(57)【要約】【課題】沈殿槽を浮上槽の中に組み込んだ、一体化型の水質浄化装置を提供すること。【解決手段】浮上槽がその中央部分に沈殿槽を取り囲むように配置・構成されている一体化型水質浄化装置であって、（１）前記沈殿槽は、原水供給パイプと連結されており、該原水供給パイプからの圧力によって水流を発生させて原水を回流させ、フロックを形成するように構成されており、該沈殿槽の上部には越流板付き中蓋が配置されており、生成したフロックの中比重の軽い浮上フロックが該越流板を経て前記浮上槽に流れ込むように構成されており、（２）前記浮上槽は、前記越流板を経て流れ込んできたフロックを浮上させるための微細気泡の供給パイプと連結されており、該浮上槽の上部は、前記越流板付き中蓋を取り囲むように水流抑制棚槽として構成されており、該水流抑制棚槽には浮上したフロックの回収手段が設けられていることを特徴とする水質浄化装置。【選択図】図１
2013000609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈殿槽と浮上槽とからなり、浮上槽がその中央部分に沈殿槽を取り囲むように配置・構成されている一体化型水質浄化装置であって、（１）前記沈殿槽は、原水供給パイプと連結されており、該原水供給パイプからの圧力によって水流を発生させて原水を回流させフロックを形成するように構成されており、該沈殿槽の上部には越流板付き中蓋が配置されており、生成したフロックの中比重の軽い浮上フロックが該越流板を経て前記浮上槽に流れ込むように構成されており、該沈殿槽の底部には生成したフロックの中比重の重い沈降フロックの回収手段が設けられており、（２）前記浮上槽は、前記越流板を経て流れ込んできた浮上フロックを浮上させるための微細気泡の供給パイプと連結されており、該浮上槽の上部は、前記越流板付き中蓋を取り囲むように水流抑制棚槽として構成されており、該水流抑制棚槽には浮上したフロックの回収手段が設けられており、該浮上槽の下部には、フロックを除去した処理水の放流パイプが連結されていることを特徴とする水質浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載の水質浄化装置を運転して水の浄化を行なうに際し、沈殿槽及び／又は浮上槽に石粉凝集剤を添加することを特徴とする水質浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚れた水の水質浄化装置、詳しくは、沈殿槽と浮上槽を有機的に組み合わせ一体化した水質浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水、し尿、産業排水等の排水（廃水）処理では、前処理や後処理にＳＳ（浮遊物質）、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）やＣＯＤ(化学的酸素要求量）で表される汚染物質、リン、重金属イオンなどの汚濁物質を除去するために、凝集沈殿処理法や浮上処理法が一般的に採用されている。凝集沈殿処理法は、排水に有機高分子凝集剤、無機凝集剤等やｐＨ調整剤、中和剤を添加して排水中の汚濁物質を析出・フロック化し、有機高分子凝集剤、無機凝集剤から生成する金属水酸化物に汚濁物質を吸着させたりした後に、排水から汚濁物質を沈殿槽により重力分離する方法である。
【０００３】
浮上処理法は、凝集沈殿処理法と同様に排水に有機高分子凝集剤、無機凝集剤などを添加して汚濁物質を凝集（フロック化）し、不溶化させた後、浮上槽の排水に空気を吹き込み、汚濁物質に気泡を付着させて排水から浮上分離する方法である。そして、浮上処理法には、加圧空気を排水に吹き込む加圧浮上法と、排水に界面活性剤などの起泡剤を添加して、泡を発生させて、その泡で浮上分離する常圧浮上法があるが、排水処理では加圧浮上法が一般的である。凝集沈殿処理法や浮上処理法には、有機高分子凝集剤、無機凝集剤単独あるいは有機高分子凝集剤と無機凝集剤の組み合わせで使われている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、従来の水質浄化のためのシステムあるいは装置においては、凝集沈殿処理のための沈殿槽と浮上処理のための浮上槽が、個別の装置として別々に設置されるのが常であった。そのため、水質浄化装置の設置のためのスペースが広く必要で、製作コストも高いという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５３１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、沈殿槽を浮上槽の中に組み込み沈殿機能と浮上機能を合体させ、一体型の沈殿浮上槽、即ち、一体化した水質浄化装置として提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の課題は、本発明の以下の態様によって解決できる。即ち、本発明の請求項１に記載された発明は、沈殿槽と浮上槽とからなり、浮上槽がその中央部分に沈殿槽を取り囲むように配置・構成されている一体化型水質浄化装置であって、（１）前記沈殿槽は、原水供給パイプと連結されており、該原水供給パイプからの圧力によって水流を発生させて原水を回流させ、フロックを形成するように構成されており、該沈殿槽の上部には越流板付き中蓋が配置されており、生成したフロックの中比重の軽い浮上フロックが該越流板を経て前記浮上槽に流れ込むように構成されており、該沈殿槽の底部には生成したフロックの中で比重の重い沈降フロックの回収手段が設けられており、（２）前記浮上槽は、前記越流板を経て流れ込んできたフロックを浮上させるための微細気泡の供給パイプと連結されており、該浮上槽の上部は、前記越流板付き中蓋を取り囲むように水流抑制棚槽として構成されており、該水流抑制棚槽には浮上したフロックの回収手段が設けられており、該浮上槽の下部には、フロックを除去した処理水の放流パイプが連結されていることを特徴とする水質浄化装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水質浄化装置は、沈殿槽を浮上槽の中に組み込み、沈殿機能と浮上機能を合体させて一体型にしたものである。従来は、沈殿槽と浮上槽を別々に設置していたので広いスペースが必要であったが、本発明の一体型の装置では、省スペースでの設置が可能である。また、その製作においても、製作のための材料の節減が可能であり、溶接等の製作加工工程の合理化も図れる。従って、水質浄化装置の製作コストの低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明装置の全体構造概略断面図。
【図２】越流板付き中蓋の概略構造図。
【図３】フロックと微細気泡の流れを説明するための図。
【図４】フロックの回収手段の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、沈殿槽と浮上槽とからなり、浮上槽がその中央部分に沈殿槽を取り囲むように配置・構成されている一体化型水質浄化装置であって、（１）前記沈殿槽は、原水供給パイプと連結されており、該原水供給パイプからの圧力によって水流を発生させて原水を回流させ、沈殿物とフロックを分離・形成するように構成されており、該沈殿槽の上部には越流板付き中蓋が配置されており、生成したフロックが該越流板を経て前記浮上槽に流れ込むように構成されており、該沈殿槽の下部には沈殿物の回収手段が設けられており、（２）前記浮上槽は、前記越流板を経て流れ込んできたフロックを浮上させるための微細気泡の供給パイプと連結されており、該浮上槽の上部は、前記越流板付き中蓋を取り囲むように水流抑制棚槽として構成されており、該水流抑制棚槽には浮上したフロックの回収手段が設けられており、該浮上槽の下部には、フロックを除去した処理水の放流パイプが連結されていることを特徴とする水質浄化装置である。
【００１１】
本発明の水質浄化装置の概略断面図を図１に示した。図１において、１は沈殿槽、２は越流板付き中蓋、３は原水供給パイプ、４は浮上槽、５は沈殿物の回収手段、６は微細気泡の供給パイプ、７は水流抑制棚槽、８はフロックの回収手段、９は処理水の放流パイプ、１０はフロックの回収手段（レーキ）を回転させるためのモーターである。
【００１２】
本発明では、浮上槽４の中央部分に配置した沈殿槽１において、原水供給パイプ３からの圧力によって水流を発生させて、水流サイクロンの原理で原水を回流させ、フロックの比重の差を利用した沈殿と浮上を行なうものである。一般的に、フロックとは、凝集作用によって生成した大きな粒子で、浮遊質の集合体を意味するが、本発明においては、比重が重くて沈殿したものを沈降フロック（沈殿物）と言い、比重が軽くて浮遊状態にあるものを浮上フロックとして場合により区別することもある。
【００１３】
本発明の沈殿槽１の上部には越流板付き中蓋２が配置されている。図２に、越流板付き中蓋２の概略の構造を示した。図２において２２が越流板で、本発明の越流板付き中蓋には、中蓋の中央に円筒状の開口部２３が設けられており、沈殿槽で形成された浮遊質の集合体（フロック）の浮上性、沈降性の時間を見極め、円筒状の円筒径の直径の変化と円筒の長さを上下に変化することにより、各フロックの比重差を利用して沈殿と浮上の分離を素早く行なうことができ、沈殿と浮上の時間を短縮できる。
【００１４】
図３は、本発明の装置において、沈殿槽１の上部に配置された越流板付き中蓋２から流れ出たフロックが、この越流板を経て浮上槽４の上部に、前記越流板付き中蓋２を取り囲むように形成されている水流抑制棚槽７に流れ込む様子を説明するための図である。中蓋の越流板２２から溢れた水とフロックは浮上槽４に流れ込み、微細気泡の供給パイプ６からの微細気泡が下から上へと浮き上がってくる中、水は比重が重いので下へ流れ落ちて行く。一方、比重の軽い浮上フロックは、微細気泡と一緒に上面に浮かび、水流抑制棚槽７に落ち着く。越流板２２は中蓋の上部に設けられているので、浮上槽へ越流流入して来たフロックが、下部から浮上して来る微細気泡を前面で受ける状態になるので浮上性能が向上する。  
【００１５】
更に、越流板２２は、浮上槽の上部に前記越流板付き中蓋２を取り囲むように形成されている水流抑制棚槽７との組み合わせで、水流を抑制するという効果も発揮する。即ち、水流抑制棚槽７と越流板２２の間に浮上槽の下部から微細気泡が上昇して来るので、越流板２２から乗り上げたフロックは、微細気泡で再度押し上げられた状態になり、水流抑制棚槽７に流れ込み浮上性能が向上し、水流を抑制できる。水流を抑制することによって、凝集した浮上フロックが壊れることなく安定し、例えば、レーキ（掻き寄せ機）（図１の８）によってスムースに回収できる。なお、水流抑制棚槽７の棚の位置は、図３に示したように、前記中蓋の越流板２２よりより低いレベルに持ってくるのが好ましい。そのように配置すると、越流して来た水流のスピードが落ち、乱流が少なくなるので、レーキによる浮上フロックの回収が容易となる。
【００１６】
図１に示したように、沈殿槽１の底部に設けられた沈降フロック（沈殿物）の回収手段５は、沈降フロック（沈殿物）の回収のための移送装置（例えば、パイプ）とフロック回収装置（例えば、ポンプとタンク）からなる。移送装置は、回収した沈降フロックをフロック回収装置に移送するが、フロック回収装置を浮上槽の水位レベルよりも高い位置に配置しておくことにより、回収されるフロックの水切りができ、回収物の量を低減させることができる。
【００１７】
一方、水流抑制棚槽で形成された浮上フロッは、公知のフロックの回収手段８によって回収される。図４は、フロックの回収手段の一例を示している。図４では、例えば、レーキで集められたフロック（図中の斜線部）が、レーキの板状の軟質カーテン（合成ゴムや樹脂製）４０に導かれ、斜板４１を経てフロックの回収溝４２に落として回収される様子を示している。
【００１８】
本発明の装置を使用すると、汚染物質を凝集したフロックを含んだ全ての水が、先ず沈殿槽で処理され、生じた浮上フロックと透明な水は中蓋の円筒から上方に流れ、越流板から溢れた水とフロックは浮上槽に流れ出る。比重の重い沈降フロックとスラッジは沈殿して底部に滞留する。そして、越流板からフロックは全て、浮上槽のフロック回収手段、例えば、レーキで掻き集められ排出溝に落下させることによって回収される。透明な水（処理水）は、浮上槽の下部に設けられた放流パイプ（図１の９）によって排出される。
【００１９】
本発明においては、沈殿槽及び／又は浮上槽の処理に際して、凝集剤を添加して用いることもできる。凝集剤としては公知のどのようなものでも用いることができるが、本発明においては、下記に述べる石粉凝集剤を用いると、本発明の効果がより発揮されるので好ましい。
【００２０】
石粉凝集剤とは、数種の天然鉱物岩石を粉末に加工、調合した無機石粉凝集剤を意味する。石粉凝集剤は有害重金属を含まず、生物に対し安全・安心な天然無機素材を加工し、ミネラルの持つ物理反応を高度に応用したものである。市販の水処理薬品の主力は、有機高分子凝集剤であるが、かかる凝集剤は、残留モノママーに起因する魚毒性が問題となる。これに対し、石粉凝集剤は自然界で問題なく使用できる水浄化材であり、本発明の装置においても効果的に使用できる。
【００２１】
石粉凝集剤は、幅広いｐＨ域で有機物質、無機物質に関係なく強力に凝集する。また、温度に関係なく、凝集反応スピードが速く、処理水（上澄水）の透視度が地の凝集剤の場合と比べて格段に優れている。また、荷電中和に優れているため、沈殿物が再濁水化しない、あるいは、脱リン、除鉄、重金属類の除去にも優れているといった特徴がある。更に、有機化学物質を一切使用しないため、環境安全性が高く魚類、植生物に安全性が高い。
【００２２】
本発明で使用される石粉凝集剤は、その製造過程で比重を、０．７〜１．５の間で自由に調節できる。そのため、これを本発明の装置と組合わせて使用すると、他の凝集剤の場合に比べ本発明の装置の性能を格段にアップさせることができる。例えば、市販の有機系の高分子凝集剤の場合には、比重が小さいので、生成したフロックの浮上には適しているが、その沈殿には相当の時間を要するので、沈殿槽と浮上槽を一体化させて運転することは非効率となる場合がある。本発明の装置の場合には、例えば、比重の異なる複数の石粉凝集剤を、適宜組合わせて、あるいは添加時期や添加装置を工夫することによって、フロックの性質や大きさをコントロールすることができる。石粉凝集剤は比重を調節できるため、処理水中の汚染物質の性質によって石粉凝集剤の比重を調節することで、特に沈殿スピードが速くなる。スピードが速くなるため装置がコンパクトになり処理時間も大幅に短縮できる。
【００２３】
石粉凝集剤とは、数種の天然鉱物岩石を粉末に加工、調合した無機石粉凝集剤を意味する。
主要な成分は、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＣａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＭｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｒｂ２Ｏ、ＳＯ３である。
【実施例】
【００２４】
図１に示したような水質浄化装置（１時間当たりの処理能力２０トン）を用いて、湖沼の水を浄化した例を示す。アオコ等で汚れた池の水を原水ポンプで汲み上げ、これを図１の原水供給パイプに流入させた。原水ポンプで吸引された原水には、石粉凝集剤（数十〜１００ミクロン）を水に分散・溶解させたスラリーを、ラインミキサーを用いて添加混合した。
【００２５】
配管途中及び沈殿槽において、フロックが生成し、比重の軽い部分は浮上フロックとして浮上し、比重の重い部分は沈降フロックとして底部に沈降した。浮上フロックは、中蓋の越流板を経て浮上槽に流れ込んだ。浮上槽の下部から、微細気泡発生装置（図示せず）からの微細気泡を供給することによって、浮上フロックを浮上させ、浮上槽の上部の水流抑制棚槽に貯め、これは図４に示したようなフロックの回収手段によって回収した。処理水は処理水放流パイプを経て、元の池に戻された。
【００２６】
浮上槽で回収された浮上フロックと、沈殿槽の底部に溜まった沈降フロックは、図１に示したような回収装置で回収され、堆肥として利用することができた。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の水質浄化装置を用いると、従来の装置・方法による場合よりも色々な利点がある。例えば、機械工場などの処理排水は比重の重い研削スラッジ等が混入するし、あるいは、湖沼浄化の際は砂利等の物質が混入するが、本発明の装置の場合には、それらの比重の重い物質は沈殿槽底部から回収することができる。従来、機械工場の排水の中には、比重の重いスラッジと切削用の油脂分が混合しているものがありその処理に困っていたが、本発明ではこれが一度に解決できるので、従来の幾つもの処理工程を大幅に短縮できる。
【００２８】
また、本発明の水質浄化装置は、無機物、有機物を問わず重金属除去にも効果があり、アオコと浮遊ヘドロを同時に回収し、しかも水中の汚染物をリアルタイムに除去できる。そして、凝集剤として無機質の石粉凝集剤を使用する場合には、環境や人体に悪影響を及ぼさない安全な水処理方法が提供される。特に池、河川、湖沼等のアオコ回収に於いては、残留モノママーに起因する環境ホルモン等のリスクが無いため、アオコの発生原因となる燐と窒素が回収できることから、将来懸念されている燐の不足をカバーできる。
【符号の説明】
【００２９】
１  沈殿槽
２  越流板付き中蓋
３  原水供給パイプ
４  浮上槽
５  沈殿物の回収手段
６  微細気泡の供給パイプ
７  水流抑制棚槽
８  フロックの回収手段
９  処理水の放流パイプ
１０  フロックの回収手段
２２  越流板
４０  軟質カーテン
４１  斜板
４２  フロックの回収溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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