JP2000317218A - 凝集装置およびこれを用いた汚水浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚濁水や懸濁液などを迅速に固形分と清澄液
とに分離可能な凝集装置と、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。 【解決手段】 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１
４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に曝気、脱臭処理を施す一次ろ過
槽１９などを備えている。

Description

【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】本発明の凝集装置は、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。

【００１４】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１
４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１
４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３
０を上下方向に間隔をおいて蛇行状に配置し、各流路３
０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１
２、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

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、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
   出口とを備えたことを特徴とする凝集装置。
2. 【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。
3. 【請求項３】 前記捕集器具が漏斗形状である請求項１
   または２記載の凝集装置。
4. 【請求項４】 前記管状体が蛇腹管である請求項１〜３
   のいずれかに記載の凝集装置。
5. 【請求項５】 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１
   〜４のいずれかに記載の凝集装置。
6. 【請求項６】 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１〜５のいずれかに記載の凝集装
   置。
7. 【請求項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、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１〜６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。
8. 【請求項８】 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７記載の汚水浄化装置。
9. 【請求項９】 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８記載の汚
   水浄化装置。