JP4381551B2 - 凝集沈殿装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質等を凝集・沈殿させて被処理液を清澄化する凝集沈殿装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
凝集沈殿装置は、沈降分離方式の水処理装置の一種であり、原廃水等の被処理液に含まれている懸濁物質等を適当な添加剤により凝集しフロック化し、被処理液から懸濁物質等を沈殿除去しようとするものである。
【０００３】
この種の凝集沈殿装置としては、特公平１−３８５２３号公報によって開示されたものが知られている。この公報に記載された凝集沈殿装置においては、懸濁物質等の凝集を行う筒状のミキシングチャンバが沈殿槽内の中心に直立状態で設けられており、ミキシングチャンバ内の凝集フロックを有する被処理液は、ディストリビュータにより沈殿槽の内部空間（ミキシングチャンバ内は除く。本明細書においては、この内部空間を「沈殿空間」と称する）に分配供給されるようになっている。
【０００４】
従来一般のディストリビュータは、基本的には、ミキシングチャンバの下部に配設され放射状に延びる複数本の吐出管から構成されている。各吐出管はミキシングチャンバ内と連通しており、各吐出管の下側部分にはその長手方向に沿って複数の吐出孔が形成されている。吐出管の外側端部は閉じられているので、ミキシングチャンバ内の凝集フロックを含有した被処理液は吐出管を通り、吐出孔から沈殿槽内の処理空間に排出される。また、吐出管は、ミキシングチャンバと共に、或いはミキシングチャンバとは別個に回転されるようになっている。従って、ディストリビュータを回転駆動させると、各吐出孔は円の軌跡を描き、そこから吐出されるフロック含有被処理液は沈殿空間に分配される。
【０００５】
沈殿槽内の沈殿空間では、被処理液中の凝集フロックが沈降分離し、沈殿槽の底部にて濃縮された汚泥層を形成する。その一方で、沈殿槽の上部には上澄液が上昇していき、清澄化された処理済み液として沈殿槽上部から流出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記型式の凝集沈殿装置は、排水処理や製紙白水回収等の各種用途に用いられるものであるが、近年では、各種工業製品の品質向上、環境保全といった見地から、より一層清澄化された処理済み液を得ることができる凝集沈殿装置に対するニーズが高まっている。
【０００７】
そこで、本発明は、極めて清澄化された処理済み液を得ることができる凝集沈殿装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためには、沈殿槽内の沈殿空間内で生ずる上昇流が槽全域にわたり可能な限り均等であることが望ましい。しかしながら、従来の凝集沈殿装置においては上昇流に若干の乱れが生じている。この乱れは種々の原因によるものと考えられるが、本発明者らは鋭意研究を進めた結果、ディストリビュータの吐出孔から吐出された被処理液が、垂直方向下方の流れではなく、径方向外方に向って斜流となっていることが一因となっていることを見出した。
【０００９】
すなわち、吐出管内で被処理液が槽中心側から径方向外方に向って流れているため、吐出孔により吐出する被処理液には少なからず径方向外方への慣性力が働き、吐出孔からの被処理液は斜め下方に流出する。しかも、吐出管は回転駆動されているため、被処理液には遠心力も加わり、更に外方に傾斜して流れることになる。このように、吐出孔からの吐出流が傾斜している場合、沈殿槽内での均等な上昇流の形成を阻害すると共に、沈殿槽内で旋回流を生じさせて沈殿槽の底部の汚泥層を撹拌するため、懸濁物質等の微粒子が上澄液に混入すると考えられる。
【００１０】
以上の研究結果を踏まえ、本発明は、沈殿槽と、沈殿槽内に直立状態で配設され、被処理液及び添加剤が導入され混合・撹拌されるミキシングチャンバと、ミキシングチャンバ内の前記被処理液を沈殿槽とミキシングチャンバとの間の沈殿空間に分配供給すべくミキシングチャンバの内部と連通し且つ複数の吐出孔が長手方向に沿って形成されている吐出管であって、ミキシングチャンバの中心軸線を中心として回転可能となっている吐出管とを備える凝集沈殿装置において、各吐出孔の槽外側の隣接位置に、当該吐出孔からの被処理液の流れを下方に偏向させる縦バッフルプレートを設けたことを特徴としている。これにより、吐出孔からの被処理液の斜流が減少し、均等な上昇流の形成に寄与する。
【００１１】
また、吐出孔の下方に吐出管と平行に延びる水平バッフルプレートを備えている場合、この水平バッフルプレートを前記縦バッフルプレートの全て又は一部により支持することが、部品点数の増加を防止し、吐出管を回転させる際の抵抗を減らすために好ましい。
【００１２】
更に、各縦バッフルプレートの水平断面の形状を、前記中心軸線から当該縦バッフルプレートの取付位置までの距離を曲率半径とした円弧形状とすることが、抵抗を減らすために有効である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による凝集沈殿装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明による凝集沈殿装置を示す部分断面図である。同図に示す凝集沈殿装置１０は、原廃水等の被処理液から懸濁物質や凝集フロックを沈降分離し、清澄化された上澄液を処理済み液として取り出すことのできる沈殿槽１２と、その内側に配置され、被処理液中の懸濁物質等を予め凝集しフロック化するためのミキシングチャンバ１４とを備えるタイプのものである。このタイプの凝集沈殿装置１０は、処理対象となる被処理液の特性に応じて、いわゆるスラッジブランケット型運転やスラリー循環型運転が可能で、排水処理、製紙白水回収、ＤＩＰ排水回収、苛性化緑液清澄、用水処理、無機物沈殿洗浄処理等の各種用途に適用することができる。
【００１５】
図示の凝集沈殿装置１０における沈殿槽１２は、槽深４０００〜５０００ｍｍ程度、槽径１５００〜３００００ｍｍ程度でのものであるが、これらの寸法については沈殿槽の設置スペース、被処理液の性状や量等に応じて任意に設定されるものである。沈殿槽１２は、凝集沈殿装置１０に設置するエリアに設けられたコンクリート等の基礎１６上に鋼板製の側壁１８を固定して形成されている。
【００１６】
沈殿槽１２の側壁上縁部には架台２０が架け渡されている。架台２０は、主として、各種メンテナンス作業時に作業員の作業スペースとされるものである。この架台２０の中央部からはミキシングチャンバ１４が垂設されている。ミキシングチャンバ１４は細長い略円筒形状であり、例えば、沈殿槽１２の槽深のおよそ３分の２程度の全長を有する。ミキシングチャンバ１４は、その中心軸線を沈殿槽１２の中心軸線と一致させた状態で架台２０に固定される。これにより、ミキシングチャンバ１４は、沈殿槽１２内に直立状態で固定されると共に、ミキシングチャンバ１４の下端と沈殿槽１２の底面との間に所定の間隔（空間）が形成される。
【００１７】
ミキシングチャンバ１４の上部には、系外ポンプ等に接続された被処理液流入管２２と連通する導入管２４が接続されている。すなわち、この凝集沈殿装置１０では、被処理液流入管２２を通して供給された原廃水等の被処理液が、先ず、導入管２４を介してミキシングチャンバ１４内に導入されることになる。導入管２４は、凝集沈殿装置１０の運転中における沈殿槽１２内の沈殿空間における液面、及び、ミキシングチャンバ１４内の液面よりも下方に設けられる。これにより、被処理液の導入に起因する気泡等の発生が防止される。なお、沈殿槽１２内の沈殿空間における液面の高さは堰板２６の上縁により規定され、沈殿槽１２内の処理済み液（上澄液）は堰板２６を越えて、沈殿槽１２の側壁１８に形成された流出口２８より系外に流出されるようになっている。
【００１８】
また、ミキシングチャンバ１４には、被処理液中の懸濁物質等を凝集させフロックを形成する各種添加剤を注入するための注入ノズル３０が複数配置されている。ミキシングチャンバ１４内に導入する添加剤としては高分子凝集剤等が用いられるが、被処理液及びその含有物質によって適宜選定されることは勿論である。各注入ノズル３０は、ミキシングチャンバ１４の高さ方向に沿って配設され、例えば、ミキシングチャンバ１４の上段部、中段部及び下段部に各１体ずつ設けられる。また、注入ノズル３０には、図示しない添加剤導入ポンプが接続されており、添加剤の注入量は各注入ノズル３０毎に制御可能とされている。
【００１９】
更に、図１に示すように、ミキシングチャンバ１４には、被処理液と添加剤とを混合し撹拌するためのミキサ３２が内蔵されている。ミキサ３０は、ミキシングチャンバ１４と同軸となるよう架台２０から回転自在に垂設された中空の筒体３４と、その周面に取り付けられた複数のミキサ羽根３６とから構成されている。また、ミキサ３２の筒体３４は、架台２０上に載置されたミキサ駆動装置３８により、凝集沈殿装置１０の運転時に回転駆動されるようになっている。更に、ミキサ筒体３４の内部には、センタシャフト４０が挿通されている。このセンタシャフト４０も、ミキシングチャンバ１４と同軸に配置された状態で架台２０から回転自在に垂設されており、架台２０上に載置された駆動装置４２によって回転駆動される。
【００２０】
センタシャフト４０の下部部分はミキシングチャンバ１４の下端よりも下方に突出している。センタシャフト４０のこの下部部分にはディストリビュータ４４が固定されている。ディストリビュータ４４は、基本的には、センタシャフト４０に同軸に固定されミキシングチャンバ１４の下端部を閉じるよう配置されたカップ状の回転支持体４６と、回転支持体４６の内部と連通し且つ回転支持体４６の外周面から径方向外方に水平に延びる複数本（図示実施形態では４本）の吐出管４８とから構成されている。各吐出管４８の外端部は閉じられている。また、各吐出管４８の最下部には、図２に示すように、その長手方向に沿って一列に複数の吐出孔５０が穿設されている。凝集沈殿装置１０の運転時には、ディストリビュータ４４が駆動装置４２によってセンタシャフト４０と共に回転され、ミキシングチャンバ１４内の凝集フロックを含む被処理液は吐出管４８の吐出孔５０から沈殿槽１２内の沈殿空間に吐出される。
【００２１】
図２に明示するように、本実施形態では、各吐出管４８の下部には、各吐出孔５０の隣接位置であって径方向外側の位置に、平板状の縦バッフルプレート５２が固着されており、垂直下方に延びている。この縦バッフルプレート５２の存在により、吐出孔５０から径方向外方で且つ下方に向う被処理液の流れは、垂直方向下方に偏向される。
【００２２】
この偏向の効果を確実ならしめるためには、縦バッフルプレート５２の高さ（垂直方向長さ）は長い方が好ましいが、この縦バッフルプレート５２は吐出管４８と共に回転するため、過度に長いと抵抗となり、沈殿槽１２内に旋回流を形成するおそれがある。従って、縦バッフルプレート５２の高さは吐出孔５０の径の１．５倍〜２倍程度とすることが、旋回流の発生も防止できるので、有効である。具体的には、沈殿槽１２の内径が１０ｍの一般的な凝集沈殿装置１０では、吐出孔５０の径は７０〜８０ｍｍであるので、縦バッフルプレート５２の高さは約１０５ｍｍ〜１６０ｍｍが好適である。
【００２３】
また、縦バッフルプレート５２の幅は吐出孔５０の径以上であることが必要であるが、上記と同じく旋回流の発生防止の観点からは、最大でも吐出管４８の外径程度とすることが好ましい。
【００２４】
このような寸法形状の縦バッフルプレート５２を各吐出孔５０について設けることで、吐出孔５０からの被処理液は実質的に垂直方向下方に流れる。これにより、均等な上昇流が沈殿槽１２内で形成されると共に、底部の汚泥層Ａ（図１参照）の撹拌を防止することができるので、清澄な上澄液を得ることが可能となる。
【００２５】
更に、各吐出管４８の下方には、水平バッフルプレート５４が取り付けられている。この水平バッフルプレート５４は、吐出孔５０から吐出された被処理液を分散させる働きがあり、吐出管４８から吐出する被処理液によって汚泥層Ａが撹拌されてしまうことを防止し、凝集沈殿装置１０の沈降分離効率の向上に寄与するものである。
【００２６】
水平バッフルプレート５４は、従来、専用の取付具により吐出管４８に取り付けられていたが、図２に示すように、縦バッフルプレート５２の一部又は全てを取付具として利用することにより固定することができる。これにより、部品点数の増加を抑えることが可能となり、部品点数の増加に伴う抵抗の増加を防止することができる。
【００２７】
一方、上述したディストリビュータ４４が固定されたセンタシャフト４０は、図１に示すように、ディストリビュータ４４よりも下方に延長されており、沈殿槽１２の底面まで達している。そして、センタシャフト４０の先端には、ディストリビュータ４４と共に回転するレーキ５６及びコーンスクレーパ５８が取り付けられている。
【００２８】
レーキ５６は、吐出管４８から吐出された被処理液中の凝集フロックが沈降して形成する汚泥を濃縮すると共に、槽底面中央の汚泥引抜き用凹部６０に汚泥を掻き寄せるためのものである。これにより、沈殿槽１２内のディストリビュータ４４よりも下方の領域に濃縮汚泥層Ａが形成される。
【００２９】
また、コーンスクレーパ５８は汚泥引抜き用凹部６０に配されている。この凹部６０は沈殿槽１２の基礎１６に形成された汚泥引抜管６２と接続されている。汚泥引抜管６２は、汚泥引抜ポンプ６４及び汚泥返送ポンプ６６に接続されている。例えばスラッジブランケット運転を行う際には、沈殿槽１２内に設けた界面検知計（図示しない）の指示値に基づいて、汚泥引抜ポンプ６４を作動させて沈殿槽１２内の濃縮汚泥を系外へ排出することにより、スラッジブランケット層Ｂの界面高さを一定範囲に保つ。この際、コーンスクレーパ５８が回転しているので、沈殿槽１２内の濃縮汚泥は均等に排出される。また、スラリー循環型の運転を行う際には、界面検知計の指示値に基づいて、汚泥返送ポンプ６６を作動させて汚泥を返送循環する。一方、上澄液は、沈殿槽１２の上部に設けられた流出口２８から系外に流出される。
【００３０】
次に、上述した凝集沈殿装置１０を用いて被処理液を清澄化する手順について説明する。ここでは、スラッジブランケット型運転を行って清澄な処理済み液を得る場合について説明する。
【００３１】
先ず、被処理液流入管２２及び導入管２４から、被処理液をミキシングチャンバ１４内に供給する。この際、被処理液導入管２４から流出する被処理液は最初に被処理液受容チャンバ６８に流入する。そして、被処理液は、受容チャンバ底部、受容チャンバ側壁部及びミキシングチャンバ１４の内周面とによって画成される空間を流通した後、被処理液受容チャンバ６８の上部からミキシングチャンバ１４内に溢出することとなる。
【００３２】
これにより、被処理液導入管２４からミキシングチャンバ１４内に被処理液を直接導入する場合と比較して、比重が大きい粒子や粗大フロック等がミキシングチャンバ１４内で沈降して底部に堆積してしまうことを極めて効果的に低減させることができる。この結果、ディストリビュータ４４の吐出管４８の被処理液流入口が閉塞してしまうことが防止されるので、沈殿槽１２内には、常に被処理液が効率よく分配供給され、凝集沈殿装置１０の運転性能が向上すると共に上澄液の清澄度も向上することになる。
【００３３】
被処理液受容チャンバ６６からミキシングチャンバ１４内に流れ込んだ被処理液に対しては、多段に分割して設けられた注入ノズル３０の何れか又は全てから添加剤が任意のタイミングで注入される。これにより、添加剤による効果が長時間持続すると共に、沈降性の良好な凝集フロックが形成されることになる。そして、ミキシングチャンバ１４内の被処理液と添加剤とは、ミキサ駆動装置３８によって回転駆動されるミキサ３２によって撹拌され、被処理液中の懸濁物質等が凝集して凝集フロック（初期フロック）を形成する。
【００３４】
凝集フロックを含む被処理液は、ミキシングチャンバ１４の下端部に配置されたディストリビュータ４４における回転支持体４６から吐出管４８の吐出孔５０を通って沈殿槽１２内に供給される。凝集沈殿装置１０の運転時、ディストリビュータ４４は駆動装置４２により回転駆動されているので、吐出管４８の吐出孔５０から吐出された被処理液は円を描きながら沈殿槽１２内の沈殿空間に分配される。しかも、前述したように、各吐出孔５０から径方向外方に流れようとする被処理液は、縦バッフルプレート５２により流れが垂直方向下方に修正されるので、沈殿槽１２内には均等な上昇流が発生し、ディストリビュータ４４の上方に良好なスラッジブランケット層Ｂが形成される。
【００３５】
また、被処理液中の凝集フロックのうち、沈殿槽１２内で沈降分離したものは、沈殿槽１２の底部で汚泥層Ａを形成する。沈殿槽１２の底部ではレーキ５６によって汚泥層Ａが濃縮されると共に、槽中央部の汚泥引抜き用凹部６０に掻き寄せられるので、汚泥層Ａは濃縮された均質なものとなる。この濃縮汚泥層Ａからは、界面検知計の支持値に基づいて制御される汚泥引抜きポンプ６４によって汚泥が随時引抜かれるため、スラッジブランケット層Ｂの界面高さは一定の範囲内に保たれる。
【００３６】
一方、上昇流中には微細フロックその他の微細粒子も含まれるが、縦バッフルプレート５２を設けた結果、上昇流が乱れの極めて少ない均等なものとなっているので、これらの微細フロック等はスラッジブランケット層Ｂの大きなフロックによって確実に捕捉され、上昇流から除去される。このようにして、上昇流からフロックその他の粒子類が沈降除去され、極めて清澄な上澄液が沈殿槽１２内を上昇し、清澄層Ｃが形成される。そして、上澄液は処理済み液として沈殿槽１２の上部の流出口２８から流出する。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３８】
例えば、上記実施形態では縦バッフルプレート５２は平板状となっているが、図３にて符号５３で示すように、その水平断面が円弧形状となるよう湾曲させてもよい。各縦バッフルプレート５３の水平断面の円弧は、回転中心（ミキシングチャンバ１４ないしはセンタシャフト４０の中心軸線）から当該縦バッフルプレート５３の取付位置までの距離を曲率半径としたものである。このような形状とすることで、縦バッフルプレート５３の抵抗が少なくなり、この縦バッフルプレート５３の撹拌作用が抑制される。これは、ディストリビュータ４０が比較的高速で回転されるような場合に有効となろう。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による凝集沈殿装置では、沈殿槽内に従来に比して格段に均等で安定した上昇流を形成することができるので、極めて清澄化された処理済み液を得ることができ、各種工業製品の品質向上や環境保全にも大いに寄与することが可能となる。
【００４０】
また、装置の性能が向上することから、装置全体のコンパクト化を可能とするという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用され得る凝集沈殿装置を示す断面図である。
【図２】本発明により構成された吐出管を概略的に示す側面図である。
【図３】本発明の変形態様を示す図であって、吐出管の一部を下方から見た図である。
【符号の説明】
１０…凝集沈殿装置、１２…沈殿槽、１４…ミキシングチャンバ、１６…基礎、１８…側壁、３２…ミキサ、４０…センタシャフト、４２…駆動装置、４４…ディストリビュータ、４８…吐出管、５０…吐出孔、５２…縦バッフルプレート、５４…水平バッフルプレート。

Claims (3)

1. 沈殿槽内で被処理液中の懸濁物質や凝集フロック等を沈降分離させて被処理液を清澄化する凝集沈殿装置において、
   前記沈殿槽内に直立状態で配設されており、被処理液及び添加剤が導入され混合・撹拌されるミキシングチャンバと、
   前記ミキシングチャンバ内の被処理液を前記沈殿槽と前記ミキシングチャンバとの間の沈殿空間に分配供給すべく前記ミキシングチャンバの内部と連通し且つ複数の吐出孔が長手方向に沿って形成されている吐出管であって、前記ミキシングチャンバの中心軸線を中心として回転可能となっている吐出管と、
   を備え、
   前記各吐出孔の槽外側の隣接位置に、当該吐出孔からの被処理液の流れを略垂直方向下方に偏向させるための縦バッフルプレートを前記吐出管から垂下させたことを特徴とする凝集沈殿装置。
2. 前記各吐出孔の下方に前記吐出管と平行に延びる水平バッフルプレートを更に備え、前記水平バッフルプレートを前記縦バッフルプレートの全て又は一部により支持することを特徴とする請求項１に記載の凝集沈殿装置。
3. 前記縦バッフルプレートの水平断面の形状が、前記中心軸線から当該縦バッフルプレートの取付位置までの距離を曲率半径とした円弧形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の凝集沈殿装置。

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