JPH07289812A

JPH07289812A - 固液分離装置

Info

Publication number: JPH07289812A
Application number: JP6083472A
Authority: JP
Inventors: Taiji Funakoshi; 越泰司船; Masayuki Kojima; 島正行小; Hitoshi Kawajiri; 尻斉川; Hirobumi Yamamoto; 本博文山
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1994-04-21
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 1995-11-07
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: JP3191559B2

Abstract

(57)【要約】【目的】短時間で濾材の洗浄を行うことができ、しかも
設備動力が小さいのでランニングコストの安価な固液分
離装置を提供する。【構成】処理槽１２内の縦方向に、浮上濾材層２２の層
高（Ｈ）に対して層幅（Ｗ）が所定比率になるように隔
壁４４を設け、旋回流用エア配管４６で隔壁４４で仕切
られる処理槽１２の各エリアＡ、Ｂ、Ｃ内に旋回流を発
生させ、濾材２０に付着した固体成分を洗浄剥離する。
即ち、隔壁４４で処理槽１２内を複数のエリアに区分け
することにより、処理槽１２内全体に万遍なく旋回流を
発生させ、この旋回流により浮上濾材層２２の濾材２０
を旋回させることにより濾材２０相互の摩擦或いは濾材
２０と隔壁４４や処理槽壁１２Ａとの摩擦による剪断
力、及び水流による剪断力を発生させることができる。
これにより、濾材２０に付着した固体成分を効果的に洗
浄剥離することができる。特に、浮上濾材層２２の層高
に対して層幅が０．３〜１．６になるように、好ましく
は０．７〜１．２になるように隔壁４４を設けると、そ
の洗浄効果を極めて大きくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明は固液分離装置に係り、特に
浮上濾材を使用して公共下水等の大容量の廃水を処理す
るために、大型の処理槽を有する固液分離装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の固液分離装置は、実公昭
５６─２０００７号公報に見られる固液分離装置があ
る。この固液分離装置は、処理槽の底部から上向流で流
入させた被処理原水中の固体成分を、処理槽内に配置さ
れ前記被処理原水より比重の小さな多数の粒状の濾材で
形成された浮上濾材層で濾過し、処理水として槽外の排
出する。そして、濾材の洗浄時には、前記浮上濾材層の
下方に配置した筒体内に設けた機械的攪拌装置により処
理槽内の被処理原水を攪拌して前記濾材を移動させて濾
材に付着した固体成分を剥離する。

【０００３】しかし、機械的攪拌装置は、強力な攪拌力
で濾材を移動させるので、洗浄効果は大きいものの、攪
拌装置のインペラーと濾材との衝突により濾材が破損し
易いという欠点がある。この接触を防止するために、例
えば濾材を支持する網目状の支持棚等を設けて攪拌装置
位置まで濾材が下方移動しないようにすることが考えら
れるが、濾材から分離した固形成分を含む洗浄排水を処
理槽の下方から排出する際に処理槽の水位が下がった場
合、攪拌により離間した濾材同志が支持棚上で再び濾過
層を形成してしまい、洗浄排水中の固体成分が再び濾材
に付着してしまう欠点がある。また、大型の固液分離装
置になると、大容量の攪拌装置を多数設置する必要があ
り、設備動力が莫大になり、ランニングコストが嵩むと
いう欠点がある。

【０００４】また、機械的攪拌装置の代わりに浮上濾材
層の下方に曝気装置を設けて、浮上濾材層全面に向けて
エアを曝気し、浮上濾材層の間をエアを上昇させること
によりエアの剪断力で濾材に付着した固体成分を剥離す
るようにした曝気洗浄方式の固液分離装置もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、曝気洗
浄方式の固液分離装置の場合、浮上濾材層内を上昇する
エアの剪断力により濾材に付着した固体成分を剥離する
ので、効果的に剥離するためには、濾材層全体に満遍な
くエアを通過させる必要があり、多量のエアを必要とす
る欠点がある。また、エアは浮上濾材層内の抵抗の少な
い部分を通過しようとするためにエアの偏流が発生しや
すく、浮上濾材層全体の洗浄が完了するまでに長時間を
要するという欠点がある。特に、大型の固液分離装置
は、濾材層全体に満遍なくエアを通過させることが難し
い。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、浮上濾材を用いた大型の処理槽の場合でも、短
時間で濾材の洗浄を効果的に行うことができ、しかも設
備動力が小さいのでランニングコストの安価な固液分離
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
する為に、処理槽内に上向流で流入させた被処理原水中
の固体成分を、処理槽内に配置され前記被処理原水より
比重の小さな多数の網目状成形体の濾材で形成された浮
上濾材層で濾過分離してから濾過水を槽外に排出する固
液分離装置に於いて、前記処理槽内の縦方向に、前記浮
上濾材層の層高に対して層幅が所定比率になるように隔
壁を設けると共に、前記浮上濾材層の下方に、前記被処
理原水中にエアを噴出させるエア噴出手段を設け、前記
隔壁で仕切られる前記処理槽の各エリア内に前記エア噴
出手段で旋回流を発生させて、前記濾材に付着した固体
成分を洗浄剥離することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、処理槽内の縦方向に、浮上濾
材層の層高に対して層幅が所定比率になるように隔壁を
設け、エア噴出手段で前記隔壁で仕切られる処理槽の各
エリア内に旋回流を発生させて、濾材に付着した固体成
分を洗浄剥離するようにした。即ち、隔壁で処理槽内を
複数のエリアに区分けすることにより、処理槽内の各エ
リアごとに旋回流を発生させ、この旋回流により浮上濾
材層の濾材を転動旋回させることにより濾材相互の摩擦
或いは濾材と隔壁や処理槽壁との摩擦、並びに気泡との
接触による剪断力、及び水流による剪断力を発生させる
ことができる。これにより、濾材に付着した固体成分を
効果的に洗浄剥離することができる。特に、浮上濾材層
の層高に対して層幅が０．３〜１．６になるように、好
ましくは０．７〜１．２になるように隔壁を設けると、
その洗浄効果を極めて大きくすることができる。

【０００９】また、前記各エリア内の縦方向に、前記旋
回流の流れを案内するガイド通路を形成すると、旋回流
により上昇移動する濾材と、下降移動する濾材とが接触
しないので、旋回流の流れ抵抗が小さくなる。これによ
り、少ないエア量で旋回流を発生させることができるの
で、エアを発生するための動力を低減できる。また、前
記エア噴出手段は旋回流発生機能と濾材層全面にエアを
曝気する曝気機能を有し、旋回流により前記濾材に付着
した固体成分を被処理原水中に剥離したら、前記浮上濾
材層全面に向けてエアを曝気しながら前記被処理原水を
処理槽の下部から槽外に排出するようにした。この曝気
効果により、旋回流で濾材から剥離した固体成分を多く
含む被処理原水を処理槽の下部から排出する際に、固体
成分が濾材に再び付着するのを防止することができる。

【００１０】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る固液分離
装置１０の好ましい実施例について詳説する。図１は、
本発明の固液分離装置１０の第１実施例を説明する縦断
面図であり、図２は固液分離装置を上方から見た上面図
である。但し、図２において、浮上濾材層を省略して示
した。

【００１１】処理槽１２は上部が四角形状に形成される
と共に、底部が四角錘状に形成される。そして、処理槽
１２内の上端部及び底部には、網目構造に形成された上
部スクリーン１４及び下部スクリーン１６が処理槽１２
内を横断して配設される。また、上部スクリーン１４の
下側には、被処理原水１８より比重の小さな多数の網目
状成形体、例えば図３に示す形状の濾材２０（空隙率８
０％以上、見かけ比重１以下）が被処理原水１８中に浮
いた状態で係止されて浮上濾材層２２を形成している。
また、処理槽１２内の底部には、配管２４の開口が設け
られ、配管２４は処理槽１２の下端を貫通して槽１２外
に延設されると共に、途中で二方に分岐される。二方に
分岐された一方は原水弁２６を介して原水配管２８に接
続されると共に、他方は排出弁３０を介して濾材２０を
洗浄して固体成分濃度が高くなった洗浄排水３１を排出
する排出配管３２に接続される。また、前記配管２４開
口の上方には、処理槽１２内に流入した被処理原水１８
を処理槽１２全域に分散させる分散板３４が設けられ
る。これにより、原水配管２８及び配管２４を通って処
理槽１２内の底部に流入した被処理原水１８は、分散板
３４により分散され、上向流となって処理槽内を上昇す
る。また、処理槽１２上端部には浮上濾材層２２で濾過
されて浄化された処理水３６の溢流口３８が形成され、
溢流口３８から溢流した処理水３６はトラフ４０に溢流
し、処理水配管４２を通って次に処理工程等に送水され
る。

【００１２】また、処理槽１２内には、浮上濾材層２２
の層高（Ｈ）に対して層幅（Ｗ）が０．３〜１．６にな
るように、上部スクリーン１４から下部スクリーン１６
近傍まで縦方向に隔壁４４が配設される。この隔壁４４
により形成される３つのエリアＡ、Ｂ、Ｃ同志は、隔壁
４４の上端と下端で連通される。また、浮上濾材層２２
の下方で各エリアＡ、Ｂ、Ｃの略中央位置には、隔壁４
４に平行（図２参照）に旋回流用エア配管４６、４６、
４６が配設され、この旋回流用エア配管４６には多数の
エア噴出ノズル４８（図２参照）が形成されている。ま
た、旋回流用エア配管４６の両側には、全面曝気用エア
配管５０、５０、５０が旋回流用エア配管４６に平行に
配設され、この全面曝気用エア配管５０にも多数のエア
噴出ノズル５２が形成される。また、旋回流用エア配管
４６及び全面曝気用エア配管５０は、それぞれのエア供
給配管５４、５６を介して図示しないコンプレッサーに
接続されると共に、それぞれのエア供給配管５４、５６
には旋回流用エア弁５８及び全面曝気用エア弁６０が設
けられる。

【００１３】次に、上記の如く構成された本発明の固液
分離装置１０の作用を説明する。先ず、濾過操作につい
て説明すると、濾過操作は排出弁３０を閉じた状態で、
原水弁２６を開く。これにより、原水配管２８及び配管
２４を通って処理槽１２内の底部に流入した被処理原水
１８は、分散板３４により分散された後、大きな夾雑物
が下部スクリーン１６で除去され処理槽１２内全域に上
向流となって上昇する。処理槽１２内を上昇する被処理
原水１８は、浮上濾材層２２で濾過され、上部スクリー
ン１４を通って、溢流口３８から処理水としてトラフ４
０に溢流する。そして、被処理原水１８中の固体成分
は、浮上濾材層２２を通過する際に濾材２０に捕捉され
て除去される。

【００１４】次に、濾過操作を続けているうちに、濾材
２０に付着する被処理原水中の固体成分が多くなり、濾
材２０の濾過能力が低下した場合の濾材洗浄操作につい
て説明する。濾材洗浄操作は、先ず、原水弁２６を閉じ
て被処理原水１８が処理槽１２内に流入しないようにす
る。次に、排出弁３０を開いて処理槽１２内の水面を上
部スクリーン１４の下側位置まで下げる。処理槽１２内
の水面が下がったら、排出弁３０を閉じる。処理槽１２
内の水面を下げる理由は、濾材２０の洗浄時に濾材２０
から剥離した固体成分が処理水３６と共にトラフ４０に
溢流しない為である。次に、旋回流用弁５８を開いて旋
回流用エア配管４６のエアノズル４８から浮上濾材層２
２に向けてエアを噴出させる。噴出したエアは図４に示
すように、各エリアＡ、Ｂ、Ｃの中央部に被処理原水１
８の上昇流を発生させる。この上昇流は水面に達して左
右に分かれ、処理槽１２の壁面１２Ａ又は隔壁４４に衝
突して沈み込み下降流となって流れ、各エリアＡ、Ｂ、
Ｃ内に旋回流を形成する。そして、浮上濾材層２２の濾
材２０は旋回流に乗って移動する。このように、隔壁４
４で処理槽１２内を複数のエリアＡ、Ｂ、Ｃに区分けす
ることにより、各エリアＡ、Ｂ、Ｃに旋回流が発生する
ので、処理槽１２内全体に満遍なく旋回流を発生させる
ことができる。この旋回流による濾材２０の移動におい
て、各エリアＡ、Ｂ、Ｃの中央部を上昇移動する濾材２
０と処理槽１２の壁面１２Ａ或いは隔壁４４の近傍を下
降移動する濾材２０との間の境界面には剪断力が発生
し、この剪断力により、濾材２０に付着した固体成分が
擦られて剥離する。また、処理槽１２の壁面１２Ａや隔
壁４４近くを下降移動する濾材２０ほど接触抵抗が大き
くなるので、同じ下降移動する濾材２０でも、壁面１２
Ａや隔壁４４に近いほど移動速度が遅くなる。これによ
り、濾材２０の移動速度にズレが発生するため剪断力が
生じ、この剪断力により濾材２０に付着した固体成分が
剥離し易くなる。更に、各エリアＡ、Ｂ、Ｃ内の中央部
を激しく噴出上昇する気泡の効果によって濾材２０の内
部や網目の間に捕捉されている固体成分は剥離し、同時
に、旋回流によって生じる剪断力によっても濾材２０に
付着した固体成分が剥離される。そして、一定時間、濾
材２０を旋回移動させることにより、濾材２０は満遍な
く剪断力を受ける。濾材２０から固体成分を剥離するた
めの洗浄時間は、旋回流速度と濾材２０が旋回流により
旋回する循環回数により決まるが、通常は、３〜７分程
度が適当である。

【００１５】このように、本発明の固液分離装置によれ
ば、処理槽１２内の縦方向に、浮上濾材層２２の層高に
対して層幅が所定比率になるように隔壁４４を設け、旋
回流用エア配管４６のエアノズル４８から隔壁４４で仕
切られる処理槽１２の各エリアＡ、Ｂ、Ｃ内に旋回流を
発生させて、濾材２０に付着した固定成分を洗浄剥離す
るようにしたので、濾材２０に付着した固体成分を短時
間で効果的に洗浄剥離することができる。特に、浮上濾
材層２２の層高に対して層幅が０．３〜１．６になるよ
うに隔壁４４を設けると、その洗浄効果を極めて大きく
することができる。即ち、図５は、浮上濾材層２２の層
高（Ｈ）に対する層幅（Ｗ）の比（Ｈ／Ｗ）と、濾材２
０の洗浄率（％）との関係を示したもので、曲線１は旋
回流用エア配管４６から噴出するエア量を、３５Ｎｍ³
／濾材ｍ³・時間で行った結果である。図５から明らか
なように、Ｈ／Ｗが０．３〜１．６の間で洗浄率８０％
以上の極めて高い洗浄効果が得られた。また、曲線２
は、エア量を２５Ｎｍ³／濾材ｍ³・時間で行った結果
であり、曲線３は、エア量を５０Ｎｍ³／濾材ｍ³・時
間で行った結果である。この結果から、洗浄率８０％以
上となるＨ／Ｗは、エア量により変化するが、Ｈ／Ｗを
０．７〜１．２になるように隔壁４４を設けると、エア
量が多少変わっても洗浄率８０％以上を維持することが
できる。

【００１６】次に、濾材２０を旋回移動させて固体成分
を剥離したら、図６に示すように、旋回流用弁５８及び
全面曝気用弁６０の両方を開いて浮上濾材層２２全面に
向けてエアを曝気しながら、排出弁３０を開いて、濾材
２０を洗浄して固体成分濃度の高くなった洗浄排水３１
を排出管３２に排出する。この全面曝気により、濾材２
０から剥離した固体成分が再び濾材２０に付着すること
なく、洗浄排水３１を排出管３２に排出させることがで
きる。

【００１７】次に、図７及び図８に従って、本発明の固
液分離装置の第２実施例を説明する。第１実施例と同じ
部材や装置は同符号を付して説明する。第２実施例は、
旋回流用エア配管４６の上方に、旋回流用エア配管４６
に沿って縦方向に一対のガイド板６２、６２を配設し
た。これにより、旋回流により上昇移動する濾材２０
と、下降移動する濾材２０とが接触しないので、旋回流
の流れ抵抗が小さくなる。従って、少ないエア量で旋回
流を発生させることができるので、エアを発生するため
の動力を低減できランニングコストを削減することがで
きる。

【００１８】また、上昇移動する濾材２０と下降移動す
る濾材２０との間の剪断力がなくなる代わりに、ガイド
板６２と濾材２０との間に、新たな剪断力が発生するの
で、洗浄効果は第１実施例と同様の結果を得ることがで
きる。尚、処理槽１２に配設する隔壁４４としては、パ
ンチングプレートのように、多数の孔が形成されたもの
でもよい。この場合には、その孔を被処理原水１８が通
過し、各エリアＡ、Ｂ、Ｃ内の圧力を均等に維持するこ
とができるので、各エリアＡ、Ｂ、Ｃ内に均等にエアを
噴出し易くなる。また、図８において、ガイド板６２は
旋回流用エア配管４６及び全面曝気用エア配管５０に沿
って平行に設けられているが、更に、前記ガイド板６２
に直交するガイド板（図示せず）を設け、上面から見た
場合に格子状にすることができる。これによって、エア
の噴出量の片寄り（通常、エアの吐出圧はエア発生源か
ら遠のくに従って小さくなるため）よる濾材２０の片寄
り及び堆積を防止することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の固液分離
装置によれば、処理槽内の縦方向に、浮上濾材層の層高
に対して層幅が所定比率になるように隔壁を設け、エア
噴出手段で前記隔壁で仕切られる処理槽の各エリア内に
旋回流を発生させるようにしたので、濾材に付着した固
体成分を短時間で効果的に洗浄剥離することができる。
特に、浮上濾材層の層高に対して層幅が０．３〜１．６
になるように、好ましくは０．７〜１．２になるように
隔壁を設けると、その洗浄効果を極めて大きくすること
ができる。

【００２０】また、前記各エリア内の縦方向に、前記旋
回流の流れを案内するガイド通路を形成するようにし
た。これにより、少ないエア量で旋回流を発生させるこ
とができるエアを発生するための動力を低減できるの
で、ランニングコストを削減できる。また、エア噴出手
段は旋回流発生機能と濾材層全面にエアを曝気する曝気
機能を有し、旋回流により前記濾材に付着した固形成分
を被処理原水中に剥離したら、前記浮上濾材層全面に向
けてエアを曝気しながら前記被処理原水を処理槽の下部
から槽外に排出するようにした。この曝気効果により、
旋回流で濾材から剥離した固体成分を多く含む被処理原
水を処理槽の下部から排出する際に、固体成分が濾材に
再び付着するのを防止することができる。

【００２１】このように、本発明によれば、浮上濾材を
用いた大型の処理槽の場合でも、短時間で濾材の洗浄を
効果的に行うことができ、しかも設備動力が小さいので
ランニングコストの安価な固液分離装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固液分離装置の第１実施例を説明
する縦断面図

【図２】第１実施例における固液分離装置上方から見た
上面図で、浮上濾材層を省略した図

【図３】濾材の一例を示した斜視図

【図４】本発明の固液分離装置による濾材の洗浄操作に
おける旋回流を説明する説明図

【図５】浮上濾材層の層高（Ｈ）に対する層幅（Ｗ）の
比（Ｈ／Ｗ）と、濾材の洗浄率との関係を説明する説明
図

【図６】本発明の固液分離装置による濾材の洗浄操作に
おける全面曝気を説明する説明図

【図７】本発明に係る固液分離装置の第２実施例を説明
する縦断面図

【図８】第２実施例における固液分離装置上方から見た
上面図で、浮上濾材層を省略した図

【符号の説明】

１０…固液分離装置１２…処理槽１２Ａ…処理槽の壁面１４…上部スクリーン１６…下部スクリーン１８…被処理原水２０…濾材２２…浮上濾材層２６…原水弁２８…原水配管３０…排出弁３２…排出配管３４…分散板３６…処理水３８…溢流口４０…トラフ４４…隔壁４６…旋回流用エア配管４８、５２…エアノズル５０…全面曝気用エア配管５８…旋回流用エア弁６０…全面曝気用エア弁６２…ガイド板Ａ、Ｂ、Ｃ…隔壁で仕切られるエリア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小島正行東京都千代田区内神田１丁目１番14号日立プラント建設株式会社内 (72)発明者川尻斉東京都千代田区内神田１丁目１番14号日立プラント建設株式会社内 (72)発明者山本博文東京都千代田区内神田１丁目１番14号日立プラント建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理槽内に上向流で流入させた被処理原水
中の固体成分を、処理槽内に配置され前記被処理原水よ
り比重の小さな多数の網目状成形体の濾材で形成された
浮上濾材層で濾過分離してから濾過水を槽外に排出する
固液分離装置に於いて、前記処理槽内の縦方向に、前記浮上濾材層の層高に対し
て層幅が所定比率になるように隔壁を設けると共に、前
記浮上濾材層の下方に、前記被処理原水中にエアを噴出
させるエア噴出手段を設け、前記隔壁で仕切られる前記処理槽の各エリア内に前記エ
ア噴出手段で旋回流を発生させて、前記濾材に付着した
固体成分を洗浄剥離することを特徴とする固液分離装
置。
【請求項２】前記所定比率が０．３〜１．６になるよう
に、好ましくは０．７〜１．２にすることを特徴とする
請求項１の固液分離装置。
【請求項３】前記各エリア内の縦方向に、前記旋回流の
流れを案内するガイド通路を形成したことを特徴とする
請求項１の固液分離装置。
【請求項４】前記エア噴出手段は旋回流発生機能と濾材
層全面にエアを曝気する曝気機能を有し、旋回流により
前記濾材に付着した固体成分を被処理原水中に剥離した
ら、前記浮上濾材層全面に向けてエアを曝気しながら前
記被処理原水を処理槽の下部から槽外に排出することを
特徴とする請求項１の固液分離装置。