JP2019155282A

JP2019155282A - 固液分離装置

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Publication number: JP2019155282A
Application number: JP2018046078A
Authority: JP
Inventors: 昌文三井; Akifumi Mitsui; 正彬出納; Masaaki Deno
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-13
Also published as: JP7052184B2

Abstract

【課題】本発明の課題は、排水中の固形物を捕捉する固液分離装置において、スラッジブランケット内のフロック成長ゾーン界面を適正な位置に維持し、処理水の水質を良好に保つことのできる固液分離装置を提供することである。【解決手段】上記課題を解決するために、被処理水中の固形物を固液分離する固液分離装置であって、被処理水導入部と、被処理水中の固形物を捕捉しフロックとして成長させるフロック成長ゾーンを有するスラッジブランケット部と、スラッジブランケット部から流出したフロックをスラッジブランケット部と分離した所で濃縮する濃縮部を備え、スラッジブランケット部の状態に応じて濃縮部で濃縮したフロックをスラッジブランケット部に返送する返送手段を有する固液分離装置を提供する。これにより、スラッジブランケット内のフロック成長ゾーン界面を適正な位置に維持し、処理水の水質を良好に保つことが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、固液分離装置に関するものである。

一般に、排水処理の手段の一つとして、排水中の固形物などの不純物を除去する固液分離処理が行われている。
このような固液分離処理としては、排水に対して凝集剤を添加することで不純物である有機物や懸濁物質等を凝集沈殿させて分離する凝集沈殿を行う固液分離装置を用いた処理が挙げられる。例えば、被処理水を受け入れる内筒が沈殿槽内に配設されているフロックゾーン型（「スラッジブランケット型」や「フロックブランケット型」と呼ばれることもある）の凝集沈殿槽を備える固液分離装置が知られている。

このようなスラッジブランケット型凝集沈殿槽を備える固液分離装置において、ディストリビュータによりスラッジブランケット内に原水を均一に分散供給し、スラッジブランケット内でフロックの生成及び成長を促進させ、フロック成長ゾーンを形成することが知られている。一方、フロック成長ゾーンによる濾過作用により、処理水側に微細フロックをリークすることなく処理を行うためには、フロック成長ゾーンの界面をディストリビュータの上方に形成する必要がある。
特許文献１には、ディストリビュータ（原水供給部材）と集泥部材を一体的に回転可能に設けたスラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置が記載されている。また、特許文献１には、ディストリビュータと集泥部材を一体化して凝集沈殿槽の底部側に設けることで、ディストリビュータの設置位置を低くし、原水の濾過作用に必要なフロック成長ゾーン（汚泥ゾーン）を低く形成することができることが記載されている。また、その結果、凝集沈殿槽自体の高さを低くすることができ、装置の小型化を図ることができることも記載されている。

特開平１０−２０２００９号公報

特許文献１に記載された凝集沈殿処理装置では、ディストリビュータを集泥部材と一体化にすることで、そもそものディストリビュータの設置位置を低く設定することにより、フロック成長ゾーンの界面減少に対応するものとなっている。一方、特許文献１に記載された凝集沈殿装置では、装置の運転のＯＮ、ＯＦＦが繰り返されると、ディストリビュータ及びディストリビュータに接続されたセンターカラム内にフロックが沈積した状態となり、ディストリビュータの閉塞が起こるという問題がある。したがって、ディストリビュータの設置位置によらず、処理中のフロック成長ゾーンの界面をディストリビュータの上方に維持可能とすることが求められる。

本発明の課題は、排水中の固形物を捕捉する固液分離装置において、スラッジブランケット内のフロック成長ゾーン界面を適正な位置に維持し、処理水の水質を良好に保つことのできる固液分離装置を提供することである。

本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、スラッジブランケット部を備える固液分離装置において、スラッジブランケット部から流出したフロックをスラッジブランケット部と分離した場所で濃縮する濃縮部を設け、スラッジブランケット部の状態に応じて濃縮部からフロックを返送することで、スラッジブランケット部内のフロック成長ゾーン界面の高さを適切に維持することが可能になることを見出して、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の固液分離装置である。

上記課題を解決するための本発明の固液分離装置は、被処理水中の固形物を固液分離する固液分離装置であって、導入された被処理水中の固形物を捕捉し、フロックとして成長させるフロック成長ゾーンを有するスラッジブランケット部と、スラッジブランケット部から流出したフロックをスラッジブランケット部と分離した所で濃縮する濃縮部を備え、スラッジブランケット部の状態に応じて濃縮部で濃縮したフロックをスラッジブランケット部に返送する返送手段を有するという特徴を有する。

本発明の固液分離装置は、スラッジブランケット部を有する固液分離装置において、スラッジブランケット部から流出したフロックをスラッジブランケット部と分離した所で濃縮する濃縮部を備え、スラッジブランケット部の状態に応じて濃縮部で濃縮したフロックをスラッジブランケット部に返送する返送手段を設ける。これにより、スラッジブランケット部のフロック成長ゾーンの界面を適切な高さに維持することができ、処理水の水質を良好に維持することが可能となる。また、濃縮部をスラッジブランケット部と切り離すことで、濃縮部の濃縮フロックを返送手段によって抜き出す際に、フロック成長ゾーンに影響を与えることがない。これにより、スラッジブランケット部におけるフロック成長ゾーンにおける処理条件に悪影響を及ぼすことなく、処理を行うことが可能となる。

また、本発明の固液分離装置の一実施態様としては、スラッジブランケット部の前段に凝集剤添加手段を有する反応槽を設け、返送手段は、反応槽にフロックを返送するという特徴を有する。
この特徴によれば、濃縮部において濃縮したフロックに再度凝集剤を添加した状態でスラッジブランケット部に返送することが可能となる。濃縮部の濃縮フロックの凝集効果を高めた状態でスラッジブランケット部に返送することで、スラッジブランケット部における処理効果を向上させることが可能となる。

また、本発明の固液分離装置の一実施態様としては、スラッジブランケット部の状態は、スラッジブランケット部のフロックの界面高さに係る情報であるという特徴を有する。
この特徴によれば、安定した処理のために必要なスラッジブランケット部のフロックの界面高さを基準とすることが可能となり、処理水の水質を良好に維持できる。

また、本発明の固液分離装置の一実施態様としては、濃縮部は、スラッジブランケット部内のフロック成長ゾーンで成長したフロックを、フロック成長ゾーンから一方向に下降させる下降流ゾーンと、下降流ゾーンから下降してきたフロックをフロック成長ゾーン通過後の被処理水から分離する分離ゾーンからなるという特徴を有する。
この特徴によれば、スラッジブランケット部から越流したフロックをスムーズに下降させることができ、フロックと被処理水の分離を効率よく行うことが可能となる。

また、本発明の固液分離装置の一実施態様としては、返送手段を制御する制御部を設け、制御部は、スラッジブランケット部のフロックの界面が低下した場合にフロックの返送を開始し、スラッジブランケット部のフロックの界面が所定高さに戻った場合にはフロックの返送を停止することという特徴を有する。
この特徴によれば、スラッジブランケット部のフロックの界面高さを適切な高さに維持することができ、安定した処理を行うことができる。

本発明によると、排水中の固形物を捕捉する固液分離装置において、スラッジブランケット内のフロック成長ゾーン界面を適正な位置に維持し、処理水の水質を良好に保つことのできる固液分離装置を提供することができる。

本発明の第１の実施態様に係る固液分離装置の概略説明図である。本発明の第１の実施態様に係る固液分離装置における凝集沈殿槽の詳細説明図である。本発明の第２の実施態様に係る固液分離装置の概略説明図である。本発明の第３の実施態様に係る固液分離装置の概略説明図である。本発明の第３の実施態様に係る固液分離装置における凝集沈殿槽の詳細説明図である。

本発明の固液分離装置は、固形物を含む被処理水の処理に利用されるものである。特に、被処理水に凝集剤を添加して、有機物などを凝集沈殿させて分離する凝集沈殿処理に好適に利用されるものである。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る固液分離装置の実施態様を詳細に説明する。
なお、以下の実施態様に記載する固液分離装置については、凝集沈殿装置を例として説明する。ただし、以下の実施態様は、本発明に係る固液分離装置を説明するために例示したものにすぎず、本発明に係る固液分離装置は、凝集沈殿装置に限定されるものではない。

［第１の実施態様］
図１は、本発明の第１の実施態様の固液分離装置１００の概略説明図である。なお、図１における凝集沈殿槽１については、後述する図２において詳細に説明するものとする。
本実施態様に係る固液分離装置１００は、いわゆるスラッジブランケット型と呼ばれる凝集沈殿槽を有している。一般に、スラッジブランケット型凝集沈殿槽は、槽内に上昇水流による凝集フロックの流動層を形成し、その流動槽内に新たに生成したフロックを通過させるものである。このとき、小さなフロックは流動層における大きなフロックに捕捉されて大きくなり、沈降速度が速まる。これにより、スラッジブランケット型凝集沈殿槽へ導入された被処理水は、処理水と汚泥に分離され、それぞれ槽外に排出される。以下、フロックは、凝集フロック、汚泥、固形物と称されることがある。

図１に示すように、本実施態様に係る固液分離装置１００は、凝集沈殿槽１内に、被処理水Ｗを導入する被処理水導入部２と、被処理水Ｗ中の固形物を捕捉し、固形物と処理水Ｗ１に分離するスラッジブランケット部３と、スラッジブランケット部３の上端を越流したフロックを濃縮する濃縮部４と、濃縮部４に濃縮したフロックをスラッジブランケット部３に返送するための返送手段５を備える。なお、スラッジブランケット部３上方には、処理水Ｗ１からなる清澄層Ｃが形成されている。
また、凝集沈殿槽１は、処理水Ｗ１を排出する処理水排出ラインＬ１と濃縮部４で濃縮したフロックを系外に排出する汚泥排出ラインＬ２及びポンプＰを設ける。なお、汚泥排出ラインＬ２には、汚泥を処理するための汚泥処理設備を設けるものとしてもよい。

図２は、本発明の第１の実施態様の固液分離装置１００における凝集沈殿槽１の詳細説明図である
凝集沈殿槽１は、有底円筒状の外筒水槽１１と、この外筒水槽１１より小径でかつ高さも小さい有底円筒状の内筒水槽１２とを備える。図２に示すように、内筒水槽１２は、外筒水槽１１の内側に、外筒水槽１１と同心になるように立設されている。また、内筒水槽１２の底部が外筒水槽１１の底部から上方に所定長離隔しており、二重水槽構造を呈している。また、外筒水槽１１及び内筒水槽１２の軸線Ｌ上には、モーターＭにより回転駆動するセンターシャフト１３が配置されている。センターシャフト１３は、ロータリージョイント１４により内筒水槽１２底部と接続されている。なお、外筒水槽１１、内筒水槽１２は円筒状に限定されず、角筒状であってもよい。

被処理水導入部２は、被処理水Ｗを凝集沈殿槽１内に導入するための導入管２１と、導入管２１から導入された被処理水Ｗを内筒水槽１２内に供給するフィードパイプ２２を備えている。図２に示すように、導入管２１は、外筒水槽１１の側壁を挿通して、槽外部に突き出しており、被処理水Ｗの供給源と接続されている。また、フィードパイプ２２は、導入管２１と通水可能に連結しており、センターシャフト１３の外側にセンターシャフト１３を囲むように設けられている。本実施態様における固液分離装置は、外筒水槽１１、内筒水槽１２、センターシャフト１３、フィードパイプ２２の軸線は全て共通の軸線Ｌになっている。

フィードパイプ２２は、上下方向で上部２２ａと下部２２ｂとに分けられており、上部と下部との間はラビリンス構造等のロータリージョイント２３により接続されている。フィードパイプ２２の上部２２ａ側面に導入管２１が接続されており、フィードパイプ２２の下部２２ｂにはディストリビュータ２４が設けられている。ディストリビュータ２４は内筒水槽１２の下部に配置されるとともに、複数の被処理水吐出口２４ａが形成されている。センターシャフト１３の回転とともにフィードパイプ２２の下部が回転し、このとき、ディストリビュータ２４は被処理水吐出口２４ａを内筒水槽１２の底部側に向けた状態で回転する。なお、フィードパイプ２２の上端部は閉じられていてもよく、上方に向かって開放されていてもよい。

被処理水導入部２から導入される被処理水Ｗは、固形物を含む排水であって、例えば有機性排水に凝集剤を混合したものである。本実施態様においては、有機性排水と凝集剤を混合するために、導入管２１に対して凝集剤を供給する凝集剤供給ラインＬ３を接続するものを図１に例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、後述するように、凝集沈殿槽１の上流側であらかじめ原水Ｗ０に凝集剤を混合することで得られた被処理水Ｗを導入管２１に供給するものとしてもよい。

混合される凝集剤としては、無機凝集剤及び有機高分子凝集剤が挙げられる。凝集剤は、無機凝集剤あるいは有機高分子凝集剤のみを用いるものであってもよく、無機凝集剤と有機高分子凝集剤を併用するものであってもよい。なお、無機凝集剤及び有機高分子凝集剤を併用する場合、無機凝集剤、有機高分子凝集体の順に被処理水Ｗに添加することが好ましい。これにより、安定したフロック形成が可能となる。
凝集剤の具体例としては、例えば、無機凝集剤としては、硫酸バンドやＰＡＣ等のＡｌ系無機凝集剤や、ポリ硫酸鉄等のＦｅ系無機凝集剤が挙げられる。あるいは、ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）_２等のアルカリ又はＨ_２ＳＯ_４、ＨＣｌ等の酸によるｐＨ調整剤や、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ系化合物の添加や、酸化剤・還元剤の添加等により結晶を析出させるものとしてもよい。また、有機高分子凝集剤としては、ポリアミノアルキルメタクリレート、ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム、キトサン、尿素−ホルマリン樹脂等のカチオン性高分子凝集剤、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解物、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリ（２−アクリルアミド）−２−メチルプロパン硫酸塩等のアニオン性高分子凝集剤、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド等のノニオン性高分子凝集剤、アクリルアミドとアミノアルキルメタクリレートとアクリル酸ナトリウムの共重合体等の両性高分子凝集剤が挙げられる。

スラッジブランケット部３は、被処理水導入部から凝集剤を含む被処理水Ｗを導入し、凝集フロックを成長させた後、凝集フロック（固形物）と処理水Ｗ１を分離するものである。
なお、分離された処理水Ｗ１は凝集沈殿槽１上部に設けられた処理水排出ラインＬ１から系外に排出される。また、スラッジブランケット部３の上端から越流した凝集フロックは、後述する濃縮部４に沈降し、凝集沈殿槽１の底部に設けられた汚泥排出ラインＬ２を介して、系外に排出される。

本実施態様におけるスラッジブランケット部３は、図２に示すように、凝集沈殿槽１内の有底円筒状の内筒水槽１２の内側領域を指すものである。スラッジブランケット部３は、フロック成長ゾーンＺ１を有している。フロック成長ゾーンＺ１は、被処理水導入部２により内筒水槽１２内に流入する被処理水Ｗの上昇水流によって凝集フロックの流動層を形成している。

凝集剤を含む被処理水Ｗは内筒水槽１２内の被処理水導入部２のディストリビュータ２４から内筒水槽１２内の下部に一様に噴出され、この噴出する水流の撹拌力、剪断力等により混合されてフロックを形成していく。内筒水槽１２内に形成されたフロックは内筒水槽１２底部に堆積していくが、さらに供給される被処理水Ｗによりフロック成長ゾーンＺ１内に流動層が形成されていく。被処理水Ｗに含まれる小さなフロックは、流動層を上昇する過程で先に生成されたフロックに接触して捕捉されることで、フロックの粒子径が大きく成長する。このように、被処理水Ｗはフロック成長ゾーンＺ１を上昇しながらフロックを成長させる。

ここで、フロックはその比重が水より大きいため、フロック成長ゾーンＺ１の底部に堆積しようとするが、被処理水Ｗの連続供給により上昇する。被処理水Ｗがフロック成長ゾーンＺ１を上昇する過程において、被処理水Ｗ中のフロックは成長してより大きく、かつ重くなるため、一定程度まで成長すると、上昇しなくなる。よって、図２に示すように、内筒水槽１２の上部には、より大きく、かつ重くなったフロックが集まり、被処理水Ｗの上昇流による上昇力とフロックの沈降性（自重）が平衡状態となることで、フロック濃度が不連続に変化する仮想境界層Ｋが形成される。仮想境界層Ｋに集まったフロックの一部は、被処理水Ｗによる流動層により内筒水槽１２の上端縁部から外筒水槽１１側に越流する。

また、図２に示すように、スラッジブランケット部３を通過した処理水は、被処理水Ｗの上昇流によって上昇し、スラッジブランケット部３の上方に、処理水Ｗ１からなる清澄層Ｃが形成される。つまり、清澄層Ｃとスラッジブランケット部３との境界に仮想境界層Ｋが形成されている。清澄層Ｃの処理水Ｗ１は、外筒水槽１１上部に設けられた処理水排出ラインＬ１を介して槽外に排出される。

濃縮部４は、スラッジブランケット部３から流出したフロックを濃縮するためのものである。また、濃縮部４は、スラッジブランケット部３から流出したフロックを下降させる下降流ゾーンＺ２と、下降流ゾーンＺ２から下降してきたフロックをスラッジブランケット部３内のフロック成長ゾーンＺ１を通過した被処理水Ｗから分離する分離ゾーンＺ３からなる。

図２に示すように、下降流ゾーンＺ２は、スラッジブランケット部３から流出したフロックが通過する外筒水槽１１と内筒水槽１２の間の領域を指す。また、分離ゾーンＺ３は、内筒水槽１２底部と外筒水槽１１底部の間の領域を指す。ここで、下降流ゾーンＺ２に流入した凝集フロックは、比重が水よりも大きいため、自然に分離ゾーンＺ３に向けて沈降する。分離ゾーンＺ３に沈降して堆積した凝集フロックは濃縮されて濃縮汚泥になり、外筒水槽１１の底部に設けられた汚泥排出ラインＬ２から排出される。

分離ゾーンＺ３に堆積した濃縮汚泥は、センターシャフト１３の下端に設けられた濃縮汚泥掻き寄せ機４１によって、汚泥排出ラインＬ２が設けられた外筒水槽１１の底面中央に掻き寄せられる。なお、濃縮汚泥掻き寄せ機４１は、センターシャフト１３の回転に伴って回転し、外筒水槽１１の底面中央部に濃縮汚泥を掻き寄せることができる構造であれば、特に限定されない。例えば、図２に示すように、センターシャフト１３に対して垂直に掻き取り部材を設けるもの以外に、センターシャフト１３に対して垂直に交差した支持体に複数の掻き取り部材を設けるものとしてもよく、曲面を有する掻き取り部材を槽上方から見た際にＳ字を形成するようにセンターシャフト１３に設けるものとしてもよい。

返送手段５は、濃縮部４に濃縮されたフロックの一部をスラッジブランケット部３に返送するためのものである。図１に示すように、返送手段５は、汚泥排出ラインＬ２上に設けた分岐ラインＬ４を介して凝集沈殿槽１にフロックを返送するものである。なお、汚泥排出ラインＬ２とは別に独立したラインを設け、返送手段５としてもよいが、装置の部品点数の削減などの観点から、汚泥排出ラインＬ２から分岐させた分岐ラインＬ４を返送手段５とすることが好ましい。

また、返送手段５には、スラッジブランケット部３の状態に応じて返送量を制御するための制御部６を備える。なお、返送量の制御の具体例としては、返送手段５の分岐ラインＬ４上に設けたバルブＢ１の開閉や、汚泥排出ラインＬ２と分岐ラインＬ４のライン切り替えなどが挙げられる。処理に係る全体の処理効率及び全体の処理時間等を考慮すると、一定程度の返送量を確保するために、汚泥排出ラインＬ２からの濃縮汚泥の排出を停止し、返送手段５（分岐ラインＬ４）を介してフロックを返送する制御とすることが特に好ましい。このため、汚泥排出ラインＬ２と分岐ラインＬ４のライン切り替え以外にも、汚泥排出ラインＬ２にもバルブＢ２を設け、分岐ラインＬ４上のバルブＢ１と連動させ、一方が開のとき、他方が閉となるように制御するものとしてもよい。

ここで、スラッジブランケット部３の状態としては、スラッジブランケット部３のフロックの界面高さ、すなわち仮想境界層Ｋの高さに係る情報を用いることが好ましい。これにより、スラッジブランケット部３において安定した処理を可能とする適切なフロック成長ゾーンＺ１の高さに維持するための指標となる。仮想境界層Ｋの高さに係る情報は、内筒水槽１２の容積及び被処理水Ｗの流量から推算するものとしてもよいが、精度の高い情報を得るために、仮想境界層Ｋの高さを計測する界面計６１を設けることが好ましい。

界面計６１による測定結果が所定の値を下回った場合、制御部６により濃縮部４のフロックを分岐ラインＬ４を介して凝集沈殿槽１に返送する。また、界面計６１による測定結果が所定の値を上回った場合、制御部６によりフロックの返送を停止する。
ここで、所定の値としては、仮想境界層Ｋの高さが内筒水槽１２内にあるディストリビュータ２４の上方となる値を閾値として設定することが挙げられる。これにより、スラッジブランケット部３におけるフロック成長ゾーンＺ１の容量が小さくなることがなく、処理水質の悪化を抑制することができる。
また、界面計６１による測定値を経時変化として求め、求めた値が減少傾向にあると認められる場合に制御部６による制御を行うものとしてもよい。これにより、処理の悪化傾向を把握し、仮想境界層Ｋの高さの減少に迅速に対応することが可能となる。

以上のように、本実施態様における固液分離装置１００において、スラッジブランケット部の状態に応じて濃縮部のフロックをスラッジブランケット部に返送する返送手段を設けることにより、スラッジブランケット部での仮想境界層の高さを適切な高さに維持することができる。これにより、処理水の水質を良好に維持することが可能となる。また、本実施態様における固液分離装置１００は、スラッジブランケット部と濃縮部を分離して設置しているため、濃縮部からフロックを引き抜く際にスラッジブランケット部におけるフロック成長ゾーンの流動層へ影響を与えることがない。これにより、スラッジブランケット部における安定した処理を維持することが可能となる。

［第２の実施態様］
図３は、本発明の第２の実施態様の固液分離装置１０１の概略説明図である。
本実施態様に係る固液分離装置１０１は、図３に示すように、第１の実施態様における凝集沈殿槽１の上流側に反応槽７を設け、反応槽７には凝集剤を添加する凝集剤添加手段８を備える。また、本実施態様に係る固液分離装置１０１は、返送手段５′を設ける。返送手段５′は、第１の実施態様における返送手段５によるフロックの返送場所を反応槽７とするものである。
なお、本実施態様における固液分離装置１０１の構成のうち、第１の実施態様の固液分離装置１００の構成と同じものについては、説明を省略する。

反応槽７は、原水Ｗ０を導入するとともに、凝集剤添加手段８により凝集剤を添加するものである。これにより、反応槽７からの処理水を、固形物を含む被処理水Ｗとして、導入管２１を介して凝集沈殿槽１へ供給する。
反応槽７は、１つ又は複数の槽からなるものとし、例えば、図３に示すように、第１反応槽７１、第２反応槽７２の２つの槽を設け、それぞれに凝集剤添加手段８１、８２を設けるものとする。このとき、第１反応槽７１には、凝集剤添加手段８１により無機凝集剤を添加する。一方、第２反応槽７２には、凝集剤添加手段８２により有機高分子凝集剤を添加する。これにより、凝集沈殿槽１に導入する被処理水Ｗ中に安定な凝集フロックを形成することが可能となる。
なお、反応槽７には、撹拌機などの撹拌機構を設けることとしてもよい。これにより、原水と凝集剤の混合効率を高め、凝集効果を向上させることが可能となる。

返送手段５′は、図３に示すように、濃縮部４からのフロックを反応槽７１に返送するものである。その他の構成は、第１の実施態様の返送手段５と同一である。
濃縮部４に濃縮されたフロックは凝集効果が低下している可能性が高いため、返送手段５′によって反応槽７１に返送することにより、再度凝集剤が添加された状態でスラッジブランケット部３に導入することが可能となる。これにより、スラッジブランケット部３に導入される被処理水Ｗ中の凝集剤濃度を下げることなく、処理を継続することが可能となる。

また、返送手段５′を制御する制御部６′を設けるものとしてもよい。なお、制御部６′は、第１の実施態様の制御部６と同一のものを用いてもよく、さらに凝集剤添加手段８による凝集剤の添加量の制御を併せて行うものとしてもよい。例えば、界面計６１による測定結果から、仮想境界層Ｋの高さが減少し、スラッジブランケット部３内のフロックの凝集状態が悪化傾向にあることが認められた場合、フロックの返送と同時に、凝集剤の添加量を増加させるように制御するものとすることができる。なお、凝集剤の添加量を制御する手段は特に限定されない。例えば、凝集剤添加手段８に設けたバルブの開閉を制御するものなどが挙げられる。

［第３の実施態様］
図４は、本発明の第３の実施態様の固液分離装置１０２の概略説明図である。
本実施態様に係る固液分離装置１０２は、図４に示すように、凝集沈殿槽１ａ内に外筒水槽１１ａ及び内筒水槽１２ａを有するものである。なお、内筒水槽１２ａは、第１の実施態様における内筒水槽１２の上端縁部の一部高さを低くしたものである。また、内筒水槽１２ａの外周壁に仕切り板９を設け、下降流ゾーンＺ２を形成するものである。
なお、本実施態様における固液分離装置１０２の構成のうち、第１の実施態様の固液分離装置１００又は第２の実施態様の固液分離装置１０１の構成と同じものについては、説明及び図示を省略する。

図５は、第３の実施態様の固液分離装置１０２における凝集沈殿槽１ａの詳細説明図である。
図５に示すように、本実施態様における固液分離装置１０２は、内筒水槽１２ａの上端縁部の高さを一部低くし、内筒水槽１２ａの外周壁に仕切り板９を設け、下降流ゾーンＺ２を形成する。なお、下降流ゾーンＺ２を形成する内筒水槽１２ａの上端縁部Ｕ１は、仕切り板９で仕切られた隣の内筒水槽１２ａの上端縁部Ｕ２より低く設定され、例えば、１〜１００ｃｍほど低くされている。

仕切り板９は、その外側の端部が外筒水槽１１ａの内周面に連結されるとともに、内側の端部が内筒水槽１２ａの外周面に連結されることで、内筒水槽１２ａを外筒水槽１１ａに連結している。また、仕切り板９は、内筒水槽１２ａの上端から下端まで設けられている。

図４及び図５に示すように、スラッジブランケット部３から流出したフロックは、下降流ゾーンＺ２をスムーズに下降し、分離ゾーンＺ３に運ばれて被処理水Ｗと分離される。また、分離ゾーンＺ３でフロックが分離された被処理水Ｗは、下降流ゾーンＺ２以外の外筒水槽１１と内筒水槽１２の間の領域を上昇し、上昇流ゾーンＺ４を形成する。したがって、本実施態様においては、下降流ゾーンＺ２、分離ゾーンＺ３、上昇流ゾーンＺ４の順に被処理水Ｗの流れが形成される。これにより、下降流ゾーンＺ２ではフロックの沈降がよりスムーズに行われ、かつ上昇流ゾーンＺ４ではフロックが上昇流に乗って上昇することが抑制できるため、処理水Ｗ１をより一層清澄にすることができる。

特に、スラッジブランケット部３内のフロックの沈降性が一時的に急速に悪化して、多量のフロックの越流が起きる場合においても、下降流ゾーンＺ２、分離ゾーンＺ３、上昇流ゾーンＺ４はそれぞれ独立して機能するため、清澄層Ｃへの影響を少なくすることが可能となり、処理水質の悪化を抑制することができる。

なお、内筒水槽１２ａに設ける仕切り板９の数は特に限定されない。例えば、図５に示すように、内筒水槽１２ａに２枚の仕切り板９を設け、内筒水槽１２ａの外周壁の右側半分を下降流ゾーンＺ２とし、左側半分を上昇流ゾーンＺ４とするものに限らず、仕切り板９を３枚以上設け、下降流ゾーンＺ２と上昇流ゾーンＺ４を交互に設けるものとしてもよい。この際、下降流と上昇流に係る被処理水Ｗの流量のバランスをとるため、仕切り板９は偶数枚とし、下降流ゾーンＺ２と上昇流ゾーンＺ４の区画数を同じとすることが好ましい。

また、本実施態様の固液分離装置１０２において、第２の実施態様の固液分離装置１０１における反応槽７及び返送手段５′の構成を用いるものとしてもよい。

なお、上述した実施態様は固液分離装置の一例を示すものである。本発明に係る固液分離装置は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る固液分離装置を変形してもよい。

例えば、本実施態様の固液分離装置は、外筒水槽及び内筒水槽による二重構造式の凝集沈殿槽を用いているが、スラッジブランケット部と濃縮部を独立した構成として備えるものであれば特に限定されない。例えば、凝集沈殿槽内に水平に配置された底板と、底板の外周の端部の一部から上方に向かって突出して延び、凝集沈殿槽周壁に連結された側壁とによって、底板の上方及び側壁の内周側に画成された区画内にフロックの流動層（スラッジブランケット部）を形成させ、一方で、底板の下方及び側壁の外周側に画成された区画を濃縮部とするものとしてもよい。

また、本実施態様の固液分離装置は、被処理水導入部としてフィードパイプを用いているが、被処理水を槽内に導入できるものであれば特に限定されない。本実施態様に示したフィードパイプを設けることなく、導入管が外筒水槽の槽周壁及び内筒水槽の槽周壁を挿通して内筒水槽の内に被処理水を直接導入するものであってもよい。これにより、装置の部品点数を削減することが可能となる。

また、本実施態様の固液分離装置は、スラッジブランケット部の仮想境界層近傍における処理水の水質を測定する水質検知部を設けるものとしてもよい。例えば、水質検知部の測定結果をスラッジブランケット部の状態を判断する指標として用い、スラッジブランケット部内のフロックの凝集状態が悪化傾向にあると判断された場合、返送手段により濃縮部のフロックを凝集沈殿槽に返送して循環させる。これにより、スラッジブランケット部における仮想境界層の高さを調節することに加え、フロックが成長する核としての種晶を供給することができる。種晶を核としてフロックを大きな粒子として成長させることで、凝集沈殿槽における固形物と処理水との固液分離性が向上する。

本発明の固液分離装置は、固形物を含む被処理水の処理に利用されるものである。特に、本発明の固液分離装置は、被処理水に凝集剤を添加して凝集沈殿処理を行う凝集沈殿装置として好適に用いられる。

１００，１０１，１０２固液分離装置、１，１ａ凝集沈殿槽、１１，１１ａ外筒水槽、１２，１２ａ内筒水槽、１３センターシャフト、１４ロータリージョイント、２被処理水導入部、２１導入管、２２フィードパイプ、２２ａ上部、２２ｂ下部、２３ロータリージョイント、２４ディストリビュータ、２４ａ被処理水吐出口、３スラッジブランケット部、４濃縮部、４１濃縮汚泥掻き寄せ機、５，５′ 返送手段、６，６′ 制御部、６１界面計、７，７１，７２反応槽、８，８１，８２凝集剤添加手段、９仕切り板、Ｌ１処理水排出ライン、Ｌ２汚泥排出ライン、Ｌ３凝集剤供給ライン、Ｌ４分岐ライン、Ｃ清澄層、Ｋ仮想境界層、Ｌ軸、Ｍモーター、Ｕ１，Ｕ２上端縁部、Ｗ被処理水、Ｗ０原水、Ｗ１処理水、Ｚ１フロック成長ゾーン、Ｚ２下降流ゾーン、Ｚ３分離ゾーン、Ｚ４上昇流ゾーン

Claims

被処理水中の固形物を固液分離する固液分離装置であって、
導入された前記被処理水中の固形物を捕捉し、フロックとして成長させるフロック成長ゾーンを有するスラッジブランケット部と、
前記スラッジブランケット部から流出したフロックを前記スラッジブランケット部と分離した所で濃縮する濃縮部を備え、
前記スラッジブランケット部の状態に応じて前記濃縮部で濃縮したフロックを前記スラッジブランケット部に返送する返送手段を有することを特徴とする、固液分離装置。
前記スラッジブランケット部の前段に凝集剤添加手段を有する反応槽を設け、
前記返送手段は、前記反応槽にフロックを返送することを特徴とする、請求項１に記載の固液分離装置。
前記スラッジブランケット部の状態は、前記スラッジブランケット部のフロックの界面高さであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の固液分離装置。
前記濃縮部は、前記スラッジブランケット部内の前記フロック成長ゾーンで成長したフロックを、前記フロック成長ゾーンから一方向に下降させる下降流ゾーンと、前記下降流ゾーンから下降してきたフロックを前記フロック成長ゾーン通過後の前記被処理水から分離する分離ゾーンからなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の固液分離装置。
前記返送手段を制御する制御部を設け、
前記制御部は、前記スラッジブランケット部のフロックの界面が低下した場合にフロックの返送を開始し、前記スラッジブランケット部のフロックの界面が所定高さに戻った場合にはフロックの返送を停止することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の固液分離装置。