JPS5884093A - 固形分−液体分離装置 - 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】 本発明は固形分−液体分ｍ装置に関する。本発明は１％
に、生物学的に分解しうる物を含む液体。

殊に梃物学的に分解しうる廃棄物を含む液体（以下、下
水と称する）を処理するための装置に関する０本＃４細
誉において、「下水」なる用語は、あらゆる種類の生物
学的に分解しうる家庭廃棄物および工業廃棄物１例えば
通常の家庭廃衆物、農場。

食品工業で生ずる排出液およびその他の同様な廃棄物音
生ずる工業の排出液を包含するものとする。

下水処理に一般的に使用される方法は１本質的には大き
な懸濁固形分を除去する九めのスクリーニングおよび沈
降分離のごとき物理的方法による第一次処理とそｎＫ続
く溶解物およびより小さな懸濁物を除去するための生物
学的方法による嬉二次処理とからなる。本発明は上記下
水の処理の第二次処理段階に関する。

下水の第二次処理においては、下水から懸濁固形分を除
去するため、および生物性凝集スラッジの分離と濃縮の
ために浮上分ｌ！１ｉＩ（ｆｌｏｔａｔｔｏｎ＞法を使
用する。最近の沸上分無法の実際では、浮上分離設備の
主要な構成部分は、加圧−ンデ、空気注入装置、保留タ
ンクおよび浮上分ｌＩｉ！３−ニットである。下水、ま
たは処理済清液排水の一部分１−。

充分な空気の存在下で大気圧下の条件に対して過飽和と
なるように加圧する。この過飽和液体にかけた圧力〃ト
開放される時（この放圧操作管大気圧における下水との
混合と＆１−＆せてもよい）、微小な気泡が液体中に生
ずる。懸濁固形分はこｎらＣ微小気泡によって浮上せし
めら扛る。これらの微小気泡は凶形分粒子に付着してい
ることもアリ。

発生後付着して固形分粒子内に捕捉さｎることもある。

かような空気−同形公理合物は液面へ上昇しそこですく
い取らｎる。清液液体は液面下から除去さｎる。

現在の浮上分離では、固形分−液体混合物の過飽和を行
なうのに、特殊ポンプ、空気射出手段および加圧タンク
又は容器が必要である。

本発ＩＪｊＫよれば。

ＣＡ　）　（１１少なくとも２本の実質的に鉛直なダク
トを有し且つ該ダクトがそれらの上部と下部で相互に連
通していて、固形分−液体混合物からなる下水が該ダク
トの一方の中を下方へそして該ダクトの他方の中を上方
へ流れる循環流を形成するよう構成された循環系。

（２）該循環系に下水の原水を供給する手段。

（３）　　ダクト内を下方へ流れる下水の流ｒＬ。

又はダクト内を下方に流れる下水及び上方へ流ｎる下水
の両方の流れＫｌｌ素含有気体を送入する装置、及び （４）循環流からその一部を流出液として取出す手段 金具えた好気性微生物による下水処理装置と。

〔Ｂ）　＃流出液から固形分を分離する為の浮上分離室
を有する同一液分離ｔ！錠 とからなる好気性微生物による下水の浄化処環装ｆｌに
おいて。

（１）　　その中を下水が上方へ流れるダクトの頂部よ
り下方の位置に流出液の取出し口を有し。

該取出し口は浮上分離室の底部に連通してシシ、そして 値）　その中を下水が上方へ流れるダクトの、流出液取
出口よシ上方の位置に酸素含有気体送入装置が設けられ
ている ことを特徴とする下水の浄化処理装置。

が提供される。

本発明の固形分−液体分離装置による処理に引続いて、
液体の上面に這ばれた固形分とその下方の清液液とを別
々に除去することができる。

本発明の固形分−液体分離装置における浮上分離室はそ
の全長の大部分にわ九って円筒形の導管であり、＊解気
体を含む固形分−液体混合物よシなる下水が浮上分離室
の下端部または下端部付近に位置するーまたはそｎ以上
の開口を介して浮上分離室に供給されるのが好ましい、
該導管はその上端部において、＃導管のＷＲ開面積ルも
大きな断面積のタンクｔたは類似容暢に開口している（
浮上分離室の上部をなすタンクｔｆＩ−は容Ｉｉ！は、
普通、液溜と称さｎる）。この液溜（以下、浮上分離液
溜と称することがある）において１分離さｆ’ｌ固形分
は、清筐液体の上面へ浮上し、そして分離された固形分
とイ澄液体は浮上分離液溜から別々に除去される。

浮上分離室へ同形分−液体浪合物を供給するためのｈず
ｎの開口にも、過当な形態のトランｆを設け、混合物中
に存在する過剰寸法の気泡が浮上分離室に入り浮上分離
室内の流れを乱すのを防ぐようにするのが好ましい。過
当な形−急のトラップは混合物が浮上分離室に入る際に
その混合物を先ず最初に下方向へ流すような形態のもの
で６る。

トラップｆ′ｉ、、浮上分ｍ室の壁に同定さｒＬ、開口
の浮上分離室側で浮上分離室側面に対しである角匿で浮
上分離室中へ突き出ている板状体でおってよい、そのよ
うな板状体を数枚組合せてルーパー構造とすることもで
きる。トラップもしくはルーパーを通過する混合物の流
速祉気泡（過剰寸法）の上昇速度よ夕も小で６夛、適切
にｆｉ　１０　ｃｍ／秒以下であシ、そのような速度で
は直径１ｍ＋以上の気泡がトラップ内またはルーパーの
スロット内の下向流帯域へ全く移動しえないようにしつ
る。好ましくは、トラップまたにルーパーを通過する混
合物の流速は、Ｓｉｘ／秒未満である。

浮上分離を効率よく行う大めに蝶、すなわち液体から固
形公金実質上完全に分離するためには。

浮上分離室の上部（液溜）に強い乱流または剪断流が生
じてはならない。というのは、そのような乱流または剪
断流は固形分のフロックを分離が困離である微細な粒子
に分散する傾向を有するからである。この丸めに、浮上
分離室からの過剰寸法の既発生気泡の排除が行なわれる
。また浮上分離室の上部で乱流および剪断流が生ずるの
を防ぐために、特に浮上分離室の上部での液体の上昇流
の平均速度を低く、好ましくはα３餌／秒以下、特にａ
、１ｍ１秒以下に、雑持することが好ましい。

浮上分靜室の深さは、２０ｍ〜４０ｍであるのが好まし
い。前記の好ましい速度で祉、浮上分離室の導管内の上
昇液体渦曾物のＭ留時間は約６０から約１０００秒間程
の長時間になることも、１１うる。また浮上分離室上部
液槽中の滞留時間は例えば約２０分から約２＃間又はそ
ｎ以上となることもめシうる。

本発明の固形分−液体分離装置は、下水の化１字的処理
％特に嘲気工程において液体流出物から凝集スラッジ粒
子を分離するのに有用である６本発明の固形分−液体分
離装置は消化段ｗｔＫも有用である。下水の生物学的処
ＷＥ使用する気体は。

酸素含有気体、すなわち分子状＠嵩または分子状ｌ１票
含有気体混合１例えば空気である。

特開昭５０−３１６４＄２号公開公報（英国特許第１，
４７亀６６５号、米国特詐出！Ｉ！第４６７１５１１号
に対応）　ＶＣＦ′ｉ、上部および下部において相互に
連通した下向流室（以下、ダウンカマーと称する）と上
向流室（以下、ライデーと称する）を有する循環系と、
ダウンカマー中の液体に対して気体を供給するための手
段とを備えた。液体を循環させる九めの装置が記載され
ている。この装置は。

下水の生物学的処理における一気および／または消化工
程で使用することができ、下水は′Ｏ＃積系中をＯＮ虫
さｆ、下水がダウンカマー中を通過する際に酸素含有気
体が供給さｎる。

本発明は上記特開％６０−３１６６２号公開公報に記載
さｎた装置及び方法における固−液分離に用いることが
できる。その場合には、浮上分離基金ライデーに連結し
、ライザー内を上方向へ流れる固形分−液体混合物から
なる下水の一部分を浮上分離室へ流入せしめる。

す々わちライザーの頂部よりも下方の位置に下水派出沿
の取出口を開口させてと−ｎを浮上分離室への流入口と
連結させる。ライザーの下水流出液取出口と浮上分離室
への流入口は岡−の開口でおることができる。

以下本明細誉では１本発明を上記Ｖｊ開陥５０−３１６
６２号公開公報記載の装置と下水処理法に関して説明す
る。しかし本発明はそのような装置における使用に限定
されるものでないことは明らかである。

実質的に鉛直なダクトから構成されるダウンカマーおよ
びライザーは任意の断面形状例えば円筒形または半円筒
形のものであってよい０両者憾互いに離して配置′シて
よいが、好ましくは単一の構造体（好ましくは円筒形）
の内部を−ま＊、はそれ以上の隔壁で分離して形成する
か、あるいは構造体としての外管の内側に配置した管体
をダウンカマーとし２両管体関の空隙をライザーとする
単−榊造としてもよい、＆めて多くの幾何学的配置が可
能である。かような１ＩｉＩ壌系は複数のライザーおよ
びダウンカマー中壱していてもよい、浮上分離室は、ラ
イず−の壁に設けたーまたはそｎ以上の開口を介して浮
上分子１４Ｍが連結さｎているライザーの上部に隣接し
て配置さｎるのが好ましい。各開口には、ライザー中音
上方向へ移動している気泡が浮上分離室に入るのを防止
するためのトラップが備えら詐る。

浮上分離室がライザーの上部へ挿入さｒ′Ｌｆｃ垂直な
ダクトまたは管体であるととも、適切な幾何学的配置で
ＦＬこの目的のためにライザーの上部を拡大することも
おる。従ってこのような＠＠には、ライザーが浮上分Ｉ
Ｉｉ室ｔ−ｉｎ囲むようになる。

そのときライザーと浮上分離室との間の連結Ｆｉ。

浮上分離室の壁に設けた気泡トラップ付の開口によって
なさｎる。この場合ライザーを貫通しているーｔた絋そ
ｎ以上の外部への連結部金膜けて浮上分離室から液体と
浮上分離された固形分を引き出す。

適切には第一次処理後の下水を％＠檻系の脱気（ｇａｓ
−ｄｔａｇｎｇａｇｇｍａｎｔ　）部をなすタンクまた
は類似容器（を通、「液溜」と称さｎるライデのもの）
内へ移す。ダウンカマーとライザーは、この脱気液溜の
底部まで延びている。浮上分＃［室は適切にはライザー
の上部に隣接して配置さｒｔ、前述のごとく、その上部
が脱気液溜に隣接して配置さ−ｎｆＩ：、浮上分離液溜
を形成する。別の態様として。

浮上分離室はライザーの上部から離れる方向に上方に傾
斜しｆｃワる角度で延び、そしてその上部が必要な距離
だけ離して脱気液溜に連結した浮上分離液溜を形成する
ようになすこともできる。浮上分離液溜内の液体の衣面
へ上昇する固形分は、適邑な手段１例えばスクレーパー
で捕集して脱気液溜へ戻し、かくして循環系へ戻しても
よい。清澄排出液は浮上分離液溜を出て、下水処理の別
の１杓へ送らｎる。液溜が地面ま九は地下に位置してい
るときには、循環系および浮上分離室を含む構造物は、
地中へ向けて延びているシャフト　（竪坑）好ましくは
円筒体で浮上分離室用の側杖シャフトを有するものであ
る。このシャフトは液溜から離ｎた位置で地中へ延びて
いてよいが、好ましくは液溜の下にメジ、ライザーおよ
びダウンカマーの両者の上端部が脱気液溜内へ開口し、
そして浮上分離室の上部が浮上分離液溜を形成している
。

適切にはライザーとダウンカマーは、脱気液溜中の下水
の液面よ〕下方へ鉛直に少なくとも４０惧にわたって延
びているが、好ましくは８０惰またはそｎ以上、特に１
５０〜２５０惰にわたって下方へ嬌びている。浮上分離
室の深さは、好ましくは、２０〜４０ｍである。浮上分
ＩＩ＆室の導管断面積とライザーの断面積との比Ｆｉ、
循猿系内における処理時間によって大幅に異なシ、α０
１のような小さな値または２０のような大きな値になる
ことがある。容易に分解しうる排出液については。

この比は普通０．２５〜２０になる。

適宜の循環手段を吊いて循環系中で下水を循環させるこ
とができる。循環系中へ酸素含有気体を注入することに
よって循環を生じさせることは極めて適切である。ライ
ザーへ酸素含有気体を送入する装置はライザーから浮上
分離室へ送る下水流出液の取出口よシも上方の位置に設
けらｎる。

本発明の固形分−液体分ｌｌ１Ａ装置においては、浮上
分１室の導管内で液体混合物の静流体圧が連続的に比較
的に速かに低下することＫよシ小気泡が形成さｎ、他方
、浮上分離室上部液溜内においては該液体混合物の上昇
流速が搗かに低下し且つその圧力低下も緩慢となシ、そ
の結果極めて低度の剪ＭＥや乱流しか形成されないため
に、ｔ＊浮浮上分離空中は気泡はフロックに付着したま
まそれから離ｆずに緩やかに生長し、固形分の分離が好
適に行われる。

かくして、本発明によれば、下水処理において。

分裂しやすい凝集スラッジに高剪断力を与えて分離が回
動な微細粒子に分散させることがないから。

ａｉｍ出液でなくて下水流そのものを加圧下から放圧し
てフロックの分離を行うことができる。

本発明によ詐ば大部分のスラッジを沈降することなく再
循環させることが可能でメツ、嫌気タンクにおける長い
１ｖ貿時間を回避することができる。

こｎによって高度の下水処理がなされる。特別な圧縮室
および放圧糸の必要なく浮上分離が達成される。

以下１本発明を添付図面によって説明する。

第１図は、酸素含有気体を装蓋内へ注入することＫよっ
て液体の循環を達成する１本発明のａｍの一態様の縦断
面図である。

第２因は、液体を機械的手段によって伽槙させる１本発
明の装置の別の態様の縦断面図である。

第３図ｔｉ、第２図の装置の変形例の縦断面図であるが
、ｆｆ素金含有気体装置中へ注入することによって液体
を循環させ（第１図の装置のようＫ）。

そして浮上分離室全ライザーに対して上方回へ傾斜した
ある角度で配置した例′ｔ−示すものである。

第３Ａ図は、第３図のＣ−〇線における平面図でおる。

第１図の装置は、脱気液溜ｌを有し、その下に深いシャ
フト２が地中へ延びて、ライザー３とダウンカマー４と
を有している。ライザー３とダウンカマー４は隔壁５に
よって相互に分離されている。ライザー３とダウンカマ
ー４は、脱気液溜ｌ内のそれらの上端部と隔壁５の下の
シャフト２の下端部で相互に連通している。脱気液溜１
内で適切な流動パターンを達成する危めに、ダウンカマ
ー４の上端部６　（シャフト２の壁と隔壁５の延長部に
よ多形成さｎている）は脱気液溜の底面よりも上方へ延
びていて、流動指向手段（ｆＬｏｗ−ｄｉｒ−ａｔｉ％
ｇ常−ＩＩ）７を有している。ライザー３は開口８ｔ−
介して浮上分ｌｉＩ室゛９と連通している。

浮上分離室の深さはクヤ７ト２の深さよりも小さい、そ
の上部で浮上分離室９は、脱気液溜ＩＫ隣接して位置す
る浮上分離液溜１０と表っている。

開口８にはトラップ１１が備えらｎている。酸素含有気
体はスパージャ−１２および１３によってそれぞｎライ
ザー３とダウンカマー４中へ注入さｆうる。

第２図に示した装置は。第１図の装着と同様に。

脱気液ｍｉと、その下の地中へ延び且つ隔壁５で分離さ
れたライザー３およびダウン力！−４ｔｔんでいる深い
シャフ′ト２とを有する。ライデー３は、トラップ１１
を設けた開口８を介して、浮上分離室９と連通しておシ
、浮上分りＩｌ室９の上部は脱気液溜ｌに隣接して位置
する浮上分離液溜１０となっている。ライザー３とダウ
ンカマー４は。

脱気液溜ｌ内のそｎらの上端部とシャフト２の下端部と
において相互に連通している。しかし第２図の装置にお
いては、ダウンカマー４はライザー３内に実質的に同軸
状に配置され、脱気液溜ｌの上方まで延びている。隔壁
５の上端部は折曲げられて導管１４と脚部１１５（すな
わち隔壁５の上端部）を形成しており、導管１４と脚部
ｔｓＨ逆Ｕ字形をなしている。液体は装置内を脚部１５
内のプロペラ−１６によって機械的に循環させられ。

酸素含有気体は、ダウンカマー４の上端部に位置したス
パーツヤ−１７によって液体中へ注入される。

曝気工程における本発明の装Ｗの使用を以下に説明する
。好気消化工程の操作方法は同様である。

本発明の装置を曝気工程に使用する場合、　＊　−次処
理をして大きい又は重い処理しえない固形物を除去し１
次いで場ｆｒＫよっては第一次沈降処理をした後の下水
を、脱気液溜ｌに開口した導入溝（図示せず）によって
脱気液溜ｌへ入れる（例えは第２図の装置の脚部１５の
開口端付近の点で）。

嬉１図の装置はコンプレッサーからスパージャ−１２を
通してライザー３中へ空気を注入することによって始動
される。この空気注入によってライザー３の上部がエア
・リフト・４ンプとして作用し、！１図に矢印で示した
方向に下水が装置内を循環し始める。流速が予め定め九
最適値に達したとき、スノ譬−ジャ−１３を通してダウ
ンカマー４中への空気注入を開始し、そして両次増加す
る。

好ましくは、／ウンカマー内の液体速度が増大するにつ
ｎて、注入空気の増加金段階的に行なう。

′循環系が定常状態で作動しているときには、空気の全
部または＃１とんどをダウンカマー４中へ注入する。

１に２図の装着でＦｉ、液体循環はプロペラ−１６によ
って機械的に達成さｎ、、空気はス／々−シャー１７を
通してダウンカマーの上部へ引込まれる。

第１および２図に示した両装置態様において。

ダウンカマー中に注入されるｆ！ｃ泡は循環下水によっ
て迅速に下方へよシ高圧のレベル（水位）に運ばれ、気
泡の寸法は小さくなる。深く沈めた装置の下方レベルで
は、究極的には多くの気泡は完全に下水中へ吸収される
ことになる。ライザー中を下水が上昇するにつｎて、気
泡はまず再び出現し。

そしてその寸法が増大する。ライザー３中を上方へ流れ
る下水の一部は開口８ｔ−通って浮上分ｌ１ｍ！室９内
へ移る。トラップ１１は、下水が開口８に達すると１！
に既に存在する大きな気泡が浮上分離室９へ入ってその
内の流れを乱すのを防止する。浮上分離室内で小さな気
泡が下水中に住じ、これらの気泡は下水中の固形分く付
着して、浮上分離液溜１Ｇ内の液面までその固形分を一
緒に違びながら上昇する。かくして下水中の固形分は空
気の浮上によって浮上分１ｌｌｌ液１ｌＩｌＯ円の液面
まで運ｄれる。浮上分離液溜１Ｇから液体は装＊１−　
＜第３図に示した溝１８に沿って）出るが、固形分は液
面から掻集されて脱気液溜ｌへ戻される（第３図に示し
たスクレーｔ４−１９によって）。

第３および３Ａ図の装置は、第１図のもののいくつかの
特徴と第２図のもののいくつかの特徴とを具体化し次も
のである。＃！３図の装置は、スノージャー１２および
１３によって１１２索含有気体を装置内へ注入すること
によりで装置内で液体を循環させる点でｍ１図の装置と
類似している。他方。

ダウンカマー４　（管状隔壁５によ″つて規定されてい
る）がライザー３　（管状の深いシャフト２によって規
定さｎている）内に同軸状に配電されている点で第２図
の装置と類似している。その他の＃１とんどの観点にお
いて、第３図の装置は第１および２図の装置と極めて類
似し、そして同様に機能する。主たる例外は、浮上分離
室がライザー３に隣接して垂直に配置されずに、ライザ
ー３から上方へ外側に向けて傾斜していることでおる。

浮上分離室９の上部は浮上分離液溜１０でおって、この
浮上分離液溜ｌＯの底から清澄排出液が出口溝１８ｔ−
通して沈降溜（図示せず）へ導かれ、浮上分離液溜ｌＯ
の上部から浮上固形分がスクレーＡ−１，９によって除
かれ、脱気液溜ｌへ戻される。

筒胴のためにスクレー／々−１９は両液溜ｌおよびｌＯ
の間の領域のみをカバーするように示してめるけれども
、実際にはスクレーノ々−は浮上分離液溜１Ｇの固形分
の実質上全部にわたりて、そして脱気液溜ｌ上の少なく
とも一部にわ九って延びているものであることは明らか
である。

ライザー３から浮上分離室９への開口８にはトラップ１
１が設けられ、さらＫそれに加えて、ルーパー２０が設
けられている。ルーツぐ−２０はライザー３から浮上分
離室９内に向って下方へ傾斜し、１１４日８を通る流れ
を下方向にせしめる。浮上分離室９の導管からその上部
の浮上分離液溜ｌＯへの実際の移動は孔２１を通して行
なわれる。孔２１の半分は半筒形管２２に開口し、半筒
形管２２によって固形物が浮上分離液溜ｌＯの上面へ直
接浮上せしめらｒｔ、孔２１の他の半分は清澄液体を浮
上分離室９の導管からその上部の浮上分離液溜ｌＯの底
部へ直接に移動させる。清澄液体は浮上分ｌｉｋ液溜ｌ
Ｏの底部から出口溝１８ｔ−通って外へ出る。

尚、特許請求の範囲記載の本発明の装置の操作方法の好
適実施態様を挙げｎば次の通シである。

（１）液体の上面に運ばｎた固形分粒子とその下方の清
澄液とを装置から別々に除去すること。

（２）該気体が酸素室Ｍ気体であること。

（３）下方へ流れる混合物に＃気体を供給して少なくと
もその一部を溶解せしめること。

（４）　　該循環系の少なくとも一方のダクト中に気体
を射出することによって咳固形分−液体混合物の循環を
達成すること。

＋５１　　ｍ械的な手段によって骸固形分−液体混合物
の１１ｉｒ３ｊｌを達成すること。

【図面の簡単な説明】

第１図、給２図および第３図は１本発明の装置の態様例
を示す縦断面図である。第３Ａ図は第３図の線Ｃ−Ｇに
おける断面図である。 １；脱気液溜、！ニシャ７）、８：ライザー。 ４：メウンカマー、５：隔壁、８：開０．９：浮上分離
室、ｌＯ：浮上分離液溜、　ｌｔ：）ラップ。 １２．１３ニスパーシヤー。 外２名 第１頁の続き ０発　明　者　リチャード・トレボー・ジョーンズ イギリス国クリーブランド・ス トラフトン・オン・ティース・ ツートン・ザ・グリーン・ツー トン・ホール（番地なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　ＣＡ）　　（１）　　少なくとも２本の実質的
   に鉛直なダクトを有し且つ該ダクトが七 ｎらの上部と下部で相互に連通して いて、固形分−液体混曾物からなる 下水が該ダクトの一方の中を下方へ そして該ダクトの他方の中を上方へ 流ｎる循環流を形成するよう構成さ れた循環系。 （２）該循環系に下水の原水を供給 する手段。 （３）　　ダクト内を下方へ流れる下水の流ｎ、又はダ
   クト内を下方に流詐 る下水及び上方へ流ｎる下水の両方 の流れに酸素含有気体を送入する装 置及び （４）　　循環流からその一部を流出液として取出す手
   段 金具えた好気性微生物による下水処理装置と。 〔Ｂ〕　該流出液から固形分を分離する為の浮上分離室
   を有する同一液分離装置 とからなる好気性微生物による下水の浄化処珈装瞳にお
   いて。 （１）その中を下水が上方へ流れるダクトの頂部より下
   方の位置に流出液の取出し口を有し。 該取出し口は浮上分１１１室の底部に連通しており、そ
   して （璽）その中を下水が上方へ流ｎるダクトの、流出液取
   出口より上方の位置に酸素含有気体送入装置が設けらｎ
   ている ことを特徴とする下水の漸化処理装置。 ２　循環系に下水の原水を供給する供給口は。 供給された原水が流出液取出口に到達する前にその中を
   下水が下方Ｋ）ｔｒＬるダクトの実質的全深さを通過す
   る位置に設けらｎる特許請求の範囲第１項記載の装置。