JP6583388B2 - 沈殿槽 - Google Patents

Description

本発明は、汚泥を沈降分離するための沈殿槽に係り、特に被処理水がセンターウェルを介して沈殿槽下部に供給される沈殿槽に関する。

従来、活性汚泥処理設備や凝集沈殿処理設備等では、汚泥混合液（凝集処理液）を処理水と汚泥とに分離する手段として固液分離槽（沈殿槽）を用いた沈降分離が一般的に採用されている。この沈降分離では、汚泥混合液中の濁質や微細なＳＳを効率的に除去して良好な処理水を得るために、沈殿槽内に汚泥ゾーン（スラッジブランケット層）を形成し、センターウェル（フィードウェル）を経て、汚泥混合液をこの汚泥ゾーンの下部から流入させて汚泥ゾーンを通過させることにより、汚泥混合液中の濁質や微細なＳＳを濾過分離するスラッジブランケット濾過方式が採用されている。

センターウェル型の沈殿槽として、槽体の中央部のセンターウェルの下端に対峙して水平にプレートを設け、センターウェルからの流出水の流れ方向を放射方向に変更するよう構成することが公知である（特許文献１，２）。

凝集沈殿装置において、沈殿槽での固液分離を効果的に行って高清澄な処理水を得るためには、生成させた凝集フロックを破壊させることなく沈殿槽に導入することが重要である。即ち、凝集フロックが破壊されて微細化すると、その沈降性が悪くなり、処理水側に流出して処理水の水質が悪化する。

特許文献３には、円筒状のセンターウェル上部にセンターウェルより径の大きい円筒状の流入部を形成しておき、流入配管から流入部の周壁の接線方向に被処理水を供給することにより、流入部では周壁に沿った旋回流が形成され、そのままセンターウェルに導入されることによりセンターウェル内を旋回しながら下降する流れを形成することで、被処理水の導入時の乱流の発生を防ぎ、凝集フロックの破壊を抑制することが開示されている。

特開２００５−６６５３３号公報 特開２００７−６９１８９公報 特開２０１７−８７０９０号公報

特許文献１〜３の通り、沈殿槽内で上昇した処理水は、槽内周壁に沿って設けられたトラフ（溢流堰）に溢流して取り出される。このようにトラフが沈殿槽の内周壁に沿って設けられている沈殿槽にあっては、沈殿槽内の上向流ＬＶが高い場合、水面付近の浅い領域において、トラフのある槽内周壁付近の流速が、トラフのないセンターウェル付近よりも大きくなり、トラフに流入する処理水中のＳＳ（懸濁物質）濃度が高くなるおそれがある。

本発明は、被処理水がセンターウェルから槽内に流入し、槽内を上昇し、トラフから流出する沈殿槽において、槽内の上昇ＬＶが高い場合であっても、トラフ近傍での水の流速増大が抑制され、処理水の水質を良好に保つことができる沈殿槽を提供することを目的とする。

本発明の沈殿槽は、槽体の中央部のセンターウェルから該槽体内の下部に供給された被処理水が、該槽体内を上昇し、該槽体上部のトラフから清澄水となって流出する沈殿槽において、該トラフとして、前記槽体の内周壁に沿う第１のトラフと、該第１のトラフと前記センターウェルとの間に配置された第２のトラフとを備えたことを特徴とする。

本発明の一態様では、前記第２のトラフは、前記センターウェルの周囲を周回する環状である。

本発明の一態様では、被処理水を前記センターウェル内に旋回させながら導入する旋回導入手段と、前記センターウェルの下端に対峙して水の流れ方向を変更するためのプレートとが設けられており、これにより前記槽体内の上昇流が旋回流を形成する。

本発明の一態様では、前記槽体の内周壁の平面視形状が円形又は正ｎ角形（ｎ≧６）である。

本発明の沈殿槽では、トラフとして、槽体上部内周壁に沿う第１のトラフと、第１のトラフとセンターウェルとの間の第２のトラフとが設けられているので、槽体内の上昇ＬＶが大きい場合でも、トラフ近傍での水の流速増大が抑制され、処理水の水質を良好に保つことができる。

実施の形態に係る沈殿槽の縦断面図である。 図１の沈殿槽の平面図である。 別の実施の形態に係る沈殿槽の平面図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１，２は第１の実施の形態に係る沈殿槽を有する凝集沈殿装置を示すものである。

この実施の形態に係る沈殿槽にあっては、槽体１の内周壁の平面視形状は円形であるが、正多角形（ただし、六角形以上）であってもよい。該槽体１の中央部にセンターウェル２が設置されている。このセンターウェル２は上下両端が開放した円筒状であり、その上端２ｔは槽体１内の水面位ＷＬよりも上方に突出している。この水面位ＷＬは、後述のトラフ１３，１５のオーバーフローレベルである。上端２ｔは、全周にわたって均一高さである。

センターウェル２の上部には、センターウェル上部部材としてセンターウェル２よりも大径のセンターウェルアッパー３が設けられている。センターウェルアッパー３は、センターウェル２の上部外周面に接続され、水平方向に拡開する平板状の底面３ａと、該底面３ａの外周縁から起立する周壁３ｂとを有する。センターウェル２の上部と、底面３ａと、周壁３ｂとで囲まれた部分が、センターウェル２の上部外周を囲む環状水路Ｃとなっている。水面位ＷＬのレベルとセンターウェル２の上端２ｔのレベルとの差（高低差）は好ましくは０〜１０ｃｍ特に好ましくは０〜５ｃｍである。

該環状水路Ｃ内に被処理水を周回方向に流入させるように、被処理水の導入部材として導入管８が設けられている。この導入管８の末端部は、図２のように、周壁３ｂに沿って延在しており、被処理水は周壁３ｂに沿って環状水路Ｃ内に流入し、環状水路Ｃ内を旋回し、センターウェル２の上端２ｔをオーバーフローしてセンターウェル２内に流入する。

環状水路Ｃの直径（周壁３ｂの内周面の直径）は、センターウェル２の上端２ｔの外径の１．２〜２．０倍特に１．４〜１．８倍程度が好ましい。

この実施の形態では、底面３ａは水平である。上端２ｔと底面３ａとの高低差は好ましくは５〜５０ｃｍ特に好ましくは１０〜４０ｃｍである。

このセンターウェル２の下端に対峙して、センターウェル２からの原水の流れ方向を放射方向とするためのフラットバッフルと通称されるプレート４が設けられている。この実施の形態では、プレート４は水平円板状である。プレート４はセンターウェル２の下端よりも所定距離下方に位置している。プレート４とセンターウェル２とは同軸状に配置されている。

このプレート４の中央部には、後述のレーキシャフト１０が貫通しており、プレート４は該レーキシャフト１０に支持されている。ただし、プレート４は支持部材（図示略）を介してセンターウェル２に支持されてもよい。

なお、プレート４の半径はセンターウェル２の半径以上かつ半径の１．５倍以下であり、好ましくはセンターウェル２の半径の１〜１．３倍程度である。

槽体１の底面は中央に向って下り勾配となっており、その中央部には、沈降した汚泥を集めて排出するためのピット６が設けられている。ピット６内の汚泥は、排泥管７を介して槽体１外に排出される。ただし、槽体１の底面は水平であってもよい。

槽体１の底面に沿ってレーキ板１１を回転させるようにレーキ装置が設けられている。このレーキ装置は、前記センターウェル２の軸心部分を通って上下方向に延設されたレーキシャフト１０と、該レーキシャフト１０の下部から放射方向に延設された支持アーム１２と、該アーム１２に取り付けられたレーキ板１１と、レーキシャフト１０の上端が連なった駆動装置（図示略）とを有する。

レーキ板１１は、レーキが回転したときに、槽体底面上の堆積物を槽体底面の中央側へ移動させるように各アーム１２の長手方向と斜交方向に配設されている。

槽体１の内周壁面の上部に沿って第１のトラフ（溢流堰）１３が設けられている。また、第１のトラフ１３とセンターウェル２との間に、センターウェル２を周回する環状の第２のトラフ１５が設けられている。この実施の形態では、第２のトラフ１５の平面視形状は円形である。第２のトラフ１５と第１のトラフ１３とは同心円状である。トラフ１３，１５の上端にはＶ字形のノッチ（切欠部）が所定間隔をおいて設けられている。槽体１内の水は、該Ｖノッチを介してトラフ１３，１５内に流入する。このトラフ１３，１５への溢流レベルが槽体１内の水面位ＷＬである。トラフ１５に流入した水は連絡水路１４Ｌを通じてトラフ１３に流入し、またトラフ１３に流入した水は清澄水流出口１４から処理水として槽外に流出する。このように、トラフやトラフ間の連絡水路１４Ｌが槽体１の中心軸から放射方向に延伸する部分を極力削減することによって、槽内の上向流が旋回流など水平方向の流れがあった場合でも、その流れが阻害されることを低減することができる。

この槽体１の水深即ち槽体底面から水面位ＷＬまでの高さは、好ましくは１００〜４００ｃｍであり、より好ましくは１００〜２５０ｃｍである。

槽体１の直径（内径）は１〜２０ｍ程度が好ましい。トラフ１３，１５の幅は０．１〜０．５ｍｍ程度が好ましい。トラフ１３，１５のＶノッチは均等に、０．３〜０．８ｍピッチで設けられることが好ましい。センターウェル２の周壁面と第２トラフ１５の内周壁面とに囲まれた水面領域の水面積をＳ１、当該水面領域に接する第２トラフ１５のＶノッチの個数をＶ１とし、また、第２トラフ１５の外周壁面と第１トラフ１３の内周壁面とに囲まれた水面領域の水面積をＳ２、当該水面領域に接する第２トラフ１５及び第１トラフ１３のＶノッチの合計個数Ｖ２とすると、Ｓ１／Ｓ２とＶ１／Ｖ２の比が同程度（例えば０．８〜１．２程度）となるように設計することが好ましい。
連絡水路１４Ｌ、清澄水流出口１４の幅は０．１〜０．５ｍ程度であることが好ましい。

プレート４の上面の槽体底面（ピット６周縁部）からの高さは２０〜１５０ｃｍであり、好ましくは２５〜１２０ｃｍ特に３０〜８０ｃｍである。

センターウェル２内の下降流速（ＬＶ）は１０ｃｍ／ｓｅｃ以下、例えば１〜６ｃｍ／ｓｅｃ、特に２〜４ｃｍ／ｓｅｃ程度が好ましい。

センターウェル２の下端とプレート４の上面との間の原水出口の上下間隔は、この原水出口から流出する原水の水平方向の線速度が１〜１０ｃｍ／ｓｅｃ特に２〜６ｃｍ／ｓｅｃ程度となるように設定するのが好適である。

槽体１内の上昇流速（ＬＶ）は１ｍ／ｈｒ以上、例えば１〜１５ｍ／ｈｒ、特に２〜８ｍ／ｈｒ程度が好ましい。

このように構成された沈殿槽において、被処理水はセンターウェルアッパー３内の環状水路Ｃに供給され、環状水路Ｃ内を旋回し、センターウェル２の上端をオーバーフローしてセンターウェル２内に流入し、センターウェル２内を下降し、センターウェル２の下端とプレート４との間から放射方向に流出する。その後、水は槽体１内を上昇し、トラフ１３，１５へオーバーフローにより流出する。トラフ１５内の水は連絡水路１４Ｌを通じてトラフ１３に流出し、トラフ１３内の水は、清澄水流出口１４より排出される。トラフ１５からの水は、配管を用いて取り出されてもよい。この配管は、水面の上方に設けられるのが好ましい。この配管は、サイホン管であってもよく、ポンプを有した配管であってもよい。

この実施の形態では被処理水は、センターウェル２の下端とプレート４との間の原水出口からスラッジブランケット内に緩やかに流入するようになり、効率的に汚泥が沈降分離されるようになる。

槽体１の底面上に沈降した汚泥は、レーキによってピット６に掻き集められ、排泥管７から排出される。

この実施の形態では、環状水路Ｃやセンターウェル２内で局所的に流速が大きくなって凝集フロックが破壊されることを防ぐことができる。また、センターウェル２の上端２ｔの高さとセンターウェル内の水位（水面位ＷＬと実質的に等しい。）との高低差をなるべく低くすることによって、被処理水の落下の衝撃による凝集フロックの破壊を防止することができるので、汚泥が効率よく分離される。

上記実施の形態では、第２のトラフ１５は平面視形状が円環形とされているが、多角形環形であってもよい。図３はトラフ１５が八角形環形である沈殿槽１を示している。八角形の代りに六角形等とされてもよい。センターウェル２からの距離がなるべく均一になるように、また槽体１内の上昇流が旋回流を形成している場合、旋回を阻害しないようにするために、六角形又はそれ以上の多角形特に正多角形であることが好ましい。なお、多角形のトラフは、直線状の短いトラフ（多角形の一辺の長さのトラフ）を連結して製造することができる。

上記実施の形態では、トラフとして第１及び第２のトラフ１３，１５が設けられており、平面視が二重環状のトラフ配列となっているが、センターウェル２を周回する第３又はそれ以上のトラフを設け、三重又はそれ以上の多重環状のトラフ配列としてもよい。

二重トラフの場合、
第１トラフ１３の内周壁面の槽体軸心からの距離（半径）Ｒ１、
第２トラフ１５の幅（槽体径方向の幅）ｄ２、内周壁面の槽体軸心からの距離（半径）Ｒ２、
センターウェル２の半径ｒ、
とすると、（Ｒ１−ｄ２−Ｒ２）と（Ｒ２−ｒ）が同程度（例えば比が０．８〜１．２程度）となるように設計することが好ましい。

一方、三重トラフの場合、
第１トラフ１３の内周壁面の槽体軸心からの距離（半径）Ｒ１、
第２トラフ１５の幅（槽体径方向の幅）ｄ２、内周壁面の槽体軸心からの距離（半径）Ｒ２、
第３トラフの幅（槽体径方向の幅）ｄ３、内周壁面の槽体軸心からの距離（半径）Ｒ３（Ｒ２＞Ｒ３）、
センターウェル２の半径ｒ、
とすると、（Ｒ１−ｄ２−Ｒ２）と（Ｒ２−ｄ３−Ｒ３）と（Ｒ３−ｒ）が同程度（例えば各々の比が０．８〜１．２程度）となるように設計することが好ましい。

上記実施の形態では、センターウェル２の上端部はセンターウェルアッパー３の底面３ａよりも上方に立ち上るものとなっているが、センターウェル２の上端を該底面３ａと同一高さとしてもよい。このようにすると、環状水路Ｃ内を旋回する被処理水は、旋回流を保ったままセンターウェル２内に流入し、センターウェル２の下端から旋回しながら槽体１内に流出する。そして、槽体１内では水が旋回しながら上昇する。

上記実施の形態では、プレート４は水平とされているが、少なくとも中心付近が放射方向に向って１５°未満の傾斜面となってもよい。ただし、少なくとも外周部は水平であることが好ましい。

上記実施の形態では、導入部材として導入管８が設けられているが、導入部材として樋状水路を設けてもよい。

上記実施の形態では、センターウェル２は上端から下端まで等径とされているが、下部を大径としてもよい。この場合、下端ほど大径となるテーパ形としてもよい。

１ 槽体
２ センターウェル
２ｔ 上端
３ センターウェルアッパー
３ａ 底面
３ｂ 周壁
４ プレート
６ ピット
８ 導入管
１０ レーキシャフト
１３，１５ トラフ

Claims (2)

1. 槽体の中央部のセンターウェルから該槽体内の下部に供給された被処理水が、該槽体内を上昇し、該槽体上部のトラフから清澄水となって流出する沈殿槽において、
   該トラフとして、前記槽体の内周壁に沿う第１のトラフと、該第１のトラフと前記センターウェルとの間に配置された第２のトラフとを備えた沈殿槽であって、
   前記第２のトラフは、前記センターウェルの周囲を周回する環状であり、該第２のトラフは、内周側の上端及び外周側の上端にそれぞれＶノッチが設けられており、
   前記第１のトラフと第２のトラフとを連結する連結水路が放射方向に設けられており、
   前記槽体の内周壁と前記センターウェルとの間には、放射方向に延伸する部分を該連結水路を除いては具備せず、
   被処理水を前記センターウェル内に旋回方向に導入する旋回導入手段と、前記センターウェルの下端に対峙して水の流れ方向を変更するためのプレートとが設けられており、これにより前記槽体内の上昇流が旋回流を形成することを特徴とする沈殿槽。
2. 請求項１において、前記槽体の内周壁の平面視形状が円形又は正多角形であることを特徴とする沈殿槽。

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