JP5094151B2

JP5094151B2 - 固液分離装置

Info

Publication number: JP5094151B2
Application number: JP2007030290A
Authority: JP
Inventors: 圭佑村上
Original assignee: 株式会社Ｋｍ環境技研
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-02-09
Also published as: JP2008194580A

Description

本発明は、例えば、家畜の糞尿や養殖水槽の循環水などの固形物を含んだ汚水から固形物を分離除去するための固液分離装置に関するものである。

従来、家畜の尿汚水を処理する方法としては、図５に示すように、まず、畜舎５１から排出され原水槽５２に貯留された糞尿を沈殿槽５３に送り、糞などの固形物を沈降させた後、その液相部分を揚水ポンプ５４にて固液分離装置５５に送って尿汚水を固液分離し、この固液分離された尿汚水を、その表面に好気性微生物が養生付着された多孔質体から成る担体５６ａが設置された曝気槽５６に送るとともに、この曝気槽５６内にブロワー等の空気ポンプ５６ｂにより空気を吐出させながら、上記尿汚水中の有機物を上記微生物により分解する方法が知られている。この分解処理された尿汚水は、濾過槽５７にて水質汚染物質を吸着して分離した後、河川などに放流される。また、上記糞などの固形物は別途発酵処理するなどして堆肥として再利用される。
図６は固液分離装置５５の一構成例を示す図である。この固液分離装置５５は、その断面形状が略三角形でその幅が下部にいくに従って小さくなるすり鉢型の固液分離槽５５ａと、この固液分離槽５５ａ内に糞尿等の汚水を噴出させる汚水流入管５５ｂと、上記固液分離槽５５ａの上部に設けられたフィルター５５ｃとを備えたもので、上記固液分離槽５５ａ内に送られた汚水中の比重の重い固形物は上記汚水流入管５５ｂから噴出する汚水によって発生する旋回流により、上記固液分離槽５５ａの底部に運ばれ、排出管５５ｄから汚物回収槽６０に送られる。一方、上記汚水中の比重の軽い固形物は固液分離槽５５ａ上部に浮上し、フィルタ５５ｃに捕獲されるので、上記固液分離槽５５ａの上部側から上記フィルタ５５ｃを通過した汚水を取出すようにすれば、固形物の除去された汚水を上記図５に示した曝気槽５６のような後処理設備に送ることができる。
このとき、図６に示すように、上記固液分離装置５５の後段に、加圧浮上浄化装置７０を設けて、上記フィルタ５５ｃを通って上記固液分離槽５５ａの上部から送られてくる汚水を浄化するようにすれば、上記固液分離装置５５では取りきれなかった汚水中の微細な固形物についても分離除去することができる。
上記加圧浮上浄化装置７０は、槽本体７１内に設けられた気泡噴出管７２に図示しないエアパイプから空気を送り込んで上記槽本体７１内に気泡を噴出させて、上記微細な固形物を気泡とともに上記槽本体７１の液面までに浮上させ、上記槽本体７１の液面に浮遊する上記微細な固形物が付着した水泡を、上部槽本体７１中央部に立設された排出管７３から排出させるもので、上記微細な固形物が除去された汚水は、上記槽本体７１の下部から取出され、後処理工程である、表面に嫌気性の微生物が養生付着された接触材が設置された酸化接触槽８０に送られ、更に浄化される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２３０７１７号公報

しかしながら、上記固液分離装置５５による固液分離処理に加えて上記加圧浮上浄化装置７０による曝気処理を行った場合でも、汚水の濾過処理は一回だけであるので、汚水中の固形物を十分に除去することが困難であった。特に、加圧浮上浄化装置７０では、気泡に微細な固形物を付着させて浮上させるため、一回の濾過では上記処理した汚水中に微細な固形物が残存してしまうといった問題点があった。なお、上記各装置５５，７０を複数段設けるようにすれば、汚水中の固形物を十分に除去することは可能であるが、処理設備が大型化してしまうので、現実的な方法とはいえない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、装置数を増やすことなく、汚水中の固形物を確実に除去することのできる固液分離装置を提供することを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、汚水中の固形物を分離して除去する固液分離装置であって、汚水を貯留する貯留槽と、この貯留槽内に設置される、水中ポンプとその一端が上記水中ポンプの吸込み口に開口する空気導入管とを備えたエアレーションポンプと、
上記貯留槽の上部に設置される固液分離槽と、上記エアレーションポンプから送られてくる気泡を含んだ汚水を上記固液分離槽内に噴出させる汚水流入管と、上記固液分離槽内に設けられる、上記固液分離槽の液面に開口し、上記固液分離槽の液面に浮遊する水泡を回収する水泡回収管と、上記固液分離槽の液面近傍の汚水を回収する汚水回収管と、上記汚水回収管で回収された汚水を濾過するスクリーンを有し、上記スクリーンで濾過した汚水を上記貯留槽に戻す汚水戻し手段と、固液分離槽内の上記汚水流入管よりも上部側でかつ上記汚水回収管よりも下部側に設けられた処理水取出管とを備えたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の固液分離装置において、上記固液分離槽底部の汚水及び水泡回収管で回収した汚水のいずれか一方または両方を、フィルタを備えた固形物分離器を介して、上記貯留槽へ戻すようにしたものである。

本発明によれば、汚水を貯留する貯留槽から、エアレーションポンプを用いて、多数の気泡を含んだ汚水を固液分離槽に送り、比重の重い固形物を上記固液分離槽の底部から排出し、固液分離槽の液面に浮遊する比重の軽い固形物が付着した水泡を上記固液分離槽内の液面に開口する水泡回収管で回収するとともに、固液分離槽の液面近傍に汚水回収管を設けて上記固液分離槽の上部の汚水を回収し、この汚水回収管で回収した汚水をスクリーンを通して、上記貯留槽に戻しながら、上記汚水流入管よりも上部側でかつ上記汚水回収管よりも下部側に設けられた処理水取出管により、上記微細な固形物についても十分に除去された汚水を取出すようにしたので、装置数を増やすことなく、汚水中の固形物を十分に除去することができる。
また、上記固液分離槽底部の汚水及び水泡回収管で回収した汚水のいずれか一方または両方を、フィルタを備えた固形物分離器を介して、上記貯留槽へ戻すようにすれば、廃棄する汚水量を減らすことができるので、汚水を効率的に固液分離することができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１及び図２は本発明の最良の形態に係る固液分離装置１０の構成を示す図で、各図において、１１は尿汚水などの汚水を貯留する貯留槽、１２は上記貯留槽１１の上部に設置された固液分離槽、１３は上記貯留槽１１内に設置された曝気放水ポンプ装置、１４はこの曝気放水ポンプ装置１３から吐出された気泡を含んだ汚水を上記固液分離槽１２内へ噴出させる汚水流入管、１５は上記固液分離槽１２内に設置された水泡回収管、１６は上記固液分離槽１２の液面近傍に設けられた汚水回収管、１７は上記汚水回収管１６で回収した汚水を貯蔵するスクリーン沈殿槽、１８は細目もしくは微細目のスクリーン本体１８ａを備えたスクリーン装置、１９は不織布等から成るフィルタ１９ａを備えた固形物分離器である。上記汚水回収管１６とスクリーン沈殿槽１７とスクリーン装置１８により、上記固液分離槽１２内の汚水を貯留槽１１に戻す汚水戻し手段を構成する。
なお、各図において、符号１０ａは上記貯留槽１１内に処理汚水を供給する汚水供給管、１０ｂは上記固液分離槽１２内の固液分離された汚水を取出す処理水取出管である。
上記固液分離槽１２は、上部側が円筒状であり、底部側が上部に開いた半円錐状となっている。この半円錐の上面から下側のテーパ部１２ａを有する領域が固形物沈殿領域１２Ａで上側の円筒部の領域が曝気領域１２Ｂで、上記テーパ部１２ａの底部には固形物排出管１２ｂが設けられている。
上記汚水流入管１４は、上記２つの領域１２Ａ，１２Ｂの境界近傍、すなわち、上記テーパ部１２ａの上面近傍に設けられている。また、槽内の固液分離された汚水を取出すための処理水取出管１０ｂは上記汚水流入管１４よりも上側でかつ上記汚水回収管１６よりも下側に設けられている。
上記曝気放水ポンプ装置１３は、図３にも示すように、モータ１３Ｍと、このモータ１３Ｍにより回転するスクリュー羽根１３ｋと、上記スクリュー羽根１３ｋの送り側に設けられた排出管１３ｎとを備えた水中ポンプ１３ａと、上記モータ１３Ｍを取付けるための取付部材１３ｂと、一端が空気中に開口し、他端がモータ１３Ｍの吸込み口に開口する吸気管１３ｃとを備えたもので、上記吸気管１３ｃからの空気を水中ポンプ１３ａの開口部の中心近傍に供給し、多数の気泡が混入された汚水を、上記汚水流入管１４から固液分離槽１２内に噴出させる。
水泡回収管１５には、固液分離槽１２の液面近傍に開口する開口部１５ａが設けられており、その底部には、上記開口部１５ａから当該回収管１５内に流れ込んだ汚水を固形物分離器１９に送るための移送管１５ｂが設置されている。
また、汚水回収管１６は上記固液分離槽１２の液面近傍の汚水を上記スクリーン沈殿槽１７に移送するもので、このスクリーン沈殿槽１７から溢れた汚水はスクリーン装置１８のスクリーン本体１８ａを通って貯留槽１１に戻される。

次に、上記構成の固液分離装置１０の作用について説明する。
まず、汚水供給管１０ａにより、固液分離処理をする汚水を貯留槽１１内に入れる。そして、曝気放水ポンプ装置１３のモータ１３Ｍを駆動して水中ポンプ１３ａを稼動させ、貯留槽１１内に貯留されている汚水を汚水流入管１４に送り、固液分離槽１２内に噴出させる。上記水中ポンプ１３ａのスクリュー羽根１３ｋが回転すると、貯留槽１１内の汚水が上記水中ポンプ１３ａの吸引側に引き込まれるので、上記水中ポンプ１３ａの吸込み口近傍には大きな負圧が発生する。したがって、上記水中ポンプ１３ａの吸込み口近傍に開口する吸気管１３ｃから大気中の空気が上記吸込み口近傍に供給され、上記汚水に巻き込まれて混合される。これにより、曝気放水ポンプ装置１３の排出管１３ｎからは、多数の気泡が混合された汚水が排出され、これが、汚水流入管１４を介して固液分離槽１２内に噴出される。
上記固液分離槽１２内の汚水中に含まれている比重の重い固形物は、上記固形物沈殿領域１２Ａにおいて、上記汚水流入管１４から噴出される汚水により発生する旋回流により、上記固液分離槽１２の底部に運ばれ、固形物排出管１２ｂから固形物分離器１９に送られる。固形物分離器１９では、上記汚水中の比重の重い固形物をフィルタ１９ａで分離した後、上記汚水を、汚水排出管１９ｂを介して、貯留槽１１に戻す。

一方、曝気領域１２Ｂでは、上記汚水流入管１４から汚水とともに噴出された気泡により、繊維物質等の比重の軽い微細な固形物が上記固液分離槽１２の上部へ運ばれるので、上記固液分離槽１２の液面は、上記微細な固形物が付着した多数の水泡が浮遊した状態となる。これらの水泡は、水泡回収管１５の開口部１５ａから管内に流入し、その底部に上記回収された微細な固形物を含む汚水が貯留される。
また、上記固液分離槽１２の液面近傍の汚水は、汚水回収管１６を通ってスクリーン沈殿槽１７に送られる。このスクリーン沈殿槽１７から溢れた汚水は、図４に示すように、スクリーン装置１８のスクリーン本体１８ａを通って貯留槽１１に戻される。一方、上記スクリーン本体１８ａ上を落下する微細な固形物を含む汚水は、上記スクリーン本体１８ａの下部に設けられた案内板１８ｂから上記固形物分離器１９に流れ込み、汚水中の微細な固形物がフィルタ１９ａで分離された後、貯留槽１１に戻される。上記スクリーン沈殿槽１７に回収された汚水中の微細な固形物は、スクリーン本体１８ａもしくはフィルタ１９ａを通過することで取り除かれてから貯留槽１１に戻されることになる。また、上記スクリーン沈殿槽１７の底部の汚水は、上記固液分離槽１２で取りきれなかった比重の大きな固形物が混入しているが、この固形物を含んだ汚水も、上記スクリーン沈殿槽１７の底部に設けられた固形物排出管１７ｂから固形物分離器１９に送られ、上記汚水中の固形物が分離された後、上記汚水排出管１９ｂから貯留槽１１に戻される。
また、本例では、上記水泡回収管１５の底部に連通する移送管１５ｂを設けて、上記水泡回収管１５の底部に集められた汚水を固形物分離器１９に送り、フィルタ１９ａで上記汚水中の微細な固形物を分離した後、貯留槽１１に戻すようにしている。
上記貯留槽１１に戻された汚水は、曝気放水ポンプ装置１３により、再び、上記固液分離槽１２に送られ固液分離される。
本例では、このように、汚水中の比重の大きな固形物や微細な固形物をスクリーン装置１８のスクリーン本体１８ａまたは固形物分離器１９のフィルタ１９ａで除去しながら循環させているので、上記曝気領域１２Ｂの下部側の汚水中には固形物が殆ど含まれていない。したがって、上記処理水取出管１０ｂからは、固形物が十分に分離された汚水を取出すことができる。

このように、本最良の形態によれば、尿汚水などの汚水を貯留する貯留槽１１の上部に、下側の半円錐状の領域（固形物沈殿領域１２Ａ）と、上側の円筒状の領域（曝気領域１２Ｂ）とを有する固液分離槽１２を設置し、曝気放水ポンプ装置１３にて、上記貯留槽１１内の汚水に多数の気泡を混合させて固液分離槽１２内に噴出させ、上記固形物沈殿領域１２Ａにおいて、比重の重い固形物は固液分離槽１２の下部に集めて固形物分離器１９に送り、上記固形物を取り除いた後上記貯留槽１１に戻す。一方、曝気領域１２Ｂにおいては、固液分離槽１２の液面に浮遊する比重の軽い微細な固形物が付着された水泡を水泡回収管１５で、液面近傍の汚水を汚水回収管１６で回収した後、それぞれ、固形物分離器１９及びスクリーン装置１８にて、上記微細な固形物を除去して上記貯留槽１１に戻す。そして、上記のように、汚水を循環させながら、上記曝気領域１２Ｂの下部側に設けられた処理水取出管１０ｂから上記固液分離槽１２内の固形物が分離された汚水を取出すようにしたので、装置数を増やすことなく、汚水を十分に固液分離できる。

なお、上記固液分離槽１２の下部に集められた汚水や水泡回収管１５の底部に集められた汚水、あるいは、上記スクリーン沈殿槽１７の底部の汚水については、従来と同様に汚物回収槽に排出して処理するようにしてもよいが、本例のように、固形物分離器１９で固液分離した後、貯留槽１１に戻すようにする方が、廃棄する汚水の量を減らすことができる。また、分離した固形物は全て固形物分離器１９のフィルタ１９ａに集められるので、汚水を効率的に固液分離することができるとともに、処理設備を簡易化できる。
また、上記固形物分離器１９に、上記フィルタ１９ａに加えて、パンチングプレートや六角ハニカムブロック等の他の固形物分離手段を設けるようにすれば、上記汚水から固形物を確実に分離することができる。
また、上記例では、固形物分離器１９を固液分離槽１２に隣接して設けたが、各設備の配置はこれに限るものではなく、固液分離槽１２を固液分離槽１２の下方で貯留槽１１の上部に設置するなど、設備の設置場所に応じて適宜決定すればよい。
また、上記例では、固液分離処理をする汚水を汚水供給管１０ａから直接貯留槽１１内に導入したが、スクリーンもしくはフィルタ等の固形物分離器を介して貯留槽１１内に導入するようにしてもよい。

本発明によれば、装置数を増やすことなく、汚水中の固形物を十分に分離することができるので、尿汚水中の固形物を分離除去する設備の他、養殖水槽の循環水に含まれる糞尿や残餌などを分離除去するための固液分離装置などに適用することにより、汚水の処理を効率よく行うことができる。

本発明の最良の形態に係る固液分離装置の構成を示す断面図である。本発明の最良の形態に係る固液分離装置の構成を示す平面図である。曝気放水ポンプ装置の構成を示す図である。スクリーン及びスクリーン沈殿槽の側面図である。従来の汚水処理方法を示す図である。従来の固液分離装置の一構成例を示す図である。

符号の説明

１０固液分離装置、１０ａ汚水供給管、１０ｂ処理水取出管、１１貯留槽、
１２固液分離槽、１２Ａ固形物沈殿領域、１２Ｂ曝気領域、１２ａテーパ部、
１２ｂ固形物排出管、１３曝気放水ポンプ装置、１３ａ水中ポンプ、
１３ｂ取付部材、１３ｃ吸気管、１３Ｍモータ、１３ｋスクリュー羽根、
１３ｎ排出管、１４汚水流入管、１５水泡回収管、１５ａ開口部、
１５ｂ移送管、１６汚水回収管、１７スクリーン沈殿槽、
１７ｂ固形物排出管、１８スクリーン、１８ａスクリーン本体、１８ｂ案内板、１９固形物分離器、１９ａフィルタ、１９ｂ汚水排出管。

Claims

汚水を貯留する貯留槽と、この貯留槽内に設置される、水中ポンプとその一端が上記水中ポンプの吸込み口に開口する空気導入管とを備えたエアレーションポンプと、
上記貯留槽の上部に設置される固液分離槽と、上記エアレーションポンプから送られてくる気泡を含んだ汚水を上記固液分離槽内に噴出させる汚水流入管と、上記固液分離槽内に設けられる、上記固液分離槽の液面に開口し、上記固液分離槽の液面に浮遊する水泡を回収する水泡回収管と、上記固液分離槽の液面近傍の汚水を回収する汚水回収管と、上記汚水回収管で回収された汚水を濾過するスクリーンを有し、上記スクリーンで濾過した汚水を上記貯留槽に戻す汚水戻し手段と、固液分離槽内の上記汚水流入管よりも上部側でかつ上記汚水回収管よりも下部側に設けられた処理水取出管とを備えたことを特徴とする固液分離装置。
上記固液分離槽底部の汚水及び水泡回収管で回収した汚水のいずれか一方または両方を、フィルタを備えた固形物分離器を介して、上記貯留槽へ戻すようにしたことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。