(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の懸濁物質が含まれる原水を流入して前記原水に含まれるいずれかの異なる懸濁物質をそれぞれ分離する複数の分離槽が直列に接続される固液分離装置であって、
前記複数種類の懸濁物質が含まれる原水に、異なる密度又は粒径で形成され、前記異なる懸濁物質をそれぞれ吸着する複数種類の吸着剤を供給する吸着剤供給装置を備え、
前記分離槽にはそれぞれ、
流入する前記原水が前記分離槽内で旋回するように、前記分離槽の中心より外側に設置される流入管と、
前記吸着剤供給装置によって供給されたいずれかの前記吸着剤に吸着されて前記分離槽内で沈澱した前記懸濁物質を、前記分離槽から排出するスラッジ排出管と、
前記原水から前記吸着剤に吸着された前記懸濁物質が排出された後の処理水を、前記分離槽から排出する処理水排出管とが接続され、
前記分離槽は、後段に分離槽があるとき、前記処理水排出管から排出する前記処理水を後段の前記分離槽に原水として流入させ、後段の前記分離槽は、流入する前記原水を前段の分離槽内での旋回速度より速い速度で旋回させることを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
前記流入管はそれぞれ、前記流入管が接続される前記分離槽に前記原水を送水するポンプが接続され、
前記ポンプは、それぞれ前段のポンプよりも速い流速で前記原水を前記分離槽に送水することを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項３】
各分離槽は、それぞれ前段の分離槽の前記処理水排出管を前記流入管として接続され、前記処理水排出管の径は、原水を流入した流入管の径より小さいことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項４】
各分離槽の断面積は、それぞれ前段の分離槽の断面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項５】
原水を懸濁物質と処理水とに分離する分離槽と、
複数種類の懸濁物質が含まれる原水に、異なる密度又は粒径で形成され、異なる前記懸濁物質をそれぞれ吸着する複数種類の吸着剤を供給する吸着剤供給装置と、
前記分離槽に接続され、流入した原水が前記分離槽内で旋回するように、前記分離槽の中心より外側に設置される流入管と、
前記流入管に接続され、前記吸着剤供給装置によって供給された前記吸着剤を含む原水を、いずれかの前記懸濁物質を吸着した前記吸着剤が前記分離槽内で沈澱する速度で旋回するように前記分離槽に送水するポンプと、
前記分離槽に接続され、供給されたいずれかの前記吸着剤に吸着されて前記分離槽内で沈澱した前記懸濁物質を前記分離槽から排出するスラッジ排出管と、
前記分離槽に接続され、前記原水から前記吸着剤に吸着された前記懸濁物質が排出された後の処理水を前記分離槽から排出する処理水排出管と、
前記処理水排出管に接続され、前記処理水排出管から排出された前記処理水に他の懸濁物質が含まれているとき、前記処理水を原水として前記流入管を介して前記分離槽に循環させる循環ラインとを備え、
前記ポンプは前記処理水を原水として前記分離槽に循環させる際、前回よりも強い流速で送水することを特徴とする固液分離装置。
【請求項６】
前記吸着剤供給装置は、前記吸着剤とともに、密度又は粒径の小さい磁力を帯びた材料で形成された磁気反応吸着剤を前記原水に供給し、
前記原水から、磁力によって前記磁気反応吸着剤を分離する磁気分離装置を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の固液分離装置。
【請求項７】
前記吸着剤供給装置は、前記吸着剤とともに、密度又は粒径の小さい微少吸着剤を前記原水に供給し、
前記原水に含まれる前記微少吸着剤を膜を利用して分離する膜分離装置を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の固液分離装置。
【請求項８】
いずれかの前記分離槽に接続され、前記分離槽内で浮上した前記懸濁物質を吸着した水よりも比重が小さい前記吸着剤を吸着するスラッジ排出管を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の固液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理プロセスにおいて、懸濁物質を含有する原水を固体と液体とに分離する固液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理プロセスの一例として、重力沈降、凝集沈澱または加圧浮上等の固液分離処理が利用されている。
【０００３】
重力沈降や凝集沈澱では、原水に含まれる懸濁物質と水との比重を利用して沈降槽内に原水を流入し、水よりも比重の大きい懸濁物質を沈降させた後に上澄みを処理水とすることで、原水を懸濁物質と処理水とに分離している。この場合、沈降速度は懸濁物質の比重や粒子の大きさによって異なる。
【０００４】
沈降速度の遅い懸濁物質の場合、沈降槽の容積を大きくして沈降効率を上げたり、傾斜管や傾斜板を利用して沈降効率を上げることで、処理速度の向上を図ることもある。一方、このようにして沈降効率を上げたとしても、依然として１時間以上の滞留時間が必要である等のように滞留時間の減少には限界があり、沈降槽の容積も大きい点が問題である。
【０００５】
また、加圧浮上では、比重が小さい固形物質や油脂等のように浮上性がある懸濁物質の場合、分離液の循環水等に空気を加圧溶解して分離槽に流入させ、発生した微細気泡を懸濁物質に付着させて浮上分離することで、原水から懸濁物質と処理水とを分離している。この加圧浮上では、気泡を付着させた固形物質や油脂等の懸濁物質の上昇速度は、速くても２００mm／min程度である。したがって、加圧浮上でも多くの処理時間が必要な点が問題である。
【０００６】
上述したように、従来の重量沈降や加圧浮上で問題であった処理速度を短縮するため、浮上性の固体粒子に凝集剤を添加し、この固体粒子に分離対象である懸濁物質を付着させ、旋回流によって懸濁物質を中心に収集して分離する方法もある（例えば、特許文献１参照）。また、旋回流の遠心力によって土砂等の比重の大きい固形物質を分離除去する技術もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
一方、原水中の有価物を回収する方法として、充填塔や膜を利用するろ過による分離する技術（例えば、特許文献３参照）や、イオン吸着体やイオン交換樹脂等を用いて分離する技術（例えば、特許文献４参照）がある。
【特許文献１】特開２００３−２５１３４５号公報
【特許文献２】特開２０００−１６７４３２号公報
【特許文献３】特許第３８４２９０７号公報
【特許文献４】特許第２６３８９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の方法では、旋回流で生じる遠心力のみを利用して原水から懸濁物質（固体）と処理水（液体）とに分離することは不十分であった。すなわち、特許文献１に記載の技術は原水に凝集剤を添加することを前提とした処理に対応するものである。また、特許文献２に記載の技術は固体と液体の分離ではなく土砂の分離に関するものである。
【０００９】
一方、引用文献３や引用文献４に記載される技術の場合には、原水中に含まれる懸濁物質や溶解性物質等の夾雑物質を予め除去する必要があり、そのため処理容量を大きくできない問題がある。
【００１０】
上記課題に鑑み、本発明は、容易かつ短時間で原水を固体（懸濁物質や特定の溶解性物質を吸着した吸着剤）と液体（処理水）とに分離し、回収する固液分離装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴に係る固液分離装置は、複数種類の懸濁物質が含まれる原水を流入して前記原水に含まれるいずれかの異なる懸濁物質をそれぞれ分離する複数の分離槽が直列に接続される固液分離装置であって、前記複数種類の懸濁物質が含まれる原水に、異なる密度又は粒径で形成され、前記異なる懸濁物質をそれぞれ吸着する複数種類の吸着剤を供給する吸着剤供給装置を備え、前記分離槽にはそれぞれ、流入する前記原水が前記分離槽内で旋回するように、前記分離槽の中心より外側に設置される流入管と、前記吸着剤供給装置によって供給されたいずれかの前記吸着剤に吸着されて前記分離槽内で沈澱した前記懸濁物質を、前記分離槽から排出するスラッジ排出管と、前記原水から前記吸着剤に吸着された前記懸濁物質が排出された後の処理水を、前記分離槽から排出する処理水排出管とが接続され、前記分離槽は、後段に分離槽があるとき、前記処理水排出管から排出する前記処理水を後段の前記分離槽に原水として流入させ、後段の前記分離槽は、流入する前記原水を前段の分離槽内での旋回速度より速い速度で旋回させる。
【００１２】
本発明の他の特徴に係る固液分離装置は、原水を懸濁物質と処理水とに分離する分離槽と、複数種類の懸濁物質が含まれる原水に、異なる密度又は粒径で形成され、異なる前記懸濁物質をそれぞれ吸着する複数種類の吸着剤を供給する吸着剤供給装置と、前記分離槽に接続され、流入した原水が前記分離槽内で旋回するように、前記分離槽の中心より外側に設置される流入管と、前記流入管に接続され、前記吸着剤供給装置によって供給された前記吸着剤を含む原水を、いずれかの前記懸濁物質を吸着した前記吸着剤が前記分離槽内で沈澱する速度で旋回するように前記分離槽に送水するポンプと、前記分離槽に接続され、供給されたいずれかの前記吸着剤に吸着されて前記分離槽内で沈澱した前記懸濁物質を前記分離槽から排出するスラッジ排出管と、前記分離槽に接続され、前記原水から前記吸着剤に吸着された前記懸濁物質が排出された後の処理水を前記分離槽から排出する処理水排出管と、前記処理水排出管に接続され、前記処理水排出管から排出された前記処理水に他の吸着剤が含まれているとき、前記処理水を原水として前記流入管を介して前記分離槽に循環させる循環ラインとを備え、前記ポンプは前記処理水を原水として前記分離槽に循環させる際、前回よりも強い流速で送水する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、容易かつ短時間で原水を固体（懸濁物質や特定の溶解性物質を吸着した吸着剤）と液体（処理水）とに分離し、回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る固液分離装置は、水処理プロセスにおいて用いられる装置であって、懸濁物質を含む原水を懸濁物質と処理水とに分離する。この際、本発明に係る固液分離装置は、原水中の異なる種類の懸濁物質をそれぞれ別々に回収する。
【００１５】
以下に図面を用いて各実施形態に係る固液分離装置について説明する。なお、以下の説明において、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１６】
〈第１の実施形態〉
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る固液分離装置１００ａでは、懸濁物質を含む原水に複数の種類の吸着剤を供給する吸着剤供給装置２と、原水から、原水中の懸濁物質を吸着したそれぞれ異なる種類の吸着剤を分離する複数の分離槽４、１０、１６と、各分離槽４、１０、１６において分離して回収された吸着剤をそれぞれ貯留する複数の吸着剤回収槽６、１２、１８を備えている。また、各分離槽４、１０、１６には、それぞれ送水ポンプ１、８、１４によって処理対象の原水が流入される流入管３、９、１５や、処理された処理水を排出する排出管７、１３、１９が接続されている。
【００１７】
以下においては、固液分離装置１００ａが処理する原水には、吸着剤Aによって吸着される物質A、吸着剤Bによって吸着される物質B、吸着剤Cによって吸着される物質Cが含まれており、吸着剤供給装置２によって、第１分離槽４に流入する原水に吸着剤A、吸着剤B、及び吸着剤Cが供給されるものとして説明する。各吸着剤の中では、吸着剤Aの密度が最も大きく、吸着剤Aが水との密度差も最も大きいものとする。また、吸着剤Cの密度が最も小さく、吸着剤Cが水との密度差も最も小さいものとする。これらの吸着剤は、例えば、約数十〜数百μｍの粒径に形成されている。
【００１８】
第１分離槽４は、図２（ａ）に示すように、一般的な液体サイクロンの形状であって、密閉型の分離槽である。第１分離槽４には、第１送水ポンプ１によって送水される原水が流入される。この原水には吸着剤供給装置２によって供給された吸着剤A乃至吸着剤Cを含んでいる。原水に含まれる物質Aは吸着剤Aに吸着され、物質Bは吸着剤Bに吸着され、物質Cは吸着剤Cに吸着されて第１分離槽４に流入する。なお、各吸着剤による原水中の物質の吸着率を向上させるため、予め吸着剤を供給して時間が経過した後に第１分離槽４に供給してもよいし、吸着剤を供給した原水を攪拌するミキサを設けてもよい。
【００１９】
第１分離槽４に接続される第１流入管３は、流入する原水が第１分離槽４内で旋回するように第１分離槽４内の中心より外側（図２の例では分離槽の側面）に設置されている。したがって、第１流入管３から第１分離槽４に流入した原水は、図２に示すように、第１分離槽４内で矢印Fの方向（流れF）に旋回する。
【００２０】
ここで、固液分離の対象である液体と固体との密度の差が大きいほど、液体と固体を分離する効率は高くなる。また、図２に示すように固体を含む液体が旋回しているとき、液体と固体との密度差が大きい場合には流れFが遅くても沈降するが、密度差が小さい場合には流れFが速い場合にのみ沈降し、遅い場合には沈降しない。したがって、第１送水ポンプ１は、第１分離槽４内において水との密度差が最も大きい吸着剤Aのみが沈降する速度（流れF）で旋回するような流速で原水を送水する。
【００２１】
このような流速で送水される原水が第１分離槽４内で旋回した場合、物質Aを吸着した吸着剤Aは第１分離槽４内で沈降する。図１及び図２（ａ）に示すように、第１分離槽４には沈澱した物質を排出する第１スラッジ排出管５が接続されており、第１分離槽４内で沈澱した吸着剤Aは、第１スラッジ排出管５を通って第１分離槽４から第１吸着剤回収槽６に排出される。
【００２２】
一方、吸着剤Bと吸着剤Cは水との密度差が小さいために第１送水ポンプ１によって送水されて旋回する速度（流れF）では沈降せず、第１スラッジ排出管５からは排出されない。ここで、図１及び図２（ａ）に示すように、第１分離槽４には、処理水を排出する第１処理水排出管７が接続されており、吸着剤Aが分離された後の吸着剤Bと吸着剤Cを含む原水は処理水として、第１処理水排出管７から排出される。このとき、第１分離槽４は上述したように密閉型の分離槽であるため、第１流入管３から新たに流入される原水で生じる圧力により、吸着剤Aが分離された後の原水が処理水として排出される。
【００２３】
第１分離槽４から排出された吸着剤B及び吸着剤Cを含む原水は、図１に示すように、第２送水ポンプ８によって第２流入管９を介して第２分離槽１０に送水される。このとき、第２送水ポンプ８は、第１送水ポンプ１よりも大きな流速で第１分離槽４から排出された原水を送水する。
【００２４】
第２分離槽１０は、図２を用いて上述した第１分離槽４と同一形状の密閉型の分離槽であるため、図示を用いた説明を省略する。第２分離槽１０においても、流入した原水が内部で旋回するように、中心より外側に第２流入管９が設置されており、また、下部には第２スラッジ排出管１１を有し、上部には第２処理水排出管１３を備えている。
【００２５】
第２送水ポンプ８は、第１送水ポンプ１よりも大きい流速で原水を送水したため、第２分離槽１０内では、流入した原水は第１分離槽４内で旋回したよりも速い速度で旋回する。具体的には、第２送水ポンプ８は、第２分離槽１０において吸着剤Cより水との密度差の大きい吸着剤Bのみが沈降する速度で旋回するような流速で原水を送水する。
【００２６】
このような流速で送水されて第２分離槽１０内で原水が旋回した場合、物質Bを吸着した吸着剤Bが第２分離槽１０内で沈降する。図１に示すように、第２分離槽１０には沈澱した物質を排出する第２スラッジ排出管１１が接続されており、第２分離槽１０内で沈澱した吸着剤Bは、第２スラッジ排出管１１を通って第２分離槽１０から第２吸着剤回収槽１２に排出される。
【００２７】
一方、吸着剤Cは水との密度差が小さいために第２送水ポンプによって送水されて旋回する速度では沈降せず、第２スラッジ排出管１１からは排出されない。ここで、図１に示すように、第２分離槽１０には、処理水を排出する第２処理水排出管１３が接続されている。上述したように第２分離槽１０も密閉型であるため、吸着剤Bが分離された後の吸着剤Cを含む原水は、第２流入管９から新たに流入される原水で生じる圧力により、第２処理水排出管１３から排出される。
【００２８】
第２分離槽１０から排出された吸着剤Cを含む原水は、図１に示すように、第３送水ポンプ１４によって第３流入管１５を介して第３分離槽１６に送水される。このとき、第３送水ポンプ１４は、第２送水ポンプ８よりも大きな流速で第２分離槽１０から排出された原水を送水する。
【００２９】
第３分離槽１６は、図２を用いて上述した第１分離槽４と同一形状の密閉型の分離槽であるため、図面を用いた説明を省略する。また、第３分離槽１６においても、流入した原水が内部で旋回するように、中心より外側に第３流入管１５が設置されており、下部には第３スラッジ排出管１７を有し、上部には第３処理水排出管１７を備えている。
【００３０】
第３送水ポンプ１４は、第２送水ポンプ８よりも大きい流速で原水を送水したため、第３分離槽１６内では、流入した原水は第２分離槽１０内で旋回したよりも速い速度で旋回する。具体的には、第３送水ポンプ１４は、第３分離槽１６において吸着剤Cが沈降する速度で旋回するような流速で原水を送水する。
【００３１】
このような流速で送水されて第３分離槽１６内で原水が旋回した場合、物質Cを吸着した吸着剤Cが第３分離槽１６内で沈降する。図１に示すように、第３分離槽１６には沈澱した物質を排出する第３スラッジ排出管１７が接続されており、第３分離槽１６内で沈澱した吸着剤Cは、第３スラッジ排出管１７を通って第３分離槽１０から第３吸着剤回収槽１８に排出される。
【００３２】
また、図１に示すように、第３分離槽１６には、処理水を排出する第３処理水排出管１９が接続されている。上述したように第３分離槽１６も密閉型であるため、吸着剤Cが分離されたことにより全ての吸着剤が分離された後の処理水は、第３流入管１５から新たに流入される原水で生じる圧力により、第３処理水排出管１９から排出される。
【００３３】
固液分離装置１００ａでは、このように、第１分離槽４で物質Aを吸着した吸着剤Aを回収し、第２分離槽１０で物質Bを吸着した吸着剤Bを回収し、第３分離槽１６で物質Cを吸着した吸着剤Cを回収している。そのため、第３分離槽１６から排出される処理水は、原水に懸濁物質として含まれていた全ての物質A乃至物質Cが分離されている。また、このようにして各吸着剤回収槽６、１２、１８に回収した各吸着剤から各物質を再生すれば、各物質を再利用することができる。
【００３４】
上述したように、本発明の第１の実施形態に係る固液分離装置１００ａによれば、原水に含まれるそれぞれ異なる物質を異なる密度又は粒径の吸着剤で吸着させ、各物質を吸着した吸着剤を複数の分離槽を利用して原水の旋回速度をコントロールして順番に回収している。したがって、従来のような大規模な複数の分離槽を設けなくても、複数の小型の分離槽を順番に設けることで、必要な物質を別々に回収することができる。
【００３５】
なお、上述の説明では、各吸着剤A乃至吸着剤Cは、密度が順に小さくなるものとして説明したが、密度に代えて、吸着剤の粒径を順に小さくしても同様である。すなわち、吸着剤は水との密度差が大きい場合に沈降しやすく、密度差が小さい場合には沈降しにくい性質を有していたが、吸着剤の粒径が大きい場合にも沈降しやすく、粒径が小さい場合には沈降しにくい性質がある。したがって、各吸着剤は、密度の代わりに粒径を変えても原水に含まれる各物質を分離することができる。
【００３６】
また、図１に示した固液分離装置１００ａは、３台の分離槽を有しているが、この分離槽の数は３台に限られず、原水から分離する懸濁物質の種類の数によって適宜変更することができる。
【００３７】
〈第２の実施形態〉
図３を用いて、本発明の第２の実施形態に係る固液分離装置１００ｂについて説明する。第２の実施形態に係る固液分離装置１００ｂは、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離装置１００ａと比較して、吸着剤供給装置２に代えて、吸着剤供給装置２ｂを備え、第１分離槽４に代えて第１分離槽４ｂを備えている点で異なる。この吸着剤供給装置２ｂは、原水に吸着剤A、吸着剤B及び吸着剤Cに加えて吸着剤Dを供給する。この吸着剤Dは、吸着剤Cと比較して密度が極めて小さく、原水中で浮上する性質を有する。また、第１分離槽４ｂは、図４を用いて後述するように、図２に示した第１分離槽４と形状が異なる。
【００３８】
第２の実施形態に係る固液分離装置１００ｂは、また、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離装置１００ａと比較して、第１分離槽４ｂから浮上した吸着剤Dを排出するフロス排出管２０と、回収した吸着剤Dを貯留する第４吸着剤回収槽２１を備えている点で異なる。この固液分離装置１００ｂでは、仮に原水に吸着剤A乃至吸着剤Cによっては吸着されない物質Dが含まれている場合、吸着剤Dがこの物質Dを吸着して回収することができる。
【００３９】
第２分離槽１０には、図３に示すように、第１送水ポンプ１によって送水される原水が流入される。この原水には吸着剤供給装置２ｂによって供給された吸着剤A乃至吸着剤Dを含んでいる。
【００４０】
第２分離槽１０は、図４に示すように、第１分離槽４ｂは図２を用いて上述した第１分離槽４の形状とは異なる。すなわち、図２で上述した第１分離槽４の上部は平面であったが、図４に示す第１分離槽４ｂは、上部が円錐形になっている。第１分離槽４ｂからは、浮上する吸着剤Dを排出するため、図４に示すように上部に吸着剤Dが集まり、浮上した吸着剤Dが排出されやすい形状にしている。
【００４１】
第１分離槽４ｂにおいても、第１流入管３は第１分離槽４ｂの中心より外側に設置されており、流入した原水が第１分離槽４ｂ内で矢印Fで示す方向（流れF）に旋回する。この第２の実施形態に係る固液分離装置１００ｂにおいても、第１送水ポンプ１は、原水を送水する際、第１分離槽４ｂ内において吸着剤Aのみが沈降するように原水が旋回する流速の原水を送水する。
【００４２】
このような圧力で送水されて原水が旋回した場合、図４に示すように、第１分離槽４ｂ内で物質Aを吸着した吸着剤Aは沈降し、第１スラッジ排出管５から第１吸着剤回収槽６に排出される。一方、吸着剤Bと吸着剤Cは密度が小さいために沈降せず、第１スラッジ排出管５からは排出されない。また、吸着剤Dは、吸着剤Cよりも密度が小さいため、浮上して第１分離槽４ｂに接続されているフロス排出管２０から第４吸着剤回収槽２１に排出される。
【００４３】
吸着剤Aと吸着剤Dとが分離された後の吸着剤Bと吸着剤Cを含む原水は、第１流入管３から新たに流入される原水で生じる圧力により、第１処理水排出管７から排出される。
【００４４】
第１処理水排出管７から処理水が排出された後は、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離装置１００ａと同様に吸着剤Bと吸着剤Cとが回収される。
【００４５】
上述したように、本発明の第２の実施形態に係る固液分離装置１００ｂによれば、第１の実施形態に係る固液分離装置１００ａと同様に、小型の装置で原水中の必要な物質を別々に回収することができる。
【００４６】
また、固液分離装置１００ｂによれば、浮上性のある物質も回収することができるため、汎用性を高めることができる。
【００４７】
なお、図３及び図４に示す例では、浮上性のある吸着剤Dを利用しているが、物質Ｄが吸着剤A乃至吸着剤Cのいずれによっても吸着されず、物質D自体に浮上する性質を有している場合、吸着剤供給装置２ｂによって吸着剤Dを供給しなくても、物質Dをフロス排出管２０から回収することができる。
【００４８】
また、上述の説明において、吸着剤A乃至吸着剤Cは、密度が順に小さくなるものとして説明したが、密度に代えて、吸着剤の粒径を順に小さくしても同様である。
【００４９】
さらに、図３に示した固液分離装置１００ｂは、３台の分離槽を有しているが、この分離槽の数は３台に限られず、原水に含まれる懸濁物質によって適宜変更することができる。
【００５０】
〈第３の実施形態〉
図５を用いて、本発明の第３の実施形態に係る固液分離装置１００ｃについて説明する。第３の実施形態に係る固液分離装置１００ｃは、図１を用いて上述した固液分離装置１００ａと比較して、第２送水ポンプ８及び第３送水ポンプ１４を備えていない点で異なる。また、固液分離装置１００ｃは、固液分離装置１００ａが備えていた第２流入管９及び第３流入管１５を備えず、第１分離槽４から処理水として排出される原水を第１処理水排出管７から第２分離槽１０に直接流入し、第２分離槽１０から処理水として排出される原水を第２処理水排出管１３から第３分離槽１６に直接流入している。ここで、第１処理水排出管７の径は第１流入管３より小さく、第２処理水排出管１３の径は第１処理水排出管３の径より小さくなっている。
【００５１】
図１を用いて上述した固液分離装置１００ａでは、第２送水ポンプ８が第１送水ポンプ１よりも大きな流速で送水し、第３送水ポンプ１４が第２送水ポンプ８より大きな流速で送水することで、第１分離槽４、第２分離槽１０及び第３分離槽１６における原水の旋回速度を順に速くしていた。
【００５２】
これに対し、図５に示す第３の実施形態に係る固液分離装置１００ｃでは、第１分離槽４に原水を流入する第１流入管３よりも、処理して吸着剤Ａが分離された後の原水を排出する第１処理水排出管７の径を小さくすることで、流入する原水の流速よりも、排出する原水の流速を大きくしている。すなわち、第１分離槽４には、第１流入管３から第１送水ポンプ１によって発生する流速で原水が流入しており、これにより生じる圧力で吸着剤Aが分離された後の吸着剤B及び吸着剤Cを含む原水が第１処理水排出管７から排出される。このときに第１分離槽４に流入する原水の量は一定であるため、第１処理水排出管７の径を第１流入管３よりも小さくすることで、第１処理水排出管７から排出される原水の流速は大きくなる。このように、第１処理水排出管７から排出される原水の流速が大きくなれば、ポンプで改めて原水の流速を大きくする必要がなく、図５に示すように、固液分離装置１００ｃでは、第１処理水排出管７から直接、第２分離槽１０に原水が流入している。
【００５３】
第２分離槽１０内では、第１分離槽４に流入した原水よりも大きな流速で原水が流入されたため、第１分離槽４内よりも速い流速で原水が旋回している。したがって、第２分離槽１０では、第１分離槽４では沈降しなかった吸着剤Bが沈降し、原水から吸着剤Bを分離することができる。
【００５４】
また、固液分離装置１００ｃでは、第２分離槽１０に原水を流入する第１処理水排出管７よりも、処理して吸着剤Ｂが分離された後の原水を排出する第２処理水排出管１３の径を小さくすることで、流入する原水の流速よりも排出する原水の流速を大きくしている。すなわち、第２分離槽１０には、第１処理水排出管７から原水が流入しており、これにより生じる圧力で吸着剤Bが分離された後の吸着剤Cを含む原水が第２処理水排出管１３から排出される。このときに第２分離槽１０に流入する原水の量は一定であるため、第２処理水排出管１３の径を第１処理水排出管７よりも小さくすることで、第２処理水排出管１３から排出される原水の流速はさらに大きくなる。したがって、第２処理水排出管１３から排出される原水の流速が大きくなれば、ポンプで改めて原水の流速を大きくする必要がなく、図５に示すように、固液分離装置１００ｃでは、第２処理水排出管から直接、第３分離槽１６に原水が流入している。
【００５５】
第３分離槽１６内では、第２分離槽１０に流入した原水よりも大きな流速で原水が流入されたため、第２分離槽１０内よりも速い流速で原水が旋回している。したがって、第３分離槽１６では、第２分離槽１０では沈降しなかった吸着剤Cが沈降し、原水から吸着剤Cを分離することができる。
【００５６】
上述したように、本発明の第３の実施形態に係る固液分離装置１００ｃによれば、第１の実施形態に係る固液分離装置１００ａと同様に、小型の装置で必要な物質を別々に回収することができる。
【００５７】
また、固液分離装置１００ｃによれば、第１処理水排出管７及び第２処理水排出管１３の径を調整することで、第２送水ポンプ８及び第３送水ポンプ１４は不要となる。したがって、第１送水ポンプ１のみ有していれば第２分離槽１０及び第３分離槽１６にも安定した流速で原水を流入することが可能となり、全体の構成を簡単にすることができる。
【００５８】
なお、図５に示した固液分離装置１００ｃは、３台の分離槽を有しているが、この分離槽の数は３台に限られず、原水に含まれる懸濁物質によって適宜変更することができる。例えば、さらに多くの分離槽を有する場合には、後段の分離槽に原水を流入する処理水排出管の径を順に小さくする必要がある。
【００５９】
〈第４の実施形態〉
図６を用いて、本発明の第４の実施形態に係る固液分離装置１００ｄについて説明する。第４の実施形態に係る固液分離装置１００ｄは、図１を用いて上述した固液分離装置１００ａと比較して、第２送水ポンプ８及び第３送水ポンプ１４を備えていない点で異なる。また、固液分離装置１００ｄは、第２流入管９及び第３流入管１５を備えず、第１分離槽４から処理水として排出される原水を第１処理水排出管７から第２分離槽１０に直接流入し、第２分離槽１０から処理水として排出される原水を第２処理水排出管１３から第３分離槽１６に直接流入している。ここで、第２分離槽１０の径（断面積）は第１分離槽４の径より小さく、第３分離槽１６の径（断面積）は第２分離槽１０の径より小さくなっている。
【００６０】
図１を用いて上述した固液分離装置１００ａでは、第１送水ポンプ１、第２送水ポンプ８及び第３送水ポンプ１４が送水する流速を調整して、第１分離槽４、第２分離槽１０及び第３分離槽１６における原水の旋回速度を順に速くしていた。
【００６１】
これに対し、第４の実施形態に係る固液分離装置１００ｄでは、第１分離槽４、第２分離槽１０及び第３分離槽１６の断面積を順に小さくすることで、第１分離槽４、第２分離槽１０及び第３分離槽１６内における原水の旋回速度を順に速くしている。すなわち、第２分離槽１０は、第１分離槽４よりも断面積が小さいため、同じ流量で流入しても第２分離槽１０内での原水の流速は第１分離槽４内での原水の流速よりも速くなる。したがって、第２分離槽１０内では、第１分離槽４では沈降しなかった吸着剤Bが沈降し、原水から吸着剤Bを分離することができる。
【００６２】
また、第１分離槽４からは、一定量の原水が第２分離槽１０に流入するが、この第２分離槽１０は第１分離槽４よりも体積が小さいため、処理水として排出される原水は流入したよりも早い流速で排出される。また、第３分離槽１６は、第１分離槽４よりも断面積が小さいため、第３分離槽１６内での流速は第２分離槽１０内での原水の流速よりも速くなる。したがって、第３分離槽１６内では、第２分離槽１０では沈降しなかった吸着剤Bが沈降し、原水から吸着剤Cを分離することができる。
【００６３】
上述したように、本発明の第４の実施形態に係る固液分離装置１００ｄによれば、第１の実施形態に係る固液分離装置１００ａと同様に、小型の装置で必要な物質を別々に回収することができる。
【００６４】
また、固液分離装置１００ｄによれば、第２分離槽１０及び第３分離槽１６の断面積を調整することで、第２送水ポンプ８及び第３送水ポンプ１４は不要となる。したがって、第１送水ポンプ１のみ有していれば第２分離槽１０及び第３分離槽１６にも安定した流速で原水を流入することが可能となり、全体の構成を簡単にすることができる。
【００６５】
なお、図６に示した固液分離装置１００ｃは、３台の分離槽を有しているが、この分離槽の数は３台に限られず、原水に含まれる懸濁物質によって適宜変更することができる。例えば、さらに多くの分離槽を有する場合には、後段の分離槽に原水を流入する処理水排出管の断面積を順に小さくする必要がある。
【００６６】
〈第５の実施形態〉
図７を用いて、本発明の第５の実施形態に係る固液分離装置１００ｅについて説明する。第５の実施形態に係る固液分離装置１００ｅは、図１を用いて上述した固液分離装置１００ａと比較して、第３分離槽１６に代えて、磁気分離装置２２を備えている点で異なる。
【００６７】
第３分離槽１６内の旋回によっても原水から吸着剤を分離できないような場合には、磁気に反応するマグネタイト等（以下、「磁気反応材料」とする）によって形成される吸着剤を利用し、磁気分離装置２２を利用して分離する。例えば、吸着剤の直径が１μｍ以下になると、原水中において吸着剤は沈降しにくくなり回収できない。したがって、吸着剤Cがこのように粒径が小さい場合には、吸着剤供給装置２は、磁気反応材料によって形成される吸着剤Cを原水に供給し、磁気分離装置２２によってこの吸着剤Cを回収する。なお、磁気分離装置２２は、従来から水処理装置で利用されている磁力によって物質を回収する装置であり、説明を省略する。
【００６８】
上述したように、本発明の第５の実施形態に係る固液分離装置１００ｅによれば、第１の実施形態に係る固液分離装置１００ａと同様に、小型の装置で必要な物質を別々に回収することができる。
【００６９】
また、固液分離装置１００ｅによれば、磁気分離装置２２を利用することで、沈澱や浮上では分離できない物質であっても分離することができる。
【００７０】
なお、図７に示した固液分離装置１００ｅは、磁気分離装置２２の前段に２台の分離槽を有しているが、この分離槽の数は２台に限られず、原水に含まれる懸濁物質によって適宜変更することができる。
【００７１】
〈第６の実施形態〉
図８を用いて、本発明の第６の実施形態に係る固液分離装置１００ｆについて説明する。第６の実施形態に係る固液分離装置１００ｆは、図１を用いて上述した固液分離装置１００ａと比較して、第３分離槽１６に代えて、膜分離装置２３を備えている点で異なる。
【００７２】
例えば、吸着剤と原水との密度差が小さい場合や粒径が極めて小さい場合、原水を分離槽内で旋回させても吸着剤は沈降しにくくなり回収できない。したがって、吸着剤Cがこのように沈降しにくい密度である場合には、他の吸着剤を回収した後、膜分離装置２３を用いて膜分離によって原水からこの吸着剤Cを回収する。なお、膜分離装置２３は、従来から水処理装置で利用されているろ過等の膜によって物質を回収する装置であり、説明を省略する。
【００７３】
上述したように、本発明の第６の実施形態に係る固液分離装置１００ｆによれば、第１の実施形態に係る固液分離装置１００ａと同様に、小型の装置で必要な物質を別々に回収することができる。
【００７４】
また、固液分離装置１００ｆによれば、膜分離装置２３を利用することで、沈澱や浮上では分離できない物質であっても分離することができる。
【００７５】
なお、図８に示した固液分離装置１００ｆは、磁気分離装置２２の前段に２台の分離槽を有しているが、この分離槽の数は２台に限られず、原水に含まれる懸濁物質によって適宜変更することができる。
【００７６】
〈第７の実施形態〉
図９を用いて、本発明の第７の実施形態に係る固液分離装置１００ｇについて説明する。第７の実施形態に係る固液分離装置１００ｇは、図１を用いて上述した固液分離装置１００ａのように第２分離槽１０及び第３分離槽１６は備えず、第１分離槽４のみを備えている。また、第７の実施形態に係る固液分離装置１００ｇは、処理水貯留槽２４及び循環ライン２５を備えている。図９に示す固液分離装置１００ｇでは、第１分離槽４から排出される処理水を処理水貯留槽２４から循環ライン２５を介して再び第１分離槽４に流入し、全ての物質が分離できるまで、同様の処理を繰り返す。
【００７７】
図１０を用いて、この固液分離装置１００ｇにおける固液分離の処理について説明する。まず、吸着剤供給装置２によって吸着剤A乃至吸着剤Cを原水に供給した後、この吸着剤を含有する原水を第１送水ポンプ１によって、第１分離槽４に流入する。このとき、第１送水ポンプ１は、第１分離槽４内で吸着剤Aが沈澱する流速で旋回するように原水を送水する。
【００７８】
このような流速で送水される原水が第１分離槽４内で旋回した場合、図１０（ａ）に示すように、第１分離槽４内で沈澱する吸着剤Aを分離して、第１吸着剤回収槽６に排出することができる。この吸着剤Aは、その後、第１吸着剤回収槽６から回収される。一方、吸着剤Aが分離された後の吸着剤B及び吸着剤Cを含有する原水は、第１処理水排出管７から排出されて処理水貯留槽２４で貯留される。
【００７９】
続いて、処理水貯留槽２４から吸着剤B及び吸着剤Cを含有する原水を循環ライン２５に排出し、第１送水ポンプ１によって、再び第１分離槽４に流入する。このとき、第１送水ポンプ１は、前回原水を送水したよりも大きい流速、すなわち第１分離槽４内で吸着剤Bが沈澱する流速で旋回するように原水を送水する。
【００８０】
このような流速で送水される原水が第１分離槽４内で旋回した場合、図１０（ｂ）に示すように、第１分離槽４内で沈澱する吸着剤Bを分離して、第１吸着剤回収槽６に排出することができる。この吸着剤Bは、その後、第１吸着剤回収槽６から回収される。一方、吸着剤Bが分離された後の吸着剤Cを含有する原水は、第１処理水排出管７から排出されて処理水貯留槽２４で貯留される。
【００８１】
その後、処理水貯留槽２４から吸着剤Cを含有する原水を循環ライン２５に排出し、第１送水ポンプ１が再び第１分離槽４に送水する。このとき、第１送水ポンプ１は、前回原水を送水したよりも大きい流速、すなわち第１分離槽４内で吸着剤Cが沈澱する流速で旋回するように原水を送水する。
【００８２】
このような流速で送水される原水が第１分離槽４内で旋回した場合、図１０（ｃ）に示すように、第１分離槽４内で沈澱する吸着剤Cを分離して、第１吸着剤回収槽６に排出することができる。この吸着剤Cは、その後、第１吸着剤回収槽６から回収される。一方、吸着剤Cが分離されることで、全ての物質が分離された原水は、処理水として処理水貯留槽２４で貯留された後、その後の処理に利用される。
【００８３】
なお、ここでは原水中に３種の吸着剤を供給した場合について説明したが、さらに多くの吸着剤を供給した場合には全ての吸着剤を回収することができるように固液分離の処理を増やせばよい。また、磁気反応材料で生成された吸着剤を原水に供給した場合、第３分離槽１６から排出される処理水から図７を用いて説明したような磁気分離装置を用いて磁気反応最良の吸着剤を分離してもよい。さらに、極めて微少な吸着剤を原水に供給した場合、第３分離槽１６から排出される処理水から図８を用いて説明したような膜分離装置を用いて微少な吸着剤を分離してもよい。
【００８４】
上述したように、本発明の第７の実施形態に係る固液分離装置１００ｇによれば、第１分離槽４から排出される原水を循環ライン２５を介して第１分離槽４に循環させることで、第２分離槽１０及び第３分離槽１６を不要としている。したがって、第１の実施形態に係る固液分離装置１００ａよりも小型の装置によって原水中の必要な物質を別々に回収することができる。
【００８５】
また、原水から回収される数の分離槽を有していない場合でも、原水から必要な物質を別々に回収することが可能となるため、原水から多数（多種）の物質を分離する場合でも第１分離槽４のみで足りるため、固液分離装置１００ｇの汎用性を高めることができる。
【００８６】
〈第８の実施形態〉
図１１を用いて、本発明の第８の実施形態に係る固液分離装置１００ｈについて説明する。第８の実施形態に係る固液分離装置１００ｈは、図９を用いて上述した第７の実施形態に係る固液分離装置１００ｇと比較して、吸着剤供給装置２に代えて吸着剤供給装置２ｂを備え、第１分離槽４に代えて第１分離槽４ｂを備えている点で異なる。また、この固液分離装置１００ｈは、フロス排出管２６及びフロス回収槽２７を備えている。この吸着剤供給装置２ｂは、第２の実施形態で上述した装置であって、吸着剤A乃至吸着剤Cに加え、密度が極めて小さくて浮上性を有する吸着剤D原水に供給する。なお、吸着剤Dは浮上性を有していればいいため、粒径が極めて小さい場合でも同様である。また、この第１分離装置４ｂは、図４を用いて上述した浮上した吸着剤Dを回収しやすい上部が円錐形の分離装置である。
【００８７】
この固液分離装置１００ｈでは、図３を用いて上述した固液分離装置１００ｂと同様に、吸着剤供給装置２ｂが原水に供給した浮上性のある吸着剤Dをフロス排出管２６から回収する。なお、吸着剤Dを供給しない場合であっても、原水に含まれる物質D自体が浮上性を有する場合には、浮上するこの物質D自体をフロス排出管２０から回収してもよい。
【００８８】
上述したように、本発明の第８の実施形態に係る固液分離装置１００ｈによれば、第７の実施形態に係る固液分離装置と同様に、複数の分離槽を有さない小型の装置で原水中の必要な物質を別々に回収することができる。
【００８９】
また、固液分離装置１００ｈによれば、浮上性のある物質も回収することができるため、さらに汎用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】第１の実施形態に係る固液分離装置の構成を説明する図である。
【図２】図１の固液分離装置の分離槽に流入した原水の旋回と吸着剤の動きを説明する図である。
【図３】第２の実施形態に係る固液分離装置の構成を説明する図である。
【図４】図３の固液分離装置の第１分離槽に流入した原水の旋回と吸着剤の動きを説明する図である。
【図５】第３の実施形態に係る固液分離装置の構成を説明する図である。
【図６】第４の実施形態に係る固液分離装置の構成を説明する図である。
【図７】第５の実施形態に係る固液分離装置の構成を説明する図である。
【図８】第６の実施形態に係る固液分離装置の構成を説明する図である。
【図９】第７の実施形態に係る固液分離装置の構成を説明する図である。
【図１０】図９の固液分離装置における処理の流れを説明する図である。
【図１１】第８の実施形態に係る固液分離装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００９１】
１００ａ〜１００ｈ…固液分離装置
１…第１送水ポンプ
２，２ｂ…吸着剤供給装置
３…第１流入管
４，４ｂ…第１分離槽
５…第１スラッジ排出管
６…第１吸着剤回収槽
７…第１処理水排出管
８…第２送水ポンプ
９…第２流入管
１０…第２分離槽
１１…第２スラッジ排出管
１２…第２吸着剤回収槽
１３…第２処理水排出管
１４…第３送水ポンプ
１５…第３流入管
１６…第３分離槽
１７…第３スラッジ排出管
１８…第３吸着剤回収槽
１９…第３処理水排出管
２０…フロス排出管
２１…第４吸着剤回収槽
２２…磁気分離装置
２３…膜分離装置
２４…処理水貯留槽
２５…循環ライン
２６…フロス排出管
２７…フロス回収槽
【図１】
0004909943.tif 000002
【図２】
0004909943.tif 000003
【図３】
0004909943.tif 000004
【図４】
0004909943.tif 000005
【図５】
0004909943.tif 000006
【図６】
0004909943.tif 000007
【図７】
0004909943.tif 000008
【図８】
0004909943.tif 000009
【図９】
0004909943.tif 000010
【図１０】
0004909943.tif 000011
【図１１】
0004909943.tif 000012