WO2006036014A1 - 凝集分離装置 - Google Patents

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WO2006036014A1
WO2006036014A1 PCT/JP2005/018496 JP2005018496W WO2006036014A1 WO 2006036014 A1 WO2006036014 A1 WO 2006036014A1 JP 2005018496 W JP2005018496 W JP 2005018496W WO 2006036014 A1 WO2006036014 A1 WO 2006036014A1
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sludge
flocculation
separation tank
specific gravity
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Yasuo Yamada
Shunsoku Kyosai
Norimitsu Morikawa
Minoru Sato
Koji Nishihara
Shinichi Nagamatsu
Masami Oura
Ryuma Sakurai
Hiroko Mase
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Nishihara Environment Technology, Inc.
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Definitions

  • a flocculant is mixed with water to be treated (raw water, inflow water) containing suspended substances such as colloidal substances and fine particles, and the suspended substances are aggregated to form a floc (aggregated sludge).
  • the present invention relates to a flocculation / separation device that continuously obtains clear water by solid-liquid separation of floc from treated water.
  • a conventional flocculation / separation apparatus of this type includes a flocculation reaction tank into which treated water containing suspended substances and the like flows through a raw water introduction pipe.
  • the water to be treated that has flowed into the agglomeration reaction tank is added with a flocculant from the flocculant supply means, and is supplied with insoluble additives such as sand from the additive supply means.
  • this aggregating / separating apparatus comprises a mixture extracting means for extracting the mixture from the agglomeration reaction tank, a solid-liquid separation tank for solid-liquid separation of the effluent from the agglomeration reaction tank, and a separation for extracting the separated substance from the solid-liquid separation tank.
  • the additive collector then separates and collects the additive contained in the separated product returned from the pump through the return pipe, returns the collected additive to the agglomeration reaction tank, and discharges the separated sludge outside the system (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2 2003- 3 2 6 1 10 (right column, page 2, "1 4 1 2 6 line, Fig. 1)
  • flocs are formed by adding a flocculant in the flocculation reaction tank, and then flocs are separated from the water to be treated using gravity in the solid-liquid separation tank.
  • a solid-liquid separation tank with the same area is required, and a large site area is required as a whole.
  • the flocs cannot be processed at a speed exceeding the sedimentation speed of the floc, and the processing efficiency is poor.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to reduce the site area and to perform solid-liquid separation stably at a higher speed. It is possible to reduce the installation area and processing time, and to obtain a concentrating / separating device capable of stable processing.
  • the flocculating / separating apparatus comprises a flocculating / separating tank into which raw water mixed with a flocculating agent flows, a water flow generator for generating a swirling flow in the flocculating / separating tank, and a sludge transfer pipe for transferring the flocculated sludge. It is characterized by.
  • a draft tube is provided in the agglomeration separation tank.
  • High density material is present in the coagulation separation tank.
  • the sludge transfer pipe is equipped with a separator that separates the high specific gravity material and circulates it in the coagulation separation tank.
  • a porous member is provided above the draft tube.
  • a raw water introduction pipe is installed to guide the raw water mixed with the flocculant into the draft dredge tube.
  • the water flow generator is a stirrer equipped with an axial flow type stirring blade.
  • a mud collection box is provided to concentrate the coagulated sludge.
  • a line mixer is provided to mix the flocculant and raw water.
  • a water quality measuring machine is installed in the coagulation separation tank.
  • a water collector will be installed to introduce treated water.
  • the floc separation process can be continuously performed in one flocculent separation tank by using floc formation by the flocculant and swirl flow by the water flow generator. That is, since coagulation separation can be performed instantaneously, floc formation and solid-liquid separation can be performed in the same coagulation separation tank. In addition, since solid-liquid separation can be performed efficiently and stably, a conventional solid-liquid separation tank that requires a large site is not required, the entire apparatus is downsized, and construction costs are reduced.
  • the residence time can be set to about 2 to 3 minutes, and the S S removal rate can be maintained at 80% or more. If the floc state in the flocculation / separation tank and the state of the treated water are constantly measured, the stable interface and the amount of the hook can be always kept appropriate, and stable continuous processing becomes possible.
  • a swirl flow can be generated in the flocculation separation tank.
  • a swirling flow can be smoothly formed by arranging a draft tube so as to surround the water flow generator and arranging a horizontal guide plate and a vertical guide plate. Furthermore, a porous member is disposed. As a result, horizontal flow (for example, centripetal flow) and swirl flow (for example, downward flow) can be generated more stably while suppressing the flow velocity in the upward direction, and processing efficiency can be stabilized. .
  • FIG. 1 is a flowchart of the flocculation / separation device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart of the flocculation / separation device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a main part flow diagram of the flocculation / separation device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 4 is a main part flow diagram of the flocculation / separation device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 5 is a main part flow diagram of the flocculation / separation device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 6 is a main part flow diagram of the flocculation / separation device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 7 is a main part flow diagram of the flocculation / separation device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 8 is a main part flow diagram of the coagulation / separation device according to Embodiment 8 of the present invention.
  • FIG. 9 is a main part flow diagram of the coagulation / separation device according to Embodiment 9 of the present invention.
  • FIG. 10 is a main part flow diagram of the flocculation / separation device according to embodiment 10 of the present invention.
  • FIG. 11 is a main part flow diagram of the flocculation / separation apparatus according to Embodiment 11 of the present invention.
  • FIG. 12 is a main part flow diagram of the flocculation / separation apparatus according to Embodiment 12 of the present invention.
  • FIG. 13 is a main part flow diagram of the flocculation / separation apparatus according to Embodiment 13 of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view showing an arrangement of a plurality of coagulation / separation apparatuses.
  • FIG. 15 is a plan view showing an arrangement of a plurality of coagulation / separation apparatuses.
  • FIG. 16 is a plan view showing an arrangement of a plurality of aggregating / separating apparatuses.
  • FIG. 17 is a plan view showing an arrangement of a plurality of coagulation / separation apparatuses.
  • FIG. 18 is a plan view showing the arrangement of the guide plates.
  • Fig. 19 is a perspective view showing the trough used in the water collector.
  • FIG. 20 is a perspective view showing a trough used in the water collector.
  • FIG. 21 is a perspective view showing a trough used in the water collector.
  • Figure 22 is a partial cross-sectional view showing the trough used in the water collector.
  • Figure 23 is a partial cross-sectional view showing the trough used in the water collector.
  • Figure 24 is a partial cross-sectional view showing a water collector using filter media.
  • Figure 25 is a partial cross-sectional view showing a water collector using filter media. DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
  • FIG. 1 is a flowchart showing a flocculation / separation apparatus according to Embodiment 1 for carrying out the present invention.
  • This agglomeration separation device is equipped with a agglomeration separation tank 1 that agglomerates suspended substances in raw water and separates them into solid and liquid.
  • the raw water is introduced from the mixing tank 2 into the coagulation separation tank 1 through the raw water introduction pipe 3, the high specific gravity material addition equipment 4, and the raw water introduction pipe 5.
  • the mixing tank 2 has a raw water inlet 2 a through which raw water flows and a flocculant inlet 2 b for injecting the flocculant 6.
  • the mixing tank 2 maintains a turbulent state with a certain residence time in the raw water, and the suspended substances in the raw water react with the flocculant 6 to form a floc.
  • the high specific gravity material addition equipment 4 is equipped with a screen 7 for removing impurities from the raw water.
  • the high specific gravity material addition equipment 4 is added with a high specific gravity material 9 from a separator 8 installed thereabove.
  • the coagulation aid 10 is injected into the raw water introduction pipe 5 downstream of the high specific gravity material addition facility 4 from the coagulation aid injection port 10a. By adding the coagulant aid 10, the high specific gravity material 9 and the floc are efficiently contacted by the swirling flow, and a heavy hook is formed, so that solid-liquid separation is improved.
  • the position of the raw water inlet 5 a of the raw water inlet pipe 5 is a position where it can easily get on the swirling flow in the coagulation separation tank 1. If the position of the screen 7 is upstream of the flocculation separation tank 1, it is not limited. In order to prevent blockage of the separator 8, it is preferable to install the screen 7 upstream of the position where the high specific gravity material 9 is added, and there is no problem even if it is installed upstream of the mixing tank 2. . Needless to say, if the raw water does not contain impurities, the screen 7 does not need to be installed.
  • the high specific gravity material 9 and the coagulation aid 10 are added at positions where the high specific gravity material 9 and the coagulation aid 10 react instantaneously to promote floc formation.
  • the high specific gravity material 9 may be added at the upstream side of the flocculation separation tank 1, but it is preferable to add it between the flocculation separation tank 1 and the mixing tank 2.
  • the coagulation aid 1 may be added before the mixed solution flows into the coagulation separation tank 1.
  • the coagulation aid 1 immediately after the mixed solution is introduced in the vicinity of the raw water inlet 5a in the coagulation separation tank 1. It may be sufficiently mixed with 0.
  • a water flow generator 11 that agitates the inflowing mixed liquid (the liquid in which the raw water and the flocculant 6 are mixed), that is, the water to be treated to generate a water flow.
  • a water collector 1 2 At the top of the coagulation separation tank 1, there is a water collector 1 2 that collects the treated water obtained by solid-liquid separation, and the treated water is discharged from the water collector 1 2 through the treated water outlet 1 2 a.
  • a sludge discharge port 13 for discharging sludge separated from the water to be treated is provided at the bottom of the coagulation separation tank 1.
  • a mud collection box 14 for collecting sludge from the sludge discharge port 1 3 is provided outside the lower part of the coagulation separation tank 1.
  • the sludge inside the mud collection box 14 is transferred to the separator 8 through a sludge transfer pipe 15.
  • the sludge transfer pipe 15 is provided with an open / close valve 16 and a transfer pump 17 in order from the side of the mud collection box 14.
  • the agglomeration separation tank 1 is provided with a water quality measuring device 18 for measuring the water quality at the sludge interface K. This water quality measuring device 18 is electrically connected to the open / close valve 16, and the on-off valve 16 is operated based on a signal from the water quality measuring device 18.
  • the agglomeration / separation tank 1 is preferably cylindrical, but can be a cube (rectangular) in consideration of effective use of space and construction costs. Further, the plane shape of the agglomeration / separation tank 1 can be a polygonal shape, and in this case, it is preferable that the agglomeration / separation tank 1 be an even-numbered symmetric shape. Moreover, when comparing the case where the volume is the same and the height is high and the case where the height is low, the latter is not suitable for generating a circulation flow even if the volumes are the same. Therefore, the height of the agglomeration separation tank 1 is preferably larger than the horizontal length (diameter, width).
  • the ratio of the height to the diameter is 1 or more, and when it is a rectangular parallelepiped, the ratio of the height to the horizontal length is 1 or more.
  • a smooth swirling flow can be generated by placing a partition inside the flocculation tank “I.
  • the upper part of the flocculation tank 1 If the diameter of the lower part is increased, the rising speed of the swirling flow in the upper part of the coagulation separation tank 1 As a result, the sludge interface K can be generated effectively.
  • Aggregation simultaneous IJ 6 is an iron and aluminum inorganic coagulant with a high cation valence.
  • examples of this type of inorganic flocculant include polyaluminum chloride, sulfate band, ferric chloride, and ferric sulfate.
  • the type of flocculant 6 is not limited as long as flocs can be formed satisfactorily.
  • the separator 8 separates the high specific gravity material 9 from the coagulated sludge flowing in from the sludge transfer pipe 15 and reuses the high specific gravity material 9.
  • the separator 8 is a wet liquid cyclone.
  • the separator 8 supplies the high specific gravity material 9 obtained by the separation to the high specific gravity material addition equipment 4 and discharges the remaining sludge to the outside of the system.
  • Other devices can be used for this type of separator 8 as long as they can separate the high specific gravity material 9 and sludge.
  • a so-called classifying tank in which sludge adhering to the high specific gravity material 9 is peeled off from the high specific gravity material 9 by stirring, mixing, or dropping, and settling can also be used. Needless to say, if the high specific gravity material 9 is not reused, the high specific gravity material 9 may be discharged out of the system together with sludge.
  • the high specific gravity material 9 can be a substance having a specific gravity of 1 or more, such as fine sand. Fine sand has a specific gravity of 2.6, a uniformity coefficient of 1.7, and an effective diameter of about 100 m.
  • an organic or inorganic substance having a specific gravity of 2 to 8 similar to that of fine sand, or a mixture of this substance and fine sand can be used.
  • the specific gravity range of the high specific gravity material 9 particularly preferable for the operation of the coagulation / separation apparatus is 2.0 to 3.0.
  • Examples of this type of high-density material 9 include garnet, spur ash (manufactured by Tokyo Metropolitan Government), zirconium oxide, and anthracite.
  • As the flocculating aid 10 a polymer flocculating agent such as an anionic or nonionic type can be used.
  • the water flow generator 1 1 is a means of creating a turbulent flow region without destroying the flocs due to the shearing force associated with the stirring, and forming a large floc by bringing the high specific gravity material 9 and the like into contact with the micro hook.
  • This water flow generator 1 1 is an agitator equipped with an axial flow type stirring blade 1 1 a, a drive shaft 1 1 b extending vertically upward from the stirring blade 1 1 a, and this drive shaft 1 A motor 1 1 c for rotating 1 b is provided. Depending on the installation conditions, the drive shaft 1 1 b can be extended in the lateral direction.
  • the axial flow type water flow generator 11 can generate a large discharge with a small static pressure.
  • the water flow generator 1 1 has an axial flow type impeller 1 1 a
  • a pump, a fan, an ejector, etc. can be used instead of the stirrer provided.
  • the rotation of the water flow generator 11 is preferably variable, but it may not be variable depending on the operating conditions of the flocculation / separation device.
  • the water flow generator 11 other means for generating a swirl flow well, for example, a jet flow generator such as a circulator can be used.
  • the water collector 12 is configured to introduce the treated water overflowed from the coagulation separation tank 1 and remove flocs in the treated water. The treated water is transferred out of the system through the treated water outlet 12a.
  • This water collector 1 2 can be equipped with a filter, and the filter can be a rotating disk type.
  • the water collector 12 can be a filter equipped with a filter medium, and a membrane filter equipped with a separation membrane or filter cloth. Furthermore, a trough suitable for the properties of treated water, for example, a submerged trough can be obtained. These water collector troughs will be explained later.
  • the purpose of installing the mud collection box 1 4 is to prevent the sludge interface K from rising by extracting the coagulated sludge from the coagulation separation tank 1 when the sludge concentration in the coagulation separation tank 1 increases.
  • the mud collection box 1 4 is formed by an inclined wall 1 4 a extending obliquely upward and outward from the lowermost part of the outer peripheral surface of the coagulation separation tank 1 to coagulate and separate the coagulation sludge from the sludge discharge port 1 3. And the inclined wall 1 4 a.
  • the mud collection box 14 is provided outside the lower part of the coagulation separation tank 1, but it does not obstruct the swirl flow, and the mud collection box 14 is not limited to the outside if it is easy to collect mud.
  • the aggregated sludge is concentrated for the purpose of reducing the circulation rate for recycling the high specific gravity material 9 and reducing the amount of sludge to be excluded from the system.
  • the collected sludge in the mud collection box 14 is pulled out by the transfer pump 17.
  • the sludge transfer pipe 15 controls the solid matter concentration in the flocculation separation tank 1 by pulling out the flocculated sludge from the mud collection box 14 via the open / close valve 16 and the transfer pump 17.
  • the sludge transfer pipe 15 is used to supply the flocculent sludge cut through the bow I to the separator 8 and to separate and circulate the high specific gravity material 9 from the flocculent sludge. That is, in order to make the high specific gravity material 9 contribute to the agglomeration reaction, the high specific gravity material 9 is added to the raw water at a constant concentration, but the concentration is controlled by the amount of the coagulated sludge extracted by the transfer pump 17. .
  • the water quality measuring machine 1 8 is used to continuously measure the state of flocs in the flocculation separation tank 1, in other words, to monitor the accumulation of excessive flocs in the flocculation separation tank 1. Concentration meter, turbidity meter, etc. Normally, the sludge interface K increases as the floc concentration in the flocculent separation tank 1 increases by _t.
  • the water quality measuring machine 1 8 always measures the sludge interface K in the flocculation / separation tank 1, and when the phenomenon of excessive accumulation of flocs occurs, the on-off valve 1 6 is automatically opened to flocculate excess flocs. Pull out as sludge, balance the amount of floc in the flocculent separation tank 1, and control the sludge interface K so that the floc does not flow to the treated water side.
  • the turbidity and transparency of the treated water are measured. Methods and combinations of these can also be used.
  • the distance between the water surface in the flocculation / separation tank 1 and the sludge interface K is always 1.0 m or more. It is reasonable to adjust the sludge concentration to about 7 to 14%. In other words, it is preferable that the amount of flocculated sludge drawn out with respect to the amount of raw water flowing in is secured to about 3 to 10%, and the concentration in the flocculation separation tank 1 is made about 0.5 to 3%.
  • a certain amount of agglomerated sludge is withdrawn from the aggregating / separating tank 1 for a certain period of time using the on-off valve 16 and the transfer pump 17 and transferred to the separator 8 via the sludge transfer pipe 15.
  • the separator 8 separates the agglomerated sludge from the high specific gravity material 9 and discharges the remaining sludge out of the system, preventing the floc from flowing out to the treated water and making the treated water worse! Stop.
  • Embodiment 1 Next, the operation of the flocculation / separation apparatus in Embodiment 1 will be described.
  • the flocculant 6 When the flocculant 6 is mixed with the raw water flowing into the mixing tank 2 from the flocculant inlet 2b, the suspended material in the raw water reacts with the flocculant 6 and flocks.
  • the flocified liquid mixture (the liquid in which raw water and flocculant 6 are mixed) flows into the high specific gravity material addition facility 4 through the raw water introduction pipe 3. At this time. Screen 7 removes contaminants in the raw water and prevents blockage of separator 8.
  • the high specific gravity material 9 from the separator 8 In the high specific gravity material addition equipment 4, the high specific gravity material 9 from the separator 8 is mixed into the mixed liquid (the liquid in which the raw water and the flocculant 6 are mixed).
  • the mixed solution containing the high specific gravity material 9 (the solution in which the raw water and the flocculant 6 are mixed) flows through the raw water introduction pipe 5, and in the meantime, the liquid mixture (the liquid in which the raw water and the flocculant 6 is mixed) is aggregated.
  • the auxiliary 10 enters from the coagulant auxiliary inlet 10 a.
  • a mixed liquid containing the high specific gravity material 9 and the coagulant aid 10 (the raw water and the coagulant 6 are mixed From the raw water inlet 5a into the coagulation separation tank 1 and becomes treated water.
  • the water flow generator 1 1 operates to generate a swirling flow in the treated water.
  • the total amount of the swirling flow is the sum of the treated water previously existing in the coagulation separation tank 1 and the raw water newly added from the raw water inlet 5a.
  • the swirl flow becomes a downward flow at the center of the flocculation separation tank 1, becomes a horizontal flow (radial flow) at the bottom of the flocculation separation tank 1, then becomes an upward flow, and further flows in the vicinity of the sludge interface K (centrocentric). Flow). Due to such swirl flow, suspended substances in the water to be treated react with the high specific gravity material 9 and the coagulant aid 10, and flocs are efficiently generated. This floc has a rest with the high specific gravity material9 and the apparent specific gravity becomes high. In other words, the sludge interface is formed by swirling in the flocculation tank 1 faster than the rising speed of the water to be treated.
  • the coagulated sludge in the mud collection pox 1 4 flows to the separator 8 through the sludge transfer pipe 1 5, but the water quality measuring device 1 8 measures the water quality at the sludge interface K in the coagulation separation tank 1, The signal is output to on-off valve 16.
  • the opening of the on-off valve 16 is changed to make surplus from the flocculation separation tank 1.
  • the flocs in the flocculation separation tank 1 to balance the flocs.
  • the separator 8 separates the high specific gravity material 9 from the coagulated sludge, and returns the separated high specific gravity material 9 to the high specific gravity material addition facility 4.
  • the flocculation / separation apparatus uses the floc formation by the flocculating agent 6 and the swirl flow by the water flow generator 11 to continuously perform the floc separation process with one flocculation separation tank 1. Can be done. This eliminates the need for a separate solid-liquid separation tank from the conventional agglomeration reaction tank, and reduces the required space. At this time, since the mixing tank 2 for mixing the flocculant 6 with the raw water is provided, the raw water can be reliably flocked by mixing the brine and the flocculant 6 quickly and efficiently.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the coagulation / separation apparatus according to Embodiment 2 for carrying out the present invention.
  • a draft tube 21 is provided in the center of the flocculating / separating tank 1.
  • a porous member 22 is horizontally disposed in the vicinity of the sludge interface.
  • a guide plate 23 is provided on the inner surface of the agglomeration separation tank 1 below the porous member 22.
  • the shape of the flocculation / separation tank 1 is a square.
  • the horizontal position of the water flow generator 11 is the center in the draft tube 21, and the vertical position of the stirring blade 11 a is the bottom of the draft tube 21.
  • the raw water introduction port 5 a of the raw water introduction tube 5 is provided inside or just above the draft tube 21. It is preferable that the mixed liquid containing the high specific gravity material 9 and the coagulant aid 10 (the liquid in which the raw material and the coagulant 6 are mixed) easily ride on the swirling flow that moves in the draft tube 2 1. .
  • the raw water inlet 5a of the raw water inlet pipe 5 is located inside the draft tube 21, the lower area of the draft tube 21, or the draft tube.
  • the raw water inlet 5 a of the raw water conduit 5 can be cut from the portion where the drive shaft 1 1 b of the water flow generator 1 1 penetrates the porous member 2 2 and guided from there. .
  • the shape of the draft tube 21 is a cylindrical shape having openings at the top and bottom for ease of manufacture and low cost.
  • the diameter of the draft tube 21 is a tapered cylinder with a larger opening diameter than the upper opening diameter.
  • the horizontal flow (radial flow) is easily changed, and the horizontal cross-sectional area inside the draft tube 21 is the same as the horizontal cross-sectional area outside the draft tube 21.
  • the draft tube 2 1 can easily change the swirl flow from the descending flow to the horizontal flow (radial flow). Structure, that is, the flow of fluid can be assisted to generate a swirling flow. 18496
  • the distance between the bottom surface of the agglomeration separation tank 1 and the bottom surface of the draft tube 21 is preferably about 75% of the diameter of the stirring blade 11 a of the water flow generator 11. Further, it is preferable that the vertical position of the stirring blade 11 a of the water flow generator 11 is not protruded from the force draft tube 21 which is the lower part in the draft tube 21 as described above. However, the position in the vertical direction of the stirring blade 1 1 a of the draft tube 21 is not limited as long as the swirl flow is generated efficiently.
  • the porous member 22 is assumed to be 3T instead of the water quality measuring device 18 in the first embodiment, for example, a plate having a large number of openings.
  • This porous member 22 has a stable sludge interface, prevents the flocs from flowing upward, eliminates turbulence in the treated water, generates a rectification zone, and obtains stable and stable treated water. It is installed in. That is, the porous member 22 divides the inside of the coagulation separation tank 1 into upper and lower parts, easily generates a rectification region above the porous member 22, and easily forms a flock formation region (sludge region) below. generate.
  • a flat punching metal, a net, a rectifying plate, an inclined plate, a slit, a honeycomb material, or the like can be used.
  • the porous member 22 has a flat plate shape, but other concave shapes, convex shapes, and the like can be used. Furthermore, the aperture ratio of the porous member 22 can be changed in accordance with the properties of the raw water. For example, when the aperture ratio of the porous member 22 is 50%, the installation area of the trough of the water collector 12 is preferably 1 2 or less of the installation area of the porous member 22. That is, the speed at which the treated water passes through the porous member 22 may be the same as or less than the speed at which the treated water rises on the water surface other than the rough surface.
  • the guide plate 2 3 changes the upward flow rising between the inner surface of the agglomeration separation tank 1 and the outer surface of the draft tube 21 to a horizontal flow (concentric flow) to 0 by the baffle effect. It is an annular flat plate that projects horizontally from the inner surface of the agglomeration separation tank 1.
  • the guide plate 2 3 is directed horizontally.
  • a guide plate 2 3 is provided in the vertical direction to prevent the swirling flow from being generated stably and to prevent co-rotation.
  • guide plates 23 it is also possible to provide guide plates 23 in both the horizontal and vertical directions. This kind of guide plate 23 can also be a curved plate instead of a flat plate. It is.
  • the water to be treated becomes a turbulent state due to the stirring of the water flow generator 1 "I in the draft tube 21, and a floc with a large specific gravity is formed.
  • the lower part of the draft tube 21 falls. It turns into a horizontal flow (radial flow) at its lower end and becomes an upward flow in the vertical direction between the inner surface of the agglomeration separation tank 1 and the outer surface of the draft device 21.
  • the horizontal flow (centric flow) between the upper end of the draft tube 2 1 and the porous member 2 is caused by the downward flow generated in the tube 21.
  • the floc rides on the swirl flow again and drafts again.
  • the guide plate 2 3 helps the swirl flow to easily change from ascending flow to horizontal flow (centric flow), a sludge interface is formed, and the treated water is porous. Pass through member 2 2 and overflow to collector 1 2.
  • Embodiment 2 In order to efficiently perform solid-liquid separation by swirling flow, it is desirable to form a small and heavy flock, that is, a heavy hook with a small flow resistance and a large mass.
  • the high specific gravity material 9 and the coagulant aid 10 are added to the mixed liquid (the liquid in which the raw water and the coagulant 6 are mixed), the efficiency of solid-liquid separation is improved. It ’s also a heavy frock.
  • the floc concentration in the lower part of the agglomeration separation tank 1 is also increased, the number of collisions between flocs in the agglomeration part and the number of collisions between the primary particles and the hooks are increased, and the agglomeration effect is improved. Miniaturization is possible.
  • the floc is not settled by gravity, but the circulation flow accompanying the stirring of the water flow generator 1 1, that is, the inner surface of the flocculation separation tank 1 and the upper end of the draft tube 2 1.
  • the solid-liquid separation process can be promoted by making the flow rate of the horizontal flow (centric flow) generated during the period sufficiently larger than the rising flow rate of the water to be treated. Then, the water to be treated containing the high specific gravity material 9 and the coagulation aid 10 is stirred immediately after flowing into the coagulation separation tank 1, whereby the coagulation aid 10 can be uniformly dispersed.
  • colloidal substances and suspended substances in the water to be treated can grow into large flocs around the high specific gravity material 9 so that the solid-liquid separation process can be performed more efficiently. You can. Furthermore, removal of S S removal rate of 80% or more is possible in 2 to 3 minutes. At this time, the high specific gravity material 9 needs to be contained in the block at a constant concentration with respect to the inflow water (raw water, treated water not containing the flocculant 6). 0 0 0-5, 0 0 0 mg / L is preferable. The addition strength can be changed according to the water quality and properties such as the viscosity of water. Embodiment 3.
  • FIG. 3 is a main part flow diagram showing an aggregating / separating apparatus according to Embodiment 3 for carrying out the present invention.
  • a wet liquid cyclone is used for the separator 8 as in the first embodiment.
  • the separator 3 1 has a high specific gravity from sludge from the sludge transfer pipe 15.
  • the material 9 is separated by gravity, and the separated high specific gravity material 9 is returned to the high specific gravity material addition equipment 4. Therefore, the separator 3 1 is equipped with a tank 3 2 that contains the sludge from the sludge transfer pipe 15, and in this tank 3 2, a relatively heavy high specific gravity material out of the sludge that flows from the sludge transfer pipe 15.
  • Sediment 9 by gravity to allow relatively light sludge to overflow from the top of tank 3 2. Then, the high specific gravity material 9 settled in the tank 3 2 is supplied to the high specific gravity material addition equipment 4 through the supply pipe 33, and the sludge overflowing from the tank 3 2 is transferred out of the system.
  • the sedimentation speed of the high specific gravity material 9 is about 7 O m / h, and the sedimentation speed of sludge is 3 to 4 m. Since the sedimentation rate of the high specific gravity material 9 becomes extremely higher than the sedimentation rate of sludge, the high specific gravity material 9 can be separated by gravity sedimentation in a short time of about 5 minutes. The same effect as in the second embodiment can be obtained with the aggregating and separating apparatus in the third embodiment.
  • FIG. 4 is a main part flow diagram showing the coagulation / separation apparatus according to Embodiment 4 for carrying out the present invention.
  • the inner end of the guide plate 23 is arranged higher than the outer end.
  • FIG. 5 is a main part flow diagram showing an aggregating / separating apparatus according to Embodiment 5 for carrying out the present invention.
  • the high specific gravity material 9 is injected into the raw water introduction pipe 5 on the downstream side of the coagulation aid injection port 10a. Therefore, the high specific gravity material addition facility 4 in the second embodiment is a raw water storage tank 4 A having only the screen 7.
  • the same effect as in the second embodiment can be obtained also in the aggregation / separation device in the fifth embodiment.
  • the coagulation aid 10 may be added before the mixed solution flows into the coagulation separation tank 1, but coagulation aid is introduced immediately after the mixed solution is introduced in the vicinity of the raw water inlet 5a in the coagulation separation tank 1. It may be mixed well with the agent 10.
  • FIG. 6 is a main part flow diagram showing the coagulation / separation apparatus in Embodiment 6 for carrying out the present invention.
  • the high specific gravity material 9 is directly fed into the agglomeration separation tank "!.
  • the high specific gravity material supply port 8a from the separator 8 is connected to the raw water introduction port 5a. It is arranged in the vicinity so that the high specific gravity material 9 is securely put on the swirling flow in the draft tube 21. For this reason, 6
  • the high specific gravity material addition facility 4 in Form 2 is a raw water storage tank 4 A having only a screen 7.
  • the same effect as in the second embodiment can be obtained also in the aggregating and separating apparatus in the sixth embodiment.
  • FIG. 7 is a main part flow diagram showing an aggregating / separating apparatus according to Embodiment 7 for carrying out the present invention.
  • the intermediate part 5 b of the raw water introduction pipe 5 is inclined downward with respect to the flow direction, and the high specific gravity material 9 and the coagulant aid 10 are placed at the uppermost part of the intermediate part 5 b of the raw water introduction pipe 5.
  • the lower end is supplied.
  • the high specific gravity material addition facility 4 in the second embodiment is a raw water storage tank 4 A having only the screen 7.
  • FIG. 8 is a main part flow diagram showing the coagulation / separation apparatus according to Embodiment 8 for carrying out the present invention.
  • the raw water inlet 5 a of the raw water inlet pipe 5 is led from the side of the flocculation separation tank 1 to the inside of the draft tube 21. That is, the raw water introduction pipe 5 passes through the side wall of the flocculation separation tank 1 and the side wall of the draft tube 21, and is a mixed liquid containing a high specific gravity material 9 and a flocculating aid 10 (a liquid in which raw water and the flocculating agent 6 are mixed). ) Is surely placed on the swirling flow in the draft tube 21.
  • FIG. 9 is a main part flow diagram showing the coagulation / separation apparatus according to Embodiment 9 for carrying out the present invention.
  • the position of the raw water inlet 5a of the raw water inlet pipe 5 and the position of the water flow generator 11 are the same as those in the second embodiment.
  • the flocculating / separating apparatus according to the ninth embodiment the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the swirl flow can be satisfactorily formed by the draft tube 21.
  • FIG. 10 is a main part flow diagram showing the flocculation / separation apparatus according to Embodiment 10 for carrying out the present invention.
  • a pipe 4 3 is provided to return to the coagulation separation tank 1.
  • the inner end of the pipe 41 is arranged so as to extract the sludge at the sludge interface K, and the sludge settled in the tank 42 is discharged out of the system.
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the swirl flow can be satisfactorily formed by the draft tube 21.
  • Embodiment 1 1.
  • FIG. 11 is a main part flow diagram showing the coagulation / separation apparatus in the embodiment 11 for carrying out the present invention.
  • 2 A is provided inside the flocculation tank 1.
  • the flocculation / separation apparatus in Embodiment 1 the same effects as in Embodiment 1 can be obtained, and a swirl flow can be satisfactorily formed by the draft tube 2 1. Can absorb the disturbance of the treated water quality.
  • FIG. 1 is a main part flow diagram showing the coagulation / separation apparatus in the embodiment 11 for carrying out the present invention.
  • Embodiment 12 is a main part flow diagram showing the coagulation / separation apparatus in the embodiment 12 for carrying out the present invention.
  • the same reference numerals are given to the same parts as in FIG.
  • this Embodiment 1 only the draft tube 21 is added to the flocculation / separation apparatus in Embodiment 1 above, and a water collector equipped with a filter instead of the water collector 1 2 in Embodiment 1 1 2 A is provided outside the agglomeration tank 1.
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the swirl flow can be satisfactorily formed by the draft tube 21.
  • FIG. 13 is a principal part flow diagram showing the flocculation / separation apparatus according to Embodiment 13 for carrying out the present invention.
  • a line mixer 5 1 is provided in place of the mixing tank 2 in Embodiment 2 above.
  • This line mixer 51 is composed of, for example, a pipe having the same diameter as the raw water inlet 2 a or the raw water introduction pipe 3 and a screw arranged in the pipe, and the flocculant 6 is screwed into the raw water flowing in the pipe. can do.
  • This line mixer 51 can form flocs only by injecting the flocculant 6 into the raw water even with a pipe having no screw.
  • a static mixer having a simple structure that promotes mixing and stirring by generating a vortex inside.
  • WESTFALL INKA Static-Injection Mixer Mod I 2 80 0 0 manufactured by Nippon Inka Co., Ltd. may be mentioned.
  • the same effects as in the second embodiment can be obtained with the aggregating and separating apparatus in the first and third embodiments.
  • Embodiments 3 to 13 have described the provision of the draft tube 21 in the circular agglomeration separation tank 1, but as shown in Fig. 14, a plurality of rectangular agglomeration separation tanks 1A are connected in series.
  • a plurality of rectangular agglomeration separation tanks 1A are connected in series.
  • the draft tube 21 in each flocculation tank 1A it is possible to cope with cases where there are independent reactions or inflow fluctuations.
  • four rectangular agglomeration separation tanks 1 A can be arranged in a square shape, and a draft tube 21 can be arranged in each agglomeration separation tank 1 A.
  • multiple octagonal flocculant separation tanks 1 B are arranged in a straight line, and as shown in Fig.
  • multiple octagonal flocculant separation tanks 1 B are installed in a honeycomb shape. It is also possible to do. In addition, although not shown, it is possible to arrange a plurality of draft tube tubes in one agglomeration separation tank so that they do not compete with each other. In this case, it is necessary to balance with the performance of the water flow generator.
  • the guide plate 23 is provided in the horizontal direction or the substantially horizontal direction.
  • the guide plate 2 The shape and direction of 3 are not limited to the above.
  • a plurality of guide plates 2 3 A are provided in the vertical direction as shown in Fig. 18 to rotate the swirling flow together. It is preferable to prevent this. That is, it is preferable to provide a plurality of, for example, four guide plates 23 A on the inner surface of the cylindrical agglomeration separation tank 1 at equal intervals in the vertical direction.
  • the guide plate 2 3 A converts the horizontal swirling flow generated by the stirring action of the water flow generator 1 1 into a vertical flow by the baffle effect, and rectifies the flow of the water to be treated in the upward direction.
  • This type of vertical guide 2 3 A can be provided in one coagulation separation tank 1 together with the horizontal guide plate 2 3. In this case, it is possible to help the rectification of the upward flow by the vertical guide plate 23 A and the rectification of the horizontal flow (centric flow) by the horizontal guide plate 23.
  • the agglomeration separation tank 1 is polygonal, the inner surface restricts the circulation of the swirling flow, so the vertical guide plate 23 A may not be provided.
  • the opening 61b is elongated above the triangular tube 61a as shown in Fig. 19.
  • a trough 63 having a large number of small holes 6 3b arranged in a row in the longitudinal direction at the top of the tube 63a can be used. It is also possible to combine a plurality of triangular troughs 64 as shown in Fig. 22.
  • a trough 65 having a slope 65a as shown in Fig. 23, although not submerged, can be used.
  • the vertical surface 6 6 a is present as shown in Fig. 24.
  • Filter body 6 6 b Filter medium 6 6 G Combined with G or rectifier plate (not shown) 1 2 B, Box body with slope 6 7 a as shown in Figure 25 5 7 7 Filter medium 6 7 b
  • a water collector combined with c 1 2 G can be used.
  • the water collector 1 2 is also as shown in FIGS.
  • a filtering function can be provided.
  • spherical filter media having a specific gravity of 1.0 or less can be used for the filter media 66 c and 67 c. Even in the case of a filter medium having a tensile force of 1 or more, it can be used in the same way by providing a screen or the like under the filter medium.
  • a rectifying plate in which vertical or inclined flat plates are evenly arranged is used for the collector 12. It is also possible. Normally, it is sufficient to use troughs that collect supernatant water from the water surface or underwater as shown in Fig. 19 to Fig. 23, or a conduit pipe that is not shown, and use them appropriately according to the properties of the raw water. Good example
  • Embodiment 1 This was carried out using the flocculation / separation apparatus in Embodiment 1 shown in FIG.
  • raw water and influent of primary sedimentation of sewage treatment plant by adding flocculant (inorganic flocculant) 6 addition ratio 1 Omg / L (AI 2 0 3 basis) relative to the raw water a P AC
  • flocculant inorganic flocculant
  • addition ratio 1 Omg / L (AI 2 0 3 basis) relative to the raw water a P AC
  • sand was added at a concentration of 3 to OOOmgZL with respect to the raw water
  • a coagulant aid 10 a polymer flocculant was added to the raw water at a concentration of 1 mgZL.
  • Table 1 Based on these conditions, the results shown in Table 1 were obtained for the relationship among the influent water volume, equipment residence time, raw water SS, treated water SS, SS removal rate, sludge concentration, and sludge withdrawal volume.
  • the SS removal rate was 80% or more in the apparatus residence time of 10 minutes, and treated water with good water quality was obtained.
  • the removal of the SS with a removal rate of 80% or more reduces the residence time of the equipment by balancing the sludge interface K with the water quality meter 1 8 and adding the high specific gravity material 9. This is due to the fact that the sludge interface K was created in a short time by the swirling flow by efficiently promoting aggregation and forming heavy floc.
  • Embodiment 2 This was carried out using the flocculation / separation apparatus in Embodiment 2 shown in FIG.
  • the implementation conditions were the same as in Example 1 above. Based on these conditions, the implementation results shown in Table 2 were obtained for the relationship among the influent water volume, equipment residence time, raw water SS, treated water SS, SS removal rate, sludge concentration, and sludge withdrawal amount. As can be seen from Table 2, the SS removal rate was 80 % or more after 3 minutes of equipment residence time, and treated water with good water quality could be obtained.
  • the device retention time for the removal of the SS removal rate 80% or less is shortened, by promoting efficient agglomeration of the draft Bok tube 2 1 Therefore floppy click, to form a heavy floc
  • the sludge interface K was created in a short time by the swirling flow.

Abstract

凝集分離装置は原水が流れ込む凝集分離タンク1を備えている。原水は混和タンク2から原水導入管3、高比重材添加設備4、原水導入管5を介して凝集分離タンク1に流入する。凝集分離タンク1には、被処理水を撹拌して水流を発生させる水流発生機11を設けてある。凝集分離タンク1の下部には、汚泥排出口13と集泥ボックス14を設け、集泥ボックス14の内部の汚泥は分離器8に汚泥移送管15を介して移送するようにしてある。分離器8は汚泥から高比重材9を分離し、それを高比重材添加設備4に供給する。

Description

明 細 書 凝集分離装置 技術分野
この発明は、 コロイド状物質や微細粒子などの懸濁物質を含んだ被処理水 (原水、 流 入水) に凝集剤を混和させ、 懸濁物質を凝集させてフロック (凝集汚泥) を形成し、 被 処理水からフロックを固液分離させて清澄水を連続して得る凝集分離装置に関するもの である。 背景技術
従来のこの種の凝集分離装置は、 懸濁物質等を含んだ被処理水が原水導入管を介して 流入する凝集反応槽を備えている。 この凝集反応槽に流入した被処理水には、 凝集剤供 給手段から凝集剤が添加され、 また、 添加物供給手段から砂等の不溶性添加物が供給さ れるようになっている。 さらに、 この凝集分離装置は、 凝集反応槽から混合物を引き抜 く混合物引抜手段、 凝集反応槽からの流出水を固液分離する固液分離槽、 この固液分離 槽からの分離物を引き抜く分離物引抜手段としてのポンプ、 返送管、 添加物回収器を備 えている。 そして、 添加物回収器はポンプから返送管を介して返送された分離物に含ま れる添加物を分離回収し、 その回収添加物を凝集反応槽に返送し且つ分離汚泥を系外に 排出する (例えば、 特許文献 1参照) 。
特許文献 1 :特開 2 0 0 3— 3 2 6 1 1 0号公報(第 2頁右欄第" 1 4一 2 6行、 第 1 図)
従来の凝集分離装置では、 凝集反応槽において凝集剤を添加してフロックを形成した 後に、 固液分離槽において重力を利用して被処理水からフロックを分離するので、 凝集 反応槽に加えて少なくともそれと同程度の面積の固液分離槽が必要となり、 全体的には 広い敷地面積が必要になるという問題がある。 また、 重力を利用して被処理水からフロ ックを分離するので、 フロックの沈降速度を上回る速度で処理することができず、 処理 効率が悪いという問題がある。 発明のサマリー
この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、 その目的は、 敷地面積を少 なくすることができると共に、 安定してより速い速度で固液分離することができる、 つ まリ、 設置面積の削減や処理時間の短縮が可能であると共に、 安定した処理が可能な凝 集分離装置を得るものである。
この発明に係る凝集分離装置は、 凝集剤が混和した原水が流入する凝集分離タンクと、 凝集分離タンク内に旋回流を発生させる水流発生機と、 凝集汚泥を移送する汚泥移送管 とからなることを特徴とする。
好ましくは、 凝集分離タンク内にドラフトチューブを設ける。 凝集分離タンクに高比 重材を存在させる。 汚泥移送管には高比重材を分離して凝集分離タンクに循環する分離 器を設ける。 ドラフトチューブの上方に多孔性部材を設ける。 凝集剤が混和した原水を ドラフ卜チューブ内に導く原水導入管を設ける。 水流発生機は軸流型撹拌羽根を備えた 撹神機とする。 凝集汚泥を濃縮する集泥ボックスを設ける。 凝集剤と原水を混和するラ インミキサーを設ける。 凝集分離タンクに水質測定機を設ける。 そして、 処理水を導入 する集水器を設ける。
この発明は、 凝集剤によるフロックの形成と、 水流発生機による旋回流を利用して、 フロックの分離処理を一つの凝集分離タンクで連続して行なうことができる。 すなわち、 凝集分離は瞬時に行なうことができるので、 フロックの形成と固液分離を同一の凝集分 離タンクで行うことができる。 また、 固液分離を効率的に安定して行うことができるの で、 広い敷地を要する従来の固液分離槽などが不要になり、 装置全体が小型化し、 建設 コストなどが低減する。
ドラフトチューブを設ければ、 滞留時間を 2 ~ 3分程度とすることができ、 かつ S S 除去率を 8 0 %以上に維持することができる。 凝集分離タンク内のフロックの状態ゃ処 理水の状態などを常時計測すれば、 安定した界面とフ口ックの量を常時適切に保つこと ができ、 安定した連続処理が可能となる。
凝集剤が混和した被処理水を凝集分離タンクに流入させ、 それを水流発生機で攪拌す ることにより、 凝集分離タンク内に旋回流を発生させることができる。 また、 水流発生 機を囲むようにドラフトチューブを配設し、 かつ水平ガイド板と鉛直ガイド板を配設す ることにより、 旋回流を円滑に形成することができる。 さらに、 多孔性部材を配設する ことにより、 上昇方向への流速を抑えて水平流 (例えば、 向心流) と旋回流(例えば、 下降流) をより安定して発生させることができるので、 処理効率を安定させることがで きる。
従来の凝集沈殿に用いるような凝集剤を添加するだけでなく、 高比重材を注入し、 更 には凝集助剤も添加することにより、 従来よりも大きなフロックを形成することが可能 となる。 したがって、 フロックの質量が増加するので、 処理速度を高めることができ、 滞留時間を短縮することができ、 しかも効率のよい安定した処理が可能となる。 そして、 凝集反応に寄与する高比重材を集泥ポックスから引き抜いて分離器に移送し、 そこで汚 泥から分離して被処理水に連続して供給すれば、 高比重材の再利用が可能となり、 維持 管理費が低減する。 図面の簡単な説明
図 1は、 この発明の実施の形態 1による凝集分離装置のフロー図である。
図 2は、 この発明の実施の形態 2による凝集分離装置のフロー図である。
図 3は、 この発明の実施の形態 3による凝集分離装置の要部フロー図である。
図 4は、 この発明の実施の形態 4による凝集分離装置の要部フロー図である。
図 5は、 この発明の実施の形態 5による凝集分離装置の要部フロー図である。
図 6は、 この発明の実施の形態 6による凝集分離装置の要部フロー図である。
図 7は、 この発明の実施の形態 7による凝集分離装置の要部フロー図である。
図 8は、 この発明の実施の形態 8による凝集分離装置の要部フロー図である。
図 9は、 この発明の実施の形態 9による凝集分離装置の要部フロー図である。
図 1 0は、 この発明の実施の形態 1 0による凝集分離装置の要部フロー図である。
図 1 1は、 この発明の実施の形態 1 1による凝集分離装置の要部フロー図である。
図 1 2は、 この発明の実施の形態 1 2による凝集分離装置の要部フロー図である。
図 1 3は、 この発明の実施の形態 1 3による凝集分離装置の要部フロー図である。
図 1 4は、 複数の凝集分離装置の配置形態を示す平面図である。
図 1 5は、 複数の凝集分離装置の配置形態を示す平面図である。
図 1 6は、 複数の凝集分離装置の配置形態を示す平面図である。
図 1 7は、 複数の凝集分離装置の配置形態を示す平面図である。 図 1 8は、 ガイド板の配置形態を示す平面図である。
図 1 9は、 集水器に用いるトラフを示す斜視図である。
図 2 0は、 集水器に用いるトラフを示す斜視図である。
図 2 1は、 集水器に用いるトラフを示す斜視図である。
図 2 2は、 集水器に用いるトラフを示す部分断面図である。
図 2 3は、 集水器に用いるトラフを示す部分断面図である。
図 2 4は、 ろ材を用いた集水器を示す部分断面図である。
図 2 5は、 ろ材を用いた集水器を示す部分断面図である。 好適な実施例の説明
実施の形態 1 .
図 1は、 この発明を実施するための実施の形態 1における凝集分離装置を示すフロー 図である。 この凝集分離装置は原水中の懸濁物質など凝集させて固液分離する凝集分離 タンク 1を備えている。 原水は混和タンク 2から原水導入管 3、 高比重材添加設備 4、 原水導入管 5を介して凝集分離タンク 1に流入させてある。 混和タンク 2は原水が流入 する原水流入口 2 aと、 凝集剤 6を注入するための凝集剤注入口 2 bを有している。 混 和タンク 2は原水に或る程度の滞留時間の乱流状態を保ち、 原水中の懸濁物質と凝集剤 6が反応してフロックを形成するものとしてある。 高比重材添加設備 4には、 原水から 夾雑物を除去するスクリーン 7を設置してある。 また、 高比重材添加設備 4には、 その 上方に設置した分離器 8から高比重材 9を添加するようにしてある。 そして、 高比重材 添加設備 4の後流の原水導入管 5には、 凝集助剤 1 0を凝集助剤注入口 1 0 aから注入 するようにしてある。 凝集助剤 1 0を添加することで、 旋回流により効率よく高比重材 9とフロックが接触して、 重いフ口ック形成されて固液分離が良好となる。
混和タンク 2の内部に、 乱流状態を形成するための図示しない攪拌機を設けるのも好 ましい。 原水導入管 5の原水導入口 5 aの位置は、 凝集分離タンク 1内の旋回流に容易 に乗れる位置としてある。 スクリーン 7の位置は凝集分離タンク 1の上流であれば、 限 定するものではない。 し力、し、 分離器 8の閉塞を防止するためには、 スクリーン 7は高 比重材 9を添加する位置の上流に設置するのが好ましく、 混和タンク 2の前段に設置し ても支障はない。 云うまでもなく、 原水が夾雑物を含んでいない場合には、 スクリーン 7は設置する必要がない。 高比重材 9と凝集助剤 1 0の添加位置は、 高比重材 9と凝集 助剤 1 0が瞬時に反応してフロックの形成を促進する位置としてある。 しかし、 高比重 材 9の添加位置は凝集分離タンク 1の上流側であればよいが、 凝集分離タンク 1と混和 タンク 2の間で添加することが好ましい。 凝集助剤 1 0の添加位置は混合液が凝集分離 タンク 1に流入する前であればよいが、 あるいは、 凝集分離タンク 1内の原水導入口 5 a付近で混合液導入直後に凝集助剤 1 0と十分に混合されるようにしてもよい。
凝集分離タンク 1の中央には、 流入した混合液 (原水と凝集剤 6が混合した液) 、 つ まり被処理水を攪拌して水流を発生させる水流発生機 1 1を設けてある。 凝集分離タン ク 1の上部には、 固液分離して得た処理水を集める集水器 1 2を設け、 処理水は集水器 1 2から処理水導出口 1 2 aを介して系外に導出させるようにしてある。 凝集分離タン ク 1の下部には、 被処理水から分離した汚泥を排出する汚泥排出口 1 3を設けてある。 凝集分離タンク 1の下部の外側には、 汚泥排出口 1 3からの汚泥を集める集泥ボックス 1 4を設けてある。 集泥ボックス 1 4の内部の汚泥は、 上記分離器 8に汚泥移送管 1 5 を介して移送するようにしてある。 汚泥移送管 1 5には、 集泥ボックス 1 4側から順次 に開閉弁 1 6と移送ポンプ 1 7を配設してある。 そして、 凝集分離タンク 1には、 汚泥 界面 Kにおける水質を計測する水質計測機 1 8を設けてある。 この水質計測機 1 8は開 閉弁 1 6に電気的に接続し、 開閉弁 1 6を水質計測機 1 8からの信号に基づいて作動さ せるようにしてある。
凝集分離タンク 1は円筒形とするのが好ましいが、 スペースの有効活用や建設コス卜 を考慮した場合に立方体 (直方体) とすることができる。 また、 凝集分離タンク 1の平 面形状は多角形とすることができ、 この場合には偶数角形で対称形とするのが好ましい。 また、 容積が同じで、 高さが高い場合と低い場合を比較した場合に、 それらの容積が同 じであっても後者は循環流を発生させるのに適さない。 したがって、 凝集分離タンク 1 の高さは横の長さ (直径、 幅) よりも大きくするのが好ましい。 すなわち、 凝集分離タ ンク 1の形状を円筒形とする場合には直径に対する高さの割合を 1以上とし、 直方体と する場合には横の長さに対する高さの割合を 1以上とする。 しかし、 凝集分離タンク 1 が黄に長い場合でも、 凝集分離タンク "Iの内部に仕切を配置することによって滑らかな 旋回流を発生させることができる。 同様な場合に、 凝集分離タンク 1の上部の径を下部 の径ょリも大きくすれば、 凝集分離タンク 1の上部における旋回流の上昇速度を下部よ リも遅 <することができるので、 汚泥界面 Kを効果的に発生させることができる。
凝集斉 IJ 6は、 鉄系およびアルミ系で陽イオン価数の高い無機凝集剤としてある。 この 種の無機凝集剤には、 例えばポリ塩化アルミニウム、 硫酸バンド、 塩化第二鉄、 硫酸第 二鉄などを挙げることができる。 しかし、 フロックを良好に形成することができるので あれば、 凝集剤 6の種類は限定するものではない。
分離器 8は、 汚泥移送管 1 5から流入した凝集汚泥から高比重材 9を分離し、 この高 比重材 9を再利用するものとし、 この実施の形態 1では湿式液体サイクロンとしてある。 分離器 8は、 分離して得た高比重材 9を高比重材添加設備 4に供給し、 残った汚泥を系 外に排出するようにしてある。 この種の分離器 8には、 高比重材 9と汚泥を分離するこ とができるのであれば、 それ以外の装置も用いることができる。 例えば、 高比重材 9に 付着している汚泥を攪拌、 混合、 または落下させることによって高比重材 9から剥して 沈殿させる、 いわゆる分級槽も用いることができる。 言うまでもなく、 高比重材 9を再 利用しない場合には、 高比重材 9は汚泥と共に系外へ排出すればよい。
ここに、 混合液 (原水と凝集剤 6が混合した液) に高比重材 9を添加する目的は、 フ ロックの見かけ上の比重を高めることである。 この高比重材 9には、 比重が 1以上であ る物質、 例えば微粒砂を用いることができる。 微粒砂は比重が 2. 6、 均等係数が 1 . 7、 そして有効径が 1 0 0 m程度である。 高比重材 9には、 微粒砂に近似する比重 2 ~ 8の有機系や無機系の物質や、 この物質と微粒砂との混合物も用いることができる。 凝集分離装置の運転に特に好ましい高比重材 9の比重の範囲は 2. 0〜3 . 0である。 この種の高比重材 9としては、 ガーネット、 スパーアッシュ (東京都製)、 酸化ジルコ 二ゥム、 アンスラサイトなどがある。 なお、 凝集助剤 1 0にはァニオン系ゃノニオン系 などの高分子凝集剤を用いることができる。
水流発生機 1 1は、 その攪拌に伴う剪断力によってフロックを破壊することなく乱流 域を 成し、 高比重材 9などとマイクロフ口ックを接触させて大きなフロックを形成す る手段としてある。 この水流発生機 1 1は、 軸流型の攪拌羽根 1 1 aを備えた攪拌機と して feリ、 攪拌羽根 1 1 aから鉛直上方に延在する駆動軸 1 1 bと、 この駆動軸 1 1 b を回転駆動するモータ 1 1 cを備えている。 なお、 設置の状況によっては、 駆動軸 1 1 bは横方向に延在させることもできる。 軸流型の水流発生機 1 1は、 小さな静圧で大き な吐出量を発生させることができる。 水流発生機 1 1には、 軸流型の攪拌羽根 1 1 aを 備えた攪拌機ばか yでなく、 ポンプ、 ファン、 ェジェクタ一なども用いることができる。 水流発生機 1 1の回転は可変式とするのが好ましが、 凝集分離装置の運転条件によって は可変式でなくてもよい場合もある。 そして、 水流発生機 1 1には、 旋回流を良好に発 生させるその他の手段、 例えばサーキユレータなどの噴流発生機も用いることができる。 集水器 1 2は、 この実施の形態 1では凝集分離タンク 1から越流した処理水を導入し、 処理水の中のフロックを除去するものとしてある。 そして、 処理水は処理水導出口 1 2 aを介して系外に移送するようにしてある。 この集水器 1 2はろ過機を備えることがで き、 ろ過機は回転円盤型とすることができる。 また、 集水器 1 2には、 ろ材を備えたろ 過機、 および分離膜やろ布を備えた膜ろ過機を用いることができる。 さらに、 処理水の 性状に適したトラフ、 例えば水没型のトラフとすることができる。 これらの集水器ゃト ラフについては後で改めて説明する。
集泥ボックス 1 4を設ける目的は、 凝集分離タンク 1内の汚泥濃度が上昇した際に凝 集汚泥を凝集分離タンク 1内から引き抜いて、 汚泥界面 Kが上昇することを防止するこ とである。 集泥ボックス 1 4は、 凝集分離タンク 1の外周面の最下部から外側の斜め上 方に延在する傾斜壁 1 4 aによって形成し、 汚泥排出口 1 3からの凝集汚泥を凝集分離 タンク 1と傾斜壁 1 4 aとの間に受容するようにしてある。 この実施の形態 1では集泥 ボックス 1 4は凝集分離タンク 1の下部の外側に設けたが、 旋回流を邪魔することがな く、 集泥し易い場所なら外側に拘ることはない。 この集泥ボックス 1 4では、 高比重材 9を循環利用するための循環率を低減する目的、 および系外に排除する汚泥の量を低減 する目的から、 凝集汚泥を濃縮するようにしてある。 そして、 集泥ボックス 1 4内の凝 集汚泥を移送ポンプ 1 7によって引き抜くようにしてある。
汚泥移送管 1 5は、 開閉弁 1 6と移送ポンプ 1 7を介して集泥ボックス 1 4から凝集 汚泥を引き抜くことによって、 凝集分離タンク 1内の固形物濃度を制御するものとして ある。 また、 汚泥移送管 1 5は、 弓 Iき抜いた凝集汚泥を分離器 8に供給し、 凝集汚泥か ら高比重材 9を分離して循環させるのに役立たせてある。 すなわち、 高比重材 9を凝集 反応に寄与させるためには、 高比重材 9を原水に対して一定濃度で添加するのであるが、 その濃度は移送 ンプ 1 7によって引き抜く凝集汚泥の量によって制御する。 云うまで もなく、 高比重林 9を循環利用しない場合には、 分離器 8を設置することなく高比重材 9を凝集汚泥と共に系外に排除すればよい。 水質計測機 1 8は、 凝集分離タンク 1内のフロックの状態を連続して計測するもの、 換言すれば凝集分離タンク 1内の過度なフロックの蓄積を監視するためのものとしてあ リ、 界面計、 濃度計、 濁度計などとすることができる。 通常、 汚泥界面 Kは凝集分離タ ンク 1内のフロックの濃度が _t昇すると高くなる。 水質計測機 1 8は凝集分離タンク 1 内の汚泥界面 Kを常時計測し、 フロックが過度に蓄積するという現象が発生した場合に、 開閉弁 1 6を自動的に開いて涂剰なフロックを凝集汚泥として引き抜き、 凝集分離タン ク 1内のフロックの量を均衡させ、 フロックを処理水側に流出させないように汚泥界面 Kを制御する。.なお、 凝集分離タンク 1内のフロックの状態を連続監視するためには、 凝集分離タンク 1内のフロックの状態を計測する方法ばかリでなく、 処理水の濁度や透 視度を計測する方法、 それらを組み合わせた方法も利用することができる。
ここで、 凝集分離装置を良好に運転するためには、 凝集分離タンク 1内の水面と汚泥 界面 Kとの距離が常に 1 . 0 m以上となるように制御するのが好ましい。 また、 汚泥濃 度を 7 ~ 1 4 %程度に調整するのが合理的である。 すなわち、 流入する原水量に対する 凝集汚泥の引抜量を 3〜 1 0 %程度に確保し、 凝集分離タンク 1内の濃度を 0. 5 ~ 3 %程度とするのが好ましい。 このためには、 開閉弁 1 6と移送ポンプ 1 7を用いて凝 集分離タンク 1から一定量の凝集汚泥を一定時間だけ引き抜き、 汚泥移送管 1 5を介し て分離器 8に移送する。 そして、 分離器 8において凝集汚泥から高比重材 9に分離し、 残った汚泥を系外に排出することにより、 フロックが処理水側へ流出することを防止し て処理水が悪化することを!^止する。
次に、 実施の形態 1における凝集分離装置の作用を説明する。 混和タンク 2に流入し た原水に凝集剤注入口 2 bから凝集剤 6が混和すると、 原水中の懸濁物質が凝集剤 6に 反応してフロック化する。 このようにフロック化した混合液 (原水と凝集剤 6が混合し た液) は原水導入管 3を通って高比重材添加設備 4に流入する。 この際に。 スクリーン 7が原水中の夾雑物を除去し、 分離器 8の閉塞を防止する。 高比重材添加設備 4では、 分離器 8から高比重材 9が混合液 (原水と凝集剤 6が混合した液) に混入する。 そして、 高比重材 9を含んだ混合液 (原水と凝集剤 6が混合した液) は原水導入管 5を流れ、 そ の間にその混合液 (原水と凝集剤 6が混合した液) に凝集助剤 1 0が凝集助剤注入口 1 0 aから混入する。
このようにして高比重材 9と凝集助剤 1 0を含んだ混合液 (原水と凝集剤 6が混合し た液) は、 原水導入口 5 aから凝集分離タンク 1内に流入して被処理水となる。 凝集分 離タンク 1内では、 水流発生機 1 1が作動し、 被処理水に旋回流を発生させる。 この旋 回流の総量は、 凝集分離タンク 1内に予め存在していた被処理水と、 原水導入口 5 aか ら新たに加わった原水の合計となる。 そして、 旋回流は凝集分離タンク 1の中央におい て下降流となり、 凝集分離タンク 1の底部で水平流 (放射流) となり、 その後に上昇流 となり、 更に汚泥界面 Kの近傍で水平流 (向心流) となる。 このような旋回流によって、 被処理水中の懸濁物質などが高比重材 9と凝集助剤 1 0に反応し、 フロックが効率よく 発生する。 このフロックは高比重材 9と一休となり見かけの比重が高くなる。 つまり、 被処理水の上昇流速に対してより速く凝集 離タンク 1内を旋回しながら沈降して汚泥 界面ができる。 そして、 下部の凝集汚泥は汚泥排出口 1 3を通って集泥ボックス 1 4に 流出し、 上部の処理水は集水器 1 2に越流する。 このように、 凝集分離タンク 1内では、 フロックの形成と固液分離が同時に進行する。
この間に、 集泥ポックス 1 4内の凝集汚泥は汚泥移送管 1 5を通って分離器 8に流れ るが、 水質計測機 1 8は凝集分離タンク 1 内の汚泥界面 Kにおける水質を計測し、 その 信号を開閉弁 1 6に出力する。 すなわち、 冰質計測機 1 8は凝集分離タンク 1内の被処 理水に対する高比重材 9の濃度を一定にするため、 開閉弁 1 6の開度を変化させて凝集 分離タンク 1内から余剰なフロックを凝集汚泥として引き抜き、 凝集分離タンク 1内の フロックの量をバランスさせる。 そして、 分離器 8は凝集汚泥から高比重材 9を分離し、 この分離した高比重材 9を高比重材添加設備 4に戻す。
このように、 実施の形態 1における凝集分離装置は、 凝集剤 6によるフロックの形成 と、 水流発生機 1 1による旋回流を利用して、 フロックの分離処理を一つの凝集分離タ ンク 1で連続して行なうことができる。 したがって、 従来の凝集反応槽とは別の固液分 離槽が不要となり、 必要なスペースを減らすことができる。 この際に、 原水に凝集剤 6 を混和する混和タンク 2を設けたので、 厫水と凝集剤 6を効率よく迅速に混合させて原 水を確実にフロック化することができる。 また、 高比重材 9を添加する位置の上流にス クリーン 7を設けたので、 分離器 8の目誥まりを防止することができ、 凝集分離タンク 1内での凝集効率を安定して向上させることができる。 分離器 8は湿式液体サイクロン としたので、 設備コストの上昇を抑制することができる。 そして、 混合液 (原水と凝集 剤 6が混合した液) に高比重材 9を添加するので、 大きなフロックの形成が可能となり、 処理速度を向上させることができる。 実施の形態 2.
図 2は、 この発明を実施するための実施の形態 2にお【ザる凝集分離装置を示すフロー 図である。 図 1と同じ部分に同じ符号を付し、 重複説明を省略する。 この実施の形態 2 における凝集分離装置では、 凝集分離タンク 1の中央にドラフトチューブ 2 1を設けて ある。 また、 汚泥界面の近傍に多孔性部材 2 2を水平に配置してある。 さらに、 多孔性 部材 2 2の下方において、 凝集分離タンク 1の内面にガイド板 2 3を設けてある。 なお、 凝集分離タンク 1の槽の形状は、 四角形としてある。
この実施の形態 2では、 水流発生機 1 1の左右方向の位置はドラフ卜チューブ 2 1内 の中央とし、 その攪拌羽根 1 1 aの上下方向の位置はドラフトチューブ 2 1の底部とし てある。 また、 高比重材 9はドラフトチューブ 2 1内で! ¾拌する前段に供給する必要が あるので、 原水導入管 5の原水導入口 5 aはドラフ卜チューブ 2 1の内部かその直上部 に設け、 高比重材 9と凝集助剤 1 0を含んだ混合液(原冰と凝集剤 6が混合した液) が ドラフ卜チューブ 2 1内を移動する旋回流に容易に乗るようにするのが好ましい。 しか し、 原水が旋回流に容易に乗るのであれば、 原水導入管 5の原水導入口 5 aの位置はド ラフトチューブ 2 1の内部、 ドラフトチューブ 2 1の下方域、 またはドラフトチューブ
2 1の上方域とすることができる。 それ以外に、 原水導 管 5の原水導入口 5 aは、 水 流発生機 1 1の駆動軸 1 1 bが多孔性部材 2 2を貫通す 部分を切り取り、 そこから導 くことも可能である。
ドラフトチューブ 2 1の形状は、 製造の容易さ■安価さから上下に開口を有する円筒 形としてある。 よリ詳細には、 ドラフトチューブ 2 1の" 部の開口径が上部の開口径よ リも大きなテーパー状の円筒、 つまり側面の外形が円錐 ~&形状の円筒とし、 旋回流が下 降流から水平流 (放射流) に容易に変化させるようにしてある。 また、 ドラフトチュー ブ 2 1内の水平断面積とドラフトチューブ 2 1外の水平断面積とを同じにすることによ リ、 安定した旋回流を形成することができ、 固液分離を良好に促進することができるよ うにしてある。 しかし、 ドラフトチューブ 2 1は、 旋回流を下降流から水平流 (放射 流) に容易に変化させることができる構造、 すなわち流体の流れを補助して旋回流を発 18496
1 1 生させる構造であれば、 その形状は^定するものではなく、 センターゥエルゃケーシン グなどとしたり、 円形に近い多角形としたり、 外形が円錐台形状であっても下方に向か つて厚くなる末広がリ形状としたりすることも可能である。
凝集分離タンク 1の底面とドラフトチューブ 2 1の底面との距離は、 水流発生機 1 1 の攪拌羽根 1 1 aの直径の 7 5 %程度とするのが好ましい。 そして、 水流発生機 1 1の 攪拌羽根 1 1 aの上下方向の位置は、 上述したようにドラフ卜チューブ 2 1内の下部と してある力 ドラフトチューブ 2 1から突出させないのが好ましい。 しかし、 ドラフト チューブ 2 1の攪拌羽根 1 1 aの上下方向の位置は、 旋回流を効率よく発生させるので あれば、 その位置を限定するのもではない。
多孔性部材 2 2は実施の形態 1における水質計測機 1 8の代りと ¾Tるものとし、 例え ば多数の開口を有する板としてある。 この多孔性部材 2 2は、 汚泥界面を安定して形成 し、 フロックの上方への流出を防止し、 処理水の乱れを無くして整流域を発生させ、 安 定した良好な処理水を得るために設置してある。 すなわち、 多孔性部材 2 2は凝集分離 タンク 1の内部を上下に分割し、 多孔性部材 2 2の上方に整流域を容易に発生させ、 下 方にはフロック形成域 (汚泥域) を容易に発生させる。 この種の多 fL性部材 2 2には、 平板状のパンチングメタル、 網、 整流板、 傾斜板、 スリット、 ハニコム材などを用いる ことができる。
多孔性部材 2 2に板、 網、 またはパンチングメタルを用いた場合 I二は、 1枚だけでは なく不連続で設けることができる。 また、 多孔性部材 2 2は平板状としてあるが、 その 他の凹状、 凸状なども用いることができる。 さらに、 多孔性部材 2 2の開口率は原水の 性状に対応させて変化させることが可能である。 例えば、 多孔性部材 2 2の開口率を 5 0 %とした場合には、 集水器 1 2のトラフの設置面積は多孔性部材 2 2の設置面積の 1 ノ 2以下とするのが好ましい。 すなわち、 処理水が多孔性部材 2 2を通過する速度は、 処理水が卜ラフ以外の水面を上昇する速度と同じにするかそれ以下とすることもよい。 ガイド板 2 3は、 凝集分離タンク 1の内面とドラフトチューブ 2 1の外面との間を上 昇してきた上昇流をバッフル効果によって水平流 (向心流) に滑ら 0、に変化させるもの とし、 凝集分離タンク 1の内面から水平に突出する環状の平坦な板としてある。 この実 施の形態 2における凝集分離装置では、 水流発生機"! 1のみでも旋回流を発生させるこ とが可能であるが、 確実に安定した旋回流を効率的に発生させるために、 ドラフトチュ —ブ 2 "1とガイド板 2 3の双方を設けてある。 特に、 凝集分離タンク 1の形状が角を持 つた形、 例えば四角形である場合には、 ガイド板 2 3は水平方向に向けて設ける が好 ましい。 し力、し、 凝集分離タンク 1の形状が円形の場合は、 旋回流を安定して発生させ るだけでなく、 共廻りを防ぐために鉛直方向にガイド板 2 3を設けることもよい。 さら に、 水平と鉛直の両方向にガイド板 2 3を設けることもよい。 なお、 この種のガ^ Γ ド板 2 3は、 平坦な板ではなく湾曲した板とすることも可能である。
次に、 この実施の形態 2における凝集分離装置の作用を説明する。 原水導入口 5 aか らドラフトチューブ 2 1内に流入した原水、 つまリ原水に凝集剤 6と高比重材 9と凝集 助剤 1 0が投入された被処理水は直ちに水流発生機 1 1によって攪拌される。 こ; ( によ リ、 被処理水はドラフトチューブ 2 1内の水流発生機 1 "Iの撹拌によって乱流状態とな リ、 比重の大きなフロックが形成する。 そして、 ドラフトチューブ 2 1下部で下降流と なり、 その下端で水平流 (放射流) に転じ、 凝集分離タンク 1の内面とドラフトデュー ブ 2 1の外面との間で鉛直方向の上昇流となる。 さらに、 その上昇流はドラフトチュー ブ 2 1内で発生した下降流によってドラフトチューブ 2 1の上端と多孔' |4部材 2 2との 間で水平流 (向心流) に転じる。 フロックはこのような旋回流に乗って再びドラフトチ ユーブ 2 "I内に移流する。 この間に、 ガイド板 2 3は旋回流が上昇流から水平流 (向心 流) に容易に変化するのを助け、 汚泥界面が形成され、 処理水は多孔性部材 2 2を通過 して集水器 1 2へ越流する。
ここで、 多孔性部材 2 2を通過する処理水の速度を Vとした場合に、 凝集分離タンク 1内において速度 Vで上昇する被処理水の下部に速度 Vよりも速い速度で水平流や下降 流を発生させてやれば、 速度 Vよりも沈降速度の遅い小さなフロックでも水平流や下降 流に乗って移動し、 その速度が速いために上昇流に乗りにくくなる。 すなわち、 フロッ クは旋回流による大きな力を受けるので、 上昇流からはずれて移動することになる。 こ のため、 上昇速度 Vよりも遅い沈降速度で移動するフロックでも固液分離することが可 能となり、 小さな凝集分離タンク 1でのフロックの分離が可能となる。
そして、 旋回流による固液分離を効率よく行うためには、 小さくて重いフロック、 す なわち流動抵抗が小さく、 かつ質量が大きい重いフ口ックを形成することが望ま いの であるが、 この実施の形態 2では混合液 (原水と凝集剤 6が混合した液) に高比重材 9 と凝集助剤 1 0を添加するので、 固液分離の効率が向上する。 また、 重いフロックであ るために凝集分離タンク 1内下部のフロック濃度も高くなリ、 凝集部のフロック同士の 衝突回数や原粒子とフ口ックとの衝突回数が増大し、 凝集効果が向上すると共に、 装置 の小型化が可能となる。
このように、 実施の形態 2における凝集分離装置では、 フロックを重力によって沈降 させるのではなく、 水流発生機 1 1の撹拌に伴う循環流、 すなわち凝集分離タンク 1の 内面とドラフトチューブ 2 1の上端の間に生じる水平流 (向心流) の流速を、.被処理水 の上昇流速に対して十分大きくすることによって固液分離の処理を促進することができ る。 そして、 高比重材 9や凝集助剤 1 0を含んだ被処理水を凝集分離タンク 1内に流入 させた直後に撹袢することによって、 凝集助剤 1 0を均一に分散させることができる。 また、 高比重材 9を添加することによって、 被処理水中のコロイド状物質や懸濁物質を 高比重材 9の周りの大きなフロックに成長させ、 固液分離の処理をよリ効率的に行うこ とができる。 さらに S S除去率 8 0 %以上の除去が 2 ~ 3分で可能となる。 この際に、 高比重材 9は流入水 (原水、 凝集剤 6を含まない被処理水) に対して一定の濃度でフロ ックに内在させる必要があので、 流入水量に対する添加濃度を 3 , 0 0 0 - 5 , 0 0 0 m g / Lとするのが好ましい。 し力、し、 添加濃度は水の粘度など水質や性状によって変 化させることができる。 実施の形態 3 .
図 3は、 この発明を実施するための実施の形態 3における凝集分離装置を示す要部フ ロー図であり、 図 2と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。 上記実施の形 態 2では上記実施の形態 1と同様に分離器 8に湿式液体サイクロンを用いたが、 この実 施の形態 3における分離器 3 1は汚泥移送管 1 5からの汚泥から高比重材 9を重力によ つて分離し、 分離した高比重材 9を高比重材添加設備 4に戻すようにしてある。 したが つて、 分離器 3 1は汚泥移送管 1 5からの汚泥を収容するタンク 3 2を備え、 このタン ク 3 2では汚泥移送管 1 5から流入した汚泥のうちの比較的重い高比重材 9を重力によ つて沈降させ、 比較的軽い汚泥をタンク 3 2の上部から溢出させる。 そして、 タンク 3 2内で沈降した高比重材 9は供給管 3 3を介して高比重材添加設備 4に供給し、 タンク 3 2から溢出した汚泥は系外に移送する。 つまり、 この実施の形態 3における分離器 3 1では、 高比重材 9の沈降速度が 7 O m/ h程度、 そして汚泥の沈降速度が 3 ~ 4 m h程度となリ、 高比重材 9の沈降速度が汚泥の沈降速度と比べて極めて大きくなるので、 高比重材 9を 5分程度の短時間で重力沈降させて分離することができる。 この実施の形 態 3における凝集分離装置でも、 実施の形態 2と同様な効果を得ることができる。 実施の形態 4 .
図 4は、 この発明を実施するための実施の形態 4における凝集分離装置を示す要部フ ロー図であり、 図 2と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。 この実施の形 態 4では、 ガイド板 2 3の内端を外端よりも高く配置してある。 これにより、 この実施 の形態 4における凝集分離装置では、 実施の形態 2と同様な効果を得ることができる上 に、 ドラフトチューブ 2 1の外面と凝集分離タンク 1の内面の間を流れる上昇流を水平 流 (向心流) に滑らかに変化させることができる。 実施の形態 5 .
図 5は、 この発明を実施するための実施の形態 5における凝集分離装置を示す要部フ ロー図であり、 図 2と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。 この実施の形 態 5では、 高比重材 9を凝集助剤注入口 1 0 aの下流側において原水導入管 5に注入す るようにしてある。 したがって、 上記実施の形態 2における高比重材添加設備 4は、 ス クリーン 7のみを備えた原水収容タンク 4 Aとしてある。 この実施の形態 5における凝 集分離装置でも、 実施の形態 2と同様な効果を得ることができる。 なお、 凝集助剤 1 0 の添加位置は、 混合液が凝集分離タンク 1に流入する前であればよいが、 凝集分離タン ク 1内の原水導入口 5 a付近で混合液導入直後に凝集助剤 1 0と十分に混合されるよう にしてもよい。 実施の形態 6 .
図 6は、 この発明を実施するための実施の形態 6における凝集分離装置を示す要部フ ロー図であり、 図 2と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。 この実施の形 態 6では、 高比重材 9を凝集分離タンク "!に直接投入するようにしてある。 この場合に、 分離器 8からの高比重材供給口 8 aを原水導入口 5 aの近傍に配置し、 高比重材 9をド ラフトチューブ 2 1内の旋回流に確実に乗せるようにしてある。 このため、 上記実施の 6
15 形態 2における高比重材添加設備 4は、 スクリーン 7のみを備えた原水収容タンク 4 A としてある。 この実施の形態 6における凝集分離装置でも、 実施の形態 2と同様な効果 を得ることができる。 実施の形態 7 .
図 7は、 この発明を実施するための実施の形態 7における凝集分離装置を示す要部フ ロー図であり、 図 2と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。 この実施の形 態 7では、 原水導入管 5の中間部 5 bを流下方向に対して下方に傾斜させ、 高比重材 9 と凝集助剤 1 0を原水導入管 5の中間部 5 bの最下端に供給するようにしてある。 この ため、 上記実施の形態 2における高比重材添加設備 4は、 スクリーン 7のみを備えた原 水収容タンク 4 Aとしてある。 この実施の形態 7における凝集分離装置では、 実施の形 態 2と同様な効果を得ることができる上に、 原水導入管 5の傾斜した中間部 5 bによつ て原水を加速させ、 ドラフ卜チューブ 2 1内の旋回流を加速させることができる。 実施の形態 8 .
図 8は、 この発明を実施するための実施の形態 8における凝集分離装置を示す要部フ ロー図であり、 図 2と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。 この実施の形 態 8では、 原水導入管 5の原水導入口 5 aを凝集分離タンク 1の横からドラフトチュー ブ 2 1の内部に導いてある。 すなわち、 原水導入管 5は凝集分離タンク 1の側壁とドラ フトチューブ 2 1の側壁を貫通させ、 高比重材 9と凝集助剤 1 0を含んだ混合液 (原水 と凝集剤 6が混合した液) をドラフトチューブ 2 1内の旋回流に確実に乗せるようにし てある。 この実施の形態 8における凝集分離装置では、 実施の形態 2と同様な効果を得 ることができる上に、 原水が横方向から導入されることにより短絡してフロックを十分 に形成しないまま流出してしまうことを防止することができる。 実施の形態 9.
図 9は、 この発明を実施するための実施の形態 9における凝集分離装置を示す要部フ ロー図であり、 図 1と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。 この実施の形 態 9では、 上記実施の形態 1における凝集分離装置にドラフ卜チューブ 2 1のみを追加 してある。 この場合に、 原水導入管 5の原水導入口 5 aの位置や水流発生機 1 1の位置 は実施の形態 2と同様としてある。 この実施の形態 9における凝集分離装置では、 実施 の形態 1と同様な効果を得ることができる上に、 ドラフトチューブ 2 1によって旋回流 を良好に形成することができる。 実施の形態 1 0.
図 1 0は、 この発明を実施するための実施の形態 1 0における凝集分離装置を示す要 部フロー図であり、 図 1と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。 この実施 の形態 1 0では、 前記実施の形態 1における凝集分離装置にドラフトチューブ 2 1のみ を追加し、 上記実施の形態 1における水質測定機 1 8は省いてある。 そして、 汚泥界面 Kの高さを制御するために汚泥を引き抜く管 4 1と、 この管 4 1からの汚泥を重力によ つて分離するタンク 4 2と、 このタンク 4 2で得た上澄水を凝集分離タンク 1内に戻す 管 4 3を設けてある。 したがって、 管 4 1の内端は汚泥界面 Kにおいて汚泥を引き抜く ように配置し、 タンク 4 2内で沈殿した汚泥は系外に排出するようにしてある。 この実 施の形態 1 0における凝集分離装置でも、 実施の形態 1と同様な効果を得ることができ る上に、 ドラフトチューブ 2 1によって旋回流を良好に形成することができる。 実施の形態 1 1 .
図 1 1は、 この発明を実施するための実施の形態 1 1における凝集分離装置を示す要 部フロー図であり、 図 1と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。 この実施 の形態 1 1では、 前記実施の形態 1における凝集分離装置にドラフトチューブ 2 1のみ を追加し、 実施の形態 1における集水器 1 2の代りに、 ろ過機を備えた集水器 1 2 Aを 凝集分離タンク 1の内部に.設けてある。 この実施の形態 1 1における凝集分離装置でも、 実施の形態 1と同様な効果を得ることができる上に、 ドラフトチューブ 2 1によって旋 回流を良好に形成することができ、 集水器 1 2 Aによって処理水質の乱れを吸収するこ とができる。 実施の形態 1 2. 図 1 2は、 この発明を実施するための実施の形態 1 2における凝集分離装置を示す要 部フロー図であり、 図 1と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。 この実施 の形態 1 2では、 上記実施の形態 1における凝集分離装置にドラフ卜チューブ 2 1のみ を追加し、 実施の形態 1における集水器 1 2の代りに、 ろ過機を備えた集水器 1 2 Aを 凝集分離タンク 1の外部に設けてある。 この実施の形態 1 2における凝集分離装置でも、 実施の形態 1と同様な効果を得ることができる上に、 ドラフトチューブ 2 1によって旋 回流を良好に形成することができる。 実施の形態 1 3 .
図 1 3は、 この発明を実施するための実施の形態 1 3における凝集分離装置を示す要 部フロー図であり、 図 2と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。 この実施 の形態 1 3では、 上記実施の形態 2における混和タンク 2の代りにラインミキサー 5 1 を設けてある。 このラインミキサー 5 1は、 例えば原水流入口 2 aまたは原水導入管 3 と同じ口径のパイプと、 このパイプの中に配置したスクリューによって構成し、 パイプ 内を流れる原水に凝集剤 6をねじ込むようにすることができる。 このラインミキサー 5 1はスクリュ一を持たないパイプのみでも、 原水に凝集剤 6を注入するだけでフロック を形成することができる。 しかし、 フロックを良好に形成するためには、 特に内部に渦 流を発生させて混合撹拌を促進する簡素な構造のスタティック■ミキサーを使用するの が好ましい。 例えば、 日本インカ株式会社製 W E S T F A L L— I N K Aスタティッ ク -インジェクション■ミキサー M o d e I 2 8 0 0が挙げられる。 この実施の形態 1 3における凝集分離装置でも、 実施の形態 2と同様な効果を得ることができる。
以上、 実施の形態 3〜1 3では主に円形の凝集分離タンク 1にドラフトチューブ 2 1 を設けることについて説明したが、 図 1 4に示すように複数の四角形の凝集分離タンク 1 Aを直列に配置し、 各凝集分離タンク 1 Aにドラフトチューブ 2 1を配置することに より、 独立した反応や流入変動のある場合に対処することができる。 また、 図 1 5に示 すように例えば 4つの四角形の凝集分離タンク 1 Aを四角形に配置し、 各凝集分離タン ク 1 Aにドラフトチューブ 2 1を配置することも可能である。 さらに、 図 1 6に示すよ うに複数の八角形の凝集分離タンク 1 Bを直線状に配置することや、 図 1 7に示すよう に複数の八角形の凝集分離タンク 1 Bを蜂の巣状に設置することも可能である。 なお、 図示はしないが、 1つの凝集分離タンクに複数のドラフ卜チューブをそれぞれが競合し ないように配置することもできる。 この場合には、 水流発生機の性能などとのバランス が必要となる。
また、 上述の実施の形態 2 ~ 8、 1 3ではガイド板 2 3を水平方向または略水平方向 に向けて設けることについて説明したが、 旋回流を効率よく発生させるのであれば、 ガ イド板 2 3の形状や方向は上記に限定するものではない。 特に、 凝集分離タンク 1が円 筒形や円筒形に極めて近い形状である場合には、 図 1 8に示すように複数のガイド板 2 3 Aを鉛直方向に向けて設け、 旋回流の共廻りを防止するのが好ましい。 すなわち、 円 筒形の凝集分離タンク 1の内面に複数枚、 例えば 4枚のガイド板 2 3 Aを鉛直方向に向 けて等間隔で設けるのが好ましい。 この場合には、 ガイド板 2 3 Aは水流発生機 1 1の 撹拌作用によって生じた水平方向の旋回流をバッフル効果によって鉛直方向の流れに変 換し、 被処理水の流れを上昇方向に整流する。 この種の鉛直のガイド 2 3 Aは、 上記水 平のガイド板 2 3と共に 1つの凝集分離タンク 1に設けることも可能である。 この場合 には、 鉛直のガイド板 2 3 Aによる上昇流の整流と、 水平のガイド板 2 3による水平流 (向心流) の整流の働きを助けることができる。 しかし、 凝集分離タンク 1が多角形で ある場合には、 その内面が旋回流の供廻りを規制するので、 鉛直のガイド板 2 3 Aは設 けなくてもよいこともある。
さらに、 上述の実施の形態 1 ~ 1 3において集水器 1 2に水没型のトラフを用いる場 合には、 図 1 9に示すような三角管 6 1 aの上部に開口 6 1 bを長手方向に長く設けた トラフ 6 1や、 図 2 0に示すような円管 6 2 aの上部に開口 6 2 bを長手方向に長く設 けた卜ラフ 6 2や、 図 2 1に示すような円管 6 3 aの上部に多数の小穴 6 3 bを長手方 向に一列に設けたトラフ 6 3を用いることができる。 また、 図 2 2に示すような複数の 三角形のトラフ 6 4を組み合わせた構造とすることもできる。 あるいは、 水没型ではな いが、 図 2 3に示すような斜面 6 5 aを有するトラフ 6 5を用いることができる。 そして、 原水の濃度などの性状の変動が特に大きく、 凝集分離タンク 1内の汚泥界面 Kと濃度の計測では処理が安定しない場合には、 図 2 4に示すように鉛直面 6 6 aを有 する箱体 6 6 bにろ材 6 6 Gや図示しない整流板などを組み合わせた集水器 1 2 Bや、 図 2 5に示すような斜面 6 7 aを有する箱体 6 7 bにろ材 6 7 cを組み合わせた集水器 1 2 Gを用いることができる。 また、 前記集水器 1 2にも、 図 2 4、 2 5に示すような ろ材 66 c、 67 Gを備えることによってろ過機能を持たせることができる。 この場合 に、 ろ材 66 c、 67 cには比重が 1. 0以下の球状ろ材などを用いることができる。 し力、し、 比重が 1以上のろ材の場合でも、 ろ材の下部にスクリーン等を設けることで同 様に用いることができる。 また、 エアリフト作用などを利用した循環洗浄を連続的に行 つて、 捕捉した汚泥を洗浄排水として系外へ排出するのが好ましい。 これに対し、 原水 の性状の変動がそれほど大きくない場合には、 ろ材 66 c、 67 cの代りに鉛直状や傾 斜状の平板を均等に配置した整流板を前記集水器 1 2に用いることも可能である。 通常 は、 図 1 9〜図 23に示すような水面や水中から上澄水を集めるトラフ 6 "!〜 65や図 示しない導水管を用いればよく、 それらを原水の性状などに応じて使い分ければよい 実施例
実施例 1
図 1に示す実施の形態 1における凝集分離装置を用いて実施した。 実施条件として、 原水は下水処理場の最初沈殿池の流入水とし、 凝集剤 (無機凝集剤) 6は P ACを原水 に対し添加率 1 Omg/L (A I 203換算) で添加し、 高比重材 9は砂を原水に対し濃 度 3, OOOmgZLとなるように加え、 凝集助剤 1 0としては高分子凝集剤を原水に 対し濃度 1 m gZLとなるよう添加した。 この条件に基づいた流入水量、 装置滞留時間、 原水 SS、 処理水 SS、 SS除去率、 汚泥濃度、 および汚泥引抜量の間の関係について 表 1に示すような実施結果を得た。 この表 1から分かるように、 装置滞留時間 1 0分で S S除去率 80 %以上となリ、 良好な水質の処理水を得ることができた。 このように、 SS除去率 80%以上の除去をするのに装置滞留時間が短くなるのは、 水質計測機 1 8 によつて汚泥界面 Kのバランスをとると共に、 高比重材 9の添加によつて凝集を効率よ く促進し、 重いフロックを形成することで、 旋回流により短時間で汚泥界面 Kができた ことによる。
表 1 図 1のフローにおける実施結果
Figure imgf000022_0001
実施例 2
図 2に示す実施の形態 2における凝集分離装置を用いて実施した。 実施条件は上記実 施例 1と同様とした。 この条件に基づいた流入水量、 装置滞留時間、 原水 S S、 処理水 S S、 S S除去率、 汚泥濃度、 および汚泥引抜量の間の関係について表 2に示すような 実施結果を得た。 この表 2から分かるように、 装置滞留時間3分で S S除去率8 0 %以 上となり、 良好な水質の処理水を得ることができた。 このように、 S S除去率 8 0 %以 上の除去をするのに装置滞留時間が短くなるのは、 ドラフ卜チューブ2 1よってフロッ クの凝集を効率よく促進し、 重いフロックを形成することで、 旋回流により短時間で汚 泥界面 Kができたことによる
表 2
図 2のフローにおける実施結果
流入水量 装置滞留時間 原水 SS 処理水 SS SS除去率 汚泥濃度 汚泥引抜量 一 (m3/h)一 (min) (mg/1) (mg/l) (%) (mg/1) (m3/h)
37.5 10 303 18 94 5,040 2.25
75 5 212 19 91 3,507 4.5
125 3 193 21 89 3, 159 7.5

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 原水と凝集剤を含む混合液を収容する凝集分離タンクと、
前記 5昆合液を動かして前記凝集分離タンク内に前記混合液の旋回流 (swirl flow) を発生させる水流発生機と、
凝集汚泥を移送する汚泥移送手段と
を有する凝集分離装置。
2. 前記凝集分離タンク内にドラフトチューブが設けられ、 そのドラフトチューブ内 に前言己水流発生器が設置され、 前記混合液の旋回流 (swirl flow) を発生させている ことを特徵とする請求項 1に記載の凝集分離装置。
3. 前記凝集分離タンク内に、 高比重材が供給されることを特徴とする請求項 1又は
2に記載の凝集分離装置。
4. 前 ΪΒ汚泥移送手段が、 前記凝集汚泥から高比重材を分離する分離器に接続されて いることを特徴とする請求項 3に記載の凝集分離装置。
5. 前記凝集分離タンク内において前記ドラフトチューブの上方に多孔性部材が設け られていることを特徴とする請求項 2に記載の凝集分離装置。
6. 前記混合液を前記ドラフトチューブ内へ導く管が設けられていることを特徴とす る請求項 2から 5のいずれかに記載の凝集分離装置。
7. 前言己水流発生機は、 軸流型撹拌羽根を備えた撹拌機であることを特徴とする請求 項 1力、ら 6のいずれかに記載の凝集分離装置。
8. 前記凝集分離タ ンクの底部に前記凝集汚泥を濃縮する集泥ボックスが設けられて いることを特徴とする請求項 1から 7のいずれかに記載の凝集分離装置。
9. 前記凝集剤と前記原水とを混和して前記混合液を生成するためのラインミキサー が設けられていることを特徴とする請求項 1から 8のいずれかに記載の凝集分離装 置。
1 0. 前記凝集分離タンクに水質測定機が設けられていることを特徴とする請求項 1か ら 9のいずれかに記載の凝集分離装置。
1 1 . 前記凝集分離タンク内で処理された処理水を集水して前記処理水を前記凝集分離 タンク外に導くナニめの集水器が前記凝集分離タンクの上部に設けられていることを 特徴とする請求項 1から 1 0のいずれかに記載の凝集分離装置。
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