(57)【要約】【課題】汚泥と粒状物とを分離する耐久性の高い分離器を備えた凝集沈澱装置を提供することにより、耐久性の高い凝集沈澱装置を提供することを目的とする。【解決手段】被処理水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加により凝集物として沈澱させる凝集沈澱装置であって、前記沈澱した凝集物から前記粒状物を篩分けにより捕集する分離器を備える。【選択図】図１
2005125178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加により凝集物として沈澱させる凝集沈澱装置であって、
前記沈澱した凝集物から前記粒状物を篩分けにより捕集する分離器を備える、凝集沈澱装置。
【請求項２】
前記捕集された前記粒状物は、前記被処理水中に添加される、請求項１に記載の凝集沈澱装置。
【請求項３】
前記分離器は、線材を組み合わせて形成されたスリットを有するスクリーンを備える、請求項１または２に記載の凝集沈澱装置。
【請求項４】
前記線材の断面形状は、上流から下流に向かって狭まる形状である、請求項３に記載の凝集沈澱装置。
【請求項５】
前記線材の断面形状は、略三角形または台形である、請求項４に記載の凝集沈澱装置。
【請求項６】
前記粒状物は、珪砂である、請求項１乃至５いずれかに記載の凝集沈澱装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の凝集沈澱装置を用いて被処理水の処理を行うことを特徴とする処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水中の懸濁物質を凝集沈澱により汚泥と処理水とに分離する凝集沈澱装置及び当該装置を用いた被処理水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理水中、即ち原水中の懸濁物質を除去するための凝集沈澱装置として、原水中に懸濁物質を凝集させる凝集剤、及び粒状物を添加し、原水中の懸濁物質を凝集槽にて比重の大きい粒状物を含んだ比較的大きな凝集物（以下、フロックともいう）とし、沈澱槽において凝集槽から導入された被処理水中のフロックを沈澱させて被処理水と分離する凝集沈澱装置が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２、参照）。
【０００３】
これらの凝集沈澱装置においては、粒状物を回収して再利用するために、分離器により被処理水から取り出したフロックを汚泥と粒状物とに分離する。従来の凝集沈澱装置の分離器においては、サイクロンにより汚泥と粒状物との分離を行っていた。図６は、従来の凝集沈澱装置に用いられていたサイクロンを模式的に示す断面図である。図６に示すように、サイクロン５０は、投入口５１と、下方に向かって狭まる円錐状の本体部５２とを備える。また、本体部５２の下部には、粒状物排出口５３が設けられ、上部には汚泥排出口５４が設けられている。
【０００４】
サイクロン５０において、投入口５１より本体部５２内に投入されたフロック１５０は、本体部５２内で旋回流５５となって下流に移動する。この過程で、粒状物１４０は、遠心力によって周りの壁部に集められ、下部の粒状物排出口５３より連続的に排出される。一方、粒状物より軽い汚泥１００は本体５２の中央付近を上昇流５６として上昇して上部の汚泥排出口５４より排出される。
【特許文献１】特開２００１−１０４７１２号公報
【特許文献２】特許第２６３４２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、凝集沈澱装置において、サイクロンを用いて粒状物と汚泥との分離を行う場合、粒状物によるサイクロン本体の内壁の摩耗が激しいため、耐久性の高い凝集沈澱装置を構成することは困難であった。さらに、使用する粒状物に応じた旋回流の流速の詳細な制御等が必要であり、操作が煩雑であった。
【０００６】
また、サイクロンを用いて粒状物と汚泥との分離を行うことにより、粒状物も摩耗し粒径が小さくなり、所望の沈降速度が得られなくなったり、粒状物が回収できなくなり、粒状物の補充量が多くなる等の問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、汚泥と粒状物とを分離する耐久性の高い分離器を備えた凝集沈澱装置を提供することにより、耐久性の高い凝集沈澱装置を提供することを目的とする。また、複雑な操作を必要としない分離器を搭載した凝集沈澱装置を提供することを目的とする。さらに、長期間にわたり低コストで性能を維持できる凝集沈澱装置を提供することを目的とする。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、被処理水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加により凝集物として沈澱させる凝集沈澱装置であって、前記沈澱した凝集物から前記粒状物を篩分けにより捕集する分離器を備える。
【０００９】
好ましくは、前記捕集された前記粒状物は、前記被処理水中に添加される。このような構成とすることにより、前記粒状物が再利用でき、廃棄物が増大することを防止できるとともに、コストの削減につながる。
【００１０】
好ましくは、前記分離器は、線材を組み合わせて形成されたスリットを有するスクリーンを備える。スリットの透過、非透過により篩分けを行うスクリーンにおいては、目詰まりが少ない。
【００１１】
さらに好ましくは、前記線材の断面形状は、上流から下流に向かって狭まる形状とする。ここでいう上流とは、分離対象の凝集物が供給され、篩分けを行うスクリーンの上面側であり、下流とは、上面に対向する下面側である。このような構成とすることにより、透過物と線材との接触面積が小さくなり、目詰まりが少ない。
【００１２】
例えば、前記線材の断面形状を、略三角形または台形とすることができる。
【００１３】
例えば、前記粒状物として、珪砂を用いることができる。珪砂は自然界に多く存在し、入手が容易で、安価である。
【００１４】
また、本発明の被処理水の処理は、上記凝集沈澱装置を用いて行う。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の凝集沈澱装置における分離器は、単純な構成であり、分離器に過剰な力がかかることがない。したがって、耐久性の高い分離器、ひいては、耐久性の高い凝集沈澱装置を提供することができる。また、分離器の構成が簡単な構成であるため、複雑な操作を必要としないとともに安価に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能である。
【００１７】
図１は、本発明の一実施態様にかかる凝集沈澱装置を模式的に示す断面図である。図１に示すように、凝集沈澱装置１は、凝集槽２と、沈澱槽３及び分離器４を備えている。凝集槽２は、モータ２２により駆動する撹拌機２３を備えている。沈澱槽３は、隔壁２１を挟んで凝集槽２に隣接して配置されている。沈澱槽３の上部には、複数の傾斜板３１が並設されている。凝集槽２、沈澱槽３はともに、その下部が下に向かって狭まる円錐形状または角錐形状に形成されている。
【００１８】
凝集槽２には、原水供給ライン１１、原水供給口２４を介して原水６が供給される。本実施形態の凝集沈澱装置１は、河川水・湖沼水・池水・海水の除濁、工場排水処理、ろ過器の逆洗排水処理、活性汚泥処理水の除濁等に用いられる。従って、供給される原水６としては、例えば、河川水、湖沼水、池水、海水、工場排水、ろ過器の逆洗排水、活性汚泥処理水等であり得る。
【００１９】
原水供給ライン１１において、無機凝集剤７と、高分子凝集剤８が原水６に添加される。尚、無機凝集剤７及び高分子凝集剤８は、凝集槽２にて原水６に添加する構成も可能である。無機凝集剤７としては、懸濁物質の加水分解をひきおこし、懸濁物質を凝集させるような凝集剤であれば良く、例えば、鉄又はアルミニウムの硫化物、塩化物が挙げられる。高分子凝集剤８としては、無機凝集剤７によって、凝集が進行した懸濁物質の凝集物の成長を促す等の作用を有する凝集剤であれば良く、アニオン性、カチオン性あるいは両性の高分子凝集剤を使用することができる。無機凝集剤７及び高分子凝集剤８の添加量は、限定されることはなく、原水６中の懸濁物質を沈澱させるために十分な量が添加されることが好ましい。
【００２０】
凝集槽２では、原水６に粒状物１４が添加される。粒状物１４としては、例えば珪砂を使用することができる。珪砂は、自然界に多く存在し、入手が容易で安価であるため好適に用いられる。その他には、例えば、ガーネット、玄武岩、酸化鉄等の金属酸化物、軽石、セラミック、ガラス粒、溶融スラグ等で形成されるものを用いることができる。粒状物１４の粒径は、好ましくは２０〜２００μｍとする。粒状物１４の添加量は、凝集槽２内における粒状物１４の濃度が所定の濃度になるように初期添加され、処理時間の経過に伴って、所定の濃度を維持できるように、不足分が補充される。例えば、所定時間間隔で補充する構成であっても良いし、原水６中の粒状物１４の濃度検出を定期的に行い、検出結果に応じて補充するようにしても良い。
【００２１】
凝集槽２では、撹拌機２３の撹拌によって原水６中の懸濁物質が、無機凝集剤７、高分子凝集剤８、粒状物１４を含む凝集物（フロック）として凝集される。この凝集においては、無機凝集剤７が懸濁物質を凝集させて微細なフロックを生成させ、それに高分子凝集剤８が絡まってより大きなフロックに成長させ、成長したフロックに粒状物１４が含有され、全体として比較的大きく、比重の大きい沈澱しやすいフロックに成長する。凝集槽２においては、その形状のため、撹拌機２３の撹拌によって引き起こされる回転流の流速が、下方において上方より大きいため、凝集槽２の下部２ａへのフロックの沈澱や堆積は適切に防止される。
【００２２】
成長したフロックを含む被処理水９は、隔壁２１を介して沈澱槽３へと導入される。沈澱槽３では、被処理水９中のフロック１５が下方に沈澱され、フロック１５と被処理水９とが分離される。被処理水９は、沈澱槽３の上方に設けられた排水口３２より排水ライン１２を介して導出され、適当な用途に使用され、もしくは処理済水として排出される。尚、沈澱槽３内の上部には、複数の傾斜板３１が並設されており、被処理水９とともに、フロック１５が流出するのを防止している。
【００２３】
沈澱槽３の底部には、沈澱したフロック１５を引き抜くためのフロック導出ライン１６が接続されており、ポンプ５によって、沈澱したフロック１５が引き抜かれる。引き抜かれたフロック１５は、フロック導出ライン１６を介して分離器４に供給される。このとき、ポンプ５内のインペラーの強力な撹拌、剪断力により、汚泥１０と粒状物１４が複雑に結合した状態から、この結合が解かれた状態となる、フロック１５の細分化が進行する。
【００２４】
分離器４は、フロック１５を粒状物１４と汚泥１０とに分離する。本明細書では、フロック１５から粒状物１４を除いた凝集物を汚泥１０とする。分離器４は、スクリーン４ａを備え、スクリーン４ａによって篩分けすることにより、フロック１５を粒状物１４と汚泥１０とに分離する。汚泥１０は一定の形態を有さないので、スクリーン４ａを透過しやすい。一方、粒状物１４は、一定の形態を有するものであり、本実施形態では、使用する粒状物１４の粒径に対応して、粒状物１４を透過させないスクリーン４ａを使用するので、分離器４により粒状物１４と汚泥１０とが分離される。すなわち、スクリーン４ａでの篩分けにより、粒状物１４が捕集される。
【００２５】
スクリーン４ａは、フロック１５を粒状物１４と汚泥１０とに篩分け可能な構成であれば、限定されない。例えば、線材を組み合わせて作った網目又はスリットを利用して篩分けを行うスクリーンや、鋼板を打ち抜いた網目を利用して篩分けを行うスクリーン等を使用することができる。分離器４の好ましい実施形態については、後述する。
【００２６】
分離された粒状物１４は、粒状物供給ライン１７を介して、再び凝集槽２内の原水６中に添加される。分離された汚泥１０は、汚泥排出ライン１３を介して、外部に取り出される。尚、図１においては、凝集槽２と沈澱槽３との２槽構成の凝集沈澱装置１を示したが、凝集沈澱装置１の構成はかかる構成に限定されることはなく、例えば、無機凝集剤７が添加される凝集槽と、高分子凝集剤８と粒状物１４が添加される注入槽とが別に構成され、注入槽から凝集物を含む被処理水が分離槽に導入される３槽構成の凝集装置であっても良い。または、凝集剤７、８及び粒状物１４の添加の後、凝集物を熟成させるための熟成槽をさらに備える構成であっても良い。
尚、分離性能を上げるため、また分離器４への負担を少なくするために、ポンプ５からフロック１５が傾斜沈降分離装置に供給され、ここで粗分離処理を施した後、分離物を分離器４に供給する構成であってもよい。図２は、傾斜沈降分離装置を模式的に示す断面図である。傾斜沈降分離装置６１は、平行かつ傾斜配置された多数の細長い管状通路６４を備える。ポンプ５から、フロック１５を含む液体が供給口６２に供給される。供給口６２から供給された液体は、上昇流となって、管状通路６４を上昇する。このとき、汚泥１０は上昇するが、比重の大きい粒状物１４は沈澱し、上昇流とは反対方向に滑り落ちて、分離器４のスクリーン４ａ上に供給される。分離器４においては、２段階目の分離処理がなされる。汚泥１０は、排出口６３から排出され、分離器４に供給され、スクリーン４ａで分離された汚泥１０とともに処理される。傾斜沈降分離装置６１は、多数の管状通路６４を備えることにより、粒状物１４の沈降距離の短縮および沈降面積の増大を図り、簡単な構成で、分離処理を実現することができる。傾斜沈降分離装置６１においては、上昇流の流量、流速を調整することにより、所望の分離処理を実現することができる。  以下、分離器４について、複数の実施形態を示してより詳細に説明する。
【００２７】
（分離器の第１の実施形態）
図３は、本実施形態の分離器を模式的に示す斜視図である。図３に示すように、本実施形態の分離器４１は、傾斜して配置されたスクリーン４１ａと、スクリーン４１ａを透過する汚泥１０を受ける汚泥受け部４１ｂとを備える。
【００２８】
図４は、スクリーン４１ａを模式的に示す部分斜視図である。スクリーン４１ａは、三角形の断面形状のワイヤー（線材）４１１を等間隔に並べて支持ロッド４１３に固定し、粒状物１４を汚泥１０から分離するのに適したスリット４１２を有する。ワイヤー４１１の断面形状としては三角形に限定されないが、ワイヤー４１１の上流（上面側）から下流（下面側）に向かって狭まる形状を有するものが、好ましい。即ち、スリット４１２の断面形状が下流に向かって末広がりとなることが好ましい。例えば、断面形状が台形のワイヤーも好ましく用いられる。このような構成とすることにより、汚泥１０がスリット４１２を透過するとき、接触点が小さく、目詰まりがしにくいので、精度が高く、速度が速い分離能を長期間維持することができる。尚、スクリーン４１ａとしては、図４に示す構成だけでなく、複数のワイヤーを網目上配置し、当該網目の透過の有無によって、分離を行う構成であっても良い。ただ、スリット４１２の透過の有無によって、分離を行う構成のスクリーンの方が、目詰まりがしにくく好ましい。
【００２９】
図３に示すように、フロック１５は、フロック導出ライン１６を介してスクリーン４１ａの上部に供給され、重力及びフロック導出ライン１６からの排出時の排出圧力によって、スクリーン４１ａ上を下流方向に滑るように移動する。このとき、フロック１５には力が加わる。この過程で、汚泥１０は、スクリーン４１のスリット４１２を透過して、汚泥受け部４１ｂに回収される。一方、スクリーン４１のスリット４１２を透過できない粒状物１４は、スクリーン４１の下流部まで移動し、その後、粒状物供給ライン１７を介して、凝集槽２内に投下され、再利用される。
【００３０】
（分離器の第２の実施形態）
図５は、本実施形態の分離器を模式的に示す斜視図である。図５に示すように、本実施形態の分離器４２は、スクリーンで形成されたドラム４２ａ、フロック投入口４２ｂ、汚泥回収部４２ｃ、粒状物回収部４２ｄを備える。ドラム４２ａは、図４に示すワイヤー４１１が、円状の支持ロッドに固定され、形成されたものである。尚、ワイヤー４１１の形状は、図４に示すものに限定されないのは、第１の実施形態と同様である。ドラム４２ａ内に、フロック投入口４２ｂを介してフロック１５が投入されると、ドラム４２ａは矢印Ａ方向に回転される。かかる回転に伴って、ドラム４２ａ内のフロック１５が落下する。このとき、フロック１５に力が加わり、汚泥１０はドラム４２ａ上のスリットを透過して、汚泥回収部４２ｃに回収され、一方、ドラム４２ａ内には粒状物１４が残る。残った粒状物１４は、粒状物回収部４２ｄに回収される。粒状物１４は、粒状物回収部４２ｄから凝集槽２内に投下され、再利用される。
【００３１】
以上、第１、第２の実施形態に示すように、スクリーンを用いて、フロック１５を粒状物１４と汚泥１０とに分離する場合、フロック１５に力が加わることにより分離が促進される。上記以外の分離器の構成としては、分離対象のフロック１５がスクリーン上に載置された状態でスクリーンが振動し、かかる振動によりフロック１５に力が加わり、粒状物１４と汚泥１５とに分離される構成であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の凝集沈澱装置は、河川水・湖沼水・池水・海水の除濁、工場排水処理、ろ過器の逆洗排水処理、活性汚泥処理水の除濁等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施態様にかかる凝集沈澱装置を模式的に示す断面図である。
【図２】傾斜沈降分離装置を模式的に示す断面図である。
【図３】第１の実施形態の分離器を模式的に示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態の分離器のスクリーンを模式的に示す部分斜視図である。
【図５】第２の実施形態の分離器を模式的に示す斜視図である。
【図６】従来の分離器を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    凝集沈澱装置
２    凝集槽
３    沈澱槽
４    分離器
４ａ  スクリーン
５    ポンプ
６    原水
７    無機凝集剤
８    高分子凝集剤
９    被処理水
１０  汚泥
１１  原水供給ライン
１２  排水ライン
１３  汚泥排出ライン
１４  粒状物
１５  フロック
１６  フロック導出ライン
１７  粒状物供給ライン
２１  隔壁
２２  モータ
２３  撹拌機
２４  原水供給口
３１  傾斜板
３２  排水口
４１  分離器
４１ａ  スクリーン
４１ｂ  汚泥受け部
４１１  ワイヤー
４１２  スリット
４１３  支持ロッド
４２    分離器
４２ａ  ドラム
４２ｂ  フロック投入口
４２ｃ  汚泥回収部
４２ｄ  粒状物回収部
５０    サイクロン
５１    投入口
５２    本体部
５３    粒状物排出口
５４    汚泥排出口
６１    傾斜沈降分離装置
【図１】
2005125178.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005125178.tif 000006
【図５】
2005125178.tif 000007
【図６】
2005125178.tif 000008