(57)【要約】【課題】原水と飽和加圧水を混合してラインミキサーで攪拌することにより更に微細化された微細気泡を原水に含まれる懸濁物質に付着させて浮上分離させる排水処理装置を提供する。【解決手段】原水槽２０から供給された原水に含まれる懸濁物質に微細気泡を付着させて浮上分離する浮上分離槽１１を備えた排水処理装置において、処理水と気体を混合して加圧することにより処理水中に気体を溶け込ませて飽和加圧水を生成する混気ポンプ４０と、飽和加圧水を貯留する飽和加圧水タンク５０と、気水混合流体を攪拌することにより気体の気泡径を小さくするハニカムミキサー６０とを備え、原水槽２０と飽和加圧水タンク５０は各移送管２２、５１を通してハニカムミキサー６０に接続されるとともに、ハニカムミキサー６０は浮上分離槽１１に接続される。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
原水槽から供給された原水に含まれる懸濁物質に微細気泡を付着させて浮上分離する浮上分離槽を備えた排水処理装置において、処理水と気体を混合して加圧することにより前記処理水中に前記気体を溶け込ませて飽和加圧水を生成する混気ポンプと、前記飽和加圧水を貯留する飽和加圧水タンクと、気水混合流体を攪拌することにより気体の気泡径を小さくするラインミキサーとを備え、前記ラインミキサーに原水と飽和加圧水の混合液が供給されるように前記原水槽と前記飽和加圧水タンクは各移送管を通して前記ラインミキサーに接続されるとともに、前記ラインミキサーは前記浮上分離槽に接続されることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記ラインミキサーは、ハニカム形の断面を有する筒状体を複数段重ねたハニカムミキサーであることを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記混気ポンプの吸気配管は、オゾンを供給するオゾン発生器に接続されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記浮上分離槽は、浮上補助手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の排水処理装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、凝集剤によらない排水処理装置に関し、詳しくは原水と飽和加圧水を混合してラインミキサーで攪拌することにより更に微細化された微細気泡を原水に含まれる懸濁物質に付着させて浮上分離させる排水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、懸濁物質を汚水から分離除去するため、水との比重差により懸濁物質を浮上させて水面付近に集積させる浮上分離法が知られている。この浮上分離法は、油類の分離に有効ではあるが、懸濁物質の性状によっては分離が困難であったり、除去効率が低いという難点があるため、凝集剤を添加して懸濁物質を粗大化して回収を容易にする凝集分離法が一般的である。また、懸濁物質に気泡を付着させて強制的に浮上させると浮上分離の効率が良くなり、このような強制浮上法として、汚水を加圧した後に常圧に戻すことで水中の溶解成分が気化して生成する微細気泡を利用する加圧浮上法が知られている。
【０００３】
しかし、上記凝集分離法では、薬液に要するコストが嵩む上に、運転管理が面倒となる問題点を有している。また、加圧浮上法は、装置が大型化してコストが嵩むという問題点を有している。
そこで、このような問題点を解消するべく、特開２００４−３２１９００号公報（特許文献１）には、凝集剤によらない浮上分離で維持管理面のコスト削減並びに運転管理の容易さを実現し、さらに浮上分離工程での浮上効率を高めて装置の大幅な小型化を図ることを目的とし、処理対象となる原液に含まれる懸濁物質を比重差により浮上させて集積分離する浮上分離部と、この浮上分離部の前段で原液中の懸濁物質に微細気泡を付着させて浮上分離部での分離操作を促進する前処理部とを有し、浮上分離部は処理槽内に上下方向の循環流を発生させて懸濁物質の浮上を促進する回転体を備え、前処理部は原液と所要の気体とを攪拌して原液中に微細気泡を生成する静止型混合器を備えた「液体処理装置」が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２１９００号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案は、従来の加圧浮上処理装置よりも装置の小型化及びコストの低減を更に図るために、従来の加圧浮上装置において使用されていたコンプレッサを不用とし、凝集剤によらない浮上分離で維持管理面のコスト削減並びに運転管理の容易さを実現するとともに、浮上分離工程での浮上効率を高めて装置の大幅な小型化を図ることができるような構成を採用し、原水と飽和加圧水を混合してラインミキサーで攪拌することにより更に微細化された微細気泡を原水に含まれる懸濁物質に付着させて浮上分離させる排水処理装置を提供することを目的とする。加えて、本考案は、既存の排水処理装置を改造する場合にも容易に対応できる、又既存の排水処理装置の前処理として使用する場合は既存の処理能力を高めることができる排水処理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】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の考案は、原水槽から供給された原水に含まれる懸濁物質に微細気泡を付着させて浮上分離する浮上分離槽を備えた排水処理装置において、処理水と気体を混合して加圧することにより前記処理水中に前記気体を溶け込ませて飽和加圧水を生成する混気ポンプと、前記飽和加圧水を貯留する飽和加圧水タンクと、気水混合流体を攪拌することにより気体の気泡径を小さくするラインミキサーとを備え、前記ラインミキサーに原水と飽和加圧水の混合液が供給されるように前記原水槽と前記飽和加圧水タンクは各移送管を通して前記ラインミキサーに接続されるとともに、前記ラインミキサーは前記浮上分離槽に接続されることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の考案は、請求項１に記載の前記ラインミキサーは、ハニカム形の断面を有する筒状体を複数段重ねたハニカムミキサーであることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の考案は、請求項１又は請求項２に記載の前記混気ポンプの吸気配管は、オゾンを供給するオゾン発生器に接続されることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の考案は、請求項１乃至請求項３に記載の前記浮上分離槽は、浮上補助手段を備えていることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１０】
以上のように、本考案によれば、加圧水ポンプとして混気ポンプを使用することにより従来使用されていたコンプレッサは必要としないので、装置全体の小型化を図ることができ且つ動力も低下させることができる。
また、原水と飽和加圧水の混合液をラインミキサーに供給することにより、微細気泡を更に微細化して原水との混合度を高めることが可能になる。
また、混気ポンプの吸気配管にオゾン発生器を接続することにより、原水に溶け込んだオゾンが原水に含まれている有機化合物などを分解するので、化学的な水質改善が可能になる。
また、浮上分離槽に浮上補助手段を備えることにより、微細化された気泡の浮力をカバーして浮上分離が一層促進される。
また、本考案の構成を採用することにより、既存の排水処理装置を改造する場合にも容易に対応でき、既存の排水処理装置の前処理として使用する場合は既存の処理能力を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案にかかる排水処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】混気ポンプの実施形態の一例を示す構成図である。
【図３】ハニカムミキサーの断面構造の一例示す概念図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
以下、本考案の実施の形態について図面を参酌しながら説明する。
【００１３】
図１は、本考案にかかる排水処理装置の概略構成を示す模式図である。  図１に示すように、本考案の排水処理装置は、浮上分離槽１１と汚泥槽１２と汚泥掻寄機１３とからなる処理装置１０、原水槽２０、処理水槽３０、混気ポンプ４０、飽和加圧水タンク５０、ハニカムミキサー６０、汚泥脱水機７０等により構成されている。
【００１４】
この排水処理装置は、混気ポンプ４０を使用して処理水槽３０から供給される処理水に気体を混合して加圧することにより該処理水中に該気体を溶け込ませて飽和加圧水を生成する。このように混気ポンプ４０により生成されて吐出される飽和加圧水を飽和加圧水タンク５０に貯留する。そして、飽和加圧水タンク５０に接続される移送管５１と原水槽２０に接続される移送管２２とを通して供給される飽和加圧水と原水との混合液をハニカムミキサー６０に供給して攪拌することにより微細気泡（例えば、５０〜１００μｍ）を１０分の１程度に更に微細化（例えば、５〜１０μｍ）して原水との混合度を高める。このような状態で浮上分離槽１１内に吐出されると、そこに含まれていた気体が微細気泡となって原水に含まれていた懸濁物質に付着して浮上分離する。浮上した懸濁物質は水面上を浮遊するので、汚泥掻寄機１３によって掻き寄せて浮上分離槽１１内から取り出して汚泥槽１２に捕集する。このように、懸濁物質に微細気泡が付着することでみかけ比重が原水より大幅に低くなった浮上成分は液面に集積し、掻き取り手段等により容易に回収することができる。
【００１５】
以上のような構成を採用することにより、本考案の排水処理装置では、従来使用されていたコンプレッサは必要としないので、混気ポンプ４０、飽和加圧水タンク５０、ハニカムミキサー６０が必要となるにしてもハニカムミキサー６０は配管の一部になるため、装置全体の小型化を図ることができ、操作性及びランニングコストも優れたものになる。
【００１６】
図２は、混気ポンプの実施形態の一例を示す構成図である。
混気ポンプの一例としては、マイクロバブル発生装置に使用されるものを用いることができる。一般に、マイクロバブル（微細気泡）は、液体と気体とを混合して加圧し、液体中に気体を溶け込ませたのち、その気液混合流体を急減圧させることで発生する。従来、気液混合流体をポンプで加圧し、ポンプの吐出側管路をバルブで絞り、バルブを通過した気液混合流体をエアレータから放出して、マイクロバブルを発生する装置が知られている。
【００１７】
図２に示すように、混気ポンプ４０の気液混合ポンプ本体４１の吸込口４３には、吸入配管４４を介して吸液配管４５と吸気配管４６とが接続されている。気液混合ポンプ本体４１の吐出口４７には、吐出配管４８が接続されている。また、気液混合ポンプ１の回転速度を制御するインバータ４２を備えている。
【００１８】
以上のように構成された混気ポンプ４０においては、気液混合ポンプ本体４１の回転速度がインバータ４２により制御され、ポンプの吐出圧が圧力計の指示値に従って最適圧力に調整され、バルブの上流側に溜った気体が大きな気泡となってマイクロバブル中に混入するおそれがない。また、液体の吸入圧は吸液配管４５上の吸入圧調整バルブにより真空計の指示値に従って最適圧力に調整され、気体の吸入量は流量調整バルブにより流量計の指示値に従って調整される。そして、気体及び液体の混合流体が気液混合ポンプ本体４１の吸引力によって吸入配管４４を通りポンプ内に自動的に吸入される。このように、両バルブの開度調整とインバータの周波数調整とにより、気液混合流体の吸入圧（真空度）、吐出圧及び気体量（混入比）を変化させて、マイクロバブルの大きさや発生量を簡単な操作で最適に調整することができる。
【００１９】
上記の混気ポンプ４０を使用して処理水に混合する気体は、一般的な水処理では空気を用いれば良いが、この他に、オゾンなどの反応性ガスを用いることも可能である。この場合、混気ポンプ４０の吸気配管４６にオゾン発生器８０を接続する（図１参照）。これにより、混気ポンプ４０にオゾンが供給されることにより原水に溶け込んだオゾンが原水に含まれている有機化合物などを分解するので、化学的な水質改善が可能になる。なお、水以外の液体処理ではその化学的特性などに応じて適宜な気体を用いれば良い。
【００２０】
図３は、ハニカムミキサーの断面構造の一例示す概念図である。
本考案にかかる排水処理装置において、気水混合流体を攪拌することにより気体の気泡径を小さくするラインミキサーについては、ハニカム形の断面を有する筒状体を複数段重ねたハニカムミキサー６０を採用するのが適している。ここで、ハニカムミキサーとは、従来は油類などの均一混合に用いられたもので、ハチノ巣状のものを２段重ねに配列し、それを１本の軸の回りに巻いた形の構造となっている。この中に水と空気を同時に通すと、分散・渦巻・反転をしながら流れる間に、空気は微細気泡となり気液混合されるものである。
【００２１】
図３に示すように、ハニカムミキサー６０は、上部ハニカム室６１と下部ハニカム室６２を備えており、上部ハニカム室６１では正（右）回転、下部ハニカム室６２では逆（左）回転の渦巻きが起こり、順次反転しながら混合が起こる。渦巻運動で遠心力が働き、中心部より外側へと流れの転換が起こり、混合が促進される。このように、ハニカムミキサー６０を導入することで内部に強力な乱流が発生して気液混合物が激しく攪拌されるため、微細気泡を更に微細化して原水との混合度を高めることが可能になり、飽和加圧水と原水との混合液中に微細気泡を大量に生成して浮上分離槽での懸濁物質の浮上効率を飛躍的に高めることができる。
【００２２】
浮上分離槽１１には、懸濁物質に微細気泡を付着させて浮上するのを補助するための浮上補助手段（図示省略）を設けることができる。この浮上補助手段の例としては、底部から空気を送る散気管その他の攪拌器が挙げられる。これにより、微細化された気泡の浮力をカバーして浮上分離が一層促進される。
【符号の説明】
【００２３】
１０  処理装置
１１  浮上分離槽
１２  汚泥槽
１３  汚泥掻寄機
２０  原水槽
２１  ポンプ
２２  移送管
３０  処理水槽
４０  混気ポンプ
４１  気液混合ポンプ本体
４２  インバータ
４３  吸込口
４４  吸入配管
４５  吸液配管
４６  吸気配管
４７  吐出口
４８  吐出配管
５０  飽和加圧水タンク
５１  移送管
６０  ハニカムミキサー
６１  上部ハニカム室
６２  下部ハニカム室
７０  汚泥脱水機
８０  オゾン発生器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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