WO2020031566A1 - 凝集沈殿装置、その制御方法及び沈殿槽 - Google Patents

凝集沈殿装置、その制御方法及び沈殿槽 Download PDF

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    • C02F1/5227—Processes for facilitating the dissolution of solid flocculants in water

Definitions

  • the present invention relates to a coagulating sedimentation apparatus for adding a sedimentation promoting agent and a coagulant to raw water containing a suspended substance to cause coagulation and sedimentation to separate sludge and treated water, and a control method thereof.
  • the present invention particularly relates to a coagulation / sedimentation apparatus configured to separate a slurry extracted from a sedimentation tank into sludge and a sedimentation promoting material by a cyclone, and to return the sedimentation promoting material to the coagulation tank, and a control method therefor. Further, the present invention relates to a sedimentation tank suitable for use in the coagulation sedimentation apparatus.
  • a coagulation sedimentation device that separates and removes suspended substances (hereinafter, also referred to as SS [Suspended ⁇ Solid] ⁇ ) from raw water by coagulation and sedimentation, consists of granular materials (sand etc.) having a particle size of about 10 to 200 ⁇ m in raw water.
  • a flocculation tank for forming a flocculated floc by adding a settling accelerator and a flocculant; a sedimentation tank for sedimenting and separating flocculated floc flowing out of the flocculation tank;
  • Patent Documents 1 to 3 There are known devices that are configured to return granular materials to a coagulation tank and discharge sludge.
  • the inorganic coagulant is added to the raw water introduced into the coagulation tank, the mixture is stirred with a stirrer, then the polymer coagulant is added, and the mixture is stirred with a stirrer to obtain a granular material.
  • Agglomerated flocs are formed together with (sand etc.).
  • the coagulated water is introduced into a sedimentation tank to separate it by sedimentation, and the treated water flows out from the upper part of the sedimentation tank. Also, the slurry is extracted from the lower part of the settling tank by a drawing pump and sent to a cyclone.
  • the slurry is centrifuged into sludge and particulate matter, and the separated sludge is discharged out of the coagulation settling apparatus.
  • the particulate matter separated by the cyclone is returned to the flocculation tank and reused for sedimentation.
  • An object of the present invention is to provide a coagulating sedimentation apparatus and a sedimentation tank capable of sufficiently dispersing sediment in a pit of a sedimentation tank so as not to solidify, and a method of controlling the coagulation sedimentation apparatus.
  • the first coagulation and sedimentation apparatus of the first invention is provided with a first coagulation tank into which raw water is introduced and coagulation treatment with a first coagulation agent, and a first coagulation treatment water discharged from the first coagulation tank, and a second coagulation agent
  • a second flocculation tank for performing flocculation treatment with the sedimentation promoting material, a second flocculation treatment water discharged from the second flocculation tank, introduced thereinto, and settled and separated into treated water and slurry, and a bottom portion of the precipitation tank
  • a pit provided in the pit, a drawing pump for extracting the slurry from the pit, a cyclone for separating the slurry extracted from the pit into a separated sludge and a sedimentation promoting material, and returning the separated sedimentation promoting material to the second flocculation tank.
  • a pit stirrer for stirring the slurry in the pit is provided, the pit stirrer has a rotating shaft extending in the vertical direction, and a driving means for rotating the rotating shaft, , One end fixed to the rotating shaft Is, the other end and having a stirring member which is the lower end extends downwards as long member of the bar-shaped or strip-shaped positioned in a pit.
  • the stirring member is an arm extending radially from the rotation axis and a stirring bar extending downward from the arm.
  • a plurality of the arms are provided at intervals in a circumferential direction of the rotating shaft, and a plurality of the stirring bars are installed on each arm at intervals in the arm longitudinal direction. ing.
  • the stirring bar has an L-shaped horizontal cross-sectional shape including a first piece and a second piece that intersect vertically, and the first piece is oriented in the radiation direction. I have.
  • the side peripheral surface of the pit has a smaller diameter toward the lower side, and the first stirring bar whose lower end is located above the bottom surface of the pit as the stirring bar, and the lower end is the side peripheral surface And a second stir bar located above the first stir bar. The lower end of the first stir bar is lower than the lower end of the second stir bar.
  • the apparatus further comprises a stirring control means for intermittently or continuously operating the stirring means of the second flocculation tank during a period in which the flocculation / sedimentation apparatus is stopped.
  • a control unit for stopping supply of raw water to the first coagulation tank and stopping the drawing pump after a predetermined time has elapsed.
  • raw water is introduced, a first coagulation tank for coagulation treatment with a first coagulant, and first coagulation treatment water discharged from the first coagulation tank are introduced.
  • a second coagulation tank for coagulating with a coagulant and a sedimentation promoting material a sedimentation tank into which the second coagulation treatment water discharged from the second coagulation tank is introduced, and sedimented and separated into treated water and slurry;
  • a pit provided at the bottom of the tank, a drawing pump for extracting the slurry from the pit, and separating the slurry extracted from the pit into a separated sludge and a sedimentation promoting material, and separating the separated sedimentation promoting material into the second flocculation tank.
  • a coagulating sedimentation apparatus provided with a returning cyclone comprising a control unit for stopping supply of raw water to the first coagulating tank and stopping the drawing pump after a predetermined time has elapsed.
  • the coagulation-sedimentation apparatus intermittently or continuously stirs the inside of the second coagulation tank during a period in which the coagulation-sedimentation treatment operation is stopped.
  • the raw water is introduced, the first coagulation tank for coagulation treatment with the first coagulant, and the first coagulation treatment water discharged from the first coagulation tank are introduced.
  • a second coagulation tank for coagulating with a coagulant and a sedimentation promoting material a sedimentation tank into which the second coagulation treatment water discharged from the second coagulation tank is introduced, and sedimented and separated into treated water and slurry;
  • a pit provided at the bottom of the tank, a drawing pump for extracting the slurry from the pit, and separating the slurry extracted from the pit into a separated sludge and a sedimentation promoting material, and separating the separated sedimentation promoting material into the second flocculation tank.
  • the sedimentation tank of the fourth invention is provided with a pit stirrer for stirring the slurry in the pit in a sedimentation tank having a pit at the bottom, and the pit stirrer has a rotating shaft extending in a vertical direction, Driving means for rotating the rotating shaft, and a stirring member having one end fixed to the rotating shaft, the other end extending downward as a rod-shaped or band-shaped elongated member, and a lower end positioned in the pit. It is characterized by having.
  • the stirring member includes a bar-shaped or band-shaped long member extending downward, and the slurry in the pit can be sufficiently stirred. Therefore, when the effect of the coagulation / sedimentation treatment is deteriorated, it is possible to perform an operation of increasing the amount of the coagulant or the sedimentation promoting material while suppressing the clogging in the pit.
  • the drawing pump when stopping the coagulation and sedimentation device, after stopping the supply of raw water to the first coagulation tank, the drawing pump is stopped, so that the sedimentation promoting material remains in the pit, the drawing line, and the cyclone. Is prevented or suppressed. Therefore, when the effect of the coagulation / sedimentation treatment is deteriorated, it is possible to perform an operation of increasing the amount of the coagulant or the sedimentation promoting material while suppressing the clogging in the pit, the drawing line, and the cyclone.
  • solidification or fixation of the precipitate in the second flocculation tank can be prevented by stirring the inside of the second flocculation tank while the flocculation / sedimentation apparatus is stopped.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a coagulation sedimentation apparatus 1 according to an embodiment.
  • This coagulation-sedimentation apparatus 1 includes a first coagulation tank 2, a second coagulation tank 3, and a sedimentation tank 4 disposed adjacent to the first coagulation tank 2.
  • Raw water is introduced into the first flocculation tank 2 from a raw water tank (not shown) via a raw water pump 5, and an inorganic flocculant (PAC in FIG. 1) is added as a first flocculant by a first chemical injection device 6. Then, the mixture is stirred by the stirrer 7. In the first flocculation tank 2, the inorganic flocculant flocculates the suspended substance to generate fine flocs.
  • PAC in FIG. 1
  • the first flocculating tank 2 is provided with a pH adjusting device having a pH meter and a device for adding a pH adjusting agent (caustic soda, sulfuric acid, hydrochloric acid, etc.). It is configured so that the pH can be maintained in a predetermined range.
  • a pH adjusting device having a pH meter and a device for adding a pH adjusting agent (caustic soda, sulfuric acid, hydrochloric acid, etc.). It is configured so that the pH can be maintained in a predetermined range.
  • the first coagulation treatment water from the first coagulation tank 2 is introduced into the second coagulation tank 3 through the advection port 8, and a polymer coagulant (polymer) is added as a second coagulant by the second chemical injecting device 9.
  • a sedimentation promoting material such as sand is added to the second flocculation tank 3, and the agglomerated floc having a large specific gravity and incorporating the sedimentation promoting material grows by stirring by the stirrer 10.
  • the stirrers 7, 10 are each composed of a rotating shaft, a drive motor M above the shaft, and a stirring blade below the shaft.
  • crushed slag can be used as a sedimentation promoting material.
  • the average particle size of the sedimentation promoting material is preferably about 0.01 to 0.5 mm, and the true specific gravity is preferably 2 or more, particularly 2.5 or more and 4 or less, but is not limited thereto.
  • the second flocculated water containing the flocculated floc that has grown flows over the overflow weir 12 and is introduced into the sedimentation tank 4.
  • the second flocculated water descends along the weir plate of the overflow weir 12, then rises, passes through the separator, and flows into the outflow chamber 15.
  • a separator composed of a plurality of inclined plates 13 is provided at the upper part in the sedimentation tank 4 to promote sedimentation and separation of flocculated flocs.
  • the treated water that has passed through the separator is taken out of the outflow pipe 16 through the outflow chamber 15.
  • the bottom surface of the sedimentation tank 4 is tapered so that it is inclined at an angle of repose of the sedimentation promoting material and becomes smaller in diameter downward.
  • the sedimentation tank 4 is provided with a rake 14 that rotates along the bottom surface, and the flocculated flocs that have settled are gathered together in the pit 17 at the center of the bottom surface.
  • a rubber spatula (not shown) is provided on the lower side of the rake 14.
  • the pit 17 is provided with a stirring member 30.
  • the pit 17 has a side peripheral surface 17a and a bottom surface 17b.
  • the side peripheral surface 17a has a tapered shape whose diameter decreases toward the lower side.
  • the sedimentation tank 4 has a square horizontal cross section of the side peripheral surface, and a tapered bottom surface whose diameter decreases toward the bottom.
  • the rotating shaft 14 a of the rake 14 is installed vertically at the axis of the sedimentation tank 4.
  • a bearing 14b for supporting the rotating shaft 14a is provided on the bottom surface of the pit 17, a bearing 14b for supporting the rotating shaft 14a is provided.
  • the rotation shaft 14a is rotationally driven by an upper drive motor M (drive means).
  • a pit stirrer that stirs the slurry in the pits is constituted by the rotating shaft 14a, the driving motor M on the upper part thereof, and the stirring member 30.
  • a drawing line 18 is connected to a lower portion (or a bottom surface 17b) of the side peripheral surface 17a of the pit 17 for extracting slurry containing precipitated floc.
  • the connecting portion of the drawing line 18 is preferably located as low as possible in order to reduce the amount of the sedimentation promoting material remaining in the pit 17.
  • the drawing line 18 is provided with a drawing pump 19 for feeding the extracted slurry to the cyclone 20. It is preferable that the slurry flow rate in the drawing line 18 is designed to be 500 m / h or more.
  • the cyclone 20 is installed such that the axial direction is the vertical direction.
  • the sent slurry is separated by centrifugation into sludge collected at the center of the cyclone and sedimentation promoting material collected at the peripheral surface on the cyclone side.
  • the separated sedimentation promoting material is returned from the bottom of the cyclone 20 to the second flocculation tank 3 again by the pipe 21 and used for circulation.
  • the coagulating sedimentation apparatus is provided with a raw water pump 5, a drive motor M above the stirrers 7, 10, a drive motor M above the stirrer 30 (rake 14), and a controller 25 for controlling the drawing pump 19.
  • the stirring member 30 is fixed to a flange 31 fixed to the rotating shaft 14 a of the rake 14 and a base end side is fixed to the flange 31 by a fixing member 32 such as a rivet or a bolt.
  • a fixing member 32 such as a rivet or a bolt.
  • the flange 31 is installed at a height near the upper end of the pit 17, but may be installed slightly above or below it. Further, a total of four arms 33 are provided at every 90 ° in the circumferential direction of the rotating shaft 14a, but the number is not limited to this.
  • the stirring bar 35 is provided on the tip side of the arm 33.
  • the stirring bar 35 is located above the side peripheral surface 17 a of the pit 17.
  • the stirring bar 34 is provided between the stirring bar 35 and the flange 31.
  • the stirring bar 34 is located above the bottom surface 17 b of the pit 17.
  • the vertical distance between the lower end of the stirring bar 35 and the side peripheral surface 17a of the pit 17 and the distance between the lower end of the stirring bar 34 and the bottom surface 17b of the pit 17 are preferably as small as possible.
  • Each of the stirring bars 34 and 35 is made of an angle material having an L-shaped horizontal cross section.
  • the stirring bars 34, 35 have first pieces 34a, 35a overlapping the arm 33, and second pieces 34b, 35b perpendicular to the first pieces 34a, 35a.
  • the width of the first pieces 34a, 35a and the second pieces 34b, 35b is preferably about 40 to 150 mm, particularly preferably about 60 to 90 mm.
  • the interval between the stirring bars 34 and 35 is preferably about 80 to 200 mm, particularly preferably about 120 to 160 mm.
  • stirring bars are provided for each arm 33, but three or more stirring bars may be provided.
  • the installation positions (distance from the rotation shaft 14a) of the stirring bars 34 and 35 are the same in each arm 33. However, the installation positions of the stirring bars 34 and 35 are changed to some of the arms 33. Or for each arm 33.
  • the stirring member 30 is driven to rotate clockwise in FIG. 3, but may be driven to rotate counterclockwise.
  • the stirring bars 34 and 35 since the stirring bars 34 and 35 have the second pieces 34b and 35b perpendicular to the first pieces 34a and 35a, the stirring bars 34 and 35 have high rigidity and bend when the stirring member 30 rotates. Is prevented.
  • linear rod-shaped stirring bars 34 and 35 are provided in the vertical direction as long members.
  • the long member may be provided in an oblique direction.
  • the long member may be curved.
  • the elongated member may be a band-shaped member (for example, a ribbon screw) instead of a rod-shaped member.
  • the long member may have another configuration in which co-rotation is unlikely to occur and the entire slurry in the pit can be sufficiently loosened.
  • the raw water pump 5 when the water level in a raw water tank (not shown) falls below a specified water level, the raw water pump 5, the first and second chemical injection devices 6, 9 and the stirrer 10 are connected. The operation is stopped, and the pH adjuster (not shown), the stirrer 7 and the drawing pump 19 are continuously operated.
  • the raw water pump 5 and the first and second chemical infusion apparatuses 6, 9 are stopped, and then for a predetermined time (for example, about 5 to 20 minutes, particularly about 5 to 10 minutes). After the elapse), it is preferable to stop the stirrers 7, 10, the stirring member 30, and the drawing pump 19. By doing so, the sedimentation promoting material and other precipitates remaining in the pit 17, the drawing line 18, and the cyclone 20 are reduced, and the sedimentation promoting material and the like are prevented from solidifying or sticking.
  • a predetermined time for example, about 5 to 20 minutes, particularly about 5 to 10 minutes.
  • the coagulation and sedimentation apparatus 1 Even if the inside of the second coagulation tank 3 is intermittently or continuously stirred even during the operation stop period in which the raw water is not treated, it is possible to prevent the sediment from sticking or caking. Good. In the case of intermittent stirring during the operation stop period, the power cost is lower than in the case of continuous operation.
  • the coagulation sedimentation apparatus and its control method according to the present invention are suitable for treating yard wastewater in steel works and cement plants, but can also be applied to other various wastewater treatments.
  • the type of the inorganic coagulant and the polymer coagulant used in the present invention is not particularly limited, and examples of the inorganic coagulant include polyaluminum chloride (PAC), ferric chloride, ferric sulfate, and polyiron sulfate. Can be used.
  • PAC polyaluminum chloride
  • ferric chloride ferric chloride
  • ferric sulfate ferric sulfate
  • polyiron sulfate can be used.
  • the polymer flocculant for example, a nonionic, cationic, anionic or amphoteric polymer flocculant can be used.
  • the stirring member 30 rotates around the rotation shaft 14a together with the rake 14, but the stirring member 30 may be rotationally driven by a rotation shaft and driving means different from the rake 14.
  • the above description relates to the coagulating sedimentation apparatus, and the sedimentation tank 4 is incorporated in the coagulation sedimentation apparatus 1.
  • the sedimentation tank 4 having the above configuration is used as a solid-liquid separation facility independent of the coagulation sedimentation apparatus 1. You may be.

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Abstract

沈殿槽のピット内における沈殿物の固結固着を抑制ことができる凝集沈殿装置及び沈殿槽と、凝集沈殿装置の制御方法が提供される。原水中の懸濁物質を沈降促進材と凝集剤の添加によりフロックとして凝集させる第１，２の凝集槽２，３と、沈殿槽４と、沈殿槽４から抜き出したスラリーを汚泥と沈降促進材とに分離し、分離した沈降促進材を前記凝集槽３に戻すサイクロン２０と、沈殿槽４のピット１７に設けられた下方に延伸する棒形または帯形の長尺部材を含む撹拌部材３０とを有する。撹拌部材３０は、放射方向のアーム３３と、アームに垂設された撹拌バー３４，３５とを有する。

Description

凝集沈殿装置、その制御方法及び沈殿槽
　本発明は、懸濁物質を含む原水に沈降促進材と凝集剤を添加して凝集沈殿させて汚泥と処理水とに分離する凝集沈殿装置およびその制御方法に関する。本発明は、とくに沈殿槽から抜き出したスラリーをサイクロンにより汚泥と沈降促進材とに分離し、沈降促進材を凝集槽に返送するよう構成された凝集沈殿装置およびその制御方法に関する。また、本発明は、この凝集沈殿装置に用いるのに好適な沈殿槽に関する。
　懸濁物質（以下、ＳＳ[Suspended　Solid]　と称することもある。）を原水中から凝集沈殿により分離除去する凝集沈殿装置として、原水に粒径１０～２００μｍ程度の粒状物（砂など）よりなる沈降促進材と凝集剤とを添加して凝集フロックを形成させる凝集槽と、凝集槽から流出する凝集フロックを沈降分離する沈殿槽と、沈殿槽から引き抜いたスラリーを粒状物と汚泥に分離するサイクロンとを備え、粒状物を凝集槽に返送し、汚泥を排出するよう構成された装置が知られている（特許文献１～３）。
　特許文献１～３の凝集沈殿装置にあっては、凝集槽に導入された原水に無機凝集剤を添加して攪拌機で攪拌し、次いで高分子凝集剤を添加し、攪拌機で攪拌して粒状物（砂など）とともに凝集フロックを形成させる。この凝集処理水を沈殿槽に導入して沈降分離し、沈殿槽上部から処理水を流出させる。また、沈殿槽の下部から引抜ポンプによりスラリーを抜き出し、サイクロンに送る。サイクロンでは、スラリーを汚泥と粒状物とに遠心分離し、分離された汚泥が凝集沈殿装置外に排出される。サイクロンで分離された粒状物は凝集槽に返送され、再度沈殿分離に利用される。
特開２０００－３１７２２０号公報 特開２００２－３５５５０７号公報 特開２０１４－２３７１２２号公報
　このような凝集沈殿装置の配管や沈殿槽のピットにあっては、スラリーが沈降促進材を含むところから、沈殿物等が固化し、閉塞が生じる恐れがある。
　沈殿槽のピットの閉塞を防止するために、ピット内に回転翼を設けることが考えられる。
　ピット内に回転翼を設けた場合、翼とピット内の沈殿物との接触面積が大きい。そのため、沈殿物が固結した場合や、沈殿物が大量になったりした場合には、翼を駆動できなくなるおそれがある。また、それを防ぐために、トルクの大きい駆動装置を設置することが必要となる。
　また、回転翼を回転させると、ピット内の凝集フロックがピット内の液と一緒に回転する共回りが発生する可能性がある。この場合、沈殿物の固結の抑制効果が弱くなることが懸念される。
　本発明は、沈殿槽のピット内における沈殿物を十分にほぐして固結しないよう分散させることができる凝集沈殿装置及び沈殿槽と、凝集沈殿装置の制御方法を提供することを目的とする。
　第１発明の凝集沈殿装置は、原水が導入され、第１凝集剤により凝集処理する第１凝集槽と、該第１凝集槽から排出された第１凝集処理水が導入され、第２凝集剤と沈降促進材により凝集処理する第２凝集槽と、該第２凝集槽から排出された第２凝集処理水が導入され、処理水とスラリーとに沈降分離する沈殿槽と、該沈殿槽の底部に設けられたピットと、該ピットからスラリーを抜き出す引抜ポンプと、該ピットから抜き出したスラリーを分離汚泥と沈降促進材とに分離し、分離した沈降促進材を該第２凝集槽に戻すサイクロンとを備えた凝集沈殿装置において、該ピット内のスラリーを撹拌するピット撹拌機が設けられており、該ピット撹拌機は、上下方向に延在する回転軸と、該回転軸を回転させる駆動手段と、一端が該回転軸に固定され、他端が棒形または帯形の長尺部材として下方向に延伸して下端がピット内に位置する撹拌部材とを有することを特徴とする。
　本発明の一態様では、前記撹拌部材は、前記回転軸から放射方向に延出したアームと、該アームから下方に延在する撹拌バーである。
　本発明の一態様では、前記アームは、前記回転軸の周方向に間隔をおいて複数本設けられており、各アームに、アーム長手方向に間隔をおいて複数本の前記撹拌バーが設置されている。
　本発明の一態様では、前記撹拌バーは、垂直に交わる第１片及び第２片を備えた、Ｌ字形の水平断面形状を有しており、該第１片が前記放射方向を指向している。
　本発明の一態様では、前記ピットの側周面は下方ほど小径となっており、前記撹拌バーとして、下端がピットの底面の上方に位置する第１の撹拌バーと、下端が該側周面の上方に位置する第２の撹拌バーとが設けられており、該第１の撹拌バーの下端は第２の撹拌バーの下端よりも下位となっている。
　本発明の一態様では、前記凝集沈殿装置による凝集沈殿処理運転の停止期間中に間欠的又は連続的に前記第２凝集槽の撹拌手段を作動させる撹拌制御手段を備える。
　本発明の一態様では、前記第１凝集槽への原水供給を停止し、所定時間が経過した後に前記引抜ポンプを停止する制御部を備える。
　第２発明の凝集沈殿装置の制御方法は、原水が導入され、第１凝集剤により凝集処理する第１凝集槽と、該第１凝集槽から排出された第１凝集処理水が導入され、第２凝集剤と沈降促進材により凝集処理する第２凝集槽と、該第２凝集槽から排出された第２凝集処理水が導入され、処理水とスラリーとに沈降分離する沈殿槽と、該沈殿槽の底部に設けられたピットと、該ピットからスラリーを抜き出す引抜ポンプと、該ピットから抜き出したスラリーを分離汚泥と沈降促進材とに分離し、分離した沈降促進材を該第２凝集槽に戻すサイクロンとを備えた凝集沈殿装置において、該第１凝集槽への原水供給を停止し、所定時間が経過した後に前記引抜ポンプを停止する制御部を備えたことを特徴とする。
　第２発明の一態様では、前記凝集沈殿装置は、凝集沈殿処理運転の停止期間中に間欠的又は連続的に前記第２凝集槽内を撹拌する。
　第３発明の凝集沈殿装置の制御方法は、原水が導入され、第１凝集剤により凝集処理する第１凝集槽と、該第１凝集槽から排出された第１凝集処理水が導入され、第２凝集剤と沈降促進材により凝集処理する第２凝集槽と、該第２凝集槽から排出された第２凝集処理水が導入され、処理水とスラリーとに沈降分離する沈殿槽と、該沈殿槽の底部に設けられたピットと、該ピットからスラリーを抜き出す引抜ポンプと、該ピットから抜き出したスラリーを分離汚泥と沈降促進材とに分離し、分離した沈降促進材を該第２凝集槽に戻すサイクロンとを備えた凝集沈殿装置を制御する方法において、該凝集沈殿装置を停止させるときに、該第１凝集槽への原水供給を停止し、所定時間が経過した後に前記引抜ポンプを停止するよう制御することを特徴とする。
　第４発明の沈殿槽は、底部にピットを有する沈殿槽において、該ピット内のスラリーを撹拌するピット撹拌機が設けられており、該ピット撹拌機は、上下方向に延在する回転軸と、該回転軸を回転させる駆動手段と、一端が該回転軸に固定され、他端が棒形または帯形の長尺部材として下方向に延在して下端がピット内に位置する撹拌部材とを有することを特徴とする。
　本発明の凝集沈殿装置では、撹拌部材が下方向に延伸する棒形または帯形の長尺部材を含んでおり、ピット内のスラリーを十分に撹拌することができる。このため、凝集沈殿処理効果が悪化したときに、ピット内の閉塞を抑制しつつ、凝集剤や沈降促進材の添加量を多くする運転を行うことが可能となる。
　本発明の一態様では、凝集沈殿装置を停止させるときに、第１凝集槽への原水供給を停止した後、引抜ポンプを停止させることにより、ピット、引抜ライン、サイクロン内に沈降促進材が残ることが防止ないし抑制される。このため、凝集沈殿処理効果が悪化したときに、ピット、引抜ライン、サイクロン内の閉塞を抑制しつつ、凝集剤や沈降促進材の添加量を多くする運転を行うことが可能となる。
　本発明の一態様では、凝集沈殿装置の停止期間中に第２凝集槽内を撹拌することにより、第２凝集槽内での沈殿物の固化ないし固着を防止することができる。
実施の形態に係る凝集沈殿装置の構成図である。 沈殿槽のピット部分の縦断面図である。 図２のIII－III線断面図である。
　以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、実施の形態に係る凝集沈殿装置１を示している。この凝集沈殿装置１は、第１凝集槽２と、第２凝集槽３と、それに隣接配置された沈殿槽４を備えている。
　第１凝集槽２には、原水槽（図示略）から原水ポンプ５を介して原水が導入され、第１凝集剤として無機凝集剤（図１ではＰＡＣ）が第１薬注装置６によって添加されて、攪拌機７によって攪拌される。第１凝集槽２においては、無機凝集剤が懸濁物質を凝集させて微細なフロックが生成する。
　図示は省略するが、第１凝集槽２には、ｐＨ計及びｐＨ調整剤（苛性ソーダ、硫酸、塩酸など）の添加装置とを有するｐＨ調整装置が設けられており、第１凝集槽２内のｐＨを所定範囲に維持できるよう構成されている。
　第１凝集槽２からの第１凝集処理水は移流口８を介して第２凝集槽３に導入され、第２凝集剤として高分子凝集剤（ポリマー）が第２薬注装置９によって添加される。第２凝集槽３内には、砂などの沈降促進材が添加されており、攪拌機１０による攪拌により、沈降促進材を取り込んだ、比重の大きい凝集フロックが成長する。
　撹拌機７，１０（撹拌手段）は、それぞれ、回転軸と、その上部の駆動モータＭと、下部の撹拌翼とで構成されている。
　沈降促進材としては、砂のほか、各種スラグの破砕物なども用いることができる。沈降促進材の平均粒径は０．０１～０．５ｍｍ程度が好ましく、真比重は２以上特に２．５以上で４以下が好ましいが、これに限定されない。
　成長した凝集フロックを含む第２凝集処理水は、越流堰１２を越流して沈殿槽４に導入される。第２凝集処理水は、越流堰１２の堰板に沿って下降した後、上昇してセパレータを通過し、流出室１５に流入する。
　沈殿槽４では、第２凝集処理水中の凝集フロックが沈殿する。
　沈殿槽４内の上部には、複数の傾斜板１３よりなるセパレータが設置されており、凝集フロックの沈殿分離が促進される。セパレータを通り抜けた処理水は、流出室１５を経て流出配管１６から取り出される。
　沈殿槽４の底面は沈降促進材の安息角以上に傾斜して下方ほど縮径するテーパ形となっている。
　沈殿槽４には、底面に沿って旋回するレーキ１４が設けられており、沈殿した凝集フロックが底面中央のピット１７に寄せ集められる。レーキ１４の下辺部にはゴム製のヘラ（図示略）が設けられている。
　ピット１７には撹拌部材３０が設けられている。このピット１７は、側周面１７ａと、底面１７ｂとを有する。側周面１７ａは、下方ほど縮径するテーパ形となっている。
　この実施の形態では、沈殿槽４は側周面の水平断面は正方形、底面は下部ほど縮径するテーパ形である。レーキ１４の回転軸１４ａは沈殿槽４の軸心部に鉛直に設置されている。ピット１７の底面には、回転軸１４ａを支持する軸受１４ｂが設けられている。回転軸１４ａは上部駆動モータＭ（駆動手段）により回転駆動する。回転軸１４ａとその上部の駆動モータＭと撹拌部材３０とでピット内のスラリーを撹拌するピット撹拌機が構成されている。
　ピット１７の側周面１７ａの下部（又は底面１７ｂ）には、沈殿した凝集フロックを含むスラリーを抜き出すための引抜ライン１８が接続されている。この引抜ライン１８の接続部は、ピット１７内に残留する沈降促進材の量を少なくするために、可能な限り低い位置とすることが好ましい。引抜ライン１８には、抜き出したスラリーをサイクロン２０に送る引抜ポンプ１９が設けられている。引抜ライン１８内のスラリー流速が５００ｍ／ｈ以上となるように設計されるのが好ましい。
　サイクロン２０は、軸心方向を鉛直方向として設置されている。サイクロン２０では、送られてきたスラリーを遠心分離により、サイクロン軸心部に集まる汚泥と、サイクロン側周面に集まる沈降促進材とに分離する。分離された沈降促進材は、サイクロン２０の底部から、配管２１によって再び第２凝集槽３内に戻されて循環使用される。
　サイクロン２０で軸心側に集められた分離汚泥は、サイクロン２０の上面中央部の汚泥出口に接続された配管２２に流出する。
　この凝集沈殿装置は、原水ポンプ５、撹拌機７，１０上部の駆動モータＭ、撹拌部材３０（レーキ１４）の上部の駆動モータＭ及び引抜ポンプ１９を制御する制御器２５が設置されている。
　撹拌部材３０は、図２，３に詳細に示される通り、レーキ１４の回転軸１４ａに固設されたフランジ３１と、基端側が該フランジ３１に対しリベット、ボルト等の固着部材３２によって固定され、放射方向に延設された複数本のアーム３３と、該アーム３３からピット１７内を下方に向かって延設された棒形の長尺部材としての第１及び第２の撹拌バー３４，３５とを有する。
　この実施の形態では、フランジ３１は、ピット１７の上端付近の高さに設置されているが、それよりも若干上又は下に設置されてもよい。また、アーム３３は回転軸１４ａの周方向に９０°毎に合計４本設けられているが、その本数はこれに限定されない。
　撹拌バー３５はアーム３３の先端側に設けられている。撹拌バー３５はピット１７の側周面１７ａの上方に位置している。撹拌バー３４は、撹拌バー３５とフランジ３１との間に設けられている。撹拌バー３４はピット１７の底面１７ｂの上方に位置している。撹拌バー３５の下端とピット１７の側周面１７ａとの上下間隔、及び撹拌バー３４の下端とピット１７の底面１７ｂとの間隔は、いずれも可能な限り小さいことが好ましい。
　各撹拌バー３４，３５は、水平断面がＬ字形のアングル材よりなる。撹拌バー３４，３５は、アーム３３に重なる第１片３４ａ，３５ａと、該第１片３４ａ，３５ａに垂直な第２片３４ｂ，３５ｂを有している。第１片３４ａ，３５ａ及び第２片３４ｂ，３５ｂの幅は４０～１５０ｍｍ特に６０～９０ｍｍ程度が好ましい。撹拌バー３４，３５の間隔は、８０～２００ｍｍ特に１２０～１６０ｍｍ程度が好ましい。
　この実施の形態では、撹拌バーは各アーム３３に２本ずつ設けられているが、３本以上設けられてもよい。
　また、この実施の形態では、撹拌バー３４，３５の設置位置（回転軸１４ａからの距離）は各アーム３３において同じとなっているが、撹拌バー３４，３５の設置位置を一部のアーム３３で又は各アーム３３毎に異ならせてもよい。
　撹拌部材３０は、図３において時計回り方向に回転駆動されるが、反時計回り方向に回転駆動されてもよい。
　この凝集沈殿装置１では、撹拌部材３０が回転する際に、該撹拌バー３４，３５がピット１７内の沈殿物から受ける反力は比較的小さい。また、撹拌バー３４，３５がアーム３５の長手方向に間隔をおいて設けられているので、ピット１７内の凝集フロックがピット１７内の液と一緒に回転する共回りを防止しつつ、ピット１７内の沈殿物の全体を十分に撹拌することができる。
　この実施の形態では、撹拌バー３４，３５は、第１片３４ａ，３５ａに対し垂直な第２片３４ｂ，３５ｂを備えているので、剛性が高く、撹拌部材３０が回転する際に撓むことが防止される。
　この実施の形態では、長尺部材として直線状の棒形の撹拌バー３４，３５が鉛直方向に設けられている。しかし、長尺部材は、斜め方向に設けられてもよい。長尺部材は、曲線状でもよい。長尺部材は、棒形でなく帯形のもの（例えばリボンスクリュー）でもよい。長尺部材は、共回りが発生しにくく、かつピット内のスラリーの全体を十分にほぐすことができる他の構成を有してもよい。
　この凝集沈殿装置１にあっては、原水槽（図示略）内の水位が規定水位よりも低下したときには、原水ポンプ５、第１及び第２薬注装置６，９と、撹拌機１０とを停止させ、ｐＨ調整装置（図示略）と撹拌機７と引抜ポンプ１９とは継続して稼働させる。
　凝集沈殿装置１の運転を停止するに際しては、まず原水ポンプ５の停止、第１及び第２薬注装置６，９の停止を行い、それから所定時間（例えば５～２０分特に５～１０分程度）が経過した後、撹拌機７，１０、撹拌部材３０及び引抜ポンプ１９を停止させるようにするのが好ましい。このようにすれば、ピット１７、引抜ライン１８、サイクロン２０内に残留する沈降促進材その他の沈殿物が少なくなり、沈降促進材等が固結ないし固着することが防止される。
　この凝集沈殿装置１にあっては、原水の処理を行わない運転停止期間中にも間欠的又は連続的に第２凝集槽３内を撹拌し、沈殿物の固着ないし固結を防止してもよい。なお、運転停止期間中に間欠的に撹拌する場合は、連続的に作動させる場合よりも動力コストが安価となる。
　本発明に係る凝集沈殿装置およびその制御方法は、製鉄所やセメント工場等のヤード排水の処理に好適であるが、その他の各種排水の処理にも適用可能である。
　本発明において使用する無機凝集剤や高分子凝集剤の種類はとくに限定されず、無機凝集剤としては、たとえばポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄などを使用できる。高分子凝集剤としては、たとえばノニオン性、カチオン性、アニオン性あるいは両性の高分子凝集剤を用いることができる。
　上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記以外の態様とされてもよい。例えば、上記実施の形態では、撹拌部材３０はレーキ１４と共に回転軸１４ａ回りに回転するものとされているが、レーキ１４とは別の回転軸及び駆動手段によって回転駆動されてもよい。
　上記説明は凝集沈殿装置に関するものであり、沈殿槽４は凝集沈殿装置１に組み込まれたものとなっているが、上記構成の沈殿槽４は凝集沈殿装置１から独立した固液分離設備として用いられてもよい。
　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　本出願は、２０１８年８月１０日付で出願された日本特許出願２０１８－１５１７１７に基づいており、その全体が引用により援用される。
　１　凝集沈殿装置
　２　第１凝集槽
　３　第２凝集槽
　４　沈殿槽
　５　原水ポンプ
　６　第１薬注装置
　９　第２薬注装置
　１９　引抜ポンプ
　２０　サイクロン
　３０　撹拌部材
　３３　アーム
　３４　第１の撹拌バー
　３５　第２の撹拌バー
　３４ａ，３５ａ　第１片
　３４ｂ，３５ｂ　第２片

 

Claims (11)

  1. 　原水が導入され、第１凝集剤により凝集処理する第１凝集槽と、
    　該第１凝集槽から排出された第１凝集処理水が導入され、第２凝集剤と沈降促進材により凝集処理する第２凝集槽と、
    　該第２凝集槽から排出された第２凝集処理水が導入され、処理水とスラリーとに沈降分離する沈殿槽と、
    　該沈殿槽の底部に設けられたピットと、
    　該ピットからスラリーを抜き出す引抜ポンプと、
    　該ピットから抜き出したスラリーを分離汚泥と沈降促進材とに分離し、分離した沈降促進材を該第２凝集槽に戻すサイクロンと
    を備えた凝集沈殿装置において、
    　該ピット内のスラリーを撹拌するピット撹拌機が設けられており、
    　該ピット撹拌機は、
    　上下方向に延在する回転軸と、
    　該回転軸を回転させる駆動装置と、
    　一端が該回転軸に固定され、他端が棒形または帯形の長尺部材として下方向に延伸して下端がピット内に位置する撹拌部材と
    を有することを特徴とする凝集沈殿装置。
  2. 　前記撹拌部材は、前記回転軸から放射方向に延出したアームと、該アームから下方に延在する撹拌バーであることを特徴とする、請求項１に記載の凝集沈殿装置。
  3. 　前記アームは、前記回転軸の周方向に間隔をおいて複数本設けられており、
    　各アームに、アーム長手方向に間隔をおいて複数本の前記撹拌バーが設置されていることを特徴とする、請求項２に記載の凝集沈殿装置。
  4. 　前記撹拌バーは、垂直に交わる第１片及び第２片を備えた、Ｌ字形の水平断面形状を有しており、
    　該第１片が前記放射方向を指向していることを特徴とする、請求項３に記載の凝集沈殿装置。
  5. 　前記ピットの側周面は下方ほど小径となっており、
    　前記撹拌バーとして、下端がピットの底面の上方に位置する第１の撹拌バーと、下端が該側周面の上方に位置する第２の撹拌バーとが設けられており、
    　該第１の撹拌バーの下端は第２の撹拌バーの下端よりも下位となっていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の凝集沈殿装置。
  6. 　前記凝集沈殿装置による凝集沈殿処理運転の停止期間中に間欠的又は連続的に前記第２凝集槽の撹拌手段を作動させる撹拌制御手段を備えたことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の凝集沈殿装置。
  7. 　前記第１凝集槽への原水供給を停止し、所定時間が経過した後に前記引抜ポンプを停止する制御部を備えたことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の凝集沈殿装置。
  8. 　原水が導入され、第１凝集剤により凝集処理する第１凝集槽と、
    　該第１凝集槽から排出された第１凝集処理水が導入され、第２凝集剤と沈降促進材により凝集処理する第２凝集槽と、
    　該第２凝集槽から排出された第２凝集処理水が導入され、処理水とスラリーとに沈降分離する沈殿槽と、該沈殿槽の底部に設けられたピットと、
    　該ピットからスラリーを抜き出す引抜ポンプと、
    　該ピットから抜き出したスラリーを分離汚泥と沈降促進材とに分離し、分離した沈降促進材を該第２凝集槽に戻すサイクロンと
    を備えた凝集沈殿装置において、
    　該第１凝集槽への原水供給を停止し、所定時間が経過した後に前記引抜ポンプを停止する制御部を備えた
    ことを特徴とする凝集沈殿装置。
  9. 　前記凝集沈殿装置は、凝集沈殿処理運転の停止期間中に間欠的又は連続的に前記第２凝集槽内を撹拌することを特徴とする、請求項８に記載の凝集沈殿装置。
  10. 　原水が導入され、第１凝集剤により凝集処理する第１凝集槽と、
    　該第１凝集槽から排出された第１凝集処理水が導入され、第２凝集剤と沈降促進材により凝集処理する第２凝集槽と、
    　該第２凝集槽から排出された第２凝集処理水が導入され、処理水とスラリーとに沈降分離する沈殿槽と、該沈殿槽の底部に設けられたピットと、
    　該ピットからスラリーを抜き出す引抜ポンプと、
    　該ピットから抜き出したスラリーを分離汚泥と沈降促進材とに分離し、分離した沈降促進材を該第２凝集槽に戻すサイクロンと
    を備えた凝集沈殿装置を制御する方法において、
    　該凝集沈殿装置を停止させるときに、該第１凝集槽への原水供給を停止し、所定時間が経過した後に前記引抜ポンプを停止するよう制御する
    ことを特徴とする凝集沈殿装置の制御方法。
  11. 　底部にピットを有する沈殿槽において、
    　該ピット内のスラリーを撹拌するピット撹拌機が設けられており、
    　該ピット撹拌機は、
    　上下方向に延在する回転軸と、
    　該回転軸を回転させる駆動装置と、
    　一端が該回転軸に固定され、他端が棒形または帯形の長尺部材として下方向に延在して下端がピット内に位置する撹拌部材と
    を有することを特徴とする沈殿槽。

     
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