JPH09103609A

JPH09103609A - 凝集濃縮装置と凝集濃縮方法

Info

Publication number: JPH09103609A
Application number: JP35491995A
Authority: JP
Inventors: Kazuji Fukunaga; 和二福永
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-12-31
Filing date: 1995-12-30
Publication date: 1997-04-22
Anticipated expiration: 2015-12-30
Also published as: JP3833741B2

Abstract

(57)【要約】【目的】微細粒子を含む希薄な汚濁液から効率よく微
細粒子の巨大フロックと清澄な液とに分離する方法およ
び装置を提供する。【構成】汚濁液および／または凝集濃縮汚泥および／
または微細粒子を含有させた液を注入液または混合液と
し、両液の電解質濃度差を１ｐｐｍ以上保持しつつ、一
方を混合液とし、他方を注入液として混合管内で両液を
層流接触させて、形成した高濃度のフロック含有液の小
フロックと、汚濁液の微細粒子とを増量管３１内に装着
した衝突システム内で衝突・凝集・濃縮・混合させ、増
量管吐出口３２から微細粒子の無い成長した小・中フロ
ックをフロック形成槽７内に供給し、該形成槽内で巨大
フロックに形成する。形成された巨大フロックは該形成
槽の溢流堰９から傾斜板２３を滑降し、固液分離室１０
の底に堆積して凝集濃縮汚泥となる。凝集濃縮汚泥の一
部は循環ポンプ１２で注入水・混合管内に加え再利用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微細粒子を濃厚汚濁液ま
たは希薄汚濁液より微細粒子を効率よく分離して、微細
粒子を巨大フロックと清澄な液とに分離濃縮する方法お
よびそれに適した装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】汚濁液が希薄な場合に凝集するには、無
機凝集剤を添加して凝集する微細な粒子間の衝突効果を
高めるために高速撹はんする反応室を設け、形成するフ
ロックが小さくて固液分離性能が低いと、高分子凝集剤
を更に添加して微細フロック間に高分子凝集剤の橋架け
による巨大なフロックを形成した後、沈澱槽で分離する
方法が採られている。この方法の凝集剤を添加して形成
した微細フロックの凝集汚泥は、繰り返し循環して使用
すべく希薄な汚濁液に添加しても再凝集することはでき
ない。

【０００３】本発明者は先に醸造廃液、培養増殖液、浚
渫など微細粒子を含む被処理水より微細粒子［微生物
（活性汚泥）、藻類、無機質、プランクトン等］を凝集
分離する凝集装置および凝集方法を発明した（出願番号
昭和６３年特許願第１５５６２４号、昭和６３年特許願
第１７６５７９号）。この凝集装置は注入液と被処理水
（浚渫液）の微細粒子が凝集するには電解質濃度差のあ
る２液を層流接触させることが絶対的条件である。すな
わち層流接触させるには一本の混合管に供給する被処理
液量はＲｅ＜１０^５に維持しなければならないことか
ら、処理能力は低くさらに処理能力を向上させることが
望まれていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】（出願番号昭和６３年
特許願第１５５６２４号、出願番号昭和６３年特許願１
７６５７９号）混合管内で形成したフロックはフロック
形成槽内（出願番号平成５年特許願第２０６７９３号）
で汚濁液中の微細粒子と衝突してフロックを形成する
が、注入液と被処理水とを層流接触させるには流速に制
約があり、混合管１本当たりの処理液量は小さいから大
量に被処理液を処理するには、混合管本数を増やすこと
により対応することになり、設備費が大きくなる欠点が
あった。

【０００５】本発明は混合管１本当たりの処理能力と、
フロック形成槽の凝集性能とを高め設備費の低減を図り
うる凝集濃縮装置と凝集濃縮方法を提供すること。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は特願昭６３−
１５５６２４号、特願昭６３−１７６５７９号明細書に
記載した凝集装置の固液分離室内に特願平５−２０６７
９３号明細書に記載したフロック形成槽を設け、混合管
の吐出口を該フロック形成槽内に位置するように設けた
構造を有する凝集濃縮装置が、混合管から吐出する未凝
集微細粒子と残留凝集力をもつフロックとを衝突して短
時間にフロックを凝集させ濃縮した汚泥を得ることに成
功した。混合管から吐出するフロック含有液はフロック
形成槽に供給する増量管汚濁液と衝突して凝集するに十
分な凝集能力が残存していることを発見した。また注入
水に電解質の溶出の少ない微細粒子を添加した注入液ま
たは注入水に固液分離室の室底の凝集濃縮汚泥および／
または濾過した濾滓および／または濾過洗浄した濾滓と
を添加した注入液と、混合管内で汚濁液（注入液より電
解質濃度に差がある）とを層流接触させて混合管内で形
成したフロック含有液は特願昭６３−１５５６２４号の
注入水と汚濁液とを層流接触して形成するフロック含有
液より残留凝集力が高く、該フロック含有液１に対し
１．５〜２５倍の増量管汚濁液とを増量管内または／さ
らにフロック形成槽内で衝突させて巨大フロックを形成
させることにより、混合管１本当たりの処理能力が向上
することを見出した。フロック含有液の小フロック間の
衝突とフロック含有液の小フロックと増量管汚濁液の微
細粒子（５×１０^−４ｍｍ以上）との衝突は容易である
から、増量管汚濁液の微細粒子は小さく、液との比重差
があまり小さくなく、フロック含有液濃度が高いほど増
量管汚濁液量は増やせることを見いだした。

【０００７】混合液に添加する微細粒子は汚濁液または
微細粒子を添加した汚濁液および／または凝集濃縮汚泥
および／または凝集濃縮汚泥の濾滓および／または濾過
洗浄した濾滓とを添加した混合液（注入液の電解質濃度
と大差のある液を混合液に僅か添加して注入液とは１ｐ
ｐｍ以上の差を作った）とを層流接触させて混合管内で
形成したフロック含有液は特に汚濁濃度が濃いほど特願
昭６３−１５５６２４号の注入水と汚濁液とを層流接触
して形成するフロック含有液より残留凝集力が高く、該
フロック含有液１に対し１．５〜５０倍の増量管汚濁液
（電解質濃度差がフロック含有液とは１ｐｐｍ以上）と
を、また濃度の低い増量管汚濁液（ＳＳ１０００ｐｐｍ
以下）１００倍とを増量管内またはフロック形成槽内で
衝突させて巨大フロックを形成することにより、混合管
１本当たりの処理能力が向上することを見出した。

【０００８】増量管単管部は望ましくは管直径を細くし
て、管内に堰・ミキサーの組みを１〜数組を配列した衝
突システムを装着し、フロック含有液の小フロックと増
量管汚濁液の微細粒子とを衝突・凝集・濃縮・混合をく
り返して小フロックが微細粒子を成長させた小・中フロ
ック群をフロック形成槽内に供給して特願平７−２３０
６３７号の数倍凝集性能が向上した。

【０００９】本発明の実施に用いる凝集装置は凝集する
に十分な汚濁濃度をもった汚濁液と注入液を供給し、分
散させる分散室と分散室内に開口する混合管を設け、混
合管内に注入管を挿入し、注入液と混合液との電解質濃
度が１ｐｐｍ以上の差のある注入液を注入管吐出口より
混合管内を流れる混合液の流れにそって下流方向に供給
し、２液を層流接触し、形成したフロック含有液は高濃
度に保ち、増量管汚濁液との電解質濃度差を１ｐｐｍ以
上に保ち、増量管内またはフロック形成槽内で衝突・凝
集・濃縮・混合するものである。

【００１０】混合液と注入液とが層流接触して形成する
フロック含有液濃度の小フロックと増量管汚濁液の微細
粒子との衝突・凝集させるには、核となる小フロック数
を増やすことである。そのために混合液と注入液の液濃
度をたかめることである。

【００１１】ａ）注入水に微細粒子を添加しない場合：
注入液吐出口からの流れと、混合管環状部３９から混合
管単管部４０内（図１）に流入する汚濁液（電解質濃度
が注入液との差が１．０ｐｐｍ以上）の流れとが層流
（１０＜Ｒｅ＜１×１０^５）接触して、その界面の微細
粒子群の内、注入液に接した粒子と注入液に接しない粒
子との間に粒子表面の電解質濃度に差が生じ、それに基
づき粒子表面の電位に差が生じる。たとえば粒子表面の
電位が同符号であっても、粒子間距離が１００Å（オー
グストロング）以下であれば引力が作用し、粒子間の反
発力が低下し、直径（１〜５）×１０^−４ｍｍの衝突困
難な微細粒子間にも激しい衝突を繰り返させて混合管吐
出口までに０．２〜１ｍｍの小フロックを形成したフロ
ック含有液と分配室に連通した増量管内またはフロック
形成槽に供給されてくる増量管汚濁液３４とを衝突させ
てフロック形成槽内で巨大フロックを形成して固液分離
室に送られて濃縮したフロックは分離する。分散室と分
配室に１次混合槽５からの汚濁液供給ポンプ１５から分
散室１８に供給した汚濁液は、分散室においては混合管
上縁から溢流して混合管に供給され、分配室において
は、増量液供給管上縁から溢流して増量液供給管に供給
される。混合管吐出口から吐出するフロック含有液量１
に対し増量管汚濁液量１．５〜１０倍とが渦流接触して
差し支えないからフロック形成槽への増量管吐出速度は
１×１０^６＞Ｒｅ＞５×１０^２になるよう適切な管径を
選ぶことになる。フロックの破砕を嫌って一般には５×
１０^５＞Ｒｅ＞１×１０^３が望ましい。注入水に微細粒
子を添加しない場合、混合管直径に見合うＲｅで混合液
を供給する場合、フロック形成槽の槽底の面積は混合管
吐出口総面積１に対し５０〜４００倍、フロック形成槽
の最上部溢流堰が囲む水平面積は１０〜３０００倍とす
る。実施例２洗米排水ＳＳ濃度６４００ｐｐｍ（Ｃａ＋
＋６．８ｐｐｍ）の汚濁液１４０ｌ／ｈｒを混合管に、
注入液は地下水（Ｃａ＋＋１．１ｐｐｍ）１５ｌ／ｈｒ
を連続供給し、増量管に増量管汚濁液（ＡＢ）１ｍ^３／
ｈｒで微細粒子の巻き上げはない（上澄液が１０ｐｐｍ
以下）が、（Ｂ）２ｍ^３／ｈｒで巻き上げが認められ
た。フロック含有液（ＳＳ濃度は５．８ｇ／ｌ）量１に
対し増量管汚濁液供給量は６．４５倍であった。（Ａ
Ｂ）：は増量管汚濁液量［（Ａ）＋（Ｂ）］／２＝１ｍ
^３／ｈｒ本実験に使用したフロック形成槽の溢流堰の囲む面積は
混合管吐出口の面積の７００倍、槽底の面積は７０倍、
槽の高さ１ｍであった。

【００１２】ｂ）注入水に微細粒子を添加する場合、例
えば注入水に添加する微細粒子として凝集濃縮汚泥１４
を添加する場合：図１，図２において注入水２と電解質
の溶出の少ない微細粒子６とを注入液撹拌槽３６で撹拌
混合した注入液１６を注入液供給ポンプ３５で供給す
る。凝集濃縮汚泥１４添加の場合、固液分離室１０の室
底の循環ポンプ１２で供給される凝集濃縮汚泥１４また
はそれを濾過した濾滓、洗浄濾過した濾滓（汚濁液と注
入液との電解質濃度差が数ｐｐｍ以上無いときは、電解
質濃度差の大きい液を濾滓に添加して使用するとよい）
を注入水２とを注入液撹拌槽３６で混合した注入液１６
（ＳＳ濃度５００〜６×１０^４を注入液供給ポンプ３５
で供給するとフロック含有液濃度（ＳＳ濃度１００〜６
×１０^５ｐｐｍ）が高くなり、増量管汚濁液との凝集性
能が高くなる。注入液が注人管吐出口から吐出する注入
液の流速を５＜Ｒｅ＜１×１０^４に維持して流し、注入
液と汚濁液との混合液の微細粒子間が衝突しうる濃度に
維持する。汚濁液は混合管内の混合管環状部３９から混
合管単管部４０（図１）への汚濁液（混合液）の流れと
注入液とが層流（１０＜Ｒｅ＜１×１０^５）接触し、注
入液と汚濁液（混合液）との電解質濃度に差が１ｐｐｍ
以上あれば、予め注入液に添加した全ての微細粒子の電
位と混合管の単管部内に流入する汚濁液の全ての微細粒
子の電位との間に差が生じ、２液が層流接触すると瞬時
にフロックを形成する。混合管に円形（直径＝Ｄ）以外
の正方形の管を使用する時はその辺の長さ＝ｂを相当直
径（Ｄｅｑ）としてＲｅを算出することにする。混合管
に円形と正方形のいずれを使用しても凝集性能に差を認
められない。注入液に添加する微細粒子濃度は１×１０
^４〜６×１０^５ｐｐｍ望ましくは１×１０^４〜６×１０
^５ｐｐｍとする。

【００１３】ｂ−１）汚濁液が薄く、注入水に微細粒子
を添加した場合上述の注入液に微細粒子として添加した凝集濃縮汚泥１
４は、固液分離室１０の室底の循環ポンプ１２で供給さ
れる凝集濃縮汚泥または濾過した濾滓を撹拌混合槽５に
供給し、汚濁液１と混合して混合液４１として分散室１
８に供給する。混合管内で形成するフロック含有液濃度
を徐々に高めて安定運転を図る。汚濁液（混合液）の濃
度が注入液より薄い１０ｐｐｍの場合を考えると、注入
液に添加する微細粒子と混合管内の汚濁液の微細粒子と
から形成する混合管吐出口から吐出するフロック含有液
のＳＳは１０００ｐｐｍ以上にすると凝集可能となる。
実施例２と同じ装置で汚濁液濃度が薄い表３の雨天時の
河川水を混合管に供給する汚濁液量ＳＳ平均０．３１ｇ
／ｌ（Ｃａ＋＋２．１ｐｐｍ）（Ｃ）（Ｅ）（Ｆ）１４
０ｌ／ｈｒ、注入液量海水１００ｌにそれぞれ珪藻土
（Ｃ）５ｋｇ，（Ｄ）（Ｅ）１０ｋｇを添加調整して
（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）にそれぞれ１５ｌ／ｈｒを連続供給
し、増量管に増量管汚濁液（Ｃ）０，（Ｄ）０，（Ｅ）
１．１ｍ３／ｈｒを供給した。（Ｃ）は巻き上げ現象が
認められた。（Ｄ）（Ｅ）は認められなかった。、フロ
ック含有液（Ｅ）（ＳＳ濃度は１０ｇ／ｌ）量１に対し
増量管汚濁液量は７．１倍であった。フロック形成槽は
溢流堰面積は混合管吐出口面積の７００倍、槽底面積は
７０倍であった。

【００１４】ｂ−２）汚濁液が濃く、注入水に微細粒子
を添加した場合注入液に添加した全微細粒子は注入液の電解質に見合っ
た電位に帯電し、注入液と電解質濃度に差のある混合液
の全微細粒子の電位とには差があり、２液を層流接触す
ると注入液吐出口から混合管口径の１〜３倍の距離まで
に２液からの微細粒子間に激しい衝突がおこり小フロッ
クの形成は完了ずる。小フロックを形成したフロック含
有液は混合管吐出口から増量管単管部へと移送され、増
量管汚濁液の微細粒子と衝突することになる。実施例２
の装置で汚濁液濃度の高い表２の洗米排水を混合管に供
給する汚濁液量（ＡＢ）（Ｄ）ＳＳ６．４ｇ／ｌ，１４
０ｌ／ｈｒ、注入液量（ΛＢ）ＳＳ０ｇ／ｌ，１７．５
ｌ／ｈｒ（Ｄ）ＳＳ１２０ｇ／ｌ，６０ｌ／ｈｒであ
り、フロック含有液濃度（ＡＢ）５．７ｇ／ｌ，（Ｄ）
４０．５ｇ／ｌ増量管汚濁液供給量は（ＡＢ）１ｍ^３／
ｈｒ，（Ｄ）８．３ｍ^３／ｈｒとフロック含有液濃度の
比７倍が増量管汚濁液供給量の比は８倍になっている。
フロック含有液量１に対し増量管汚濁液量は（ΛＢ）
６．３，（Ｄ）４１．５倍にも達した。（ΛＢ）は
（Ａ）と（Ｂ）の平均値を示す。微細粒子の巻き上げ現
象の認められなかった最大の増量管汚濁液供給量はフロ
ック含有液量１に対しａ）６．４５倍ｂ−１）７．１倍
ｂ−２）４１．５倍、巻き上げ現象が認められなかった
最大の増量管汚濁液供給量得たときのフロック含有液濃
度ＳＳはａ）５．８ｇ／ｌ，ｂ−１）−−−［澱粉と泥
の比重差が異なる］ｂ−２）４０．５ｇ／ｌであった。
フロック含有液濃度含有液高くなると増量管汚濁液が増
えている。

【００１５】ｃ）注入水と混合管に微細粒子を添加する
場合：注入液と混合液の調整は注入水２および／または
汚濁液１および／または凝集濃縮汚泥１４および／また
は微細粒子６を調整槽３６で調整し注入液１６として供
給する。汚濁液１が濃厚な場合には分散室１８と分配室
３０に供給する。汚濁液１が希薄な場合には凝集濃縮汚
泥１４および／または一次混合槽４に注入水２と微細粒
子６を添加撹拌して撹拌混合槽５に供給して汚濁液供給
ポンプ１５から分散室１８と分配室３０に供給する。供
給される汚濁液（混合液４１）は分散室から溢流して混
合管に供給され、汚濁液１は分配室３０に供給し、分配
室から溢流して増量液供給管に供給される。分配室に供
給する汚濁液が希薄な時は汚濁液供給ポンプ１５より濃
厚な混合液４１を供給して汚濁液の濃度補正をすること
がある。注入水に添加する微細粒子は注入液として注入
水に電解質の溶出の少ない微細粒子または固液分離室の
室底の凝集濃縮汚泥および／または凝集濃縮汚泥の濾滓
および／または凝集濃縮汚泥を濾過洗浄した濾滓とを添
加した全微細粒子をさし、他方混合液に添加する微細粒
子は汚濁液または微細粒子を添加した汚濁液および／ま
たは凝集濃縮汚泥および／または凝集濃縮汚泥の濾滓お
よび／または濾過洗浄した濾滓とを添加した液（注入液
の電解質濃度と大差のある液を混合液に僅か添加して注
入液とは１ｐｐｍ以上の差を作った）中の全微細粒子を
さし、注入液に添加した全微細粒子は注入液に見合った
電位に帯電し、混合液に添加した微細粒子は混合液に見
合った電位に帯電している。２液の電解質濃度差が１ｐ
ｐｍ以上の差あれば、注入管吐出口から吐出する注入液
と混合管を流れる汚濁液（混合液）とを層流接触させる
と瞬時にフロックを形成する。このフロック含有液２８
が混合管吐出口８から増量管内に吐出し、増量管汚濁液
との電解質濃度差１ｐｐｍ以上あれば衝突凝集する。２
液に添加する微細粒子は１×１０^５近くまで添加出来る
から、フロック含有液濃度が高まり、増量管汚濁液量が
増やせる。図−１において、フロック形成槽の槽底の面
積は混合管吐出口総面積１に対し７０倍とするが５〜４
０００倍が望ましい、フロック形成槽の最上部溢流堰が
囲む水平面積は７００倍とするが、１０〜１５０００倍
（混合液と注入液とは管直径一杯に供給せずに増量管汚
濁液量の増量分に対応している）が望ましい。槽高は混
合管直径の４０倍とするが、３０〜６０倍と高くして増
量管内への静圧をかけるのが望ましい。フロック含有液
の小フロック間相互の衝突と該小フロックと増量管汚濁
液の微細粒子との衝突は容易であるが、微細粒子間の衝
突は困難である。フロック含有液濃度を高めると、小フ
ロックを増やせることは実施例２．３で明らかである。
実施例２汚濁液ＳＳ６．４ｇ／ｌ．１４０ｌ／ｈｒ
（Λ）（Ｄ）を混合管に供給し、注入液ＳＳ０ｇ／ｌ
（Ａ），１２０ｇ／ｌ（Ｄ）を注入管に１５ｌ／ｈｒ
（Ａ），２０ｌ／ｈｒ（Ｄ）を供給して形成したフロッ
ク含有液濃度は５．８ｇ／ｌ（Ａ），２０．６ｇ／ｌ
（Ｄ）に対し、増量管汚濁液供給量は１ｍ^３／ｈｒ（Ａ
Ｂ），８．３ｍ^３／ｈｒであった。実施例３汚濁液ＳＳ
平均３０７ｐｐｍ．１４０ｌ／ｈｒ（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）
を混合管に供給し、注入液ＳＳ５０ｇ／ｌ（Ｃ），１０
０ｇ／ｌ（Ｄ）（Ｅ）を注入管に１５ｌ／ｈｒ供給して
形成したフロック含有液濃度は５．１ｇ／ｌ（Ｃ），１
０ｇ／ｌ（Ｄ）（Ｅ）に対し、増量管汚濁液の供給量は
０ｍ^３／ｈｒ（Ｃ）（Ｄ），１．１ｍ^３／ｈｒ（Ｅ）で
あった。フロック含有液濃度が増えれば、増量管汚濁液
量の供給量も増えている。注入液と混合液の何れか一方
でも、また両方でも微細粒子を添加してフロック含有液
濃度を高めればよい。実施例５において（衝突システム
使用）混合液に洗米排水６４００ｐｐｍを３０ｌ／ｈｒ
（Ｂ），３ｌ／ｈｒ（Ｄ）、注入液６×１０^４ｐｐｍ，
を３ｌ／ｈｒ（Ｂ），３０ｌ／ｈｒ（Ｄ）で形成するフ
ロック含有液（濃度は１１．３ｇ／ｌ（Ｂ），５５．１
ｇ／ｌ）量１に対し増量管汚濁量４５倍，１５１倍実証
出来た。実施例６において、注入液と混合液が活性汚泥
（比重１．０１）の場合と他方は注入液に珪藻土（比重
２．１）を添加した時のフロック含有液濃度が両者とも
同じであるが、注入液と混合液の２液から形成した小フ
ロック数は珪藻土を添加したほうは半減していると考え
る。増量管汚濁液の供給量は珪藻土添加した方は２ｍ^３
／ｈｒにたいし、珪藻土無添加は４ｍ^３／ｈｒを示し
た。フロック含有液の形成を目的として添加する微細粒
子は増量管汚濁液中の微細粒子との比重差は大き過ぎな
いこと小さ過ぎない微細粒子を選らばなければならな
い。理想的比重差は０．２〜０．６にあると想定してい
る。

【００１６】フロック含有液濃度を高かめるために、汚
濁液は混合管（丸型管．角型管）内の混合管環状部３９
から混合管単管部４０（図１）への汚濁液（混合液）の
流れと注入液とが層流（１０＜Ｒｅ＜１×１０^５）接触
して、注入液と汚濁液（混合液）との電解質濃度に差が
１ｐｐｍ以上あれば、予め注入液に添加した全ての微細
粒子の電位と混合管の単管部内を流れる汚濁液の全ての
微細粒子の電位との間に差が生じ、２液が層流接触する
と瞬時にフロックを形成する。この微細粒子を含有する
注入液と混合液の両液を層流接触させて混合管内で形成
したフロック含有液中の小フロック数は、特願昭６３−
１５５６２４号の微細粒子を含まない注入液と微細粒子
を含有ずる混合液との２液が層流接触してフロックを形
成したフロック含有液中の小フロック数より遥に多い。
該フロック含有液量が増量管内で増量管汚濁液またはフ
ロック形成槽内に供給する増量管汚濁液と衝突して凝集
するに十分な凝集能力が残存している。

【００１７】注入液・混合液の両者に微細粒子を含有さ
せた２液を層流接触したフロック含有液の残留凝集力が
高く、さらに衝突システムを設けることにより該フロッ
ク含有液１に対し５〜２００倍の増量管汚濁液（電解質
濃度差がフロック含有液とは１ｐｐｍ以上）とを、また
濃度の低い増量管汚濁液（ＳＳ１０００ｐｐｍ以下）１
００倍以上とを増量管内またはフロック形成槽内で衝突
させて巨大フロックを形成することにより、増量管１本
当たりの処理能力が向上することを見出した。

【００１８】フロック含有液の小フロック間相互の衝突
と該小フロックと増量管汚濁液の微細粒子との衝突は容
易であるが、微細粒子間の衝突は困難であるから、微細
粒子と小フロックとを効率よく衝突させるには１）フロ
ック含有液中の核となる小フロック数を増やすこと、
２）フロック含有液と増量管汚濁液とが増量管内で効率
よく衝突混合すること、３）粒子間距離を狭めること
（圧縮濃縮すること）。４）微細粒子とフロック含有液
の小フロックとを濃縮混合して小フロック群に成長させ
ること、５）小フロック間の衝突濃縮して中フロックに
成長させることである。そのための手段はイ）核となる
小フロック数を増やすこと、注入液と混合液との液濃度
を高める。ロ）フロック含有液の小フロックと増量管汚
濁液の微細粒子との電解質濃度差をつくる。ハ）小フロ
ックと増量管汚濁液の微細粒子との衝突・凝集・濃縮・
混合の頻度を高めるための衝突システムを設ける。、

【００１９】本発明の凝集性能を高めるためのイ）注入
液と混合液の濃度を上げ、フロック含有液の小フロック
の数を増やすことについて上記に述べた。増量管汚濁液
量をさらに増やすために、フロック含有液濃度を高める
こと（液状保持が不可能）には限界があり、フロック含
有液と増量管汚濁液との衝突凝集の性能を上げることが
必要になってくる。ロ）混合液または注入液の何れかに
に増量管汚濁液と電解質濃度差の大きい例えば地下水
（水道水）海水を加えて調整する。ハ）増量管内で増量
管微細粒子とフロック含有液の小フロックとを衝突・凝
集・濃縮・混合を繰り返し微細粒子のない小フロック群
の成長を図ることになる。

【００２０】イ）ロ）は増量管の前工程で解決すべきで
ある。イ）は既に説明したとおりである。ロ）は実施例
−４（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）はフロック含有液濃度は同じで
あり、フロック含有液が凝集していることは上浄み液に
ＳＳがないことから解るが、フロック含有液と増量管汚
濁液との電解質濃度差が（Ｄ）はＮａ＋１００ｐｐｍ以
上（Ｅ）（Ｆ）はＮａ＋換算１ｐｐｍであった。フロッ
ク含有液と増量管内の衝突システムでのフロックの成長
は（Ｆ）ではほとんど認められない。（Ｄ）はフロック
含有液濃度が高ければ高いほど、小フロックが多ければ
多いほど、増量管汚濁液の電解質濃度との差が５ｐｐｍ
以上あるとフロック含有液の小フロックと増量管汚濁液
の微細粒子との衝突が容易となり、フロック形成槽内に
微細粒子がほとんど無い小・中フロック群を供給するこ
とができることを示している。フロック含有液濃度ＳＳ
重量１部に対し増量管汚濁液ＳＳ重量３０部以上もの大
量を供給できる場合は、フロック含有液と増量管汚濁液
との電解質濃度差が望ましくは５ｐｐｍ以上とし、増量
管汚濁液の微細粒子直径５Ｘ１０^−４ｍｍ以上で、、該
汚濁液の微細粒子とフロック含有液との比重差は０．３
以下が望ましい。フロック含有液と増量管汚濁液との電
解質濃度を１ｐｐｍ以上とする方法として例えば注入液
と増量管汚濁液とを汚濁液とし、混合液に凝集濃縮汚泥
を使用し、電解質濃度差の大きい液（例えば海水または
水道水）１〜１０％を混合液にのみ添加する。該混合液
と注入液と増量管汚濁液との電解質濃度差を１ｐｐｍ以
上とする方法は管理が容易である。フロック含有液と増
量管汚濁液との電解質濃度差が１ｐｐｍ以下の小フロッ
クと増量管汚濁液の微細粒子濃度４００ｐｐｍ以下の微
細粒子の衝突は容易でない。

【００２１】ハ）は増量管内に衝突システムを設けて解
決した。次の器具ａ）増量管直径を細くする、ｂ）堰と
して（オリフイス板・ノズル・衝突板・スクリーン）を
設ける、ｃ）衝突板と衝突板の組み合わせ図−１３、衝
突板と堰の組み合わせ図１４、混合羽根の組み合わせ図
１２の静力学的ミキサーを設ける。ニ）小フロック群に
静圧をかけ、濃縮と成長をさせるため、フロック形成槽
の槽高を高くする。ハ）の一部または全部の器具はそれ
ぞれが複雑に絡み合って複数の上記の手段となって働く
ものであるから増量管内またはフロック形成槽内に混合
管吐出口直後に衝突・凝集・濃縮・混合を目的とする器
具装置を一例として図１０，１１，１３，１４等を装着
する衝突システム（一例として図１２等を呼称する）を
組み込むことになる。図−１２について説明する．衝突
システムの一例である。ａ）増量管直径を細くして管
内の汚濁液の粒子間距離を狭くする。ｂ）堰は図１２の
ノズル４５−１は増量管環状部から増量管単管部に流入
する汚濁液と混合管吐出口からのフロック含有液と衝突
濃縮混合して静力学的ミキサーに送る働きがある。ｃ）
静力学的ミキサーでフロック含有液の小フロックと増量
管汚濁液の微細粒子とを衝突混合して小フロックを成長
させる働きがある。ｄ）ノズル４５−２はミキサ−内、
ノズル４５−３は増量管内の汚濁液微細粒子と小フロッ
クの粒子間距離を狭くして衝突凝集混合効果（２液の電
解質濃度差も大きく）を上げる働きがある。このａ）
ｂ）ｃ）ｄ）の働きのある器具を配列して増量管内に装
着する。これを衝突システムと呼ぶ。このシステムによ
って微細粒子のない小フロック群が成長した小・中フロ
ック群がフロック形成槽に供給される常に安定運転がで
きる。衝突混合を強化する本システムを設けることによ
り、衝突システムを設けないときの増量管汚濁液の供給
量は実施例２と実施例５との結果を比較すれば数倍も向
上していることが解る。また増量管１本内（丸型管また
は角型管）に複数本の混合管（丸型管または角型管）を
配置しても衝突システムを組み込めば凝集性能の低下は
認められない。実施例２はフロック含有液（濃度４０．
５ｇ／ｌ（Ｄ）１に対し、増量管汚濁液量４４倍、一方
実施例５（Ｂ）（Ｄ）はフロック含有液１１．３ｇ／ｌ
（Ｂ），濃度５５．１ｇ／ｌ（Ｄ）１に対し、増量管汚
濁液量４５．５倍（Ｂ），１５０倍（Ｄ）である。実施
例２と同じ装置に、実施例５は増量管単管部に衝突シス
テム図１２を装着し、同じ洗米排水を処理して大差が出
来たのは、装着した衝突システムの効果と考える。本衝
突システム（イ）〜（ホ）のすべての器具、装置を設け
なくても性能を発揮する。増量管単管部に設ける衝突シ
ステムは汚濁液の流れを利用して衝突・凝集・濃縮・混
合を繰り返すから該管内は渦流による圧損失が大きく、
１〜５０ｍｍ望ましくは５〜４０ｍｍにすると多数の増
量管をフロック形成槽に設置するとき相互の圧バランス
を取り易い。５ｍｍより小さいと性能は低い。

【００２２】微細粒子を添加する注入水の種類は汚濁液
であっても注入液の電解質濃度が混合管に供給する汚濁
液の電解質濃度との差が１ｐｐｍあればよい。処理した
液を利用する場合の目的を勘案して選択することにな
る。例えば水道水、工業用水、農業用水、湖沼水、河川
水地下水（伏流水）、生物処理水、物理化学処理水、海
水、汽水、アルカリ金属塩あるいはアルカリ土類金属塩
の含有液、汚濁液（活性汚泥）、凝集濃縮汚泥（返送汚
泥）、処理をした汚濁液の凝集濃縮汚泥等があげられ
る。

【００２３】注入水または混合液４１に添加する微細粒
子のＳＳ濃度が１×１０^３ｐｐｍ以上が望ましい。注入
水または混合液に添加する微細粒子は粒子直径が１×１
０^−４〜０．５ｍｍとする。望ましくは１×１０^−３〜
０．１ｍｍが適している。微細粒子の比重は１より重
く、汚濁物質の比重と大差なく、安価であればよい。処
理水を上水に使用する場合等は、注入水または混合液に
添加する微細粒子は電解質が殆ど溶出しないのが望まし
い。海洋の汚濁物質を除去することを目的とするとき
は、電解質が生態系に影響のないのが望ましい。一般に
微細粒子は珪藻土、（酸性）白土、ベントナイト、しら
す、コークス末、無煙炭末、石炭末、亜炭末、木炭末、
クリストバル石末、長石末、滑石、カオリン、粘土、ゼ
オライト末、石英末、発泡加工した岩石末、窯業原料
末、鉱滓末、繊維粉末、活性汚泥や処理をした汚濁液中
の凝集濃縮汚泥１４の循環再利用等があげられる。

【００２４】本発明の凝集濃縮装置の構造を図１に示し
た説明図に基づいて説明すると分散室１８、分配室３０
とフロック形成槽７を設けた固液分離室１０とからなる
凝集装置において、混合管の本数は処理液量により１な
いし複数本（図１では１本）設ける。この混合管１７内
には注入液１６を注入するための注入管１９が設けられ
ている。注入管はそれぞれの混合管に１本設けられてい
る。（図１では各混合管に対して１本の注入管が設けら
れている。）注入管（注入液）の吐出口は混合管内を流
れる汚濁液の下流方向に向いている。注入管１９には注
入水２および／または汚濁液１６および／または凝集濃
縮汚泥１４および／または微細粒子６を注入液撹拌槽３
６で調整しつつ注入液供給ポンプ３５から注入液１６と
して供給する。汚濁液１が濃厚な場合には分散室１８と
分配室３０に供給する。またフロック含有液濃度を高め
るために一例として汚濁液１に凝集濃縮汚泥を添加した
混合液４１を分散室１８に、分配室に汚濁液１を供給す
る場合もある。汚濁液１が希薄な場合には凝集濃縮汚泥
１４および／または一次混合槽４に注入水２と微細粒子
６を添加撹拌してスラリーポンプ３より撹拌混合槽５に
供給して汚濁液供給ポンプ１５から混合液４１を分散室
１８と分配室３０に供給する。また一例として該混合液
４１を分散室に凝集濃縮汚泥１４と汚濁液とを分配室に
供給する場合もある。供給される混合液４１は分散室に
おいては混合管上縁から溢流して混合管に供給され、汚
濁液１は分配室３０に供給し、分配室においては増量液
供給管上縁から溢流して増量液供給管に供給される。分
配室に供給する汚濁液が希薄な時は汚濁液供給ポンプ１
５より濃厚な混合液４１を供給して汚濁液の濃度補正を
することがある。分配室３０とフロック形成槽とには一
端が分配室に、他端がフロック形成槽７に開口（増量管
吐出口３２）した増量液供給管３３により連通してい
る。注入管吐出口から吐出する注入液と混合管を流れる
汚濁液とを層流接触させて形成するフロック含有液２８
が混合管吐出口８から吐出する。増量管３１（円形管ま
たは角型管）内に複数本の混合管を配置し（図１は１本
の混合管を設けている）、混合管吐出口８から吐出する
フロック含有液２８と増量管環状部３７から増量管３１
に流入する増量管汚濁液３４とが併走衝突し、フロック
を形成する。フロック含有液と増量管汚濁液との２液が
電解質濃度差１ｐｐｍ以上あり、そのうえ増量管単管部
内に図１２に示した衝突システムを設ければフロック含
有液量１に対し増量管汚濁液量３０〜１５０倍は可能と
なる。この装置の固液分離室１０内には、フロック形成
槽７が設けられており、前述の増量管吐出口はフロック
形成槽内に位置するように設けられている。

【００２５】凝集濃縮装置の構造を図２に示した説明図
に基づいて説明すると分散室１８、分配室３０と固液分
離室１０に設けたフロック形成槽７とからなる凝集装置
において、混合管１７内に注入管１９が設けられ、注入
管１９には注入液１６として注入水２および／または汚
濁液および／または凝集濃縮汚泥および／または微細粒
子および／または微細粒子を添加した注入液が供給され
る。注入管の吐出口は混合管内を流れる汚濁液の下流方
向に向いている。混合管の吐出口８はフロック形成槽内
に位置するように設けられている。分散室１８とフロッ
ク形成槽７とは一端が分散室に他端がフロック形成槽に
開口した混合管１７により連通している。混合管の本数
は処理液量に応じて１〜複数本設ける。分散室に供給す
る混合液４１は汚濁液１および／または凝集濃縮汚泥１
４または汚濁液、凝集濃縮汚泥それぞれが希薄なときは
微細粒子６をそれぞれに添加した液とし、分配室３０と
フロック形成槽とには一端が分配室に他端がフロック形
成槽の槽底に増量管吐出口３２が複数個開口し、増量液
供給管３３により連通している。分配室に供給された汚
濁液１は増量液供給管３３上縁より溢流して増量液供給
管に供給される。増量管吐出口の位置は槽底から混合管
直径の１〜１０倍離れた上に設けた。混合管の吐出口の
位置はフロック形成槽の槽底から混合管の直径の長さの
１．５〜１５倍離れたところにある。混合管吐出口の位
置がフロック形成槽の槽底から混合管直径の１５倍以上
離れている伴混合管内でフロックを形成しなかった未凝
集微細粒子は減少せず衝突効果が小さいようである。フ
ロック形成槽内の衝突混合部２０の底２６の断面積は混
合管吐出口の総面積の５〜４００倍の面積をもち、底か
ら混合管直径の１０倍位の位置（距離）までは、未凝集
の微細粒子が小フロックを形成する領域（衝突混合部２
０）であるが、混合管の吐出口から吐き出されたフロッ
ク含有液と、増量液供給管から吐出する汚濁液とが衝突
する空間が広く、増量管単管部内で衝突を増強する衝突
システム図−１２を装着した図１に比較して、微細粒子
の無い小フロック、中フロックを形成出来ず、図２の凝
集性能は低い。

【００２６】本発明の凝集濃縮装置（図１，図２）にお
いて、その固液分離室内にフロック形成槽を設け、しか
も混合管の吐出口または増量管吐出口３２を該フロック
形成槽内に位置するように開口させた構造を有すること
を特徴とし、凝集したフロックを固液分離室内で濃縮さ
せ、固液分離室を形成したフロックの濃縮室として利用
するものである。上澄み液１１は固液分離室の最上部よ
り放流する。

【００２７】図１、図２においてフロック形成槽の衝突
混合部２０の上は流動層部２１となっており、混合管軸
に沿って高くなるに連れてフロック形成槽の水平断面積
は拡大し、該流動層部２１の槽高は槽底より混合管直径
にして７〜２０倍の範囲にある。流動層部２１内では中
・小フロック間に激しい衝突が繰り返されて大フロック
を形成する。この領域までに混合管の吐出口から吐き出
された微細粒子が小フロックを形成しないと大フロック
を形成することは難しい。図１と図２において決定的に
性能に差がでるのは、図２は増量管内より１０倍以上広
いフロック形成槽内でフロック含有液の小フロックと増
量管汚濁液の微細粒子とを衝突せんとするのに対し、図
１は増量管内しかも管直径が細くなった管内で衝突シス
テムを装着して衝突・凝集・濃縮・混合を繰り返すから
と考える。

【００２８】大ロックはフロック形成槽の最上部の移動
層部２２で大フロック間の緩やかな衝突により巨大フロ
ックを形成する。移動層部の槽高は流動層部の上に混合
管直径にして３〜１５倍の範囲とする。巨大フロックは
溢流堰からオーバーフローして傾斜板を滑降して固液分
離室の凝集濃縮汚泥層内に降下する。溢流堰の囲む水平
断面積は増量管汚濁液の供給量が増えるから混合管吐出
口の総面積の１０〜４００００倍とする。

【００２９】本発明の凝集濃縮装置におけるフロック形
成槽側壁２５と傾斜板２３との間隔は規模・性能が向上
すれば大きくなる。フロック形成槽最上部溢流堰９の上
縁に囲まれた水平面で切断したときに出来るフロック形
成槽溢流堰と傾斜板で囲まれた水平断面積（図９−Ｂ）
は、フロック形成槽の溢流堰に囲まれた面積（図９−
Ａ）の１２０〜５％に保つとよい。フロック形成槽の底
板２６の水平面で切断したときに槽底の外周と傾斜板２
３で囲まれた水平断面積（図９−Ｄ）は、フロック形成
槽の溢流堰９に囲まれた面積（図９−Ａ）の１００〜５
％とし、図９−Ｄの面積を槽底の外周と傾斜板の間隔を
等間隔にした面積に配分する。溢流堰からオーバーフロ
ーする凝集汚泥をフロック形成槽側壁２５と傾斜板との
間を滑降させて固液分離室１０の室底の凝集濃縮汚泥内
に移送され、堆積させる。本発明の装置における固液分
離室では衝突システムを設けた増量管の吐出口からの吐
き出された汚泥には外乱がなく極めて短時間に濃縮した
汚泥が得られる。フロック形成槽、増量管に衝突システ
ムを設ければ、活性汚泥において１０Ｋｇ／ｍ^３前後の
高濃度の液を処理しても活性汚泥の濃度は２０Ｋｇ／ｍ
^３前後の高濃縮汚泥が得られる。なお、固液分離室１０
の室底には凝集濃縮したフロック（汚泥）を取り出すフ
ロック形成槽排出口２４に濾過機１３を設けて処分す
る。また必要に応じて凝集濃縮したフロック（汚泥）を
循環ポンプ１２で撹拌混合槽５に戻し汚濁液と混合し、
または注入液撹拌槽３６に戻し本凝集濃縮装置で利用さ
れる。

【００３０】該フロック形成槽７の形状は円筒、角筒、
截頭円錐形、または截頭角錐形であり、それらを上下に
接合し、その水平断面積の大きい方を上にして開口して
おり、水平断面積の小さい方は図１の小穴をもつ底２６
がある。

【００３１】図３の截頭直円錐形のフロック形成槽は、
大きい円直径（Ｒ）小さい円直径（ｒ）を槽底とし、上
の開口縁と槽底の底縁を側壁で囲まれた容器である。フ
ロック形成槽の側壁の最上縁（溢流堰９）は水平を保持
し、傾斜板２３の最上縁はフロック形成槽のそれより高
くしたものである。混合管吐出口８が２本の増量管にそ
れぞれ開口し、該増量管２本の増量管吐出口が槽底にに
向かって衝突混合部２０に開口している。

【００３２】截頭角錐形の底面と開口面が正方形、矩
形、５〜多角形の角錐形の内、図４は截頭開口面と槽底
面が正方形をなす角錐形のフロック形成槽を示す。截頭
角錐形は大きい正方形が上に開口し、小さい正方形を槽
底とし、上の開口縁と槽底の底縁を側壁で囲まれた容器
である。フロック形成槽の側壁の最上縁は水平を保持し
溢流堰となり、傾斜板２３の最上縁はフロック形成槽の
それより高くしたものである。フロック形成槽の傾斜板
２３と角錐側壁とでの間隔をもって上下に開口した截頭
角錐形の側壁の外側に設けたものである。混合管吐出口
が１本の増量管に開口し、該増量管１本の増量管吐出口
が槽底に向かって開口している。

【００３３】本発明を図１に示すように分散室１８と固
液分離室１０とが混合管１７によって垂直に連結された
縦型の装置について説明したが特願昭６３−１５５６２
４号明細書に記載されているような混合管が水平または
傾斜した横型の凝集装置においても図５のように混合管
と注入管が注入管吐出口から混合管吐出口までの距離を
とった後に、混合管を水平面にたいして垂直から水平面
にたいし２０度の間の方向に曲げ、その吐出口がフロッ
ク形成槽内の衝突混合部２０に開口させ、増量液供給管
３３が衝突混合部２０に開口させることによってフロッ
ク含有液１に対し５倍の増量管汚濁液を流せる。衝突混
合部を衝突システムの増量管に置き換え、衝突板を配列
して静力学的ミキサー図１３すれば更に増量管汚濁液を
数倍増やせる。注入管、混合管、増量液供給管の管軸が
合一した横型の凝集装置はフロック含有液のフロックが
混合管吐出口から増量管底に層状の堆積流となって流下
し、一方増量管汚濁液は増量管単管部内に流入してもフ
ロック含有液の小フロックと衝突せずに堆積流の上を流
れ、垂直方向のベンドの渦流とフロック形成槽内との衝
突だけでは、小フロックと増量管汚濁液の微細粒子との
衝突は不十分であるから、増量管単管部内に衝突システ
ム図１２を装着すると凝集性能は更に数倍向上する。

【００３４】本発明のフロック形成槽の実施態様として
は、この他に図６のように大小の円筒形を拡大管２７で
組み合わせた円筒形フロック形成槽の最下段の円筒部は
衝突混合部である。該衝突混合部に混合管吐出口が開口
し供給するフロック含有液と、増量液供給管３３から衝
突混合部の円筒部側壁に開口する増量管吐出口３２から
供給する増量管汚濁液とを衝突するように配置したもの
である。

【００３５】図７はフロック形成槽の流動層部に排出口
２９を設けた構造を有するフロック形成槽に増量管吐出
口が衝突混合部に開口した構造からなり、粗大粒子を含
む汚濁液を処理すると粗大粒子が溢流堰から排出しにく
い時に排出口２９を設ける。

【００３６】図８のように底のある截頭円錐形と截頭角
錐形との組み合わせた構造のフロック形成槽である。

【００３７】図９はフロック形成槽の溢流堰９から巨大
フロックが傾斜板２３に降下して傾斜板を滑降して濃縮
槽に到達するに必要な側壁と傾斜板の間隔をきめるもの
で、処理量が大きくなれば広くすることになる。

【００３８】図１０は増量管内に衝突混合板４２を３枚
装着しフロック含有液と増量管汚濁液とが衝突混合して
流れる状況を示し、固定バンド４３で増量管壁に固定し
ている。横型の増量管に装着ずるのに適している。

【００３９】図１１は静力学的ミキサーの一例として混
合羽根４４の切断面が管軸を交点として垂直断面と水平
断面とが交互に十字に組むように装着して、液流を第１
番目の羽根で１／２に分割して撹拌し、第２番目の羽根
で１／４に分割して撹拌し、第３番目で１／８に分割し
て撹拌する静力学的ミキサーをしめす。フロック含有液
の小フロックと増量管汚濁液とを均質的に混合して小フ
ロックは成長させて粒子直径の等しい中フロックを造る
ものである。縦型の増量管に装着するのに適している。

【００４０】図−１２は衝突システムの一例を示す。横
型の凝集装置は注入管、混合管、増量液供給管の管軸が
横に合一し、フロック含有液の小フロックが混合管吐出
日８から増量管底に層状の堆積流となつて流下し、一方
増量管汚濁液の微細粒子は増量管内でフロック含有液の
小フロックと衝突せずに堆積流の上を流れるために、凝
集性能は低い。増量管内の混合管吐出口管底を流出する
フロック含有液液と大量の増量管汚濁液とは第１ノズル
に堰止めされ、上流では管内を充満し、第１ノズル口よ
り押し出された汚泥は、その直後に増量管直径が細くな
り（増量管直径は細くしなくても良い）、混合羽根４４
３枚を装着した静力学的ミキサーと該ミキサーの直後に
設けた第２ノズルで該ミキサー内は汚泥が充満し、充満
した微細粒子（増量管汚濁液）と小フロック（フロック
含有液）とは均質的に撹拌混合されて成長し、第２ノズ
ル口から増量管吐出口に設けた第３ノズル日までの汚泥
はフロック形成槽内の巨大フロックが堆積した槽高の圧
力による圧縮と、第３ノズル口による圧縮により粒子間
距離が更に狭くなり、中フロックに成長しつつ増量管吐
出口のノズルで中フロックとなってフロック形成槽に送
られる。フロック含有液量１に対し衝突システムを装着
しない前の増量管汚濁液量の数倍は向上する。

【００４１】図−１３は静力学的ミキサーの一例を示
す。円管の管壁面に環状板、管軸に円盤を交互に管軸に
垂直に配列したものである。

【００４２】図−１４は液はノズル（ロート）型の大き
い口から小さい口ヘ流れ、小さい口の前に円盤を配置
し、ノズル（ロート）、円盤の中心軸と管軸を合一して
交互に配列したものである。

【００４３】希薄な汚濁液と注入液とを層流接触しても
形成するフロックは小さく、このフロック含有液と希薄
汚濁液とを増量管内またはフロック形成槽内で衝突させ
ても衝突効果は小さく、フロックと微細粒子との粒子間
距離が狭く、固液分離性能を高めることは期待出来な
い。増量管汚濁液の供給量を増やすには、注入液と混合
管とに微細粒子を添加して高濃度注入液と濃くなった汚
濁液とを混合管内で層流接触してフロック含有液濃度を
高め、フロック含有液と増量管汚濁液との電解質濃度差
１ｐｐｍ以上とし、増量管内に衝突システム図−１２を
装着すると、希薄な増量管汚濁液を供給してもフロック
と汚濁液の微細粒子との粒子間距離が狭くなり、フロッ
クと少量の微細粒子量とのフロック形成能力が高まり、
フロック含有液ｌに対し衝突システム装着前の希薄な増
量管汚濁液の供給量は１．５〜１０倍をさらに数倍以上
増強して５〜１５０倍を待することができる。

【００４４】希薄な注入水または希薄な汚濁液に溶質分
の少ない微細粒子を混合する注入液撹拌槽３６または一
次混合槽４、撹拌混合槽５とがまた固液分離装置から排
出するフロックの大きい凝集濃縮汚泥を希薄な汚濁液に
戻して循環使用する循環ポンプ１２を含む循環システム
が必要である。希薄な注入液に微細粒子を添加して希薄
汚濁液と層流接触してフロック含有液濃度を高め、凝集
濃縮汚泥を形成すれば、循環ポンプにより順次余分の凝
集濃縮汚泥を希薄汚濁液に添加して混合液として分散室
１８に供給することにより混合管内のフロック含有液濃
度が徐々に高まるにつれて、希薄汚濁液と増量管内また
はフロック形成槽内での衝突効果が向上し、固液分離性
能も向上し、増量管汚濁液供給量が増やせる。希薄な汚
濁液のＳＳ濃度は５０ｐｐｍ以下でＳＳ除去後用水、上
水として利用する場合、精製した珪藻土５×１０^３ｐｐ
ｍ以上を注入液に添加し、固液分離室底の凝集濃縮汚泥
を順次汚濁液に添加して混合液として分散室に供給する
ことにより、次第にフロック含有液濃度が高まり固液分
離性能が向上し増量管汚濁液供給量を増やすことができ
る。

【００４５】

【実施例１】図２に示した本発明の凝集濃縮装置を用い
て河川水（希薄汚濁液図２中の符号１）ＳＳ濃度１８〜
２５ｐｐｍ（Ｃａ＋＋６．８ｐｐｍ）を処理する例を示
す。混合管（直径４ｃｍ管長３ｍ）と注入管（直径２ｃ
ｍ管長２．７ｍ）との管軸を合一させて混合管環状部
２．５ｍ，混合管単管部０．５ｍになるように装着し、
混合管は上方の分散室に開口し、その混合管の吐出口は
フロック形成槽の槽底から３０ｃｍの位置に開口してい
る。分配室に開口する増量液供給管の吐出口はフロック
形成槽底から上６ｃｍの位置でフロック形成槽の相対す
る側壁２ケ所に直径７．５ｃｍで開口し、混合管から吐
出するフロック含有液とフロック形成槽に供給する増量
管汚濁液とがフロック形成槽内で衝突凝集する。フロッ
ク形成槽は槽底面積は混合管吐出口面積の２３０倍、溢
流堰がかこむ水平面積は２０００倍とし、傾斜板の位置
は傾斜板と溢流堰に囲まれた面積が溢流堰に囲まれた面
積（Ｓ）の２７％になる幅とし、下方の傾斜板の位置
は、フロック形成槽底の外周と傾斜板で囲まれた面積
（Ｓ）の１６％になる幅とする。撹拌混合槽５で希薄汚
濁液１ｍ^３に微細粒子６（精製珪藻土ケーク）を添加撹
拌して得られた濃厚汚濁液５×１０^３ｐｐｍを汚濁液供
給ポンプ１５で分配室３０と分散室１８とに供給した。
濃厚汚濁液０ｍ^３／ｈｒ（Ａ）（Ｂ）、１．７ｍ^３／ｈ
ｒ（Ｃ）、２．１ｍ^３／ｈｒ（Ｄ）、１．６ｍ^３／ｈｒ
（Ｅ）、１．８ｍ^３／ｈｒ（Ｆ）を分配室３０から増量
管汚濁液としてフロック形成槽底に供給した。混合管へ
は希薄汚濁液０．１４ｍ^３／ｈｒ（Ａ）〜（Ｄ）を分散
室１８から供給し、濃厚汚濁液０．１４ｍ^３／ｈｒ
（Ｅ）〜（Ｆ）を分散室１８から混合管に供給した。一
方注入水（水道水図２中の符号２）は（Λ）（Ｅ）
（Ｆ）の場合注入液１６としてそのまま用い、２０ｌ／
ｈｒをそれぞれ注入管１９に供給した。他方注入水（水
道水）１ｍ^３に微細粒子（精製珪藻土ケーク平均毛管径
０．８×１０^−３ｍｍ）１００Ｋｇの割合で混合した注
入液１６を（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）の場合各々２０ｌ／ｈｒ
を注入管に供給した。

【００４６】該注入液の流れと混合管１７内において流
下する汚濁液の流れとが層流接触し、その界面で（Ａ）
（Ｅ）（Ｆ）においては、注入液に接触した微細粒子と
汚濁液中の微細粒子との間に電位に差が生じ、（Ｅ）
（Ｆ）は粒子間距離が１×１０^−５ｍｍ以下にあると予
測され、粒子間に凝集がおこりフロックを形成したが、
（Ａ）はフロック形成は不可能であった。また（Ｂ）
（Ｃ）（Ｄ）においては注入水に添加した微細粒子と混
合管汚濁液中の微細粒子との間に２液の電解質濃度差に
基づく電位に差が生じ、混合管内で粒子間に瞬時に凝集
がおこり、フロックを形成した。混合管吐出口から吐出
したフロック含有液と増量管汚濁液とがフロック形成槽
内で衝突凝集して巨大フロックとなって固液分離室で分
離する。上澄み液１１のＳＳと固液分離室の室底循環ポ
ンプ１２の出口のＳＳ濃度を表１に示した。

【００４７】

【表１】

【００４６】この結果から（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は微細粒
子を添加した注入液と希薄汚濁液との層流接触した場
合、（Ｅ）（Ｆ）は混合管に供給した濃厚汚濁液と注入
水を注入液としてそのままもちいて層流接触させた場合
のフロック含有液に対し、増量管からの供給汚濁液量を
大幅に増やした本発明の凝集濃縮装置は、（Ｃ）（Ｅ）
で明かに従来の凝集装置に比べて汚濁液中の微細粒子の
凝集濃縮機能が低下せずに混合管処理能力は大幅に向上
した。（Ｃ）の注入液に添加した方が（Ｅ）より凝集性
能がよい結果になっているが、（Ｃ）のフロック含有液
の濃度１２．５ｇ／ｌが（Ｅ）の４．４ｇ／ｌより２．
９倍も高いからである。

【００４８】

【実施例２】図１に示した本発明の凝集濃縮装置は混合
管（直径４ｃｍ管長３ｍ）と注入管（直径２ｃｍ管長
２．７ｍ）との管軸を合一させて混合管環状部２．５
ｍ，混合管単管部０．５ｍになるように装着し、混合管
は上方の分散室に開口した構造を有する。この混合管に
増量管（直径１２．５ｃｍ管長４ｍ）との管軸を合一さ
せて、混合管吐出口８は増量管内に開口し、１ｍ先に増
量管吐出口３２が開口し、フロック形成層の槽底から２
０ｃｍ上の位置に開口している。一方増量管は上方の分
配室に開口している。フロック形成槽の溢流堰の囲む面
積は混合管吐出口の面積の７００倍相当（０．８８
ｍ^２）直径１．０６ｍ，槽底の面積は混合管吐出口の面
積の７０倍相当（０．０８８ｍ^２）直径０．３３ｍ，槽
高１．０ｍの截頭円錐型の側壁をもち、溢流堰の外周に
１５ｃｍの間隔もち、槽底の外周に２０ｃｍの間隔をも
って傾斜板を設け、水深５．６ｍの固液分離室の室底に
固定したものである。本装置をもちいてＳＳ濃度６４０
０ｐｐｍの洗米排水（Ｃａ＋＋濃度６．８ｐｐｍ）を撹
拌混合槽５から供給ポンプ１５を用いて分散室１８に供
給し同室から混合管に０．１４ｍ^３／ｈｒの割合で連続
供給し、注入液は（Λ）地下水（酒造用水Ｃａ＋＋濃度
１．１ｐｐｍ）１５ｌ／ｈｒ、（Ｂ）注入液（地下水）
２０ｌ／ｈｒ、地下水に微細粒子として凝集した米の微
粉末を添加して１．２Ｘ１０^５ｐｐｍに調整した（Ｃ）
注入液を２０ｌ／ｈｒ、（Ｄ）（Ｅ）注入液６０ｌ／ｈ
ｒを注入管に連続供給し、図１の凝集濃縮装置の混合管
内に供給した。洗米排水０ｍ^３／ｈｒ（Ａ）、洗米排水
２．０ｍ^３／ｈｒ（Ｂ）洗米排水２．８ｍ^３／ｈｒ
（Ｃ）、洗米排水８．３ｍ^３／ｈｒ（Ｄ）、洗米排水
８．８ｍ^３／ｈｒ（Ｅ）とを増量液供給管を経て増量管
に供給し、増量管内でそれぞれを衝突凝集処理（Ｂ）〜
（Ｅ）したときのフロック形成槽と、分配室への洗米排
水の供給を止めた（Ａ）を凝集装置で処理したときのフ
ロック形成槽とは同じものを使用した。

【００４９】図１の凝集濃縮装置において、注入液と混
合管汚濁液とのフロック含有液のフロック形成槽内で凝
集処理したとき（Λ）、フロック含有液と増量管汚濁液
との混合液を増量管内およびフロック形成槽で凝集処理
したとき（Ｂ）（Ｃ）、また微細粒子を添加した注入液
で形成したフロック含有液と増量管汚濁液との混合液を
増量菅内およびフロック形成槽内で凝集処理したとき
（Ｄ）（Ｅ）に溢流堰を越えて傾斜板２３を滑降して固
液分離室の室底に堆積した濃縮汚泥を循環ポンプ１２の
出口のＳＳ濃度と固液分離室の上澄み液１１のＳＳ濃度
とを表２に示す。

【００５０】

【表２】

【００５１】この結果から（Ｄ）の微細粒子を添加した
注入液と汚濁液とが層流接触して凝集したフロック含有
液濃度４０．５ｇ／ｌと高いことである。フロック含有
液と汚濁液とが増量管内において、高濃度で衝突凝集す
る本発明の方式は水質、処理量（増量管汚濁液量／フロ
ック含有液量＝４１．５倍、増量管汚濁液ＳＳ／フロッ
ク含有液ＳＳ＝６．４）とも満足できる。

【００５２】

【実施例３】図１の本発明の凝集濃縮装置を用い混合管
と増量管とは円形管を正方形管に置き換え、雨天時の河
川水（希薄汚濁液）ＳＳ濃度２３８〜３７５ｐｐｍ（Ｃ
ａ＋＋２．１ｐｐｍ）を注入液に海水を使用する例を示
す。混合管（１辺４ｃｍ正方形管、管長３ｍ）と注入管
（直径２ｃｍ管長２．７ｍ）と管軸を合一させて混合管
環状部２．５ｍ、混合管単管部０．５ｍになるように混
合管に装着し、混合管は上方の分散室に開口し、その混
合管と増量管（一辺１２ｃｍ正方形管長４ｍ）との管軸
を合一させて、混合管吐出口は増量管内に開口し、混合
管吐出口の１ｍ先に増量管の吐出口は開口し、その増量
管吐出口はフロック形成槽の槽底から３０ｃｍの位置に
開口し、他方増量管は上方の分配室に開口している。フ
ロック形成槽は実施例２と同じものを使用する。希薄汚
濁液は汚濁液供給ポンプ１５で分配室と分散室とに供給
した。分配室から増量管に０ｍ^３／ｈｒ（Ａ）〜
（Ｄ）、１．１ｍ^３／ｈｒ（Ｅ）、１．７ｍ^３／ｈｒ
（Ｆ）供給し、分散室から混合管に希薄汚濁液０．１４
ｍ^３／ｈｒ（Ａ）〜（Ｆ）を供給した。注入水に水道水
または海水を使用し、水道水は（Λ）に１５ｌ／ｈｒ、
海水は（Ｂ）に１５ｌ／ｈｒを注入管に供給し、海水１
ｍ^３に微細粒子（珪藻土ケーク平均毛管径９．５ミクロ
ン）５０Ｋｇ（Ｃ）、１００Ｋｇ（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）の
割合で混合した注入液１５ｌ／ｈｒを注入管に供給し
た。固液分離室の上澄み液１１のＳＳ濃度と濃縮汚泥は
循環ポンプ１２の出口のＳＳ濃度とを表３に示す。

【００５３】

【表３】

【００５４】この結果から注入水に海水（電解質濃度が
高い）を使用した表３の（Ｂ）は（Ａ）に比べて凝集性
能は高い。この河川水汚濁液供給量はフロック含有液量
１に対し７倍（Ｅ）までは巻き上げ現象はなく、１１倍
（Ｆ）は巻き上げ現象が認められた。河川水の希薄汚濁
液と、微細粒子平均毛管径が（実施例３の９．５ミクロ
ン／実施例１の０．８ミクロン）１０倍も大きい珪藻土
を添加した注入液とが層流接触し、形成したフロック含
有液のフロック数が実施例１に比べ大差がないために増
量管内およびフロック形成槽内での衝突凝集性能に差が
無くなったと考えられる。混合管に円形管または正方形
管のいずれを使用しても凝集性能に差が出たとは認めら
れない。

【００５５】

【実施例４】実施例２の凝集装置、フロック形成槽は同
一の装置を使用する。増量管に図−１２の衝突システム
を装着した。混合管吐出口の下流３ｃｍに開口比１／３
に開口したノズルを増量管内に設け、増量管環状部直径
１２．５ｃｍから増量管単管部直径１０ｃｍに細くした
増量管内に混合羽根５枚を混合管吐出口の下流６ｃｍよ
り図−１１の如く５枚を配列し、開口比１／２のノズル
口を混合羽根第５枚目の流出口５ｃｍに設け、増量管吐
出口に開口比１／２のノズルを設けた。干拓地（汚濁液
図１の符号１）の浚渫（２５年後）汚泥に水道水にてＳ
Ｓ濃度８１０〜１２００ｐｐｍ（溶質Ｃａ＋＋０．２ｐ
ｐｍ）平均１０００ｐｐｍを汚濁液供給ポンプで分配室
から増量管に１ｍ^３／ｈｒ＝ＳＳ１Ｋｇ／ｈｒ（Ａ）、
３ｍ^３／ｈｒ＝ＳＳ３Ｋｇ／ｈｒ（Ｂ）、５ｍ^３／ｈｒ
＝ＳＳ５Ｋｇ／ｈｒ（Ｃ）、７ｍ^３／ｈｒ＝ＳＳ７Ｋｇ
／ｈｒ（Ｄ）を供給する。注入液は海水１００ｌと水道
水１００ｌにそれぞれ微細粒子珪藻ケーク（平均毛細管
径０．８ミクロン）２Ｋｇを注入液撹拌槽３６に添加撹
拌して注入液供給ポンプ３５で注入管に（海水）４．５
ｌ／ｈｒ（Λ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）と（水道水）４．５
ｌ／ｈｒ（Ｅ）（Ｆ）を供給する。固液分離室の室底の
凝集濃縮汚泥１４は循環ポンプ１２から注入液撹拌槽３
６に返送し、注入液として注入管に供給する。混合管へ
は希薄汚濁液４５ｌ／ｈｒ（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）
（Ｅ）（Ｆ）を分散室１８から混合管に供給した。

【００５６】該注入液（海水）の流れと混合管１７内に
おいて汚濁液とが層流接触し、フロックを形成し、２液
の電解質濃度差に基づく電位に大きい差があり、フロッ
クを形成した。フロック含有液のＳＳ濃度は２，７２７
ｐｐｍ、１時間に供給したＳＳ重量は５Ｋｇ／ｈｒであ
る。固液分離室の上澄み液１１のＳＳ濃度と、増量管汚
濁液ＳＳ重量とフロック含有液重量との比を表４に示
す。

【００５７】

【表４】

【００５８】この結果、注入液に海水と水道水を使用し
たからフロック含有液の電解質濃度は浚渫汚泥液の電解
質濃度との間にＮａ＋１００ｐｐｍ（Ｃ）以上の差があ
ることになるが、（Ｃ）フロック含有液ＳＳ重量１に対
し、増量管汚濁液ＳＳ重量３７倍は供給できる。（Ｅ）
（Ｆ）注入液と混合液の電解質濃度差はＣａ＋＋０．２
ｐｐｍ（Ｎａ＋換算１２ｐｐｍ）形成化たフロック含有
液の小フロックと増量管汚濁液との電解質濃度差はＣａ
＋＋００２ｐｐｍ（Ｎａ＋換算１ｐｐｍ）フロックの形
成は認められるが小フロックが微細粒子と衝突して成長
するに至っていない。フロック含有液と増量管汚濁液の
電解質濃度差は１ｐｐｍは必要であり、小フロックが成
長するには５ｐｐｍ以上が望ましい。微細粒子間の比重
差と粒子径、液間の電解質濃度差に支配され、フロック
含有液容量１に対し（Ｃ）の増量管汚濁液量は約８０倍
にも達する。増量管内に設けた衝突システムがフロック
含有液の小フロックと増量管汚濁液の微細粒子との電解
質濃度差が１００ｐｐｍ以上大きく、増量管内で微細粒
子が小フロックと衝突・凝集・濃縮・混合することで微
細粒子の無い中フロックに成長してフロック形成槽に供
給していると考える。

【００５９】

【実施例５】実施例２と同じ装置を用い、増量管に図−
１２の衝突システムを装着した。混合管吐出口の下流３
ｃｍに開口比１／３に開口するノズルを増量管内に設
け、増量管環状部直径１２．５ｃｍから増量管単管部直
径１０ｃｍに細くした増量管内に混合羽根５枚を混合管
吐出口の下流６ｃｍより図−１１のごとく５枚を配列
し、開口比１／２のノズルの口を混合羽根第５枚目の流
出口５ｃｍに設け、増量管吐出口に開口比１２のノズル
を設けた。実施例２と同じ洗米排水（Ｃａ＋＋濃度６．
６ｐｐｍ）６４００ｐｐｍに調整し、混合液として０．
０３ｍ^３／ｈｒ（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に、注入液として３
ｌ／ｈｒ（Ｄ）（Ｅ）に連続供給し、洗米排水量５に対
し水道水量５の割合で混合した液に水道水で洗浄凝集し
た米の微粉末を添加して６×１０^４ｐｐｍに調整した液
を混合液として０．０３ｍ^３／ｈｒ（Ｄ）（Ｅ）に、注
入液として３ｌ／ｈｒ（Λ）（Ｂ）（Ｃ）に連続供給し
た。増量管に洗米排水１ｍ^３／ｈｒ（Ａ）、１．５ｍ^３
／ｈｒ（Ｂ）、３ｍ^３ｈｒ（Ｃ）、５ｍ^３／ｈｒ
（Ｄ）、６ｍ^３／ｈｒ（Ｅ）を供給した結果を表５にし
めす。

【００６０】

【表５】

【００６１】静力学的ミキサーと、ノズルを静力学的ミ
キサーの前後とに、増量管吐出口に設けることにより、
粒子間距離が狭くなり、混合羽根により効果的に衝突混
合がおこり、（Ｄ）のフロック含有液濃度は（Ｂ）に対
し５倍高く、フロック含有液濃度の差が凝集性能に差が
でたと考える。（Ｄ）の増量管汚濁液の電解質濃度Ｃａ
＋＋６．６ｐｐｍに対し、（Ｄ）のフロック含有液のＣ
ａ＋＋は３．３ｐｐｍ以下であり、（Λ）のフロック含
有液のＣａ＋は６．３ｐｐｍ電解質濃度差（Ｄ）では１
ｐｐｍ以上が確保されているが、（Ａ）は０．３ｐｐｍ
で１ｐｐｍ以下である。限界凝集濃度Ｎａ＋：Ｃａ＋＋
＝１／１^６：１／２^６の法則からＣａ＋＋はＮａ＋の１
／６４ｐｐｍでよい。したがって電解質濃度差１ｐｐｍ
以上は確保されている。本実施例の（Ｄ）増量管汚濁液
量はフロック含有液量１に対し１５０倍に達した。一方
実施例２はフロック含有液量１に対し４４倍であった。
本実施例と実施例２を比較すると実施例２の（Ｄ）
（Ｅ）のフロック含有液濃度は４０．５ｇ／ｌに対し、
実施例５の（Ｄ）（Ｅ）は５５．１ｇ／ｌと差がない。
本実施例の衝突システムの濃縮混合機能が微細粒子が存
在しない中フロックをフロック形成層に供給しているこ
とが、凝集性能に大差がでたと考える。運転初期のフロ
ック含有液が混合管吐出口直前に設けられたノズル口か
ら増量管に達した後に、増量管汚濁液を増量管に供給す
れば、フロック形成槽に微細粒子の巻き上げ現象は認め
られず、継続運転ができる。

【００６２】

【実施例６】実施例５と同じ装置を用い、増量管に図１
２の衝突システムを装着した（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）
（Ｅ）について活性汚泥（処理汚泥）ＳＳ６５００ｐｐ
ｍ（Ｃａ＋＋６．３ｐｐｍ）を１００ｌに珪藻ケイク
（平均毛細管径０．８ミクロン比重２）１Ｋｇを注入液
撹拌槽３６に添加撹拌して注入液供給ポンプで注入管に
４．５ｌ／ｈｒ（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）と返送汚泥濾滓を添
加した活性汚泥液ＳＳ１６．５ｇ／ｌ（Ｄ）（Ｅ）を注
入管に供給する。混合管へは返送汚泥ＳＳ（１０．５ｇ
／ｌ）１００ｌに水道水１００ｌで撹拌混合した液（Ｃ
ａ＋＋１．５ｐｐｍ）４５ｍ^３／ｈｒを分散室から混合
管に供給した。活性汚泥（ｍ^３／ｈｒ）１（Ａ），２
（Ｂ），３（Ｃ），４（Ｄ），５（Ｅ）を増量管に供給
した。

【００６３】注入液と混合液との電解質濃度差は大き
く、フロックは形成した。フロック含有液濃度６．３ｇ
／ｌは（Ａ）〜（Ｅ）とも同じ，その電解質濃度はＣａ
＋＋１ｐｐｍ以上ある。活性汚泥供給量（増量管汚濁
液）と上澄み液を表６にしめす。

【００６４】

【表６】

【００６５】この結果から比重の重い珪藻土を添加した
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は凝集性能が（Ｄ）（Ｅ）に比べて
悪い。フロック含有液濃度が同じでもフロック含有液中
の小フロック数が少ないことに起因している。衝突シス
テムが無ければ性能にもう少し差がでたと考える。

【００６６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように薬剤を使
用せずに凝集分離濃縮に性能を発揮するので、以下に記
載する効果を奏する。

【００６７】本発明は、凝集剤を添加せずに、汚濁液中
の電解質を凝集剤として利用する方法であるから、環境
汚染、清澄液汚染を防ぎつつ汚濁物と清澄液とを瞬時に
分離除去することが出来るために、凝集施設への輪送施
設が不要、清澄液は作業場近くに放流できること、（養
殖漁場の底泥・赤潮の凝集除去、浚渫、浄水場、養魚
場）。微生物の増殖と凝集分離を繰り返しても凝集剤の
蓄積による薬害は起こさないこと（活性汚泥法）。糸状
性バルキング汚泥や増殖が不可能な低汚泥負荷汚泥でも
１００％凝集沈殿ができるから余剰汚泥の発生をゼロの
まま長年月安定運転が出来ること（活性汚泥法）。

【００６８】注入液と汚濁液が層流接触すれば瞬時に凝
集するから、凝集のための薬剤・反応室は不要であるこ
と。フロックが大きく、密度が高い微細粒子を選択でき
るから、従来の凝集剤を使用した時の沈降分離施設（シ
ックナー）の規模の１／２〜１／１０にできることなど
従来の凝集方法および装置に比べて優れている。濾過助
剤を水道水に添加した注入液、凝集濃縮汚泥を生物処理
水に添加した液を混合液、生物処理水を増量管に供給す
る中水道水の清浄化法。

【００６９】希薄汚濁液および／または注入水に溶出の
少ない微細粒子、または回収した微細粒子を添加して汚
濁濃度をあげ、電解質濃度差１ｐｐｍ以上あれば凝集分
離しやすくなり、凝集濃縮汚泥液は循環再利用し、上澄
み液は浄水とする等の凝集濃縮方法並びに装置を提供す
る。具体的には、上記の他に微粉炭類（石炭、褐炭、黒
鉛、活性炭、骨炭、カーボンブラック（ランプブラッ
ク、アセチレンブラックを含む）を含有する液、または
それらを含有する排液からの分離、回収。

【００７０】魚、鳥、獣の解体液およびその肉類の加工
工程液およびその排液から油脂と血液、蛋白質を汚染す
ることなしに、その他沈降性粒子・沈降性微細粒子・微
生物との分離、回収。

【００７１】産業排水、尿尿、下水、およびそれらの生
物処理水、醸造廃液、醸造液、発酵液の沈降性微細粒子
・微生物の濃縮分離・回収。

【００７２】浚渫液、浚渫底泥液、ダム貯水池の堆積汚
泥などから砂・微細粒子の分離。掘削地の土砂を含む湧
水、護岸工事や埋立地からの汚濁水、廃棄物埋立地の浸
出水、不燃建材工場の廃液等から砂・微細粒子の分離。

【００７３】上水・工業用水採取水、浄水場の濾過池の
洗浄排水・高速凝集沈殿池排出汚泥・薬剤沈殿池排出汚
泥等から微細粒子の分離と上澄み液との分離が挙げられ
る。

【００７４】さらに混合管一本当たりの処理液量を大幅
に向上し得る方法・装置を提供する。本発明の凝集濃縮
装置において、注入液と混合液とも微細粒子含有液と
し、混合管内で層流接触してフロック含有液濃度が高い
ほど、フロック含有液と増量管汚濁液とが増量管内の衝
突システムで衝突・凝集・濃縮・混合が繰り替えされ、
またはフロック形成槽内で強制的に衝突させることによ
り、フロック含有液のもつ残留凝集能力が大きく、未凝
集微細粒子がなくなり、フロックが巨大になる。混合管
一本当たりの処理能力が特願昭６３−第１５５６２４
号、特願昭６３−第１７６５７９号に記載した凝集装置
に比べ５〜２００倍にも向上し、設備費が大幅に軽減す
る。しかも混合管が水平・傾斜した横型でもフロック形
成槽を設ければ、水深の浅いところで濃縮汚泥が短時間
に得られる。またヘドロの浚渫において水深が５ｍと深
ければ直径１２．５ｃｍの増量管６０本を１．５ｍ^２の
水面積に配置し、１００００ｍ^３／日を処理し、固液分
離槽は従来の１／３に小型化することができ、上澄み液
の水質はＳＳが無く、均質化し、維持管理が容易にな
る。

【００７５】増量管内、フロック形成槽（沈殿槽）内に
衝突システムを組み込むと衝突・凝集・濃縮・混合の効
果を高め、混合管吐出口より増量管吐出口までは粒子間
距離が狭くなり、常に注入液、混合液の濃度が変動して
も安定運転ができる。

【００７６】増量管内に装着するノズルが多いほど混合
管吐出口直後からフロック含有液の小フロックと微細粒
子とが圧縮されて粒子間距離が狭くなって微細粒子が少
なくなって増量管内を移動するから短時間にフル運転が
でき、運転管理が容易になる。

【００７７】衝突システムを増量管内に装着するにあた
り、汚濁液量に見合った増量管単管部の直径を決め、増
量管内に小フロックと微細粒子の流れをノズル・オリフ
イスで堰止め、静力学的ミキサー等で濃縮混合ずる衝突
システムを設置することで、設置前の凝集性能を数倍向
上することになった。

【００７８】衝突システムを装着した増量管内で小フロ
ックが成長して微細粒子の無い中フロックとなってフロ
ック形成槽に供給され、槽内で容易に巨大フロックにな
るから、フロック形成槽の側壁が囲む溢流堰の面積が縮
小でき、フロック形成槽はさらに小型化する事になっ
た。

【００７９】衝突システムを設けると注入液・混合液に
含まれる微細粒子の濃度はいずれか一方を１／１０に薄
くしても、衝突システムを設けないときほどに、フロッ
ク形成槽の槽上面からの巻き上げ現象による性能は低下
しないことを見いだした。

【００８０】衝突システムを装着しないと、フロック含
有液をフロック形成槽に供給して小フロック群が槽内に
流動層を形成してから増量管汚濁液を供給することにな
るが、衝突システムを設ければ、フロック含有液濃度が
活性汚泥において２０００ｐｐｍ以上であれば、初期か
ら運転は可能である。フロック含有液濃度によっては衝
突システムの手段のすべてイ）〜ホ）を設けなくても十
分性能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】微細粒子を含有する注入液１６の形成したフ
ロック含有液２８と増量管汚濁液とが増量管３１内とフ
ロック形成槽内とで衝突して凝集濃縮する装置の説明図
である。

【図２】微細粒子を含有する注入液１６の形成したフ
ロック含有液２８と増量管汚濁液とがフロック形成槽内
で衝突して凝集濃縮する装置の説明図である。

【図３】截頭円錐型フロック形成槽内で増量管内に位
置する混合管吐出口８が開口し、その増量管の吐出口が
フロック形成槽の衝突混合部に開口している装置の説明
図である。

【図４】截頭角錐型フロック形成槽内で増量管内に位
置する混合管吐出口８が開口し、その増量管３２の吐出
口がフロック形成槽の衝突混合部に開口する説明図であ
る。

【図５】凝集装置（横型）のフロック形成槽内の衝突
混合部に混合管吐出口８と増量管汚濁液の吐出口３２と
が開口させたときの関係を示した説明図である。

【図６】円筒形フロック形成槽内の衝突混合部に、混
合管吐出口と増量管汚濁液の吐出口が開口させたときの
関係を示した説明図である。

【図７】截頭円錐型フロック形成槽において、増量管
内に混合管吐出口が開口し、その増量管の吐出口が衝突
混合部に開口する装置の説明図である。

【図８】底のある截頭円錐型（下）と截頭角錐型
（上）とで構成するフロック形成槽において、増量管内
に混合管吐出口が開口し、衝突混合部に増量管の吐出口
が開口する装置の説明図である。

【図９】フロック形成槽の側壁と傾斜板の間隔を決め
る説明図である。

【図１０】増量管内に衝突混合板を装着した説明図で
ある。

【図１１】増量管内に混合羽根数枚を配列して静力学
的ミキサーとした説明図である。

【図１２】増量管環状部から直径が細い増量管に静力
学的ミキサーを装着し、該ミキサーの前後にノズルと増
量管吐出口にノズルを装着した衝突システムの一例の説
明図である。

【図１３】増量管内に衝突板を配列して静力学的ミキサ
ーとした説明図である。

【符号の説明】

１汚濁液２注入水３スラリーポンプ４一次混合槽５撹拌混合槽６微細粒子７フロック形成槽８混合管吐出口９溢流堰１０固液分離室１１上澄み液１２循環ポンプ１３ろ過機１４凝集濃縮汚泥１５汚濁液供給ポンプ１６注入液１７混合管１８分散室１９注入管２０衝突混合部２１流動層部２２移動層部２３傾斜板２４フロック形成槽排出口２５フロック形成槽側壁２６フロック形成槽底２７拡大管２８フロック含有液２９排出口３０分配室３１増量管３２増量管吐出口３３増量液供給管３４増量管汚濁液３５注入液供給ポンプ３６注入液撹拌槽３７増量管環状部３８増量管単管部３９混合管環状部４０混合管単管部４１混合液４２衝突混合板４３固定バンド４４混合羽根４５ノズル４５−１第１ノズル４５−２第２ノズル４５−３第３ノズル４６流出口

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【手続補正書】

【提出日】平成８年５月２１日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１４

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１４】増量管内にノズル４５と衝突板４７を交互に
配列して静力学的ミキサーとした説明図の一例である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微細粒子を含む汚濁液より微細粒子の巨大
フロックと清澄な液とに分離するための凝集濃縮装置で
あってａ）該汚濁液を貯留し分散させる分散室１８と該汚濁液
を分配させる分配室３０および該汚濁液より微細粒子を
分離する固液分離室１０とからなり、ｂ）該固液分離室１０内には、上方に開口したフロック
形成槽７が設けられており、ｃ）そして該固液分離室１０底部にはフロック形成槽７
の溢流堰９より溢流落下した巨大フロックを取り出す取
り出し口を有し、ｄ）該分配室３０と該フロック形成槽７との間には、一
端が該分配室内に開口して汚濁液を導入する開口部と他
端が該フロック形成槽７内に開口している増量管吐出口
３２を有する増量管３１と、ｅ）一端が該分散室１８内に開口して汚濁液を導入する
開口部を有し、他端が該増量管３１内に開口している混
合管吐出口８を有する混合管１７と、ｆ）さらに該混合管内に注入液１６を注入する注入管１
９を注入液の吐出口が混合管を流れる汚濁液の下流方向
に向けて開口した構造を有することを特徴とする微細粒
子を含む汚濁液より微細粒子の巨大フロックと清澄な液
とに分離する凝集濃縮装置。
【請求項２】微細粒子を含む汚濁液より微細粒子の巨大
フロックと清澄な液とに分離するための凝集濃縮装置で
あって、ａ）該汚濁液を貯留し分散させる分散室１８と該汚濁液
を分配させる分配室３０および該汚濁液より微細粒子を
分離する固液分離室１０とからなり、ｂ）該固液分離室１０内には、上方に開口したフロック
形成槽７が設けられており、ｃ）そして該固液分離室１０の底部にはフロック形成槽
７の溢流堰９より溢流落下した巨大フロックを取り出す
取り出し口を有し、ｄ）該分配室３０と該フロック形成槽７との間には、一
端が該分配室内に開口して汚濁液を導入する開口部と他
端が該フロック形成槽７内に開口して汚濁液をフロック
形成槽７に導入するようにした増量管吐出口３２を有す
る増量管３１と、ｅ）一端が該分散室１８に汚濁液を導入する開口部を有
し、他端が該フロック形成槽７内に開口した混合管吐出
口８を有する混合管１７とｆ）さらに該混合管内に注入液を注入する注入管１９を
注入液の吐出口が該混合管を流れる汚濁液の下流方向に
向けて開口した構造を有することを特徴とする微細粒子
を含む汚濁液より微細粒子の巨大フロックと清澄な液と
に分離する凝集濃縮装置。
【請求項３】フロック形成槽の形状は、槽底から上に向
かってその断面積が拡大し、該槽の最上部において開口
しており、その開口縁は水平の溢流堰９となり、槽内で
生成した巨大フロックを溢流させ、固液分離室１０の室
底に堆積させるようにした請求項１または２に記載の凝
集濃縮装置。
【請求項４】請求項１に記載の凝集濃縮装置を用いて微
細粒子を含む汚濁液より微細粒子の巨大フロックと清澄
な液とに分離するに当たりイ）該装置の注入管１９から吐出される注入液と混合管
１７内を流れる汚濁液とを層流接触させることによって
汚濁液中の微細粒子をフロックに形成させ、ロ）該装置の混合管１７の吐出口８より吐出されるフロ
ック含有液を増量管３１内で増量管内を流れる汚濁液と
衝突させてフロック群を形成させ、ハ）次いで増量管吐出口３２からフロック形成槽７内に
吐出されるフロック群を凝集させて巨大フロックを形成
させることを特徴とする微細粒子を含む汚濁液より微細
粒子の巨大フロックと清澄な液とに分離する凝集濃縮方
法。
【請求項５】請求項２に記載の凝集濃縮装置を用いて微
細粒子を含む汚濁液より微細粒子の巨大フロックと清澄
な液とに分離するにあたり、イ）該装置の注入管１９から吐出される注入液と混合管
１７内を流れる汚濁液とを層流接触させることによって
汚濁液中の微細粒子をフロックに形成させ、ロ）該装置の混合管１７の吐出口８より吐出されるフロ
ック含有液と増量管３１の吐出口３２より吐出する汚濁
液とをフロック形成槽７内で衝突させてフロック群を形
成させ、ハ）次いで該フロック群をフロック形成槽内で凝集させ
て巨大フロックを形成させることを特徴とする微細粒子
を含む汚濁液より微細粒子の巨大フロックと清澄な液と
に分離する凝集濃縮方法。
【請求項６】注入液として注入水に微細粒子を添加して
調整した注入液を用いることを特徴とする請求項４また
は５に記載の凝集濃縮方法。
【請求項７】注入水に添加する微細粒子として固液分離
室の室底に集積した巨大フロックの凝集濃縮汚泥および
／またはこの汚泥を濾過した濾滓および／またはこの汚
泥を洗浄濾過した濾滓を用いることを特徴とする請求項
４，５または６に記載の凝集濃縮方法。
【請求項８】注入水に添加する微細粒子が汚濁液の微細
粒子と同質または異質の場合、汚濁液の電解質濃度と注
入液の電解質濃度との差がすくなくとも１ｐｐｍ以上あ
ることを特徴とする請求項４ないし７に記載の凝集濃縮
方法。
【請求項９】フロック含有液と増量管汚濁液との電解質
濃度差を１ｐｐｍ以上とし、フロック含有液中の汚濁濃
度を１０^２〜６×１０^５ｐｐｍに高めて、増量管汚濁液
に供給することを特徴とする請求項４ないし８に記載の
凝集濃縮方法。
【請求項１０】汚濁液に微細粒子を添加して調整した混
合液を用いることを特徴とする請求項４ないし９に記載
の凝集濃縮方法。
【請求項１１】汚濁液に添加する微細粒子として固液分
離室の室底に集積した巨大フロックの凝集濃縮汚泥およ
び／またはこの汚泥を濾過した濾滓および／またはこの
汚泥を濾過した濾滓を用いることを特徴とする請求項４
ないし１０に記載の凝集濃縮方法。
【請求項１２】微細粒子を含む汚濁液より微細粒子の巨
大フロックと清澄な液とに分離するための凝集濃縮装置
であってａ）増量管単管部の断面積と増量管環状部の増量管直径
から算出する増量管断面積との比を開口比と呼称し、開
口比が８５％以下に増量管単管部の直径を望ましくは縮
小し、ｂ）混合管吐出口の直前に増量管環状部から増量管単管
部にロート状に開口する堰を増量管単管部入り口に設
け、ｃ）増量管単管部の堰の直後にミキサーを設け、ミキサ
ーの下流に堰を設け、ｄ）ミキサーと堰を１組みとして１〜数組を配列し、ｅ）増量管吐出口に堰を設け、ｆ）混合管吐出口から細くした増量管出口まで１〜５０
ｃｍの圧力損失になる堰・ミキサーを配列した衝突シス
テム設けることを特徴とする微細粒子を含む汚濁液より
微細粒子の巨大フロックと清澄な液とに分離する凝集濃
縮装置である。
【請求項１３】請求項１請求項１２に記載の凝集装置
を用いて微細粒子を含む汚濁液より微細粒子の巨大フロ
ックと清澄な液とに分離するに当たりイ）混合管吐出口直後に堰を設け、増量管環状部から増
量管単管部に流入する増量管汚濁液と混合菅吐出口から
吐出するフロック含有液とを衝突混合させ、ロ）細くした増量管単管部に配列する堰とミキサーとの
１〜数組みでフロック含有液の小フロックと増量管汚濁
液の微細粒子とが衝突・凝集・混合を繰り返し、ハ）増量管吐出口の堰で上流の混合汚泥を濃縮し、ニ）濃縮した小フロックと微細粒子とをミキサーで衝突
・濃縮・混合して、小フロック群を形成させ、ホ）次いで、フロック形成槽内の巨大フロックの静圧を
うけて増量管内の密度を高めて、増量管内の少し成長し
た小フロック群を中フロックに凝集させることを特徴と
する微細粒子を含む汚濁液より微細粒子の巨大フロック
と清澄な液とに分離する凝集濃縮方法。