(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮上槽と、
該浮上槽内に微細気泡を含む原水を供給する供給手段と、
該浮上槽内の下部に設けられた、複数の集水口を有する集水部材と、
該集水部材に連なる処理水取出管と
を備えた浮上分離装置において、
少なくとも一部の集水口は、それよりも該処理水取出管までの距離が小さい集水口よりも口径が大きく、
前記供給手段は、前記浮上槽の中心部に立設されたフィードウェル、及び該フィードウェルの上側に設けられ、該フィードウェルの中心に向かって凸となる円錐形の凸部を有するトップ部材を備え、
前記集水部材は、前記浮上槽の槽壁に沿って延在した環状体の集水管であり、該環状体の直径は該浮上槽の直径の６０〜９５％である浮上分離装置であって、
複数の処理水取出管が前記集水管に接続され、
該集水管は辺数が６〜１０の多角形をなし、
該複数の処理水取出管は前記浮上槽の周方向に均等に配置され、
処理水取出管からの処理水流出量で内分した位置における集水口の口径が最も大きいことを特徴とする浮上分離装置。
【請求項２】
請求項１において、前記集水口は、集水管の下面に設けられており、集水管の浮上槽の水面からの深さは、浮上槽の平均水深の１０〜４０％であることを特徴とする浮上分離装置。
【請求項３】
請求項２において、集水管の下側に沿って移動する可動体が設けられていることを特徴とする浮上分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は懸濁物質（ＳＳ）を含んだ水から該ＳＳを浮上分離するための浮上分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
浮上槽の中央部に立設されたガイド筒（フィードウェル）の上部から浮上槽内に微細気泡を含んだ原水を供給し、浮上槽内の下部に配置された集水管内に処理水を流入させて、槽外に取り出すようにした浮上分離装置が特開２０１０−５５２０（特許文献１）に記載されている。
【０００３】
この特許文献１の図１〜３では、集水管は同心円状に多重に設置されており、各集水管の下面に多数の集水口が設けられている。処理水取出管は、浮上槽の半径方向に延設され、各集水管に連通している。
【０００４】
この特許文献１の００５４段落には、集水口の直径は１０ｍｍであると記載されている。このように、各集水口の口径を均等にした場合、処理水取出管に近い集水口からの流入水量が大きくなり、浮上槽内の下降流速に偏り（偏流）が発生してしまうことがある。すると、この集水口から、浮上分離したいＳＳ（フロック）、浮遊汚泥、槽底に沈降した汚泥や沈降しつつある汚泥が集水管内に取り込まれ易くなり、処理水の水質（汚泥の分離効果）が悪化するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は浮上槽内の下降流速を均一化させるため、集水部材の各集水口からの流入水量の差異を少なくし、効率よく浮上分離処理を行うことができる浮上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】
本発明（請求項１）の浮上分離装置は、浮上槽と、該浮上槽内に微細気泡を含む原水を供給する供給手段と、該浮上槽内の下部に設けられた、複数の集水口を有する集水部材と、該集水部材に連なる処理水取出管とを備えた浮上分離装置において、少なくとも一部の集水口は、それよりも該処理水取出管までの距離が小さい集水口よりも口径が大きく、前記供給手段は、前記浮上槽の中心部に立設されたフィードウェル、及び該フィードウェルの上側に設けられ、該フィードウェルの中心に向かって凸となる円錐形の凸部を有するトップ部材を備え、前記集水部材は、前記浮上槽の槽壁に沿って延在した環状体の集水管であり、該環状体の直径は該浮上槽の直径の６０〜９５％である浮上分離装置であって、複数の処理水取出管が前記集水管に接続され、該集水管は辺数が６〜１０の多角形をなし、
該複数の処理水取出管は前記浮上槽の周方向に均等に配置され、処理水取出管からの処理水流出量で内分した位置における集水口の口径が最も大きいことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の浮上分離装置は、請求項１において、前記集水口は、集水管の下面に設けられており、集水管の浮上槽の水面からの深さは、浮上槽の平均水深の１０〜４０％であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の浮上分離装置は、請求項２において、集水管の下側に沿って移動する可動体が設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の浮上分離装置では、微細気泡を含む原水が浮上槽内に供給され、汚泥フロックは付着した気泡の浮力によって浮上する。なお、一部のフロックなどは槽底に沈降する。処理水は、浮上槽内の下部に設けられた集水口から集水部材内に流入し、処理水取出管を経て取り出される。
【００１２】
本発明では、少なくとも、一部の集水口は、それよりも処理水取出管までの距離が小さい集水口よりも口径が大きいものとなっている。そのため、処理水取出管から比較的遠い位置に設けられた集水口からの流入水量と処理水取出管に比較的近い位置に設けられた集水口からの流入水量とが大差ないものとなる。この結果、浮上槽内の下降流速が均一化され（偏流が発生しにくく）、浮上分離したいＳＳ（フロック）、浮遊汚泥、槽底に沈降した汚泥や沈降しつつある汚泥が流入水量の大きい集水口に取り込まれることが解消ないし抑制され、汚泥の分離効率が向上する。
【００１３】
なお、集水部材として槽壁に沿って延在する集水管を設けるのが好ましい。また、集水管の下面に集水口を設け、沈降しつつある汚泥の取り込みを防止するのが好ましい。
【００１４】
集水管の浮上槽水面からの深さを浮上槽の平均水深の１０〜４０％程度とすることにより、槽底に沈降した汚泥の取り込みと、槽内浮遊汚泥の取り込みを抑制することができる。
【００１５】
本発明では、集水管の下側に沿って移動する可動体を設け、集水管下面の集水口への汚泥の付着を防止ないし抑制するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）図は、実施の形態に係る浮上分離装置の縦断面図、（ｂ）図はその平面図である。
【図２】実施の形態に係る浮上分離装置の透視斜視図である。
【図３】実施の形態に係る浮上分離装置の集水管の底面図である。
【図４】（ａ）図は、実施の形態に係る浮上分離装置の縦断面図、（ｂ）図はその透視斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、第１図〜第３図を参照して第１の実施の形態について説明する。
【００１８】
この浮上分離装置では、浮上槽１の中心部にフィードウェル１０が立設されており、このフィードウェル１０の下部に凝集反応槽処理水などの原水の流入管３が接線方向に接続され、この原水流入管３に加圧水流入管４が接続されている。
【００１９】
原水と加圧水は流入管３，４よりフィードウェル１０内に流入し、該フィードウェル１０内を上昇する。この水は、フィードウェル１０の上端とトップ部材２０との間のスペースを通って浮上槽内に流入して固液分離が行われる。浮上スカムはスカムレーキ（スキマー）６により掻き寄せられてスカムボックス８に落とし込まれ、排出口（図示せず。）から排出される。７はスカムレーキ６の駆動用のモータを示す。
【００２０】
浮上槽１内の下部に、槽壁に沿って延在する集水部材としての集水管１１が設置されている。この実施の形態では、集水管１１は平面視形状が八角形の環状である。集水管１１の下面に複数の集水口１２（１２ａ〜１２ｈ）が所定間隔をおいて設けられている。この実施の形態では、上記の八角形の８辺の各辺にそれぞれ２個ずつ集水口１２が設けられているが、集水口の数はこれに限定されない。なお、後述の通り、集水管は他の多角形でもよく、また円環形であってもよい。
【００２１】
集水管１２の設置深さは、浮上槽１の平均水深の１０〜４０％、特に１５〜３０％程度が好ましい。この集水管１２に処理水取出管１３，１４の一端が接続されている。処理水取出管１３，１４は、槽外にまで延設されている。処理水取出管１３，１４の他端には、ポンプ等の吸引排水手段が設けられてもよく、槽内の水位との水頭差によって取出管１３，１４から処理水を流出させるようにしてもよい。
【００２２】
この取出管１３，１４は、浮上槽１の中心を挟んで反対側に位置している。なお、各取出管１３，１４は、集水管１１から所定距離上方に立ち上がり、それから放射方向に延在して浮上槽外に延出しているがこれに限定されない。処理水１３，１４は、八角形の集水管１１の一辺部の長手方向中間位置に接続されている。即ち、集水管１１の一辺部における集水口１２ａ，１２ａの中心位置に取出管１３が接続され、これと反対側の一辺部における集水口１２ｈ，１２ｈの中間位置に取出管１４が接続されている。
【００２３】
各集水口１２の口径は、処理水取出管１３，１４からの距離に応じて設定されている。なお、集水口から処理水取出管からの距離とは、処理水取出管が１本のみ設けられている場合、当該集水口から処理水取出管までの集水管を経由した最短距離を表す。また、処理水取出管が２本以上設けられている場合は、当該集水口から集水管を経由した距離が最も小さい（最も近い）処理水取出管までの距離を表す。
【００２４】
この実施の形態では、処理水取出管１３，１４からの流出水量は同量である。集水口１２ａと集水口１２ｈとの間には、それぞれ集水口１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇが設けられている。集水口１２ａと処理水取出管１３との距離及び集水口１２ｈと処理水取出管１４との距離が最も小さい。集水口１２ｂと処理水取出管１３との距離及び集水口１２ｇと処理水取出管１４との距離が次に小さい。集水口１２ｃと処理水取出管１３との距離及び集水口１２ｆと処理水取出管１４との距離が次に小さい。集水口１２ｄと処理水取出管１３との距離及び集水口１２ｅと処理水取出管１４との距離が最も大きい。この実施の形態では、集水口１２ａ，１２ｈの口径が最も小さく、集水口１２ｂ，１２ｇの口径が次に小さく、集水口１２ｃ，１２ｆの口径が次に小さく、集水口１２ｄ，１２ｅの口径が最も大きいものとなっており、集水口１２の口径は４段階に分布している。ただし、後述の通り、集水口１２ａ〜１２ｈの口径の分布はこれに限定されない。各取出管１３，１４からの処理水流出量が異なる場合の集水口の口径については後述する。
【００２５】
この実施の形態では、フィードウェルの上側にトップ部材２０が設けられている。このトップ部材２０は、フィードウェル１０の中心（軸心）に向かって凸となる円錐形の凸部２１を有する。この凸部２１の下端はフィードウェル１０内の上部に差し込まれている。
【００２６】
なお、凸部２１は円錐形ではなく角錐形であってもよいが、流出部からの流れを等方的とするために円錐形であることが好ましい。
【００２７】
このトップ部材２０は、細い支柱を介してフィードウェル１０の上端に支持されてもよく、スカムレーキ６に吊支されてもよい。なお、このトップ部材２０の上面側は円錐形の凹所となっており、この凹所が上方に向って開放しているが、この凹所は蓋で閉鎖されてもよい。また、凹所内を充填物で埋めてもよい。凸部２１の下部に、凹所内から堆積物を取り出すための開閉式の取出口を設けてもよい。トップ部材２０は、その平面視において外周側がフィードウェル１０と重なるか、それよりも外方に張り出している。
【００２８】
フィードウェル１０の上端とトップ部材２０との間の流出スペースを取り巻くように、円環状のバッフル３０が同軸状に複数本設けられている。このバッフル３０は、支持部材を介してフィードウェル１０又はスカムレーキ６に支持されている。
【００２９】
バッフル３０は、いずれも円環形であり、最も内周側すなわちフィードウェル１０側に上下３段に配置された第１列のバッフル３０と、その外周側に隣接して上下３段に配置された第２列のバッフル３０と、フィードウェル１０から最も離隔した最外周に上下３段に配置された第３列のバッフル３０とで構成されている。
【００３０】
このバッフル３０は千鳥配列となっている。即ち、第２列のバッフル３０のうち上段及び中間段のものは、第１列のバッフル３０，３０の略中間高さに位置し、下段のものは第１列のバッフル３０よりも下位に位置している。第３列のバッフル３０は、第１列のバッフル３０と同一高さに位置している。
【００３１】
このバッフル３０をこのように千鳥配列した場合、フィードウェル１０とトップ部材２０との間の流出スペースから放射方向に向って流れる水とバッフル３０との接触頻度が高く、フロックに対し微細気泡が効率よく付着する。
【００３２】
この浮上分離装置によれば、フィードウェル１０内を上昇してきた混合水は、トップ部材２０によって流れ方向を放射方向にスムーズに変更され、流出スペースから放射方向に流出する。この混合水は、バッフル３０によって分散され、フロックに微細気泡が十分に付着し、フロックが効率よく浮上する。また、混合水が短絡的に槽外に流出することも防止される。
【００３３】
処理水は、槽壁内周にそって下降し、集水口１２から集水管１１に流入し、取出管１３，１４から槽外に取り出される。この実施の形態では、取出管１３，１４から遠い集水口ほど口径が大きくなっており、各集水口１２ａ〜１２ｈからの、１つの集水口の単位時間当たりの流入水量（例えば、ｃｍ３／ｓｅｃ）が大差ないものとなっている。このため、流入水量が過大な集水口が無く、浮上槽内の下降流の偏流が発生しにくく、浮上分離したいＳＳ（フロック）、浮遊汚泥、槽底に沈降した汚泥や沈降しつつある汚泥が集水口１２から集水管１１内に取り込まれることが抑制される。この結果、浮上分離効率が向上する。
【００３４】
本発明では、第４図に示す第２の実施の形態のように、集水管１１の下側に沿って移動する可動体４０を設けてもよい。この実施の形態のその他の構成は第１の実施の形態と同一であり、同一部分に同一符号を付してある。この実施の形態では、可動体４０は、スカムレーキ６から垂設され、集水管１１の内側を周回する縦ロッド４１と、該縦ロッド４１の下端から水平にかつ槽１の放射方向に延設された横ロッド４２とからなる。該横ロッド４２が集水管１１の下側を移動することにより、集水管１１の下面への汚泥付着が抑制されると共に、付着した汚泥が剥離され易くなる。横ロッド４２の上面と集水管１１の下面との上下方向距離は２００〜４００ｍｍ、特に２５０〜３５０ｍｍ程度が好適である。横ロッド４２の上下幅（円柱形の場合は直径）は２０〜８０ｍｍ程度が好適である。横ロッド４２の周速は１０〜５０ｍｍ／ｓｅｃ、特に５０〜３０ｍｍ／ｓｅｃ程度が好適である。なお、可動体はスカムレーキ６ではなく、槽底に設けられることがある排泥レーキに連結されてもよい。
【００３５】
本発明の浮上分離装置の各部の好適な寸法等について説明する。浮上槽１の処理水量が２０〜１０００ｍ３／Ｈｒの場合、集水口１２の口径は２０〜１００ｍｍ、特に最小口径が２０〜５０ｍｍ、最大口径が５０〜９０ｍｍ程度が好適であり、最も小さい口径と最も大きい口径との比は０．７〜０．９程度が好適である。この場合、集水口１２の数は８〜２００個、特に１６〜１６０個程度が好適であり、各集水口の水の平均流入線速度は、７０〜１４０ｃｍ／ｓｅｃ、特に８０〜１２０ｃｍ／ｓｅｃ程度が好適である。各集水口１２は、処理水取出管からの距離が大きくなるほど大口径とされてもよく、口径を２段階に変えて小口径のものを処理水取出管に近い側に配置し、大口径のものを処理水取出管から遠い側に配置してもよい。また、口径を３段階又はそれ以上の多段階に変え、小口径の段階のものほど処理水取出管に近くなるように配置してもよい。口径の段階は２以上であればよいが、通常は２〜１２、特に４〜８段階程度とするのが好ましい。
【００３６】
処理水取出管の本数は、１，２又は３以上のいずれでもよいが、製作コストの点から１〜８本、特に１〜４本程度が好適である。複数本の処理水取出管を設ける場合、各処理水取出管の管径は同一であってもよく、異なってもよい。
【００３７】
集水管に処理水を効率よく取り込むためには、集水管は円形浮上槽の内周に沿って周回する円環形が好ましいが、上記実施の形態では、集水管１１は正八角形とされている。これは円環形の集水管よりも製作が容易であるためである。辺数が６以上の多角形の集水管であれば円環形の集水管に近い処理水取り出し性能を得ることができる。製作コストの点から辺数は６〜１０程度が好適である。
【００３８】
集水口の口径とその平均流入線速度は、以下のようにして設定されるのが好ましい。まず、処理すべき原水流量を把握し、これに基づいて浮上槽１の直径及び深さを決め、これに基いて集水管の長さを決め、これに基いて処理水取出管の位置及び数を設定すると共に、集水口の口径及び数を設定する。実際の浮上分離装置では、集水口の口径及び数を目標とする平均流入線速度が得られるように設定するのが好ましい。円形の浮上槽１の内周を周回するように円環形の集水管を設置した場合、浮上槽１の直径を１００％とした場合、集水管の円環の直径は６０〜９５％、特に７０〜８５％程度が好ましい。集水管が正多角形である場合、この正多角形の外接円と内接円の中間値が浮上槽１の直径の６０〜９５％、特に７０〜８５％程度とすることが好ましい。
【００３９】
上記実施の形態のように集水管１１に複数本の処理水取出管１３，１４を接続する場合、処理水取出管１３，１４を浮上槽１の周方向に均等に配置するのが好ましい。各処理水取出管１３，１４からの処理水流出量が異なる場合には、各処理水取出管１３，１４からの処理水流出量で内分した位置における集水口１２の口径を最も大きいものとし、それよりも処理水取出管１３，１４に近い集水口１２の口径をそれよりも小さいものとする。例えば、処理水取出管１３，１４の合計の処理水流出量１００％に対し、処理水取出管１３からの流出量が８０％、処理水取出管１４からの流出量が２０％である場合、処理水取出管１３，１４間の集水管１１の延在方向長さＬに対して０．２Ｌ分だけ処理水取出管１３から処理水取出管１４側における位置の集水口１２の口径を最大とする。
【００４０】
本発明は、浮上槽１の処理水量は２０ｍ３／ｈｒ以上である場合に採用するのが好適である。このように処理水量が多い場合、本発明によると集水口の数を増やしても各集水口の流入水量を均一化でき（流入水量の差異を少なくし）、分離効率が高くなるので、浮上槽の容積を小型化することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  浮上槽
６  スカムレーキ
１０  フィードウェル
１１  集水管
１２（１２ａ〜１２ｈ）  集水口
１３，１４  処理水取出管
２０  トップ部材
３０  バッフル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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