JPH0728960Y2 - 水中曝気装置を使用した浮上固液分離装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案に係る水中曝気装置を使用した浮上式固液分離装
置は廃水処理分野における廃水中の懸濁性浮遊物質や沈
降性物質及び油分の除去を目的とする装置として使用さ
れる。

［従来の技術］ 従来の布による一般的な過濃縮装置は廃水中の懸濁
物質を凝集させてフロックとし、これをエンドレス状の
布で過し、濃縮するものである。

この方法では液体中に均一に分散しているフロックが
布の有効面全体で過されることとなるため、布上に
捕集されたフロックが布の目詰まりの原因となり過
抵抗を生じ、これに伴って処理能力が低下することとな
る。そこで、この改善策として、エンドレス状の布を
移動させて過面を更新させることで処理能力を保持さ
せている。

また、汚れた布は濃縮分を分離した後に高圧シャワー
で再生しており、生じた洗浄水は廃水として再処理して
いる。

［考案が解決しようとする課題］ 前記従来の技術では、生成したフロックを液中に分散さ
せたままの細かい状態で布面に導入しているため、フ
ロックは薄くしか捕集されないまま、直に目詰まりによ
って布が閉塞してしまうこととなり、エンドレス状の
布の運転頻度が高くなるという難点があった。また、
フロックは分散した細かい状態で布に捕集されるた
め、該フロックが布の隙間に入り込んでしまい、後の
洗浄工程での布の再生を困難なものとしていた。

上記した従来技術のように、単位時間当りの布の運転
頻度が高ければ、それだけ布再生のために多量の洗浄
水が必要となる。

また、フロックは布面に薄い状態でしか捕集されない
ために、単位面積当りに捕集されるフロックの量は少な
く、後の濃縮操作で十分な固形分濃度を確保できないと
いう欠点があった。

さらに、フロックが布内に深く入り込んでしまうため
に、高圧シャワー水でも十分に洗浄再生することができ
ないという問題も生じていた。

本考案は上記の点に鑑みてなされたもので、本考案の目
的は、外部から導入した廃水を、仕切板で仕切られた処
理槽の前段で撹拌機により撹拌し、仕切板間の底部に、
水中で微細気泡の発生能力を有した簡単な構造の水中曝
気装置を設置することによりノズルから微細気泡と撹拌
後の水とを仕切板で仕切られた処理槽の後段の凝集槽に
放出させ、該凝集槽で撹拌機を使用して積極的に懸濁性
浮遊物質を凝集させてフロックを形成し、該フロックの
形成の際に、前記微細気泡をフロックの内部に包括、あ
るいは表面に付着させ、該フロックの見かけ比重を低下
させてフロックを効率的に浮上させてスカム層を形成
し、過部前において形成されたスカム層は水面上部に
圧密されて厚い状態で布によって搬送されて液面から
分離され、固形分濃度の高い濃縮物が得られる水中曝気
装置を使用した浮上式固液分離装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本考案に係る水中曝気装置を使用した浮上式固液分離装
置は、処理槽を２枚の前段及び後段の仕切板で仕切り、
前段の仕切板は下端が処理槽の底部に固定し、上端が水
中に位置し、後段の仕切板は上端が水面から上方に出て
おり、下端が処理槽の底部から離れた上方に位置するよ
うに設置し、前記仕切板で仕切られた処理槽の前段は外
部から導入する廃水を撹拌する撹拌機を備え、両仕切板
の間の底部には、水中ポンプの吐出口に設けた曝気用ノ
ズルと，該曝気用ノズルを取り囲み一部、二重構造とな
るように配設した外部管と，前記曝気用ノズル近傍の外
部管に接続して大気中より空気を導入する流量調整バル
ブを備えた空気導入管とを備えてなる水中曝気装置を設
置し、かつ仕切板で仕切られた処理槽の後段は前記水中
曝気装置で得られた微細気泡を含む水を撹拌する撹拌機
を備えた凝集槽を形成し、該凝集槽の後部側にはフロッ
クを浮上させる滞留部及び浮上したフロックのスカム層
を傾斜上部で過し、傾斜下部で水を過するエンドレ
ス状の傾斜した布を備えた過部とからなるものであ
る。

［作用］ はじめに、水中曝気装置の作用について説明する。

先ず、水中曝気装置を処理槽の底部に設置し、水中ポン
プを稼動させる。この水中ポンプの吐出口に設けた曝気
用ノズルから水が噴出すると同時に、この曝気用ノズル
を取り囲むように配設た外部管と該曝気用ノズルとの間
の二重構造部分では、負圧となり、圧力が低下し吸引作
用が起こり、空気導入管を介して大気中の空気がこの二
重構造部分に導入され、曝気用ノズルより出た水と混合
され、気泡を含んだ水として、処理槽内の水中に放出さ
れる。曝気用ノズルより吐出される水の流速は所定の流
速以上となるように曝気用ノズルの直径を設定してお
く。曝気用ノズルより吐出された高速水流と混合された
気泡は破壊されて微細な気泡となる。そして、この時に
導入される空気量は流量調整バルブにより予め、調整し
ておく。空気の量が所定の範囲を超えて過剰となった場
合には、気泡の微細化効率の低下や、一度破壊されて微
細化した気泡同士が過剰な存在密度のために再び接触し
て大きくなってしまうので、注意する必要がある。

次に、上記水中曝気装置を使用した浮上式固液分離装置
の作用について述べる。

上記水中曝気装置からは所望する大きさの微細気泡が被
処理水中に放出される。

懸濁性浮遊物質が凝集しフロックを形成している際に、
前記放出された微細気泡は該フロックの内部に包括され
るか、あるいはまたフロックの表面に付着し、フロック
の見かけ比重が低下して該フロックを効率的に浮上させ
ることができる。凝集槽から過部に至る部分で液中の
フロックはほとんど浮上分離されて、過部では被処理
水は表面がスカム層、下部は固形物が除かれた澄んだ水
となる。過工程においては、スカム層は傾斜した布
の上部でせき止められるような状態で捕集されるが、傾
斜した布の下部においては固形物がほとんど無い水が
過される。

［実施例］ 以下、本考案の水中曝気装置及びこの曝気装置を使用し
た浮上式固液分離装置について、図面に基いて具体的に
説明する。

第１図は水中曝気装置を処理槽に設置した状態を示す概
略説明図である。第２図は水中曝気装置の要部である気
液混合部の断面図である。

１は水中ポンプで、電動機（図示せず）と、該電動機に
より回転する羽根車（図示せず）と、該羽根車を囲む水
取入れ口（図示せず）を有するケーシング２と水を吐出
させる吐出管３を備えている。

この吐出管３の先端の吐出口3aには、第２図のように先
細の曝気用ノズル４を設けるとともに、該曝気用ノズル
４を取り囲み一部、二重構造となるように外部管５を取
付ける。そして、外部管５の二重構造部分には負圧を利
用して大気中より空気を導入する空気導入管６を接続す
る。この空気導入管６の大気中に位置する適所に、導入
する空気の量を調整する流量調整バルブ７を設置する。

次に、上記実施例の水中曝気装置の動作について概説す
る。

水中ポンプ１を作動させると、水取入れ口（図示せず）
を有するケーシング２内の羽根車（図示せず）は電動機
（図示せず）により高速回転し、該羽根車による強力な
撹拌力を利用して水がケーシング２内に吸引導入され、
吐出管３を通って、さらに吐出口に設けた曝気用ノズル
４に導入される。

曝気用ノズル４から水が噴出すると同時に、この曝気用
ノズルを取り囲むように設けた外部管と該曝気用ノズル
との間の二重構造部分では、負圧となり、圧力が低下し
吸引作用が起こり、空気導入管を介して大気中の空気が
この二重構造部分に導入され、曝気用ノズルより出た水
と混合され、気泡を含んだ水として、凝集槽内の水中に
放出される。曝気用ノズルより吐出される水の流速は10
m/秒以上となるように曝気用ノズルの直径を設定してお
く。10m/秒未満では気泡の微細化が不十分である。そし
て、曝気用ノズルより吐出された高速水流と混合された
気泡は、破壊されて微細な気泡となる。さらに、この時
に導入される空気量を流量調整バルブにより数百cc〜数
千cc/分程度に調整（未調整の場合の空気導入量は約200
l/分）する。この場合、流速が10m/秒以上の時で、空気
量は水量の２％以下の好ましい。このように流量調整す
ることとしたのは、空気の量が上記の範囲を超えて過剰
となった場合には、気泡の微細化効率の低下や、一度破
壊されて微細化した気泡同士が過剰な存在密度のために
再び接触して大きくなってしまう等の問題が生じないよ
うにするためである。

次に、上記実施例の水中曝気装置を使用した浮上式固液
分離装置を第３図に基いて説明する。

処理槽８は２枚の仕切板9a、9bで仕切り、前段の仕切板
9aは下端が処理槽８の底部に固定し、上端が水中に位置
しており、後段の仕切板9bは上端が水面から上方に出て
おり、下端が処理槽８の底部から離れた上方に位置する
ように設置する。

仕切板9a、9bで仕切られた処理槽８の前段は、外部から
導入する廃水11を撹拌する撹拌機10を備えている。ま
た、仕切板9aと仕切板9bの間の底部には、水中曝気装置
を構成する水中ポンプ１を設置し、該水中ポンプ１の外
部管５に流量調整バルブ７を備えた空気導入管６が配設
されている。

仕切板9a、9bで仕切られた処理槽８の後段は、撹拌機12
を備え、汚泥のフロックを生成する凝集槽13となる。そ
して、凝集槽13の後部側には、フロックを浮上させる滞
留部と、浮上したフロックのスカム層を傾斜上部で過
し、傾斜下部で水を過するエンドレス状の傾斜した
布14を設置する。エンドレス状の布14の下部には、汚
泥の回収部15と清澄水回収部16を備えた受部17を設け
る。

次に、上記水中曝気装置を使用した浮上式固液分離装置
による廃水処理法について述べる。

外部から導入した廃水11を処理槽８の前段で撹拌機10に
より撹拌する。仕切板9aの上部を溢流した廃水は、水中
ポンプ１のケーシング２内に吸引導入され、吐出管３を
通って、さらに吐出口に設けた曝気用ノズル４に導入さ
れる。曝気用ノズル４から水が噴出すると同時に、この
曝気用ノズル４の外側の二重構造部分の負圧による吸引
作用を利用して、空気導入管６を介して大気中の空気が
この二重構造部分に導入され、曝気用ノズル４より出た
水と混合され、所望する大きさの微細気泡が凝集槽13内
の水中に放出される。

懸濁性浮遊物質が凝集しフロックを形成している際に、
前記放出された微細気泡は該フロックの内部に包括され
るか、あるいはまたフロックの表面に付着し、フロック
の見かけ比重が低下して該フロックを効率的に浮上さ
せ、スカム層18ができる。凝集槽13から過部に至る部
分で液中のフロックはほとんど浮上分離されて、傾斜し
た布14の上部では被処理水の表面のスカム層18が除か
れ、傾斜した布14の下部では固形物が除かれた澄んだ
水となる。過工程においては、スカム層18は布14で
せき止められるような状態で捕集されるが、受部17の清
澄水回収部16においては固形物がほとんど無い水が過
される。また、受部17の汚泥回収部15では、汚泥が回収
される。

実施例１ 上記実施例の水中曝気装置をエンドレス状の植毛布を
使用した固液分離装置に設置し、設置前と設置後との
布の運転−停止周期および濃縮性能について比較した結
果、次表に示す通りとなった。

（条件） 廃水処理量 :25m³／時 廃水中のSS濃度 :300mg/l 廃水中の油分濃度 :200mg/l 廃水中の活性剤濃度:10mg/l 気泡発生量 :4000cc/分 気固比 :1920cc/g-SS 気液比 :9.6cc/l−水 この結果から判るように、水中曝気装置を用いることに
より、水中曝気装置を用いない場合の連続運転に比較し
て布の運転頻度を半分まで低下させることが可能であ
る。したがって、布の洗浄操作にかかる洗浄水の使用
量を大幅に低減させることが可能となる。

濃縮性能についても、設置後は濃縮後の固形物濃度が1.
3％向上しており、高い濃縮性能を示しているといえ
る。

本操作に用いた水中曝気装置の吐出能力は15m³／時であ
り、曝気用ノズル直径が20mmとなっているので曝気用ノ
ズルから吐出されるときの流速は13.26m/秒となった。
微細な気泡を発生させるためにはこの曝気用ノズルでの
流速を10m/秒以上とする必要がある。

本実施例では処理廃水量25m³／時に対して水中ポンプの
吐出能力は15m³／時となっているが、水中ポンプの能力
は発生した気泡の分散性に影響しており、吐出性能が高
いほど廃水中での分散性は向上する。気泡の分散性を確
保するためには、水中ポンプを選定する際、その吐出能
力が廃水処理量の50％以上であることが望ましい。

また、気泡発生量に伴う気固比、気液比に関しては、前
者はフロックの比重を低下させる能力に、後者は気泡の
分散能力に影響するものである。気固比を向上させるこ
とでフロックの浮力が向上するものであり、1000cc/g-S
S以上となることが望ましい。1000cc/g-SS未満ではフロ
ックの比重を水より小さくすることができない。気液比
については、分散した気泡がフロックと接触する頻度を
保持するために今回対象となった廃水のSS濃度では5cc/
l−水以上であることが望ましい。気液比は処理対象と
なる廃水のSS濃度に対応して適宜設定する必要がある。

また、今回対象となった廃水は活性剤を含んでいたが、
本考案に係る水中曝気装置については処理する廃水中に
5mg/l以上の活性剤が存在していることが微細な気泡を
発生させるのに好ましく、活性剤の存在により処理性能
の大幅な向上が実現される。

なお、本試験において水中曝気装置を設置したことによ
る処理水の水質に関する結果を以下の表に示す。

以上の結果で示されるように、水中曝気装置の設置によ
る水質の悪化は確認されなかった。

［考案の効果］ 本考案に係る水中曝気装置を使用した浮上式固液分離装
置は、外部から導入した廃水を、仕切板で仕切られた処
理槽の前段で撹拌機により撹拌して予め廃水の均一化を
図り、次いで仕切板間の底部に設置した上述の水中曝気
装置の稼動により該水中曝気装置のケーシング内に吸引
導入された上記撹拌された廃水が微細気泡とともに曝気
用ノズルから仕切板で仕切られた仕切槽の後段の凝集槽
に放出させ、該凝集槽で撹拌機を使用して積極的に懸濁
性浮遊物質を凝集させてフロックを形成し、該フロック
の形成の際に、前記微細気泡をフロックの内部に包括、
あるいは表面に付着させ、該フロックの見かけ比重を低
下させてフロックを効率的に浮上させてスカム層を形成
することができる。したがって、過部前において形成
されたスカム層は水面上部に圧密されて厚い状態で布
によって搬送されて液面から分離されることとなって、
下部ではフロックのほとんどが浮上分離されてきれいに
なった水が過されるようになり、布の閉塞までの時
間を従来よりも延長させることができる。また連続運転
していた布の運転頻度も低下し、また、スカム層は水
面上部に圧密されて厚い状態で布によって搬送されて
液面から分離されるようになり、後の濃縮性についても
固形分濃度の高い濃縮物が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案で使用する水中曝気装置を処理槽に設置
した状態を示す概略説明図、第２図は水中曝気装置の要
部である気液混合部の断面図、第３図は本考案の一実施
例で、上記水中曝気装置を組込んだ固液分離装置を示す
概略説明図である。 １……水中ポンプ、２……ケーシング、３……吐出管、
3a……吐出口、４……曝気用ノズル、５……外部管、６
……空気導入管、７……流量調整バルブ、８……処理
槽、9a、9b……仕切板、10、12……撹拌機、11……廃
水、13……凝集槽、14……エンドレス状の布、15……
汚泥の回収部、16……清澄水回収部、17……受部、18…
…スカム層

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】処理槽を２枚の前段及び後段の仕切板で仕
   切り、前段の仕切板は下端が処理槽の底部に固定し、上
   端が水中に位置し、後段の仕切板は上端が水面から上方
   に出ており、下端が処理槽の底部から離れた上方に位置
   するように設置し、前記仕切板で仕切られた処理槽の前
   段は外部から導入する廃水を撹拌する撹拌機を備え、両
   仕切板の間の底部には、水中ポンプの吐出口に設けた曝
   気用ノズルと，該曝気用ノズルを取り囲み一部、二重構
   造となるように配設した外部管と，前記曝気用ノズル近
   傍の外部管に接続して大気中より空気を導入する流量調
   整バルブを備えた空気導入管とを備えてなる水中曝気装
   置を設置し、かつ仕切板で仕切られた処理槽の後段は前
   記水中曝気装置で得られた微細気泡を含む水を撹拌する
   撹拌機を備えた凝集槽を形成し、該凝集槽の後部側には
   フロックを浮上させる滞留部及び浮上したフロックのス
   カム層を傾斜上部で過し、傾斜下部で水を過するエ
   ンドレス状の傾斜した布を備えた過部とからなるこ
   とを特徴とする水中曝気装置を使用した浮上式固液分離
   装置。