凝集沈殿装置
【課題】阻流板上への汚泥の堆積を抑制し、吹き出し口の閉塞を抑制することができる凝集沈殿装置を提供する。
【解決手段】沈殿槽１０内で、被処理水中の懸濁物質、凝集フロックを沈降分離させ、スラリブランケット層を形成して被処理水を清澄化する凝集沈殿装置１であって、沈殿槽１０内に設置され、被処理水が導入されるチャンバ１２と、チャンバ１２の下端部に回転可能に配置され、チャンバ１２内の被処理水を沈殿槽１０内の下方に向かって吐出する吹き出し口２２が形成されている吹き出し管２０を有するディストリビュータ１４と、吹き出し口２２の下方に設置され、ディストリビュータ１４と共に回転する阻流板１６と、吹き出し口２２と阻流板１６との間を通過するように沈殿槽１０内に固定された堆積抑制装置１８と、を備える凝集沈殿装置である。
【解決手段】沈殿槽１０内で、被処理水中の懸濁物質、凝集フロックを沈降分離させ、スラリブランケット層を形成して被処理水を清澄化する凝集沈殿装置１であって、沈殿槽１０内に設置され、被処理水が導入されるチャンバ１２と、チャンバ１２の下端部に回転可能に配置され、チャンバ１２内の被処理水を沈殿槽１０内の下方に向かって吐出する吹き出し口２２が形成されている吹き出し管２０を有するディストリビュータ１４と、吹き出し口２２の下方に設置され、ディストリビュータ１４と共に回転する阻流板１６と、吹き出し口２２と阻流板１６との間を通過するように沈殿槽１０内に固定された堆積抑制装置１８と、を備える凝集沈殿装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沈殿槽内で、被処理水中の懸濁物質、凝集フロック等を沈降分離させ、スラリブランケット層を沈殿槽内に形成して被処理水を清澄化する凝集沈殿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理装置の１つとして、凝集沈殿装置が知られており、用水処理、排水処理などに広く普及している。排水処理や用水処理等において、懸濁物質等を多く含む被処理水を処理対象とする場合には、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム系凝集剤、塩化第二鉄等の鉄系凝集剤等を添加して、被処理水中の懸濁物質をフロック化させて、沈降分離を行う凝集沈殿装置が用いられる。このような凝集沈殿装置の中にスラリブランケットタイプのものがある（例えば特許文献１参照）。この凝集沈殿装置では、沈殿槽内で、被処理水を槽内の下方に向かって吐出させる吹き出し口を有するディストリビュータを槽内で回転させる。また、吹き出し口の下方には、ディストリビュータと共に回転する阻流板が設けられている。
【０００３】
この装置によれば、被処理水を沈殿槽内へ略均一に供給できるため、処理水の水質を向上することができる。また、阻流板によって、吹き出し口から噴出された被処理水が直接、沈殿槽底部へ流下することが防がれるため、沈殿槽底部に堆積した汚泥が撹拌されにくく、汚泥の濃縮性能が改善され、引き抜き汚泥の固形物濃度を高く維持することが可能になる。
【０００４】
このような凝集沈殿装置によれば、清澄な処理水と、濃縮度の高い汚泥を得ることが可能であった。しかし、被処理水の性状によっては非常に高濃度で粘度の高い汚泥が形成され、被処理水の通水停止後にスラリブランケットとして阻流板より上方を浮遊していたこれらの汚泥が、阻流板上に堆積し、阻流板直上に設けられた吹き出し口の周辺に固着することで吹き出し口が閉塞され、吹き出し口からの被処理水の吐出が困難になるという事象がしばしば確認された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１８４１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、阻流板上への汚泥の堆積を抑制し、吹き出し口の閉塞を抑制することができる凝集沈殿装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、沈殿槽内で、被処理水中の懸濁物質、凝集フロックを沈降分離させ、スラリブランケット層を形成して被処理水を清澄化する凝集沈殿装置であって、前記沈殿槽内に設置され、前記被処理水が導入されるチャンバと、前記チャンバの下端部に回転可能に配置され、前記チャンバ内の被処理水を前記沈殿槽内の下方に向かって吐出する吹き出し口が形成されている吹き出し管を有するディストリビュータと、前記吹き出し口の下方に設置され、前記ディストリビュータと共に回転する阻流板と、前記吹き出し口と前記阻流板との間を通過するように前記沈殿槽内に固定された堆積抑制装置と、を備える凝集沈殿装置である。
【０００８】
また、前記凝集沈殿装置において、前記堆積抑制装置が、沈殿槽内壁への固定部と汚泥干渉部とを有し、前記汚泥干渉部が２０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の高さを有する板状部材または円柱状部材から構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、吹き出し口と阻流板との間を通過するように沈殿槽内に固定された堆積抑制装置を備えることにより、阻流板上への汚泥の堆積を抑制し、吹き出し口の閉塞を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置における堆積抑制装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置における堆積抑制装置の他の例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置における沈殿槽上方からの断面模式図および堆積抑制装置の取り付け至適範囲を示す図である。
【図５】本発明の実施例におけるフローを示す図である。
【図６】本発明の実施例および比較例で用いた凝集沈殿システムを示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施例で用いた堆積抑制装置を示す概略構成図である。
【図８】本発明の実施例における堆積抑制装置取り付け部を示す鉛直断面図である。
【図９】本発明の実施例における堆積抑制装置取り付け部を示す水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る凝集沈殿装置の構成の一例を示す概略図である。凝集沈殿装置１は、沈殿槽１０と、沈殿槽１０内に設置され、被処理水が導入されるチャンバ１２と、チャンバ１２の下端部に回転可能に配置され、チャンバ１２内の被処理水を沈殿槽１０内の下方に向かって吐出する吹き出し口２２が形成されている吹き出し管２０を有するディストリビュータ１４と、吹き出し口２２の下方に設置され、ディストリビュータ１４と共に回転する阻流板１６と、吹き出し口２２と阻流板１６との間を通過するように沈殿槽１０内に固定された堆積抑制装置１８とを備える。
【００１３】
沈殿槽１０は、例えば、底部がすり鉢状のホッパ部２９となった円筒状等の槽体である。沈殿槽１０の上部には、側方より中央部まで伸びる流入路２４が設けられている。例えば凝集剤が添加混合された被処理水がこの流入路２４を介し流入される。流入路２４には、縦方向に伸びる筒状のチャンバ１２が接続されており、被処理水はこのチャンバ１２に流入される。チャンバ１２は導入チャンバ２６および内筒管２７から構成され、導入チャンバ２６の上端が水面上に出ており、被処理水をチャンバ１２内に限定する導入チャンバとして機能する。
【００１４】
導入チャンバ２６の底部は、下に向かうにつれ内径が徐々に小さくなっており、下端部には、垂直方向に伸びる円筒状等の内筒管２７が接続されている。なお、導入チャンバ２６の底部は水平面で形成されてもよい。内筒管２７の下端部には、ディストリビュータ１４が接続されている。このディストリビュータ１４は、内筒管２７の下端部から斜め下外方に向けて伸び、その後、下方に向けて伸びる複数の吹き出し管２０を有しており、複数の吹き出し管２０の下端が吹き出し口２２になっている。ここで、吹き出し管２０の本数に特に制限はないが、通常２〜４本程度を沈殿槽１０の水平面の円周に沿って等間隔に配置するのがよい。
【００１５】
吹き出し口２２に対向する直下の位置には、阻流板１６が設けられている。この阻流板１６は、吹き出し口２２の径よりも大きな径を有する略水平方向の板状部材であり、吹き出し口２２から吹き出される被処理水の流れの方向を変え、略水平方向に拡散させる。ここで、阻流板１６は、被処理水の下方への直接的な流下を阻むことができるものであれば、どのような形状でもよいが、円板など製作が容易なものが好ましい。また、阻流板１６は、吹き出し口２２の中心と同一の中心を有することが好ましい。
【００１６】
沈殿槽１０は様々な処理水量に対応可能であるが、沈殿槽ＬＶは処理水量に関わらずある程度一定になるように設計されるのがよい。すなわち処理水量が増加するほど、沈殿槽１０の槽径は大きくなる。また吹き出し口２２から吐出される被処理水はある程度の流速をもって略水平方向へ拡散されるのがよく、またこの略水平方向への流速は処理水量に関わらずある程度一定であることが好ましい。ゆえに吹き出し管２０の数やその管径、および吹き出し口２２から阻流板１６までの距離も処理水量が増加するほど、大きな値とするのがよい。たとえば、吹き出し口２２から阻流板１６までの距離は５０ｍｍから５００ｍｍ程度の間で調整されるのがよい。
【００１７】
さらに沈殿槽１０のホッパ部２９上には、汚泥掻き寄せ機２８が設けられている。この汚泥掻き寄せ機２８は、掻き寄せ羽根を有し、これがホッパ部２９で移動されることで、ホッパ部２９上に堆積する沈殿汚泥が中央側に掻き寄せされる。沈殿槽１０底部の中央の最深部分には、円筒状等の汚泥溜まり部３０が設けられており、汚泥掻き寄せ機２８によって掻き寄せされた汚泥が、この汚泥溜まり部３０に集められる。
【００１８】
ここで、沈殿槽１０の中心には、底部から水面上に伸びる回転軸４６が配置され、この回転軸４６がモータ、減速機等によって、回転される。回転軸４６には、汚泥掻き寄せ機２８と、ディストリビュータ１４が固定されており、したがって、ディストリビュータ１４と汚泥掻き寄せ機２８とが共に回転される構成となっている。さらに、阻流板１６は、その下方の汚泥掻き寄せ機２８に固定されているため、阻流板１６もディストリビュータ１４と共に回転される構成となっている。したがって、ディストリビュータ１４が回転しても、阻流板１６は、常に吹き出し口２２の下方に位置するようになっている。なお、内筒管２７、導入チャンバ２６もディストリビュータ１４に固定されているので共に回転されるが、いずれかの接続部分において相対回転されるようにしておけば、内筒管２７、導入チャンバ２６は回転しなくてもよい。導入チャンバ２６が回転される場合には、流入路２４は導入チャンバ２６の上方から被処理水を導入チャンバ内に注入する構成とすればよい。
【００１９】
汚泥溜まり部３０には、排泥管３１が接続され、この排泥管３１には、排泥ポンプ３２、排泥弁３４が設けられている。したがって、排泥弁３４を開いた状態で、排泥ポンプ３２が駆動されることによって、所定量の汚泥が沈殿槽１０から排出される。
【００２０】
沈殿槽１０の上部の周辺部には、流出路３６が設けられている。この流出路３６は沈殿槽１０上部の周辺全体に設けられてもよいし、一部のみでもよい。流出路３６と沈殿槽１０の液面部との間には越流堰３７が設けられており、越流堰３７を越えた上澄み水が処理水として流出路３６に流入される。流出路３６の底部には、流出管３８が接続されており、この流出管３８から処理水が系外に排出される。
【００２１】
沈殿槽１０の上部には、超音波式等の汚泥界面計測装置として汚泥界面計４０が配置されている。この汚泥界面計４０は、沈殿槽１０内の汚泥（スラリブランケット層）界面を計測するものであって、計測された汚泥界面に応じて、制御装置（図示省略）により排泥ポンプ３２、排泥弁３４が制御されて、沈殿槽１０からの汚泥排出が制御されてもよい。なお、汚泥界面計４０は、超音波式の他に、光学的に汚泥界面を計測するものなどでもよい。
【００２２】
本実施形態において、沈殿槽１０には、図１のように堆積抑制装置１８が備えられている。この堆積抑制装置１８は、例えば、図２や図３に示すような構造を有する、槽の水平方向に対して略垂直な一枚の板、あるいは円柱から構成される汚泥干渉部４４および、沈殿槽１０の内壁にその両端を固定するための固定部４２から構成される装置であり、図１に示すように沈殿槽１０の内壁にその両端が固定されている。この堆積抑制装置１８は、阻流板１６と吹き出し口２２が回転される際に、阻流板１６と吹き出し口２２との間を汚泥干渉部４４が通過し、阻流板１６上への汚泥の堆積が抑制される。また、堆積抑制装置１８は、阻流板１６と吹き出し口２２との間に固着した汚泥を崩す、あるいは払いのける効果を有している。したがって、阻流板１６上への汚泥の堆積が抑制されるなどの効果が得られ、吹き出し口２２の汚泥による閉塞がより確実に抑制される。
【００２３】
堆積抑制装置１８は、ある程度強度が確保された材質のものであればどのような材質のものによって構成されてもよいが、防錆効果の高いステンレスなどで構成されるのが好ましい。汚泥干渉部４４の形状としては、板状、円柱状の他に、三角柱状等の多角柱状等が挙げられるが、製作が容易なものが望ましい等の点から、板状、円柱状が好ましい。
【００２４】
堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の槽の水平方向に対して略垂直方向の高さは、吹き出し口２２および阻流板１６との干渉がない範囲であればよいが、実施例において後述するように、あまりに小さすぎると汚泥の堆積抑制効果、吹き出し口２２の閉塞抑制効果が得られにくく、またあまりに大きすぎると、阻流板１６によって生じた水平方向の流れが阻まれ、スラリブランケット層内に乱れが生じ、処理水質を悪化させる要因となりうる。よって堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の高さは、２０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲で設計されることが好ましい。特に汚泥干渉部４４の高さが１００ｍｍ以下では水平流に対する影響も少なく、処理水質も非常に良好な状態で保たれる。また、この範囲内の高さであれば、水平方向に対して垂直な板であっても、円柱であっても同様の効果が得られる。
【００２５】
また、堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の槽の水平方向の厚さ（幅）は、汚泥の堆積抑制効果等の効果を発揮するかどうかを左右する重大な点ではなく、汚泥干渉部４４のたわみを最小限に抑えることのできる厚さであり、かつ沈殿槽１０の水平面の大半を覆ってしまうものでなければよく、特に制限はないが、たとえば汚泥干渉部４４の高さ以下のものとすれば十分である。
【００２６】
また、吹き出し口２２から阻流板１６までの間の、鉛直方向における堆積抑制装置１８の取り付け位置は、実施例において後述するように、特に制限はなく、吹き出し口２２から阻流板１６の間を、汚泥干渉部１４が通過できる位置であればよい。堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の下端部と阻流板１６との距離は、例えば、５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲であることが好ましい。汚泥干渉部４４の下端部と阻流板１６との距離がこの範囲であれば、阻流板１６上への汚泥の堆積がより抑制される。
【００２７】
また、例えば図２、図３に示すような構造の堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の下部に、汚泥干渉部４４の下方にまで張り出すようにしてゴム板等の弾性部材等の干渉部材を固定して、このゴム板等の干渉部材が阻流板１６の上面を掃くように干渉させるように設計し、沈殿槽１０内に固定することでも、汚泥の堆積抑制効果等の効果が得られる。ただしこの場合は、ゴム板等の干渉部材の下端までを堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の高さとして考え、堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の下端部と阻流板１６との距離は、例えば、０ｍｍ〜１５ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００２８】
堆積抑制装置１８は、沈殿槽１０の中心部を通る回転軸４６を避けるように取り付ければよいが、この場合、図４に示すように、吹き出し口２２の最も沈殿槽１０の水平断面中心に近い点が描く軌跡の内側（図４に示す取り付け至適範囲１）を通るように沈殿槽１０内に固定されることが好ましく、可能であるならば、阻流板１６上を満遍なく堆積抑制装置１８が通過できるよう、阻流板１６の最も沈殿槽１０の水平断面中心に近い点が描く軌跡の内側（図４に示す取り付け至適範囲２）を通るように取り付けられることが好ましい。堆積抑制装置１８は、沈殿槽１０の内壁にその両端が固定されてもよいし、その一端が固定されてもよい。堆積抑制装置１８の設置数は、１つであれば十分であるが、複数であってもよい。
【００２９】
本実施形態に係る凝集沈殿装置１において、凝集処理を施し、凝集フロックを形成させたものであれば、いかなる水でも被処理水となる。被処理水としては、例えば、半導体工場等からのフッ素含有排水、河川水、湖沼水などが挙げられる。
【００３０】
例えば、図５に示すように、被処理水を無機凝集剤反応槽４８に導入し、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の無機凝集剤を添加混合して凝集フロックを形成し、これを必要に応じて高分子凝集剤反応槽５０に導入し、ポリアクリルアミド等の高分子凝集剤を添加して凝集フロックを粗大化したものが被処理水として凝集沈殿装置１に導入される。
【００３１】
すなわち、このような被処理水が図１に示す流入路２４から導入チャンバ２６内に流入され、ここに滞留される。そして、内筒管２７を介しディストリビュータ１４の吹き出し口２２から下方に向けて吹き出され、阻流板１６によって水平方向に拡散される。そして、阻流板１６の上方の上向流部分にスラリブランケット層が形成され、これを通過し得られた上澄み液が処理水として排出される。一方、阻流板１６から下方の部分が汚泥濃縮領域となり、ここにおいて凝集フロックなどが沈降濃縮され、高濃度の汚泥が汚泥溜まり部３０に得られる。
【００３２】
そして、上述したように、スラリブランケット層の界面位置は、沈殿槽１０の上部に設けられた汚泥界面計４０によって計測されており、排泥の制御によって界面位置が所定位置に制御される。例えば、スラリブランケット層の界面位置が所定位置を超えて上昇した場合には、排泥弁３４が開かれ、排泥される。この排泥は、所定の時間間隔で、間欠的に行われ、界面位置が所定位置以下に至るまで行われる。これによって、界面位置が上限位置に至った場合に排泥が開始され、界面位置を下限位置にまで下降させることができ、汚泥界面位置は上下限内に制御される。排泥が行われる時間間隔は任意に設定が可能であるが、例えば１８０秒毎に１０秒間の排泥を行うなど比較的頻繁に行うのがよい。
【００３３】
スラリブランケット層の界面の制御位置は、任意に設定可能であるが、被処理水の性状の変化によって、スラリブランケット層を構成するフロックの性状に変化が生じることがあり、これによって界面の急降下、急上昇が起こることもあり得る。そこで、このような界面の変動に対する緩衝能を持たせるため、阻流板１６の上方１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの範囲の位置に設定するのが好ましい。また、懸濁物質等の越流を確実に抑制するために、水面より１０００ｍｍ以上下方であることが好ましい。
【００３４】
また、ディストリビュータ１４、阻流板１６、汚泥掻き寄せ機２８が接続された回転軸４６は装置運転中と同様、被処理水の通水を停止した装置停止期間中も継続して回転させられる。これによって堆積抑制装置１８が機能し、阻流板１６上に堆積した汚泥が払いのけられる、あるいは崩され、阻流板１６上の汚泥の堆積が抑制されて、吹き出し口２２周辺での汚泥の固着、吹き出し口２２の汚泥による閉塞が抑制される。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３６】
［実施例１、比較例１］
＜実験装置説明＞
実施例１で用いた凝集沈殿システムは、図６に示すように、無機凝集剤反応槽４８と、高分子凝集剤反応槽５０と、および堆積抑制装置１８を備える沈殿槽１０を有する凝集沈殿装置１とを備える。比較例１で用いた凝集沈殿システムは、図６に示すように、無機凝集剤反応槽４８と、高分子凝集剤反応槽５０と、および沈殿槽５２を有する凝集沈殿装置３とを備える。
【００３７】
懸濁物質を含む被処理水を、原水槽５４からポンプ５６またはポンプ５８によって、まず無機凝集剤反応槽４８にそれぞれ導入し、ここでｐＨ調整用の塩酸、水酸化ナトリウムおよび無機凝集剤としてのポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を添加し、懸濁物質を凝集した。無機凝集剤反応槽４８からの凝集フロックを含む処理液を、高分子凝集剤反応槽５０に導入し、ここで、高分子凝集剤としてのポリアクリルアミドを添加し、凝集フロックの粗大化を行った。そして、凝集フロックを含む処理液を被処理水として沈殿槽１０または沈殿槽５２に導入し、ここで沈殿処理を行った。また、両系列はともに汚泥循環ラインを備えており、沈降分離され沈殿槽底部に堆積した汚泥の少なくとも一部を排泥ポンプ３２により引き抜き、無機凝集剤反応槽４８へと返送した。これにより無機凝集剤反応槽４８における固形物濃度を高め、固形物同士の接触効率を上げることでフロックの成長が促進される。
【００３８】
上記の通り、実施例１で用いた沈殿槽１０は、汚泥干渉部が槽の水平方向に対して略垂直な堆積抑制装置１８を備えたものとし、比較例１で用いた沈殿槽５２は、堆積抑制装置を備えないものとした。両者は堆積抑制装置の有無以外は全て同じ構造を有したスラリブランケット型凝集沈殿装置である。図８に示すように、両沈殿槽においてディストリビュータの吹き出し口２２と阻流板１６上面との距離を５０ｍｍとした。
【００３９】
本実施例１で用いた堆積抑制装置１８は、図７に示すような構造を有しており、汚泥干渉部４４を板状のものとした。汚泥干渉部４４としては、厚さ１０ｍｍ、高さ４０ｍｍのステンレス製の板を用いた。堆積抑制装置１８の両端を図８に示すように沈殿槽１０内に固定し、水平断面上における堆積抑制装置１８の取り付け位置を、図９に示すように、ディストリビュータの吹き出し口２２の最も沈殿槽１０の水平断面中心部に近い点が描く軌跡上を通る位置とした。堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の下端部と阻流板１６との距離は、５ｍｍとした。
【００４０】
＜装置仕様＞
無機凝集剤反応槽：１ｍ３（機械撹拌）
高分子凝集剤反応槽：１ｍ３（機械撹拌）
沈殿槽：３．５ｍ３（直胴部高さ３m、有効面積１．０ｍ２）
【００４１】
＜実験条件・方法＞
被処理水：地下水にカオリンを２，０００ｍｇ／Ｌとなるよう懸濁させた模擬排水
無機凝集剤：ＰＡＣ ３００ｍｇ／Ｌ
高分子凝集剤：ポリアクリルアミド ２ｍｇ／Ｌ
通水量：５ｍ３／ｈ（ＬＶ ５ｍ／ｈ）
汚泥循環流量：原水流量の１０％（０．５ｍ３／ｈ）
【００４２】
被処理水を各系列へ原水槽５４より略均等になるように分配した。各系列とも、それぞれのディストリビュータに備えられた吹き出し口から問題なく被処理水が吐出可能である状態から運転を開始させ、スラリブランケット層界面を阻流板より１．５ｍ上方の位置に安定させた。次にこの状態から被処理水の通水を停止して、ブランケットを沈降させ、その３時間後に被処理水の通水を再起動させた。その際に各沈殿槽の吹き出し口閉塞の有無を、阻流板の高さに設置された槽内確認用窓からの目視で確認した。
【００４３】
また、通常、吹き出し口が閉塞するなど、被処理水の吐出が困難な状態に陥った場合、沈殿槽上部に備えられた導入チャンバにおける水位上昇が認められる。よって問題なく被処理水が吐出可能な状態における水位を基準として記録し、この基準との差を観測することによっても吹き出し口閉塞の有無を確認することとした。さらに、堆積抑制装置によって生じる水の乱れが、処理水質に及ぼす影響を検証するため、通水停止前の両沈殿槽から得られた処理水を採取し、処理水中に含まれるＳＳを比較した。
【００４４】
また両系列とも、通水停止期間中もディストリビュータ、阻流板、汚泥掻き寄せ機が接続された回転軸は回転させたままとした。
【００４５】
＜結果＞
以下に各系列での実験結果を述べる。
【００４６】
（実施例１）
通水停止後、スラリブランケット層界面は徐々に沈降し、当初阻流板から１．５ｍ上方にあった界面は、通水停止から３時間後には阻流板の上方７０ｍｍの位置で停滞しており、吹き出し口はスラリ内に埋没している状態であった。その後、被処理水の通水を再起動させ、槽内確認用窓からディストリビュータ吹き出し口および阻流板の状態を確認した。その結果、２本備えられた吹き出し管のそれぞれの吹き出し口周辺のスラリ界面からは被処理水の噴出が確認され、また導入チャンバにおける水位も通常運転時とほとんど変化はなく、吹き出し口が問題なく被処理水を吐出可能な状態であることを確認した。
【００４７】
（比較例１）
比較例１においても、通水停止から３時間のスラリ界面は阻流板の上方約７０ｍｍの位置であった。その後、被処理水の通水を再起動させたところ、両側の吹き出し口周辺のスラリ界面にはほとんど変化がなく、また導入チャンバにおける水位も起動直後から上昇し始め、再起動から間もなく導入チャンバからオーバーフローし、装置を緊急停止させることとなった。以上より、比較例１においては両方の吹き出し口は共に、被処理水を吐出不可能な状態であったことが確認できた。
【００４８】
堆積抑制装置の処理水質に及ぼす影響を検証した。結果は表１の通りである。通水停止前の比較例１と実施例１とでは処理水ＳＳに大きな差は認められず、堆積抑制装置の処理水質に及ぼす影響はほとんどないことが確認された。
【００４９】
【表１】
【００５０】
実施例１においては、通水再起動時においても被処理水を問題なく吹き出し口から吐出可能であり、その後も継続して安定した運転が可能であったが、比較例１においては通水停止後、吹き出し口がスラリにより閉塞し、被処理水の吐出困難な状態となり運転継続不可能であった。これは実施例１においては、阻流板、吹き出し口共にスラリ中に埋没している状態であったが、吹き出し管、阻流板が回転し、堆積抑制装置を通過することによって、堆積抑制装置が阻流板上に堆積している汚泥に干渉し、阻流板上への汚泥の堆積が抑制され、吹き出し口周辺の汚泥が固着し、吹き出し口が閉塞することを抑制したことによると考えられる。一方で比較例１においては、阻流板上に堆積した汚泥が圧密し、吹き出し口周辺に固着したまま除去されることがなかったため、吹き出し口の閉塞を引き起こしたと考えられる。また、堆積抑制装置による水の乱れも、実施例１のように堆積抑制装置の汚泥干渉部高さが最適な範囲内であれば最小限に抑えられ、その処理水質に及ぼす影響もほとんど無視することができる。以上より本実施例の優位性が確認された。
【００５１】
［実施例２］
次に、堆積抑制装置の高さについて検証した。汚泥干渉部４４としては、厚さ１０ｍｍのステンレス製の板を用いた。水平断面上における堆積抑制装置１８の取り付け位置は、実施例１と同様とした。堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の下端部と阻流板１６との距離は、５ｍｍとした。
【００５２】
＜実施例２−１＞
沈殿槽径Φ１１００ｍｍ、吹き出し口から阻流板までの距離５０ｍｍとした。結果を表２に示す。堆積抑制装置高さの至適範囲は２０〜４０ｍｍであった。堆積抑制装置の高さが１０ｍｍでは、通水再起動直後の導入チャンバにおける水位が一時的に大きく上昇（定常時水位から約１５０ｍｍ）したが、約５分後に定常的な水位レベルに戻った。すなわち、吹き出し口の閉塞はあったが、堆積抑制装置の効果により、いくらか吹き出し口下部の汚泥がほぐされていたため、閉塞は解消した。
【００５３】
【表２】
【００５４】
＜実施例２−２＞
沈殿槽径Φ２０００ｍｍ、吹き出し口から阻流板までの距離１７０ｍｍとした。結果を表３に示す。堆積抑制装置高さの至適範囲は２０〜１５０ｍｍであった。ただし、堆積抑制装置の高さが１００ｍｍ以上では堆積抑制効果は得られたが、スラリブランケット層の乱れにより処理水の品質が若干悪化した。堆積抑制装置の高さが１０ｍｍでは、通水再起動直後の導入チャンバにおける水位が一時的に大きく上昇（定常時水位から約２００ｍｍ）したが、これも約５分後に定常的な水位レベルに戻った。すなわち、吹き出し口の閉塞はあったが、堆積抑制装置の効果により、いくらか吹き出し口下部の汚泥がほぐされていたため、閉塞は解消した。
【００５５】
【表３】
【００５６】
＜実施例２−３＞
沈殿槽径Φ３２００ｍｍ、吹き出し口から阻流板までの距離５００ｍｍとした。結果を表４に示す。堆積抑制装置高さの至適範囲は２０〜１５０ｍｍであった。ただし、堆積抑制装置の高さが１５０ｍｍ以上でも堆積抑制効果は得られたが、スラリブランケット層の乱れにより処理水の品質が悪化した。
【００５７】
【表４】
【００５８】
それぞれ槽径の異なる３つの沈殿槽にて、ＬＶ、水平方向の流速を等しくし、それぞれにて、さまざまな高さの堆積抑制装置を取り付けて、そのときの装置挙動を記録した。その結果、吹き出し口から阻流板までの距離にかかわらず、堆積抑制装置の高さが２０ｍｍを下回ると、阻流板上へ汚泥が堆積し、通水再起動時に吹き出し口の閉塞が生じやすいことがわかった。ただし、この閉塞は、再起動後しばらくすると解消される。また、堆積抑制装置の高さが２０ｍｍ以上であれば堆積抑制の効果は得られやすくなるが、１５０ｍｍを上回ると、堆積抑制装置によって吹き出し口から吐出された被処理水による水平方向の流れが遮られ、スラリブランケット層内に乱れが生じ、処理水質が悪化する傾向にある。この処理水ＳＳの増加傾向は、程度は低いものの、堆積抑制装置高さが１００ｍｍを超えた時点から認められた。ゆえに堆積抑制効果を得られ、かつ良好な品質の処理水を得るための堆積抑制装置高さの至適範囲は２０〜１５０ｍｍで、特に１００ｍｍ以下のときにより優れた効果を発揮すると考えられる。
【００５９】
［実施例３］
上記の実験結果を踏まえて、堆積抑制装置の取り付け高さ（鉛直方向の位置）に関する検討を行った。沈殿槽径Φ３２００ｍｍ、吹き出し口から阻流板までの距離５００ｍｍとした。汚泥干渉部４４としては、高さ２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのステンレス製の板を用いた。水平断面上における堆積抑制装置１８の取り付け位置は、実施例１と同様とした。結果を表５に示す。
【００６０】
【表５】
【００６１】
このように、吹き出し口から阻流板の間を通過できる高さであれば、取り付け位置によらず堆積抑制効果が得られ、吹き出し口の閉塞が抑制された。
【符号の説明】
【００６２】
１，３ 凝集沈殿装置、１０，５２ 沈殿槽、１２ チャンバ、１４ ディストリビュータ、１６ 阻流板、１８ 堆積抑制装置、２０ 吹き出し管、２２ 吹き出し口、２４ 流入路、２６ 導入チャンバ、２７ 内筒管、２８ 汚泥掻き寄せ機、２９ ホッパ部、３０ 汚泥溜まり部、３１ 排泥管、３２ 排泥ポンプ、３４ 排泥弁、３６ 流出路、３７ 越流堰、３８ 流出管、４０ 汚泥界面計、４２ 固定部、４４ 汚泥干渉部、４６ 回転軸、４８ 無機凝集剤反応槽、５０ 高分子凝集剤反応槽、５４ 原水槽、５６，５８ ポンプ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沈殿槽内で、被処理水中の懸濁物質、凝集フロック等を沈降分離させ、スラリブランケット層を沈殿槽内に形成して被処理水を清澄化する凝集沈殿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理装置の１つとして、凝集沈殿装置が知られており、用水処理、排水処理などに広く普及している。排水処理や用水処理等において、懸濁物質等を多く含む被処理水を処理対象とする場合には、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム系凝集剤、塩化第二鉄等の鉄系凝集剤等を添加して、被処理水中の懸濁物質をフロック化させて、沈降分離を行う凝集沈殿装置が用いられる。このような凝集沈殿装置の中にスラリブランケットタイプのものがある（例えば特許文献１参照）。この凝集沈殿装置では、沈殿槽内で、被処理水を槽内の下方に向かって吐出させる吹き出し口を有するディストリビュータを槽内で回転させる。また、吹き出し口の下方には、ディストリビュータと共に回転する阻流板が設けられている。
【０００３】
この装置によれば、被処理水を沈殿槽内へ略均一に供給できるため、処理水の水質を向上することができる。また、阻流板によって、吹き出し口から噴出された被処理水が直接、沈殿槽底部へ流下することが防がれるため、沈殿槽底部に堆積した汚泥が撹拌されにくく、汚泥の濃縮性能が改善され、引き抜き汚泥の固形物濃度を高く維持することが可能になる。
【０００４】
このような凝集沈殿装置によれば、清澄な処理水と、濃縮度の高い汚泥を得ることが可能であった。しかし、被処理水の性状によっては非常に高濃度で粘度の高い汚泥が形成され、被処理水の通水停止後にスラリブランケットとして阻流板より上方を浮遊していたこれらの汚泥が、阻流板上に堆積し、阻流板直上に設けられた吹き出し口の周辺に固着することで吹き出し口が閉塞され、吹き出し口からの被処理水の吐出が困難になるという事象がしばしば確認された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１８４１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、阻流板上への汚泥の堆積を抑制し、吹き出し口の閉塞を抑制することができる凝集沈殿装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、沈殿槽内で、被処理水中の懸濁物質、凝集フロックを沈降分離させ、スラリブランケット層を形成して被処理水を清澄化する凝集沈殿装置であって、前記沈殿槽内に設置され、前記被処理水が導入されるチャンバと、前記チャンバの下端部に回転可能に配置され、前記チャンバ内の被処理水を前記沈殿槽内の下方に向かって吐出する吹き出し口が形成されている吹き出し管を有するディストリビュータと、前記吹き出し口の下方に設置され、前記ディストリビュータと共に回転する阻流板と、前記吹き出し口と前記阻流板との間を通過するように前記沈殿槽内に固定された堆積抑制装置と、を備える凝集沈殿装置である。
【０００８】
また、前記凝集沈殿装置において、前記堆積抑制装置が、沈殿槽内壁への固定部と汚泥干渉部とを有し、前記汚泥干渉部が２０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の高さを有する板状部材または円柱状部材から構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、吹き出し口と阻流板との間を通過するように沈殿槽内に固定された堆積抑制装置を備えることにより、阻流板上への汚泥の堆積を抑制し、吹き出し口の閉塞を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置における堆積抑制装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置における堆積抑制装置の他の例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置における沈殿槽上方からの断面模式図および堆積抑制装置の取り付け至適範囲を示す図である。
【図５】本発明の実施例におけるフローを示す図である。
【図６】本発明の実施例および比較例で用いた凝集沈殿システムを示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施例で用いた堆積抑制装置を示す概略構成図である。
【図８】本発明の実施例における堆積抑制装置取り付け部を示す鉛直断面図である。
【図９】本発明の実施例における堆積抑制装置取り付け部を示す水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る凝集沈殿装置の構成の一例を示す概略図である。凝集沈殿装置１は、沈殿槽１０と、沈殿槽１０内に設置され、被処理水が導入されるチャンバ１２と、チャンバ１２の下端部に回転可能に配置され、チャンバ１２内の被処理水を沈殿槽１０内の下方に向かって吐出する吹き出し口２２が形成されている吹き出し管２０を有するディストリビュータ１４と、吹き出し口２２の下方に設置され、ディストリビュータ１４と共に回転する阻流板１６と、吹き出し口２２と阻流板１６との間を通過するように沈殿槽１０内に固定された堆積抑制装置１８とを備える。
【００１３】
沈殿槽１０は、例えば、底部がすり鉢状のホッパ部２９となった円筒状等の槽体である。沈殿槽１０の上部には、側方より中央部まで伸びる流入路２４が設けられている。例えば凝集剤が添加混合された被処理水がこの流入路２４を介し流入される。流入路２４には、縦方向に伸びる筒状のチャンバ１２が接続されており、被処理水はこのチャンバ１２に流入される。チャンバ１２は導入チャンバ２６および内筒管２７から構成され、導入チャンバ２６の上端が水面上に出ており、被処理水をチャンバ１２内に限定する導入チャンバとして機能する。
【００１４】
導入チャンバ２６の底部は、下に向かうにつれ内径が徐々に小さくなっており、下端部には、垂直方向に伸びる円筒状等の内筒管２７が接続されている。なお、導入チャンバ２６の底部は水平面で形成されてもよい。内筒管２７の下端部には、ディストリビュータ１４が接続されている。このディストリビュータ１４は、内筒管２７の下端部から斜め下外方に向けて伸び、その後、下方に向けて伸びる複数の吹き出し管２０を有しており、複数の吹き出し管２０の下端が吹き出し口２２になっている。ここで、吹き出し管２０の本数に特に制限はないが、通常２〜４本程度を沈殿槽１０の水平面の円周に沿って等間隔に配置するのがよい。
【００１５】
吹き出し口２２に対向する直下の位置には、阻流板１６が設けられている。この阻流板１６は、吹き出し口２２の径よりも大きな径を有する略水平方向の板状部材であり、吹き出し口２２から吹き出される被処理水の流れの方向を変え、略水平方向に拡散させる。ここで、阻流板１６は、被処理水の下方への直接的な流下を阻むことができるものであれば、どのような形状でもよいが、円板など製作が容易なものが好ましい。また、阻流板１６は、吹き出し口２２の中心と同一の中心を有することが好ましい。
【００１６】
沈殿槽１０は様々な処理水量に対応可能であるが、沈殿槽ＬＶは処理水量に関わらずある程度一定になるように設計されるのがよい。すなわち処理水量が増加するほど、沈殿槽１０の槽径は大きくなる。また吹き出し口２２から吐出される被処理水はある程度の流速をもって略水平方向へ拡散されるのがよく、またこの略水平方向への流速は処理水量に関わらずある程度一定であることが好ましい。ゆえに吹き出し管２０の数やその管径、および吹き出し口２２から阻流板１６までの距離も処理水量が増加するほど、大きな値とするのがよい。たとえば、吹き出し口２２から阻流板１６までの距離は５０ｍｍから５００ｍｍ程度の間で調整されるのがよい。
【００１７】
さらに沈殿槽１０のホッパ部２９上には、汚泥掻き寄せ機２８が設けられている。この汚泥掻き寄せ機２８は、掻き寄せ羽根を有し、これがホッパ部２９で移動されることで、ホッパ部２９上に堆積する沈殿汚泥が中央側に掻き寄せされる。沈殿槽１０底部の中央の最深部分には、円筒状等の汚泥溜まり部３０が設けられており、汚泥掻き寄せ機２８によって掻き寄せされた汚泥が、この汚泥溜まり部３０に集められる。
【００１８】
ここで、沈殿槽１０の中心には、底部から水面上に伸びる回転軸４６が配置され、この回転軸４６がモータ、減速機等によって、回転される。回転軸４６には、汚泥掻き寄せ機２８と、ディストリビュータ１４が固定されており、したがって、ディストリビュータ１４と汚泥掻き寄せ機２８とが共に回転される構成となっている。さらに、阻流板１６は、その下方の汚泥掻き寄せ機２８に固定されているため、阻流板１６もディストリビュータ１４と共に回転される構成となっている。したがって、ディストリビュータ１４が回転しても、阻流板１６は、常に吹き出し口２２の下方に位置するようになっている。なお、内筒管２７、導入チャンバ２６もディストリビュータ１４に固定されているので共に回転されるが、いずれかの接続部分において相対回転されるようにしておけば、内筒管２７、導入チャンバ２６は回転しなくてもよい。導入チャンバ２６が回転される場合には、流入路２４は導入チャンバ２６の上方から被処理水を導入チャンバ内に注入する構成とすればよい。
【００１９】
汚泥溜まり部３０には、排泥管３１が接続され、この排泥管３１には、排泥ポンプ３２、排泥弁３４が設けられている。したがって、排泥弁３４を開いた状態で、排泥ポンプ３２が駆動されることによって、所定量の汚泥が沈殿槽１０から排出される。
【００２０】
沈殿槽１０の上部の周辺部には、流出路３６が設けられている。この流出路３６は沈殿槽１０上部の周辺全体に設けられてもよいし、一部のみでもよい。流出路３６と沈殿槽１０の液面部との間には越流堰３７が設けられており、越流堰３７を越えた上澄み水が処理水として流出路３６に流入される。流出路３６の底部には、流出管３８が接続されており、この流出管３８から処理水が系外に排出される。
【００２１】
沈殿槽１０の上部には、超音波式等の汚泥界面計測装置として汚泥界面計４０が配置されている。この汚泥界面計４０は、沈殿槽１０内の汚泥（スラリブランケット層）界面を計測するものであって、計測された汚泥界面に応じて、制御装置（図示省略）により排泥ポンプ３２、排泥弁３４が制御されて、沈殿槽１０からの汚泥排出が制御されてもよい。なお、汚泥界面計４０は、超音波式の他に、光学的に汚泥界面を計測するものなどでもよい。
【００２２】
本実施形態において、沈殿槽１０には、図１のように堆積抑制装置１８が備えられている。この堆積抑制装置１８は、例えば、図２や図３に示すような構造を有する、槽の水平方向に対して略垂直な一枚の板、あるいは円柱から構成される汚泥干渉部４４および、沈殿槽１０の内壁にその両端を固定するための固定部４２から構成される装置であり、図１に示すように沈殿槽１０の内壁にその両端が固定されている。この堆積抑制装置１８は、阻流板１６と吹き出し口２２が回転される際に、阻流板１６と吹き出し口２２との間を汚泥干渉部４４が通過し、阻流板１６上への汚泥の堆積が抑制される。また、堆積抑制装置１８は、阻流板１６と吹き出し口２２との間に固着した汚泥を崩す、あるいは払いのける効果を有している。したがって、阻流板１６上への汚泥の堆積が抑制されるなどの効果が得られ、吹き出し口２２の汚泥による閉塞がより確実に抑制される。
【００２３】
堆積抑制装置１８は、ある程度強度が確保された材質のものであればどのような材質のものによって構成されてもよいが、防錆効果の高いステンレスなどで構成されるのが好ましい。汚泥干渉部４４の形状としては、板状、円柱状の他に、三角柱状等の多角柱状等が挙げられるが、製作が容易なものが望ましい等の点から、板状、円柱状が好ましい。
【００２４】
堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の槽の水平方向に対して略垂直方向の高さは、吹き出し口２２および阻流板１６との干渉がない範囲であればよいが、実施例において後述するように、あまりに小さすぎると汚泥の堆積抑制効果、吹き出し口２２の閉塞抑制効果が得られにくく、またあまりに大きすぎると、阻流板１６によって生じた水平方向の流れが阻まれ、スラリブランケット層内に乱れが生じ、処理水質を悪化させる要因となりうる。よって堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の高さは、２０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲で設計されることが好ましい。特に汚泥干渉部４４の高さが１００ｍｍ以下では水平流に対する影響も少なく、処理水質も非常に良好な状態で保たれる。また、この範囲内の高さであれば、水平方向に対して垂直な板であっても、円柱であっても同様の効果が得られる。
【００２５】
また、堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の槽の水平方向の厚さ（幅）は、汚泥の堆積抑制効果等の効果を発揮するかどうかを左右する重大な点ではなく、汚泥干渉部４４のたわみを最小限に抑えることのできる厚さであり、かつ沈殿槽１０の水平面の大半を覆ってしまうものでなければよく、特に制限はないが、たとえば汚泥干渉部４４の高さ以下のものとすれば十分である。
【００２６】
また、吹き出し口２２から阻流板１６までの間の、鉛直方向における堆積抑制装置１８の取り付け位置は、実施例において後述するように、特に制限はなく、吹き出し口２２から阻流板１６の間を、汚泥干渉部１４が通過できる位置であればよい。堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の下端部と阻流板１６との距離は、例えば、５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲であることが好ましい。汚泥干渉部４４の下端部と阻流板１６との距離がこの範囲であれば、阻流板１６上への汚泥の堆積がより抑制される。
【００２７】
また、例えば図２、図３に示すような構造の堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の下部に、汚泥干渉部４４の下方にまで張り出すようにしてゴム板等の弾性部材等の干渉部材を固定して、このゴム板等の干渉部材が阻流板１６の上面を掃くように干渉させるように設計し、沈殿槽１０内に固定することでも、汚泥の堆積抑制効果等の効果が得られる。ただしこの場合は、ゴム板等の干渉部材の下端までを堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の高さとして考え、堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の下端部と阻流板１６との距離は、例えば、０ｍｍ〜１５ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００２８】
堆積抑制装置１８は、沈殿槽１０の中心部を通る回転軸４６を避けるように取り付ければよいが、この場合、図４に示すように、吹き出し口２２の最も沈殿槽１０の水平断面中心に近い点が描く軌跡の内側（図４に示す取り付け至適範囲１）を通るように沈殿槽１０内に固定されることが好ましく、可能であるならば、阻流板１６上を満遍なく堆積抑制装置１８が通過できるよう、阻流板１６の最も沈殿槽１０の水平断面中心に近い点が描く軌跡の内側（図４に示す取り付け至適範囲２）を通るように取り付けられることが好ましい。堆積抑制装置１８は、沈殿槽１０の内壁にその両端が固定されてもよいし、その一端が固定されてもよい。堆積抑制装置１８の設置数は、１つであれば十分であるが、複数であってもよい。
【００２９】
本実施形態に係る凝集沈殿装置１において、凝集処理を施し、凝集フロックを形成させたものであれば、いかなる水でも被処理水となる。被処理水としては、例えば、半導体工場等からのフッ素含有排水、河川水、湖沼水などが挙げられる。
【００３０】
例えば、図５に示すように、被処理水を無機凝集剤反応槽４８に導入し、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の無機凝集剤を添加混合して凝集フロックを形成し、これを必要に応じて高分子凝集剤反応槽５０に導入し、ポリアクリルアミド等の高分子凝集剤を添加して凝集フロックを粗大化したものが被処理水として凝集沈殿装置１に導入される。
【００３１】
すなわち、このような被処理水が図１に示す流入路２４から導入チャンバ２６内に流入され、ここに滞留される。そして、内筒管２７を介しディストリビュータ１４の吹き出し口２２から下方に向けて吹き出され、阻流板１６によって水平方向に拡散される。そして、阻流板１６の上方の上向流部分にスラリブランケット層が形成され、これを通過し得られた上澄み液が処理水として排出される。一方、阻流板１６から下方の部分が汚泥濃縮領域となり、ここにおいて凝集フロックなどが沈降濃縮され、高濃度の汚泥が汚泥溜まり部３０に得られる。
【００３２】
そして、上述したように、スラリブランケット層の界面位置は、沈殿槽１０の上部に設けられた汚泥界面計４０によって計測されており、排泥の制御によって界面位置が所定位置に制御される。例えば、スラリブランケット層の界面位置が所定位置を超えて上昇した場合には、排泥弁３４が開かれ、排泥される。この排泥は、所定の時間間隔で、間欠的に行われ、界面位置が所定位置以下に至るまで行われる。これによって、界面位置が上限位置に至った場合に排泥が開始され、界面位置を下限位置にまで下降させることができ、汚泥界面位置は上下限内に制御される。排泥が行われる時間間隔は任意に設定が可能であるが、例えば１８０秒毎に１０秒間の排泥を行うなど比較的頻繁に行うのがよい。
【００３３】
スラリブランケット層の界面の制御位置は、任意に設定可能であるが、被処理水の性状の変化によって、スラリブランケット層を構成するフロックの性状に変化が生じることがあり、これによって界面の急降下、急上昇が起こることもあり得る。そこで、このような界面の変動に対する緩衝能を持たせるため、阻流板１６の上方１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの範囲の位置に設定するのが好ましい。また、懸濁物質等の越流を確実に抑制するために、水面より１０００ｍｍ以上下方であることが好ましい。
【００３４】
また、ディストリビュータ１４、阻流板１６、汚泥掻き寄せ機２８が接続された回転軸４６は装置運転中と同様、被処理水の通水を停止した装置停止期間中も継続して回転させられる。これによって堆積抑制装置１８が機能し、阻流板１６上に堆積した汚泥が払いのけられる、あるいは崩され、阻流板１６上の汚泥の堆積が抑制されて、吹き出し口２２周辺での汚泥の固着、吹き出し口２２の汚泥による閉塞が抑制される。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３６】
［実施例１、比較例１］
＜実験装置説明＞
実施例１で用いた凝集沈殿システムは、図６に示すように、無機凝集剤反応槽４８と、高分子凝集剤反応槽５０と、および堆積抑制装置１８を備える沈殿槽１０を有する凝集沈殿装置１とを備える。比較例１で用いた凝集沈殿システムは、図６に示すように、無機凝集剤反応槽４８と、高分子凝集剤反応槽５０と、および沈殿槽５２を有する凝集沈殿装置３とを備える。
【００３７】
懸濁物質を含む被処理水を、原水槽５４からポンプ５６またはポンプ５８によって、まず無機凝集剤反応槽４８にそれぞれ導入し、ここでｐＨ調整用の塩酸、水酸化ナトリウムおよび無機凝集剤としてのポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を添加し、懸濁物質を凝集した。無機凝集剤反応槽４８からの凝集フロックを含む処理液を、高分子凝集剤反応槽５０に導入し、ここで、高分子凝集剤としてのポリアクリルアミドを添加し、凝集フロックの粗大化を行った。そして、凝集フロックを含む処理液を被処理水として沈殿槽１０または沈殿槽５２に導入し、ここで沈殿処理を行った。また、両系列はともに汚泥循環ラインを備えており、沈降分離され沈殿槽底部に堆積した汚泥の少なくとも一部を排泥ポンプ３２により引き抜き、無機凝集剤反応槽４８へと返送した。これにより無機凝集剤反応槽４８における固形物濃度を高め、固形物同士の接触効率を上げることでフロックの成長が促進される。
【００３８】
上記の通り、実施例１で用いた沈殿槽１０は、汚泥干渉部が槽の水平方向に対して略垂直な堆積抑制装置１８を備えたものとし、比較例１で用いた沈殿槽５２は、堆積抑制装置を備えないものとした。両者は堆積抑制装置の有無以外は全て同じ構造を有したスラリブランケット型凝集沈殿装置である。図８に示すように、両沈殿槽においてディストリビュータの吹き出し口２２と阻流板１６上面との距離を５０ｍｍとした。
【００３９】
本実施例１で用いた堆積抑制装置１８は、図７に示すような構造を有しており、汚泥干渉部４４を板状のものとした。汚泥干渉部４４としては、厚さ１０ｍｍ、高さ４０ｍｍのステンレス製の板を用いた。堆積抑制装置１８の両端を図８に示すように沈殿槽１０内に固定し、水平断面上における堆積抑制装置１８の取り付け位置を、図９に示すように、ディストリビュータの吹き出し口２２の最も沈殿槽１０の水平断面中心部に近い点が描く軌跡上を通る位置とした。堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の下端部と阻流板１６との距離は、５ｍｍとした。
【００４０】
＜装置仕様＞
無機凝集剤反応槽：１ｍ３（機械撹拌）
高分子凝集剤反応槽：１ｍ３（機械撹拌）
沈殿槽：３．５ｍ３（直胴部高さ３m、有効面積１．０ｍ２）
【００４１】
＜実験条件・方法＞
被処理水：地下水にカオリンを２，０００ｍｇ／Ｌとなるよう懸濁させた模擬排水
無機凝集剤：ＰＡＣ ３００ｍｇ／Ｌ
高分子凝集剤：ポリアクリルアミド ２ｍｇ／Ｌ
通水量：５ｍ３／ｈ（ＬＶ ５ｍ／ｈ）
汚泥循環流量：原水流量の１０％（０．５ｍ３／ｈ）
【００４２】
被処理水を各系列へ原水槽５４より略均等になるように分配した。各系列とも、それぞれのディストリビュータに備えられた吹き出し口から問題なく被処理水が吐出可能である状態から運転を開始させ、スラリブランケット層界面を阻流板より１．５ｍ上方の位置に安定させた。次にこの状態から被処理水の通水を停止して、ブランケットを沈降させ、その３時間後に被処理水の通水を再起動させた。その際に各沈殿槽の吹き出し口閉塞の有無を、阻流板の高さに設置された槽内確認用窓からの目視で確認した。
【００４３】
また、通常、吹き出し口が閉塞するなど、被処理水の吐出が困難な状態に陥った場合、沈殿槽上部に備えられた導入チャンバにおける水位上昇が認められる。よって問題なく被処理水が吐出可能な状態における水位を基準として記録し、この基準との差を観測することによっても吹き出し口閉塞の有無を確認することとした。さらに、堆積抑制装置によって生じる水の乱れが、処理水質に及ぼす影響を検証するため、通水停止前の両沈殿槽から得られた処理水を採取し、処理水中に含まれるＳＳを比較した。
【００４４】
また両系列とも、通水停止期間中もディストリビュータ、阻流板、汚泥掻き寄せ機が接続された回転軸は回転させたままとした。
【００４５】
＜結果＞
以下に各系列での実験結果を述べる。
【００４６】
（実施例１）
通水停止後、スラリブランケット層界面は徐々に沈降し、当初阻流板から１．５ｍ上方にあった界面は、通水停止から３時間後には阻流板の上方７０ｍｍの位置で停滞しており、吹き出し口はスラリ内に埋没している状態であった。その後、被処理水の通水を再起動させ、槽内確認用窓からディストリビュータ吹き出し口および阻流板の状態を確認した。その結果、２本備えられた吹き出し管のそれぞれの吹き出し口周辺のスラリ界面からは被処理水の噴出が確認され、また導入チャンバにおける水位も通常運転時とほとんど変化はなく、吹き出し口が問題なく被処理水を吐出可能な状態であることを確認した。
【００４７】
（比較例１）
比較例１においても、通水停止から３時間のスラリ界面は阻流板の上方約７０ｍｍの位置であった。その後、被処理水の通水を再起動させたところ、両側の吹き出し口周辺のスラリ界面にはほとんど変化がなく、また導入チャンバにおける水位も起動直後から上昇し始め、再起動から間もなく導入チャンバからオーバーフローし、装置を緊急停止させることとなった。以上より、比較例１においては両方の吹き出し口は共に、被処理水を吐出不可能な状態であったことが確認できた。
【００４８】
堆積抑制装置の処理水質に及ぼす影響を検証した。結果は表１の通りである。通水停止前の比較例１と実施例１とでは処理水ＳＳに大きな差は認められず、堆積抑制装置の処理水質に及ぼす影響はほとんどないことが確認された。
【００４９】
【表１】
【００５０】
実施例１においては、通水再起動時においても被処理水を問題なく吹き出し口から吐出可能であり、その後も継続して安定した運転が可能であったが、比較例１においては通水停止後、吹き出し口がスラリにより閉塞し、被処理水の吐出困難な状態となり運転継続不可能であった。これは実施例１においては、阻流板、吹き出し口共にスラリ中に埋没している状態であったが、吹き出し管、阻流板が回転し、堆積抑制装置を通過することによって、堆積抑制装置が阻流板上に堆積している汚泥に干渉し、阻流板上への汚泥の堆積が抑制され、吹き出し口周辺の汚泥が固着し、吹き出し口が閉塞することを抑制したことによると考えられる。一方で比較例１においては、阻流板上に堆積した汚泥が圧密し、吹き出し口周辺に固着したまま除去されることがなかったため、吹き出し口の閉塞を引き起こしたと考えられる。また、堆積抑制装置による水の乱れも、実施例１のように堆積抑制装置の汚泥干渉部高さが最適な範囲内であれば最小限に抑えられ、その処理水質に及ぼす影響もほとんど無視することができる。以上より本実施例の優位性が確認された。
【００５１】
［実施例２］
次に、堆積抑制装置の高さについて検証した。汚泥干渉部４４としては、厚さ１０ｍｍのステンレス製の板を用いた。水平断面上における堆積抑制装置１８の取り付け位置は、実施例１と同様とした。堆積抑制装置１８の汚泥干渉部４４の下端部と阻流板１６との距離は、５ｍｍとした。
【００５２】
＜実施例２−１＞
沈殿槽径Φ１１００ｍｍ、吹き出し口から阻流板までの距離５０ｍｍとした。結果を表２に示す。堆積抑制装置高さの至適範囲は２０〜４０ｍｍであった。堆積抑制装置の高さが１０ｍｍでは、通水再起動直後の導入チャンバにおける水位が一時的に大きく上昇（定常時水位から約１５０ｍｍ）したが、約５分後に定常的な水位レベルに戻った。すなわち、吹き出し口の閉塞はあったが、堆積抑制装置の効果により、いくらか吹き出し口下部の汚泥がほぐされていたため、閉塞は解消した。
【００５３】
【表２】
【００５４】
＜実施例２−２＞
沈殿槽径Φ２０００ｍｍ、吹き出し口から阻流板までの距離１７０ｍｍとした。結果を表３に示す。堆積抑制装置高さの至適範囲は２０〜１５０ｍｍであった。ただし、堆積抑制装置の高さが１００ｍｍ以上では堆積抑制効果は得られたが、スラリブランケット層の乱れにより処理水の品質が若干悪化した。堆積抑制装置の高さが１０ｍｍでは、通水再起動直後の導入チャンバにおける水位が一時的に大きく上昇（定常時水位から約２００ｍｍ）したが、これも約５分後に定常的な水位レベルに戻った。すなわち、吹き出し口の閉塞はあったが、堆積抑制装置の効果により、いくらか吹き出し口下部の汚泥がほぐされていたため、閉塞は解消した。
【００５５】
【表３】
【００５６】
＜実施例２−３＞
沈殿槽径Φ３２００ｍｍ、吹き出し口から阻流板までの距離５００ｍｍとした。結果を表４に示す。堆積抑制装置高さの至適範囲は２０〜１５０ｍｍであった。ただし、堆積抑制装置の高さが１５０ｍｍ以上でも堆積抑制効果は得られたが、スラリブランケット層の乱れにより処理水の品質が悪化した。
【００５７】
【表４】
【００５８】
それぞれ槽径の異なる３つの沈殿槽にて、ＬＶ、水平方向の流速を等しくし、それぞれにて、さまざまな高さの堆積抑制装置を取り付けて、そのときの装置挙動を記録した。その結果、吹き出し口から阻流板までの距離にかかわらず、堆積抑制装置の高さが２０ｍｍを下回ると、阻流板上へ汚泥が堆積し、通水再起動時に吹き出し口の閉塞が生じやすいことがわかった。ただし、この閉塞は、再起動後しばらくすると解消される。また、堆積抑制装置の高さが２０ｍｍ以上であれば堆積抑制の効果は得られやすくなるが、１５０ｍｍを上回ると、堆積抑制装置によって吹き出し口から吐出された被処理水による水平方向の流れが遮られ、スラリブランケット層内に乱れが生じ、処理水質が悪化する傾向にある。この処理水ＳＳの増加傾向は、程度は低いものの、堆積抑制装置高さが１００ｍｍを超えた時点から認められた。ゆえに堆積抑制効果を得られ、かつ良好な品質の処理水を得るための堆積抑制装置高さの至適範囲は２０〜１５０ｍｍで、特に１００ｍｍ以下のときにより優れた効果を発揮すると考えられる。
【００５９】
［実施例３］
上記の実験結果を踏まえて、堆積抑制装置の取り付け高さ（鉛直方向の位置）に関する検討を行った。沈殿槽径Φ３２００ｍｍ、吹き出し口から阻流板までの距離５００ｍｍとした。汚泥干渉部４４としては、高さ２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのステンレス製の板を用いた。水平断面上における堆積抑制装置１８の取り付け位置は、実施例１と同様とした。結果を表５に示す。
【００６０】
【表５】
【００６１】
このように、吹き出し口から阻流板の間を通過できる高さであれば、取り付け位置によらず堆積抑制効果が得られ、吹き出し口の閉塞が抑制された。
【符号の説明】
【００６２】
１，３ 凝集沈殿装置、１０，５２ 沈殿槽、１２ チャンバ、１４ ディストリビュータ、１６ 阻流板、１８ 堆積抑制装置、２０ 吹き出し管、２２ 吹き出し口、２４ 流入路、２６ 導入チャンバ、２７ 内筒管、２８ 汚泥掻き寄せ機、２９ ホッパ部、３０ 汚泥溜まり部、３１ 排泥管、３２ 排泥ポンプ、３４ 排泥弁、３６ 流出路、３７ 越流堰、３８ 流出管、４０ 汚泥界面計、４２ 固定部、４４ 汚泥干渉部、４６ 回転軸、４８ 無機凝集剤反応槽、５０ 高分子凝集剤反応槽、５４ 原水槽、５６，５８ ポンプ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈殿槽内で、被処理水中の懸濁物質、凝集フロックを沈降分離させ、スラリブランケット層を形成して被処理水を清澄化する凝集沈殿装置であって、
前記沈殿槽内に設置され、前記被処理水が導入されるチャンバと、
前記チャンバの下端部に回転可能に配置され、前記チャンバ内の被処理水を前記沈殿槽内の下方に向かって吐出する吹き出し口が形成されている吹き出し管を有するディストリビュータと、
前記吹き出し口の下方に設置され、前記ディストリビュータと共に回転する阻流板と、
前記吹き出し口と前記阻流板との間を通過するように前記沈殿槽内に固定された堆積抑制装置と、
を備えることを特徴とする凝集沈殿装置。
【請求項２】
請求項１に記載の凝集沈殿装置であって、
前記堆積抑制装置が、沈殿槽内壁への固定部と汚泥干渉部とを有し、前記汚泥干渉部が２０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の高さを有する板状部材または円柱状部材から構成されることを特徴とする凝集沈殿装置。
【請求項１】
沈殿槽内で、被処理水中の懸濁物質、凝集フロックを沈降分離させ、スラリブランケット層を形成して被処理水を清澄化する凝集沈殿装置であって、
前記沈殿槽内に設置され、前記被処理水が導入されるチャンバと、
前記チャンバの下端部に回転可能に配置され、前記チャンバ内の被処理水を前記沈殿槽内の下方に向かって吐出する吹き出し口が形成されている吹き出し管を有するディストリビュータと、
前記吹き出し口の下方に設置され、前記ディストリビュータと共に回転する阻流板と、
前記吹き出し口と前記阻流板との間を通過するように前記沈殿槽内に固定された堆積抑制装置と、
を備えることを特徴とする凝集沈殿装置。
【請求項２】
請求項１に記載の凝集沈殿装置であって、
前記堆積抑制装置が、沈殿槽内壁への固定部と汚泥干渉部とを有し、前記汚泥干渉部が２０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の高さを有する板状部材または円柱状部材から構成されることを特徴とする凝集沈殿装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２３６１２１（Ｐ２０１２−２３６１２１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５２３２（Ｐ２０１１−１０５２３２）
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【出願人】（０００００４４００）オルガノ株式会社 (606)
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【出願人】（０００００４４００）オルガノ株式会社 (606)
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