(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽、
該水槽内に鉛直方向に配設され、
周面に複数の平板形、波形または湾曲した回転羽根が
間隙を持って、且つ接線方向に対して傾斜して設けられていると共に、
凝集剤が注入された懸濁物質や汚泥フロックを含む原液が流入し、
流入した前記原液を回転流動させる回転筒
および該回転筒を回転させる駆動手段を備え、
前記原液を分離水と濃縮液に固液分離する固液分離槽と、
該固液分離槽に隣接して配設されると共に
前記濃縮液を流入させて貯留する濃縮液貯留器と、
からなることを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
濃縮液貯留器は、
水面下で開口する吸気管および水面上で開口する排気管を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項３】
水槽、
該水槽内に鉛直方向に配設され、
周面に複数の平板形、波形または湾曲した回転羽根が
間隙を持って、且つ接線方向に対して傾斜して設けられていると共に、
凝集剤が注入された懸濁物質や汚泥フロックを含む原液が流入し、
流入した前記原液を回転流動させる回転筒
および該回転筒を回転させる駆動手段を備え、
前記原液を分離水と濃縮液に固液分離する固液分離槽と、
該固液分離槽に隣接して配設されると共に
前記濃縮液を流入させて貯留する濃縮液貯留器と、
前記濃縮液貯留器から供給される濃縮液を固液分離する固液分離機と、
からなることを特徴とする固液分離システム。
【請求項４】
水槽、
該水槽内に鉛直方向に配設され、
周面に複数の平板形、波形または湾曲した回転羽根が
間隙を持って、且つ接線方向に対して傾斜して設けられていると共に、
凝集剤が注入された懸濁物質や汚泥フロックを含む原液が流入し、
流入した前記原液を回転流動させる回転筒
および該回転筒を回転させる駆動手段を備え、
前記原液を分離水と濃縮液に固液分離する固液分離槽と、
該固液分離槽から前記濃縮液を流入させて貯留する濃縮液貯留器と、
該濃縮液貯留器から供給される濃縮液を固液分離する固液分離機と、
からなることを特徴とする固液分離システム。
【請求項５】
前記固液分離機から排出される分離液を
前記回転筒へ返送する分離液返送管を有する
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の固液分離システム。
【請求項６】
濃縮液貯留器は、
水面下で開口する吸気管および水面上で開口する排気管を有する
ことを特徴とする請求項３〜５いずれかに記載の固液分離システム。
【請求項７】
固液分離機は、
濃縮液を脱水処理する脱水機
または濃縮液を再濃縮する濃縮機である
ことを特徴とする請求項３〜６いずれかに記載の固液分離システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水、産業廃水、農業集落排水、雨水などの汚濁水、生物処理槽混合液、汚濁水を処理した際に発生する汚泥（生物処理系余剰汚泥や凝集汚泥）等を固液分離する固液分離装置、およびこの固液分離装置等で生じた濃縮液や濃縮汚泥を更に固液分離する装置を備えた固液分離システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、固液分離の対象となる汚濁水は、フィルタなどを使用した一次処理において夾雑物が除去され、活性汚泥法などを利用した二次処理において下層の生物系汚泥と上層の上澄水に固液分離される。また、汚濁水を処理した際に発生する汚泥は、主に減量化を目的に濃縮汚泥と分離水に固液分離される。これらの固液分離において用いられる固液分離装置は、重力式と機械式に大別される。重力式固液分離装置は一般的なものとされ、重力濃縮槽、凝集濃縮槽、沈殿槽などの槽が使用される。このような重力式固液分離装置では、汚濁水や汚泥に凝集剤などの薬品が注入され、汚泥のフロック化が促進される。そして、槽内では汚泥フロックが重力によって沈降し、分離した上澄水や分離水が排出される。
【０００３】
他方、機械式固液分離装置には、遠心式、常圧浮上式、スクリーン（ベルト）式などがあるが、遠心分離法を採用している場合が多い。遠心式固液分離装置は（薬品注入は任意）、比重が１よりも大きな汚泥を回転させて分離するものである。常圧浮上式固液分離装置は、薬品や起泡剤を用いて汚泥に微細な気泡を付着させ、汚泥の見かけ上の比重を１よりも小さくして汚泥を強制的に浮上させて固液分離するものである。スクリーン式固液分離装置は、薬品を用いると共に金属フィルタや濾布を用いて固液分離するものであり、設備費や電力費が安いことから近年多用されている。
【０００４】
この種のスクリーン式固液分離装置の一例として、特開２００１−１７０４０３号公報に開示されたスクリーン濃縮機がある。このスクリーン濃縮機は、潜流堰と越流堰によって流入槽、混和槽、および分離槽に区画されている。流入槽には沈殿池等からの管路が導かれ、混和槽には撹拌機が配置され、分離槽にはスクリーン装置が配置されている。そして、スクリーン装置は、汚泥フロックを捕捉するバースクリーン、このバースクリーンによって捕捉された汚泥フロックを掻き揚げるレーキ部、およびこのレーキ部をバースクリーンに沿って移動させる駆動装置によって構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１７０４０３号公報（段落００１１〜００１４、および図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の重力式固液分離装置は、動力費等が安い反面、濃縮液（濃縮汚泥）濃度が低く、設置面積が大きくなってしまう。また、薬品を注入しない場合に分離液の水質が悪く、薬品を注入した場合には分離液の水質が良好になるが薬品代などランニングコストの上昇等を招く。従来の遠心式固液分離装置は、安定した分離性能（制御性）が得られる反面、設備費や動力費が高くなってしまう。また、上記同様に薬品を注入しない場合には分離液の水質が悪く、薬品を注入した場合には分離液の水質が良好になるが薬品代などランニングコストの上昇等を招く。従来の常圧浮上式固液分離装置は、分離液の水質が極めて良好である反面、設備費や維持管理費が高いばかりでなく、複数種の薬品が必要となることにより薬品費が高く負担が大きくなってしまう。そして、従来のスクリーン式固液分離装置は、設備費や動力費が安い反面、薬品費が高いうえに、分離液の水質が悪く、更にはスクリーンを洗浄するために多量の水が必要となる。
【０００７】
この発明の目的は、上記のような課題を解決するためになされたもので、分離性能（制御性、分離液の水質、固形物の回収率など）の向上および安定化、省スペース化、イニシャルコスト（設備費など）やランニングコスト（動力費、薬品代、維持管理費など）の低減化を可能にする固液分離装置および固液分離システムを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る固液分離装置は、水槽、該水槽内に鉛直方向に配設され、周面に複数の平板形、波形または湾曲した回転羽根が間隙を持って、且つ接線方向に対して傾斜して設けられていると共に、凝集剤が注入された懸濁物質や汚泥フロックを含む原液が流入し、流入した前記原液を回転流動させる回転筒および該回転筒を回転させる駆動手段を備え、前記原液を分離水と濃縮液に固液分離する固液分離槽と、該固液分離槽に隣接して配設されると共に前記濃縮液を流入させて貯留する濃縮液貯留器と、からなることを特徴とするものである。
【０００９】
この発明に係る固液分離システムは、水槽、該水槽内に鉛直方向に配設され、周面に複数の平板形、波形または湾曲した回転羽根が間隙を持って、且つ接線方向に対して傾斜して設けられていると共に、凝集剤が注入された懸濁物質や汚泥フロックを含む原液が流入し、流入した前記原液を回転流動させる回転筒および該回転筒を回転させる駆動手段を備え、前記原液を分離水と濃縮液に固液分離する固液分離槽と、該固液分離槽に隣接して配設されると共に前記濃縮液を流入させて貯留する濃縮液貯留器と、前記濃縮液貯留器から供給される濃縮液を固液分離する固液分離機と、からなることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明に係る固液分離システムは、水槽、該水槽内に鉛直方向に配設され、周面に複数の平板形、波形または湾曲した回転羽根が間隙を持って、且つ接線方向に対して傾斜して設けられていると共に、凝集剤が注入された懸濁物質や汚泥フロックを含む原液が流入し、流入した前記原液を回転流動させる回転筒および該回転筒を回転させる駆動手段を備え、前記原液を分離水と濃縮液に固液分離する固液分離槽と、該固液分離槽から前記濃縮液を流入させて貯留する濃縮液貯留器と、該濃縮液貯留器から供給される濃縮液を固液分離する固液分離機と、からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る固液分離装置は、固液分離する原液が水槽内に配設されている回転筒に流入するように構成されることにより、この回転筒の内壁面全体が固液分離面として機能し、コンパクトな装置であるにもかかわらず分離面積を広く取ることができ、分離効率が向上し、汚泥フロックが効率よく速やかに分離すると共に、分離水の水質も安定して良好となる。さらに、駆動部が少ないため、設備費もランニングコストも低く抑えられ、かつ維持管理がし易い。
【００１２】
この発明に係る固液分離装置は、前述の如く原液を効率よく安定して濃縮でき、得られた濃縮液を固液分離槽に隣接して配置され、連通する濃縮液貯留器に貯留保持できるため、濃縮液を不要に撹乱させることなく、濃縮液を次段処理へ移行させることができる。また、濃縮液貯留器を固液分離槽に隣接して配置されているため、より省スペース化することができ、小規模な処理施設にも適合できる。
【００１３】
この発明に係る固液分離装置は、濃縮液貯留器に水面下で開口する吸気管および水面上で開口する排気管を有することにより、所謂「マリオット瓶の原理」を呈する構成となり、定圧整流装置として濃縮液貯留器内の濃縮液を撹乱（汚泥フロックの破壊等）することなく外部に移送することができ、別途定量ポンプなどの機械装置を必要とせず、建設費や設備費やランニングコストの低減化が図れる。
【００１４】
この発明に係る固液分離システムは、上記固液分離装置とこの固液分離装置で得られた濃縮液を濃縮または脱水する固液分離機とで構成されることにより、前述の如く原液を効率よく安定して濃縮でき、得られた濃縮液を不要に撹乱させることなく固液分離槽に隣接して配置され、連通する濃縮液貯留器に貯留保持でき、この濃縮液をスムーズに固液分離機で濃縮または脱水できるため、効率よく安定して濃縮液を更に高濃度化または脱水ケーキ化することができ、原液を大幅に減量化し、その後の処理も容易になる。また、固液分離装置と固液分離機で通常処理と同等以上の濃縮効果や脱水効果が得られるため、省スペース化、設備費やランニングコストの低減化が図れる。
【００１５】
この発明に係る固液分離システムは、上記固液分離槽と固液分離槽に連通する濃縮液貯留器と濃縮液を濃縮または脱水する濃縮機とで構成されることにより、前述の如く原液を効率よく安定して濃縮でき、得られた濃縮液を不要に撹乱させることなく連通する濃縮液貯留器に貯留保持でき、この濃縮液をスムーズに固液分離機で濃縮または脱水できるため、効率よく安定して濃縮液を更に高濃度化または脱水ケーキ化することができ、原液を大幅に減量化し、その後の処理も容易になる。また、濃縮液貯留器は処理施設の既設槽（タンク）類を流用することができ、建設費や設備費やランニングコストの低減化が図れる。
この発明に係る固液分離システムは、固液分離機から排出される分離液を回転筒へ返送する分離液返送管を有することにより、ＳＳ分（汚泥フロック）が多く混入する分離液を固液分離性能が高く分離水の水質が良好な固液分離槽に移流させ固液分離することができるため、ＳＳ分（汚泥フロック）が系外に排出することを防止でき、返流水対策にも有効である。
【００１６】
この発明に係る固液分離システムは、固液分離槽での分離性能が優れているため、後段の固液分離機の水量負荷が大幅に減少させることができ、固液分離機の小型化や固液分離機を洗浄する洗浄水量を低減することができる。さらに、固液分離機を洗浄する洗浄水を良好な水質の固液分離槽の分離水を活用できるため、水道使用量を大幅に低減することもできる。
【００１７】
この発明に係る固液分離システムは、隣接して配設するか否かを問わず、濃縮液貯留器に水面下で開口する吸気管および水面上で開口する排気管を有することにより、所謂「マリオット瓶の原理」を呈する構成となり、定圧整流装置として濃縮液貯留器内の濃縮液を撹乱（汚泥フロックの破壊）させることなく固液分離機に供給することができ、固液分離機での効率的で安定した固液分離を行うことがきるばかりか、別途定量ポンプなどの機械装置を必要とせず、建設費や設備費やランニングコストの低減化が図れる。
【００１８】
この発明に係る固液分離システムは、固液分離槽で安定かつ良好な固液分離ができるため、後段において脱水機または濃縮機で効率よく濃縮液を脱水または濃縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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における固液分離装置を説明するための図である。この固液分離装置は、固液分離槽１と濃縮液貯留器２によって構成してある。固液分離槽１は、下水、産業廃水、農業集落排水、雨水などの汚濁水、生物処理槽混合液、汚濁水を処理した際に発生する汚泥等（以下、原液という）を濃縮液や濃縮汚泥と分離水とに固液分離するものとしてある。原液は初沈汚泥、生物処理系汚泥、消化汚泥、凝集汚泥などの汚泥を対象とする固液分離に好適であり、もちろん通常の下廃水などの汚濁水、生物処理槽混合液（曝気槽混合液など）、雨水や雨天時越流水のような低濃度排水など液体の固液分離にも適している。濃縮液貯留器２は、固液分離槽１で生じた濃縮液（濃縮汚泥）を撹乱したり汚泥フロック破壊したりしないようにスムーズに導いて貯留するものとしてある。固液分離槽１で生じた濃縮液（濃縮汚泥）の濃度は、限定するわけでないが、例えば２〜３％程度の中濃度とすることができる。なお、固液分離槽で分離される液体を「分離水」と表現し、後述の固液分離機で分離される液体を「分離液」と統一して使用する。
【００２０】
固液分離槽１は、平面円形で下方に向かって縮径する水槽３を備え、この水槽３には原液が流入管４を介して流入するようにしてある。水槽３は、例えば既設の汚水処理施設の最終沈殿槽とすることができるが、その形状や位置付けは限定するものでない。水槽３の内部には、原液の固液分離を促進するための回転筒５を流入管４からの原液が流入するように配置してある。また、原液には、原液中に含まれる懸濁物質や汚泥を凝集させて固液分離しやすいように凝集剤（薬品）Ｆを固液分離槽１に流入する前に注入するようにしてある。凝集剤Ｆとしては、高分子凝集剤、無機凝集剤、またはそれらの混合液とすることができ、無機凝集剤はポリ塩化鉄、ＰＡＣなどとすることができる。なお、固液分離槽１に流入する原液は、フィルタなどによって夾雑物を除去（一次処理）したものとするのが好ましい。
【００２１】
水槽３は、好ましい構造の一つとして最上部にあって最も大径の大径ストレート部３ａ、この大径ストレート部３ａの下端から下方に向かって縮径する大径テーパ部３ｂ、このテーパ部の下端から下方に延びる小径ストレート部３ｃ、および小径ストレート部３ｃの下端から下方に向かって縮径する小径テーパ部３ｄによって構成してある。上記回転筒５は大径ストレート部３ａと大径テーパ部３ｂに配置してある。大径ストレート部３ａの上部に越流堰６を設け、この越流堰６を越流した分離水は図示しない流出管に流出させるようにしてある。小径テーパ部３ｄの最下部には移送管７の一端を接続し、その他端を濃縮液貯留器２に接続し、移送管７には開閉弁８を配設してある。そして、濃縮液貯留器２に貯留した濃縮液は、排出弁９を備えた排出管１０によって任意の箇所、例えば脱水機、濃縮機などの固液分離機に排出するようにしてある。
【００２２】
回転筒５は、駆動手段によって回転し、内部に導入された原液に含まれる懸濁物質や汚泥フロックを内部に保持し、分離水が間隙から抜け出るようにしてある。この回転筒５は、軸線を鉛直方向に向けて設置した回転軸１１、この回転軸１１に上下の間隔を置いて取り付けた上部補強帯１２と下部補強帯１３、これらの上部補強帯１２と下部補強帯１３にスリット（間隙）１４を設けてそれぞれ支持した複数枚の回転羽根１５、および回転軸１１を回転駆動する電動モータや減速機などの駆動手段１６によって構成してある。そして、回転筒５の上部の中央には汚泥を回転筒５の中央に誘導する漏斗状の誘導器（フィードパイプ）１７を設け、回転軸１１の下端部には濃縮液を移送管７側に掻き寄せる掻寄機１８を取り付けてある。なお、回転筒５の形状は、原液の固液分離ができ回転し易いものであれば、円柱形でも円錐形でも多角形でもかまわない。
【００２３】
各回転羽根１５の形状は、回転によって汚泥フロックを内部に保持し易い形状、例えば水平断面形状が「くの字」状で短冊としてある。この回転羽根１５は鉛直方向に伸びるものであり、これに伴いスリット１４も鉛直方向に延在する。このようなスリット１４の幅は５〜１００ｍｍとすることができるが、この実施の形態１では１０ｍｍ程度としてある。なお、回転羽根１５の形状やスリット１４の幅は、回転羽根１５の回転によって汚泥フロックを内部に保持し易く、分離水が滞りなく排出される形状であれば、限定されるものではない。また、回転羽根１５の材質も限定しないが、鋼、ステンレス鋼、プラスチック、塩化ビニールなどとすることができる。
【００２４】
回転筒５の回転数は、水槽３の直径、回転筒５の直径、原液の性状、濃縮液の粘性などのバランスを考慮して決定されるものであり、この実施の形態１では例えば１０ｒｐｍ程度の低速としてある。なお、回転筒５の回転数は、上記要素（因子）に応じて決めることが好ましく、１〜２ｒｐｍとする場合もあるし、２０〜３０ｒｐｍとする場合もあり、いずれにしろ固液分離に支障を来さない低速であればかまわない。
【００２５】
誘導器１７は、上部に位置して原液を受ける錘状管部１７ａと、この錘状管部１７ａの最下部から鉛直下方に延びる直状管部１７ｂによって構成し、この直状管部１７ｂの下端を原液の流出口１７ｃとしてある。誘導器１７の軸線は回転筒５の軸線に一致させ、誘導器１７の流出口１７ｃは回転筒５の上下方向のほぼ中間に位置させて、原液は誘導器１７の流出口１７ｃから下方に向けて流出させるようにしてある。なお、誘導器１７の構成や、その流出口１７ｃの位置は、原液を回転筒にスムーズに導入できるものであれば限定されるものではない。また、原液性状によっては凝集剤（高分子凝集剤）Ｆを添加せず処理してもかまわない。
【００２６】
例えば、図２に示すように、誘導器２１は上記誘導器１７と同様な錐状管部２１ａと直状管部２１ｂによって構成し、この直状管部２１ｂの下端を閉塞させるとともに直状管部２１ｂに多数の孔２１ｃを形成し、原液を横方向に向けて分散流出させるように構成することができる。また、図３に示すように、誘導器２２は原液が当るように上部に配置した平坦な邪魔板２３と、この邪魔板２３で飛散した原液を誘導するように配置した錘状体２４によって構成することができる。さらに、図４に示すように、誘導器２５は原液を下方に向けて拡散させるような末広がりの筒体によって構成することができる。
【００２７】
ここで、濃縮液貯留器２は、設置面積を少なくする（省スペース化、コンパクト化）ため、水槽３の外周面を隣接して囲むように配置し、上記移送管７によって水槽３と連通させてある。したがって、固液分離槽１と濃縮液貯留器２とは、平面視して二重の円を形作っている。この場合に、濃縮液貯留器２の内周面２ａの上部にテーパ面２ｂを設け、このテーパ面２ｂを水槽３の大径テーパ部３ｂに当接させ固液分離槽と一体形成することにより、濃縮液貯留器２の外径を小さくでき、コンパクトな固液分離装置となっている。そして、この濃縮液貯留器２は、固液分離槽１から濃縮液を間欠的（例えば２〜３０分毎）に流入させ、流入した濃縮液の濃度をほぼ均等にして貯留し、貯留した濃縮液を撹乱したり汚泥フロック破壊（微細フロック化）したりせず排出するように構成してある。したがって、濃縮液の移送はポンプなどの機械的な移送手段を用いることなく自然力（重力）によって行い、濃縮液は開閉弁８を開くだけで固液分離槽１から濃縮液貯留器２にスムーズに移流し、排出弁９を開くだけで濃縮液貯留器２から流出するようにしてある。
【００２８】
次に、この実施の形態１における固液分離装置の作用を図５に基づいて説明する。ここに、図５（ａ）は固液分離槽１の全体を示す側面図であり、図５（ｂ）は主として回転羽根１５を示す平面図である。原液は流入管４を通って誘導器１７の錘状管部１７ａに流入し、その直状管部１７ｂを流下して、分離水は流出口１７ｃから矢印で示すように流出する。この間に、回転筒５は低速度で例えば図５（ｂ）にあるように時計回り方向に回転しているので、回転筒５内に流入した原液は回転羽根１５の回転に同伴して回転流動する。このとき、回転筒５内の汚泥フロックＧは回転羽根１５よりも遅い速度で回転羽根１５と同じ方向に回転し、回転筒５の中心に集まりつつ保持される。また、スリット１４から流出しようとする汚泥フロックＧは、回転羽根１５に当って回転筒５の中心に押し戻される。そして、スリット１４を通過した分離水は、矢印で示すように上昇し、越流堰６を越流する。
【００２９】
そして、汚泥フロックＧは回転筒５内から小径テーパ部３ｄに集積しつつ濃縮され、さらにこの集積する濃縮液（濃縮汚泥）自体がろ過体の役目を果たすことから、新たに供給される原液に含まれる懸濁物質や汚泥フロックがろ過捕捉されるため、安定して良好な固液分離が行え、清澄な分離水を得ることができる。なお、回転筒５内の微細な汚泥フロックＧは、スリット１４を通って水槽３内に流出することがある。しかし、回転筒５の外部では分離水が回転筒５の回転に伴って緩やかに回転流動して渦巻状態になっているので、水槽３の大径テーパ部３ｂにおいて所謂ティーカップ現象が発生し、回転筒５から流出した微細な汚泥フロックＧは、緩やかな渦巻状態となって回転筒５の下部周辺に集積する。そして、開閉弁８を開くことによって、主に小径テーパ部３ｄの濃縮液（濃縮汚泥）が移送管７を通って濃縮液貯留器２に流れる。この時の濃縮液（濃縮汚泥）引抜量は、概ね小径テーパ部３ｄの容積に匹敵する量が好ましい。なお、開閉弁８を設けず常に濃縮液（濃縮汚泥）を濃縮液貯留器２に移流させてもよいが、開閉弁８を用いて間欠で一挙に濃縮液（濃縮汚泥）を引き抜くことにより、引抜量のコントロールができ、また濃縮液（濃縮汚泥）の滞留や希薄な濃縮液（濃縮汚泥）の引抜を防止することができる。
【００３０】
以上のように、この実施の形態１における固液分離装置は、回転筒５の回転羽根１５の形状とその回転によって原液を固液分離するので、分離面積は従来の重力式固液分離装置の水平な分離面積よりも広くなる。したがって、固液分離槽１における原液の滞留時間の短縮、分離性能（制御性、分離水の水質、固形物の回収率など）の向上および安定化を得ることができる。また、濃縮液（濃縮汚泥）を間欠的に濃縮液貯留器２に移流させるため、濃縮液（濃縮汚泥）固液分離槽１底部に滞留することなく、また回転筒５に付着することを防げ、汚泥フロックＧを撹乱、破壊することもなく、回転羽根１５の汚損を防止できる。
【００３１】
例えば、０．６％程度の濃度の原液に注入率０．３〜０．５％で高分子凝集剤Ｆを注入した場合に、濃縮液濃度は４％程度となり、ＳＳ回収率が９８％以上という固液分離性能（濃縮性能）を得ることができる。また、原液に凝集剤Ｆを注入して濃縮液濃度を１．５〜２．５％程度にする場合には、従来の重力式固液分離装置における滞留時間は１〜２時間必要であったが、この実施の形態１における固液分離装置では概ね３分程度で濃縮することができる。そして、この実施の形態１における固液分離装置は、重力式固液分離装置や機械式固液分離装置の代替として、また消化槽の汚泥高濃度化装置や脱水処理機の前濃縮装置にも利用することができる。
【００３２】
実施の形態２．
図６はこの発明を実施するための実施の形態２における固液分離装置を説明するための図であり、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における固液分離装置は、原液と凝集剤Ｆを混合するための混合タンク３１を流入管４の途中に配設してある点、および実施の形態１の濃縮液貯留器２とは異なった形状の濃縮液貯留器２Ａとしてある点で実施の形態１の固液分離装置と異なっている。この場合に、濃縮液貯留器２Ａの内周面２ａを中心側に更に延在させたり、固液分離槽外壁に沿って周回する容器としたりして、濃縮液貯留器２Ａの容積を増加させてある。
【００３３】
この実施の形態２の固液分離装置では、混合タンク３１において原液と凝集剤Ｆを予め混合することにより、回転筒５Ａには原液と凝集剤Ｆが均等に混合した状態で流入するので、より分離性能（制御性、分離水の水質、固形物の回収率など）が向上する。また、濃縮液貯留器２Ａの内周面２ａを実施の形態１における場合よりも中心側に延在させたので、濃縮液貯留器２Ａの容積が実施の形態１における濃縮液貯留器２の容積よりも大きくなる。また、固液分離槽１と濃縮液貯留器２Ａとを別途設置できるため、処理施設の状況に応じて必要とする容積の濃縮液貯留器２Ａを設置し処理することができる。その他には、実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００３４】
実施の形態３．
図７はこの発明を実施するための実施の形態３における固液分離装置を説明するための図であり、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における固液分離装置は、実施の形態１とは若干異なった形状の水槽３Ａと上部をカバー３３によって遮蔽した回転筒５Ｂからなる固液分離槽１Ｂとしてある点、濃縮液貯留器２に吸気管３４、排気管３５、および空気弁３６を配置してある点で実施の形態１における固液分離装置と異なっている。この場合に、水槽３Ａには、実施の形態１の水槽３と同様な小径テーパ部３ｄの下端に連なる第２の小径ストレート部３ｅと、この第２の小径ストレート部３ｅの下端を塞ぐ底部壁面３ｆを設けてある。そして、移送管７は水槽３Ａの第２の小径ストレート部３ｅの底部と濃縮液貯留器２の底部とを接続するように配置してある。
【００３５】
ここで、濃縮液貯留器２は、所謂「マリオット瓶の原理」を呈するように構成し、定圧整流装置の役割を持たせてある。すなわち、濃縮液貯留器２は、密閉容器にしてあるうえに、吸気管３４、排気管３５、および空気弁３６を設けてある。この場合に、吸気管３４は高さ調節可能に設け、空気弁３６は排気管３５に配設してある。そして、開閉弁８の開閉位置、吸気管３４の高さ位置、および空気弁３６の開閉位置は、図示しない制御装置によって適宜に制御するようにしてある。これにより、排出管１０へ流出する濃縮液の速度Ｖは、排出管１０の中心と吸気管３４の下端部との液位差ｈに依存し、Ｖ＝（２ｇｈ）1/2となる。そして、この速度Ｖは濃縮液のレベルが変動しても概ね一定に保たれる。
【００３６】
このような固液分離装置において濃縮液を水槽３から濃縮液貯留器２に流入させる際には、排出弁９を閉じた状態で開閉弁８と空気弁３６を開く。そして、濃縮液を濃縮液貯留器２から排出する際には、開閉弁８と空気弁３６を閉じて排出弁９を開く。この際に、濃縮液の排出量は液位差ｈ、すなわち吸気管３４の高さを調整することによって調整し、排出量を増加させる場合には吸気管３４を上方へ移動させ、排出量を減少させる場合には吸気管３４を下方へ移動させる。なお、濃縮液貯留器２内における濃縮液の最高レベルまたは最低レベルを検出する電極棒などからなるレベル計を配設し、このレベル計の出力を制御装置に接続し、濃縮液貯留器２内における濃縮液のレベルに応じて開閉弁８と空気弁３６の開閉位置や吸気管３４の高さ位置を制御するのも好ましい。また、吸気管３４の高さを調整する代りに、排出管１０の口径を調整可能としてもよい。そして、吸気管３４は、予め決めた適当な高さ位置に固定することもできる。
【００３７】
以上のように、この実施の形態３における固液分離装置は、「マリオット瓶の原理」に基づいて濃縮液を濃縮液貯留器２に対して流入または流出させるので、濃縮液中の汚泥フロックが破壊することはない。また、上部のスリット（間隙）をカバー３３によって遮蔽した回転筒５Ｂとしたので、回転筒５Ｂの上部からの分離水に混じって流出しやすい微細な汚泥フロックの流出を防止でき、また濃縮液（濃縮汚泥）引抜により固液分離槽の水位が低下した場合に水面付近で原液が回転筒５Ｂ外へ流出するのを防止できる。その他には、実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００３８】
実施の形態４．
図８はこの発明を実施するための実施の形態４における固液分離システムを説明するための図であり、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における固液分離システムは、原液を２段階で固液分離するようにしてある点で実施の形態１における固液分離装置と大きく異なっている。すなわち、この実施の形態４における固液分離システムには、固液分離槽１Ｃと濃縮液貯留器２に加えて、この濃縮液貯留器２からの濃縮液を分離液と濃縮汚泥に固液分離する固液分離機４１を新たに設置してある。その他に、流入管４にラインミキサー４３を配設してある点、でも実施の形態１における固液分離装置と異なっている。さらには、濃縮液貯留器２に電極式のレベル計４５を設置し、このレベル計４５の出力を制御器４６に入力させ、制御器４６の出力を排出弁９の駆動モータ４７に接続してある点でも、実施の形態１における固液分離装置と異なっている。
【００３９】
この実施の形態４における固液分離システムにおいて、原液はラインミキサー４３によって凝集剤Ｆが均一に混合されて誘導器１７に流入する。固液分離槽１Ｃは最初に実施の形態１の固液分離槽１とほぼ同様に作用する。制御器４６は所定のレベル値を記憶していて、濃縮液貯留器２内の濃縮液（濃縮汚泥）のレベルが所定値以上になった場合に排出弁９を開く。これにより、濃縮液（濃縮汚泥）が濃縮液貯留器２から固液分離機４１に流入する。これにより、固液分離機４１では、安定して流入する濃縮液（濃縮汚泥）を分離液と濃縮汚泥とに固液分離することができ、より高濃度の濃縮液（濃縮汚泥）が得られると共に、減量化できその後の処理処分を容易にする。
【００４０】
以上のように、この実施の形態４における固液分離システムでは、ラインミキサー４３によって原液に凝集剤Ｆを均一化して混合させるうえに、濃縮液（濃縮汚泥）を濃縮液貯留器２から固液分離機４１に汚泥フロックを破壊することなくスムーズに移流させ、安定して効率よくより高濃度の濃縮液（濃縮汚泥）が得られる。その他には、実施の形態１と同様な効果が得られる。なお、原液性状によっては凝集剤（高分子凝集剤）Ｆを添加せず処理してもかまわず、これによりラインミキサーなどの混合設備が不要になる。
【００４１】
実施の形態５．
図９はこの発明を実施するための実施の形態５における固液分離システムを説明するための図であり、図８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における固液分離システムは、実施の形態４における固液分離機４１をディスク型の固液分離機４１Ａとしてある点、および固液分離機４１で分離した分離液を分離液返送管４２によって回転筒５Ｃ内へ返送するようにしてある点で実施の形態４における固液分離システムと大きく異なっている。この固液分離機４１Ａはろ過、濃縮、および洗浄を１枚のディスク上で行うことにより、中濃度の濃縮液（濃縮汚泥）をより高濃度の濃縮液（濃縮汚泥）にするものである。また、この固液分離機４１Ａから排出される分離液は、返送管４２を通り、誘導器１７を介してまたは直接回転筒５Ｂ内に流入する。これにより、固液分離槽１Ｂでは、凝集剤Ｆが混合した原液と固液分離機４１Ａからの微細粒子を含む分離液とが回転筒５Ｂに流入し、原液と分離液とが回転筒５Ｂ内で固液分離される。その他に、この実施の形態５における固液分離システムは、実施の形態２と同様に流入管４に混合タンク３１を配設した点、実施の形態３と同様なカバー３３を備えた回転筒５Ｂによる固液分離槽１Ｂとした点、実施の形態２と同様な濃縮液貯留器２Ａとした点、この濃縮液貯留器２Ａに実施の形態３と同様な吸気管３４、排気管３５、および空気弁３６を配置した点でも実施の形態４における固液分離システムと異なっている。
以上のように、この実施の形態５における固液分離システムでは、固液分離機４１Ａから排出される懸濁物質や汚泥フロックが混入する分離液が、返送管４２を通って回転筒５Ｂ内に流入し、凝集剤Ｆが混合した原液とともに固液分離されるため、原液および分離液ともども濃縮液（濃縮汚泥）と清澄な分離水とに固液分離でき、系外に懸濁物質や汚泥フロックが混入する分離液を排出せずにすみ、高いＳＳ回収率（９８％以上）を達成でき、返流水対策にも有効である。
【００４２】
図１０に示すように、固液分離機４１Ａであるディスク型濃縮装置は、例えば複数本の脚５１ａ〜５１ｃによって傾斜角度を調整可能に支持した円柱状の本体５２を備えている。この本体５２は、濃縮液流入口５３、分離液排出口５４、および濃縮汚泥排出口５５を有している。濃縮液流入口５３は濃縮液貯留器２からの排出管１０に接続し、分離液排出口５４は分離液返送管４２に接続してある。本体５２内には回転軸５６によって支持したろ過ディスク５７を回転可能に設置してあり、本体５２の上部には回転軸５６に連結した駆動モータ５８を設けてある。そして、本体５２の内部には、ろ過ディスク５７上の濃縮汚泥が濃縮汚泥排出口５５に向かって落下するように濃縮汚泥をろ過ディスク５７から掻き落すスクレーパ５９を設けてある。ろ過ディスク５７は、例えば孔径０．３〜０．５ｍｍのメッシュをもった円形のマイクロフィルタや微細目スクリーンとし、例えば０．５〜１０ｒｐｍで回転駆動し、洗浄水によって連続または間欠に洗浄するようにしてある。このディスク型濃縮装置における濃縮液（濃縮汚泥）の濃縮程度は、本体５２の傾斜角度とろ過ディスク５７の回転速度を変化させることによって調整でき、濃縮液貯留器２から供給される濃縮液（濃縮汚泥）を安定して効率よく動力費もわずかで、より高濃度に濃縮することができる。なお、上記ディスク型濃縮装置に代えて、遠心型、ベルトプレス型、フィルタープレス型などの脱水機や濃縮機を用いることもできる。
【００４３】
［実施例１］
固液分離槽１Ｂの直径は約１．３ｍ、固液分離機４１Ａの直径は約１ｍであった。固液分離槽１Ｂの処理量は５〜７ｍ3／ｈ、原液の濃度は０．６％、凝集剤Ｆの注入率は約０．４％であった。また、固液分離機４１Ａの処理量は２〜３ｍ3／ｈ、濃縮液の濃度は１．５〜２．０％であった。このような条件に基づいて固液分離システムを運転したところ、固液分離槽１Ｂでの濃縮液濃度は１．５〜２．０％となり、分離水のＳＳ濃度は２０〜５０ｍｇ／Ｌと良好であった。また、固液分離機４１Ａにおける濃縮汚泥濃度は４％以上という高濃度が達成でき、分離液のＳＳ濃度は１００〜５００ｍｇ／Ｌとなった。
【００４４】
［実施例２］
固液分離槽１Ｂの直径は約２ｍ、処理量は１５〜２０ｍ3／ｈ、凝集剤Ｆの注入率は０．３〜０．４％であった。また、固液分離機４１Ａの直径は約１ｍ、処理量は５〜６ｍ3／ｈであった。そして、凝集剤Ｆの注入設備を含めた固液分離システムの設置面積は、幅が２ｍ、長さが３．２ｍ、高さが２．５ｍであった。このような条件で固液分離システムを運転したところ、固液分離槽１Ｂでの濃縮液濃度は１．５〜２．０％となり、固液分離機４１Ａにおける濃縮汚泥濃度は４％以上となり、システム全体でのＳＳ回収率は９８％以上を達成できた。なお、固液分離槽１Ｂで生じた分離水のＳＳ濃度はわずか数十ｍｇ／Ｌと良好であった。また、消費電力は１．４ｋＷ／ｍ3程度で省エネルギーなものであった。
【００４５】
以上のように、この固液分離システムでは、固液分離槽１Ｂに回転筒５Ｂを備えたので、上記実施の形態１〜４と同様に分離性能（制御性、分離水の水質、固形物の回収率など）が向上する。また、効率よく固液分離できるため濃縮液（濃縮汚泥）を十分に減量化でき、固液分離機４１Ａの水量負荷を大幅に低減することができ、さらに固液分離機４１Ａを洗浄するために必要な洗浄水の量が削減することができる。加えて、動力費および維持管理費等を含めランニングコストを低減することができる。また、固液分離機４１Ａにおいて濃縮液（濃縮汚泥）がより高濃度化するので、その後の処理処分が容易になり、これに要する費用も削減できる。そして、従来の重力式濃縮槽との代替が可能となり、消化槽の汚泥高濃度化、脱水処理機の前濃縮など多方面に適用することができる。
【００４６】
実施の形態６．
図１１はこの発明を実施するための実施の形態６における固液分離システムを説明するための図であり、図８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における固液分離システムは、固液分離機４１を洗浄するための水を貯留する洗浄水槽６１を設けてある点で実施の形態４における固液分離システムと大きく異なっている。
そして、この水槽には水道水を供給してもよいが、図１１にあるように、固液分離槽１から排出されるＳＳ濃度が低く良好な水質の分離水を供給してもよい。その他に、実施の形態１と同様な固液分離槽１とした点、実施の形態４におけるレベル計４５、制御器４６、駆動モータ４７の代りに実施の形態５と同様な吸気管３４、排気管３５、空気弁３５を配設した点でも実施の形態４における固液分離システムと異なっている。
【００４７】
この実施の形態６における固液分離システムでは、固液分離槽１において生じた清澄な分離水を管体６２によって洗浄水槽６１に導き、洗浄水槽６１内の洗浄水を配管６３とポンプ６４によって固液分離機４１に噴射する。したがって、この実施の形態６における固液分離システムでは、固液分離機４１を洗浄する際に系内の分離水を利用するので、固液分離機４１において安定した濃縮が可能となり、水道水を使用しないため水道料金がかからず、ランニングコストをさらに低減できる。その他には、実施の形態４および実施の形態５と同様な効果が得られる。
【００４８】
実施の形態７．
図１２はこの発明を実施するための実施の形態７における固液分離システムを説明するための図であり、図１１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における固液分離システムは、実施の形態６における環状の濃縮液貯留器２の代りに横断面矩形の濃縮液貯留器２Ｂを水槽３から離して設置してある点で実施の形態７における固液分離システムと大きく異なっている。
この実施の形態７では、固液分離槽１と濃縮液貯留槽２を別途設けており、濃縮液貯留器２は処理施設の既設槽（タンク）類を流用することができ、建設費や設備費やランニングコストの低減化が図れる。また、濃縮液貯留器２は処理施設の既設槽（タンク）類を流用し、その上部や近傍に固液分離槽１や固液分離機４１を設置すればより省スペース化が図れる。その以外には実施の形態６と同様な効果が得られる。
【００４９】
実施の形態８．
図１３はこの発明を実施するための実施の形態８における固液分離システムを説明するための図であり、図８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における固液分離システムは、実施の形態４における環状の濃縮液貯留器２の代りに横断面矩形の濃縮液貯留器２Ｂを水槽３から離して設置してある点で実施の形態４における固液分離システムと大きく異なっている。その他に、実施の形態３と同様なカバー３３を備えた回転筒５Ｄによる固液分離槽１Ｄとしてある点でも実施の形態４における固液分離システムと異なっている。なお、濃縮液貯留器２Ｂには実施の形態４と同様なレベル計４５、制御器４６、駆動モータ４７を設けてある。この実施の形態８では、濃縮液貯留器２Ｂを水槽３から離して設置したことについては実施の形態７と、それ以外には実施の形態４と同様な効果が得られる。
【００５０】
実施の形態９．
図１４はこの発明を実施するための実施の形態８における固液分離システムを説明するための図であり、図１３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における固液分離システムは、異なった構成の回転筒５Ｅを備えた固液分離槽１Ｅとしてある点、および実施の形態８におけるレベル計４５、制御器４６、駆動モータ４７の代りに実施の形態５と同様な吸気管３４、排気管３５、空気弁３５を配設した点で実施の形態８と異なっている。すなわち、回転筒５Ｅには実施の形態１と同様な下部補強体１３を用いてある反面で、実施の形態１よりも小径な上部補強体１２Ａとすることにより、回転羽根１５Ａの間に末広がりのスリット１４Ａを形成してある。また、掻寄機１８Ａは、実施の形態１における掻寄機１８に複数のピケットフェンス１８ａを設けたものとしてある。
【００５１】
したがって、この実施の形態９における固液分離システムでは、スリット１４Ａと回転羽根１５Ａが鉛直方向に対して傾斜しているので、分離面積が実施の形態８の場合よりも広くなり、濃縮効率が向上する。また、ピケットフェンス１８ａを備えているので、濃縮液（濃縮汚泥）の中に「水の道」が発生することが防止し、濃縮液（濃縮汚泥）の濃度がより安定するとともに、希薄な濃縮液（濃縮汚泥）の引抜を防止することができる。また、所謂「マリオット瓶の原理」に基づく実施の形態６と同様な効果が得られ、その他には実施の形態８と同様な効果が得られる。このように、回転筒は円柱型に限らず末広がりの円錐形でも逆円錐でも多角型でもよく、原液の固液分離ができ回転し易いものであればどのような型でもかまわない。
【００５２】
以上、実施の形態１〜９において本発明の固液分離装置および固液分離システムを説明してきたが、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおいて、いろいろな修正や変更が可能であることは言うまでもない。例えば、濃縮液貯留器２、２Ａ、２Ｂ、水槽３、３Ａ、回転筒５、５Ａ〜５Ｅ、回転羽根１５、１５Ａ、誘導器１７、２１、２２、２５、掻寄機１８、１８Ａはその他の形状、材質、形態が可能である。
また、回転筒５のスリット（間隙）は、複数の回転羽根を間隔を持って配設して形成させてもよいが、筒状体に隙間（切れ込み）を形成しスリットとしてもよい。さらに、複数の回転羽根を配設する場合、各回転羽根を接線方向に向けて配置したり、若干傾斜させたりしてもよい。また、回転羽根自体は平板なものでもよく、波形や湾曲したものを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の実施の形態１における固液分離装置を説明するための側面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における固液分離装置の誘導器の変形例を説明するための側面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における固液分離装置の誘導器の変形例を説明するための側面図である。
【図４】この発明の実施の形態１における固液分離装置の誘導器の変形例を説明するための側面図である。
【図５】（ａ）この発明の実施の形態１における固液分離装置の固液分離槽の作用を説明する側面図である。              （ｂ）この発明の実施の形態１における固液分離装置の回転羽根の作用を説明する平面図である。
【図６】この発明の実施の形態２における固液分離装置を説明するための側面図である。
【図７】この発明の実施の形態３における固液分離装置を説明するための側面図である。
【図８】この発明の実施の形態４における固液分離システムを説明するための側面図である。
【図９】この発明の実施の形態５における固液分離システムを説明するための側面図である。
【図１０】この発明の実施の形態５における固液分離システムのディスク型濃縮機を説明するための斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態６における固液分離システムを説明するための側面図である。
【図１２】この発明の実施の形態７における固液分離システムを説明するための側面図である。
【図１３】この発明の実施の形態８における固液分離システムを説明するための側面図である。
【図１４】この発明の実施の形態９における固液分離システムを説明するための側面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１、１Ａ〜１Ｅ  固液分離槽
２、２Ａ、２Ｂ  濃縮液貯留器
３、３Ａ  水槽
５、５Ａ〜５Ｅ  回転筒
１４、１４Ａ  スリット（間隙）
１５、１５Ａ  回転羽根
１６  駆動手段
１７、２１、２２、２５  誘導器
１８、１８Ａ  掻寄機
３１  混合タンク
３３  カバー
３４  吸気管
３５  排気管
３６  空気弁
４１、４１Ａ  固液分離機
４２  分離液返送管
【図１】
0004765045.tif 000002
【図２】
0004765045.tif 000003
【図３】
0004765045.tif 000004
【図４】
0004765045.tif 000005
【図５】
0004765045.tif 000006
【図６】
0004765045.tif 000007
【図７】
0004765045.tif 000008
【図８】
0004765045.tif 000009
【図９】
0004765045.tif 000010
【図１０】
0004765045.tif 000011
【図１１】
0004765045.tif 000012
【図１２】
0004765045.tif 000013
【図１３】
0004765045.tif 000014
【図１４】
0004765045.tif 000015