JP2000317217A - 凝集沈澱装置 - Google Patents
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Abstract
て効率よく凝集フロックを形成できるようにした凝集沈
澱装置において、沈澱槽におけるフロックと処理水との
分離効率を高め、高い処理速度でも優れた処理水水質を
得ることができる凝集沈澱装置を提供する。 【解決手段】 原水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添
加によりフロックとして凝集させる凝集槽と、凝集槽か
らの原水中のフロックを沈澱させ処理水とフロックとに
分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置において、沈澱
槽内に、沈澱槽への原水の入口流路の開口部に対し上下
にわたって延びる沈澱促進手段を設けたことを特徴とす
る凝集沈澱装置。
Description
を凝集沈澱させることにより汚泥と処理水とに分離する
凝集沈澱装置に関し、とくに沈澱槽における沈澱をより
適切に行わせて処理水水質の向上、高速処理を可能にし
た凝集沈澱装置に関する。
[Suspended Solid] と称することもある。)を凝集沈澱
により分離除去する装置が知られている。従来の原水中
のSSを除去するための凝集沈澱装置として、原水に単
に凝集剤を添加して凝集物を沈澱させ、凝集物を汚泥と
して引き抜くとともに上部から処理水を導出するように
した装置はよく知られている。
ば凝集剤をライン注入し、その原水を原水入口101か
ら凝集筒102に流入させ、流入された被処理水を凝集
筒102の下部開口から沈澱槽103内に流入させ、凝
集されたSSを含むフロック104を下方に沈澱させる
とともに、分離された処理水105を上部の処理水出口
106から取り出すようにした凝集沈澱装置が知られて
いる。
集物の沈澱に長時間を要し、沈澱槽としても極めて大型
のものが要求されることから、より効率よく凝集沈澱を
行わせるために、凝集に凝集剤とともに粒状物(代表的
には、砂)を用いるようにした凝集沈澱装置が提案され
ている。
には、凝集槽において、原水に凝集剤とともに、粒径1
0〜200μm程度の粒状物(砂)を添加し、原水中の
SSを比重の大きい粒状物を含んだ比較的大きなフロッ
クとして凝集させ、沈澱槽において凝集槽から導入され
た被処理水中のフロックを沈澱させて処理水と分離する
凝集沈澱装置が開示されている。沈澱槽から引き抜かれ
た沈澱フロックは、サイクロン等の分離器により汚泥と
粒状物とに分離され、分離された粒状物は凝集槽に戻さ
れて循環使用される。
により、フロックを次の沈澱工程における最適な大きさ
や比重にまで成長させることが困難で、迅速かつ分離効
率のよい沈澱を実現させるだけの状態にすることが困難
であった。したがって、現実の運転においては、沈澱槽
における水処理の線速度は6〜8m/h程度しか達成で
きず、より高流速の線速度の達成は困難であるというの
が実情であった。
30号公報には、凝集槽と沈澱槽との間に攪拌機を備え
た中間槽を設けることにより、高流速の線速度での処理
を可能とした凝集沈澱装置が開示されている。
機凝集剤と高分子凝集剤とともに粒状物としての砂が添
加され、凝集槽内で攪拌機で攪拌されつつ原水中のSS
が凝集され、その被処理水が中間槽に導入されて、さら
に攪拌機で攪拌されつつ、フロックの成長がより助長さ
れるようになっている。成長した砂含有のフロックを含
む被処理水が沈澱槽に導入されるので、フロックはより
効率よく迅速に沈澱し、より短時間で処理水と分離でき
るようになる。沈澱槽の底部に沈澱したフロックは汚泥
として引き抜かれ、サイクロン等からなる分離器によっ
て汚泥と砂とに分離され、分離された砂が凝集槽に戻さ
れて循環使用されるようになっている。特許第2634
230号公報によると、この凝集沈澱装置により、線速
度が30〜60m/h、さらには90m/hという高流
速での処理が可能になると記載されている。
号に提案されている装置においては、凝集槽と沈澱槽の
間に攪拌を伴う中間槽を設ける必要があるので、その
分、設備費、電力量、設置面積の増大を招くことになっ
ている。
本出願人により、先に、上記のような中間槽を設けるこ
となく、凝集槽に対して沈澱槽を隣接配置し、凝集槽内
におけるフロックの形成をより最適に行わせることによ
り、線速度が30〜100m/hという高流速での処理
が可能で、装置全体として小型かつ安価に構成できる凝
集沈澱装置が提案されている(特願平11−13097
6号、特願平11−130977号、特願平11−13
0978号)。
本出願人により先に提案された凝集沈澱装置において
は、未だ次のような問題が残されている。
フロックの凝集の最適化により、次の沈澱工程に適した
凝集フロックを形成できるため、図6に示したような従
来の一般的な凝集沈澱装置に比べ、はるかに高速の沈澱
処理が可能になったが、この高速処理に対応して、沈澱
槽へと流入される、凝集フロックを含む原水の流入速度
も速くなるおそれがあり、たとえば、図6に示したよう
な従来の一般的な凝集沈澱装置に比べ、流入速度が30
倍以上にも速くなるおそれがある。このような高流入速
度になると、たとえば図7に示すように、沈澱槽111
に入口流路112を介して流入された原水113の流れ
に、沈澱槽111内において処理水流出側へのショート
パスが発生するおそれがある。ショートパスが発生する
と、沈澱槽111内を有効に使うことが難しくなり、そ
れだけ、処理水と凝集フロックとの分離効率が低下し、
処理速度が低く抑えられるとともに、処理水の水質が悪
化するおそれが生じる。
2を介して流入される原水113の流れと、入口流路1
12を形成する壁面に沿う沈澱槽111内の流れとの関
係から、入口流路112の開口部直後近傍の部分に、渦
114が発生しやすくなる。渦が発生すると、渦に巻き
込まれたフロックが渦から逃れることができずに処理水
中へと混入し、処理水水質の低下を来す原因となる。高
流入速度になる程渦は発生しやすくなるから、この面か
らも、分離効率の向上が阻害されるとともに、処理速度
が低く抑えられることとなっている。
いて凝集剤とともに粒状物を用いて効率よく凝集フロッ
クを形成できるようにした凝集沈澱装置において、沈澱
槽におけるフロックと処理水との分離効率を高め、高い
処理速度でも優れた処理水水質を得ることができる凝集
沈澱装置を提供することにある。
に、本発明の凝集沈澱装置は、原水中の懸濁物質を凝集
剤と粒状物の添加によりフロックとして凝集させる凝集
槽と、凝集槽からの原水中のフロックを沈澱させ処理水
とフロックとに分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置
において、沈澱槽内に、沈澱槽への原水の入口流路の開
口部に対し上下にわたって延びる沈澱促進手段を設けた
ことを特徴とするものからなる。
沈澱槽への原水の入口流路を形成する壁の近傍に配置さ
れていることが好ましい。沈澱槽への原水の入口流路
は、たとえば、沈澱槽へ流入される原水が実質的に下降
流となるように構成される。
コ字状に形成されていることが好ましいが、単なる平板
形状に構成することも可能である。このような沈澱促進
手段は、その上端が入口流路の開口部よりも上位に位置
し、その下端が入口流路の開口部よりも下位に位置して
いるが、該下端は、沈澱槽への原水の入口流路の開口部
よりも0.4〜1m下方に位置していることが好まし
い。また、沈澱促進手段は一つだけ設けることもできる
し、沈澱促進手段や入口流路の開口部の大きさに応じて
複数並設することもできる。
は、代表的には砂を使用することができ、とくに粒径を
揃えたものが好ましい。また、凝集剤としては、通常、
無機凝集剤と高分子凝集剤を使用することができる。無
機凝集剤は、原水中の懸濁物質を効率よく凝集させるこ
とができ、高分子凝集剤は、無機凝集剤によって生成し
た微細な凝集フロックをさらにポリマーを絡めてより大
きなフロックへと成長させる。この成長したフロック内
に、比重の大きい砂等からなる粒状物が混在し、全体と
して比重(密度)の大きい沈澱しやすいフロックが形成
されることになる。このような沈澱しやすい形状まで成
長したフロックを含む原水が、沈澱槽に流入され、本発
明に係る沈澱促進手段が活用されて、沈澱すべきフロッ
クと処理水とに良好に分離される。
おいては、入口流路を介して沈澱槽内へ流入された原水
は、入口流路の開口部に対し上下にわたって延びる沈澱
促進手段に衝突し、沈澱槽内における水流の流速が低下
される。また、沈澱促進手段の後流側には、水平方向の
渦が発生し、水流の運動エネルギーを減衰させる。これ
によって、上方に向けてショートパスしようとする流れ
の流速が大幅に低減され、結果的にショートパス流れが
良好に抑えられる。したがって、原水中の凝集フロック
は、処理水から良好に分離されて下方へと沈降され、凝
集フロックから分離された処理水の水質が向上される。
るから、沈降するフロックに対し下方沈澱方向への案内
手段としても機能する。沈澱促進手段の後流側に生じた
渦に捉えられた凝集フロックは、沈澱促進手段に沿って
下方に向けて案内され、迅速に沈澱する。沈澱促進手段
の下端を、入口流路の開口部に対して適切な距離下方に
位置させ、沈澱促進手段を下方に向けて適切に長く形成
しておくことにより、沈澱促進手段に沿って案内される
フロックを下方の静水域まで導くことが可能になる。静
水域まで導かれたフロックは、もはや処理水側への水流
には乗らないので、より確実に沈澱槽底部へと沈澱され
る。したがって、フロックと処理水との分離効率が一層
高められ、処理水の水質が一層向上される。
えられるとともに、フロックと処理水とが良好に分離さ
れることにより、高い処理速度でも良好な処理水水質が
得られることになり、30〜100m/hという高速処
理と処理水水質の向上とが、同時に達成される。
形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発
明の一実施態様に係る凝集沈澱装置1を示している。凝
集沈澱装置1は、凝集槽2と、それに隣接配置された沈
澱槽3を備えている。凝集槽2には、原水供給ライン4
を介して原水5が供給され、本実施態様では、無機凝集
剤6と、高分子凝集剤7がライン注入される。無機凝集
剤6の注入位置の下流側には、スタティックミキサー等
からなるミキサ8が介装されており、注入された凝集剤
が原水に良好に混合されるようになっている。ただし、
これら凝集剤は、凝集槽2に直接投入することも可能で
ある。
アルミニウム(PAC)、塩化第二鉄、硫酸第二鉄を使
用でき、高分子凝集剤7としては、たとえばノニオン
性、アニオン性あるいは両性の高分子凝集剤を用いるこ
とができる。アニオン性の高分子凝集剤としては、たと
えば、アクリル酸またはその塩の重合物、アクリル酸ま
たはその塩とアクリルアミドとの共重合物、アクリルア
ミドと2−アクリルアミド−2メチルプロパンスルホン
酸塩の共重合物、アクリル酸またはその塩とアクリルア
ミドと2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホ
ン酸塩の3元共重合物、ポリアクリルアミドの部分加水
分解物などが挙げられるが、特にこれらに限定されるも
のではない。ノニオン性の高分子凝集剤としては、代表
的なものとしてポリアクリルアミドが挙げられるが、特
にこれに限定されるものではない。両性の高分子凝集剤
としては、たとえば、ジメチルアミノエチル(メタ)ア
クリレートの3級塩および4級塩(塩化メチル塩等)等
の少なくとも1種のカチオン性単量体と、アクリル酸お
よびその塩(ナトリウム、カルシウム等の塩類)、2−
アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸塩(ナ
トリウム、カルシウム等の塩類)等の少なくとも1種の
アニオン性単量体の共重合物、あるいは、上記の少なく
とも1種のカチオン性単量体および上記の少なくとも1
種のアニオン性単量体とアクリルアミド等の少なくとも
1種のノニオン性単量体との三元もしくは四元以上の共
重合物等が挙げられるが、特にこれらに限定されるもの
ではない。高分子凝集剤の分子量の範囲は特に限定され
ないが、500万〜2000万の範囲が好ましい。これ
らの高分子凝集剤は、単独で又は混合物として用いるこ
とができる。高分子凝集剤の添加量は、一般的に経済的
な観点から0.3〜2mg/l程度である。
加される。凝集槽2には、モータ10によって駆動され
る攪拌機11が設けられており、攪拌機11による攪拌
によって原水中の懸濁物質が、無機凝集剤6、高分子凝
集剤7、砂9を含むフロックとして凝集される。
物質を凝集させて微細なフロックを生成させ、それに高
分子凝集剤7が絡まってより大きなフロックに成長さ
せ、成長したフロックには比重の大きい粒状物としての
砂9が含有され、全体として比較的大きな、比重の大き
い沈澱しやすいフロックに成長する。
越流ぜき12を介して沈澱槽3へと導入される。沈澱槽
3では、導入水中のフロックが下方に沈澱され、沈澱さ
れたフロックは上方の処理水14に対して分離される。
沈澱槽3内の上部には、複数の傾斜板15が並設されて
おり、処理水14とともにフロックが流出するのを抑制
している。
を引き抜くための引抜ライン16が接続されており、汚
泥引抜ポンプ17によって、沈澱した凝集フロックを含
むスラリーが引き抜かれる。引き抜かれたスラリーは、
分離器としてのサイクロン18に送られ、サイクロン1
8内における遠心分離により、汚泥19と砂9とに分離
される。分離された砂9は、再び凝集槽2内に戻されて
循環使用される。
装置1において、凝集槽2と沈澱槽3との間には、凝集
槽2からの原水を沈澱槽3へと導く原水の入口流路21
が設けられている。この入口流路21は、沈澱槽3内に
向かって、実質的に下方に向かって開口する流路に形成
されており、沈澱槽3へ流入される原水が実質的に下降
流となるように構成されている。ただしこの開口方向
は、沈澱槽3内へと流入される原水の流れが下降流とと
もに水平流成分を持つように設定されてもよい。本実施
態様では、入口流路21は、その開口部22に向かって
テーパ状に広がる形状に形成されている。
部22に対し上下にわたって延びる沈澱促進手段23が
設けられている。本実施態様では、沈澱促進手段23
は、図2に示すように、筒状の手段(沈降筒)に形成さ
れ、複数(本実施態様では2つ)並設されている。これ
ら沈澱促進手段23は、沈澱槽3内において、上記入口
流路21を形成する壁24の近傍に配置されている。沈
澱促進手段23の上端位置は、入口流路21の開口部2
2の上方に位置するかぎり、特に限定されない。沈澱促
進手段23の下端位置は、入口流路21の開口部22よ
りも0.4m以上、好ましくは0.4〜1m下方に位置
していることが好ましい。このような下端位置まで沈澱
促進手段23を延設しておくことにより、沈澱促進手段
23に沿って凝集フロックを下方に生成される静水域ま
で導くことが可能になる。
た筒状形状の他、たとえば図3に示すような横断面コ字
状の沈澱促進手段31に形成してもよく、あるいは図示
は省略するが、単なる平板の部材から構成してもよい。
口流路の形状に応じて適宜変更してもよい。たとえば図
4に示すように、沈澱槽41の中央部に入口流路42が
配設されている場合には、その入口流路42を形成する
筒状壁43の周囲に沈澱促進手段44を適当数配置する
ことができる。
作用を、図1、図2に示した装置について説明するに、
凝集槽2内において、無機凝集剤6、高分子凝集剤7お
よび砂9を含む凝集フロック13が、次の沈澱工程に適
した大きさまで凝集、成長され、砂9を含有した比重の
大きい、比較的大きく成長したフロックが、沈澱槽3に
おいては迅速に沈澱されて処理水14と分離され、高い
線速度での処理が可能となる。
水は、入口流路21を通して沈澱槽3へと流入される
が、流入した原水は、図1、図2にも示すように、沈澱
槽3内において上方に向かって反転する、処理水として
分離されるべき水の流れ25と、処理水と分離されて下
方へと沈降する沈澱フロックの流れ26とに分離され、
分離されたフロックは、沈澱槽3の底部に向かって沈澱
する。このとき、入口流路21から沈澱槽3内に流入さ
れた原水は、先ず、沈澱促進手段23に衝突してその流
速が低下される。また、沈澱促進手段23の後流側に
は、図5に示すように実質的に水平方向の渦27が生成
され、この渦27によっても、流入した原水の運動エネ
ルギーが減衰されて、水流の流速が低下される。その結
果、上方の処理水流出側へのショートパス流れが生じる
ことが抑えられ、処理水中に混入するフロックの量が低
減されて分離効率が向上される。
て、あるいはそれに沿って、あるいは、横断面コ字状の
沈澱促進手段31の場合にはそれに沿って、フロックを
含む導入原水の流れが生じるので、沈澱すべきフロック
もその流れに乗って案内されることになる。沈澱促進手
段23は下方の沈澱方向へと延びているので、沈澱すべ
きフロックが沈澱方向に適切に案内されることになり、
これによってもフロックの処理水からの分離効率が向上
される。とくに、沈澱促進手段23が下方の静水域まで
延びていると、沈降フロックをその静水域まで案内する
ことが可能になり、静水域まで案内されたフロックは、
再び上昇水流にのることはほとんどないから、分離効率
が一層向上される。
が高められる結果、処理水の水質が大幅に向上される、
また、処理水水質の向上の結果、沈澱槽3における処理
速度が向上される。すなわち、30〜100m/hとい
う高速の処理速度を達成しつつ、優れた処理水水質が得
られることになる。
るために、以下のような実験を行った。
添加した人口濁水に、無機凝集剤としてPACを注入し
てラインミキシングし、高分子凝集剤としてのポリマー
を注入し、凝集槽に粒状物としての砂を添加して以下の
条件で実験し、処理水の濁度を測定した。実験は図1に
示したフローで行い、沈澱促進手段23としては図2に
示した沈降筒を用いた。また、その沈降筒には、長さが
400mm(実施例1)と600mmのもの(実施例
2)を用意し、原水入口流路壁下端より100mm上位
に、沈降筒の上端が来るように設置した。
1、2との結果の比較から、沈降筒を沈澱槽内に設置し
た場合、しない場合よりも水質が向上した。また、沈澱
槽下部に設けた覗き窓からの観察の結果、実施例2に用
いた沈降筒の下端は、沈澱槽下部の静水域にあり、実施
例1に用いた短い沈降筒は静水域まで延びておらず原水
入口(入口流路開口部)から続く流線の中にあり、沈降
筒が静水域まで延びているほうが、そこまで延びていな
い場合に比べ、より効果的で処理水水質をより向上でき
ることがわかった。
装置によれば、粒状物含有フロックを含む原水を沈澱槽
に導入するに際し、沈澱槽内に入口流路開口部の上下に
またがって延びる沈澱促進手段を設けておくことによ
り、沈澱槽内における水流のショートパスを抑え、か
つ、流速を適切に減速して、凝集フロックと処理水との
分離効率を大幅に高めることができ、高い処理速度にお
いても、優れた処理水水質を達成することができる。
構成図である。
透視斜視図である。
澱槽における流れの状態を示す透視斜視図である。
置の沈澱槽における流れの状態を示す透視斜視図であ
る。
示す概略斜視図である。
る。
る。
Claims (11)
- 【請求項1】 原水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添
加によりフロックとして凝集させる凝集槽と、凝集槽か
らの原水中のフロックを沈澱させ処理水とフロックとに
分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置において、沈澱
槽内に、沈澱槽への原水の入口流路の開口部に対し上下
にわたって延びる沈澱促進手段を設けたことを特徴とす
る凝集沈澱装置。 - 【請求項2】 沈澱促進手段が、沈澱槽内において、沈
澱槽への原水の入口流路を形成する壁の近傍に配置され
ている、請求項1の凝集沈澱装置。 - 【請求項3】 沈澱槽への原水の入口流路が、沈澱槽へ
流入される原水が実質的に下降流となるように構成され
ている、請求項1または2の凝集沈澱装置。 - 【請求項4】 沈澱促進手段が筒状に形成されている、
請求項1ないし3のいずれかに記載の凝集沈澱装置。 - 【請求項5】 沈澱促進手段が横断面コ字状に形成され
ている、請求項1ないし3のいずれかに記載の凝集沈澱
装置。 - 【請求項6】 沈澱促進手段が平板からなる、請求項1
ないし3のいずれかに記載の凝集沈澱装置。 - 【請求項7】 沈澱促進手段の下端が、沈澱槽への原水
の入口流路の開口部よりも0.4〜1m下方に位置して
いる、請求項1ないし6のいずれかに記載の凝集沈澱装
置。 - 【請求項8】 沈澱促進手段が複数並設されている、請
求項1ないし7のいずれかに記載の凝集沈澱装置。 - 【請求項9】 粒状物が砂である、請求項1ないし8の
いずれかに記載の凝集沈澱装置。 - 【請求項10】 凝集剤が無機凝集剤と高分子凝集剤を
含む、請求項1ないし9のいずれかに記載の凝集沈澱装
置。 - 【請求項11】 沈澱槽に、沈澱されたフロックを引き
抜くラインが接続され、該引抜ラインに、引き抜かれた
フロックを汚泥と凝集槽に循環される粒状物とに分離す
る手段が設けられている、請求項1ないし10のいずれ
かに記載の凝集沈澱装置。
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|---|---|---|---|
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- 1999-05-13 JP JP13249099A patent/JP3901391B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US10463992B2 (en) | 2015-08-10 | 2019-11-05 | DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD | High-rate sedimentation tank and water treatment apparatus including the same |
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| JP3901391B2 (ja) | 2007-04-04 |
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