JPH1066962A - 汚水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成であって、小型で効率良く迅速に
汚水中の微粒子等を浮上分離させる。 【解決手段】 事業所や家庭等から排出される排水等の
汚水である被処理液２２を送る圧送装置２４と、被処理
液２２と気体とを連続的に加圧下で混合する気液混合装
置２６，２８を設け、この気液混合装置２６，２８の出
口側に凝集剤等の薬剤を注入する薬剤注入部３０を接続
する。その下流に、薬剤を混合する配管３２を螺旋状に
形成した薬剤混合部３２を設け、その下流に可変または
固定の絞りからなるノズル部３４を備え、このノズル部
３４からの管路を浮上分離槽３８に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各種工場や事業
所あるいは家庭等から排出される排水、あるいは池沼等
の汚濁水等の汚水中の微粒子や溶解成分を凝集させて浮
上分離する汚水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の汚水処理装置は、被処理液と凝集
剤を急速撹拌槽に注入し、プロペラにより凝集剤と被処
理液を均一に混ぜ合わせ、その後フロックを成長させる
ために緩速撹拌槽でプロペラにより緩やかに撹拌し、成
長したフロックを浮上分離するものであった。フロック
の浮上は、被処理液に気泡水製造装置で製造した微細気
泡を含んだ処理液を混合し、浮上分離槽で分離を行って
いた。

【０００３】また、本願出願人により特願平７−６５０
９２号に示したように、汚水である被処理液を送る圧送
装置と、上記被処理液を流す流路の途中に設けた気液の
加圧混合装置を設けたものがある。この汚水処理装置
は、加圧混合装置の出口側に凝集剤を注入する薬剤注入
部を接続し、その下流に管路による薬剤混合部を形成
し、その下流に可変または固定の絞りからなるノズル部
を備え、このノズル部からの管路を浮上分離槽に接続し
た汚水処理装置である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の前者
の場合、急速撹拌槽、緩速撹拌層、気泡水製造装置等が
装置全体としてで大きな体積を占め、装置が大がかりな
ものとなっていた。従って、小規模な事業所等での設置
が難しいという問題があった。

【０００５】また、上記従来の技術の後者の場合、薬剤
注入部の下流の管路による薬剤混合部において、薬剤を
注入するポンプの脈動のために、被処理液中の薬剤濃度
に濃淡が生じてしまうという問題があった。そしてこの
濃淡のない状態にするには薬剤混合部の長さを長くしな
ければならず、そのための大きなスペースを必要とする
ものであった。

【０００６】この発明は、上記従来技術の問題点に鑑み
て成されたもので、簡単な構成であって、小型で効率良
く迅速に汚水中の微粒子等を浮上分離させることができ
る汚水処理装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、事業所や家
庭等から排出される排水等の汚水である被処理液を送る
圧送装置と、上記被処理液と気体とを連続的に加圧下で
混合する気液混合装置を設け、この気液混合装置の出口
側に凝集剤等の薬剤を注入する薬剤注入部を接続し、そ
の下流に薬剤を混合する配管を螺旋状に形成した薬剤混
合部を形成し、その下流に可変または固定の絞りからな
るノズル部を備え、このノズル部からの管路を浮上分離
槽に接続した汚水処理装置である。さらに、上記気液混
合装置は、上記被処理液を流す流路の一部を絞ったベン
チュリ管やオリフィス等の絞り部と、上記絞り部に続い
て下流側に設けられ上記流路方向に断面積の等しい気体
流入部を設け、この気体流入部に外部から気体を流入さ
せる気体流入口を形成し、上記気体流入口の下流側に上
記流路を徐々に広げた広がり部を設け、上記広がり部の
下流に上記流路中の被処理液と上記気体流入口から流入
した気体とを加圧下で混合する加圧混合部を備えたもの
である。

【０００８】また、上記配管を螺旋状に形成した薬剤混
合部は、上記螺旋状の配管の下方に上記薬剤注入部を接
続し、上方に上記ノズル部を接続し、気液混合流が上記
螺旋状の配管を下方から上方に流れるようにしたもので
ある。さらに、上記薬剤混合部は、上記浮上分離槽の周
囲に巻付けられているものである。

【０００９】この発明の汚水処理装置は、薬剤注入部か
ら注入された凝集剤等が気液混合した被処理液中に混ぜ
られ、薬剤混合部内の被処理液中で凝集剤濃度の差がな
いように均一化され、その下流のノズル部に送られるも
のである。薬剤混合部内では薬剤が注入された被処理液
が、配管内の流れの乱れと、湾曲した管路の内側と外側
の経路長の違いによる混合により、薬剤が均一に混り合
う。そして、ノズル部で、加圧溶解していた気体が噴射
とともに微細気泡となって被処理液中に析出し、被処理
液中の汚染物質の凝集体であるフロック表面及び内部に
気泡が付着し、この気泡の浮力によりフロックを浮上分
離させるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下この発明の汚水処理装置の実
施の形態について図面を基にして説明する。図１〜図３
はこの発明の第一実施形態を示すもので、この実施形態
の汚水処理装置は、図１に示すように、工場排水や家庭
排水その他の排水等の汚水である被処理液２２を溜めた
被処理液槽２０に、管路２１を介して圧送装置である圧
送ポンプ２４が接続されている。圧送ポンプ２４には、
管路２３を経て、気体の吸引器２６が接続されている。
吸引器２６には、気体管路４４を介して、ボンベや気体
ポンプ等の気体供給源４２が接続されている。また、気
体供給源が大気圧下の空気で良い場合は、大気圧下に開
放しても良い。さらに、吸引器２６の下流側には、段階
的に緩急を繰り返し流れ落ちる流路を形成し、被処理液
中に気体を加圧混合する加圧混合部である気液混合槽２
８が設けられている。そして、吸引器２６と混合槽２８
により、被処理液２２に気体を混合する気液混合装置を
構成している。

【００１１】この混合槽２８の下流には、凝集剤等の薬
剤を注入する薬剤注入部３０が設けられている。薬剤注
入部３０には、凝集剤タンク４６に接続された薬剤注入
管路４８の先端部が、図示しない薬注ポンプを介して接
続されている。この薬剤注入部３０の下流側は、薬剤混
合部である混合管路３２に接続され、混合管路３２の下
流側端部が、ノズル部３４に接続されている。この混合
管路３２は、管路内の流れが乱流になるように設定され
ている。この乱流による流れの乱れと、配管を螺旋状に
形成させたために生じる湾曲した管路の内側と外側との
経路長の違いによって、管路内を流れる被処理液２２の
薬剤濃度のばらつきを解消するものである。さらに、混
合管路３２の下方に薬剤注入部３０が接続され、上方に
ノズル部３４が接続され、気液混合流が螺旋状の混合管
路３２の下方から上方に流れるようにしたものである。
なお、これを逆にすると、気液混合流の流入当初、混合
管路３２の上方に気体が滞り、これを排出するまでに多
少の時間がかかる。しかし、上述のように下方から気液
混合流を流すと、気体が管路内にとどまることななく、
使用当初から良好な混合状態が得られるものである。

【００１２】そして、ノズル部３４の下流側に、凝集用
の助剤注入管路５２が接続された助剤注入部３６が設け
られている。この助剤注入部３６に接続された助剤注入
管路５２は、圧送手段である図示しない薬注ポンプを介
して、助剤タンク５０と接続されている。助剤注入部３
６の下流側には、相対的に太めの管路３７が接続され、
この管路３７の先端部が、浮上分離槽３８の底部に開口
している。また、浮上分離槽３８の上部には、浮上して
きたフロックを回収するスキーマ等の回収装置を取り付
けることが望ましい。

【００１３】ここで、この実施形態の吸引器２６には、
図２に示すように、絞り部である喉部５８が中央に設け
られたベンチュリ管状の流路５６が形成されている。こ
のベンチュリ管状の流路５６の入口部５４に、管路２３
の先端部が接続され、出口部６４に、混合槽２８が管路
を介して接続される。喉部５８の下流側には、喉部５８
よりわずかに内径が大きい円筒状の気体流入部６０形成
され、この気体流入部６０の下流側には、なめらかにテ
ーパ状に広がった広がり部６２が形成されている。さら
に、気体流入部６０には、気体を流路５６内に導くため
の気体流入口６６が形成されている。ここで、気体流入
部６０の内径が喉部５８よりわずかに大きいのは、気体
が流入しやすいようにするためであり、円筒状に形成さ
れているのは、気体流入を安定させるためである。ま
た、喉部５８から噴出してきた被処理液２２の流れは、
喉部５８を通過の後、コーン状に拡大するため、気体流
入部６０の長さには制限がある。即ち、喉部５８から流
れが所定の角度で広がり、その流れが気体流入部６０の
壁面に当たるまでの長さが最大値である。

【００１４】また、気液混合槽２８は、箱型に組まれて
内部の流路が、水平部と垂直部とが交互に段階的に設け
られ、段階的に緩急を繰り返し流れ落ちる流路となって
いる。そしてこの流路に被処理液２２の気液混合流を流
すと、流路内で高効率な気体溶解が行われる。

【００１５】この実施形態の汚水処理装置は、被処理液
２２が、圧送ポンプ２４で汲み上げられ、管路２３を経
て吸引器２６に圧送される。そして、吸引器２６の入口
部５４に流入した被処理液２２は、喉部５８で加速され
て、一旦静圧が低くなり気体流入部６０、広がり部６２
を経て減速し再び静圧が上昇する。この時、気体流入部
６０に設けられた気体流入口６６は、喉部５８の下流で
あり、この部分の静圧も十分低い状態になっていて、こ
の気体流入口６６から気体が気体流入部６０内に流入す
る。

【００１６】気体流入口６６から流入した気体は、気泡
となって流路５６中を被処理液２２とともに混合槽２８
に流れ、混合槽２８の静圧も十分に高い状態となってい
るので、ここで気体が被処理液２２に溶解していく。そ
して、気体の溶解した被処理液２２は、薬剤注入部３０
で凝集剤と混合され、混合管路３２の流れの乱れと、湾
曲した管路の内側と外側の経路長の違いによる混合によ
り、凝集剤と被処理液２２が均一にまざり合う。この混
合管路３２の長さは凝集剤と被処理液が均一に混じり合
うための十分な時間が得られれば良い。ここで、混合管
路３２内で凝集剤の濃度差が生じるのは、薬注ポンプに
は脈動があり、被処理液２２中に注入される凝集剤の量
が時間的に変動するためである。

【００１７】薬剤注入部３０から注入された凝集剤は、
気液混合した被処理液２２中に混合される。薬剤混合部
である混合管路３２内では、螺旋状の管路を通過するう
ちに、その管路の内外位置での流路長の差により、流れ
が混合され、被処理液２２中での凝集剤濃度差がないよ
うに均一化され、その下流のノズル部３４に送られる。

【００１８】実験的には、図３に示すように、管内径が
１５ｍｍ、螺旋の直径が０．３ｍの場合、２．３ｍ以上
の管路長で、薬剤の良好な混合状態が得られた。これに
対して、直線状に混合管路３２を形成すると、４ｍ以下
の管路では十分な薬剤の混合状態が得られず、浮上分離
が良好になされないという結果が得られた。ここで、混
合管路３２内での流れのレイノルズ数は、乱流領域であ
る２３００以上であれば良い。

【００１９】混合管路３２から出た被処理液２２の気液
混合流は、ノズル部３４を通過する際に再び加速される
ので、その静圧が低くなり、液体中に加圧溶解していた
気体が、気泡径が数μｍから数十μｍの微細気泡として
析出する。尚、ノズル部３４はバルブ等の可変の絞りで
も、単数または複数のノズル孔からなる固定の絞りでも
良い。ノズル部３４から出た被処理液２２は、凝集助剤
注入部３６で助剤が注入され、その後浮上分離槽３８に
流入する。

【００２０】浮上分離槽３８では、凝集剤が被処理液中
の汚れ成分を凝集させフロックを形成する。そして、こ
のフロックは、液中に生じている微細気泡によって浮上
させられ、被処理液２２中の汚染物質の浮上分離が行わ
れる。浮上分離槽３８につながる管路３７は、フロック
を効率よく形成させるために、相対的に太めの内径のも
のを選択し、０．２ｍ／ｓ以下のゆっくりとした流速で
浮上分離槽３８内に被処理液２２を放出することが望ま
しい。また浮上分離槽３８もフロックをもれなく浮上さ
せるために、滞留時間１０分以上、被処理液２２の放出
箇所隔壁３８ａの高さが０．７ｍ以上であることが望ま
しい。

【００２１】なお、この実施形態において、助剤注入部
３６をノズル部３４と浮上分離槽３８の間に設けたが、
混合管路３２とノズル部３４の間に設けても良い。ま
た、この実施形態では助剤注入部３６を１箇所だけ設け
たが、複数種類の助剤を用いる場合においては、複数の
助剤注入部３６を設けてもよい。

【００２２】この実施形態の汚水処理装置では、吸引器
２６の気体流入部６０と、ノズル部３４のノズル孔の各
々の断面積の関係は以下の式を満たすものであれば良
い。 ＰＡ ₁＜ＰＧ （１） ＰＡ₁＝（１−ＳＣ²／ＳＢ² ₁）Ｐ₁＋（δＰ＋ＰＢ）ＳＣ² ／ＳＢ² ₁ （２） ここで、ＰＧは気体供給源４２から流入する気体の圧
力、ＰＡ₁は流体力学上のベルヌーイの定理と連続の式
から、上記式（２）により与えられる気体流入部６０の
静圧である。ＳＢ₁は気体流入部６０の断面積、ＳＣは
ノズル部３４のノズル孔の断面積の総和、Ｐ₁は気体流
入部６０の総圧、δＰは気体流入部６０からノズル部３
４までの圧力損失、ＰＢはノズル部３４の出口の静圧で
ある。

【００２３】この実施形態の汚水処理装置によれば、被
処理液２２を連続的に処理することができ、しかも、比
較的短くスペースをとらない螺旋状の混合管路３２で凝
集剤等の薬剤が均一に混合され、大きな装置必要とせず
全体的に小さいものにすることができる。

【００２４】次にこの発明の第二実施形態について図４
を基にして説明する。ここで、上述の実施形態と同様の
部材は同一符号を付して説明を省略する。この実施形態
は、混合管路３２を矩形に螺旋状に形成したものであ
る。この場合、実験的には、管内径が１５ｍｍ、矩形の
一辺の長さが０．３ｍの場合、４ｍで４段以上の管路長
で、薬剤の良好な混合状態が得られ、浮上分離も良好な
結果が得られた。

【００２５】次にこの発明の第三実施形態について図５
を基にして説明する。ここで、上述の実施形態と同様の
部材は同一符号を付して説明を省略する。この実施形態
は、薬剤混合部の混合管路３２を、浮上分離槽３８の周
囲に螺旋状に巻付けたものである。これにより、混合管
路３２に要するスペースを大幅に削減することができ、
より小型の装置を形成することができる。なお、浮上分
離槽３８は円筒状の他、矩形のものでもよく、矩形の場
合上記第二実施形態のように混合管路３２の配管を巻付
けると良い。

【００２６】尚、この発明の汚水処理装置の薬剤混合部
は、流路が螺旋状に形成されたものであればよく、その
螺旋の形状は問わないものである。また、吸引器は、ベ
ンチュリ管状の他、絞り部をオリフィス状に急激に絞っ
たものでも良く、絞り部等の形状は問わないものであ
る。さらに、ノズル部の形状やノズル孔の数も上述の所
定の条件に一致させて適宜設定できるものであり、流路
が絞ってあるものであれば良い。また、吸引器の絞り部
が形成された流路は、１又は複数の流路であっても良
く、その形態や数は問わない。また、この装置の気体供
給源をオゾン発生装置等に接続すると、加圧溶解による
気泡の生成と同時に、オゾン処理等の気液反応による処
理を同時に行うことができる。

【００２７】

【発明の効果】この発明の汚水処理装置は、薬剤混合部
を螺旋状の配管で形成することにより、装置の小型化に
寄与し、且つ効率よい混合を行なうことができるもので
ある。そして、工場排水や家庭排水その他の排水等の汚
水である被処理液中に、効率よく薬剤を混合することが
でき、汚水中の汚染物質である微粒子等を凝集させて迅
速に分離させることができるものである。さらに、凝集
剤の混合を、連続的に効率よく行うことができ、少ない
エネルギーで多くの汚水処理が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施形態の汚水処理装置を示す
概略図である。

【図２】この発明の第一実施形態の汚水処理装置の吸引
器の正面図（Ａ）と縦断面図（Ｂ）である。

【図３】この発明の第一実施形態の汚水処理装置の薬剤
混合部の平面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。

【図４】この発明の第二実施形態の汚水処理装置の薬剤
混合部の平面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。

【図５】この発明の第三実施形態の汚水処理装置の薬剤
混合部の平面図（Ａ）と正面図（Ｂ）である。

【符号の説明】

２２ 被処理液 ２４ ポンプ（圧送装置） ２６ 吸引器（気液混合装置） ２８ 混合槽（気液混合装置） ３０ 薬剤注入部 ３２ 混合管路（薬剤混合部） ３４ ノズル部 ３８ 浮上分離槽

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理液が流れる管路に薬剤を注入する
   薬剤注入部を接続し、その下流に、上記薬剤を混合する
   配管を螺旋状に形成した薬剤混合部を設けた汚水処理装
   置。
2. 【請求項２】 汚水である被処理液を送る圧送装置と、
   上記被処理液と気体とを連続的に加圧下で混合する気液
   混合装置を設け、この気液混合装置の出口側に薬剤を注
   入する薬剤注入部を接続し、その下流に薬剤を混合する
   配管を螺旋状に形成した薬剤混合部を設け、その下流に
   可変または固定の絞りからなるノズル部を設け、このノ
   ズル部からの管路を浮上分離槽に接続した汚水処理装
   置。
3. 【請求項３】 上記気液混合装置は、上記被処理液を流
   す流路の一部を絞った絞り部と、上記絞り部に続いて下
   流側に設けられ上記流路方向に断面積の等しい気体流入
   部を設け、この気体流入部に外部から気体を流入させる
   気体流入口を形成し、上記気体流入口の下流側に上記流
   路を徐々に広げた広がり部を設け、上記広がり部の下流
   に上記流路中の被処理液と上記気体流入口から流入した
   気体とを加圧下で混合する加圧混合部を備えた請求項２
   記載の汚水処理装置。
4. 【請求項４】 上記配管を螺旋状に形成した薬剤混合部
   は、上記螺旋状の配管の下方に上記薬剤注入部を接続
   し、上方に上記ノズル部を接続し、気液混合流が上記螺
   旋状の配管を下方から上方に流れるようにした請求項２
   又は３記載の汚水処理装置。
5. 【請求項５】 上記薬剤混合部は、上記浮上分離槽の周
   囲に巻付けられている請求項２，３又は４記載の汚水処
   理装置。