JP4532258B2

JP4532258B2 - 濁水処理装置

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Publication number: JP4532258B2
Application number: JP2004374518A
Authority: JP
Inventors: 敏幸村永; 章井出; 雅弘藤本; 正晃久保; 賀浩越智
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: JP2006181400A

Description

本発明は、地盤の掘削時に使用した工事水や河川工事等において発生する濁水を効率よく処理することができる濁水処理装置に関するものである。

濁水を処理するには、通常、濁水中に凝集剤を添加して混合することによりフロックを生成させ、このフロックを沈澱等によって水と分離させて処理することが広く行われている。このような濁水処理装置としては、従来から、例えば、特許文献１に記載されているように、底部が漏斗形状に形成された濁水処理槽の上方に凝集剤投入部を配設すると共に下部に濁水供給管を接続し、さらに、濁水処理槽内の濁水に向かって水を噴射するジエットノズルを設けた装置が知られており、濁水供給管を通じて濁水処理槽内に一定量の濁水を導入すると共に凝集剤投入部から凝集剤を所定量、供給してジエットノズルから噴射する水によって攪拌、混合し、次いで、静止状態にしてフロック化させ、その固形分を槽の底部に沈澱させて固液分離するように構成している。

また、特許文献２に記載されているように、濁水と凝集剤との攪拌装置に濁水を供給する供給管路と、この供給管路内に凝集剤を圧縮空気によって噴射注入する凝集剤注入管路と、攪拌装置の出口側に連結、連通した固液分離層とからなる装置も知られており、この装置においては、集水池等から供給管路を通じて上記攪拌装置に濁水を供給すると共にその供給途上において該供給管路に凝集剤を噴射注入して濁水中に拡散させ、この状態にして攪拌装置内に流入させて攪拌することにより凝集作用を発揮させてフロック化し、しかるのち、分離槽に導入して沈澱させることにより固液分離するように構成している。なお、供給管路に凝集剤を噴射注入することなく、攪拌槽に供給して濁水と共に回転羽根により攪拌混合することも記載されている。
特開平２−２２７１０３号公報特開平９−２７１７８４号公報

しかしながら、前者の濁水処理装置によれば、濁水処理槽内で一定量の濁水を凝集剤により凝集処理し、フロック化した固形分を底部に沈澱させて固液分離させたのち、再び、該濁水処理層内に一定量の濁水を供給して凝集処理するものであるから、濁水を連続的に処理することができず、処理能力が低下して多量の濁水を処理するには長期間を必要とするという問題点がある。

これに対して、後者の濁水処理装置によれば、濁水を攪拌槽に連続的に供給して凝集剤と攪拌し、該攪拌槽から分離槽に連続供給して固液分離を行っているので、処理能力が向上するという利点を有するが、濁水内への凝集剤の添加は、粉末状の凝集剤を圧縮空気によって濁水供給管路に噴射注入することによって行なわれているため、該濁水供給管路に臨ませている凝集剤噴射口に粉末状の凝集剤が付着、堆積して噴射口が短期間で詰まってしまい、処理ができなくなるといった問題点がある。

また、凝集剤を攪拌槽に供給して濁水と共に回転羽根により攪拌混合することも行われているが、この場合、凝集剤が浸潤することなく粉末状態のまま、攪拌槽内の濁水に混合させるものであるから、凝集剤が回転羽根に付着して凝集剤が無駄になるばかりでなく、攪拌能力が低下する虞れがある。さらに、攪拌槽に供給する濁水と凝集剤との一定時間当たりの量が設定することができても、攪拌槽から分離槽に導入する濁水と凝集剤との混合量が増大したり減少した場合にはそれに対応することができず、効率のよい濁水処理が困難であるといった問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、濁水の連続処理を可能にすることは勿論、凝集剤を無駄にすることなく濁水に均一に分散混合させ、且つ、処理能力を常に最大限に発揮しながら効率のよい濁水処理を可能にした濁水処理装置を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明の濁水処理装置は、請求項１に記載したように、濁水に粉状の凝集剤を投入し水に浸潤させて溶け込ませる凝集剤の浸潤部と、この浸潤部の下流に連続して設けられ、浸潤した凝集剤と濁水とを攪拌混合させる混合部と、混合部の下流に設けられた固液分離部とからなる濁水処理装置であって、上記浸潤部は、底面中央部に上記混合部に連通した濁水送出管路への濁水流出口を設けている有底の縦長円筒状の浸潤タンクと、この浸潤タンクの上方に凝集剤投入ホッパを配設してこの凝集剤投入ホッパの投入口を浸潤タンク内の濁水面の中央部に臨ませている凝集剤投入部とからなり、濁水を汲み上げるポンプを設けている濁水供給管路の流入口を上記浸潤タンクの周壁上部を貫通させて浸潤タンクの上部内に該周壁に接線方向に向けた状態にして連通させていると共に、上記濁水供給管路内を流通する濁水の流量を計測し、この計測値に応じて上記凝集剤投入ホッパの投入口の開閉弁の開度を制御する第１制御部を設けてあり、さらに、上記浸潤タンクに、この浸潤タンク内の水位を計測する水位計を配設していると共に上記濁水送出管路の管路中に濁水移送ポンプを介装して、この濁水移送ポンプと上記水位計とを第２制御部を介して電気的に接続して濁水タンク内の水位が所定範囲となるように制御するように構成している。

このように構成した濁水処理装置において、請求項２に係る発明は、上記浸潤タンクの上部に、該浸潤タンク内の濁水面への凝集剤の投入部からの落下位置に向かって散水するノズルを設けていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、上記凝集剤の投入部を平面から見て浸潤タンクの中央部に位置させていると共に、上記濁水流入口より上方の浸潤タンク内周面に帯板を突設してなる構造とし、請求項４に係る発明は、上記浸潤タンク内の中央部に、水中を降下する凝集剤を外側へ分散させる傘状の分散板を設けた構造としている。

本発明の濁水処理装置によれば、浸潤部は、底面中央部に上記混合部に連通した濁水送出管路への濁水流出口を設けている有底の縦長円筒状の浸潤タンクと、この浸潤タンクの上方に凝集剤投入ホッパを配設してこの凝集剤投入ホッパの投入口を浸潤タンク内の濁水面の中央部に臨ませている凝集剤投入部とからなるので、浸潤タンクの底面中央部に設けている濁水流出口からの濁水の流出によって浸潤タンク内に渦巻流が発生して、水面に浮遊しやすい粉末の凝集剤をその渦巻流により積極的に濁水内に吸い込ませるように混入させて浸潤状態に溶け込ませることができると共に、濁水流出口に向かって連続的に流下させながら均一に溶け込ませた状態にして混合部側に供給することができ、爾後における攪拌混合部での攪拌羽根などに凝集剤が付着するのを確実に防止することができて長期に亘る濁水の処理が可能となり、その上、この浸潤部の下流に混合部を連続的に設けていると共に該混合部の下流に固液分離部を設けているので、凝集剤を含む濁水を浸潤部から混合部を通じて固液分離部へと連続的に供給しながら能率のよく濁水を処理することができる。

さらに、上記浸潤部への濁水の供給とこの浸潤部から上記混合部への濁水の送り出しとを並行して行うように構成しているので、浸潤した凝集剤を含む濁水が浸潤部から混合部に送り出される量に応じて、浸潤部内に所定量の濁水とその濁水量に応じた凝集剤の供給が連続的に行われ、濁水の処理能力を最大限に発揮しながら効率のよい濁水処理が可能となるものである。

その上、上記浸潤タンクに、この浸潤タンク内の水位を計測する水位計を配設していると共に、浸潤タンクの上記濁水流出口から上記混合部に至る濁水送出管路中に濁水移送ポンプを介装して、この濁水移送ポンプと上記水位計とを制御部を介して電気的に接続して濁水タンク内の水位が所定範囲となるように制御するように構成しているので、浸潤タンクに供給する濁水の量の大小に応じて浸潤タンクから混合部に送り出す濁水の量を大小に変化させながら、浸潤タンク内での水位を常に所定範囲内の水位に保持しておくことができ、従って、浸潤タンク内に発生する上記渦巻流による濁水の流下時間を、該濁水中に凝集剤が均等且つ十分に浸潤状態に溶け込ませることができる時間として確保することができる。

また、濁水を汲み上げるポンプを設けている濁水供給管路の流入口を上記浸潤タンクの周壁上部を貫通させて浸潤タンクの上部内に該周壁に接線方向に向けた状態にして連通させているので、浸潤タンク内の水面から該浸潤タンク底部側の濁水流出口間に亘って渦巻流を生じさせることができると共に、水面側においては渦巻流の外側が浸潤タンクの内周面に摺接する大径の流れとなって浸潤タンク内に投入される粉状の凝集剤を浸潤タンクの内壁面に付着させることなく、濁水中に溶け込ませることができると共に、渦巻流が水面側から濁水流出口に向かってその周速度を増大させながら凝集剤を均等に分散させながら濁水を円滑且つ能率よく濁水流出口から排出することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、上記浸潤タンクの上部に、該浸潤タンク内の濁水面への凝集剤の投入部からの落下位置に向かって散水するノズルを設けているので、粉状の凝集剤を浸潤タンクに投入した際に、水面に浮遊する凝集剤を強制的に濁水中に混入させることができ、凝集剤同士が塊状に団結するのを確実に防止することができる。

その上、上記凝集剤の投入部を請求項３に記載したように平面から見て浸潤タンクの中央部に位置させていると共に、上記濁水流入口より上方の浸潤タンク内周面に帯板を突設しているので、散水ノズルから水面上の凝集剤に向かって圧力水を吹き付けた際の跳ね返りを帯板によって防止することができ、濁水への凝集剤の混入が確実に行うことができる。さらに、請求項４に係る発明によれば、上記浸潤タンク内の中央部に水中を降下する凝集剤を外側へ分散させる傘状の分散板を設けているので、水面から濁水流出口に向かって徐々に小径となる濁水の渦巻流を、その途上において傘状の分散板で拡張させて凝集剤を外側の濁水中に分散させることができ、より均一な分散が可能となって爾後における凝集作用を円滑に行わせることができる。

本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１は装置全体の簡略構成図であって、濁水処理装置は、濁水供給管路１を通じて供給される濁水を受け入れると共に上方から投入される粉状の凝集剤を濁水中に溶け込ませて浸潤化させる浸潤部２と、この浸潤部２の下流側に濁水送出管路３を介して設けられ、上記浸潤した凝集剤と濁水とを攪拌混合させる混合部４と、この混合部４の下流側にも設けられた固液分離部５とから構成されている。

具体的には、上記浸潤部２は所定径を有する有底縦長円筒状の浸潤タンク2aと、この浸潤タンク2aの上方に配設されている凝集剤の投入部６と、浸潤タンク2aの底面中央部に開口状態で設けられている濁水流出口2bとからなり、浸潤タンク2a内に濁水の渦巻流を発生させながら濁水流出口2bから濁水を吐出させるように構成している。また、上記凝集剤の投入部６は投入ホッパ6aからなり、この投入ホッパ6aの下端部に開設している投入口6b内には、凝集剤の投入量を調整する弁（図示せず）が設けられ、この弁の開度をモータ6cによって調整可能に構成している。

さらに、濁水供給管路１はその始端部に河川工事等において発生する濁水、或いは、貯水槽等に収容されている濁水を汲み上げるポンプ1aを設けていると共にこのポンプ1aから浸潤タンク2aに到るまでの管路中に電磁流量計1bと流量調整バルブ1cとを順次、配設してあり、流量調整バルブ1cと上記凝集剤投入部６側のモータ6cの動力を調整するインバータ6dとを第１制御部７を介して電気的に接続している。

一方、上記浸潤タンク2aにこの浸潤タンク2a内の水位を計測する水位計８を配設していると共に、上記濁水送出管路３中に手動開閉バルブ3aと濁水移送ポンプ3bとを順次設けてあり、この濁水移送ポンプ3bと上記水位計８とを第２制御部９を介して電気的に接続し、濁水タンク2a内の水位が所定値以下となった時に水位計８を０ＦＦ状態にして濁水移送ポンプ3bと混合部４との運転を停止し、所定値となった時に水位計８をＯＮさせて運転を自動的に再開させるように構成している。なお、浸潤タンク2a内の水位が低下した時に、濁水移送ポンプ3bの運転能力を低下させ、所定値になった時に該濁水移送ポンプ3bを元の運転能力に復帰させるように制御してもよい。

浸潤タンク2aはその上端開口部を天板部2cによって閉止してあり、この天板部2c上において平面から見てその中央部上に上記凝集剤投入部６を図２、図３に示すように設置し、投入口6bを天板部2cの中央部を貫通させて浸潤タンク2a内の濁水面の中央部に臨ませている。さらに、浸潤タンク2aの天板部の外周部には図２に示すように、この天板部を貫通させて数本の散水ノズル10を装着してあり、これらの散水ノズル10の噴射口を浸潤タンク2aの上部内において、タンク内の濁水面の中央部、即ち、凝集剤投入ホッパ6aの投入口6bかさ濁水面に向かって投入される凝集剤の落下位置に向けた状態にしている。

また、上記濁水供給管１は、その濁水排出口を浸潤タンク2aの周壁に対して接線方向に向けた状態にして周壁上部を貫通させて浸潤タンク2aの上部内に連通させてあり、浸潤タンク2aの下端の濁水流出口2bから濁水の流出によって発生する上記渦巻流の渦巻き方向に向かって濁水を流入口から浸潤タンク2a内に吐出させるように構成している。さらに、この浸潤タンク2a内において、濁水供給管１の濁水流入口の位置から上方の内周面に、上記散水ノズル10から濁水面上に向かって噴射する圧力水の跳ね返りを抑止するための帯板11を突設していると共に、中央部には上記渦巻流によって流下する濁水中の凝集剤を外周方に向かって分散させるように、中心部から外周縁に向かって斜め下方に傾斜している陣笠形状の分散板12が設けられている。なお、帯板11の上方側における浸潤タンク2aの上端周壁には、外部に連通したオーバーフロー口13が設けられてあり、図示しない管に接続している。

上記混合部４は図１、図３及び図４に示すように、水平円筒体41内に、中心軸42の外周面に濁水を所定方向に搬送しながら攪拌する攪拌羽根43を突設してなる複数台（図においては４台）の攪拌混合機4a〜4dを並列状態に設置してなり、上記濁水送出管路３の送出端を第１攪拌混合機4aの搬送始端側に接続管14を介して連通させていると共に、この第１攪拌混合機4aの搬送終端側に次の第２攪拌混合機4bの搬送始端側を同じく接続管14を介して連通させてあり、以下、同様に、第３、第４攪拌混合機4c、4dを接続管14を介して連通させ、攪拌混合機4dの搬送終端口を固液分離部５に接続管14を介して連通させている。なお、固液分離部５としては、一般的に知られている沈澱層を採用している。

また、隣接する第１、第２の攪拌混合機4a、4bと、同じく隣接する第３、第４の攪拌混合機4c、4dとは、それぞれ共通する回転駆動モータ15、15によって駆動させられる。具体的には、各攪拌混合機4a〜4dの中心軸42はその端部を図５、図６に示すように、水平円筒体41の端面から突出させていて該突出端部にプーリ16を固着してあり、一組の隣接する第１、第２攪拌嵌合機4a、4b側のプーリ16、16と一台の回転駆動モータ15の回転軸に固着しているプーリ17間にベルト18を無端状に掛け渡してこの回転駆動モータ15により第１、第２攪拌混合機4a、4bの中心軸42を回転駆動させるように構成している。

同様に、他の一組の隣接する第３、第４攪拌混合機4c、4d側のプーリ16、16と他の一台の回転駆動モータ15の回転軸に固着しているプーリ17間にベルト18を無端状に掛け渡してこの回転駆動モータ15により第３、第４攪拌混合機4c、4dの中心軸42を回転駆動させるように構成している。

さらに、これらの回転駆動モータ15、15はインバータ19、19を介して上記第２制御部９に電気的に接続されてあり、上述したように、浸潤部２の浸潤タンク2a内の水位が所定値以下となった時に水位計８がＯＦＦしてこの回転駆動モータ15、15を停止させ、水位が元の高さにまで達した時に水位計８の０Ｎにより運転再開させるように構成しているが、浸潤タンク2a内の濁水の水位の変動、即ち、該浸潤タンク2aの流出口2bから流出する濁水の量の変動に同調してこの第２制御部９により回転駆動モータ15、15の回転数を大小に変更し、浸潤タンク2aの流出口2bから流出する濁水の量に応じた量を処理するように構成しておいてもよい。

次に、このように構成した濁水処理装置の作用を述べると、濁水供給管路１の始端部に設けている汲み上げポンプ1aを作動させることによって濁水を汲み上げ、濁水供給管路１を通じて浸潤部２の浸潤タンク2a側に供給する。この供給途上において、電磁流量計1bによって濁水供給管路１内を流通する濁水の流量を計測し、その計測値を第１制御部７に入力してこの第１制御部７により凝集剤投入部６の投入ホッパ6aにおける投入口6bの開閉弁を作動させるモータ6cを駆動して該弁の開度を制御し、上記濁水の流量に応じた量の凝集剤を浸潤タンク2a内に連続的に投入する。

浸潤部２の浸潤タンク2a内においては、濁水供給管路１を通じて供給された濁水は水位計８で設定された所定の水位以上の範囲に保持されながら、供給される濁水量に応じた量の濁水を流出口2bを通じて濁水送出管路３側に連続的に流出させていると共に凝集剤投入部６の投入ホッパ6aから投入された粉状の凝集剤は濁水中に混入して浸潤し、濁水中に溶け込む。浸潤タンク2a内の濁水は、この浸潤タンク2aの底面中央部に開口している濁水流出口2bから流下する際に渦巻流が発生し、その渦巻流は濁水流出口2bから上方に向かって大径となると共に上記濁水供給管路１の排出口の開口端を浸潤タンク2aの周壁接線方向で且つ上記渦巻流の流れ方向に向けているので、凝集剤が投下される濁水面においては、渦巻流の外周部は浸潤タンク2aの内周面に摺接しながら且つ下方に向かって徐々に小径となりながら螺旋状に流動している。

このように流動している濁水中に粉状の凝集剤を投入すると、濁水の渦巻流に吸い込まれるようにして混入、湿潤化して溶け込む。また、浸潤タンク2aの天板部2aに装着している散水ノズル10、10から濁水面上の凝集剤落下位置に向かって圧力水が吹きつけられて、濁水面に浮遊する凝集剤が分散させられながら濁水中に強制的に混入させられる。なお、この散水ノズル10から濁水面上に向かって噴射する圧力水の跳ね返りは濁水面から上方にの濁水タンク2aの内周面に突設している帯板11によって抑止される。さらに、この帯板11の下方に沿った上記濁水供給管路１の排出口から接線方向に吐出する濁水もこの帯板11によって抑えられて飛散するのを防止される。

こうして、濁水タンク2aの濁水面上に投下した凝集剤は、濁水によって浸潤化されて濁水中に溶け込み、この浸潤凝集剤を混入させた濁水は、その渦巻流によって攪拌されながら下方に流動すると共にその途中において濁水タンク2a内の中央部に配設している陣笠形状の分散板12により外周方に向かって斜め下方に拡散させられて湿潤凝集剤を濁水中に均一に分散させたのち、この分散板12を通過した際に該分散板12を介して迂回するように濁水タンク2aの中心部側に向かって流れを変えると共に渦巻流となって流出口2bから濁水送出管路３内に向かって流出する。この流出口2bに達する間に、渦巻流による攪拌作用や分散板12による拡散作用によって凝集剤が濁水中に溶け込んで凝集作用を発揮し始め、フロック化（団粒化）が開始された状態となる。

さらに、流出した濁水送出管路３内の濁水は、濁水移送ポンプ3bによって混合部４の第１攪拌混合機4a内に連続的に送給される。この濁水移送ポンプ3bは、濁水タンク2a内の濁水が所定の水位に達した時に水位計８がＯＮし、その信号が第２制御部９に送られてこの第２制御部９からの信号によって作動する。なお、濁水タンク2a内に供給する上記濁水供給管路１側の濁水汲み上げポンプ1aの能力よりもこの濁水移送ポンプ3bの能力が小さく、そのため、濁水供給管路１中に設けている流量調整バルブ1cによって濁水タンク2a側に供給される濁水の量を濁水移送ポンプ3bによって移送される濁水の量に見合うように調整する。

混合部４を構成している第１〜第４攪拌混合機4a〜4dは、回転駆動モータ15、15によってそれぞれの水平円筒体41内の攪拌羽根43を有する中心軸42が回転させられ、第１攪拌混合機4aの水平円筒体41内に送給された凝集剤を含む濁水中のコロイドは、攪拌羽根43の攪拌作用によっ急速にフロック化し、そのフロック化がこの第１攪拌混合機4aから第２〜第４の攪拌混合機4b〜4dを通過中に促進されて完全なフロックとなって固液分離部５を構成している沈澱槽に送り出され、フロックが沈澱する一方、上澄み水のみを排水路等に排水する。なお、フロックを生成しながら第１〜第４攪拌混合機4a〜4d内を通過中に、そのフロック生成中の濁水のサンプリングを抽出してフロック化の状態を確認し、最終の攪拌混合機4dから完全なフロックとなるように回転駆動モータ15、15の回転数をインバータ19によって調整する。

装置全体の簡略構成図。濁水処理装置の正面図。その側面図。混合部の平面図。混合部を構成した攪拌混合機の駆動部分の側面図。その一部の正面図。

１濁水供給管路
２浸潤部
2a 浸潤タンク
2b 濁水流出口
３濁水送出管路
４混合部
５固液分離部
６凝集剤投入部
6a 投入ホッパ
７第１制御部
８水位計
９第２制御部
10 散水ノズル
11 帯板
12 分散板

Claims

濁水に粉状の凝集剤を投入し水に浸潤させて溶け込ませる凝集剤の浸潤部と、この浸潤部の下流に連続して設けられ、浸潤した凝集剤と濁水とを攪拌混合させる混合部と、混合部の下流に設けられた固液分離部とからなる濁水処理装置であって、上記浸潤部は、底面中央部に上記混合部に連通した濁水送出管路への濁水流出口を設けている有底の縦長円筒状の浸潤タンクと、この浸潤タンクの上方に凝集剤投入ホッパを配設してこの凝集剤投入ホッパの投入口を浸潤タンク内の濁水面の中央部に臨ませている凝集剤投入部とからなり、濁水を汲み上げるポンプを設けている濁水供給管路の流入口を上記浸潤タンクの周壁上部を貫通させて浸潤タンクの上部内に該周壁に接線方向に向けた状態にして連通させていると共に、上記濁水供給管路内を流通する濁水の流量を計測し、この計測値に応じて上記凝集剤投入ホッパの投入口の開閉弁の開度を制御する第１制御部を設けてあり、さらに、上記浸潤タンクに、この浸潤タンク内の水位を計測する水位計を配設していると共に上記濁水送出管路の管路中に濁水移送ポンプを介装して、この濁水移送ポンプと上記水位計とを第２制御部を介して電気的に接続して濁水タンク内の水位が所定範囲となるように制御するように構成していることを特徴とする濁水処理装置。
浸潤タンクの上部に、該浸潤タンク内の濁水面への凝集剤の投入部からの落下位置に向かって散水するノズルを設けていることを特徴とする請求項１に記載の濁水処理装置。
凝集剤の投入部は平面方向から見て浸潤タンクの中央部に位置すると共に、上記濁水流入口より上方の浸潤タンク内周面に帯板を突設していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の濁水処理装置。
浸潤タンク内の中央部には、水中を降下する凝集剤を外側へ分散させる傘状の分散板が設けられていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の濁水処理装置。