(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液の凝集・濃縮を単一の装置で行うことを可能にした、濃縮用スクリ−ンを配置した濃縮型凝集反応装置において、前記濃縮用スクリ−ンの形状を円筒型とし、前記濃縮用スクリ−ンのスリット目の方向を水平方向とし、槽内混合用撹拌機のシャフトに前記濃縮用スクリ−ンがもつスリットの１次側と２次側の両側近傍に沿って回転するスクレ−パをそれぞれスリット目に目詰まりする凝集生成物を除去する位置に配設して、前記濃縮用スクリ−ンに対して相対的に回転し、２次側スクレ−パはそれが通過する際に前記スクレ−パ近傍の分離水をスリット２次側面に押しつけることにより、分離水はスリット面を逆流しスリット目に詰まった凝集生成物を１次側に押し戻し、スリット面１次側に付着していた凝集生成物はスリット表面から浮き上がらせて凝集生成物を除去する機構とすることを特徴とする濃縮型凝集反応装置。
【請求項２】
前記スクレ−パが、１次側スクレ−パがゴム系ライニングを施した厚さ１０ｍｍ未満の平板の一辺をヒンジで固定し対辺がフリ−に動く形状であってスリットの１次側に接触しながら回転するスクレ−パであり、２次側のスクレ−パが平板バ−またはアングルバ−に所定の傾きをつけた形状であって、スリット面から所定の間隔を設けて配設されて回転し、その回転により２次側の分離水が該スクレ−パによりスリット２次側から逆流するように作用を与える請求項１記載の濃縮型凝集反応装置。
【請求項３】
前記の１次側スクレ−パの鉛直方向の長さが、前記スクリーンにおける最上端のスリットから槽内ドラフトチュ−ブ上端近傍までである請求項１または請求項２記載の濃縮型凝集反応装置。
【請求項４】
前記１次側スクレ−パが、２次側スクレ−パに対して相対的に該スクレ−パの円運動の進行方向に対して１０〜３００ｍｍ後方に位置するように設置されている請求項１〜３のいずれか１項記載の濃縮型凝集反応装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥や廃水中から懸濁物質等を濃縮・分離するために用いる凝集反応装置に係わり、特に凝集反応と凝集生成物の濃縮・分離を同時に行うことが可能な濃縮型凝集反応装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
汚泥や廃水中から懸濁物質等を分離するために、先ず凝集法により廃水中から懸濁物質等を凝集し、凝集したペレットを固液分離して分離する場合、凝集装置と固液分離装置を離して設けると、凝集装置から凝集ペレットを固液分離装置へ移送する間にペレットが壊れるおそれがあるので、固液分離装置を内蔵した形式の濃縮型凝集反応装置を使用するのが良い。通常、前記濃縮型凝集反応装置には濃縮分離のために通常スクリーンの形状をしたスリット型の固液分離装置が設けられている。
従来、濃縮型凝集反応装置を用いて汚泥や廃水中の懸濁物質等を凝集し、凝集したペレットを濃縮・分離する場合、前記装置の反応槽内で凝集した凝集ペレットは粒径が２〜１０ｍｍ程度に成長する。このような凝集ペレットになったものを含んだ被処理液は、反応槽内の濃縮用スクリーンのスリットを通過させることにより分離水の一部は系外に排出され、凝集ペレットを含む懸濁液（被処理液）は濃縮される。
【０００３】
典型的な濃縮型凝集反応装置を概念的に示した縦断面図を図５に示す。図５を用いて濃縮型凝集反応装置による被処理液の処理を以下に説明する。
図５において、濃縮型凝集反応装置７の形状は縦型円筒状で、反応装置７の下部側面に汚泥供給管８と、ポリマ−供給管９が、また上面側面に濃縮汚泥流出管１０、中段側面に分離水流出管１１がそれぞれ接続されている。反応装置７上部には駆動装置１３があり、この駆動装置１３は反応装置７の凝集反応槽１２内を撹拌するためのシャフト１６につけた撹拌羽根１４とスクレ−パ１８を回転させる。分離水を分離するスリットを持つスクリ−ン１９は、図４として示すようにリング型のウエッジワイヤ−２を水平にしてそれを垂直方向に例えば１ｍｍ間隔で重ね、これらを垂直方向に渡したサポ−トバ−４により固定した構造のものである。この構造については後で詳しく述べる。
【０００４】
槽１２内の中央部にはスクリ−ン１９表面の上向流速を高めるためのドラフトチュ−ブ１７がある。被処理液である汚泥は撹拌羽根１４で撹拌され、ドラフトチュ−ブ１７でスクリ−ン１９位置まで持ち上げられる間に、液中の懸濁物質等は凝集し、凝集したペレットはスクリ−ン１９のスリットで固液分離され、スクリ−ン１９を通った分離水は外に出るので、槽１２内の懸濁物濃度は上昇し、濃縮された汚泥（凝集ペレットを含む）は濃縮汚泥流出管１０から系外に排出され、前記分離水は分離水流出管１１から系外に排出される。分離水は自然流下し、その流量制御はテレスコ−プ弁１５で行うようになっている。
【０００５】
以上説明したように、凝集ペレットを含む凝集生成物（以下「凝集ペレット」という）は、通常は装置内に配置された撹拌機等による水流で撹拌されながら槽内を数分間滞留した後に、前記した濃縮汚泥のように凝集濃縮液として次工程に移送される。しかし、凝集反応槽内の凝集ペレットが反応槽内を滞留している際にスクリ−ンの分離スリットに付着、堆積して、分離液の流出が妨げられると、スリットの有効分離面積が減少し、濃縮効率が低下する。そのため、通常はスリット面上のクロスフロ−流速を大きくしたり、スリット面付近にスクレ−パやブラシを用いたりして凝集ペレットの付着、堆積を防いでいる。これらのスリット目詰まり防止機構は、装置構造の簡略のために新たな駆動装置を設けずに効果を得るのが望ましいので、槽内の撹拌機の駆動力を利用した簡単な構造である場合が多い。
【０００６】
しかし、これらの簡単な目詰まり防止機構は、凝集生成物の性状によって大きくその効果が異なる。具体的には凝集ペレットと分離水の粘性、凝集ペレットの粒径及びせん断強度等が異なると、凝集生成物のスリット面への付着、及びスリット目の目詰まりの度合いが異なり、その防止機構が機能する場合とそうでない場合が生じる。例えば、下水処理場や活性汚泥処理施設等で発生する汚泥等のように凝集ペレットの粒径、剪断力がともに比較的大きい場合は従来のスリット目詰まり防止機構で十分対応できるが、特殊な物質を扱う工場の廃液等では非常に粒径が小さく、その凝集ペレットの剪断力が極端に小さい場合があり、凝集ペレットの一部が壊れてスリットを目詰まりさせる場合がある。そのためクロスフロ−水流やスクレ−パによる目詰まり防止機構では効果が不十分となる場合がある。すなわち、工場の廃液等の分離用スリットの目詰まりを完全に防止するような簡単な構造の濃縮型凝集反応装置は極めて少なかったといえる。
【０００７】
従来の濃縮型凝集反応装置の凝集反応槽内で使用されているスクリ−ン型固液分離装置のスクリ−ンの１例を図４に示す。図４に示すスクリ−ン１９は、リング型のウエッジワイヤ−２を水平にしてそれを垂直方向に１ｍｍ間隔で重ね、これらを垂直方向に渡したサポ−トバ−４により固定した構造のものであって、ウエッジワイヤ−２の間にスリットが形成されている。このようなスクリ−ン１９で凝集ペレットを含む凝集生成物を固液分離している際にはスクリ−ン１９の分離用スリットに付着、堆積し、分離液の流出が妨げられるようになる。このようなスクリ−ン１９におけるスリットの目詰まりを凝集反応装置の撹拌機の駆動力を利用して簡単、かつ効果的に防止するために、スクリ−ン１９の内側に配置したブラシ５を設置する技術が提案されていた。しかしながら、ブラシの毛６の尖端とスクリ−ン１９のサポ−トバ−４との間に間隙を設けると目詰まりを完全に防止できない場合が多い。しかしまた、ブラシの毛６の尖端がスリット目を貫通するようにした場合は、長時間の運転によりブラシの毛６が曲がったまま戻らなくなり、スリット３を構成するウェッジワイヤ２相互の隙間部分に目詰まりした凝集生成物をブラシの毛６で掻き出すことができなくなるという問題点があった。
【０００８】
さらに、前記のようにスクリ−ン１９の内側に汚泥を供給し（被処理物が入る方を「一次側」という）、この側にブラシを設ける方式、いわゆる内がき式で処理する場合には、スクリ−ン１９の外側の分離水側（この方を「二次側」という）にスカムがたまるという問題がある。これについては、分離水側に断面がＬ型のスクレーパを配置して回転させることにより防ぐことができるが、この場合逆に一次側にべっとりとつくポリマーや汚泥を取ることはできないという問題がある。このスクレーパを回転した場合には、その進行方向においては水位が高く、後方においては水位が低くなるという現象も生じる。このように、スクリ−ン１９の一次側或いは二次側にブラシ又はスクレーパを設けたとしても、スクリ−ン１９のスリットの目詰まりを十分に防ぐことができなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の前記問題点を解決し、凝集反応用の撹拌機以外の駆動装置を用いず、簡単な構造で、分離用スリットの目詰まりを完全に防止する機構を組み入れ、連続して安定した濃縮効率を維持することを可能にした濃縮型凝集反応装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段によって、前記の課題を解決した。
（１）被処理液の凝集・濃縮を単一の装置で行うことを可能にした、濃縮用スクリ−ンを配置した濃縮型凝集反応装置において、前記濃縮用スクリ−ンの形状を円筒型とし、前記濃縮用スクリ−ンのスリット目の方向を水平方向とし、槽内混合用撹拌機のシャフトに前記濃縮用スクリ−ンがもつスリットの１次側と２次側の両側近傍に沿って回転するスクレ−パをそれぞれスリット目に目詰まりする凝集生成物を除去する位置に配設して、前記濃縮用スクリ−ンに対して相対的に回転し、２次側スクレ−パはそれが通過する際に前記スクレ−パ近傍の分離水をスリット２次側面に押しつけることにより、分離水はスリット面を逆流しスリット目に詰まった凝集生成物を１次側に押し戻し、スリット面１次側に付着していた凝集生成物はスリット表面から浮き上がらせて凝集生成物を除去する機構とすることを特徴とする濃縮型凝集反応装置。
（２）前記スクレ−パが、１次側スクレ−パがゴム系ライニングを施した厚さ１０ｍｍ未満の平板の一辺をヒンジで固定し対辺がフリ−に動く形状であってスリットの１次側に接触しながら回転するスクレ−パであり、２次側のスクレ−パが平板バ−またはアングルバ−に所定の傾きをつけた形状であって、スリット面から所定の間隔を設けて配設されて回転し、その回転により２次側の分離水が該スクレ−パによりスリット２次側から逆流するように作用を与える前記（１）記載の濃縮型凝集反応装置。
【００１１】
（３）前記の１次側スクレ−パの鉛直方向の長さが、前記スクリーンにおける最上端のスリットから槽内ドラフトチュ−ブ上端近傍までである前記（１）または（２）記載の濃縮型凝集反応装置。
（４）前記１次側スクレ−パが、２次側スクレ−パに対して相対的に該スクレ−パの円運動の進行方向に対して１０〜３００ｍｍ後方に位置するように設置されている前記（１）〜（３）のいずれか１項記載の濃縮型凝集反応装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明をより具体的に説明すると、上記課題を解決するために、本発明では、濃縮型凝集反応装置においてウェッジワイヤ−をリング形にして数ミリ間隔で重ね、これらを垂直方向に渡したサポートバーで固定することにより円筒型の濃縮用スクリーンを形成し、各ウェッジワイヤ−の間とサポートバーでスリットを形成させ、スリット目詰まり防止機構としては、槽内撹拌機と連結し、スリットの一次側表面上をスリットと接触しながら円運動するゴムライニングを施したスクレ−パとスリットの２次側表面近傍をスリットと所定の間隔をおいて所定の傾きをもって円運動するスクレ−パを組み合わせた二重スクレ−パを用いる方法を採用するものである（図１、図２参照）。
【００１３】
前記スリット目詰まり防止機構に関して図面により詳細に説明する。図１および２に示すように、前記二重スクレ−パはスリット面の１次側と２次側の別々のスクレ−パ２０、２１が接合した形をしている。槽内で濃縮した凝集生成物の一部はスリット１次側で目詰まりを起こしそうになった場合に、前記二重スクレ−パの２次側スクレ−パ２１は１次側スクレ−パ２０よりも円運動の進行方向に向かって先行して円運動しており、２次側スクレ−パ２１が通過する際に前記スクレ−パ近傍の分離水をスリット２次側面に押しつける。その結果、一瞬分離水はスリット面を逆流しスリット目に詰まった凝集生成物を１次側に押し戻し、スリット面１次側に付着していた凝集生成物はスリット表面から槽中心部方向に向かって一瞬浮き上がる。前記スクレ−パの傾き及び該スクレ−パとスリット２次側表面との間隙は、この一瞬の逆流効果を高くするように設定する。凝集生成物が一瞬浮き上がった直後に所定の間隔をおいて追走してくる１次側スクレ−パ２０は、ゴムライニング２２の面でスリット１次側と物理的に接触しているために、前記凝集生成物を完全にスリット１次側表面から剥離させることができる。
【００１４】
一次側スクレ−パ２０は、図に示すように一方の辺がヒンジ２３により固定されており、対辺がフリ−になっている。前記スクレ−パ２０は濃縮槽内を円運動しているために、スクレ−パ２０自体の遠心力と槽内の濃縮汚泥により加わるモ−メントによってスリット面に常に押さえつけられている。前記スクレ−パ２０は、円運動により濃縮汚泥から受ける抵抗を小さくするために、厚みを１０ｍｍ未満にすることが望ましい。前記スクレ−パ２０の先端部分は、テ−パ−状にカットしてあり抵抗を小さくしている。槽内にドラフトチュ−ブ１７がある場合は、前記スクレ−パ２０の鉛直方向の長さは、最上端のスリットからドラフトチュ−ブ１７上端付近まででとするのがよい。これはドラフトチュ−ブ１７があることにより、最上端のスリットからドラフトチュ−ブ１７までは上昇流が小さいので、この範囲でスリットが詰まりやすい。ドラフトチュ−ブ１７上端から下端にかけては上向流が大きく、スクレーパ２０がなくてもスリットの目詰まりは小さい。前記スクレ−パ２０のゴムライニング２２は、耐磨耗性に優れた素材を用いることが望ましい。前記２重スクレ−パを目詰まり防止機構として採用することで凝集生成物は連続的にスリット面から取り除かれ、スリット前後のろ過抵抗の増大を抑制することが可能になるため、濃縮型凝集反応装置の運転が連続的かつ安定的に行える。
【００１５】
次に、本発明の概念を取り入れた濃縮型凝集反応装置の好ましい一態様について詳細に説明する。なお、図１および図２においては、図４および５で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。
図１は濃縮型凝集反応装置を概念的に示した縦断面図である。反応装置７の形状は縦型円筒状で、中段側面に濃縮汚泥流出管１０、中段側面に分離水流出管１１、下部側面に汚泥供給管８と、ポリマ−供給管９がそれぞれ接続されている。槽内中央部にはスクリ−ン１９表面の上向流速を高めるためのドラフトチュ−ブ１７がある。分離水は自然流下しその流量制御はテレスコ−プ弁１５で行うようになっている。槽上部には駆動装置１３があり、この駆動装置１３は槽内を撹拌するための撹拌羽根１４とスリットの１次側、２次側の両面に存在する二重スクレ−パ１８を回転させる。分離水を分離するスクリ−ン１はリング型のウェッジワイヤ−２を水平にしてそれを垂直方向に１ｍｍ間隔で重ねてある。各ウェッジワイヤ−２は垂直方向のサポ−トバ−４で固定されている。
【００１６】
１次側スクレ−パ２０は全体厚さ９ｍｍで耐摩耗性に優れた特殊ゴム系ライニングを施してある。該スクレ−パ２０の鉛直方向の長さはドラフトチュ−ブ１７の上端と同じ高さまでとした。２次側スクレ−パ２１はステンレス製のアングルを角部を槽中心に向くようにして、スリット面と３５ｍｍの間隔をおいて配置した。前記１次側スクレ−パ２０のスリットとの接触部の詳細は図３に示す。
【００１７】
【実施例】
以下に、本発明の理解を深めるために具体的実施例を示すが、本発明は以下に示す具体的実施例によって限定されないことはいうまでもない。
実施例１
前記図１について説明した構成を有する本発明の濃縮型凝集反応装置の容量５００リットルのものを用いて試験を行った。
対象汚泥は、Ｙ食品工場の特殊排水ＳＳ濃度；９０〜２０．０ｇ／リットルのものを使用した。前記汚泥は槽内で高分子凝集ポリマ−により凝集させて凝集ペレットを形成させた。このＹ食品工場の排水は通常の排水処理プラントから発生する活性汚泥等と比較して凝集ペレットの粒子が非常に細かく、粒径は３〜４ｍｍ程度であった。ポリマ−の汚泥中対ＴＳ当たりの添加率は０．９％（ｗｔ）とした。流入汚泥量は平均９ｍ3 ／時間とし、分離水はその半分の５ｍ3 ／時間とした。以上の条件で２４時間連続運転を約２ケ月にわたり行った。処理結果を第１表に示す。
【００１８】
【表１】
0003871440.tif 000002
【００１９】
実施例の処理成績の平均値は、処理速度；９．０ｍ3 ／時間、分離水ＳＳ濃度；２２４ｍｇ、濃縮汚泥度；３２．９ｇ／リットルで、６０日以上の連続運転が可能であった。処理水ＳＳ濃度の平均値が数百ｍｇ／リットル以下である点から濃縮分離が非常に良好に行われているといえる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の濃縮型凝集反応装置においては、凝集反応用の撹拌機以外の駆動装置を用いず、簡単な構造のもので、分離用スリットの凝集ペレットによる目詰まりが起きにくく、濃縮・分離の効率が良いとともに、１次側スクレ−パの摩耗が少なく、長時間連続して安定した濃縮効率を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の濃縮型凝集反応装置の概念縦断面図である。
【図２】図１の濃縮型凝集反応装置の要部概念平面図である。
【図３】（ａ）は本発明の１次側スクレ−パのフリ−辺の正面図であり、（ｂ）はその線Ａ−Ａについての水平断面図である。
【図４】従来の典型的なスクリ−ンの概略図である。
【図５】従来の濃縮型凝集反応装置の概念図である。
【符号の説明】
１  スクリ−ン
２  ウェッジワイヤ−
３  スリット
４  サポ−トバ−
５  ブラシ
６  ブラシの毛
７  濃縮型凝集反応装置
８  汚泥供給管
９  ポリマ−供給管
１０  濃縮汚泥流出管
１１  分離水流出管
１２  凝集反応槽
１３  駆動装置
１４  撹拌羽根
１５  テレスコ−プ弁
１６  シャフト
１７  ドラフトチュ−ブ
１８  二重スクレ−パ
１９  スクリ−ン
２０  １次側スクレ−パ
２１  ２次側スクレ−パ
２２  ゴムライニング
２３  ヒンジ
【図１】
0003871440.tif 000003
【図２】
0003871440.tif 000004
【図３】
0003871440.tif 000005
【図４】
0003871440.tif 000006
【図５】
0003871440.tif 000007