JP2016123897A - 沈砂分離装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の課題は、分離槽内に被処理水の旋回流を形成する沈砂分離装置において、被処理水を流入した際の旋回流の乱れによって、沈降速度の小さい粒子が処理水の上昇流と共に排出されることを抑制することである。
【解決手段】
上記課題を解決するために、流入部より流入した被処理水の旋回中心方向への拡散する流量を、旋回流の旋回方向において均等化する手段を備えた沈砂分離装置を提供する。これにより、旋回流の乱れが抑えられ、沈降速度の小さい粒子が処理水の上昇流と共に排出されることを抑制することができる。
【選択図】図1
Description
このような沈砂分離装置としては、例えば、特許文献1には、円筒状に形成された固液分離槽内に、汚砂混合水を接線方向から導入して汚砂混合水の旋回流を形成することにより、旋回流による遠心力で砂と処理水を分離する装置が記載されている。
特許文献1に記載された沈砂分離装置について、図11を参照して説明すると、沈砂分離装置は、円筒状の筒壁103の内部に、逆さ截頭円錐状の篩いからなる底壁104を配設し、その上部に固液分離槽101、下部に沈降槽102が形成されている。固液分離槽101には、接線方向に向けて汚砂混合水を流入する流入管107が接続され、固液分離槽101内に汚砂混合水の旋回流RFが発生する。筒壁103の上部には、反転した旋回流を越流させる分離ホッパ106が設けられ、分離ホッパ106の周囲には、分離ホッパ106の越流水OFを受ける環状の越流トラフ161が設置されている。
そして、この乱流によって、旋回流の中心領域において、処理水の上昇流の流速にばらつきが生じていた。そのため、旋回流RFの中心領域で旋回しているような沈降速度の小さい一部の粒子は、流速の大きい上昇流に乗って分離ホッパ106の上部に入り、越流水OFと共に越流トラフ161に流出するという問題があった。
具体的には、以下の沈砂分離装置である。
流入部より流入した被処理水は、流入直後に一気に拡散されるため、旋回流に乱流を発生する。旋回流に乱流が生じると、その中心の処理水の上昇流にも乱れが生じ、上昇流の一部に高い流速の領域が形成される。そのため、沈降速度の小さい粒子がその領域を通過する際に、上昇流に乗って処理水と共に排出されるという問題がある。
また、流入直後の被処理水は、大きい断面積の誘導流路を通過するため、開口部から旋回中心側に拡散する流量が小さくなる。そして、被処理水が誘導流路を進行すると、断面積が小さくなっていき、開口部から旋回中心側に拡散する流量が増加していく作用を受ける。この作用により、開口部から旋回中心側に拡散する流量は、旋回方向において均等化され、旋回流の乱流を抑制することができる。
誘導流路として分離槽の外面に誘導溝を突設することにより、分離槽の内部に誘導流路を構成する構造物を設ける必要がないため、良好な旋回流が形成される。また、流入部より流入した被処理水が、分離槽の内部に形成された旋回流の旋回方向において均等化されて流れ込むため、乱流の発生を極めて抑制することができる。
この特徴では、分離槽の内面に2枚の誘導板を設けるという簡素な構造により、誘導流路を形成することができる。また、従来の沈砂分離装置を改良して使用することもできる。
この誘導板により、流入部から流入した被処理水の上下方向への拡散を抑制することができる。また、誘導板の高さが、旋回方向に沿って小さくなっているため、誘導流路と同様の作用があり、旋回中心側に拡散する流量を旋回方向において均等化することができる。
2以上の流入部を設けることにより、流入部あたりの被処理水の流入量が分散されるため、各流入部による被処理水の流入量を小さくすることができる。そのため、被処理水の流入が穏やかになり、被処理水の旋回中心側に拡散する流量を均等化することができる。
沈砂排出部に向けて傾斜した傾斜面を有することにより、処理水と分離した沈砂を沈砂排出部に収集することができる。また、傾斜面において、処理水の上昇速度を沈砂の沈降速度をより低くすることにより、傾斜面を沈降する沈砂が処理水と共に排出されるのを防止できる。
本願発明の沈砂分離装置では、処理水は沈砂と分離した後、旋回流の中心から上昇し、堰を超えて越流水として処理水排出部に回収されている。このとき、下水等の被処理水に含まれた毛髪等の異物が処理水と共に処理水排出部から流出し、これらの異物が堰に引っかかるという課題がある。
この課題に対して、処理水を排出する処理水排出部を被処理水の旋回流の略中心に設けることにより、旋回流の外周に設けた場合より堰の長さが短くなるため、堰の長さあたりの越流水の流量が増す、即ち、越流高さが増して異物が引っかかり難くなるという作用効果がある。
本発明の沈砂を含有する被処理水とは、砂等の粒子と液体が混合された粒子分散液であり、分散媒である液体より粒子の比重が高いものであればよい。具体的には、下水処理設備等の水処理施設において、沈砂池の底に沈殿した沈砂を揚水して得られる沈砂含有水等が挙げられる。
本発明の均等化手段とは、旋回流の旋回方向に向けて被処理水を流入した際に、旋回流の旋回中心側への被処理水の拡散量を、旋回流の周方向において均等にするための構成である。
その具体的手段としては、誘導流路や誘導板を設けて流入部より流入した被処理水の上下方向への拡散を抑制しつつ、誘導流路の断面積又は誘導板の高さを徐々に小さくすることにより、旋回中心側への被処理水の拡散量を均等化することができる。
また、流入部を複数設置して、流入部一つあたりの被処理水の流量を低下させることにより旋回中心側への被処理水の拡散量を均等化することができる。
図1〜3は、本発明の第1の実施態様の沈砂分離装置10を示す概略説明図である。
図1に図示したように、本発明の第1の実施態様の沈砂分離装置10は、内部に被処理水WSの旋回流RFを形成する分離槽20、分離槽20に被処理水WSを導入するための流入部40、流入部40より導入された被処理水WSを旋回流RFの中心側へ均等に拡散させるための誘導流路60、被処理水WSから分離した処理水Wを排出するための処理水排出部50、被処理水WSから分離した沈砂Sを排出するための沈砂排出部30を備えている。
(分離槽)
本発明の第1の実施態様の分離槽20は、円筒体の下部に逆さ截頭円錐体の底面を備えた形状であり、底面に傾斜面201が形成されている。
分離槽の形状は、その内部に被処理水WSの旋回流RFが形成される形状であればよく、円筒体だけでなく、楕円や多角形の筒体でもよい。旋回流が良好に形成されるという観点から、円筒体であることが好ましい。
また、底面の形状は、上部の筒体の形状に合わせて逆さ截頭円錐体、逆さ截頭楕円錐体、逆さ截頭多角錐体等の逆さ截頭錐体でも、水平面や、斜平面でもよい。これらの錐体については、頂点が重心から外れた斜錐体でもよい。沈砂を沈降させて収集できることから、分離槽の底面は沈砂の沈降方向に対して傾斜面を有することが好ましい。さらには、旋回流を良好に形成しつつ沈砂を収集できるという観点から、逆さ截頭円錐体が最も好ましい。
第1の実施態様の誘導流路60は、均等化手段の一態様であり、流入部40より流入した被処理水WSを旋回流の旋回中心側へ徐々に拡散させるための構成である。具体的には、旋回流RFの旋回方向に沿って、分離槽20の外面に誘導溝601が突設された構造である。図2,3に図示したように、この誘導溝601は、溝の深さを徐々に低くすることにより、断面積Aが旋回方向に沿って小さくなっている。
誘導流路60は、流入部40に連結されており、被処理水WSは流入部40から誘導流路60内に流入する。流入部40より流入した被処理水WSは、誘導流路60を通過している間に、旋回中心側に開口した開口部602より旋回中心に向かって拡散される。このとき、誘導流路60の断面積Aが旋回方向に沿って小さくなるように形成されているため、流入部40より流入した被処理水WSは、旋回方向に沿って進むにつれて、開口部602より流入する量が増加する。すなわち、流入部40より流入した被処理水WSは、断面積Aの大きい誘導流路で開口部602から旋回流に向けて拡散する量が抑えられ、誘導流路を通過中、徐々に旋回流に流入する量が増加することにより、流入直後に生じる強い拡散を緩和して、旋回流中に均等に拡散される。
2枚の誘導板を用いた場合には、1枚又は2枚の誘導板の高さを徐々に低くするか、2枚の誘導板の板間距離を徐々に小さくすることにより、誘導流路の断面積Aを旋回方向に沿って小さくすることができる。なお、誘導板の構成については、第2の実施態様において詳述する。
本発明の第1の実施態様の流入部40は、被処理水を旋回流の旋回方向に向けて流入するための構成であり、詳細には、誘導流路60に被処理水WSを流入するように設置する。
流入部の前段には、被処理水を送液するための送液手段、流入量を調整する流量調整手段が設けられている。送液手段としては、送液ポンプ等の送液装置や、流入部より高位に設置した貯留槽により重力落下を用いた送液手段等が挙げられる。流量調整手段としては、送液装置の出力調整手段や、流量調整弁等を使用すればよい。
また、被処理水WSの流入速度を調整することにより、旋回流RFの遠心力を調整することができる。被処理水WSの流入速度とは、単位時間あたりに流入部の断面積を通過する被処理水WSの流入量である。流入速度は、流入部の流量を調整することにより調整することができる。また、流入部の断面積を調整してもよい。
本発明の第1の実施態様の沈砂排出部30は、被処理水WSから分離された沈砂Sを排出するための構成であり、分離槽20の底部に設けられている。なお、沈砂Sは、被処理水WSから処理水Wが取り除かれた後の濃縮された状態として排出される。
第1の実施態様の分離槽20のように、底面に傾斜面を有する場合には、収集された沈砂Sを排出しやすいように沈砂排出部を底面の最低位の位置に設置することが好ましい。また、分離槽の底面を水平面とした場合には、分離槽の内周面に沿って沈降する沈砂Sを排出できるように、沈砂排出部を分離槽の内周面と接する位置に設置することが好ましい。
被処理水WSの流入量及び沈砂Sの排出量は、分離槽の形状や大きさにより適宜決定される。例えば、第1の実施態様のように円筒体の分離槽において、分離槽の直径が1800mmに対して、被処理水WSの流入量は、5m3/分未満であり、沈砂Sの含有率は、約10%であることが好ましい。
本発明の第1の実施態様の処理水排出部50は、被処理水WSから分離された処理水Wを排出するための構成である。第1の実施態様の処理水排出部50は、分離槽20の中心に立設された円筒体と、円筒体の上部に逆さ截頭円錐体と、更にその上部に円筒体の堰501を備えた形状である。
処理水Wは、旋回流の中心付近において上昇流UFとして分離槽20の上部に流れ込み、堰501を超えて円筒体の内部を通って排出される。
図4〜6は、本発明の第2の実施態様の沈砂分離装置11を示す概略説明図である。第2の実施態様は、均等化手段として、上側誘導板611と下側誘導板612と分離槽20の内周面からなる誘導流路61を備えた沈砂分離装置である。
詳しくは、分離槽20の接線方向から被処理水WSを導入する断面矩形状の流入部41と、流入部41の上面及び下面と連結された上側誘導板611及び下側誘導板612を有しており、図5、6に示すように、これらの誘導板の高さが旋回方向に向かって徐々に小さくなるように形成されている。
なお、その他の構成については、第1の実施態様と同様である。
第2の実施態様の沈砂分離装置11では、分離槽20に2枚の誘導板を設けることにより、簡易的に誘導流路を設けることができる。
誘導流路の断面積Aを旋回方向に向かって徐々に小さくする手段としては、上側誘導板611又は下側誘導板612の高さを徐々に小さくする他、これらの誘導板の板間距離を徐々に小さくしてもよい。なお、誘導板の高さ、板間距離については、図6(B)に図示した。
図7〜9は、本発明の第3の実施態様の沈砂分離装置12を示す概略説明図である。第3の実施態様は、均等化手段として、複数の流入部を備えた沈砂分離装置である。
詳しくは、分離槽20の接線方向から被処理水WSを導入する流入部42A及び42Bを有し、これらの流入部42A及び42Bは、等距離間隔となるように分離槽20の対向する位置に設置されている。
その他の構成については、第1の実施態様と同様である。
設置位置により均等化するほか、各流入部の流量等を調整して均等化してもよい。
図10は、本発明の第4の実施態様の沈砂分離装置13を示す概略説明図である。第4の実施態様は、均等化手段として、1枚の誘導板を備えた沈砂分離装置である。
詳しくは、分離槽20の接線方向から被処理水WSを導入する断面矩形状の流入部41と、流入部41の下面と連結された下側誘導板612を有しており、下側誘導板612の高さが旋回方向に向かって徐々に小さくなるように形成されている。
その他の構成については、第1の実施態様と同様である。
また、1枚の誘導板は、流入部の流入直後の被処理水WS拡散を制限するように設置すれば、分離槽20の内部のどの位置に設置してもよい。旋回流の形成の観点から、流入部は分離槽の接線方向から被処理水WSを流入させることが好ましいため、1枚の誘導板も、それに合わせて分離槽の内面に設置することが好ましい。
Claims (8)
- 沈砂を含有する被処理水を、沈砂と処理水に分離する沈砂分離装置において、
内部に前記被処理水の旋回流が形成され、前記旋回流により前記被処理水を沈砂と処理水に分離する分離槽と、
前記分離槽から沈砂を排出する沈砂排出部と、
前記被処理水を前記旋回流の旋回方向に向けて流入する流入部と、
前記流入部より流入した被処理水の前記旋回流の旋回中心側へ拡散する流量を均等化する均等化手段と、を備えたことを特徴とする沈砂分離装置。 - 沈砂を含有する被処理水を、沈砂と処理水に分離する沈砂分離装置において、
内部に前記被処理水の旋回流が形成され、前記旋回流により前記被処理水を沈砂と処理水に分離する分離槽と、
前記分離槽から沈砂を排出する沈砂排出部と、
前記被処理水を前記旋回流の旋回方向に向けて流入する流入部と、
前記流入部から流入した被処理水を前記旋回流の旋回方向へ誘導する誘導流路と、を備え、
前記誘導流路は、少なくとも旋回中心側の一部が開放された開口部を有しており、
前記誘導流路の断面積は、前記旋回流の旋回方向に沿って小さくなることを特徴とする沈砂分離装置。 - 前記誘導流路は、前記被処理水の旋回流の旋回方向に沿って前記分離槽の外面に突設した誘導溝により形成されていることを特徴とする請求項2に記載の沈砂分離装置。
- 前記誘導流路は、前記被処理水の旋回流の旋回方向に沿って前記分離槽の内面に突設した2枚の誘導板、及び、前記分離槽の内面により形成されていることを特徴とする請求項2に記載の沈砂分離装置。
- 沈砂を含有する被処理水を、沈砂と処理水に分離する沈砂分離装置において、
内部に前記被処理水の旋回流が形成され、前記旋回流により前記被処理水を沈砂と処理水に分離する分離槽と、
前記分離槽から沈砂を排出する沈砂排出部と、
前記被処理水を前記旋回流の旋回方向に向けて流入する流入部と、
前記流入部から流入した被処理水を前記旋回流の旋回方向へ誘導する少なくとも1枚の誘導板と、を備え
前記誘導板は、前記分離槽の内部に、前記被処理水の旋回流の旋回方向に沿って略水平に設置され、
前記誘導板の高さは、前記旋回流の旋回方向に沿って小さくなることことを特徴とする沈砂分離装置。 - 沈砂を含有する被処理水を、沈砂と処理水に分離する沈砂分離装置において、
内部に前記被処理水の旋回流が形成され、前記旋回流により前記被処理水を沈砂と処理水に分離する分離槽と、
前記分離槽から沈砂を排出する沈砂排出部と、
前記被処理水を前記旋回流の旋回方向に向けて流入する2以上の流入部と、を備えていることを特徴とする沈砂分離装置。 - 前記沈砂排出部に向けて傾斜した傾斜面を有し、
前記傾斜面における沈砂の沈降速度より処理水の上昇速度が低いことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の沈砂分離装置。 - 前記被処理水の旋回流の略中心に処理水を排出する処理水排出部を備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の沈砂分離装置。
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