JP2013202444A

JP2013202444A - フロック形成池に設置されるフロック形成装置及び該フロック形成装置の運転方法

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Publication number: JP2013202444A
Application number: JP2012071497A
Authority: JP
Inventors: Michiya Itayama; 倫也板山; Shinsuke Shibuya; 真祐渋谷
Original assignee: Swing Corp
Current assignee: Swing Corp
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-07

Abstract

【課題】フロック形成池の様々な処理条件に対応することができるフロック形成装置およびそのようなフロック形成装置の運転方法を提供する。
【解決手段】フロック形成池１に並列に設置された複数のフロキュレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを備えたフロック形成装置において、複数のフロキュレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのそれぞれは、フロック形成池１に流入する水を撹拌する撹拌翼２５と、撹拌翼２５を回転させる駆動装置２３，２３，６０とを備えており、最終段のフロキュレータ１０Ｃは、その撹拌翼２５を両方向に回転させることが可能に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、水中に含まれる不純物からフロックを形成するフロック形成装置に関し、特にフロック形成装置のフロキュレータの動作に関するものである。

一般に、懸濁物や微生物などからなる不純物は、凝集操作により集塊され、微小フロックとなる。集塊された微小フロックは、フロック形成池において撹拌されることでフロックとなる。その後、フロックは沈殿池で除去される。フロックを形成する手段には、フロキュレータと呼ばれる撹拌機により撹拌する機械撹拌方式がある。機械撹拌方式では、集塊された微小フロック同士がフロキュレータにより衝突させられることで、フロックが形成される。機械撹拌方式の場合、テーパード方式が一般的である。テーパード方式とは、フロック形成池の上流側から下流側にかけて、段階的に複数のフロキュレータの撹拌強度を下げることをいう。これにより、微小フロックは破壊されることなく集塊され、フロックが形成される。

しかしながら、このテーパード方式には、以下の問題がある。
（１）フロック形成池の最下流側、すなわち最終段のフロキュレータでは、フロキュレータの回転が最も低速となるため、撹拌強度が最も下がる。このため、フロックが堆積しやすくなる。また、フロック形成池に流入する水が設定流量を超えた場合、微小フロックがフロック形成池を短絡（ショートパス）しやすくなる。その結果、充分な大きさのフロックが形成されない。
（２）前段のフロキュレータと後段のフロキュレータとの間に阻流壁または整流壁が設けられることで、前段のフロキュレータの影響が抑制されているが、その影響をゼロとすることはできない。フロキュレータの回転方向は、阻流壁または整流壁の様々な形状に合わせて決定する必要がある。この回転方向は実証試験により決定することが望ましいが、実際にはフロック形成池の規模が大きく、さらに水量や水質が様々に変化し条件が複雑であるため、フロキュレータの回転方向を決定することは現実には難しい。

特開平１１−１９７４８２号公報特開２００２−３３６６６９号公報特開２０１０−１７６３７号公報

本発明は上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、フロック形成池の様々な処理条件に対応することができるフロック形成装置を提供することを目的とする。また本発明は、そのようなフロック形成装置の運転方法を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、フロック形成池に並列に設置された複数のフロキュレータを備えたフロック形成装置において、前記複数のフロキュレータのそれぞれは、前記フロック形成池に流入する水を撹拌する撹拌翼と、前記撹拌翼を回転させる駆動装置とを備えており、最終段のフロキュレータは、その撹拌翼を両方向に回転させることが可能に構成されていることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記撹拌翼は羽根板と、前記羽根板が固定される固定部材と、前記羽根板を前記固定部材に固定するボルトと、前記ボルトの頭部と前記羽根板との間に配置された座金とを備えており、前記座金と前記羽根板との接触面積は、前記羽根板と前記固定部材との接触面積と等しいことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記フロキュレータは、回転する前記撹拌翼に作用するねじり荷重を支持するテンションロッドをさらに備えていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記フロック形成池に流入する水の流量が設定流量以下のときは、最終段のフロキュレータとその前段のフロキュレータの撹拌翼は同一方向に回転し、前記フロック形成池に流入する水の流量が前記設定流量を超えたときは、前記最終段のフロキュレータの撹拌翼が前記前段のフロキュレータの撹拌翼とは反対方向に回転することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記最終段のフロキュレータの前段に設置されたフロキュレータは、その撹拌翼を両方向に回転させることが可能に構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記フロック形成池に流入する水の流量が設定流量以下のときは、最終段のフロキュレータとその前段のフロキュレータの撹拌翼は同一方向に回転し、前記フロック形成池に流入する水の流量が前記設定流量を超えたときは、前記前段のフロキュレータの撹拌翼が前記最終段のフロキュレータの撹拌翼とは反対方向に回転することを特徴とする。

本発明の他の態様は、フロック形成池に並列に設置された複数のフロキュレータを備えたフロック形成装置の運転方法において、前記フロック形成池に流入する水の流量が設定流量以下のときは、最終段のフロキュレータとその前段のフロキュレータの撹拌翼を同一方向に回転させ、前記フロック形成池に流入する水の流量が前記設定流量を超えたときは、前記最終段のフロキュレータの撹拌翼を前記前段のフロキュレータの撹拌翼と反対方向に回転させることを特徴とする。

本発明の他の態様は、フロック形成池に並列に設置された複数のフロキュレータを備えたフロック形成装置の運転方法において、前記フロック形成池に流入する水の流量が設定流量以下のときは、最終段のフロキュレータとその前段のフロキュレータの撹拌翼を同一方向に回転させ、前記フロック形成池に流入する水の流量が前記設定流量を超えたときは、前記前段のフロキュレータの撹拌翼を前記最終段のフロキュレータの撹拌翼と反対方向に回転させることを特徴とする。

本発明に係るフロック形成装置は正方向および逆方向の両方に回転できるフロキュレータを備えているため、フロック形成池の様々な処理条件に合わせて最終段のフロキュレータまたはその前段のフロキュレータの撹拌翼の回転方向を切り替えることで撹拌強度を調整することができる。具体的には、フロック形成池に流入する水の流量が設定値以下である場合、すなわち通常の運転時には、上記撹拌翼を正方向に回転させ、水の流量が設定値を超えた場合には、上記撹拌翼を逆方向に回転させることで撹拌強度を上げることができる。したがって、本発明のフロック形成装置は、様々に変化し得るフロック形成池の処理条件に合わせて運転することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係るフロック形成装置を示す図である。フロキュレータの平面図である。フロック形成池の最終槽に設置されたフロキュレータの平面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。最終段のフロキュレータの撹拌翼の一部を示す拡大図である。図５に示す撹拌翼を横から見た図である。本発明の第２の実施形態に係るフロック形成装置を示す図である。図７のＢ−Ｂ線断面図である。本発明の第２の実施形態に係るフロック形成装置の回転方向の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るフロック形成装置を示す図である。図１に示すように、フロック形成池１内には阻流壁または整流壁（以下、整流壁２という）と外壁３とで形成された複数の槽４Ａ，４Ｂ，４Ｃが設けられており、これら槽４Ａ，４Ｂ，４Ｃ内にフロキュレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃがそれぞれ設置されている。整流壁２には、水を通過させるための複数の孔６が空いている。フロキュレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、フロック形成池１内の水の流れ方向において、この順に並列に配置されている。なお、本実施形態ではフロック形成池１にフロキュレータが３台設置されているが、特に３台に限定されるものではない。

フロキュレータ１０Ａ，１０Ｂは同一の構成を有しているので、以下フロキュレータ１０Ａの構成について説明する。図２は、フロキュレータ１０Ａの平面図である。図２に示すように、フロキュレータ１０Ａは、駆動軸２１を回転させる駆動装置２３と、フロック形成池１内に流入した水を撹拌する複数の撹拌翼２５と、撹拌翼２５に駆動装置２３の回転力を伝達する駆動フレーム２７とを備えている。駆動装置２３は、外壁３の外側に配置されている。駆動装置２３と駆動フレーム２７とは、駆動軸２１により接続されている。駆動軸２１は、外壁３を貫通して駆動フレーム２７に接続されている。

各撹拌翼２５は、駆動軸２１の長手方向と平行に設けられた複数の羽根板３０と、羽根板３０が固定される固定部材３５とを備えている。これらの撹拌翼２５は四方に延びており、撹拌翼２５の両端は支持フレーム３７に支持されている。撹拌翼２５の中間部分は、中間サポート３９により支持されている。

撹拌翼２５と支持フレーム３７との接合部分には、ロッド固定部５０が設けられており、撹拌翼２５と中間サポート３９との接合部分には、ロッド固定部５５が設けられている。ロッド固定部５０とロッド固定部５５との間には、テンションロッド５６が斜めに延びている。撹拌翼２５はフロック形成池１の底部付近の水を下流側へ押し流す方向に回転する。駆動装置２３の回転力は駆動フレーム２７及び支持フレーム３７を通じて撹拌翼２５に伝達されるため、撹拌翼２５には回転方向にねじり荷重が作用する。このねじり荷重を支持するためにテンションロッド５６が設けられている。

図３は最終段のフロキュレータ１０Ｃの平面図である。フロキュレータ１０Ａ，１０Ｂとフロキュレータ１０Ｃとの違いは、テンションロッドの配置と駆動装置の構成である。図３に示すように、テンションロッド５６に加えて、テンションロッド５８がテンションロッド５６と交差するように設けられている。駆動装置６０は、撹拌翼２５を両方向に、すなわちフロック形成池１の底部付近の水を下流側へ押し流す方向（フロック形成池１の水面付近の水を上流側へ押し流す方向）及びフロック形成池１の底部付近の水を上流側へ押し流す方向（フロック形成池１の水面付近の水を下流側へ押し流す方向）に回転させるように構成されている。そのため、フロキュレータ１０Ｃの撹拌翼２５には、フロキュレータ１０Ａ，１０Ｂの撹拌翼２５と異なり、両方向の回転に対してねじり荷重が作用する。このねじり荷重を支持するため、テンションロッド５６，５８は図３に示すように交差するように設けられている。

図４は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図４に示すように、各槽内に設けられた架台７０には半環状のガイドレール７２が設けられている。駆動フレーム２７と支持フレーム３７との間には、複数のローラ７４が設けられており、これらローラ７４はガイドレール７２の内周面に支持されている。ローラ７４は四方に延びる駆動フレーム２７にそれぞれ固定されており、各ローラ７４がガイドレール７２の内周面を転がることで撹拌翼２５が回転する。フロック形成池１の最終槽４Ｃに配置されたフロキュレータ１０Ｃの撹拌翼２５は両方向に回転できるように構成されている。

本実施形態に係るフロキュレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにはその中心を延びる回転軸は設けられていない。撹拌翼２５、支持フレーム３７、中間サポート３９及びテンションロッド５６（５８）は、全体としてトラス構造体を構成しており、このトラス構造体が駆動フレーム２７を介して駆動装置２３，２３，６０により回転される。このようなトラス構造体は、回転軸が撹拌翼を支える従来の構造よりも高い強度を有しているため、従来のフロキュレータと比べて撹拌翼２５を長くすることができる。一例として、従来のフロキュレータの撹拌翼２５の長さが２ｍから４ｍであるのに対し、本実施形態に係る撹拌翼２５は１２ｍ程度まで延ばすことができる。また、回転軸を支持する軸受が設けられていないため、微小フロックが軸受付近に停滞することはない。そのため、微小フロックは均一に撹拌される。さらに、水中に含まれる砂利などで回転軸が摩耗するおそれはなく、回転軸の表面に耐摩耗の加工を施す必要もない。

図５は、最終段のフロキュレータ１０Ｃの撹拌翼２５の一部を示す拡大図であり、図６は図５に示す撹拌翼２５を横から見た図である。固定部材３５には羽根板３０及び座金８６が等間隔に配置されており、羽根板３０及び座金８６は、締結具としてのボルト８７により固定部材３５に固定されている。ボルト８７の頭部８８と羽根板３０との間に座金８６が配置されている。より具体的には、ボルト８７を締め付けることにより座金８６が羽根板３０を固定部材３５に押さえ付けている。図５及び図６に示すように、座金８６と羽根板３０との接触面積は、羽根板３０と固定部材３５との接触面積と同等である。

撹拌翼２５がフロック形成池１の底部付近の水を下流側へ押し流す方向に回転するとき、羽根板３０を回転させる力は、固定部材３５と羽根板３０との接触部分に作用する。一方、フロキュレータ１０Ｃの撹拌翼２５がフロック形成池１の底部付近の水を上流側へ押し流す方向に回転するとき、座金８６が設けられていないとすると、羽根板３０を回転させる力は、ボルト８７と羽根板３０の接触部分に作用する。ボルト８７と羽根板３０との接触面積は、固定部材３５と羽根板３０との接触面積よりも小さいため、撹拌翼２５がフロック形成池１の底部付近の水を上流側へ押し流す方向に回転するとき、羽根板３０が破損するおそれがある。そのため、羽根板３０とボルト８７との間には、固定部材３５と羽根板３０との接触面積と同等の接触面積を有する座金８６が設けられている。

次に、フロック形成装置の運転方法について図１を参照しつつ説明する。
駆動装置２３，２３，６０が駆動されると、その駆動力が駆動フレーム２７を介して撹拌翼２５に伝達される。これにより、撹拌翼２５は回転する。フロキュレータ１０Ａ，１０Ｂの撹拌翼２５は、フロック形成池１の底部付近の水を下流側へ押し流す方向に回転する。水は整流壁２の孔６を通り、微小フロックとともに最終槽４Ｃに移動する。

フロック形成池１内に流入する水の流量が設定流量以下の場合、フロキュレータ１０Ｃの撹拌翼２５はフロキュレータ１０Ａ，１０Ｂの撹拌翼２５と同じ方向に回転する。これにより撹拌強度が下がるため、微小フロックは破壊されずにフロックが形成される。

流入する水の流量が設定流量を超えると、水のフロック形成池１内での滞留時間が短くなり、微小フロックがフロック形成池１をショートパスすることがある。結果として、微小フロック同士の衝突回数が減り、充分な大きさのフロックが形成されない。そこで、フロック形成池１に流入する水の流量が設定流量を超えた場合は、フロキュレータ１０Ｃの撹拌翼２５はフロキュレータ１０Ａ，１０Ｂの撹拌翼２５と反対方向に回転する。最終槽４Ｃ内にはカウンター流が形成され、その結果、フロキュレータ１０Ｃの撹拌強度が上がり、微小フロック同士の衝突回数が増える。これにより、充分な大きさのフロックが形成される。

フロキュレータ１０Ｃの撹拌翼２５の回転方向は、水質によっても決定される。水中に含まれる不純物の量が多くなれば、薬液の注入量も増えるため、撹拌強度を上げる必要がある。そのため、薬液の注入率が所定の値を超えた場合、フロキュレータ１０Ｃの撹拌翼２５はフロキュレータ１０Ａ，１０Ｂの撹拌翼２５と反対方向に回転する。これにより撹拌強度が上げられる。

本実施形態に係るフロック形成装置では、最終段のフロキュレータ１０Ｃの撹拌翼２５は正方向および逆方向の両方に回転できる。したがって、撹拌強度は様々なフロック形成池１の処理条件に合わせて調整できる。撹拌強度を上げることにより、微小フロックのショートパスが防止され、撹拌強度を下げることにより、フロックを破壊することなく、フロックを成長させることができる。また、最終段で発生しやすいフロックの堆積を抑制したい場合も、フロック形成池１内に流入する水の流量が設定流量を超える場合は、フロキュレータ１０Ｃの撹拌翼２５をフロキュレータ１０Ａ，１０Ｂの撹拌翼２５とは反対方向に回転させる。すなわち、フロキュレータ１０Ａ，１０Ｂの撹拌翼２５をフロック形成池１の底部付近の水を下流側へ押し流す方向に回転させ、フロキュレータ１０Ｃの撹拌翼２５をフロック形成池１の底部付近の水を上流側へ押し流す方向に回転させる。これにより、沈降するフロックを舞い上げ、フロック同士の衝突回数を増やし、フロックの成長を促進させることができる。フロック形成池１内に流入する水の流量が設定流量以下の場合は、フロキュレータ１０Ｃの撹拌翼２５をフロック形成池１の底部付近の水を下流側へ押し流す方向に回転させて、フロック形成池１の底部に沈降するフロックを破壊せずに沈殿池へ押し流すことができる。したがって、本発明に係るフロック形成装置によれば、充分な大きさのフロックを形成することができる。

図７は、本発明の第２の実施形態を示すフロック形成装置であり、図８は図７のＢ―Ｂ線断面図である。特に説明しない他の構成は、第１の実施形態に示す構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。
本実施形態に係るフロック形成装置では、最終段のフロキュレータ１０Ｃの前段のフロキュレータ１０Ｂもフロキュレータ１０Ｃと同様の構成を有している。すなわち、フロキュレータ１０Ｂの駆動装置６０は撹拌翼２５を両方向に回転させることができるように構成されており、かつ撹拌翼２５にテンションロッド５６，５８が互いに交差するように設けられている。フロキュレータ１０Ｂ全体の詳細な構成は、図３に示すフロキュレータ１０Ｃの構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。

第１の実施形態と第２の実施形態との違いは、最終段のフロキュレータ１０Ｃの手前のフロキュレータ１０Ｂの撹拌翼２５も両方向に回転できる点である。このような構成は、さらに大きな撹拌強度が必要なときに有効である。一例として、最終段のフロキュレータ１０Ｃの撹拌強度を上げても微小フロックのショートパスが防止できない場合、図９に示すように、フロキュレータ１０Ｂの撹拌翼２５のみをその前後のフロキュレータ１０Ａ，１０Ｃの撹拌翼２５とは反対方向に回転させる。フロキュレータ１０Ｂの撹拌翼２５がフロキュレータ１０Ａの撹拌翼２５の回転方向と反対方向に回転されることで、フロキュレータ１０Ｂの撹拌強度が上がる。さらに、フロキュレータ１０Ｃの撹拌翼２５がフロキュレータ１０Ｂの撹拌翼２５の回転方向と反対方向に回転されることで、フロキュレータ１０Ｃの撹拌強度も上がる。これにより、第２の実施形態に係るフロック形成装置によれば、第１の実施形態に係るフロック形成装置よりも高い撹拌強度が得られる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

１フロック形成池
２整流壁
３外壁
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ槽
６孔
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃフロキュレータ
２１駆動軸
２３，６０駆動装置
２５撹拌翼
２７駆動フレーム
３０羽根板
３５固定部材
３７支持フレーム
３９中間サポート
５０，５５ロッド固定部
５６，５８テンションロッド
７０架台
７２ガイドレール
７４ローラ
８６座金
８７ボルト
８８頭部

Claims

フロック形成池に並列に設置された複数のフロキュレータを備えたフロック形成装置において、
前記複数のフロキュレータのそれぞれは、前記フロック形成池に流入する水を撹拌する撹拌翼と、前記撹拌翼を回転させる駆動装置とを備えており、
最終段のフロキュレータは、その撹拌翼を両方向に回転させることが可能に構成されていることを特徴とするフロック形成装置。
前記撹拌翼は、
羽根板と、
前記羽根板が固定される固定部材と、
前記羽根板を前記固定部材に固定するボルトと、
前記ボルトの頭部と前記羽根板との間に配置された座金とを備えており、
前記座金と前記羽根板との接触面積は、前記羽根板と前記固定部材との接触面積と等しいことを特徴とする請求項１に記載のフロック形成装置。
前記フロキュレータは、回転する前記撹拌翼に作用するねじり荷重を支持するテンションロッドをさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のフロック形成装置。
前記フロック形成池に流入する水の流量が設定流量以下のときは、最終段のフロキュレータとその前段のフロキュレータの撹拌翼は同一方向に回転し、
前記フロック形成池に流入する水の流量が前記設定流量を超えたときは、前記最終段のフロキュレータの撹拌翼が前記前段のフロキュレータの撹拌翼とは反対方向に回転することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフロック形成装置。
前記最終段のフロキュレータの前段に設置されたフロキュレータは、その撹拌翼を両方向に回転させることが可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフロック形成装置。
前記フロック形成池に流入する水の流量が設定流量以下のときは、最終段のフロキュレータとその前段のフロキュレータの撹拌翼は同一方向に回転し、
前記フロック形成池に流入する水の流量が前記設定流量を超えたときは、前記前段のフロキュレータの撹拌翼が前記最終段のフロキュレータの撹拌翼とは反対方向に回転することを特徴とする請求項５に記載のフロック形成装置。
フロック形成池に並列に設置された複数のフロキュレータを備えたフロック形成装置の運転方法において、
前記フロック形成池に流入する水の流量が設定流量以下のときは、最終段のフロキュレータとその前段のフロキュレータの撹拌翼を同一方向に回転させ、
前記フロック形成池に流入する水の流量が前記設定流量を超えたときは、前記最終段のフロキュレータの撹拌翼を前記前段のフロキュレータの撹拌翼と反対方向に回転させることを特徴とするフロック形成装置の運転方法。
フロック形成池に並列に設置された複数のフロキュレータを備えたフロック形成装置の運転方法において、
前記フロック形成池に流入する水の流量が設定流量以下のときは、最終段のフロキュレータとその前段のフロキュレータの撹拌翼を同一方向に回転させ、
前記フロック形成池に流入する水の流量が前記設定流量を超えたときは、前記前段のフロキュレータの撹拌翼を前記最終段のフロキュレータの撹拌翼と反対方向に回転させることを特徴とするフロック形成装置の運転方法。