度の大きなフロックと他のフロックが接触する機会が増え、大型のフロックが形成されやすくなる。そして、再度第２運転モードに切り替えられた場合、大型のフロックが圧密され、更に密度の大きなフロックが形成される。このように、第１運転モードと第２運転モードとを繰り返し切り替えることにより、フロック同士の吸着、及びフロックの圧密が繰り返される。その結果、沈降性に優れたフロックが形成される。

以上説明したように、凝集沈殿処理装置１００の分散管４４は、第１運転モード及び第２運転モードを有し、第１運転モードにおける分散管４４の回転速度は、第２運転モードにおける分散管４４の回転速度より速い。第１運転モードにおいては、相対的に速い回転速度で分散管４４が回転するので、スラッジブランケット部Ｓ内に上昇流が形成されやすい。その結果、第２運転モードに比べ、スラッジブランケット部Ｓがより流動した状態となり、フロック（固形物）同士が吸着しやすくなる。一方、第２運転モードにおいては、相対的に遅い回転速度で分散管４４が回転するので、第１運転モードに比べ、スラッジブランケット部Ｓの自重によってフロックが圧密されやすくなる。その結果、密度の大きなフロックが形成されやすくなる。このような第１運転モードと第２運転モードとを切り替えることにより、フロック同士の吸着がより促進される期間と、フロックの圧密がより促進される期間とが繰り返される。したがって、沈降性に優れたフロックを形成することが可能である。また、沈降性に優れたフロックが形成されることにより、上昇流によるフロックの流出が減少するので、処理水質の向上を図ることが可能である。

一例として、第１運転モードとして撹拌モードを適用し、第２運転モードとして圧密モードを適用した場合、第１運転モードにおいては、スラッジブランケット部Ｓ内に上昇流が形成されるのでスラッジブランケット部Ｓが流動状態となり、フロック同士が吸着しやすくなる。第２運転モードにおいては、スラッジブランケット部Ｓの自重によってフロックが圧密されるので、フロックの密度が大きくなる。このような第１運転モードと第２運転モードとを切り替えることにより、フロック同士の吸着、及びフロックの圧密が繰り返されるので、沈降性に優れたフロックを形成することができ、処理水質の向上を図ることが可能である。

他の例として、第１運転モードとして通常モードを適用し、第２運転モードとして圧密モードを適用した場合、第１運転モードにおいては、スラッジブランケット部Ｓの流動の促進、及びフロックの圧密が共に行われるが、第２運転モードに比べスラッジブランケット部Ｓが流動状態となりやすい。一方、第２運転モードにおいては、相対的に遅い回転速度で分散管４４が回転するので、第１運転モードに比べフロックが圧密されやすい。したがって、このような第１運転モードと第２運転モードとを切り替えることにより、フロック同士の吸着、及びフロックの圧密が繰り返されるので、沈降性に優れたフロックを形成することができ、処理水質の向上を図ることが可能である。

また、凝集沈殿処理装置１００は、スラッジブランケット部Ｓの状態を検出する検出部Ｄを更に備え、検出部Ｄにおける検出結果に基づいて第１運転モードと第２運転モードとを切り替える。これにより、スラッジブランケット部Ｓの状態に応じて第１運転モードと第２運転モードとを切り替えることができる。したがって、沈降性に優れたフロックをより効率的に形成することができ、処理水質の向上を図ることが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることなく、種々の変形態様を採用可能である。例えば、上記の実施形態においては、まず第１運転モードから凝集沈殿処理装置１００の運転を開始したが、スラッジブランケット部Ｓの状態に応じて第２運転モードから凝集沈殿処理装置１００の運転を開始してもよい。

また、上記の実施形態において、分散管４４は連続して回転していたが、第１運転モードと第２運転モードとの切り替えの間に分散管４４の回転を止める期間を設けてもよい。

また、上記の実施形態においては、分散管４４は第１運転モード及び第２運転モードの２つの運転モードを有する場合について説明したが、分散管４４は第３運転モードを更に有していてもよい。この場合、例えば、第１運転モードとして撹拌モードを適用し、第２運転モードとして通常モードを適用し、第３運転モードとして圧密モードを適用し、第１運転モード、第２運転モード、及び第３運転モードを適宜切り替えて凝集沈殿処理装置１００を運転してもよい。この場合、スラッジブランケット部Ｓの状態に応じて、より多くの種類の運転モードを切り替えることができるので、沈降性に優れたフロックを更に効率的に形成することが可能である。したがって、処理水質の向上を更に効率的に図ることが可能である。

また、分散管４４が３つ以上の運転モードを有する場合、それぞれの運転モードを実行する順番は特に限定されない。例えば、第１運転モード、第２運転モード、第３運転モードの順に運転モードを切り替えてもよいし、第１運転モード及び第２運転モードの切り替えを複数回行った後、第３運転モードに切り替えてもよい。

また、上記の実施形態においては、検出部Ｄにおいて測定された値を用いて運転モードを切り替えるか判断していたが、検出部Ｄを用いず、目視によって確認されたスラッジブランケット部Ｓの状態に基づいて運転モードを切り替えるか判断してもよい。

１…下筒水槽、２…上筒水槽、３…流路、１１…側壁、１２…開口、１３…底面、１４…排出口、２１…側壁、２２…開口、２３…中間底板、３１…流路壁、４０…センターシャフト、４１…フィードパイプ、４２…流入水配給管、４３…ロータリジョイント、４４…分散管（ディストリビュータ）、４４ａ…流入水吐出口、４５…濃縮汚泥掻寄機、１００…凝集沈殿処理装置、Ｃ…制御部、Ｄ…検出部、Ｌ…軸線、Ｍ…駆動源、Ｓ…スラッジブランケット部、Ｚ１…沈降ゾーン、Ｚ２…濃縮ゾーン（濃縮部）。

Claims (2)

1. 原水が流入し、前記原水に含まれる固形物を捕捉するスラッジブランケットを有するスラッジブランケット部と、
   前記スラッジブランケット部において発生した余剰スラッジを濃縮する濃縮部と、
   回転するとともに前記スラッジブランケット部に前記原水を供給するディストリビュータと、を備え、
   前記ディストリビュータは、第１運転モード及び第２運転モードを有し、
   前記第１運転モードにおける前記ディストリビュータの回転速度は、前記第２運転モードにおける前記ディストリビュータの回転速度より速く、
   前記第１運転モードの回転速度は、前記第２運転モードに比べ、前記スラッジブランケットが流動した状態で、上昇流を形成し、固形物同士が吸着しやすくなる速度に設定され、
   前記第２運転モードの回転速度は、前記第１運転モードに比べ、前記スラッジブランケットの自重によって固形物が圧密され、密度の大きな固形物が形成されやすくなる速度に設定され、
   少なくとも前記第１運転モードと前記第２運転モードとを切り替える、凝集沈殿処理装置。
2. 前記スラッジブランケットの状態を検出する検出部を更に備え、
   前記検出部における検出結果に基づいて、少なくとも第１運転モードと第２運転モードとを切り替える、請求項１に記載の凝集沈殿処理装置。

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