JPH0143589B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水などの如く、固形物を含んでい
る各種廃水などの被処理水の固液分離を行う固液
分離装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、合流式下水道から雨天時に未処理で放
流される雨天時越流水は公共水面の水質汚濁源と
して重要な問題を提起している。

この越流水質を改善するために、用いられる合
流式下水越流調整装置は２つの働き（量と質の制
御）を強めるような下水道システムが必要とな
る。即ち、下水中の固形物を濃縮して遮集管（下
水処理場）へ送ることと雨天時の過剰な下水を放
流口に分流することである。

この越流調整装置に用いる固液分離装置として
従来用いられているものに、いわゆるスワール分
水槽が知られている。例えば、スワール分水槽の
一例を第１図及び第２図に示せば、１は円筒形の
スワール分水槽の外殻、２は分水槽の下部に位置
して流入下水或いは汚濁物質を含む廃水を接線の
方向の向きに槽内に導入する流入渠、３は流入下
水を槽の周辺部の長い距離をとつて施回させるた
めの流向制御板、４は処理水を排出するために槽
の底部に垂直に設けられた管（ダウンシヤフト）、
５はダウンシヤフト４の頂部に取付けられた集水
盆、６は集水盆５の周縁に取付けられた越流堰、
７は越流堰６の外周を囲んでこれと間隔をおいて
設けられた、水面に浮上するスカムをさえぎるた
めのスカムリングである。

８はスポイラーで、集水盆５にスカムリング７
を連結し、集水盆上及びスカムリングと越流堰間
の水の回転エネルギーを減少させてダウンシヤフ
トの容量を増し、固液分離効率を高めるものであ
る。９は水面浮上性物質を捕集し、これを集水盆
５の下へ導くためのスカムトラツプ、１０は汚水
排水管、１１は晴天時に固形物の堆積するのを防
止するために流入渠２と汚水排出管１０とを結び
つけて、槽の床上に設けられた導溝で、１２は処
理水排出管である。

上記構造のスワール分水槽による流入下水（或
いは廃水）の処理は以下の如く行われる。流入下
水はスワール分水槽の下部に設けられた流入渠２
から槽内に接線方向に導入され、流向制御板３に
よつてダウンシヤフト４を中心に施回させられな
がら槽内を上昇し、その間に下水中の沈砂分或い
は沈殿性浮遊物は重力と慣性力によつて沈降して
槽の中央部に集められ、汚水排出管１０を経て排
出される。沈殿性浮遊物を除去された下水は、そ
の水面浮上性物質をスカムリング７でさえぎられ
て除去され、清澄水はスカムリング７の下縁をく
ぐりぬけて越流堰６の上縁を超えて集水盆５に集
まり、スポイラー８により回転エネルギーを減少
させられ、ダウンシヤフト４を通じて、処理水と
し処理水排出管１２から排出される。

前記スカムリング７でさえぎられた水面浮上性
物質は、スカムリング周囲を浮遊してスカムトラ
ツプ９で捕集され、水流によつて集水盆５の下に
引きこまれ、越流堰６が集水盆の下方にのびてい
る部分の内側に貯留される。この水面浮上性物質
は槽内の水位が低下すると槽中央部に集まり汚水
排出管１０から排出される。

このようなスワール分水槽を用いる下水処理に
おいては、晴天時の低量時には全ての流入下水が
案内溝に沿つて直接汚水管へと導かれ下水処理場
に運ばれる。雨天時の流入量が多くなり水槽内の
水位が高くなつた時には、前述のように固形物を
分離する。多くの固形物を含んだ高濃度の汚水量
は濃縮の結果量は少なくなり、オリフイスから汚
水管へ送られる。他方残りの清澄な下水は量が多
く越流堰を超えていく。放流先の水質基準によつ
てこの越流水はさらに処理されるかあるいは放流
されることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このスワール分水槽は次の如き欠点
を有する。

比重が１より小さい浮上物の分離率が悪い。
比重が１よりも小さい浮遊性の固形物（通称S.
S）については分離機能は持つているが水槽の
水位が低下しないと排出機能が作用しないため
に貯留能力に限界がある。そのためにこれを超
えた場合、放流（越流）水中に浮遊物が混じつ
て流出し結果として分離性能が低下している。
水槽の水位が上昇して越流する状況にある場
合、スカムリング７の下端から越流堰６に流入
する流速が速くなり、この速い流れに浮上性固
形物が同伴されて処理水排出管１２に流出する
ために分離効率が低下する。流速の速くなる原
因は、流入量が汚水排出管１０から流出する量
より大幅に増加したときに水位が上昇して越流
する水量であるから水量としては大きいものと
なるためである。即ち、越流水はスカムリング
の下端から集水盆の上を流れてダウンシヤフト
に流入するが、この量が多いために流速が早く
水中に浮遊している固形物は、この越流水に同
伴されてダウンシヤフトに流入して分離率を下
げている。集水盆の下側には初期に流入する浮
遊性の固形物は集積されるが水位が上つて越流
堰から水が流れ初めると浮遊性の固形物を分離
する能力は著しく低下する。

浮上物の分離排出を常時行うことができな
い。例えば降雨時に常時行うことができない。

スワール型分水槽では、分離した浮上性固形
物を集水盆の下部に貯留するだけで、水位が低
下するまでは水槽の外部へ排出する機能を持つ
ていない。なんとならば、この固形物は水に浮
かんでおり、槽の底部に設けた汚水排出管と集
積した固形物の下層との間にある水の層でさえ
ぎられているためである。そのため水位が上昇
してから流入する下水に含まれている浮上性固
形物はスカムトラツプ９で捕集されるよりもス
カムリングの下端から越流堰を越えて流れる流
れ（流速が早いので）に同伴される量の方が多
くなる。

沈殿物の排出が困難である。

浮上性固形物を捕集するスカムトラツプやス
カムリングを設けているために槽内の二次流れ
の発達を阻害する。特に槽内で発生する二次流
れは、スカムリングの直径の投影円筒部と外周
壁との狭い間で生じているため勢いも弱く沈殿
物を水槽中心部に集積する力は弱い。そのため
に比重の大きな固形物は底面に沈降したその位
置にとどまり汚水排出管の開口部まで移動する
ことは少ない。従つて晴天時に堆積物を人手で
排除するなどの保守が必要となる。

固形物がつまり易い。

スワール型ではスカムリング、スカムトラツ
プなどを設けているために大きな固形物がこれ
らにからまつてつまる可能性がある。

本発明は、従来のもののこれらの欠点を除き、
浮上物を水面中心に集めて有効に排出することが
できる固液分離装置を提供することを目的とする
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、側壁と底壁とで水平断面が円形状に
構成した槽に、前記側壁に対して接線方向に被処
理水を流入せしめる流入口を設けると共に、槽中
央部に直立して上端が開放され、かつ下端が前記
底壁を貫通している浮上物オーバーフロー管と、
前記側壁又は底壁の一部から分離後の被処理水を
排水せしめる排水部とを配備したことを特徴とす
る固液分離装置である。

本発明は、施回流に伴う二次流れの作用をたく
みに利用して浮上物をオーバーフロー管の上端に
集中せしめて有効に排除するものである。

〔作用〕

二次流れにつき説明すれば、水平断面が円形状
の水槽の接線方向から流入した流体は水槽内で回
転運動をする。これが水槽内の主流（一次流）と
なる。この流れは表面摩擦の影響によつて水面付
近の流体は水槽底面付近の流体より速く流れるた
め強い遠心力を受ける。また一定深さの流体中で
の圧力は外側で高く中心付近では低くなる。底面
付近における流体は底板の表面摩擦の影響によつ
て周方向の速度が小さいため遠心力は小さくなる
が水流により圧力勾配は他の部分と同様であるか
ら力のつり合いが破れて中心に向かう流れが生じ
ることになる。この流れが二次流れであり、中心
で合流して垂直上昇し、水面では放射状に流れて
外縁に達し、側壁に沿つて下降し循環する二次流
れとなる。

〔実施例〕

本発明の実施例につき概要を説明すれば、水槽
側面の上下方向の中心部ないし、底部に流入口を
設け流入水を接線方向に導入し、水が施回する力
を利用して沈殿性の固形物を沈殿させるととも
に、オーバーフロー管のほぼ全周にわたつて、水
槽側壁の上方から下方に向かつて下降し底面外周
から中心に向かつて流れる二流れを発生させ、こ
れによつて沈殿性固形物の沈降を促進し沈殿物を
外周から中心部に移動させる。

また浮遊性物質は水中を施回しながら上昇し、
この二次流れによつて水面までの浮上を早くする
ようにした。

ここでは、水槽の内部にはリングやスポイラ等
を設けずに中心部にオーバーフロー管だけを鉛直
に設けているために二次流れが強く発生してい
る。オーバーフロー管の側面に沿つて底部から表
面に向かう強い二次流れ現象が生じて、これによ
つて水中に浮遊する固形物はオーバーフロー管の
外周に沿つて水面まで浮上し、集積されオーバー
フロー管の開口部に流入する水流によつてオーバ
ーフロー管に捕集される。

更に二次流れを強くするためには、水槽底面を
外周から中心部に向かつて中心が低くなるように
傾斜をつけると良い。

本発明の実施例を第３図、第４図にて説明すれ
ば、水槽は水平断面が円形状の側壁１３と底壁１
６とで構成されている。側壁１３には下水の流入
筒１４を設ける。この流入筒１４の形状は断面円
形でも方形でもよいが、水槽内に水を側壁１３に
対して接線方向に導入するようにして側壁１３に
沿つて施回流が起きやすいようにする。オーバー
フロー管１５は水槽の中央部に直立して設けて上
端が開放され下端は底壁１６を貫通して設けら
れ、水の表面に浮上した固形物を水と一緒に水槽
の底部から排出するものである。オーバーフロー
管１５の径により排出する水量が変わり、また二
次流れの強さにも影響を与える。オーバーフロー
管１５の高さは、水槽の処理容量，分離効率に影
響する。オーバーフロー管１５から排出する水量
を調整するために管の内部にオリフイスを設けて
もよい。

前記底壁１６は平板で水平に配備してもよい
が、第４図のようにテーパー状に傾斜させた場合
二次流れが強くなり、分離効率を高めると共に底
部に沈殿する固形物を水槽中央部に集める力が強
くなる。底部排出管１７は底壁１６の中央近辺に
設けて下水中の比重が１よりも大きい固形物が底
部に沈殿堆積するがこれを水と一緒に水槽外に排
出するようにしてある。該底部排出管１７の開口
部は底板上のオーバーフロー管１５の周囲にでき
るだけ接近して設ける。この開口部の径はできる
だけ小さくした方が排出する水量を少なくする上
で好ましいが、大きな固形物によつて閉塞するこ
とも考えなければならない。この底部排出管１７
は単数でなく複数設けてもよく、また、オーバー
フロー管１５の底部周囲に設けてもよい。

分離後の被処理水を排水せしめる配水部として
の放流口１８は水槽側で流入筒１４の流入口より
も最もはなれたパスラインの長い位置で底部より
上方で、オーバーフロー管１５の上端より下方に
開口している。

前記放流口１８をこの位置に設ける理由は次の
点にある。流入口から流入する下水に含まれてい
る固形物は、施回流と二次流れによつて沈殿性の
固形物は底部に沈殿し、浮上性の固形物は水面上
の中心部に浮上するので、上記放流口の位置では
側壁１３に近い水には固形物が比較的少なくなつ
ている。この現象は、水流の観測によつて得た知
験に基づくものである。

この放流口１８の付近の水流の状況を説明する
と、水流は側壁１３に沿つて旋回しており、固形
物は旋回流によつて旋回方向の力を持つており、
放流口１８の付近でもそのまま側壁に沿つて流れ
るが、水は水位によつて放流口１８の方に流れる
が固形物を同伴しない。その理由は、固形物と水
とが旋回流により与えられる慣性力の影響の差に
よるもので固形物は水のように急激な方向転換が
できないことによるものと考えられる。

放流口の下流側には放流堰１９を設けて規定水
量以上の水量が流入して水槽の水位が放流堰１９
の上端に達したときに初めて、この放流堰１９か
ら越流水を放流路に流すようにしてある。この堰
は、降雨時の初期において有機物濃度の高い汚濁
物が流入するいわゆるフアーストフラツシユ現象
が起きるので、この初期に流入する汚濁物（固形
物）を越流させないでオーバーフロー管底部排出
管から下水処理場に流すためのものである。

図中、２０は波動を防止するための安定板であ
る。オーバーフロー管１５の上端からの安定板２
０の高さは、オーバーフロー量、旋回速度等によ
り適宜選ばれる。第４図に示す位置よりも低く、
オーバーフロー管１５の上端からわずか上の位置
でもよい。作用につき説明すれば、流入下水（廃
水）は流入筒１４の流入口により槽内下部に導入
し、側壁１３に沿つて旋回し流入水量が増加する
につれて槽内の水位は上昇し水位がオーバーフロ
ー管１５の上端に達するとオーバーフロー管１５
の上端から下方に流れて槽外に流出する。

なお、放流堰１９の上端まで水位が上つた場合
には、放流堰１９から放流路に水が流れる。

この間に下水（廃水）中に含まれる固形物のう
ち沈砂分或いは沈殿性固形物は、重力と槽内の旋
回流とこれによつて生ずる二次流れの流体力によ
つて槽の底部に沈殿しながら槽の中央底部に集め
られ、底部排出管１７から水と一緒に槽外に排出
される。

水面に浮上した浮上性固形物は槽内に流入して
旋回流によつて旋回しながら浮上して槽中心部に
設けたオーバーフロー管１５の上端部に集まる。
この際に槽内に発生する二次流れ２１によつて浮
上性固形物は浮上が促進される。これはオーバー
フロー管１５の周囲で底部から水面に向かつて上
昇する二次流れに起因すると考えられる。水面に
浮上した浮上性固形物は自由表面からオーバーフ
ロー管に流入する流れに同伴されて槽の外部に排
出され下水管を経て下水処理場に送られる。固形
物を除去された下水は水槽側壁１３に設けた放流
口１８から放流堰１９を越えて放流路に流れる。

〔発明の効果〕

本発明は、側壁と底壁とで水平断面が円形状又
はスパイラル形状に構成した槽に、前記側壁に対
して接線方向に被処理水を流入せしめる流入口を
設けると共に、槽中央部に直立して上端が開放さ
れ、かつ下端が前記底壁を貫通している浮上物オ
ーバーフロー管と、前記側壁又は底壁の一部から
分離後の被処理水を排水せしめる排水部とを配備
したことにより、浮上物を水面中心に集めて比重
の小さな浮上性固形物の分離率が良いし、比重の
小さな浮上性固形物を降雨中常時槽外に有効に排
出できて下水処理場で処理することができると共
に、比重の大きな沈殿物は水槽底面に堆積するこ
となく底部から槽外に効率よく排出することがで
きる。即ち、二次流れが発達しているために底面
に沈降した固形物は二次流れによつて槽の中心方
向へ流動し集積されるために濃縮されて底部排出
管から槽外に排出され、さらに水槽の底部を中心
部が外周部より低くなるように傾斜させると二次
流れは一層強くなり分離効果を向上させると共
に、沈殿物を中央部に集積する度合も強くなつて
濃縮されて底部排出管から有効に排出されるし、
しかも機構が簡単なために固形物がつまりにく
く、保守も簡略化でき、さらに浮上性固形物が有
効に確実に分離除去ができる有用な効果を奏する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスワール分水槽の例の平面図、
第２図はその一部断面正面図、第３図は本発明の
実施例の平面図で第４図の―線断面図、第４
図は第３図の―線断面正面図である。 １…外殻、２…流入渠、３…流向制御板、４…
ダウンシヤフト、５…集水盆、６…越流堰、７…
スカムリング、８…スポイラー、９…スカムトラ
ツプ、１０…汚水排出管、１１…導溝、１２…処
理水排水管、１３…側壁、１４…流入筒、１５…
オーバーフロー管、１６…底壁、１７…底部排出
管、１８…放流口、１９…放流堰、２０…安定
板、２１…二次流れ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 側壁と底壁とで水平断面が円形状に構成した
   槽に、前記側壁に対して接線方向に被処理水を流
   入せしめる流入口を設けると共に、槽中央部に直
   立して上端が開放され、かつ下端が前記底壁を貫
   通している浮上物オーバーフロー管と、前記側壁
   又は底壁の一部から分離後の被処理水を排水せし
   める排水部とを配備したことを特徴とする固液分
   離装置。 ２ 前記排水部が、前記側壁の中間高さに設けら
   れた放流口である特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３ 側壁と底壁とで水平断面が円形状に構成した
   槽に前記側壁に対して接線方向に被処理水を流入
   せしめる流入口を設けると共に、槽中央部に直立
   して上端が開放され、かつ下端が前記底壁を貫通
   している浮上物オーバーフロー管と、前記側壁又
   は底壁の一部から分離後の被処理水を排水せしめ
   る排水部と、前記オーバーフロー管の貫通部の付
   近に設けた沈殿物排出口とを配備したことを特徴
   とする固液分離装置。 ４ 前記排水部が前記側壁の中間高さに設けられ
   た放流口である特許請求の範囲第３項記載の装
   置。