JP2005013860A

JP2005013860A - 凝集反応装置

Info

Publication number: JP2005013860A
Application number: JP2003181730A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tanaka; 賢一田中; Fujio Yamaguchi; 冨士雄山口; Yoichiro Kono; 洋一郎河野
Original assignee: Sintobrator Ltd
Current assignee: Sintobrator Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】凝集反応により生成するフロックが浮遊性のフロック集合塊（スカム）に成長する場合において、スカム含有スラリーを次工程の浮上分離工程（固液分離工程）へ排出するのに好適な凝集反応装置を提供すること。
【解決手段】含油廃水処理システムにおける凝集反応装置。前段凝集反応と後段凝集反応の二段処理可能に、前段凝集反応用の予備凝集反応槽６４及び本凝集反応槽６６と、最終凝集反応槽６８とをそれぞれ備えている。各凝集反応槽６４、６６、６８はそれぞれ下降軸流発生可能な攪拌機７４を備え、最終凝集反応槽６８は、上昇軸流発生可能な攪拌機７４を備えている。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、含油廃水処理システムにおける凝集反応装置に関し、特に、連続運転するのに好適なものである。
【０００２】
【背景技術】
本発明は、含油廃水処理システムに好適で新規な凝集反応装置であり、本発明者らが、知る限りにおいては、そのような凝集反応装置は公知ではない。
【０００３】
なお、凝集反応（装置）を利用した含油廃水処理システムに関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１（第１柱２１行〜第２柱１３行及び第２図）がある。当該システムは、含油廃水を、急速攪拌槽（２）で無機凝集剤によりエマルジョンブレーク後、緩速攪拌槽（２４）で有機凝集剤によりフロックの粗大化を行ない、該粗大化（成長）フロックを浮上分離槽（２５）で空気泡を付着させることにより浮上させて固液分離（スカム分離）を行ない、スカムの水分を濃縮機（２９）で落として焼却するものである。
【０００４】
また、装置は明示されていないが凝集反応を利用した含油廃水の処理方法としては、特許文献２等が存在する。
【０００５】
【特許文献１】特公平４−１０３９７号公報
【特許文献２】特開昭６０−２０２７８７号公報
【０００６】
【発明の開示】
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、凝集反応により生成するフロックが浮遊性のフロック集合塊（スカム）に成長する場合において、該フロック集合塊を含有するスラリー（凝集処理液）を次工程の浮上分離工程（固液分離工程）へ排出するのに好適な凝集反応装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の凝集反応装置は、下記のような構成を備えたものである。
【０００９】
含油廃水処理システムにおける凝集反応装置であって、
前段凝集反応と後段凝集反応の二段処理可能に２槽以上の凝集反応槽を備え、
前段凝集反応用の凝集反応槽が下降軸流発生可能な攪拌機を備え、後段凝集反応用の最終凝集反応槽が上昇軸流発生可能な攪拌機を備えたことを特徴とする。
【００１０】
前段凝集反応で生成された浮遊性のフロック集合塊（スカム）を含有するスラリー（スカム含有スラリー）が後段凝集反応用の最終凝集反応槽に移送され上昇軸流を作用させることにより、スカムの更なる粗大化（成長）を押さえながら凝集反応を終結させることができるとともに、スカム含有スラリーを最終凝集反応槽から溢流落下させることが可能となり、スラリーを円滑に排出できる。すなわち、固液分離工程等の次工程へのスラリー状液の移送が容易となる。
【００１１】
なお、凝集反応に際して、特に、凝集剤としてイオン性高分子凝集剤（カチオン・アニオン・両性イオン系）を使用した場合、ゼリーや寒天ゲルの如くゴム状弾性を示すゲル塊状体である浮遊性のフロック集合塊（スカム）が成長・生成する。このため、スカムが成長して大きくなりすぎて、排出配管の内径より大きくなると、該スカム含有スラリーの搬送が、通常の移送方法では移送が困難ないし不可能となることを本発明者らは知見している。
【００１２】
通常、前段凝集反応用の凝集反応槽が予備凝集反応槽及び本凝集反応槽とからなり、後段凝集反応用の凝集反応槽が最終凝集反応槽である３槽構成とする。なお、前段凝集反応における凝集反応槽は、予備凝集反応槽を本凝集反応槽に一体化した一槽（本凝集反応槽のみ）とすることもでき、さらには、予備凝集反応槽と本凝集反応槽との間に１槽以上の凝集反応槽を設置することも可能である。
【００１３】
上記構成において、各凝集反応槽の液出口が前段側から後段側に向かって順次低く形成し、ヘッド差を利用して前記各凝集反応槽間の液移送を可能とすることが望ましい。
【００１４】
各反応槽間の液移送はポンプ等の強制搬送（動力搬送）によってもよいが、ヘッド差を利用することにより、溢流落下（重力搬送）が可能となり、搬送動力が不要となるとともに、凝集して得られたフロックが破壊されることなく、搬送することができる。
【００１５】
上記各構成において、通常、攪拌機の攪拌羽根をプロペラ型とするとともに、少なくとも最終段における攪拌機を逆転機能を備えたものとする。プロペラ型が軸流を発生し易いためであるが、軸流発生可能な攪拌羽根ならプロペラ型に限定されず、櫂形、スクリュー形等であってもよい。
【００１６】
そして、最終凝集反応槽における攪拌機を逆転機能を備えたものとせずに、上昇軸流を発生させるような羽根形状としてもよい。
【００１７】
また、上記各構成において、前記各凝集反応槽を平面断面略正方形で直線的に連接した構成とするとともに、少なくとも本凝集反応槽及び最終凝集反応槽が、入口と出口以外の隅上側部に隅カット部材を備えたものとすることが望ましい。
【００１８】
各凝集反応槽の平面断面は円形や正多角形としてもよいが、平面断面が矩形（正方形を含む。）で直線的に連接した構成とすることが、所定大きさに裁断した板材を組み合わせ・結合させるだけで、円形（円筒体）または正多角形（六角形以上）の如く曲げ加工する必要がないため、簡単に製造できる。また、円形や正多角形とした場合は、中心から遍在させて攪拌機を配しないと、スラリー状物の攪拌に際して、攪拌機が空回りし易くて混合効率が極端に落ちる。このため、円筒槽の場合は、攪拌機の位置設定が困難となる。
【００１９】
また、本凝集反応槽及び最終凝集反応槽におけるスラリーは、粗大化したフロック集合塊（スカム）（通常、２０〜３０ｍｍ）を多量に含むものであり、隅カット部材が存在しないと、スカムが隅部に滞留して上方液出口からの排出ができ難くなるためである。なお、それより前段の反応凝集槽（通常、予備凝集反応槽）は、フロック生成量が少なくて、スラリー化していないためである。
【００２０】
上記構成において、本凝集反応槽における隅カット部材が、前記軸流の反転流を上方中心方向にガイドする傾斜面を備えていることが望ましい。反転上昇流が攪拌軸の周囲で衝突して攪拌効率（凝集反応効率）が増大して、フロックの粗大化ないしフロック集合塊の生成が促進される。
【００２１】
上記構成において、本凝集反応槽が、上端部で液入口と液出口を略対角線上に位置させて備えるとともに、液出口側の直下に水平方向の堰板を備えていることが望ましい。
【００２２】
液入口から液出口までの水平距離（スパン）を長く取ることができるとともに、堰板（邪魔板）の存在によりフロック集合塊の該凝集反応槽における成長（生成）を更に促進させることができ、さらに、成長したフロック凝集塊を壊さずに最終凝集反応槽へ円滑に排出させることができる。
【００２３】
上記各構成において、凝集反応装置の液出口側に溢流室を設け、該溢流室から自重落下により固液分離装置の処理物受け口と接続可能としておくことが、望ましい。特別な搬送動力を必要とせずに、次工程の固液分離装置にスカム含有スラリー（泥漿）を搬送可能となる。
【００２４】
上記各構成の凝集反応装置の使用方法は、下記のような構成となる。
【００２５】
前段凝集反応用の凝集反応槽で下方軸流を発生させるとともに、後段凝集反応用の最終凝集反応槽で上昇軸流を発生させることを特徴とする。
【００２６】
特に、この凝集反応装置は、凝集剤として、イオン性高分子凝集剤を使用する場合に発明の効果が顕著となる。理由は、前述の通りである。
【００２７】
また、上記凝集反応装置は、含油廃水処理における凝集反応ばかりでなく、他の攪拌による反応生成物が浮遊分離する操作にも適用できるものであり、その場合の構成は、下記の如くとなる。
【００２８】
それぞれ軸流発生可能な攪拌機を備えるとともに、適宜、薬剤投入手段を備えた多段の攪拌槽を備え、該各攪拌槽相互はヘッド差を利用して液移送可能に連接され、また、最終段の攪拌槽における攪拌機は上昇方向の軸流発生可能な機能を備えていることを特徴とする多段攪拌装置。
【００２９】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明を実施する望ましい形態について図１の含油廃水の処理システム（プラント）のフロー図（流図）に適用する場合について説明をする。ここでは、連続運転をする場合を例にとるが、バッチ（回分）運転も勿論可能である。
【００３０】
ここで含油廃水としては、本実施形態では、印刷機や機械油を拭き取った工業用ウェスや軍手・作業着の洗濯廃水を例に採り説明するが、他の含油廃水でも同様である。
【００３１】
含油廃水の処理システムは、基本的には、原水前処理工程（原水前処理装置）Ｉ、凝集反応工程（凝集反応装置）ＩＩ、スカム浮上分離工程（浮上分離装置）ＩＩＩ、およびスカム破砕化工程（スカム破砕装置）ＩＶとからなる。
【００３２】
本発明の実施形態に係る凝集反応装置については、後述するので、他の各装置について、概略を説明する。
【００３３】
原水前処理装置Ｉは、洗濯廃水が投入される流入槽１２と、該流入槽１２に投入された廃水がスクリーン（ゴミ・異物除去金網）１４を備えた廃水移送配管１６を介して投入される原水槽（被処理水貯槽）１８とからなる。なお、流入槽１２及び原水槽１８は、それぞれ、原水槽１８及び凝集反応装置ＩＩへ廃水及び原水を移送する各移送ポンプを備えている。
【００３４】
スカム浮上分離（固液分離）装置ＩＩＩは、凝集反応装置で発生したスカム含有スラリーを浮上分離により、実質的にスカム（ｓｃｕｍ：浮き滓）（フロック集合塊）と清澄水（清澄液）とに分離するものである。基本的には、分離槽２０は、中央部に配された筒状のスラリー受け室２２と、該スラリー受け室２２の上方に配されて浮上させたスカムを回収するスカム回収手段２４と、スラリー受け室２２の下方側に配された清澄水（清澄液）排出口２６に連通管２８を介して接続され水面（液面）Ｗ．Ｌをスカム回収に好適な高さに調節する水位（液位）調節手段３０とを備えたものである。
【００３５】
スカム回収手段２４は、スカムをかき寄せる集スカムレーキ（ｒａｋｅ）（かき寄せスクレーパ）３２とスカム排出コンベア（スクリューコンベア）３４とからなり、集スカムレーキ３２でかき寄せられた（集められた）スカムを、スカム回収ホッパ３８を介してスカム排出コンベア３４の投入側に落下させる構成を有するものである。排出コンベア３４の排出側は、次工程のスカム破砕装置ＩＩＩと自重落下により移送可能に第１スカム移送配管３５を介して接続されている。
【００３６】
清澄水排出手段３０は、連通管２８の上端に摺動パイプ３８を嵌合させて上下動させることにより分離槽２０内の水位を調節可能とされている。
【００３７】
なお、図例では、沈降生成するスラッジ（ｓｌｕｄｇｅ）も回収可能に、分離槽２０は底部側にスラッジ回収手段を備えている。該スラッジ回収手段は、中心側へスラッジをかき寄せる集スラッジレーキ（かき寄せスクレーパ）４２と、スラッジを回収するスラッジ溜め室４４とからなる。本実施形態では、スラッジ溜め室４４は、スラッジを移送可能に移送ポンプを備えたスラッジ移送配管４８を介してスカム破砕装置ＩＶと接続されている。なお、上記各レーキは、一個の原動機の出力軸に接続されたレーキ駆動軸５０により同軸的に間欠回転（駆動）可能とされている。
【００３８】
また、スカム破砕装置ＩＶは、破砕装置に移送されてきたスカムを破砕して、後工程のスカム脱水・乾燥工程へのスカム移送を容易とするものである。スカム破砕装置ＩＶは、破砕槽５２と、破砕槽５２に組みつけられる攪拌機５４とを備えたもので、該攪拌機５４は、攪拌軸（駆動軸又は回転軸）５６に上方に攪拌羽根（混合羽根）５８を下方に破砕羽根（上下に交互に突出する破砕歯を周囲に備えたもの）６０を備えたものである。そして、破砕槽５２の底部側側面には、流動化後のスカムを脱水・乾燥工程へ搬送する容積型ポンプ（たとえば、ルーツ式）を備えた第二スカム移送配管６２が接続されている。
【００３９】
次に、本発明に係る凝集反応装置ＩＩについて、下記に詳細に説明をする（図２〜５参照）。
【００４０】
本実施形態では、前段凝集反応用の予備凝集反応槽６４及び本凝集反応槽６６と後段凝集反応用の最終凝集反応槽６８との３槽構成である。
【００４１】
そして、本実施形態では、必然的ではないが、各凝集反応槽６４、６６、６８には、凝集剤槽７０から、凝集剤を供給可能とされている。ここで使用する凝集剤は、通常、イオン性高分子凝集剤（カチオン、アニオン、両性イオン）を１種又は２種以上併用するが、少量の無機凝集剤を使用してもよい。
【００４２】
ここで、各凝集反応槽６４、６６、６８は、平面断面が略矩形（正方形を含む。）で直線的に連接されている。すなわち、平面矩形の箱型槽を２枚の隔壁で区画して３槽構造としたものである。
【００４３】
各凝集反応槽６４、６６、６８には、プロペラ型の攪拌羽根７２を多段（図例では３段）に攪拌軸（回転軸）７３に備えた攪拌機７４がそれぞれ装着されている。良好な攪拌効率及び水流（下降軸流又は上昇軸流）形成の見地からである。必然的ではないが、各攪拌機７４における原動機Ｍは、回転速度調節さらには正逆回転可能とされている。また、攪拌羽根７２の上下方向の取付けピッチは、１０〜１５ｃｍとする。
【００４４】
また、各凝集反応槽６４、６６、６８の液出口６４ａ、６６ａ、６８ａが前段側から後段側に向かって順次低く形成され、ヘッド差を利用して各凝集反応槽６４、６６、６８間の液移送が可能とされている。このときのヘッド差は、槽の大きさにより異なるが、例えば、各槽の高さ：４ｍ、平面開口約２ｍ四方の場合、１０〜２０ｃｍとする。なお、このときの、各液出口６４ａ、６６ａ、６８ａの幅は２０〜３０ｃｍとする。また、各槽の容量は、必ずしも同一とする必要はなく、例えば、前段凝集反応用の予備・本凝集反応槽を小容量とし、後段凝集反応用の最終凝集反応槽を大容量とすることも可能である。例えば、各槽の滞留時間、予備凝集反応槽６４：１０ｍｉｎ、本凝集反応槽６６：１０ｍｉｎ、最終凝集反応槽６８：１５ｍｉｎと設計するような場合があるためである。
【００４５】
そして、本凝集反応槽６６及び最終凝集反応槽６８は、液入口（それぞれ予備凝集反応槽及び本凝集反応槽の出口）６４ａ、６６ａと液出口６６ａ、６８ａ以外に隅カット部材（整流部材）７６を備えている。本実施形態では、両凝集反応槽６６、６８ともに、隅カット部材７６が、軸流の反転流を上方中心方向にガイド（整流）する傾斜面７６ａを備えた上面直角三角形の逆三角錐状ブロックが上部側に配されている（図４参照）。なお、最終凝集反応槽６８は、当該構成とする必然性はなく、上面から槽底部まで同一断面で形成した三角柱状ブロックであってもよい。当該三角錐状ブロックは三角板を、三角柱状ブロックは短冊板をそれぞれ隅部に三角錐状ブロックを形成する場合は三角形の板材を隅部に取付けることによっても形成できる。通常、上面も板材により蓋をしておく。このときの上面の高さは、各槽の液出口６６ａ，６８ａ高さよりも高いものとする。そして、槽を前記大きさとした場合、上面直角三角形の直角を挟む両辺の長さは、約６０〜７０ｃｍとするが、両辺の長さは必ずしも同一でなくてもよい。さらに、上面直角三角形に対する傾斜面の交差角は、約６０〜８０°、望ましくは７０°前後とする。
【００４６】
なお、上面形状は、斜辺を凹条した、すなわち、内接円形状としもよく、それに従って斜面を湾曲面としてもよい。
【００４７】
また、本凝集反応槽６６は、上端部で液入口６４ａと液出口６６ａが略対角線上に位置して配されているとともに、液出口側の直下に水平方向の堰板（邪魔板）７８を備えている。ここで、堰板７８の大きさは、軸流の上昇流がスラリーの最終凝集反応槽６８への移動に際して、スカムが破壊されないようにするものである。最終凝集反応槽６８を前記大きさとした場合、堰板７８は約６０〜７０ｃｍの矩形板が望ましい。また、堰板７８の取付け位置は、例えば、出口高さから、３０〜４０ｃｍ前後下方で、最上段の攪拌羽根７２より上方とする。
【００４８】
そして、最終凝集反応槽６８は、液出口６８ａ側に溢流室８０を備え、該溢流室８０から自重落下によりスラリー移送配管８２を介してスカム浮上分離装置ＩＩＩの処理物受け口と接続可能とされている。溢流室８０の大きさは、通常、１５〜５０ｃｍとする。小さすぎると、スカム（フロック集合塊）のスカム浮上分離装置ＩＩＩへの移送が困難又はスカムが破砕されてスカム浮上分離装置ＩＩＩにおける分離効率が低下するするおそれがある。
【００４９】
次に、上記凝集反応装置の使用態様について説明をする。
【００５０】
まず、原水前処理装置Ｉの原水槽１８からポンプを介して、前段凝集反応用の予備凝集反応槽６４に含油廃水（洗濯廃水）を連続供給する。そして、同時的に、各凝集反応槽６４、６６、６８の攪拌機７４を駆動させるととともに、含油廃水の処理量に応じた凝集剤が凝集剤槽から各凝集反応槽６４、６６、６８に添加される。前記添加される凝集剤の全添加量に対する各凝集反応槽６４、６６、６８への添加割合は、予備凝集反応槽６４へ４０〜４５％、本凝集反応槽６６へ５０〜５５％、最終凝集反応槽６８へ５〜１０％とする。
【００５１】
そして、各攪拌機の回転数は、例えば、予備・本凝集反応槽６４、６６においては、２００〜２５０ｍｉｎ^−１の範囲で、最終凝集反応槽６８においては、１８０〜２３０ｍｉｎ^−１の範囲で、フロックないしスカムの成長速度にあわせて適宜設定する。最終凝集反応槽６８において、回転数を落としてあるのは、スカムが破壊されすぎないようにするためである。
【００５２】
なお、上記実施形態の凝集反応装置において、洗濯廃水（油分濃度４０００〜８０００ｐｐｍ）の洗濯廃水を原水とし、カチオン性凝集剤を用いて、表１に示す条件に基づいて運転（処理量４０ｍ^３／ｈ）を行なったところ、最終スカム生成量は、１ｍ^３／ｈ前後であり、また、各槽におけるスカムの割合は、表１に示す如くであった。
【００５３】
【表１】

【００５４】
【産業上の利用可能性】
本発明の凝集反応装置は、含油廃水処理システムにおける凝集反応ばかりでなく、他の薬剤を投入して攪拌して生成する浮遊塊状体を固液分離する操作への適用も期待できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の凝集反応装置を適用する廃水処理システムの一例を示すフローシートである。
【図２】本発明の凝集反応装置の一実施形態を示すモデル平面図である。
【図３】図２における３−３線矢視概略断面図である。
【図４】同じく４部位の拡大斜視図である。
【図５】同じく５部位の拡大斜視図である。
【符号の説明】
６４予備凝集反応槽
６４ａ予備凝集反応槽の液出口
６６本凝集反応槽
６６ａ本凝集反応槽の液出口
６８最終凝集反応槽
６８ａ最終凝集反応槽の液出口
７０凝集剤槽
７２プロペラ型の攪拌羽根
７４攪拌機
７６隅カット部材
７８堰板（邪魔板）
８０溢流室
Ｉ原水前処理装置
ＩＩ凝集反応装置
ＩＩＩスカム浮上分離装置（固液分離装置）
ＩＶスカム破砕装置

Claims

含油廃水処理システムにおける凝集反応装置であって、
前段凝集反応と後段凝集反応の二段処理可能に２槽以上の凝集反応槽を備え、
前段凝集反応用の凝集反応槽が下降軸流発生可能な攪拌機を備え、後段凝集反応用の最終凝集反応槽が上昇軸流発生可能な攪拌機を備えていることを特徴とする凝集反応装置。
前段凝集反応用の凝集反応槽が予備凝集反応槽及び本凝集反応槽とからなり、後段凝集反応用の凝集反応槽が最終凝集反応槽である３槽構成とされていることを特徴とする請求項１記載の凝集反応装置。
前記各凝集反応槽の液出口が前段側から後段側に向かって順次低く形成され、ヘッド差を利用して前記各凝集反応槽間の液移送が可能とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の凝集反応装置。
前記各攪拌機の攪拌羽根がプロペラ型であるとともに、少なくとも前記最終凝集反応槽における攪拌機が逆転機能を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の凝集反応装置。
各凝集反応槽の平面断面が矩形（正方形を含む。）で直線的に連接されてなるとともに、少なくとも前記本凝集反応槽と最終凝集反応槽が入口と出口以外に隅カット部材を備えていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の凝集反応装置。
前記本凝集反応槽における隅カット部材が、前記軸流の反転流を中心方向にガイドする傾斜面を備えていることを特徴とする請求項５記載の凝集反応装置。
前記本凝集反応槽が、上端部で液入口と液出口を略対角線上に位置させて有するとともに、液出口側の直下に水平方向の堰板を備えていることを特徴とする請求項６記載の凝集反応装置。
前記最終凝集反応槽が液出口側に溢流室を備え、該溢流室から自重落下により固液分離装置の処理物受け口と接続可能とされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の凝集反応装置。
請求項１〜８のいずれかに記載の凝集反応装置の使用方法であって、前段凝集反応用の凝集反応槽で下降軸流を発生させるとともに、後段凝集反応用の最終凝集反応槽で上昇軸流を発生させることを特徴とする凝集反応装置の使用方法。
凝集剤としてイオン性高分子凝集剤を使用することを特徴とする請求項９記載の凝集反応装置の使用方法。
それぞれ軸流発生可能な攪拌機を備えた多段処理可能な多槽の攪拌槽を備え、該各攪拌槽相互はヘッド差を利用して液移送可能に連接され、また、最終攪拌槽における攪拌機は上昇軸流を発生可能な機能を備えていることを特徴とする多段攪拌装置。