WO1999037377A1

WO1999037377A1 - Dispositif de coagulation/condensation et technique afferente

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Publication number: WO1999037377A1
Application number: PCT/JP1999/000278
Authority: WO
Inventors: Kazuji Fukunaga
Original assignee: Kazuji Fukunaga
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 1999-07-29
Also published as: JP3210350B2; KR20010034104A; US6416213B1; CN1289264A

Description

明細書凝集濃縮装置と凝集濃縮法技術分野

本発明は濃厚汚濁液は勿論のこと希薄汚濁液から、微細粒子を凝集剤を使用することなく、汚濁液中の電解質を凝集剤として利用し、自然沈降速度よりも遙かに高速度で沈降分離させて、微細粒子をマスフロック (巨大フロック）から更に生長させて、高濃度汚泥と清澄な液とに濃縮分離することのできる凝集濃縮装置と凝集濃縮法に関する。背景技術

従来、汚濁液が希薄な場合には、無機凝集剤を汚濁液中に添加して凝集する。微細な粒子間の衝突効果を高めるために高速撹拌する反応室を設け、形成するフロックが小さくて固液分散性能が低いと、高分子凝集剤を更に添加して微細フロック間に高分子凝集剤の橋架けによる巨大なフロックを形成した後、沈殿槽で分離する方法が採られている。この方法の凝集汚泥は凝集濃度が低く、生命体への利用はできず、処理水は環境汚染をもたらす恐れが大きい。

本発明者は先に、醸造廃液、培養増殖液、浚渫水など微細粒子を含む被処理水より微細粒子 [微生物（活性汚泥）、藻類、無機質、プランクトン等] を凝集分離する凝集装置および凝集法を提案した（特公平 7— 16563号、特公平 7—29119号)。この凝集装置においては注入液と被処理水 (浚渫水）中の微細粒子を凝集させるには電解質濃度差 (電位差)のある 2液を層流接触させることが絶対的条件となっている。すなわち、層流接触させるには、一本の混合管に供給する被処理液流量は Re< 10⁵に維持しなければならなかった。更に被処理液と混合管フロック含有液と衝突混合させて処理能力を向上させたが、さらに既設の固液分離部に先に発明した凝集濃縮装置を設置するには一層の凝集濃縮汚泥の濃度の向上と凝集濃縮装置の小型化が望まれていた。

従来、凝集管（注入管と混合管との 2液が層流接触する構造よりなる二重管を呼称する）には、真っ直ぐな管（直管）を使用していた。該凝集管は長いほど処理能力（凝集性能）が高くなる力大量の液を処理するのに数 mを越える凝集管を何本も現地で据え付けるには制約が多く、凝集管を短くして本数を増やして対応すると設備費が嵩む欠点があった。凝集管 (直管）の性能は長レ、管ほど (例えば 4 mを越える）性能が高レ、が、層流を得るには接続部の溶接等の凹凸は許されず、装置の据え付けに制約が多く、工事の所要日数が長く、装置の移動が容易でなく、機動性がなレ、。そこで、凝集性能を維持して移動車に設置できる小型化への要望が高く、既設の固液分離部の高さに収まる凝集濃縮装置が最大の課題でめった。

本装置では、凝集管内の注入液と混合液との 2液の電解質濃度の差を 0. lm g Zリツトル以上に調整し、 2液が層流接触して液の界面で 2液の微細粒子の表面電位 0. lmV以上の差を保ちつつ、 2液の粒子間距離 100A (オングストローム）以内に汚濁濃度を継続的に維持させておれば、衝突凝集してフロックを瞬時に形成する。欠点は装置への微振動等で 2液の層流界面が破壊されて 2液が混合すれば凝集はしなくなることである。そのため長い凝集管への振動を防ぐことが、屋外装置では避けられない課題であった。

従来はフ口ック形成槽の溢流堰から直管,傾斜板方式で取り出すフ口ックが巨大（30〜40mm径）過ぎて落下速度が速く、静止水との抵抗が大きく、傾斜板を降下する巨大フロックから剥離する小粒子は多く、巨大フロックが傾斜板を降下し始めると、それまでフロック形成槽上の清澄な液がフロック形成槽壁と傾斜板との間隙を上昇してくる剥離小粒子で、フロック形成槽上の上澄液が俄に濁り、同時に、固液分離部底での濃縮性能をも下げる欠点があった。清澄な液を得る凝集分離を目的とする装置では、剥離小粒子を継続的に処理するシステムと傾斜板上の剥離を防ぐ装置が必要である。

先に発明した前記特公平 7— 16863号、特公平 7— 29119号では、混合管内で形成したフロックはフロック形成槽内で汚濁微細粒子と衝突してマスフロックを形成するが、注入液と混合液を層流接触させる制約がある。直管の凝集管一本当たりの処理液のフロック含有液量は小さいから、大量に被処理液を処理するには、更に凝集管からのフロック含有液量の 3倍以上 300倍に被処理液を増やしても、フロック形成槽内でマスフ口ックを形成するが、マスフロックが傾斜板上を固液分離部に降下移送中のフロックの直径が 35讓以上になるとフロック表面からの剥離が激しくなる。フロック含有液量の 10〜50倍以上の被処理液との衝突混合で形成する巨大なフロックを剥離の少ない移送手段の開発と、被処理液量ノフロック含有液量が 10〜50倍以上に被処理液量を増やせる方法が望まれている。また、車輛に設置できる小型化への要望が高く、更に、既設の固液分離部の高さに収まる凝集濃縮装置が最大の課題であった。製紙の抄紙工程では、スクリーン下の大容量の希薄な微細繊維粒子の排水 (希薄汚濁液と呼称する）を凝集するのに大量の凝集剤を使用している。大容量の希薄汚濁液の凝集に凝集剤を使用しないで、凝集処理する凝集濃縮装置と凝集濃縮法が望まれている。

食品原料の濃厚な微細粒子からの水洗 (灰汁抜き）工程における沈降分離においては、凝集剤を使用できないから、沈降分離に苦慮している。凝集剤を使用せずに、水洗工程時間を短縮し、水洗工程時の歩留まりの高い凝集濃縮装置と凝集濃縮法の開発が望まれている。特に、微細粒子と大量の液体とを分離する工程で濾過 ·脱液に高価な装置を使用する前に大半の液体を安価な凝集濃縮装置で除去しておく固液分離装置の開発が必要である。

本発明者が発明の対象とするこの凝集濃縮装置と凝集濃縮法の最大の欠点は、混合液と注入液との層流接触によりフロックを形成したフロック含有液が存在しないと被処理液を供給してもマスフロックを形成できない。 2液のどちらか一方が混合管内に供給されないとフロックは形成されないことになり、未凝集汚濁液を公共用水域に排出することになる。殆どの廃水処理装置では夜間無人連転であり、この問題を解決する凝集濃縮装置と凝集濃縮法も求められている。発明の開示

濃縮装置と ^濃縮法における前記のような技術における課題を本発明者は下記（ 1 )〜（ 8 )に示す凝集濃縮装置と凝集濃縮法にして解決し、被処理水を高濃度汚泥と清澄な液とに濃縮分離すること、車輛に設置できる小型化等を可能にした。

( 1 ) 多重管の内管と外管それぞれに電位の異なる微細粒子を含む液を流下させ、下流において内管と外管中の液を接触させ、微細粒子をフロックにする装置において、多重管の内管と外管をスパイラノレ状の混合管に形成し、外管内下流方向に内管の開口部を形成し、内管と外管から個別に供給した電位の異なる液を接触させて固形分をフロックにするスパィラル凝集管を設けたことを特徴とする凝集濃縮装置。

なお、本発明でいうスパイラルとは、曲がりを有する円弧、渦卷、コィル等の総称である。供給する液の流下が平面的または水準差を持って、円の全周、その複数回、又は部分的な軌跡をとりうる状態をいう。

( 2 ) 微細粒子を含む被処理液を供給する給液部と、該給液部より低位置に配置された固液分離部とからなり、前記給液部が被処理液を分配する分配室と分散液室と力らなる凝集濃縮装置であつて、前記分散液室からの液を流下させるスパイラル混合管と分配室からの被処理液を供給する増量管とを下流の合流部で合一し、スパイラル混合管内部に下流方向に開口部を有するスパイラル注入管を設け、スパイラノレ混合管とスパイラル注入管に個別に供給した電位の異なる 2液を前記開口部で接触させてフロック含有液とし、該フロック含有液を更に増量管下流の合流部で被処理液と混合してマスフロックとすることを特徴とする凝集濃縮装置。

( 3 ) 内部に注入管端末の開口部を有する混合管端末の増量管流下液との合流部付近に衝突混合部を設けたことを特徴とする前記 (2〉記載の凝集濃縮装置。

ここにう衝突混合部は、フロック径を揃え、被処理液との衝突で剥離しゃすい肥大フロック（35画以上）の形成を防ぐ機能を有する構造であればよく、ノズノレとオリフィス多孔板とを交互に複数個組合わせて混合管内に設け、衝突、分散を繰返してフロック径を揃える構造を示すことができる。

( 4 ) 固液分離部とその上部の分配室と分散液室とからなる凝集濃縮装置であって、前記分散液室からの液を流下させるスパイラル混合管を分配室からのスパイラル増量管内へ設け、スパイラル混合管の内部に下流方向に開口部を有するスパイラル注入管を設け、スパイラル増量管とスパイラル混合管及びスパイラル注入管でスパイラル三重管とし、スパイラル混合管とスパイラル注入管に個別に供給した電位の異なる 2液を前記開口部で接触させてフロック含有液とし、該フロック含有液を更に増量管下流の合流部で被処理液と混合してマスフロックとすることを特徴とする凝集濃縮装置。

( 5 ) 混合管の内部又は増量管の内部に注入管又は混合管を多重に支持するためのブラケットであって、該ブラケットは管内壁に所定間隔で接触支持する複数の羽根部を有し、該羽根部の上流側又は下流側を尖らせて流れ抵抗を小さくしたことを特徴とする請求項 1、 2又は 3記載の凝集濃縮装置。

( 6 ) 固液分離部の上部に分配室と分散液室とを設け、前記分散液室からの液を流下させるスパイラル混合管を分配室からの増量管へ下流で合

—させ、スパイラル混合管の内部にスパイラル注入管を下流方向に開口させて設け、固液分離部へ下部を閉鎖配置したフロック形成槽を設け、該フロック形成槽の内部に前記増量管の端末を配置し、前記フロック形成槽の外部又は内部にスパイラル降下管を端末が固液分離部に開口するよう設けたことを特徴とする凝集濃縮装置。

( 7 ) 固液分離部の上部に分配室と分散液室とを設け、前記分散液室からの液をそれぞれ流下させる複数のスパイラル混合管を分配室からの複数の増量管へ下流で合一させるか又は、複数のスパイラル混合管を複数の増量管内へ多重管で設け、各スパイラル混合管の内部にスパイラル注入管を下流方向に開口させて設け、固液分離部へ下部を閉鎖配置したフ口ック形成槽の内部に前記複数の増量管の端末を配置し、前記フロック形成槽から降下管を配置したことを特徴とする凝集濃縮装置。 ( 8 ) 電位の異なる分散液と注入液とを各スパイラル状態に形成した外管と内管よりなる混合管によってそれぞれ流下させ、下流において接触させてフロック含有液とし、該フロック含有液を微細粒子を含む被処理液と混合してマスフロックを形成し、固液分離することを特徴とする凝集濃縮法。図面の簡単な説明

図 1はスパイラル (蛇管)凝集管を設けた凝集濃縮装置の縦断面図である。

図 2は混合管と増量管との接合と注入管開口部の関係を示す断面図である。

図 3は移動車にスパイラル (渦巻管)凝集管を設けた凝集濃縮装置の縦断面図である。

図 4は混合管と注入管及び増量管を支持するブラケットを示しており、 (a)は軸直角方向断面図、（b)は軸方向断面図、（c)は混合管に装着した例の側面図である。

図 5は外にスパイラル降下管を備えたフロック形成槽を有する再凝集タイプの凝集濃縮装置の縦断面図である。

図 6はフロック形成槽内にスパイラル降下管を備えた再凝集タイプの凝集濃縮装置の縦断面図である。

図 7はフロック形成槽内で固液分離した後、これを更に従来より設置されている（既存の）独立した固液分離部へ導管で導く例の断面図である。図 8は複数の増量管のそれぞれにスパイラル混合管を接合した例の凝集濃縮装置の断面図である。

図 9は 1本の増量管へ複数のスパイラル混合管を接合した例の一部破断側面図である。

図 10は本発明の凝集濃縮装置の実施例系統図である。発明を実施するための最良の形態

以下添付の図面によって本発明をより詳細に説明する。

図 1に示す実施例において、凝集濃縮装置は給液部 1とそれよりも低位置に配置された固液分離部 2とからなる。固液分離部 2については、後に記すように固液分離が可能な性能を備えていれば既存の施設も使用可能である。前記給液部 1は微細粒子を含む被処理液を分配する分配室 3と分散液室 4とからなる。このような凝集濃縮装置において、前記分散液室 4からの液を流下させるスパイラル混合管 5と、分配室 3から被処理液を流下させる増量管 6を下流の合流部 7で合一している。スパイラル混合管 5には内部に下流方向へ開口部 8を有するスパイラル注入管 9を設けている。スパイラル混合管 5とスパイラル注入管 9に個別に供給した電位の異なる 2液を前記開口部 8で接触させてフロックを形成させてフロック含有液とする。したがって、スパイラル混合管 5とスパイラル注入管 9の二重管が凝集管となる。接触は層流状態で行うのがよレ、。該フ口ック含有液を更に増量管下流の合流部 7で増量管 6中を流下している被処理液と混合して、フロック含有液中のフロックが核となって被処理液中の微細粒子を凝縮させてマスフロックにする。図 2に示すように、スパイラル混合管 5の内部にスパイラル注入管 9 があり、その注入管端末の開口部 8は混合管吐出口 10 より混合管直径 Dの 4〜10D上流の位置に下流方向に開口している。増量管 6は凝集筒 11上の分配室 3に開口し、被処理液 12は溢流方式で供給され、合流部 7で混合液と衝突混合し、フロック移送ポンプ 13 を経て固液分離部 2 内のフロック形成糟 14 内に供給してマスフロックと清澄液とに分離する。前記分配室 3と分散液室 4を最上部にしてその下方へスパイラル混合管 5 (内部にスパイラル注入管 9 )、増量管 6が凝集筒 11 内に設けられている。密閉構造の凝集筒 11と固液分離部 2とは連通管 15によって通じ、固液分離部 2の水位よりも凝集筒 11の水位は 3〜50cm高く維持できるように調節し、注入液 16、分散液 17、被処理液 12は定量的に供給する。処理水は凝集筒 11の放流管 18より放流する。

図 1、図 2にみられるように、スパイラル混合管 5、増量管 6の延長管 6 a端部には衝突混合部 25を設けている。衝突混合部 25によって、衝突回数を増やしてフロック径の均等化をはかり、；徴密なフロックを形成している。図 3に示す実施例では、固液分離部 2と凝集濃縮装置を移動車 19 に積載したまま移設できるタイプとしている。

固液分離部 2とその上部の給液部 1の分配室 3と分散液室 4とからなる凝集濃縮装置であつて、前記分散液室からの液を流下させるスパイラル混合管 5を分配室 3からのスパイラル増量管 6内へ設け、スパイラル混合管の内部に下流方向に開口部を有するスパイラル注入管 9を設け、スパイラル増量管 6とスパイラル混合管 5及びスパイラル注入管 9で渦巻状三重管 20 とし、まず、スパイラル混合管 5とスパイラル注入管 9 に個別に供給した電位の異なる 2液を注入管端末の開口部 8で接触させてフロック含有液とし、該フロック含有液を更に増量管 6下流内の合流部 7で被処理液と混合してマスフロックとする。

この凝集濃縮装置は 3. 5mの前記渦卷状三重管 20 をスパイラル増量管 6の高さが 60cmとなるよう凝集筒枠 21に収め、分配室 3とスパイラノレ增量管 6及び分散液室 4とスパイラル混合管 5との接続管は、それぞれ可とう性の管を使用して、固液分離部 2の上面に上下に伸縮できる蛇腹简 22 を接続し、固液分離部の溢流放流水位に対し、分配室 3、分散液室 4の水位を調節可能にしている。移動時には蛇腹筒 22 を畳み、分配室 3、分散液室 4は凝集管増量管 6と切り難し、固液分離部内に格納し、固液分離部上 15cm の高さに蛇腹筒を下げ、移動性を高めることができた。凝集筒枠 21は移動車 19から独立した梯子 23で支持され、悌子と凝集筒枠 21 との連結部と梯子 23の接地部に防振ゴムを装着して、固液分離部 2から «汚泥を排出するレーキ 24 の振動を防止して凝集性能の低下を抑制した。図 4 (a)〜（c)は多重管とする場合の注入管 9又は混合管 5を多重に支持するためのブラケット 26の例を示しており、（a)は軸直角方向断面図、 (b)は軸方向断面図、（c)は混合管 5に装着した例の側面図である。このブラケット 26は管内壁に等間隔で接触支持するよう環状支持部 26 aに複数の羽根部 26bを設けている。この羽根部 26bの上流側又は下流側を尖らせて流れ抵抗を小さくしている。図示した例では混合管 5に装着したものはプラスチック製とし、それより内側に装着したものは薄い金属製である。材料は用途に応じて適宜選択して用いる。内外いずれのものを用いても良い。混合管と注入管、増量管と混合管それぞれの管軸を略合一することができる。図 5、図 6に示した例は、固液分離部 2の上部に分配室 3と分散液室 4とを設け、前記分散液室 4からの液を流下させるスパイラル混合管 5 を分配室からの増量管 6へ下流で合一させ、スパイラル混合管の内部にスパイラル注入管 9を下流方向に開口させて設け、固液分離部へ下部を閉鎖配置したフロック形成槽 14の内部に前記増量管 6の端末を配置し、前記フ口ック形成槽の外部（又は図 6のように内部）にスパイラル降下管 27 を端末が固液分離部の底部に開口するよう設けた構造である。図 6 では固液分離部 2に再凝集槽 28 を設けた例も示している。固液分離部 2の剥離小粒子浮遊領域 29と再凝集槽 28を連結して剥離小粒子の再凝集を可能にしている。

洗米排水を処理する活性汚泥処理施設の活性汚泥処理液には糸状性微生物が発生し、その活性汚泥は安定で自然沈降速度 l cmZ日、濃度 12, OOOppm を凝集濃縮することは不可能とされている。この糸状性バルキング汚泥を注入液 16 として 0. 2 リットル Zmin と、混合液として該活性汚泥と水道水 3 ： 1の混合液 0. 3 リットル Zmin とを層流接触させて、混合管 5から吐出するフロック含有液（0. 5 リットル Zmin)を増量管 6内で被処理液と衝突混合させ、マスフロックとし、その含有液移送管の吐出口をフロック形成槽 (容積 150リットル）内に開口させた。注入管内径 8 mm,混合管内径 19mm,增量管内径 63. 5mmで構成し、スパイラル降下管は 125mmを使用した。装置は図 5に示したものを使用した。

A)フロック含有液量 0. 5 リツトル //min と被処理液量 4. 5 リツトル/ minとをフロック形成槽に滞留時間 30分間の速度で供給した。

B )フロック含有液量 0. 5 リットル Zminと被処理液量 29. 5 リットル Z minとを同じフロック形成槽に滞留時間 5分間で供給した。

その結果、被処理液の供給を中止したとき、フロック形成槽内の流動層高は A)より B)の方が低く、槽内から汲み上げた両者の汚泥の沈降速度も A)より B)の方が速かった。

C)フロック含有液量 0. 5 リツトル Zminと被処理液量 74. 5 リツトルノ minとをフロック形成糟に滞留時間 2分間で供給した。

その結果、フロック形成糟内の流動層高は B)と差がなかった。

D)フロック含有液（1 )量 0. 5 リットル Zminと被処理液 37. 0 リットル Zminとを同じフロック形成糟に滞留時間 4分間で供給した。

その結果、フロック形成糟内の流動層高は D)は B)より低かった。 B)が D)より流動層高が高いのは単位時間内に供給する被処理液が少ないためフロックの成長が遅いためと考えられる。

C)が D)より流動糟高が高いのは、フロック形成糟内の滞留時間が 2分と短いことが影響していると判断している。

B)と C)の運転条件で処理して 3時間経過した固液分離部の凝集濃縮汚泥の濃度は 11， 600ppmと 11， OOOppmであった。

D)の運転条件で処理し、フロック形成槽からスパイラル降下管で固液分離部に供給した後 3時間経過した固液分離部の巨大フロックの凝集濃縮汚泥は供給した被処理液濃度 12， 000PPmの活性汚泥（自然沈降速度； 1 cm/日）が 13， OOOPPmに濃縮していた。傾斜板に見られた剥離現象はスパイラル降下管での継続運転中は認められなかった。

フロック含有液量 0. 075リットル Zminと被処理液 15 リットル Zminの 200倍と衝突してフロック形成槽内の滞留時間 lOminに延ばすことで、緻密なマスフロック（35〜55mm直径）を形成して、固液分離部に 4時間経過して 15， OOOPPmに濃縮したバルキング活性汚泥を得ることができた。

図 7は、フロック形成槽 14 内でこれまで説明した本発明の機構によつて固液分離した後、これを更に従来より設置されている（既存の)独立した固液分離部 2へ導管 30 で導いた構造を示している。図 7に示した装置の使用例をここで説明する。バルキング活性汚泥（沈降速度 2. 3cm/ 日〉を処理している直径 3 m、深さ 4 mの固液分離部が運転不能の状態にあり、外側に給液部、スパイラル凝集管、フロック形成槽、スパイラル降下管を内蔵するフロック形成槽 14 を設置している。固液分離部壁面をスパイラル降下管 27 が貫通し、その端末の拡大管ノズルがマスフ口ックの吐出口となって接合している。バルキング活性汚泥の注入液 0. 2 リットル Zmin と分散液 (活性汚泥 3 +水道水 1 )の 0. 3 リツトル/ min とを層流接触したフロック含有液 0. 5 リツトル Zminを増量管内で被処理液（バルキング活性汚泥液）と衝突してフロック形成槽内で 4分間の滞留時間で衝突混合して形成した巨大フロックは、該槽上に開口するスパイラル降下管で固液分離部にフロックを拡大管ノズルを経て移送した。凝集管は注入管内径 8腿，混合管内径 19讓,増量管内径 65腿、スパィラル降下管内径 150園を 2本で構成している。

フロック含有液 0. 5 リットル/ minと被処理液 37. 35 リットル/ minとをフロック形成槽 150 リットルに滞留時間 4分で 36時間継続供給し、 2本のスパイラル降下管 150謹径でフロック形成槽から固液分離部に 4. 5mm/sec で固液分離部に供給した後 10 時間経過した後濃縮汚泥は被処理液濃度 3， 200ppm のバルキング活性汚泥が 13, 400ppm を得た。 4. 1 倍に濃縮している。固液分離部からの放流水の MLSS は 5 〜13ppmであつた。固液分離部への水面積負荷は Ί. 7mVm² Pである。

図 8は固液分離部 30 (既設のものでよい）の上部に分配室 3と分散液室 4とを設け、前記分散液室 4からの液をそれぞれ流下させる 2本のスパイラル混合管 5 , 5をそれぞれ分配室 3からの 2本の増量管 6， 6へ下流で合一させ、各スパイラル混合管 5， 5の内部にスパイラル注入管 9 を下流方向に開口させて設けたダブルタイプのものを示している。これらを下部を閉鎖配置したフロック形成槽 1 の内部に前記 2本の増量管 6 , 6の端末を配置し、固液分離部 2へ前記フロック形成槽から降下管 27を配置している。

図 9は、内部に注入管 9を有する複数のスパイラル混合管 5を 1本の増量管 6の複数の集合管 38 と下流で合一させた例である。分散液室 4 については複数室設けてもよいし、分配室 3の外周へドーナツ状に設けてもよい。

図 10 は、本発明の凝集濃縮装置の実施例系統図である。分配室 3と分散液室 4及び注入管 9にそれぞれ凝集処理目的を達成するための被処理液 12、分散液 17,注入液 16が供給される。被処理液 12は工場排水等をそのまま供給してもよいし、図のように混合槽 31で活性汚泥 32や固液分離部 2からの凝集混合汚泥 33 を加えてもよい。固液分離部 2からの凝集混合汚泥 33は固形物 34を除去した液状のものである。注入液 16 と分散液 17は、この例ではそれぞれ注入液調整槽 35、分散液調整槽 36 で活性汚泥 32と水道水 37によって濃度差 (すなわち電位差）を生じるように調整されてそれぞれポンプで移送される。凝集剤を用いることなく、本来処分されるべきものの利用によって、大量の被処理を増量液として凝集処理がなされる。

ここで凝集管を直管からスパイラル管としたことの意義を検討した。直管の混合管を外側に、直管の注入管を内側にした二重管の凝集管の注入管直径 20mmと混合管直径 67mmとし、混合管は透明管 6. 5mとし、その管内に混合管と注入管との管軸を略合一にして水平から下流にむかつて 5度下りに設置し、混合液供給槽内に注入液供給槽を配置し、分散液室側壁に混合管の一端入り口が開口し、 6. 5腿先の他端は固液分離部内のフロック形成槽に開口している。注入液供給槽に開口する注入管は混合管入り口を通過して注入管長を上 1. 25m、 2. 5m, 5 mの二重管となって注入管吐出口（開口部）が混合管内に開口している。注入管吐出口から混合管直径の 2倍の距離から下流に向かって凝集フロックが管底部に、上澄液が管上部に画然と分離し、注入管長 + 0. 2〜 l mの位置のフロック上の上澄液の清澄度で判定することにし、活性汚泥を注入管に a ミリリツトル/ min,混合管に混合液（活性汚泥/水道水 = 5 / 1 )を 5 aミリリツトル /niinの割合で供給した。他方注入管直径 20mmと混合管直径 63画 (透明管）とした二重管の混合管を直径 500随のスパイラル (蛇管）に卷き、注入管長 1. 25m、混合管長は 2. 5mm とした凝集管をフロック形成槽に接続し、注入管長 + 0. 2〜 1 mの位置のフロック上の上澄液の清澄度 (SS 20ppm)を直管と略同じ値のときの上記の注入液と分散液 (混合液）それぞれ供給した液量を、それぞれの管長に対応してフロックを形成する最大流量として求めた。その結果を表 1に示す。

直管において注入管長が 2倍になれば最大流量も 2倍に、注入管長が 4倍になれば最大流量も 4倍を示した。

スパイラル管 1. 25mの管長の最大流量は、同じ 1. 25mの直管に比べて約 13倍量のフロック含有液が得られる。このことはスパイラル管の層流形成の安定性によるものであって、混合管内に注入管をもつスパイラル混合管（混合管）は安定した大流量の層流が得やすレ、ことが判る。当然被処理液もフロック含有液の 3〜300倍の割合で供給できるから、本発明の凝集濃縮装置は既設の沈殿槽にも設置できる小型化を達成し、しかも 13倍の†生能ァップが同時に得られることになった。

環境保全水域への本施設の排水は、未反応汚濁液の流出を防がねばならなレ、。そのためにはフロック含有液を確実に形成することである。安全、確実性を高めるためには複数本の注入管と混合管との二重管のスパイラル混合管と、増量管 1本とを接合し、その増量管をフロック形成槽内に 1〜 3本設置することが未反応汚濁液の流出を防ぐ基本構造であり、図 8、図 9にも示した本構造の汚濁液処理能力の最低値は

13L/min X 60倍 =780リットル/ min= 1, 120m³/日

[スパイラル混合管 2本で X 2、被処理液 3〜300倍量との混合で X 15、増量管 2本で X 2 = X 2 X 15 X 2 = X 60倍] である。

本発明によると濃度の低い 500ppm大容量の抄紙機の網下の希薄汚濁液の B液を凝集剤を使用せずに凝集処理ができる。その実施例を以下に示す。

ィ）直管径 67 ，長さ 1. 25腿の混合管と直管径 20瞧,長さ 1 mの注入管との管軸を合一にし、混合液（B液 10：水道水 2 ) 1. 75 リットル/ min と、注入液 B液 0. 35 リットル/ min とをそれぞれ供給して層流接触した t フロックを形成しなかった。これは被処理液が 500ppm と希薄液であつたから、衝突のための粒子間距離が大きくフロックを形成できなつた。

口）同じ抄紙汚濁液の A液沈降濃縮液 3, 600ppmを同じ直管の凝集管 1組に混合液（ A液 10：水道水 2 ) 1. 75 リットル/ min と注入液 A液 0. 35 リットル/ minとをそれぞれ供給し、層流接触したらフロックを形成した。これ以上の送液量は層流を形成せず渦流が発生してフロックを形成しな力つた。

ハ）入手の容易な 8， OOOppm高濃度活性汚泥（C液）をフロック形成用の液体に選択して、スパイラル混合管（内径 63. 5瞧) 1. 25mに混合液 [ ( C液） 9に水道水 2 ] 9リツトル/ minを供給し、スパイラル注入管（内径 19mm) 長さ l mに注入液（C液) 2. 2リットノレ/ minを供給した。口）とノ、）は同じ管長の二重管のスパイラル凝集管内のフロック含有液形成能力を比較すると

ノヽ）はスパイラル凝集管（9 +2. 2) = 11. 2リットル/ mimである。口）は直管の凝集管量（1. 75 + 0. 35) 二 2. 1 リットル/ mimである。

スパイラル凝集管にすることと、フロック含有液形成のために選択した高濃度注入液、高濃度混合液選択 8, 500ppm/3, 600ppmの差で 5本の直管の凝集管の処理能力（1分間あたり 11. 2 リットル/ /2. 1 リットルでほぼ 5倍）と同じになった。

増量液はフ口ック含有液量の 3〜300倍量の被処理液を処理できるから、約 35. 7倍の 11. 2 リットル/ m X 35. 7 =400 リットル/ m処理することを確認した。

希薄液 500ppm200 リットル/ mimを処理するのに活性汚泥 8， OOOppmを 200 リットル/ min供給して固液分離部に沈殿した 8， OOOppmの凝集混合汚泥 (抄紙微細粒子 +活性汚泥）から引抜き汚泥は 12. 5 リットル/ minでよいことが分かった。

本実験では一本の増量管（直径 150mm)をフロック形成槽内に設け、增量管 1本にスパイラル混合管 1本を接合しているだけであるが、実機では図 8の如くフロック形成槽內に 2本の増量管を設け、図 9の如く 1本の増量管に少なくとも 2本のスパイラル混合管と接合すると、 400 リツトノレ/ min=24m³/ h X 2 X 2 =96/m³/ h =2, 300m³/日を処理できる。本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果が得られる。

スパイラル管 (蛇管■渦巻管 ·円弧管）を使用すると、直管に比べ、層流安定性が高く、通液処理能力が 10倍以上高いから、スパイラル凝集管を設けるだけで、所要のフロック含有液量を確保できる。層流確保のために注入管と混合管の管軸を合一するのに直管程の精密さは必要なレ、。凝集濃縮装置は高さにおいて 1 / 5に、容積において 1 / 3 〜 1 /10 に小型化できる。そのため、殆どの既設の固液分離部に本発明の凝集濃縮装置を設置できる。移動車に積載することも可能となり、長期間 ·短期間の濁液処理に対応して移動 ·移設することも容易になった。凝集設備費を大幅に低減でさる。

本発明の凝集濃縮装置を活性汚泥の固液分離部に設置すると、 1 cm/ 日の沈降速度のバルキング汚泥に対し、 10, 000倍の速度で沈降し、曝気槽の汚泥総量が 2〜 4倍に增ぇ、 B0D_2Qの汚泥負荷が 0. 06kg/kg 日以下となり、活性汚泥法の開発以来、永い年月を必要として来た余剰汚泥の処理処分費がほとんど必要でなくなり、処理水質は B0D₅の除去率 99% 以上を達成し、汚濁液が清澄液と、 C0₂，N₂のみを排出するだけの完結した装置となった。当然凝集 (剤)装置、汚泥濃縮槽、濾過装置、焼却施設、汚泥投棄場の維持管理費も不要となり、新設の凝集濃縮装置費は、不要となった余剰汚泥の処理処分費のみでも相殺できて、短期間で償却できる。

1基当たり 3， 000m³/日までの凝集濃縮装置は工場内で製作し、現地では前後の配管接続が主たる工事となり施設工事が短期間となり、環境施設として、望ましくない運転停止期間を短時間に完了することができる。

フロック形成槽からのマスフロックの排出にあたり、スパイラル降下管を使用することにより、フロックの性状に対応してマスフロックの降下速度を降下管の傾斜角度をもって調整することが可能となり、フロック形成槽から降下管内を降下するマスフロックのフロック間隙の無レ、連続する移動層となって連続的に排出することができ、微細粒子の剥離現象がほとんどなくなった。

固液分離部に堆積する凝集濃縮汚泥と上澄液との界面には、通常凝集濃縮汚泥層ができやすい。この汚泥層表面上の剥離小粒子含有液を吸引ボンブにより吸引し、被処理液供給管に返送して、フロック形成槽内で再凝集するシステムに継続供給処理することと、前述のスパイラル降下管内の移送速度の低減がマスフロックからの微少粒子剥離の減少をもたらし、剥離小粒子による上澄液の汚濁防止に好ましい成果を得た。

複数本の衝突混合部をもつスパイラル凝集管の吐出口と一本の増量管の複数の集合管とを接合した増量管をフロック形成槽内に複数本設置すると、複数本の凝集管内に注入液か混合液のいずれかが供給されなくとも、複数本の凝集管のフロック含有液と被処理液が増量管内またはフロック形成槽内で衝突して必ずフロックを形成することになり、未反応の汚濁液をが環境保全水域に排出することがなくなり、処理能力の向上と安全を確保できる装置となった。産業上の利用可能性

本発明の凝集濃縮装置と凝集濃縮方を利用して、濃縮分離する対象を例示すると、浚渫'掘削 ·護岸 ·水路開設等の工事に伴う土砂 '粘士-へドロの分離除去、またダム ·貯水場 ·海 ·湖沼 ·堀の堆積へドロの除去、養魚場 ·栽培漁場の残餌 ·へドロの除去、上水 ·用水の前処理、赤潮の除去、高濃度活性汚泥法 ·バルキング活性汚泥の凝集分離、動物 ·植物プランクトンの濃縮分難、ァォコの除去、排水から有価物質の回収、希薄大容量の汚濁液 (抄紙機の網下のパルプ屑）の凝集分離、農産物の微細粒子の灰汁抜きその多の水洗工程の凝集分離、発酵液や有価液の濃縮分離、その他生産工程内の固液分離、生産工程からの排出水の固液分離等を挙げることができる。

装置の小型ィヒを可能としたことにより、移動車両への装置の搭載を可能としたので、濃縮分離する対象が広く、汎用性に富む。

Claims

請求の範囲

1 .多重管の内管と外管それぞれに電位の異なる微細粒子を含む液を流下させ、下流において内管と外管中の液を接触させ、微細粒子をフロックにする装置において、多重管の内管と外管をスパイラル状の混合管に形成し、外管内下流方向に内管の開口部を形成し、内管と外管から個別に供給しだ電位の異なる液を接触させて固形分をフロックにするスパイラル凝集管を設けたことを特徴とする凝集濃縮装置。

2 .微細粒子を含む被処理液を供給する給液部と、該給液部より低位置に配置された固液分離部とからなり、前記給液部が被処理液を分配する分配室と分散液室とからなる凝集濃縮装置であつて、前記分散液室からの液を流下させるスパイラル混合管と分配室からの被処理液を供給する増量管とを下流の合流部で合一し、スパイラル混合管內部に下流方向に開口部を有するスパイラル注入管を設け、スパイラル混合管とスパイラル注入管に個別に供給した電位の異なる 2液を前記開口部で接触させてフロック含有液とし、該フロック含有液を更に増量管下流の合流部で被処理液と混合してマスフロックとすることを特徴とする凝集濃縮装置。

3 .内部に注入管端末の開口部を有する混合管端末の増量管流下液との合流部付近に衝突混合部を設けたことを特徴とする請求項 2記載の凝集

4 .固液分離部とその上部の分配室と分散液室とからなる凝集濃縮装置であって、前記分散液室からの液を流下させるスパイラル混合管を分配室からのスパイラル増量管内へ設け、スパイラル混合管の内部に下流方向に開口部を有するスパイラル注入管を設け、スパイラル増量管とスパィラル混合管及びスパイラル注入管でスパイラル三重管とし、スパイラル混合管とスパイラル注入管に個別に供給した電位の異なる 2液を前記開口部で接触させてフロック含有液とし、該フロック含有液を更に増量管下流の合流部で被処理液と混合してマスフロックとすることを特徴とする凝集濃縮装置。

5.混合管の内部又は増量管の内部に注入管又は混合管を多重に支持するためのブラケットであって、該ブラケットは管内壁に所定間隔で接触支持する複数の羽根部を有し、該羽根部の上流側又は下流側を尖らせて流れ抵抗を小さくしたことを特徴とする請求項 1、 2又は 4記載の凝集濃縮装置。

6 .固液分離部の上部に分配室と分散液室とを設け、前記分散液室からの液を流下させるスパイラル混合管を分配室からの増量管へ下流で合一させ、スパイラル混合管の内部にスパイラル注入管を下流方向に開口させて設け、固液分離部へ下部を閉鎖配置したフロック形成槽を設け、該フ口ック形成槽の内部に前記増量管の端末を配置し、前記フ口ック形成槽の外部又は内部にスパイラル降下管を設け、その端末が固液分離部に開口するよう配置したことを特徴とする凝集濃縮装置。

7.固液分離部の上部に分配室と分散液室とを設け、前記分散液室からの液をそれぞれ流下させる複数のスパイラル混合管を分配室からの複数の増量管へ下流で合一させるか又は、複数のスパイラル混合管を複数の増量管内へ多重管で設け、各スパイラル混合管の内部にスパイラル注入管を下流方向に開口させて設け、固液分離部へ下部を閉鎖配置したフロック形成槽の內部に前記複数の増量管の端末を配置し、前記フロック形成槽から降下管を配置したことを特徴とする凝集濃縮装置。

8 .電位の異なる分散液と注入液とを各スパイラル状態に形成した外管と内管よりなる混合管によつてそれぞれ流下させ、下流にぉレ、て接触させてフロック含有液とし、該フ口ック含有液を微細粒子を含む被処理液と混合してマスフロックを形成し、固液分解することを特徴とする « 濃縮法。