JP7164788B2 - 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

スラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置では、通常運転時にはスラッジブランケットの上方の界面がディストリビュータよりも十分高い位置となっている。これにより、ディストリビュータから供給された原水中のフロック等がスラッジブランケットによって捕捉される。しかしながら、何らかの事情により原水の供給量が低下すると、スラッジブランケットが収縮し、スラッジブランケットの界面が低下する。これにより、スラッジブランケットの容量が小さくなるので、スラッジブランケット内での反応が不十分となる可能性があり、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、処理水質の低下を抑制す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して処理水を生成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、原水を吐出する吐出孔を有し、吐出孔は、スラッジブランケットと処理水との最低界面位置より低い位置に設けられている。

この凝集沈殿処理装置において、原水を吐出する吐出孔は、スラッジブランケットと処理水との最低界面位置より低い位置に設けられている。ここで、「最低界面位置」とは、原水の供給を停止して所定時間経過した後、スラッジブランケットが最も収縮した状態におけるスラッジブランケットと処理水との界面の位置のことを示す。このように低い位置に吐出孔を設けることにより、スラッジブランケットが収縮した場合においても、スラッジブランケット内に原水を通過させることができる。したがって、スラッジブランケット内での反応が不十分となることが抑制され、処理水質の低下を抑制することが可能である。

一形態において、ディストリビュータはスラッジブランケット部の底部側へ延びる延長部を有し、吐出孔は、延長部に設けられていてもよい。この構成によれば、ディストリビュータ全体を最低界面位置より低い位置に設けることが困難な場合であっても、延長部により吐出孔を最低界面位置より低い位置に設けることができる。したがって、凝集沈殿処理装置の設計上の自由度を保ちつつ、処理水質の低下を抑制することが可能である。

一形態において、延長部は筒状であってもよい。この構成によれば、原水をスラッジブランケット内に効率よく供給することができる。したがって、処理水質の低下をより効率的に抑制することが可能である。

一形態において、延長部は、吐出孔から吐出される原水の流れを分散させる衝突板を有していてもよい。この構成によれば、衝突板によって乱流が発生しやすくなる。したがって、スラッジブランケット内での反応の効率を向上させることが可能である。

一形態において、ディストリビュータは回転し、吐出孔は、ディストリビュータが進行する方向の反対側に設けられていてもよい。この構成によれば、原水が吐出孔から吐出される際の圧力損失を低減することが可能である。また、吐出孔にスラッジが入り込み、吐出孔が閉塞することを抑制することができる。

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、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、スラッジブランケットの底部側へ延びる延長部と、原水を吐出する吐出孔と、を有し、吐出孔は延長部に設けられている。
この凝集沈殿処理装置のディストリビュータは、スラッジブランケット部の底部側へ延びる延長部を有しており、原水を吐出する吐出孔は延長部に設けられている。このように延長部及び吐出孔を設けることにより、スラッジブランケットが収縮した場合においても、スラッジブランケット内に原水を通過させることができる。したがって、スラッジブランケット内での反応が不十分となることが抑制され、処理水質の低下を抑制することが可能である。

本発明によれば、処理水質の低下を抑制す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。 延長部の構造を概略的に示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図２に示される延長部の変形例を概略的に示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図３（ａ）に示される延長部の変形例を概略的に示す図である。 図２に示される延長部の変形例を概略的に示す図である。

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、微細な粒子を含む原水に対して、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は、フィードパイプ４１の下部４１ｂから中間底板２３に沿った方向に延びる管部Ｔと、管部Ｔからスラッジブランケット部Ｓの底部側（中間底板２３側）に延びる延長部Ｅと、複数の流入水吐出口（吐出孔）４４ａを有している。流入水吐出口（吐出孔）４４ａは延長部Ｅに設けられている。管部Ｔには、当該管部Ｔと延長部Ｅとを連通する連通孔（不図示）が設けられており、延長部Ｅは連通孔を囲むように形成されている。このような構造により、流入水は連通孔を通って管部Ｔから延長部Ｅに流入し、延長部Ｅに設けられた流入水吐出口（吐出孔）４４ａからスラッジブランケット部Ｓ内に吐出される。本実施形態においては、管部Ｔが延びる方向に沿って複数連通孔が設けられており、それぞれの連通孔に対して延長部Ｅ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、メカニカルシール、オイルシール、グランドパッキン等により中間底板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。

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の分散管４４について詳細に説明する。図２は、延長部の構造を概略的に示す図である。なお、図２は管部Ｔが延びる方向から分散管４４を見た場合の図である。図２に示されるように、分散管４４は延長部Ｅを有しており、流入水吐出口４４ａは延長部Ｅに設けられている。延長部Ｅは、分散管４４から中間底板２３側（スラッジブランケット部Ｓの底部側）へ延びるように設けられている。延長部Ｅは、例えば分散管４４に対して直角となるように延びている。なお、延長部Ｅは中間底板２３側へ延びていればよく、延長部Ｅと分散管４４とがなす角度は特に限定されない。延長部Ｅは筒状であり、本実施形態においては、例えば円筒状に設けられている。すなわち、延長部Ｅが延びる方向に交差する平面（中間底板２３に沿った平面）において、分散管４４から流入水吐出口４４ａに至るまでの延長部Ｅの断面は閉じられている。なお、延長部Ｅは円筒状に限定されず、例えば角筒状等、任意の形状とすることができる。

流入水吐出口４４ａは、延長部Ｅの中間底板２３側の端部に設けられている。本実施形態において、延長部Ｅはスラッジブランケット部Ｓと処理水との最低界面位置Ｉより低い位置（中間底板２３側）まで延びている。したがって、流入水吐出口４４ａは最低界面位置Ｉより低い位置（中間底板２３側）に設けられている。流入水吐出口４４ａから吐出された流入水は中間底板２３に衝突して分散し、スラッジブランケット部Ｓの内部を通過する。ここで、「最低界面位置」とは、原水の供給を停止して所定時間経過した後、スラッジブランケット部Ｓが最も収縮した状態におけるスラッジブランケット部Ｓと処理水との界面の位置のことを示す。一例として、最低界面位置Ｉは、中間底板２３から１００ｍｍ以上の位置とすることができ、この場合、流入水吐出口４４ａと中間底板２３との間の距離は、５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下とすることができる。また、流入水吐出口４４ａは、最低界面位置Ｉに対して５０ｍｍ以上、中間底板２３側に位置していることが好ましい。

以上説明したように、凝集沈殿処理装置１００において、原水を吐出する流入水吐出口４４ａは、スラッジブランケット部Ｓと処理水との最低界面位置Ｉより低い位置に設けられている。スラッジブランケット部Ｓは、例えば流入水の供給量の低下によって収縮し、スラッジブランケット部Ｓと処理水との界面が低下する。このような場合、スラッジブランケット部Ｓ内での反応が不十分となり、処理水質が低下する可能整がある。特に、スラッジブランケット部Ｓと処理水との界面が流入水吐出口４４ａよりも低い（中間底板２３側の）位置まで低下した場合、流入水がスラッジブランケット部Ｓ内を通過しなくなるので、処理水質が低下しやすい。これに対し、本実施形態のように低い位置に流入水吐出口４４ａを設けることにより、スラッジブランケット部Ｓが収縮した場合においても、スラッジブランケット部Ｓ内に入流水を通過させることができる。したがって、スラッジブランケット部Ｓ内での反応が不十分となることが抑制され、処理水質の低下を抑制することが可能である。

また、スラッジブランケット部Ｓと処理水との界面が最低界面位置Ｉにある場合でもスラッジブランケット部Ｓ内に入流水を通過させることができるので、例えば凝集沈殿処理装置１００を立ち上げる際に、立ち上げ時間（処理水質が安定するまでの時間）の短縮を図ることが可能である。

また、分散管４４はスラッジブランケット部Ｓの底部側に延びる延長部Ｅを有し、流入水吐出口４４ａは、延長部Ｅに設けられていている。これにより、分散管４４全体を最低界面位置Ｉより低い位置に設けることが困難な場合であっても、延長部Ｅにより流入水吐出口４４ａを最低界面位置Ｉより低い位置に設けることができる。したがって、凝集沈殿処理装置１００の設計上の自由度を保ちつつ、処理水質の低下を抑制することが可能である。

また、延長部Ｅは筒状である。これにより、流入水をスラッジブランケット部Ｓ内に効率よく供給することができる。したがって、処理水質の低下をより効率的に抑制することが可能である。

（変形例）
次に、上記実施形態で示した延長部Ｅの変形例について説明する。

図３は、図２に示される延長部の変形例を概略的に示す図である。図３（ａ）は第１変形例に係る延長部Ｅ１を示しており、図３（ｂ）は第２変形例に係る延長部Ｅ２を示している。変形例に係る延長部Ｅ１，Ｅ２が延長部Ｅと相違する点は、流入水吐出口４４ａが、分散管４４の進行方向Ｄの反対側に設けられている点である。

図３（ａ）に示されるように、第１変形例に係る延長部Ｅ１は、分散管４４から中間底板２３側へ延びる第１部分Ｅ１１と、第１部分Ｅ１１と交差し、進行方向Ｄと反対方向に延びる第２部分Ｅ１２と、を有している。第２部分Ｅ１２は、中間底板２３側の第１部分Ｅ１１の端部に設けられている。流入水吐出口４４ａは最低界面位置Ｉより低い位置において、第２部分Ｅ１２の端部に設けられている。第１部分Ｅ１１と第２部分Ｅ１２とが成す角度θは、例えば９０°程度することができる。なお、角度θは特に限定されず任意に設定することができるが、スラッジブランケット部Ｓの底部側（中間底板２３側）に流入水を供給するために９０°以上であることが好ましい。

このように、延長部Ｅ１においても、流入水吐出口４４ａは最低界面位置Ｉより低い位置に設けられているので、上記実施形態と同様に処理水質の低下を抑制することが可能である。また、流入水が流入水吐出口４４ａから吐出される際の圧力損失を低減することが可能である。更に、流入水吐出口４４ａにスラッジが入り込み、流入水吐出口４４ａが閉塞することを抑制することができる。

また、図３（ｂ）に示されるように、第２変形例に係る延長部Ｅ２においては、延長部Ｅ２の側面に流入水吐出口４４ａが設けられている。より具体的には、流入水吐出口４４ａ、最低界面位置Ｉより低い位置において、進行方向Ｄの反対側に設けられている。この場合においても、第１変形例に係る延長部Ｅ１と同様の作用効果を得ることができる。

図４は、図３（ａ）に示される延長部の変形例を概略的に示す図である。図４（ａ）は第３変形例に係る延長部Ｅ３を示しており、図４（ｂ）は第４変形例に係る延長部Ｅ４を示している。第３変形例に係る延長部Ｅ３及び第４変形例に係る延長部Ｅ４が第１変形例に係る延長部Ｅ１と相違する点は、流入水吐出口４４ａから吐出される流入水の流れを分散させる衝突板Ｐを更に有している点である。

図４（ａ）に示されるように、第３変形例に係る延長部Ｅ３は、第１変形例に係る延長部Ｅ１と同様に、分散管４４から中間底板２３側へ延びる第１部分Ｅ３１と、第１部分Ｅ３１と交差し、進行方向Ｄと反対方向に延びる第２部分Ｅ３２と、を有している。流入水吐出口４４ａは最低界面位置Ｉより低い位置において、第２部分Ｅ３２の端部に設けられている。衝突板Ｐは、進行方向Ｄにおいて流入水吐出口４４ａの下流側に設けられている。図４（ａ）に示す例においては、衝突板Ｐは、中間底板２３に対して略垂直に設けられている。このように延長部Ｅ３を設けた場合においても、第１変形例に係る延長部Ｅ１と同様の作用効果を得ることができる。また、衝突板Ｐによって乱流が発生しやすくなるので、スラッジブランケット部Ｓ内での反応の効率を向上させることが可能である。

また、図４（ｂ）に示されるように、第４変形例に係る延長部Ｅ４において、衝突板Ｐは、衝突板Ｐの衝突面（流入水と衝突する一面）Ｐ１が中間底板２３側に傾斜した状態で固定される。これにより、更に効率的にスラッジブランケット部Ｓの底部側（中間底板２３側）に流入水を供給することができる。

図５は、図２に示される延長部の変形例を概略的に示す図である。図５に示されるように、第５変形例に係る延長部Ｅ５が延長部Ｅと相違する点は、延長部Ｅ５が延びる方向に交差する平面（中間底板２３に沿った平面）において、延長部Ｅ５の断面は閉じられていない点である。例えば、延長部Ｅ５は、スラッジブランケット部Ｓの底部側に延びる板状の部材であってもよい。この場合、分散管４４自体に開口Ｏが設けられており、開口Ｏから流出した流入水は、延長部Ｅ５によってスラッジブランケット部Ｓ内に導かれる。すなわち、開口Ｏの両側に設けられた２つの延長部Ｅ５同士の間に形成される開口が流入水吐出口４４ａに相当する。このような場合においても、最低界面位置Ｉより低い位置に流入水吐出口４４ａを設けることができるので、処理水質の低下を抑制す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、それぞれの延長部Ｅに対して１つずつ流入水吐出口４４ａが設けられていたが、１つの延長部Ｅに対して複数の流入水吐出口４４ａを設けてもよい。

また、上記実施形態においては、原水に対して無機凝集剤と高分子凝集剤を添加し、フロックを粗大化する凝集沈殿処理装置１００に導入する運用について説明したが、添加する凝集剤の種類等については特に限定されない。また、原水の種類によっては、凝集剤を添加せずに凝集沈殿処理装置１００に流入水として導入する構成としてもよい。

１…下筒水槽、２…上筒水槽、３…流路、１１…側壁、１３…底面、１４…排出口、２１…側壁、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（吐出孔）、４５…濃縮汚泥掻寄機、１００…凝集沈殿処理装置、Ｄ…進行方向、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５…延長部、Ｉ…最低界面位置、Ｌ…軸線、Ｍ…駆動源、Ｐ…衝突板、Ｓ…スラッジブランケット部、Ｔ…管部、Ｚ１…沈降ゾーン、Ｚ２…濃縮ゾーン。

Claims (5)

1. 原水が流入し、前記原水に含まれる固形物を捕捉して処理水を生成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、前記原水を吐出する吐出孔を有し、
   前記吐出孔は、前記スラッジブランケットが最も収縮した状態における前記スラッジブランケットと前記処理水との界面の位置である最低界面位置より低い位置に設けられ、前記スラッジブランケットの底部に対して略９０°の方向に前記原水が吐出されるよう設けられている、凝集沈殿処理装置。
2. 前記ディストリビュータは、前記スラッジブランケット部の底部側へ延びる延長部を有し、
   前記吐出孔は、前記延長部に設けられている、請求項１に記載の凝集沈殿処理装置。
3. 前記延長部は筒状である、請求項２に記載の凝集沈殿処理装置。
4. 前記ディストリビュータは回転し、
   前記吐出孔は、前記ディストリビュータが進行する方向の反対側に設けられている、請求項１～３の何れか一項に記載の凝集沈殿処理装置。
5. 原水が流入し、前記原水に含まれる固形物を捕捉して処理水を生成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、
   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、前記スラッジブランケット部の底部側へ延びる延長部と、前記原水を吐出する吐出孔と、を有し、
   前記スラッジブランケットが最も収縮した状態における前記スラッジブランケットと前記処理水との界面の位置である最低界面位置より低い位置に設けられ、前記スラッジブランケットの底部に対して略９０°の方向に前記原水が吐出されるよう設けられている、凝集沈殿処理装置。
   

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