JPH1119660A - 排水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排水処理装置の三次処理装置として用いられ
る凝集沈澱装置の構造および攪拌手段に関し、装置構造
を簡単にし、保守管理や運転費用を低減し、凝集沈澱装
置を地下埋設可能にする。 【解決手段】 容器１内に隔壁５で区画された急速撹拌
槽６と緩速撹拌槽７とを備えている。急速撹拌槽６は処
理水の流入口１１を備え、緩速撹拌槽７は沈澱槽への流
出口１７を備えている。急速撹拌槽６には、隔壁５の下
辺に沿って散気管１５が配置されている。この散気管か
ら隔壁５に沿って上昇する散気により急速撹拌槽６内に
旋回流が生成されるので、この旋回流を助長する方向に
流入口１１を開口させる。容器１が横置円筒形で、隔壁
５はこの容器の直径方向に設けられ、この隔壁の下部に
急速撹拌槽６と緩速撹拌槽７とを連通する連通孔８が設
けられ、緩速撹拌槽７の底部に緩速散気管１６が設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、凝集沈澱装置を
備えた排水処理装置、特に凝集沈澱装置の撹拌槽におけ
る処理水の撹拌手段及びそれらの配置に特徴がある排水
処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】排水処理装置には、処理対象となる排水
の種類や要求される放流水の水質等に応じた種々の装置
があり、通常は複数の装置を併用して処理を行ってい
る。一般住宅用の小規模の排水処理装置では、沈澱処理
及び嫌気処理を行う一次処理装置と、曝気槽で有機物を
分解する二次処理装置とを備えており、処理済み水を沈
澱槽と消毒槽を通して放流している。共同住宅などに用
いる大規模な浄化槽では、放流水の水質基準がより厳し
くなっているため、曝気処理された処理水に三次処理と
呼ばれる凝集沈澱処理を行って放流している。

【０００３】凝集沈澱処理は通常、急速撹拌槽と緩速撹
拌槽と沈澱槽とを用いて行われる。急速撹拌槽は凝集剤
供給手段と撹拌手段とを備えており、槽内の処理水に凝
集剤としてミョウバンなどのアルミニウム塩類や鉄塩類
を添加して撹拌することにより、懸濁物を凝集してフロ
ックを形成させる。緩速撹拌槽では、処理水を緩やかに
撹拌しながら急速撹拌槽で形成したフロックを凝集して
大きなフロックとし、沈降しやすいようにする。緩速撹
拌槽の処理水は、バッフル管を通して沈澱槽へ送られ、
ここでフロックを沈澱させた後、上澄液を放流する。こ
のような処理により、放流水の水質は水道水に近い水質
にまで高めることができる。

【０００４】急速撹拌槽においては、供給される凝集剤
と処理水とを速やかに均一に混合しかつ懸濁物を互いに
衝突させて速やかにフロックが形成されるようにするた
め、強い撹拌が必要である。そこで撹拌手段として、従
来は図４に示すように、撹拌軸５１に取り付けた撹拌羽
根５２を電動機５３で回転させるという機械的撹拌手段
が採用されていた。なお図４中、６は急速撹拌槽、７は
緩速撹拌槽、５は急速撹拌槽６と緩速撹拌槽７とを区画
している隔壁、１１は二次処理された処理水の流入口、
１２は凝集剤供給口、１３はｐＨ調整剤供給口、５４は
バッフル管である。

【０００５】流入口１１から急速撹拌槽６に流入した処
理水は、凝集剤が付与されて撹拌羽根５２で撹拌され、
懸濁物が小さなフロックを形成した状態で、隔壁５の下
部に設けられている連通孔８から緩速撹拌槽７へと流入
する。緩速撹拌槽７の側壁には、槽内の流れを抑制する
ための邪魔板５５が設けられている。急速撹拌槽６から
流入する処理水によって、緩速撹拌槽７には緩やかな水
流が生じており、この緩い水流の中でフロック相互がぶ
つかり合って凝集し、大きなフロックに成長する。バッ
フル管５４の流出口１７は、緩速撹拌槽の水面下に開口
しており、処理水を緩い水流に乗って浮遊しているフロ
ックとともに沈澱槽に送る。沈澱槽は急速撹拌槽や緩速
撹拌槽に比べて容積が大きく、処理水が沈澱槽に留まっ
ている間に、フロックを沈降させて除去し、上澄液を放
流する。

【０００６】なお処理水のｐＨが偏っているときは、ｐ
Ｈ調整剤供給口からｐＨ調整剤を供給して中和する。バ
ッフル管５４の流出口１７が水面下で開口しているの
は、処理水の上層に浮遊した油分などが沈澱槽に流入し
ないようにするためである。これらの浮遊物は、時間の
経過と共にフロックに捕捉され、バッフル管を経て沈澱
槽に流れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】急速撹拌槽の撹拌手段
として機械撹拌装置が用いられているのは、処理水と供
給薬剤とをなるべく速く均一に混合する必要があるから
であり、その目的を達するために、撹拌羽根を多数設け
て回転速度を上げるということが一般に行われている。
現在の急速撹拌槽では、どのような使用状況においても
充分な撹拌混合が行われることが要求されており、その
ためには機械撹拌装置を用いざるを得ないと考えられて
いる。

【０００８】しかし機械撹拌装置は、モータやその制御
装置、配電盤などの付帯設備を必要とし、保守点検や損
傷部品の交換等の必要も生ずるため、地下に設置するこ
とは困難である。一般に一次及び二次処理装置は地下に
埋設することが可能であり、また三次処理用の沈澱槽も
地下に埋設することが可能である。ところが撹拌槽を地
上に設置すると、地上と地下との落差のために流入水が
沈澱槽の水を撹拌して沈澱処理を妨げる。そのため撹拌
槽を地上に設けると、その後段の沈澱槽も地上に設けざ
るを得なくなり、沈澱槽が大容量であるため広い面積を
必要として、土地の有効利用の妨げとなる。

【０００９】さらに機械撹拌装置は、部品点数が多く、
電気設備も必要とし、構造が複雑であるため、高価であ
る。構造が複雑である結果、機器の設置や保守管理にも
費用がかかる。さらに回転羽根を駆動するための動力も
大きく、処理水量の増加とともにランニングコストも増
大する。

【００１０】この発明は、排水処理装置の三次処理装置
として用いられる凝集沈澱装置の構造を簡単にして装置
を安価にするとともに、保守管理や運転に要する費用を
低減すること、及び凝集沈澱装置を地下に埋設すること
を可能にして地上の有効活用を図ることができるように
することを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の排水処理装置
は、容器１内に隔壁５で区画された急速撹拌槽６と緩速
撹拌槽７とを備えている。急速撹拌槽６は処理水の流入
口１１と凝集剤供給手段１２とを備えている。緩速撹拌
槽７は沈澱槽への流出口１７を備えている。急速撹拌槽
６には、隔壁５の下辺に沿って散気管１５が配置されて
いる。この散気管から隔壁５に沿って上昇する散気によ
り急速撹拌槽６内に旋回流が生成されるので、この旋回
流を助長する方向に流入口１１を開口させる。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１記載の凝集装
置において、容器１が横置円筒形で、隔壁５はこの容器
の筒軸と平行な方向に設けられ、この隔壁の下部に急速
撹拌槽６と緩速撹拌槽７とを連通する連通孔８が設けら
れ、緩速撹拌槽７の底部に緩速撹拌槽内に緩い水流を生
じさせるための緩速散気管１６が設けられていることを
特徴とするものである。

【００１３】

【作用】散気管から処理水中に流出する散気によって処
理水を撹拌する散気撹拌装置は、従来から公知である。
急速撹拌槽においては強い撹拌力を必要とすることか
ら、従来の機械撹拌装置に代えて散気撹拌装置を用い、
散気風量を上げることによって機械撹拌装置と同等な撹
拌効果を得ることが考えられる。しかし本願発明者が行
った試験によれば、単に散気風量を増加しただけでは、
機械撹拌装置と同等な撹拌効果を得ることは不可能であ
った。その原因について実験を行った結果から、通常の
散気構造では良好な局部混合効果が得られるが、区域間
混合効果が不充分であることが分かった。すなわち槽全
体として見たとき、薬剤がほぼ均一に混合されている複
数の区域が存在し、複数の区域相互を比較したときの均
一性が不充分であるという状態となり、この状態は散気
風量を増加しただけでは解決することができなかった。

【００１４】そこで微細な気泡を作り出せる散気管を急
速撹拌槽の鉛直側面の底部に沿って取り付け、槽内の水
流を旋回させるようにして実験を行ったところ、機械撹
拌装置による場合と同等以上の撹拌効果を得ることがで
きた。さらに処理水の流入口と流出口とを遠く離して設
置し、流入水の流れ方向をなるべく旋回水流の方向と一
致するように開口させることが有効であった。このよう
な知見に基づき本願発明がなされたのである。

【００１５】横置円筒状の容器１は、大容量の容器を地
下に埋設する場合の構造として好適である。横置円筒容
器１の筒軸と平行に隔壁５を設けた場合、隔壁５に沿う
大きな散気距離（鉛直方向の距離）が形成され、急速撹
拌槽に強い旋回流を効果的に生成できる。また生成した
旋回流は半円状の容器内壁に沿って流れるため、抵抗が
小さい。そして処理水の流入口１１を槽の上方に隔壁５
から離して設け、隔壁５の下部に緩速撹拌槽への連通孔
８を設けてやれば、流入口と流出口とが遠く離れ、かつ
流入水が旋回流を助長する方向となるため、ほぼ理想的
な急速撹拌槽を形成できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１ないし図３は、本発明の実施
例を示したものである。本実施例の排水処理装置は、２
つの横置円筒形の容器１からなる。二次処理までを第１
処理槽２で、三次処理以降を第２処理槽３で行う。

【００１７】凝集槽４は第２処理槽３内にあり、筒軸と
平行の隔壁５によって急速撹拌槽６と緩速撹拌槽７とに
分かれている。隔壁５の下方には急速撹拌槽６と緩速撹
拌槽７とを連通する連通孔８が開口している。急速撹拌
槽６の側壁９の上方には処理水の流入口１１があり、そ
の近くには側壁９側から隔壁５側に向かって凝集剤供給
口１２、ｐＨ調節剤供給口１３及びｐＨセンサ１４があ
る。急速撹拌槽６には隔壁５の下辺に沿って急速散気管
１５が設置され、緩速撹拌槽７には隔壁５の下方から２
本の緩速散気管１６が隔壁５に対して直角方向に突出す
るように設置されている。緩速撹拌槽７の側壁１０上方
には、バッフル構造の流出口１７を備えている。

【００１８】急速撹拌槽６においては、隔壁５の下辺に
沿って急速散気管１５が設けられているため、隔壁５に
沿って散気空気が上昇する。この散気空気の作用によ
り、急速撹拌槽６内の処理水は隔壁５付近では上昇流
で、側壁９付近では下降流となって旋回するようにな
る。この処理水の旋回は、処理槽内壁が半円形であるた
めに、抵抗が小さく、急速撹拌槽６内全体に亘って起こ
る。また、急速散気管１５が急速撹拌槽６の一番深い場
所に設置されるので、大きな散気距離を取ることがで
き、より強い旋回流を起こすことが可能になる。さら
に、処理水の流入口１１が側壁９上方にあるため、処理
水の移入により、側壁９側に生じている下降流が強めら
れ、ひいては槽内での処理水の旋回速度も高められる。
この処理水の旋回により、急速撹拌槽６内での区域間の
混合効果が高くなる。

【００１９】二次処理水は流入口１１より急速撹拌槽６
に流入し、急速撹拌槽６内に生じている旋回流により、
凝集剤供給口１２から投与された凝集剤と十分に混合さ
れる。急速撹拌槽６には、ｐＨ調節剤供給口１３とｐＨ
センサ１４が設けられ、処理水のｐＨ値は、必要に応じ
て処理や放水に適した範囲に制御される。凝集剤供給口
１２とｐＨ調節剤供給口１３は、流入口１１の近くに設
置して、薬剤を下降流中に供給し、速やかに処理水と混
合する。

【００２０】連通孔８から緩速撹拌槽７内に流入した処
理水は、緩速散気管１６から緩やかに放出される散気空
気により穏やかに撹拌される。この時、凝集剤により凝
集して形成されたフロック粒子同士が衝突を繰り返し、
比較的大きな粒子に成長する。

【００２１】従来、凝集剤と処理水との間の化学反応に
より発生する炭酸ガスの細かい気泡がフロック粒子表面
に付着し、次段の沈殿処理において生成したフロック粒
子が沈殿しにくくなるため、薬剤などの適当な除去手段
でこの気泡を除いていた。本発明の撹拌方法によれば、
緩速散気管１６から放出された散気空気の衝突により、
フロック粒子表面の微細気泡は除去されて、次段の沈殿
処理の障害とはならない。

【００２２】成長したフロックと処理水は、流出口１７
から排出される。この流出口１７はバッフル構造であ
り、その流出口が水面下に設置されるので、水面近くの
油分などの表層物を次段の沈殿槽へと排出しないように
する。

【００２３】急速撹拌槽では、凝集剤と良く混合するこ
とにより、処理水中に沢山の細かいフロックが形成され
る。これらの細かいフロックを互いに衝突させ、粒径を
大きく成長させることが緩速撹拌槽７の役目である。緩
速撹拌槽の撹拌が激しすぎると、折角成長したフロック
を潰してしまう結果となるので、撹拌強度を適切に選択
することが大切である。

【００２４】機械撹拌槽を設計するのに用いる排出係数
Ｍの計算と類似的に、散気撹拌の排出係数Ｍは式１で計
算される。 ・式１ Ｍ＝Ｄ／Ｆ Ｍ 排出係数 ［−］ Ｄ 単位時間あたりの気泡全体の上昇によってどかされ
た水の容積 ［ｍ³ ／ｓ］ Ｆ 単位時間あたりの処理水の流量 ［ｍ³ ／ｓ］

【００２５】なお、単位時間あたりの気泡全体の上昇に
よってどかされた水の容積Ｄを求めるには、式２を用い
る。 ・式２ Ｄ＝３Ｖ・ｈ／２ｄB Ｖ 単位時間あたりの散気風量 ［ｍ³ ／ｓ］ ｄB 気泡の平均直径 ［ｍ］ ｈ 水深 ［ｍ］

【００２６】フロックを成長させるための緩速撹拌槽の
Ｍの値は、３０〜４０が最適である。Ｍの値は、気泡の
平均直径とも関係し、一般に、気泡の直径が大きくなる
と気泡の上昇速度が大きくなり、気泡の上昇速度が７５
ｃｍ／ｓを超えるとフロックが破壊される。

【００２７】気泡の上昇速度ｖt を求めるには、式３及
び式４を用いる。２つの式のどちらを使うかは、条件１
及び条件２を用いて選択する。すなわち条件１を満たす
場合は式３を、条件２を満たす場合は式４を用いる。 ・条件１ ５００≦ｄB ・ｖ／ν≦１０⁵ 式３ ｖt ＝（３ｇ・ｄB ）^1/2 ・条件２ ２≦ｄB ・ｖ／ν≦５００ 式４ ｖt ＝｛（４ｇ² ）／（２２５ν）｝^1/3 ・ｄ
B ｖt 気泡の上昇速度 ［ｍ／ｓ］ ｇ 重力加速度 ［ｍ／ｓ² ］ ν 処理水の動力粘度 ［ｍ² ／ｓ］

【００２８】気泡の平均直径が１ｃｍ以下であれば、気
泡の上昇速度は７５ｃｍ／ｓを超えず、フロックは破壊
されない。この気泡の平均直径の条件、及び上記のＭ値
の条件を満たすように、散気管の材質、構造及び配置を
選ぶ。

【００２９】図３に基づき、第１処理槽２及び本発明の
凝集槽が配置された第２処理槽３について説明する。

【００３０】第１処理層２全体は円筒形であり、その筒
軸方向に区画され、嫌気ろ床槽３５、接触ばっ気槽３
６、３７が２つ、一次沈殿槽３８を備えている。第１処
理槽に流入する排水は、嫌気ろ床槽３５に入り嫌気処理
された後、接触ばっ気槽３６、３７で好気処理されて、
有機物が分解される。さらに、一次沈殿槽３８で分解し
きれない汚泥を沈殿させ、第２処理槽へと送られる。

【００３１】第２処理槽３全体は円筒形であり、その筒
軸方向に区画され、中間貯水槽３１、凝集槽４、二次沈
殿槽３２，３３が２つ、消毒槽３４を備えている。二次
処理を終えた処理水は、第２処理槽３に流入し、中間貯
水槽３１に一旦貯められる。次に、処理水は凝集槽４に
移動しフロックが形成される。次に処理水は、二次沈殿
槽３２に移動しフロックが除かれる。さらに、処理水
は、二番目の二次沈殿槽３３を通りフロックを再度除去
した後、消毒槽３４で消毒処理された後、放水される。

【００３２】

【発明の効果】本発明の散気拡散方式の凝集装置によれ
ば、機械撹拌方式の凝集装置に比べて同等若しくは同等
以上の撹拌効果を得ることができる。この他、以下に示
す利点を有する。

【００３３】・撹拌手段の周辺装置が不要になるので、
装置全体の地中設置が可能になり、土地を有効に利用で
きる。 ・散気管などの部品のコストが低く、構造が簡易で製造
の手間がかからず製造コストが低くなるため、低価格で
提供できる。 ・フロックに付着した微細気泡は、散気された空気が衝
突することで除去されるので、特別な脱気手段は必要な
い。 ・保守及び運転コストが低い。

【図面の簡単な説明】

【図１】凝集槽の側面断面図

【図２】図１の要部の断面図

【図３】第１処理槽及び第２処理槽の略図

【図４】従来の凝集槽の側面断面図

【符号の説明】

１ 容器 ５ 隔壁 ６ 急速撹拌槽 ７ 緩速撹拌槽 ８ 連通孔 11 流入口 12 凝集剤供給口 15 急速散気管 16 緩速散気管 17 流出口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器(1) 内に隔壁(5) で区画された急速
   撹拌槽(6) と緩速撹拌槽(7) とを備え、急速撹拌槽(6)
   は処理水の流入口(11)と凝集剤供給手段(12)とを備え、
   緩速撹拌槽(7) は沈澱槽への流出口(17)を備えている排
   水処理装置において、急速撹拌槽(6) には隔壁(5) の下
   辺に沿って散気管(15)が配置され、この散気管から隔壁
   (5) に沿って上昇する散気により生成される急速撹拌槽
   (6) 内の旋回流を助長する方向に前記流入口(11)が開口
   していることを特徴とする、排水処理装置。
2. 【請求項２】 容器(1) が横置円筒形で、隔壁(5) はこ
   の容器の筒軸と平行な方向に設けられ、この隔壁の下部
   に急速撹拌槽(6) と緩速撹拌槽(7) とを連通する連通孔
   (8) が設けられ、緩速撹拌槽(7) の底部に緩速撹拌槽内
   に緩い水流を生じさせるための緩速散気管(16)が設けら
   れていることを特徴とする、請求項１記載の排水処理装
   置。