(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽下部に原水および加圧気体混合液の供給口を有しかつ槽の上部を閉鎖する天井蓋を有する加圧浮上分離装置において、
槽内の底部の略中央部分より上方に向けて立設された筒体を備え、この筒体の底部に前記供給口が形成され、かつ、
前記槽の天井蓋が略円錐形であり、この略円錐状天井蓋の頂点部にスカムと空気との分離用ポケット空間が形成され、この分離用ポケット空間部に接続して空気抜き路が設けられているとともに、中間にスカム抜き出しポンプを介在させたスカム排出路が形成され、さらに、
前記槽内部に略円錐状天井蓋の内壁面に付着したスカムの掻取り手段を備え、このスカムの掻取り手段が、前記分離用ポケット空間の上側に設けられた回転駆動手段と、回転駆動手段の原動軸に対して固設される回転軸と、この回転軸に対して固設され円錐状天井部の内壁面に沿って配置された掻取り用ブレードとを備えることを特徴とする加圧浮上分離装置。
【請求項２】
前記回転軸が槽底部まで延在されて、その先端部が槽底部に固定された受筒に挿入されているとともに、
前記前記掻取り用ブレードの先端部から垂下する縦方向ブレードと、この縦方向ブレードの先端部に固設された掻取りブレードと、
を備える請求項１記載の加圧浮上分離装置。
【請求項３】
前記スカム抜き出しポンプがチューブポンプである請求項１または２記載の加圧浮上分離装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、加圧下で清浄な水等に空気または不活性ガスを溶解せしめた加圧気体混合液と、懸濁物を含んだ処理原水とを混合して原水中の懸濁物に微細な空気を付着させることにより、強制的に水面に浮上させ懸濁物の分離除去を行う加圧浮上分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排水中に含まれる懸濁物質を取り除く方法としては、従来より、浮上分離法、凝集沈殿分離法、濾過、遠心分離法等種々の方法がその用途、目的等に応じて使い分けられている。これらの除去方法の内、前記浮上分離法には、自然に浮上させる方法と、懸濁物質に気泡を付着させて強制的に浮上させる方法（加圧浮上分離法）とがあり、油脂以外の分離には、ほとんど後者の方法が採用されている。特に加圧浮上分離法は、凝集沈殿法と比べると清澄度がやや劣るものの、凝集沈殿法の場合は少なくとも１〜２時間の滞留時間を必要とするのに対して、加圧浮上分離の場合にはわずかに１５〜３０分で足りるので、効率的な排水処理方法として多方面に利用されている。
【０００３】
前記加圧浮上分離法は、清水または処理後の水を４kgf/cm2 前後に加圧した中へ空気または他の不活性ガス（以下、空気という。）を吹込み水に溶解させた加圧気体混合液（以下、加圧水という。）と、懸濁物質を含んだ原水とを浮上分離槽入口で接触混合させ、加圧水中の微細気泡を原水中の懸濁物質に付着させ、その付着気泡の浮力により懸濁物質を強制的に水面上に浮上させて分離させる方法であり、この浮上した汚泥（スカム）は、図６に示されるように、水面に設けたスカムスキマー４０で掻き集めた後、掻き落とすか、図７に示されるように、水面上に設けられた円筒形の回転スクーパー４１により掬い取る方法で系外へ排出されている。
【０００４】
他方、改良型加圧浮上分離装置としては、近年種々のものが提案されている。たとえば、特開昭５２−３９８６４号公報および実願平２−２８７９３号公報においては、槽の天井部を円錐形とし、かつその頂点部にスカム排出口を設けた加圧浮上分離装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記スカムスキマーや回転スクーパーによるスカム除去の場合には、スカム層の下の水も一緒に取り出してしまい、スカム濃度を下げてしまうために、スカム濃度が概ね０．５〜１．０％となる。したがって、スカム濃度が低いために、再利用するにしても、また焼却・廃棄処分するにしても経費と手間が嵩むものとなっている。この場合、逆に掻き取りを浅くして水が入らないようにすることもできるが、スカム層が破壊されてしまい、再沈降を起こして除去率が下がって処理水が濁ったり、高濃度のスカムを移送する途中で詰まり、水で洗い流す必要がある等の問題がある。
【０００６】
また、前記改良型加圧浮上分離装置の場合、特に前記特開昭５２−３９８６４号公報に示される頂部円錐形の浮上分離槽の場合には、浮上分離槽内部の圧力によりスカムを押出す方式であるために、スカム濃度が高くなると抜き出しパイプに詰まったりして抜き出し量が脈動し不安定となる。また、浮上分離槽内で分離した気泡も同時にスカム抜き出し用パイプから抜き出すために十分に抜けないなどの問題がある。さらに、前記した問題点に原因して、浮上分離槽が加圧状態となるために、加圧水に溶解している気体の放出量が減少する他、懸濁物質に付着した微細気泡も、その膨張が完全に行われないようになり、その分だけ浮上速度が遅くなって装置の能力低下を招来するなどの問題が発生する。他方、スカムに粘着性があったり、流動性が低い場合などは、円錐状天井蓋のテーパー面にスカムが付着するとともに、これが堆積し、スカムの浮上を阻害するなどの問題が発生する。
【０００７】
そこで、本発明の主たる課題は、できる限り高濃度のスカムを得ることができるようにするとともに、長期に渡って安定した懸濁物質の除去能力を維持できる加圧浮上分離装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明は、槽下部に原水および加圧気体混合液の供給口を有しかつ槽の上部を閉鎖する天井蓋を有する加圧浮上分離装置において、
槽内の底部の略中央部分より上方に向けて立設された筒体を備え、この筒体の底部に前記供給口が形成され、かつ、
前記槽の天井蓋が略円錐形であり、この略円錐状天井蓋の頂点部にスカムと空気との分離用ポケット空間が形成され、この分離用ポケット空間部に接続して空気抜き路が設けられているとともに、中間にスカム抜き出しポンプを介在させたスカム排出路が形成され、さらに、
前記槽内部に略円錐状天井蓋の内壁面に付着したスカムの掻取り手段を備え、  このスカムの掻取り手段が、前記分離用ポケット空間の上側に設けられた回転駆動手段と、回転駆動手段の原動軸に対して固設される回転軸と、この回転軸に対して固設され円錐状天井部の内壁面に沿って配置された掻取り用ブレードとを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
この場合、スカムの掻取り手段、前記回転軸が槽底部まで延在されて、その先端部が槽底部に固定された受筒に挿入されているとともに、前記前記掻取り用ブレードの先端部から垂下する縦方向ブレードと、この縦方向ブレードの先端部に固設された掻取りブレードと、を備えるのが望ましい。また、前記スカム抜き出しポンプとして、チューブポンプを使用することにより安定した除去能力を維持することができる。
【００１０】
【作用】
本発明においては、円錐状天井蓋の頂点部にスカム・空気泡の分離用ポケット空間を形成している。したがって、浮上した懸濁物質は、該分離用ポケット空間において、空気と懸濁物質とに分離され、空気は前記空気抜き路より大気に放出され、浮上分離槽内を大気圧状態に保つ。また、分離されたスカムは、スカム抜き出しポンプにより強制的に抜き出される。したがって、空気とスカムとを同経路より排出することなく別途独立の経路にて排出するため、安定的にスカムを高濃度の状態で排出することができる。また、浮上分離槽内が加圧状態とならないため、加圧水中に溶解している気体放出量の減少を招いたり、懸濁物質に付着した微細空気の膨張現象を阻害することもなくなり、安定した浮上分離が継続的に行われるようになる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて詳述する。
本発明に係る第１の加圧浮上分離装置１は、図１に示されるように、浮上分離槽２が、主に円筒状のタンク２Ｂと、槽の上部を閉鎖する円錐形の天井蓋２Ａとから構成され、この円錐状天井蓋２Ａの頂点部にスカムと空気泡とを分離するための分離用ポケット空間４が形成される。また、この分離用ポケット空間４に接続して、空気抜き出し管７を設けるとともに、中間にスカムポンプ６を介在させたスカム排出管８を設けている。微細空気とともに浮上した懸濁物質（スカム）は、前記分離用ポケット空間４に至った後、該空間において空気と懸濁物質とに分離され、空気は前記空気抜き出し管７より大気に放出され、浮上分離槽２内を大気圧状態に保つとともに、分離されたスカムは、スカムポンプ６により強制的に抜き出される。
【００１２】
前記スカムポンプ６としては、渦巻きポンプ、真空ポンプ、往復ポンプ等種々のものを使用することができるが、好ましくはチューブポンプが使用される。チューブポンプは、チューブを蠕動運動させることにより流体を輸送するポンプであり、詳細には適当な間隔に設置されたローラーを移動させ、それによってチューブを順次押出しながら流体を吸引し吐出させる。特にチューブポンプを使用する場合には、２０kgf/cm2 程度の真空吐出圧を簡単に得ることができ、詰まることなく遠方まで搬送することができる。また、全体形状がコンパクトであるため、浮上分離槽２に対する装着が簡単にできる。
【００１３】
一方、浮上分離槽２の内部には、底部の略中央部分より上方に向けて筒体３が立設されているとともに、この筒体３の底部に連通して被処理水供給管５が設けられている。この被処理水供給管５は、原水流入口５ａから流入する原水と、加圧水流入口５ｂから流入する、たとえば清水または処理水を加圧した液体中に圧縮空気を吹き込んで溶解させた加圧水とを槽の入口手前で接触混合させた後、浮上分離槽２内に導入する。また、本実施例においては、浮上分離槽２の入口直前にて薬品供給口５ｃより、懸濁物質の粒度を高めたり、微細空気と原水中の懸濁物質との付着性を高めるための目的で凝集剤を添加している。
【００１４】
前記被処理水供給管５より浮上分離槽２内に導入された、原水と加圧水との混合水は、原水中の懸濁物質が付着した微細気泡の浮上作用により水面上に浮上するとともに、懸濁物質が取り除かれた処理水は、筒体３の外周部を降下し処理水排出管９より外部に抜き出される。
【００１５】
次いで、図２に示される第２の加圧浮上分離装置１Ａは、浮上分離槽２内にスカム掻き取り用のレーキＲを備えた例である。レーキＲは、分離用ポケット空間４部の上側に回転駆動手段たる油圧モータ１０を備え、この油圧モータ１０の回転力により回転駆動される。レーキＲは、前記油圧モータ１０の原動軸に対して固設され槽底部まで延在する回転軸１１と、かつこの回転軸１１に対して固設され円錐状天井部２Ａの内壁面に沿って配置された掻取り用ブレード１２と、この掻取り用ブレード１２の先端部から垂下する縦方向ブレード１４と、この縦方向ブレード１４の先端部に固設された掻取りブレード１５と、さらにブレード骨組を安定させるための補強材１３とにより構成されている。図示の例では、回転軸１１は、その先端部が槽底部に固定された受筒１６に挿入され回転の安定化が図られている。
【００１６】
処理水の抜き出しに当たっては、図４に示されるように、浮上分離槽２の周囲を巡る環状排出管１８を円筒タンク２Ｂに沿わせて設けるとともに、適所においてタンク２Ｂ内に連通する連絡管１８ａ〜１８ｄを設け、これら連絡管１８ａ〜１８ｄから流入する処理水を処理水排出管１９より系外に排出させている。
【００１７】
続いて、前記加圧浮上分離装置１、１Ａを用いた加圧浮上分離システムについて、図５に基づいて詳説する。
原水は、中和反応槽２７に送られるとともに、中和剤槽２０から定量ポンプ２２により送られる中和剤、具体的にはアルカリ性原水の場合には、硫酸または塩酸類、酸性原水の場合には苛性ソーダ、消石灰等の中和剤が添加され、攪拌機２９により攪拌され中和処理された後、この中和反応層２７に連続して設けられた凝集反応槽２８において、無機凝集剤槽２１から定量ポンプ２３により送られるＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）または硫酸バンド（硫酸アルミニウム）などの無機凝集剤が添加され、ここで攪拌機３０により攪拌され、凝集された後送給される。また、送給ラインの中間において、高分子貯留槽３２から定量ポンプ３３により送られるポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド陰イオン変性物、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミド陽イオン変性物などの高分子凝集剤が添加された後、本発明に係る加圧浮上分離装置１、１Ａに対して供給される。なお、高分子凝集剤は、高分子溶解槽３１において、水道水などの水に０．１〜０．２％の濃度で溶解され水溶液状態で使用される。
【００１８】
他方、加圧水としては、清水をそのまま使用することもできるが、節減のために、浮上分離装置１、１Ａから排出される処理水が再利用される。処理水出口より出水した処理水が、ポンプ３５により加圧され加圧タンク３８に送られるとともに、コンプレッサー３７により加圧タンク３８に導入され、加圧タンク３８内で微細空気となり、加圧された処理水と接触混合し、短時間で混入空気が溶存する加圧水となる。この加圧水は、前記加圧浮上分離装置１、１Ａに供給される手前で原水中に接触混合されることにより、加圧水中の微細空気が原水中のフロック化した懸濁物質に付着し、加圧浮上分離装置１、１Ａに供給された後、懸濁物質を強制的に水面に浮上させ、この浮上した懸濁物質がスカムとして分離除去される。
【００１９】
以下、本発明の効果を実験例により明らかにする。
〔実験例〕
図５に示される加圧浮上分離システムにより、原水処理量および原水中ＳＳ濃度を変化させるとともに、加圧水の供給量および圧力を変化させて懸濁物質の分離除去を行い、そのスカム濃度を測定した。その結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
0003699140.tif 000002
【００２１】
図６に示すスカムスキマー方式や、図７に示す回転スクーパー方式などの従来方式の場合には、概ねスカム濃度は１％未満であったが、表１より、本発明装置の場合には、分離除去されたスカムの濃度は、３％以上となることが判明している。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳説のとおり本発明加圧浮上分離装置によれば、３％濃度以上の高濃度スカムを安定的に得ることができるとともに、長期に渡って安定した分離能力を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の加圧浮上分離装置の一部縦断正面図である。
【図２】本発明に係る第２の加圧浮上分離装置の一部縦断正面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】処理水排出管の他の例を示す平面図である。
【図５】加圧浮上分離法の全体システム図である。
【図６】従来のスカム掻取り手段の例を示す概略図である。
【図７】従来のスカム掻取り手段の例を示す概略図である。
【符号の説明】
１・１Ａ…加圧浮上分離装置、２…浮上分離槽、３…筒体、４…分離用ポケット空間、５…被処理水供給管、６…スカムポンプ、７…空気抜き出し管、８…スカム排出管、９…処理水排出管、Ｒ…レーキ、１０…回転駆動手段（油圧モータ）、１８…環状排出管
【図１】
0003699140.tif 000003
【図２】
0003699140.tif 000004
【図３】
0003699140.tif 000005
【図４】
0003699140.tif 000006
【図５】
0003699140.tif 000007
【図６】
0003699140.tif 000008
【図７】
0003699140.tif 000009