JP7514497B2

JP7514497B2 - 分離装置

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Publication number: JP7514497B2
Application number: JP2020162093A
Authority: JP
Inventors: 覚橋本
Original assignee: 株式会社エイブルテクニカルサポート
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2024-07-11
Anticipated expiration: 2040-09-28
Also published as: JP2022054851A

Description

本発明は、分離装置に関する。

排水、汚水その他の被処理液を処理する方法の一つとして、被処理液から汚泥と上澄み液とを分離する分離処理が知られている。被処理液を処理する場合、懸濁物質、繊維質、油脂質、微生物その他の物質が気体を伴って被処理液の上方に浮上し、スポンジ状の気泡の塊となったスカム塊を生成し得る。被処理液の上方から上澄み液を回収する場合、被処理液の上方に浮かぶスカム塊が上澄み液を回収する回収領域を塞いでしまい、上澄み液の回収を妨げ得る。したがって、被処理液の上方に浮かぶスカム塊を破壊及び／又は除去し、上澄み液の回収効率を改善する要望がある。

被処理液の上方に浮かぶスカム塊を破壊及び／又は除去し、上澄み液の回収効率を改善することに関し、生物学的処理法で処理対象水を処理する汚水処理システムであって、最初沈殿池と、処理対象水に対して生物学的処理を実施する生物学的処理部の前段とを備えた前処理槽と、前記生物学的処理部の後段と、最終沈殿池とを備えた後処理槽とを備え、前記最終沈殿池の上部に、駆動装置によって回転駆動される円筒スクリーン及び円筒スクリーンに水を噴射してスカムを除去する洗浄スプレー等を用いてスカムを除去して処理対象水を排出する越流機構が備えられている、汚水処理システムが提案されている（特許文献１）。特許文献１に記載の技術によれば、スカム塊を除去して処理された水を排出し得る。

特開２０１９－１２６７６０号公報

特許文献１の技術では、駆動装置によって円筒スクリーンを回転駆動する。したがって、円筒スクリーンを回転駆動する際の駆動装置のエネルギー消費に改善の余地がある。また、洗浄スプレーから噴射される水の消費にも改善の余地がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スカム塊を破壊及び／又は除去するときのエネルギー及び／又は水の消費に対する上澄み液の回収効率を向上可能な分離装置を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、上澄み液を回収する回収領域を第１領域と第２領域とに隔てる仕切り部に連通孔を設け、分離処理が行われている場合において連通孔における第１領域の側と第２領域の側との間の差圧が２００Ｐａ以上であるよう構成することで、上記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。

第１の特徴に係る発明は、汚泥と上澄み液とに分離する分離処理の対象である被処理液を収容可能な処理槽を備え、前記処理槽は、前記被処理液を前記汚泥と前記上澄み液とに分離可能な処理領域と、前記上澄み液を回収可能な回収領域と、を有し、前記回収領域は、前記処理槽の側壁における位置のうち前記上澄み液の定水位よりも下方にある位置から、前記処理槽の内部における位置のうち前記定水位よりも上方にある位置に向けて設けられる仕切り部により第１領域と第２領域とに隔てられており、前記第１領域は、前記処理領域で分離された前記上澄み液が浸入可能な領域であり、前記仕切り部は、前記定水位よりも下方において、前記第１領域から前記第２領域に連通する連通孔を含んで構成され、前記第２領域は、前記第１領域に浸入した前記上澄み液が前記連通孔を通じて流入可能な領域であり、前記分離処理が行われている場合において、前記連通孔における前記第１領域の側と前記第２領域の側との間の差圧が２００Ｐａ以上である、分離装置を提供する。

分離処理においては、被処理液に含まれる懸濁物質、繊維質、油脂質、微生物その他の物質が気体を伴って回収領域に浮上し、スポンジ状の気泡の塊となったスカム塊を生成し得る。回収領域から上澄み液を回収する場合、回収領域に浮かぶスカム塊が回収領域を塞いでしまい、上澄み液の回収を妨げ得る。

第１の特徴に係る発明によれば、分離処理が行われている場合に、第１領域の側と第２領域の側との差圧が２００Ｐａ以上で上澄み液が連通孔に流入し、回収領域に上澄み液の流れが生じる。このとき、回収領域にあるスカム塊は、上澄み液の流れを妨げる障害物となる。流れの中に障害物があるため、流れに対してスカム塊の前方に渦の列であるカルマン渦が発生する。このカルマン渦は、スカム塊を破壊し、除去し得る。スカム塊が連通孔を塞いだ場合には、スカム塊の第１領域の側と第２領域の側との間に２００Ｐａ以上の差圧が生じる。カルマン渦に加えて、この差圧も、スカム塊を破壊し、除去し得る。

カルマン渦及び／又は差圧によってスカム塊を破壊し、除去し得る上澄み液の流れは、連通孔における差圧によって生じるため、駆動装置その他のエネルギーを消費する装置を必要としない。同様に、この上澄み液の流れは、洗浄スプレーから噴射される水等の消費を伴わない。したがって、第１の特徴に係る発明によれば、スカム塊を除去するときのエネルギー及び水の消費に対する上澄み液の回収効率を向上し得る。

したがって、第１の特徴に係る発明によれば、スカム塊を破壊及び／又は除去するときのエネルギー及び／又は水の消費に対する上澄み液の回収効率を向上可能な分離装置を提供できる。

第２の特徴に係る発明は、第１の特徴に係る発明であって、前記連通孔は、前記第１領域から前記第２領域に向けて略水平又は下り勾配に設けられる、分離装置を提供する。

第２の特徴に係る発明によれば、連通孔が上り勾配でないため、連通孔における差圧をより効率よく生じさせることができる。これにより、エネルギーを消費することなく、スカム塊を破壊し、除去し得る差圧をより効率よく実現することが可能となる。該差圧が効率よく実現されるため、カルマン渦によってスカム塊を破壊し、除去し得る上澄み液の流れをより効率よく発生させられる。

したがって、第２の特徴に係る発明によれば、スカム塊を除去するときのエネルギー及び／又は水の消費に対する上澄み液の回収効率を向上可能な分離装置を提供できる。

第３の特徴に係る発明は、第１又は第２の特徴に係る発明であって、前記連通孔が複数設けられ、前記上澄み液が通過する向きから見た前記連通孔のそれぞれの断面積が０．５平方センチメートル以上４平方センチメートル以下である、分離装置を提供する。

第３の特徴に係る発明によれば、連通孔が複数設けられることにより、連通孔を介して第２領域に流入する上澄み液の流量は、連通孔が１つである場合より増える。したがって、上澄み液の回収効率をより一層向上し得る。また、第３の特徴に係る発明によれば、連通孔のそれぞれは、断面積の上限が４平方センチメートル以下と差圧を生じさせやすい狭さを有する連通孔であるため、第１領域の側と第２領域の側との差圧をより効率よく生じさせることができる。これにより、エネルギーを消費することなく、カルマン渦及び／又は差圧によってスカム塊を破壊し、除去し得る上澄み液の流れがより効率よく発生する。

第３の特徴に係る発明によれば、連通孔のそれぞれは、断面積の下限が０．５平方センチメートル以上と上澄み液の流れを妨げない程度に広いため、連通孔の狭さによって上澄み液の流れを妨げない。これにより、スカム塊の前方にカルマン渦を生成してスカム塊を破壊し、除去し得る上澄み液の流れがより効率よく発生する。

したがって、第３の特徴に係る発明によれば、スカム塊を破壊及び／又は除去するときのエネルギー及び／又は水の消費に対する上澄み液の回収効率を向上可能な分離装置を提供できる。

第４の特徴に係る発明は、第１から第３のいずれかの特徴に係る発明であって、前記上澄み液が通過する向きから見た前記連通孔の断面は、扁平率が０．５以下の略円形及び略楕円形、並びに内角の大きさが全て９０度を超える略凸多角形から選択される１種以上である、分離装置を提供する。

第４の特徴に係る発明によれば、スカム塊が連通孔の９０度以下の内角に引っかかり、上澄み液の流れを妨げることを軽減し得る。また、連通孔が略楕円形である場合に、１－（短径／長径）によって定義される略楕円形の扁平率が０．５以下であるため、略楕円形の長径の両端付近において連通孔が著しく狭くなることを防ぎ、両端付近にスカム塊が引っかかり、上澄み液の流れを妨げることを軽減し得る。したがって、第４の特徴に係る発明によれば、スカム塊の前方にカルマン渦を生成してスカム塊を破壊し、除去し得る上澄み液の流れがより効率よく発生する。

したがって、第４の特徴に係る発明によれば、スカム塊を破壊及び／又は除去するときのエネルギー及び／又は水の消費に対する上澄み液の回収効率を向上可能な分離装置を提供できる。

第５の特徴に係る発明は、第１から第４のいずれかの特徴に係る発明であって、前記仕切り部は、前記定水位よりも上方において切欠きをさらに含んで構成され、前記切欠きは、前記連通孔の略真上に配置される、分離装置を提供する。

第５の特徴に係る発明によれば、被処理液の水位が定水位より高い場合に、切欠きを介して上澄み液が第１領域から第２領域に流れ得る。したがって、被処理液の水位が定水位より高い場合における上澄み液の回収効率を向上し得る。

切欠きを介して上澄み液が第１領域から第２領域に流れるとき、上澄み液の流れに沿って流れたスカム塊が切欠きの周囲の仕切り部に引っかかり、切欠きの周囲に集まり得る。切欠きが連通孔の略真上にあるため、切欠きの周囲に集まったスカム塊の略真下には、連通孔がある。したがって、連通孔を通る上澄み液の流れに伴うカルマン渦及び／又は差圧は、切欠きの周囲に集まったスカム塊を破壊し、除去し得る。

したがって、第５の特徴に係る発明によれば、スカム塊を破壊及び／又は除去するときのエネルギー及び／又は水の消費に対する上澄み液の回収効率を向上可能な分離装置を提供できる。

本発明によれば、スカム塊を除去するときのエネルギー及び／又は水の消費に対する上澄み液の回収効率を向上可能な分離装置を提供できる。

図１は、本実施形態に係る分離装置１を水平方向から見た場合における分離装置１の内部構造を説明する概略模式図である。図２は、本実施形態に係る分離装置１を重力方向に対して上方から見た場合における分離装置１の内部構造を説明する概略模式図である。図３は、重力方向に対して上方から見た場合における第１ピケットフェンス４４の概略模式図である。図４は、水平方向から見た場合における差圧Ｄによるスカム塊Ｓの破壊を説明する説明図である。図５は、第１回収領域ＣＡ１から第２回収領域ＣＡ２へ向けて見た場合における仕切り部９の概略模式図である。

以下、本発明を実施するための好適な形態の一例について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

＜分離装置１＞
図１は、本実施形態に係る分離装置１を水平方向から見た場合における分離装置１の内部構造を説明する概略模式図である。

分離装置１は、被処理液Ｌを収容可能である処理槽２と、処理槽２に被処理液Ｌを供給する供給部３と、水平面上で処理槽２の周方向に旋回可能な旋回部４と、被処理液Ｌから分離された汚泥を排出する汚泥排出部５と、処理槽２の側壁から処理槽２の内方に向けて配置される整流板６と、スカム及び／又はスカム塊を除去可能に構成されたスカムスキマー７と、スカム及び／又はスカム塊を阻止可能に構成されたスカム阻止板８と、処理槽２の側壁における位置のうち上澄み液ＬＳの定水位Ｎよりも下方にある位置から処理槽２の内部における位置のうち上澄み液ＬＳの定水位Ｎよりも上方にある位置に向けて設けられる仕切り部９と、被処理液Ｌから分離された上澄み液ＬＳを排出可能に構成された上澄み液排出部１０と、を含んで構成される。

本実施形態におけるスカムは、被処理液Ｌに含まれる懸濁物質、繊維質、油脂質、微生物その他の物質が気体を伴って浮上し、スポンジ状の気泡となったものである。また、本実施形態におけるスカム塊は、スカムが塊となったものである。

〔処理槽２〕
処理槽２は、底部２１と側壁２２とを有し、これら底部２１及び側壁２２によって囲まれる領域に、汚泥と上澄み液ＬＳとに分離する分離処理の対象である被処理液Ｌを収容可能に構成される。処理槽２は、汚泥と上澄み液ＬＳとに分離する分離処理の対象である被処理液Ｌを収容可能な容器であれば、特に限定されず、従来技術の各種の容器でよい。

〔供給部３〕
供給部３は、処理槽２に被処理液Ｌを供給可能に構成されれば特に限定されず、処理槽２に被処理液Ｌを供給可能な従来技術の各種の供給部でよい。供給部３は、分離装置１の外部から供給される被処理液Ｌを供給部３へ移送可能に構成された供給管３１と接続されていることが好ましい。供給部３が分離装置１の外部から供給される被処理液Ｌを供給部３へ移送可能に構成された供給管３１と接続されていることにより、分離装置１の外部から供給される被処理液Ｌを処理槽２に供給できる。

供給部３が配置される位置は、処理槽２の上方であることが好ましい。供給部３から供給された被処理液Ｌは、上澄み液ＬＳとの密度差によって、上方から下方に向かう流れを生成する。供給部３が処理槽２の上方に配置されることにより、密度差による流れによって、被処理液Ｌを処理槽２内部に行き渡らせることが可能となる。

〔旋回部４〕
旋回部４は、重力方向に略垂直な水平面上で処理槽２の周方向に旋回可能に構成された部材である。旋回部４は、旋回部４を回転可能な駆動装置４１と、重力方向に設けられた旋回部４の回転軸４２と、処理槽２の底面側に配置され、重力方向に略垂直な水平面上で処理槽２の周方向に旋回可能に構成された旋回アーム４３と、旋回アーム４３から重力方向に対して上方に延在する第１ピケットフェンス４４と、を有する。旋回部４を備えることにより、被処理液Ｌに含まれる粒子その他の物質が沈降した汚泥及び被処理液Ｌは、周方向に旋回可能な旋回アーム４３及び第１ピケットフェンス４４によって撹拌される。

図２は、本実施形態に係る分離装置１を重力方向に対して上方から見た場合における分離装置１の内部構造を説明する概略模式図である。旋回部４は、略水平方向に延びる補助アーム４５と、補助アーム４５から重力方向に対して上方に延在する第２ピケットフェンス４６とをさらに有することが好ましい。これにより、旋回アーム４３及び／又は第１ピケットフェンス４４が汚泥及び／又は被処理液Ｌから抗力を受けたときにおける旋回アーム４３の向きの変化が軽減され、旋回アーム４３から重力方向に対して上方に延在する第１ピケットフェンス４４の向きを維持し得る。第１ピケットフェンス４４の向きが維持されるため、より効果的に汚泥を撹拌できる。

図１に戻る。旋回部４は、旋回アーム４３の旋回に応じて汚泥を集めることが可能に構成された集泥部材４７をさらに有することが好ましい。集泥部材４７を有することにより、被処理液Ｌから分離された汚泥をより一層効率的に集められる。

［駆動装置４１］
駆動装置４１は、旋回部４を重力方向に略垂直な水平面上で処理槽２の周方向に旋回するよう駆動可能な駆動装置であれば特に限定されず、従来技術の各種の駆動装置でよい。

［回転軸４２］
回転軸４２は、重力方向に設けられ、重力方向に略垂直な水平面上で処理槽２の周方向に旋回部４を旋回可能にする回転軸であれば特に限定されず、従来技術の各種の回転軸でよい。

［旋回アーム４３］
旋回アーム４３は、処理槽２の底面側に配置され、重力方向に略垂直な水平面上で処理槽２の周方向に旋回可能に構成されたアームであれば、特に限定されず、従来技術の各種のアームでよい。旋回アーム４３を備えることにより、被処理液Ｌに含まれる物質が沈降した汚泥及び被処理液Ｌは、周方向に旋回可能な旋回アーム４３によって撹拌される。

［第１ピケットフェンス４４］
本実施形態において、第１ピケットフェンス４４は、旋回アーム４３の長手方向左側から右側に向けて第１ピケットフェンス４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ及び４４Ｄと複数設けられている。符号４４は、これら４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ及び４４Ｄを総括するものとする。

第１ピケットフェンス４４は、旋回アーム４３から重力方向に対して上方に延在するピケットフェンスであれば特に限定されず、従来技術の各種のピケットフェンスでよい。第１ピケットフェンス４４が旋回アーム４３から重力方向に対して上方に延在することにより、被処理液Ｌに含まれる物質が沈降した汚泥及び被処理液Ｌがより一層効率的に撹拌される。

第１ピケットフェンス４４の数は、特に限定されないが、複数であることが好ましい。複数あることにより、被処理液Ｌに含まれる物質が沈降した汚泥及び被処理液Ｌがより一層効率的に撹拌される。

図３は、重力方向に対して上方から見た場合における第１ピケットフェンス４４の概略模式図である。第１ピケットフェンス４４は、図３に示すように、複数の棒状部材４４１を有することが好ましい。複数の棒状部材４４１を有することにより、被処理液Ｌに含まれる物質が沈降した汚泥及び被処理液Ｌをより一層効率的に撹拌し得る。

複数の棒状部材４４１を平面視したときの形状は、旋回部４の旋回方向Ｒに対して山なりの形状であることが好ましい。平面視したときの形状が山なりの形状である棒状部材４４１は、例えば、図３（Ａ）に示す平面視したときの形状がＬ字状の柱体を旋回方向Ｒに対して山なりになるよう配置した棒状部材４４１、及び／又は、図３（Ｂ）に示す円柱状の棒状部材４４１等が挙げられる。複数の棒状部材４４１を平面視したときの形状が旋回部４の旋回方向に対して山なりの形状であることにより、第１ピケットフェンス４４を平面視したときの形状が旋回方向に対して垂直方向に広がりを持つ板状や、旋回方向の反対方向に対して山なりの形状に例示される、第１ピケットフェンス４４が旋回して汚泥を撹拌するときに汚泥に対する抵抗が大きい形状である場合に比べて、撹拌を行うときの汚泥に対する抵抗を小さくできる。したがって、より一層効率的に汚泥を撹拌できる。

［補助アーム４５］
補助アーム４５について、図２を参照しながら説明する。本実施形態では、旋回アーム４３から見て旋回方向Ｒに略９０度回転させた位置に補助アーム４５が設けられている。

補助アーム４５は、旋回アーム４３が旋回するときに汚泥から受ける抵抗で旋回アーム４３が向きを変えることを軽減する、旋回部４から略水平方向であって、旋回アーム４３からみて旋回方向Ｒに所定角度回転させた位置に延在するアームである。補助アーム４５は、略水平方向に延在すれば特に限定されず、従来技術の各種のアームでよいが、図２に示すように、旋回アーム４３の長手方向に略直行するアームであることが好ましい。これにより、旋回アーム４３及び／又は第１ピケットフェンス４４が汚泥及び／又は被処理液Ｌから抗力を受けた場合における旋回アーム４３の向きの変化がより一層軽減され、旋回アーム４３から重力方向に対して上方に延在する第１ピケットフェンス４４の向きをより一層維持し得る。第１ピケットフェンス４４の向きがより一層維持されるため、第１ピケットフェンス４４は、より一層効率的に汚泥を撹拌できる。

［第２ピケットフェンス４６］
本実施形態において、第２ピケットフェンス４６は、補助アーム４５の略両端に第２ピケットフェンス４６Ａ，４６Ｂと複数設けられている。符号４６は、これら４６Ａ及び４６Ｂを総括するものとする。

第２ピケットフェンス４６は、補助アーム４５から重力方向に対して上方に延在するピケットフェンスであれば特に限定されず、従来技術の各種のピケットフェンスでよい。

第２ピケットフェンス４６の数は、特に限定されないが、複数であることが好ましい。複数あることにより、被処理液Ｌに含まれる物質が沈降した汚泥及び被処理液Ｌがより一層効率的に撹拌される。

［集泥部材４７］
集泥部材４７について、図１及び図２を参照しながら説明する。集泥部材４７は、旋回アーム４３の旋回に応じて汚泥を集めることが可能に構成されていれば特に限定されず、集泥レーキ、掻き寄せ板その他の従来技術の集泥部材でよい。

本実施形態において、集泥部材４７は、旋回アーム４３の長手方向左側から右側に向けて集泥部材４７Ａ，４７Ｂ，４７Ｃ，４７Ｄ及び４７Ｅと複数設けられている。符号４７は、これら４７Ａ～４７Ｅを総括するものとする。

集泥部材４７の数は、特に限定されないが、複数であることが好ましい。複数あることにより、旋回部４の旋回に応じて汚泥が一層効率的に集められる。

集泥部材４７は、図１及び図２に示すように、旋回アーム４３の下方に設けられることが好ましい。集泥部材４７が旋回アーム４３の下方に設けられることにより、処理槽２の底部２１に沈殿した汚泥をより一層効率的に集められる。

〔汚泥排出部５〕
図１に戻る。汚泥排出部５は、被処理液Ｌから分離された汚泥を排出する排出部であれば特に限定されない。汚泥排出部５は、分離装置１の外部に汚泥を移送可能な汚泥排出管５１を有する。汚泥排出管５１を有する汚泥排出部５を備えることにより、被処理液Ｌから分離された汚泥を排出し、分離装置１の外部に移送できる。

汚泥排出部５は、処理槽２の底面側に設けられることが好ましい。汚泥排出部５が処理槽２の底面側に設けられることにより、沈降し、旋回アーム４３及び／又は第１ピケットフェンス４４によって撹拌された汚泥を効率よく排出できる。

〔整流板６〕
整流板６は、処理槽２の側壁２２から処理槽２の内方に向けて配置される整流板であれば特に限定されず、バッフルプレートその他の従来技術の整流板でよい。

被処理液Ｌに含まれる物質が沈降した汚泥及び被処理液Ｌは、回転軸４２を中心に処理槽２の周方向に旋回可能な旋回アーム４３及び／又は第１ピケットフェンス４４によって撹拌される。この旋回によって被処理液Ｌ中に流れが生じる。この流れのうち上下方向（重力方向、鉛直方向等ともいう。）に生じ得る乱流は、整流板６によって流れの向きを変えられ、水平方向に流れる層流となる。したがって、被処理液Ｌによる流れの乱れが軽減され得る。

本実施形態において、整流板６は、底部２１からみた第１高さの位置において、側壁２２の周方向を取り囲むように配設される。この整流板６により、被処理液Ｌによる流れの乱れがより一層軽減され得る。

第１高さに関し、整流板６は、第１ピケットフェンス４４の上端よりも上方に配置されることが好ましい。第１ピケットフェンス４４の上端から整流板６までの重力方向に対する高さは、０ｍ以上であることが好ましく、０．１ｍ以上であることがより好ましく、０．２ｍ以上であることが最も好ましい。第１ピケットフェンス４４の上端から整流板６までの重力方向に対する高さの下限が上述のように定められていることにより、整流板６は、第１ピケットフェンス４４による汚泥の撹拌を阻害しない。したがって、汚泥を撹拌しつつ、被処理液Ｌの流れに含まれる乱流を軽減できる。

第１ピケットフェンス４４の上端から整流板６までの重力方向に対する高さは、１ｍ以下であることが好ましく、０．７ｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍ以下であることが最も好ましい。第１ピケットフェンス４４の上端から整流板６までの重力方向に対する高さの上限が上述のように定められていることにより、整流板６は、第１ピケットフェンス４４によって生じた乱流をより速やかに層流にし得る。したがって、被処理液Ｌによる流れの乱れが軽減され得る。

整流板６は、供給部３よりも下方に配置されることが好ましい。被処理液Ｌが供給されるとき、被処理液Ｌの下方への流れが生じ得る。この流れに起因して被処理液Ｌの上下方向に乱れ（乱流）が生じ得る。整流板６が供給部３よりも下方に配置されることにより、旋回部４及び第１ピケットフェンス４４の旋回によって生じた乱流だけでなく、供給部３からの被処理液Ｌの供給によって生じた乱流をも、整流板６によって軽減し得る。

処理槽２の側壁２２から処理槽２の内方に向けた方向における整流板６の長さの下限は、１ｃｍ以上であることが好ましく、２ｃｍ以上であることがより好ましく、３ｃｍ以上であることが最も好ましい。処理槽２の側壁２２から処理槽２の内方に向けた方向における整流板６の長さの下限を上述のように定めることにより、整流板６は、被処理液Ｌによる流れの乱れをより一層軽減し得る。

処理槽２の側壁２２から処理槽２の内方に向けた方向における整流板６の長さの上限は、３０ｃｍ以下であることが好ましく、２０ｃｍ以下であることがより好ましく、１０ｃｍ以下であることが最も好ましい。処理槽２の側壁２２から処理槽２の内方に向けた方向における整流板６の長さの上限を上述のように定めることにより、整流板６は、被処理液Ｌによる流れを妨げることなく被処理液Ｌによる流れの乱れを軽減し得る。

〔スカムスキマー７〕
スカムスキマー７は、スカム及び／又はスカム塊Ｓを除去可能に構成されたスカムスキマーであれば特に限定されず、従来技術の各種のスカムスキマーでよい。スカムスキマー７を含むことにより、スカム及び／又はスカム塊Ｓを除去し得る。スカムスキマー７は、定水位Ｎの上方から定水位Ｎの下方に向けて延在するよう配置されることが好ましい。これにより、スカム及び／又はスカム塊Ｓがスカム阻止板８を越えるのを防止でき、結果として上澄み液排出部１０から排出される上澄み液ＬＳにスカム及び／又はスカム塊Ｓが混入するのを防止でき得る。

スカムスキマー７は、除去されたスカム及び／又はスカム塊Ｓを分離装置１の外部に移送可能なスカム排出管７１と接続される。これにより、除去されたスカム及び／又はスカム塊Ｓを分離装置１の外部に移送できる。

〔スカム阻止板８〕
スカム阻止板８は、スカム及び／又はスカム塊Ｓを阻止可能に構成されていれば特に限定されず、従来技術の各種のスカム阻止板でよい。スカム阻止板８を含むことにより、処理槽２の側壁２２等へのスカム及び／又はスカム塊Ｓの付着を軽減し得る。

スカム阻止板８は、定水位Ｎの上方から定水位Ｎの下方に向けて延在し、回転軸４２より処理槽２の側壁２２に近い位置に配置されたスカム阻止板であることが好ましい。また、スカム阻止板８は、底部２１からみた第２高さの位置において、側壁２２の周方向を取り囲むように配設されることが好ましい。これらにより、スカム及び／又はスカム塊Ｓがスカム阻止板８を越えるのを防止でき、結果として上澄み液排出部１０から排出される上澄み液ＬＳにスカム及び／又はスカム塊Ｓが混入するのを防止でき得る。

処理槽２は、底部２１、側壁２２及びスカム阻止板８とによって、被処理液Ｌを処理する処理領域ＰＡと、上澄み液ＬＳを回収可能な回収領域ＣＡとに画定される。

〔仕切り部９〕
仕切り部９は、処理槽２の側壁２２における位置のうち上澄み液ＬＳの定水位Ｎよりも下方にある仕切り部接続位置Ｐ１から処理槽２の内部における位置のうち上澄み液ＬＳの定水位Ｎよりも上方にある仕切り部上端位置Ｐ２に向けて設けられる。また、仕切り部９は、側壁２２の周方向を取り囲むように配設される。

回収領域ＣＡは、処理槽２の側壁２２における位置のうち上澄み液ＬＳの定水位Ｎよりも下方にある仕切り部接続位置Ｐ１から、処理槽２の内部における位置のうち定水位Ｎよりも上方にある仕切り部上端位置Ｐ２に向けて設けられる仕切り部９により第１回収領域ＣＡ１（第１領域とも称する。）と第２回収領域ＣＡ２（第２領域とも称する。）とに隔てられている。

回収領域ＣＡは、上澄み液ＬＳを回収可能な領域である。回収領域ＣＡは、処理槽２の上方に位置し、処理槽２の側壁２２とスカム阻止板８との間にある。回収領域ＣＡが処理槽２の上方に位置する領域であることにより、被処理液Ｌより密度が低い上澄み液ＬＳは、回収領域ＣＡに浸入する。したがって、回収領域ＣＡを介して上澄み液ＬＳを回収できる。回収領域ＣＡが処理槽２の側壁２２とスカム阻止板８との間にあることにより、回収領域ＣＡへのスカム塊Ｓの浸入が阻止され得る。

第１回収領域ＣＡ１は、処理槽２の上方におけるスカム阻止板８と仕切り部９との間に位置する、処理領域ＰＡで分離された上澄み液ＬＳが浸入可能な領域である。仕切り部９は、定水位Ｎよりも下方において、第１回収領域ＣＡ１から第２回収領域ＣＡ２に連通する連通孔９１を含んで構成される。そして、第２回収領域ＣＡ２は、仕切り部９と側壁２２との間に位置する、第１回収領域ＣＡ１に浸入した上澄み液ＬＳが連通孔９１を通じて流入可能であり、流入された上澄み液ＬＳを回収可能な領域である。第２回収領域ＣＡ２は、上澄み液ＬＳを分離装置１の外部に移送可能に構成されることが好ましい。第２回収領域ＣＡ２が上澄み液ＬＳを分離装置１の外部に移送可能に構成されることにより、上澄み液ＬＳを分離装置１の外部で利用できる。

仕切り部９は、定水位Ｎよりも下方において第１回収領域ＣＡ１から第２回収領域ＣＡ２に連通する連通孔９１を含んで構成される。仕切り部９は、被処理液Ｌの定水位Ｎよりも上方において切欠き９２を含んで構成されることが好ましい。

［連通孔９１］
連通孔９１は、定水位Ｎよりも下方において第１回収領域ＣＡ１から第２回収領域ＣＡ２に連通する孔であり、第１回収領域ＣＡ１に浸入した上澄み液ＬＳが第２回収領域ＣＡ２に流入可能であるよう構成される。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、水平方向から見た場合における差圧Ｄによるスカム塊Ｓの破壊を説明する説明図である。連通孔９１は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、上澄み液ＬＳの定水位Ｎよりも下方において第１回収領域ＣＡ１から第２回収領域ＣＡ２に連通し、第１回収領域ＣＡ１に浸入した上澄み液ＬＳが第２回収領域ＣＡ２に流入可能であるよう構成された孔であれば特に限定されず、従来技術の各種の孔でよい。

分離処理が行われている場合において、連通孔９１は、連通孔９１における第１回収領域ＣＡ１の側と第２回収領域ＣＡ２の側との間の差圧の下限が２００Ｐａ以上であるよう構成されることが好ましく、該差圧の下限が２５０Ｐａ以上であるよう構成されることがより好ましく、該差圧の下限が３００Ｐａ以上であるよう構成されることが最も好ましい。

図４（Ａ）は、水平方向から見た場合における差圧Ｄにより生じたカルマン渦Ｋによるスカム塊Ｓの破壊を説明する説明図である。図４（Ａ）に示すように、差圧の下限を上述のように定めることにより、分離処理が行われている場合に、回収領域ＣＡに上澄み液ＬＳの流れＦが生じる。外力のない非粘性・非圧縮性流体の定常な流れに関するベルヌーイの式より、この流れＦの流速ｖ（単位：ｍ／ｓ）は、以下の関係を有する。

式（１）において、ｐは差圧の下限（単位：Ｐａ）であり、ρは被処理液Ｌの密度（単位：ｋｇ／ｍ^３）である。

したがって、流れＦの流速は、被処理液Ｌが水の密度とほぼ同じ密度を有するとき、差圧の下限が２００Ｐａ以上であれば約０．６３ｍ／ｓ以上のスカム塊Ｓを破壊し、除去し得るカルマン渦Ｋを発生させ得る十分な流速となる。差圧の下限が２５０Ｐａ以上であれば約０．７１ｍ／ｓ以上のスカム塊Ｓを破壊し、除去し得るカルマン渦Ｋを発生させ得る十分な流速となる。差圧の下限が３００Ｐａ以上であれば約０．７７ｍ／ｓ以上のスカム塊Ｓを破壊し、除去し得るカルマン渦Ｋを発生させ得る十分な流速となる。

このとき、回収領域ＣＡにあるスカム塊Ｓは、上澄み液ＬＳの流れＦを妨げる障害物となる。流れＦの中に障害物となるスカム塊Ｓがあるため、図４（Ａ）に示すように、流れＦに対してスカム塊Ｓの前方に渦の列であるカルマン渦Ｋが発生する。スカム塊Ｓがスポンジ状の気泡の塊であるため、流速が十分に高い場合、このカルマン渦Ｋがスカム塊Ｓを破壊し、除去し得る。差圧の下限を上述のように定めることにより、流れＦの流速は、スカム塊Ｓを破壊し、除去し得るカルマン渦Ｋを発生させ得る十分な流速となる。

図４（Ｂ）は、水平方向から見た場合における差圧Ｄによるスカム塊Ｓの破壊を説明する説明図である。差圧の下限を上述のように定めることにより、図４（Ｂ）に示すように、スカム塊Ｓが連通孔９１を塞いだ場合には、スカム塊Ｓの第１回収領域ＣＡ１の側と第２回収領域ＣＡ２の側との間に上述の下限以上の差圧Ｄが生じる。スカム塊Ｓがスポンジ状の気泡の塊であるため、カルマン渦Ｋに加えてこの差圧Ｄも、スカム塊Ｓを破壊し、除去し得る。

スカム塊Ｓを破壊し、除去し得る差圧Ｄは、駆動装置その他のエネルギーを消費する装置を必要としない。カルマン渦Ｋによってスカム塊Ｓを破壊し、除去し得る上澄み液ＬＳの流れＦは、連通孔９１における差圧Ｄによって生じるため、エネルギーを消費する装置を必要としない。差圧Ｄ及び上澄み液ＬＳの流れＦは、洗浄スプレーから噴射される水等の消費を伴うことなく生じる。したがって、差圧の下限を上述のように定めることにより、スカム塊Ｓを除去するときのエネルギー及び水の消費に対する上澄み液ＬＳの回収効率を向上し得る。

連通孔９１は、第１回収領域ＣＡ１から第２回収領域ＣＡ２に向けて略水平又は下り勾配に設けられることが好ましい。連通孔９１が上り勾配でないため、連通孔９１における差圧Ｄをより効率よく生じさせることができる。これにより、エネルギーを消費することなく、スカム塊Ｓを破壊し、除去し得る差圧Ｄをより効率よく実現し得る。差圧Ｄを効率よく実現することにより、カルマン渦Ｋによってスカム塊Ｓを破壊し、除去し得る上澄み液ＬＳの流れＦをより効率よく発生させられる。

連通孔９１は、複数設けられることが好ましい。複数設けられることにより、連通孔９１を介して第２回収領域ＣＡ２に流入する上澄み液ＬＳの流量は、連通孔９１が１つである場合より増える。したがって、上澄み液ＬＳの回収効率をより一層向上し得る。連通孔９１は、仕切り部９の周方向の長さ１ｍあたり２個以上であることが好ましく、３個以上であることがより好ましく、４個以上であることが最も好ましい。仕切り部９の周方向の長さ１ｍあたりにおける連通孔９１の数の下限を上述のように定めることにより、連通孔９１を介して第２回収領域ＣＡ２に流入する上澄み液ＬＳの流量がさらに増え、上澄み液ＬＳの回収効率をより一層向上し得る。

連通孔９１を介して第２回収領域ＣＡ２に流入する上澄み液ＬＳの１時間あたりの流量は、３００リットル以上であることが好ましく、４００リットル以上であることがより好ましく、５００リットル以上であることが最も好ましい。連通孔９１を介して第２回収領域ＣＡ２に流入する上澄み液ＬＳの１時間あたりの流量について、その下限を上述のように定めることにより、上澄み液ＬＳの回収効率をより一層向上し得る。

上澄み液ＬＳが通過する向きから見た連通孔９１のそれぞれについて、その断面積の下限は、０．５平方センチメートル以上であることが好ましく、１平方センチメートル以上であることがより好ましく、１．５平方センチメートル以上であることが最も好ましい。連通孔９１のそれぞれについて、断面積の下限が上澄み液ＬＳの流れを妨げない程度に広く定められているため、連通孔９１の狭さによって上澄み液ＬＳの流れを妨げない。これにより、エネルギーを消費することなく、カルマン渦Ｋ及び／又は差圧Ｄによってスカム塊Ｓを破壊し、除去し得る上澄み液ＬＳの流れがより効率よく発生する。

上澄み液ＬＳが通過する向きから見た連通孔９１のそれぞれについて、その断面積の上限は、４平方センチメートル以下であることが好ましく、３平方センチメートル以下であることがより好ましく、２平方センチメートル以下であることが最も好ましい。連通孔９１のそれぞれについて、その断面積の上限が上述のように定められた差圧を生じさせやすい狭さを有する連通孔９１であるため、第１回収領域ＣＡ１の側と第２回収領域ＣＡ２の側との差圧Ｄをより効率よく生じさせることができる。差圧Ｄを効率よく実現することにより、スカム塊Ｓをより効率よく破壊し、除去し得る。また、カルマン渦Ｋによってスカム塊Ｓを破壊し、除去し得る上澄み液ＬＳの流れを、エネルギーを消費することなく、より効率よく発生させられる。

上澄み液ＬＳが通過する向きから見た連通孔９１の断面は、扁平率が０．５以下の略円形及び略楕円形、並びに内角の大きさが全て９０度を超える略凸多角形から選択される１種以上であることが好ましい。これにより、スカム塊Ｓが連通孔９１の９０度以下の内角に引っかかり、上澄み液ＬＳの流れを妨げることを軽減し得る。また、連通孔９１が略楕円形である場合に、１－（短径／長径）によって定義される略楕円形の扁平率が０．５以下であるため、略楕円形の長径の両端付近において連通孔９１が著しく狭くなることを防ぎ、両端付近にスカム塊Ｓが引っかかり、上澄み液ＬＳの流れを妨げることを軽減し得る。したがって、上澄み液ＬＳが通過する向きから見た連通孔９１の断面の形状を上述の形状から選択することにより、カルマン渦Ｋによってスカム塊Ｓを破壊し、除去し得る上澄み液ＬＳの流れを、エネルギーを消費することなく、より効率よく発生させられる。

［切欠き９２］
図５は、第１回収領域ＣＡ１から第２回収領域ＣＡ２へ向けて見た場合における仕切り部９の概略模式図である。切欠き９２は、被処理液Ｌの定水位Ｎよりも上方、かつ、連通孔９１の略真上に配置される切欠きである。切欠き９２は、被処理液Ｌの定水位Ｎよりも上方、かつ、連通孔９１の略真上に配置される切欠きであれば特に限定されない。仕切り部９が切欠き９２を有することにより、被処理液Ｌの水位が定水位Ｎより高い場合に、切欠き９２を介して上澄み液ＬＳが第１回収領域ＣＡ１から第２回収領域ＣＡ２に流れ得る。したがって、被処理液Ｌの水位が定水位Ｎより高い場合における上澄み液ＬＳの回収効率を向上し得る。

切欠き９２を介して上澄み液ＬＳが第１回収領域ＣＡ１から第２回収領域ＣＡ２に流れるとき、上澄み液ＬＳの流れに沿って流れたスカム塊Ｓが切欠き９２の周囲の仕切り部９に引っかかり、切欠き９２の周囲に集まり得る。切欠き９２が連通孔９１の略真上にあるため、切欠き９２の周囲に集まったスカム塊Ｓの略真下には、連通孔９１がある。したがって、連通孔９１を通る上澄み液ＬＳの流れに伴うカルマン渦Ｋ及び／又は差圧Ｄは、切欠きの周囲に集まったスカム塊Ｓを破壊し、除去し得る。

切欠き９２は、下方から上方に広がる形状の切欠きであることが好ましい。切欠き９２が下方から上方に広がる形状の切欠きであることにより、被処理液Ｌの水位が高ければ高いほど、切欠きを介して第１回収領域ＣＡ１から第２回収領域ＣＡ２に流れる上澄み液ＬＳの流量が増え、上澄み液ＬＳの回収効率を向上し得る。下方から上方に広がる形状の切欠き９２として、例えば、図５に示すような、底辺が仕切り部９の上端と一致する略直角三角形の切欠き、下方から上方に広がる形状である三角形の切欠き、下方から上方に広がる形状である台形の切欠き、直径が仕切り部９の上端と略一致する半円形の切欠き、等が挙げられる。

〔上澄み液排出部１０〕
図１に戻る。上澄み液排出部１０は、被処理液Ｌから分離された上澄み液ＬＳを排出可能に構成されていれば特に限定されず、従来技術の各種の上澄み排出部でよい。上澄み液排出部１０を備えることにより、被処理液Ｌから分離された上澄み液ＬＳを排出できる。上澄み液排出部１０は、連通孔９１を介して第２回収領域ＣＡ２に流入した上澄み液ＬＳを排出可能に構成されていることが好ましい。これにより、差圧Ｄによってスカム塊Ｓが破壊された上澄み液ＬＳをより一層効率的に集め、排出できる。

＜分離装置１の使用例＞
以下、分離装置１の使用方法の一例について説明する。

〔被処理液の供給〕
分離装置１の利用者は、供給部３を介して被処理液Ｌを処理槽２内部へ供給する。

〔汚泥の撹拌〕
被処理液Ｌは、処理領域ＰＡにおいて上澄み液ＬＳと汚泥とに分離される。汚泥は、被処理液Ｌ及び上澄み液ＬＳとの密度差により処理槽２の底部２１に沈殿する。分離装置１の利用者は、駆動装置４１を動作させ、旋回アーム４３を重力方向に略垂直な水平面上で処理槽２の周方向に旋回させる。処理槽２の下方に設けられた旋回アーム４３及び旋回アーム４３から重力方向に対して上方に延在する第１ピケットフェンス４４は、処理槽２の底部２１に沈殿した汚泥を撹拌する。

旋回アーム４３の旋回によって被処理液Ｌ中に流れが生じる。この流れのうち上下方向（重力方向、鉛直方向等ともいう。）に生じ得る乱流は、整流板６によって流れの向きを変えられ、水平方向に流れる層流となる。したがって、被処理液Ｌによる流れの乱れが軽減され得る。整流板６が第１ピケットフェンス４４の上端よりも上方に配置されるため、整流板６は、第１ピケットフェンス４４による汚泥の撹拌を阻害しない。したがって、汚泥を撹拌しつつ、被処理液Ｌの流れに含まれる乱流を軽減できる。

〔汚泥の排出〕
そして、汚泥排出部５は、撹拌された汚泥を排出する。汚泥及び／又は被処理液Ｌを撹拌することにより、汚泥の固化を防ぐ、及び／又は、汚泥の凝集が促される等の効果を実現し得るため、より効率よく汚泥を回収し得る。

したがって、本実施形態によれば、汚泥及び／又は被処理液Ｌを撹拌することと、撹拌に伴って生じる被処理液Ｌの流れをできるだけ層流に近づけることとによって汚泥の回収効率をより一層改善可能な分離装置１を提供できる。

〔スカム塊の除去〕
被処理液Ｌが処理領域ＰＡにおいて上澄み液ＬＳと汚泥とに分離されるとき、被処理液Ｌに含まれる懸濁物質、繊維質、油脂質、微生物その他の物質が気体を伴って浮上し、スポンジ状の気泡の塊となったスカム塊Ｓを生成し得る。スカムスキマー７は、生成されたスカム塊Ｓを除去する。

〔スカム塊の阻止〕
スカムスキマー７によって除去されなかったスカム塊Ｓがある場合に、スカムスキマー７によって除去されなかったスカム塊Ｓの一部は、仕切り部９へ向かって移動する。スカム阻止板８は、仕切り部９へ向かって移動するスカム塊Ｓを阻止する。

〔スカム塊の破壊〕
スカム阻止板８によって阻止されなかったスカム塊Ｓの一部が第１回収領域ＣＡ１に浸入し得る。連通孔９１における差圧Ｄによって、回収領域ＣＡに上澄み液ＬＳの流れＦが生じている。スカム阻止板８によって阻止されなかったスカム塊Ｓの一部が第１回収領域ＣＡ１に浸入した場合、第１回収領域ＣＡ１にあるスカム塊Ｓは、上澄み液ＬＳの流れＦを妨げる障害物となる。流れＦの中に障害物となるスカム塊Ｓがあるため、流れＦに対してスカム塊Ｓの前方に渦の列であるカルマン渦Ｋが発生する。スカム塊Ｓがスポンジ状の気泡の塊であるため、このカルマン渦Ｋは、スカム塊Ｓを破壊し、除去し得る。

スカム塊Ｓが連通孔９１を塞いだ場合には、スカム塊Ｓの第１回収領域ＣＡ１の側と第２回収領域ＣＡ２の側との間に上述の下限以上の差圧Ｄが生じる。スカム塊Ｓがスポンジ状の気泡の塊であるため、カルマン渦Ｋに加えてこの差圧Ｄも、スカム塊Ｓを破壊し、除去し得る。

スカム塊Ｓを破壊し、除去し得る差圧Ｄは、駆動装置その他のエネルギーを消費する装置を必要としない。カルマン渦Ｋによってスカム塊Ｓを破壊し、除去し得る上澄み液ＬＳの流れＦは、連通孔９１における差圧Ｄによって生じるため、エネルギーを消費する装置を必要としない。差圧Ｄ及び上澄み液ＬＳの流れＦは、洗浄スプレーから噴射される水等の消費を伴うことなく生じる。したがって、本実施形態によれば、スカム塊Ｓを破壊及び／又は除去するときのエネルギー及び／又は水の消費に対する上澄み液ＬＳの回収効率を向上可能な分離装置１を提供できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したものに過ぎず、本発明による効果は、本発明の各種実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

また、上述した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。

１分離装置
２処理槽
２１底部
２２側壁
３供給部
３１供給管
４旋回部
４１駆動装置
４２回転軸
４３旋回アーム
４４第１ピケットフェンス
４４１棒状部材
４５補助アーム
４６第２ピケットフェンス
４７集泥部材
５汚泥排出部
５１汚泥排出管
６整流板
７スカムスキマー
７１スカム排出管
８スカム阻止板
９仕切り部
９１連通孔
９２切欠き
１０上澄み液排出部
ＰＡ処理領域
ＣＡ回収領域
ＣＡ１第１回収領域
ＣＡ２第２回収領域
Ｄ差圧
Ｆ流れ
Ｋカルマン渦
Ｌ被処理液
ＬＳ上澄み液
Ｎ定水位
Ｐ１仕切り部接続位置
Ｐ２仕切り部上端位置
Ｒ回転方向
Ｓスカム塊

Claims

汚泥と上澄み液とに分離する分離処理の対象である被処理液を収容可能な処理槽を備え、
前記処理槽は、
前記被処理液を前記汚泥と前記上澄み液とに分離可能な処理領域と、
前記上澄み液を回収可能な回収領域と、
を有し、
前記回収領域は、前記処理槽の側壁における位置のうち前記上澄み液の定水位よりも下方にある位置から、前記処理槽の内部における位置のうち前記定水位よりも上方にある位置に向けて設けられる仕切り部により第１領域と第２領域とに隔てられており、
前記第１領域は、前記処理領域で分離された前記上澄み液が浸入可能な領域であり、
前記仕切り部は、前記定水位よりも下方において、前記第１領域から前記第２領域に連通する連通孔を含んで構成され、
前記第２領域は、前記第１領域に浸入した前記上澄み液が前記連通孔を通じて流入可能な領域であり、
前記分離処理が行われている場合において、前記連通孔における前記第１領域の側と前記第２領域の側との間の差圧が２００Ｐａ以上であり、
前記仕切り部は、前記定水位よりも上方において切欠きをさらに含んで構成され、
前記切欠きは、前記連通孔の略真上に配置される、分離装置。
前記連通孔は、前記第１領域から前記第２領域に向けて略水平又は下り勾配に設けられる、請求項１に記載の分離装置。
前記連通孔が複数設けられ、
前記上澄み液が通過する向きから見た前記連通孔のそれぞれの断面積が０．５平方センチメートル以上４平方センチメートル以下である、請求項１又は２に記載の分離装置。
前記上澄み液が通過する向きから見た前記連通孔の断面は、扁平率が０．５以下の略円形及び略楕円形、並びに内角の大きさが全て９０度を超える略凸多角形から選択される１種以上である、請求項１から３のいずれか１項に記載の分離装置。