(57)【要約】【課題】フロックの衝突回数を増やし、さらにコンセントレータ内の汚泥の濃度を高める高速凝集沈殿装置を提供する。【解決手段】高速凝集沈殿装置は、沈殿池１の内部を撹拌室１８，１９と分離室２１とに仕切るスカートプレート１５と、撹拌室１８，１９と分離室２１との間を循環する循環流を形成する高速撹拌機２と、高速撹拌機２を回転させる駆動装置３と、沈殿池１の底部に沈殿した汚泥を撹拌し、該汚泥を循環流に乗せる低速撹拌機３０と、低速撹拌機３０を回転させる駆動装置３４と、フロックを沈殿させて濃縮汚泥を形成するコンセントレータ５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈殿池内で原水中の不純物を凝集させてフロックを形成し、該フロックと水とを分離させる高速凝集沈殿装置であって、
前記沈殿池の内部を撹拌室と分離室とに仕切るスカートプレートと、
前記撹拌室と前記分離室との間を循環する循環流を形成する高速撹拌機と、
前記高速撹拌機を回転させる第１の駆動装置と、
前記沈殿池の底部に沈殿した汚泥を撹拌し、該汚泥を前記循環流に乗せる低速撹拌機と、
前記低速撹拌機を回転させる第２の駆動装置と、
前記フロックを沈殿させて濃縮汚泥を形成するコンセントレータとを備えたことを特徴とする高速凝集沈殿装置。
【請求項２】
前記低速撹拌機の周速は３．０ｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項１に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項３】
前記低速撹拌機の中央部に配置された円錐台形状のテーパ部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項４】
前記低速撹拌機は、前記沈殿池の側壁と前記スカートプレートの下端との隙間まで延びるアームを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項５】
前記低速撹拌機は、前記沈殿池の底部に沈殿した汚泥を掻き寄せる複数の掻き寄せ板を備えており、
前記第２の駆動装置は可変速運転ができるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項６】
前記コンセントレータの上部には、複数の傾斜板が配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項７】
前記複数の傾斜板は、前記スカートプレートの傾斜面と同じ方向に傾斜していることを特徴とする請求項６に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項８】
前記複数の傾斜板は、前記沈殿池の半径方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項６または７に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項９】
前記複数の傾斜板は、前記沈殿池の上から見たときに前記沈殿池の半径方向に対して垂直であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項１０】
前記分離室に配置された複数の傾斜管をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項１１】
沈殿池内で原水中の不純物を凝集させてフロックを形成し、該フロックと水とを分離させる高速凝集沈殿装置であって、
前記沈殿池の内部を撹拌室と分離室とに仕切るスカートプレートと、
前記撹拌室と前記分離室との間を循環する循環流を形成する高速撹拌機と、
前記高速撹拌機を回転させる第１の駆動装置と、
前記フロックを沈殿させて濃縮汚泥を形成するコンセントレータとを備え、
前記コンセントレータの上部には、複数の傾斜板が配置されていることを特徴とする高速凝集沈殿装置。
【請求項１２】
前記複数の傾斜板は、前記スカートプレートの傾斜面と同じ方向に傾斜していることを特徴とする請求項１１に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項１３】
前記複数の傾斜板は、前記沈殿池の半径方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項１４】
前記複数の傾斜板は、前記沈殿池の上から見たときに前記沈殿池の半径方向に対して垂直であることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項１５】
前記沈殿池の底部に沈殿した汚泥を撹拌し、該汚泥を前記循環流に乗せる低速撹拌機と、
前記低速撹拌機を回転させる第２の駆動装置とをさらに備えたことを特徴とする１１乃至１４のいずれか一項に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項１６】
前記低速撹拌機の周速は３．０ｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項１５に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項１７】
前記低速撹拌機の中央部に配置された円錐台形状のテーパ部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１５または１６に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項１８】
前記低速撹拌機は、前記沈殿池の側壁と前記スカートプレートの下端との隙間まで延びるアームを有することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項１９】
前記低速撹拌機は、前記沈殿池の底部に沈殿した汚泥を掻き寄せる複数の掻き寄せ板を備えており、
前記第２の駆動装置は可変速運転ができるように構成されていることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか一項に記載の高速凝集沈殿装置。
【請求項２０】
前記分離室に配置された複数の傾斜管をさらに備えたことを特徴とする請求項１１乃至１９のいずれか一項に記載の高速凝集沈殿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は沈殿池内でフロックの形成および沈殿を行う高速凝集沈殿装置に係り、特に、循環流によりフロックの形成および沈殿を促進するスラリー循環型の高速凝集沈殿装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高速凝集沈殿装置は、懸濁物や微生物などからなる不純物を沈殿池内での凝集操作により集塊してフロックを形成し、フロックを水から分離させる装置である（例えば、特許文献１及び２参照）。沈殿池内では原水（被処理水）と原水凝集剤とが混合されて微小フロックが形成され、微小フロックが互いに衝突することでより大きなフロックに成長する。高速凝集沈殿装置は、原水をフロックに衝突させることで、通常の凝集沈殿装置よりも大きなフロックを作ることができる。フロックは循環流によって沈殿池内のコンセントレータと呼ばれる濃縮器に運ばれ、コンセントレータ内に汚泥となって沈殿する。
【０００３】
しかしながら、従来の高速凝集沈殿装置では、沈殿池内を循環しているフロックは、集塊する能力が残っている（すなわち、凝集剤の活性が残っている）にもかかわらず、沈殿池の底に沈殿してしまうことがあった。また、コンセントレータに循環流が流れ込む際、コンセントレータ内に堆積した汚泥が循環流により巻き上げられてしまい、コンセントレータ内の汚泥の濃度が低くなるといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４７９５７号公報
【特許文献２】特開２００９−２４１０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、沈殿池内でのフロックの衝突回数を増やし、さらにコンセントレータ内の汚泥の濃度を高めることで、浄水の回収率を向上させることができる高速凝集沈殿装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するために、本発明の第１の態様は、沈殿池内で原水中の不純物を凝集させてフロックを形成し、該フロックと水とを分離させる高速凝集沈殿装置であって、前記沈殿池の内部を撹拌室と分離室とに仕切るスカートプレートと、前記撹拌室と前記分離室との間を循環する循環流を形成する高速撹拌機と、前記高速撹拌機を回転させる第１の駆動装置と、前記沈殿池の底部に沈殿した汚泥を撹拌し、該汚泥を前記循環流に乗せる低速撹拌機と、前記低速撹拌機を回転させる第２の駆動装置と、前記フロックを沈殿させて濃縮汚泥を形成するコンセントレータとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の態様は、沈殿池内で原水中の不純物を凝集させてフロックを形成し、該フロックと水とを分離させる高速凝集沈殿装置であって、前記沈殿池の内部を撹拌室と分離室とに仕切るスカートプレートと、前記撹拌室と前記分離室との間を循環する循環流を形成する高速撹拌機と、前記高速撹拌機を回転させる第１の駆動装置と、前記フロックを沈殿させて濃縮汚泥を形成するコンセントレータとを備え、前記コンセントレータの上部には、複数の傾斜板が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、沈殿池の底部に設置された低速撹拌機により、沈殿池の底部に沈殿したフロックを舞い上げ、再び循環流に乗せることができる。これにより、フロック同士の衝突回数が増え、より大きなフロックを形成することができる。結果として、フロックの沈殿効率を高め、浄水の回収率を向上させることができる。また、フロックを再循環させることでコンセントレータに流入させることができる。結果として、より高濃度の汚泥を排出することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、コンセントレータに流入する循環流を傾斜板により整流して汚泥の巻き上げを防止することができる。さらに、コンセントレータの上部に配置された傾斜板は、循環流に押し出された汚泥がコンセントレータから出ることを防ぐ邪魔板としても機能する。結果として、コンセントレータ内の汚泥の濃度を高め、後段（後の処理工程）の汚泥処理の負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る高速凝集沈殿装置の一実施形態の全体構成を示す模式図である。
【図２】低速撹拌機の上面図である。
【図３】高速凝集沈殿装置の上面図である。
【図４】コンセントレータを示す側面図である。
【図５】傾斜管を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る高速凝集沈殿装置の一実施形態の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、高速凝集沈殿装置は、円形の沈殿池１の内部を撹拌室１８，１９と分離室２１とに仕切る円錐台形のスカートプレート１５と、フロックを撹拌し、沈殿池１内に循環流を形成する高速撹拌機２と、高速撹拌機２を回転させる第１の駆動装置３と、フロックが沈殿するコンセントレータ５と、沈殿池１の底に堆積したフロックを撹拌する低速撹拌機３０と、低速撹拌機３０を回転させる第２の駆動装置３４とを備えている。
【００１２】
スカートプレート１５の内側には、高速撹拌機２の下方に位置する一次撹拌室１８と、高速撹拌機２の上方に位置する二次撹拌室１９が形成されている。スカートプレート１５の外側には、汚泥と水とが分離される分離室２１が形成されている。低速撹拌機３０は一次撹拌室１８内に配置され、コンセントレータ５は分離室２１内に配置されている。
【００１３】
高速撹拌機２は、一次撹拌室１８内のフロックを撹拌する撹拌羽根２ａと、一次撹拌室１８から二次撹拌室１９への上昇流を形成する循環羽根２ｂとを備えている。高速撹拌機２が回転することにより、原水（被処理水）は、一次撹拌室１８、二次撹拌室１９、および分離室２１をこの順に循環する。一次撹拌室１８内で原水と凝集剤と沈殿池１内を循環するフロック（循環フロック）とが混合されてフロックコアが形成され、二次撹拌室１９内でフロックコア同士が衝突してより大きなフロックに成長し、分離室２１内でフロックと浄水とが分離される。
【００１４】
高速撹拌機２には回転軸７が接続されている。回転軸７は沈殿池１の水面の上方まで延びており、駆動装置３に連結されている。駆動装置３を駆動することにより、回転軸７を介して高速撹拌機２が回転される。回転軸７は中空状に形成されており、その内部を通って回転軸３８が延びている。回転軸３８の上端は駆動装置３４に連結されており、下端は低速撹拌機３０に連結されている。駆動装置３４を駆動することにより、回転軸３８を介して低速撹拌機３０が回転する。駆動装置３４は可変速運転ができるように構成されており、低速撹拌機３０の回転速度を変えることができる。駆動装置３および駆動装置３４は、それぞれ、電動機およびギヤボックスから構成されている。
【００１５】
低速撹拌機３０は、高速撹拌機２の下方に配置されており、沈殿池１の底部付近に配置されている。低速撹拌機３０は、沈殿池１の底部に堆積したフロックを撹拌するアーム３２と、アーム３２に固定された複数の掻き寄せ板３３とを備えている。アーム３２は、沈殿池１の底部と平行に延びている。低速撹拌機３０の中央部には円錐台形状を有するテーパ部材３５が設けられている。
【００１６】
低速撹拌機３０は、ある程度の高速で回転することにより沈殿池１の底に堆積したフロックを撹拌する機能を有する一方で、低速で回転することにより沈殿池１の底に堆積した汚泥を沈殿池１の中心に掻き寄せる汚泥掻き寄せ機としても機能する。図２は、低速撹拌機３０の上面図である。図２に示すように、複数の掻き寄せ板３３は、アーム３２の中心線に対して所定の角度だけ傾斜している。したがって、低速撹拌機３０を矢印で示す方向に低速で回転させると、掻き寄せ板３３は池底上の汚泥を沈殿池１の中心に向かって掻き寄せることができる。
【００１７】
図１に示すように、高速撹拌機２の周囲には円筒状の内側ドラフトチューブ８が設けられており、内側ドラフトチューブ８の周囲には外側ドラフトチューブ９が設けられている。内側ドラフトチューブ８の下端にはリング板１０が取り付けられている。スカートプレート１５、内側ドラフトチューブ８、およびリング板１０により環状の原水供給室１４が形成されている。供給配管６は原水供給室１４に連通しており、原水（被処理水）は供給配管６を通じて原水供給室１４内に供給される。スカートプレート１５とリング板１０との間には環状の隙間が形成されており、原水はこの環状の隙間を通って一次撹拌室１８内に均一に導入される。コンセントレータ５の底部および沈殿池１の底部には、濃縮された汚泥を排出する排泥配管１６および排泥配管１７がそれぞれ設けられている。
【００１８】
駆動装置３の駆動により高速撹拌機２の撹拌羽根２ａが回転すると、一次撹拌室１８内で原水と凝集剤とさらに循環フロックとが混合されて原水中の不純物が集塊され、微小なフロックコアが形成される。このフロックコアは循環羽根２ｂの回転により上昇して二次撹拌室１９に運ばれる。二次撹拌室１９では、フロックコア同士が衝突してより大きなフロックを形成する。フロックは、内側ドラフトチューブ８と外側ドラフトチューブ９との間を下降し、スカートプレート１５に導かれて分離室２１に流入する。
【００１９】
分離室２１では、一部のフロックはコンセントレータ５に沈殿して濃縮汚泥となり、濃縮汚泥は排泥配管１６から排出される。残りのフロックは、スカートプレート１５の下端まで下降し、沈殿池１の側壁１ａとスカートプレート１５の下端との間の隙間２３を通って一次撹拌室１８に戻る。フロックは再び上昇流に乗って二次撹拌室１９に流入する。このように、フロックは、一次撹拌室１８、二次撹拌室１９、分離室２１を循環しながら成長する。
【００２０】
図３は、高速凝集沈殿装置の上面図である。なお、図３では、説明のために高速凝集沈殿装置のいくつかの要素は省略されている。図３に示すように、分離室２１内には、複数のコンセントレータ５が配置されている。コンセントレータ５は互いに隣接して配置されているが、これらを互いに離間させて配置してもよい。フロックはコンセントレータ５内に沈殿し濃縮汚泥となる。本実施形態において、コンセントレータ５は沈殿池１内に４基配置されているが、その配置数は水質などに応じて適宜変更することができるため、４基に限られない。
【００２１】
コンセントレータ５の上部には、複数の傾斜板４０が配置されている。傾斜板４０は、沈殿池１（またはスカートプレート１５）の半径方向に沿って等間隔で配列されており、上から見た時に沈殿池１の半径方向に対して垂直に配置されている。傾斜板４０は、スカートプレート１５の傾斜面１５ａと同じ方向に傾斜している。すなわち、傾斜板４０は鉛直方向に対して沈殿池１の半径方向内側に傾いている。
【００２２】
図４は、コンセントレータ５を示す側面図である。図４に示すように、フロックがコンセントレータ５内に流れ込む際、その流れは傾斜板４０により整流されるため、コンセントレータ５内の汚泥の巻き上げが抑制される。さらに、コンセントレータ５の上部に配置された傾斜板４０は、汚泥がコンセントレータ５から出ることを防ぐ邪魔板としての機能も有する。その結果、コンセントレータ５内の汚泥の濃度を高めることができる。コンセントレータ５の下部にはゲート４１がヒンジを介して取り付けられている。図４の破線で示すようにゲート４１を開くことで循環させるフロックの量を調整することができる。
【００２３】
分離室２１内ではフロックと清澄な水とが分離される。分離室２１の上部には、複数の傾斜管３６が配置されている。傾斜管３６は、コンセントレータ５の上方であって、水面付近に位置している。傾斜管３６は、鉛直方向に対して外側に傾斜している。図５は、傾斜管３６を示す図である。各傾斜管３６は多角形の水平断面を有しており、浄水はその内部を上昇する。浄水に含まれる微小なフロックは、傾斜管３６の内側傾斜面に沈殿するようになっている。傾斜管３６を分離室２１内に配置することでフロックの沈降面積が増加するため、傾斜管３６の下方から上方に移動する浄水中の微小フロックが傾斜管３６内で沈降する。傾斜管３６を通過した浄水は上澄水（処理された水）として沈殿池１から排出される。傾斜管３６は、浄水とフロックとの分離を促進させことができるため、微小フロックが浄水とともに沈殿池１から流出することを防止することができる。
【００２４】
分離室２１内を沈降したフロックは、スカートプレート１５の下端と沈殿池１の側壁１ａとの間の隙間２３を通って一次撹拌室１８に戻る。このとき、一部のフロックが隙間２３に堆積し、隙間２３を閉塞させてしまうことがある。従来の凝集沈殿装置では、隙間２３の近傍に水噴射装置を設け、適宜、隙間２３に水噴射することで隙間２３が閉塞することを防止していた。しかしながら、このような構造は、水噴射ノズルの噴射口がフロックで塞がるという問題がある。そこで、本実施形態では、低速撹拌機３０のアーム３２により、隙間２３に堆積したフロックの塊を破壊することによりフロックの堆積を防止している。図１に示すように、アーム３２は、スカートプレート１５の下端と沈殿池１の側壁１ａとの間の隙間２３まで延びている。低速撹拌機３０が回転すると、アーム３２の両端部が隙間２３に堆積したフロックの塊を破壊し、隙間２３の閉塞を防止する。
【００２５】
高速撹拌機２および低速撹拌機３０は、異なった速度で回転する。低速撹拌機３０の主たる目的は、沈殿池１の底部に沈殿した汚泥を撹拌して舞い上がらせることである。したがって、低速撹拌機３０は、沈殿池１の底部に沈殿した汚泥を舞い上がらせるのに十分速い速度で回転される。特許文献１に記載されているような一般的な汚泥掻き寄せ機は、専ら、沈殿池の底部に沈殿した汚泥を沈殿池の中心に掻き寄せるために設けられており、その周速はおよそ０．２ｍ／ｍｉｎ（回転速度は６．３×１０−３ｍｉｎ−１）である。
【００２６】
これに対し、本実施形態に係る低速撹拌機３０の周速は、３．０ｍ／ｍｉｎ（回転速度は９．０×１０−２ｍｉｎ−１）以上である。低速撹拌機３０の周速を一般的な汚泥掻き寄せ機の周速よりも速くすることにより、一次撹拌室１８内の微小フロックおよび沈殿池１の底部に沈殿したフロックを沈殿池１の上部へ巻き上げ、循環流に乗せることができる。これにより、フロック同士の衝突回数が増え、より大きなフロックを形成することができる。結果として、フロックの沈殿効率を高めることができ、上澄水の回収率を上げることができる。低速撹拌機３０の周速は３．０ｍ／ｍｉｎ（回転速度は９．４×１０−２ｍｉｎ−１）以上が好ましく、さらに好ましくは８．０ｍ／ｍｉｎ（回転速度は２．５×１０−１ｍｉｎ−１）以上である。
【００２７】
駆動装置３４は可変速運転ができるように構成されているため、低速撹拌機３０の回転速度を変えることができる。低速撹拌機３０を低速で回転させることにより、低速撹拌機３０を汚泥掻き寄せ機として機能させることができる。すなわち、沈殿池１の底に堆積した汚泥を舞い上げないように低速撹拌機３０を低速で回転させ、複数の掻き寄せ板３３により池底上の汚泥を沈殿池１の中心に向かって掻き寄せる。沈殿池１の中心に掻き寄せられた汚泥は、配管１７を通り外部へ排出される。これにより、沈殿池１の水抜き清掃作業を容易にすることができる。
【００２８】
テーパ部材３５は、低速撹拌機３０の中央部を覆うように配置されており、沈殿池１の中心に掻き寄せられた汚泥が循環流によって巻き上げられることを防止し、かつ掻き寄せられた汚泥の濃度低下を防止している。図１に示すように、テーパ部材３５は円錐台形状を有しているため、一次撹拌室１８内に円滑な循環流を形成することができる。テーパ部材３５の下方には循環流が形成されないため、汚泥の希釈が防止され、濃度の高い汚泥を外部へ排出することができる。
【００２９】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【符号の説明】
【００３０】
１      沈殿池
１ａ    側壁
２      高速撹拌機
２ａ    撹拌羽根
２ｂ    循環羽根
３，３４    駆動装置
５      コンセントレータ
６，１６，１７    配管
７，３８      回転軸
８      内側ドラフトチューブ
９      外側ドラフトチューブ
１０    リング板
１４    原水供給室
１５    スカートプレート
１８    一次撹拌室
１９    二次撹拌室
２１    分離室
２３    隙間
３０    低速撹拌機
３２    アーム
３３    掻き寄せ板
３５    テーパ部材
３６    傾斜管
４０    傾斜板
４１    ゲート
【図１】
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【図２】
2014042860.tif 000004
【図３】
2014042860.tif 000005
【図４】
2014042860.tif 000006
【図５】
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