(57)【要約】【課題】排液や汚泥に含まれる浮遊性物質と沈降性物質、特にトイレットペーパーなどのセルロースからなるノリ状の繊維質などの異物を分離できる異物分離装置を提供すること。【解決手段】排液貯留槽１から第１の分離槽２へ排液を取り込む排液取込み管Ａと、第１の分離槽２と第２の分離槽３とを結び、第１の分離槽２からの処理液を第２の分離槽３へ流入させる槽間接続管Ｂと、第１の分離槽２で分離された異物を排液貯留槽１へ返送する排液返送管Ｃと、第２の分離槽３から処理液を取り出す２次処理液導出管Ｄと、第２の分離槽３の下部に設けられ排液返送管Ｃにつながる排液返送接続管Ｅとを備え、第２の分離槽３へ流入する流量が排液貯留槽１へ返送する流量に比べて少ないことを特徴とする異物分離装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排液の処理法において、汚泥を含む排液を貯める排液貯留槽と、取込んだ前記排液を内部で旋回させ異物を分離する第１と第２の分離槽と、前記排液貯留槽から前記第１の分離槽へ前記排液を取り込む排液取込み管と、前記第１の分離槽と前記第２の分離槽とを結び、前記第１の分離槽からの１次処理液を前記第２の分離槽へ流入させる槽間接続管と、前記第１の分離槽で分離された異物を前記排液貯留槽へ返送する排液返送管と、前記第２の分離槽から２次処理液を取り出す２次処理液導出管と、前記第２の分離槽下部に設けられ前記排液返送管につながる排液返送接続管とを備えた異物分離装置。
【請求項２】
前記第２の分離槽へ流入する１次処理液の流量が前記排液貯留槽へ返送する流量に比べて少ないことを特徴とする請求項１記載の異物分離装置。
【請求項３】
前記第２の分離槽の容積が前記第１の分離槽に比べ大きいことを特徴とする請求項１記載の異物分離装置。
【請求項４】
前記第１の分離槽の旋回角速度が、前記第２の分離槽の旋回角速度よりも速いことを特徴とする請求項１記載の異物分離装置。
【請求項５】
前記排液返送管に前記１次処理液の流量を調節する１次処理液流量調節弁を設けた請求項１に記載の異物分離装置。
【請求項６】
前記排液返送接続管に前記第２の分離槽内における前記１次処理液の滞留時間を調節するための滞留時間調節弁を設けた請求項１記載の異物分離装置。
【請求項７】
前記第２の分離槽の上部に空気抜きバルブを設けた請求項１記載の異物分離装置。
【請求項８】
前記２次処理液導出管は、前記２次処理液を流入させる開口面を上向きとした請求項１記載の異物分離装置。
【請求項９】
前記第２の分離槽の上部と前記排液返送管とを結び、前記第２の分離槽の上部へ溜まった浮遊性の異物を前記排液貯留槽へ返送する浮遊物返送管を備えた請求項１記載の異物分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場や排水処理施設などから排出される様々な排液（汚泥も含む）に含まれる浮遊性や沈降性を有する様々な異物について、フィルターを使用することなく分離することを可能とする異物分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィルターを使用しない排液からの異物分離技術には、スワール槽などがある。
【０００３】
スワール槽は、旋回流を利用して慣性力で排液中の沈降性物質を分離する技術であり、異物の分離速度と分離効率を改善する方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また排液や汚泥中に含まれるさまざまな異物に対応するために、乱流沈殿槽や旋回流分離槽を組み合わせた異物分離装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−５８９１４号公報
【特許文献２】特開２００４−３２１８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のスワール槽などでは、処理対象となる排液全量をスワール槽へ取り込むために、装置が大型化してしまうという課題があった。また、上記従来の乱流沈殿槽と旋回流分離槽を組み合わせた異物分離装置では、乱流沈殿槽内に捕捉された異物が排液貯留槽へ還流しにくく、長時間運転を続けた場合は、乱流沈殿槽内に異物が堆積し、配管の閉塞及び異物除去性能の低下を招くという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記従来の課題を解決するもので、小型で、さまざまな異物に対応でき、長時間連続運転を行っても配管の閉塞を防ぐことができ、異物除去性能を維持することができる異物分離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】
【０００７】
請求項１記載の本発明の異物分離装置は、排液の処理法において、汚泥を含む排液を貯める排液貯留槽と、取込んだ前記排液を内部で旋回させ異物を分離する第１と第２の分離槽と、前記排液貯留槽から前記第１の分離槽へ前記排液を取り込む排液取込み管と、前記第１の分離槽と前記第２の分離槽とを結び、前記第１の分離槽からの１次処理液を前記第２の分離槽へ流入させる槽間接続管と、前記第１の分離槽で分離された異物を前記排液貯留槽へ返送する排液返送管と、前記第２の分離槽から２次処理液を取り出す２次処理液導出管と、前記第２の分離槽下部に設けられ前記排液返送管につながる排液返送接続管とを備えたものである。
【０００８】
請求項２記載の本発明の異物分離装置は、請求項１記載の異物分離装置において、前記第２の分離槽へ流入する１次処理液の流量が前記排液貯留槽へ返送する流量に比べて少ないことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の本発明の異物分離装置は、請求項１記載の異物分離装置において、前記第２の分離槽の容積が前記第１の分離槽に比べ大きいことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の本発明の異物分離装置は、請求項１記載の異物分離装置において、前記第１の分離槽の旋回角速度が、前記第２の分離槽の旋回角速度よりも速いことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の本発明の異物分離装置は、請求項１記載の異物分離装置において、前記排液返送管に前記１次処理液の流量を調節する１次処理液流量調節弁を設けたものである。
【００１２】
請求項６記載の本発明の異物分離装置は、請求項１記載の異物分離装置において、前記排液返送接続管に前記第２の分離槽内における前記１次処理液の滞留時間を調節するための滞留時間調節弁を設けたものである。
【００１３】
請求項７記載の本発明の異物分離装置は、請求項１記載の異物分離装置において、前記第２の分離槽の上部に空気抜きバルブを設けたものである。
【００１４】
請求項８記載の本発明の異物分離装置は、請求項１記載の異物分離装置において、前記２次処理液導出管は、前記２次処理液を流入させる開口面を上向きとしたものである。
【００１５】
請求項９記載の本発明の異物分離装置は、請求項１記載の異物分離装置において、前記第２の分離槽の上部と前記排液返送管とを結び、前記第２の分離槽の上部へ溜まった浮遊性の異物を前記排液貯留槽へ返送する浮遊物返送管を備えたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は第１と第２の分離槽において、それぞれ異なる角速度で旋回させることにより、小型でトイレットペーパーなどのセルロースからなるノリ状の繊維質などの異物も分離できるとともに、異物をスムーズに排液貯留槽へ返送し、長時間連続運転を行っても配管の閉塞を防ぐことができ、異物除去性能を維持することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の第１の実施の形態による異物分離装置は、汚泥を含む排液を貯める排液貯留槽と、取込んだ前記排液を内部で旋回させ異物を分離する第１と第２の分離槽と、前記排液貯留槽から前記第１の分離槽へ前記排液を取り込む排液取込み管と、前記第１の分離槽と前記第２の分離槽とを結び、前記第１の分離槽からの１次処理液を前記第２の分離槽へ流入させる槽間接続管と、前記第１の分離槽で分離された異物を前記排液貯留槽へ返送する排液返送管と、前記第２の分離槽から２次処理液を取り出す２次処理液導出管と、前記第２の分離槽下部に設けられ前記排液返送管につながる排液返送接続管とを備えたものである。
【００１８】
本実施の形態によれば、排液貯留槽から排液取り込み管を通じて第１の分離槽へ取り込んだ排液の流速を使って第１の分離槽内に旋回液流を形成し、旋回によって発生する遠心力で比較的大きく、重い質量の異物を第１の分離槽の内周部へ移動させ、排液とともに排液返送管を通じて排液貯留槽へ返送し、一方異物を分離した１次処理液を槽間接続管より流出させることができ、１次処理液と返送する排液の流量差によって、第１の分離槽内の旋回液流によって分離された異物を、返送する排液側へ誘引し、排液とともに排液貯留槽へと返送することができる。
【００１９】
さらに、槽間接続管を通じて第２の分離槽へ取り込んだ１次処理液の流速を使って第２の分離槽内に旋回液流を形成し、第２の分離槽内の流れを整流すると共に、旋回によって発生する遠心力で１次処理液よりも重い質量の異物を第２の分離槽の内周部へ緩やかに移動させつつ凝集させ、重力によって沈降分離することができる。
【００２０】
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態における異物分離装置において、槽間接続管の口径を排液返送管の口径に対して小さくすることで、第２の分離槽へ流入する１次処理液の流量が排液貯留槽へ返送する流量に比べて少なくなるようにしたものである。
【００２１】
本実施の形態によれば、第１の分離槽が主として旋回による遠心力を利用して異物の分離を行うのに対して、第２の分離槽は主として重力による沈降分離を利用するため、第１の分離槽に比べて異物の分離にある程度の滞留時間が必要であり、このため第２の分離槽には一定以上の容積が必要であるが、第２の分離槽へ流入する１次処理液の流量が少量であるために、滞留時間を確保しつつ第２の分離槽をコンパクトにすることができる。
【００２２】
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態における異物分離装置において、第２の分離槽の容積が第１の分離槽に比べて大きくなるようにしたものである。
【００２３】
本実施の形態によれば、容積の小さな第１の分離槽に多量の排液を導入することで、強力な旋回液流を得ることができ、一方、容積の大きな第２の分離槽に少量の排液を導入することで、緩やかな旋回液流を得ることができる。
【００２４】
このように、第１の分離槽と第２の分離槽の容積を異ならせることで、予め遠心力にて重い異物の粗分離を行った１次処理液を第２の分離槽へ導入することができ、重力沈降による異物分離を効率良く行うことができる。
【００２５】
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態における異物分離装置において、第１の分離槽の旋回角速度が、第２の分離槽の旋回角速度よりも速くなるようにしたものである。
【００２６】
本実施の形態によれば、排液貯留槽から排液取り込み管を通じて第１の分離槽へ取り込んだ排液の流速を使って第１の分離槽内に旋回液流を形成し、高速の旋回によって発生する遠心力で比較的大きく、重い質量の異物を第１の分離槽の内周部へ移動させ、排液とともに排液返送管を通じて排液貯留槽へ返送し、一方異物を分離した１次処理液を槽間接続管より流出させることができ、１次処理液と返送する排液の流量差によって、第１の分離槽内の旋回液流によって分離された異物を、返送する排液側へ誘引し、排液とともに排液貯留槽へと返送することができる。
【００２７】
さらに、槽間接続管を通じて第２の分離槽へ取り込んだ１次処理液の流速を使って第２の分離槽内に旋回液流を形成し、第２の分離槽内の流れを整流すると共に、低速の旋回によって発生する遠心力で１次処理液よりも重い質量の異物を第２の分離槽の内周部へ緩やかに移動させつつ凝集させ、重力によって沈降分離することができる。
【００２８】
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態における異物分離装置において、排液返送管に１次処理液の流量を調節する１次処理液流量調節弁を設けたものである。
【００２９】
本実施の形態によれば、１次処理液流量調節弁の開度を調節することで、第１の分離槽や第２の分離槽へかかる圧力を調節することができ、その結果、槽間接続管へと流出する１次処理液の流量を調節することができる。
【００３０】
このため、槽間接続管や２次処理液導出管に異物が詰まった場合でも加圧量を増加することで異物を押し流すことができ、また１次処理液流量の調節を流量の多い排液返送管で行うために、１次処理液流量調節弁の閉塞を防止することができる。
【００３１】
本発明の第６の実施の形態は、第１の実施の形態における異物分離装置において、排液返送接続管に第２の分離槽内における１次処理液の滞留時間を調節するための滞留時間調節弁を設けたものである。
【００３２】
本実施の形態によれば、滞留時間調節弁の開度を調節することにより、第２の分離槽へ流入する１次処理液の流入速度を増減し、第２の分離槽内における１次処理液の旋回角速度を調節することができる。このため、異物の種類に応じて旋回角速度の微調整を行うことでより効率のよい異物分離を行うことができる。
【００３３】
本発明の第７の実施の形態は、第１の実施の形態における異物分離装置において、第２の分離槽の上部に空気抜きバルブを設けたものである。
【００３４】
本実施の形態によれば、第２の分離槽の上部に蓄積される空気を空気抜きバルブによって排出することができる。このため、第２の分離槽内に圧力をかけることなく、１次処理液を充満することができ、第２の分離槽のコンパクト化と低コスト化を実現することができる。
【００３５】
本発明の第８の実施の形態は、第１の実施の形態における異物分離装置において、２次処理液導出管は、２次処理液を流入させる開口面を上向きとしたものである。
【００３６】
本実施の形態によれば、第２の分離槽の水面付近に浮遊する浮遊性の異物と第２の分離槽の底付近に沈殿した沈降性の異物の両方を避けて、異物を含まない２次処理液を取り出すことができる。
【００３７】
本発明の第９の実施の形態は、第１の実施の形態における異物分離装置において、第２の分離槽の上部と排液返送管とを結び、前記第２の分離槽の上部へ溜まった浮遊性の異物を前記排液貯留槽へ返送する浮遊物返送管を設けたものである。
本実施の形態によれば、第２の分離槽の上部に溜まった浮遊性の異物を除去して排液貯留槽へ返送することで、より良好な２次処理液を得ることができる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明による実施例の異物分離装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明による一実施例の異物分離装置を示す構成図である。
【００３９】
図１に示すように工場や下水処理場などから排出される排液や汚泥は、排液貯留槽１に貯留されている。この排液や汚泥に対して何らかの処理を施して再利用や減容を行う場合には、処理装置の配管等の閉塞を防ぐために、排液に含まれる異物を除去することが重要である。
【００４０】
本実施例による異物分離装置は、排液貯留槽１から異物を含む排液を加圧し汲み上げる排液導入ポンプ１１と、排液導入ポンプ１１から第１の分離槽２へ排液を取り込む排液取込み管Ａと、第１の分離槽２と第２の分離槽３とを結び、第１の分離槽２からの１次処理液を第２の分離槽３へ流入させる槽間接続管Ｂと、第１の分離槽２で分離された異物を排液貯留槽１へ返送する排液返送管Ｃと、第２の分離槽３から２次処理液を取り出す２次処理液導出管Ｄと、第２の分離槽下部に設けられ排液返送管Ｃにつながる排液返送接続管Ｅとによって構成される。
【００４１】
第１の分離槽２は上部が円筒状で、下部が円錐状のケーシングから構成されており、排液取込み管Ａから取り込んだ排液を少量の１次処理液と残りの排液に分岐させるとともに、排液に含まれる比較的大きく、重い異物を排液とともに排液返送管Ｃを通じて排液貯留槽１へ還流させるものである。ここで、遠心力場における異物の分離速度はストークスの法則より（数１）式で求めることができる。
【００４２】
【数１】
2006289179.tif 000003
【００４３】
（数１）式において、ｖωは異物の分離速度、ρpは異物粒子の密度、ρfは液体の密度、Ｄpは異物粒子の直径（代表長さ）、ｒは異物粒子の旋回半径、ωは異物粒子の角速度、μは液体の粘度である。
【００４４】
つまり、排液から異物の分離を効率よく行うためには、異物粒子の回転角速度（ω）を大きくしなければならない。そこで、第１の分離槽２は排液取り込み管Ａを通じて第１の分離槽２内の接線方向へ排液を取り込み、取り込んだ排液の流速を利用して第１の分離槽２内に強力な旋回液流を形成し、高速旋回角速度によって発生する強い遠心力で比較的直径（代表長さ）が大きく、重い質量の異物を高速旋回分離槽２の内周部へ移動させ、排液とともに排液返送管Ｃを通じて排液貯留槽１へ還流させている。一方、比較的大きく、重い質量の異物を分離した少量の１次処理液は槽間接続管Ｂより流出させ、第１の分離槽２内の旋回液流によって分離された異物は、排液貯留槽１へ還流する排液側へ誘引され、排液とともに排液貯留槽１へと還流されている。ここで、１次処理液と排液貯留槽１へ還流される排液の流量比は、３：７〜１：９とするのが好ましい。
【００４５】
第２の分離槽３は円筒状の胴部分３１とおわん状の底部分３２とで構成されている。第２の分離槽３の胴部分３１には、１次処理液を第２の分離槽３に導入する槽間接続管Ｂと、２次処理液を導出する２次処理液導出管Ｄとを第２の分離槽３内に突き出して設けている。２次処理液を導入する槽間接続管Ｂは、２次処理液導出管Ｄより下方側で、底部分３２よりも上方側に配置されている。槽間接続管Ｂの流出口３３にはエルボが形成され（詳細は図２参照）、第２の分離槽３内で胴部分３１の接線方向へ１次処理液を流出させ、流出させた１次処理液の流速を使って第２の分離槽内３に緩やかな旋回液流を形成し、第２の分離槽内３の流れを整流すると共に、低速旋回液流によって発生する弱い遠心力で１次処理液よりも重い質量の異物を第２の分離槽の内周部へ緩やかに移動させつつ凝集させ、重力によって沈降分離させている。ここで、重力場における異物の分離速度はストークスの法則より（数２）式で求めることができる。
【００４６】
【数２】
2006289179.tif 000004
【００４７】
（数２）式において、ｖfは異物の分離速度、ρpは異物粒子の密度、ρfは液体の密度、Ｄpは異物粒子の直径（代表長さ）、ｇは重力加速度、μは液体の粘度である。
【００４８】
つまり、重力を使って排液から異物の分離を効率よく行うためには、異物粒子の直径（代表長さ）（Ｄp）を大きくしなければならない。そこで、第２の分離槽３では排液返送接続管Ｅに滞留時間調節弁１３を設け、滞留時間調節弁１３の開度を調節することにより、第２の分離槽３へと流入する１次処理液の流入速度を増減し、第２の分離槽内３の１次処理液の滞留時間を調節することで、１次処理液に含まれる異物の種類に応じた旋回流速の微調整が可能となり、効率よく異物粒子を凝集させて異物粒子の直径（Ｄp）を大きくし重力によって沈降分離させている。
【００４９】
一方、必要な２次処理液のみを第２の分離槽３から取り出し、分離した異物は第２の分離槽３の底部３２の排液返送接続管Ｅから排液貯留槽１へ還流させているが、分離した異物が少ない場合、この滞留時間調節弁１３を通常の運転時は閉じておき、メンテナンスを行う場合に開放し、第２の分離槽３に沈降分離した異物を排出することも可能である。
【００５０】
２次処理液導出管Ｄの導入口３４は第２の分離槽における旋回液流の中心軸もしくは中心軸近傍で、第２の分離槽３内の水面より下側で、上向きに開口しており、第２の分離槽３の水面に浮上した浮遊性の異物、底部３２に沈降した沈降性の異物、及び旋回流による慣性力で第２の分離槽３の内周へ分離された異物を導入することなく、２次処理液の排出が可能となっている。
【００５１】
また、底部分３２に凝集沈降した沈降性の異物は、排液返送接続管Ｅより排液貯留槽１へ返送することが可能となっている。ここで、第２の分離槽３の上部には、空気抜きバルブ１５を設け、第２の分離槽３内へ溜まった空気を外部へ排出するように構成することが好ましい。空気抜きバルブ１５を設けることで、第２の分離槽３に余分な圧力がかからず、胴部分３１の強度を低く抑えることができ、第２の分離槽３のコンパクト化と低コスト化を実現できる。
【００５２】
排液返送管Ｃには１次処理液の流量を調節する１次処理液流量調節弁１２が、２次処理液導出管Ｄには２次処理液流量計１６が設けられている。１次処理液流量調節弁１２の開度を調節することで、第１の分離槽２や第２の分離槽３へかかる圧力を調節することができ、その結果、２次処理液導出管Ｄや槽間接続管Ｂへと流出する１次処理液や２次処理液の流量を調節することができる。
【００５３】
すなわち、１次処理液の流量を増す場合は１次処理液流量調節弁１２を閉じ、第１の分離槽や第２の分離槽へかかる圧力を高める。一方、１次処理液の流量を減らす場合は１次処理液流量調節弁１２を開け、第１の分離槽や第２の分離槽へかかる圧力を減少させる。
【００５４】
このように、排液返送管Ｃに１次処理液流量調節弁１２を設けることで、２次処理液導出管Ｄや槽間接続管Ｂに異物が詰まった場合でも加圧量を増加することが可能となり、異物を押し流すことで配管の閉塞を防ぐことができる。また処理液流量の調節を流量の多い排液返送管Ｃで行うために、配管が細く、流量が少ない槽間接続管Ｂや２次処理液導出管Ｄで１次処理液の流量を調節する場合よりも１次処理液流量調節弁の閉塞を防止することができる。
【００５５】
第２の分離槽３の上部の液面レベル付近には、第２の分離槽３の上部の液面レベル付近から排液返送管Ｃ２へとつながった浮遊物返送管Ｆが設けられ、浮遊物返送管Ｆには浮遊物排出弁１４が設けられている。排液よりも軽く、遠心力や重力によって分離することのできない浮遊性の異物は浮遊物排出弁１４を開放することで、第２の分離槽３より排出することができる。
【００５６】
図２は本実施例による異物分離装置の平面図である。本図に示すように、第１の分離槽２の中心軸と第２の分離槽３の中心軸が一致するように第１の分離槽と第２の分離槽を結ぶ槽間接続管が設けられている。このように槽間接続管を配置することで、配管の長さを短くすることができ、異物分離装置全体をコンパクトに構成することができるとともに、配管の閉塞などの故障を最小限にすることもできる。
【００５７】
なお、上記実施例では駆動用のポンプとして排液貯留槽内に排液導入ポンプ２２を設けているが、排液取込み管Ａなどに駆動用ポンプを設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明による汚泥処理装置は、工場や、排水処理施設などから排出される様々な排液に対して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明による一実施例の異物分離装置を示す構成図
【図２】本発明による一実施例の異物分離装置を示す平面図
【符号の説明】
【００６０】
１    排液貯留槽
２    第１の分離槽
３    第２の分離槽
１１    排液導入ポンプ
１２    １次処理液流量調節弁
１３    滞留時間調節弁
１４    浮遊物排出弁
１５    空気抜きバルブ
１６    ２次処理液流量計
３１    胴部分
３２    底部分
３３    流出口
３４    導入口
Ａ    排液取込み管
Ｂ    槽間接続管
Ｃ    排液返送管
Ｄ    ２次処理液導出管
Ｅ    排液返送接続管
Ｆ    浮遊物返送管
【図１】
2006289179.tif 000005
【図２】
2006289179.tif 000006