(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に含まれる固形物を捕捉し、凝集する凝集沈殿処理装置において、
前記原水が流入し、前記固形物を捕捉するスラッジブランケットを備えたスラッジブランケット部と、
前記スラッジブランケットで発生した余剰スラッジを前記スラッジブランケット部の下方で濃縮する濃縮部と、
前記スラッジブランケット部と前記濃縮部とを仕切る中間底板と、
前記中間底板上に堆積した重量物を掻き寄せる掻き寄せ機構と、
前記掻き寄せ機構で掻き寄せられた前記重量物を排出する排出機構と、を備える凝集沈殿処理装置。
【請求項２】
前記掻き寄せ機構は、前記重量物を前記中間底板の外側に掻き寄せるように設けられ、前記排出機構は前記中間底板の外側に備えられている請求項１に記載の凝集沈殿処理装置。
【請求項３】
前記掻き寄せ機構は、前記重量物を前記中間底板の中央側に掻き寄せるように設けられ、前記排出機構は前記中間底板の中央側に備えられている請求項１に記載の凝集沈殿処理装置。
【請求項４】
前記スラッジブランケット部の下側で回転可能に設けられ、前記原水を分散させるディストリビュータを備え、前記掻き寄せ機構は前記ディストリビュータに設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の凝集沈殿処理装置。
【請求項５】
前記スラッジブランケット部の下側で回転可能に設けられ、前記原水を分散させるディストリビュータを備え、
前記掻き寄せ機構は、前記ディストリビュータとは離間して設けられる請求項１〜３のいずれか一項に記載の凝集沈殿処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝集沈殿処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃水処理の有力な手段の一つとして、特許文献１のように、流入水を受け入れる内筒が沈殿槽内に立設されているフロックゾーン型（「スラッジブランケット型」、「フロックブランケット型」と称することもある）の凝集沈殿槽が知られている。この凝集沈殿槽では、内筒の内側はフロックを上昇させる流動層が形成されて凝集反応が行われるフロック成長ゾーンとなり、内筒の外側はフロックが沈降するフロック沈降ゾーンとなり、フロック成長ゾーンで上昇しながら成長されたフロックは、内筒の外側へ越流することによりフロック沈降ゾーンに流入する。フロック沈降ゾーンの下部には汚泥を濃縮する汚泥濃縮部が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０８５６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、凝集沈殿槽に流入する流入水に砂や比重の重い固形物等の重量物が含まれる場合、これら重量物は内筒の外側へ越流できず、内筒の内側で沈降し、内筒の底部に蓄積されることがある。しかしながら、流入水は内筒内で下部から上昇するため、内筒の底部に重量物が蓄積されると、成長ゾーンでの流動性が悪くなり、凝集効果が低減するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、流入水に砂等の重量物が含まれている場合であっても、スラッジブランケット部の流動状態を保ち、良好な凝集効果を維持できる凝集沈殿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】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る凝集沈殿処理装置は、原水に含まれる固形物を捕捉し、凝集する凝集沈殿処理装置において、原水が流入し、固形物を捕捉するスラッジブランケットを備えたスラッジブランケット部と、スラッジブランケットで発生した余剰スラッジをスラッジブランケット部の下方で濃縮する濃縮部と、スラッジブランケット部と濃縮部とを仕切る中間底板と、中間底板上に堆積した重量物を掻き寄せる掻き寄せ機構と、掻き寄せ機構で掻き寄せられた重量物を排出する排出機構と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記の凝集沈殿処理装置によれば、スラッジブランケット部に流入する原水に砂等の重量物が含まれ、中間底板上に重量物が沈降したとき、掻き寄せ機構により重量物が掻き寄せられる。掻き寄せ機構により掻き寄せられた重量物は、排出機構により凝集沈殿処理装置外へ排出される。したがって、スラッジブランケット部に流入する原水に重量物が含まれたとしても、スラッジブランケット部の流動状態が保たれ、良好な凝集効果が維持され得る。
【０００８】
また、上記の凝集沈殿処理装置では、掻き寄せ機構は重量物を中間底板の外側に掻き寄せるように設けられ、排出機構は中間底板の外側に備えられてもよい。重量物を外部に排出するためには、凝集沈殿処理装置の外部に重量物を移動させる必要がある。上記の構成によれば、排出機構は中間底板の外側に設けられているため、重量物を外部に排出するための手段を別途設けない又は小型化することが可能となるので、排出機構を簡単な構造にすることができる。
【０００９】
また、上記の凝集沈殿処理装置では、掻き寄せ機構は、重量物を中間底板の中央側に掻き寄せるように設けられ、排出機構は中間底板の中央側に備えられてもよい。この構成によれば、掻き寄せ機構は、中間底板の中央側に重量物を掻き寄せる。この場合、排出機構を外側に設けた場合と比較すると、各重量物を排出するためには、各重量物を中央側に集めればよいので、各重量物の排出機構までの掻き寄せ機構による移動距離を小さくするような設計、すなわち、掻き寄せ効率が向上する構成をより簡単に実現することができる。
【００１０】
また、上記の凝集沈殿処理装置では、スラッジブランケット部の下側で回転可能に設けられ、原水を分散させるディストリビュータを備え、掻き寄せ機構はディストリビュータに設けられてもよい。この構成によれば、掻き寄せ機構はディストリビュータに設けられて一緒に回転するため、設備構成を少なくすることができる。また、この場合、ディストリビュータを回転させる駆動源を利用して、掻き寄せ機構も動作させることができるため、省エネルギー効果を得ることができる。
【００１１】
また、上記の凝集沈殿処理装置では、スラッジブランケット部の下側で回転可能に設けられ、原水を分散させるディストリビュータを備え、掻き寄せ機構はディストリビュータとは離間して設けられてもよい。この構成によれば、掻き寄せ機構とディストリビュータとは離間しているため、それぞれの機能に基づいた設計を行い、個別に製造することができるため、例えばそれぞれの機能向上を考慮した構造を容易に実現することができる。また、掻き寄せ機構及びディストリビュータのそれぞれを簡単な構造とすることもできるため、容易に製造することも可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スラッジブランケット部の流動状態を保ち、良好な凝集効果を維持できる凝集沈殿装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る凝集沈殿処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る凝集沈殿処理装置の概略構成を示す図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ矢視図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る凝集沈殿処理装置の概略構成を示す図であり、（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ矢視図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る凝集沈殿処理装置の概略構成を示す図であり、（ｂ）は、図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０１の概略構成を示す図である。また、図２は、凝集沈殿処理装置１０１のII−II線矢視図である。本実施形態に係る凝集沈殿処理装置は、所謂「スラッジブランケット型」と称される凝集沈殿槽を有している。スラッジブランケット型凝集沈殿槽は、槽内に上昇水流による凝集フロックの流動層を形成し、その流動層内に、新たに生成したフロックを通過させるものである。このとき、小さなフロックは、流動層における大きなフロックに捕捉されて大きくなり、沈降速度が速まる。これにより、スラッジブランケット型凝集沈殿槽への流入水は、処理水と汚泥に分離され、それぞれ槽外に排出される。以下、フロックは、凝集フロック、汚泥、固形物と称されることがある。
【００１６】
図１に示す凝集沈殿処理装置１０１は、凝集フロックを含む流入水を導入し、スラッジブランケット部Ｓに形成されたスラッジブランケットにおいて、凝集フロックを成長させた後、固形物としての凝集フロックと処理水とを分離する機能を有する。凝集沈殿処理装置１０１に導入される流入水は、有機性排水等の原水に対して、例えばＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）等の無機凝集剤と、例えばアニオン系ポリマー等の高分子凝集剤と、が供給されたものとすることができる。原水に対して凝集剤を混合させることで、凝集フロックが生成される。
【００１７】
本実施形態の凝集沈殿処理装置１０１は、図１に示すように、有底円筒状の下筒水槽１と、この下筒水槽１の上方に設けられた有底円筒状の上筒水槽２と、を備える。この凝集沈殿処理装置１０１にあっては、上筒水槽２の底部が下筒水槽１の底部から上方に所定長離隔しており、２重水槽構造を呈している。なお、本実施形態では、下筒水槽１及び上筒水槽２を円筒状としているが、角筒状であっても良い。
【００１８】
下筒水槽１と上筒水槽２とは軸線Ｌに沿って同軸に配置されている。そして、下筒水槽１と上筒水槽２とは、下筒水槽１及び上筒水槽２の外周の一部に設けられて、軸線Ｌに沿って上下方向に延びる流路３によって接続されている。流路３は、上筒水槽２の側壁２１の外方において、下筒水槽１の側壁１１に形成された開口１２と、上筒水槽２の側壁２１に設けられた開口２２と、を囲うように上下方向に延びる流路壁３１によって形成される。なお、下筒水槽１及び上筒水槽２の外周のうち流路３が形成されていない領域では、下筒水槽１の側壁１１及び上筒水槽２の側壁２１が凝集沈殿処理装置１０１の外壁を形成する。
【００１９】
なお、図１に示す凝集沈殿処理装置１０１では、流路３の上方が開放されている構成について示しているが、閉じた構成であってもよい。また、流路３は、上筒水槽２の側壁２１に設けられた開口２２と下筒水槽１の開口１２とを接続している例を示しているが、上筒水槽２の径が下筒水槽１よりも小さい等の場合には、流路３の形状を適宜変更することができる。
【００２０】
また、下筒水槽１と上筒水槽２との間には、上筒水槽２の底部を形成する中間底板２３が設けられる。この中間底板２３は、下筒水槽１の天面となる。
【００２１】
凝集沈殿処理装置１０１の軸線Ｌ上には、センターシャフト４０が配置されている。センターシャフト４０の外側には、センターシャフト４０を囲むようにフィードパイプ４１が設けられている。フィードパイプ４１は、流入水配給管４２に連結されている。流入水配給管４２は、凝集沈殿処理装置１０１の外壁を形成する上筒水槽２の側壁２１を貫通して外側に突き出し、上流側と接続されている。流入水配給管４２の内部とフィードパイプ４１の内部とは連通している。
【００２２】
フィードパイプ４１は、上下方向で上部４１ａと下部４１ｂとに分けられており、上部４１ａと下部４１ｂとの間は、ラビリンス構造等のロータリジョイント４３により接続されている。フィードパイプ４１は、その上部４１ａの側面で流入水配給管４２と接続されており、フィードパイプ４１の下部４１ｂには、分散管（ディストリビュータ）４４が設けられている。
【００２３】
分散管４４には、複数の流入水吐出口４４ａが形成されている。分散管４４は、流入水吐出口４４ａを上筒水槽２の底部を形成する中間底板２３側に向けた状態でセンターシャフト４０とともに回転する。このとき、フィードパイプ４１の下部４１ｂは、分散管４４と一緒に回転する。なお、分散管４４は回転軸の軸ブレを防止するために、分散管４４は、軸線Ｌに対して点対称となるように配置される。本実施形態では、フィードパイプ４１から突出する２つの分散管４４ｂ，４４ｃが軸線Ｌを通る直線上に配置されている場合について説明する。
【００２４】
センターシャフト４０は、ロータリジョイント等により中間底板２３と接続され、さらに下方へ延びる。センターシャフト４０の下端には、濃縮汚泥掻き寄せ機４６が設けられている。センターシャフト４０の回転に伴って濃縮汚泥掻き寄せ機４６も回転する。濃縮汚泥掻き寄せ機４６は、凝集沈殿処理装置１０１の外壁を形成する下筒水槽１の底面１３上に設けられ、底面１３に堆積した濃縮汚泥を中央に掻き寄せる。掻き寄せられた濃縮汚泥は、排出口１４から外方に排出する。
【００２５】
凝集沈殿処理装置１０１では、上筒水槽２内の開口２２よりも下側の領域はスラッジブランケット部Ｓとして機能する。また、上筒水槽２の開口２２と下筒水槽１の開口１２とを接続する流路３内は、汚泥（スラッジブランケットで発生した余剰スラッジ）を沈降する沈降ゾーンＺ１として機能する。また、下筒水槽１内の濃縮汚泥掻き寄せ機４６が設けられている領域は、余剰スラッジを濃縮する濃縮ゾーンＺ２（濃縮部）として機能する。上記の沈降ゾーンＺ１及び濃縮ゾーンＺ２は、余剰スラッジを外部に排出するための汚泥排出部として機能する。スラッジブランケット部Ｓと濃縮ゾーンＺ２とは、中間底板２３により仕切られて隣接している。
【００２６】
本実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０１は、中間底板２３上に堆積した重量物を掻き寄せる掻き寄せ機構５１と、掻き寄せ機構５１で掻き寄せられた重量物を凝集沈殿処理装置１０１の外部へ排出する排出機構６１と、を備える。なお、重量物とは、中間底板２３上に沈降した砂や比重の重い汚泥等をいう。このような重量物はスラッジブランケット部Ｓに形成されている流動層によって上昇できないため、中間底板２３上に沈降し堆積する。
【００２７】
掻き寄せ機構５１は、分散管４４の下側に設けられ、重量物を中間底板２３の外側方向Ｘ１に掻き寄せるように設けられている。
【００２８】
図１及び図２に示すように、掻き寄せ機構５１は、分散管４４の下面側に取り付けられた複数の掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆにより構成される。複数の掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆは、２つの分散管４４ｂ、４４ｃに対して分散して取り付けられる。すなわち、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｃは分散管４４ｂに対して取り付けられ、掻き寄せ羽根５１ｄ〜５１ｆは分散管４４ｃに対して取り付けられる。分散管４４が駆動源Ｍにより軸線Ｌを中心として方向Ｈに向けて回転するとき、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆも一緒に方向Ｈに向けて回転する。掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆを、２つの分散管４４ｂ，４４ｃに対して分散して取り付け、その数を同一とすることで、回転時の軸ブレを防止することができる。なお、軸にかかる荷重が偏らないように掻き寄せ羽根を配置した場合、軸ブレをさらに少なくすることができる。
【００２９】
掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆは、それぞれ鉛直方向で延びる板状をなし、その上端は分散管４４下面側に接続し、下端は中間底板２３へ向かって延びている。掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆは、上筒水槽２の大きさやフロックの性状により適宜変更されるが、それぞれ中間底板２３に対向する主面下端部の幅（水平方向の長さ）は、５０ｃｍ〜１５０ｃｍ程度とされる。また、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆの主面の高さ（垂直方向の長さ）は、中間底板２３と分散管４４との距離によって決定される。そして、中間底板２３と分散管４４との距離は、分散管４４の流入水吐出口４４ａからの吐出流速によって決定される。掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆの下端と中間底板２３との距離は、１ｃｍ〜１０ｃｍ程度とすることが望ましい。また、中間底板２３と分散管４４との距離は、例えば流入水吐出口４４ａからの吐出流速が０．３ｍ／ｓｅｃ〜０．７ｍ／ｓｅｃである場合に、５０ｍｍ〜３００ｍｍ程度とすることが望ましい。中間底板２３と分散管４４との距離が短い場合、吐出流速が速くなると抵抗が大きくなり、流入水を流入水吐出口４４ａから十分に噴出できない場合がある。この場合、前段の水槽やフィードパイプ４１の上から流入水が溢れ出される可能性がある。そのため、流入水の吐出流速に応じて中間底板２３と分散管４４との距離を決定する必要がある。なお、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆの下端と中間底板２３との距離を１ｃｍ〜１０ｃｍ程度とすることで、比重の重い粒子の流動により、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆの下端と中間底板２３との間にある粒子が撹拌され、粒子同士の接触（衝突）とフロック化を促進することができる。図２に示すように、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆは、流入水吐出口４４ａを塞がないように配置される。
【００３０】
また、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆは、中間底板２３の径方向すなわち分散管４４の長手方向に対し傾斜する。具体的には、板状の掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆの主面のうち、Ｈ方向に分散管４４が回転する際に上流側となる主面（前面部）が、側壁２１側へ向くように傾斜して配置される。このとき、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆの前面部は、重量物に対し中間底板２３上の外側へ移動させるような押力を付加する。ここで、フロックの性状や、濃縮濃度によるが、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆに係る分散管４４の長手方向に対する傾斜角度は、例えば２０°〜５０°程度である。このような角度範囲とすることで、効率的に掻き寄せることができる。
【００３１】
分散管４４の回転により、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆも一緒に回転する。このとき、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆの前面部は所謂レーキのように機能し、中間底板２３上の重量物を外側へ掻き寄せる。分散管４４は回転しながら流入水吐出口４４ａから流入水を噴出するため、中間底板２３上のスラッジブランケット部Ｓでは流入水が螺旋状に上昇する流動層が形成される。この流動層による遠心力と掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆの前面部による押力とが、重量物に対して付加される。したがって、重量物は、中間底板２３上で渦巻状に近い移動軌跡を形成しながら徐々に外側に移動する。
【００３２】
なお、複数の各掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆは、分散管４４の回転により、それぞれ径方向に幅を有する同心円状の軌跡を描く。このとき、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆは、隣接する同心円状の軌跡が径方向で一部重複するように互いに配置される。具体的には、掻き寄せ羽根５１ｄの軌跡は掻き寄せ羽根５１ｃの軌跡と径方向で一部重複し、掻き寄せ羽根５１ｃの軌跡は掻き寄せ羽根５１ｅの軌跡と径方向で一部重複し、掻き寄せ羽根５１ｅの軌跡は掻き寄せ羽根５１ｂの軌跡と径方向で一部重複し、掻き寄せ羽根５１ｂの軌跡は掻き寄せ羽根５１ｆの軌跡と径方向で一部重複し、掻き寄せ羽根５１ｆの軌跡は掻き寄せ羽根５１ａの軌跡と径方向で一部重複するように、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆが配置される。したがって、中間底板２３上に堆積した重量物は、中央側から掻き寄せ羽根５１ｄ−掻き寄せ羽根５１ｃ−掻き寄せ羽根５１ｅ−掻き寄せ羽根５１ｂ−掻き寄せ羽根５１ｆ−掻き寄せ羽根５１ａとの順に配列されている掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆのいずれかによって、徐々に外側へ押される。
【００３３】
このように、重量物が掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆによって徐々に押される場合、スラッジブランケット部Ｓの流動層により発生した遠心力のみによっては外側へ移動できない重量物も確実に中間底板２３の外側へ掻き寄せられる。そして、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆにより掻き寄せられた重量物は、中間底板２３の外側に設けられた排出機構６１により外部へ排出される。
【００３４】
排出機構６１は、中間底板２３の外側に設けられて重量部を受け入れる溝部６１ａと、溝部６１ａと外部とを接続する排出管６１ｂと、排出管６１ｂを介した重量物の排出を促進するポンプ６１ｃと、を有する。なお、排出機構６１が中間底板２３の外側に設けられているとは、排出機構６１のうち、溝部６１ａが中間底板２３の外側に設けられていることをいい、排出機構６１の他の部材は、中間底板２３の外側とは異なる位置に配置することができる。
【００３５】
本実施形態では、溝部６１ａは、軸線Ｌを挟んで流路３と対向する位置において、中間底板２３の外周の一部が下筒水槽１側へ凹んでいるように形成されている。溝部６１ａは、上筒水槽２に向かって開口し、この開口部から重量物を受け入れ貯留するように設けられている。溝部６１ａは、側壁２１と、中間底板２３よりも下方に突出するＬ字状の壁２３ａとによって形成される。溝部６１ａの側壁２１側には排出管６１ｂを介してポンプ６１ｃが接続されている。ポンプ６１ｃの駆動により、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆにより掻き寄せられた重量物は、溝部６１ａから排出管６１ｂを介して外部に排出される。なお、重量物の引き抜き量は、ポンプ６１ｃの駆動等により制御することができるが、スラッジブランケットの界面の高さ位置が低くならない程度に制御することが好ましい。
【００３６】
以下、本実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０１の凝集沈殿方法について説明する。本実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０１では、凝集剤が添加された原水が流入水として、流入水配給管４２を経て、フィードパイプ４１に導入される。フィードパイプ４１に導入された流入水は、フィードパイプ４１の内を下方に向けて流動し、分散管４４で分かれて流入水吐出口４４ａから噴出する。流入水は、スラッジブランケット部Ｓに対してほぼ均等に供給され、流入水の上昇流により流動層を形成する。流入水に含まれた小さいフロックは、流動層で上昇する過程で、凝集フロックと接触して捕集され、粒子径が大きく成長する。このように、流入水は、スラッジブランケット部Ｓを上昇しながらフロックを成長させる。
【００３７】
スラッジブランケット部Ｓの上方に集まったフロックの一部は、流入水による流動層により上筒水槽２の側壁２１側に移動し、開口２２から流路３側へ方向Ｆに沿って越流することで沈降ゾーンＺ１に流れ込む。ここで、越流とは、大きく且つ重くなったフロックが、開口２２から側壁２１を超えて沈降ゾーンＺ１へ溢れ出されることをいう。
【００３８】
スラッジブランケット部Ｓを通過した処理水は、流入水の上昇流によって上昇し、上筒水槽２の上部から外部へ排出される。一方、開口２２から流路３側へ越流した凝集フロックは、余剰スラッジとして、沈降ゾーンＺ１に流れ込み、沈降される。
【００３９】
沈降ゾーンＺ１は、越流して流れ込んだ凝集フロック（汚泥）を沈降する。ここで、スラッジブランケット部Ｓから越流して流れ込んだ凝集フロックは、比重が水より大きいので、流路３内を沈降し、開口１２から下筒水槽１内へ導入される。下筒水槽１の底面１３上に沈降して堆積した凝集フロックは、濃縮されて濃縮汚泥になり、濃縮ゾーンＺ２に設けられた濃縮汚泥掻き寄せ機４６の回転により、中央部に掻き寄せられ、排出口１４から外方に排出される。
【００４０】
ここで、本実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０１では、掻き寄せ機構５１と排出機構６１とを備えていることにより、スラッジブランケット部Ｓの底面である中間底板２３上に堆積した重量物を外部へ排出する。この重量物は、分散管４４の流入水吐出口４４ａから噴出された流入水に含まれた砂や比重が重い固形物等に由来する。重量物は、重量が重くスラッジブランケット部Ｓに形成された上昇水流による流動層によって上昇できないため、中間底板２３上に沈降する。このとき、分散管４４に取り付けられた掻き寄せ機構５１は、分散管４４と一緒に回転しながら、重量物を中間底板２３の外側へ掻き寄せる。重量物は外側へ掻き寄せられた後、排出機構６１の溝部６１ａに導入され、ポンプ６１ｃの駆動により排出管６１ｂを経て凝集沈殿処理装置１０１外へ排出される。
【００４１】
以上のように、本実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０１によれば、分散管４４からスラッジブランケット部Ｓに流入する流入水に砂等の重量物が含まれ、中間底板２３上に重量物が沈降したとき、掻き寄せ機構５１により重量物が中間底板２３の外側へ掻き寄せ、排出機構６１により外部に排出することができる。
【００４２】
従来の凝集沈殿処理装置では、掻き寄せ機構及び排出機構のように、スラッジブランケット部Ｓにおいて重量物を外部に排出する機構を備えていなかった。この場合、スラッジブランケット部Ｓに流入する流入水に重量物が含まれていると分散管４４が埋まるところまで重量物が堆積し続け、分散管４４が閉塞する可能性があった。分散管４４の閉塞が生じると、スラッジブランケット部Ｓ内の流れに偏りが生じることから、処理水質が悪化することが考えられる。また、重量物が中間底板２３に堆積すると、スラッジブランケット部Ｓの流動性が低下する可能性も考えられる。したがって、従来は、重量物がスラッジブランケット部Ｓの下部に滞留しないように、分散管４４からの流入水の流速を高めたり、分散管４４の回転速度を速めたりしていた。しかし、このような制御は、いずれも流入水がスラッジブランケット部Ｓ内を移動する時間を短くするため、処理水質の低下を引き起こす可能性がある。これに対して、本実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０１によれば、掻き寄せ機構５１及び排出機構６１を備えることにより、スラッジブランケット部Ｓに流入する流入水に重量物が含まれたとしても、分散管４４からの流入水の流速の調整等を行うことなく、スラッジブランケット部Ｓの流動状態を保つことができるため、良好な凝集効果が維持され得る。
【００４３】
また、掻き寄せ機構５１が分散管４４に対して取り付けられている場合、分散管４４を回転させることにより、同時に掻き寄せ機構５１を動作させることができる。また、掻き寄せ機構５１と分散管４４とを一体的に構成することで、設備の構成を少なくすることができる。その結果、設備のコストが低減されるとともに、設備をコンパクトにすることも可能となる。また、分散管４４を駆動させる駆動源を利用して掻き寄せ機構５１を動作させることができるため、より少ないエネルギーで重量物の排出を実現することができる。
【００４４】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０２について説明する。
図３（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０２の概略構成を示す図であり、（ｂ）は、凝集沈殿処理装置１０２のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線矢視図である。第２実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０２は、第１実施形態に係る掻き寄せ機構５１及び排出機構６１に代えて、掻き寄せ機構５２及び排出機構６２を備える点以外は、第１実施形態と同様な構成を有する。したがって、第１実施形態と同様な構成についての説明は省略する。
【００４５】
図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、掻き寄せ機構５２は、分散管４４の下側に設けられ、重量物を中間底板２３の中央側に掻き寄せるように設けられている。掻き寄せ機構５２により掻き寄せられた重量物は、方向Ｘ２に移動する。
【００４６】
掻き寄せ羽根５２ａ〜５２ｆは、第１実施形態に係る掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆと同様に、板状の部材からなり、分散管４４の下方に取り付けられる。このとき、掻き寄せ羽根５２ａ〜５２ｆは、中間底板２３の径方向すなわち分散管４４の長手方向に対し傾斜するが、傾斜方向が第１実施形態に係る掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆとは異なり、Ｈ方向に分散管４４が回転する際に上流側となる主面（前面部）が、軸線Ｌ側へ向くように傾斜して配置される。このとき、掻き寄せ羽根５２ａ〜５２ｆの前面部は、重量物に対し中間底板２３上の中央側（軸線Ｌ側）へ移動させるような押力を付加する。ここで、フロックの性状や、濃縮濃度によるが、掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆに係る分散管４４の長手方向に対する傾斜角度は、例えば２０°〜５０°程度である。このような角度範囲とすることで、効率的に掻き寄せることができる。
【００４７】
分散管４４の回転により、掻き寄せ羽根５２ａ〜５２ｆも一緒に回転する。このとき、掻き寄せ羽根５２ａ〜５２ｆの前面部は中間底板２３上の重量物を中央側へ掻き寄せる。したがって、重量物は、中間底板２３上で渦巻状に近い移動軌跡を形成しながら徐々に中央側に移動する。
【００４８】
なお、複数の各掻き寄せ羽根５２ａ〜５２ｆは、分散管４４の回転により、それぞれ径方向に幅を有する同心円状の軌跡を描く。このとき、掻き寄せ羽根５２ａ〜５２ｆは、第１実施形態に係る掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆと同様に、隣接する同心円状の軌跡が径方向で一部重複するように互いに配置される。これにより、中間底板２３上に堆積した重量物は、外側から掻き寄せ羽根５２ａ−掻き寄せ羽根５２ｆ−掻き寄せ羽根５２ｂ−掻き寄せ羽根５２ｅ−掻き寄せ羽根５２ｃ−掻き寄せ羽根５２ｄとの順に配列されている掻き寄せ羽根５２ａ〜５２ｆのいずれかによって、徐々に中央側へ押される。
【００４９】
排出機構６２は、中間底板２３の中央側であってフィードパイプ４１の下方に設けられている。この排出機構６２は、中間底板２３の中央部に設けられて重量物を受け入れる溝部６２ａと、溝部６２ａと外部とを接続する排出管６２ｂと、排出管６２ｂを介した重量物の排出を促進するポンプ６２ｃと、を有する。溝部６２ａは、中間底板２３の中央部が下筒水槽１側に凹んでいるように形成されている。溝部６２ａは、上筒水槽２に向かって開口し、この開口部から重量物を受け入れ貯留するように設けられている。溝部６２ａの側壁には、排出管Ｌ２を介してポンプ６２ｃが接続されている。このような排出機構６２により、掻き寄せ機構５２によって中間底板２３の中央側に掻き寄せられた重量物は、外部へ排出される。なお、排出機構６２が中間底板２３の中央側に設けられているとは、排出機構６２のうち、溝部６２ａが中間底板２３の中央側に設けられていることをいい、排出機構６２の他の部材は、中間底板２３の中央側とは異なる位置に配置することができる。
【００５０】
本実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０２において、掻き寄せ機構５２と排出機構６２との動作について説明すると、分散管４４が回転すると掻き寄せ機構５２も一緒に回転する。このとき、スラッジブランケット部Ｓの底面である中間底板２３上に堆積した重量物は、掻き寄せ機構５２の掻き寄せ羽根５２ａ〜５２ｆにより中間底板２３の中央側に徐々に掻き寄せられる。掻き寄せられた重量物は、中間底板２３の中央部に位置する溝部６２ａに導入される。溝部６２ａに流入した重量物は、排出管６２ｂとポンプ６２ｃにより外部へ排出される。
【００５１】
以上のように、第２実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０２によれば、分散管４４が回転することによって、掻き寄せ機構５２が中間底板２３上に堆積した重量物を中央側に掻き寄せる。掻き寄せられた重量物は、中央部に設けられた排出機構６２の溝部６２ａに流入した後、排出管６２ｂとポンプ６２ｃにより外部へ排出される。第１実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０１のように排出機構６１が中間底板２３の外周の一部に設けられているため、例えば重量物が掻き寄せ機構５１により中間底板２３の外周のうち、排出機構６１の溝部６１ａが設けられた位置とは異なる位置に掻き寄せられた場合、重量物を外部に排出するためには、掻き寄せ機構５１によって排出機構６１の溝部６１ａまで引き続き移動させる必要がある。そのため、重量物によっては、排出機構６１の溝部６１ａまでの移動距離が長くなることが考えられる。これに対して、本実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０２では、中間底板２３上の重量物の位置に関係なく、掻き寄せ機構５２により中央側へ重量物を移動させれば、中央側に設けられた排出機構６２の溝部６２ａから外部へ重量物を排出することができる。したがって、中間底板２３上の各重量物の溝部６２ａまでの移動距離が長くなることを防止することができる。このように、排出機構６２を中間底板２３の中央側に設けることで、重量物の排出機構６２までの移動距離を小さくするような設計、すなわち、掻き寄せ効率が向上する構成をより簡単に実現することができる。
【００５２】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０３について説明する。
【００５３】
図４（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０３の概略構成を示す図であり、（ｂ）は、凝集沈殿処理装置１０３のＩＶｂ−ＩＶｂ線矢視図である。第３実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０３は、第１実施形態に係る掻き寄せ機構５１及び排出機構６１に代えて掻き寄せ機構５３及び排出機構６３を備えている点以外は、第１実施形態と同様な構成を有する。したがって、第１実施形態と同様な構成についての説明は省略する。なお、排出機構６３を構成する溝部６３ａ、排出管６３ｂ、及びポンプ６３ｃは、第１実施形態に係る排出機構６１と同様である。そのため、排出機構６３についての説明も省略する。
【００５４】
第３実施形態に係る掻き寄せ機構５３は、分散管４４とは別体で離間して設けられているが、両方とも同じ駆動源Ｍにより回転される。具体的に説明すると、掻き寄せ機構５３は、センターシャフト４０に取り付けられて、径方向に延びる２本のロッド５３ｈ，５３ｉと、ロッド５３ｈ，５３ｉの下側に取り付けられた掻き寄せ羽根５３ａ〜５３ｆとを有する。ロッド５３ｈ，５３ｉは、軸線Ｌに対して点対称となるように、軸線Ｌを通る直線状に延びるように配置される。また、一方のロッド５３ｈには、３つの掻き寄せ羽根５３ａ〜５３ｃが取り付けられると共に、一方のロッド５３ｉには、３つの掻き寄せ羽根５３ｄ〜５３ｆが取り付けられる。このように掻き寄せ羽根の数を同一とすることで、回転による軸ブレを防止している。なお、回転時の軸ブレを防止できる範囲で、掻き寄せ機構５３と分散管４４との位置関係は特に限定されない。
【００５５】
掻き寄せ羽根５３ａ〜５３ｆは、第１実施形態に係る掻き寄せ羽根５１ａ〜５１ｆと同様な構成を有する。すなわち、掻き寄せ羽根５３ａ〜５３ｆは、中間底板２３上に堆積した重量物を徐々に外側へ掻き寄せるように、ロッド５３ｈ，５３ｉに対して傾斜して設けられている。ここで、掻き寄せ羽根５３ａ〜５３ｆについての具体的な説明は省略する。
【００５６】
第３実施形態に係る掻き寄せ機構５３と排出機構６３とについて説明すると、センターシャフト４０の回転に伴ってロッド５３ｈ，５３ｉが回転する。よって、ロッド５３ｈ，５３ｉに取り付けられた掻き寄せ羽根５３ａ〜５３ｆも一緒に回転する。このように掻き寄せ機構５３が回転するとき、中間底板２３上に堆積した重量物は、徐々に外側へ掻き寄せられる。掻き寄せられた重量物は、中間底板２３の外側に設けられた排出機構６３の溝部６３ａに導入され、外部へ排出される。
【００５７】
この実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０３では、掻き寄せ機構５３と分散管４４とは別体で離間されている。そのため、掻き寄せ機構５３と分散管４４とをそれぞれ個別の設計指標で設計することができるため、より柔軟な設備設計を行うことができる。また、掻き寄せ機構５３と分散管４４とは離間されているため、各設備の構造を簡単にすることができるため、容易に製造することもできる。また、掻き寄せ機構５３と分散管４４とは別体で離間されているため、分散管４４又は掻き寄せ機構５３のいずれかの設備に故障が出た場合、他の設備の使用に影響せずに、故障が出た設備を部分的に交換することができる。また、掻き寄せ機構５３及び分散管４４は同一の駆動源Ｍによって駆動され回転される。そのため、エネルギー利用率が高く、別途の駆動源を設ける必要がないため、設備をよりコンパクトに設けることができる。
【００５８】
なお、本実施形態に係る掻き寄せ機構５３の掻き寄せ羽根５３ａ〜５３ｆの配置を、第２実施形態に係る掻き寄せ羽根５２ａ〜５２ｆと同様の傾斜とすることで、重量物を中央側へ掻き寄せることが可能となる。この場合、排出機構６３を排出機構６２と同様に中央側に配置する構成とすることで、中間底板２３上に堆積した重量物は、掻き寄せ機構５３により中央側へ掻き寄せられ、中央部に設けられた排出機構６３の溝部６３ａに流入した後、排出管６３ｂとポンプ６３ｃにより外部へ排出される。このような構成では、第２実施形態の凝集沈殿処理装置１０２と同じように、中間底板２３上の重量物の位置に関係なく、掻き寄せ機構５３により中央側へ重量物を移動させれば、中央側に設けられた排出機構６３から外部へ重量物を排出することができる。したがって、中間底板２３上の各重量物の溝部６２ａまでの移動距離が長くなることを防止することができる。このように、排出機構６２を中間底板２３の中央側に設けることで、重量物の排出機構６２までの移動距離を小さくするような設計、すなわち、掻き寄せ効率が向上する構成をより簡単に実現することができる。
【００５９】
（第４実施形態）
以下、第４実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０４について説明する。図５（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０４の概略構成を示す図であり、（ｂ）は、凝集沈殿処理装置１０４のＶｂ−Ｖｂ線矢視図である。第４実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０４は、第３実施形態に係る掻き寄せ機構５３及び排出機構６３に代えて掻き寄せ機構５４及び排出機構６４を備えている点以外は、第３実施形態と同様な構成を有する。したがって、第３実施形態と同様な構成についての説明は省略する。なお、排出機構６４を構成する溝部６４ａ、排出管６４ｂ、及びポンプ６４ｃは、第３実施形態に係る排出機構６３及び第１実施形態に係る排出機構６１と同様である。そのため、排出機構６４についての説明も省略する。
【００６０】
第４実施形態に係る掻き寄せ機構５４は、第３実施形態に係る掻き寄せ機構５３と同様に、分散管４４とは別体で離間して設けられていて、両方とも同じ駆動源Ｍにより回転される。ただし、掻き寄せ機構５４の形状は、掻き寄せ機構５３と異なる。具体的には、掻き寄せ機構５４は、縦辺５４ａと横辺５４ｂとにより形成されたＬ字型の部材である複数のＬ字部材５４ｃを有する。縦辺５４ａは、フィードパイプ４１の下部４１ｂに設けられる。また、横辺５４ｂは、縦辺５４ａの下端から、径方向且つ水平方向に延びる長尺状の板である。横辺５４ｂの下端部と中間底板２３との距離は１ｃｍ〜１０ｃｍ程度とされる。横辺５４ｂの下端と中間底板２３との距離を１ｃｍ〜１０ｃｍ程度とすることで、比重の重い粒子の流動により、横辺５４ｂの下端と中間底板２３との間にある粒子が撹拌され、粒子同士の接触（衝突）とフロック化を促進することができる。また、横辺５４ｂの高さ（幅）は、掻き寄せ機構５４の回転速度、流入水の特性等に応じて適宜設定される。本実施形態では、２つのＬ字部材５４ｃが、軸線Ｌを挟んで点対称となるように配置される。なお、回転時の軸ブレを防止できる範囲で、掻き寄せ機構５４と分散管４４との位置関係は特に限定されない。
【００６１】
掻き寄せ機構５４は、分散管４４の回転に伴って回転可能となっている。掻き寄せ機構５４は回転することにより、横辺５４ｂにより重量物を外側へ掻き寄せる。掻き寄せられた重量物は、中間底板２３の外側に設けられた排出機構６４により外部へ排出される。
【００６２】
本実施形態に係る凝集沈殿処理装置１０４によれば、掻き寄せ機構５４が回転するとき、Ｌ字部材５４ｃの横辺５４ｂは長尺状の板状をなすため、中間底板２３上の流入水も重量物と一緒に押される。
【００６３】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
【００６４】
例えば、凝集沈殿処理装置１０１，１０２，１０３において、掻き寄せ機構５１，５２，５３として、１つの分散管に３つの掻き寄せ羽根が取り付けられている場合について説明したが、掻き寄せ羽根の数は適宜変更することができる。また、板状の掻き寄せ羽根の形状についても変更することができる。上記実施形態では、掻き寄せ羽根が略長方形状である場合について説明したが、重量物の掻き寄せに対する負荷が大きい場合には、流入水の移動が可能となるように開口を設けたり、下端側に溝を設けたりすることもできる。また、板状の掻き寄せ羽根の一部（例えば下側）を折り曲げたりしてもよい。また、複数の掻き寄せ羽根のそれぞれについて、配置や形状を変更してもよい。
【００６５】
同様に、凝集沈殿処理装置１０４の掻き寄せ機構５４のうち、Ｌ字部材５４ｃの数や、重量物を掻き寄せる横辺５４ｂの形状についても適宜変更することができる。例えば、横辺５４ｂは、水平方向に延びていなくてもよく、中間底板２３に対して傾斜していてもよい。また、上記実施形態では、横辺５４ｂが長尺状の板である場合について説明したが、横辺５４ｂの端部が曲げられていてもよい。また、横辺５４ｂの幅が端部に向かうにつれて細くなる形状としてもよい。
【００６６】
また、凝集沈殿処理装置１０１，１０２において、掻き寄せ機構５１，５２は、分散管４４の下側で鉛直方向で延びるように設けられているが、分散管４４からの流入水の分散を阻害しない範囲であれば、鉛直方向に傾斜して設けられてもよい。
【００６７】
また、凝集沈殿処理装置１０３，１０４において、掻き寄せ機構５３，５４と分散管４４とが同一の駆動源Ｍにより動作する構成について説明したが、互いに異なる駆動源を利用してもよい。この場合、分散管４４の回転数と掻き寄せ機構５３，５４の回転数とが互いに異なる構成とすることができる。また、同一の駆動源を利用する場合であっても、いずれか一方に対してギアを介して駆動させる構成とし、ギアを適宜調整することで、分散管４４の回転数と掻き寄せ機構５３，５４の回転数とを互いに異ならせる構成としてもよい。
【００６８】
また、凝集沈殿処理装置１０１，１０３，１０４において、排出機構６１，６３，６４は、中間底板２３において軸線Ｌを挟んで流路３に対向する位置に設けられているが、中間底板２３の外側であれば、排出機構の位置を適宜変更することができる。さらに、排出機構は、中間底板２３の外側に点在するように複数設けられてもよい。また、複数の溝部からの重量物が合流可能なように排出管を設ける構成としてもよい。このように、排出機構の形状等は適宜変更することができる。
【００６９】
また、排出機構６１，６２，６３，６４は、溝部と排出管とポンプとを有するが、適宜変更することもできる。例えば、ポンプを設けずに、溝部に移動した重量物の重量を利用して外部に排出する構成としてもよい。また、溝部を設けずにポンプが接続された排出管を設けることで、ポンプの駆動により重量物を選択的に排出する構成としてもよい。ただし、この構成は、分散管４４からの流入水の上昇水流による流動層を乱すことが考えられるので、排出機構を中間底板２３の中央側に設ける場合にのみ好適であると考えられる。
【符号の説明】
【００７０】
１…下筒水槽、２…上筒水槽、３…流路、１１，２１…側壁、２３…中間底板、４４…分散管（ディストリビュータ）、５１，５２，５３，５４…掻き寄せ機構、６１，６２，６３，６４…排出機構、１０１，１０２，１０３，１０４…凝集沈殿処理装置、Ｓ…スラッジブランケット部、Ｍ…駆動源、Ｚ２…濃縮ゾーン（濃縮部）。
【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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