固液分離システム
【課題】分離効率を向上して処理時間を短縮するとともに、設置スペースを縮小する。
【解決手段】固形物を含む原水を流入すると、この原水に固形物をフロックに形成する薬品を注入して原水を固形物と処理水とに分離する固液分離システムであって、内部に複数の棚板が並列され、原水が流入すると、流入した原水を２枚の棚板間と、棚板の端部に形成された切込み部及びフロック形成槽の内壁で形成される空間とを迂流させる迂流水路を有し、この迂流水路で形成されたフロックを含む原水を流出するフロック形成槽と、フロック形成槽から流出した原水を流入すると、原水から固形物であるフロックを遠心力を利用して分離する固液分離装置とを備える。
【解決手段】固形物を含む原水を流入すると、この原水に固形物をフロックに形成する薬品を注入して原水を固形物と処理水とに分離する固液分離システムであって、内部に複数の棚板が並列され、原水が流入すると、流入した原水を２枚の棚板間と、棚板の端部に形成された切込み部及びフロック形成槽の内壁で形成される空間とを迂流させる迂流水路を有し、この迂流水路で形成されたフロックを含む原水を流出するフロック形成槽と、フロック形成槽から流出した原水を流入すると、原水から固形物であるフロックを遠心力を利用して分離する固液分離装置とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理や浄水処理等の水処理で固体を含む原水から固体を分離する固液分離システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水処理では、懸濁物質や濁度成分等の固体の分離処理には、図１２に示すように凝集剤及び凝集助剤を注入して行なうフロック形成と、重力沈降槽を利用した沈降分離とを組み合わせた固液分離システム１が多く利用されている。
【０００３】
図１２に示す固液分離システム１では、処理対象となる原水は、原水ポンプ１０によって混和槽１１に送水される。混和槽１１では、原水と、凝集剤注入装置１２によって注入された凝集剤とが混和装置１１１によって混和される。混和槽１１で凝集剤と混和された原水は、反応槽１３に送水される。反応槽１３では、原水と、凝集助剤注入装置１４によって注入された凝集助剤とが混合装置１３１によって混合される。反応槽１３で凝集助剤と混合された原水は、フロック形成槽１５に送水される。フロック形成槽１５では、フロキュレータ１５０で凝集を促進してフロックを成長させる。フロック形成槽１５で形成されたフロックを含む原水は、重力沈降槽１８に送水される。原水を重力沈降槽１８内に所定時間以上滞留させることで、フロックと水との比重差によって比重の大きい固体のフロックを沈降させて原水からフロックを分離する。また、固体分離システム１では、フロックが沈降後の清澄な上澄み液を処理水とする。
【０００４】
図１２に示すような、重力沈降を利用する従来の固液分離システム１では、凝集剤によって原水に含まれる懸濁物質をフロックとして大きくして水との比重差を利用し、水よりも比重の大きい懸濁物質をフロックを沈降させた後に上澄みを処理水として得ることで、原水を固体（懸濁物質）と液体（処理水）とに分離している（重力沈降）。ここで、固液分離システム１では、フロックが沈降するために必要な時間、原水を重力沈降槽１８に滞留させる必要がある。したがって、重力沈降槽１８は、容量を大きくする必要がある。
【０００５】
これに対し、近年、重力沈降槽１８の容量を縮小し、分離効率を向上する目的で、傾斜管や傾斜板を利用して処理速度の向上する方法も利用されているが、処理速度の短縮や重力沈降槽１８の容量の縮小には限界があった。
【０００６】
この重力沈降の利用による処理速度の短縮や重力沈降槽の容量の縮小の課題を解決する有効な手段として、液体サイクロンのような遠心分離装置がある（例えば、特許文献１参照）。遠心分離装置では内部で砂分を含む原水を旋回させ、遠心力を利用して所定の粒径以上の固体を、原水から分離する。このような遠心分離装置では、重力よりも加速度の大きな遠心力を利用するため、重力を利用する場合よりも短時間で固体である砂分を分離することができるとともに、遠心分離装置の容量を重力沈降槽の容量よりも縮小することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３３３３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、遠心分離装置では、遠心力を得るために原水を高速で旋回させるが、結合力が小さいフロックを高速で旋回させると、一度形成されたフロックが分裂し微細化することがあり、遠心分離装置を利用することはできなかった。したがって、原水からフロックのように破壊されやすい物質を分離するためには処理速度が長くて容量が大きい重力沈降槽の使用が避けられなかった。
【０００９】
したがって、本発明によれば、分裂や微細化しにくいフロックを形成し、システムの設置スペースを縮小するとともに、固液分離の効率を向上する固液分離システム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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、固形物を含む原水を流入すると、この原水に固形物をフロックに形成する薬品を注入して原水を固形物と処理水とに分離する固液分離システムであって、内部に複数の棚板が並列され、原水が流入すると、流入した原水を２枚の棚板間と、棚板の端部に形成された切込み部及びフロック形成槽の内壁で形成される空間とを迂流させる迂流水路を有し、この迂流水路で形成されたフロックを含む原水を流出するフロック形成槽と、フロック形成槽から流出した原水を流入すると、原水から固形物であるフロックを遠心力を利用して分離する固液分離装置とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、原水に含まれる固体から分裂や微細化しにくいフロックを形成し、システムの設置スペースを縮小するとともに、固液分離の効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る固液分離システムについて説明する概略図である。
【図２】図１の固液分離システムのフロック形成槽について説明する断面図である。
【図３】図１の固液分離システムのフロック形成槽が有する側壁と棚板について説明する図である。
【図４】第２の実施形態に係る固液分離システムのフロック形成槽について説明する図である。
【図５】第３の実施形態に係る固液分離システムのフロック形成槽について説明する図である。
【図６】図５のフロック形成槽の変形例について説明する図である。
【図７】第４の実施形態に係る固液分離システムのフロック形成槽について説明する図である。
【図８】図７のフロック形成槽で利用する小片の一例について説明する図である。
【図９】図７のフロック形成槽の変形例について説明する図である。
【図１０】第５の実施形態に係る固液分離システムのフロック形成槽について説明する図である。
【図１１】第６の実施形態に係る固液分離システムのフロック形成槽について説明する図である。
【図１２】従来の固液分離システムについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を用いて本発明の各実施形態に係る固液分離システムについて説明する。本発明に係る固液分離システムは、図１２を用いて上述した従来の固液分離システム１と同様に、排水処理や浄水処理等の水処理において、懸濁物質や濁度成分等の固体を含む原水を固体と液体とに分離する装置である。以下の説明において、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００１４】
〈第１の実施形態〉
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る固液分離システム１ａは、原水ポンプ１０によって処理対象となる原水が導入される混和槽１１、混和槽１１内の原水に凝集剤を注入する凝集剤注入装置１２と、混和槽１１内で凝集剤と攪拌された原水が流入する反応槽１３と、反応槽１３内の原水に凝集助剤を注入する凝集助剤注入装置１４と、反応槽１３内で凝集助剤と攪拌された原水が流入すると原水に含まれる固体をフロックに成長させるフロック形成槽１５ａと、送水ポンプ１６によってフロック形成槽１５ａで成長したフロックを含む原水が導入され、固体であるフロックと液体である処理水とに分離する固液分離装置１７とを備えている。
【００１５】
凝集剤注入装置１２は、原水に含まれる固体を凝集させる凝集剤を注入する。この凝集剤注入装置１２は、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸バンド、ポリ硫酸鉄等の無機系の凝集剤から、原水に含まれる固体に応じて選択された適当な種類及び量の凝集剤を注入する。
【００１６】
混和槽１１は、内部の原水と凝集剤を混和する混和装置１１１を有している。混和装置１１１で原水と凝集剤を攪拌することにより、原水内の凝集剤を均一に混和してフロック形成槽１５ａ内でフロックを成長しやすくする。
【００１７】
凝集助剤注入装置１４は、フロックを強固又は大きく回収しやすい性質に形成する凝集助剤を注入する。この凝集助剤注入装置１４は、ポリアクリルアミド等の有機高分子凝集剤やポリシリカ等の無機高分子凝集剤から、原水に含まれる固体に応じて選択された適当な種類及び量の凝集助剤を注入する。
【００１８】
反応槽１３は、内部の原水と凝集助剤を混合する混合装置１３１を有している。混合装置１３１で原水と凝集助剤を攪拌することにより、原水内の凝集助剤を均一に混和してフロック形成槽１５ａ内でフロックを回収しやすい性質に形成しやすくする。
【００１９】
フロック形成槽１５ａは、例えば、直方形であって、図２に示すように、原水の障害物である棚板１５２を複数有し、反応槽１３から流入する原水が棚板１５２に沿って迂流（蛇行）するような迂流水路が内部に形成されている。具体的には、各棚板１５２は、図２に示すように、フロック形成槽１５ａ内において、第１の側壁１５１ａと第２の側壁１５１ｂのうち、いずれかの側壁１５１とのみ接するように配置されている。このとき、各棚板１５２は近接する棚板１５２とは接する側壁１５１（１５１ａ，１５１ｂ）が異なっている。すなわち、複数の棚板１５２は、第１の側壁１５１ａと第２の側壁１５１ｂに互い違いに接するように設置されているため、ある棚板１５２が第１の側壁１５１ａと接し、第２の側壁１５１ｂと接していないとき、その次に位置する棚板１５２は、第２の側壁１５１ｂに接し、第１の側壁１５１ａとは接していない。したがって、流入口１５３から流入した原水は、第２側壁１５１ｂと第１側壁１５１ａに交互に衝突して左右方向に迂流しながら複数の棚板１５２の間を流出口１５４まで進む。
【００２０】
図２に示すように複数の棚板１５２を配置したフロック形成槽１５ａの内部では、棚板１５２の端部と側壁１５１のギャップ部分で流速が増加する。その結果、原水が２枚の棚板１５２の間を流れるときに剥離が生じて流れが蛇行し、原水中で形成されたフロックの棚板１５２への衝突回数が増加する。フロックの棚板１５２への衝突回数が増加すると、形成されるフロックの空隙が締まり、フロックの強度が増加する。また、フロックの棚板１５２への衝突回数が増加すると、形成されるフロックの密度も増加し、固液分離装置１７における分離効率が向上する。
【００２１】
図３に示すように、棚板１５２の一端は、第１の側壁１５１ａ又は第２の側壁１５１ｂと所定の間隔を持つように設置されるが、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させてフロックの強度を上げるためには、棚板１５２と側壁１５１との間隔（ギャップ長さ）ａよりも、各棚板１５２間の間隔（ピッチ）ｂが大きくなるようにすることが好ましい（ａ＜ｂ）。また、必要な棚板１５２の数は限定されないが、棚板１５２の数が多い方が原水のターンの回数が多くなってフロックが壁面（側壁１５１、棚板１５２）へ衝突する回数が増加するため、棚板１５２の数は、少ないよりも多い方が好ましい。
【００２２】
また、フロック形成槽１５の内部をコーティングしたり、フロック形成槽１５を形成する材料を選択したりすることにより、フロックの側壁１５１や棚板１５２への付着を防止したり、フロック形成の効果を上げることができる。例えば、凝集剤注入装置１２で高分子凝集剤を注入すると、凝集効果でイオン結合が生じる。イオン結合は、水中の構造物に対して付着性を有するという原理があるため、フロックが側壁１５１や棚板１５２等に付着しやすくなることがある。また、例えば、側壁１５１や棚板１５２に傷ができると、傷部分にフロックが付着しやすくなることがある。したがって、フロック形成槽１５の内部を不活性な材質で形成したり、コーティングしたりすることでイオン結合による付着や傷部分における付着を防止することができる。例えば、テフロン（登録商標）、ポリ塩化ビニル、アモルファスカーボン、セラミック、ガラス、酸化チタン等をフロック形成槽１５を形成する材質やコーティングする材質として利用することが好ましい。
【００２３】
なお、ここでは、フロック形成槽１５ａの上方に流入口１５３が設けられ、下方に流出口１５４が設けられ、流水はフロック形成槽１５ａの上方から左右に迂流しながらフロック形成槽１５ａの下方に流れるものとして説明した。しかしながら、フロック形成槽の左側（又は右側）に設けられる流入口から流入した原水が、上下に迂流しながらフロック形成槽の右側（又は左側）に設けられる流出口まで流れるものであっても良い。
【００２４】
固液分離装置１７は、内部で流入した原水を回転させて遠心力を発生させ、この遠心力によってフロックに重力よりも大きい加速度を与え、沈降速度を高めながらフロックを沈降させて原水を処理水とフロックに分離する。例えば、固液分離装置１７には、液体サイクロンを利用することができる。固液分離装置１７では、流入する原水がフロックを形成しやすい速度に旋回し、高速の原水からフロックを分離しやすい速度に旋回する。
【００２５】
なお、送水ポンプ１６は、固液分離装置１７に原水を送水する際、固液分離装置１７でフロックの形成やフロックの分離に必要な旋回速度が得られるような強度で原水を送水することが望ましい。
【００２６】
上述したように、第１の実施形態に係る固液分離システム１ａでは、フロック形成槽１５ａで形成するフロックの強度を増加するとともに、フロックの強度を増加するとともに、密度を増加することができる。したがって、第１の実施形態に係る固液分離システム１ａでは、重力沈降装置よりもコンパクトな遠心分離を利用する固液分離装置１７を利用することが可能となるため、システムの設置スペースを縮小することができる。
【００２７】
また、固液分離システム１ａでは、固液分離装置１７で重力とともに遠心力を利用してフロックを沈降させることができる。したがって、第１の実施形態に係る固液分離システム１ａでは、重力のみを利用する場合と比較して短時間でフロックを沈降させるため、分離効率を向上することができる。
【００２８】
〈第２の実施形態〉
本発明の第２の実施形態に係る固液分離システムは、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離システム１ａと比較すると、フロック形成槽１５ａに代えて、図４に示すフロック形成槽１５ｂを備えている点で異なる。図４（ａ）は、フロック形成槽１５ｂの断面図を示し、図４（ｂ）は、フロック形成槽１５ｂが有する棚板１５２ｂの斜視図を示している。
【００２９】
図４に示すフロック形成槽１５ｂは、複数の棚板１５２ｂを備えて迂流水路を形成しているが、棚板１５２ｂの形状と設置方法が図２及び図３を用いて上述したフロック形成槽１５ａと異なっている。図２及び図３を用いて上述したフロック形成槽１５ａでは、棚板１５２の一端が第１の側壁１５１ａに接触するとき、棚板１５２の他端は第２の側壁１５１ｂとは接触せずに所定の間隔（ギャップ）を保っている。これに対し、図４に示すフロック形成槽１５ｂでは、棚板１５２ｂの両端が各側壁１５１と接触している。また、フロック形成槽１５ｂの棚板１５２ｂの一端には切込み部１５２ｃが設けられ、複数の棚板１５２ｂは、切込み部１５２ｃが互い違いの方向に位置するように各側壁１５１と接触されている。図４に示すフロック形成槽１５ｂでは、棚板１５２ｂの切込み部１５２ｃから原水が流れるため、フロック形成槽１５ａと同様に流入口から流出口まで原水が複数の棚板１５２ｂの間を通りながら迂流する。
【００３０】
フロック形成槽１５ｂ内では、この切込み部１５２ｃを通ることによって原水の流れが不均一となり、流れ方向を軸とした回転流成分が生じ、棚板１５２ｂでの衝突回数を増加させ、フロックの密度を増加させる。なお、切込み部１５２ｃ同士の間隔（ピッチ）は、棚板１５２同士の間隔の約２倍又は約２の倍数倍であることが好ましい。
【００３１】
なお、切込み部１５２ｃの形状は、図４（ｂ）に示す凹形状に限定されず、三角形であっても良いし、半円形等のようなカーブのかかった形状であっても良い。
【００３２】
また、このフロック形成槽１５ｂでも、フロック形成槽１５ａと同様にフロック形成槽１５ｂを形成する材質を選択したり、内部をコーティングすることで、フロックの側壁１５１や棚板１５２ｂへの付着を防止し、フロック形成の効果を得ることができる。
【００３３】
上述したように、第２の実施形態に係る固液分離システムでも、フロック形成槽１５ｂにおいてフロックの棚板１５２ｂへの衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することが可能となるため、遠心分離による固液分離装置を利用し、システムの設置スペースを縮小し、固液分離の効率を向上させることができる。
【００３４】
〈第３の実施形態〉
本発明の第３の実施形態に係る固液分離システムは、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離システム１ａと比較すると、フロック形成槽１５ａに代えて、図５に示すフロック形成槽１５ｃを備えている点で異なる。図５（ａ）は、フロック形成槽１５ｃの断面図を示し、図５（ｂ）は、フロック形成槽１５ｃが有する棚板１５２の斜視図を示している。
【００３５】
図５に示すフロック形成槽１５ｃは、棚板１５２が邪魔板１５５を有している点で図２及び図３を用いて上述したフロック形成槽１５ａと異なっている。具体的には、図５に示すフロック形成槽１５ｃの棚板１５２では、側壁１５１と接触していない一端に邪魔板１５５を備えている。この邪魔板１５５の設置方向は、原水の流れ方向（ターンの方向）と同一である。フロック形成槽１５ｃ内では、原水の流れがこの邪魔板１５５によって不均一となり、現水の流れ方向を軸とした旋回流が生じる。旋回流に追従できないフロックは、棚板に衝突する回数が増加するため、フロックの空隙が締まり、フロックの強度を増加させることができる。
【００３６】
なお、邪魔板１５５の形状は、図５（ｂ）に示す三角形に限定されず、四角形であっても良いし、半円形等のようなカーブのかかった形状であっても良い。
【００３７】
ここで、旋回流の渦のサイズは棚板１５２の間隔にそれぞれ依存するため、図５（ｂ）に示すように、棚板１５２の端部に複数の邪魔板１５５が設置されているとき、同一の端部に設けられる各邪魔板１５５の間隔（ピッチ）ｃは、各棚板１５２の間隔（ピッチ）ｂの約２倍又は約２の倍数倍であることが好ましい（ｃ≒２ｂ）。
【００３８】
また、このフロック形成槽１５ｃでも、フロック形成槽１５ａと同様にフロック形成槽１５ｃを形成する材質を選択したり、内部をコーティングすることで、フロックの側壁１５１や棚板１５２への付着を防止し、フロック形成の効果を得ることができる。
【００３９】
上述したように、第３の実施形態に係る固液分離システムでも、フロック形成槽１５ｃにおいて邪魔板１５５によって、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することができるため、固液分離の効率を向上させることができる。
【００４０】
《変形例》
図６は、第３の実施形態の変形例に係る固液分離装置のフロック形成槽１５ｄの一例である。図６（ａ）は、フロック形成槽１５ｄの断面図を示し、図６（ｂ）は、フロック形成槽１５ｄが有する棚板１５２の斜視図を示している。
【００４１】
図５に示すフロック形成槽１５ｃの棚板１５２では、側壁１５１と接触していない一端に原水の流れ方向（ターンの方向）と同一の邪魔板１５５を有していた。これに対し、図６に示すフロック形成槽１５ｄの棚板１５２は、側壁１５１と接触していない一端に設置される邪魔板１５５と対向する方向で設置される邪魔板１５５も有している。
【００４２】
ここで、旋回流の渦のサイズは棚板１５２の間隔にそれぞれ依存するため、図６（ｂ）に示すように、棚板１５２の上下方向に複数の邪魔板１５５が設置されているとき、同一の棚板に設けられる各邪魔板１５５の間隔（ピッチ）ｃは、棚板１５２の間隔（ピッチ）ｂの約２倍又は約２の倍数倍であることが好ましい（ｃ≒２ｂ）。
【００４３】
上述したように、このフロック形成槽１５ｄを利用した場合でも、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することができるため、固液分離の効率を向上させることができる。
【００４４】
〈第４の実施形態〉
本発明の第４の実施形態に係る固液分離システムは、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離システム１ａと比較すると、フロック形成槽１５ａに代えて、図７に示すフロック形成槽１５ｅを備えている点で異なる。図７（ａ）は、フロック形成槽１５ｅの断面図であって、図７（ｂ）は、フロック形成槽１５ｅが有する棚板１５２の斜視図である。
【００４５】
図７に示すフロック形成槽１５ｅは、棚板１５２が小片１５６を有している点で図２及び図３を用いて上述したフロック形成槽１５ａと異なっている。棚板１５２には、原水の流れに対向する複数の小片１５６が並列されている。フロック形成槽１５ｅ内では、小片１５６によって、２枚の棚板１５２の間（ギャップ部）に、原水の流れ方向を軸とした旋回流を生じさせてフロックを棚板１５２へ衝突する回数を増加させることができる。
【００４６】
ここで、旋回流の渦のサイズは棚板１５２の間隔にそれぞれ依存するため、隣り合う小片１５６の間隔（ピッチ）ｄは、棚板１５２の間隔（ピッチ）ｂの約２倍又は約２の倍数倍であることが好ましい（ｄ≒２ｂ）。なお、この場合の各小片１５６の間隔は、各小片１５６の重心を基準としている。
【００４７】
また、原水の流れ方向を基準として前後関係にある小片１５６の間隔（ピッチ）は、棚板１５２と側壁の間隔（ギャップ長さ）と略等しいことが好ましい。
【００４８】
なお、小片１５６の形状は、図７に示す直方体に限られず、図８に示すような形状であっても良い。図８に示すような形状にすることで、小片１５６におけるフロック等の固体の滞留を防止することができる。
【００４９】
また、このフロック形成槽１５ｂでも、フロック形成槽１５ａと同様にフロック形成槽１５ｂを形成する材質を選択したり、内部をコーティングすることで、フロックの側壁１５１や棚板１５２ｂへの付着を防止し、フロック形成の効果を得ることができる。
【００５０】
上述したように、このフロック形成槽１５ｅを利用した場合でも、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することができるため、固液分離の効率を向上させることができる。
【００５１】
《変形例》
図９は、第４の実施形態に係る固液分離システムのフロック形成槽１５ｅの変形例を表わす一例である。図７に示すフロック形成槽１５ｅでは、原水の流れ方向と合わせて複数の小片１５６を同一方向に整列して棚板１５２に配置されていた。これに対し、図９に示すように、小片１５６の長手方向を原水の流れ方向とずらして棚板１５２に設置している。図９に示すように、小片１５６の長手方向と原水の流方向とを一致させない角度にすることで、小片１５６におけるフロック等の固体の滞留を防止することができる。また、隣合う小片１５６に同一の角度を持たせるのではなく、原水の流れ方向と垂直な一列の小片１５６を互い違いに配置することで、原水の旋回流を生じさせやすくすることができる。
【００５２】
ここで、旋回流の渦のサイズは棚板１５２の間隔にそれぞれ依存するため、隣り合う小片１５６の間隔（ピッチ）ｄは、棚板１５２の間隔（ピッチ）ｂの約２倍又は約２の倍数倍であることが好ましい（ｄ≒２ｂ）。
【００５３】
上述したように、小片１５６の長手方向と原水の流方向とに角度をつけた場合でも、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することができるため、固液分離の効率を向上させることができる。
【００５４】
〈第５の実施形態〉
本発明の第５の実施形態に係る固液分離システムは、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離システム１ａと比較すると、フロック形成槽１５ａに代えて、図１０に示すフロック形成槽１５ｆを備えている点で異なる。
【００５５】
図１０に示すフロック形成槽１５ｆは、第１フロック形成部１５７ａと第２フロック形成部１５７ｂによって構成されている。第１フロック形成部１５７ａも第２フロック形成部１５７ｂも棚板１５２を有しているが、第１フロック形成部１５７ａにおける各棚板１５２の間隔（ピッチ）ｂ1と、第２フロック形成部１５７ｂにおける各棚板１５２の間隔（ピッチ）とは、ｂ2とは異なっている。
【００５６】
一般的に、棚板１５２の間隔が広い方が原水の流速が緩やかで原水中のフロックが棚板１５２に衝突する回数は少なく、棚板１５２の間隔が狭い方が原水の流速が速くなり原水中のフロックが棚板１５２に衝突する回数が多くなる。フロックが硬くならないうちに棚板１５２へ衝突させる回数を多くすると、フロックが棚板１５２へ衝突する衝撃でフロックを破壊するおそれがある。したがって、第１フロック形成部１５７ａでフロックを緩やかに棚板１５２を衝突させてフロックを徐々に大きく形成した後で、第２フロック形成部１５７ｂでフロックを棚板１５２に衝突させる回数を増加してフロックを強固にする。
【００５７】
図１０に示すフロック形成槽１５ｆでは、棚板１５２の間隔ｂ1の第１フロック形成部１５７ａと間隔ｂ2の第２フロック形成槽１５７ｂとの、棚板１５２の間隔の異なる２つのフロック形成部を有しているが、棚板の間隔は２種類に限られることはない。また、異なる間隔の棚板を有するフロック形成部１５７ａ，１５７ｂの割合も限定されない。例えば、始めの１／４を緩速のフロック形成部でフロック形成し、残りの３／４を急速のフロック形成部でフロック形成するようにしても良い。また、緩速のフロック形成部、急速のフロック形成部、緩速のフロック形成部及び急速のフロック形成部と繰り返してフロック形成するようにしても良い。また、緩速から徐々に急速に変化させてフロック形成しても良い。
【００５８】
また、このフロック形成槽１５ｆでも、フロック形成槽１５ａと同様にフロック形成槽１５ｂを形成する材質を選択したり、内部をコーティングすることで、フロックの側壁１５１や棚板１５２ｂへの付着を防止し、フロック形成の効果を得ることができる。
【００５９】
上述したように、このフロック形成槽１５ｆを利用した場合でも、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することができるため、固液分離の効率を向上させることができる。また、緩速な水流でフロックを大きく形成するとともに、急速な水流でフロックを硬く形成することができるため、大きく硬い、固液分離装置１７で分離しやすいフロックに形成することができる。
【００６０】
〈第６の実施形態〉
本発明の第６の実施形態に係る固液分離システムは、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離システム１ａと比較すると、フロック形成槽１５ｇに代えて、図１１に示すフロック形成槽１５ｇを備えている点で異なる。図１１（ａ）はフロック形成槽１５ｇの断面図を示し、図１１（ｂ）は、フロック形成槽１５ｇが有する棚板１５２ｂ，１５２ｃの斜視図を示している。
【００６１】
図１１に示すフロック形成槽１５ｇは円筒形であって、第１の棚板１５２ｃはドーナツ形状であって、第２の棚板１５２ｄとは円形である。第１の棚板１５２ｃの直径はフロック形成槽１５ｇの直径と同一である。また、第２の棚板１５２ｄの直径はフロック形成槽１５ｇの直径よりも小さくなっている。第１の棚板１５２ｃ及び第２の棚板１５３ｄともに支柱１５７で支持されるため、支柱用開口ｈ１，ｈ２を有している。
【００６２】
フロック形成槽１５ｇ内部では、支柱１５７によって第１の棚板１５２ｃと第２の棚板１５２ｄが交互に支持されている。フロック形成槽１５ｇに流入する原水は、第１の棚板１５２ｃの内側の穴を通過し、第２の棚板１５２ｄの外側を通過する。その後も、原水は、第１の棚板１５２ｃの内側と第２の棚板１５３ｄの外側を交互に通過する。
【００６３】
ここで、第１の棚板１５２ｃの中央に設けられる穴の面積（ギャップ面積）Ｓ1と、フロック形成槽１５ｇの内枠と第２の棚板１５２ｄの外枠とによって形成される面積（ギャップ面積）Ｓ2を同一にすることで（Ｓ1＝Ｓ2）、原水が第１の棚板１５２ｃから第２の棚板１５２ｄに移動する流速と、原水が第２の棚板１５２ｄから第１の棚板１５２ｃに移動する流速とを同一にすることができる。また、各棚板１５２ｃ，１５２ｄの間隔（ピッチ）は、全て同一であっても良いし、第５の実施形態において上述したように間隔を変化させて、流速を変化させても良い。
【００６４】
このような円筒形のフロック形成槽１５ｇの場合にも、内部の原水に旋回流が発生してフロックが棚板１５２ｃ，１５２ｄに衝突して大きく硬く形成される。さらに、円筒形の場合、一般的な直方体のフロック形成槽よりも耐圧が容易であって、容器の厚みが薄くても良いという効果を得ることができる。
【００６５】
上述したように、このフロック形成槽１５ｆを利用した場合でも、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することができるため、固液分離の効率を向上させることができる。また、フロック形成槽１５ｆを円筒形にしたことにより、特に圧力下の使用環境において、フロック形成槽１５ｆの設計を容易にすることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ａ…固液分離システム
１０…原水ポンプ
１１…混和槽
１１１…混和装置
１２…凝集剤注入装置
１３…反応槽
１３１…混合装置
１４…凝集助剤注入装置
１５ａ〜１５ｅ…フロック形成槽
１５１…側壁
１５２…棚板
１５２ｂ…棚板
１５２ｃ…切込み部
１５５…邪魔板
１５６…小片
１６…送水ポンプ
１７…固液分離装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理や浄水処理等の水処理で固体を含む原水から固体を分離する固液分離システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水処理では、懸濁物質や濁度成分等の固体の分離処理には、図１２に示すように凝集剤及び凝集助剤を注入して行なうフロック形成と、重力沈降槽を利用した沈降分離とを組み合わせた固液分離システム１が多く利用されている。
【０００３】
図１２に示す固液分離システム１では、処理対象となる原水は、原水ポンプ１０によって混和槽１１に送水される。混和槽１１では、原水と、凝集剤注入装置１２によって注入された凝集剤とが混和装置１１１によって混和される。混和槽１１で凝集剤と混和された原水は、反応槽１３に送水される。反応槽１３では、原水と、凝集助剤注入装置１４によって注入された凝集助剤とが混合装置１３１によって混合される。反応槽１３で凝集助剤と混合された原水は、フロック形成槽１５に送水される。フロック形成槽１５では、フロキュレータ１５０で凝集を促進してフロックを成長させる。フロック形成槽１５で形成されたフロックを含む原水は、重力沈降槽１８に送水される。原水を重力沈降槽１８内に所定時間以上滞留させることで、フロックと水との比重差によって比重の大きい固体のフロックを沈降させて原水からフロックを分離する。また、固体分離システム１では、フロックが沈降後の清澄な上澄み液を処理水とする。
【０００４】
図１２に示すような、重力沈降を利用する従来の固液分離システム１では、凝集剤によって原水に含まれる懸濁物質をフロックとして大きくして水との比重差を利用し、水よりも比重の大きい懸濁物質をフロックを沈降させた後に上澄みを処理水として得ることで、原水を固体（懸濁物質）と液体（処理水）とに分離している（重力沈降）。ここで、固液分離システム１では、フロックが沈降するために必要な時間、原水を重力沈降槽１８に滞留させる必要がある。したがって、重力沈降槽１８は、容量を大きくする必要がある。
【０００５】
これに対し、近年、重力沈降槽１８の容量を縮小し、分離効率を向上する目的で、傾斜管や傾斜板を利用して処理速度の向上する方法も利用されているが、処理速度の短縮や重力沈降槽１８の容量の縮小には限界があった。
【０００６】
この重力沈降の利用による処理速度の短縮や重力沈降槽の容量の縮小の課題を解決する有効な手段として、液体サイクロンのような遠心分離装置がある（例えば、特許文献１参照）。遠心分離装置では内部で砂分を含む原水を旋回させ、遠心力を利用して所定の粒径以上の固体を、原水から分離する。このような遠心分離装置では、重力よりも加速度の大きな遠心力を利用するため、重力を利用する場合よりも短時間で固体である砂分を分離することができるとともに、遠心分離装置の容量を重力沈降槽の容量よりも縮小することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３３３３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、遠心分離装置では、遠心力を得るために原水を高速で旋回させるが、結合力が小さいフロックを高速で旋回させると、一度形成されたフロックが分裂し微細化することがあり、遠心分離装置を利用することはできなかった。したがって、原水からフロックのように破壊されやすい物質を分離するためには処理速度が長くて容量が大きい重力沈降槽の使用が避けられなかった。
【０００９】
したがって、本発明によれば、分裂や微細化しにくいフロックを形成し、システムの設置スペースを縮小するとともに、固液分離の効率を向上する固液分離システム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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、固形物を含む原水を流入すると、この原水に固形物をフロックに形成する薬品を注入して原水を固形物と処理水とに分離する固液分離システムであって、内部に複数の棚板が並列され、原水が流入すると、流入した原水を２枚の棚板間と、棚板の端部に形成された切込み部及びフロック形成槽の内壁で形成される空間とを迂流させる迂流水路を有し、この迂流水路で形成されたフロックを含む原水を流出するフロック形成槽と、フロック形成槽から流出した原水を流入すると、原水から固形物であるフロックを遠心力を利用して分離する固液分離装置とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、原水に含まれる固体から分裂や微細化しにくいフロックを形成し、システムの設置スペースを縮小するとともに、固液分離の効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る固液分離システムについて説明する概略図である。
【図２】図１の固液分離システムのフロック形成槽について説明する断面図である。
【図３】図１の固液分離システムのフロック形成槽が有する側壁と棚板について説明する図である。
【図４】第２の実施形態に係る固液分離システムのフロック形成槽について説明する図である。
【図５】第３の実施形態に係る固液分離システムのフロック形成槽について説明する図である。
【図６】図５のフロック形成槽の変形例について説明する図である。
【図７】第４の実施形態に係る固液分離システムのフロック形成槽について説明する図である。
【図８】図７のフロック形成槽で利用する小片の一例について説明する図である。
【図９】図７のフロック形成槽の変形例について説明する図である。
【図１０】第５の実施形態に係る固液分離システムのフロック形成槽について説明する図である。
【図１１】第６の実施形態に係る固液分離システムのフロック形成槽について説明する図である。
【図１２】従来の固液分離システムについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を用いて本発明の各実施形態に係る固液分離システムについて説明する。本発明に係る固液分離システムは、図１２を用いて上述した従来の固液分離システム１と同様に、排水処理や浄水処理等の水処理において、懸濁物質や濁度成分等の固体を含む原水を固体と液体とに分離する装置である。以下の説明において、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００１４】
〈第１の実施形態〉
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る固液分離システム１ａは、原水ポンプ１０によって処理対象となる原水が導入される混和槽１１、混和槽１１内の原水に凝集剤を注入する凝集剤注入装置１２と、混和槽１１内で凝集剤と攪拌された原水が流入する反応槽１３と、反応槽１３内の原水に凝集助剤を注入する凝集助剤注入装置１４と、反応槽１３内で凝集助剤と攪拌された原水が流入すると原水に含まれる固体をフロックに成長させるフロック形成槽１５ａと、送水ポンプ１６によってフロック形成槽１５ａで成長したフロックを含む原水が導入され、固体であるフロックと液体である処理水とに分離する固液分離装置１７とを備えている。
【００１５】
凝集剤注入装置１２は、原水に含まれる固体を凝集させる凝集剤を注入する。この凝集剤注入装置１２は、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸バンド、ポリ硫酸鉄等の無機系の凝集剤から、原水に含まれる固体に応じて選択された適当な種類及び量の凝集剤を注入する。
【００１６】
混和槽１１は、内部の原水と凝集剤を混和する混和装置１１１を有している。混和装置１１１で原水と凝集剤を攪拌することにより、原水内の凝集剤を均一に混和してフロック形成槽１５ａ内でフロックを成長しやすくする。
【００１７】
凝集助剤注入装置１４は、フロックを強固又は大きく回収しやすい性質に形成する凝集助剤を注入する。この凝集助剤注入装置１４は、ポリアクリルアミド等の有機高分子凝集剤やポリシリカ等の無機高分子凝集剤から、原水に含まれる固体に応じて選択された適当な種類及び量の凝集助剤を注入する。
【００１８】
反応槽１３は、内部の原水と凝集助剤を混合する混合装置１３１を有している。混合装置１３１で原水と凝集助剤を攪拌することにより、原水内の凝集助剤を均一に混和してフロック形成槽１５ａ内でフロックを回収しやすい性質に形成しやすくする。
【００１９】
フロック形成槽１５ａは、例えば、直方形であって、図２に示すように、原水の障害物である棚板１５２を複数有し、反応槽１３から流入する原水が棚板１５２に沿って迂流（蛇行）するような迂流水路が内部に形成されている。具体的には、各棚板１５２は、図２に示すように、フロック形成槽１５ａ内において、第１の側壁１５１ａと第２の側壁１５１ｂのうち、いずれかの側壁１５１とのみ接するように配置されている。このとき、各棚板１５２は近接する棚板１５２とは接する側壁１５１（１５１ａ，１５１ｂ）が異なっている。すなわち、複数の棚板１５２は、第１の側壁１５１ａと第２の側壁１５１ｂに互い違いに接するように設置されているため、ある棚板１５２が第１の側壁１５１ａと接し、第２の側壁１５１ｂと接していないとき、その次に位置する棚板１５２は、第２の側壁１５１ｂに接し、第１の側壁１５１ａとは接していない。したがって、流入口１５３から流入した原水は、第２側壁１５１ｂと第１側壁１５１ａに交互に衝突して左右方向に迂流しながら複数の棚板１５２の間を流出口１５４まで進む。
【００２０】
図２に示すように複数の棚板１５２を配置したフロック形成槽１５ａの内部では、棚板１５２の端部と側壁１５１のギャップ部分で流速が増加する。その結果、原水が２枚の棚板１５２の間を流れるときに剥離が生じて流れが蛇行し、原水中で形成されたフロックの棚板１５２への衝突回数が増加する。フロックの棚板１５２への衝突回数が増加すると、形成されるフロックの空隙が締まり、フロックの強度が増加する。また、フロックの棚板１５２への衝突回数が増加すると、形成されるフロックの密度も増加し、固液分離装置１７における分離効率が向上する。
【００２１】
図３に示すように、棚板１５２の一端は、第１の側壁１５１ａ又は第２の側壁１５１ｂと所定の間隔を持つように設置されるが、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させてフロックの強度を上げるためには、棚板１５２と側壁１５１との間隔（ギャップ長さ）ａよりも、各棚板１５２間の間隔（ピッチ）ｂが大きくなるようにすることが好ましい（ａ＜ｂ）。また、必要な棚板１５２の数は限定されないが、棚板１５２の数が多い方が原水のターンの回数が多くなってフロックが壁面（側壁１５１、棚板１５２）へ衝突する回数が増加するため、棚板１５２の数は、少ないよりも多い方が好ましい。
【００２２】
また、フロック形成槽１５の内部をコーティングしたり、フロック形成槽１５を形成する材料を選択したりすることにより、フロックの側壁１５１や棚板１５２への付着を防止したり、フロック形成の効果を上げることができる。例えば、凝集剤注入装置１２で高分子凝集剤を注入すると、凝集効果でイオン結合が生じる。イオン結合は、水中の構造物に対して付着性を有するという原理があるため、フロックが側壁１５１や棚板１５２等に付着しやすくなることがある。また、例えば、側壁１５１や棚板１５２に傷ができると、傷部分にフロックが付着しやすくなることがある。したがって、フロック形成槽１５の内部を不活性な材質で形成したり、コーティングしたりすることでイオン結合による付着や傷部分における付着を防止することができる。例えば、テフロン（登録商標）、ポリ塩化ビニル、アモルファスカーボン、セラミック、ガラス、酸化チタン等をフロック形成槽１５を形成する材質やコーティングする材質として利用することが好ましい。
【００２３】
なお、ここでは、フロック形成槽１５ａの上方に流入口１５３が設けられ、下方に流出口１５４が設けられ、流水はフロック形成槽１５ａの上方から左右に迂流しながらフロック形成槽１５ａの下方に流れるものとして説明した。しかしながら、フロック形成槽の左側（又は右側）に設けられる流入口から流入した原水が、上下に迂流しながらフロック形成槽の右側（又は左側）に設けられる流出口まで流れるものであっても良い。
【００２４】
固液分離装置１７は、内部で流入した原水を回転させて遠心力を発生させ、この遠心力によってフロックに重力よりも大きい加速度を与え、沈降速度を高めながらフロックを沈降させて原水を処理水とフロックに分離する。例えば、固液分離装置１７には、液体サイクロンを利用することができる。固液分離装置１７では、流入する原水がフロックを形成しやすい速度に旋回し、高速の原水からフロックを分離しやすい速度に旋回する。
【００２５】
なお、送水ポンプ１６は、固液分離装置１７に原水を送水する際、固液分離装置１７でフロックの形成やフロックの分離に必要な旋回速度が得られるような強度で原水を送水することが望ましい。
【００２６】
上述したように、第１の実施形態に係る固液分離システム１ａでは、フロック形成槽１５ａで形成するフロックの強度を増加するとともに、フロックの強度を増加するとともに、密度を増加することができる。したがって、第１の実施形態に係る固液分離システム１ａでは、重力沈降装置よりもコンパクトな遠心分離を利用する固液分離装置１７を利用することが可能となるため、システムの設置スペースを縮小することができる。
【００２７】
また、固液分離システム１ａでは、固液分離装置１７で重力とともに遠心力を利用してフロックを沈降させることができる。したがって、第１の実施形態に係る固液分離システム１ａでは、重力のみを利用する場合と比較して短時間でフロックを沈降させるため、分離効率を向上することができる。
【００２８】
〈第２の実施形態〉
本発明の第２の実施形態に係る固液分離システムは、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離システム１ａと比較すると、フロック形成槽１５ａに代えて、図４に示すフロック形成槽１５ｂを備えている点で異なる。図４（ａ）は、フロック形成槽１５ｂの断面図を示し、図４（ｂ）は、フロック形成槽１５ｂが有する棚板１５２ｂの斜視図を示している。
【００２９】
図４に示すフロック形成槽１５ｂは、複数の棚板１５２ｂを備えて迂流水路を形成しているが、棚板１５２ｂの形状と設置方法が図２及び図３を用いて上述したフロック形成槽１５ａと異なっている。図２及び図３を用いて上述したフロック形成槽１５ａでは、棚板１５２の一端が第１の側壁１５１ａに接触するとき、棚板１５２の他端は第２の側壁１５１ｂとは接触せずに所定の間隔（ギャップ）を保っている。これに対し、図４に示すフロック形成槽１５ｂでは、棚板１５２ｂの両端が各側壁１５１と接触している。また、フロック形成槽１５ｂの棚板１５２ｂの一端には切込み部１５２ｃが設けられ、複数の棚板１５２ｂは、切込み部１５２ｃが互い違いの方向に位置するように各側壁１５１と接触されている。図４に示すフロック形成槽１５ｂでは、棚板１５２ｂの切込み部１５２ｃから原水が流れるため、フロック形成槽１５ａと同様に流入口から流出口まで原水が複数の棚板１５２ｂの間を通りながら迂流する。
【００３０】
フロック形成槽１５ｂ内では、この切込み部１５２ｃを通ることによって原水の流れが不均一となり、流れ方向を軸とした回転流成分が生じ、棚板１５２ｂでの衝突回数を増加させ、フロックの密度を増加させる。なお、切込み部１５２ｃ同士の間隔（ピッチ）は、棚板１５２同士の間隔の約２倍又は約２の倍数倍であることが好ましい。
【００３１】
なお、切込み部１５２ｃの形状は、図４（ｂ）に示す凹形状に限定されず、三角形であっても良いし、半円形等のようなカーブのかかった形状であっても良い。
【００３２】
また、このフロック形成槽１５ｂでも、フロック形成槽１５ａと同様にフロック形成槽１５ｂを形成する材質を選択したり、内部をコーティングすることで、フロックの側壁１５１や棚板１５２ｂへの付着を防止し、フロック形成の効果を得ることができる。
【００３３】
上述したように、第２の実施形態に係る固液分離システムでも、フロック形成槽１５ｂにおいてフロックの棚板１５２ｂへの衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することが可能となるため、遠心分離による固液分離装置を利用し、システムの設置スペースを縮小し、固液分離の効率を向上させることができる。
【００３４】
〈第３の実施形態〉
本発明の第３の実施形態に係る固液分離システムは、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離システム１ａと比較すると、フロック形成槽１５ａに代えて、図５に示すフロック形成槽１５ｃを備えている点で異なる。図５（ａ）は、フロック形成槽１５ｃの断面図を示し、図５（ｂ）は、フロック形成槽１５ｃが有する棚板１５２の斜視図を示している。
【００３５】
図５に示すフロック形成槽１５ｃは、棚板１５２が邪魔板１５５を有している点で図２及び図３を用いて上述したフロック形成槽１５ａと異なっている。具体的には、図５に示すフロック形成槽１５ｃの棚板１５２では、側壁１５１と接触していない一端に邪魔板１５５を備えている。この邪魔板１５５の設置方向は、原水の流れ方向（ターンの方向）と同一である。フロック形成槽１５ｃ内では、原水の流れがこの邪魔板１５５によって不均一となり、現水の流れ方向を軸とした旋回流が生じる。旋回流に追従できないフロックは、棚板に衝突する回数が増加するため、フロックの空隙が締まり、フロックの強度を増加させることができる。
【００３６】
なお、邪魔板１５５の形状は、図５（ｂ）に示す三角形に限定されず、四角形であっても良いし、半円形等のようなカーブのかかった形状であっても良い。
【００３７】
ここで、旋回流の渦のサイズは棚板１５２の間隔にそれぞれ依存するため、図５（ｂ）に示すように、棚板１５２の端部に複数の邪魔板１５５が設置されているとき、同一の端部に設けられる各邪魔板１５５の間隔（ピッチ）ｃは、各棚板１５２の間隔（ピッチ）ｂの約２倍又は約２の倍数倍であることが好ましい（ｃ≒２ｂ）。
【００３８】
また、このフロック形成槽１５ｃでも、フロック形成槽１５ａと同様にフロック形成槽１５ｃを形成する材質を選択したり、内部をコーティングすることで、フロックの側壁１５１や棚板１５２への付着を防止し、フロック形成の効果を得ることができる。
【００３９】
上述したように、第３の実施形態に係る固液分離システムでも、フロック形成槽１５ｃにおいて邪魔板１５５によって、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することができるため、固液分離の効率を向上させることができる。
【００４０】
《変形例》
図６は、第３の実施形態の変形例に係る固液分離装置のフロック形成槽１５ｄの一例である。図６（ａ）は、フロック形成槽１５ｄの断面図を示し、図６（ｂ）は、フロック形成槽１５ｄが有する棚板１５２の斜視図を示している。
【００４１】
図５に示すフロック形成槽１５ｃの棚板１５２では、側壁１５１と接触していない一端に原水の流れ方向（ターンの方向）と同一の邪魔板１５５を有していた。これに対し、図６に示すフロック形成槽１５ｄの棚板１５２は、側壁１５１と接触していない一端に設置される邪魔板１５５と対向する方向で設置される邪魔板１５５も有している。
【００４２】
ここで、旋回流の渦のサイズは棚板１５２の間隔にそれぞれ依存するため、図６（ｂ）に示すように、棚板１５２の上下方向に複数の邪魔板１５５が設置されているとき、同一の棚板に設けられる各邪魔板１５５の間隔（ピッチ）ｃは、棚板１５２の間隔（ピッチ）ｂの約２倍又は約２の倍数倍であることが好ましい（ｃ≒２ｂ）。
【００４３】
上述したように、このフロック形成槽１５ｄを利用した場合でも、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することができるため、固液分離の効率を向上させることができる。
【００４４】
〈第４の実施形態〉
本発明の第４の実施形態に係る固液分離システムは、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離システム１ａと比較すると、フロック形成槽１５ａに代えて、図７に示すフロック形成槽１５ｅを備えている点で異なる。図７（ａ）は、フロック形成槽１５ｅの断面図であって、図７（ｂ）は、フロック形成槽１５ｅが有する棚板１５２の斜視図である。
【００４５】
図７に示すフロック形成槽１５ｅは、棚板１５２が小片１５６を有している点で図２及び図３を用いて上述したフロック形成槽１５ａと異なっている。棚板１５２には、原水の流れに対向する複数の小片１５６が並列されている。フロック形成槽１５ｅ内では、小片１５６によって、２枚の棚板１５２の間（ギャップ部）に、原水の流れ方向を軸とした旋回流を生じさせてフロックを棚板１５２へ衝突する回数を増加させることができる。
【００４６】
ここで、旋回流の渦のサイズは棚板１５２の間隔にそれぞれ依存するため、隣り合う小片１５６の間隔（ピッチ）ｄは、棚板１５２の間隔（ピッチ）ｂの約２倍又は約２の倍数倍であることが好ましい（ｄ≒２ｂ）。なお、この場合の各小片１５６の間隔は、各小片１５６の重心を基準としている。
【００４７】
また、原水の流れ方向を基準として前後関係にある小片１５６の間隔（ピッチ）は、棚板１５２と側壁の間隔（ギャップ長さ）と略等しいことが好ましい。
【００４８】
なお、小片１５６の形状は、図７に示す直方体に限られず、図８に示すような形状であっても良い。図８に示すような形状にすることで、小片１５６におけるフロック等の固体の滞留を防止することができる。
【００４９】
また、このフロック形成槽１５ｂでも、フロック形成槽１５ａと同様にフロック形成槽１５ｂを形成する材質を選択したり、内部をコーティングすることで、フロックの側壁１５１や棚板１５２ｂへの付着を防止し、フロック形成の効果を得ることができる。
【００５０】
上述したように、このフロック形成槽１５ｅを利用した場合でも、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することができるため、固液分離の効率を向上させることができる。
【００５１】
《変形例》
図９は、第４の実施形態に係る固液分離システムのフロック形成槽１５ｅの変形例を表わす一例である。図７に示すフロック形成槽１５ｅでは、原水の流れ方向と合わせて複数の小片１５６を同一方向に整列して棚板１５２に配置されていた。これに対し、図９に示すように、小片１５６の長手方向を原水の流れ方向とずらして棚板１５２に設置している。図９に示すように、小片１５６の長手方向と原水の流方向とを一致させない角度にすることで、小片１５６におけるフロック等の固体の滞留を防止することができる。また、隣合う小片１５６に同一の角度を持たせるのではなく、原水の流れ方向と垂直な一列の小片１５６を互い違いに配置することで、原水の旋回流を生じさせやすくすることができる。
【００５２】
ここで、旋回流の渦のサイズは棚板１５２の間隔にそれぞれ依存するため、隣り合う小片１５６の間隔（ピッチ）ｄは、棚板１５２の間隔（ピッチ）ｂの約２倍又は約２の倍数倍であることが好ましい（ｄ≒２ｂ）。
【００５３】
上述したように、小片１５６の長手方向と原水の流方向とに角度をつけた場合でも、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することができるため、固液分離の効率を向上させることができる。
【００５４】
〈第５の実施形態〉
本発明の第５の実施形態に係る固液分離システムは、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離システム１ａと比較すると、フロック形成槽１５ａに代えて、図１０に示すフロック形成槽１５ｆを備えている点で異なる。
【００５５】
図１０に示すフロック形成槽１５ｆは、第１フロック形成部１５７ａと第２フロック形成部１５７ｂによって構成されている。第１フロック形成部１５７ａも第２フロック形成部１５７ｂも棚板１５２を有しているが、第１フロック形成部１５７ａにおける各棚板１５２の間隔（ピッチ）ｂ1と、第２フロック形成部１５７ｂにおける各棚板１５２の間隔（ピッチ）とは、ｂ2とは異なっている。
【００５６】
一般的に、棚板１５２の間隔が広い方が原水の流速が緩やかで原水中のフロックが棚板１５２に衝突する回数は少なく、棚板１５２の間隔が狭い方が原水の流速が速くなり原水中のフロックが棚板１５２に衝突する回数が多くなる。フロックが硬くならないうちに棚板１５２へ衝突させる回数を多くすると、フロックが棚板１５２へ衝突する衝撃でフロックを破壊するおそれがある。したがって、第１フロック形成部１５７ａでフロックを緩やかに棚板１５２を衝突させてフロックを徐々に大きく形成した後で、第２フロック形成部１５７ｂでフロックを棚板１５２に衝突させる回数を増加してフロックを強固にする。
【００５７】
図１０に示すフロック形成槽１５ｆでは、棚板１５２の間隔ｂ1の第１フロック形成部１５７ａと間隔ｂ2の第２フロック形成槽１５７ｂとの、棚板１５２の間隔の異なる２つのフロック形成部を有しているが、棚板の間隔は２種類に限られることはない。また、異なる間隔の棚板を有するフロック形成部１５７ａ，１５７ｂの割合も限定されない。例えば、始めの１／４を緩速のフロック形成部でフロック形成し、残りの３／４を急速のフロック形成部でフロック形成するようにしても良い。また、緩速のフロック形成部、急速のフロック形成部、緩速のフロック形成部及び急速のフロック形成部と繰り返してフロック形成するようにしても良い。また、緩速から徐々に急速に変化させてフロック形成しても良い。
【００５８】
また、このフロック形成槽１５ｆでも、フロック形成槽１５ａと同様にフロック形成槽１５ｂを形成する材質を選択したり、内部をコーティングすることで、フロックの側壁１５１や棚板１５２ｂへの付着を防止し、フロック形成の効果を得ることができる。
【００５９】
上述したように、このフロック形成槽１５ｆを利用した場合でも、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することができるため、固液分離の効率を向上させることができる。また、緩速な水流でフロックを大きく形成するとともに、急速な水流でフロックを硬く形成することができるため、大きく硬い、固液分離装置１７で分離しやすいフロックに形成することができる。
【００６０】
〈第６の実施形態〉
本発明の第６の実施形態に係る固液分離システムは、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離システム１ａと比較すると、フロック形成槽１５ｇに代えて、図１１に示すフロック形成槽１５ｇを備えている点で異なる。図１１（ａ）はフロック形成槽１５ｇの断面図を示し、図１１（ｂ）は、フロック形成槽１５ｇが有する棚板１５２ｂ，１５２ｃの斜視図を示している。
【００６１】
図１１に示すフロック形成槽１５ｇは円筒形であって、第１の棚板１５２ｃはドーナツ形状であって、第２の棚板１５２ｄとは円形である。第１の棚板１５２ｃの直径はフロック形成槽１５ｇの直径と同一である。また、第２の棚板１５２ｄの直径はフロック形成槽１５ｇの直径よりも小さくなっている。第１の棚板１５２ｃ及び第２の棚板１５３ｄともに支柱１５７で支持されるため、支柱用開口ｈ１，ｈ２を有している。
【００６２】
フロック形成槽１５ｇ内部では、支柱１５７によって第１の棚板１５２ｃと第２の棚板１５２ｄが交互に支持されている。フロック形成槽１５ｇに流入する原水は、第１の棚板１５２ｃの内側の穴を通過し、第２の棚板１５２ｄの外側を通過する。その後も、原水は、第１の棚板１５２ｃの内側と第２の棚板１５３ｄの外側を交互に通過する。
【００６３】
ここで、第１の棚板１５２ｃの中央に設けられる穴の面積（ギャップ面積）Ｓ1と、フロック形成槽１５ｇの内枠と第２の棚板１５２ｄの外枠とによって形成される面積（ギャップ面積）Ｓ2を同一にすることで（Ｓ1＝Ｓ2）、原水が第１の棚板１５２ｃから第２の棚板１５２ｄに移動する流速と、原水が第２の棚板１５２ｄから第１の棚板１５２ｃに移動する流速とを同一にすることができる。また、各棚板１５２ｃ，１５２ｄの間隔（ピッチ）は、全て同一であっても良いし、第５の実施形態において上述したように間隔を変化させて、流速を変化させても良い。
【００６４】
このような円筒形のフロック形成槽１５ｇの場合にも、内部の原水に旋回流が発生してフロックが棚板１５２ｃ，１５２ｄに衝突して大きく硬く形成される。さらに、円筒形の場合、一般的な直方体のフロック形成槽よりも耐圧が容易であって、容器の厚みが薄くても良いという効果を得ることができる。
【００６５】
上述したように、このフロック形成槽１５ｆを利用した場合でも、フロックの棚板１５２への衝突回数を増加させることで、フロックの強度を増加させるとともにフロックの密度を増加することができるため、固液分離の効率を向上させることができる。また、フロック形成槽１５ｆを円筒形にしたことにより、特に圧力下の使用環境において、フロック形成槽１５ｆの設計を容易にすることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ａ…固液分離システム
１０…原水ポンプ
１１…混和槽
１１１…混和装置
１２…凝集剤注入装置
１３…反応槽
１３１…混合装置
１４…凝集助剤注入装置
１５ａ〜１５ｅ…フロック形成槽
１５１…側壁
１５２…棚板
１５２ｂ…棚板
１５２ｃ…切込み部
１５５…邪魔板
１５６…小片
１６…送水ポンプ
１７…固液分離装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形物を含む原水を流入すると、この原水に固形物をフロックに形成する薬品を注入して原水を固形物と処理水とに分離する固液分離システムであって、
内部に複数の棚板が並列され、原水が流入すると、流入した原水を２枚の棚板間と、棚板の端部及びフロック形成槽の内壁の間とを迂流させる迂流水路を有し、この迂流水路で形成されたフロック含む原水を流出するフロック形成槽と、
フロック形成槽から流出した原水を流入すると、原水から固形物であるフロックを遠心力を利用して分離する固液分離装置とを備え、
前記棚板は、端部に原水の流れ方向と垂直な面を有する邪魔板を有することを特徴とする固液分離システム。
【請求項２】
前記棚板は、対向する棚板の端部に邪魔板が設置されているとき、前記端部と平行であって、前記流方向と対向する位置に邪魔板を有することを特徴とする請求項１に記載の固液分離システム。
【請求項３】
前記棚板は複数の邪魔板を有し、隣り合う各邪魔板の間隔は、邪魔板が設置される棚板と当該棚板と迂流水路を形成する棚板との間隔の略２倍または略２の倍数倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の固液分離システム。
【請求項４】
固形物を含む原水を流入すると、この原水に固形物をフロックに形成する薬品を注入して原水を固形物と処理水とに分離する固液分離システムであって、
内部に複数の棚板が並列され、原水が流入すると、流入した原水を２枚の棚板間と、棚板の端部及びフロック形成槽の内壁の間とを迂流させる迂流水路を有し、この迂流水路で形成されたフロック含む原水を流出するフロック形成槽と、
フロック形成槽から流出した原水を流入すると、原水から固形物であるフロックを遠心力を利用して分離する固液分離装置とを備え、
前記棚板は、原水の流れを遮る小片を有することを特徴とする固液分離システム。
【請求項５】
前記棚板は複数の小片を有し、隣り合う各小片の間隔は、前記小片が設置される棚板と当該棚板と迂流水路を形成する棚板との間隔の略２倍または略２の倍数倍であることを特徴とする請求項４に記載の固液分離システム。
【請求項６】
前記棚板に設置される小片の長手方向と、原水の流れ方向とが所定の角度となることを特徴とする請求項５に記載の固液分離システム。
【請求項７】
前記棚板に設置される小片の長手方向と、原水の流れ方向とで形成される角度は、隣り合う小片同士で所定の関係となることを特徴とする請求項６に記載の固液分離システム。
【請求項８】
原水の流れ方向を基準として前後関係にある各小片の重心の間隔は、棚板の端部及びフロック形成槽の内壁で形成される間隔と略等しいことを特徴とする請求項７に記載の固液分離システム。
【請求項９】
固形物を含む原水を流入すると、この原水に固形物をフロックに形成する薬品を注入して原水を固形物と処理水とに分離する固液分離システムであって、
円筒形状であって、ドーナツ形状で外周が当該円筒形状の内周と同一の第１の棚板と、円形で外周が当該円筒形状の内周よりも小さい第２の棚板とを内部に交互に有し、原水が流入すると、流入した原水を前記第１の棚板の中央に設けられる穴部と、前記第２の棚板の外端部と前記フロック形成槽の内壁との間とを交互に迂流させる迂流水路を有し、この迂流水路で形成されたフロックを流出するフロック形成槽と、
フロック形成槽から流出した原水を流入すると、原水から固形物であるフロックを遠心力を利用して分離する固液分離装置と、
を備えることを特徴とする固液分離システム。
【請求項１０】
前記フロック形成槽では、棚板の間隔を複数設定し、流入口に近い迂流水路を形成する棚板の間隔は、後段の迂流水路を形成する棚板の間隔より広く設定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１に記載の固液分離システム。
【請求項１】
固形物を含む原水を流入すると、この原水に固形物をフロックに形成する薬品を注入して原水を固形物と処理水とに分離する固液分離システムであって、
内部に複数の棚板が並列され、原水が流入すると、流入した原水を２枚の棚板間と、棚板の端部及びフロック形成槽の内壁の間とを迂流させる迂流水路を有し、この迂流水路で形成されたフロック含む原水を流出するフロック形成槽と、
フロック形成槽から流出した原水を流入すると、原水から固形物であるフロックを遠心力を利用して分離する固液分離装置とを備え、
前記棚板は、端部に原水の流れ方向と垂直な面を有する邪魔板を有することを特徴とする固液分離システム。
【請求項２】
前記棚板は、対向する棚板の端部に邪魔板が設置されているとき、前記端部と平行であって、前記流方向と対向する位置に邪魔板を有することを特徴とする請求項１に記載の固液分離システム。
【請求項３】
前記棚板は複数の邪魔板を有し、隣り合う各邪魔板の間隔は、邪魔板が設置される棚板と当該棚板と迂流水路を形成する棚板との間隔の略２倍または略２の倍数倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の固液分離システム。
【請求項４】
固形物を含む原水を流入すると、この原水に固形物をフロックに形成する薬品を注入して原水を固形物と処理水とに分離する固液分離システムであって、
内部に複数の棚板が並列され、原水が流入すると、流入した原水を２枚の棚板間と、棚板の端部及びフロック形成槽の内壁の間とを迂流させる迂流水路を有し、この迂流水路で形成されたフロック含む原水を流出するフロック形成槽と、
フロック形成槽から流出した原水を流入すると、原水から固形物であるフロックを遠心力を利用して分離する固液分離装置とを備え、
前記棚板は、原水の流れを遮る小片を有することを特徴とする固液分離システム。
【請求項５】
前記棚板は複数の小片を有し、隣り合う各小片の間隔は、前記小片が設置される棚板と当該棚板と迂流水路を形成する棚板との間隔の略２倍または略２の倍数倍であることを特徴とする請求項４に記載の固液分離システム。
【請求項６】
前記棚板に設置される小片の長手方向と、原水の流れ方向とが所定の角度となることを特徴とする請求項５に記載の固液分離システム。
【請求項７】
前記棚板に設置される小片の長手方向と、原水の流れ方向とで形成される角度は、隣り合う小片同士で所定の関係となることを特徴とする請求項６に記載の固液分離システム。
【請求項８】
原水の流れ方向を基準として前後関係にある各小片の重心の間隔は、棚板の端部及びフロック形成槽の内壁で形成される間隔と略等しいことを特徴とする請求項７に記載の固液分離システム。
【請求項９】
固形物を含む原水を流入すると、この原水に固形物をフロックに形成する薬品を注入して原水を固形物と処理水とに分離する固液分離システムであって、
円筒形状であって、ドーナツ形状で外周が当該円筒形状の内周と同一の第１の棚板と、円形で外周が当該円筒形状の内周よりも小さい第２の棚板とを内部に交互に有し、原水が流入すると、流入した原水を前記第１の棚板の中央に設けられる穴部と、前記第２の棚板の外端部と前記フロック形成槽の内壁との間とを交互に迂流させる迂流水路を有し、この迂流水路で形成されたフロックを流出するフロック形成槽と、
フロック形成槽から流出した原水を流入すると、原水から固形物であるフロックを遠心力を利用して分離する固液分離装置と、
を備えることを特徴とする固液分離システム。
【請求項１０】
前記フロック形成槽では、棚板の間隔を複数設定し、流入口に近い迂流水路を形成する棚板の間隔は、後段の迂流水路を形成する棚板の間隔より広く設定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１に記載の固液分離システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−４９０５７（Ｐ２０１３−４９０５７Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２４３６７５（Ｐ２０１２−２４３６７５）
【出願日】平成２４年１１月５日（２０１２．１１．５）
【分割の表示】特願２０１１−２２７８７７（Ｐ２０１１−２２７８７７）の分割
【原出願日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月５日（２０１２．１１．５）
【分割の表示】特願２０１１−２２７８７７（Ｐ２０１１−２２７８７７）の分割
【原出願日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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