(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に砂及び凝集剤を添加し、砂が懸濁した状態下で被処理水中の懸濁物（ＳＳ）を凝集させて砂を含んだ凝結・凝集物であるフロックを生成させる凝集槽と、この凝集槽から移行されるフロックを上下方向の攪拌流で流動させながらフロック成長を行わせるフロック成長槽と、溢流壁によりこのフロック成長槽と区画されて該溢流壁を越えた移行水に含まれている砂を含む沈降速度の大きなフロックを沈降させて槽外に排出する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置であって、
上記フロック成長槽は、上下方向の攪拌流によりフロックが攪拌流動するように槽内の上下方向の下部に形成されたフロック流動領域と、該攪拌流による上下方向のフロック攪拌流動が実質的に及ばないように該フロック流動領域の上部に形成された清澄領域とを有すると共に、該清澄領域の上部の自由水面に連係して処理水を排出する処理水出口を有するように設けられ、かつ上記フロック成長槽と沈澱槽を区画する溢流壁の上端は、フロック流動領域の上限よりも下側に位置させたことを特徴とする凝集沈澱装置。
【請求項２】
被処理水に砂及び凝集剤を添加し、砂が懸濁した状態下で被処理水中の懸濁物（ＳＳ）を凝集させて砂を含んだ凝結・凝集物を生成させると共に、上下方向の攪拌流で流動させがらフロック成長を行わせるフロック生成・成長槽と、溢流壁によりこのフロック凝集・成長槽と区画されて該溢流壁を越えた移行水に含まれている砂を含む沈降速度の大きなフロックを沈降させて槽外に排出する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置であって、
上記フロック生成・成長槽は、上下方向の攪拌流によりフロックが攪拌流動するように槽内の上下方向の下部に形成されたフロック流動領域と、該攪拌流による上下方向のフロック攪拌流動が実質的に及ばないように該フロック流動領域の上部に形成された清澄領域とを有すると共に、該清澄領域の上部の自由水面に連係して処理水を排出する処理水出口を有するように設けられ、かつ上記フロック生成・成長槽と沈澱槽を区画する溢流壁の上端は、フロック流動領域の上限よりも下側に位置させたことを特徴とする凝集沈澱装置。
【請求項３】
請求項１のフロック成長槽又は請求項２のフロック生成・成長槽は、フロック流動領域の水平断面積に比べて清澄領域の水平断面積を大きくすることで清澄領域における被処理水の上昇流速を低減させて、フロック流動領域のフロック攪拌流動が清澄領域に実質的に及ばないようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の凝集沈澱装置。
【請求項４】
請求項３において、フロック成長槽又はフロック生成・成長槽と、沈澱槽とは、共通の自由水面を有すると共に、この自由水面に連係して処理水を排出する処理水出口を有する実質的に一つの槽をなし、該一つの槽の内部を溢流壁により上記フロック成長槽又はフロック生成・成長槽と沈澱槽を区画することで、フロック流動領域の水平断面積に比べ上部に位置する清澄領域の水平断面積を大きくしたことを特徴とする凝集沈澱装置。
【請求項５】
請求項３において、水中に設けた遮壁により上記溢流壁の上端から沈澱槽の上部を覆うことで、フロック成長槽又はフロック生成・成長槽の自由水面の面積をフロック流動領域の水平断面積よりも大きくしたことを特徴とする凝集沈澱装置。
【請求項６】
請求項１、及び３ないし５のいずれかにおいて、フロック成長槽のフロック流動領域とその上部の清澄領域の間に、整流手段を設けたことを特徴とする凝集沈澱装置。
【請求項７】
請求項２ないし５のいずれかにおいて、フロック生成・成長槽のフロック流動領域とその上部の清澄領域の間に、整流手段を設けたことを特徴とする凝集沈澱装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、溢流壁の上端を、フロック流動領域の高さの１／２〜４／５の範囲内に設定したことを特徴とする凝集沈澱装置。
【請求項９】
請求項１において、被処理水中の懸濁物を凝結させるための無機凝集剤を添加する配管を、凝集槽に該被処理水を供給する供給配管の途中に接続すると共に、無機凝集剤添加位置の下流の該配管内に攪拌手段を内設し、かつ凝集槽には、凝結したフロックの成長に寄与する高分子凝集剤と砂を添加するように設けたことを特徴とする凝集沈澱装置。
【請求項１０】
請求項２において、被処理水中の懸濁物を凝結させるための無機凝集剤を添加する凝結槽を、フロック生成・成長槽の前段に設けると共に、フロックの成長に寄与する高分子凝集剤と砂の添加位置は該凝結槽からフロック生成・成長槽への被処理水の移行位置ないしその近傍に設けたことを特徴とする凝集沈澱装置。
【請求項１１】
請求項２において、被処理水中の懸濁物を凝結させるための無機凝集剤を添加する配管を、フロック生成・成長槽に該被処理水を供給する供給配管の途中に接続すると共に、無機凝集剤添加位置の下流の該配管内に攪拌手段を内設し、かつフロックの成長に寄与する高分子凝集剤と砂の添加位置を該フロック生成・成長槽の被処理水導入位置ないしその近傍に設けたことを特徴とする凝集沈澱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理水中の懸濁物（ＳＳ）を凝集沈澱させる装置に係わり、詳しくは、被処理水に砂を添加して高い沈降速度で効率的に凝集沈澱処理を行わせることができるＳＳ除去のための凝集沈澱装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
微細な有機，無機等の懸濁物（ＳＳ）を除去する凝集沈澱装置として、被処理水中のＳＳを凝集させ更にフロック成長させることにより迅速に沈降・沈澱分離させる方法として、砂等の不溶性粒状物（以下「砂」で総称する）と凝集剤を被処理水に添加し、砂の懸濁状態下でＳＳ凝集物の生成、フロックの成長を行わせる方法が例えば特許２６３４２３０号公報、特開平８−４７６０６号公報により提案されている。
【０００３】
この方法は、凝集沈澱法で沈降分離しようとするフロックの比重が一般に１．０１〜１．０２程度で沈降速度が小さいのに比べ、比重が例えば２．７程度という重い砂をフロックに含ませることで当該フロックに大きな沈降速度を与えることができるようにしたもので、例えば図７に示すように、懸濁物（ＳＳ）を含む原水（被処理水）に凝集剤（通常は無機凝集剤及び高分子凝集剤）と砂を添加し、急速攪拌しながら砂と懸濁物の結合した凝集物を形成させる急速攪拌槽４１と、この急速攪拌槽４１から移行した被処理水を緩速攪拌しながら小さな凝集物を大きなフロックに成長させる緩速攪拌槽４２と、この緩速攪拌槽４２から溢流方式で被処理水が移行されて、砂を含む沈降速度の大きなフロックを沈澱させると共に、傾斜板４４などの整流手段を介して上部からフロックと分離された清澄な処理水を外部に排出する沈澱槽４３とを備えるように構成された凝集沈澱装置により実施される。沈澱槽４３で処理水から沈降分離されたフロック（汚泥）は、汚泥引抜ポンプ４５で槽外に引抜かれてサイクロン４６に送られ、結合している汚泥中のＳＳと砂を分離し、砂を急速攪拌槽４１に添加する砂として再利用し、ＳＳは適宜脱水処理等して廃棄処分される。
【０００４】
以上の装置により、フロックの迅速な沈降分離と、従来法のおよそ十倍にあたる１５〜１５０ｍ／ｈの高い処理流速とを実現するようにされている。また被処理水に添加した砂は沈降分離されたフロックから分離して再利用することができるため、廃棄物の減容化や資材の有効利用の点からも有利である。
【０００５】
ところで、凝集沈澱法で生成されるフロックは一律に大きさの等しいものが生成されるわけではないことは一般的によく知られており、同じ条件下でもフロックの粒度分布に一定の広がりがあるのが普通で、特に工業的規模の装置では様々な変動要因の影響を受けるために、生成フロックの沈降速度に大きな差が発生することは避けられない。
【０００６】
例えば、粒径が１〜４ｍｍ程度と大きく、砂を巻き込んでいるフロックでは沈降速度が１５〜１０００ｍ／ｈに達するものもあるが、他方において、粒径が１００〜２００μｍ程度と小さく、かつ砂と結合していないかあるいは少量の砂としか結合していないフロックは、多くの場合、沈降速度が０．５〜２ｍ／ｈ程度という極く小さい微フロックとなる。なおこのような微フロック生成の要因は、例えば有機性排水等の原水のＳＳ成分の性質、原水流量の変動、原水水質の変動による凝集剤添加量の不適等が挙げられる。
【０００７】
上記以外の凝集沈澱処理を行う装置としては、造粒法とスラッジブランケット法が知られている。
【０００８】
造粒法は、図８に示すように、無機凝集剤を添加した原水を槽５１の底部から上昇流で供給して、槽５１内の旋回流が水平になるような攪拌翼（平板等）５２を用いて造粒粒子のブランケットゾーン５３を形成させ、ブランケットゾーン５３の界面上部から汚泥抜き出し、その上部に清澄ゾーン５４を形成させるものである。しかし、ブランケットゾーン５３の内部において下部から上部にかけて濃度勾配を生じ、比較的重い粒子はブランケット下部に集まり、一方、比較的軽い粒子がブランケット上部に集まるため、高流速で被処理水を通水すると上部の軽い粒子が清澄ゾーン５４に移行して処理水の水質悪化を招くという問題がある。
【０００９】
また、槽内の上昇流速が増減変動するとブランケットゾーン５３が膨張したり収縮したりして、ブランケットゾーン５３の粒子濃度を一定に保つことができず、膨張時にはブランケット上部の粒子が清澄ゾーン５４に移行して上記の場合と同様に処理水の水質悪化を招く問題となる。
【００１０】
なおこれらは、スラッジブランケット法でも同様に問題となる。
【００１１】
又更に造粒法では、槽内に旋回流が水平になるように攪拌翼５２を旋回させるようにして用いるが、攪拌翼５２を大きくすると軸付近と翼先端部の周速の差が大きくなり、槽内の乱れを招いてこれが処理水の水質の悪化を招く原因となるため、装置の大型化は単純にはできないという問題もある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ブランケットゾーンを形成させて凝集沈澱処理を行う造粒法やスラッジブランケット法による場合は、比較的高速で被処理水を通水することができる利点はあるが、あまり高速の処理を行うようにするとブランケットゾーンの乱れを招いて処理水の水質悪化を招いてしまうという問題や、通水の流速変動によっても水質悪化を招き易く、更に装置の大型化が難しいなどの種々の問題があった。
【００１３】
一方、砂等の不溶性粒状物と凝集剤を被処理水に添加し、砂の懸濁状態下でＳＳ凝集物の生成、フロックの成長を行わせる上述の図７で説明した方法は、生成する凝集物の密度を大きくすることができて高速の通水が可能になるという利点が得られるが、フロックをできるだけ均質なものとすることが重要であり、このためにフロック形成槽内で上下流等の混合流を生じさせてフロックを均質に成長させ、生成したフロックを沈澱槽内で沈降させて清澄な処理水を得る必要があって、フロック形成槽、沈澱槽という多くの槽を設けるために設備設置面積が大きくなり、設置費用が嵩むという問題があった。
【００１４】
本発明者は以上のような従来技術の下で、被処理水の流量（流速）変動の影響が小さく、かつ設備設置面積をできるだけ小さくすることができる凝集沈澱装置の開発を目的に鋭意検討を重ね、本発明をなすに至った。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本願の特許請求の範囲の各請求項に記載した発明により達成される。
【００１６】
本願請求項１の凝集沈澱装置の発明は、被処理水に砂及び凝集剤を添加し、砂が懸濁した状態下で被処理水中の懸濁物（ＳＳ）を凝集させて砂を含んだ凝結・凝集物であるフロックを生成させる凝集槽と、この凝集槽から移行されるフロックを上下方向の攪拌流で流動させながらフロック成長を行わせるフロック成長槽と、溢流壁によりこのフロック成長槽と区画されて該溢流壁を越えた移行水に含まれている砂を含む沈降速度の大きなフロックを沈降させて槽外に排出する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置であって、上記フロック成長槽は、上下方向の攪拌流によりフロックが攪拌流動するように槽内の上下方向の下部に形成されたフロック流動領域と、該攪拌流による上下方向のフロック攪拌流動が実質的に及ばないように該フロック流動領域の上部に形成された清澄領域とを有すると共に、該清澄領域の上部の自由水面に連係して処理水を排出する処理水出口を有するように設けられ、かつ上記フロック成長槽と沈澱槽を区画する溢流壁の上端は、フロック流動領域の上限よりも下側に位置させたことを特徴とする。
【００１７】
上記において、凝集槽に添加される砂は、不溶性粒状物の代表的なものとして用いられるが、砂を用いることに限定されるものではなくこれと同等の比重，粒径を有する不溶性粒状物であれば代替して用いることも勿論できる。粒径としては１０〜２００μｍ程度のものが好ましく用いられ、また比重は２〜３程度（一般に砂の比重は２．７程度）のものが用いられる。凝集剤としては、通常はポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ），塩化第二鉄，硫酸第二鉄等の無機凝集剤、及びアニオン性高分子凝集剤，両性高分子凝集剤等の高分子凝集剤が併用され、無機凝集剤は処理水中の懸濁物（ＳＳ）や砂を凝集させるために用いられ、高分子凝集剤は凝集物を大きなフロックに成長させるのに用いられる。
【００１８】
この発明における上記無機凝集剤の添加は、請求項９の発明のように、凝集槽に被処理水（原水）を供給する原水供給配管の途中において添加するのが好ましく、該配管内でラインミキシングして原水中のＳＳの凝結・凝集を行わせるようにすることがよい。ラインミキシングのためには既知のミキシング手段を用いることができる。
【００１９】
一方、高分子凝集剤は砂と共に凝集槽に添加される。この凝集槽において行われる攪拌は、比重が大きく沈降し易い砂を懸濁状態とするのに必要な程度の強さで行われ、旋回攪拌羽根，プロペラ型の撹拌器等を用いて上下方向の流動が生ずるように行われる。
【００２０】
この凝集槽からフロック成長槽に砂を含んだ凝集物を移行させるには、好ましい実施態様では、凝集槽の側壁面の上端を乗り越えて移行する溢流形式が採用される。望ましくは、移行した凝集物を案内路等によりフロック成長槽内の攪拌流にスムースに合流させるようにするガイド壁等を設けることがよい。
【００２１】
上記フロック成長槽はこの発明の特徴的構成の一つであり、上述のように、上下方向について実質的に三つの部分に区画される。すなわち、上下方向の攪拌流により凝集槽から移行された凝集物のフロックを大きく成長させるように槽下部に区画されたフロック流動領域と、このフロック流動領域の上部において、下部の上下方向の攪拌流の作用を実質的に受けない清澄領域と、この清澄領域の上部に設けられた処理水の出口とに区画される。この処理水の出口は一般的には溢流形式に設けられる。
【００２２】
上記の上下方向について三つに区画される各部分の間には、仕切りを設ける必要は必ずしもなく、例えば、後述のようにフロック流動領域の水平断面積を清澄領域に向かって徐々にあるいは急拡大することで上昇流速に差をつけることで、フロックの流動領域をフロック成長槽の一定の高さ範囲内（一定高さ以下）とすることができる。好ましい実施態様においては、フロック流動領域で上下方向の攪拌流を与える攪拌手段の形式や攪拌のための羽根の回転速さ、槽の構造（水平断面径や槽高など）などの関係によって、上下方向にフロックを攪拌流動の作用が及ぶ高さ限界を設定することができ、その限界高さ以上の領域では槽下部よりも広い水平断面積の中で処理水が上昇する。そしてこの領域が清澄領域となる。清澄領域はその上下方向の寸法が大きい（高い）方が、また水平断面積の拡大率が大きい方が、微小なフロックの処理水中への流出を防ぐ上では好ましいが、槽高が高くなり、また槽断面積が大きくなるため、被処理水の通水流速にもよるが槽高は一般的には３〜８ｍ程度、好ましくは４〜６ｍ程度の範囲とすることがよい場合が多く、清澄領域の槽断面積は４〜６４ｍ2 程度、好ましくは１６〜３６ｍ2 程度の範囲とすることがよい場合が多い。
【００２３】
フロック成長槽に続いて設けられる沈澱槽は、その底部に沈澱したフロックとしての汚泥を、汚泥引抜きポンプで装置外に排出し、通常は、上記特許２６３４２３０号公報に記載されているようなサイクロン等の分離器に該汚泥を返送し、分離した砂は凝集槽への添加に再利用される。この場合の汚泥引抜きは連続的に行うことが好ましく、連続的に行うことによって汚泥引抜きポンプの稼働が円滑に行われるだけでなく、フロックが沈澱槽に移行する流れや清澄領域の処理水の上昇流の流れに大きな変動を与えずに、処理水質の安定化に有効となるからである。なお、フロック成長槽や沈澱槽という用語は、必ずしもこれらが外観構造的に独立した槽構造をもっていることに限定されるものではなく、フロックが上下方向に流動する領域とフロックが自然沈降して沈殿する領域が区画されているという機能面の違いを特定するものである。
【００２４】
上記構成においてフロック成長槽と沈澱槽の間を区画する溢流壁の上端は、請求項８に示したように、フロック流動領域の高さの１／２〜４／５の範囲（一般的には２〜６ｍ程度）、好ましくは６／１０〜７／１０の範囲に設けられるのがよい場合が多い。溢流壁の上端がフロック流動領域に対してあまり高い位置に設けられると、フロックの沈澱槽への移行がスムースに行われないので、一般的には４／５よりも低い位置、好ましくは７／１０よりも低い位置とされる。反対に、溢流壁の上端がフロック流動領域に対してあまり低いと、フロック流動領域との仕切りがあいまいとなって攪拌流動が影響してフロックの沈整，沈降に乱れを招くので、一般的には１／２よりも高い位置、好ましくは６／１０よりも高い位置とすることがよい。
【００２５】
以上のような構成を有するこの発明の凝集沈澱装置によれば、上述した従来方式とは異なり、フロック成長槽から清澄な処理水を排出するようにしたので、沈澱槽において処理水を溢流排出する広い面積の水面が必要なく、したがって、沈澱槽自体を広い面積の槽として形成する必要がないので、広い底面で沈降フロックを掻き集める掻き寄せ機は不要とできる。また、フロック成長槽から沈澱槽に移行するのは、密度が高く沈降速度の速いフロックと若干の随伴水であり、沈澱槽を小さくできる。
【００２６】
更にまたこれらのことから、フロック成長槽と沈澱槽を実質的に一つの槽構造のものとしながら、小さな設置面積の装置で大量の被処理水を処理することができる。
【００２７】
また、フロック成長槽内のフロック流動領域では、上下方向の流動が生ずるプロペラ式等の攪拌手段を用いて攪拌することができ、流入する被処理水の流量の変動による処理水の悪化の影響が少ない装置を提供することができ、高流速での処理が実現できる。
【００２８】
次に、上述請求項１記載の発明を更に改良した請求項２の発明について述べる。
【００２９】
この請求項２の発明は、上記請求項１の発明に比べて装置の小型化をより一層可能としたものである。
【００３０】
すなわち、請求項２の凝集沈澱装置は、被処理水に砂及び凝集剤を添加し、砂が懸濁した状態下で被処理水中の懸濁物（ＳＳ）を凝集させて砂を含んだ凝結・凝集物を生成させると共に、上下方向の攪拌流で流動させがらフロック成長を行わせるフロック生成・成長槽と、溢流壁によりこのフロック生成・成長槽と区画されて該溢流壁を越えた移行水に含まれている砂を含む沈降速度の大きなフロックを沈降させて槽外に排出する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置であって、上記フロック生成・成長槽は、上下方向の攪拌流によりフロックが攪拌流動するように槽内の上下方向の下部に形成されたフロック流動領域と、該攪拌流による上下方向のフロック攪拌流動が実質的に及ばないように該フロック流動領域の上部に形成された清澄領域とを有すると共に、該清澄領域の上部の自由水面に連係して処理水を排出する処理水出口を有するように設けられ、かつ上記フロック生成・成長槽と沈澱槽を区画する溢流壁の上端は、フロック流動領域の上限よりも下側に位置させたことを特徴とする。
【００３１】
この請求項２の発明の構成のうち、請求項１と同じ部分は同様に構成することができるので、違いのある部分については以下説明する。
【００３２】
この構成上の違いの代表的な一つは、請求項１の発明の凝集沈澱装置は、凝集槽とフロック成長槽とが二槽連続するように設けられている装置であるのに対し、請求項２の発明の凝集沈澱装置は、フロック生成・成長槽が実質的に一槽構造をなしている点にある。
【００３３】
かかる構成の好ましい実施態様においては、フロック生成・成長槽への高分子凝集剤及び砂の添加の位置は、請求項１０，１１の発明のように、該槽に供給される被処理水の供給（流入）位置ないしそのその近傍とされる。なお、被処理水中の懸濁物（ＳＳ）を凝結させるための無機凝集剤の添加は、請求項１０の発明のように、フロック生成・成長槽の前段に凝結槽を設けてこの槽に添加するか、あるいは、請求項１１の発明のように、フロック生成・成長槽に被処理水を直接供給（流入）させる場合にその供給配管中に無機凝集剤を添加するいずれの構成も選択できる。
【００３４】
凝結槽を前段に設けて該槽内で無機凝集剤とＳＳとの凝結反応を行わせる方式と、配管内に無機凝集剤を添加してラインミキシングによりＳＳとの凝結反応を行わせる方式の選択は、被処理水（原水）に含まれるＳＳの性質や量等に応じて凝結反応に適したものを採用できるが、後者のラインミキシング方式は、装置の小型化を実現できるのでより好ましい。
【００３５】
この発明によれば、請求項１の発明の凝集沈澱槽と処理量，処理水水質において実質的に同等の処理能力を有する装置を、より一層小型の装置で実施可能とすることができる。
【００３６】
請求項３の発明は、請求項１のフロック成長槽又は請求項２のフロック生成・成長槽は、フロック流動領域の水平断面積に比べて、その上部に位置する清澄領域の水平断面積を大きく設けることで、該清澄領域における被処理水の上昇流速を低減させて、フロック流動領域のフロック攪拌流動が清澄領域に実質的に及ばないようにしたことを特徴とする。
【００３７】
上記のフロック流動領域の水平断面積（Ｓ1 ）と清澄領域の水平断面積（Ｓ2 ）の比（Ｓ2／Ｓ1）は大きい方がよく、好ましい実施態様では、Ｓ2／Ｓ1＝１．１：１〜２：１程度、好ましくは１．２：１〜１．５：１程度とすることがよい。この比が１．１：１以下では、清澄領域に上昇するフロックの量が多くなり、また比較的大きな粒径のフロックまで上昇するので好ましくない。反対にこの比が２：１以上であると、清澄領域の水平断面積が大きくなって装置全体の大型化を招き、あるいはフロック流動領域の水平断面積が小さくなりすぎて通水量（処理水量）を大きくできない問題を招くので上記の範囲とされる。
【００３８】
このように、フロックが上下方向に攪拌流動するフロック流動領域に比べて清澄領域の水平断面積を大きくするように設定した簡単な構成で、清澄領域から微フロックが上昇して外部に漏出することを十分に防ぐことができる。
【００３９】
請求項４の発明は、上記請求項３の発明において、フロック成長槽又はフロック生成・成長槽（以下「フロック成長槽等」という場合は両者を含む）と、沈澱槽とが共通の自由水面を有すると共に、この自由水面に連係して処理水を排出する処理水出口を有する実質的に一つの槽構造をなすように設け、該一つの槽の内部を溢流壁で上記フロック成長槽等と沈澱槽を区画して、フロック流動領域の水平断面積に比べ上部に位置する清澄領域の水平断面積を大きくしたことを特徴とする。
【００４０】
ここで上記した「実質的に一つの槽構造」というのは、実質的に一つの槽周壁（外壁）で囲まれた構造の槽内下部の一部が「フロックが上下方向に流動する領域」とされ、他が「フロックが自然沈降して沈殿する領域」とされていることを意味する。槽上部は、フロック流動領域の上部に位置してその影響を受ける部分と、フロック流動領域からは側方に外れてその影響を殆ど受けない部分とに分かれる。
この発明によれば、機械構造的には実質的に一つの槽内にフロック成長槽と沈澱槽の二つの槽（区画）部分を有するように形成でき、特に沈澱槽を水平断面積の狭い（小さい）槽とできるので、装置全体の設置面積を小さくすることができる。
【００４１】
請求項５の発明は、上記請求項３の発明において、水中に設けた遮壁により上記沈澱槽の領域上部を覆うことで、フロック成長槽等の自由水面の面積をフロック流動領域の水平断面積よりも大きくしたことを特徴とする。
【００４２】
この発明によれば、上記請求項４の発明のようにフロック成長槽等と沈澱槽が共通の自由水面をもつのではなく、沈澱槽領域の上部が水面下で遮蔽されるので、隔離性がより高く得られる。なお、上部が遮蔽された沈澱槽領域内の上部に圧力気体を作用させれば、この沈澱槽の上部に自由水面を形成できることは言うまでない。
【００４３】
このように構成された発明によれば、上記請求項３の発明と同様の作用、すなわち、構造的には実質的に一つの槽内にフロック成長槽等と沈澱槽の二つの槽を形成でき、特に沈澱槽を水平断面積のより狭い槽とできるので装置全体の設置面積を小さくすることができることに加え、フロック成長槽と沈澱槽をより一層明確に区画できるので、フロック成長槽における上下方向の攪拌流動のための攪拌手段に対する設定が単純化あるいは容易化できるという利点が得られる。
【００４４】
請求項６の発明は、上記請求項１の発明において、フロックの凝結・成長槽のフロック流動領域とその上部の清澄領域の間に、整流手段を設けたことを特徴とし、請求項７の発明は、上記請求項２の発明において、フロック生成・成長槽のフロック流動領域とその上部の清澄領域の間に、整流手段を設けたことを特徴とする。
【００４５】
上記の整流手段としては、傾斜板，グレーチング（ます目状の板）等の適宜のものを用いることができるが、例えばハニカム状傾斜装置式のものが槽高を低くすることができるので好ましく採用される。
【００４６】
これらの発明によれば、フロック成長槽等のフロック流動領域と清澄領域の間の整流手段により、微細なフロックの清澄領域への移行を良好に抑制することができて、処理水の水質向上に有効である。
【００４７】
【発明の実施の形態】
実施形態１
図１は、本発明の凝集沈澱装置の構成概要一例を示した図であり、被処理原水（以下単に「原水」という）は、原水供給配管１から急速攪拌される凝集槽２に供給される。またこの原水供給配管１の途中には、無機凝集剤添加配管３が接続されて無機凝集剤が原水に添加されかつ不図示の攪拌手段によりラインミキシングするようになっている。４は凝集槽２に高分子凝集剤を供給するための高分子凝集剤添加配管であり、５は同じく凝集槽２に砂を供給するための砂添加配管である。なお、高分子凝集剤，砂の添加は、該凝集槽２内で懸濁物（ＳＳ）が砂を含んだ凝結物（微フロック）を生成するのに適した位置で行われるように選択される。
【００４８】
２０１は凝集槽２に設けられた攪拌装置であり、攪拌羽根２０１１は、モータ２０１２によって、該凝集槽２に供給された砂が沈澱せずに懸濁状態に保たれる所定の攪拌速度で回転される。
【００４９】
以上のように構成された凝集槽２において、この凝集槽２に供給された原水に含まれている懸濁物の大部分は、砂，無機凝集剤及び高分子凝集剤が添加された被処理水中で砂を含んだ凝集体（凝結物）となる。
【００５０】
次にこの凝集体を含む被処理水は、案内路２０２を通って溢流式で緩速攪拌されるフロック成長槽６に移行される。上記案内路２０２は、本例では垂直の隔壁により、凝集槽２からは溢流式でフロックが送り込まれ、他方フロック成長槽６に対してはフロックの成長のために攪拌流動する流れに適切に合流できる位置に開口するようにして設けられる。なお、本例のフロック成長槽６は、次段の沈澱槽７と実質的に一体の一槽構造をなしているものであるが、これについては後述する。
【００５１】
本例のこのフロック成長槽６には、プロペラ形の攪拌羽根６０１１を有する攪拌装置６０１が設けられていて、モータ６０１２によって、該凝集槽２から移行した被処理水中に含まれている凝集体に所定の攪拌速度で上下方向の攪拌流の作用を与えるように回転される。そして、この上下方向の攪拌流の流れに乗って所定の高さ範囲内（フロック流動領域：図１のＡで示した領域）を凝集体が攪拌流動することにより、凝集体が吸合してフロックを成長させる。これにより粒径が大きくかつ沈降速度が大きなフロックとなる。上記のフロック流動領域は、本例ではフロック成長槽６の底部からその槽高の概ね３／４程度の高さ位置までフロックが流動するように、被処理水の通水速度、攪拌装置の回転速度等が選択されて設定される。
【００５２】
そして上記のような攪拌流を生じさせることで、フロック成長槽６の上記フロック流動領域の上部には、実質的にほとんどのフロックが上昇しない領域（清澄領域：図１のＢで示した領域）が形成されることになり、更にその上部には、周縁状に設けた樋構造の溢流トラフ６０２が処理水出口として設けられ、処理水が排水される。
【００５３】
７は沈澱槽であり、フロック成長槽６との間の溢流壁８の上部を越えて被処理水が導入されるようになっていると共に、底部は逆円錐形に設けられて沈降・沈澱したフロック（汚泥）の逆円錐形頂部からの抜出しを容易とするように構成されている。すなわち、フロックを含むフロック成長槽６からの移行水がこの沈澱槽７に移行・導入されると、フロックは大きな沈降速度をもつ性質のものであるために迅速に槽底部に沈降する。そして底部に接続された汚泥引抜配管７０１を介して汚泥引抜ポンプ７０２によって引き抜かれる。なお本例では、上記汚泥引抜ポンプ７０２で引抜かれた汚泥は返送管７０３を介して分離器であるサイクロン５０１に送られ、汚泥から分離した砂は上述した砂添加配管５から凝集槽２に供給するというリサイクル方式を採用している。砂と分離された汚泥は、汚泥排出管５０２を通して系外に排出される。
【００５４】
なお、上記溢流壁８の上端は、本例では、上述したフロック成長槽６内のフロック流動領域の概ね３／４程度の高さ位置となるように設定されていると共に、遮蔽壁９により該流動領域の攪拌流の影響が沈澱槽７内に影響しないように覆われている。すなわちこの遮蔽壁９は、フロック成長槽６の底部近傍から溢流壁８に沿って上方に垂直部９０２を立ち上げて形成することで、底部側からフロックを含む移行水を溢流壁８の上端を越えるように案内する通水路９０１を形成し、かつ溢流壁８の上端よりも上部の位置から、水面下で斜めに槽側壁に連続するように設けた斜壁部９０３により、沈澱槽７内を上記通水路９０１を介した連通を除いて遮断するようにしている。
【００５５】
そして、溢流壁８に沿った立ち上がる垂直部９０２の上端から沈澱槽７の側壁に繋がる斜壁部９０３を設けることで、フロック成長槽６は、フロック流動領域Ａから清澄領域Ｂに渡って水平断面積が徐々に大きくなる構成となり、これによって清澄領域Ｂでは、処理水の上昇流速度が減速され、微フロックが清澄領域に上昇・移行することが抑制される。したがって溢流トラフ６０２から処理水排出配管を通して直接リークする虞れは大幅に低減されることになり、高清澄な処理水を得ることができる。
【００５６】
本例によれば、溢流壁８及び遮蔽壁９により区画されたフロック成長槽６と沈澱槽７は、実質的に一つの槽構造の槽内に設けられて小さな装置を構成することができ、しかもこのことによって、フロック成長槽６の清澄領域の水平断面積をフロック流動領域に比べて大きくするという構成を都合よく形成でき、設置面積の小さな装置で、水質に優れた処理水を得ことができるという利点がある。
【００５７】
また、遮蔽壁９によりフロック流動領域の攪拌流の影響を沈澱槽７に及ばすことなく、円滑な汚泥引抜きを行なうことができる。
実施形態２
図２に示される本例は、上記の実施形態１に比べて、遮蔽壁９を省略し、フロック流動領域と清澄領域を区画するグレーチング型の整流板１０を設けたことに特徴があり、その他の構造は実質的に実施形態１と同じである。したがって、同じ構成部分の主なものについては実施形態１と同じ符号を付して示し、説明は省略する。
【００５８】
本例においては、溢流壁８がフロック成長槽と沈澱槽とを区画する作用をなすと共に、フロック流動領域に比べて清澄領域における水平断面積を急拡大させる作用をもなしている。なお、この溢流壁８の上端をフロックが越えるようにするためにフロック流動領域において比較的強い攪拌流を与えるが、整流板１０を設けているので、微フロックの清澄領域への上昇・移行は十分に抑制される。
【００５９】
この例の装置によれば、実施形態１と概ね同様の効果を得ることができる。すなわち、溢流壁８により区画されたフロック成長槽６と沈澱槽７は実質的に一つの槽構造の槽内に設けられて小さな装置を構成することができ、しかもこのことによって、フロック成長槽６の清澄領域の水平断面積をフロック流動領域に比べて大きくするという構成を都合よく形成でき、更に整流板１０を設けているので、微フロックの清澄領域への上昇・移行をより一層抑制することができ、これらのことにより、設置面積の小さな装置で、水質に優れた処理水を得ることができる。
実施形態３
図３に示される本例は、上記の実施形態１の装置において、フロック流動領域と清澄領域を区画するため傾斜板形の整流板１１を設けた点に特徴があり、その他の構造は実施形態１と同じである。したがって、同じ構成部分については実施形態１と同じ符号を付して示し、これらの説明は省略する。
【００６０】
この例の装置によれば、実施形態１と２の優れた効果を同時に得ることができる。すなわち、溢流壁８及び遮蔽壁９により区画されたフロック成長槽６と沈澱槽７は、実質的に一つの槽構造の槽内に設けられて小さな装置を構成することができる。しかもこのことによって、フロック成長槽６の清澄領域の水平断面積をフロック流動領域に比べて大きくするという構成を都合よく形成できる。
【００６１】
また、遮蔽壁９によりフロック流動領域の攪拌流の影響は沈澱槽７に及ばず円滑な汚泥引抜きを行なうことができる。
【００６２】
更に整流板１１を設けているので、微フロックの清澄領域への上昇・移行をより一層抑制することができ、これらのことにより設置面積の小さな装置で水質に優れた処理水を得ることができる。
実施形態４
図４は、実施形態１の凝集沈澱装置に比べて次の点で異なっているが、その他の点は同じである。
【００６３】
すなわち、槽構成（凝集槽，フロック成長槽、及び沈澱槽を有するという槽構成）は同じであり、かつ遮蔽壁９を有する点においても構造は共通している。
【００６４】
一方、フロック成長槽６１の底部の構造は実施形態１のそれとは異なり、逆円錐台形状に周壁から底面に向かうコーン型に設けられ、これによりフロックが滞留するおそれのあるデッドゾーンをできるだけ少なくして流動性を促進させるようにしている。また、無機凝集剤を凝集槽２に添加し、高分子凝集剤を案内路２０２がフロック成長槽６１に臨む位置において添加し、更に砂を該フロック成長槽６１内の案内路２０２が開口した位置で添加するように変更した点において実施形態１とは異なっている。
【００６５】
これらの実施形態１と異なる点について述べると、まず、フロック成長槽６１の底部構造をコーン型とすることで、攪拌装置６０１で与えられるフロック成長槽６１内の上下方向のフロック流動攪拌流だけでは直筒状の槽の下隅で生じ易いデッドゾーンを槽の構造によりなくすことができる利点がある。
【００６６】
また本例においては、高分子凝集剤の添加位置と砂の添加位置を上記のように変更したことにより、無機凝集剤を添加して懸濁物の凝結物を生成させる凝集槽２と、この凝結物をフロックとして成長させるフロック成長槽６１の作用を分けることができ、それぞれの作用に適した構造を採択できる利点が得られる。
実施形態５
図５に示される本例は、上記実施形態１（図１参照）とこれの変形例である実施形態４（図４参照）の関係と同様に、実施形態２（図２参照）の変形例である関係を説明する例を示し、構造的に同じ部材、構造部分については同じ符号を付してその説明は省略する。
【００６７】
この例の装置によれば、実施形態２と実施形態４のそれぞれの効果を得ることができる。
【００６８】
すなわち、フロック成長槽６１の底部構造をコーン型とすることで、攪拌装置６０１で与えられるフロック成長槽６１内の上下方向のフロック流動攪拌流だけでは直筒状の槽の下隅で生じ易いデッドゾーンを槽の構造によりなくすことができる。また、無機凝集剤，高分子凝集剤及び砂の添加位置を実施形態４と同様にすることにより、凝結物を生成させる凝集槽２での作用と、この凝結物をフロックとして成長させるフロック成長槽６１での作用を分けてそれぞれに適した構造を採択できる。
実施形態６
図６は、本発明の別の凝集沈澱装置の構成概要一例を示したものであり、被処理水（原水）は、原水供給管１から緩速攪拌するフロック成長槽６２に供給される。また無機凝集剤は原水供給管１の途中に接続された無機凝集剤供給配管３から原水に添加されて、ラインミキサーにより攪拌され原水中のＳＳと微フロックの凝結物を生成するようになっている。なお、本例では実施形態１〜５で示した凝集槽２が省略されているが、この凝集槽２は本発明の実施において必須のものではなく、原水供給管１の途中への無機凝集剤の添加とラインミキシングにより代替できるものであり、このような配管内での凝結物の生成と、凝集槽での急速攪拌による凝結物の生成をいずれにするかは、原水中に含まれるＳＳの量，性質や、処理水量、あるいは装置の設置面積などにより選択して採用することができる。
【００６９】
４は高分子凝集剤を供給するための高分子凝集剤添加配管であり、本例では図に示すように原水供給管１の終端付近でこの原水供給管１に添加するように設けた例を示しているが、これはフロック成長槽６２に添加するように設けることもできる。５はフロック成長槽６２下部の原水供給位置近傍に砂を添加するための砂添加配管である。
【００７０】
２０１はフロック成長槽６２に設けられた撹拌装置であり、実施形態１と同様のものが用いられる。なお本例のフロック成長槽６２は、実施形態３，４と同様に槽底部の構造がコーン型に設けられ、これによってフロックの流動性を高め、また槽下部下隅の流動が乏しいデッドゾーンをできるだけ形成しないように設けられている。
【００７１】
７は沈澱槽であり、フロック成長槽６２との間の溢流壁８の上部を越えて被処理水が溢流導入されるようになっていると共に、底部は逆円錐形に設けられて、沈澱・沈降したフロック（汚泥）の逆円錐形底部からの抜き出しを容易に行えるように設けられている。
【００７２】
１０は、フロック成長槽６２と沈澱槽７のそれぞれの上部に渡って架設された整流板であり、フロック成長槽６２の水平断面積に比べて、該フロック成長槽６２と沈澱槽７を区画する溢流壁８（例えば槽高の３／４）の頂部より上の槽の水平断面積が大きいことにより、該フロック成長槽６２下部のフロック流動領域の攪拌水流の影響が小さい清澄領域の上昇流を更に安定化させ、溢流トラフ６０２から排出される処理水中に微フロックが含まれる虞れをより一層少なくする効果がある。
【００７３】
以上の構成を有する凝集沈澱装置によれば、原水（被処理水）に含まれている懸濁物（ＳＳ）の大部分は、無機凝集剤が添加された原水供給管１内でのラインミキシングにより凝結して微細なフロックとなり、次にこれを含む被処理水がフロック成長槽６２に供給され、また同時に添加された高分子凝集剤及び砂と共に槽下部のフロック流動領域で攪拌流動されながら吸合されて大きなフロックに成長し、粒径が大きく沈降速度が大きいフロックとなり、清澄領域に上昇した処理水に含まれるフロックはその沈降性により下方に沈降し、これが沈澱槽７の上部に流れた場合には急速に沈殿して汚泥として抜出してサイクロン５０１に返送され、他方、処理水は整流板１０を通って溢流トラフ６０２から排出されることになる。
【００７４】
また、溢流壁８により区画されたフロック成長槽６２と沈澱槽７は実質的に一つの槽構造の槽内に設けられて小さな装置を構成することができ、しかもこのことによって、フロック成長槽６の清澄領域の水平断面積をフロック流動領域に比べて大きくするという構成が都合よく形成される。
【００７５】
【発明の効果】
以上のべたように、本発明によれば、フロック成長槽から清澄な処理水を排出するようにしたので、沈澱槽において処理水を溢流排出する広い面積の水面が必要ないため、広い沈澱槽の底面で沈降フロックを掻き集める掻き寄せ機は不要で、沈澱槽を小さくできる。
【００７６】
またこれらのことから、フロック成長槽と沈澱槽を実質的に一つの槽構造のものとしながら、小さな設置面積の装置で大量の被処理水を処理することができる。
【００７７】
また、フロック成長槽内のフロック流動領域を、上下方向の流動が生ずるプロペラ式の攪拌手段を用いて攪拌することができ、流入する被処理水の流量の変動による処理水の悪化の影響が少ない装置を提供することができ、高流速での処理が実現できる。
【００７８】
又、請求項２の発明によれば、フロック成長槽のフロック流動領域と清澄領域の間に整流手段を設けることで、微細なフロックが清澄領域に移行することをより一層抑制することができて、良好な水質の処理水を得ることができる。
【００７９】
更に請求項５の発明によれば、フロック成長槽から沈澱槽に移行するフロックを含む移行水に対するフロック流動領域の攪拌流の悪影響を実質的になくすことができるので、沈降汚泥の排出を円滑に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の凝集沈澱装置の実施形態１の構成概要を示した図。
【図２】本発明の凝集沈澱装置の実施形態２の構成概要を示した図。
【図３】本発明の凝集沈澱装置の実施形態３の構成概要を示した図。
【図４】本発明の凝集沈澱装置の実施形態４の構成概要を示した図。
【図５】本発明の凝集沈澱装置の実施形態５の構成概要を示した図。
【図６】本発明の凝集沈澱装置の実施形態６の構成概要を示した図。
【図７】従来の凝集沈澱装置の一例の構成概要を示した図。
【図８】従来の凝集沈澱装置の他の例の構成概要を示した図。
【符号の説明】
１・・・原水供給配管
２・・・凝集槽
２０１・・・攪拌装置
２０１１・・・攪拌羽根
２０１２・・・モータ
２０２・・・案内路
３・・・無機凝集剤添加配管
４・・・高分子凝集剤添加配管
５・・・砂添加配管
５０１・・・サイクロン
５０２汚泥排出管
６・・・フロック成長槽
６０１・・・攪拌装置
６０１１・・・攪拌羽根
６０１２・・・モータ
６０２・・・溢流トラフ
７・・・沈澱槽
７０１・・・汚泥引抜配管
７０２・・・汚泥引抜ポンプ
７０３・・・返送管
８・・・溢流壁
９・・・遮蔽壁
９０１・・・通水路
９０２・・・垂直部
９０３・・・傾斜部
１０，１１・・・整流板
Ａ・・・フロック流動領域
Ｂ・・・清澄領域。
【図１】
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【図２】
0003866439.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003866439.tif 000006
【図６】
0003866439.tif 000007
【図７】
0003866439.tif 000008
【図８】
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