(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象の原液と凝集剤とを混合撹拌して混合液を形成する一次撹拌槽と、前記一次撹拌槽から送り込まれる前記混合液を捕集する漏斗形状の捕集器具と、前記混合液を送給するため前記捕集器具の底部に接続され螺旋状に配置された管状体と、前記管状体内で発生する固形分および清澄液を排出する排出口とを備え、前記管状体が蛇腹管であることを特徴とする凝集装置。
【請求項２】
前記排出口から排出される固形分と清澄液とを収容する沈殿槽を備えた請求項１記載の凝集装置。
【請求項３】
前記管状体を前記沈殿槽内に収納し、前記管状体の排出口を前記沈殿槽内に開放させた請求項２記載の凝集装置。
【請求項４】
前記沈殿槽の底部に開閉可能な沈殿物排出口を設けた請求項２または３記載の凝集装置。
【請求項５】
処理対象の原液と凝集剤とを混合撹拌する混合撹拌手段と、前記混合撹拌手段から送り込まれる原液と凝集剤との混合液を固形分と清澄液とに分離する請求項１〜４のいずれかに記載の凝集装置と、前記凝集装置から送り込まれる前記清澄液に対して曝気処理および脱臭処理を施すろ過手段とを備えたことを特徴とする汚水浄化装置。
【請求項６】
前記ろ過手段として、前記清澄液が流下可能な下向き傾斜の複数段の流路を上下方向に間隔をおいて蛇行状に配置し、前記流路上にろ過材を載置した請求項５記載の汚水浄化装置。
【請求項７】
前記ろ過材として、透水性パッケージに収納された木炭または活性炭を用いた請求項６記載の汚水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚濁水や懸濁液などを凝集剤を用いて清浄化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の雑排水やし尿などの汚水の処理設備は、汚水中に含まれた固形分を沈殿槽内で沈殿させた後にエアレーションタンク内で曝気し、必要に応じて、二次沈殿および三次沈殿を繰り返した後、塩素消毒棟で消毒した後に放流するというのが基本的な構造である。
【０００３】
このような汚水処理設備において、都市下水や有機性排水の処理技術として、活性汚泥法が多用されている。この活性汚泥法では、排水に含まれている各種有機物を培養基とし、溶存酸素を利用して生物の混合集団を連続培養し、汚染性有機物を凝集、吸着、酸化分解、沈殿によって除去する。
【０００４】
すなわち、曝気槽内で、排水のＢＯＤ成分と浄化微生物の比率が一定となるように操作し、溶存酸素を利用して、ＢＯＤ成分と異種個体群の微生物によって構成されるフロックとを十分に接触させ、これを好気的に酸化、分解することで汚水が浄化処理される。
【０００５】
また、し尿を多く含む下水の場合、固形分の除去および汚水の浄化だけでなく、臭気や色の除去が重要である。このような臭気や色の除去には、活性炭による吸着法が有効な手段として採用されている。この方法は、活性炭を充填した吸着槽を用いるものであり、この吸着槽内を排水が通過していく際に臭気と色とが活性炭によって除去される。
【０００６】
そのほか、汚水中に含まれた固形分を沈殿槽内で効率的に沈殿させる手段の一つとして、高分子凝集剤などの各種凝集剤を汚水中に添加、撹拌した後、これらの汚水と凝集剤との混合液を沈殿槽内へ送り込むことにより、固形分と清澄水との分離を促進するという技術も採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
活性汚泥法は水処理分野では有効な手段である一方、生物反応を利用するため、化学反応に比べ処理速度が遅いことが一つの難点である。この処理速度が遅いことは、大量の汚水を処理しなければならない設備であれば、処理槽も大型化する必要があり、設備の設置スペースも増大する。また、設備を大型化しても、生物反応速度には上限があるので、汚水処理量を設備の大きさに対応する程度まで増加させることは困難である。
【０００８】
また、従来の活性炭吸着槽では、閉ざされた空間内に排水が充填されるように供給されるので、排水の殆どは空気に触れない状態で通過していくことになる。このため、活性炭に吸着されなかった臭気は空気中に放散されず、排水中に残存したまま放水される。
【０００９】
一方、汚水と凝集剤との混合液を沈殿槽内へ送り込んで固形分を沈殿させる方法において、沈殿槽内における凝集、沈殿反応は静置状態で行われているが、混合液中の固形分が全て沈殿して、固形分と清澄水とが完全に分離するまでには、長時間に渡って静置する必要があるため、汚水処理時間を長びかせる大きな要因となっている。
【００１０】
本発明が解決しようとする第１の課題は、汚濁水や懸濁液などを迅速に固形分と清澄液とに分離することのできる凝集装置を提供することにあり、第２の課題は比較的小さな設置スペースで処理時間の短縮と効率的な臭気除去が可能な汚水処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の凝集措置は、処理対象の原液と凝集剤とを混合撹拌して混合液を形成する一次撹拌槽と、前記一次撹拌槽から送り込まれる混合液を捕集する漏斗形状の捕集器具と、混合液を送給するため捕集器具の底部に接続され螺旋状に配置された管状体と、管状体内で発生する固形分と清澄液とを排出する排出口とを備え、前記管状体が蛇腹管であることを特徴とする。このような構成とすることにより、処理対象の原液と凝集剤との混合液が、螺旋状に曲がった管状体の内周面に沿って移動する際に、原液に含まれている固形粒子と凝集剤との接触頻度が増加して、マイクロフロックの形成が促進されるとともに、これらのマイクロフロックを核とする大きなフロックが比較的短時間で形成されるため、固形分と清澄液とを迅速に分離することができる。
【００１２】
管状体の排出口から排出される固形分と清澄液とを収容する沈殿槽を備えることにより、管状体の排出口から排出された固形分と清澄液との分離をさらに促進させることができるため、固形分および清澄液の個別処理が容易となる。
【００１３】
処理対象の原液と凝集剤との混合液を捕集する捕集器具を漏斗形状としたことにより、捕集した混合液を螺旋運動させながら管状体へ送り込むことができるため、管状体内でのマイクロフロック形成がさらに促進され、処理速度の迅速化に有効である。
【００１４】
管状体を蛇腹管としたことにより、処理対象の原液と凝集剤との混合液は、凹凸形状をした管状体内周面に接触して揺動しながら管状体内を移動していくため、原液に含まれている固形粒子と凝集剤との接触頻度がさらに増加して、マイクロフロックの形成およびフロックの成長が促進され、固形分と清澄液との分離速度を迅速化することができる。
【００１５】
管状体を沈殿槽内に収納し、管状体の排出口を沈殿槽内に開放させることにより、沈殿槽内に収容される液体の浮力を利用し、螺旋状に配置された管状体を保持できるようになるので、管状体に、混合液の通過を妨げるような折れや変形が発生するのを防止することができる。また、沈殿槽内に収容される液体の圧力が管状体の排出口に加わることで管状体内の液圧も同等に保持され、排出口の前後での液圧差が生じないので、管状体内に発生した固形分を破壊することなく排出口から排出させることができる。
【００１６】
沈殿槽の底部に開閉可能な沈殿物排出口を設けることにより、沈殿槽の底部に堆積していく固形分を適宜回収することができるようになるため、固形分の再分散を防止することができ、連続的な処理も可能となる。
【００１７】
また、本発明の汚水浄化装置は、処理対象の原液と凝集剤とを混合撹拌する混合撹拌手段と、混合撹拌手段から送り込まれる原液と凝集剤との混合液を固形分と清澄液とに分離する前述凝集装置と、この凝集装置から送り込まれる清澄液に対して曝気処理および脱臭処理を施すろ過手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
このような構成とすることにより、凝集剤を用いた凝集沈殿反応で有機物固形分などを沈殿除去することが可能となるので、処理時間が大幅に短縮され、沈殿除去後に曝気処理および脱臭処理を施すので効率的な臭気除去が可能である。また、従来の活性汚泥法のような大きな処理槽を必要としないので、設置スペースも比較的小さくてすむ。
【００１９】
ろ過手段として、清澄液が流下可能な下向き傾斜の複数段の流路を上下方向に間隔をおいて蛇行状に配置し、流路上にろ過材を載置することにより、清澄液と空気との接触を確保しながら曝気処理および脱臭処理の工程を比較的長く確保することができるため、不要なガスや揮発性物質などが大気中に放散され、臭気除去率が高まり、設置スペースの縮小化を図ることができる。
【００２０】
ろ過材として、透水性パッケージに収納された木炭または活性炭を用いることにより、流路上への設置が容易となり、逆洗や交換作業を省力化することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は実施の形態である汚水浄化装置を示す正面図、図２は前記汚水浄化装置の平面図、図３は前記汚水浄化装置の側面図である。
【００２２】
本実施形態の汚水浄化装置１０は、処理対象の原液が収容される原液槽１１、原液槽１１から送り込まれる原液に凝集剤を添加して混合撹拌する一次撹拌槽１２、一次撹拌槽１２から送り込まれる原液と凝集剤との混合液３５を固形分１３と清澄液１４とに分離する凝集装置１５、凝集装置１５から送り込まれる清澄液１４中の固形分をさらに凝集沈殿させるための二次沈殿槽１６および三次沈殿槽１７、三次沈殿槽１７で得られる上澄み液１８に対して曝気処理および脱臭処理を施す一次ろ過槽１９、二次ろ過槽２０、三次ろ過槽２１などを備えている。
【００２３】
原液槽１１から一次撹拌槽１２に送り込まれた原液は、ここで薬剤槽３６から凝集剤が添加され、モータ２２で回転駆動された撹拌羽根２３によって混合撹拌され、原液と凝集剤との混合液３５が形成される。これによって、混合液３５中の一部では、マイクロフロックの形成が始まる。
【００２４】
ここで、凝集剤としては、石膏、硫酸アルミニウム、リン酸水素ナトリウム、炭酸ソーダ、アルキル酸ソーダおよびアクリル酸ソーダとアクリルアミドの共重合物を、重量比で６５〜７５：１０〜２０：０．５〜１．５：７〜１３：０．５〜１．５：２〜５の割合で混合し、無機材料が９５重量％以上を占める組成としたものを使用している。
【００２５】
このような組成の凝集剤において、石膏は固形分の表面を覆って粒子径を大きくして水から分離しやすくし、硫酸アルミニウムは固形分の沈降を促進させるのに有効である。また、リン酸水素ナトリウムは金属成分の沈降を促進し、炭酸ソーダはｐＨ調整に貢献し、アルキル酸ソーダは分散剤として作用し、アクリル酸ソーダとアクリルアミドの共重合物は大きくなった固形分粒子を更に会合させて、より大きな凝集物を形成する役目を果たす。そして、本発明者は、これらの組成を、前述した配合比とすることによって、それぞれの成分が具備する作用が最大限に発揮され、凝集剤として好適に使用できることを確認した。
【００２６】
処理対象の原液と凝集剤との混合液３５は、一次撹拌槽１２に隣接する凝集装置１５に送り込まれる。凝集装置１５は、図４に示すように、一次沈殿槽２７と、混合液３５を捕集する捕集器具２４と、捕集器具２４の底部に接続され螺旋状に配置された管状体２５と、管状体２５内で発生する固形分１３および清澄液１４を排出する排出口２６とを備えている。なお、捕集器具２４、管状体２５は、一次沈殿槽２７で一定姿勢を保つように支持具２８によって支持されている。
【００２７】
処理対象の原液と凝集剤との混合液３５が、螺旋状に曲がった管状体２５の内周面に沿って移動することにより、原液に含まれている固形粒子と凝集剤との接触頻度が増加し、マイクロフロックの形成が促進されるとともに、これらのマイクロフロックを核とする大きなフロックが比較的短時間で形成されるため、固形分１３と清澄液１４とが迅速に分離されていく。管状体２５内で分離した固形分１３および清澄液１４は、管状体２５内を移動していき、排出口２６から排出された後、一次沈殿槽２７内へ収容される。
【００２８】
凝集装置１５において、管状体２５は一次沈殿槽２７内に収納され、管状体２５の排出口２６は一次沈殿槽２７内に開放させた構造であるため、一次沈殿槽２７内に清澄液１４が満たされると、この清澄液１４の浮力を利用して、螺旋状に配置された管状体２５を保持できる。したがって、管状体２５の一部に力が加わって、混合液３５の通過を妨げるような折れや変形が発生することがない。
【００２９】
また、この場合、一次沈殿槽２７内に収容される清澄液１４の圧力が管状体２５の排出口２６に加わることで管状体２５内の液圧も同等に保持され、排出口２６の前後での液圧差が生じないので、管状体２５内で発生、成長した固形分１３を破壊することなく排出口２６から排出させることができる。
【００３０】
一次沈殿槽２７の底部には、開閉可能な沈殿物排出口２９が設けられているため、一次沈殿槽２７の底部に堆積していく固形分１３を適宜回収することができる。したがって、清澄液１４中への固形分１３の再分散を防止することができ、連続的な処理も可能である。
【００３１】
処理対象の原液と凝集剤との混合液３５を捕集する捕集器具２４が漏斗形状であるため、捕集した混合液３５を螺旋運動させながら管状体２５内へ送り込むことができる。これによって、管状体２５内でのマイクロフロック形成が促進され、処理速度の迅速化に有効である。
【００３２】
管状体２５は蛇腹管であるため、処理対象の原液と凝集剤との混合液３５は、凹凸形状をした管状体２５の内周面に接触して揺動しながら管状体２５内を移動していく。これによって、原液に含まれている固形粒子と凝集剤との接触頻度がさらに増加して、マイクロフロックの形成およびフロックの成長が促進され、固形分１３と清澄液１４との分離速度を迅速化することができる。
【００３３】
一次沈殿槽２７内に収容された清澄液１４は、隣接する二次沈殿槽１６に送り込まれ、図５に示すような昇降移動を行いながら三次沈殿槽１７に到達するが、この間に凝集沈殿反応がさらに進行するため、清澄液１４は三次沈殿槽１７における上澄み液１８となる。
【００３４】
上澄み液１８は一次ろ過槽１９へ送り込まれるが、一次ろ過槽１９、二次ろ過槽２０および三次ろ過槽２１を順次通過していくことによって曝気処理および脱臭処理が施され、最終的に河川などに放流可能な清澄水が得られる。
【００３５】
ここで、一次ろ過槽１９、二次ろ過槽２０および三次ろ過槽２１はいずれも、図６に示すように、上澄み液１８が流下可能な下向き傾斜の複数段の流路３０を上下方向に間隔をおいて蛇行状に配置し、各流路３０上にろ過材３１を載置した構造である。これにより、上澄み液１８と空気との接触を確保しながら曝気処理および脱臭処理の工程を比較的長く確保することができるため、不要なガスや揮発性物質などが大気中に放散され、臭気除去率が高まり、設置スペースの縮小化を図ることができる。
【００３６】
ろ過材３１は、メッシュ状の透水性パッケージ３２に収納された活性炭３３を用いているので、流路３０上への設置は容易であり、逆洗や交換作業を省力化することができる。なお、活性炭３３の代わりに木炭を使用することもできる。
【００３７】
汚水浄化装置１０において、一次撹拌槽１２、一次沈殿槽２７、二次沈殿槽１６および三次沈殿槽１７などの底部に堆積した固形物１３や沈殿物は、各槽の底部に設けられた排出口を開いて回収することが可能であり、図１に示すような圧縮機３４を設置すれば、スラッジケーキとして回収することもできる。
【００３８】
汚水浄化装置１０により、凝集剤を用いた凝集沈殿反応で有機物固形分などを沈殿除去することが可能となるので、処理時間が大幅に短縮され、沈殿除去後に曝気処理および脱臭処理を施すので効率的な臭気除去が可能である。また、従来の活性汚泥法のような大きな処理槽を必要としないので、設置スペースも比較的小さくてすむ。
【００３９】
なお、汚水浄化装置１０は、し尿を含む下水を処理対象とするものであるが、本発明はこれに限定するものではないので、凝集剤やろ過剤を適切に選択することにより、その他の分野における各種排水処理装置あるいは有益物質回収装置などとして採用することができる。
【００４０】
また、汚水浄化装置１０を構成する凝集装置１５も、この用途に限定するものではないので、各種排水処理装置のほか、汚濁液や懸濁液などを固形分と清澄液とに分離する装置、濃縮装置、分離装置、有益物質回収装置などとして様々な技術分野で利用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明により、以下に示す効果を奏する。
【００４２】
（１）処理対象の原液と凝集剤との混合液を捕集する捕集器具と、混合液を送給するため捕集器具の底部に接続され螺旋状に配置された管状体と、管状体内で発生する固形分と清澄液とを排出する排出口とを備えたことにより、処理対象の原液と凝集剤との混合液が、螺旋状に曲がった管状体の内周面に沿って移動する際に、原液に含まれている固形粒子と凝集剤との接触頻度が増加して、マイクロフロックの形成が促進されるとともに、これを核とする大きなフロックが比較的短時間で形成されるため、固形分と清澄液とを迅速に分離することができる。
【００４３】
（２）管状体の排出口から排出される固形分と清澄液とを収容する沈殿槽を備えることにより、管状体の排出口から排出された固形分と清澄液との分離をさらに促進させることができるため、固形分および清澄液の個別処理が容易となる。
【００４４】
（３）処理対象の原液と凝集剤との混合液を捕集する捕集器具を漏斗形状とすることにより、捕集した混合液を螺旋運動させながら管状体へ送り込むことができるようになるため、管状体内でのマイクロフロック形成がさらに促進され、処理速度の迅速化に有効である。
【００４５】
（４）管状体を蛇腹管とすることにより、処理対象の原液と凝集剤との混合液は、凹凸形状をした管状体内周面に接触して揺動しながら管状体内を移動していくため、原液に含まれている固形粒子と凝集剤との接触頻度がさらに増加して、マイクロフロックの形成およびフロックの成長が促進され、固形分と清澄液との分離速度をさらに迅速化することができる。
【００４６】
（５）管状体を沈殿槽内に収納し、管状体の排出口を沈殿槽内に開放させることにより、沈殿槽内に収容される液体の浮力を利用し、螺旋状に配置された管状体を保持できるようになるので、管状体に、混合液の通過を妨げるような折れや変形が発生するのを防止することができる。また、沈殿槽内に収容される液体の圧力が管状体の排出口に加わることで管状体内の液圧も同等に保持され、排出口の前後での液圧差が生じないので、管状体内に発生した固形分を破壊することなく排出口から排出させることができる。
【００４７】
（６）沈殿槽の底部に開閉可能な沈殿物排出口を設けることにより、沈殿槽の底部に堆積していく固形分を適宜回収することができるようになるため、固形分の再分散を防止することができ、連続的な処理も可能となる。
【００４８】
（７）処理対象の原液と凝集剤とを混合撹拌する混合撹拌手段と、混合撹拌手段から送り込まれる原液と凝集剤との混合液を固形分と清澄液とに分離する前述凝集装置と、この凝集装置から送り込まれる清澄液に対して曝気処理および脱臭処理を施すろ過手段とを備えることにより、凝集剤を用いた凝集沈殿反応で有機物固形分などを沈殿除去することが可能となるので、処理時間が大幅に短縮され、沈殿除去後に曝気、脱臭処理を施すので効率的な臭気除去が可能である。また、従来の活性汚泥法のような大きな処理槽を必要としないので、設置スペースも比較的小さくてすむ。
【００４９】
（８）ろ過手段として、清澄液が流下可能な下向き傾斜の複数段の流路を上下方向に間隔をおいて蛇行状に配置し、流路上にろ過材を載置することにより、清澄液と空気との接触を確保しながら曝気処理および脱臭処理の工程を比較的長く確保することができるため、不要なガスや揮発性物質などが大気中に放散され、臭気除去率が高まり、設置スペースの縮小化を図ることができる。
【００５０】
（９）ろ過材として、透水性パッケージに収納された木炭または活性炭を用いることにより、流路上への設置が容易となり、逆洗や交換作業を省力化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態である汚水浄化装置を示す正面図である。
【図２】図１に示す汚水浄化装置の平面図である。
【図３】図１に示す汚水浄化装置の側面図である。
【図４】図１に示す汚水浄化装置を構成する沈殿槽の縦断面図である。
【図５】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図１に示す汚水浄化装置を構成するろ過槽の部分斜視図である。
【符号の説明】
１０  汚水浄化装置
１１  原液槽
１２  一次撹拌槽
１３  固形分
１４  清澄液
１５  凝集装置
１６  二次沈殿槽
１７  三次沈殿槽
１８  上澄み液
１９  一次ろ過槽
２０  二次ろ過槽
２１  三次ろ過槽
２２  モータ
２３  撹拌羽根
２４  捕集器具
２５  管状体
２６  排出口
２７  一次沈殿槽
２８  支持具
２９  沈殿物排出口
３０  流路
３１  ろ過材
３２  透水性パッケージ
３３  活性炭
３４  圧縮機
３５  混合液
３６  薬剤槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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