JPH0889939A - 気泡の浮力を利用した浮上分離方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種産業廃水または有機物などの分離回収を
効率よく実施することのできる気泡の浮力を利用した浮
上分離方法およびその装置を提供する。 【構成】 浮上分離槽に被処理水を送入すると共に空気
を添加して分散溶解した水を圧入し浮上分離処理するに
当り、前記のように空気を分散溶解すべき圧入水として
上記浮上分離槽における垂直状壁面部分の中間部から半
処理水を抜取り循環使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は気泡の浮力を利用した浮
上分離方法およびその装置に係り、各種産業廃水または
有機物などの分離回収を効率よく実施することのできる
浮上分離方法およびその装置を提供しようとするもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】各種産業施設から発生する廃水などを処
理し、油類などをも含む有機物を分離回収する手法とし
て加圧方式は従来から知られている。即ちこのような設
備としては大別して原水加圧方式と処理水加圧方式とが
あるが、前者は浮上分離槽に供給される原水を加圧送入
するものであり、後者は浮上分離槽に設けられた処理水
集収管からの処理水を水位調整槽を介して浮上分離槽に
循環加圧して送入するものである。

【０００３】何れにしても浮上分離槽に送入される原水
または処理水は加圧ポンプの吸込み側で大気吸引管によ
って吸引される大気と共に空気溶解槽に圧入され溶解さ
れてから分離槽に供給され、溶存空気は微細気泡を発生
し上部に放出される。即ち被処理水と微細気泡との混合
水が水面に上昇する間に廃水のような被処理水に懸濁す
る固形分や油分のような粘稠物に微細気泡が付着し、水
面に到達すると混合水は放射状に水平方向へ流れ、その
間に浮上物と水が分離し、この分離浮上物が掻寄せ板に
よって掻寄せられ、スカムホッパーに落し込まれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したような従来技
術によるものは理論的には適切な浮上分離をなし得る如
くであるとしても浮上分離処理における除去率は必ずし
も好ましいものでない。即ちこのような浮上分離設備に
おける除去率を高めるためには凡ゆる固形物に均一且つ
浮力充分に微細気泡を付着させることが必要となる。つ
まりこのためには先ず一定量の水に多量の空気を溶解す
べきこととなるが、空気は水に溶け難く、溶解度は小さ
い。

【０００５】例えば大気圧下に於て空気の常温純水（２
０℃）に対する飽和溶解量は１8.３リットル／m³と小さ
く、廃水に対する飽和溶解量はこの８０〜９０％であ
り、加圧下では溶解量は絶対圧力に比例する。つまり、
加圧ポンプ５の吐出圧力が３kgf/cm² のとき廃水に溶解
する空気量は飽和度９０％、廃水の純水に対する溶解度
補正係数0.８５として 0.９×0.８５×（３＋１）×１8.３リットル／m³＝５６
リットル／m³ であって、実用的には廃水量の5.６％しか溶けない。

【０００６】然して斯うした浮上分離装置の除去率を高
めるためには、あらゆる固形物に万遍なく浮力十分に微
細気泡を付着させることが必要であるが、そのように微
細気泡を充分に付着させるためには一定量の水に多量の
空気を溶解すべきであるところ、上記したように空気は
水に溶けにくい（溶解度が小さい）から多量に溶かすに
は、空気の分圧を高くすること、つまり加圧水圧力を高
くすべきである。然しこのように加圧水圧力を高くする
には加圧ポンプ動力を著しく大とすることとなり、設備
全般の強度を高めることとなって、電力費の増大や設備
費の増大を来し、操業的にも不利とならざるを得ない。
さらに下降流速が早過ぎると微細気泡が付着した固形物
あるいは油分の一部は下降流に同伴し分離効果が悪くな
るので、微細気泡が付着した固形物あるいは油分の浮上
速度以下の適正な流速を選ぶ必要があるなどの不利を伴
う。

【０００７】なお上記のような事情からして微細気泡を
充分に付着させることが必要であるが、この微細気泡は
あらゆる固形物に万遍なく一様に付着するわけではな
く、微細気泡の付着不十分な固形物が、下降流に同伴す
るので処理効果の向上を妨げ、また凝集剤を使用すれば
処理水加圧方式を採用せねばならず断面積は大きくなる
不利がある。

【０００８】またこのような浮上分離処理に当っては凝
集剤を用いることが、その効率を高める上において有効
であることは明かであり、一方処理水を加圧用水として
循環使用すること及び加圧条件下で空気と処理水を接触
させることが処理効率向上目的において好ましいもので
あるところ、前記のように原水加圧方式では凝集剤を含
有した処理水を加圧ポンプに吸引させると、折角形成さ
れたフロックが加圧ポンプ内において破壊され、効率低
下を避け得ない。これを避けるためには加圧ポンプの吐
出側高圧部に凝集剤の添加をする手段が考えられるが、
高圧下で原水と注入した凝集剤の混合攪拌による凝集反
応、フロックの成長などを実施するには装置は複雑にな
り取扱も面倒になるという不利がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
従来技術における課題を解決することについて検討を重
ねた結果、上記したような浮上分離処理に関して浮上分
離槽における加圧用水の抜取り循環を特定の関係とする
ことによって、適切にその課題を解決し、好ましい結果
を得ることに成功したものであって、以下の如くであ
る。

【００１０】（1) 浮上分離槽に被処理水を送入すると
共に空気を添加して分散溶解した水を圧入し浮上分離処
理するに当り、前記のように空気を分散溶解すべき圧入
水として上記浮上分離槽における垂直状壁面部分の中間
部から半処理水を抜取り循環使用することを特徴とする
気泡の浮力を利用した浮上分離方法。

【００１１】（2) 浮上分離槽の垂直状壁面部分におけ
る水深方向中間部分に抜取り集水管を設け、該抜取り集
水管に空気溶解槽と圧送ポンプを有し前記浮上分離槽に
おける抜取り集水管より水深方向下方に導入管を接続し
たことを特徴とする気泡の浮力を利用した浮上分離装
置。

【００１２】

【作用】浮上分離槽に被処理水を送入すると共に空気を
添加して分散溶解した水を圧入し浮上分離処理するに当
り、前記のように空気を分散溶解すべき圧入水として上
記浮上分離槽における垂直状壁面部分の中間部から半処
理水を抜取り循環使用することによって浮上分離槽の垂
直状壁面部分中間部より下方では抜取られた圧入水が引
抜かれた後の残部の廃水量のみによる下降流を形成し、
その下降流速を低減する。従って微細気泡の付着が不充
分な固形物ないし粘稠物であっても上記抜取り部より下
方に降下する確率が大幅に縮減し、水面と中間部の前記
抜取り位置との間には微細気泡の付着した固形物ないし
粘稠物が蓄積濃縮され、固形分ないし粘稠物に付着する
微細気泡の付着状態が平均且つ安定化する。即ち浮上す
る固形物を多く発生せしめ、分離効率が高められる。本
発明における浮上分離槽の垂直状壁面部分中間部とは浮
上分離槽において下部に漏斗状部分を形成したような場
合においても前記抜き取り位置の上方部分の垂直状壁面
部分（垂直縁に対し２０°以下のように傾斜してもよ
い）における水深の２５〜７５％、特に３０〜７０％、
好ましくは４０〜６０％の範囲である。

【００１３】前記のように浮上分離槽垂直状壁面部分の
中間部から半処理水を抜取って循環使用することにより
凝集剤を用いた処理においても該循環水にフロッグの形
成が実質的にない状態となり、従って加圧ポンプを用い
て空気溶解槽内における空気溶解の効率化を図ってもフ
ロッグの破壊が実質的にないことともなって凝集剤を添
加した効率的処理を適切に実施せしめる。

【００１４】

【実施例】上記したような本発明によるものの具体的な
実施態様を添付図面に示すものについて説明すると、先
ず本発明を実施するための装置の１例に関する全般的な
構成関係は図１に示す如くであって、浮上分離槽１の上
部には電動機３で駆動される浮上物掻き寄せ板２が設け
られていて該分離槽１の表面における浮上分離物をその
側方に設けられたスカムホッパー１３に掻き出すように
成っており、また分離槽１の中心部には内筒１２が設け
られ、該内筒１２の下部に導入管１１が開口されてい
る。

【００１５】前記導入管１１には廃水を供給する原水流
入管４と共に空気溶解槽７からの供給管９が減圧用弁１
０を介して送入されるように成っており、前記空気溶解
槽７には加圧ポンプ５が前置されて大気吸引管６と共に
加圧用水管２３からの処理水を送入し、しかも空気排出
弁８を有する排気管２０が設けられ、前記循環管２３は
空気分離槽１の中間部に設けられた集水管２２に連結さ
れている。

【００１６】集水管２２の１例は図２に示す如くであっ
て、浮上分離槽１内における中間位置において２股状に
分岐し、夫々の枝管の途中に管継手のチーズ２９を設け
ると共に末端にエルボ３０を備え、集水管２２の水深設
定位置において、均一に加圧用水を水面側から引抜ける
ように上向きに開口されている。

【００１７】前記した内筒１２の下部一側には処理水管
１６の先端が開口され、該処理水管１６は浮上分離槽１
の上部と同レベルに設定された水位調整槽１７に連結さ
れ、該水位調整槽１７には可動式溢流堰１８が設けられ
ていて、既述した浮上物掻寄せ板２に対する浮上分離槽
１の水位レベルを調整し得るように成っており、また処
理水放流管１９が設けられていて適宜に処理水を放流す
るようになっている。なお内筒１２の下方にはブロワー
２４からの圧縮空気管２５が開口されていて内筒１２内
に別に空気を吹込み得るように成っている。

【００１８】上記したような装置においては、集水管２
２、加圧用水管２３を経て抜出された加圧用水は、加圧
ポンプ５の吸込み側で合流する大気吸引管６からの吸引
大気と混合し、共に加圧ポンプ５により空気溶解槽７に
圧入される。また未溶解の過剰空気は空気排出弁８から
排出され、空気を溶解した加圧用水は加圧用水管２３を
経て減圧用弁１０で減圧された以降において溶存空気は
直に発泡を始めるが、廃水流入管４より流入する廃水を
混合し導入管１１を経て内筒１２の中央下部より上方に
向けて放出される。

【００１９】廃水と微細気泡の混合水が内筒１２を上昇
し水面で浮上物を分離した水は内筒１２の外側を下降流
として浮上分離槽１の底部に向かうが、集水管２２の位
置までは処理水加圧方式と同様に廃水流入管４からの廃
水流量と加圧用水管２３からの加圧用水流量による下降
流速が形成され、集水管２２から下方では加圧用水が引
抜かれた残り、即ち廃水流量だけが流れる下降流速とな
る。

【００２０】内筒１２の外側を下降流で浮上分離槽１の
底部に向かう下降流速が集水管２２の位置から上方では
処理水加圧方式の流速と同じに、即ち廃水流量と加圧水
流量とが流れる下降流速であって、浮上分離槽１の断面
積が原水加圧方式と同じであると、下降流速が速く微細
気泡が付着した固形物の中には浮力が不足で集水管２２
の直上まで下降するものがある。しかし集水管２２から
下方では原水加圧方式と同様の廃水流量が流れる流速に
減速するから微細気泡付着が不十分の固形物でも集水管
２２の下方に降下する確率は少ない結果、水面と集水管
２２の間には微細気泡が付着した固形物が蓄積濃縮し、
固形物に付着する微細気泡の過不足が平均化して浮上す
る固形物が多く生ずるから分離効率が増加する。

【００２１】微細気泡の蓄積による効果を得るための滞
留時間は、次の数１で定義される。

【００２２】

【数１】

【００２３】この滞留時間は除去率によって異なること
になるが、本発明の場合は一般的に１０〜１５分程度で
ある。

【００２４】集水管２２の位置で加圧用水を分離した下
降流は槽底で中央部付近に開口する処理水管１６を経て
水位調整槽１７に流入し溢流堰１８を越え、放流管１９
から流出するが、槽底は平底で分離槽１は安定に設定さ
れるが摺鉢状に底面を絞り込んだものでも適当な支持機
構を形成して同様に安定支持することができる。また処
理水は中央部に自然と集り、特別な処理水および固形物
収集のための構造は不要であるが、前記のように摺鉢状
とすることによってそれらの収集を確実化することがで
きる。槽の底部中央部より適宜にブロワー２４と圧縮空
気管２５を介して送入される圧縮空気により、例えば２
mm以上の気泡を発生させると、内筒１２中に強い上昇流
を発生し、内筒１２の外側と浮上分離槽外壁の間に沿っ
た下降流が得られ、この下降流は蓄積していた固形物を
含む微細気泡と共に槽の底部に達すると中央に向かって
流れる。

【００２５】上記のように槽の底部中央に向った流れに
よって槽底に沈降堆積した汚泥はその流れに巻上げられ
つつ中央に集って上昇流となり、導入管１１から流入す
る微細気泡と廃水の混合した上昇流として浮上するの
で、内筒の内外に回流を生じこの現象を継続する間に、
汚泥は廃水から分離した浮上物と共に掻寄せ板２により
除去される。

【００２６】なお圧縮空気の送給を停止すると、従前の
状態に戻り微細気泡は浮上することとなって沈降堆積し
た汚泥は他の固形物と同様浮上分離され除去される。

【００２７】なお図示のものは浮上分離槽１の槽底を平
底として基礎支持面などに対する設定を容易とし、該浮
上分離槽１の水深方向中間部分に抜取り集水管２２を設
けたものであるが、本発明によるものは場合によっては
漏斗状部を形成した沈降堆積した分離沈降物の取出しを
容易にするようにしてよい。またその他適宜に変形した
態様で実施することができる。

【００２８】本発明によるものの具体的な処理例につい
て説明すると、前記した図１と同じに設計された浮上分
離槽１を直径１４００mm（水面積1.５m²）、高さ１６０
０mm、水深１４００mmとして製作し、内筒１２はその直
径３００mmとし、水深８００mmの位置に図２に示したよ
うな集水管２２を設け、加圧用水管２３、ポンプ５を経
て送入した。ポンプ５としては揚程３０mH₂O（３kgf/cm
² ) のとき４m³/hr(６７リットル／min)の揚水能力を持
ち、動力は2.２kwであって無薬注で処理した。

【００２９】実際に被処理水として採用された廃水とし
ては惣菜製造廃水であって、以下の如くであった。 廃水流量 約 ４m³／hr 加圧水流量 約3.５m³／hr 水面積負荷 ４m³／hr÷1.５m²＝2.７m³／m²・hr なお廃水水質は平均値として以下の如くである。 ＢＯＤ １９５０ｇ／m³ ＣＯＤ ５６６ｇ／m³ ＳＳ ９００ｇ／m³ 油分（Ｎ−hex) １００ｇ／m³

【００３０】また加圧水流量は、加圧必要流量算定の根
拠となる相当ＳＳ負荷量は次式で求めて操業した。 毎時相当ＳＳ負荷量＝廃水流量×（固形物濃度＋ｋ×油
分濃度） ＝廃水流量×（ＳＳ＋ｋ×Ｎ−hex) ＝４m³／hr×（９００ｇ／m³＋0.７×１００ｇ／m³） ＝３８８０ｇ／hr ここにｋは１より小さい係数で油分は水に浮くので浮上
に必要な空気量はＳＳのｋ倍に相当するとし、ＳＳと油
分の合計負荷量を相当ＳＳ負荷量とした。

【００３１】廃水温度２０℃で、廃水が平均ＢＯＤ：１
９５０mg／リットル、平均ＣＯＤ：５６６mg／リット
ル、平均ＳＳ：９０２mg／リットル、平均油分（Ｎ−he
x)：１０１mg／リットルの条件で運転し処理した結果は
単なる廃水のみによる処理でＢＯＤが１２８７mg／リッ
トル（除去率：３４％）、ＣＯＤが３０５ｇ／リットル
（除去率：４６％）、ＳＳが２１６mg／リットル（除去
率：７６％）、油分（Ｎ−hex ）２３mg／リットル（除
去率：７７％）であって、好ましい除去率が得られ、ま
た浮上分離槽１の底に沈降堆積した汚泥は毎日廃水流入
の直前にブロワー２３を起動し、５〜１０分の圧縮空気
送給で除去することができ、槽底に堆積固化することな
く円滑に操業運転し得ることが確認された。

【００３２】即ち上記のような結果は、このような処理
に関して従来採用されている原水加圧方式あるいは処理
水加圧方式によるものの何れに対しても高い除去率であ
って、特にＳＳおよび油分の除去率が薬剤添加なしで７
０％以上となっていることは頗る有効と言える。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したような本発明によるときは
浮上分離槽の中間部に設けられた集水管部分においてそ
れより上下の被処理水沈降速度が変化せしめられ、その
上部において急速な下降流速による旺盛な気泡と固形分
との接触吸着を図り、しかもその下部においては緩徐な
下降流速による気泡の浮上分離を図った後に固形分の適
切な沈降を得しめて的確な吸着および分離を共に達成し
優れた除去率を確保し、比較的コンパクトな設備で好ま
しい処理結果を得しめるなどの効果を有しており、工業
的にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による加圧浮上分離装置の概要を示した
フローシートである。

【図２】その集水管についての１例を示した斜面図であ
る。

【符号の説明】

１ 浮上分離槽 ２ 浮上物掻寄せ板 ３ 駆動電動機 ４ 廃水流入管 ５ 加圧ポンプ ６ 大気吸引管 ７ 空気溶解槽 ８ 空気排出弁 ９ 加圧廃水管 １０ 減圧用弁 １１ 導入管 １２ 内筒 １３ スカムホッパー １４ 浮上固形物排出管 １５ 処理水集水管 １６ 処理水管 １７ 水位調整槽 １８ 溢流堰 １９ 処理水放流管 ２２ 集水管 ２３ 加圧用水管 ２４ ブロワー ２５ 圧縮空気管 ２９ 管継手チーズ ３０ 管継手エルボ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 浮上分離槽に被処理水を送入すると共に
   空気を添加して分散溶解した水を圧入し浮上分離処理す
   るに当り、前記のように空気を分散溶解すべき圧入水と
   して上記浮上分離槽における垂直状壁面部分の中間部か
   ら半処理水を抜取り循環使用することを特徴とする気泡
   の浮力を利用した浮上分離方法。
2. 【請求項２】 浮上分離槽の垂直状壁面部分における水
   深方向中間部分に抜取り集水管を設け、該抜取り集水管
   に空気溶解槽と圧送ポンプを有し前記浮上分離槽におけ
   る抜取り集水管より水深方向下方に導入管を接続したこ
   とを特徴とする気泡の浮力を利用した浮上分離装置。