JPS5990687A - 加圧浮上分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は加圧浮上”分離装置に関し、特に、廃水中に浮
遊懸濁する固形粒子を加圧浮上法によシ分離除去するに
当り、浮上作用を促進して、分離効率を最大とする加圧
浮上分離装置に関する。

一般に、３〜６　ｋｇ／　ｃｒｔｔの高圧下では水中に
５〜１２％（容積比）の空気を溶１１弄させることがで
きる。この空気を溶解した高圧水（以後加圧水という）
を大気圧或はその近傍迄減圧してやると、水田に溶解し
ていた空気は過飽和となる為、直径が５０〜１００．　
μ（ｍｉｃｒｏｎ　）の微細す気泡トナッテ水中に析出
してくる。加圧浮上法は、この微細気泡を水中に浮遊す
る固形粒子に付着させ、気泡の浮力を利用して固形物を
浮上分離、除去する方法である。

ここで在来の円形加圧浮上分離装置を第１図に示す。廃
水は多量の微細気泡を含有する加圧水と混合され、次に
凝集剤を添加され、管１より加圧浮上分離装置に流入す
る。更に、中央部の直径の大きな管２を上昇し、頂部よ
り浮上分離槽に流入し、微細気泡を付着した水中の浮遊
画形物は水面に向って上昇し、分離される。在来の加圧
浮上分離槽の水深は２・〜３ｍで大形の装置では水深３
．５７１１に達する場合もあり、滞留時間は４０〜６０
分であるが、多量の微細気泡を含有する廃水は、平均密
度が小さい為、密度流となって、水面下４０〜６０ｃｒ
ｒＬの間を、中心部から外周方向へ高速で流れる。隔壁
３に達すると下方へ向って流れ、隔壁３の下端に達する
と隔壁３と水槽内壁との間の流路４を通って上昇し、越
流堰５より水路６に落下し、放水管７よシ排出される。

流動する水中には、多かれ少かれ常に局部的な乱流や渦
流が発生し、水中の固形物の自然な浮上を妨けるが、在
来の浮上分離装置では、上記の密度流が原因となって、
図示の如く、浮上分離槽内に旋回流を生じさせる。この
旋回流が、密度流を加速したり、層内流速の不均一によ
り発生する剪断力が水中の固形物に付着した気泡を取シ
去ったり、凝集フロック（Ｆｌｏｃ　）を破壊したυ、
或は、一旦浮上分離した固形粒子全隔壁３付近で下方へ
運搬して、処理水の水質を悪化させｆｃ９、沈澱物、を
生じさせる現象があった。

本発明は、１基当りの処理水量が２，０００ｍ／日よシ
ｓｏ、ｏｏｏｍ／日の間の多くの製作装置の運転状態の
分析と、数種の実験装置による研究から生れたもので、
前記の密度流の部分のみ、即ち、水深４０〜６０αの範
囲内だけで浮上分離を行うことにより、在来の浮上分離
装置にみられた旋回流、乱流、渦流、流速の不均一によ
って生じる剪断力等による悪影響を排除し、層流に近い
状態の元での浮上分離を可能としだものである。

在来の加圧浮上装置では浮上面積１ｍｆ当り４〜４．８
ｒｎ：／時の処理しか出来ず、しかも処理装置内の滞留
時間が４０〜６０分であったが、不発明によシ、浮上面
積１ｍ当９７〜１０ゴ／時と、在来装置の約２倍の処理
が可能となυ、処理装置内の滞留時間は３〜５分即ち、
在来装置の約１０分の１（１／１０　）に短縮された。

水質に関しても、処理水中の浮遊固形物（５ｕｓｐｅｎ
ｄｅｄ　５ｏｌｉｄ　）が、在来型浮上分離装置と比較
して、３０〜５０％減少した。

また、本発明の第２の特徴は、廃水中の浮遊固形物の浮
上速度に関する５ｔｏｋｅｓの法則に着眼したところに
ある。

５ｔｏｋｅｓの法則は次式で示される。

μ ｖｆ：浮上速度 ｇ　重力加速度 Ｄ＝固形粒子の直径 ρｌ：廃水の液密度 ρＳ°固形粒子の密度 パ気泡を付着している場合は気泡を含 めた平均密度 μ：廃水の液粘度 上式に於いて、ｇは定数であシ、ρ４とμも実用上、殆
んど変えることは出来ない。水処理技術によって浮上速
度Ｖｆ　ｉ大きくしようとする場合、最も大きな効果を
持つのは粒子直径りを太きくすることである。何故なら
ば、浮上速度は粒子の直径の二乗に比例するからである
。通常、粒子の直径を大きくする為に高分子凝集剤（、
Ｐｏｌｙｍｅｒ　）が添加されるが、その効果を最大限
に発揮させる為には最適の攪拌速度が要求される。廃水
の種類や水温や使われる凝集剤の種類によって多少の差
異はあるが、先ず中速攪拌し、次いで緩速攪拌し、生成
した凝集フロック（Ｆｌｏｃ）を破壊しない様に、静か
に浮上分離部へ導入する必要がある。在来の装置では、
第１図に示した如く攪拌機構が無いことが多く、特別に
凝集反応槽を設ける場合は、浮上分離装置の外部に攪拌
機を備えた凝集反応槽を設け、凝集反応を終了した廃水
を配管で浮上分離槽に導入している。この場合導入管内
の流速が１５〜２．ｓｍ／秒と犬なる為、一旦生成した
凝集フロック（Ｆｌｏｃ　）が管内で破壊ちれてしまう
為、これを防止する為に多量の凝集剤を添加する必要が
あった。このため本発明の第２の特徴は、円形加圧浮よ
装置の中央部付近に迂流式の凝集反応槽を設けている為
、緩速で浮上分離部へ廃水を導入することか可能とした
ところにある。しかも、迂流式の攪拌方法を採用した為
、攪拌機等の動力が不要となった。

本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴の迂流式凝
集反応部の形状に関する。第２図、第３図の円筒状隔壁
（阻流板）１５．．１６．１７によって区画された環状
水路１４．１９．２０を廃水が迂流して、凝集反応に最
適の攪拌条件が満され、更に、周囲の浮上分離部へ緩速
、且つ均一に廃水を導入することが可能としたものであ
る。

尚、大型の処理装置（１基当９の処理水量が、１０．０
００ｍ３／日以上の装置）に於いては、円筒状隔壁に切
欠き３２ａ、３３ｂを設けて、スリット状の隔壁として
も良い。これを第４図、第５図の３２．３３に示す。

本発明の第４の特徴は、本発明の第３の％徴の凝集反応
部への廃水の導入方法に関する。即ち、第５図に示す如
く、複数の環状水路のうち、最も中心側の環状水路に対
して、液腺方向よシ廃水を導入する様、流入口を設けた
ものである。このため、本発明の第３の特徴によれば垂
直方向の攪拌に加えて、水平方向の旋回攪拌を行うこと
が出来、迂流方式のみの攪拌に必要な隔壁（阻流板）を
約３分の１　（１／３　）の数に減少させることに成功
した。尚、流入速度は１〜３ｍ／秒が最も有効であるこ
とが、実験によシ確かめられた。

本発明のこれらの４？徴の組合せにより、凝集剤の消費
量を３０〜６０％削減することに成功した。

次に実施例を示す図面に基き本発明を説明する。

第２図、第３図は本発明の水の流れを示し、第６図、第
７図は除去された固形物粒子の排出方法を示す。

第２図に於いて、高圧下で空気を爵解した加圧水ハ、管
９を通ってフリクションバルブ（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ　Ｖ
ａｌｖｅ　）と呼ばれる減圧弁１０に到り、ここで減圧
され、廃水の導入管８と合流する。廃水と加圧水が合流
した直後に管１１より凝集剤が添加され、流入速度調節
弁１２を経て、流入口１３より管１８の周シの環状水路
１４に対し、接縁方向よシ流入する。流入水は環状水路
１４ｆ：旋回しながら上昇し、環状水路１４の上端に達
すると隔壁１５と隔壁１６の間の環状水路１９を下向き
に旋回しながら流れ、底板に達すると隔壁１６と隔壁１
７０間の環状水路２０を上向に旋回しながら上昇し、水
面に達すると、隔壁１Ｙの外側の浮上分離部に緩かに流
入する。

環状水路１４．１９．２０の巾は、旋回及び上昇下降流
速が、外側！ζ進むに従って小はくなる様設計されてい
るので、環状水路１４では中速攪拌、環状水路２０では
緩速攪拌される。又、廃水の種類、水温、添加される凝
集剤の種類等によって、最適攪拌速度が多少異なるので
、流入速度調節弁１２により廃水の流入流速を制御する
ことが好ましい。環状水路１４．１９．２０によシ構成
芒れた凝集反応部に於いて、廃水中の浮遊固形物は直径
の大きな凝集フロック（Ｆｌｏｃ　）に生長し、ヵロ圧
水から析出した微細気泡を多量に付着しており、浮上性
の人なる状態となって浮上分離部２１に流入する。従っ
て、廃水中の浮遊固形物は速かに上昇して水面に集−ま
り、隔壁１７から隔壁２２の間の浮上分離部の水面に集
合する。この水面に果合した固形粒子又は凝集フロック
（ＦｌｏＣ）の集合体は浮上汚泥と呼ばれる。さて、隔
壁１７から隔壁２２の間で廃水中の固形物を分離し、浄
化された水は、隔壁２２の下部に穿孔された整流孔２３
を通って水路２４に到り、水路２４からオーバーフロー
・り７　り（Ｏｖｅｒｆｌｏｗ　Ｔａｎｋ　）　２５　
ヘ集められる。処理水は、環状の越流堰２８の内側へ向
って水路２７よシ越流し、処理水の出口管３１よシ排出
される。

整流孔２３の目的は、凝集反応部から流出した水が隔壁
２２の全周に渡って均一に処理水を集めて、浮上分離部
に於ける偏流の発生を防止することである。この為、整
流孔２３の穴の数と直径は、水路２４の水面の高さが、
浮上分離部２１の水面の高さより２０〜４０ｍｒａ低く
なる様設計される。又、オーバーフロー・タンク（Ｏｖ
ｅｒｆｌｏｗ　Ｔａｎｋ　）は、後述のスパイラル・ス
クープ（５ｐｉｒａｌ　５ｃｏｏｐ　）による浮上汚泥
排出に際して、汚泥濃度の制御を目的として＼浮上分離
部の水面高さ調節を行う目的で設備されている。ハンド
ル２９を回転させると、ネジ（Ｓｃｒｅｗ　）加工され
たシャフト３０が上下し、図示されていないが、このシ
ャフト３０が、越流基２８と連結されている為、越流基
２８の高さも上下する。従って水路２Ｙ即ち、水路２４
の液面高さを調節することが出来、整流孔２３を通じて
浮上分離部２１の水面高さも調節することが出来る。

さて、浮上分離部で水面に浮いた浮上固形物、即ち浮上
汚泥は第６図、第７図に示されたスパイラルスクープ（
５ｐｉｒａｌ　　５ｃｏｏｐ　）　３４によって水面よ
り掬い上げられる。スパイラルスクープは羽根３５を持
ち、羽根のある部分の断面は第８図に示される如く、管
の一部に切欠けが設けられておシ、第８図のＡで示され
る水面上の浮上汚泥を、（ａ）　（ｂ）　（Ｃ）　（ｄ
）の順序で回転することによシ掬い上げる。

スパイラルスクープの管部は２〜４度傾斜しておシ、中
央寄シが低くなっている為、掬い取られた浮上汚泥は、
浮上分離装置中央部の円筒状汚泥落下槽３６に洛下し、
浮上汚泥排出口３了より排出される。

尚、スパイラルスクープ（５ｐｉｒａｌ　　５ｃｏｏｐ
　）は第６図に第８図に矢印で示された如く自転するば
かりでなく、第７図に矢印で示した如く公転し、浮上分
離装置内部の浮上汚泥全作い取る構造となっている。廃
水中には、砂粒等の沈降性の固形物も多少は混入してお
り、極めて少量ずつであっても、浮上分離槽底部に沈澱
する。この沈澱物を第６図のレーキ（Ｒａｋｅ）３８で
掻寄せ、沈澱汚泥貯槽３９に留め、沈澱汚泥排出弁４０
を間歇的に開いて排出する。

以上説明した様に本発明によれば、加圧浮上装置浮上分
離部の水深を４０〜６０ｃＩｒＬとすることによって、
在来型の浮上分離装置に比較して、Ｖ２の設置面積と１
／１０の容積で廃水処理可能となり、浮上分離装置内部
に適当な凝集反応部を設けることにより、凝集剤の消費
量を３０〜６０％削減することが可能となり、更に処理
水の水質も格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は在来形円形加圧浮上装置の断面図で浮上分離槽
内部に於ける水の流れを示す。 第２図、第３図はそれぞれ本発明の円形カロ圧浮上分離
装置の断面図及び平面図で装置内の水の流れを図示して
いる。 第４図、第５図はそれぞれ本発明の凝集反応部形状を示
す。 第６図、第７図はそれぞれ本発明の円形加圧浮上分離装
置の断面図及び平面図で浮上汚泥及び沈澱汚泥の排出方
法を図示している。 第８図は浮上汚泥作土げ用スノくイラン・スクープ（５
ｐｉｒａｌ　５ｃｏｏｐ　）の断面とその作用を説明す
る図である。 代理人　弁理士　　守　谷　−雄 第１図 に 水 第２図 第３図 第５図 手続補正帯（方式） １、事件の表示 特願昭　５７−２００９３１号 ２、発明の名称 加圧浮上分離装置 、　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 株式会社　ニコルス −代理人〒１０３ 東京都中央区日本橋本町３−９−５ 昭和５８年２月２２日（発送日） 補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　中央部より外周方向へ廃水を流す加圧浮上分離装
   置に於いて、浮上分離部の水深を４０〜６０ｃｍの範囲
   に設定することを特徴とする加圧浮上分離装置。 ２、　中央部に迂流式の凝集反応部を持つことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の加圧浮上分離装置。 ３、凝集反応部が複数の円筒状隔壁（阻流板）により区
   画される複数の環状水路又は切入けのある環状水路より
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の加圧
   浮上分離装置。 ４、　中心側の環状水路に接線方向より廃水が流入する
   様、流入口を設けたことｆ：％徴とする特許請求の範囲
   第３項記載の加圧浮上分離装置。