JP7263076B2

JP7263076B2 - 凝集沈殿処理装置

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Publication number: JP7263076B2
Application number: JP2019056933A
Authority: JP
Inventors: 康祐新井
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2023-04-24
Anticipated expiration: 2039-03-25
Also published as: JP2020157188A

Description

本発明は、凝集沈殿処理装置に関するものである。

一般に、排水処理の手段の一つとして、排水中の固形物などの不純物を除去する固液分離処理が行われている。
このような固液分離処理としては、排水に対して凝集剤を添加することで不純物である有機物や懸濁物質等を凝集沈殿させて分離する凝集沈殿を行う凝集沈殿処理装置を用いた処理が挙げられる。例えば、凝集剤を添加した被処理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）を形成するスラッジブランケット型（「フロックゾーン型」や「フロックブランケット型」と呼ばれることもある）の凝集沈殿槽を備える凝集沈殿処理装置が知られている。

例えば、特許文献１には、沈殿槽内にスラッジブランケットが形成されるスラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置が記載されている。また、特許文献１には、スラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置として、スラッジブランケット内に設けられた回転軸により水平に旋回するディストリビュータと、沈殿槽内の水中に上下方向に支持されて固定されたセンターカラムを備え、センターカラムの下端とディストリビュータの中心部上面に設けた開口の周辺部を近接（摺接）させて、原水がセンターカラム内からディストリビュータへ流れる連通部を形成し、かつ連通部分がスラッジブランケット中に位置するものが記載されている。

特開２００３－５３１０５号公報

一般に、スラッジブランケットは原水の組成や凝集剤の注入量、処理水量などにより、スラッジの濃度が大きく異なる。スラッジブランケット内のスラッジ濃度が過剰になると、流体抵抗の増加による運転トルクの増加という問題が生じる。また、特許文献１のように、スラッジブランケット内に、センターカラムとディストリビュータ上面の摺接部分や、ディストリビュータ下面と回転軸の摺接部分などが位置する場合、これらの摺接部分にスラッジが固着し、運転不能に陥る可能性が高いという問題がある。
したがって、凝集沈殿処理装置の運転に支障が生じないように、スラッジブランケット内のスラッジ濃度を調整することが求められている。

本発明の課題は、スラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置において、スラッジブランケット内のスラッジ濃度を適切に調整し、安定した運転が可能となる凝集沈殿処理装置を提供することである。

本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、スラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置において、スラッジブランケット部下に設けられた仕切り板と、仕切り板を貫通し、回転可能に設けられたシャフトとの間から、スラッジブランケット部内のスラッジを流出させ、スラッジブランケット部内のスラッジの濃度を調整する濃度調整手段を設けることで、スラッジブランケット内のスラッジ濃度を適切に調整し、凝集沈殿処理装置の安定運転が可能になることを見出して、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の凝集沈殿処理装置である。

上記課題を解決するための本発明の凝集沈殿処理装置、スラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置であって、スラッジがブランケット状に形成され、被処理水中のフロックを捕捉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下に設けられ、スラッジが濃縮される濃縮部と、スラッジブランケット部及び濃縮部を区画するための仕切り板と、仕切り板を貫通し、回転可能に設けられたシャフトと、仕切り板及びシャフトの間から、スラッジブランケット部内のスラッジを濃縮部へ流出させ、スラッジブランケット部内のスラッジの濃度を調整する濃度調整手段とを備えることを特徴とするものである。

本発明の凝集沈殿処理装置によれば、濃度調整手段を設け、スラッジブランケット部と濃縮部を区画する仕切り板及び回転可能に設けられたシャフトの間からスラッジを流出させることで、スラッジブランケット内の過剰なスラッジを排出し、スラッジブランケット内のスラッジ濃度が過剰とならないように調整することが可能となる。また、仕切り板とシャフトの間からスラッジが流出するため、仕切り板とシャフトの間に高濃度のスラッジが固着することを抑制できる。これにより、スラッジブランケット内のスラッジ濃度を適切に調整し、凝集沈殿処理装置の運転を安定して継続することが可能となる。

また、本発明の凝集沈殿処理装置の一実施態様としては、濃度調整手段は、下方に開放されると共に気体が溜まるように設けられた凹部と、該凹部に進入する突出部とを備え、凹部は、該凹部を形成する内周壁及び外周壁を備え、外周壁は内周壁よりも高さ方向に長いという特徴を有する。
この特徴によれば、濃度調整手段を、気体が溜まる領域を有したものとすることで、スラッジブランケット内のスラッジ濃度が適正であるときには気体によってスラッジの流出を抑制し、スラッジ濃度が高くなったときにスラッジを流出させてスラッジ濃度の調整を行うことが可能となる。また、濃度調整手段が凹部と突出部を備えることで気体が漏れにくくなり、スラッジ濃度が適正である際のスラッジの流出抑制に係るシール機能を向上させることが可能となる。さらに、濃度調整手段の凹部を形成する内周壁及び外周壁において、外周壁は内周壁よりも高さ方向に長いことで、凹部に供給された気体は外周壁よりも外側には排出されないため、シール機能をより一層向上させることが可能となる。これにより、スラッジブランケット内のスラッジ濃度の調整をより適切に行うことが可能となる。

また、本発明の凝集沈殿処理装置の一実施態様としては、濃度調整手段に気体を供給する気体供給手段と、気体供給手段から供給する気体の供給量を制御する制御部とを備えるという特徴を有する。
この特徴によれば、気体供給手段を設けることで、濃度調整手段として気体が溜まる領域を有するものについて、常に気体が溜まる状態を維持することができる。また、気体の供給量を制御することで、濃度調整手段によって流出するスラッジ濃度を制御することができ、スラッジ濃度の調整機能をより向上させることが可能となる。

また、本発明の凝集沈殿処理装置の一実施態様としては、濃度調整手段は、凹部の鉛直方向下端から突出部の鉛直方向上端までの高さを調整することで、スラッジブランケット部内のスラッジの濃度を調整するという特徴を有する。
この特徴によれば、濃度調整手段として気体が溜まる領域の体積及びスラッジが越流する高さを変えることで、濃度調整手段によって流出するスラッジ濃度を制御することができる。これにより、スラッジ濃度の調整機能をより向上させることが可能となる。

本発明によれば、スラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置において、スラッジブランケット内のスラッジ濃度を適切に調整し、安定した運転が可能となる凝集沈殿処理装置を提供することができる。

本発明の第１の実施例の凝集沈殿処理装置を示す概略説明図である。本発明の第１の実施例の凝集沈殿処理装置における濃度調整手段の構造を示す概略説明図である。本発明の第１の実施例の凝集沈殿処理装置における濃度調整手段によるスラッジ濃度の調整機構に係る説明図である。本発明の第１の実施例の凝集沈殿処理装置における気体封止手段の構造を示す概略説明図である。本発明の第２の実施例の凝集沈殿処理装置を示す概略説明図である。本発明の第３の実施例の凝集沈殿処理装置を示す概略説明図である。

本発明の凝集沈殿処理装置は、固形物を含む被処理水の処理に利用されるものである。特に、被処理水に凝集剤を添加して、有機物などを凝集沈殿させて分離する凝集沈殿処理に好適に利用されるものである。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る凝集沈殿処理装置の実施態様を詳細に説明する。なお、実施態様に記載する凝集沈殿処理装置の構造については、本発明に係る凝集沈殿処理装置を説明するために例示したにすぎず、これに限定されるものではない。

［第１の実施態様］
本実施態様に係る凝集沈殿処理装置１００Ａは、いわゆるスラッジブランケット型と呼ばれる凝集沈殿槽を有している。一般に、スラッジブランケット型凝集沈殿槽は、槽内に上昇水流によるスラッジ（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導入された被処理水Ｗは、処理水Ｗ１と濃縮されたフロックＣＦ（汚泥）に分離され、それぞれ槽外に排出される。

図１は、本発明の第１の実施態様の凝集沈殿処理装置の構造を示す概略説明図である。
本実施態様に係る凝集沈殿処理装置１００Ａは、図１に示すように、凝集沈殿槽１内に被処理水Ｗを導入する被処理水流入部２、被処理水Ｗ中の固形物を捕捉するためのスラッジがブランケット状に浮遊した状態で形成されたスラッジブランケット部３、スラッジブランケット部３を通過することにより凝集したフロックＦがスラッジブランケット部３下に沈殿し濃縮される濃縮部４、及びスラッジブランケット部３内のスラッジの濃度を調整する濃度調整手段５を備えている。スラッジブランケット部３の上方には上澄みである清澄層Ｃが形成され、清澄された処理水Ｗ１は、凝集沈殿槽１の上部側に位置する処理水排出部６により排出される。また、濃縮部４に沈殿し濃縮されたフロックＣＦは、凝集沈殿槽１の底部中央から汚泥排出部７を介して排出される。

被処理水流入部２は、水平方向に延びて凝集沈殿槽１の周壁１ａを貫通して内部に進入し、被処理水Ｗを凝集沈殿槽１内に供給する流入管１１と、流入管１１に接続され、凝集沈殿槽１の中央にて上下方向（高さ方向）に延びるセンターウェル１２を有する。センターウェル１２は、筒状の中空部材であり、その内部に被処理水Ｗが流入して流れる流路２ａと、センターウェル１２の周囲に形成されたスラッジブランケット部３とを区画するための固定部材である。センターウェル１２内部には、凝集沈殿槽１に沿った高さ方向（以下、単に「高さ方向」という。）に延在するシャフト８が配置されており、シャフト８は上端に取り付けられたモータ等の駆動装置９によって軸心周りに回転可能となっている。センターウェル１２とシャフト８とは互いに接しておらず、センターウェル１２内をシャフト８が貫通している。

被処理水流入部２から導入される被処理水Ｗとしては、固形物である懸濁物質（フロックや粒子等）を含むものであればよく、発生源や懸濁物質の種類は特に限定されない。被処理水Ｗとしては、例えば、工場排水や生活排水のほか、河川水や他の水処理設備からの処理水などを原水とし、凝集剤を混合したものが挙げられる。
本実施態様の被処理水流入部２内の流路２ａを流れる被処理水Ｗには、上流に設けた凝集剤添加部Ｇより凝集剤が添加されるものを図１に例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、被処理水流入部２において凝集剤を添加するものとしてもよい。被処理水流入部２にて凝集剤を添加する場合、図１に示した凝集剤添加部Ｇは設けなくてもよい。

被処理水Ｗに混合される凝集剤としては、無機凝集剤及び高分子凝集剤が挙げられる。凝集剤は、無機凝集剤あるいは高分子凝集剤のみを用いるものであってもよく、無機凝集剤と高分子凝集剤を併用するものであってもよい。なお、無機凝集剤及び高分子凝集剤を併用する場合、無機凝集剤、高分子凝集体の順に被処理水Ｗに添加することが好ましい。これにより、安定したフロック形成が可能となる。
凝集剤の具体例としては、例えば、無機凝集剤としては、硫酸バンドやＰＡＣ等のＡｌ系無機凝集剤や、ポリ硫酸鉄等のＦｅ系無機凝集剤が挙げられる。あるいは、ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）_２等のアルカリ又はＨ_２ＳＯ_４、ＨＣｌ等の酸によるｐＨ調整剤や、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ系化合物の添加や、酸化剤・還元剤の添加等により結晶を析出させるものとしてもよい。また、高分子凝集剤としては、ポリアミノアルキルメタクリレート、ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム、キトサン、尿素－ホルマリン樹脂等のカチオン性高分子凝集剤、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解物、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリ（２－アクリルアミド）－２－メチルプロパン硫酸塩等のアニオン性高分子凝集剤、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド等のノニオン性高分子凝集剤、アクリルアミドとアミノアルキルメタクリレートとアクリル酸ナトリウムの共重合体等の両性高分子凝集剤が挙げられる。

スラッジブランケット部３は、後述する回転体４１を介して流路２ａから供給される被処理水Ｗ中の懸濁物質を、ブランケット状に浮遊するスラッジによって捕捉して凝集するフロック成長ゾーンである。

スラッジブランケット部３は、中央に開口部２１ａが設けられ、凝集沈殿槽１内の下部側に水平に配置された仕切り板２１と、仕切り板２１の外周の端部の一部から上方に向かって突出して延び、周壁１ａに連結された側壁２２とによって、凝集沈殿槽１内の仕切り板２１よりも上方であって側壁２２よりも内周側に画成された区画内に形成されている。そして、この仕切り板２１よりも上方に、前述したセンターウェル１２の下端が位置している。この仕切り板２１は凝集沈殿槽１における周壁１ａに取り付けられていることから、仕切り板２１及び側壁２２は固定された部材である。上述したシャフト８は、開口部２１ａを介して仕切り板２１を貫通しており、仕切り板２１よりも下方に向かって延出している。

センターウェル１２の下方であって仕切り板２１より上方には、シャフト８に固定された中空状の回転体４１が設けられる。この回転体４１は、センターウェル１２と連通する中空の中央部、及び中央部と連通し、径方向に延出された複数のディストリビュータＤを有する。これにより、センターウェル１２内の流路２ａから、中央部を介してディストリビュータＤへ被処理水Ｗが流入する。

回転体４１の各ディストリビュータＤの下面には、複数の開口部４１ａが長手方向（水平方向）に沿って設けられており、これらの開口部４１ａを介して、流路２ａから供給された被処理水Ｗをスラッジブランケット部３が形成されている区画内に流入させる（図１中の矢印Ｗ）。このような回転体４１を用いることによって、被処理水Ｗはスラッジブランケット部３内に均等に分散して供給される。

回転体４１から仕切り板２１の方向に被処理水Ｗが一様に噴出され、スラッジブランケット部３内に形成されたフロックＦはスラッジブランケット部３の底部に堆積しようとするが、さらに供給される被処理水Ｗによりスラッジブランケット部３内に流動層が形成されていく。被処理水Ｗに含まれる小さなフロックは、流動層を上昇する過程で先に生成されたフロックＦに接触して捕捉されることで、フロックの粒子径が大きく成長する。このように、被処理水Ｗはスラッジブランケット部３内を上昇しながらフロックＦを成長させる。

そして、被処理水Ｗがスラッジブランケット部３内を上昇する過程において、被処理水Ｗ中のフロックＦは成長してより大きく、かつ重くなるため、一定程度まで成長すると、上昇しなくなる。よって、図１に示すように、スラッジブランケット部３の上部には、より大きく、かつ重くなったフロックが堆積し続ける。スラッジブランケット部３の上部に集まったフロックは、被処理水Ｗによる流動層により側壁２２の上端縁部から周壁１ａ側に越流する。

また、図１に示すように、スラッジブランケット部３を通過した処理水は、被処理水Ｗの上昇流によって上昇し、スラッジブランケット部３の上方に、処理水Ｗ１からなる清澄層Ｃが形成される。清澄層Ｃの処理水Ｗ１は、凝集沈殿槽１上部に設けられた処理水排出部６を介して槽外に排出される（図１中の矢印Ｗ１）。

濃縮部４は、前述した仕切り板２１によって区画されて、スラッジブランケット部３の下に位置しており、スラッジブランケット部３を上昇流で通過することによって凝集したフロックＦが側壁２２と周壁１ａとの間を通って沈降して濃縮されるフロック沈殿ゾーンである。

図１に示すように、スラッジブランケット部３から流出し、側壁２２と周壁１ａの間に流入したフロックＦは、比重が水より大きいため、自然に濃縮部４に向けて沈降する（図１中の矢印Ｆ）。
濃縮部４に沈降して堆積した濃縮フロックＣＦ（汚泥）は、凝集沈殿槽１の底部に設けられた汚泥排出部７から排出される。

また、仕切り板２１を貫通して濃縮部４内に延在したシャフト８の下端部に、レーキ４２を取り付けるものとしてもよい。このレーキ４２は、濃縮部４に沈降した濃縮フロックＣＦを凝集沈殿槽１内の底面中央に掻き寄せて、汚泥排出部７から回収するために設けられるものである。
なお、シャフト８の下端部に取り付ける部材としては、シャフト８の回転に伴って回転し、凝集沈殿槽１の底面中央部に濃縮フロックＣＦを掻き寄せることができる構造であれば、特に限定されない。例えば、図１に示すように、シャフト８に対して垂直に交差した支持体に複数のレーキ４２を設けるもの以外に、シャフト８に対して垂直に掻き取り部材を設けるものとしてもよく、曲面を有する掻き取り部材を槽上方から見た際にＳ字を形成するようにシャフト８に設けるものとしてもよい。

濃度調整手段５は、固定された仕切り板２１と回転するシャフト８との間に設けられており、スラッジブランケット部３から濃縮部４へスラッジＳを流出させてスラッジブランケット部３内のスラッジ濃度を調整するものである。

濃度調整手段５の詳細について、図２及び図３を用いて説明する。
図２は、本実施態様における凝集沈殿処理装置１００Ａに係る濃度調整手段５の近傍を拡大した概略説明図である。また、図３は、本実施態様における濃度調整手段５によるスラッジ濃度の調整機構に係る説明図である。

図２に示すように、高さ方向におけるシャフト８の回転体４１と仕切り板２１との間には、径方向に広がる円板状の板状部材８ａが、当該シャフト８に貫通されて固定されている。この板状部材８ａは、シャフト８の一部として構成され、回転体４１の中央部の底部を兼ねている。板状部材８ａの周端には下方へ突出する環状の外周壁５４が設けられる。また、板状部材８ａには、当該外周壁５４よりも内周側に位置し、下方へ突出する環状の内周壁５３が設けられている。

濃度調整手段５の一部として、板状部材８ａにおける内周壁５３及び外周壁５４、並びに内周壁５３と外周壁５４とを連結する環状部分によって、気体を溜められるように下方に開放された環状の凹部５１が形成されている。
一方、仕切り板２１は、その開口部２１ａの縁から上方へ突出する環状の突出部５２を有しており、当該突出部５２は、凹部５１の内側に進入している。このような突出部５２が進入した凹部５１に気体が充填されることによって、環状かつ断面Ｕ字形状をなす領域が形成され、この領域が濃度調整手段５として機能するものである。

濃度調整手段５の凹部５１において、外周壁５４は内周壁５３よりも高さ方向に長くなっている。これにより、凹部５１に供給された気体は外周壁５４よりも外側（スラッジブランケット部３側）には排出されず、凹部５１内に溜まる。また、濃度調整手段５において、スラッジブランケット部３側から濃縮部４側へスラッジＳ等が流出することができるが、濃縮部４側からスラッジブランケット部３側へのスラッジＳ等の移動については制限することが可能となる。

ここで、濃度調整手段５内に充填される気体の必要高さ（高さ方向における気体の長さ）Ｈ_Ａは、スラッジブランケット部３内のスラッジの比重ｓ１、濃縮部４内の上澄み水の比重ｓ２、及びスラッジブランケット部３の高さ（側壁２２の高さに相当）ｈ１から算出できる。充填される気体の必要高さＨ_Ａは、例えば、機械製作上の余裕（軸のぶれ、誤差など）を見込んで、Ｈ_Ａ＝ｈ１×（ｓ１－ｓ２）×安全率とすることが挙げられる。また、充填される気体の必要高さＨ_Ａは、例えば、過去の運転条件などからスラッジブランケット部３内のスラッジ濃度を適正に保つことができる実測値や推計値を用いるものとすることなどが挙げられる。

図２に示すように、本実施態様における濃度調整手段５に対しては、気体を供給するための気体供給手段３１が設けられている。気体供給手段３１は、濃度調整手段５に気体を継続的又は間欠的に供給するものであり（図２中の矢印Ａ１）、例えば、コンプレッサ、ファン、又はブロワ等の気体を圧送する気体供給装置に接続され、凝集沈殿槽１内に設置される気体ホースとを有する。気体供給手段３１における気体供給装置は凝集沈殿槽１の外部に配置され、気体ホースは凝集沈殿槽１内の仕切り板２１（固定された部材）に取り付けられる。
気体供給手段３１を設けることで、濃度調整手段５において、常に気体が溜まる状態を維持することができる。これにより、後述するシール性能の維持及びスラッジ濃度の調整を容易に行うことが可能となる。
なお、気体供給手段３１により、濃度調整手段５に溜められる気体の種類は特に限定されない。例えば、空気、酸素、窒素等が挙げられる。

また、図２に示すように、本実施態様における濃度調整手段５に対しては、気体供給手段３１から供給する気体の供給量を制御するための気体供給制御部３２が設けられている。気体供給制御部３２は、気体供給手段３１から濃度調整手段５に供給される気体の供給量を制御することができるものであればよく、特に限定されない。例えば、上述した気体供給装置の運転制御を行うものとすることなどが挙げられる。
気体供給制御部３２を設けることで、濃度調整手段５に溜められる気体の量を制御することが可能となる。これにより、濃度調整手段５に充填される気体の必要高さＨ_Ａを満たすように気体の供給量を調整することで、凝集沈殿処理装置１００Ａの安定運転を継続することができる。また、気体供給制御部３２により気体の供給量を調整することで、濃度調整手段５によって流出するスラッジ濃度を制御することができ、スラッジ濃度の調整機能をより向上させることが可能となる。

さらに、図２に示すように、本実施態様における濃度調整手段５に対しては、濃度調整手段５に供給された余剰気体を排出するための気体排出手段３３が設けられている。この気体排出手段３３は、図２中の矢印Ａ２、Ａ３に沿って余剰気体を排出するものであり、板状部材８ａに開口された気体流入口３３ａと、気体流入口３３ａに接続され、回転体４１及びセンターウェル１２内を上方に延びる気体ホースとを有する。気体排出手段３３の気体流入口３３ａは、板状部材８ａにおいて内周壁５３よりも内側に設けられる。

ここで、気体供給手段３１により濃度調整手段５に供給された気体が過剰になると、外周壁５４は内周壁５３よりも高さ方向に長くなっているため、凹部５１に供給された気体は外周壁５４よりも外側（スラッジブランケット部３側）には排出されず、内周壁５３よりも内側に排出され、気体流入口３３ａ及び気体排出手段３３を介して凝集沈殿槽１外へ排出される。このため、余剰気体が外周壁５４を超えてスラッジブランケット部３内に混入してブランケット状のスラッジの流動状態を乱すことを防ぎ、処理水Ｗ１の質の悪化を抑制することが可能となる。

図３を参照して、濃度調整手段５によるスラッジ濃度の調整機構について説明する。
図３Ａは、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度が適正である場合を示している。図３Ａに示すように、気体供給手段３２により、濃度調整手段５の凹部５１内に気体が充填されることで、仕切り板２１とシャフト８の間は気体によりシールされる。これにより、仕切り板２１とシャフト８の間からスラッジブランケット部３内のスラッジＳが流出することが抑制され、該流出によるスラッジ濃度の過度な減少を防ぐことができる。このとき、仕切り板２１とシャフト８の間にシール部材を設ける必要がないため、経時によるシール性能の劣化がない。したがって、シール部材（例えばゴム板等）の交換に伴うメンテナンスが不要となるという効果も奏する。

一方、図３Ｂは、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度が高濃度になった場合を示している。図３Ｂに示すように、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度が過剰となった場合、スラッジＳの比重が増加することで、気体供給手段３１からの気体の供給を継続している状態であっても、スラッジＳが突出部５２上端を越流して濃縮部４に流出する。そして、スラッジＳが濃縮部４に流出することにより、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度が低下し、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度が適正化する。このとき、気体供給手段３１から気体を供給し続けることで、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度が適正化した際に、濃度調整手段５の凹部５１に気体が充填され、再び図３Ａのように、仕切り板２１とシャフト８の間がシールされ、スラッジＳの流出が抑制される。

図３に示すように、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度に応じて、濃度調整手段５からスラッジＳの流出が自動的に進行し、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度を調整することが可能となる。これにより、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度が過剰となることを抑制し、凝集沈殿処理装置１００Ａの運転を安定して継続することが可能となる。

本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａにおいて、固定されたセンターウェル１２と回転する回転体４１との間には、気体によるシールを行う気体封止手段３４を設けるものとしてもよい。気体封止手段３４はセンターウェル１２の流路２ａからスラッジブランケット部３内へ直接被処理水Ｗが供給されることを防止するためのものであり、センターウェル１２及び回転体４１の間に周方向に沿って環状に設けられている。

図４は、本実施態様における凝集沈殿処理装置１００Ａに係る気体封止手段３４の近傍を拡大した概略説明図である。
図４に示すように、回転体４１の下部側に濃度調整手段５が設けられ、回転体４１の上部に気体封止手段３４が設けられている。気体封止手段３４として、センターウェル１２の下端部である環状の内周壁６３には、径方向に広がる環状の延出部材１２ａが連結され、この延出部材１２ａの周端には、下方に突出する外周壁６４が環状に設けられている。これらの内周壁６３及び外周壁６４、並びに内周壁６３と外周壁６４とを連結する環状部材によって、気体を溜められるように下方に開放された環状の凹部６１が形成されている。凹部６１において、外周壁６４は内周壁６３よりも高さ方向に長くなっている。一方、回転体４１は、その中央部から上方へ突出する環状の突出部６２を有しており、当該突出部６２は、凹部６１の内部に進入している。このような突出部６２が浸入した凹部６１に気体が充填されることによって、環状かつ断面Ｕ字形状をなす気体封止手段３４が形成されている。

また、図４に示すように、本実施態様における気体封止手段３４に対しては、気体封止手段３４に気体を供給するための気体供給手段３５が設けられている。この気体供給手段３５は、気体封止手段３４に気体を継続的又は間欠的に供給するものであり（図４中の矢印Ａ４）、外周壁６４に開口される気体流入口３５ａと、気体流入口３５ａに接続され、高さ方向に延在する気体ホースとを有している。また、気体封止手段３４の余剰気体を排出するための気体排出手段３６が設けられている。この気体排出手段３６は、図４中の矢印Ａ５に沿って余剰気体を排出するものであり、外周壁６４に開口される気体流入口３６ａと、気体流入口３６ａに接続され、高さ方向に延在する気体ホースとを有している。これにより、気体封止手段３４の凹部６１内に気体が充填され、センターウェル１２と回転体４１の間は気体によりシールされる。

以上のように、本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａは、濃度調整手段５を設け、スラッジブランケット部３と濃縮部４を区画する仕切り板２１及び回転可能に設けられたシャフト８の間からスラッジＳを流出させることで、スラッジブランケット部３内の過剰なスラッジを排出し、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度が過剰となることを抑制することが可能となる。また、仕切り板２１とシャフト８の間からスラッジＳが流出するため、仕切り板２１とシャフト８の間に高濃度のスラッジＳが固着することを抑制できる。これにより、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度を適切に調整し、凝集沈殿処理装置１００Ａの運転を安定して継続することが可能となる。

また、本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａにおいて、濃度調整手段５として気体が充填される領域を形成することで、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度が適正である場合は、シール部材を用いることなく、仕切り板２１とシャフト８の間をシールすることができ、シール部材の交換に伴うメンテナンスが不要になるという効果も奏する。

本発明の凝集沈殿処理装置に係る濃度調整手段及び気体封止手段としては、上述した第１の実施態様に記載した構造に限定されるものではない。以下、第２～５の実施態様として、本発明の凝集沈殿処理装置の別態様について示す。

［第２の実施態様］
図５は、本発明の第２の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ｂの構造を示す概略説明図である。
本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ｂは、第１の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａの濃度調整手段５において、凹部５１の鉛直方向下端から突出部５２の鉛直方向上端までの高さＨ１を調整する高さ調整部５５をさらに設けたものである。高さ調整部５５を設けることにより、凹部５１に溜まる気体の量及びスラッジＳの流出において越流すべき高さを制御することができ、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度を調整することが可能となる。
なお、本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ｂの構成のうち、第１の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａの構成と同じものについては、説明を省略する。

高さ調整部５５は、凹部５１の鉛直方向下端から突出部５２の鉛直方向上端までの高さＨ１を調整することができるものであればよく、特に限定されない。例えば、図５に示すように、突出部５２を上下可動式とすることが挙げられる。これにより、高さＨ１を調整し、凹部５１に溜まる気体の量及びスラッジＳの流出において越流すべき突出部５２の高さを制御することで、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度を調整することが可能となる。例えば、高さ調整部５５により、高さＨ１を高くすることで、スラッジブランケット部３内からのスラッジＳの流出を抑制して、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度を維持するものとすることができる。一方、高さＨ１を低くすることで、スラッジブランケット部３内からのスラッジＳの流出を容易とし、スラッジブランケット部３内のスラッジ濃度が過剰にならないようにすることなどが挙げられる。

高さ調整部５５によって高さＨ１を調整するタイミングは、凝集沈殿処理装置１００Ｂの稼働前（被処理水Ｗ導入前やスラッジブランケット部３内のスラッジブランケット形成前など）であってもよく、凝集沈殿処理装置１００Ｂの稼働途中であってもよい。なお、凝集沈殿処理装置１００Ｂの稼働途中で高さＨ１を調整する際には、遠隔操作により突出部５２を上下方向に昇降させることができる機構を有するものとすることなどが挙げられる。これにより、被処理水Ｗの性質が途中で変化した場合において、スラッジブランケット部３内から流出させるスラッジＳの量を変更することが可能となるため、凝集沈殿処理装置１００Ｂの安定した運転を継続させることが可能となる。

［第３の実施態様］
図６は、本発明の第３の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ｃの構造を示す概略説明図である。
本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ｃは、第１の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａの突出部５２よりも内側に、板状部材８ａよりも下方に突出している気体排出手段３３のパイプ３３ｂが設けられている。このパイプ３３ｂの先端である気体流入口３３ａは、高さ方向において突出部５２の先端面５２ａと外周壁５４の先端面５４ａとの間に位置している。このとき、濃縮部４内のシャフト８の外周面が、第１の実施態様の凹部５１における内周壁５３に相当する。
なお、本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ｃの構成のうち、第１の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａの構成と同じものについては、説明を省略する。

本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ｃは、気体供給手段３１により供給された凹部５１内の余剰気体は、外周壁５４を越えて外周壁５４よりも外側（スラッジブランケット部３側）へは排出されず、気体排出手段３３から排出される。これにより、余剰気体が凹部５１の外周壁５４を越えてスラッジブランケット部３内に混入してブランケット状のスラッジの流動状態を乱すことを防ぎ、処理水Ｗ１の質の悪化を抑制できる。また、気体排出手段３３としてパイプ３３ｂを設けることで、濃度調整手段５内に充填される気体の高さをパイプ３３ｂの設置位置に合わせて安定させることが容易となる。これにより、濃度調整手段５におけるシール性能を安定して発揮させることが可能となる。

なお、上述した実施態様は凝集沈殿処理装置の一例を示すものである。本発明に係る凝集沈殿処理装置は、上述した実施態様に限られるものではなく、要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る凝集沈殿処理装置を変形してもよい。

例えば、本実施態様の凝集沈殿処理装置は、回転体やシャフト等の回転に係るトルクを検出するトルク検出部を設け、トルク検出部における検出結果に応じ、気体供給制御部３２を介して気体供給手段３１からの気体供給量を制御するものとしてもよい。
トルク検出部における検出結果に応じた制御の一例としては、例えば、スラッジブランケット部３のスラッジ濃度が過剰となり、トルク検出部において過負荷状態が検出された際に、気体供給制御部３２を介して、気体供給手段３１からの気体供給を停止することが挙げられる。これにより、濃度調整手段５からのスラッジＳの流出を促進させることが可能となり、スラッジブランケット部３のスラッジ濃度を適正化することができる。

また、例えば、本実施態様の凝集沈殿処理装置は、必ずしも気体封止手段３４を備えるものでなくてもよい。スラッジブランケット部３のスラッジ濃度が高濃度化することによる不具合は、スラッジが沈降することでスラッジ濃度が高濃度化しやすいスラッジブランケット部３の下部（仕切り板２１とシャフト８の間など）で特に問題となる。したがって、センターウェル１２と回転体４１との間は、例えば、ロータリージョイント、樹脂（例えばウレタン等）、及びパッキン等の既存のシール部材を用いてシールされるものであってもよい。これにより、気体供給手段３５や気体排出手段３６に係る部品が不要となり、凝集沈殿処理装置の構造を簡略化することができる。

また、本実施態様の凝集沈殿処理装置において、気体排出手段３３は、シャフト８に設けるものとしてもよい。例えば、シャフト８の外周面に一又は複数の気体流入口３３ａを設け、シャフト８の内部を介して余剰気体を排出するものとしてもよい。これにより、気体排出手段３３を容易に設けることが可能となる。

また、本実施態様の凝集沈殿処理装置において、回転体４１又は回転体４１近傍のシャフト８に、掻き寄せ部材（レーキなど）を設けるものとしてもよい。これにより、仕切り板２１上に沈降して堆積したフロックＦの回収が容易となる。

本発明の凝集沈殿処理装置は、固形物を含有する被処理水の処理に利用することができる。特に、本発明の凝集沈殿処理装置は、被処理水に凝集剤を添加してフロックを形成させる凝集沈殿処理に好適に用いられる。

１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ凝集沈殿処理装置、１凝集沈殿槽、１ａ周壁、２被処理水流入部、２ａ流路、３スラッジブランケット部、４濃縮部、５濃度調整手段、６処理水排出部、７汚泥排出部、８シャフト、８ａ板状部材、９駆動装置、１１流入管、１２センターウェル、１２ａ延出部材、２１仕切り板、２１ａ開口部、２２側壁、３１，３５気体供給手段、３２気体供給制御部、３３，３６気体排出手段、３４気体封止手段、３３ａ，３５ａ，３６ａ気体流入口、３３ｂパイプ、４１回転体、４１ａ開口部、４２レーキ、５１，６１凹部、５２，６２突出部、５３，６３内周壁、５４，６４外周壁、５５高さ調整部、Ｃ清澄層、ＣＦ濃縮フロック、Ｄディストリビュータ、Ｆフロック、Ｇ凝集剤供給部、Ｈ１高さ、Ｓスラッジ、Ｗ被処理水、Ｗ１処理水

Claims

スラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置であって、
スラッジがブランケット状に形成され、被処理水中のフロックを捕捉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下に設けられ、前記スラッジが濃縮される濃縮部と、
前記スラッジブランケット部及び前記濃縮部を区画するための仕切り板と、
前記仕切り板を貫通し、回転可能に設けられたシャフトと、
下方に開放されると共に気体が溜まるように設けられた凹部と、該凹部に進入する突出部からなる濃度調整手段と、
前記濃度調整手段の前記凹部の鉛直方向下端から前記突出部の鉛直方向上端までの高さを調整する高さ調整部と、を備え、
前記濃度調整手段は、前記凹部と前記突出部の間から前記スラッジブランケット部内の前記スラッジを流出させ、前記スラッジブランケット部内の前記スラッジの濃度を調整することを特徴とする、凝集沈殿処理装置。
前記凹部は、該凹部を形成する内周壁及び外周壁を備え、
前記外周壁は前記内周壁よりも高さ方向に長いことを特徴とする、請求項１に記載の凝集沈殿処理装置。
前記濃度調整手段に気体を供給する気体供給手段と、
前記気体供給手段から供給する気体の供給量を制御する制御部と、を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の凝集沈殿処理装置。