(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥に含まれる汚濁粒子の浮上物によりフロスゾーンを形成するとともに当該フロスゾーンの下方に前記浮上物が混在した分離液により分離液ゾーンを形成することによって前記汚泥から前記汚濁粒子を分離する浮上分離槽と、前記分離液ゾーンに連通して設けられる排出管に接続されて前記分離液の水位を調節しながら前記分離液を排出する水位調節装置と、前記排出管を介して流通する分離液に含まれる前記浮上物を除去するスクリーンとが設けられ、さらに、
前記水位調節装置は、互いに区画された第１の空間、第２の空間および第３の空間を有し、該第１の空間には前記浮上分離槽からの分離液が浮上物とともに供給され、該第２の空間は、上部に前記スクリーンが設けられるとともに前記第１の空間から供給される分離液および浮上物が該スクリーンの上方から供給され、さらに該第３の空間には前記スクリーンによって捕捉された浮上物が供給されること
を特徴とする常圧浮上濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、常圧浮上濃縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水処理または浚渫等に際して発生する汚泥を最終的に安全な状態として処分するため、一般的にその中間プロセスとして、この汚泥を含む処理液に対して濃縮、脱水さらに必要に応じて乾燥（焼却）等からなる汚泥処理を行って、汚濁粒子の分離除去が行われる。濃縮および脱水された汚泥は、埋め立てや投棄等の処分が行われるか、あるいは焼結された後に路面に敷設されて再利用される。
【０００３】
ところで、処理液の濃縮は、バックスクリーンや回転スクリーン等を用いたスクリーニング法や、処理液 (水) 中を浮遊する汚濁粒子の密度が水の密度より大きい場合に密度差を利用して沈降分離する沈降分離法および遠心力による遠心分離法、さらには、密度差を利用して重力場において汚濁粒子を浮上させて分離する浮上分離法等の各種手段によって行われているが、特に浮上分離法による処理液の濃縮は、大量処理に適することから、肉製品・乳製品製造業、植物油脂製造業、石油精製業さらには製鉄業等における排水処理に広く利用されている。
【０００４】
この浮上分離法は、（ｉ）汚濁粒子の密度が水よりも小さい場合に浮上分離槽内で自然に作用する浮力のみを利用して常圧下で浮上させる自然浮上法や、汚濁粒子の密度が水と略等しいかまたは水よりも大きい場合に常圧下で浮上分離槽内の処理液中に多量の空気を送り込んで細かい気泡を発生させてから攪拌して汚濁粒子に微細気泡を付着させることで汚濁粒子の見掛け密度を小さくして浮上させる強制浮上法等といった常圧浮上分離法や、（ｉｉ）常圧下または加圧下で浮上分離槽の空気を飽和させた後に減圧して空気を析出させることにより、気泡の回りに汚濁物質を接触させる気泡析出形浮上分離法や、常圧下で浮上分離槽の空気を飽和させた後密閉タンク内で減圧状態にして溶解空気を析出させて微細気泡を発生させる真空式浮上分離法、さらには浮上分離槽の処理液を加圧し飽和状態まで空気を溶解した後に常圧に戻して溶解空気を析出させ、微細気泡を発生させる加圧式浮上分離法等の加圧浮上分離法とに大別される。
【０００５】
これらの浮上分離法のうち常圧浮上分離法は、とりわけ浮上分離槽の圧力調整機構を必要としないために処理設備費を著しく削減できることから、これまでにも広く用いられている。
【０００６】
図３は、前述した常圧浮上分離法により汚濁粒子の浮上分離を行っている状況を模式的に示す説明図である。同図において、混合装置（図示しない）から、汚濁粒子を含む下水の余剰汚泥を有する処理液が、供給管１を介して浮上分離槽２の内部の底部近傍に供給される。また、供給管１を介して供給される処理液には、図示しない空気供給装置から多量の空気が供給され、処理液２に含まれる汚濁粒子には細かい気泡が随伴している。
【０００７】
浮上分離槽２には、駆動モータ３に接続されたお碗型の回転体４が底部近傍に設けられるとともに、この回転体４の円周面には吹出し管５が設けられている。供給管１を介して供給された処理液は、駆動モータ３によって回転駆動される回転体４の直下部に供給され、浮上分離槽２内を円周状に回転駆動する吹出し管５から浮上分離槽２内に供給される。これにより、浮上分離槽２に供給された処理液６中の汚濁粒子には微細気泡が付着して汚濁粒子の見掛け密度が小さくなるため、汚濁粒子が浮上物として浮上・堆積したフロスゾーン７と浮上物が分離された分離液からなる分離液ゾーン８とが形成される。
【０００８】
フロスゾーン７の浮上物は、浮上分離槽２の上部に設けられた掻取機９により浮上分離槽２から排出される。一方、分離液ゾーン８の分離液は、浮上分離槽２内の浮上物を吸い込まないために浮上分離槽２の底部近傍に設けられた排出管１０を介して、略円柱型の水位調節装置１１に供給される。水位調節装置１１の内部に分離液が一旦貯えられ、浮上分離槽２内の分離液ゾーン８の水位を略一定に保ちながら、排出される。
【０００９】
この浮上分離槽２では、汚濁粒子（浮上物）回収率を目標値である９５〜９９％程度に高めるために、排出管１０を、分離液ゾーン８内を上昇する浮上物を吸い込まない位置に設ける必要があった。このため、排出管１０を、供給管１の設置位置と略同等の設置位置となるように浮上分離槽２の底部近傍に設けるとともに、分離液ゾーン８の高さを大きく設定する必要があった。通常、９５〜９９％程度の汚濁粒子回収率を得るためには、排出管１０の設置位置（分離液取出口）から浮上分離槽２の頂部までの距離ｈ1 を3.9 ｍ程度に設定していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、常圧浮上分離法により汚濁粒子の浮上分離を行う浮上分離槽２における排出管１０の設置位置（分離液取出口）から浮上分離槽２の頂部までの距離ｈ1 が、必然的に大きくなっていた。このため、浮上分離槽２の製作費や、浮上分離槽２を配置する建屋の高さを高くせざるを得なくなり、建屋に要する費用が著しく上昇していた。
【００１１】
これは、処理液の大量処理に適するとともに処理設備費が廉価であるという常圧浮上分離法のメリットを大きく減殺するものであり、大量の排水処理を伴う各種製造業においては、浮上分離槽２の高さを、例えば従来の半分程度にまで低減したいとの要請が極めて強かった。
【００１２】
ここに、本発明の目的は、汚泥に含まれる汚濁粒子の浮上分離を行う浮上分離槽の高さが、例えば従来の半分程度にまで低減された常圧浮上濃縮装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、浮上分離槽内の分離液を水位調節装置へ導く排出管の設置位置をフロスゾーンから離して配置するとともに、この排出管から供給される分離液に不可避的に混入してしまう浮上物を除去するためのスクリーンを水位調節装置に設けることによって、９５〜９９％程度の汚濁粒子回収率を維持したまま、浮上分離槽の高さを例えば従来の半分程度にまで低減することが可能になるという、新規かつ重要な知見に基づいて、なされたものである。
【００１４】
本発明は、汚泥に含まれる汚濁粒子の浮上物によりフロスゾーンを形成するとともにこのフロスゾーンの下方に浮上物が混在した分離液により分離液ゾーンを形成することによって汚泥から汚濁粒子を分離する浮上分離槽と、分離液ゾーンに連通して設けられる排出管に接続されて分離液の水位を調節しながら分離液を排出する水位調節装置と、排出管を介して流通する分離液に含まれる浮上物を除去するスクリーンとが設けられ、さらに、水位調節装置が、互いに区画された第１の空間、第２の空間および第３の空間を有し、第１の空間には浮上分離槽からの分離液が浮上物とともに供給され、第２の空間は、上部にスクリーンが設けられるとともに第１の空間から供給される分離液および浮上物がスクリーンの上方から供給され、さらに第３の空間にはスクリーンによって捕捉された浮上物が供給されることを特徴とする常圧浮上濃縮装置である。
【００１５】
換言すると、この常圧浮上濃縮装置は、汚泥に含まれる汚濁粒子の浮上物によりフロスゾーンを形成するとともにこのフロスゾーンの下方に浮上物が混在する分離液により分離液ゾーンを形成することによって汚泥から汚濁粒子を分離する浮上分離槽と、分離液ゾーンのうちで浮上物を吸い込み難い位置に設けられる排出管に接続されて分離液の水位を調節しながら分離液を排出する水位調節装置とを備え、水位調節装置には、排出管を介して浮上分離槽から供給される分離液に混入する浮上物を除去するスクリーンが設けられる。
【００１６】
この常圧浮上濃縮装置では、水位調節装置が、互いに区画された第１の空間、第２の空間および第３の空間を有し、第１の空間には浮上分離槽からの分離液が浮上物とともに供給され、第２の空間は、上部にスクリーンが設けられるとともに第１の空間から供給される分離液および浮上物がスクリーンの上方から供給され、さらに第３の空間にはスクリーンによって捕捉された浮上物が供給される。この場合に、第２の空間が分離液排出系に接続されるとともに、第３の空間が浮上物排出系に接続されることが、例示される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる常圧浮上濃縮装置の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明では、前述した図３に示す従来の常圧浮上濃縮装置の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことによって重複する説明は適宜省略する。
【００１８】
図１は、本実施の形態の常圧浮上濃縮装置２０の構成を、一部簡略化するとともに透視状態で示す斜視図である。同図に示すように、本実施の形態の常圧浮上濃縮装置２０は、浮上分離槽２１と水位調節装置２２とを有する。以下、常圧浮上濃縮装置２０のこれらの構成要素について順次説明する。
【００１９】
［浮上分離槽２１］
図１において、図示しない混合装置から、汚濁粒子を含む下水の余剰汚泥を有する処理液が供給管１を介して、本実施の形態の浮上分離槽２１の内部の底部近傍に供給される。また、供給管１を介して供給される処理液には、図示しない空気供給装置から多量の空気が供給されており、処理液に含まれる汚濁粒子には細かい気泡が随伴している。
【００２０】
浮上分離槽２１には、駆動モータ３に接続されたお碗型の回転体４が底部近傍に設けられるとともに、この回転体４の円周面には吹出し管５が設けられている。
【００２１】
供給管１を介して供給された処理液は、駆動モータ３によって回転駆動される回転体４の直下部に供給され、浮上分離槽２１内を円周状に回転駆動する排出管５から浮上分離槽２１内に供給される。これにより、浮上分離槽２１に供給された処理液中の汚濁粒子には微細気泡が付着して汚濁粒子の見掛け密度が小さくなるため、汚濁粒子が浮上物４０として多数浮上・堆積したフロスゾーン７と浮上物４０が分離された分離液からなる分離液ゾーン８’とが形成される。
【００２２】
フロスゾーン７の浮上物４０は、浮上分離槽２１の上部に設けられた掻取機（図示しない）により浮上分離槽２１から外部へ排出される。
一方、本実施の形態では、フロスゾーン７の下方に形成される分離液ゾーン８’のうちで浮遊する浮上物４０を吸い込み可能な位置に、すなわちフロスゾーン７から離して、排出管１０’が配置されている。
【００２３】
本実施の形態の浮上分離槽２１は、図３に示す従来の浮上分離槽２に比較すると、槽の高さを低くしてある。処理能力が同じで浮上分離槽２の面積が同じであればフロスゾーン７の厚みは同じになるため、分離液ゾーン８’の高さが小さくなり、排出管１０’、供給管１および回転体４はいずれもフロスゾーン７に近づけて配置された状態になる。
【００２４】
図１には、従来の浮上分離槽２の一例を二点鎖線で示してあるが、この図１から明らかなように、本実施の形態の浮上分離槽２１の高さを小さく設定したことにより、排出管１０’の設置位置（分離液取出口）〜浮上分離槽２１の頂部間の距離ｈ2 が約２ｍとなり、図３に示す従来の浮上分離槽２における排出管１０の設置位置（分離液取出口）〜浮上分離槽２の頂部間の距離ｈ1 （約３．９ｍ）の略半分程度にまで低減されている。
【００２５】
分離液ゾーン８’の高さが低くなると、分離が十分に行われなくなるため、分離液ゾーン８’の分離液は、浮上分離槽２１内を浮遊する浮上物４０の一部を吸い込んだ状態で、排出管１０’を介して、後述する水位調節装置２２に供給される。
【００２６】
このように、本実施の形態の浮上分離槽２１により、汚泥に含まれる汚濁粒子の浮上物４０によりフロスゾーン７を形成するとともにこのフロスゾーン７の下方に浮上物４０が混在した分離液により分離液ゾーン８’を形成することによって汚泥から汚濁粒子が分離される。
【００２７】
本実施の形態の浮上分離槽２１のこれ以外の構成は、この種の浮上分離槽として周知慣用な浮上分離槽と同じであるため、これ以上の説明は省略する。
本実施の形態における浮上分離槽２１は、以上のように構成される。
【００２８】
［水位調節装置２２］
本実施の形態における水位調節装置２２としては、様々な形状や構造のものを適用することができる。
【００２９】
図２は、図１におけるＡ矢視図である。図１および図２に示すように、排出管１０’は水位調節装置２２に接続されており、この排出管１０’を介して、浮上分離槽２１内の浮上物４０の一部を随伴した分離液は、水位調節装置２２に送られる。
【００３０】
水位調節装置２２は、角型の外形を有するとともに、互いに区画された第１の空間２３ａ、第２の空間２３ｂおよび第３の空間２３ｃを有する。第１の空間２３ａには排出管１０’が接続されており、浮上分離槽２１からの分離液が排出管１０’を介して浮上物４０とともに供給される。
【００３１】
また、第２の空間２３ｂの上部には、排出管１０’を介して浮上分離槽２１から供給される分離液に混入する浮上物４０を除去するためのスクリーン２４が設けられる。そして、図１に白抜き矢印で示すように、第１の空間２３ａから供給される分離液および浮上物４０がスクリーン２４の上方から供給される。また、第２の空間２３ｂは分離液排出系２３ｂ’に接続されて分離液の排出を行う
さらに、第３の空間２３ｃには、スクリーン２４によって捕捉された浮上物４０が転動しながら供給される。この第３の空間２３ｃは浮上物排出系２３ｃ’に接続されて浮上物４０の排出を行う。
【００３２】
図１および図２にそれぞれ示すように、第１の空間２３ａと第２の空間２３ｂとの間の上方には、可動機構２５により昇降自在に可動板２６が配置される。この可動板２６は、第１の空間２３ａと第２の空間２３ｂとを区画する縦壁２７との間に、開口部２８を形成する。本実施の形態の水位調節装置２２による浮上分離槽２１内の分離液ゾーン８’の水位の調節は、この種の水位調節装置に多用される、いわゆる越流堰方式ではなく、第１の空間２３ａと第２の空間２３ｂとの間に昇降自在に配置された可動板２６を上下動させて開口部２８の開口面積を調節することによって、行われる。
【００３３】
第２の空間２３ａの上方であって第１の空間２３ａとの境界の近傍には、可動板２６と縦壁２７との間の開口部２８を介して流入する処理液により回動する水車２９が配置される。この水車２９は、回転自在に支持された回転軸３０と、この回転軸３０の外周面に９０度間隔で配置された４枚の羽根３１とを有する。
【００３４】
また、第２の空間２３ａの上方であって第３の空間２３ｃとの境界の近傍には、浮上物掻取り機構３２が配置される。浮上物掻取り機構３２は、回転自在に支持された回転軸３３と、この回転軸３３の外周面に９０度間隔で配置された４枚の掻取板３４とを有する。
【００３５】
水車２９の回転軸３０、および浮上物掻取り機構３２の回転軸３３のそれぞれの両端部には、伝導ベルト３５、３５が架け渡されており、これにより、水車２９および浮上物掻取り機構３２は互いに同期して回転する。
【００３６】
開口部２８を介して流入する処理液により水車２９が回動すると、これに同期して、浮上物掻取り機構３２も回転する。このため、水車２９を回転駆動させた処理液に含まれていた浮上物４０は、スクリーン２４の斜面を転がり落ちてスクリーン２４の最下部に達した後、回転する浮上物掻取り機構３２により掻き取られ、第３の空間２３ａに供給される。
【００３７】
このように、本実施の形態では、排出管１０’に浮上物４０が混入するが、水位調節装置２２内にスクリーン２４を取り付けて、浮上物４０を除去する。このため、スクリーン２４により浮上物４０を除去することができるため、浮上物回収率の低下を抑制することができる。
【００３８】
このように、本実施形態の水位調節装置２２は、角型の外形を有するとともに、分離液とともに供給される浮上物４０を分離するためのスクリーン２４が設けられており、浮上分離槽２１内の分離液ゾーン８’の水位を調節しながら分離液を排出する。
【００３９】
本実施の形態の常圧浮上濃縮装置２０は、以上のように構成される。次に、この常圧浮上濃縮装置２０を用いて、汚濁粒子を含む下水の余剰汚泥の処理を行う状況を説明する。
【００４０】
供給管１を介して供給された処理液は、駆動モータ３によって回転駆動される回転体４の直下部に供給され、浮上分離槽２１内を円周状に回転駆動する吹出し管５から浮上分離槽２１内に供給される。これにより、浮上分離槽２１に供給された処理液中の汚濁粒子には微細気泡が付着して汚濁粒子の見掛け密度が小さくなるため、汚濁粒子が浮上物４０として浮上・堆積したフロスゾーン７と浮上物が分離された分離液からなる分離液ゾーン８’とが形成される。
【００４１】
フロスゾーン７の浮上物４０は、浮上分離槽２１の上部に設けられた掻取機により浮上分離槽２１から排出される。一方、分離液ゾーン８’の分離液は、浮上分離槽２内の浮上物４０を含んだ状態で浮上分離槽２１の底部近傍に設けられた排出管１０’を介して、角型の水位調節装置２２に供給される。水位調節装置２２の第１の空間２３ａに分離液が一旦貯えられ、浮上分離槽２１内の分離液ゾーン８の水位を略一定に保ちながら、分離液は第２の空間２３ｂを介して排出されるとともに、浮上物４０を第３の空間２３ｃを介して排出される。
【００４２】
本実施の形態によれば、浮上分離槽２１の高さが従来の約１／２に抑制されるとともに、浮上物の回収効率を従来の値と同等程度に維持できる。このため、本実施の形態によれば、常圧浮上濃縮装置２０全体のコストダウン、常圧浮上濃縮装置２０を設置する建屋のコストダウン、さらには他の濃縮装置を配置する前提で建設された建屋内にも常圧浮上濃縮装置２０を配置することが可能となる。
【００４３】
このように、本実施の形態によれば、浮上分離槽２１内の分離液を水位調節装置２２へ導く排出管１０’から供給される分離液に不可避的に混入してしまう浮上物４０を濾過するためのスクリーン２４を水位調節装置２２に設けることによって、常圧浮上濃縮装置２０の浮上物回収率を９５〜９９％程度に維持したまま浮上分離槽２１の高さ (深さ) を、例えば従来の半分程度にまで低減することができ、常圧浮上濃縮装置２０の低床化を図ることができる。
【００４４】
このため、常圧浮上濃縮装置２０全体の制作費を低く抑制できるだけでなく、浮上分離槽２１の水運転時の荷重を大幅に抑制できるとともに、常圧浮上濃縮装置２０を設置する建屋の高さを低くすることができる。このため、建屋のコストダウンを図ることができるほか、高さの低い既設の建屋内に常圧浮上濃縮装置を設置することも可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、汚泥に含まれる汚濁粒子の浮上分離を行う浮上分離槽の高さが、例えば従来の半分程度にまで低減された常圧浮上濃縮装置を提供することができた。
【００４６】
かかる効果を有する本発明の意義は、極めて著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の常圧浮上濃縮装置の構成を、一部簡略化するとともに透視状態で示す斜視図である。
【図２】図１におけるＡ矢視図である。
【図３】常圧浮上分離法により汚濁粒子の浮上分離を行っている状況を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
２０  常圧浮上濃縮装置
７  フロスゾーン
８’  分離液ゾーン
１０’  排出管
２１  浮上分離槽
２２  水位調節装置
２４  スクリーン
４０  浮上物
【図１】
0003541805.tif 000002
【図２】
0003541805.tif 000003
【図３】
0003541805.tif 000004