(57)【要約】【課題】広い流量範囲で高い凝集反応効率を確保することができ、処理量の範囲を拡大することができる凝集反応装置を提供すること。【解決手段】懸濁水を圧送する移送配管４と、該移送配管４に連なる該移送配管４よりも小径の細径配管と、該細径配管又はその上流側の前記移送配管４に設けられた凝集剤供給手段と、前記細径配管が直接開口する凝集反応槽２とを有する凝集反応装置１において、前記細径配管を大小異径の複数（細径配管５Ａ，５Ｂ）設け、各細径配管５Ａ，５ＢにバルブＶ１，Ｖ２をそれぞれ設ける。【選択図】図１
2008178781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁水を圧送する移送配管と、
該移送配管に連なる該移送配管よりも小径の細径配管と、
該細径配管又はその上流側の前記移送配管に設けられた凝集剤供給手段と、
前記細径配管が直接開口する凝集反応槽と
を有する凝集反応装置において、
前記細径配管を複数設け、各細径配管にバルブをそれぞれ設けたことを特徴とする凝集反応装置。
【請求項２】
前記細径配管を管径が異なる２本の配管としたことを特徴とする請求項１記載の凝集反応装置。
【請求項３】
前記細径配管を円筒状の前記凝集反応槽の外周部に略接線方向に接続したことを特徴とする請求項１又は２記載の凝集反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚濁水に凝集剤を添加して攪拌混合するための装置、例えば下水等の有機排水の生物処理工程から排出される余剰汚泥等の懸濁水を凝集処理するための凝集反応装置に係り、特に、広い流量範囲で高い凝集反応効率を確保することができる凝集反応装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水等の有機排水の生物処理工程から排出される余剰汚泥を脱水処理する場合、一般的には、汚泥に凝集剤を添加して凝集処理することによってフロックを形成した後に脱水処理が行われる。
【０００３】
図４は汚泥（原泥）に無機凝集剤を添加して凝集処理する従来の凝集反応装置１０１を示す模式的な断面図であり、この凝集反応装置１０１においては、原泥は原泥ポンプ１０３によって凝集反応槽１０２に導入され、この凝集反応槽１０２で原泥に無機凝集剤が添加されて両者が撹拌機１０６により撹拌混合されることによって凝集汚泥が排出される。
【０００４】
ところで、汚泥と無機凝集剤とを効率的に反応させるためには強い撹拌が必要であるが、強い撹拌には多くの動力を消費し、又、下水の混合性汚泥のように汚泥中に夾雑物が含まれる原泥の場合には、撹拌羽根に夾雑物が絡み付いて円滑な撹拌が阻害される場合もある。
【０００５】
そこで、図５及び図６に示すような凝集反応装置２０１が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
図５は凝集反応装置の正面図、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図であり、図示の凝集反応装置２０１は、凝集反応槽２０２に汚泥（原泥）を移送する原泥ポンプ２０３を有する移送配管２０４に、この移送配管２０４よりも小径の細径配管２０５を連結し、この細径配管２０５を凝集反応槽２０２の外周部に接線方向に接続して構成されている。ここで、凝集反応槽２０２は、円筒容器状に成形され、凝集反応槽２０２の上部には排出配管２０７が接続されている。
【０００７】
而して、汚泥は、原泥ポンプ２０３によって移送配管２０４及び細径配管２０５を経て凝集反応槽２０２に導入される間に、移送配管２０４と細径配管２０５との連結部近傍で無機凝集剤が注入される。注入された無機凝集剤は、小径の細径配管２０５内における汚泥の乱流によって汚泥中に均一に分散・混合され、この細径配管２０５を通過する高速の汚泥流が凝集反応槽２０２内に接線方向に流入するときの噴射流によって無機凝集剤の混合・拡散が効果的に行われる。
【０００８】
そして、細径配管２０５から凝集反応槽２０２内に接線方向に流入した汚泥流は、凝集反応槽２０２内で旋回流となり、この凝集反応槽２０２内の汚泥と混合されることによって無機凝集剤はより一層均一に混合・拡散されて汚泥フロックが成長し、良好な凝集処理が行われる。
【０００９】
以上のようにして凝集反応槽２０２で得られた凝集汚泥は、排出配管２０７から凝集反応槽２０２外へと排出され、次いで有機高分子凝集剤を添加混合して汚泥フロックを生成させた後、次の脱水工程へ送給される（図示せず）。
【特許文献１】特許第３５３９４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、図５及び図６に示す凝集反応装置２０１において、口径φ２５ｍｍの細径配管（吹き込み管）２０５を使用したときの凝集反応槽２０２内へ噴射される汚泥の流量Ｑと噴射速度ｖとの関係を図７に示す。
【００１１】
細径配管２０５の断面積をＳとしたとき、噴射速度ｖは次式：
ｖ＝Ｑ／Ｓ        …  （１）
で表されるため、汚泥の噴射速度ｖは流量Ｑに正比例することが図７から分かる。
【００１２】
ところで、本発明者の知見によれば、無機凝集剤と汚泥との反応は汚泥の噴射速度ｖが２〜５ｍ／ｓｅｃの範囲である場合に良好に行われる。従って、図７に示す流量Ｑと噴射速度ｖとの関係から、噴射速度ｖ＝２〜５ｍ／ｓｅｃに対応する流量ＱはＱ＝４〜９ｍ3 ／ｈとなり、その範囲での処理量が望ましいことが分かる。因に、処理量が４ｍ3 ／ｈ未満では、撹拌強度が弱くなって無機凝集剤と汚泥との反応が不十分となり、逆に処理量が９ｍ3 ／ｈを超えると、形成される汚泥フロックが破壊気味になるとともに、移送配管２０４及び細径配管２０５内の圧力が高くなり過ぎて装置の運転に支障を来すという問題がある。
【００１３】
しかしながら、図５及び図６に示す従来の凝集反応装置２０１においては、細径配管２０５は１本のみでその断面積Ｓは一定不変であるため、無機凝集剤と汚泥との反応を良好に保つ噴射速度ｖを実現するための処理量（流量Ｑ）の範囲が狭く、処理量に制限を受けるという問題があった。
【００１４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、広い流量範囲で高い凝集反応効率を得ることができ、処理量の範囲を拡大することができる凝集反応装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
懸濁水を圧送する移送配管と、
該移送配管に連なる該移送配管よりも小径の細径配管と、
該細径配管又はその上流側の前記移送配管に設けられた凝集剤供給手段と、
前記細径配管が直接開口する凝集反応槽と
を有する凝集反応装置において、
前記細径配管を複数設け、各細径配管にバルブをそれぞれ設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記細径配管を管径が異なる２本の配管としたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記細径配管を円筒状の前記凝集反応槽の外周部に略接線方向に接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の発明によれば、細径配管を流れる懸濁水の流量に応じて各細径配管のバルブを開閉し、懸濁水を流す細径配管を選択することによって（つまり、懸濁水が流れる細径配管の断面積を複数段に切り換えることによって）懸濁水の噴射速度を流量に応じて制御することができるため、凝集剤と汚泥との反応を良好に保つ噴射速度を実現するための処理量（流量）の範囲が拡大し、広い流量範囲で高い凝集反応効率を得ることができる。
【００１９】
請求項２載の発明によれば、懸濁水の流量を小流量、中流量、大流量に分けた場合、小流量では小径側の細径配管のバルブを開けて大径側の細径配管のバルブを閉じることによって懸濁水を小径側の細径配管に流し、中流量では大径側の細径配管のバルブを開けて小径側の細径配管のバルブを閉じることによって懸濁水を大径側の細径配管に流し、大流量では両バルブを開けて懸濁水を小径側と大径側の両細径配管に流すことによって、懸濁水の噴射速度を流量に応じて制御し、流量の増加に対する噴射速度の増加率を流量の増加と共に緩慢にすることができるため、凝集剤と汚泥との反応を良好に保つ噴射速度を実現するための処理量（流量）の範囲が拡大し、広い流量範囲で高い凝集反応効率を得ることができる。
【００２０】
請求項３記載の発明によれば、複数の細径配管を円筒状の凝集反応槽の外周部に略接線方向に接続したため、懸濁水は各細径配管から凝集反応槽内に略接線方向に流入して凝集反応槽内で旋回流となり、これに添加された凝集剤が一層均一に混合・拡散されて良好な凝集処理が行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る凝集反応装置の正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は汚泥の流量と噴射速度との関係を示す図である。
【００２３】
図１及び図２に示す凝集反応装置１は、凝集反応槽２に汚泥（原泥）を移送する原泥ポンプ３を有する移送配管４から大小異径の２本の細径配管５Ａ，５Ｂを分岐し、これらの細径配管５Ａ，５Ｂを凝集反応槽２の外周部に略接線方向に接続するとともに、各細径配管５Ａ，５ＢにバルブＶ１，Ｖ２をそれぞれ設けて構成されている。ここで、上記凝集反応槽２は、円筒容器状に成形され、凝集反応槽２の上部には排出配管７が接続されている。尚、図示しないが、凝集反応装置１には、移送配管４を流れる汚泥に無機凝集剤を添加するための凝集剤供給手段が設けられている。
【００２４】
而して、汚泥は、原泥ポンプ３によって移送配管４を移送される間に不図示の凝集剤供給手段によって無機凝集剤が注入されるが、この無機凝集剤が添加された汚泥は、その流量に応じて各細径配管５Ａ，５Ｂに設けられたバルブＶ１，Ｖ２を開閉することによって小径側の細径配管５Ａ又は大径側の細径配管５Ｂ或は両細径配管５Ａ，５Ｂを選択的に流される。
【００２５】
即ち、汚泥の流量を小流量、中流量、大流量に分けた場合、小流量では小径側の細径配管５ＡのバルブＶ１を開けて大径側の細径配管５ＢのバルブＶ２を閉じることによって汚泥を小径側の細径配管５Ａに流す。又、中流量では大径側の細径配管５ＢのバルブＶ２を開けて小径側の細径配管５ＡのバルブＶ１を閉じることによって汚泥を大径側の細径配管５Ｂに流す。そして、大流量では両バルブＶ１，Ｖ２を開けて汚泥を小径側と大径側の両細径配管５Ａ，５Ｂに流す。
【００２６】
無機凝集剤が添加された汚泥が細径配管５Ａ，５Ｂの一方或は双方を流れる際に乱流によって無機凝集剤が汚泥中に均一に分散・混合され、無機凝集剤が分散・混合された汚泥は細径配管５Ａ，５Ｂの一方又は双方から凝集反応槽２内に略接線方向に流入し、そのときの噴射流によって無機凝集剤の混合・拡散が更に効果的に行われる。
【００２７】
そして、細径配管５Ａ，５Ｂの一方又は双方から凝集反応槽２内に接線方向に流入した汚泥流は、凝集反応槽２内で旋回流となり、この凝集反応槽２内の汚泥と混合されることによって無機凝集剤はより一層均一に混合・拡散されて汚泥フロックが成長し、良好な凝集処理が行われる。
【００２８】
以上のようにして凝集反応槽２で得られた凝集汚泥は、排出配管７から凝集反応槽２外へと排出され、次いで有機高分子凝集剤を添加混合して汚泥フロックを生成させた後、次の脱水工程へと送給される。
【００２９】
ところで、本実施の形態では、小径側の細径配管５Ａには口径φ１５ｍｍ（断面積Ｓ1 ＝１７６．６３ｍｍ2 ）のものが使用され、大径側の細径配管５Ｂには口径φ２５ｍｍ（断面積Ｓ2 ＝４９０．６３ｍｍ2 ）のものが使用されているが、小径側の細径配管５Ａのみに汚泥を流した場合（ケース１）と大径側の細径配管５Ｂのみに汚泥を流した場合（ケース２）及び両細径配管５Ａ，５Ｂに汚泥を流した場合（ケース３）の該汚泥の各噴射速度ｖ1 ，ｖ2 ，ｖ3 はそれぞれ次式：
ｖ1 ＝Ｑ／Ｓ1              …  （２）
ｖ2 ＝Ｑ／Ｓ2              …  （３）
ｖ3 ＝Ｑ／（Ｓ1 ＋Ｓ2 ）    … （４）
で表され、その結果は各流量Ｑに対して表１及び図３のようになる。
【００３０】
【表１】
2008178781.tif 000003
表１及び図３より明らかなように、流量Ｑの増加に対する噴射速度ｖ1 ，ｖ2 ，ｖ3 の増加率（ｄｖ1 ／ｄＱ），（ｄｖ2 ／ｄＱ），（ｄｖ3 ／ｄＱ）（図３に示す噴射速度ｖ1 ，ｖ2 ，ｖ3 を示す直線の勾配）がこの順に小さくなる（図３に示す噴射速度ｖ1 ，ｖ2 ，ｖ3 の勾配が緩慢になる）。つまり、（ｄｖ1 ／ｄＱ），（ｄｖ2 ／ｄＱ），（ｄｖ3 ／ｄＱ）の間に次の大小関係が成立する。
【００３１】
（ｄｖ1 ／ｄＱ）＞（ｄｖ2 ／ｄＱ）＞（ｄｖ3 ／ｄＱ）    …  （５）
ところで、前述のように無機凝集剤と汚泥との反応は汚泥の噴射速度ｖが２〜５ｍ／ｓｅｃの範囲である場合に良好に行われることが分かっている。
【００３２】
従って、表１及び図３に示す結果から、小径側の細径配管５Ａに汚泥を流した場合（ケース１）と大径側の細径配管５Ｂに汚泥を流した場合（ケース２）及び両細径配管５Ａ，５Ｂに汚泥を流した場合の各噴射速度ｖ1 ，ｖ2 ，ｖ3 が２〜５ｍ／ｓｅｃの範囲（表１に黒く塗り潰した範囲）内の値を示す流量範囲ΔＱ1 ，ΔＱ2 ，ΔＱ3 は、それぞれΔＱ1 ＝１．２５〜３．２ｍ3／ｈ、ΔＱ2 ＝３．５〜８．７ｍ3 ／ｈ、ΔＱ3 ＝４．９〜１２ｍ3 ／ｈとなる。
【００３３】
従って、汚泥の流量ＱがΔＱ1 の範囲にある小流量である場合には、小径側の細径配管５ＡのバルブＶ１を開けて大径側の細径配管５ＢのバルブＶ２を閉じることによって汚泥を小径側の細径配管５Ａに流せば、汚泥の噴射速度ｖ1 を２〜５ｍ／ｓｅｃの範囲に設定することができる。又、汚泥の流量ＱがΔＱ2 の範囲にある中流量では大径側の細径配管５ＢのバルブＶ２を開けて小径側の細径配管５ＡのバルブＶ１を閉じることによって汚泥を大径側の細径配管５Ｂに流せば、汚泥の噴射速度ｖ2 を２〜５ｍ／ｓｅｃの範囲に設定することができる。そして、汚泥の流量ＱがΔＱ3 の範囲にある大流量では両バルブＶ１，Ｖ２を開けて汚泥を小径側と大径側の両細径配管５Ａ，５Ｂに流せば、汚泥の噴射速度ｖ3 を２〜５ｍ／ｓｅｃの範囲に設定することができる。但し、ΔＱ2 とΔＱ3 がオーバーラップする流量範囲ΔＱ23＝５〜８ｍ3 ／ｈ（図３参照）では、大径側の細径配管５Ｂ又は両細径配管５Ａ，５Ｂの何れにも汚泥を流すことができる。
【００３４】
以上のように、汚泥の流量Ｑに応じて各細径配管５Ａ，５ＢのバルブＶ１，Ｖ２を開閉し、汚泥が流れる流路の断面積を３段階に切り換えることによって汚泥の噴射速度ｖを流量Ｑに応じてｖ1 ，ｖ2 ，ｖ3 に切り換え制御することができ、流量Ｑの増加に対する噴射速度ｖの増加率（ｄｖ／ｄＱ）を流量Ｑの増加と共に緩慢にすることができるため（図３参照）、凝集剤と汚泥との反応を良好に保つ噴射速度ｖ＝２〜５ｍ／ｓｅｃを実現するための汚泥の処理量（流量Ｑ）の範囲が拡大し、広い流量範囲で高い凝集反応効率を得ることができる。
【００３５】
図５及び図６に示した従来の凝集反応装置２０１では、噴射速度ｖ＝２〜５ｍ／ｓｅｃに対応する流量ＱはＱ＝４〜９ｍ3 ／ｈであったのに対して（図７参照）、本実施の形態では、噴射速度ｖ＝２〜５ｍ／ｓｅｃに対応する流量ＱをＱ＝１．２５〜１２ｍ3 ／ｈまで約２倍に拡大することができる。
【００３６】
又、本実施の形態では、大小異径の２本の細径配管５Ａ，５Ｂを円筒状の凝集反応槽２の外周部に略接線方向に接続したため、汚泥は各細径配管５Ａ，５Ｂから凝集反応槽２内に略接線方向に流入して凝集反応槽２内で旋回流となり、これに添加された無機凝集剤が一層均一に混合・拡散されて良好な凝集処理が行われる。
【００３７】
尚、本実施の形態では２本の細径配管を用いたが、細径配管の本数は２本に限定されず、３本以上の細径配管を設け、各細径配管に設けられたバルブを汚泥の流量に応じて開閉することによって前記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る凝集反応装置の正面図である。
【図２】図１のａ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明に係る凝集反応装置における汚泥の流量と噴射速度との関係を示す図である。
【図４】従来の凝集反応装置の断面図である。
【図５】従来の凝集反応装置の正面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】従来の凝集汚泥装置における汚泥の流量と噴射速度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１          凝集反応装置
２          凝集反応槽
３          原泥ポンプ
４          移送配管
５Ａ，５Ｂ  細径配管
７          排出配管
Ｖ１，Ｖ２  バルブ
【図１】
2008178781.tif 000004
【図２】
2008178781.tif 000005
【図３】
2008178781.tif 000006
【図４】
2008178781.tif 000007
【図５】
2008178781.tif 000008
【図６】
2008178781.tif 000009
【図７】
2008178781.tif 000010