(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回流形成手段および被処理液と凝集剤とが混和した混和液を導入する混和液導入手段を有するフロック形成槽と、
フロック形成槽から流出する凝集混和液を導入する凝集混和液導入手段、凝集混和液から分離した分離水を導出する分離水導出手段、および凝集混和液から分離した凝集スラッジを排出する凝集スラッジ排出手段を有する沈降分離槽とを備えた凝集沈殿処理装置において、
旋回流形成手段は、フロック形成槽内に水平方向に周回する旋回流を形成させる放射流型撹拌翼であり、
フロック形成槽の底部には、前記旋回流を鉛直方向の上昇流に変換する一枚または二枚以上の案内板が設けられていることを特徴とする凝集沈殿処理装置。
【請求項２】
旋回流形成手段および被処理液と凝集剤とが混和した混和液を導入する混和液導入手段を有するフロック形成槽と、
フロック形成槽から流出する凝集混和液を導入する凝集混和液導入手段、凝集混和液から分離した分離水を導出する分離水導出手段、および凝集混和液から分離した凝集スラッジを排出する凝集スラッジ排出手段を有する沈降分離槽とを備えた凝集沈殿処理装置において、
旋回流形成手段は、フロック形成槽内に水平方向に周回する旋回流を形成させる放射流型撹拌翼であり、該放射流型撹拌翼より上方には、前記旋回流を鉛直方向に変換する一枚または二枚以上の案内板および該案内板を支持する多孔整流板が設けられていることを特徴とする凝集沈殿処理装置。
【請求項３】
混和液に凝集促進用の凝集助剤を添加する添加手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の凝集沈殿処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被処理液に凝集剤や凝集助剤等を添加して凝集フロックを生成し、その凝集フロックを重力沈降分離する凝集沈殿処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
古くからの凝集沈殿法は、手法及び装置の開発や工夫、並びに凝集剤の高性能化などにより、被処理液に含まれた懸濁粒子群（コロイド粒子を含む微細粒子群）を、かなり効率よく分離できるが、その殆どは被処理液中の懸濁粒子群と凝集剤とを混和させフロックを形成し、この凝集フロックを自然重力沈降によって分離するため、処理速度（分離速度）には限度があった。
【０００３】
そこで最近は、被処理液に凝集剤を添加した混和液に、凝集助剤である高分子凝集剤や砂等の不溶性微粒物質（沈降促進材）を添加することにより、混和液に含まれた懸濁粒子群の凝集を促進させ、これによって形成されるフロックを重量化することで、該凝集フロックの沈降速度を速くして高速分離できるようにした凝集沈殿処理装置が開発されている。
【０００４】
図８は従来の高速凝集沈殿処理装置を示す概略的な断面図である。同図において、１は原水導入管、２はその原水導入管１から被処理液を導入して凝集剤と被処理液を急速に混合撹拌する急速撹拌槽、３は急速撹拌槽２内に導入された被処理液に凝集剤を添加する第１の薬注管、４は前記急速撹拌槽２内で被処理液と凝集剤との混和液を急速撹拌する撹拌翼であり、この撹拌翼４はモータ５によって回転駆動される。
【０００５】
６は前記急速撹拌槽２から混和液を移流させ、その混和液と凝集助剤と砂を急速に均一混合する注入撹拌槽、７はその注入撹拌槽６に移流する混和液に高分子凝集剤（凝集助剤）を添加する第２の薬注管、８は後述する返送汚泥から砂等の不溶性微粒物質としての沈降促進材を分離する液体サイクロンであり、この液体サイクロン８は、前記返送汚泥から分離した不溶性微粒物質を前記注入撹拌槽６内の混和液に返送添加する砂添加管８ａと、前記不溶性微粒物質を分離させた汚泥（分離汚泥）を排出する汚泥排出管８ｂとを有している。９は前記注入撹拌槽６内に配置された撹拌翼、１０はその撹拌翼９を回転駆動するモータである。
【０００６】
１１は前記注入撹拌槽６から混和液を移流させ、該混和液中の凝集性微細粒子群を凝集させて大きなフロックを形成するフロック形成槽、１２はそのフロック形成槽１１内に配置され、前記注入撹拌槽６から移流した混和液を撹拌して大きな重量フロックを形成させる撹拌翼であり、この撹拌翼１２はモータ１３で回転駆動される。
【０００７】
１４は前記フロック形成槽１１から凝集混和液を移流させて該凝集混和液を分離水と凝集汚泥とに固液分離する沈降分離槽、１５はその沈降分離槽１４の槽内上部に配置され、凝集汚泥の沈降を促進させる傾斜板（沈降促進部材）、１６は前記沈降分離槽１４の上端部に設けられた集水樋、１６ａはその集水樋１６に接続された分離水導出管、１７は前記沈降分離槽１４の槽底部に近接配置された汚泥掻寄機、１８はその汚泥掻寄機１７を回転駆動するモータ、１９は前記沈降分離槽１４の槽底部に形成された汚泥ピット１４ａと前記液体サイクロン８とに接続配管された汚泥循環路、２０はその汚泥循環路１９に設けられた汚泥循環ポンプであり、この汚泥循環ポンプ２０は、前記汚泥ピット１４ａに沈降した不溶性微粒物質を含む汚泥を前記液体サイクロン８に返送するものである。
【０００８】
次に動作について説明する。
原水導入管１から急速撹拌槽２内に導入された被処理液に第１の薬注管３から凝集剤が添加され、その被処理液と凝集剤の混和液は、撹拌翼４による急速撹拌でマイクロフロックが形成されて次段の注入撹拌槽６に移流する。注入撹拌槽６内に移流する混和液には、第２の薬注管７から高分子凝集剤が添加されると共に、液体サイクロン８の砂添加管８ａから砂等の不溶性微粒物質が添加され、それらが前記注入撹拌槽６内の撹拌翼９で均一に撹拌される。
【０００９】
このようにして、被処理液と凝集剤と高分子凝集剤（凝集助剤）と砂等の不溶性微粒物質（沈降促進材）とが混和した混和液は、次のフロック形成槽１１に移流し、該フロック形成槽１１内の撹拌翼１２で撹拌されることにより、前記混和液中のマイクロフロックが不溶性微粒物質に付着して大型で重たい凝集フロックに成長する。その凝集フロックが流動して浮遊する混和液は次の沈降分離槽１４に移流する。この沈降分離槽１４内では、混和液中にて上述のように大型で重たいフロックに成長した凝集フロックが大きな沈降速度で前記沈降分離槽１４の槽底部に速やかに沈降することにより、その凝集フロックが水（処理水）と分離される。
【００１０】
しかしながら、前記沈降分離槽１４の槽内上部に移流する分離水にはピンフロックが含まれている場合があり、この場合は、そのピンフロックは傾斜板１５により沈降除去され、該傾斜板１５を上昇通過した分離水が集水樋１６内に流入した後、分離水導出管１６ａから導出される。
【００１１】
一方、前記沈降分離槽１４の槽底部に沈降した不溶性微粒物質を含む凝集汚泥は、汚泥掻寄機１７で汚泥ピット１４ａ内に掻き寄せられ、汚泥循環ポンプ２０によって液体サイクロン８に送られる。この液体サイクロン８では、前記凝集汚泥から不溶性微粒物質を分離し、その不溶性微粒物質を添加管８ａから注入撹拌槽６内に返送し、且つ前記不溶性微粒物質が分離された汚泥を汚泥排出管８ｂから排出し、以下、同様の処理サイクルを繰り返す。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高速凝集沈殿処理装置は以上のように構成されているので、フロック形成槽１１内では大きて重たい凝集フロックを形成することができ、その大きくて重たい凝集フロックは、混和液中での沈降速度が大となるために沈降分離槽１４での固液分離に有効であるが、前記フロック形成槽１１内で沈降堆積する恐れがあり、この傾向は、砂などの凝集助剤を混和液に添加した場合に顕著になるという課題があった。
また、前記フロック形成槽１１内では、形成される大きくて重たい凝集フロックが、前記フロック形成槽１１内で沈降堆積するのを防止し、かつ、次段の沈降分離槽１４への移行をスムーズにするために、フロック形成槽１１内を十分に浮遊懸濁状態とする必要があり、そのためには、沈降速度が小さなフロックを形成する場合よりも撹拌翼１２の撹拌強度（撹拌エネルギー）を上げて運転しなければならない。しかし、撹拌強度を上げて運転すると、せっかく形成した大きくて重い凝集フロックが前記撹拌翼１２やこれによる撹拌流で破壊されてしまい沈降分離槽１４での固液分離に支障をきたすという課題があった。
また、フロック形成槽１１内での撹拌エネルギーを大きくする撹拌機は高価であると共に、その撹拌機を用いて運転することによりランニングコストが高くなるなどの課題があった。
【００１３】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、フロック形成槽内での撹拌動力を小さくすることができ、その小さな撹拌動力で大きくて重い凝集フロックを形成・成長させることができ、且つ、その凝集フロックを混和液中で常に安定した浮遊状態に維持できてフロック形成槽内で凝集フロックが沈降堆積するのを防止することができ、次段の沈降分離槽への移流および固液分離を効率よく行うことができると共に、省エネおよびランニングコストの低減を図ることができる凝集沈殿処理装置を得ることを目的とする。
【００１４】
また、この発明は、フロック形成槽内で水平方向に発生する混和液の旋回流を部分的に鉛直方向の循環流に変換させることができ、これにより、フロック形成槽内を水平方向および鉛直方向に水流を発生させ十分に撹拌混合することができ、また大きくて重い凝集フロックが混和液中に浮遊・流動してフロック形成槽の槽底部に沈降堆積するのを効率よく防止することができる凝集沈殿処理装置を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る凝集沈殿処理装置は、旋回流形成手段および被処理液と凝集剤とが混和した混和液を導入する混和液導入手段を有するフロック形成槽と、フロック形成槽から流出する凝集混和液を導入する凝集混和液導入手段、凝集混和液から分離した分離水を導出する分離水導出手段、および凝集混和液から分離した凝集スラッジを排出する凝集スラッジ排出手段を有する沈降分離槽とを備えた凝集沈殿処理装置において、旋回流形成手段は、フロック形成槽内に水平方向に周回する旋回流を形成させる放射流型撹拌翼であり、フロック形成槽の底部には、前記旋回流を鉛直方向の上昇流に変換する一枚または二枚以上の案内板が設けられているものである。
【００１６】
請求項２記載の発明に係る凝集沈殿処理装置は、旋回流形成手段および被処理液と凝集剤とが混和した混和液を導入する混和液導入手段を有するフロック形成槽と、フロック形成槽から流出する凝集混和液を導入する凝集混和液導入手段、凝集混和液から分離した分離水を導出する分離水導出手段、および凝集混和液から分離した凝集スラッジを排出する凝集スラッジ排出手段を有する沈降分離槽とを備えた凝集沈殿処理装置において、旋回流形成手段は、フロック形成槽内に水平方向に周回する旋回流を形成させる放射流型撹拌翼であり、該放射流型撹拌翼より上方には、前記旋回流を鉛直方向に変換する一枚または二枚以上の案内板および該案内板を支持する多孔整流板が設けられているものである。
【００１９】
請求項３記載の発明に係る凝集沈殿処理装置は、混和液に凝集促進用の凝集助剤を添加する添加手段を備える構成としたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による凝集沈殿処理装置を示す概略的な断面図、図２は図１の平面図であり、図８と同一または相当部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図において、１１は円筒状タンク構成のフロック形成槽、２１は被処理液と凝集剤とが混和した混和液を前記フロック形成槽１１内に導入する混和液導入手段であり、この混和液導入手段２１は、図２に示すように前記フロック形成槽１１の内周面に沿って水平方向に混和液が導入されるように開口接続された混和液導入通路からなっている。なお、必要に応じて導入管などの管路を採用してもよい。
【００２１】
１２は前記フロック形成槽１１内の上部に配置された旋回流形成手段であり、この旋回流形成手段１２は、前記フロック形成槽１１内に導入・貯留されて周方向に旋回する混和液の旋回方向にモータ１３で回転駆動される放射流型撹拌翼からなっている。この放射流型撹拌翼は、前記フロック形成槽１１の内周面に沿って水平方向に周回する混和液の旋回流を維持すべく、その旋回方向に回転駆動される一枚または二枚以上の撹拌羽根を有するものである。かかる放射流型撹拌翼としては、プロペラ，パドル型，ハイドロフォイル型，ディスク付きタービン型などのインペラが適用され、その回転数，周速，吐出量などは、前記フロック形成槽１１の内周面に沿って導入される混和液の旋回流速を勘案して凝集フロックを破壊しない程度に可変制御される。
【００２２】
２２はフロック形成槽１１内の混和液に凝集促進用の凝集助剤を添加する添加手段であり、その凝集助剤は、無機系や有機系（高分子系）の凝集剤のほかに、凝集フロックの核となり、凝集フロックを重量化するための砂などの無機系材料であってもよく、また、凝集剤と無機材料の両方を添加してもよい。
【００２３】
２３はフロック形成槽１１の槽底部に設けられた鉛直流形成手段であり、この鉛直流形成手段２３はフロック形成槽１１内に生じる混和液旋回流の一部を鉛直方向の流れ（竜巻上昇流）に変換するもので、一枚または二枚以上の案内板からなっている。２４は前記フロック形成槽１１から流出する凝集混和液を次段の沈降分離槽１４に導入する凝集混和液導入手段であり、この凝集混和液導入手段２４は、フロック形成槽１１から凝集混和液を溢流させて沈降分離槽１４に流入させる溢流通路からなっている。なお、必要に応じて移流管などの管路を採用してもよい。
【００２４】
１５は沈降分離槽１４の槽内上部に配置され、該槽内を上昇する分離水中の微細懸濁粒子群を捕捉・沈降させる分離水清澄促進部材（以下、清澄促進部材という）であり、図３（ａ）から図３（ｅ）にその様々な応用例を示す。
図３（ａ）に示す清澄促進部材１５は一定の平行間隔で傾斜配置されたパラレルプレートからなり、図３（ｂ）の清澄促進部材１５は同様に配置されたコルゲートプレートからなり、図３（ｃ）の清澄促進部材１５は、内部が平行する複数の通水路に仕切られた角型沈降管からなり、図３（ｄ）の清澄促進部材１５は、複数の丸パイプのユニットからなり、図３（ｅ）の清澄促進部材１５は、ラシヒリング等の充填物を通水性部材でパックしたものからなり、そのいずれかの清澄促進部材１５を選択して沈降分離槽１４の槽内上部に収納配置するものである。なお、前記清澄促進部材１５は、図３（ａ）から図３（ｅ）に示すものに特定されるものではない。また、沈降分離槽１４の槽内上部に充填材支持枠を設け、この充填材支持枠に、短管、れき石、粒状担体などの充填材を充填支持させればよい。
【００２５】
１６は沈降分離槽１４の上端部に設けられた集水樋、１６ａはその集水樋１６に接続された分離水導出管であり、これらの集水樋１６および分離水導出管１６ａは、前記沈降分離槽１４から溢流する分離水を導出するための分離水導出手段となるものである。１７は沈降分離槽１４の槽底部に近接配置された汚泥掻寄機、１８はその汚泥掻寄機１７を回転駆動するモータ、１９は沈降分離槽１４の槽底部に接続されたスラッジ排出管、２０はそのスラッジ排出管１９が接続されたスラッジ排出ポンプであり、前記スラッジ排出管１９およびスラッジ排出ポンプ２０は、前記沈降分離槽１４内で凝集混和液から分離した凝集スラッジを排出するための凝集スラッジ排出手段となるものである。
【００２６】
次に動作について説明する。図４は図１中のフロック形成槽１１内での混和液の流動状態を示す動作説明図である。
フロック形成槽１１内には、槽底部側の混和液導入通路２１から被処理液と凝集剤との混和液が前記フロック形成槽１１の内周面に沿って水平方向に導入される。従って、フロック形成槽１１内では水平方向の混和液旋回流が発生し、この状態の混和液には凝集助剤注入手段２２から凝集助剤（砂などの不溶性微粒物質や高分子薬剤等）が注入添加される。そして、前記混和液の旋回方向に撹拌翼１２が回転駆動されることにより、前記フロック形成槽１１内では混和液の旋回流が強化され、これにより、速い流れの旋回流が安定して維持される。
【００２７】
この旋回流を含むフロック形成槽１１内の水平方向の流れは、フロック形成槽１１底部に鉛直流形成手段として設けられた案内板２３によって、フロック形成槽１１の中心部流域では竜巻上昇流に変換され、前記フロック形成槽１１の槽内中心部には混和液の上昇流域が発生し、その上昇流により、混和液中の不溶性微粒物質を含むフロック粒子が巻き上げられてフロック形成槽１１内を循環する。これにより、フロック粒子の凝集が素早く進行し、形成・成長する凝集フロックは、混和液中で浮遊状態に安定保持されるため、フロック形成槽１１内の槽底部に堆積することを防止することができる。
【００２８】
ここで、前記撹拌翼１２は、上述のように前記フロック形成槽１１内に生じる混和液の旋回流と同一方向に回転駆動されることにより、前記撹拌翼１２と混和液との相対速度差が小さくなる。このため、前記撹拌翼１２による混和液の撹拌によって、該混和液中の凝集フロックが破壊され難くなる。従って、フロック形成槽１１内では、大きくて重たい凝集フロックが短時間で多数、安定して形成される。
【００２９】
このようにして、フロック形成槽１１内で大きくて重く成長した凝集フロックは、混和液と共に凝集混和液導入手段（凝集混和液導入通路）２４から次の沈降分離槽１４内に流入し、該沈降分離槽１４内では、前記混和液中の大きくて重たい前記凝集フロックが速やかに重力沈降することにより、固液分離が効率よく速やかに行われる。そして、沈降分離槽１４の槽底部に沈降した凝集フロックは、汚泥掻寄機１７で槽底部の中央に掻き寄せられ、スラッジ排出ポンプ２０で引き抜かれる。
【００３０】
一方、前記沈降分離槽１４内で上述のように凝集フロックが沈降分離された分離水は、前記沈降分離槽１４内を上昇して清澄促進部材１５を通過するが、その通過時において、前記分離水に残存する微細粒子群（ピンフロック）が前記傾斜板１５によって除去され、その清澄促進部材１５を上昇通過した清澄な分離水が集水樋１６に流入した後、分離水導出管１６ａから導出される。
【００３１】
ここで、上記実施の形態１のように、砂などの不溶性微粒物質を混和液に添加して機械的撹拌により重量化フロックを形成する凝集操作については、一般に以下の操作条件が必要であると考えられる。
▲１▼混和液中の砂などの不溶性微粒物質を含んだ微細粒子同士を衝突させて凝集フロックを形成するために必要な撹拌エネルギーを与えること。
▲２▼形成された凝集フロック群を破壊するような強い撹拌力を与えないこと。
▲３▼重量化した凝集フロックをフロック形成槽内で堆積させないで、混和液中に浮遊状態に保つこと。
【００３２】
上記三つの操作条件において、上記▲３▼の条件では、重量化した凝集フロックを混和液中で浮遊状態に保たなければならないために、沈降速度の小さな軽いフロックを同じ浮遊状態に保つより大きな撹拌エネルギーを必要とし、これは、表１の数値をみれば明らかである。
【００３３】
【表１】
0003676209.tif 000002
【００３４】
表１は、砂などの不溶性微粒物質を添加しない混和液の懸濁粒子群を凝集する一般的な凝集法と、砂などの不溶性微粒物質を混和液に添加してマイクロフロックを凝集・重量化する重量化フロックの凝集法とを比較した撹拌エネルギー値（Ｇ値）を示すものである。表１から重量化フロックの凝集法は、一般的な凝集法に比して大きなエネルギーが必要となり、そのため高出力の撹拌機が必要であることがわかる。
【００３５】
そこで、重量化フロックの凝集法は、できるだけ撹拌機の消費エネルギーが少なく、しかも、上記▲１▼〜▲３▼の条件を満足させることが好ましく、上記実施の形態１によれば、それを達成できる。
【００３６】
また、上記実施の形態１による凝集沈殿処理装置のフロック形成槽１１に適用する撹拌機の撹拌翼１２は、その種類によって撹拌効果が異なることは既に知られており、本発明（鉛直流形成手段＋４枚フラットパドル：竜巻型）と、その他の翼種（鉛直流形成手段なし）との撹拌効果の比較例を表２（化学工業会  第５９年会発表）に示す。
【００３７】
【表２】
0003676209.tif 000003
【００３８】
表２において、竜巻型（本発明）は、槽内に旋回流を発生させ、鉛直流形成手段で強い竜巻上昇流を起こして槽内を循環することにより、他の撹拌翼に比して効率よく十分に混合することができ、次の二つの条件を満たすことができる。
（ａ）槽内に、できるだけ少ない撹拌エネルギーでスムーズに旋回流を発生させること。
（ｂ）旋回流を有効に竜巻上昇流に変化させ槽内を上下方向にも撹拌できること。
【００３９】
そこで、次のような装置上の配慮が必要である。
［１］上記（ａ）の条件を満たすために、
（１）旋回流がスムーズに発生し、その旋回流を持続できるようにフロック形成槽の形状は、その水平断面が円形、あるいは正八角形や正六角形等の点対称に近い形状の筒状であること。
（２）被処理液は、フロック形成槽内で旋回流を妨げず、また旋回流の形成・維持に寄与するように該フロック形成槽の内周面に沿って水平方向に流入させること。
（３）撹拌翼は、少ないエネルギーで旋回流のみを起こす放射流型が好ましいこと。
［２］上記（ｂ）の条件を満たすために、
（１）フロック形成槽の形状は、その水平断面が円形に近い点対称形状の筒状が好ましいこと。
（２）フロック形成槽内の旋回流を有効に竜巻上昇流に変える流動変換用の案内手段を槽内に設けること。
（３）撹拌翼の設置位置は、前記案内手段に対向離間する位置として竜巻流が発生しやすくすること。
【００４０】
上記実施の形態１による凝集沈殿処理装置は、上記［１］及び［２］の（１）〜（３）の全ての条件を備える構成となっているものである。
すなわち、上述した実施の形態１によれば、被処理液と凝集剤とが混和した混和液をフロック形成槽１１内に、該フロック形成槽１１の内周面に沿って水平方向に導入させることにより、フロック形成槽１１内では混和液の旋回流をスムーズに発生させることができ、その混和液を撹拌する撹拌翼１２は混和液の旋回流を強化するだけでよく、その強化のためには撹拌翼１２を混和液の旋回方向に回転させるだけでよいので、撹拌翼１２の動力は小さくてすみ、また、混和液の旋回方向に回転駆動される撹拌翼１２と前記混和液との相対速度差も小さいので、凝集フロックが破壊され難くなり、フロック形成上の省エネが図れ、ランニングコストも安価で、且つ、撹拌機のモータも安価なものでよく、凝集剤の低減をも図ることができるなどの効果がある。
【００４１】
なお、上記実施の形態１では、主に旋回流形成手段として撹拌翼１２を用いて説明してきたが、これに限るものではない。例えば、水平方向に吐出流を形成する噴流装置（サーキュレーター）を用いてもよい。また、混和液をフロック形成槽１１の内周面に沿って水平方向に導入することでフロック形成槽１１内に十分な旋回流を形成させることができるのであれば、これが旋回流形成手段に成り得るわけで、他の装置類を特に要しない。要はフロック形成槽１１内に水平方向に周回する旋回流を形成できるものであればよい。さらに、必要に応じて各種の旋回流形成手段を組み合わせて設置してもよい。
【００４２】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による凝集沈殿処理装置のフロック形成槽を示す断面図であり、図１から図４と同一または相当部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図において、２５はフロック形成槽１１の槽内上部寄りに配置された多孔整流板であり、この多孔整流板２５は中心部に無孔部２５ａを有しており、その無孔部２５ａの下面に循環流形成手段としての案内板２３が取り付けられている。従って、前記多孔整流板２５は、前記案内板２３の支持部材を兼ねるものである。なお、前記多孔整流板２５の孔部は、フロック形成槽１１内で形成された凝集フロックが前記多孔整流板２５上部の槽内に上昇通過可能な孔径のものである。かかる多孔整流板２５は、多孔板のほか、金網、エキスパンドメタル、スクリーンなど、要するに混和液中の凝集フロックを上昇通過させることが可能で且つ案内板２３を支持可能な部材であればよい。
【００４３】
この実施の形態２において、撹拌翼１２はフロック形成槽１１内における槽底部近傍に配置されるものである。すなわち、この実施の形態２では、上記実施の形態１における撹拌翼１２と案内板２３を上下逆にしてフロック形成槽１１内に配置し、前記案内板２３をフロック形成槽１１の槽内上部で支持するための支持部材を兼ねた多孔整流板２４を設けるように構成したものである。、
【００４４】
かかる構成の実施の形態２によれば、案内板２３がフロック形成槽１１の槽内上部に配置され、且つその槽底部側に撹拌翼１２が配置されていることにより、フロック形成槽１１内で発生する混和液の旋回流は、前記槽内上部の案内板２３によって下向きの竜巻流に変換される。これにより、槽底部付近は撹拌翼１２により十分に撹拌混合され凝集フロックの沈降堆積を防止でき、槽上部では案内板２３により下向きの鉛直流が形成され上下方向にも撹拌されるため、槽内全域にわたって十分に撹拌混合することができる。
【００４５】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による凝集沈殿処理装置を示す概略的な断面図、図７は図６の平面図であり、図１から図５および図８と同一または相当部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図において、２Ａはフロック形成槽１１の前段に設けられ、原水導入管１から被処理液を導入する急速混合槽であり、この急速混合槽２Ａ内には、図示しない薬注ポンプや薬注タンク等の凝集剤供給手段から第１の薬注管３を介して無機凝集剤が添加されるようになっている。さらに、前記原水導入管１および／または前記急速混合槽２ＡにはＰＨ調整剤が注入されるようになっている。また、前記急速混合槽２Ａおよび／またはフロック形成槽１１には、液体サイクロン８から砂などの不溶性微粒物質が沈降促進材として添加されるようになっている。
【００４６】
また、この実施の形態３では、上記実施の形態１（図１および図２）におけるスラッジ排出管１９を前記液体サイクロン８に対する循環路とし、且つスラッジ排出ポンプ２０を循環ポンプとして構成している。
ここで、前記液体サイクロン８は、フロック形成槽１１に流入前の混和液に凝集促進用の不溶性微粒物質を添加する添加管（添加手段）８ａと、沈降分離槽１４から排出される凝集フロックを循環路１９から導入し、その凝集フロックを遠心力によって汚泥と不溶性微粒物質とに分離する分離手段とを有し、この分離手段で分離された不溶性微粒物質を前記添加管８ａから前記急速混合槽２Ａに返送し、且つ前記分離手段で分離された汚泥を系外に排出する汚泥排出管８ｂを備えた構成となっている。
【００４７】
次に動作について説明する。
図６及び図７において、原水導入管１から急速混合槽２Ａに流入した被処理液には、薬注管３から無機凝集剤が添加され、且つ必要に応じてＰＨ調整剤が添加され、また、液体サイクロン８の添加管８ａから砂などの不溶性微粒物質が添加され、その混和液が前記急速混合槽２Ａ内の撹拌翼４で急速撹拌される。なお、前記無機凝集剤及びＰＨ調整剤は、前記急速混合槽２Ａに流入前の被処理液に注入添加してもよいものである。
【００４８】
そして、前記撹拌翼４で急速撹拌された混和液は、前記急速混合槽２Ａ底部の通路２１を通ってフロック形成槽１１の槽底部に、該フロック形成槽１１の内周面に沿って水平方向に流入する。これにより、フロック形成槽１１内に流入した混和液には旋回流が発生し、その混和液には、凝集助剤注入手段２２から凝集助剤が注入添加される。この状態で前記フロック形成槽１１内の撹拌翼１２が前記旋回流と同一方向に回転駆動されることにより、上記実施の形態１の場合と同様に、フロック形成槽１１内では混和液の旋回流が強化され、これにより、速い流れの旋回流が安定して維持される。
【００４９】
この旋回流を含むフロック形成槽１１内の水平方向の流れは、フロック形成槽１１の槽底部の案内板２３によって、前記フロック形成槽１１の槽内中心部では竜巻上昇流に変換され、その上昇流により、混和液中の不溶性微粒物質を含むフロック粒子が巻き上げられてフロック形成槽１１内を循環する。これにより、フロック粒子の凝集が素早く進行し、形成・成長する凝集フロックは、混和液中で浮遊状態に安定保持されるため、フロック形成槽１１内の槽底部に堆積することを防止することができる。
【００５０】
そして、フロック形成槽１１内で形成され、大きくて重い凝集フロックは、次の沈降分離槽１４内に流入して沈降分離される。沈降分離槽１４内で沈降した凝集フロックは、汚泥掻寄機１７で槽底部の中央に掻き寄せられ、汚泥循環ポンプ２０により引き抜かれることで、循環路１９を通って液体サイクロン８に送られる。この液体サイクロン８では、前記循環路１９から送られた凝集フロックを、遠心力によって汚泥と不溶性微粒物質とに分離し、その不溶性微粒物質は添加管８ａから急速混合槽２Ａおよび／またはフロック形成槽１１内に返送されて再使用され、分離汚泥は汚泥排出管８ｂから排出される。なお、前記沈降分離槽１４内で上述のように凝集フロックが沈降分離された分離水は、上記実施の形態１の場合と同様に清澄促進部材１５を上昇通過して集水樋１６に流入した後、分離水導出管１６ａから導出される。
【００５１】
以上説明した実施の形態３によれば、砂などの不溶性微粒物質を急速混合槽２Ａ等に添加する液体サイクロン８を備え、沈降分離槽１４で分離された凝集フロックを前記液体サイクロン８に返送し、該液体サイクロン８で前記凝集フロックを汚泥と不溶性微粒物質とに分離し、その不溶性微粒物質を添加管８ａから急速混合槽２Ａ内に返送添加し、且つ分離汚泥を系外に排出するように構成したので、沈降分離槽１４から排出される凝集フロックに含まれた不溶性微粒物質を急速混合槽２Ａ等に返送添加して再使用することができるという効果がある。
【００５２】
実施の形態４．
上記実施の形態１から実施の形態３では、フロック形成槽１１が上端開放の円筒状タンク構成の場合であるが、フロック形成槽１１が密閉型タンク構成の場合であってもよく、密閉タンク構成の場合、その天井壁に案内板２３を設けた構成としてもよく、この場合も上記実施の形態１および実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、被処理液と凝集剤とが混和した混和液を導入し、該混和液中の凝集性微細粒子群を凝集させて大型で重たい凝集フロックに成長させるフロック形成槽に、前記混和液を水平方向に周回させる旋回流を発生させる放射流型撹拌翼と、前記混和液の旋回流を鉛直方向の流れに変換させる案内板とを設け、前記フロック形成槽から流出する凝集混和液を沈降分離槽に導入するように構成したので、前記フロック形成槽内では混和液が放射流型撹拌翼による旋回流で緩やかに撹拌されることにより、凝集フロックの破壊を防ぎ、沈降速度の大きな安定した凝集フロックを形成・成長させることができると共に、前記案内板で変換された鉛直方向の流れにより上下方向の撹拌もできるため、フロック形成槽内で凝集フロックが沈降堆積することを回避でき、次段の沈降分離槽での固液分離を効率よく行うことができ、省エネおよびランニングコストの低減が図れるという効果がある。
【００５４】
また、この発明によれば、フロック形成槽の槽内において、旋回流形成手段よりも上方に鉛直流形成手段を配置するように構成したので、前記フロック形成槽内を十分に撹拌混合することができるという効果がある。
【００５５】
さらに、この発明によれば、フロック形成槽の槽内において、撹拌羽根を有する放射流型撹拌翼を旋回流形成手段として構成したので、フロック形成槽を水平方向に周回する混和液の旋回流を効率よく発生させることができるという効果がある。
【００５６】
さらに、この発明によれば、フロック形成槽の槽内において、旋回流を含むフロック形成槽内の水平方向の流れを鉛直方向の流れに変換させるための案内板を鉛直流形成手段として構成したので、構成が簡単でありながら、また、旋回流を鉛直方向の流れに容易かつスムーズに変換させることができ、これにより、フロック形成槽内を水平方向および鉛直方向に効率よく撹拌することができ、混和液中の大きくて重い凝集フロックを常に安定した浮遊状態に維持できると共に、槽底部の沈降堆積を防ぐことができるという効果がある。
【００５７】
さらに、この発明によれば、混和液に凝集促進用の凝集助剤を添加する添加手段を備える構成としたので、フロック形成槽内で大きくて重い凝集フロックを短時間に効率よく形成・成長させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による凝集沈殿処理装置を示す概略的な断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１中の分離水清澄促進部材の様々な変形例を示す斜視図である。
【図４】図１中のフロック形成槽１１内での混和液の流動状態を示す動作説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２による凝集沈殿処理装置を示す概略的な断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３による凝集沈殿処理装置を示す概略的な断面図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】従来の凝集沈殿処理装置を示す概略的な断面図である。
【符号の説明】
１  原水導入管
２Ａ  急速混合槽
３  薬注管
４  撹拌翼
５  モータ
８  液体サイクロン（分離手段）
８ａ  添加管（添加手段）
１１  フロック形成槽
１２  撹拌翼
１３  モータ
１４  沈降分離槽
１５  傾斜板
１６  集水樋
１６ａ  分離水導出管
１７  汚泥掻寄機
１８  モータ
１９  汚泥循環路
２０  汚泥循環ポンプ
２１  混和液導入手段（混和液導入通路）
２２  凝集助剤注入手段
２３  案内板
２４  凝集混和液導入手段
２５  多孔整流板
２５ａ  無孔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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