JP7203559B2 - 沈殿池 - Google Patents

Description

本発明は、例えば上向流式の傾斜沈降装置を備えた沈殿池に関するものである。

従来、沈澱池には、例えば図９に示すように、沈澱池１００の上部に設けた集水トラフ１０６の下方に傾斜沈降装置１０２を備えたものが知られている。この傾斜沈降装置１０２は多数の傾斜管（傾斜板）１０４から構成され、沈澱池１００内の上流側から下流側まで設けられている。また、集水トラフ１０６と傾斜沈降装置１０２の間の上澄み層１０３には複数の阻流板１０５が一定の間隔で設けられ、複数の区画に仕切られている。沈殿池１００の上流側には整流壁１０７が設けられており、この整流壁１０７の流入孔１０７ａを通過した原水が傾斜沈降装置１０２を介してトラフ１０６に流入するようになっている。

また、例えば特許文献１に記載された上向流式傾斜沈殿池では、上向流式の傾斜装置は上澄み層を傾斜管の１ピッチ毎に長手方向の阻流板及び幅方向の阻流板で仕切っている。これにより、沈殿池内の比較的低い温度の原水に対して比較的高い温度の原水が混入した場合に、高い温度の原水は低い温度の原水に押し上げられて傾斜装置の傾斜管内または傾斜板間を高速で上昇する。しかし、この高速の原水は、上澄み層が阻流板によって１ピッチ毎に仕切られているため、取水トラフ取水能力を超えた原水が傾斜管内または傾斜板間を上昇することを防止する。そのため、上澄み層に至る間に原水中のフロックを沈降分離できるとしている。

特開昭６２－２９８４０９号公報

ところで、沈殿池に流入する原水が傾斜沈降装置の流入側の面から各傾斜管に流入する際、傾斜沈降装置の流入側の面における下流側領域よりも上流側領域の方が原水の流れが早いため、上流領域に多くの原水が流入する一方で、下流側領域では十分な流量の原水が流入しないこととなる。このように傾斜沈降装置に均等に流入しないで、上流側つまり近いところに流れ込むといったいわゆる短絡流が発生する。この場合、上流側領域は短絡流のためフロックを十分沈降できず、沈降されないフロックが集水トラフ７に流入するおそれがあった。

しかも、特許文献１に記載された上向き流傾斜沈殿池のように、傾斜沈降装置の上面に位置する上澄み層で各傾斜管または各傾斜板のピッチ毎に阻流板を配設しても、それだけでは短絡流を十分抑制できず、原水に含まれるフロックが集水トラフに侵入することを防止できなかった。また、傾斜沈降装置の流出側に流出する流速の速い短絡流が阻流板で遮られて下向流となるため、原水の処理性が低下するおそれがあった。

本発明は、このような課題に鑑みて、傾斜沈降装置に流入する原水流量の偏りを抑えて短絡流を防止し、沈降されないフロックが集水トラフに流入することを抑制して処理性を向上させる沈殿池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る沈殿池は、沈殿池内に設けられていて原水を通過させてフロックを沈降させる傾斜沈降装置と、傾斜沈降装置の流出側に設けられていて原水を処理した処理水を取水する集水トラフと、傾斜沈降装置の流入側の面における上流側領域に配設されていて原水の流入量を規制する整流部材と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、傾斜沈降装置の流入側の面における上流側領域に流入する原水の流入量を整流部材によって規制することで流入側の面の上流側領域及び下流側領域から均等に傾斜沈降装置に原水が流入するため、上流側領域で傾斜沈降装置に原水の短絡流が流入することを抑制できて、沈降されないフロックが傾斜沈降装置の流出側から集水トラフに流入することを抑制でき、原水の処理性を向上させることができる。

また、整流部材には原水を流入させる孔部が形成されていることが好ましい。
これによると、傾斜沈降装置の流入側の面における上流側領域に設けた整流部材の孔部を原水が通過して傾斜沈降装置に流入し、整流部材に衝突する原水は下流側領域に流れて傾斜沈降装置に流入するため、傾斜沈降装置の流入側の面に均等に流入する。

また、整流部材は、頂部と底部を交互に形成した波型に形成された整流板であることが好ましい。
整流板を波型に形成することで高強度になり、整流板を支持する箇所が少なくなり取付が容易になる。この整流部材には、傾斜沈降装置の傾斜管または傾斜板間を通過する原水からフロックが沈降分離し底部に堆積する。

また、整流部材は、堆積した沈殿物を排出するための除去手段を備えていることが好ましい。
原水から沈降したフロックは整流部材に堆積して沈殿物となり、除去手段によって落下させて排出する。

また、除去手段は、整流部材を下方に回動または振動させる駆動装置を備えていてもよい。
整流部材に沈降して堆積した沈殿物を、整流部材を駆動装置によって下方に回動させて傾斜させたり、整流部材を水平方向や上下方向に振動させたりすることで、落下させて排出する。

また、除去手段は、整流部材上に堆積した沈殿物を除去する水流噴射装置を備えていてもよい。
水流噴射装置で水流を噴射させることで、整流部材に堆積した沈殿物を落下させて排出させる。

本発明に係る沈殿池によれば、傾斜沈降装置の流入側の面における上流側領域に原水の流入量を規制する整流部材が配設されていて、一部の原水のみが整流部材を通過して傾斜沈降装置に流入するため短絡流を発生させず、フロックを分離して沈降させて清澄水を得られる。そのため、短絡流によって沈殿物が沈降されずに集水トラフに侵入することを整流部材によって防止して原水の処理性を向上できる。
しかも、整流部材によって上流側領域からの流入を阻止された原水は下流側領域から傾斜沈降装置に流入するため、均等に流入させることができて原水の処理性が向上する。

本発明の第一実施形態に係る沈殿池の要部側断面図である。 図１における傾斜沈降装置及び整流板をＰ方向から見た図である。 整流板を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。 傾斜沈降装置に対して整流板に堆積した沈殿物を落下させる第一の除去手段を示す説明図である。 整流板に堆積した沈殿物を落下させる第二の除去手段を示す図説明図である。 整流板に堆積した沈殿物を落下させる第三の除去手段を示す説明図である。 整流板に堆積した沈殿物を落下させる第四の除去手段を示す説明図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。 第二実施形態に係る沈殿池の整流板を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 従来の沈殿池の側断面図である。

以下、本発明の実施形態による沈殿池を添付図面に基づいて説明する。
図１乃至図７は、本発明の第一実施形態に係る沈殿池１を示すものである。
図１及び図２に示す沈殿池１においては、原水を通過させる多数の流入孔を有する整流壁２の下流側で、沈殿池１の上部に設けた集水トラフ７の下方に傾斜沈降装置３が設置されている。傾斜沈降装置３は例えば多数の傾斜管４（または傾斜板）が互いに密接して縦横に配列され、各傾斜管(または傾斜板間)４はそれぞれ互いに仕切られた原水の流路を形成し、垂直方向に対して上部が整流壁２側に傾斜した姿勢で配列されている。

傾斜沈降装置３は例えば略直方体形状に形成され、原水の送り方向を縦方向（長手方向）としてその長さをＬ、幅方向が横方向でその長さをＷとしている。傾斜沈降装置３の下面３ａが原水の流入口で、上面３ｂが流出口である。下面３ａ側から各傾斜管４に流入する原水が傾斜管４内でフロックを分離して凝集させて下方に降下させ、残った上澄み水（清澄水）を上面３ｂから流出させる。なお、本明細書において、図１に示す傾斜沈降装置３の原水が流入する下面３ａを流入側（上流側）の面といい、流出する上面３ｂを流出側（下流側）の面という。また、下面３ａは原水の流れ方向に上流側領域Ａと下流側領域Ｂとに分けられている。

傾斜沈降装置３の上面３ｂ側と集水トラフ７の間の上澄み層５には、送り方向と幅方向に所定間隔を開けて多数の阻流板６が配設されている。阻流板６は傾斜沈降装置３の上面３ｂから集水トラフ７の底面及び側面まで延設されており、上澄み層５を阻流板６により仕切ることで、傾斜沈降装置３を通過する原水の流入抵抗を均質なものとしている。傾斜沈降装置３の上部には集水トラフ７が幅方向に所定間隔を開けて配列されており、その側部に形成した孔部を通して流入した上澄み水を次の工程に送り出すようにしている。或いは、集水トラフ７の側部に孔部を設けず、側部の上縁部を乗り越えて上澄み水が流入するようにしてもよい。

従来の沈殿池１では、整流壁２の流入孔を通過した原水が傾斜沈降装置３の下面３ａから傾斜管４に流入する際、縦方向の長さＬに対して上流側領域Ａに多量の原水が流入するため短絡流となり、下流側領域Ｂでは原水の流入量が少なく、原水の流入比率と処理が均等でなかった。短絡流となる上流側領域Ａの原水は傾斜沈降装置３の各傾斜管４内でフロックを十分沈降分離できず、フロックを含んだまま集水トラフ７に流入していた。
本実施形態では、図１及び図２に示すように、傾斜沈降装置３の流入側端部に設けられた仕切り壁９の下部に、下面３ａに対向して短絡流の流入を抑制する整流板１０が上流側領域Ａに設置されている。整流板１０は傾斜沈降装置３の上流側領域Ａに流入する原水の短絡流を抑制するものであるため、下面３ａの長手方向長さＬの１/４～１/２の長さに設定されている。整流板１０は下流側領域Ｂには設置されていない。整流板１０の長さは、整流壁２を通過した原水の流速及び温度により決定すればよく、例えば下面３ａの長手方向長さＬの１/４～１/３の長さが良い。

整流板１０は図３（ａ）、（ｂ）に示すように、波型または複数の山型に形成して高強度にしている。整流板１０はその幅方向において山型の頂部１０ａと底部１０ｂと、頂部１０ａ及び底部１０ｂを接続する傾斜面１０ｃとが連続して複数配列して形成されている。整流板１０の頂部１０ａ及び底部１０ｂ及び傾斜面１０ｃは傾斜沈降装置３の長手方向に沿って延在している。
整流板１０は頂部１０ａにその長手方向に沿って所定間隔で第一孔部１２が形成されている。第一孔部１２の形状は任意に設定できるが、図３に示す例では円形の孔が形成されている。底部１０ｂにはその長手方向に沿って所定間隔で第二孔部１３が形成されている。第二孔部１３は第一孔部１２より開口面積が大きく、その形状は任意に設定できるが、図３に示す例では略長方形の孔が形成されている。傾斜面１０ｃには孔を設けても設けなくてもよく、図３に示す例では孔は形成されていない。整流板１０は例えばパンチングメタルによって第一孔部１２、第二孔部１３が形成されているが、孔部の加工方法はどのような方法でもよい。

整流板１０は第一孔部１２、第二孔部１３を通って原水が傾斜沈降装置３内に流入することを許容し、それ以外の原水は下流側の下流側領域Ｂに移送される。上流側領域Ａでの短絡流の発生を防ぐために、整流板１０の表面積に対して第一孔部１２、第二孔部１３の開口面積の総和が例えば１０～５％程度に設定されている。しかも、整流板１０の長さが１/４Ｌより短いと上流側領域Ａで多量の原水が傾斜沈降装置３内に流入して短絡流になることを十分抑制できない。１/２Ｌより長いと下流側領域Ｂでの傾斜沈降装置３内への原水の流入量を十分増加できないため、原水の処理効率が悪くなる。また、整流板の開口率は、整流壁２を通過した原水の流速及び温度により決定すればよい。
このように整流板１０の第一孔部１２、第二孔部１３によって傾斜沈降装置３への原水の流入量を制限することで、短絡流を抑制している。整流板１０の第一孔部１２、第二孔部１３から流入する原水は傾斜沈降装置３の傾斜管４を通過する際、フロックが沈降分離させられ、整流板１０の底部１０ｂに堆積する。整流板１０の底部１０ｂに堆積した沈殿物(沈殿物)は次に示すいずれかの除去手段によって除去される。

図４に示す第一の除去手段１４Ａでは、整流板１０はその端部が仕切り壁９にヒンジ部１５を介して連結され、ヒンジ部１５を中心にして水平位置から下方に回転可能とされている。整流板１０のヒンジ部１５と反対側の端部にはフロート１６が連結され、チューブを介してポンプ等の吸排気装置１７に接続されている。
通常の状態において、フロート１６には吸排気装置１７によって空気が充填されており、その浮力で整流板１０が傾斜沈降装置３の下面３ａに対向して略水平に保持されている。そして、整流板１０の底部１０ｂに沈殿物が所定量以上堆積された状態になると、吸排気装置１７によってフロート１６の空気を抜いて自重でヒンジ部１５を中心に斜め下方に回動させ、底部１０ｂに堆積した沈殿物を下方に排出させる。なお、フロート１６に代えて駆動モータによって整流板１０を回転させてもよい。この場合、駆動モータ等の駆動力をリンク機構を介して整流板１０に伝達し、回転させるのが良い。

図５は第二の除去手段１４Ｂを示すものである。
図５において、整流板１０は傾斜沈降装置３の下面３ａに支持杆１８やワイヤー等で垂下して支持されている。整流板１０の一端部にはワイヤー１９が接続され、ワイヤー１９は仕切り壁９にアーム２０で連結された仲介ローラＲ１、Ｒ２を介して上方に設置した正逆回転可能な駆動モータＭに接続されている。これらは駆動装置を構成する。
そして、駆動モータＭを正逆回転させることで、ワイヤー１９を短い周期で押したり引いたりして整流板１０を水平方向に振動させる。これによって、整流板１０の底部１０ｂに堆積した沈殿物を第二孔部１３や底部１０ｂの端部等から落下させて排出する。

図６は第三の除去手段１４Ｃを示すものである。
図６において、整流板１０は一端が駆動モータＭに接続されたワイヤー１９の他端に接続されている。ワイヤー１９は傾斜沈降装置３の下面３ａに支持された仲介ローラＲ３と仲介ローラＲ４によって方向を変換させて移動可能にガイドされている。これらは駆動装置である。
そして、駆動モータＭを正逆回転させることで、ワイヤー１９を短い周期で押したり引いたりして整流板１０を上下方向に振動させる。これによって、整流板１０の底部１０ｂに堆積した沈殿物を第二孔部１３や底部１０ｂの端部等から落下させて排出する。

なお、傾斜沈降装置３の下面３ａから垂下されている整流板１０は間隔を開けて複数の支持杆１８やワイヤー等で支持されており、整流板１０を上下に振動させる第三の除去手段１４Ｃも複数、例えば２基設置することが好ましい。また、第二、第三の除去手段１４Ｂ、１４Ｃにおいて、駆動手段として駆動モータで回転するカムとワイヤー１９を用いてカムの回転で整流板１０を振動させてもよい。

図７（ａ）、（ｂ）は第四の除去手段１４Ｄを示すものである。
図７において、整流板１０の各底部１０ｂに堆積される沈殿物に対向する位置に水流噴射装置２１がそれぞれ設置されている。整流板１０の各底部１０ｂに沈殿物が所定量以上堆積された状態で水流噴射装置２１を作動して圧力水を各底部１０ｂに吐出することで沈殿物を吹き飛ばし、各底部１０ｂから落下させて排出する。
なお、除去手段は上記したものに限るものではない。例えば、整流板１０に振動発生器を取り付けて振動によって沈殿物を除去しても良い。

本第一実施形態による沈殿池１は上述した構成を有しており、次に図４に示す第一の除去手段１４Ａを例にとって原水の処理方法を説明する。
図１に示す沈殿池１において、整流壁２の流入孔を通過する原水は例えば流速０．６ｍ／ｍｉｎ程度で流れ、傾斜沈降装置３の下面３ａ側から各傾斜管４内に流入する。しかも、沈殿池１内の比較的低温の原水に対して整流壁２の流入孔を通過する新たな原水の温度が夏場等で高温である場合、水温差による密度流が発生して平均流速よりも高速の水流になり密度流が発生する。更に、傾斜沈降装置３の下面３ａでは上流側領域Ａの方が下流側領域Ｂよりも原水の流入量が多く、短絡流になり易い。

本実施形態では、上流側領域Ａに整流板１０が設置されているため、一部の原水は整流板１０の頂部１０ａの第一孔部１２及び底部１０ｂの第二孔部１３を通って傾斜沈降装置３の各傾斜管４内に流入する。それ以外の原水は整流板１０によって通過を規制されて下流側領域Ｂに流れて傾斜沈降装置３の各傾斜管４内に流入することになり、下流側領域Ｂの原水の流入量が増えて、傾斜沈降装置３内で原水が全体に均等に分散されて各傾斜管４の水路を上昇する。
そして、各傾斜管４内の水路で原水中のフロックが沈降分離され、上流側領域Ａでは整流板１０の底部１０ｂの領域に落下する。原水からフロックを分離した処理水は十分に浄化されて清澄水として上澄み層５に送られる。このように整流板１０により、上流側領域Ａの一部の傾斜管４内を原水が集中的に上昇することを防止し、フロックを含む原水が上澄み層５から集水トラフ７に送られることを防止できる。そして、上澄み層５に送られた清澄水は集水トラフ７に流入して次の工程に送られる。

原水から沈降分離したフロックは沈殿物として整流板１０に降下し、一部の沈殿物は頂部１０ａの第一孔部１２と底部１０ｂの第二孔部１３から排出され、残りの沈殿物は傾斜面１０ｃを滑り落ちる等して底部１０ｂ上に堆積される。
整流板１０の底部１０ｂに堆積する沈殿物が所定量以上になった場合、図４に示す第一の除去手段１４Ａにより、整流板１０のフロート１６内の空気が吸排気装置１７に排気される。すると、フロート１６の浮力が低下するため、重量によって整流板１０がヒンジ部１５を中心に下方に回動して傾斜し、底部１０ｂに堆積した沈殿物が底部１０ｂの長手方向に沿って滑り落ちて下方に排出される。その後、吸排気装置１７からフロート１６内に空気を充填することで、整流板１０を水平位置まで戻すことができる。

上述したように本実施形態による沈殿池１によれば、傾斜沈降装置３の下面３ａの上流側領域Ａに第一孔部１２及び第二孔部１３を有する整流板１０を設置したため、傾斜沈降装置３内に流入する原水の流量が規制され、フロックを含む原水が短絡流として集水トラフ７に侵入することを防止できる。また、残りの原水は下流側領域Ｂから傾斜沈降装置３内に流入するため、整流板１０によって原水を傾斜沈降装置３の下面３ａ全域に均等に分散して流入させて上昇できる。そして、各傾斜管４内でフロックを沈降分離させた清澄水を集水トラフ７に流入させることができる。
また、原水から沈降分離したフロックは沈殿物として整流板１０の底部１０ｂに堆積され、フロート１６及び吸排気装置１７等の第一の除去手段１４Ａから第四の除去手段１４Ｄのいずれかによって排出できる。しかも、整流板１０は波型または山型に形成したため、高強度に形成できる。

以上、本発明の実施形態による沈殿池１について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。なお、以下に、本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述した実施形態と同一または同様な部材、部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。

図８は本発明の第二実施形態による沈殿池１に用いられる整流板２５を示すものである。本第二実施形態では、整流板２５は平板状に形成されており、傾斜沈降装置３の下面３ａの上流側領域Ａに設置された状態において、例えば傾斜沈降装置３の長手方向に沿って第一孔部２６と第二孔部２７が所定間隔で配列され、しかも幅方向に交互に且つ平行に配列されている。
本実施形態による整流板２５を傾斜沈降装置３の下面３ａの上流側領域Ａに設置することで、上流側領域Ａでの多量の原水による短絡流の発生を防止してフロックを沈降分離することができる。しかも、原水を傾斜沈降装置３の下面３ａ全域に均等に分散して傾斜沈降装置３の各傾斜管４内に流入させて上昇でき、沈降されないフロックを含む原水が集水トラフ７に侵入することを防止できる。

なお、整流板１０、２５において、整流板の断面形状は波型や直線状に限定されることなく、適宜の断面形状のものを採用できる。また、各整流板１０、２５にパンチングメタル等で形成する孔部についても、孔部の形状は円形や長方形等に限定されるものではなく、適宜の形状を採用できる。しかも、整流板１０、２５の面積に対する孔部の面積の比は６％に限定されることなく、原水の流速や流量、沈降すべきフロックの量等に応じて適宜、増減調整することができる。
また、整流板１０、２５の孔部を上流側から下流側に向かって順次大きくして配置しても良い。さらに、整流板１０、２５の孔部を上流側から下流側に向かって順次多くして配置しても良い、これにより原水の通過水量を上流側から下流側に向かって多くすることができ、特に整流板１０、２５が長い場合には有効で、傾斜沈降装置３に流入する原水を高精度に均一化することができる。

なお、上述した各実施形態において、整流板１０、２５によって短絡流が生じないように原水の流量や流速を規制できるため、傾斜沈降装置３の流出側の上澄み層５に阻流板６を設けなくてもよい。
また、整流板１０、２５は整流部材に含まれる。

１ 沈殿池
３ 傾斜沈降装置
３ａ 下面
４ 傾斜管
６ 阻流板
７ 集水トラフ
１０、２５ 整流板
１０ａ 頂部
１０ｂ 底部
１０ｃ 傾斜面
１２、２６ 第一孔部
１３、２７ 第二孔部
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ 除去手段
１６ フロート
１７ 吸排気装置
１９ ワイヤー
２１ 水流噴射装置
Ａ 上流側領域
Ｂ 下流側領域
Ｍ 駆動モータ

Claims (3)

1. 沈殿池内に設けられていて原水を通過させてフロックを沈降させる傾斜沈降装置と、
   前記傾斜沈降装置の流出側に設けられていて原水を処理した処理水を取水する集水トラフと、
   前記傾斜沈降装置の流入側の面における上流側領域に配設されていて原水の流入量を規制する整流部材と、
   を備え、
   前記整流部材は、堆積した沈殿物を排出するための除去手段を備え、
   前記除去手段は、前記整流部材に堆積した沈殿物を除去する水流噴射装置を備えていることを特徴とする沈殿池。
2. 前記整流部材には原水を流入させる孔部が形成されている請求項１に記載された沈殿池。
3. 前記整流部材は、頂部と底部を交互に形成した波型に形成された整流板である請求項１または２に記載された沈殿池。

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