(57)【要約】【課題】  設置面積の削減や処理時間の短縮が可能であると共に、安定した処理が可能な凝集分離装置を得る。【解決手段】  凝集分離装置は凝集分離タンク１を備えている。原水は混和タンク２から原水導入管３、高比重材添加設備４、原水導入管５を介して凝集分離タンク１に流入する。混和タンク２では原水に凝集剤６が混和する。さらに、原水導入管５に凝集助剤１０を注入する。凝集分離タンク１の内部には、被処理水を攪拌して水流を発生させる水流発生機１１と、側壁１ａと仕切板１３とによって形成した１対の集泥ボックス１４を対向する位置に設けてある。仕切板１３は上方に向かって内方に傾斜させてあり、その下端は側壁１ａの低部に接続し、その上端は凝集分離タンク１の側壁１ａから離してある。集泥ボックス１４は汚泥移送管１５、１８を介して分離器８に接続し、分離器８は汚泥から高比重材９を分離し、それを高比重材添加設備４に供給する。【選択図】        図１
2006095494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集剤が混和した原水が流入する凝集分離タンクと、該凝集分離タンク内に旋回流を発生させる水流発生機と、壁面と仕切板で区画された集泥ボックスと、凝集汚泥を移送する汚泥移送管とからなることを特徴とする凝集分離装置。
【請求項２】
前記凝集分離タンクには、高比重材が存在することを特徴とする請求項１に記載の凝集分離装置。
【請求項３】
前記汚泥移送管には、高比重材を分離して凝集分離タンクに循環する分離器が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の凝集分離装置。
【請求項４】
前記水流発生機は、軸流型撹拌羽根を備えた撹拌機であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の凝集分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水処理分野における凝集分離装置、特に凝集剤を使用した凝集分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の凝集分離装置は、懸濁物質等を含んだ被処理水（原水）が原水導入管を介して流入する凝集反応槽を備えている。この凝集反応槽に流入した被処理水には、凝集剤供給手段から凝集剤が添加され、また、添加物供給手段から砂等の不溶性添加物が供給されるようになっている。さらに、この凝集分離装置は、凝集反応槽から混合物を引き抜く混合物引抜手段、凝集反応槽からの流出水を固液分離する固液分離槽、この固液分離槽からの分離物を引き抜く分離物引抜手段としてのポンプ、返送管、添加物回収器を備えている。そして、添加物回収器はポンプから返送管を介して返送された分離物に含まれる添加物を分離回収し、その回収添加物を凝集反応槽に返送し且つ分離汚泥を系外に排出する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２６１１０号公報（第２頁右欄第１４−２６行、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の凝集分離装置では凝集剤と不溶性添加物の双方を凝集反応槽に添加しているが、それらの凝集剤と不溶性添加物のうちの凝集剤を凝集反応槽とは別に設けた混和槽において被処理水（原水）に混和する凝集分離装置も存在している。この種の装置では、混和槽において被処理水（原水）に凝集剤を混和することにより被処理水（原水）中の懸濁物質をフロック化し、凝集反応槽においてはフロック化した懸濁物質を不溶性添加物のまわりに凝集させて凝集汚泥を形成し、固液分離槽においては凝集反応槽からの凝集汚泥を重力によって沈殿させる。しかしながら、この種の従来の凝集分離装置では、特に固液分離槽に被処理水を長時間滞留させる必要があるため、処理時間が長くなるという問題がある。また、被処理水（原水）中の微細な懸濁物質を完全に除去することができないので、そのような微細な懸濁物質が処理水中に流出し、安定した処理水を得ることができないという問題がある。さらに、混和槽、凝集反応槽、および固液分離槽を別々に設置するので、広い敷地が必要となるばかりでなく、それらの運転管理が煩雑になるという問題がある。そして、老朽化が進行して更新の必要性が生じた場合に、設置スペースに余裕がないという問題がある。
【０００５】
この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、その目的は、設置スペースを削減することができると共に、運転管理が容易で安定した処理水質を得ることができる凝集分離装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る凝集分離装置は、凝集剤が混和した原水が流入する凝集分離タンクと、この凝集分離タンク内に旋回流を発生させる水流発生機と、壁面と仕切板で区画された集泥ボックスと、凝集汚泥を移送する汚泥移送管とからなることを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、凝集分離タンクに高比重材が存在する。汚泥移送管には高比重材を分離して凝集分離タンクに循環する分離器が設けられている。そして、水流発生機は軸流型撹拌羽根を備えた撹拌機である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、凝集分離タンク内に水流発生機と仕切板を設けることにより、フロックの界面を乱す密度流の影響を軽減することができ、旋回流およびフロック界面を全体にわたって容易に形成することができ、安定した処理水を得ることができる。そして、仕切板によって水平方向の流れと内方に向かう流れを効率的に安定して形成することができ、フロックや微細フロックを被処理水から短時間かつ効率的に分離することができる。
【０００９】
また、混合液（原水と凝集剤が混合した液）に凝集助剤を添加することにより、滞留時間を短縮させ、設置スペースを削減し、処理水量を増加させることができる。さらに、混合液（原水と凝集剤が混合した液）に高比重材を添加することにより、滞留時間を更に短縮させ、設置スペースを更に削減し、処理水量を更に増加させることができる。すなわち、原水に凝集剤、高比重材、および凝集助剤を添加することにより、凝集剤を添加して形成したフロックを高比重材や凝集助剤の効果によってより大きなフロックとして短時間かつ効率的に分離することができ、良質の処理水を安定して得ることができる。
【００１０】
このように、仕切板や高比重材によって固液分離を短時間で効率的に安定して行うことができるので、広い敷地を要する従来の固液分離槽などが不要になる上に、装置全体がコンパクト化し、建設コストが低減する。また、駆動する機械類が少ないため、電気代などのランニングコストが低減し、維持管理などの作業が大幅に軽減する。さらに、比重差による惰力を利用して固液分離するので、従来のように沈降速度の大きな凝集汚泥を形成する必要がなく、従来の固液分離槽などが必要となり、設置スペースに余裕が生じる。
【００１１】
そして、仕切板に移流口を設けることにより、凝集汚泥を集泥ボックスに確実に移流させることができる。また、仕切板にガイド板を設けることにより、効率的な凝集と固液分離を行わせることができる。さらに、分離器を設けることにより、高比重材を凝集汚泥から分離して再利用することができる。そして、水流発生機を軸流型攪拌羽根とすることにより、旋回流を効率よく発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における凝集分離装置を示すフロー図である。この凝集分離装置は凝集分離タンク１を備えている。原水は混和タンク２から原水導入管３、高比重材添加設備４、原水導入管５を介して凝集分離タンク１に流入させてある。混和タンク２は原水が流入する原水流入口２ａと、凝集剤６を注入するための凝集剤注入口２ｂを有している。混和タンク２は原水に或る程度の滞留時間の乱流状態を保ち、原水中の懸濁物質と凝集剤６を反応させてフロックを形成するものとしてある。高比重材添加設備４にはスクリーン７を設置してある。また、高比重材添加設備４には、その上方に設置した分離器８から凝集反応に寄与する高比重材９を添加するようにしてある。そして、高比重材添加設備４の下流の原水導入管５には、凝集助剤１０を凝集助剤注入口１０ａから注入するようにしてある。凝集助剤１０を添加することで、旋回流により効率よく高比重材９とフロックが接触して、重いフロックが形成されて固液分離が良好となる。
【００１３】
混和タンク２は原水と凝集剤６を迅速かつ効率的に混和するものとしてあるが、この混和タンク２の内部には乱流状態を形成するための図示しない攪拌機を設けるのも好ましい。高比重材添加設備４には、高比重材９を投入するための図示しない高比重材投入口を設けるのが好ましい。スクリーン７は、混合液（原水と凝集剤６が混合した液）から夾雑物を除去することにより、凝集分離タンク１における凝集効率を向上させ、かつ分離器８の閉塞を防止するために設置してある。スクリーン７の位置は、凝集分離タンク１の上流であれば限定するものではないが、分離器８の閉塞を防止するためには高比重材９を添加する位置の上流とするのが好ましく、混和タンク２の前段としても支障はない。云うまでもなく、混合液（原水と凝集剤６が混合した液）が夾雑物を含んでいない場合には、スクリーン７は設置する必要がない。
【００１４】
高比重材９と凝集助剤１０の添加位置は、高比重材９と凝集助剤１０が瞬時に反応してフロックの形成を促進する位置としてある。しかし、高比重材９は凝集分離タンク１の上流側で添加すればよく、凝集分離タンク１と混和タンク２の間で添加することが好ましい。凝集助剤注入口１０ａよりも上流とするのが好ましい。凝集助剤１０の添加位置は混合液が凝集分離タンク１に流入する前であればよいが、あるいは、凝集分離タンク１内の原水導入口５ａの付近で混合液を導入した直後に凝集助剤１０と十分に混合するようにしてもよい。
【００１５】
凝集分離タンク１の中央には、流入した混合液（原水と凝集剤６が混合した液）、つまり被処理水を攪拌して水流を発生させる水流発生機１１を設置してある。凝集分離タンク１の上部には、固液分離して得た処理水を集める集水器１２を設け、処理水は集水器１２から処理水導出口１２ａを介して系外に導出させるようにしてある。そして、凝集分離タンク１の内部には、１対の仕切板１３によってそれぞれ仕切った１対の集泥ボックス１４を対向するように設けてある。仕切板１３の下端は側壁（壁面）１ａの下部に接続し、その上端は側壁１ａから離し、上端の高さは側壁１ａの上下のほぼ中間に位置させてある。なお、原水導入管５の原水導入口５ａは、旋回流が生じる領域に配置することが望ましいので、この実施の形態１では仕切板１３の上端よりも低く位置させてある。
【００１６】
１対の集泥ボックス１４のうち、一方（図面に向かって右側）の集泥ボックス１４は上記分離器８に汚泥移送管１５を介して接続してあり、この汚泥移送管１５には集泥ボックス１４側から順次に開閉弁１６と移送ポンプ１７を配設してある。そして、他方（紙面に向かって左側）の集泥ボックス１４は汚泥移送管１８を介して上記汚泥移送管１５に接続してあり、この汚泥移送管１８にも集泥ボックス１４側から順次に開閉弁１６と移送ポンプ１７を配設してある。
【００１７】
凝集分離タンク１の平面形状は矩形とし、凝集分離タンク１の全体は直方体としてある。また、容積が同じで、高さが高い場合と低い場合を比較した場合に、それらの容積が同じであっても後者は旋回流を発生させるのに適さない。したがって、凝集分離タンク１の高さは横の長さ（直径、幅）よりも大きくするのが好ましい。すなわち、凝集分離タンク１の平面形状を矩形とする場合には、横の長さに対する高さの割合を１以上とするのが好ましい。しかし、凝集分離タンク１が横に長い場合でも、凝集分離タンク１の内部に仕切を配置することによって滑らかな旋回流を発生させることができる。同様な場合に、凝集分離タンク１の上部の径を下部の径よりも大きくすれば、凝集分離タンク１の上部における旋回流の上昇速度を下部よりも遅くすることができるので、汚泥界面を効果的に発生させることができる。
【００１８】
凝集剤６は、鉄系およびアルミ系で陽イオン価数の高い無機凝集剤としてある。この種の無機凝集剤には、例えばポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化第二鉄、硫酸第二鉄などを挙げることができる。しかし、フロックを良好に形成することができるのであれば、凝集剤６の種類は限定するものではない。
【００１９】
分離器８は、汚泥移送管１５から流入した凝集汚泥から高比重材９を分離し、この高比重材９を循環させて再利用するものとし、この実施の形態１では湿式液体サイクロンとしてある。分離器８は、分離して得た高比重材９を高比重材添加設備４に供給し、残った汚泥を系外に排出するようにしてある。この場合に、移送ポンプ１７に耐摩耗性のものを用いれば、分離器８では凝集汚泥から高比重材９を数秒間で分離することができる。なお、高比重材９は凝集分離タンク１に直接供給することも可能である。云うまでもなく、高比重材９を再利用しない場合には、高比重材９は汚泥と共に系外へ排出すればよい。云うまでもなく、高比重材９を再利用しない場合には、高比重材９は汚泥と共に系外へ排出すればよい。
【００２０】
高比重材９は比重が１以上である物質、例えば微粒砂を用いることができる。最も好ましい微粒砂は、比重が２．６、均等係数が１．７、そして有効径が１００μｍ程度のものである。高比重材９には、微粒砂に近似する比重２〜８の有機系や無機系の物質や、この物質と微粒砂との混合物も用いることができる。この種の高比重材９としては、ガーネット、鉄粉、スパーアッシュ（東京都製）、酸化ジルコニウム、アンスラサイトなどがある。なお、凝集助剤１０には高分子凝集剤、例えばアニオン系やノニオン系などを用いることができる。
【００２１】
水流発生機１１は、その攪拌に伴う剪断力によってフロックを破壊することなく乱流域を形成し、高比重材９などとマイクロフロックを接触させて大きな重いフロックを形成する手段としてある。この実施の形態１における水流発生機１１は、軸流型の攪拌羽根１１ａを備えた攪拌機としてあり、攪拌羽根１１ａから鉛直上方に延在する駆動軸１１ｂと、この駆動軸１１ｂを回転駆動するモータ１１ｃを備えている。なお、後述するが、設置の状況によっては、駆動軸１１ｂは横方向に延在させることもできる。水流発生機１１には、軸流型の攪拌羽根１１ａを備えた攪拌機ばかりでなく、水流を噴射するサーキュレータや、ポンプ、ファン、エジェクターなども用いることができる。また、水流発生機１１の回転は可変式とするのが好ましいが、凝集分離装置の運転条件によっては可変式でなくてもよい場合がある。いずれにしても、特に原水中に含まれる懸濁物質（粒子、フロック）や形成される凝集汚泥を破壊することなく旋回流を良好に形成するのであれば、水流発生機１１は上記の装置に限定するものではない。旋回流の流れとしては、水流発生機１１からの水流が、凝集分離タンク１の底面に当たり、方向を変え、仕切板１３に沿って上昇流となり、仕切板１３の傾斜角度によって水平方向に水流が変わり、さらに、中心に向かい、下方への流れと変化する。
【００２２】
集水器１２は、この実施の形態１では凝集分離タンク１から越流した処理水を導入し、処理水中のフロックを除去するものとしてある。そして、処理水は処理水導出口１２ａから系外に移送するようにしてある。この集水器１２はろ過機を備えることができ、ろ過機は回転円盤型とすることができる。また、集水器１２には、ろ材を備えたろ過器、および分離膜やろ布を備えた膜ろ過器を用いることができる。さらに、処理水の性状に適したトラフ、例えば水没型のトラフとすることができる。これらの集水器やトラフについては後で改めて説明する。
【００２３】
仕切板１３は、水流発生機１１からの水流を旋回流とさせると共にフロックを効率よく固液分離させて濃縮するものとしてある。凝集分離タンク１の底壁１ｂに対する仕切板１３の角度は４５〜９０°とすることができるが、６０°以上とするのが好ましい。集泥ボックス１４は、水流発生機１１の攪拌作用の影響を排除するもの、すなわち、旋回流の動きを静止させる部分を形成するものとしてある。集泥ボックス１４では、高比重材９を循環利用するための循環率を低減する目的、および分離器８において系外に排除する汚泥の量を低減する目的から、凝集汚泥を濃縮するようにしてある。集泥ボックス１４における汚泥の濃度は、７〜１４％程度に調整するのが装置の運転上から合理的である。なお、仕切板１３は凝集分離タンク１の底壁１ｂから延在させることが可能であり、仕切板１３の先端は湾曲させることができる。このように、仕切板１３は旋回流を発生させてフロックを効率よく沈降濃縮させるのであれば、その形状を限定するものではない。
【００２４】
汚泥移送管１５、１８は、開閉弁１６と移送ポンプ１７によって集泥ボックス１４から凝集汚泥を引き抜くようにしてある。これらの汚泥移送管１５、１８には、排水処理において通常用いている汚泥処理系統の配管、例えばＳＧＰ管やＳＵＳ管を用いることができる。また、場合によっては汚泥移送管１５、１８に塩化ビニル管を用いることも可能であるが、高比重材９を移送する汚泥移送管１５、１８は耐摩耗性のライニング管とするのが好ましい。
【００２５】
ここで、高比重材９は流入水（原水）に対して一定の濃度で添加する必要がある。流入水量に対する添加濃度を３，０００〜５，０００ｍｇ／Ｌとするのが好ましい。しかし、添加濃度は水の粘度など水質や性状によって変化させることができる。分離器８から高比重材添加設備４に添加する高比重材９の量は移送ポンプ１７による凝集汚泥の引抜量によって制御するようにしてある。また、凝集分離タンク１に流入する原水の量に対する凝集汚泥の引抜量を３〜１０％程度に確保し、凝集分離タンク１内のフロックの濃度を０．５〜３％程度に維持するようにしてある。このため、開閉弁１６と移送ポンプ１７を用いて凝集分離タンク１から一定量の凝集汚泥を一定時間だけ引き抜き、汚泥移送管１５を介して分離器８に移送するようにしてある。
【００２６】
次に、この実施の形態１における凝集分離装置の作用を説明する。混和タンク２に流入した原水に凝集剤６が凝集剤注入口２ｂから混和すると、原水中の懸濁物質が凝集剤６に反応してフロック化する。このようにフロック化した混合液（原水と凝集剤６が混合した液）は原水導入管３を通って高比重材添加設備４に流入する。この際に、スクリーン７が混合液（原水と凝集剤６が混合した液）中の夾雑物を除去する。高比重材添加設備４では、分離器８から高比重材９が混合液（原水と凝集剤６が混合した液）に混和する。そして、高比重材９を含んだ混合液（原水と凝集剤６が混合した液）は原水導入管５を流れ、その間にその混合液（原水と凝集剤６が混合した液）に凝集助剤１０が凝集助剤注入口１０ａから混和する。
【００２７】
高比重材９と凝集助剤１０を含んだ混合液（原水と凝集剤６が混合した液）は、原水導入口５ａから凝集分離タンク１内に流入して被処理水となる。凝集分離タンク１内では、水流発生機１１が作動し、被処理水に旋回流を発生させる。これにより、被処理水中の懸濁物質などが高比重材９と凝集助剤１０に反応し、フロックが効率よく発生する。このフロックは高比重材９と一体となって見かけの比重が高くなる。つまり、被処理水の上昇流速に対してより速く凝集分離タンク１内を旋回しながら沈降して汚泥界面ができる。このフロックは集泥ボックス１４内に沈降し、上部の処理水は集水器１２に越流する。集泥ボックス１４は、水流発生機１１の攪拌作用の影響を排除し、旋回流の動きを静止させ、凝集汚泥を濃縮する。このように、凝集分離タンク１内では、フロックの形成と固液分離が同時に進行する。
【００２８】
この間に、凝集分離タンク１内の粒子（フロック）濃度が上昇すれば汚泥界面が上昇するので、凝集汚泥を開閉弁１６や移送ポンプ１７によって汚泥移送管１５、１８に引き抜く。すなわち、凝集分離タンク１内の原水に対する高比重材９の濃度を一定にするため、開閉弁１６と移送ポンプ１７によって凝集分離タンク１内から余剰なフロックを凝集汚泥として引き抜き、凝集分離タンク１内のフロックの量をバランスさせる。そして、分離器８は凝集汚泥から高比重材９を分離し、この分離した高比重材９を高比重材添加設備４に戻す。また、分離器８では汚泥を系外に排出し、凝集分離タンク１内のフロックの量をバランスさせるだけでなく、フロックが処理水側へ流出することを防止し、処理水が悪化することを防止する。
【００２９】
このように、実施の形態１における凝集分離装置では、凝集分離タンク１内に水流発生機１１と仕切板１３を設けたので、フロックの界面を乱す密度流の影響を軽減することができ、旋回流およびフロック界面を全体にわたって容易に形成することができ、安定した処理水を得ることができる。また、仕切板１３によって水平方向の流れと内方に向かう流れを効率的に安定して形成することができ、フロックを被処理水から短時間で効率的に分離することができる。さらに、分離器８を設けることにより、高比重材９を凝集汚泥から分離して再利用することができる。そして、水流発生機１１は軸流型の攪拌羽根１１ａを備えているので、旋回流を効率よく発生させることができる。
【００３０】
また、混合液（原水と凝集剤６が混合した液）に凝集助剤１０を添加することにより、滞留時間を短縮させ、設置スペースを削減し、処理水量を増加させることができる。また、混合液（原水と凝集剤６が混合した液）に高比重材９を添加することにより、滞留時間を更に短縮させ、設置スペースを更に削減し、処理水量を更に増加させることができる。このように、原水に凝集剤６、高比重材９、および凝集助剤１０を添加することにより、凝集剤６を添加して形成したフロックを高比重材９や凝集助剤１０の効果によってより大きなフロックとして短時間で効率的に分離することができ、良質の処理水を安定して得ることができる。
【００３１】
さらに、高比重材９や仕切板１３によって固液分離を短時間で効率的に安定して行うことができるので、広い敷地を要する固液分離槽や沈殿池などが不要になる上に、装置全体がコンパクト化し、建設コストが低減する。また、駆動する機械類が少ないため、電気代などのランニングコストが低減し、維持管理などの作業が大幅に軽減する。そして、比重差による惰力を利用して固液分離するので、従来のように沈降速度の大きい凝集汚泥を形成する必要がなく、従来の固液分離槽や沈殿池が不要となり、設置スペースに余裕が生じる。
【００３２】
実施の形態２．
図２は、この発明を実施するための実施の形態２における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態２における凝集分離装置では、実施の形態１における仕切板１３よりも長い仕切板２１によって集泥ボックス２２を形成し、その仕切板２１の上端は水面の上に突出させてある。仕切板２１には、凝集汚泥を集泥ボックス２２に移流させるための移流口２３を設けてある。移流口２３は矩形または円形の抜き穴とし、実施の形態１における仕切板１３の上端に相当する位置、すなわち、汚泥界面付近に設けるのが好ましい。しかし、移流口２３は凝集汚泥を集泥ボックス２２に効率よく移流させるのであれば、その形状や位置を限定するものではない。この実施の形態２における凝集分離装置では、実施の形態１と同様な効果を得ることができるばかりでなく、移流口２３によって凝集汚泥を集泥ボックス２２内に確実に移流させることができる。
【００３３】
実施の形態３．
図３は、この発明を実施するための実施の形態３における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態３における凝集分離装置では、下側の仕切板３１と上側の仕切板３２によって集泥ボックス３３を形成してある。下側の仕切板３１は実施の形態１における仕切板１３と同様に配置してある。上側の仕切板３２は、その下端を下側の仕切板３１の上端よりも若干下方に位置させ、かつ下側の仕切板３１から所定の隙間だけ内側にずらして移流口３４を形成してある。そして、上側の仕切板３２は下側の仕切板３１の上方にそれと平行に延在させ、上側の仕切板３２の上端は水面の上に突出させてある。この実施の形態３における凝集分離装置では、凝集汚泥が移流口３４を通って集泥ボックス３３に移流し、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。
【００３４】
実施の形態４．
図４は、この発明を実施するための実施の形態４における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態４における凝集分離装置では、実施の形態１における凝集分離タンク１に実施の形態２の仕切板２１、集泥ボックス２２、および移流口２３と同様な仕切板４１、集泥ボックス４２、および移流口４３を設けてある。その上に、多孔性部材４４を被処理水の汚泥界面より上方の位置に水平に設置してあると共に、ガイド板４５を仕切板４１の内面に内方に向けて水平に固定してある。
【００３５】
多孔性部材４４は、図５に示すように多数の開口４４ａを有する平坦な板としてある。この多孔性部材４４は、汚泥界面より上方の位置でその両端を仕切板４１に接続してある。これにより、実施の形態２より更に汚泥界面を安定して形成し、凝集汚泥を上方に流出させず、安定した良好な処理水を得ることができる。この種の多孔性部材４４には、パンチングメタル、網、整流板、傾斜板、傾斜管、スリット、ハニコム材などを用いることができる。しかし、多孔性部材４４は、その上方に整流域を形成することができるのであれば、その材料を限定するものではない。
【００３６】
ガイド板４５は旋回流を助勢（整流）するもの、すなわち、仕切板４１に沿って上昇してきた上昇流をバッフル効果によって水平流（例えば、向心流）に滑らかに変化させ、フロックの分離を促進するものとしてある。凝集分離タンク１の平面形状は矩形であるので、平坦なガイド板４５を多孔性部材４４の近傍に水平方向に向けて配置するのが好ましい。しかし、ガイド板４５は旋回流を整流してフロックの分離を促進するのであれば、その形状、長さ、および位置を限定するものではない。この実施の形態４における凝集分離装置では、実施の形態１と同様な効果を得ることができるばかりでなく、ガイド板４５によって効率的な凝集と固液分離を行わせることができ、被処理水の滞留時間を短縮することができる。
【００３７】
実施の形態５．
図６は、この発明を実施するための実施の形態５における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態５では、実施の形態１と同様に凝集分離タンク１に仕切板１３と集泥ボックス１４を設けてある上に、実施の形態４における多孔性部材４４とは異なる構成の多孔性部材４４Ａを配置してある。図７にも示すように、多孔性部材４４Ａは複数の細長い板、つまり整流板４４ｂで構成してある。全ての整流板４４ｂは、水平な平面内で水平方向に等間隔で配置し、各整流板４４ｂは鉛直方向から同じ方向に同じ角度で傾斜させてある。このような多孔性部材４４Ａは、汚泥界面を覆うような位置で各整流板４４ｂの短手の両端を凝集分離タンク１に固定してある。この実施の形態５では、実施の形態１と同様な効果を得ることができるばかりでなく、フロックの分離を効率よく促進させることができ、被処理水の滞留時間を短縮することができる。
【００３８】
実施の形態６．
図８は、この発明を実施するための実施の形態６における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態６でも、実施の形態１と同様に凝集分離タンク１に仕切板１３と集泥ボックス１４を設けてある上に、山型の多孔性部材４４Ｂを配置してある。この多孔性部材４４Ｂは、実施の形態５と同様に複数の細長い整流板４４ｃで構成してある反面、これらの整流板４４ｃは水流発生機１１の駆動軸１１ｂに対して左右対称に配置してある。すなわち、複数の整流板４４ｃは、内側に向かって順次に高くなるように等間隔で配置してあると共に、鉛直方向に関して駆動軸１１ｂ側に同じ角度で傾斜させてある。このような多孔性部材４４Ｂは、汚泥界面を覆うような位置で各整流板４４ｃの短手の両端を凝集分離タンク１に固定してある。この実施の形態６でも、実施の形態１と同様な効果を得ることができるばかりでなく、フロックの分離を効率よく促進させることができ、被処理水の滞留時間を短縮することができる。
【００３９】
実施の形態７．
図９は、この発明を実施するための実施の形態７における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態７でも、実施の形態１と同様に凝集分離タンク１に仕切板１３と集泥ボックス１４を設けてある上に、多数の開口４４ａを有する山型の多孔性部材４４Ｃを配置してある。すなわち、多孔性部材４４Ｃは水流発生機１１の駆動軸１１ｂに対して左右対称とし、水流発生機１１の駆動軸１１ｂの所で最も高くなるような形としてある。この多孔性部材４４Ｃは、汚泥界面を覆うような位置でその長手方向の両端を仕切板１３に接続してある。この実施の形態７でも、実施の形態１と同様な効果を得ることができるばかりでなく、フロックの分離を効率よく促進させることができ、被処理水の滞留時間を短縮することができる。
【００４０】
実施の形態８．
図１０は、この発明を実施するための実施の形態８における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態８では、実施の形態２と同様に凝集分離タンク１に仕切板２１、集泥ボックス２２、および移流口２３を設けてある上に、山型の整流板４４Ｄを中央に設けてある。この整流板４４Ｄは１対の傾斜板４４ｄを備え、傾斜板４４ｄの上端は水流発生機１１の駆動軸１１ｂの所に位置させ、傾斜板４４ｄの下端は仕切板４１から離し、傾斜板４４ｄの短手の両端は凝集分離タンク１に固定してある。この実施の形態８における凝集分離装置でも、実施の形態１と同様な効果を得ることができるばかりでなく、フロックの分離を効率よく促進させることができ、かつ整流板４４Ｄによって汚泥の上方への流出を規制することができる。
【００４１】
実施の形態９．
図１１は、この発明を実施するための実施の形態９における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態９では、実施の形態１と同様に凝集分離タンク１に仕切板１３と集泥ボックス１４を設けてある上に、山型の整流板４４Ｅを配置してある。この整流板４４Ｅは１対の傾斜板４４ｅを備え、傾斜板４４ｅの上端は水流発生機１１の駆動軸１１ｂの所に位置させ、傾斜板４４ｅの下端は仕切板１３から離してある。そして、傾斜板４４ｅの下端からは鉛直板４４ｆを鉛直下方に延在させてある。これらの傾斜板４４ｅと鉛直板４４ｆの短手の両端は凝集分離タンク１に固定してある。この実施の形態９における凝集分離装置でも、実施の形態１と同様な効果を得ることができるばかりでなく、フロックの分離を効率よく促進させることができ、かつ整流板Ｅによって汚泥の上方への流出を規制することができる。
【００４２】
実施の形態１０．
図１２は、この発明を実施するための実施の形態１０における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態１０における凝集分離装置では、実施の形態４と同様に凝集分離タンク１に仕切板４１、集泥ボックス４２、移流口４３、多孔性部材４４、およびガイド板４５を設けてある。その上に、実施の形態１におけるサイクロンからなる分離器８は、凝集汚泥を比重差によって分離する分離器８Ａに代えてある。この分離器８Ａは汚泥移送管１５からの凝集汚泥を上部から流入させる大気開放型のタンク８ａを備え、このタンク８ａ内で沈降した高比重材９は高比重材供給管８ｂを介して高比重材添加設備４に供給するようにしてある。なお、この高比重材供給管８ｂは、高比重材９を移送することが可能なその他の手段、例えばポンプやベルトコンベアなどとすることができる。
【００４３】
この実施の形態１０における凝集分離装置では、凝集汚泥が集泥ボックス４２から汚泥移送管１５、１８を介して分離器８Ａのタンク８ａに流入し、このタンク８ａでは凝集汚泥のうちの比較的重い高比重材９が重力による下向流によって沈降分離し、比較的軽い汚泥が上向流によってタンク８ａの上部から溢出する。そして、タンク８ａ内で沈降分離した高比重材９は高比重材供給管８ｂを介して高比重材添加設備４に流れる。この実施の形態１０における分離器８Ａでは、高比重材９の沈降速度が７０ｍ／ｈ程度、そして汚泥の沈降速度が３〜４ｍ／ｈ程度となり、高比重材９の沈降速度が汚泥の沈降速度と比べて極めて大きくなるので、高比重材９を５分程度の短時間で重力沈降させて分離することができる。
【００４４】
実施の形態１１．
図１３は、この発明を実施するための実施の形態１１における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態１１では、実施の形態１における混和タンク２の代りにラインミキサー２Ａを設けてある。このラインミキサー２Ａは、特に内部に渦流を発生させて混合撹拌を促進する簡素な構造のスタティック・ミキサーとするのが好ましい。この種のスタティック・ミキサーとして、例えば日本インカ株式会社製のウエストフォール・インカ（WESTFALL-INKA）・スタティック・インジェクション・ミキサー・モデル２８００を挙げることができる。この実施の形態１１における凝集分離装置でも、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。
【００４５】
実施の形態１２．
図１４は、この発明を実施するための実施の形態１２における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態１２では、実施の形態１における集水器１２の代りに、ろ過機を備えた集水器１２Ａを凝集分離タンク１の内部に設けてある。この集水器１２Ａに用いるろ過機は回転円盤型とすることができる。この実施の形態１２における凝集分離装置でも、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。
【００４６】
実施の形態１３．
図１５は、この発明を実施するための実施の形態１３における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態１３では、実施の形態１における集水器１２の代りに、ろ過機を備えた集水器１２Ａを凝集分離タンク１の外部に設けてある。この集水器１２Ａに用いるろ過機も回転円盤型とすることができる。この実施の形態１３における凝集分離装置でも、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。
【００４７】
実施の形態１４．
図１６は、この発明を実施するための実施の形態１４における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。実施の形態１においては１対の仕切板１３と１対の集泥ボックス１４を対向するように設けたが、この実施の形態１４では凝集分離タンク１の片側のみに仕切板５１、集泥ボックス５２、および移流口５３を設けてある。すなわち、凝集分離タンク１の一方の側壁１ａの上下のほぼ中間から傾斜壁１ｃを上方外側に向けて延在させ、その傾斜壁１ｃの上端から鉛直壁１ｄを鉛直方向に向けて延在させてある。傾斜壁１ｃの上端は凝集分離タンク１の上端に至るほぼ半分の高さまで延在させ、鉛直壁１ｄの上端は凝集分離タンク１の他方の側壁１ａの上端と同じ高さに位置させてある。したがって、集水器１２は鉛直壁１ｄの上端まで延在させてある。そして、傾斜壁１ｃと鉛直壁１ｄに対向する側壁１ａの部分を仕切板５１とし、この仕切板５１の上下のほぼ中間に移流口５３を設けてある。この実施の形態１４における凝集分離装置では実施の形態１と同様な効果を得ることができ、その上に左右方向の設置スペースを削減することができる。
【００４８】
実施の形態１５．
図１７は、この発明を実施するための実施の形態１５における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態１５では、基本的に実施の形態１４と同様な構成としてあるが、仕切板５１Ａの高さを実施の形態１４における仕切板５１のほぼ半分とし、実施の形態１４における移流口５３は省いてある。この実施の形態１５における凝集分離装置でも実施の形態１と同様な効果を得ることができ、その上に左右方向の設置スペースを削減することができる。
【００４９】
実施の形態１６．
図１８は、この発明を実施するための実施の形態１６における凝集分離装置を示す要部フロー図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態１６では、実施の形態４と同様に凝集分離タンク１に仕切板４１、集泥ボックス４２、移流口４３、多孔性部材４４、およびガイド板４５を設けてあるが、水流発生機１１は水平方向に向けて設けてある。すなわち、水流発生機１１の駆動軸１１ｂを凝集分離タンク１の側壁１ａと仕切板４１を貫通させ、攪拌羽根１１ａを仕切板４１の内側に位置させ、モータ１１ｃを側壁１ａの外側に位置させてある。この実施の形態１６における凝集分離装置では、実施の形態４と同様な効果を得ることができるばかりでなく、上下方向の設置スペースを削減することができる。
【００５０】
以上、実施の形態１〜１６では、凝集分離タンク１の平面形状を矩形としたが、平面多角形とすることも可能である。平面多角形とする場合には、角数が偶数で対称形であるのが好ましい。また、設置条件や費用を考慮しないのであれば、凝集分離タンク１の平面形状を円形とすることも可能である。さらに、実施の形態１〜１６では、単独の凝集分離タンク１を設置することについて説明したが、複数の凝集分離タンク１を設置することも可能である。例えば複数の凝集分離タンク１を蜂の巣様に設置することにより、独立した反応や流入変動がある場合に対処することができる。
【００５１】
また、実施の形態１〜１６ではサイクロンからなる分離器８、または重力を利用した分離器８Ａのような分級槽を用いたが、高比重材９と汚泥を分離することができるのであれば、それ以外の装置も用いることができる。例えば、高比重材９に付着している汚泥を攪拌、混合、または落下させることによって高比重材９から剥して沈殿させる分級槽を用いることもできる。
【００５２】
また、上述の実施の形態１〜１６において集水器１２に水没型のトラフを用いる場合には、図１９に示すような三角管６１ａの上部に開口６１ｂを長手方向に長く設けたトラフ６１や、図２０に示すような円管６２ａの上部に開口６２ｂを長手方向に長く設けたトラフ６２や、図２１に示すような円管６３ａの上部に多数の小穴６３ｂを長手方向に一列に設けたトラフ６３を用いることができる。また、図２２に示すような複数の三角形のトラフ６４を組み合わせた構造とすることもできる。あるいは、水没型ではないが、図２３に示すような斜面６５ａを有するトラフ６５を用いることができる。さらに、集水器１２には、図２４に示すように鉛直面６６ａを有する箱体６６ｂにろ材６６ｃや図示しない整流板などを組み合わせた集水器１２Ｂ、または図２５に示すような斜面６７ａを有する箱体６７ｂにろ材６７ｃを組み合わせた集水器１２Ｃを用いることができる。
【００５３】
さらに、実施の形態１〜１６では、集泥ボックス１４、２２、３３、４２、５２を凝集分離タンク１の対向する側壁１ａの双方または一方に設けることについて説明したが、図２６に示すように凝集分離タンク１の４つの側壁１ａに対して４枚の仕切板７１を四角錐台形状に設けることも可能である。また、図２７に示すように凝集分離タンク１の４つの隅部に上方に向かって内側に傾斜する仕切板７２をそれぞれ設けることも可能である。さらに、図２８に示すように平面円形の凝集分離タンク１Ａを用いる場合には、その内部に円錐台形状の仕切板７３を設ければよい。そして、フロックの固液分離を促進するために、図２９に示すように凝集分離タンク１Ｂの隅部や水流発生機１１の下方にハンチ７４を設けることもできる。また、図３０に示すように凝集分離タンク１Ｃに図２９と同様なハンチ７４を設けると共に凝集分離タンク１Ｃの側壁１ａの上部を外側に傾斜させれば、旋回流の上方における上昇速度を下方よりも遅くすることで、汚泥界面が効率よくできる。そして、図３１に示すように平面円形または楕円形の凝集分離タンク１Ｄに示すようにホッパ型として底壁１ｂの隅部に比較的大きな傾斜壁７５を設けることで、集泥ボックス１４内の汚泥の沈降を良好にすると共に、旋回流が効率よく起きるようにすることが可能である。
【実施例１】
【００５４】
図１に示す実施の形態１における凝集分離装置を用いて実施した。実施条件として、原水は下水処理場の最初沈殿池の流入水とし、凝集剤（無機凝集剤）６はＰＡＣを原水に対し添加率１０ｍｇ／Ｌ（Ａｌ２Ｏ３換算）で添加し、高比重材９は砂を原水に対し濃度３，０００ｍｇ／Ｌとなるように加え、凝集助剤１０としては高分子凝集剤を原水に対し濃度１ｍｇ／Ｌとなるように添加した。凝集分離タンク１は、縦および横の長さがそれぞれ１．４５ｍで水深が３．２ｍ（容積が６．７ｍ３）の角槽とした。そして、仕切板１３の傾斜角度は６０°とし、仕切板１３の高さは水深の半分とし、仕切板１３の全体を水中に位置させた。この条件に基づいた流入水量、装置滞留時間、原水ＳＳ、処理水ＳＳ、ＳＳ除去率、汚泥濃度、および汚泥引抜量の間の関係について表１に示すような実施結果を得た。この表１から分かるように、装置滞留時間３０分でＳＳ除去率８０％以上となり、良好な水質の処理水を得ることができた。なお、汚泥引抜量は流入水量に対して１０％であった。
【００５５】
【表１】
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【実施例２】
【００５６】
図２に示す実施の形態２における凝集分離装置を用いて実施した。実施条件は実施例１と同様とした。この条件に基づいた流入水量、装置滞留時間、原水ＳＳ、処理水ＳＳ、ＳＳ除去率、汚泥濃度、および汚泥引抜量の間の関係について表２に示すような実施結果を得た。この表２から分かるように、装置滞留時間３０分でＳＳ除去率８０％以上となり、良好な水質の処理水を得ることができた。このように、移流口２３を設けたことにより、フロックの濃縮効率を向上させることができた。汚泥引抜量は流入水量に対して８％であった。なお、図３に示す実施の形態３における凝集分離装置でもほぼ同様な結果を得た。
【００５７】
【表２】
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【実施例３】
【００５８】
図４に示す実施の形態４における凝集分離装置を用いて実施した。実施条件は実施例１と同様とした。ただし、図４に示す実施の形態４における凝集分離装置では、多孔性部材４４として仕切板４１の上部につないだパンチングメタルを用い、ガイド板４５は水平に設けた。この条件に基づいた流入水量、装置滞留時間、原水ＳＳ、処理水ＳＳ、ＳＳ除去率、汚泥濃度、および汚泥引抜量の間の関係について表３に示すような実施結果を得た。この表３から分かるように、装置滞留時間５分でＳＳ除去率８０％以上となり、良好な水質の処理水を得ることができた。ＳＳ除去率８０%以上の滞留時間が短縮したのは、ガイド板４５を設けたことにより、凝集を効率よく促進することができ、凝集汚泥を短時間で形成することができたことによる。汚泥引抜量は流入水量に対して６％であった。なお、図６に示す実施の形態５における凝集分離装置、図８に示す実施の形態６における凝集分離装置、および図９に示す実施の形態７における凝集分離装置でもほぼ同様な結果を得た。
【００５９】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施の形態１による凝集分離装置のフロー図である。
【図２】この発明の実施の形態２による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図３】この発明の実施の形態３による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図４】この発明の実施の形態４による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図５】この発明の実施の形態４における多孔性部材の平面図である。
【図６】この発明の実施の形態５による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図７】この発明の実施の形態５における多孔性部材の平面図である。
【図８】この発明の実施の形態６による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図９】この発明の実施の形態７による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図１０】この発明の実施の形態８による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図１１】この発明の実施の形態９による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図１２】この発明の実施の形態１０による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図１３】この発明の実施の形態１１による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図１４】この発明の実施の形態１２による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図１５】この発明の実施の形態１３による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図１６】この発明の実施の形態１４による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図１７】この発明の実施の形態１５による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図１８】この発明の実施の形態１６による凝集分離装置の要部フロー図である。
【図１９】集水器に用いるトラフを示す斜視図である。
【図２０】集水器に用いるトラフを示す斜視図である。
【図２１】集水器に用いるトラフを示す斜視図である。
【図２２】集水器に用いるトラフを示す部分断面図である。
【図２３】集水器に用いるトラフを示す部分断面図である。
【図２４】ろ材を用いた集水器を示す部分断面図である。
【図２５】ろ材を用いた集水器を示す部分断面図である。
【図２６】矩形の凝集分離タンクと四角錐台形状の仕切板を示す平面図である。
【図２７】四隅に仕切板を有する凝集分離タンクの平面図である。
【図２８】円形の凝集分離タンクと円錐台形状の仕切板を示す斜視図である。
【図２９】底部の四隅にハンチを有する凝集分離タンクの断面図である。
【図３０】傾斜した側壁を有する凝集分離タンクの断面図である。
【図３１】ホッパ型の凝集分離タンクの断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１、１Ａ〜１Ｄ  凝集分離タンク
２  混和タンク
２Ａ  ラインミキサー
４  高比重材添加設備
３、５  原水導入管
６  凝集剤
７  スクリーン
８、８Ａ  分離器
９  高比重材
１０  凝集助剤
１１  水流発生機
１１ａ  攪拌羽根
１２、１２Ａ〜１２Ｃ、６１〜６５  集水器
１３、２１、３１、３２、４１、５１、５１Ａ、７１、７２、７３  仕切板
１４、２２、３３、４２、５２  集泥ボックス
１５、１８  汚泥移送管
２３、３４、４３、５３  移流口
４４、４４Ａ〜４４Ｃ  多孔性部材
４４Ｄ、４４Ｅ  整流板
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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