JPH04193384A - 浮上分離槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は浮上分離槽に関し、詳しくは水処理における浮
遊懸濁粒子や油等の分離のために用いる浮上分離槽に関
する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕浮上
分離法は、水処理における浮遊懸濁粒子や油の分離のほ
か浮遊選鉱法等に利用されている。

この浮上分離法は、気体は極めて密度が小さいために該
気体の微細気泡を作り、これを浮遊懸濁粒子や油滴の界
面に付着させると、浮遊懸濁粒子や油滴の見かけの比重
が小さくなり、液体との密度差により浮上する現象を利
用した技術である。

一般に用いられている加圧浮上分離装置は、流入原水ま
たは処理水の一部を十分な空気の存在下で加圧し、空気
がほとんど飽和状態になるまで溶解させる方式のもので
ある。この際の圧力は、通常２〜５ｋｇ／ｃＸＩＧであ
る。この加圧水を浮上分離装置の中で大気圧中に開放す
ると、多数の微細な気泡が放出され、放出された気泡は
原水中の浮遊懸濁粒子や油滴の界面に付着して浮上する
。浮遊懸濁粒子や油滴が微細な場合は、さらに凝集剤を
注入してフロックを形成させた後、前述の微細気泡をこ
のフロックに付着させて浮上せしめる。このようにして
浮上させた浮遊懸濁粒子や油滴を集め、系外に除去する
ことにより良好な清澄水を得ることができる。従来型の
加圧浮上分離法のうち、処理水の一部を循環させ、この
循環水を浮上分離装置に戻す方法のブロックフローを第
１図に示す。

加圧浮上分離法は沈澱法と比較すると、処理時間が短く
、しかも装置をコンパクトにてきると言われているが、
それはそれぞれの装置の沈澱槽と浮上槽における滞留時
間や大きさのみを比較した場合であって、加圧浮上分離
装置には実際上、懸濁粒子や油滴の凝集に要する凝集槽
、加圧水を作る加圧槽が必要である。これら装置におけ
る所要時間を考慮すると、下表の如く、両者の処理時間
は大差がない。

従って、水処理において加圧浮上分離法を採用して従来
よりも高性能なものにするためには、より効率の高い凝
集法、浮上法、加圧法を考えなければならない。とりわ
け、浮上分離法におけるフロック形成後の原水と循環水
の接触を適切に行わないと、フロックの破壊や原水と循
環の接触効率の低下により、浮遊懸濁粒子や油滴が系外
に流出する等の問題か生起する。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は原水供給ノズルと循環水供給ノズル
より流入する液を受け入れるドラフトチューブを底部中
央部に立設し、上部にスカム掻き取り機とスカム排出口
を設け、下部に処理排水出口を設けた浮上分離槽であっ
て、前記原水供給ノズルを該ドラフトチューブの下部中
心部に取り付け、かつ前記循環水供給ノズルを該ドラフ
トチューブ周辺内部のチューブ水平接線方向に導入する
ことを特徴とする浮上分離槽を提供するものである。

浮上分離法による浮遊懸濁物や油分の除去率を考えると
、浮上分離槽における原水供給ノズルおよび循環水供給
ノズルの位置関係は重要な因子である。従来の装置にお
ける両ノズルの位置は、浮上分離装置内に設けられたド
ラフトチューブ等の部分に同方向、同位置等であるか、
本発明者らは原水供給ノズルを浮上分離装置内に設けら
れた該ドラフトチューブの下部中心部に設け、循環水供
給ノズルを該ドラフトチューブ周辺内部のチューブ水平
接線方向に導入すると、浮遊懸濁物や油分の除去率が高
くなることを見出した。

これに関連して、本発明者らは攪拌槽、攪拌機を使用し
ないで極めて短時間で急速および緩速攪拌する方法とし
て、ループ状のチューブを使用することが有効であるこ
とを既に見出している（特願平１−３１０５３９号明細
書）。すなわち該チューブに原水を流し、そのチューブ
内に凝集剤を添加する方法である。この方法によれば、
急速攪拌は約１０秒、緩速攪拌は約１分という短時間で
微細な浮遊懸濁物や油滴を十分に凝集させること□　　
ができる。原水中の浮遊懸濁物や油分などを配管内にて
凝集させる方法として、上下にＵターンさせる方法もあ
るが、チューブをループ状に巻き、この中に原水と凝集
剤を通過させることにより優れたフロックを形成させる
ことかより望ましい。

ループ状フロック形成管は、好ましくは内径の小さい第
１のチューブと該チューブに接続する内径の大きい第２
のチューブよりなるものを用い、急速攪拌および緩速攪
拌を行う。この攪拌の条件は下記に示す通りである。

急速攪拌　　Ｇ　＝　１．５００〜２．０００／ｓｅｃ
。

Ｔ　＝　５〜１５ｓｅｃ。

緩速撹拌　　Ｇ　＝　１００〜３００／ｓｅｃ。

Ｔ　＝　６０ＳｅＣ。

ここで、Ｇ＝速度勾配　　（１／ｓｅｅ、　）Ｔ＝滞留
時間　　（ｓｅｅ、　） Ｇ　＝　ｆ　（Ｒｅ／Ｄ　ｏ　ＸΔＰ−ｇ／Ｌ）Ｒｅ＝
レイノルズ数 Ｄ＝管　　　径　　　（ｍ） ρ＝原流体密度　（ｋｇ／ｍ２） ΔＰ＝圧力損失　　（ｋｇ−ｗ／ｍ”）Ｌ＝管　　長　
　　（ｍ） ｇ＝重力換算係数（９，８ｋｇ−ｍ／ｋｇ−ｗ−ｓｅｅ
２）本発明の浮上分離槽は、従来の加圧浮上分離装置と
は異なったものであり、その１例を第２図により説明す
る。

浮遊懸濁物や油分を含有する原水１は原水供給ポンプ２
を通り配管を流れ、凝集剤槽３より凝集剤供給ポンプ４
を通ってきた凝集剤と混合したのち、例えばループ状フ
ロック形成管５に導入される。ここで、ループ状フロッ
ク形成管５の断面は通常円形であるが、楕円形や四隅に
Ｒをとった四角形でもよい。また、ループ状フロック形
成管５は、単独で組み立ててもよいが、浮上分離槽６の
周囲に巻きつけてもよい。さらに、ループ状フロック形
成管５は、２種類の異なる内径を存するチューブで形成
するのが好ましい。急速攪拌を行う第１のチューブの内
径は小さく、速度勾配Ｇ値を１、５００〜２．０００ｓ
ｅｃ””とし、滞留時間Ｔを５〜１５ｓｅｃ。

とする。続いて、緩速攪拌を行う内径の大きい第２のチ
ューブに接続する。この第２のチューブ内の速度勾配Ｇ
値を１００〜３００ｓｅｃ−’とし、滞留時間Ｔを約６
０ｓｅｃ、とする。ここで、急速攪拌の速度勾配Ｇ値か
１．５００ｓｅｃ−’未満であると、混合が不十分であ
り、２．０００ｓｅｃ−’を超える攪拌は、経済性の点
で問題がある。また、緩速攪拌の速度勾配Ｇ値か１００
５ｅｃ−’未満であると、フロックの形成が不十分とな
り、３００ｓｅｃ−’を超えると、逆に生成したフロッ
クが破壊されてしまう。

ループ状フロック形成管５を出た原水は、次いで浮上分
離槽６内にあるドラフトチューブ８内の原水供給ノズル
１０を通り、浮上分離槽６本体に供給される。この原水
供給ノズル１０は、ドラフトチューブ８の下部中心部に
導入するが、ノズルは上向きまたは下向きのいずれてあ
っても差し支えない。また、本発明においてドラフトチ
ューブ８の大きさは特に限定されないが、通常２００ｍ
ｍ〜１５００ｍｍの内径のものが使用される。

ドラフトチューブ８内には微小気泡と凝集フロックが混
在し、気泡の付着した凝集フロックは浮上分離槽６の上
方へ浮上する。凝集フロックは上昇した後、浮上分離槽
６の表面にて回転スカム掻き取り機７により掻き取られ
、スカム９として槽外へ排出される。

処理水排出口１）は、浮上分離槽６の下部に設けられて
おり、処理水はここを通り処理水槽１２に入り、処理水
１３として系外へ排出されるが、一部は循環水１４とし
て使用される。循環水量は通常、原水量の２０〜６０％
程度が適当である。

循環水１４の目的は、ガス（通常は空気）を加圧し溶解
せしめ、浮上分離槽６に入る前に減圧して溶解したガス
を微小気泡として取り出すことである。加圧の方法とし
ては、加圧ポンプ１６の吸引側より空気１５を吸引する
方法かとられるが、大規模装置の場合はコンプレッサー
１７を使用して、加圧ポンプ吐出側に空気を供給しても
よい。

導入する空気量は通常、空気量／循環水量＝０．１であ
り、圧力は５　ｋｇ／ｃｆｆｌ・Ｇを標準とする。加圧
された循環水１４は、例えばＵ字型加圧管１８に導入さ
れ、配管内を上下に移動しながら通過する間に気泡が効
率よく水に溶解する。管内流速は０、２１）Ｉ／Ｓｅｅ
、以上とするのが望ましい。一般に、これ以下の流速で
は効率のよい空気の溶解が行われない。また、管内の滞
留時間は４５〜９０ｓｅｃ、て十分であり、これは通常
の加圧槽の滞留時間１〜５分と比べ大巾に短縮すること
ができる。加圧された循環水は、気液分離槽１９に導入
され、余剰空気は空気抜き弁２０より系外に排出される
。余剰空気が無くなった加圧循環水２１は、減圧弁２２
を通り循環水供給ノズル２３に導かれる。

循環水供給ノズル２３は、ドラフトチューブ８周辺内部
のチューブ水平接線方向に導入する必要がある。原水供
給ノズルｌＯおよび循環水供給ノズル２３を、このよう
な配置以外の方法、例えば両ノズルを共にドラフトチュ
ーブ８の中心もしくは周辺に設置すると、ドラフトチュ
ーブ８内で著しい対流現象が生じ、フロックの破壊を引
き起こすこととなる。原水供給ノズル１０と循環水供給
ノズル２３の位置関係については、原水供給ノズル１０
の下方５０＋ａｍから上方５００ｍｍの範囲に循環水供
給ノズル２３を位置させるのが、経済的にもフロックの
破壊防止の面からも望ましい。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例により説明する。

実施例１ 本発明の浮上分離槽を使用して、レストランから排出さ
れる含油排水を処理し、透明な浮上槽内に設置した透明
なポリ塩化ビニル製のドラフトチューブ内の微細気泡の
状態を観察した。実験装置の概要および実験条件は、以
下の通りである。

実験装置の概要 ・浮上槽 容積　　　１．１６ｒｎ” 寸法　　　０．８６ｍ　（φ）×２、Ｏｍ　　（Ｈ）・
ドラフトチューブ 寸法　　　０．２９ｍ　（φ）　ｘ　１．Ｏｍ（Ｈ）・
ノズル径 原水供給ノズル径　　　　６７ｍｍ　（φ）循環水供給
ノズル径　　　１３Ｍ（φ）原水供給ノズルの位置は、
ドラフトチューブの中心部で底部から１５０ｍｍの位置
に、上向き方向に液が流出するように設置した。また、
循環水供給ノズルはドラフトチューブの周辺に水平の接
線方向に流出するように設置した（第３図ｆａ）および
第３図（ｂ）参照）。さらに、循環水供給ノズルの導入
位置の水準は、底部から５０ｍｍ、　　１５０ｍｍ。

４５０鴫、５５０−と変化させた。

実験条件 原水（処理水）の流量　　　５Ｍ／ｈｒ循環水の流量　
　　　　　１．５ｒｎ’／ｈｒ原水流速　　　　　　　
　０．４ｍ　／ｓｅｅ循環水の流速　　　　　　３．１
ｍ／ｓｅｅ以上の実験で、循環水供給ノズルの導入位置
の水準が底部から５５０ｍｍの場合を除き、いずれも良
好な現象（フロックの破壊がなく、廻りからフロックを
包み込むような現象）か見られた。循環水供給ノズルの
導入位置の水準が底部から５５０ｍｍの位置の場合には
、原水中の一部のフロックが沈降する現象が見られた。

比較例 実施例と同様の実験において、実験装置の原水供給ノズ
ルおよび循環水供給ノズルの位置をドラフトチューブの
中心にし、原水供給ノズルを循環水供給ノズルの上方も
しくは下方とした場合、さらには原水供給ノズルおよび
循環水供給ノズルからの液の吹き出し方向についても上
方向もしくは下方向とした場合について検討してみた。

その結果、いずれの場合もドラフトチューブ内での対流
現象か多く認められ、原水中のかなりの量のフロックが
破壊されることか観察された。

〔発明の効果〕

本発明の浮上分離槽を用いて加圧浮上分離法を行う場合
、原水供給ノズルと循環水供給ノズルの位置関係を工夫
したことにより、原水から浮遊懸濁物や油分を除去する
能力を向上させるためのフロックの破壊防止が著しく改
善された。従って、本発明の浮上分離槽を用いれば、原
水を短時間に効率よく処理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の装置を用いる加圧浮上分離法のブロッ
クフローを示す。第２図は、本発明の浮上分離装置を用
いる加圧浮上分離法のフローシートを示す。第３図（ａ
）および（ｂ）は、本発明の浮上分離槽のドラフトチュ
ーブ内の原水供給ノズルと循環水供給ノズルの位置関係
を示す。 ｌ原水、２原水供給ポンプ、３凝集剤タンク。 ４凝集剤供給ポンプ、５ループ状フロツク形成管。 ６浮上分離槽、７回転スカム掻き取り機、８ドラフトチ
ユーブ、９スカム、１０原水供給ノズル。 １）処理水排出口、１２処理水槽、１３処理水１）４循
環水、１５空気、１６加圧ポンプ、１７コンプレツサー
、１８Ｕ字型加圧管、１９気液分離槽、２０空気抜き弁
、２１加圧循環水、２２減圧弁、２３循環水供給ノズル 特許出願人　千代田化工建設株式会社 呈￥否 第３図（ａン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原水供給ノズルと循環水供給ノズルより流入する
   液を受け入れるドラフトチューブを底部中央部に立設し
   、上部にスカム掻き取り機とスカム排出口を設け、下部
   に処理排水出口を設けた浮上分離槽であって、前記原水
   供給ノズルを該ドラフトチューブの下部中心部に取り付
   け、かつ前記循環水供給ノズルを該ドラフトチューブ周
   辺内部のチューブ水平接線方向に導入することを特徴と
   する浮上分離槽。