JP3881877B2 - 分離沈殿槽及びそれを用いた浄化システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業排水、生活排水等の各種排水、河川、湖沼、海水の汚泥といった各種汚物（以下「汚水」という）を浄化するための分離沈殿槽及びそれを用いた浄化システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
汚水を浄化するには、汚水中に含まれる固形物を沈殿させることが必要である。従来は沈殿槽に汚水を溜めて一定時間放置して、上澄みと沈殿物とに分離させた後で、ポンプにより上澄みを汲み上げ、堆積した沈殿物を別途除去するのが一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の沈殿槽では沈殿物を除去する際に、一定時間沈殿槽内に放置する必要があったため、連続して上澄み液を汲み取ることができず、また、溜まった沈殿物を除去するための作業が別に必要であったため、汚水の迅速な処理が困難であった。また、処理速度を上げるためには底面積の広い（容積の大きい）沈殿槽が必要であり、その建設費、設備費などがコスト高となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は汚水を連続的に処理することができる分離沈殿槽とそれを用いた浄化システムを提供することにある。
【０００５】
本件出願の第１の分離沈殿槽は、汚水が供給される分離沈殿槽本体１と、その内側の底部２から上向きに立ち上げた外パイプ３と、外パイプ３の内部に縦向きに設置された内パイプ４とを有し、外パイプ３の下部には分離沈殿槽本体１の下部に沈殿した汚物が流入する入口５が設けられ、内パイプ４の上部には入口５から流入して外パイプ３内を上昇した汚物が流れ込む流入口６が形成され、内パイプ４の下部７は分離沈殿槽本体１の下部から外に導出されて、流入口６から流入した汚物が分離沈殿槽本体１の外部に排出されるようにしたものである。
【０００６】
本件出願の第２の分離沈殿槽は、前記分離沈殿槽において、内パイプ４の流入口６の位置を上下に調節可能としたものである。
【０００７】
本件出願の第１の浄化システムは、前記いずれかの分離沈殿槽の前段に、汚水とバイオ液とを混合するバイオ液混合槽９が設置され、バイオ液混合槽９でバイオ液が混合された汚水が前記分離沈殿槽８へ供給されて、当該分離沈殿槽８で分離沈殿処理されるものである。
【０００８】
本件出願の第２の浄化システムは、前記浄化システムにおいて、縦長なバイオ液混合槽９内に螺旋状の混合具１０が縦向きに配置され、その混合具１０の上部から汚水及びバイオ液を供給し、混合具１０の下部からエアーを供給するものである。
【０００９】
本件出願の第３の浄化システムは、前記いずれかの浄化システムが多段に接続されたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（分離沈殿槽の実施形態）
本発明の分離沈殿槽の第１の実施形態を図１に基づいて説明する。この分離沈殿槽８は、分離沈殿槽本体１と、同本体１の底部２の中心に立設された外パイプ３と、同外パイプ３の内側に立設された内パイプ４とを備えている。分離沈殿槽本体１に供給された汚水中の汚物は同本体１の底部２に沈殿し、沈殿物は汚水と共に外パイプ３内に流入し、外パイプ３内に流入した汚水及び沈殿物は内パイプ４内に流入し、内パイプ４内に流入した汚水及び沈殿物は同パイプ４を通って分離沈殿槽本体１から排出されるようにしてある。他方、分離沈殿槽本体１内の汚水の上澄みは、同本体１の上部に設けられた排水口１２からオーバーフローして外部に排出されるようにしてある。以上によって、分離沈殿槽本体１内に供給された汚水が沈殿物と上澄みとに分離される。
【００１１】
前記分離沈殿槽本体１は、その底部２が中心に向けてすり鉢状に窪んでおり、汚水供給口２１から供給された汚水中の汚物（固形物）は該底部２に沈殿して堆積する。ここで、前記汚水供給口２１の位置が低すぎると、供給された汚水の勢いによって底部２に堆積している沈殿物が舞い上がってしまう。一方、汚水供給口２１の位置が高すぎると、供給された汚水がそのまま排出口１２から排出されてしまう。従って、以上の観点を考慮した上で汚水供給口２１の位置を決定することが望ましく、本実施形態では、分離沈殿槽本体１の高さ方向ほぼ中間位置に汚水供給口２１を設けてある。分離沈殿槽本体１の素材は特に限定されないが、腐食や錆びに強い素材が望ましく、例えばステンレス、ＦＲＰ、ＲＣ等が適する。分離沈殿槽本体１の底面形状は円形が好ましいが、方形や他の形状であっても良い。分離沈殿槽本体１の上部には排気弁３６を介して排気管２０が接続されており、分離沈殿槽本体１内で発生したガスを外部へ排出することができる。排気量は排気弁３６により調節可能としている。
【００１２】
前記外パイプ３の下部には入口５が形成されており、分離沈殿槽本体１の底部２に堆積した沈殿物は汚水の水圧によって該入口５から外パイプ３内に送り込まれる。図１には外パイプ３の下部側面に穴を設けて入口５とした場合が図示されているが、外パイプ３を分離沈殿槽本体１の底部２から少し浮かせて設置することにより生じた、底部２と外パイプ３の下端との隙間を入口５とすることもできる。尚、外パイプ３の上端が開口している場合には、開口部からの汚水の流入を防止すべく、汚水の水面位置よりも外パイプ３の上端位置を高くしておく必要がある。もっとも、この条件さえ満たせば、外パイプ３の上端を分離沈殿槽本体１の天井面まで立ち上げても、図１に示すように天井面の手前までしか立ち上げなくても良い。
【００１３】
前記内パイプ４は分離沈殿槽本体１を貫通しており、上部には流入口６が形成されている。前記のようにして外パイプ３内に送り込まれた汚水及び沈殿物は汚水の水圧によって外パイプ３内を上昇し、前記流入口６から内パイプ４内に流入し、内パイプ４を通って分離沈殿槽本体１の外に排出される。このように汚水及び沈殿物を汚水の水圧によって内パイプ４内に流入させるためには、前記流入口６の位置が分離沈殿槽本体１内の汚水の水位よりも低くいことが必要である。図１には、内パイプ４の上端開口部をそのまま流入口６とした場合が図示されているが、内パイプ４の上部側面に穴を開設し、それを流入口６としても良い。何れの場合にも、含まれる沈殿物の比重が異なる汚水を同一の分離沈殿槽８で処理するためには、流入口６の位置を上下に調節可能とするのが望ましい。例えば比重の小さな沈殿物を含む汚水を処理する場合には、外パイプ内３に送り込まれた沈殿物が汚水の流れに乗って容易に入口５から流入口６までたどりつく。従って、沈殿物を吸い込む力（分離沈殿槽本体１内の汚水の水位と内パイプ４の流入口６との高さの違いに基づく水圧による）はあまり必要無く、流入口６の位置を高目に調節する。逆に比重の大きな沈殿物を含む汚水を処理する場合には、沈殿物を吸い込む力としてより大きな力が必要となるので、より大きな水圧を得るために内パイプ４の流入口６の位置を低めに調節する。
【００１４】
内パイプ４には排出制御機構１９が設けられており、汚水及び沈殿物の排出量を制御可能としてある。この排出制御機構１９は、分離沈殿槽本体１内に設置された沈殿物センサー１７と、内パイプに設置された自動弁１８（電磁弁）と、沈殿物センサー１７の検出結果に基づいて自動弁１８を開閉する制御部とか構成されている。この排出制御機構１９では、沈殿物センサー１７が沈殿物を検知すると（沈殿物が沈殿物センサー１７の設置位置まで堆積すると）、制御部が自動弁１８を一定時間開いて汚水及び沈殿物を排出し、沈殿物の堆積量を常時一定量以下に維持する。尚、２つの沈殿物センサー１７を上下に配置し、上方のセンサーが沈殿物を検知したら自動弁１８を開き、上下のセンサーが共に沈殿物を検知しなくなったら自動弁１８を閉じるようにしても良い。
【００１５】
内パイプ４には前記自動弁１８を迂回する迂回パイプ２２が接続され、その迂回パイプ２２の途中には排出用手動弁１６が設置されている。従って、何らかの原因で自動弁１８が作動しなくなった場合でも、排出用手動弁１６を開閉して沈殿物を排出することが可能である。もっとも、自動弁１８が正常に作動している場合でも、排出用手動弁１６を開閉して沈殿物の堆積量を任意に調整することができる。
【００１６】
前記分離沈殿槽本体１の底部２には外パイプ３よりも周縁側に掃除用管１４が接続されている。この掃除用管１４は前記迂回パイプ２２に接続されており、迂回パイプ２２との接続点よりも手前（分離沈殿槽本体１側）には掃除用手動弁１５が設置されている。従って、装置の保守点検などの際には、掃除用手動弁１５及び排出用手動弁１６を開いて分離沈殿槽８の底部２に溜まった沈殿を排出することができる。
【００１７】
（浄化システムの第１の実施形態）
本発明の浄化システムの第１の実施形態について図２に基づき説明する。この浄化システムは、前記図１に示す分離沈殿槽８の前段に、汚水にバイオ液を混合するためのバイオ液混合槽９を接続したものである。
【００１８】
前記バイオ液混合槽９は、両端が閉塞された円筒状の筐体２３内に螺旋状の管からなる混合具１０を設置したものである。この混合具１０の上端には供給管２４が接続され、下端にはエアー供給管２５が接続されている。供給管２４にはバイオ液を供給するためのバイオ供給管２８が接続されており、供給管２４から汚水及びバイオ液が注入され、エアー供給管２５からエアーが注入される。混合具１０の上部は排気弁３６を介して排気管２０と接続されており、注入されたエアーは該排気管２０へと排気され、その量は排気弁３６により調節可能としてある。ここで、バイオ液とは、汚水中に含まれている有機物、無機物などを分解して無害化するためのバクテリアを含んだ液であり、含まれるバクテリアの作用により有害物質を分解、沈殿、除去、脱色、脱臭することができる。尚、バイオ液には沈殿を促進させるための凝集剤を添加して用いることもできる。凝集剤を添加した場合にはその凝集作用により次段の分離沈殿槽８における沈殿除去の効率を向上させることができる。
【００１９】
混合具１０の上端から同混合具１０内に注入された汚水及びバイオ液は、同混合具１０内を流下する間に混合される。この際、混合具１０の下端から注入され、同混合具１０内を上昇してくるエアーの作用によって両者はさらによく攪拌、混合される。加えて、エアー中の酸素が汚水及びバイオ液に溶け込むため、バイオ液中のバクテリアの働きが活性化する。
【００２０】
以上のようにしてバイオ液と混合された汚水は、中継管２６を介して分離沈殿槽８へ送られ、分離沈殿槽本体１の汚水供給口２１から同本体１内へ供給される。分離沈殿槽８では前記のようにして汚水が沈殿物と上澄みとに分離されるが、この際にバイオ液中のバクテリアの働きによって汚水中の有害物質が分解、沈殿、除去、脱色、脱臭される。その後、分離された沈殿物は汚水と共に内パイプ４を介して図示されていない汚泥沈殿槽へ送られ、上澄みは分離沈殿槽本体１の排水口１２からオーバーフローして外部に排出される。尚、バクテリアによる分解、沈殿、除去、脱色、脱臭は前記混合具１０内においても行われるが、主には分離沈殿槽本体１内において行われる。また、混合具１０内における分解、沈殿、除去等によって発生した沈殿物は、同混合具１０に接続された排出管２７に設置された弁３５を開いて排出させることができる。
【００２１】
前記汚泥沈殿槽は従来からある汎用のものであり、汚水を汚泥沈殿槽内に所定時間放置することにより沈殿と上澄みとに分離することができる。汚泥沈殿槽で発生した沈殿はプレス又は遠心分離機等により脱水され、コンポスト原料、紙の原料、建材などに加工され、その際発生する脱水液は液肥として植物の栽培などに用いられる。
【００２２】
尚、前記バイオ液に含まれるバクテリアは処理の対象となる汚水の種類に応じて任意に選択することができ、また汚水の汚れの程度に応じて添加する量も任意に選択することができる。添加する凝集剤の量も汚水の汚れの程度により任意に選択することができる。
【００２３】
（浄化システムの第２の実施形態）
本発明の浄化システムの第２の実施形態について図３に基づき説明する。この浄化システムは、前記図２に示す浄化システムを３段接続し、１次処理、２次処理、３次処理（最終処理）の３段階の処理によって汚水を浄化するものである。各段の浄化システムの構成及び作用は図２に示す浄化システムのそれと同一である。従って、ここでは該システムの構成及び作用の説明は省略し、該システムによる浄水の工程について説明する。
【００２４】
本実施形態に示す浄化システムでは、まず初段の浄化システム３１Ａのバイオ液混合槽９ａにおいて汚水とバイオ液とが混合され、それが同システム３１Ａの分離沈殿槽８ａへ送られる。分離沈殿槽８ａからオーバーフローした上澄みには再度バイオ液が混合され、その後、中段の浄化システム３１Ｂのバイオ液混合槽９ｂへ送られる。ここで、分離沈殿槽８ａ内の水位よりも分離沈殿槽８ｂ内の水位を低くすることによって、初段の浄化システム３１Ａから次段の同システム３１Ｂへとポンプ等を使うことなく上澄みを送ることができるようにしている。一方、分離沈殿槽８ａから排出された汚水及び沈殿物は汚泥沈殿槽３０へ送られる。
【００２５】
浄化システム３１Ｂのバイオ液混合槽９ｂへ送り込まれた上澄み及びバイオ液は同混合槽９ｂにおいて混合され、該システム３１Ｂの分離沈殿槽８ｂへ送られる。分離沈殿槽８ｂからオーバーフローした上澄みには再度バイオ液が混合され、その後、最終段の浄化システム３１Ｃのバイオ液混合槽９ｃへ送られる。一方、分離沈殿槽８ｂから排出された汚水及び沈殿物は前記汚泥沈殿槽３０へ送られる。
【００２６】
浄化システム３１Ｃのバイオ液混合槽９ｃへ送り込まれた上澄み及びバイオ液は同混合槽９ｃにおいて混合される。この混合槽９ｃには前記汚泥沈殿槽３０において得られた上澄みも同時に送り込まれて混合される。その後、これら混合された上澄み及びバイオ液は該システム３１Ｃの分離沈殿槽８ｃへ送られる。分離沈殿槽８ｃから排出された汚水及び沈殿物は、前記汚泥沈殿槽３０における沈殿物と同様にプレス、又は遠心分離機等により脱水され、コンポスト原料、紙の原料、建材などに加工され、その際発生する脱水液は液肥として植物の栽培などに用いられる。分離沈殿槽８ｃからオーバーフローした上澄みは、有害物質が分解され、十分に浄化されている。この浄水には、バイオ液に含まれるバクテリアが生きているので、必要に応じてその一部を再びバイオ混合槽９ａ、９ｂへ戻して再利用することもできる。この場、バイオ混合槽９ａ、９ｂで混合するバイオ液の量を３０〜４０％削減することができる。
【００２７】
尚、図３に示す浄化システムでは汚泥沈殿槽３０の上澄みを最終段の浄化システム３１Ｃへ導入する構成としているが、前段の浄化システム３１Ａや３１Ｂに導入するような構成であっても良い。
【００２８】
（浄化システムのその他の実施形態）
図３には３つの浄化システムを接続した浄化システムの構成が表されているが、２つの浄化システムを接続した浄化システムであっても、４つ以上の浄化システムを接続した浄化システムであっても良い。その場合にも、分離沈殿槽８の水位がそれよりも前段の同システムの分離沈殿槽８の水位よりも低くなるように各システムの分離沈殿槽８の高さを設定するのが好ましい。
【００２９】
【発明の効果】
本件出願の第１の分離沈殿槽は、分離沈殿槽の底部に溜まった沈殿物を外パイプの入口から流入させ、外パイプ内を上昇させて内パイプ上部の流入口より流れ込ませて分離沈殿槽本体の外に排出するので次のような効果を有する。
（１）汚水を沈殿槽内に一定時間放置する必要がなく、沈殿槽における一連の分離作業を連続処理により行うことが可能であり、汚水を迅速に処理することができる。
（２）沈殿槽に溜まった沈殿物を除去する作業が不要であるため作業の効率化が図られ、汚水を迅速に処理することができる。
（３）汚水の供給から、上澄み及び沈殿物の排出までの一連の作業を自動制御にて実施可能であり、同作業を行う際に必要なコストを削減することができる。
【００３０】
本件出願の第２の分離沈殿槽は、内パイプ上端を上下に調整可能としているので、前述の効果に加えて、単一の分離沈殿槽により比重の異なった沈殿物を含む汚水を処理することができるという効果を有する。
【００３１】
本件出願の第１の浄化システムは、分離沈殿槽の前段にバイオ混合槽を設置して、そのバイオ混合槽内にて汚水をバイオ液とを混合した混合液を沈殿槽へ導入するので次のような効果を有する
（１）バイオ液に含まれるバクテリアにより汚水中の有害物質を分解することができる。
（２）従来必要であった大きな沈殿槽が不要であるため、従来の汚水処理システムに比べて設置面積を１／２〜１／１０にまで削減できるため、土地の有効利用を図ることができ、また建設費や設備費を抑えることができる。
【００３２】
本件出願の第２の浄化システムは、前記混合具の下部からエアーを供給するので、前記第１の浄化システムの効果に加えて、次のような効果を有する。
（１）エアー中に含まれる酸素を十分に混合液中に溶け込ませることができるため好気性のバクテリアの働きを促進することができ、迅速に汚水を処理することができる。
（２）汚水とバイオ液とを十分に混ぜ合せることができるようになり、バイオ液中のバクテリアによる汚水中に含まれる有害物質の分解を容易とし、汚水を迅速に処理することができる。
【００３３】
本件出願の第３の浄化システムは、前記の浄化システムを多段に接続しているので、一度に処理できる汚水の量を増大することができるとともに、より汚水処理の程度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分離沈殿槽の一例を示す説明図。
【図２】本発明の浄化システムの一例を示す説明図。
【図３】本発明の浄化システムの他の一例を示す説明図。
【符号の説明】
１ 分離沈殿槽本体
２ 底部
３ 外パイプ
４ 内パイプ
５ 入口
６ 流入口
７ 内パイプの下部
８ 分離沈殿槽
９ バイオ混合槽
１０ 混合具

Claims (5)

1. 汚水が供給される分離沈殿槽本体（１）と、その内側の底部（２）から上向きに立ち上げた外パイプ（３）と、外パイプ（３）の内部に縦向きに設置された内パイプ（４）とを有し、外パイプ（３）の下部には分離沈殿槽本体（１）の下部に沈殿した汚物が流入する入口（５）が設けられ、内パイプ（４）の上部には入口（５）から流入して外パイプ（３）内を上昇した汚物が流れ込む流入口（６）が形成され、内パイプ（４）の下部（７）は分離沈殿槽本体（１）の下部から外に導出されて、流入口（６）から流入した汚物が分離沈殿槽本体（１）の外部に排出されるようにしたことを特徴とする分離沈殿槽。
2. 請求項１記載の分離沈殿槽において、内パイプ（４）の流入口（６）の位置を上下に調節可能であることを特徴とする分離沈殿槽。
3. 請求項１又は請求項２記載の分離沈殿槽（８）の前段に、汚水とバイオ液とを混合するバイオ液混合槽（９）が設置され、バイオ液混合槽（９）でバイオ液が混合された汚水が前記分離沈殿槽（８）へ供給されて、当該分離沈殿槽（８）で分離沈殿処理されることを特徴とする浄化システム。
4. 請求項３記載の浄化システムにおいて、縦長なバイオ液混合槽（９）内に螺旋状の混合具（１０）が縦向きに配置され、その混合具（１０）の上部から汚水及びバイオ液を供給し、混合具（１０）の下部にからエアーを供給することを特徴とする浄化システム。
5. 請求項３又は請求項４記載の浄化システムが、多段に接続されたことを特徴とする浄化システム。

Images