(57)【要約】【課題】攪拌装置を駆動するのに要する駆動力の増大を抑制することが可能であり、粗大な凝集フロックを容易に形成することが可能な凝集反応装置を提供する。【解決手段】凝集槽１０内に急速攪拌領域１６と緩速攪拌領域１７とが形成され、汚泥２の供給経路１３が急速攪拌領域１６に連通し、汚泥２の排出経路１４が緩速攪拌領域１７に連通し、急速攪拌領域１６の汚泥２を急速攪拌する第１の攪拌装置１１と緩速攪拌領域１７の汚泥２を緩速攪拌する第２の攪拌装置１２とが設けられ、凝集剤３を急速攪拌領域１６と緩速攪拌領域１７との各々に添加する凝集剤添加手段１５が備えられている。【選択図】図１
2012179579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集槽内に急速攪拌領域と緩速攪拌領域とが形成され、
処理原液の供給経路が急速攪拌領域に連通し、
処理原液の排出経路が緩速攪拌領域に連通し、
急速攪拌領域の処理原液を急速攪拌する第１の攪拌装置と緩速攪拌領域の処理原液を緩速攪拌する第２の攪拌装置とが設けられ、
凝集剤を急速攪拌領域と緩速攪拌領域との各々に添加する凝集剤添加手段が備えられていることを特徴とする凝集反応装置。
【請求項２】
凝集剤添加手段は、凝集剤を架電中和作用に必要な第１の添加量と架橋作用に必要な第２の添加量とに分配し、第１の添加量の凝集剤を急速攪拌領域に添加し、第２の添加量の凝集剤を緩速攪拌領域に添加する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】
凝集槽内に、急速攪拌領域と緩速攪拌領域とを仕切る仕切部材が設けられ、
仕切部材に、急速攪拌領域と緩速攪拌領域とに連通する連通部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の凝集反応装置。
【請求項４】
処理原液を、凝集槽内の急速攪拌領域に供給し、急速攪拌領域から凝集槽内の緩速攪拌領域に流し、緩速攪拌領域から排出しながら、
架電中和作用に必要な量の凝集剤を急速攪拌領域に添加して、急速攪拌領域の処理原液と凝集剤とを急速攪拌するとともに、架橋作用に必要な量の凝集剤を緩速攪拌領域に添加して、緩速攪拌領域の処理原液と凝集剤とを緩速攪拌することを特徴とする凝集反応方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば汚泥等の処理原液に凝集剤を添加して凝集させる凝集反応装置および凝集反応方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の凝集反応装置としては、例えば図３に示すように、凝集槽７１に、汚泥等の処理原液７０の供給口７２と、処理原液７０の排出口７３と、上下一対の攪拌装置７４，７５とを備えたものがある。攪拌装置７４，７５はそれぞれモータ７４ａ，７５ａと回転軸７４ｂ，７５ｂと攪拌羽根７４ｃ，７５ｃとにより構成されている。また、供給口７２には高分子凝集剤７９の注入口７６が設けられている。
【０００３】
攪拌装置７４，７５の攪拌羽根７４ｃ，７５ｃはそれぞれモータ７４ａ，７５ａによって回転し、この際、下部の攪拌装置７５の攪拌羽根７５ｃの回転速度は上部の攪拌装置７４の攪拌羽根７４ｃの回転速度よりも低速になるように設定され、これにより、上部の攪拌装置７４で急速攪拌が行われるとともに下部の攪拌装置７５で緩速攪拌が行われる。
【０００４】
処理原液７０を供給口７２から凝集槽７１内に供給するとともに高分子凝集剤７９を注入口７６から添加する。凝集槽７１内の上半分の領域７７においては、上部の攪拌装置７４により処理原液７０と高分子凝集剤７９とが急速攪拌されるため、速やかに高分子凝集剤７９が処理原液７０に混合され分散される。
【０００５】
また、凝集槽７１内の下半分の領域７８においては、下部の攪拌装置７５により処理原液７０と高分子凝集剤７９とが緩速攪拌されるため、主に凝集フロックの形成が促進される。
【０００６】
尚、上記のような構成のフロキュレータについては例えば下記特許文献１に記載されている。
また、下記特許文献２には、反応槽内の下部に凝集領域を形成するとともに上部に濃縮領域を形成し、凝集領域に回転自在なインペラを設け、凝集領域に筒状のスクリーンを設け、凝集領域の下部に汚泥投入系を接続し、汚泥投入系に凝集剤供給系を接続した凝集反応槽が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４２２３５２８号
【特許文献２】特許第３８３５９８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、高分子凝集剤は高粘度であり、高分子凝集剤を添加した処理原液の粘度も上昇する。上記図３に示した従来形式のものでは、架電中和とフロックの形成とに必要な全量の高分子凝集剤７９を注入口７６から全て添加しているため、多量の高分子凝集剤７９が凝集槽７１内の上半分の領域７７に流入し、架電中和を行うために高分子凝集剤７９を処理原液７０中に均一に分散させようとすると、上部の攪拌装置７４の攪拌羽根７４ｃの回転速度を大幅に高める必要があり、上部の攪拌装置７４を駆動するのに要する駆動力が増大するといった問題がある。
【０００９】
また、上部の攪拌装置７４の攪拌強度を強めることで、高分子凝集剤７９が均一に分散し、架電中和が促進されるが、その反面、上半分の領域７７において、凝集フロックが微細化してしまう。凝集フロックは、一旦微細化してしまうと、それ以降に下半分の領域７８において緩速攪拌しても、ほとんど粗大化しない特性を有している。このため、下半分の領域７８において粗大な凝集フロックを形成することが妨げられるといった問題がある。
【００１０】
尚、上記のような問題を回避して、粗大な凝集フロックを形成するためには、高分子凝集剤７９の注入率を上げて、上部の攪拌装置７４による強攪拌に耐えうるような凝集フロックの強度を確保せざるを得ず、過剰な量の高分子凝集剤７９が必要となる。
【００１１】
また、上記特許文献２に記載されたものも同様な問題がある。
本発明は、攪拌装置を駆動するのに要する駆動力の増大を抑制することが可能であり、粗大な凝集フロックを容易に形成することが可能な凝集反応装置および凝集反応方法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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本第１発明における凝集反応装置は、凝集槽内に急速攪拌領域と緩速攪拌領域とが形成され、
処理原液の供給経路が急速攪拌領域に連通し、
処理原液の排出経路が緩速攪拌領域に連通し、
急速攪拌領域の処理原液を急速攪拌する第１の攪拌装置と緩速攪拌領域の処理原液を緩速攪拌する第２の攪拌装置とが設けられ、
凝集剤を急速攪拌領域と緩速攪拌領域との各々に添加する凝集剤添加手段が備えられているものである。
【００１３】
これによると、処理原液は、供給経路から凝集槽内の急速攪拌領域に供給され、急速攪拌領域から緩速攪拌領域に流れ、緩速攪拌領域から排出経路に排出される。この際、凝集剤添加手段が凝集剤を急速攪拌領域と緩速攪拌領域との各々に添加し、急速攪拌領域において、処理原液と凝集剤とが第１の攪拌装置により急速攪拌され、緩速攪拌領域において、処理原液と凝集剤とが第２の攪拌装置により緩速攪拌される。
【００１４】
急速攪拌領域において、処理原液と凝集剤とが急速攪拌されるため、凝集剤が処理原液に混合されて均一に分散され、架電中和が行われる。尚、急速攪拌領域では、架電中和の完了した微細な凝集フロックが形成されるが、緩速攪拌領域において、急速攪拌領域とは別に添加された凝集剤が処理原液と緩速攪拌されるため、緩速攪拌領域に添加された凝集剤の架橋作用により、粗大な凝集フロックが容易に形成される。これにより、凝集剤の注入率を上げることなく、粗大な凝集フロックを形成することができ、過剰な量の凝集剤を添加する必要は無い。
【００１５】
また、架電中和に必要な量の凝集剤と凝集フロックの形成に必要な量の凝集剤とを分けた状態で、急速攪拌領域と緩速攪拌領域とに個別に添加することが可能であるため、架電中和と凝集フロックの形成とに必要な全量の凝集剤を急速攪拌領域に添加する場合に比べて、第１の攪拌装置を駆動するのに要する駆動力の増大を抑制することができる。これにより、第１および第２の攪拌装置を駆動するのに要する総駆動力を低減することができる。
【００１６】
本第２発明における凝集反応装置は、凝集剤添加手段は、凝集剤を架電中和作用に必要な第１の添加量と架橋作用に必要な第２の添加量とに分配し、第１の添加量の凝集剤を急速攪拌領域に添加し、第２の添加量の凝集剤を緩速攪拌領域に添加するものである。
【００１７】
これによると、第１の添加量と第２の添加量とを足し合わせた全量の凝集剤を急速攪拌領域に添加する場合に比べて、第１の攪拌装置を駆動するのに要する駆動力の増大を抑制することができる。
【００１８】
本第３発明における凝集反応装置は、凝集槽内に、急速攪拌領域と緩速攪拌領域とを仕切る仕切部材が設けられ、
仕切部材に、急速攪拌領域と緩速攪拌領域とに連通する連通部が設けられているものである。
【００１９】
これによると、処理原液は、供給経路から凝集槽内の急速攪拌領域に供給され、連通部を通って急速攪拌領域から緩速攪拌領域に流れ、緩速攪拌領域から排出経路に排出される。急速攪拌領域における攪拌流速は緩速攪拌領域における攪拌流速よりも高いが、急速攪拌領域と緩速攪拌領域とは仕切部材により仕切られているため、急速攪拌領域における攪拌流速と緩速攪拌領域における攪拌流速とが互いに影響を及ぼし合って変動するのを抑制することができる。
【００２０】
本第４発明における凝集反応方法は、処理原液を、凝集槽内の急速攪拌領域に供給し、急速攪拌領域から凝集槽内の緩速攪拌領域に流し、緩速攪拌領域から排出しながら、
架電中和作用に必要な量の凝集剤を急速攪拌領域に添加して、急速攪拌領域の処理原液と凝集剤とを急速攪拌するとともに、架橋作用に必要な量の凝集剤を緩速攪拌領域に添加して、緩速攪拌領域の処理原液と凝集剤とを緩速攪拌するものである。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように本発明によると、攪拌装置を駆動するのに要する駆動力の増大を抑制することが可能であり、また、過剰な量の凝集剤を添加することなく、粗大な凝集フロックを容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における凝集反応装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における凝集反応装置の構成を示す図である。
【図３】従来の凝集反応装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
先ず、第１の実施の形態を図１を参照しながら説明する。
１は凝集反応装置であり、下水や廃水処理等で発生する汚泥２（処理原液の一例）を脱水する前処理段階で、汚泥２に高分子凝集剤３を添加して凝集させるものである。凝集反応装置１は、凝集槽１０と、第１および第２の攪拌装置１１，１２と、汚泥２の供給経路１３と、汚泥２の排出経路１４と、凝集剤添加手段１５とを備えている。
【００２４】
凝集槽１０内の下部には急速攪拌領域１６が形成され、上部には緩速攪拌領域１７が形成されている。また、凝集槽１０内には、急速攪拌領域１６と緩速攪拌領域１７とを仕切る仕切板１８（仕切部材の一例）が設けられている。仕切板１８の中央部には連通孔１９（連通部の一例）が形成され、急速攪拌領域１６と緩速攪拌領域１７とは連通孔１９を介して連通している。
【００２５】
第１の攪拌装置１１は、急速攪拌領域１６の汚泥２を急速攪拌するものであり、急速攪拌領域１６内で回転自在な上下複数の攪拌羽根１１ａと、攪拌羽根１１ａを支持する回転軸１１ｂと、回転軸１１ｂを回転駆動するモータ等の駆動装置１１ｃとを有している。
【００２６】
第２の攪拌装置１２は、緩速攪拌領域１７の汚泥２を緩速攪拌するものであり、緩速攪拌領域１７内で回転自在な上下複数の攪拌羽根１２ａと、攪拌羽根１２ａを支持する回転軸１２ｂと、回転軸１２ｂを回転駆動するモータ等の駆動装置１２ｃとを有している。
【００２７】
供給経路１３は、汚泥２を凝集槽１０に供給する管路等からなり、急速攪拌領域１６の下部に連通している。供給経路１３には汚泥２を供給する供給ポンプ２１が設けられている。また、排出経路１４は、汚泥２を凝集槽１０から排出する管路等からなり、緩速攪拌領域１７の上部に連通している。
【００２８】
凝集剤添加手段１５は、高分子凝集剤３を架電中和作用に必要な第１の添加量Ａ１と架橋作用に必要な第２の添加量Ａ２とに分配し、第１の添加量Ａ１の高分子凝集剤３を供給経路１３の下流端部から急速攪拌領域１６に添加し、第２の添加量Ａ２の高分子凝集剤３を緩速攪拌領域１７に添加するものである。尚、第１の添加量Ａ１は汚泥２の性状に基いて設定される所定の量であり、第２の添加量Ａ２は後処理工程における脱水状況に基いて設定される所定の量である。
【００２９】
凝集剤添加手段１５は、高分子凝集剤３を貯留するタンク１５ａと、タンク１５ａに接続された主添加経路１５ｂと、主添加経路１５ｂから分岐した第１および第２の分岐添加経路１５ｃ，１５ｄと、第１および第２の分岐添加経路１５ｃ，１５ｄに設けられた第１および第２の流量調整弁１５ｅ，１５ｆ（流量調整手段の一例）と、主添加経路１５ｂに設けられた添加用ポンプ１５ｇとを有している。第１の分岐添加経路１５ｃは供給経路１３の下流端部に接続され、第２の分岐添加経路１５ｄは緩速攪拌領域１７に接続されている。
【００３０】
以下、凝集反応装置１を用いた凝集反応方法を説明する。
供給ポンプ２１を駆動して、汚泥２を供給経路１３から凝集槽１０に供給するとともに、添加用ポンプ１５ｇを駆動し、第１および第２の流量調整弁１５ｅ，１５ｆをそれぞれ所定開度開き、駆動装置１１ｃ，１２ｃを駆動して、第１の攪拌装置１１の攪拌羽根１１ａを高速で回転させるとともに、第２の攪拌装置１２の攪拌羽根１２ａを第１の攪拌装置１１の攪拌羽根１１ａよりも低速で回転させる。
【００３１】
これにより、汚泥２が、供給経路１３から凝集槽１０内の急速攪拌領域１６に供給され、連通孔１９を通って急速攪拌領域１６から緩速攪拌領域１７に流れ、緩速攪拌領域１７から排出経路１４に排出される。
【００３２】
この際、凝集剤添加手段１５のタンク１５ａ内の高分子凝集剤３が、添加用ポンプ１５ｇにより圧送されて、主添加経路１５ｂから第１および第２の分岐添加経路１５ｃ，１５ｄに分岐して流れ、第１の添加量Ａ１の高分子凝集剤３が、供給経路１３の下流端部を流れる汚泥２に添加されて、汚泥２と共に急速攪拌領域１６に供給され、第２の添加量Ａ２の高分子凝集剤３が緩速攪拌領域１７に添加される。
【００３３】
そして、急速攪拌領域１６において、汚泥２と第１の添加量Ａ１の高分子凝集剤３とが高回転速度で回転している攪拌羽根１１ａにより急速攪拌され、次に、緩速攪拌領域１７において、汚泥２と第２の添加量Ａ２の高分子凝集剤３とが低回転速度で回転している攪拌羽根１２ａにより緩速攪拌される。
【００３４】
急速攪拌領域１６において、汚泥２と高分子凝集剤３とが急速攪拌されるため、高分子凝集剤３が汚泥２に混合されて均一に分散され、架電中和が行われる。尚、急速攪拌領域１６では、架電中和の完了した微細な凝集フロックが形成されるが、緩速攪拌領域１７において、急速攪拌領域１６とは別に添加された高分子凝集剤３が汚泥２と緩速攪拌されるため、緩速攪拌領域１７に添加された高分子凝集剤３の架橋作用により、粗大な凝集フロックが容易に形成される。これにより、高分子凝集剤３の注入率を上げることなく、粗大な凝集フロックを形成することができ、過剰な量の高分子凝集剤３を添加する必要は無い。
【００３５】
また、架電中和に必要な量Ａ１の高分子凝集剤３と凝集フロックの形成に必要な量Ａ２の高分子凝集剤３とを分けた状態で、急速攪拌領域１６と緩速攪拌領域１７とに添加することが可能であるため、架電中和と凝集フロックの形成とに必要な全量（＝Ａ１＋Ａ２）の高分子凝集剤３を急速攪拌領域１６に添加する場合に比べて、第１の攪拌装置１１を駆動するのに要する駆動力の増大を抑制することができ、第１の攪拌装置１１の駆動装置１１ｃを小型軽量化することが可能である。これにより、第１および第２の攪拌装置１１，１２を駆動するのに要する総駆動力を低減することができる。
【００３６】
また、急速攪拌領域１６における攪拌流速は緩速攪拌領域１７における攪拌流速よりも高いが、急速攪拌領域１６と緩速攪拌領域１７とは仕切板１８により仕切られているため、急速攪拌領域１６における攪拌流速と緩速攪拌領域１７における攪拌流速とが互いに影響を及ぼし合って変動するのを抑制することができる。また、第２の分岐添加経路１５ｄから緩速攪拌領域１７に添加された高分子凝集剤３が急速攪拌領域１６の汚泥２と反応するのを抑制することも可能である。
【００３７】
上記第１の実施の形態では、分岐添加経路１５ｃ，１５ｄに流量調整弁１５ｅ，１５ｆを設け、分岐添加経路１５ｃ，１５ｄを流れる高分子凝集剤３の流量が第１および第２の添加量Ａ１，Ａ２になるように流量調整弁１５ｅ，１５ｆで調整しているが、第２の実施の形態として、図２に示すように、流量調整弁１５ｅ，１５ｆの代りに、添加用ポンプ１５ｈ，１５ｉを設け、分岐添加経路１５ｃ，１５ｄを流れる高分子凝集剤３の流量が第１および第２の添加量Ａ１，Ａ２になるように添加用ポンプ１５ｈ，１５ｉで調整してもよい。
【００３８】
上記各実施の形態では、第１の分岐添加経路１５ｃを供給経路１３の下流端部に接続したが、第１の分岐添加経路１５ｃを直接凝集槽１０の急速攪拌領域１６に接続してもよい。
【００３９】
上記各実施の形態では、第２の攪拌装置１２の駆動装置１２ｃ（モータ）には、第１の攪拌装置１１の駆動装置１１ｃ（モータ）よりも低速で回転するものが使用されているが、駆動装置１１ｃと同一のものを駆動装置１２ｃとして使用し、駆動装置１２ｃの回転速度を減速装置で減速して、攪拌羽根１２ａを低速回転させてもよい。
【００４０】
また、第１の駆動装置１１ｃを用いて、第１の攪拌羽根１１ａを回転させながら、減速手段を経由して第２の攪拌羽根１２ａを回転させてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１      凝集反応装置
２      汚泥（処理原液）
３      凝集剤
１０    凝集槽
１１    第１の攪拌装置
１２    第２の攪拌装置
１３    供給経路
１４    排出経路
１５    凝集剤添加手段
１６    急速攪拌領域
１７    緩速攪拌領域
１８    仕切板（仕切部材）
１９    連通孔（連通部）
Ａ１    第１の添加量
Ａ２    第２の添加量
【図１】
2012179579.tif 000003
【図２】
2012179579.tif 000004
【図３】
2012179579.tif 000005