JP3901390B2 - 凝集沈澱装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原水中の懸濁物質を凝集沈澱により汚泥と処理水とに分離する凝集沈澱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原水中に懸濁している物質（以下、ＳＳ[Suspended Solid] と称することもある。）を沈澱により分離除去する装置が知られている。従来の原水中のＳＳを除去するための凝集沈澱装置として、原水に単に凝集剤を添加して凝集物を沈澱させ、凝集物を汚泥として引き抜くとともに上部から処理水を導出するようにした装置はよく知られている。
【０００３】
このような一般的な凝集沈澱装置では、凝集物の沈澱に長時間を要し、沈澱槽としても極めて大型のものが要求されることから、より効率よく凝集沈澱を行わせるようにした凝集沈澱装置が提案されている。
【０００４】
たとえばフランス特許第１４１１７９２号には、凝集槽において、原水に凝集剤とともに、粒径１０〜２００μｍ程度の粒状物（代表的には、砂）を添加し、凝集槽内を攪拌して、原水中のＳＳを比重の大きい粒状物を含んだ比較的大きなフロックとして凝集させ、沈澱槽において凝集槽から導入された被処理水中のフロックを沈澱させて処理水と分離する凝集沈澱装置が開示されている。沈澱槽から引き抜かれた沈澱フロックは、サイクロン等の分離器により汚泥と粒状物とに分離され、分離された粒状物は凝集槽に戻されて循環使用される。
【０００５】
ところが現実には、凝集槽内における攪拌により、フロックを次の沈澱工程における最適な大きさや比重にまで成長させることが困難で、迅速かつ分離効率のよい沈澱を実現させるだけの状態にすることが困難であった。したがって、現実の運転においては、沈澱槽における水処理の線速度は６〜８ｍ／ｈ程度しか達成できず、より高流速の線速度の達成は困難であるというのが実情であった。
【０００６】
このような実情に対し、特許第２６３４２３０号公報には、凝集槽と沈澱槽との間にさらに攪拌機を備えた中間槽を設けることにより、高流速の線速度での処理を可能とした凝集沈澱装置が開示されている。
【０００７】
この凝集沈澱装置は、たとえば図６に示すように構成されており、原水１０１にたとえば無機凝集剤１０２と高分子凝集剤１０３とともに粒状物としての砂１０４が添加され、凝集槽１０５内で攪拌機１０６で攪拌されつつ原水中のＳＳが凝集され、被処理水が中間槽１０７に導入されて、さらに攪拌機１０８で攪拌されつつ、フロックの成長がより助長されるようになっている。成長した砂含有のフロックを含む被処理水が沈澱槽１０９に導入されるので、フロックはより効率よく迅速に沈澱し、より短時間で処理水１１０と分離できるようになる。沈澱槽１０９の底部に沈澱したフロックは汚泥引抜ポンプ１１１により引き抜かれ、サイクロン等からなる分離器１１２によって汚泥１１３と砂１０４とに分離され、分離された砂１０４が凝集槽１０５に戻されて循環使用されるようになっている。特許第２６３４２３０号公報によると、この凝集沈澱装置により、線速度が３０〜６０ｍ／ｈ、さらには９０ｍ／ｈという高流速での処理が可能になると記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許第２６３４２３０号に提案されている装置においては、凝集槽１０５と沈澱槽１０９の間に攪拌を伴う中間槽１０７を設ける必要があるので、その分、設備費、電力量、設置面積の増大を招くことになっている。
【０００９】
また、上記特許においては、沈澱槽１０９に至るまでに凝集フロックを大きく成長させるために、攪拌機１０６、１０８、とくに中間槽１０７の攪拌機１０８を、一般的な攪拌強度よりも大きなＧ値で攪拌、駆動せねばならず、そのために電力費がかさむという問題もある。
【００１０】
そこで本発明の課題は、上記のような中間槽を設けることなく、沈澱槽における処理の線速度が３０〜１００ｍ／ｈという高速処理を可能とし、かつ、弱い攪拌強度で、つまり少ない攪拌動力で効果的に沈澱に適した大きさのフロックまで凝集させることができる、より安価でしかも設置面積も小さくて済む凝集沈澱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】
上記課題を解決するために、本発明の凝集沈澱装置は、原水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加および攪拌によりフロックとして凝集させる凝集槽と、凝集槽の越流ぜきを通して導入される被処理水中のフロックを沈澱させ処理水とフロックとに分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置において、凝集槽内における攪拌機の攪拌翼と越流ぜきとの間に、水の共廻り係数が０．７以下の緩流凝集ゾーンを形成するとともに、攪拌翼の上方に整流板を設けたことを特徴とするものからなる。ここで、水の共廻り係数＝水の水平方向回転数／攪拌翼回転数である。
【００１２】
また、本発明に係る凝集沈澱装置は、原水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加および攪拌によりフロックとして凝集させる凝集槽と、凝集槽の越流ぜきを通して導入される被処理水中のフロックを沈澱させ処理水とフロックとに分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置において、凝集槽内における攪拌機の攪拌翼と越流ぜきとの間に、上昇流速が３０〜１００ｍ／ｈの緩流凝集ゾーンを形成するとともに、攪拌翼の上方に整流板を設けたことを特徴とするものからなる。
【００１３】
さらに、本発明に係る凝集沈澱装置は、原水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加および攪拌によりフロックとして凝集させる凝集槽と、凝集槽の越流ぜきを通して導入される被処理水中のフロックを沈澱させ処理水とフロックとに分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置において、凝集槽内における攪拌機の攪拌翼と越流ぜきとの間に、水の共廻り係数が０．７以下で、かつ、上昇流速が３０〜１００ｍ／ｈの緩流凝集ゾーンを形成するとともに、攪拌翼の上方に整流板を設けたことを特徴とするものからなる。ここで、水の共廻り係数＝水の水平方向回転数／攪拌翼回転数である。
【００１４】
上記のような緩流凝集ゾーンは、凝集槽内における攪拌翼と越流ぜきとの間において、高さ０．５ｍ以上形成されていることが好ましい。高さ０．５ｍ以上とすることにより、好ましい大きさの凝集フロックがより安定して形成される。
【００１５】
攪拌翼の形状については特に限定しない。一般的にフロック形成に用いられている門型翼でもよいが、プロペラ式またはパドル式の攪拌翼に構成すると、より緩流凝集ゾーンを形成しやすいので、より好ましい。
【００１６】
攪拌翼の回転数も特に限定されず、たとえば３０〜２００ｒｐｍの範囲を採用できる。とくに、上方に緩流凝集ゾーンを形成しつつ、攪拌翼部分における所定の攪拌効果も維持するためには、６０〜１５０ｒｐｍの範囲の回転数がより好ましい。
【００１７】
本発明における緩流凝集ゾーンは、凝集槽内に格別な手段を設けることなく形成可能であるが、攪拌翼の上方に整流板を設けておくと、より形成しやすくなる。したがって、本発明では、前述の如く、緩流凝集ゾーンが形成されるとともに、攪拌翼の上方に整流板が設けられる構成としている。
【００１８】
粒状物としては、代表的には砂を使用することができ、とくに粒径を揃えたものが好ましい。また、凝集剤としては、通常、無機凝集剤と高分子凝集剤を使用することができる。無機凝集剤は、原水中の懸濁物質を効率よく凝集させることができ、高分子凝集剤は、無機凝集剤によって生成した微細な凝集フロックをさらにポリマーを絡めてより大きなフロックへと成長させる。この成長したフロック内に、比重の大きい砂等からなる粒状物が混在し、全体として比重（密度）の大きい沈澱しやすいフロックが形成されることになる。
【００１９】
また、凝集槽の下部（底部）は、下方に向かって狭まるコーン状に形成されていることが好ましい。このような形状の槽に形成しておけば、攪拌によりフロックとして成長させる際に、凝集槽の底部まで良好に攪拌され、成長したフロックが凝集槽底部に溜まることが抑制され、良好に沈澱槽へと移送される。
【００２０】
沈澱槽に対しては、図６に示した装置と同様に、沈澱されたフロックを引き抜くラインが接続されればよく、該引抜ラインには、引き抜かれたフロックを汚泥と凝集槽に循環される粒状物とに分離する手段（たとえば、サイクロン）が設けられればよい。
【００２１】
上記のような本発明に係る凝集沈澱装置においては、凝集槽における攪拌翼部分では、強制的な攪拌により無機凝集剤や高分子凝集剤による凝集、さらには砂等の粒状物を含有する凝集が促進されるが、攪拌による駆動力が直接的に伝達される部分であることから、破砕作用も同時に発生し、比較的大きなフロックにまで成長させることは難しい。
【００２２】
しかし、攪拌翼の上方で越流ぜきまでの間には、水の共廻り係数が０．７以下の、または／および、上昇流速が３０〜１００ｍ／ｈの緩流凝集ゾーンが、適当な高さ分（たとえば、０．５ｍ以上）形成されており、この緩流凝集ゾーンでは、水流の乱れが少なく、フロック自らの対流が生じるとともに、攪拌は緩やかな状態に抑えられている。そのため、フロック同士が適度に衝突して、フロック同士が互いに吸合されやすく、また、より大きなフロックは微フロックを吸合しやすい。また吸合により比較的大きく成長したフロックは、攪拌力が弱いことから、破壊されにくい。さらに、この緩流凝集ゾーンには、下方の攪拌翼によって押しのけられたフロックが集まってくるから、フロックの濃度が高く、より成長しやすい状態になっている。したがって、結果的にこのような緩流凝集ゾーンを形成することにより、攪拌機自身は弱い攪拌強度でありながら、次の沈澱工程に最適な大きさの凝集フロックが短時間で形成されることになる。沈澱に好適な大きさのフロックが形成される結果、沈澱槽においては３０〜１００ｍ／ｈという高流速の線速度での処理が可能となる。
【００２３】
また、凝集槽内で沈澱に好適なフロックにまで成長されるので、中間槽を設ける必要はなく、装置全体としての設備費も安価になり、設置面積も小さい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る凝集沈澱装置１の、とくに緩流凝集ゾーンの形成に関する基本構成を示している。凝集沈澱装置１は、凝集槽２と、それに隣接配置された沈澱槽３を備えている。凝集槽２には、原水供給ライン４を介して原水５が供給され、本実施態様では、無機凝集剤６と、高分子凝集剤７がライン注入される。無機凝集剤６の注入位置の下流側には、スタティックミキサー等からなるミキサ８が介装されており、注入された凝集剤が原水に良好に混合されるようになっている。ただし、これら凝集剤は、凝集槽２に直接投入することも可能である。
【００２５】
無機凝集剤６としては、たとえばポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄、硫酸第二鉄を使用でき、高分子凝集剤７としては、たとえばノニオン性、アニオン性あるいは両性の高分子凝集剤を用いることができる。アニオン性の高分子凝集剤としては、たとえば、アクリル酸またはその塩の重合物、アクリル酸またはその塩とアクリルアミドとの共重合物、アクリルアミドと２−アクリルアミド−２メチルプロパンスルホン酸塩の共重合物、アクリル酸またはその塩とアクリルアミドと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩の３元共重合物、ポリアクリルアミドの部分加水分解物などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。ノニオン性の高分子凝集剤としては、代表的なものとしてポリアクリルアミドが挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。両性の高分子凝集剤としては、たとえば、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩および４級塩（塩化メチル塩等）等の少なくとも１種のカチオン性単量体と、アクリル酸およびその塩（ナトリウム、カルシウム等の塩類）、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩（ナトリウム、カルシウム等の塩類）等の少なくとも１種のアニオン性単量体の共重合物、あるいは、上記の少なくとも１種のカチオン性単量体および上記の少なくとも１種のアニオン性単量体とアクリルアミド等の少なくとも１種のノニオン性単量体との三元もしくは四元以上の共重合物等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。高分子凝集剤の分子量の範囲は特に限定されないが、５００万〜２０００万の範囲が好ましい。これらの高分子凝集剤は、単独で又は混合物として用いることができる。高分子凝集剤の添加量は、一般的に経済的な観点から０．３〜２ｍｇ／ｌ程度である。
【００２６】
凝集槽２内には、粒状物としての砂９が添加される。凝集槽２には、モータ１０によって駆動される攪拌機１１が設けられており、その攪拌翼１１ａによる攪拌によって原水中の懸濁物質が、無機凝集剤６、高分子凝集剤７、砂９を含むフロックとして凝集される。
【００２７】
この凝集においては、無機凝集剤６が懸濁物質を凝集させて微細なフロックを生成させ、それに高分子凝集剤７が絡まってより大きなフロックに成長させ、成長したフロックには比重の大きい粒状物としての砂９が含有され、全体として比較的大きな、比重の大きい沈澱しやすいフロックに成長する。とくに本発明においては、後述の如く凝集槽２の上部に緩流凝集ゾーンが形成されているので、より沈澱しやすい比較的大きなフロックが安定して形成される。
【００２８】
凝集槽２の下部２ａ（底部）は、下方に向かって狭まるコーン状に形成されており、攪拌翼１１ａの回転に伴って回動する被処理水の回転流の流速が下部２ａにおいて高められるため、凝集槽２の下部２ａへのフロックの沈澱や堆積は適切に防止されている。
【００２９】
成長した凝集フロック１３を含む被処理水は、越流ぜき１２を介して沈澱槽３へと導入される。沈澱槽３では、導入水中のフロックが下方に沈澱され、沈澱されたフロックは上方の処理水１４に対して分離される。沈澱槽３内の上部には、複数の傾斜板１５が並設されており、処理水１４とともにフロックが流出するのを抑制している。
【００３０】
沈澱槽３の底部には、沈澱されたフロックを引き抜くための引抜ライン１６が接続されており、汚泥引抜ポンプ１７によって、沈澱した凝集フロックが引き抜かれる。引き抜かれたフロックは、分離器としてのサイクロン１８に送られ、サイクロン１８内における遠心分離により、汚泥１９と砂９とに分離される。分離された砂９は、再び凝集槽２内に戻されて循環使用される。
【００３１】
本実施態様においては、凝集槽２に、凝集槽２内における汚泥濃度を測定するためのサンプリング装置２０が付設されている。このサンプリング装置２０は、常時設置される装置としてもよく、たとえば移動式、可搬式として、必要なときにのみ濃度を測定できる手段に構成してもよい。このサンプリング装置２０における被処理水のサンプリング位置を変更すれば、とくに上下方向に変更すれば、凝集槽２内の各部におけるフロックの凝集状態の確認が可能である。
【００３２】
凝集槽２内においては、図２に示すように、導入された原水が攪拌機１１の攪拌翼１１ａによって攪拌され、攪拌に伴って前述の如く原水中の懸濁物質が砂９を含むフロックへと成長される。攪拌翼１１ａ近傍から凝集槽２の底部２ａにわたっては、攪拌翼１１ａによる攪拌が強く作用する攪拌ゾーン２１に形成されるが、攪拌翼１１ａと越流ぜき１２との間には、より正確には攪拌翼１１ａよりも少し上方の位置で攪拌翼１１ａによる影響力が弱まった位置と越流ぜき１２との間には、緩流凝集ゾーン２２が形成されている。
【００３３】
この緩流凝集ゾーン２２は、攪拌翼１１ａによる攪拌の強度があるレベル以下になるゾーンであり、次のように規定されたゾーンである。
【００３４】
すなわち、攪拌翼１１ａの回転に伴って凝集槽２内の水も同じ方向に共廻りするが、この共廻りの度合が弱い程攪拌翼１１ａによる影響力は小さいといえるから、本発明では、この共廻りの度合を共廻り係数で表し、該共廻り係数が０．７以下のゾーンを緩流凝集ゾーン２２と規定する。共廻り係数が０．７以下の緩流凝集ゾーン２２では、攪拌翼１１ａによる影響力が小さく抑えられ、成長したフロックの破壊は抑えられる。また、このような乱れの少ない、大きな強制力の作用しない緩流凝集ゾーン２２では、フロック自身の対流が発生し、それによってフロック同士が緩やかに衝突する機会が増し、フロック同士の吸合が促進されて、フロックの成長が促進される。さらに、より大きなフロックは微フロックを吸合しやすくなる。吸合により比較的大きく成長したフロックは、攪拌強度が弱いため破壊されにくく、沈澱に好適な大きさまで成長した凝集フロックが越流ぜき１２を越えて沈澱槽３へと流入することになる。したがって、沈澱槽３では、迅速な沈澱が可能になり、線速度にて３０〜１００ｍ／ｈという高流速での処理が可能になる。しかも、沈澱槽３に導入される被処理水中のフロックは適度に成長しているから、フロックの沈澱状態も良好に維持され、沈澱フロックと分離された処理水の水質も良好に保たれる。
【００３５】
このような凝集プロセスは、凝集槽２において弱い攪拌強度で実現され、凝集槽２内に所定の緩流凝集ゾーン２２を形成しておくだけで、達成される。従来のような中間槽を設けなくてもよいので、設備費が少なく、しかも、設置面積も小さい。また、中間槽の攪拌機も不要で、凝集槽２における攪拌機の攪拌強度も小さくてよいから、攪拌機駆動に要する動力（電力量）も少なくて済む。
【００３６】
本発明においては、緩流凝集ゾーン２２を、凝集槽２内の上部における上昇流速によっても規定できる。すなわち、攪拌翼１１ａと越流ぜき１２との間において、上昇流速が適度に遅いゾーンが形成されていると、そのゾーン内では激しい乱れ（たとえば、上下方向に回るような流れの激しい乱れ）の発生が抑えられるから、凝集フロックの破壊が抑えられる。また、沈澱槽３へと流出する水流にのって、所望の大きさに成長する前のフロックが沈澱槽３側に流出することも抑えられる。そして、この上昇流速をあるレベル以上の流速とすることにより、凝集槽２内における流動もあるレベル以上に確保することができ、それによって、フロック同士の吸合の機会を多く確保してフロックの成長を促進できる。
【００３７】
このような観点から、本発明においては、緩流凝集ゾーン２２を、上昇流速が３０〜１００ｍ／ｈのゾーンに規定している。上昇流速が１００ｍ／ｈを越えると、凝集槽２内の流動が大きくなりすぎ、未だ適当な大きさまでに成長していないフロックが沈澱槽３へと流出するおそれがある。また、上昇流速が３０ｍ／ｈ未満では、流動が小さすぎて、フロックの成長が起こりにくくなる。
【００３８】
さらに本発明においては、緩流凝集ゾーン２２を、共廻り係数が０．７以下で、かつ、上昇流速が３０〜１００ｍ／ｈのゾーンに規定することもできる。このように規定すれば、共廻りの度合いとともに上昇流速の度合いが共に最適な範囲とされるので、より望ましいフロックの成長が可能になる。
【００３９】
形成される緩流凝集ゾーン２２の高さは、該ゾーン内においてフロックを十分な大きさにまで成長させるために、少なくとも０．５ｍ以上とすることが好ましい。上限は特に限定しないが、装置の現実的な全高から自然に決まってくる。
【００４０】
攪拌翼１１ａの形状については、特に限定されないが、一般的によく使用されている門型翼では、上方に形成される緩流凝集ゾーンへの影響が強くなりすぎて緩流凝集ゾーンを形成しにくくなるおそれがある。したがって、凝集槽２内において上部への影響が弱く、かつ、攪拌翼自身の部位では必要な攪拌強度を確保しやすい、プロペラ式やパドル式の攪拌翼が好ましい。図３はプロペラ式の攪拌翼３１の一例を示しており、図４はパドル式の攪拌翼３２の一例を示している。図２に示した装置では、攪拌翼１１ａはこのようなパドル式の攪拌翼に構成されている。攪拌翼は、１段構成としてもよく、２段またはそれ以上の構成としてもよい。凝集槽２の大きさや、形成しようとする緩流凝集ゾーンの高さとの関係で適宜決定すればよい。
【００４１】
本発明においては、前述のような緩流凝集ゾーンをより確実に形成するために、攪拌翼１１ａの上方に整流板を設置することとしている。たとえば図５に示すように、攪拌翼１１ａの少し上方で、かつ、越流ぜき１２に至るまでの間に、複数の棒体（図示例では、断面三角形の棒体）からなる整流板４１を間隔をもって平行に配設し、整流板４１を上方へと流動して通過する水流を整流できるように構成することができる。このような整流板４１を設けることにより、その上方に、より確実に緩流凝集ゾーンを形成することが可能になる。なお、整流板４１の構造については、図示のような複数の棒体の配設構造に限らず、任意の構造を採用できる。
【００４２】
本発明で規定した緩流凝集ゾーンを設けることの効果を確認するために、以下のような実験を行った。
【００４３】
〔実験〕
懸濁物質としてカオリンを原水に添加した人口濁水に、無機凝集剤としてＰＡＣを注入してラインミキシングし、凝集槽に高分子凝集剤としてのポリマーおよび粒状物としての砂を注入し、以下の条件で実験して、処理水の濁度を測定した。（実験は図１および図２に示した装置にて行った。）
【００４４】
凝集槽の攪拌翼により上部の水の共廻り係数は、電磁流速計を用いて凝集槽内の水平方向の流速分布を測定した結果から水の水平方向の回転数を求めて算出した。この水の共廻り係数は攪拌翼から上部に向かって徐々に小さくなるが、攪拌翼より上部で越流ぜきより下部の水の共廻り係数が０．７以下のゾーンの高さを求めて、緩流凝集ゾーンとした。緩流凝集ゾーンの高さの変更は、攪拌翼の位置を変えることによって行った。
【００４５】
・実験機 ： 凝集槽容量 ： ５００リットル
沈澱槽 ： １６７ｍｍ×５００ｍｍ×３０００ｍｍＨ
×６系列（傾斜板付き）ここで沈澱槽が６系列とは、大型の沈澱槽は６セクションに区切り、流量が変化しても、沈澱槽のセクションの数を変えることにより、沈澱槽の線速度ＬＶが６０ｍ／ｈに保たれるように調節した。
【００４６】
・運転条件： 原水流量 ： ５〜３０ｍ3 ／ｈ
カオリン注入量 ： ２０ｍｇ／ｌ
ＰＡＣ注入量 ： ２０ｍｇ／ｌ
ポリマー注入量 ： ０．５ｍｇ／ｌ
（ポリアクリルアミド系アニオン性ポリマー）
攪拌機回転数 ： ８０ｒｐｍ
【００４７】
実験の結果を、各種条件を変更した実験Ｎｏ．１〜１２として表１に示す。緩流凝集ゾーンを設けた結果、中間槽を設けることなく、６０ｍ／ｈの高速処理が可能になった。そして表１に示す実験結果から分かるように、この緩流凝集ゾーンには最適な範囲が存在しており、とくに緩流凝集ゾーンの高さが０．５ｍ以上のときの水質が良かった。また、緩流凝集ゾーンの上昇流速は３０〜１００ｍ／ｈで良好な水質が得られた。さらに、結果として、非常に短い滞留時間で望ましい処理を行うことができた。また、図５に示した整流板を設置すると、より良い水質が得られた。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の凝集沈澱装置によれば、凝集槽内における攪拌機の攪拌翼と越流ぜきとの間に特定の緩流凝集ゾーンを形成することにより、弱い攪拌強度で効率よく沈澱に適したフロックまで凝集させることができ、中間槽を設けることなく、沈澱槽における高速処理が可能になる。装置全体の攪拌強度が小さいので、攪拌に要する動力が少なくて済み、運転費用を低減できるとともに、中間槽を設けなくてよいから、設備費、設置面積の大幅な低減が可能になる。また、適切な大きさのフロックが迅速かつ効率よく形成されるので、凝集沈澱フロックと分離される処理水の水質の向上をはかることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施態様に係る凝集沈澱装置の基本構成を説明するための全体構成図である。
【図２】図１の装置の部分拡大透視斜視図である。
【図３】攪拌翼の一例を示す平面図および側面図である。
【図４】攪拌翼の他の例を示す平面図および側面図である。
【図５】 本発明の一実施態様に係る凝集沈澱装置の整流板の設置例を説明するための部分透視斜視図である。
【図６】従来の凝集沈澱装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１ 凝集沈澱装置
２ 凝集槽
２ａ 凝集槽の底部
３ 沈澱槽
４ 原水供給ライン
５ 原水
６ 無機凝集剤
７ 高分子凝集剤
８ ミキサー
９ 粒状物としての砂
１０ モータ
１１ 攪拌機
１１ａ 攪拌翼
１２ 越流ぜき
１３ 成長したフロック
１４ 処理水
１５ 傾斜板
１６ 引抜ライン
１７ 汚泥引抜ポンプ
１８ 分離器としてのサイクロン
１９ 汚泥
２０ サンプリング装置
２１ 攪拌ゾーン
２２ 緩流凝集ゾーン
３１ プロペラ式の攪拌翼
３２ パドル式の攪拌翼
４１ 整流板
【発明の属する技術分野】
本発明は、原水中の懸濁物質を凝集沈澱により汚泥と処理水とに分離する凝集沈澱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原水中に懸濁している物質（以下、ＳＳ[Suspended Solid] と称することもある。）を沈澱により分離除去する装置が知られている。従来の原水中のＳＳを除去するための凝集沈澱装置として、原水に単に凝集剤を添加して凝集物を沈澱させ、凝集物を汚泥として引き抜くとともに上部から処理水を導出するようにした装置はよく知られている。
【０００３】
このような一般的な凝集沈澱装置では、凝集物の沈澱に長時間を要し、沈澱槽としても極めて大型のものが要求されることから、より効率よく凝集沈澱を行わせるようにした凝集沈澱装置が提案されている。
【０００４】
たとえばフランス特許第１４１１７９２号には、凝集槽において、原水に凝集剤とともに、粒径１０〜２００μｍ程度の粒状物（代表的には、砂）を添加し、凝集槽内を攪拌して、原水中のＳＳを比重の大きい粒状物を含んだ比較的大きなフロックとして凝集させ、沈澱槽において凝集槽から導入された被処理水中のフロックを沈澱させて処理水と分離する凝集沈澱装置が開示されている。沈澱槽から引き抜かれた沈澱フロックは、サイクロン等の分離器により汚泥と粒状物とに分離され、分離された粒状物は凝集槽に戻されて循環使用される。
【０００５】
ところが現実には、凝集槽内における攪拌により、フロックを次の沈澱工程における最適な大きさや比重にまで成長させることが困難で、迅速かつ分離効率のよい沈澱を実現させるだけの状態にすることが困難であった。したがって、現実の運転においては、沈澱槽における水処理の線速度は６〜８ｍ／ｈ程度しか達成できず、より高流速の線速度の達成は困難であるというのが実情であった。
【０００６】
このような実情に対し、特許第２６３４２３０号公報には、凝集槽と沈澱槽との間にさらに攪拌機を備えた中間槽を設けることにより、高流速の線速度での処理を可能とした凝集沈澱装置が開示されている。
【０００７】
この凝集沈澱装置は、たとえば図６に示すように構成されており、原水１０１にたとえば無機凝集剤１０２と高分子凝集剤１０３とともに粒状物としての砂１０４が添加され、凝集槽１０５内で攪拌機１０６で攪拌されつつ原水中のＳＳが凝集され、被処理水が中間槽１０７に導入されて、さらに攪拌機１０８で攪拌されつつ、フロックの成長がより助長されるようになっている。成長した砂含有のフロックを含む被処理水が沈澱槽１０９に導入されるので、フロックはより効率よく迅速に沈澱し、より短時間で処理水１１０と分離できるようになる。沈澱槽１０９の底部に沈澱したフロックは汚泥引抜ポンプ１１１により引き抜かれ、サイクロン等からなる分離器１１２によって汚泥１１３と砂１０４とに分離され、分離された砂１０４が凝集槽１０５に戻されて循環使用されるようになっている。特許第２６３４２３０号公報によると、この凝集沈澱装置により、線速度が３０〜６０ｍ／ｈ、さらには９０ｍ／ｈという高流速での処理が可能になると記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許第２６３４２３０号に提案されている装置においては、凝集槽１０５と沈澱槽１０９の間に攪拌を伴う中間槽１０７を設ける必要があるので、その分、設備費、電力量、設置面積の増大を招くことになっている。
【０００９】
また、上記特許においては、沈澱槽１０９に至るまでに凝集フロックを大きく成長させるために、攪拌機１０６、１０８、とくに中間槽１０７の攪拌機１０８を、一般的な攪拌強度よりも大きなＧ値で攪拌、駆動せねばならず、そのために電力費がかさむという問題もある。
【００１０】
そこで本発明の課題は、上記のような中間槽を設けることなく、沈澱槽における処理の線速度が３０〜１００ｍ／ｈという高速処理を可能とし、かつ、弱い攪拌強度で、つまり少ない攪拌動力で効果的に沈澱に適した大きさのフロックまで凝集させることができる、より安価でしかも設置面積も小さくて済む凝集沈澱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】
上記課題を解決するために、本発明の凝集沈澱装置は、原水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加および攪拌によりフロックとして凝集させる凝集槽と、凝集槽の越流ぜきを通して導入される被処理水中のフロックを沈澱させ処理水とフロックとに分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置において、凝集槽内における攪拌機の攪拌翼と越流ぜきとの間に、水の共廻り係数が０．７以下の緩流凝集ゾーンを形成するとともに、攪拌翼の上方に整流板を設けたことを特徴とするものからなる。ここで、水の共廻り係数＝水の水平方向回転数／攪拌翼回転数である。
【００１２】
また、本発明に係る凝集沈澱装置は、原水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加および攪拌によりフロックとして凝集させる凝集槽と、凝集槽の越流ぜきを通して導入される被処理水中のフロックを沈澱させ処理水とフロックとに分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置において、凝集槽内における攪拌機の攪拌翼と越流ぜきとの間に、上昇流速が３０〜１００ｍ／ｈの緩流凝集ゾーンを形成するとともに、攪拌翼の上方に整流板を設けたことを特徴とするものからなる。
【００１３】
さらに、本発明に係る凝集沈澱装置は、原水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加および攪拌によりフロックとして凝集させる凝集槽と、凝集槽の越流ぜきを通して導入される被処理水中のフロックを沈澱させ処理水とフロックとに分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置において、凝集槽内における攪拌機の攪拌翼と越流ぜきとの間に、水の共廻り係数が０．７以下で、かつ、上昇流速が３０〜１００ｍ／ｈの緩流凝集ゾーンを形成するとともに、攪拌翼の上方に整流板を設けたことを特徴とするものからなる。ここで、水の共廻り係数＝水の水平方向回転数／攪拌翼回転数である。
【００１４】
上記のような緩流凝集ゾーンは、凝集槽内における攪拌翼と越流ぜきとの間において、高さ０．５ｍ以上形成されていることが好ましい。高さ０．５ｍ以上とすることにより、好ましい大きさの凝集フロックがより安定して形成される。
【００１５】
攪拌翼の形状については特に限定しない。一般的にフロック形成に用いられている門型翼でもよいが、プロペラ式またはパドル式の攪拌翼に構成すると、より緩流凝集ゾーンを形成しやすいので、より好ましい。
【００１６】
攪拌翼の回転数も特に限定されず、たとえば３０〜２００ｒｐｍの範囲を採用できる。とくに、上方に緩流凝集ゾーンを形成しつつ、攪拌翼部分における所定の攪拌効果も維持するためには、６０〜１５０ｒｐｍの範囲の回転数がより好ましい。
【００１７】
本発明における緩流凝集ゾーンは、凝集槽内に格別な手段を設けることなく形成可能であるが、攪拌翼の上方に整流板を設けておくと、より形成しやすくなる。したがって、本発明では、前述の如く、緩流凝集ゾーンが形成されるとともに、攪拌翼の上方に整流板が設けられる構成としている。
【００１８】
粒状物としては、代表的には砂を使用することができ、とくに粒径を揃えたものが好ましい。また、凝集剤としては、通常、無機凝集剤と高分子凝集剤を使用することができる。無機凝集剤は、原水中の懸濁物質を効率よく凝集させることができ、高分子凝集剤は、無機凝集剤によって生成した微細な凝集フロックをさらにポリマーを絡めてより大きなフロックへと成長させる。この成長したフロック内に、比重の大きい砂等からなる粒状物が混在し、全体として比重（密度）の大きい沈澱しやすいフロックが形成されることになる。
【００１９】
また、凝集槽の下部（底部）は、下方に向かって狭まるコーン状に形成されていることが好ましい。このような形状の槽に形成しておけば、攪拌によりフロックとして成長させる際に、凝集槽の底部まで良好に攪拌され、成長したフロックが凝集槽底部に溜まることが抑制され、良好に沈澱槽へと移送される。
【００２０】
沈澱槽に対しては、図６に示した装置と同様に、沈澱されたフロックを引き抜くラインが接続されればよく、該引抜ラインには、引き抜かれたフロックを汚泥と凝集槽に循環される粒状物とに分離する手段（たとえば、サイクロン）が設けられればよい。
【００２１】
上記のような本発明に係る凝集沈澱装置においては、凝集槽における攪拌翼部分では、強制的な攪拌により無機凝集剤や高分子凝集剤による凝集、さらには砂等の粒状物を含有する凝集が促進されるが、攪拌による駆動力が直接的に伝達される部分であることから、破砕作用も同時に発生し、比較的大きなフロックにまで成長させることは難しい。
【００２２】
しかし、攪拌翼の上方で越流ぜきまでの間には、水の共廻り係数が０．７以下の、または／および、上昇流速が３０〜１００ｍ／ｈの緩流凝集ゾーンが、適当な高さ分（たとえば、０．５ｍ以上）形成されており、この緩流凝集ゾーンでは、水流の乱れが少なく、フロック自らの対流が生じるとともに、攪拌は緩やかな状態に抑えられている。そのため、フロック同士が適度に衝突して、フロック同士が互いに吸合されやすく、また、より大きなフロックは微フロックを吸合しやすい。また吸合により比較的大きく成長したフロックは、攪拌力が弱いことから、破壊されにくい。さらに、この緩流凝集ゾーンには、下方の攪拌翼によって押しのけられたフロックが集まってくるから、フロックの濃度が高く、より成長しやすい状態になっている。したがって、結果的にこのような緩流凝集ゾーンを形成することにより、攪拌機自身は弱い攪拌強度でありながら、次の沈澱工程に最適な大きさの凝集フロックが短時間で形成されることになる。沈澱に好適な大きさのフロックが形成される結果、沈澱槽においては３０〜１００ｍ／ｈという高流速の線速度での処理が可能となる。
【００２３】
また、凝集槽内で沈澱に好適なフロックにまで成長されるので、中間槽を設ける必要はなく、装置全体としての設備費も安価になり、設置面積も小さい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る凝集沈澱装置１の、とくに緩流凝集ゾーンの形成に関する基本構成を示している。凝集沈澱装置１は、凝集槽２と、それに隣接配置された沈澱槽３を備えている。凝集槽２には、原水供給ライン４を介して原水５が供給され、本実施態様では、無機凝集剤６と、高分子凝集剤７がライン注入される。無機凝集剤６の注入位置の下流側には、スタティックミキサー等からなるミキサ８が介装されており、注入された凝集剤が原水に良好に混合されるようになっている。ただし、これら凝集剤は、凝集槽２に直接投入することも可能である。
【００２５】
無機凝集剤６としては、たとえばポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄、硫酸第二鉄を使用でき、高分子凝集剤７としては、たとえばノニオン性、アニオン性あるいは両性の高分子凝集剤を用いることができる。アニオン性の高分子凝集剤としては、たとえば、アクリル酸またはその塩の重合物、アクリル酸またはその塩とアクリルアミドとの共重合物、アクリルアミドと２−アクリルアミド−２メチルプロパンスルホン酸塩の共重合物、アクリル酸またはその塩とアクリルアミドと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩の３元共重合物、ポリアクリルアミドの部分加水分解物などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。ノニオン性の高分子凝集剤としては、代表的なものとしてポリアクリルアミドが挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。両性の高分子凝集剤としては、たとえば、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩および４級塩（塩化メチル塩等）等の少なくとも１種のカチオン性単量体と、アクリル酸およびその塩（ナトリウム、カルシウム等の塩類）、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩（ナトリウム、カルシウム等の塩類）等の少なくとも１種のアニオン性単量体の共重合物、あるいは、上記の少なくとも１種のカチオン性単量体および上記の少なくとも１種のアニオン性単量体とアクリルアミド等の少なくとも１種のノニオン性単量体との三元もしくは四元以上の共重合物等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。高分子凝集剤の分子量の範囲は特に限定されないが、５００万〜２０００万の範囲が好ましい。これらの高分子凝集剤は、単独で又は混合物として用いることができる。高分子凝集剤の添加量は、一般的に経済的な観点から０．３〜２ｍｇ／ｌ程度である。
【００２６】
凝集槽２内には、粒状物としての砂９が添加される。凝集槽２には、モータ１０によって駆動される攪拌機１１が設けられており、その攪拌翼１１ａによる攪拌によって原水中の懸濁物質が、無機凝集剤６、高分子凝集剤７、砂９を含むフロックとして凝集される。
【００２７】
この凝集においては、無機凝集剤６が懸濁物質を凝集させて微細なフロックを生成させ、それに高分子凝集剤７が絡まってより大きなフロックに成長させ、成長したフロックには比重の大きい粒状物としての砂９が含有され、全体として比較的大きな、比重の大きい沈澱しやすいフロックに成長する。とくに本発明においては、後述の如く凝集槽２の上部に緩流凝集ゾーンが形成されているので、より沈澱しやすい比較的大きなフロックが安定して形成される。
【００２８】
凝集槽２の下部２ａ（底部）は、下方に向かって狭まるコーン状に形成されており、攪拌翼１１ａの回転に伴って回動する被処理水の回転流の流速が下部２ａにおいて高められるため、凝集槽２の下部２ａへのフロックの沈澱や堆積は適切に防止されている。
【００２９】
成長した凝集フロック１３を含む被処理水は、越流ぜき１２を介して沈澱槽３へと導入される。沈澱槽３では、導入水中のフロックが下方に沈澱され、沈澱されたフロックは上方の処理水１４に対して分離される。沈澱槽３内の上部には、複数の傾斜板１５が並設されており、処理水１４とともにフロックが流出するのを抑制している。
【００３０】
沈澱槽３の底部には、沈澱されたフロックを引き抜くための引抜ライン１６が接続されており、汚泥引抜ポンプ１７によって、沈澱した凝集フロックが引き抜かれる。引き抜かれたフロックは、分離器としてのサイクロン１８に送られ、サイクロン１８内における遠心分離により、汚泥１９と砂９とに分離される。分離された砂９は、再び凝集槽２内に戻されて循環使用される。
【００３１】
本実施態様においては、凝集槽２に、凝集槽２内における汚泥濃度を測定するためのサンプリング装置２０が付設されている。このサンプリング装置２０は、常時設置される装置としてもよく、たとえば移動式、可搬式として、必要なときにのみ濃度を測定できる手段に構成してもよい。このサンプリング装置２０における被処理水のサンプリング位置を変更すれば、とくに上下方向に変更すれば、凝集槽２内の各部におけるフロックの凝集状態の確認が可能である。
【００３２】
凝集槽２内においては、図２に示すように、導入された原水が攪拌機１１の攪拌翼１１ａによって攪拌され、攪拌に伴って前述の如く原水中の懸濁物質が砂９を含むフロックへと成長される。攪拌翼１１ａ近傍から凝集槽２の底部２ａにわたっては、攪拌翼１１ａによる攪拌が強く作用する攪拌ゾーン２１に形成されるが、攪拌翼１１ａと越流ぜき１２との間には、より正確には攪拌翼１１ａよりも少し上方の位置で攪拌翼１１ａによる影響力が弱まった位置と越流ぜき１２との間には、緩流凝集ゾーン２２が形成されている。
【００３３】
この緩流凝集ゾーン２２は、攪拌翼１１ａによる攪拌の強度があるレベル以下になるゾーンであり、次のように規定されたゾーンである。
【００３４】
すなわち、攪拌翼１１ａの回転に伴って凝集槽２内の水も同じ方向に共廻りするが、この共廻りの度合が弱い程攪拌翼１１ａによる影響力は小さいといえるから、本発明では、この共廻りの度合を共廻り係数で表し、該共廻り係数が０．７以下のゾーンを緩流凝集ゾーン２２と規定する。共廻り係数が０．７以下の緩流凝集ゾーン２２では、攪拌翼１１ａによる影響力が小さく抑えられ、成長したフロックの破壊は抑えられる。また、このような乱れの少ない、大きな強制力の作用しない緩流凝集ゾーン２２では、フロック自身の対流が発生し、それによってフロック同士が緩やかに衝突する機会が増し、フロック同士の吸合が促進されて、フロックの成長が促進される。さらに、より大きなフロックは微フロックを吸合しやすくなる。吸合により比較的大きく成長したフロックは、攪拌強度が弱いため破壊されにくく、沈澱に好適な大きさまで成長した凝集フロックが越流ぜき１２を越えて沈澱槽３へと流入することになる。したがって、沈澱槽３では、迅速な沈澱が可能になり、線速度にて３０〜１００ｍ／ｈという高流速での処理が可能になる。しかも、沈澱槽３に導入される被処理水中のフロックは適度に成長しているから、フロックの沈澱状態も良好に維持され、沈澱フロックと分離された処理水の水質も良好に保たれる。
【００３５】
このような凝集プロセスは、凝集槽２において弱い攪拌強度で実現され、凝集槽２内に所定の緩流凝集ゾーン２２を形成しておくだけで、達成される。従来のような中間槽を設けなくてもよいので、設備費が少なく、しかも、設置面積も小さい。また、中間槽の攪拌機も不要で、凝集槽２における攪拌機の攪拌強度も小さくてよいから、攪拌機駆動に要する動力（電力量）も少なくて済む。
【００３６】
本発明においては、緩流凝集ゾーン２２を、凝集槽２内の上部における上昇流速によっても規定できる。すなわち、攪拌翼１１ａと越流ぜき１２との間において、上昇流速が適度に遅いゾーンが形成されていると、そのゾーン内では激しい乱れ（たとえば、上下方向に回るような流れの激しい乱れ）の発生が抑えられるから、凝集フロックの破壊が抑えられる。また、沈澱槽３へと流出する水流にのって、所望の大きさに成長する前のフロックが沈澱槽３側に流出することも抑えられる。そして、この上昇流速をあるレベル以上の流速とすることにより、凝集槽２内における流動もあるレベル以上に確保することができ、それによって、フロック同士の吸合の機会を多く確保してフロックの成長を促進できる。
【００３７】
このような観点から、本発明においては、緩流凝集ゾーン２２を、上昇流速が３０〜１００ｍ／ｈのゾーンに規定している。上昇流速が１００ｍ／ｈを越えると、凝集槽２内の流動が大きくなりすぎ、未だ適当な大きさまでに成長していないフロックが沈澱槽３へと流出するおそれがある。また、上昇流速が３０ｍ／ｈ未満では、流動が小さすぎて、フロックの成長が起こりにくくなる。
【００３８】
さらに本発明においては、緩流凝集ゾーン２２を、共廻り係数が０．７以下で、かつ、上昇流速が３０〜１００ｍ／ｈのゾーンに規定することもできる。このように規定すれば、共廻りの度合いとともに上昇流速の度合いが共に最適な範囲とされるので、より望ましいフロックの成長が可能になる。
【００３９】
形成される緩流凝集ゾーン２２の高さは、該ゾーン内においてフロックを十分な大きさにまで成長させるために、少なくとも０．５ｍ以上とすることが好ましい。上限は特に限定しないが、装置の現実的な全高から自然に決まってくる。
【００４０】
攪拌翼１１ａの形状については、特に限定されないが、一般的によく使用されている門型翼では、上方に形成される緩流凝集ゾーンへの影響が強くなりすぎて緩流凝集ゾーンを形成しにくくなるおそれがある。したがって、凝集槽２内において上部への影響が弱く、かつ、攪拌翼自身の部位では必要な攪拌強度を確保しやすい、プロペラ式やパドル式の攪拌翼が好ましい。図３はプロペラ式の攪拌翼３１の一例を示しており、図４はパドル式の攪拌翼３２の一例を示している。図２に示した装置では、攪拌翼１１ａはこのようなパドル式の攪拌翼に構成されている。攪拌翼は、１段構成としてもよく、２段またはそれ以上の構成としてもよい。凝集槽２の大きさや、形成しようとする緩流凝集ゾーンの高さとの関係で適宜決定すればよい。
【００４１】
本発明においては、前述のような緩流凝集ゾーンをより確実に形成するために、攪拌翼１１ａの上方に整流板を設置することとしている。たとえば図５に示すように、攪拌翼１１ａの少し上方で、かつ、越流ぜき１２に至るまでの間に、複数の棒体（図示例では、断面三角形の棒体）からなる整流板４１を間隔をもって平行に配設し、整流板４１を上方へと流動して通過する水流を整流できるように構成することができる。このような整流板４１を設けることにより、その上方に、より確実に緩流凝集ゾーンを形成することが可能になる。なお、整流板４１の構造については、図示のような複数の棒体の配設構造に限らず、任意の構造を採用できる。
【００４２】
本発明で規定した緩流凝集ゾーンを設けることの効果を確認するために、以下のような実験を行った。
【００４３】
〔実験〕
懸濁物質としてカオリンを原水に添加した人口濁水に、無機凝集剤としてＰＡＣを注入してラインミキシングし、凝集槽に高分子凝集剤としてのポリマーおよび粒状物としての砂を注入し、以下の条件で実験して、処理水の濁度を測定した。（実験は図１および図２に示した装置にて行った。）
【００４４】
凝集槽の攪拌翼により上部の水の共廻り係数は、電磁流速計を用いて凝集槽内の水平方向の流速分布を測定した結果から水の水平方向の回転数を求めて算出した。この水の共廻り係数は攪拌翼から上部に向かって徐々に小さくなるが、攪拌翼より上部で越流ぜきより下部の水の共廻り係数が０．７以下のゾーンの高さを求めて、緩流凝集ゾーンとした。緩流凝集ゾーンの高さの変更は、攪拌翼の位置を変えることによって行った。
【００４５】
・実験機 ： 凝集槽容量 ： ５００リットル
沈澱槽 ： １６７ｍｍ×５００ｍｍ×３０００ｍｍＨ
×６系列（傾斜板付き）ここで沈澱槽が６系列とは、大型の沈澱槽は６セクションに区切り、流量が変化しても、沈澱槽のセクションの数を変えることにより、沈澱槽の線速度ＬＶが６０ｍ／ｈに保たれるように調節した。
【００４６】
・運転条件： 原水流量 ： ５〜３０ｍ3 ／ｈ
カオリン注入量 ： ２０ｍｇ／ｌ
ＰＡＣ注入量 ： ２０ｍｇ／ｌ
ポリマー注入量 ： ０．５ｍｇ／ｌ
（ポリアクリルアミド系アニオン性ポリマー）
攪拌機回転数 ： ８０ｒｐｍ
【００４７】
実験の結果を、各種条件を変更した実験Ｎｏ．１〜１２として表１に示す。緩流凝集ゾーンを設けた結果、中間槽を設けることなく、６０ｍ／ｈの高速処理が可能になった。そして表１に示す実験結果から分かるように、この緩流凝集ゾーンには最適な範囲が存在しており、とくに緩流凝集ゾーンの高さが０．５ｍ以上のときの水質が良かった。また、緩流凝集ゾーンの上昇流速は３０〜１００ｍ／ｈで良好な水質が得られた。さらに、結果として、非常に短い滞留時間で望ましい処理を行うことができた。また、図５に示した整流板を設置すると、より良い水質が得られた。
【００４８】
【表１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の凝集沈澱装置によれば、凝集槽内における攪拌機の攪拌翼と越流ぜきとの間に特定の緩流凝集ゾーンを形成することにより、弱い攪拌強度で効率よく沈澱に適したフロックまで凝集させることができ、中間槽を設けることなく、沈澱槽における高速処理が可能になる。装置全体の攪拌強度が小さいので、攪拌に要する動力が少なくて済み、運転費用を低減できるとともに、中間槽を設けなくてよいから、設備費、設置面積の大幅な低減が可能になる。また、適切な大きさのフロックが迅速かつ効率よく形成されるので、凝集沈澱フロックと分離される処理水の水質の向上をはかることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施態様に係る凝集沈澱装置の基本構成を説明するための全体構成図である。
【図２】図１の装置の部分拡大透視斜視図である。
【図３】攪拌翼の一例を示す平面図および側面図である。
【図４】攪拌翼の他の例を示す平面図および側面図である。
【図５】 本発明の一実施態様に係る凝集沈澱装置の整流板の設置例を説明するための部分透視斜視図である。
【図６】従来の凝集沈澱装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１ 凝集沈澱装置
２ 凝集槽
２ａ 凝集槽の底部
３ 沈澱槽
４ 原水供給ライン
５ 原水
６ 無機凝集剤
７ 高分子凝集剤
８ ミキサー
９ 粒状物としての砂
１０ モータ
１１ 攪拌機
１１ａ 攪拌翼
１２ 越流ぜき
１３ 成長したフロック
１４ 処理水
１５ 傾斜板
１６ 引抜ライン
１７ 汚泥引抜ポンプ
１８ 分離器としてのサイクロン
１９ 汚泥
２０ サンプリング装置
２１ 攪拌ゾーン
２２ 緩流凝集ゾーン
３１ プロペラ式の攪拌翼
３２ パドル式の攪拌翼
４１ 整流板
Claims (9)
- 原水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加および攪拌によりフロックとして凝集させる凝集槽と、凝集槽の越流ぜきを通して導入される被処理水中のフロックを沈澱させ処理水とフロックとに分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置において、凝集槽内における攪拌機の攪拌翼と越流ぜきとの間に、水の共廻り係数が０．７以下の緩流凝集ゾーンを形成するとともに、攪拌翼の上方に整流板を設けたことを特徴とする凝集沈澱装置。
（ここで、水の共廻り係数＝水の水平方向回転数／攪拌翼回転数である。） - 原水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加および攪拌によりフロックとして凝集させる凝集槽と、凝集槽の越流ぜきを通して導入される被処理水中のフロックを沈澱させ処理水とフロックとに分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置において、凝集槽内における攪拌機の攪拌翼と越流ぜきとの間に、上昇流速が３０〜１００ｍ／ｈの緩流凝集ゾーンを形成するとともに、攪拌翼の上方に整流板を設けたことを特徴とする凝集沈澱装置。
- 原水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加および攪拌によりフロックとして凝集させる凝集槽と、凝集槽の越流ぜきを通して導入される被処理水中のフロックを沈澱させ処理水とフロックとに分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置において、凝集槽内における攪拌機の攪拌翼と越流ぜきとの間に、水の共廻り係数が０．７以下で、かつ、上昇流速が３０〜１００ｍ／ｈの緩流凝集ゾーンを形成するとともに、攪拌翼の上方に整流板を設けたことを特徴とする凝集沈澱装置。
（ここで、水の共廻り係数＝水の水平方向回転数／攪拌翼回転数である。） - 緩流凝集ゾーンが高さ０．５ｍ以上形成されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の凝集沈澱装置。
- 攪拌翼がプロペラ式またはパドル式の攪拌翼に構成されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の凝集沈澱装置。
- 攪拌翼の回転数が３０〜２００ｒｐｍの範囲にある、請求項１ないし５のいずれかに記載の凝集沈澱装置。
- 粒状物が砂である、請求項１ないし６のいずれかに記載の凝集沈澱装置。
- 凝集剤が無機凝集剤と高分子凝集剤を含む、請求項１ないし７のいずれかに記載の凝集沈澱装置。
- 沈澱槽に、沈澱されたフロックを引き抜くラインが接続され、該引抜ラインに、引き抜かれたフロックを汚泥と凝集槽に循環される粒状物とに分離する手段が設けられている、請求項１ないし８のいずれかに記載の凝集沈澱装置。
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