JP7006608B2 - 浮上分離装置 - Google Patents
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Description
本発明は、原水に凝集剤を添加して浮上分離処理する浮上分離装置に関する。詳しくは、本発明は、塗装廃液中に含まれる塗料粕を浮上分離する用途に好適な浮上分離装置に関する。
従来より、自動車、建築材、電化製品等の複雑な形状をした物品に対する塗装法としては、塗装ブース内で塗料を噴霧して行う吹付塗装法が多く用いられる。この吹付塗装法では、実際の塗装に寄与する塗料の量は噴霧した塗料の約３０％程度であり、残りの約７０％は余剰塗料となる。これらの余剰塗料は、塗装ブース内に設けられたウォーターカーテン等により捕捉され循環水中に捕集するのが一般的である。そして、この余剰塗料成分を含有する循環水は循環水ピットに集められるなどした後、所定の手法に則って循環水と塗料成分とが分離される。
特許文献１には、塗料成分を含有する循環水に粉末状の凝集剤を投入して撹拌し、循環水と塗料成分とを浮上分離し、浮上した塗料成分を掻取装置で排出する塗料廃液分離装置が記載されている。
特許文献１では、加圧水ポンプ（渦流ポンプ）を用いて、浮上分離装置の処理水に空気を撹拌混合することにより微細気泡を発生させて浮上分離を行っている。しかしながら、渦流ポンプは元来清水用のポンプであり、処理水中に含まれるＳＳ成分によって消耗し易いので、頻繁に交換する必要があった。
浮上分離される塗料粕は、浮上部での圧密状況や圧密状況が悪化すると、含水率が高くなると共にＳＳ回収率が低下する。それに伴い処理水ＳＳ濃度が高くなり、上記加圧水ポンプの消耗を引き起こすと共に、装置全体としての処理性能も低下する。
特許文献１の装置では粉末状の凝集剤を用いているが、粉末状の凝集剤は装置内での切り出し不良の発生がある他、飛散し易い等の短所がある。
特許文献１の装置では、水中ポンプ取水口からの取り込み空気量は原水量の調整に依存するため、必要な処理水量を確保できない可能性がある。
特許文献１の装置では、装置内で３段階の撹拌が必要であり、かつ第２撹拌部のメンテナンス性が悪い。また第２撹拌部に自由度を持たせたり、メンテナンスを考慮すると複雑な装置形状となる。
特許文献１の装置では、掻取装置が小さく、浮上槽の水面の一部しか掻き取れないため、浮上した塗料粕が滞留・乾燥して十分な回収が行えない。
本発明は、原水及び凝集剤が導入される撹拌槽と、該撹拌槽内に設けられており、凝集剤が添加された原水を空気とともに吸引口から吸引して該撹拌槽内の下部に吐出するポンプと、該撹拌槽内の凝集水が越流堰を越流して流入する浮上槽と、該浮上槽から浮上物を掻き出す掻取機とを有する浮上分離装置において、該ポンプによる空気巻込量を調整することができる浮上分離装置を提供することを目的とする。
なお、本発明においては「原水及び凝集剤が導入される撹拌槽」とは、原水と凝集剤とが別々に撹拌槽に導入されるほか、予め凝集剤が添加されている原水を撹拌槽に導入する場合も含んでいる。
本発明の浮上分離装置は、原水及び凝集剤が導入される撹拌槽と、該撹拌槽内に設けられており、凝集剤が添加された原水を空気とともに吸引口から吸引して該撹拌槽内の下部に吐出するポンプと、該撹拌槽内の凝集水が越流堰を越流して流入する浮上槽と、該浮上槽から浮上物を掻き出す掻取機とを有する浮上分離装置において、該越流堰及びポンプの少なくとも一方を上下可動したことを特徴とする。
本発明の一態様では、前記ポンプは、インペラを備えた撹拌ポンプである。
本発明の一態様では、前記越流堰は、下から上に向かって前記撹拌槽側に傾斜した堰板を有する。
本発明の一態様では、前記掻取機は、前記浮上槽の水面の全域から浮上物を掻き出す。
本発明の一態様では、前記浮上槽内が第１の区画板によって複数の小浮上槽に仕切られており、各小浮上槽内の浮上物が共通の掻取機によって掻き出される。
本発明の一態様では、前記撹拌槽内が第２の区画板によって複数の小撹拌槽に仕切られており、１つの小撹拌槽に隣接して１つの前記小浮上槽が配置されている。
本発明の浮上分離装置にあっては、越流堰を上下可動としており、越流堰及びポンプの少なくとも一方の上下高さを調整することにより、撹拌槽内の水面とポンプ吸込口との距離を調整することができる。これにより、ポンプによる空気巻込量を調整することができる。
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１は第１の実施の形態に係る浮上分離装置を備えた吹付塗装排水の処理装置を示している。この処理装置では、塗料成分を含有した塗装排水は、原水槽（粕池）１からフロートポンプ２、ホース３、バルブ４及び配管５を介して浮上分離装置１０に送られて浮上分離処理され、浮上物は掻取機によって掻き取られて回収槽４０内に落し込まれるよう構成されている。
浮上分離装置１０は、撹拌槽１１と、該撹拌槽１１内に設置された撹拌ポンプ１２と、撹拌槽１１から越流堰１３を介して凝集水が流入する浮上槽１４と、浮上槽１４内の浮上物を掻き取る掻取機としてのスクレーパ１５と、浮上槽１４内の処理水が流入する処理水槽１６と、処理水槽１６内の処理水を原水槽１に返送するためのポンプ１７及びホース１８等を備えている。
撹拌槽１１の上側を横断するクロスビーム（図１，２では省略。図３～６参照）が設けられており、撹拌ポンプ１２は該クロスビームに吊り下げ状に保持されている。
撹拌ポンプ１２は、空気と、撹拌槽１１内の水とを吸い込み、気泡混じりの水を撹拌槽１１の下部に吐出するよう構成されている。
撹拌ポンプ１２は、好ましくは、インペラを備え、回転数の高い２極型モーターを備え、かつ異物通過径の大きい汚物用水中ポンプを採用し逆吊りで設置する。撹拌強度及び吸込み量調整のためモーターをインバーター制御する制御器を有する。好ましくは、上限周波数はポンプモーターの定格電流値を超えないよう５５Ｈｚ以下とする。水中ポンプに標準的に設置されているサーマルプロテクタは、自動復帰時にインバーター本体に悪影響を及ぼす恐れがあるため取り外したものを採用するのが好ましい。水中ポンプの脚は浮上粕の取水の妨げとなるためカットするのが好ましい。
撹拌ポンプ１２からの吐出配管１２Ｈの先端側（下端側）を分岐させ、撹拌槽１１の底部および越流部の形状も工夫することにより、槽内に旋回流を作るとともに、原水の撹拌ポンプへの誘導も行い、撹拌効果を高めることで、２段階撹拌で十分な浮上性を有したフロック形成が可能となる。
撹拌槽１１、浮上槽１４及び処理水槽１６の槽体２０は、一体に構成されており、ベース２１上に載置されている。撹拌槽１１と浮上槽１４とを仕切るように第１仕切板２２が立設されており、この第１仕切板２２の上部に越流堰１３が設置されている。
越流堰１３は、図２に示す越流板１３Ａによって構成されている。越流板１３Ａは方形（この実施の形態では長方形）であり、左右両端に上下方向に延在した長孔１３ａが設けられている。越流板１３Ａは、第１仕切板２２の上縁から下方に切欠状に設けられた越流口２２ａに重なるように配置される。
越流板１３Ａは、長孔１３ａに挿通されたボルト・ナットなどの固定部材２３によって第１仕切板２２に取り付けられている。固定部材２３を緩めることにより、越流板１３Ａは上下可動となり、所望高さに移動させた後、固定部材２３を締めることにより、越流板１３Ａが所望高さに固定される。
なお、第１仕切板２２の上部は撹拌槽１１側に傾斜しており、越流板１３Ａも撹拌槽１１側に傾斜している。
浮上槽１４内は、第２仕切板２４によって、浮上室１４ａと清澄水室１４ｂとに隔てられている。第２仕切板２４の下端は浮上槽１４の底面よりも所定高さ上位に位置しており、第２仕切板２４の下側において浮上室１４ａと清澄水室１４ｂとが連通している。
清澄水室１４ｂと処理水槽１６とは、槽体２０の底面から立ち上がる第３仕切板２５によって隔てられている。清澄水は第３仕切板２５の上縁をオーバーフローして処理水槽１６に流入する。第３仕切板２５の上端高さが浮上槽１４内の水面位となる。
第２仕切板２４の上端は、浮上槽１４内の水面位よりも若干下位に位置している。第２仕切板２４の上端にスクレーパトレー２６の基端が連結されている。スクレーパトレー２６は、清澄水室１４ｂ及び処理水槽１６の上方を延在し、先端は槽体２０から延出して回収槽４０の上方まで達している。スクレーパトレー２６は、先端側ほど高位となるように傾斜している。
スクレーパ１５は、駆動側スプロケットホイール２７と、従動側スプロケットホイール２８と、ガイドスプロケットホイール２９と、両スプロケットホイール２７，２８及びガイドスプロケットホイール２９に無端回転可能に架け渡されたチェーン３０と、該チェーン３０に取り付けられたスクレーパブレード３１等を有する。駆動側スプロケットホイール２７はスクレーパトレー２６の先端の上方に位置する。従動側スプロケットホイール２８は第１仕切板２２の上方近くに位置している。ガイドスプロケットホイール２９は第２仕切板２４の上方に位置している。
駆動側スプロケットホイール２７を駆動モータによって駆動することにより、チェーン３０が回動し、スクレーパブレード３１が図１の矢印の通り回動し、浮上室１４ａ内の浮上物が回収槽４０へ掻き出される。スクレーパブレード３１は浮上室１４ａの水面付近を第１仕切板２２直近付近から第２仕切板２４まで移動し、さらにスクレーパトレー２６の上面を摺動する。スクレーパブレード３１としては、塗料粕の付着防止と、溶剤による変形防止を図るために、ＰＴＦＥ製のものが好ましい。
回収槽４０は移動式ベース４２上に設置されている。回収槽４０内の底部には、パンチングメタル等の透水板４３が設置されており、透水板４３の上側にフレコンバッグ（透水性を有したフレキシブルコンテナバッグ）４４が配置されている。
透水板４３の下側の水は、バルブ４５及びホース４６を介して原水槽１へ返送可能とされている。
このように構成された浮上分離装置１０を有する吹付塗装排水装置において、原水である吹付塗装排水は原水槽１に導入され、フロートポンプ２及びホース３、バルブ４及び配管５を介して撹拌槽１１へ送水される。薬注装置（図示略）によって凝集剤が原水槽１及び／又は撹拌槽１１で原水に添加される。
凝集剤としては、塩基性塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウムなどの無機系凝集剤、アクリルアミドとアクリル酸（Ｎａ）との共重合物やポリアクリル酸（Ｎａ）等のアニオン性高分子凝集剤、ポリアクリルアミド等のノニオン性高分子凝集剤、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート（ベンジルクロライドやメチルクロライドなどの四級アンモニウム塩を含む）の単独重合物或いはジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート（ベンジルクロライドやメチルクロライドなどの四級アンモニウム塩を含む）とアクリルアミドとの共重合体物等のカチオン性高分子凝集剤の１種または２種以上を用いることができるがこれに限定されない。なお、これら凝集剤はハンドリング性の点などより液状凝集剤（水溶液、ディスパージョン、Ｗ／Ｏ型エマルションなど）が好適に用いられる。また、これら凝集剤以外の公知の吹付塗装排水処理剤も併用して使用しても良い。凝集剤以外の公知の吹付塗装排水処理剤が併用される場合には、原水槽１１及び／又は原水槽１１に別途設けられた循環水路（図示略）などで、吹付塗装排水処理剤は通常は添加されるが、これに限定されるものではない。
凝集剤が添加された原水は、撹拌ポンプ１２によって空気が巻き込まれ、吐出配管１２Ｈによって撹拌槽１１の下部に吐出される。気泡が付着した凝集フロックを含む水は、撹拌槽１１内を上昇し、越流堰１３を越流して浮上槽１４の浮上室１４ａ内に流入する。流入した水中のフロックは、気泡の浮力によって浮上室１４ａ内において浮上し、スクレーパ１５によって掻き取られ、フレコンバッグ４４内に落し込まれる。フロック中の水分は、フレコンバッグ４４を透過し、透水板４３の下側に流入し、ホース４６を介して原水槽１へ返送される。
浮上室１４ａ内でフロックが分離された水は、浮上室１４ａ内を下降し、第２仕切板２４の下側を通って清澄水室１４ｂ内に流入し、第３仕切板２５の上端をオーバーフローして処理水槽１６内に流入し、ポンプ１７、ホース１８を介して原水槽１に返送される。
この浮上分離装置１０にあっては、越流堰１３の高さを調整することにより、撹拌槽１１内の水位を調整することができる。これにより、ポンプ吸込口と水面との距離が調整され、ポンプ１２による空気巻込量を調整することができ、原水中の塗料成分量やフロックの浮上性、装置内での発泡状況に応じて空気巻込量を調整することができる。また、処理水量が安定化する。更に、撹拌ポンプ１２の回転数をインバーターにより制御することで、より一層、空気巻込量を調整することが可能となる。
このポンプ１２として加圧水ポンプを使用しないことにより、加圧水ポンプの消耗によるメンテナンスのコスト、頻度を削減することができる。
また、撹拌槽に添加する凝集剤として液体凝集剤を使用することにより、薬品（凝集剤）の取り扱いが容易となる。
この浮上分離装置１０では、浮上室１４ａの水面の略全域から浮上物がスクレーパ１５で掻き取られるため、塗料成分の回収率が向上すると共に、回収トラブルも防止される。また、スクレーパ１５の回転スピードを調整することにより、浮上物の圧密状況、発泡状況に応じた掻き取り速度とし、塗料成分の回収率や回収物の含水率を向上させることができる。
好ましくは、撹拌槽１１及び浮上槽１４の容量は、被処理水の滞留時間が１～２分程度になるものとし、装置全体の小型化をはかる。この浮上分離装置１０は、水面積負荷（２０～３０ｍ／ｈ）が他の浮上分離装置（４～８ｍ／ｈ）と比べ大幅に大きいため、浮上性の良い（浮上速度が大きい）フロックの分離に好適に使用されるが、塗料粕以外の用途でも使用可能である。
図１では、原水や処理水の移送にフロートポンプ２やポンプ１７を用いているがこれに限定されず、例えば、ホース３の途中にダイアフラムポンプ等を設け、原水槽１に貯留されている原水をホース３の吸込み口などより吸い込むようにしても良い。また、処理水槽１６から原水槽１への返送に自然流化が可能な場合にはポンプ１７を省略することが可能である。
図１では、処理水槽１６はスクレーパートレー２６の下方に設けられているが、撹拌槽や浮上槽が複数に区画されてない装置においても、後述する図３および図４と同様に浮上分離装置１４の側方となるよう設けても良い。図３および図４のような配置とすることで、装置をよりコンパクト（省スペース）にすることが可能となる。
図３，４は、第２の実施の形態に係る浮上分離装置１０Ａの平面図と断面図を示している。
この浮上分離装置１０Ａでは、撹拌槽１１内を２つの小撹拌槽１１Ａ，１１Ａに区画するように区画板５０が設けられている。区画板５０は浮上分離装置１０Ａの長手方向に延設されている。
各小撹拌槽１１Ａ，１１Ａに原水を導入するように原水導入用配管５，５が設けられている。また、各小撹拌槽１１Ａにそれぞれ撹拌ポンプ１２が設けられている。この浮上分離装置１０Ａでは、撹拌槽１１の上側を横断するクロスビーム６０が設けられており、撹拌ポンプ１２はクロスビーム６０に吊り下げ状に保持されている。
浮上槽１４内は、区画板５１によって２つの小浮上槽１４Ａ，１４Ａに区画されている。区画板５１は、浮上分離装置１０Ａの長手方向に延在しており、区画板５１は区画板５０に面一状に連なっている。これにより、各小撹拌槽１１Ａにそれぞれ浮上槽１４Ａが隣接配置され、両者間に越流堰１３，１３が配置された構成となっている。
この実施の形態では、小処理水槽１６Ａがそれぞれ小浮上槽１４Ａに対し、浮上分離装置１０Ａの側方となるように設けられている。各小処理水槽１６Ａは、槽体２０Ａの側壁の外側に配置されている。
小浮上槽１４Ａと小処理水槽１６Ａとを連通するように槽体２０Ａの側壁の下部に移流口５２が開口している。各小処理水槽１６Ａ内にそれぞれポンプ１７（図３，４では図示略）が設置され、該ポンプ１７にホース１８（図３，４では図示略）が接続されている。
スクレーパトレー２６の基端は、槽体２０Ａの末端側の槽壁２０Ｗの上端に連なっている。スクレーパトレー２６は、先端側ほど高位となるように槽体２０Ａから回収槽４０の上方にまで延在している。スクレーパトレー２６の上面側は区画板５３によって２ゾーンに区画されている。区画板５３は区画板５１の上部に連なっており、区画板５１と面一状に延在している。
スクレーパ１５は、スクレーパブレード３１が上記２ゾーン内をそれぞれ移動するように左右に分かれて設けられていることを除いて図１，２と同様の構成とされている。浮上分離装置１０Ａのその他の構成は浮上分離装置１０と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
この浮上分離装置１０Ａにおいて、原水は小撹拌槽１１Ａに供給され、凝集剤が添加され、撹拌ポンプ１２によって撹拌された後、小撹拌槽１１Ａから越流堰１３を越流して小浮上槽１４Ａ内に流れ込む。小浮上槽１４Ａ内の浮上物はスクレーパ１５によって掻き取られ、回収槽４０内のフレコンバッグ４４内に落下する。なお、回収槽４０は区画板で区画されなくてもよく、区画されてもよい。
小浮上槽１４Ａ内の清澄水は、移流口５２から小処理水槽１６Ａ内に流入し、図１，２と同様のポンプ１７及びホース１８（図示略）によって原水槽１へ返送される。
図３，４の浮上分離装置１０Ａは、設置面積を小さくすることが可能である。また、構成部材、特に掻取機の構成部材を少なくすることができる。
図３，４では、小撹拌槽１１Ａ、小浮上槽１４Ａ及び小処理水槽１６Ａが２個ずつ設けられているが、３個以上設けられてもよい。
３個以上の小処理水槽１６Ａを設置する場合、両端側以外の小処理水槽１６Ａは、槽体２０Ａの末端側の槽壁２０Ｗの外側に設置される。
図３、図４の態様においても、図１に記載の態様と同様、水や処理水の移送にフロートポンプ２やポンプ１７を用いているがこれに限定されず、例えば、ホース３の途中にダイアフラムポンプ等を設け、原水槽１に貯留されている原水をホース３の吸込み口などより吸い込むようにしても良い。また、処理水槽１６から原水槽１への返送に自然流化が可能な場合にはポンプ１７を省略することが可能である。
図５，６は第３の実施の形態に係る浮上分離装置１０Ｂの平面図と断面図を示している。
この浮上分離装置１０Ｂでは、撹拌槽１１の上側を横断するクロスビーム６０の両端は、スクリュージャッキ等の昇降装置６１に支持されており、クロスビーム６０は昇降装置６１によって上下動可能とされている。この実施の形態では、堰板１３は固定板により構成されており、可動式ではないが、図１，２の実施の形態と同じく可動式とされてもよい。
この浮上分離装置１０Ｂのその他の構成は浮上分離装置１０と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
この浮上分離装置１０Ｂにおいても、浮上分離装置１０と同様にして原水が処理される。この浮上分離装置１０Ｂにあっては、昇降装置６１によって撹拌ポンプ１２の設置高さを調整することにより、撹拌ポンプ１２の吸込口と撹拌槽１１内の水面との距離を調整し、ポンプ１２による空気巻込量を調整することができる。
図示は省略するが、図３，４の浮上分離装置１０Ａにおいても、図５，６のように昇降装置６１によって撹拌ポンプ１２を設置高さ調整可能としてもよい。
この浮上分離装置１０Ｂでは、撹拌槽１１の上側を横断するクロスビーム６０の両端は、スクリュージャッキ等の昇降装置６１に支持されており、クロスビーム６０は昇降装置６１によって上下動可能とされている。この実施の形態では、堰板１３は固定板により構成されており、可動式ではないが、図１，２の実施の形態と同じく可動式とされてもよい。
この浮上分離装置１０Ｂのその他の構成は浮上分離装置１０と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
この浮上分離装置１０Ｂにおいても、浮上分離装置１０と同様にして原水が処理される。この浮上分離装置１０Ｂにあっては、昇降装置６１によって撹拌ポンプ１２の設置高さを調整することにより、撹拌ポンプ１２の吸込口と撹拌槽１１内の水面との距離を調整し、ポンプ１２による空気巻込量を調整することができる。
図示は省略するが、図３，４の浮上分離装置１０Ａにおいても、図５，６のように昇降装置６１によって撹拌ポンプ１２を設置高さ調整可能としてもよい。
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の態様とされてもよい。
本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
本出願は、２０１６年１０月５日付で出願された日本特許出願２０１６－１９７２９９に基づいており、その全体が引用により援用される。
本出願は、２０１６年１０月５日付で出願された日本特許出願２０１６－１９７２９９に基づいており、その全体が引用により援用される。
１ 原水槽
１０，１０Ａ，１０Ｂ 浮上分離装置
１１ 撹拌槽
１１Ａ 小撹拌槽
１３ 越流堰
１３Ａ 越流板
１４ 浮上槽
１４Ａ 小浮上槽
１４ａ 浮上室
１４ｂ 清澄水室
１５ スクレーパ（掻取機）
１６ 処理水槽
１６Ａ 小処理水槽
３１ スクレーパブレード
４０ 回収槽
１０，１０Ａ，１０Ｂ 浮上分離装置
１１ 撹拌槽
１１Ａ 小撹拌槽
１３ 越流堰
１３Ａ 越流板
１４ 浮上槽
１４Ａ 小浮上槽
１４ａ 浮上室
１４ｂ 清澄水室
１５ スクレーパ（掻取機）
１６ 処理水槽
１６Ａ 小処理水槽
３１ スクレーパブレード
４０ 回収槽
Claims (6)
- 原水及び凝集剤が導入される撹拌槽と、
該撹拌槽内に設けられており、凝集剤が添加された原水を空気とともに吸引口から吸引して該撹拌槽内の下部に吐出するポンプと、
該撹拌槽内の凝集水が越流堰を越流して流入する浮上槽と、
該浮上槽から浮上物を掻き出す掻取機と
を有する浮上分離装置において、
該越流堰及びポンプの少なくとも一方が上下可動とされることにより、該吸引口と該撹拌槽内の水面との距離が調節可能とされていることを特徴とする浮上分離装置。 - 請求項１において、前記ポンプは、インペラを備えた撹拌ポンプであることを特徴とする浮上分離装置。
- 請求項１または２において、前記越流堰は、下から上に向かって前記撹拌槽側に傾斜した堰板を有することを特徴とする浮上分離装置。
- 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記掻取機は、前記浮上槽の水面の全域から浮上物を掻き出すことを特徴とする浮上分離装置。
- 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記浮上槽内が第１の区画板によって複数の小浮上槽に仕切られており、各小浮上槽内の浮上物が共通の掻取機によって掻き出されることを特徴とする浮上分離装置。
- 請求項５において、前記撹拌槽内が第２の区画板によって複数の小撹拌槽に仕切られており、１つの小撹拌槽に隣接して１つの前記小浮上槽が配置されていることを特徴とする浮上分離装置。
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