凝集処理装置及び凝集処理方法
【課題】凝集槽に導入された被処理水の旋回流により被処理水が撹拌される凝集処理装置であって、凝集槽に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ撹拌強度を変更できる凝集処理装置を提供する。
【解決手段】被処理水が導入される円筒形状の凝集槽、旋回流が発生するように被処理水を接線方向に凝集槽に導入する被処理水導入口、及び、被処理水を接線方向に排出する被処理水排出口を有する凝集処理装置本体２０と、被処理水導入口の上流に設けられ、開度が可変な第１のバルブ３４と、第１のバルブ３４の開度の変化による第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量変化とは独立して第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を調整できる第１のバルブ流量調整手段とを具備する凝集処理装置１とする。
【解決手段】被処理水が導入される円筒形状の凝集槽、旋回流が発生するように被処理水を接線方向に凝集槽に導入する被処理水導入口、及び、被処理水を接線方向に排出する被処理水排出口を有する凝集処理装置本体２０と、被処理水導入口の上流に設けられ、開度が可変な第１のバルブ３４と、第１のバルブ３４の開度の変化による第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量変化とは独立して第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を調整できる第１のバルブ流量調整手段とを具備する凝集処理装置１とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水などを凝集処理する凝集処理装置及び凝集処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水などの被処理水を処理して清澄な処理水を得る方法として、例えば被処理水に無機凝集剤及びアニオン性等の高分子凝集剤等を添加して撹拌し被処理水に含まれる懸濁物質（濁質）、コロイド成分等を凝結や凝集等してフロック（凝集物）を形成する凝集処理がある。凝集処理を行う凝集処理装置として、被処理水を撹拌するための撹拌機を具備する凝集槽を有するものの他に、旋回流が発生するように被処理水を接線方向導入することにより撹拌機を用いずに旋回流により被処理水を撹拌できる凝集槽を有するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
凝集処理において粗大で強固なフロックを形成するために、被処理水の水質の変動に合わせて凝集槽での撹拌強度を変更する必要がある場合、旋回流により被処理水を撹拌する特許文献１の凝集槽においては、凝集槽の被処理水導入口の上流にバルブを設けこのバルブの開度を変化させることにより、発生する旋回流の流速を変化させて撹拌強度を変更する方法が考えられる。
【０００４】
しかしながら、バルブの開度を変化させると、凝集槽に導入される被処理水の流量が変化してしまう、ひいては、被処理水を凝集槽で処理する量（処理量）が変わってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６０３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑み、凝集槽に導入された被処理水の旋回流により被処理水が撹拌される凝集処理装置であって、凝集槽に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ撹拌強度を変更できる凝集処理装置及びそれを用いた凝集処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の凝集処理装置は、被処理水が導入される円筒形状の凝集槽、旋回流が発生するように被処理水を接線方向に前記凝集槽に導入する被処理水導入口、及び、被処理水を接線方向に排出する被処理水排出口を有する凝集処理装置本体と、前記被処理水導入口の上流に設けられ、開度が可変な第１のバルブと、前記第１のバルブの開度の変化による前記第１のバルブを通過する被処理水の流量変化とは独立して前記第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整できる第１のバルブ流量調整手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
前記第１のバルブの開度及び前記第１のバルブ流量調整手段を制御することにより前記被処理水導入口に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ流速を変化させる制御手段を具備することが好ましい。
【０００９】
前記第１のバルブ流量調整手段が、前記第１のバルブよりも上流に設けられて上流からの被処理水を分岐して一部を前記第１のバルブへ送る分岐構造と、該分岐構造で前記第１のバルブへ分岐される被処理水の水量を調整する開度可変な第２のバルブとを有するものであってもよい。
【００１０】
そして、前記分岐構造は、前記第１のバルブとは別に分岐した被処理水が上流側に戻る循環路を具備することが好ましい。
【００１１】
また、前記第１のバルブ流量調整手段が、前記第１のバルブの上流に設けられ被処理水を送液する変速機付きポンプであってもよい。
【００１２】
本発明の凝集処理方法は、被処理水が導入される円筒形状の凝集槽、旋回流が発生するように被処理水を接線方向に前記凝集槽に導入する被処理水導入口、及び、被処理水を接線方向に排出する被処理水排出口を有する凝集処理装置本体を用い、前記被処理水導入口の上流に設けられた開度可変な第１のバルブの開度を変化させると共に、前記第１のバルブの開度の変化による前記第１のバルブを通過する被処理水の流量変化とは独立して前記第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整できる第１のバルブ流量調整手段を調整することにより、前記被処理水導入口に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ流速を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、凝集槽に導入された被処理水の旋回流により被処理水が撹拌される凝集処理装置において、凝集槽の上流に設けられ開度が可変な第１のバルブと、第１のバルブの開度の変化による第１のバルブを通過する被処理水の流量変化とは独立して第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整できる第１のバルブ流量調整手段とを設けることにより、凝集槽に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ撹拌強度を変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】凝集処理装置の構成例を示す模式図である。
【図２】凝集処理装置本体の構成を示す上面図及び側面図である。
【図３】凝集処理装置の他の構成例を示す模式図である。
【図４】凝集処理装置の他の構成例を示す模式図である。
【図５】比較例１の凝集処理装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の凝集処理装置は、凝集剤等を添加した被処理水を旋回流によって撹拌することにより、被処理水に含まれる懸濁物質（濁質）、コロイド成分等を凝結や凝集等してフロック（凝集物）を形成する凝集処理を行う装置である。
【００１６】
本発明の凝集処理装置で処理する被処理水に限定はなく、例えばフミン酸・フルボ酸系有機物、藻類等が生産する糖などの生物代謝物、又は、界面活性剤等の合成化学物質などを含む水、具体的には、工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水（特に、工場からの廃水を生物処理した生物処理水）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、フミン質とは、植物などが微生物に分解されることにより生じる腐食物質をいい、フミン酸等を含むものであり、フミン質を含有する水は、フミン質および／またはフミン質に由来する溶解性ＣＯＤ成分、懸濁物質や色度成分を有する。また、これら工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水等に凝集剤を添加し、撹拌機を用いて例えば比較的急速に撹拌して、あらかじめ、ある程度フロックを形成した水を、被処理水としてもよい。
【００１７】
また、凝集剤に限定はなく、被処理水中に含まれる懸濁物質（濁質）、コロイド成分等を凝結や凝集等してフロックを形成することができればよく、例えば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等のアルミニウム塩や鉄塩などの無機凝集剤、高分子凝集剤、ＭＴアクアポリマー製カチオンポリマーゲルであるアコジェルＣ等の水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子等が挙げられ、これらを単独及び併用して用いることができる。
【００１８】
本発明の凝集処理装置の一例である図１〜図３を用いて、本発明の凝集処理装置について詳細に説明する。なお、図１は凝集処理装置の構成例を示す模式図、図２は凝集処理装置が有する凝集処理装置本体の上面図（図２（ａ））及び側面図（図２（ｂ））、図３は凝集処理装置の他の構成例を示す模式図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の凝集処理装置１は、被処理水（原水）が貯留される原水槽１０と、原水槽１０と配管３１で接続され原水槽１０に貯留された被処理水が送液される凝集処理装置本体２０とを有する。また、原水槽１０と凝集処理装置本体２０との間の配管３１には、上流側から順に、被処理水を送液するポンプ３２、第１のバルブを通過する被処理水の流量を測定する流量計３３、及び、開度が可変な第１のバルブ３４が設けられている。このポンプ３２は、配管３１を経由して凝集処理装置本体２０へ被処理水を十分な流量送液する能力以上の能力を有するものであり、配管３１を経由して凝集処理装置本体２０へ被処理水を送液し且つ配管３５を経由して原水槽１０へ被処理水を送液することができるものである。なお、流量とは、被処理水が通過する面積に流速を乗じることで算出される値である。そして、ポンプ３２と流量計３３との間に分岐部（分岐構造）３６を有し、配管３１から分岐して原水槽１０に接続され被処理水の一部を原水槽１０に戻すための配管（循環路）３５が設けられている。配管３５には、分岐部３６と原水槽１０との間に、開度が可変の第２のバルブ３７が設けられており、この配管３５と第２のバルブ３７とで、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を調整する第１のバルブ流量調整手段を構成する。本実施形態においては、第１のバルブ３４及び第２のバルブ３７は、開度を調整し易いダイアフラムバルブである。また、第１のバルブ３４や第２のバルブ３７の開度を調整する制御手段３８が設けられている。そして、第１のバルブ３４の上流側には、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤導入手段３９が設けられている。
【００２０】
また、凝集処理装置本体２０は、図２に示すように、被処理水が導入される円筒形状の凝集槽２１と、矢印で示すような旋回流が発生するように被処理水を凝集槽２１の下部から接線方向に凝集槽２１に導入する被処理水導入口２２と、被処理水を凝集槽２１の上部から接線方向に排出する被処理水排出口２３とを有する。そして、図２においては、第１のバルブ３４は、被処理水導入口２２の近傍に設けられている。また、図２においては、凝集槽２１は、内部が中空の円筒の上面及び底面が蓋で覆われている形状であり、導入された被処理水が大気に開放されない状態に保たれるものである。大気に開放されない状態とは、ポンプの送圧（被処理水を送液するための圧力）を維持できる状態、すなわち、送圧がほとんど大気に逃げない密閉型であることを意味する。勿論、凝集槽２１は密閉型でなくてもよい。
【００２１】
なお、凝集槽２１における被処理水の流量や滞留時間、Ｇ値も特に限定はないが、例えば、被処理水の流量：０．１〜２００［ｍ３／時間］、滞留時間：０．１〜１０分好ましくは２〜５分、凝集槽平均Ｇ値：２０〜２００［１／ｓ］とすればよい。
【００２２】
このような凝集処理装置１では、被処理水は送圧を一定にしたポンプ３２によって送液され、原水槽１０に貯留された被処理水（原水）が通水する配管３１に、凝集剤が凝集剤導入手段３９により導入され、被処理水に凝集剤が添加される。そして、凝集剤が添加された被処理水は、凝集処理装置本体２０の凝集槽２１の下部に接線方向に設けられた被処理水導入口２２から、凝集槽２１の下部へ導入される。このように、凝集槽２１に接線方向に設けられた被処理水導入口２２から被処理水を導入すると、図２（ａ）の矢印で示すような旋回流が発生する。この旋回流により、被処理水と凝集剤が混合される。これにより、被処理水中に含まれる濁質等と凝集剤とでフロックが形成され、比較的緩やかに撹拌されて粗大化する。そして、上昇しながら被処理水排出口２３まで達し、該被処理水排出口２３から排出される。ここで、本実施形態においては、凝集槽２１は内部に仕切り板、内管や撹拌機など、他の部材が設けられていないものであるので、この被処理水の旋回流を阻害するものがない。したがって、フロックが部材に衝突等して微細化することを防ぐことができ、良好にフロックを形成、粗大化することができる。そして、凝集槽２１は内部に何も部材が設けられていないため、勿論、メンテナンスも容易であり、また、製作コストや運転コストを抑制することができる。なお、図２においては、被処理水を凝集槽２１の下部から接線方向に凝集槽２１に導入する被処理水導入口２２と、被処理水を凝集槽２１の上部から接線方向に排出する被処理水排出口２３とを設け、上向流によって撹拌する形態を示したが、被処理水を凝集槽２１の上部から接線方向に凝集槽２１に導入する被処理水導入口と、被処理水を凝集槽２１の下部から接線方向に排出する被処理水排出口とを設け、下向流によって撹拌するものでもよい。但し、下向流での通水ではショートパスしてしまうので凝集効率が悪くなるため、図２のように上向流とすることにより水面を凝集槽２１全体で均一に上昇させて攪拌を安定化し、効率よくフロックの形成、粗大化を行なうことができるようにすることが好ましい。また、図２においては、凝集槽２１は上面及び底面が蓋で覆われている円筒形状であるため、導入された被処理水は大気に開放されない状態であり、ポンプ３２の送圧は、被処理水排出口２３から排出される被処理水においても、維持されているものである。したがって、図２においては、被処理水排出口２３の後段に被処理水が大気に開放されない状態で通水されるように固液分離処理手段等の装置を設けた場合に、被処理水排出口２３から排出される被処理水を、ポンプ等の送液手段を通すことなく後段の固液分離処理手段等の装置に送液することができる。このように、後段の固液分離処理手段等の装置との間にポンプ等の送液手段を設けないことにより、粗大化させたフロックのポンプ等の送液手段による破壊を防止することができるため、後段に設けた固液分離処理手段等の装置により、フロックを良好に除去することができ、確実に清澄な処理水を得ることができる。
【００２３】
ここで、例えば、被処理水の温度が低く凝集剤の分散効率が低いために撹拌強度を上げる必要がある場合など、被処理水の水質に応じて凝集槽２１での被処理水の撹拌強度を変更する必要がある場合がある。本発明の凝集処理装置１において、凝集槽２１での被処理水の撹拌強度を上げる、すなわち、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を速くする場合は、制御手段３８により、第１のバルブ３４の開度を下げる、すなわちバルブ３４を絞る。このように、第１のバルブ３４の開度を下げることにより、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流速は速くなり、被処理水導入口２２（ひいては凝集槽２１）に導入される被処理水の流速を速くすることができるため、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を速くすることができる。
【００２４】
このように、第１のバルブ３４の開度を下げると、第１のバルブ３４の開度以外の条件を変更しない場合は、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流速は速くなるが被処理水が通過する面積が小さくなるため、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量は少なくなり、被処理水導入口２２（ひいては凝集槽２１）に導入される被処理水の流量が少なくなってしまう。
【００２５】
一方、本発明においては、第１のバルブ３４の開度を下げる時には、第２のバルブ３７の開度を下げるようにすることにより、配管３５を経由して原水槽１０に戻す被処理水の流量を減らして第１のバルブ３４に導入される被処理水の流量を多くし、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を多くする。このように、第２のバルブ３７の開度を下げることによって、第１のバルブ３４の開度を下げることにより被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速が速くなると共に第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量が少なくなることとは独立して、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を多くすることができる。そして、第１のバルブ３４の開度を下げることによる第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量の減少量に合わせて、第２のバルブ３７の開度を下げる度合いを設定することにより、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を、所望の値や所望の範囲にすることができる。これにより、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流量を所望の値や所望の範囲に維持しつつ、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速を速くすることができる。なお、第１のバルブ３４の開度及び第２のバルブ３７の開度は、予め、第１のバルブ３４の開度と第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量との関係や、第２のバルブ３７の開度と第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量との関係を求めておくことで、適宜設定できる。
【００２６】
また、逆に、本発明の凝集処理装置１において、凝集槽２１での被処理水の撹拌強度を下げる、すなわち、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を遅くする場合は、制御手段３８により、第１のバルブ３４の開度を上げると共に、第２のバルブ３７の開度を上げる。このように、第１のバルブ３４の開度を上げることにより、被処理水導入口２２（ひいては凝集槽２１）に導入される被処理水の流速を遅くすることができるため、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を遅くすることができる。そして、第２のバルブ３７の開度を上げることによって、第１のバルブ３４の開度を上げることにより被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速が遅くなると共に第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量が多くなることとは独立して、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を少なくすることができる。そして、第１のバルブ３４の開度を上げることによる第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量の増加量に合わせて、第２のバルブ３７の開度を上げる度合いを設定することにより、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を、所望の値や所望の範囲にすることができる。これにより、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流量を所望の値や所望の範囲に維持しつつ、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速を遅くすることができる。
【００２７】
第２のバルブ３７は、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を調整できる位置に設けられていればよく、図１においては、第２のバルブ３７を配管３５に設けたが、例えば、図３に示す凝集処理装置１Ａのように、第２のバルブ３７を分岐部３６と流量計３３との間に設けるようにしてもよく、また、分岐部３６に設ける（図示無し）ようにしてもよい。
【００２８】
また、図１及び図３においては、配管３５を、原水槽１０に接続され被処理水の一部を原水槽１０に戻すための循環路としたが、原水槽１０に戻さない構造としてもよい。
【００２９】
さらに、図１及び図３では、第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整する第１のバルブ流量調整手段を、配管３５と第２のバルブ３７とで構成する構造としたが、第１のバルブ流量調整手段はこの構造に限定されない。例えば、第１のバルブ流量調整手段を、第１のバルブ３４の上流に設けられ被処理水を送液する変速機付きポンプとしてもよい。第１のバルブ流量調整手段を、第１のバルブの上流に設けられ被処理水を送液する変速機付きポンプとした具体例を、凝集処理装置の他の構成例を示す模式図である図４を用いて以下に説明する。なお、図１と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は一部省略してある。
【００３０】
図４に示すように、凝集処理装置１Ｂは、図１に示す凝集処理装置１と同様に、被処理水（原水）が貯留される原水槽１０と、原水槽１０と配管３１で接続され原水槽１０に貯留された被処理水が送液される凝集処理装置本体２０とを有する。原水槽１０と凝集処理装置本体２０との間の配管３１には、上流側から順に、被処理水を送液するインバータ等の変速機付きポンプ４１、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量を測定する流量計３３、及び、開度が調整できる弁を有する自動開度調整弁（請求項の「第１のバルブ」に相当する。）４２が設けられている。このインバータ等の変速機付きポンプ４１が、第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整する第１のバルブ流量調整手段である。また、自動開度調整弁４２の開度や、変速機付きポンプ４１の速度を調整する制御手段４３が設けられている。そして、自動開度調整弁４２の上流側には、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤導入手段３９が設けられている。
【００３１】
このような凝集処理装置１Ｂでは、図１の凝集処理装置１と同様に、原水槽１０に貯留された被処理水（原水）が通水する配管３１に凝集剤が凝集剤導入手段３９により導入されることにより被処理水に凝集剤が添加され、凝集剤が添加された被処理水は、凝集処理装置本体２０の凝集槽２１の下部に接線方向に設けられた被処理水導入口２２から、凝集槽２１の下部へ導入される。このように、凝集槽２１に接線方向に設けられた被処理水導入口２２から被処理水を導入すると、図２（ａ）の矢印で示すような旋回流が発生し、この旋回流により被処理水と凝集剤が混合される。
【００３２】
そして、凝集処理装置１Ｂにおいて、凝集槽２１での被処理水の撹拌強度を上げる、すなわち、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を速くする場合は、制御手段４３により自動開度調整弁４２の開度を下げる。このように、自動開度調整弁４２の開度を下げることにより、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流速が速くなり、被処理水導入口２２（ひいては凝集槽２１）に導入される被処理水の流速を速くすることができるため、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を速くすることができる。
【００３３】
ここで、上記した図１についての説明と同様に、自動開度調整弁４２の開度を下げると、自動開度調整弁４２の開度以外の条件を変更しない場合は、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流速は速くなるが被処理水が通過する面積が小さくなるため、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量は少なくなり、被処理水導入口２２（ひいては凝集槽２１）に導入される被処理水の流量が少なくなってしまう。
【００３４】
一方、本発明においては、自動開度調整弁４２の開度を下げる時には、変速機付きポンプ４１の速度を上げるようにすることにより、自動開度調整弁４２に導入される被処理水の流量を多くし、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量を多くする。このように、変速機付きポンプ４１の速度を上げることによって、自動開度調整弁４２の開度を下げることにより被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速が速くなると共に自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量が少なくなることとは独立して、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量を多くすることができる。そして、自動開度調整弁４２の開度を下げることによる自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量の減少量に合わせて、変速機付きポンプ４１の速度を上げる度合いを設定することにより、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量を、所望の値や所望の範囲にすることができる。これにより、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流量を所望の値や所望の範囲に維持しつつ、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速を速くすることができる。なお、自動開度調整弁４２の開度及び変速機付きポンプ４１の速度は、予め、自動開度調整弁４２の開度と自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量との関係や、変速機付きポンプ４１の速度と自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量との関係を求めておくことで、適宜設定できる。
【００３５】
また、逆に、凝集処理装置１Ｂにおいて、凝集槽２１での被処理水の撹拌強度を下げる、すなわち、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を遅くする場合は、制御手段４３により、自動開度調整弁４２の開度を上げると共に、変速機付きポンプ４１の速度を下げる。このように、自動開度調整弁４２の開度を上げることにより、被処理水導入口２２（ひいては凝集槽２１）に導入される被処理水の流速を遅くすることができるため、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を遅くすることができる。そして、変速機付きポンプ４１の速度を下げることによって、自動開度調整弁４２の開度を上げることにより被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速が遅くなると共に自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量が多くなることとは独立して、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量を少なくすることができる。そして、自動開度調整弁４２の開度を上げることによる自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量の増加量に合わせて、変速機付きポンプ４１の速度を下げる度合いを設定することにより、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量を、所望の値や所望の範囲にすることができる。これにより、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流量を所望の値や所望の範囲に維持しつつ、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速を遅くすることができる。
【００３６】
このような本発明の凝集処理装置の出口付近、例えば、被処理水排出口２３の近傍に、濁度計や濁質（ＳＳ）濃度計等のフロックの形成状態を判断する指標となる計器を設けるようにしてもよい。これらの計器で測定されるフロックの形成状態に応じて、第１のバルブの開度や第１のバルブ流量調整手段を制御することにより、より粗大で強固なフロックを形成することができる。また、これらの計器も制御手段３８、４３で制御することにより、被処理水の水質変動に応じて完全自動運転が可能になる。
【００３７】
なお、上述した凝集処理装置においては、第１のバルブの開度や第１のバルブ流量調整手段を制御する制御手段を設けて、自動で制御する凝集処理装置としたが、制御手段を設けず、手動で第１のバルブの開度や第１のバルブ流量調整手段を変更して被処理水導入口に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ流速を変化させる凝集処理装置としてもよい。
【００３８】
このような本発明の凝集処理装置で被処理水を凝集処理した後は、沈殿処理、加圧浮上処理、濾過処理や、膜分離処理等、フロックを除去する固液分離処理を行うことにより、清澄な処理水を得ることができる。例えば沈殿処理や加圧浮上処理は、凝集剤を被処理水に添加する時に、カセイソーダ、消石灰や硫酸などでｐＨ調整を行い、最後に有機系高分子凝集剤にて懸濁物をフロック化することで行える。また必要に応じて有機凝結剤を併用してもよい。濾過処理は、被処理水に含まれるフロックを捕捉する濾過体を有する濾過装置に、被処理水を通水することで行なえる。また、膜分離処理は、精密濾過膜（ＭＦ膜）、限外濾過膜（ＵＦ膜）、ナノ濾過膜（ＮＦ膜)、又は、逆浸透膜（ＲＯ膜）等を有する膜分離処理装置に、被処理水を通水することで行える。
【００３９】
このような凝集処理や固液分離処理の後、イオン交換処理等の脱イオン処理をさらに行ってもよい。これにより、純水や超純水を得ることができる。また、脱炭酸処理や、活性炭処理等、被処理水の精製処理をさらに行ってもよい。
【００４０】
また、必要に応じて、ｐＨ調整剤、凝結剤、殺菌剤、消臭剤、消泡剤、防食剤などを被処理水に添加してもよい。さらに、必要に応じて、紫外線照射、オゾン処理、生物処理などを併用してもよい。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例及び比較例に基づいてさらに詳述するが、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。
【００４２】
（実施例１）
工業用水（濁度５．０〜６．０度、水温１２〜１５℃、ｐＨ７．０〜７．５）のｐＨを６．５に調整し、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ：１０重量％ａｓ Ａｌ2Ｏ3）を４０ｐｐｍ添加した後、撹拌機を用いて撹拌速度５０ｒｐｍで１０分間撹拌したものを被処理水（原水）として、図１に示す凝集処理装置１で処理した。なお、凝集槽２１の有効容積（凝集槽２１内の被処理水の体積）は１７０Ｌとした。また、流量計３３で測定される第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量が２ｍ３／時間になるように、第１のバルブ３４の開度及び第２のバルブ３７の開度を設定した。そして、凝集剤導入手段３９から高分子凝集剤（栗田工業株式会社製、クリベストＥ８５１）を３ｐｐｍ添加した。
【００４３】
凝集処理装置１から排出された被処理水を、５００μｍのメッシュにて濾過し、その濾過処理水（濾液）の濁度を測定した。なお、濁度はホルマジン標準液を用いた透過散乱測定方式により求めた。結果を表１に示す。
【００４４】
（比較例１）
図１に示す凝集処理装置のかわりに、図５に示す凝集処理装置を用いた以外は、実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。なお、図５に示す凝集処理装置は、被処理水（原水）が貯留される原水槽１０と、原水槽１０と配管５１で接続され原水槽１０に貯留された被処理水が送液される凝集処理装置本体５０とを有し、原水槽１０と凝集処理装置本体５０との間の配管５１には、上流側から順に、被処理水を送液するポンプ５２、及び、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤導入手段５３が設けられている。そして、凝集処理装置本体５０は、導入された被処理水及び凝集剤を撹拌する撹拌機５４が設けられており、比較例１においては、撹拌速度６０ｒｐｍで撹拌した。また、ポンプ５２で送液される被処理水の流量が２ｍ３／時間になるようにした。そして、凝集剤導入手段５３から高分子凝集剤（栗田工業株式会社製、クリベストＥ８５１）を３ｐｐｍ添加した。
【００４５】
この結果、表１に示すように、撹拌機を用いずに旋回流で被処理水を撹拌する凝集処理装置を用いた実施例１は、形成されたフロックが撹拌機に衝突等して微細化することを防ぐことができるため、撹拌機５４で被処理水を撹拌する凝集処理装置を用いた比較例１よりも、濁度が低く、清澄な処理水が得られた。
【００４６】
【表１】
【００４７】
（実施例２〜５）
工業用水（濁度５．０〜６．０度、水温１２〜１５℃、ｐＨ７．０〜７．５）のｐＨを６．５に調整し、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ：１０重量％ａｓ Ａｌ2Ｏ3）を４０ｐｐｍ添加した後、撹拌速度５０ｒｐｍで１０分間撹拌したものを被処理水（原水）として、図１に示す凝集処理装置１を用い、第１のバルブ３４の開度を表２に記載する値に変化させて、処理した。なお、凝集槽２１の有効容積（凝集槽２１内の被処理水の体積）は１７０Ｌとした。また、流量計３３で測定される第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量が２ｍ３／時間になるように、第２のバルブ３７の開度を設定した。そして、凝集剤導入手段３９から高分子凝集剤（栗田工業株式会社製、クリベストＥ８５１）を３ｐｐｍ添加した。
【００４８】
凝集処理装置１から排出された被処理水をビーカーにとり、目視によりフロックの大きさを確認した。また、凝集処理装置１から排出された被処理水を５００μｍのメッシュにて濾過し、その濾過処理水（濾液）の濁度を測定した。なお、濁度はホルマジン標準液を用いた透過散乱測定方式により求めた。結果を表２に示す。
【００４９】
この結果、表２に示すように、実施例２〜５は、それぞれ形成されるフロックの大きさや、濾過処理後の被処理水の濁度が異なっていた。これは、凝集槽２１に導入される被処理水の流速が実施例２〜５で異なることにより、凝集槽２１で発生する被処理水の旋回流の速度、すなわち撹拌強度が実施例２〜５で異なったためであるといえる。したがって、本発明の凝集処理装置を用いれば、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量、ひいては、凝集槽２１に導入される被処理水の流量を２ｍ３／時間に維持しつつ、凝集槽２１に導入される被処理水の流速を変更して撹拌強度を変更できることが確認された。
【００５０】
【表２】
【符号の説明】
【００５１】
１、１Ａ、１Ｂ 凝集処理装置、 １０ 原水槽、 ２０ 凝集処理装置本体、 ２１ 凝集槽、 ２２ 被処理水導入口、 ２３ 被処理水排出口、 ３１、３５ 配管、 ３２ ポンプ、 ３３ 流量計、 ３４ 第１のバルブ、 ３６ 分岐部、 ３７ 第２のバルブ、 ３８、４３ 制御手段、 ３９ 凝集剤導入手段、 ４１ 変速機付きポンプ、 ４２ 自動開度調整弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水などを凝集処理する凝集処理装置及び凝集処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水などの被処理水を処理して清澄な処理水を得る方法として、例えば被処理水に無機凝集剤及びアニオン性等の高分子凝集剤等を添加して撹拌し被処理水に含まれる懸濁物質（濁質）、コロイド成分等を凝結や凝集等してフロック（凝集物）を形成する凝集処理がある。凝集処理を行う凝集処理装置として、被処理水を撹拌するための撹拌機を具備する凝集槽を有するものの他に、旋回流が発生するように被処理水を接線方向導入することにより撹拌機を用いずに旋回流により被処理水を撹拌できる凝集槽を有するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
凝集処理において粗大で強固なフロックを形成するために、被処理水の水質の変動に合わせて凝集槽での撹拌強度を変更する必要がある場合、旋回流により被処理水を撹拌する特許文献１の凝集槽においては、凝集槽の被処理水導入口の上流にバルブを設けこのバルブの開度を変化させることにより、発生する旋回流の流速を変化させて撹拌強度を変更する方法が考えられる。
【０００４】
しかしながら、バルブの開度を変化させると、凝集槽に導入される被処理水の流量が変化してしまう、ひいては、被処理水を凝集槽で処理する量（処理量）が変わってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６０３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑み、凝集槽に導入された被処理水の旋回流により被処理水が撹拌される凝集処理装置であって、凝集槽に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ撹拌強度を変更できる凝集処理装置及びそれを用いた凝集処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の凝集処理装置は、被処理水が導入される円筒形状の凝集槽、旋回流が発生するように被処理水を接線方向に前記凝集槽に導入する被処理水導入口、及び、被処理水を接線方向に排出する被処理水排出口を有する凝集処理装置本体と、前記被処理水導入口の上流に設けられ、開度が可変な第１のバルブと、前記第１のバルブの開度の変化による前記第１のバルブを通過する被処理水の流量変化とは独立して前記第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整できる第１のバルブ流量調整手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
前記第１のバルブの開度及び前記第１のバルブ流量調整手段を制御することにより前記被処理水導入口に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ流速を変化させる制御手段を具備することが好ましい。
【０００９】
前記第１のバルブ流量調整手段が、前記第１のバルブよりも上流に設けられて上流からの被処理水を分岐して一部を前記第１のバルブへ送る分岐構造と、該分岐構造で前記第１のバルブへ分岐される被処理水の水量を調整する開度可変な第２のバルブとを有するものであってもよい。
【００１０】
そして、前記分岐構造は、前記第１のバルブとは別に分岐した被処理水が上流側に戻る循環路を具備することが好ましい。
【００１１】
また、前記第１のバルブ流量調整手段が、前記第１のバルブの上流に設けられ被処理水を送液する変速機付きポンプであってもよい。
【００１２】
本発明の凝集処理方法は、被処理水が導入される円筒形状の凝集槽、旋回流が発生するように被処理水を接線方向に前記凝集槽に導入する被処理水導入口、及び、被処理水を接線方向に排出する被処理水排出口を有する凝集処理装置本体を用い、前記被処理水導入口の上流に設けられた開度可変な第１のバルブの開度を変化させると共に、前記第１のバルブの開度の変化による前記第１のバルブを通過する被処理水の流量変化とは独立して前記第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整できる第１のバルブ流量調整手段を調整することにより、前記被処理水導入口に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ流速を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、凝集槽に導入された被処理水の旋回流により被処理水が撹拌される凝集処理装置において、凝集槽の上流に設けられ開度が可変な第１のバルブと、第１のバルブの開度の変化による第１のバルブを通過する被処理水の流量変化とは独立して第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整できる第１のバルブ流量調整手段とを設けることにより、凝集槽に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ撹拌強度を変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】凝集処理装置の構成例を示す模式図である。
【図２】凝集処理装置本体の構成を示す上面図及び側面図である。
【図３】凝集処理装置の他の構成例を示す模式図である。
【図４】凝集処理装置の他の構成例を示す模式図である。
【図５】比較例１の凝集処理装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の凝集処理装置は、凝集剤等を添加した被処理水を旋回流によって撹拌することにより、被処理水に含まれる懸濁物質（濁質）、コロイド成分等を凝結や凝集等してフロック（凝集物）を形成する凝集処理を行う装置である。
【００１６】
本発明の凝集処理装置で処理する被処理水に限定はなく、例えばフミン酸・フルボ酸系有機物、藻類等が生産する糖などの生物代謝物、又は、界面活性剤等の合成化学物質などを含む水、具体的には、工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水（特に、工場からの廃水を生物処理した生物処理水）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、フミン質とは、植物などが微生物に分解されることにより生じる腐食物質をいい、フミン酸等を含むものであり、フミン質を含有する水は、フミン質および／またはフミン質に由来する溶解性ＣＯＤ成分、懸濁物質や色度成分を有する。また、これら工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水等に凝集剤を添加し、撹拌機を用いて例えば比較的急速に撹拌して、あらかじめ、ある程度フロックを形成した水を、被処理水としてもよい。
【００１７】
また、凝集剤に限定はなく、被処理水中に含まれる懸濁物質（濁質）、コロイド成分等を凝結や凝集等してフロックを形成することができればよく、例えば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等のアルミニウム塩や鉄塩などの無機凝集剤、高分子凝集剤、ＭＴアクアポリマー製カチオンポリマーゲルであるアコジェルＣ等の水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子等が挙げられ、これらを単独及び併用して用いることができる。
【００１８】
本発明の凝集処理装置の一例である図１〜図３を用いて、本発明の凝集処理装置について詳細に説明する。なお、図１は凝集処理装置の構成例を示す模式図、図２は凝集処理装置が有する凝集処理装置本体の上面図（図２（ａ））及び側面図（図２（ｂ））、図３は凝集処理装置の他の構成例を示す模式図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の凝集処理装置１は、被処理水（原水）が貯留される原水槽１０と、原水槽１０と配管３１で接続され原水槽１０に貯留された被処理水が送液される凝集処理装置本体２０とを有する。また、原水槽１０と凝集処理装置本体２０との間の配管３１には、上流側から順に、被処理水を送液するポンプ３２、第１のバルブを通過する被処理水の流量を測定する流量計３３、及び、開度が可変な第１のバルブ３４が設けられている。このポンプ３２は、配管３１を経由して凝集処理装置本体２０へ被処理水を十分な流量送液する能力以上の能力を有するものであり、配管３１を経由して凝集処理装置本体２０へ被処理水を送液し且つ配管３５を経由して原水槽１０へ被処理水を送液することができるものである。なお、流量とは、被処理水が通過する面積に流速を乗じることで算出される値である。そして、ポンプ３２と流量計３３との間に分岐部（分岐構造）３６を有し、配管３１から分岐して原水槽１０に接続され被処理水の一部を原水槽１０に戻すための配管（循環路）３５が設けられている。配管３５には、分岐部３６と原水槽１０との間に、開度が可変の第２のバルブ３７が設けられており、この配管３５と第２のバルブ３７とで、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を調整する第１のバルブ流量調整手段を構成する。本実施形態においては、第１のバルブ３４及び第２のバルブ３７は、開度を調整し易いダイアフラムバルブである。また、第１のバルブ３４や第２のバルブ３７の開度を調整する制御手段３８が設けられている。そして、第１のバルブ３４の上流側には、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤導入手段３９が設けられている。
【００２０】
また、凝集処理装置本体２０は、図２に示すように、被処理水が導入される円筒形状の凝集槽２１と、矢印で示すような旋回流が発生するように被処理水を凝集槽２１の下部から接線方向に凝集槽２１に導入する被処理水導入口２２と、被処理水を凝集槽２１の上部から接線方向に排出する被処理水排出口２３とを有する。そして、図２においては、第１のバルブ３４は、被処理水導入口２２の近傍に設けられている。また、図２においては、凝集槽２１は、内部が中空の円筒の上面及び底面が蓋で覆われている形状であり、導入された被処理水が大気に開放されない状態に保たれるものである。大気に開放されない状態とは、ポンプの送圧（被処理水を送液するための圧力）を維持できる状態、すなわち、送圧がほとんど大気に逃げない密閉型であることを意味する。勿論、凝集槽２１は密閉型でなくてもよい。
【００２１】
なお、凝集槽２１における被処理水の流量や滞留時間、Ｇ値も特に限定はないが、例えば、被処理水の流量：０．１〜２００［ｍ３／時間］、滞留時間：０．１〜１０分好ましくは２〜５分、凝集槽平均Ｇ値：２０〜２００［１／ｓ］とすればよい。
【００２２】
このような凝集処理装置１では、被処理水は送圧を一定にしたポンプ３２によって送液され、原水槽１０に貯留された被処理水（原水）が通水する配管３１に、凝集剤が凝集剤導入手段３９により導入され、被処理水に凝集剤が添加される。そして、凝集剤が添加された被処理水は、凝集処理装置本体２０の凝集槽２１の下部に接線方向に設けられた被処理水導入口２２から、凝集槽２１の下部へ導入される。このように、凝集槽２１に接線方向に設けられた被処理水導入口２２から被処理水を導入すると、図２（ａ）の矢印で示すような旋回流が発生する。この旋回流により、被処理水と凝集剤が混合される。これにより、被処理水中に含まれる濁質等と凝集剤とでフロックが形成され、比較的緩やかに撹拌されて粗大化する。そして、上昇しながら被処理水排出口２３まで達し、該被処理水排出口２３から排出される。ここで、本実施形態においては、凝集槽２１は内部に仕切り板、内管や撹拌機など、他の部材が設けられていないものであるので、この被処理水の旋回流を阻害するものがない。したがって、フロックが部材に衝突等して微細化することを防ぐことができ、良好にフロックを形成、粗大化することができる。そして、凝集槽２１は内部に何も部材が設けられていないため、勿論、メンテナンスも容易であり、また、製作コストや運転コストを抑制することができる。なお、図２においては、被処理水を凝集槽２１の下部から接線方向に凝集槽２１に導入する被処理水導入口２２と、被処理水を凝集槽２１の上部から接線方向に排出する被処理水排出口２３とを設け、上向流によって撹拌する形態を示したが、被処理水を凝集槽２１の上部から接線方向に凝集槽２１に導入する被処理水導入口と、被処理水を凝集槽２１の下部から接線方向に排出する被処理水排出口とを設け、下向流によって撹拌するものでもよい。但し、下向流での通水ではショートパスしてしまうので凝集効率が悪くなるため、図２のように上向流とすることにより水面を凝集槽２１全体で均一に上昇させて攪拌を安定化し、効率よくフロックの形成、粗大化を行なうことができるようにすることが好ましい。また、図２においては、凝集槽２１は上面及び底面が蓋で覆われている円筒形状であるため、導入された被処理水は大気に開放されない状態であり、ポンプ３２の送圧は、被処理水排出口２３から排出される被処理水においても、維持されているものである。したがって、図２においては、被処理水排出口２３の後段に被処理水が大気に開放されない状態で通水されるように固液分離処理手段等の装置を設けた場合に、被処理水排出口２３から排出される被処理水を、ポンプ等の送液手段を通すことなく後段の固液分離処理手段等の装置に送液することができる。このように、後段の固液分離処理手段等の装置との間にポンプ等の送液手段を設けないことにより、粗大化させたフロックのポンプ等の送液手段による破壊を防止することができるため、後段に設けた固液分離処理手段等の装置により、フロックを良好に除去することができ、確実に清澄な処理水を得ることができる。
【００２３】
ここで、例えば、被処理水の温度が低く凝集剤の分散効率が低いために撹拌強度を上げる必要がある場合など、被処理水の水質に応じて凝集槽２１での被処理水の撹拌強度を変更する必要がある場合がある。本発明の凝集処理装置１において、凝集槽２１での被処理水の撹拌強度を上げる、すなわち、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を速くする場合は、制御手段３８により、第１のバルブ３４の開度を下げる、すなわちバルブ３４を絞る。このように、第１のバルブ３４の開度を下げることにより、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流速は速くなり、被処理水導入口２２（ひいては凝集槽２１）に導入される被処理水の流速を速くすることができるため、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を速くすることができる。
【００２４】
このように、第１のバルブ３４の開度を下げると、第１のバルブ３４の開度以外の条件を変更しない場合は、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流速は速くなるが被処理水が通過する面積が小さくなるため、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量は少なくなり、被処理水導入口２２（ひいては凝集槽２１）に導入される被処理水の流量が少なくなってしまう。
【００２５】
一方、本発明においては、第１のバルブ３４の開度を下げる時には、第２のバルブ３７の開度を下げるようにすることにより、配管３５を経由して原水槽１０に戻す被処理水の流量を減らして第１のバルブ３４に導入される被処理水の流量を多くし、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を多くする。このように、第２のバルブ３７の開度を下げることによって、第１のバルブ３４の開度を下げることにより被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速が速くなると共に第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量が少なくなることとは独立して、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を多くすることができる。そして、第１のバルブ３４の開度を下げることによる第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量の減少量に合わせて、第２のバルブ３７の開度を下げる度合いを設定することにより、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を、所望の値や所望の範囲にすることができる。これにより、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流量を所望の値や所望の範囲に維持しつつ、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速を速くすることができる。なお、第１のバルブ３４の開度及び第２のバルブ３７の開度は、予め、第１のバルブ３４の開度と第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量との関係や、第２のバルブ３７の開度と第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量との関係を求めておくことで、適宜設定できる。
【００２６】
また、逆に、本発明の凝集処理装置１において、凝集槽２１での被処理水の撹拌強度を下げる、すなわち、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を遅くする場合は、制御手段３８により、第１のバルブ３４の開度を上げると共に、第２のバルブ３７の開度を上げる。このように、第１のバルブ３４の開度を上げることにより、被処理水導入口２２（ひいては凝集槽２１）に導入される被処理水の流速を遅くすることができるため、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を遅くすることができる。そして、第２のバルブ３７の開度を上げることによって、第１のバルブ３４の開度を上げることにより被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速が遅くなると共に第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量が多くなることとは独立して、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を少なくすることができる。そして、第１のバルブ３４の開度を上げることによる第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量の増加量に合わせて、第２のバルブ３７の開度を上げる度合いを設定することにより、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を、所望の値や所望の範囲にすることができる。これにより、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流量を所望の値や所望の範囲に維持しつつ、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速を遅くすることができる。
【００２７】
第２のバルブ３７は、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量を調整できる位置に設けられていればよく、図１においては、第２のバルブ３７を配管３５に設けたが、例えば、図３に示す凝集処理装置１Ａのように、第２のバルブ３７を分岐部３６と流量計３３との間に設けるようにしてもよく、また、分岐部３６に設ける（図示無し）ようにしてもよい。
【００２８】
また、図１及び図３においては、配管３５を、原水槽１０に接続され被処理水の一部を原水槽１０に戻すための循環路としたが、原水槽１０に戻さない構造としてもよい。
【００２９】
さらに、図１及び図３では、第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整する第１のバルブ流量調整手段を、配管３５と第２のバルブ３７とで構成する構造としたが、第１のバルブ流量調整手段はこの構造に限定されない。例えば、第１のバルブ流量調整手段を、第１のバルブ３４の上流に設けられ被処理水を送液する変速機付きポンプとしてもよい。第１のバルブ流量調整手段を、第１のバルブの上流に設けられ被処理水を送液する変速機付きポンプとした具体例を、凝集処理装置の他の構成例を示す模式図である図４を用いて以下に説明する。なお、図１と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は一部省略してある。
【００３０】
図４に示すように、凝集処理装置１Ｂは、図１に示す凝集処理装置１と同様に、被処理水（原水）が貯留される原水槽１０と、原水槽１０と配管３１で接続され原水槽１０に貯留された被処理水が送液される凝集処理装置本体２０とを有する。原水槽１０と凝集処理装置本体２０との間の配管３１には、上流側から順に、被処理水を送液するインバータ等の変速機付きポンプ４１、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量を測定する流量計３３、及び、開度が調整できる弁を有する自動開度調整弁（請求項の「第１のバルブ」に相当する。）４２が設けられている。このインバータ等の変速機付きポンプ４１が、第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整する第１のバルブ流量調整手段である。また、自動開度調整弁４２の開度や、変速機付きポンプ４１の速度を調整する制御手段４３が設けられている。そして、自動開度調整弁４２の上流側には、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤導入手段３９が設けられている。
【００３１】
このような凝集処理装置１Ｂでは、図１の凝集処理装置１と同様に、原水槽１０に貯留された被処理水（原水）が通水する配管３１に凝集剤が凝集剤導入手段３９により導入されることにより被処理水に凝集剤が添加され、凝集剤が添加された被処理水は、凝集処理装置本体２０の凝集槽２１の下部に接線方向に設けられた被処理水導入口２２から、凝集槽２１の下部へ導入される。このように、凝集槽２１に接線方向に設けられた被処理水導入口２２から被処理水を導入すると、図２（ａ）の矢印で示すような旋回流が発生し、この旋回流により被処理水と凝集剤が混合される。
【００３２】
そして、凝集処理装置１Ｂにおいて、凝集槽２１での被処理水の撹拌強度を上げる、すなわち、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を速くする場合は、制御手段４３により自動開度調整弁４２の開度を下げる。このように、自動開度調整弁４２の開度を下げることにより、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流速が速くなり、被処理水導入口２２（ひいては凝集槽２１）に導入される被処理水の流速を速くすることができるため、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を速くすることができる。
【００３３】
ここで、上記した図１についての説明と同様に、自動開度調整弁４２の開度を下げると、自動開度調整弁４２の開度以外の条件を変更しない場合は、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流速は速くなるが被処理水が通過する面積が小さくなるため、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量は少なくなり、被処理水導入口２２（ひいては凝集槽２１）に導入される被処理水の流量が少なくなってしまう。
【００３４】
一方、本発明においては、自動開度調整弁４２の開度を下げる時には、変速機付きポンプ４１の速度を上げるようにすることにより、自動開度調整弁４２に導入される被処理水の流量を多くし、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量を多くする。このように、変速機付きポンプ４１の速度を上げることによって、自動開度調整弁４２の開度を下げることにより被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速が速くなると共に自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量が少なくなることとは独立して、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量を多くすることができる。そして、自動開度調整弁４２の開度を下げることによる自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量の減少量に合わせて、変速機付きポンプ４１の速度を上げる度合いを設定することにより、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量を、所望の値や所望の範囲にすることができる。これにより、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流量を所望の値や所望の範囲に維持しつつ、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速を速くすることができる。なお、自動開度調整弁４２の開度及び変速機付きポンプ４１の速度は、予め、自動開度調整弁４２の開度と自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量との関係や、変速機付きポンプ４１の速度と自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量との関係を求めておくことで、適宜設定できる。
【００３５】
また、逆に、凝集処理装置１Ｂにおいて、凝集槽２１での被処理水の撹拌強度を下げる、すなわち、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を遅くする場合は、制御手段４３により、自動開度調整弁４２の開度を上げると共に、変速機付きポンプ４１の速度を下げる。このように、自動開度調整弁４２の開度を上げることにより、被処理水導入口２２（ひいては凝集槽２１）に導入される被処理水の流速を遅くすることができるため、凝集槽２１での被処理水の旋回流の流速を遅くすることができる。そして、変速機付きポンプ４１の速度を下げることによって、自動開度調整弁４２の開度を上げることにより被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速が遅くなると共に自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量が多くなることとは独立して、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量を少なくすることができる。そして、自動開度調整弁４２の開度を上げることによる自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量の増加量に合わせて、変速機付きポンプ４１の速度を下げる度合いを設定することにより、自動開度調整弁４２を通過する被処理水の流量を、所望の値や所望の範囲にすることができる。これにより、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流量を所望の値や所望の範囲に維持しつつ、被処理水導入口２２に導入される被処理水の流速を遅くすることができる。
【００３６】
このような本発明の凝集処理装置の出口付近、例えば、被処理水排出口２３の近傍に、濁度計や濁質（ＳＳ）濃度計等のフロックの形成状態を判断する指標となる計器を設けるようにしてもよい。これらの計器で測定されるフロックの形成状態に応じて、第１のバルブの開度や第１のバルブ流量調整手段を制御することにより、より粗大で強固なフロックを形成することができる。また、これらの計器も制御手段３８、４３で制御することにより、被処理水の水質変動に応じて完全自動運転が可能になる。
【００３７】
なお、上述した凝集処理装置においては、第１のバルブの開度や第１のバルブ流量調整手段を制御する制御手段を設けて、自動で制御する凝集処理装置としたが、制御手段を設けず、手動で第１のバルブの開度や第１のバルブ流量調整手段を変更して被処理水導入口に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ流速を変化させる凝集処理装置としてもよい。
【００３８】
このような本発明の凝集処理装置で被処理水を凝集処理した後は、沈殿処理、加圧浮上処理、濾過処理や、膜分離処理等、フロックを除去する固液分離処理を行うことにより、清澄な処理水を得ることができる。例えば沈殿処理や加圧浮上処理は、凝集剤を被処理水に添加する時に、カセイソーダ、消石灰や硫酸などでｐＨ調整を行い、最後に有機系高分子凝集剤にて懸濁物をフロック化することで行える。また必要に応じて有機凝結剤を併用してもよい。濾過処理は、被処理水に含まれるフロックを捕捉する濾過体を有する濾過装置に、被処理水を通水することで行なえる。また、膜分離処理は、精密濾過膜（ＭＦ膜）、限外濾過膜（ＵＦ膜）、ナノ濾過膜（ＮＦ膜)、又は、逆浸透膜（ＲＯ膜）等を有する膜分離処理装置に、被処理水を通水することで行える。
【００３９】
このような凝集処理や固液分離処理の後、イオン交換処理等の脱イオン処理をさらに行ってもよい。これにより、純水や超純水を得ることができる。また、脱炭酸処理や、活性炭処理等、被処理水の精製処理をさらに行ってもよい。
【００４０】
また、必要に応じて、ｐＨ調整剤、凝結剤、殺菌剤、消臭剤、消泡剤、防食剤などを被処理水に添加してもよい。さらに、必要に応じて、紫外線照射、オゾン処理、生物処理などを併用してもよい。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例及び比較例に基づいてさらに詳述するが、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。
【００４２】
（実施例１）
工業用水（濁度５．０〜６．０度、水温１２〜１５℃、ｐＨ７．０〜７．５）のｐＨを６．５に調整し、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ：１０重量％ａｓ Ａｌ2Ｏ3）を４０ｐｐｍ添加した後、撹拌機を用いて撹拌速度５０ｒｐｍで１０分間撹拌したものを被処理水（原水）として、図１に示す凝集処理装置１で処理した。なお、凝集槽２１の有効容積（凝集槽２１内の被処理水の体積）は１７０Ｌとした。また、流量計３３で測定される第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量が２ｍ３／時間になるように、第１のバルブ３４の開度及び第２のバルブ３７の開度を設定した。そして、凝集剤導入手段３９から高分子凝集剤（栗田工業株式会社製、クリベストＥ８５１）を３ｐｐｍ添加した。
【００４３】
凝集処理装置１から排出された被処理水を、５００μｍのメッシュにて濾過し、その濾過処理水（濾液）の濁度を測定した。なお、濁度はホルマジン標準液を用いた透過散乱測定方式により求めた。結果を表１に示す。
【００４４】
（比較例１）
図１に示す凝集処理装置のかわりに、図５に示す凝集処理装置を用いた以外は、実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。なお、図５に示す凝集処理装置は、被処理水（原水）が貯留される原水槽１０と、原水槽１０と配管５１で接続され原水槽１０に貯留された被処理水が送液される凝集処理装置本体５０とを有し、原水槽１０と凝集処理装置本体５０との間の配管５１には、上流側から順に、被処理水を送液するポンプ５２、及び、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤導入手段５３が設けられている。そして、凝集処理装置本体５０は、導入された被処理水及び凝集剤を撹拌する撹拌機５４が設けられており、比較例１においては、撹拌速度６０ｒｐｍで撹拌した。また、ポンプ５２で送液される被処理水の流量が２ｍ３／時間になるようにした。そして、凝集剤導入手段５３から高分子凝集剤（栗田工業株式会社製、クリベストＥ８５１）を３ｐｐｍ添加した。
【００４５】
この結果、表１に示すように、撹拌機を用いずに旋回流で被処理水を撹拌する凝集処理装置を用いた実施例１は、形成されたフロックが撹拌機に衝突等して微細化することを防ぐことができるため、撹拌機５４で被処理水を撹拌する凝集処理装置を用いた比較例１よりも、濁度が低く、清澄な処理水が得られた。
【００４６】
【表１】
【００４７】
（実施例２〜５）
工業用水（濁度５．０〜６．０度、水温１２〜１５℃、ｐＨ７．０〜７．５）のｐＨを６．５に調整し、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ：１０重量％ａｓ Ａｌ2Ｏ3）を４０ｐｐｍ添加した後、撹拌速度５０ｒｐｍで１０分間撹拌したものを被処理水（原水）として、図１に示す凝集処理装置１を用い、第１のバルブ３４の開度を表２に記載する値に変化させて、処理した。なお、凝集槽２１の有効容積（凝集槽２１内の被処理水の体積）は１７０Ｌとした。また、流量計３３で測定される第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量が２ｍ３／時間になるように、第２のバルブ３７の開度を設定した。そして、凝集剤導入手段３９から高分子凝集剤（栗田工業株式会社製、クリベストＥ８５１）を３ｐｐｍ添加した。
【００４８】
凝集処理装置１から排出された被処理水をビーカーにとり、目視によりフロックの大きさを確認した。また、凝集処理装置１から排出された被処理水を５００μｍのメッシュにて濾過し、その濾過処理水（濾液）の濁度を測定した。なお、濁度はホルマジン標準液を用いた透過散乱測定方式により求めた。結果を表２に示す。
【００４９】
この結果、表２に示すように、実施例２〜５は、それぞれ形成されるフロックの大きさや、濾過処理後の被処理水の濁度が異なっていた。これは、凝集槽２１に導入される被処理水の流速が実施例２〜５で異なることにより、凝集槽２１で発生する被処理水の旋回流の速度、すなわち撹拌強度が実施例２〜５で異なったためであるといえる。したがって、本発明の凝集処理装置を用いれば、第１のバルブ３４を通過する被処理水の流量、ひいては、凝集槽２１に導入される被処理水の流量を２ｍ３／時間に維持しつつ、凝集槽２１に導入される被処理水の流速を変更して撹拌強度を変更できることが確認された。
【００５０】
【表２】
【符号の説明】
【００５１】
１、１Ａ、１Ｂ 凝集処理装置、 １０ 原水槽、 ２０ 凝集処理装置本体、 ２１ 凝集槽、 ２２ 被処理水導入口、 ２３ 被処理水排出口、 ３１、３５ 配管、 ３２ ポンプ、 ３３ 流量計、 ３４ 第１のバルブ、 ３６ 分岐部、 ３７ 第２のバルブ、 ３８、４３ 制御手段、 ３９ 凝集剤導入手段、 ４１ 変速機付きポンプ、 ４２ 自動開度調整弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水が導入される円筒形状の凝集槽、旋回流が発生するように被処理水を接線方向に前記凝集槽に導入する被処理水導入口、及び、被処理水を接線方向に排出する被処理水排出口を有する凝集処理装置本体と、
前記被処理水導入口の上流に設けられ、開度が可変な第１のバルブと、
前記第１のバルブの開度の変化による前記第１のバルブを通過する被処理水の流量変化とは独立して前記第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整できる第１のバルブ流量調整手段と、
を具備することを特徴とする凝集処理装置。
【請求項２】
前記第１のバルブの開度及び前記第１のバルブ流量調整手段を制御することにより前記被処理水導入口に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ流速を変化させる制御手段を具備することを特徴とする請求項１に記載する凝集処理装置。
【請求項３】
前記第１のバルブ流量調整手段が、前記第１のバルブよりも上流に設けられて上流からの被処理水を分岐して一部を前記第１のバルブへ送る分岐構造と、該分岐構造で前記第１のバルブへ分岐される被処理水の水量を調整する開度可変な第２のバルブとを有することを特徴とする請求項１または２に記載する凝集処理装置。
【請求項４】
前記分岐構造は、前記第１のバルブとは別に分岐した被処理水が上流側に戻る循環路を具備することを特徴とする請求項３に記載する凝集処理装置。
【請求項５】
前記第１のバルブ流量調整手段が、前記第１のバルブの上流に設けられ被処理水を送液する変速機付きポンプであることを特徴とする請求項１または２に記載する凝集処理装置。
【請求項６】
被処理水が導入される円筒形状の凝集槽、旋回流が発生するように被処理水を接線方向に前記凝集槽に導入する被処理水導入口、及び、被処理水を接線方向に排出する被処理水排出口を有する凝集処理装置本体を用い、
前記被処理水導入口の上流に設けられた開度可変な第１のバルブの開度を変化させると共に、前記第１のバルブの開度の変化による前記第１のバルブを通過する被処理水の流量変化とは独立して前記第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整できる第１のバルブ流量調整手段を調整することにより、前記被処理水導入口に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ流速を変化させることを特徴とする凝集処理方法。
【請求項１】
被処理水が導入される円筒形状の凝集槽、旋回流が発生するように被処理水を接線方向に前記凝集槽に導入する被処理水導入口、及び、被処理水を接線方向に排出する被処理水排出口を有する凝集処理装置本体と、
前記被処理水導入口の上流に設けられ、開度が可変な第１のバルブと、
前記第１のバルブの開度の変化による前記第１のバルブを通過する被処理水の流量変化とは独立して前記第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整できる第１のバルブ流量調整手段と、
を具備することを特徴とする凝集処理装置。
【請求項２】
前記第１のバルブの開度及び前記第１のバルブ流量調整手段を制御することにより前記被処理水導入口に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ流速を変化させる制御手段を具備することを特徴とする請求項１に記載する凝集処理装置。
【請求項３】
前記第１のバルブ流量調整手段が、前記第１のバルブよりも上流に設けられて上流からの被処理水を分岐して一部を前記第１のバルブへ送る分岐構造と、該分岐構造で前記第１のバルブへ分岐される被処理水の水量を調整する開度可変な第２のバルブとを有することを特徴とする請求項１または２に記載する凝集処理装置。
【請求項４】
前記分岐構造は、前記第１のバルブとは別に分岐した被処理水が上流側に戻る循環路を具備することを特徴とする請求項３に記載する凝集処理装置。
【請求項５】
前記第１のバルブ流量調整手段が、前記第１のバルブの上流に設けられ被処理水を送液する変速機付きポンプであることを特徴とする請求項１または２に記載する凝集処理装置。
【請求項６】
被処理水が導入される円筒形状の凝集槽、旋回流が発生するように被処理水を接線方向に前記凝集槽に導入する被処理水導入口、及び、被処理水を接線方向に排出する被処理水排出口を有する凝集処理装置本体を用い、
前記被処理水導入口の上流に設けられた開度可変な第１のバルブの開度を変化させると共に、前記第１のバルブの開度の変化による前記第１のバルブを通過する被処理水の流量変化とは独立して前記第１のバルブを通過する被処理水の流量を調整できる第１のバルブ流量調整手段を調整することにより、前記被処理水導入口に導入される被処理水の流量を一定範囲に維持しつつ流速を変化させることを特徴とする凝集処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１７０８４０（Ｐ２０１２−１７０８４０Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３２５６７（Ｐ２０１１−３２５６７）
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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