汚濁水浄化システム及び船舶
【課題】本発明は、装置の小型化を図るとともに、磁性マイクロフロック、及び磁性フロックを良好に生成することができる凝集装置を備えた汚濁水浄化システム及び船舶を提供する。
【解決手段】凝集装置１４は、急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、緩速攪拌槽１４Ｂが同一のケーシング４０に組み付けられて一体構造の装置として構成されている。減速室は、急速攪拌槽から流出された速度の早い処理水を減速するために２枚の堰４２、４４によって迷路状に形成されている。また、凝集装置の急速攪拌槽、減速室、緩速攪拌槽は、空気が抜かれて処理水が満水状態となっている。これにより、この汚濁水浄化システムを船に搭載し、波によって船に揺れが生じても、凝集装置の各槽において処理水は波立つことはなく、急速攪拌槽から減速室を介して緩速攪拌槽に円滑に流動する。
【解決手段】凝集装置１４は、急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、緩速攪拌槽１４Ｂが同一のケーシング４０に組み付けられて一体構造の装置として構成されている。減速室は、急速攪拌槽から流出された速度の早い処理水を減速するために２枚の堰４２、４４によって迷路状に形成されている。また、凝集装置の急速攪拌槽、減速室、緩速攪拌槽は、空気が抜かれて処理水が満水状態となっている。これにより、この汚濁水浄化システムを船に搭載し、波によって船に揺れが生じても、凝集装置の各槽において処理水は波立つことはなく、急速攪拌槽から減速室を介して緩速攪拌槽に円滑に流動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚濁水浄化システム及び船舶に係り、急速攪拌槽によって原水を高速で攪拌した後、この原水を緩速攪拌槽によって低速で攪拌することにより、原水中に磁性フロックを生成させる凝集装置を備えた汚濁水浄化システム及び船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水や工場排水等の原水中に存在する汚濁物質を除去する装置として、従来から凝集装置、及び磁気分離装置等からなる汚濁水浄化システムが知られている。凝集装置は、原水中に凝集剤と磁性粉を添加し、これらを攪拌することにより汚濁物質を、磁性を帯びた磁性フロックとして原水中に生成する。そして磁気分離装置は、凝集装置で生成された磁性フロックを、多数の磁石を配設した磁気ディスクに吸着して分離除去する。
【０００３】
特許文献１には、原水を高速で攪拌する第１攪拌槽と原水を低速で攪拌する第２攪拌槽とを備え、これらの攪拌槽によって原水中に磁性フロックを生成させる凝集装置が開示されている。
【０００４】
この凝集装置は、第１攪拌槽と第２攪拌槽とが配管を介して連結されており、第１攪拌槽によって原水を急速攪拌することにより、数百μｍ程度の大きさの磁気マイクロフロックを生成し、この磁気マイクロフロックを、前記配管を介して第２攪拌槽に原水とともに送水する。そして、第２攪拌槽によって原水を緩速攪拌することにより、前記磁気マイクロフロックを数ｍｍ程度の大きさの磁気フロックに生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１８８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の凝集装置は、第１攪拌槽と第２攪拌槽とが配管を介して別体で構成された装置なので、装置自体が大型化するという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１の凝集装置は、第１攪拌槽と第２攪拌槽とに流入した原水が自由表面を有しているので、船のような揺動する環境下では、この自由表面が揺動することにより、第１攪拌槽内の流れ、及び第２攪拌槽内の流れ（層流）に影響を及ぼし、磁性マイクロフロック、及び磁性フロックを良好に生成できないという問題もあった。
【０００８】
更に、特許文献１の凝集装置は、第１攪拌槽からの高速の原水が配管を介して第２攪拌槽に直接流入するので、第２攪拌槽内の原水に乱流が生じ、生成された磁性フロックがその乱流により破壊されるというおそれも問題もあった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、装置の小型化を図るとともに、磁性マイクロフロック、及び磁性フロックを良好に生成することができる凝集装置を備えた汚濁水浄化システム及び船舶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】
本発明は、前記目的を達成するために、磁性粉と凝集剤とが添加された原水を第１の回転速度で回転する攪拌羽根によって急速攪拌することにより、原水中に磁性マイクロフロックを生成させる急速攪拌槽と、前記急速攪拌槽から流出された原水を所定の流速に減速するとともに、ここで高分子凝集剤が原水中に添加される減速室と、前記減速室から流出された原水を前記第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度で回転する攪拌羽根によって低速攪拌することにより、原水中に磁性フロックを生成させる緩速攪拌槽と、からなる凝集装置を備え、前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽は同一のケーシングに組み付けられて一体化されるとともに密閉され、前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水が満水状態で通過する前記凝集装置を、船舶に搭載することを特徴とする汚濁水浄化システムを提供する。
【００１１】
本発明は、前記目的を達成するために、磁性粉と凝集剤とが添加された原水を第１の回転速度で回転する攪拌羽根によって急速攪拌することにより、原水中に磁性マイクロフロックを生成させる急速攪拌槽と、前記急速攪拌槽から流出された原水を所定の流速に減速するとともに、ここで高分子凝集剤が原水中に添加される減速室と、前記減速室から流出された原水を前記第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度で回転する攪拌羽根によって低速攪拌することにより、原水中に磁性フロックを生成させる緩速攪拌槽と、からなる凝集装置を備え、前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽は同一のケーシングに組み付けられて一体化されるとともに密閉され、前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水が満水状態で通過する前記凝集装置を搭載することを特徴とする船舶を提供する。
【００１２】
本発明によれば、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽を同一のケーシングに組み付けて一体化したため、装置の小型化を図ることができる。また、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽を密閉構造とし、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水を満水状態で通過させたので、原水は急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において気液界面（自由表面）を持たない。これにより、船のような揺動する環境下にあっても、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水は乱れることなく円滑に流れる。これにより、磁性マイクロフロック、及び磁性フロックを良好に生成することができる。
【００１３】
本発明の一態様は、前記緩速攪拌槽は、複数段の連続した多段攪拌槽であり、各攪拌槽には攪拌羽根が設けられ、各攪拌羽根の回転速度は、生成された前記磁性フロックが原水の流速によって破壊されないように、原水の上流側から下流側に向けて低速となるように設定されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の一態様によれば、緩速攪拌槽の各攪拌槽に設けられた攪拌羽根の回転速度を、生成された磁性フロックが原水の流速によって破壊されないように、原水の上流側から下流側に向けて低速となるように設定した。これにより、緩速攪拌槽において磁性フロックを良好に生成することができる。
【００１５】
本発明の一態様は、前記多段攪拌槽は隣接する槽が堰によって仕切られるとともに、上流側の槽の攪拌羽根の周速と該上流側の槽から下流側の槽に流出する原水の速度とが等しくなるように、上流側の槽と下流側の槽とを仕切る堰に形成された原水流出用開口部の大きさが設定されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の一態様によれば、緩速攪拌槽の多段攪拌槽は隣接する槽が堰によって仕切られるとともに、上流側の槽の攪拌羽根の周速と該上流側の槽から下流側の槽に流出する原水の速度とが等しくなるように、上流側の槽と下流側の槽とを仕切る堰に形成された原水流出用開口部の大きさが設定されている。これにより、緩速攪拌槽において磁性フロックを良好に生成することができる。
【００１７】
急速攪拌槽は、密閉式で、かつ原水を満水になる状態で使用して自由表面を有しないようにエア及び水抜き管を備えることが好ましい。自由表面を有すると、船のような揺動する環境下では、この自由表面が揺動し、それが急速攪拌槽内の原水の流れに影響を及ぼすからである。これに対して本発明の如く、急速攪拌槽を満水密閉状態で使用すれば、揺動環境下であっても、急速攪拌槽内の原水の流れが揺動の影響を受けない。本発明の急速攪拌槽は、原水が連続的に供給される連続攪拌槽であるが、満水密閉状態で使用されるため、内部の原水の流れは、ポンプ由来の圧力勾配、急速攪拌槽内部構造、及び内部の攪拌装置により決定され、その流れは揺動や傾きに依存しない。すなわち、急速攪拌槽、或いは攪拌機からみた座標系からは処理の流れは変化しない。
【００１８】
また、急速攪拌槽においては、急速攪拌槽の攪拌機の軸に対し、急速攪拌槽の平均流れの方向が平行になるように、急速攪拌槽の出入り口の法線方向を攪拌機の軸と垂直に配置した構造とすることが好ましい。出入り口の法線方向と攪拌機の軸の方向を垂直に配置することにより、急速攪拌槽内の平均的な流れの方向は軸流方向に一致する。これにより、攪拌羽根の回転による大型の回転型循環による流路の短絡が生じ難くなる。加えて、軸周りの攪拌機の回転に沿った流れが生じ、水理学的滞留時間の理想値に近い実滞留時間を実現することができる。
【００１９】
更に、急速攪拌槽においては、急速攪拌槽の入口の法線方向に対し、攪拌羽根の面が入口近傍に移動する際、攪拌羽根の前面法線が流入流体法線と対向するように配置することが好ましい。入口の法線方向と、攪拌羽根の面が入口に接近する際、入口の法線方向流れに対し、攪拌羽根の面前面からの吐き出し流れが抗するため、急速攪拌槽に流入する流れの短絡を回避できる。
【００２０】
更にまた、急速攪拌槽においては、密閉角型槽の構造とすることが好ましい。急速攪拌槽を角型攪拌槽とすることにより、内部に攪拌混合反応に必要な乱れを促進するための邪魔板等の構造物を設置する必要が無くなる。
【００２１】
緩速攪拌槽においても同様に、密閉式で、かつ原水を満水になる状態で使用して自由表面を有しないようにエア及び水抜き管を備えることが好ましい。これにより、緩速攪拌槽が満水状態で気液界面（自由表面）を持たないため、自由表面による流れへの影響が現れない。具体的には、船の揺動する環境にあっては、この自由表面が移動し、それが緩速攪拌槽内の流れに影響を及ぼす。しかしながら、緩速攪拌槽を満水状態で使用することにより、揺動環境下であっても、緩速攪拌槽内の流れが揺動の影響を受けない。これに対して、攪拌槽内に空気層があり自由表面を有する場合、攪拌槽が揺動すると内部の水（空気も含めて）が運動する。発明の緩速攪拌槽は、水の連続的な出入りのある連続攪拌槽であるが、満水密閉状態で使用されるため、内部の水の流れは、ポンプ由来の圧力勾配、緩速攪拌槽内部構造、及び内部の攪拌装置により決定され、その流れは揺動や傾きに依らない。すなわち、緩速攪拌槽、或いは攪拌機からみた座標系からは流れが変化しない。
【００２２】
また、急速攪拌槽と緩速攪拌槽との中間位置で、かつ緩速攪拌槽の一部として、迂流構造を有する減速室を設け、磁性フロック生成手段に流入する水の流速を段階的に低下させる構造を有している。急速攪拌槽と緩速攪拌槽とは別の攪拌槽であるが、これらは直列配置される一連の連続攪拌反応槽であるため、流路配管によって連結される。急速攪拌槽と緩速攪拌槽との中間部に減速室を設け、かつ減速室内の流路を迂流式にすることにより、減速室の大型化を回避しつつ、原水の速度を減速することが可能となる。これにより、緩速攪拌槽へ流入する流れが短絡することを回避できる。
【００２３】
また、緩速攪拌槽においても、緩速攪拌槽の攪拌機の軸に対し、緩速攪拌槽の平均流れの方向が平行になるように、緩速攪拌槽の出入り口の法線方向を攪拌機の軸と垂直に配置した構造とすることが好ましい。出入り口の法線方向と攪拌機の軸の方向を垂直に配置することにより、緩速攪拌槽内の平均的な流れの方向は軸流方向に一致する。これにより、攪拌羽根の回転による大型の回転型循環による流路の短絡が生じ難くなる。加えて、軸周りの攪拌機の回転に沿った流れが生じ、水理学的滞留時間の理想値に近い実滞留時間を実現することができる。
【００２４】
更に、緩速攪拌槽においても、緩速攪拌槽の入口の法線方向に対し、攪拌羽根の面が入口近傍に移動する際、攪拌羽根の前面法線が流入流体法線と対向するように配置することが好ましい。入口の法線方向に対し、攪拌羽根の面が入口に接近する際、入口の法線方向流れに対し、攪拌羽根の面前面からの吐き出し流れが抗するため、緩速攪拌槽に流入する流れの短絡を回避できる。
【００２５】
更にまた、緩速攪拌槽においても、密閉角型多段槽の構造とすることが好ましい。緩速攪拌槽を角型攪拌槽とすることにより、内部に攪拌混合反応に必要な乱れを促進するための邪魔板等の構造物を設置する必要が無くなる。また、緩速攪拌槽を多段直列構造にし易い。攪拌回転数は、上流側から下流側へ移るに従い、段階的に小さくし、生成した磁性フロックの破壊を回避し、成長を促進することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る汚濁水浄化システム及び船舶によれば、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽を同一のケーシングに組み付けて一体化したため、装置の小型化を図ることができる。また、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽を密閉構造とし、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水を満水状態で通過させたので、原水は急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において自由表面を持たない。これにより、船のような揺動する環境下にあっても、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水は乱れることなく円滑に流れるので、磁性マイクロフロック、及び磁性フロックを良好に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態の凝集装置を組み込んだ汚濁水浄化システムのブロック図
【図２】汚濁水浄化システムを構成する装置の概念図
【図３】図２に示した凝集装置の内部を透視した斜視図
【図４】凝集装置の他の実施の形態を示した模式図
【図５】凝集装置の他の実施の形態を示した模式図
【図６】凝集装置の他の実施の形態を示した模式図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面に従って本発明に係る汚濁水浄化システム及び船舶の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２９】
図１は、実施の形態の凝集装置１４を、汚濁水浄化システム１０に組み込んだフローを説明するブロック図である。また、図２は、汚濁水浄化システム１０を構成する凝集装置１４、磁気分離装置２０、フィルタ分離装置２４の概念図である。
【００３０】
図１に示す汚濁水浄化システム１０では、原水が原水ポンプ１２によって、凝集装置１４の急速攪拌槽１４Ａに送水される。また、原水ポンプ１２と急速攪拌槽１４Ａとを連結する配管の中途部に、磁性粉を添加する磁性粉添加装置１６と、凝集剤を添加する凝集剤添加装置１８とが設けられ、磁性粉及び凝集剤が配管内を流れる原水中に添加される。磁性粉としては、例えば四三酸化鉄を好ましく用いることができる。また、凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム、塩化鉄、硫酸第二鉄等の水溶性の無機凝集剤を好ましく用いることができる。なお、図示していないが、原水中に磁性粉や凝集剤を添加する前段にストレーナを設け、このストレーナによって、数ｍｍ程度の大きさの比較的大きなゴミを除去しておくことが好ましい。
【００３１】
急速攪拌槽１４Ａでは、原水と、添加した磁性粉及び凝集剤とを高速回転する攪拌羽根１９により急速攪拌する。これにより、数十μｍ程度の大きさの微小な磁性マイクロフロックが、急速攪拌槽１４Ａ内で生成される。攪拌羽根１９の先端部における回転周速としては、１〜２ｍ／秒程度で行うことが好ましい。磁性マイクロフロックには磁性粉、原水中の固形浮遊粒子、バクテリア、プランクトン等が取り込まれる。
【００３２】
磁性マイクロフロックを含有する原水は、凝集装置１４の減速室１４Ｃを介して緩速攪拌槽１４Ｂに送水される。また、急速攪拌槽１４Ａと緩速攪拌槽１４Ｂとを連通する減速室１４Ｃの近傍には、高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加装置２１が設けられ、減速室１４Ｃを流れる原水中に高分子凝集剤が添加される。高分子凝集剤としては、アニオン系及びノニオン系のものを好適に用いることができる。
【００３３】
緩速攪拌槽１４Ｂは、磁性マイクロフロックと高分子凝集剤とを低速回転する攪拌羽根１９を有する。この攪拌羽根１９によって磁性マイクロフロックと高分子凝集剤とが緩やかに攪拌されることにより、数百μｍ〜数ｍｍ程度の大きな磁性フロックＦが生成される。図２に示すように、緩速攪拌槽１４Ｂは、３段の連続した多段攪拌槽（Ａ、Ｂ、Ｃ）として構成されている。この場合、上流側の攪拌槽Ａから下流側の攪拌槽Ｃに向うに従って、各々に設けられた攪拌羽根１９の回転速度が低速になるように設定されている。これにより、上流側の攪拌槽Ａから下流側の攪拌槽Ｃに向うに従って、磁性マイクロフロックが大きく成長していくとともに、成長した磁性フロックＦが攪拌羽根１９で破壊されるのを防止できる。例えば、攪拌羽根１９の先端部における回転周速としては、攪拌槽Ａが０．５〜１ｍ／秒程度、攪拌槽Ｂが０．３〜０．７ｍ／秒程度、攪拌槽Ｃが０．１〜０．３ｍ／秒程度であることが好ましい。
【００３４】
凝集装置１４は図２の如く、急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、緩速攪拌槽１４Ｂが同一の横型ケーシング４０に組み付けられて一体構造の装置として構成されている。減速室１４Ｃは、急速攪拌槽１４Ａから流出された速度の早い原水を減速するために２枚の堰４２、４４によって迷路状に形成されている。
【００３５】
また、凝集装置１４の急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、緩速攪拌槽１４Ｂは、空気が抜かれて原水が満水状態となっている。これにより、この汚濁水浄化システム１０を船に搭載し、波によって船に揺れが生じても、凝集装置１４の各槽１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｂにおいて原水は揺動する（波立つ）ことはなく、急速攪拌槽１４Ａから減速室１４Ｃを介して緩速攪拌槽１４Ｂに円滑に流動する。図２中符号４６は、各層（急速攪拌槽１４Ａ、緩速攪拌槽１４Ｂの多段攪拌槽（Ａ、Ｂ、Ｃ））の上部に設けられた空気抜きバルブである。
【００３６】
所定の大きさに成長した磁性フロックＦを含有する処理水は、磁気分離装置２０に送水される。磁気分離装置２０は、処理水中の磁性フロックＦを磁性力によって吸着分離するものであり、この磁気分離装置２０によって、処理水中の磁性フロックＦの約９５％が分離除去される。
【００３７】
磁気分離装置２０によって除去された磁性フロックＦは、遠心分離機やベルトプレス機等の脱水装置２５によって、含水率８０％程度まで低減された後、埋め立て処分場や焼却場、又は堆肥製造工場等にトラック等に搬送されて処理される。
【００３８】
一方、磁気分離装置２０で処理された処理水は、フィルタ分離装置２４に送水される。
【００３９】
フィルタ分離装置２４では、処理水が処理水供給管３２を介して回転するドラム型フィルタ２６の内側に供給される。ドラム型フィルタ２６の内側に供給された処理水は、ドラム型フィルタ２６を内側から外側に流出することにより濾過され、処理水に残存する磁性フロックＦ等の捕集物がドラム型フィルタ２６の約２５μｍのメッシュ状フィルタによって除去される。これにより、ゴミ、固形浮遊粒子、バクテリア、プランクトン等の汚濁物質が含まれる処理水が浄化される。
【００４０】
ドラム型フィルタ２６の内側に付着した磁性フロックＦ等の捕集物は、ドラム型フィルタ２６の上方に配設されたスプレーノズル２８から水がドラム型フィルタ２６に向けて噴射されることによって、ドラム型フィルタ２６内のホッパ３４に落下し、捕集物排出管３６を介してフィルタ分離装置２４の外に排出される。この場合、ドラム型フィルタ２６によって浄化された処理水の一部が、循環ポンプ２９によってスプレーノズル２８に戻され、スプレーノズル２８から噴射される水として利用されている。また、磁性フロックＦ等の捕集物とスプレーノズル２８から噴射された水は、捕集物排出管３６に連結されたポンプ３０によって原水ポンプ１２の前段に戻される。
【００４１】
次に、凝集装置１４の構成、及び特徴について詳述する。
【００４２】
この凝集装置１４は、図２、図３に示すように急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、及び緩速攪拌槽１４Ｂを同一のケーシング４０に組み付けて一体化している。このため、急速攪拌槽と緩速攪拌槽とを配管を介して連結した従来の凝集装置と比較して、装置の小型化が図られている。
【００４３】
また、急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、及び緩速攪拌槽１４Ｂを密閉構造とし、急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、及び緩速攪拌槽１４Ｂにおいて原水を満水状態で通過させたので、原水は急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、及び緩速攪拌槽１４Ｂにおいて自由表面を持たない。これにより、船のような揺動する環境下にあっても、急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、及び緩速攪拌槽１４Ｂにおいて原水は乱れることなく層流状に円滑に流れる。これにより、磁性マイクロフロック、及び磁性フロックＦを良好に生成することができる。
【００４４】
また、この凝集装置１４の緩速攪拌槽１４Ｂは、３段の連続した多段攪拌槽であり、緩速攪拌槽１４Ｂの各攪拌槽Ａ、Ｂ、Ｃには攪拌羽根１９、１９、１９が設けられている。そして、各攪拌羽根１９、１９、１９の回転速度は前述の如く、生成された磁性フロックＦが原水の流速によって破壊されないように、原水の上流側から下流側に向けて低速となるように設定されている。これにより、緩速攪拌槽１４Ｂの各攪拌槽Ａ、Ｂ、Ｃにおいて磁性フロックＦを良好に生成することができる。
【００４５】
更に、緩速攪拌槽１４Ｂの隣接する攪拌槽Ａと攪拌槽Ｂとは堰４８によって仕切られるとともに、隣接する攪拌槽Ｂと攪拌槽Ｃとが堰５０によって仕切られている。そして、上流側の攪拌槽Ａの攪拌羽根１９の周速（０．５〜１ｍ／秒程度）と、この攪拌槽Ａから下流側の攪拌槽Ｂに流出する原水の速度とが等しくなるように、上流側の攪拌槽Ａと下流側の攪拌槽Ｂとを仕切る堰４８に形成された原水流出用開口部４８Ａの大きさが設定されている。同様に、上流側の攪拌槽Ｂの攪拌羽根１９の周速（０．３〜０．７ｍ／秒程度）と、この攪拌槽Ｂから下流側の攪拌槽Ｃに流出する原水の速度とが等しくなるように、上流側の攪拌槽Ｂと下流側の攪拌槽Ｃとを仕切る堰５０に形成された原水流出用開口部５０Ａの大きさが設定されている。そして、攪拌槽Ｃの攪拌羽根１９の周速（０．１〜０．３ｍ／秒程度）と、この攪拌槽Ｃから下流側の磁気分離装置２０に流出する原水の速度とが等しくなるように、攪拌槽Ｃと磁気分離装置２０とを凝集装置１４の一方の壁面５２に形成された原水流出用開口部５２Ａの大きさが設定されている。これにより、緩速攪拌槽１４Ｂの各攪拌槽Ａ、Ｂ、Ｃにおいて磁性フロックＦを良好に生成することができる。
【００４６】
なお、凝集装置１４において原水は、凝集装置１４の他方の壁５４に形成された円形開口部５４Ａから急速攪拌槽１４Ａに流入し、図３上で反時計回り方向に回転する急速攪拌槽１４Ａの攪拌羽根１９によって高速で攪拌される。そして、この原水は３枚の堰４２、４３、４４からなる迷路状の減速室１４Ｃに、堰４２に形成された円形開口部４２Ａから入ることにより、減速室１４Ｃ内でその速度が減速される。減速された原水は、堰４４の下部右側に形成された原水流出用開口部４４Ａから、緩速攪拌槽１４Ｂの攪拌槽Ａに流入する。この時、攪拌槽Ａに流入する原水の速度と、攪拌槽Ａを流れる原水の速度とが等しくなるように、原水流出用開口部４４Ａの大きさが設定されている。そして、攪拌槽Ａに流入した原水は、図３上で時計回り方向に回転する攪拌槽Ａの攪拌羽根１９によって低速で攪拌され、堰４８の上部右側に形成された原水流出用開口部４８Ａから攪拌槽Ｂに流入する。そして、攪拌槽Ｂに流入した原水は、図３上で時計回り方向に回転する攪拌槽Ｂの攪拌羽根１９によって低速で攪拌され、堰５０の下部に形成された原水流出用開口部５０Ａから攪拌槽Ｃに流入する。この後、攪拌槽Ｃに流入した原水は、図３上で反時計回り方向に回転する攪拌槽Ｃの攪拌羽根１９によって低速で攪拌され、壁５２の上部に形成された原水流出用開口部５２Ａから磁気分離装置２０に流入する。
【００４７】
また、原水の上流側から下流側に向うに従って原水の流速が遅くなるように設定されていることから、前述した原水流出用開口部４４Ａ、４８Ａ、５０Ａ、５２Ｂの大きさは、原水の上流側から下流側に向うに従って開口面積が大きくなるように設定されている。
【００４８】
なお、実施の形態では、水平方向に各槽が連結された凝集装置１４について説明したが、この形態に限定されるものではなく、図４で示す凝集装置１５Ａのように各槽を水平方向で四角形形状に連結したものでもよく、図５で示す凝集装置１５Ｂのように鉛直方向に直列で連結したものでもよく、図６で示す凝集装置１５Ｃのように鉛直方向で四角形形状に連結したものでもよい。すなわち、凝集装置の設置場所のスペースに応じて形態を変更すればよい。図４〜６の矢印は原水の流入方向、流出方向、及び攪拌羽根の回転方向をそれぞれ示している。
【００４９】
なお、図４〜図６において、図３に示した凝集装置１４と同一又は類似の部材については同一の符号を付しているので、ここではその説明を省略する。また、図６の凝集装置１５Ｃでは、原水流出用開口部４８Ａから流出した原水を、その槽の上部まで案内するための堰４９が設けられ、前記原水は堰４９の上部に形成された原水流出用開口部４９Ａから次槽に流出する。
【符号の説明】
【００５０】
１０…汚濁水浄化システム、１２…原水ポンプ、１４…凝集装置、１４Ａ…急速攪拌槽、１４Ｂ…緩速攪拌槽、１４Ｃ…減速室、１６…磁性粉添加装置、１８…凝集剤添加装置、１９…攪拌羽根、２０…磁気分離装置、２４…フィルタ分離装置、２５…脱水装置、２６…ドラム型フィルタ、２８…スプレーノズル、２９…循環ポンプ、３０…ポンプ、３２…処理水供給管、３３…流出孔、３４…ホッパ、３６…捕集物排出管、４０…ケーシング、４２、４３、４４、４８、５０…堰、４６…空気抜きバルブ、Ｆ…磁性フロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚濁水浄化システム及び船舶に係り、急速攪拌槽によって原水を高速で攪拌した後、この原水を緩速攪拌槽によって低速で攪拌することにより、原水中に磁性フロックを生成させる凝集装置を備えた汚濁水浄化システム及び船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水や工場排水等の原水中に存在する汚濁物質を除去する装置として、従来から凝集装置、及び磁気分離装置等からなる汚濁水浄化システムが知られている。凝集装置は、原水中に凝集剤と磁性粉を添加し、これらを攪拌することにより汚濁物質を、磁性を帯びた磁性フロックとして原水中に生成する。そして磁気分離装置は、凝集装置で生成された磁性フロックを、多数の磁石を配設した磁気ディスクに吸着して分離除去する。
【０００３】
特許文献１には、原水を高速で攪拌する第１攪拌槽と原水を低速で攪拌する第２攪拌槽とを備え、これらの攪拌槽によって原水中に磁性フロックを生成させる凝集装置が開示されている。
【０００４】
この凝集装置は、第１攪拌槽と第２攪拌槽とが配管を介して連結されており、第１攪拌槽によって原水を急速攪拌することにより、数百μｍ程度の大きさの磁気マイクロフロックを生成し、この磁気マイクロフロックを、前記配管を介して第２攪拌槽に原水とともに送水する。そして、第２攪拌槽によって原水を緩速攪拌することにより、前記磁気マイクロフロックを数ｍｍ程度の大きさの磁気フロックに生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１８８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の凝集装置は、第１攪拌槽と第２攪拌槽とが配管を介して別体で構成された装置なので、装置自体が大型化するという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１の凝集装置は、第１攪拌槽と第２攪拌槽とに流入した原水が自由表面を有しているので、船のような揺動する環境下では、この自由表面が揺動することにより、第１攪拌槽内の流れ、及び第２攪拌槽内の流れ（層流）に影響を及ぼし、磁性マイクロフロック、及び磁性フロックを良好に生成できないという問題もあった。
【０００８】
更に、特許文献１の凝集装置は、第１攪拌槽からの高速の原水が配管を介して第２攪拌槽に直接流入するので、第２攪拌槽内の原水に乱流が生じ、生成された磁性フロックがその乱流により破壊されるというおそれも問題もあった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、装置の小型化を図るとともに、磁性マイクロフロック、及び磁性フロックを良好に生成することができる凝集装置を備えた汚濁水浄化システム及び船舶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】
本発明は、前記目的を達成するために、磁性粉と凝集剤とが添加された原水を第１の回転速度で回転する攪拌羽根によって急速攪拌することにより、原水中に磁性マイクロフロックを生成させる急速攪拌槽と、前記急速攪拌槽から流出された原水を所定の流速に減速するとともに、ここで高分子凝集剤が原水中に添加される減速室と、前記減速室から流出された原水を前記第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度で回転する攪拌羽根によって低速攪拌することにより、原水中に磁性フロックを生成させる緩速攪拌槽と、からなる凝集装置を備え、前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽は同一のケーシングに組み付けられて一体化されるとともに密閉され、前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水が満水状態で通過する前記凝集装置を、船舶に搭載することを特徴とする汚濁水浄化システムを提供する。
【００１１】
本発明は、前記目的を達成するために、磁性粉と凝集剤とが添加された原水を第１の回転速度で回転する攪拌羽根によって急速攪拌することにより、原水中に磁性マイクロフロックを生成させる急速攪拌槽と、前記急速攪拌槽から流出された原水を所定の流速に減速するとともに、ここで高分子凝集剤が原水中に添加される減速室と、前記減速室から流出された原水を前記第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度で回転する攪拌羽根によって低速攪拌することにより、原水中に磁性フロックを生成させる緩速攪拌槽と、からなる凝集装置を備え、前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽は同一のケーシングに組み付けられて一体化されるとともに密閉され、前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水が満水状態で通過する前記凝集装置を搭載することを特徴とする船舶を提供する。
【００１２】
本発明によれば、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽を同一のケーシングに組み付けて一体化したため、装置の小型化を図ることができる。また、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽を密閉構造とし、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水を満水状態で通過させたので、原水は急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において気液界面（自由表面）を持たない。これにより、船のような揺動する環境下にあっても、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水は乱れることなく円滑に流れる。これにより、磁性マイクロフロック、及び磁性フロックを良好に生成することができる。
【００１３】
本発明の一態様は、前記緩速攪拌槽は、複数段の連続した多段攪拌槽であり、各攪拌槽には攪拌羽根が設けられ、各攪拌羽根の回転速度は、生成された前記磁性フロックが原水の流速によって破壊されないように、原水の上流側から下流側に向けて低速となるように設定されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の一態様によれば、緩速攪拌槽の各攪拌槽に設けられた攪拌羽根の回転速度を、生成された磁性フロックが原水の流速によって破壊されないように、原水の上流側から下流側に向けて低速となるように設定した。これにより、緩速攪拌槽において磁性フロックを良好に生成することができる。
【００１５】
本発明の一態様は、前記多段攪拌槽は隣接する槽が堰によって仕切られるとともに、上流側の槽の攪拌羽根の周速と該上流側の槽から下流側の槽に流出する原水の速度とが等しくなるように、上流側の槽と下流側の槽とを仕切る堰に形成された原水流出用開口部の大きさが設定されていることが好ましい。
【００１６】
本発明の一態様によれば、緩速攪拌槽の多段攪拌槽は隣接する槽が堰によって仕切られるとともに、上流側の槽の攪拌羽根の周速と該上流側の槽から下流側の槽に流出する原水の速度とが等しくなるように、上流側の槽と下流側の槽とを仕切る堰に形成された原水流出用開口部の大きさが設定されている。これにより、緩速攪拌槽において磁性フロックを良好に生成することができる。
【００１７】
急速攪拌槽は、密閉式で、かつ原水を満水になる状態で使用して自由表面を有しないようにエア及び水抜き管を備えることが好ましい。自由表面を有すると、船のような揺動する環境下では、この自由表面が揺動し、それが急速攪拌槽内の原水の流れに影響を及ぼすからである。これに対して本発明の如く、急速攪拌槽を満水密閉状態で使用すれば、揺動環境下であっても、急速攪拌槽内の原水の流れが揺動の影響を受けない。本発明の急速攪拌槽は、原水が連続的に供給される連続攪拌槽であるが、満水密閉状態で使用されるため、内部の原水の流れは、ポンプ由来の圧力勾配、急速攪拌槽内部構造、及び内部の攪拌装置により決定され、その流れは揺動や傾きに依存しない。すなわち、急速攪拌槽、或いは攪拌機からみた座標系からは処理の流れは変化しない。
【００１８】
また、急速攪拌槽においては、急速攪拌槽の攪拌機の軸に対し、急速攪拌槽の平均流れの方向が平行になるように、急速攪拌槽の出入り口の法線方向を攪拌機の軸と垂直に配置した構造とすることが好ましい。出入り口の法線方向と攪拌機の軸の方向を垂直に配置することにより、急速攪拌槽内の平均的な流れの方向は軸流方向に一致する。これにより、攪拌羽根の回転による大型の回転型循環による流路の短絡が生じ難くなる。加えて、軸周りの攪拌機の回転に沿った流れが生じ、水理学的滞留時間の理想値に近い実滞留時間を実現することができる。
【００１９】
更に、急速攪拌槽においては、急速攪拌槽の入口の法線方向に対し、攪拌羽根の面が入口近傍に移動する際、攪拌羽根の前面法線が流入流体法線と対向するように配置することが好ましい。入口の法線方向と、攪拌羽根の面が入口に接近する際、入口の法線方向流れに対し、攪拌羽根の面前面からの吐き出し流れが抗するため、急速攪拌槽に流入する流れの短絡を回避できる。
【００２０】
更にまた、急速攪拌槽においては、密閉角型槽の構造とすることが好ましい。急速攪拌槽を角型攪拌槽とすることにより、内部に攪拌混合反応に必要な乱れを促進するための邪魔板等の構造物を設置する必要が無くなる。
【００２１】
緩速攪拌槽においても同様に、密閉式で、かつ原水を満水になる状態で使用して自由表面を有しないようにエア及び水抜き管を備えることが好ましい。これにより、緩速攪拌槽が満水状態で気液界面（自由表面）を持たないため、自由表面による流れへの影響が現れない。具体的には、船の揺動する環境にあっては、この自由表面が移動し、それが緩速攪拌槽内の流れに影響を及ぼす。しかしながら、緩速攪拌槽を満水状態で使用することにより、揺動環境下であっても、緩速攪拌槽内の流れが揺動の影響を受けない。これに対して、攪拌槽内に空気層があり自由表面を有する場合、攪拌槽が揺動すると内部の水（空気も含めて）が運動する。発明の緩速攪拌槽は、水の連続的な出入りのある連続攪拌槽であるが、満水密閉状態で使用されるため、内部の水の流れは、ポンプ由来の圧力勾配、緩速攪拌槽内部構造、及び内部の攪拌装置により決定され、その流れは揺動や傾きに依らない。すなわち、緩速攪拌槽、或いは攪拌機からみた座標系からは流れが変化しない。
【００２２】
また、急速攪拌槽と緩速攪拌槽との中間位置で、かつ緩速攪拌槽の一部として、迂流構造を有する減速室を設け、磁性フロック生成手段に流入する水の流速を段階的に低下させる構造を有している。急速攪拌槽と緩速攪拌槽とは別の攪拌槽であるが、これらは直列配置される一連の連続攪拌反応槽であるため、流路配管によって連結される。急速攪拌槽と緩速攪拌槽との中間部に減速室を設け、かつ減速室内の流路を迂流式にすることにより、減速室の大型化を回避しつつ、原水の速度を減速することが可能となる。これにより、緩速攪拌槽へ流入する流れが短絡することを回避できる。
【００２３】
また、緩速攪拌槽においても、緩速攪拌槽の攪拌機の軸に対し、緩速攪拌槽の平均流れの方向が平行になるように、緩速攪拌槽の出入り口の法線方向を攪拌機の軸と垂直に配置した構造とすることが好ましい。出入り口の法線方向と攪拌機の軸の方向を垂直に配置することにより、緩速攪拌槽内の平均的な流れの方向は軸流方向に一致する。これにより、攪拌羽根の回転による大型の回転型循環による流路の短絡が生じ難くなる。加えて、軸周りの攪拌機の回転に沿った流れが生じ、水理学的滞留時間の理想値に近い実滞留時間を実現することができる。
【００２４】
更に、緩速攪拌槽においても、緩速攪拌槽の入口の法線方向に対し、攪拌羽根の面が入口近傍に移動する際、攪拌羽根の前面法線が流入流体法線と対向するように配置することが好ましい。入口の法線方向に対し、攪拌羽根の面が入口に接近する際、入口の法線方向流れに対し、攪拌羽根の面前面からの吐き出し流れが抗するため、緩速攪拌槽に流入する流れの短絡を回避できる。
【００２５】
更にまた、緩速攪拌槽においても、密閉角型多段槽の構造とすることが好ましい。緩速攪拌槽を角型攪拌槽とすることにより、内部に攪拌混合反応に必要な乱れを促進するための邪魔板等の構造物を設置する必要が無くなる。また、緩速攪拌槽を多段直列構造にし易い。攪拌回転数は、上流側から下流側へ移るに従い、段階的に小さくし、生成した磁性フロックの破壊を回避し、成長を促進することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る汚濁水浄化システム及び船舶によれば、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽を同一のケーシングに組み付けて一体化したため、装置の小型化を図ることができる。また、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽を密閉構造とし、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水を満水状態で通過させたので、原水は急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において自由表面を持たない。これにより、船のような揺動する環境下にあっても、急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水は乱れることなく円滑に流れるので、磁性マイクロフロック、及び磁性フロックを良好に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態の凝集装置を組み込んだ汚濁水浄化システムのブロック図
【図２】汚濁水浄化システムを構成する装置の概念図
【図３】図２に示した凝集装置の内部を透視した斜視図
【図４】凝集装置の他の実施の形態を示した模式図
【図５】凝集装置の他の実施の形態を示した模式図
【図６】凝集装置の他の実施の形態を示した模式図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面に従って本発明に係る汚濁水浄化システム及び船舶の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２９】
図１は、実施の形態の凝集装置１４を、汚濁水浄化システム１０に組み込んだフローを説明するブロック図である。また、図２は、汚濁水浄化システム１０を構成する凝集装置１４、磁気分離装置２０、フィルタ分離装置２４の概念図である。
【００３０】
図１に示す汚濁水浄化システム１０では、原水が原水ポンプ１２によって、凝集装置１４の急速攪拌槽１４Ａに送水される。また、原水ポンプ１２と急速攪拌槽１４Ａとを連結する配管の中途部に、磁性粉を添加する磁性粉添加装置１６と、凝集剤を添加する凝集剤添加装置１８とが設けられ、磁性粉及び凝集剤が配管内を流れる原水中に添加される。磁性粉としては、例えば四三酸化鉄を好ましく用いることができる。また、凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム、塩化鉄、硫酸第二鉄等の水溶性の無機凝集剤を好ましく用いることができる。なお、図示していないが、原水中に磁性粉や凝集剤を添加する前段にストレーナを設け、このストレーナによって、数ｍｍ程度の大きさの比較的大きなゴミを除去しておくことが好ましい。
【００３１】
急速攪拌槽１４Ａでは、原水と、添加した磁性粉及び凝集剤とを高速回転する攪拌羽根１９により急速攪拌する。これにより、数十μｍ程度の大きさの微小な磁性マイクロフロックが、急速攪拌槽１４Ａ内で生成される。攪拌羽根１９の先端部における回転周速としては、１〜２ｍ／秒程度で行うことが好ましい。磁性マイクロフロックには磁性粉、原水中の固形浮遊粒子、バクテリア、プランクトン等が取り込まれる。
【００３２】
磁性マイクロフロックを含有する原水は、凝集装置１４の減速室１４Ｃを介して緩速攪拌槽１４Ｂに送水される。また、急速攪拌槽１４Ａと緩速攪拌槽１４Ｂとを連通する減速室１４Ｃの近傍には、高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加装置２１が設けられ、減速室１４Ｃを流れる原水中に高分子凝集剤が添加される。高分子凝集剤としては、アニオン系及びノニオン系のものを好適に用いることができる。
【００３３】
緩速攪拌槽１４Ｂは、磁性マイクロフロックと高分子凝集剤とを低速回転する攪拌羽根１９を有する。この攪拌羽根１９によって磁性マイクロフロックと高分子凝集剤とが緩やかに攪拌されることにより、数百μｍ〜数ｍｍ程度の大きな磁性フロックＦが生成される。図２に示すように、緩速攪拌槽１４Ｂは、３段の連続した多段攪拌槽（Ａ、Ｂ、Ｃ）として構成されている。この場合、上流側の攪拌槽Ａから下流側の攪拌槽Ｃに向うに従って、各々に設けられた攪拌羽根１９の回転速度が低速になるように設定されている。これにより、上流側の攪拌槽Ａから下流側の攪拌槽Ｃに向うに従って、磁性マイクロフロックが大きく成長していくとともに、成長した磁性フロックＦが攪拌羽根１９で破壊されるのを防止できる。例えば、攪拌羽根１９の先端部における回転周速としては、攪拌槽Ａが０．５〜１ｍ／秒程度、攪拌槽Ｂが０．３〜０．７ｍ／秒程度、攪拌槽Ｃが０．１〜０．３ｍ／秒程度であることが好ましい。
【００３４】
凝集装置１４は図２の如く、急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、緩速攪拌槽１４Ｂが同一の横型ケーシング４０に組み付けられて一体構造の装置として構成されている。減速室１４Ｃは、急速攪拌槽１４Ａから流出された速度の早い原水を減速するために２枚の堰４２、４４によって迷路状に形成されている。
【００３５】
また、凝集装置１４の急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、緩速攪拌槽１４Ｂは、空気が抜かれて原水が満水状態となっている。これにより、この汚濁水浄化システム１０を船に搭載し、波によって船に揺れが生じても、凝集装置１４の各槽１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｂにおいて原水は揺動する（波立つ）ことはなく、急速攪拌槽１４Ａから減速室１４Ｃを介して緩速攪拌槽１４Ｂに円滑に流動する。図２中符号４６は、各層（急速攪拌槽１４Ａ、緩速攪拌槽１４Ｂの多段攪拌槽（Ａ、Ｂ、Ｃ））の上部に設けられた空気抜きバルブである。
【００３６】
所定の大きさに成長した磁性フロックＦを含有する処理水は、磁気分離装置２０に送水される。磁気分離装置２０は、処理水中の磁性フロックＦを磁性力によって吸着分離するものであり、この磁気分離装置２０によって、処理水中の磁性フロックＦの約９５％が分離除去される。
【００３７】
磁気分離装置２０によって除去された磁性フロックＦは、遠心分離機やベルトプレス機等の脱水装置２５によって、含水率８０％程度まで低減された後、埋め立て処分場や焼却場、又は堆肥製造工場等にトラック等に搬送されて処理される。
【００３８】
一方、磁気分離装置２０で処理された処理水は、フィルタ分離装置２４に送水される。
【００３９】
フィルタ分離装置２４では、処理水が処理水供給管３２を介して回転するドラム型フィルタ２６の内側に供給される。ドラム型フィルタ２６の内側に供給された処理水は、ドラム型フィルタ２６を内側から外側に流出することにより濾過され、処理水に残存する磁性フロックＦ等の捕集物がドラム型フィルタ２６の約２５μｍのメッシュ状フィルタによって除去される。これにより、ゴミ、固形浮遊粒子、バクテリア、プランクトン等の汚濁物質が含まれる処理水が浄化される。
【００４０】
ドラム型フィルタ２６の内側に付着した磁性フロックＦ等の捕集物は、ドラム型フィルタ２６の上方に配設されたスプレーノズル２８から水がドラム型フィルタ２６に向けて噴射されることによって、ドラム型フィルタ２６内のホッパ３４に落下し、捕集物排出管３６を介してフィルタ分離装置２４の外に排出される。この場合、ドラム型フィルタ２６によって浄化された処理水の一部が、循環ポンプ２９によってスプレーノズル２８に戻され、スプレーノズル２８から噴射される水として利用されている。また、磁性フロックＦ等の捕集物とスプレーノズル２８から噴射された水は、捕集物排出管３６に連結されたポンプ３０によって原水ポンプ１２の前段に戻される。
【００４１】
次に、凝集装置１４の構成、及び特徴について詳述する。
【００４２】
この凝集装置１４は、図２、図３に示すように急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、及び緩速攪拌槽１４Ｂを同一のケーシング４０に組み付けて一体化している。このため、急速攪拌槽と緩速攪拌槽とを配管を介して連結した従来の凝集装置と比較して、装置の小型化が図られている。
【００４３】
また、急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、及び緩速攪拌槽１４Ｂを密閉構造とし、急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、及び緩速攪拌槽１４Ｂにおいて原水を満水状態で通過させたので、原水は急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、及び緩速攪拌槽１４Ｂにおいて自由表面を持たない。これにより、船のような揺動する環境下にあっても、急速攪拌槽１４Ａ、減速室１４Ｃ、及び緩速攪拌槽１４Ｂにおいて原水は乱れることなく層流状に円滑に流れる。これにより、磁性マイクロフロック、及び磁性フロックＦを良好に生成することができる。
【００４４】
また、この凝集装置１４の緩速攪拌槽１４Ｂは、３段の連続した多段攪拌槽であり、緩速攪拌槽１４Ｂの各攪拌槽Ａ、Ｂ、Ｃには攪拌羽根１９、１９、１９が設けられている。そして、各攪拌羽根１９、１９、１９の回転速度は前述の如く、生成された磁性フロックＦが原水の流速によって破壊されないように、原水の上流側から下流側に向けて低速となるように設定されている。これにより、緩速攪拌槽１４Ｂの各攪拌槽Ａ、Ｂ、Ｃにおいて磁性フロックＦを良好に生成することができる。
【００４５】
更に、緩速攪拌槽１４Ｂの隣接する攪拌槽Ａと攪拌槽Ｂとは堰４８によって仕切られるとともに、隣接する攪拌槽Ｂと攪拌槽Ｃとが堰５０によって仕切られている。そして、上流側の攪拌槽Ａの攪拌羽根１９の周速（０．５〜１ｍ／秒程度）と、この攪拌槽Ａから下流側の攪拌槽Ｂに流出する原水の速度とが等しくなるように、上流側の攪拌槽Ａと下流側の攪拌槽Ｂとを仕切る堰４８に形成された原水流出用開口部４８Ａの大きさが設定されている。同様に、上流側の攪拌槽Ｂの攪拌羽根１９の周速（０．３〜０．７ｍ／秒程度）と、この攪拌槽Ｂから下流側の攪拌槽Ｃに流出する原水の速度とが等しくなるように、上流側の攪拌槽Ｂと下流側の攪拌槽Ｃとを仕切る堰５０に形成された原水流出用開口部５０Ａの大きさが設定されている。そして、攪拌槽Ｃの攪拌羽根１９の周速（０．１〜０．３ｍ／秒程度）と、この攪拌槽Ｃから下流側の磁気分離装置２０に流出する原水の速度とが等しくなるように、攪拌槽Ｃと磁気分離装置２０とを凝集装置１４の一方の壁面５２に形成された原水流出用開口部５２Ａの大きさが設定されている。これにより、緩速攪拌槽１４Ｂの各攪拌槽Ａ、Ｂ、Ｃにおいて磁性フロックＦを良好に生成することができる。
【００４６】
なお、凝集装置１４において原水は、凝集装置１４の他方の壁５４に形成された円形開口部５４Ａから急速攪拌槽１４Ａに流入し、図３上で反時計回り方向に回転する急速攪拌槽１４Ａの攪拌羽根１９によって高速で攪拌される。そして、この原水は３枚の堰４２、４３、４４からなる迷路状の減速室１４Ｃに、堰４２に形成された円形開口部４２Ａから入ることにより、減速室１４Ｃ内でその速度が減速される。減速された原水は、堰４４の下部右側に形成された原水流出用開口部４４Ａから、緩速攪拌槽１４Ｂの攪拌槽Ａに流入する。この時、攪拌槽Ａに流入する原水の速度と、攪拌槽Ａを流れる原水の速度とが等しくなるように、原水流出用開口部４４Ａの大きさが設定されている。そして、攪拌槽Ａに流入した原水は、図３上で時計回り方向に回転する攪拌槽Ａの攪拌羽根１９によって低速で攪拌され、堰４８の上部右側に形成された原水流出用開口部４８Ａから攪拌槽Ｂに流入する。そして、攪拌槽Ｂに流入した原水は、図３上で時計回り方向に回転する攪拌槽Ｂの攪拌羽根１９によって低速で攪拌され、堰５０の下部に形成された原水流出用開口部５０Ａから攪拌槽Ｃに流入する。この後、攪拌槽Ｃに流入した原水は、図３上で反時計回り方向に回転する攪拌槽Ｃの攪拌羽根１９によって低速で攪拌され、壁５２の上部に形成された原水流出用開口部５２Ａから磁気分離装置２０に流入する。
【００４７】
また、原水の上流側から下流側に向うに従って原水の流速が遅くなるように設定されていることから、前述した原水流出用開口部４４Ａ、４８Ａ、５０Ａ、５２Ｂの大きさは、原水の上流側から下流側に向うに従って開口面積が大きくなるように設定されている。
【００４８】
なお、実施の形態では、水平方向に各槽が連結された凝集装置１４について説明したが、この形態に限定されるものではなく、図４で示す凝集装置１５Ａのように各槽を水平方向で四角形形状に連結したものでもよく、図５で示す凝集装置１５Ｂのように鉛直方向に直列で連結したものでもよく、図６で示す凝集装置１５Ｃのように鉛直方向で四角形形状に連結したものでもよい。すなわち、凝集装置の設置場所のスペースに応じて形態を変更すればよい。図４〜６の矢印は原水の流入方向、流出方向、及び攪拌羽根の回転方向をそれぞれ示している。
【００４９】
なお、図４〜図６において、図３に示した凝集装置１４と同一又は類似の部材については同一の符号を付しているので、ここではその説明を省略する。また、図６の凝集装置１５Ｃでは、原水流出用開口部４８Ａから流出した原水を、その槽の上部まで案内するための堰４９が設けられ、前記原水は堰４９の上部に形成された原水流出用開口部４９Ａから次槽に流出する。
【符号の説明】
【００５０】
１０…汚濁水浄化システム、１２…原水ポンプ、１４…凝集装置、１４Ａ…急速攪拌槽、１４Ｂ…緩速攪拌槽、１４Ｃ…減速室、１６…磁性粉添加装置、１８…凝集剤添加装置、１９…攪拌羽根、２０…磁気分離装置、２４…フィルタ分離装置、２５…脱水装置、２６…ドラム型フィルタ、２８…スプレーノズル、２９…循環ポンプ、３０…ポンプ、３２…処理水供給管、３３…流出孔、３４…ホッパ、３６…捕集物排出管、４０…ケーシング、４２、４３、４４、４８、５０…堰、４６…空気抜きバルブ、Ｆ…磁性フロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粉と凝集剤とが添加された原水を第１の回転速度で回転する攪拌羽根によって急速攪拌することにより、原水中に磁性マイクロフロックを生成させる急速攪拌槽と、前記急速攪拌槽から流出された原水を所定の流速に減速するとともに、ここで高分子凝集剤が原水中に添加される減速室と、前記減速室から流出された原水を前記第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度で回転する攪拌羽根によって低速攪拌することにより、原水中に磁性フロックを生成させる緩速攪拌槽と、からなる凝集装置を備え、
前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽は同一のケーシングに組み付けられて一体化されるとともに密閉され、前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水が満水状態で通過する前記凝集装置を、船舶に搭載することを特徴とする汚濁水浄化システム。
【請求項２】
前記緩速攪拌槽は、複数段の連続した多段攪拌槽であり、各攪拌槽には攪拌羽根が設けられ、各攪拌羽根の回転速度は、生成された前記磁性フロックが原水の流速によって破壊されないように、原水の上流側から下流側に向けて低速となるように設定されている請求項１に記載の汚濁水浄化システム。
【請求項３】
前記多段攪拌槽は隣接する槽が堰によって仕切られるとともに、上流側の槽の攪拌羽根の周速と該上流側の槽から下流側の槽に流出する原水の速度とが等しくなるように、上流側の槽と下流側の槽とを仕切る堰に形成された原水流出用開口部の大きさが設定されている請求項２に記載の汚濁水浄化システム。
【請求項４】
磁性粉と凝集剤とが添加された原水を第１の回転速度で回転する攪拌羽根によって急速攪拌することにより、原水中に磁性マイクロフロックを生成させる急速攪拌槽と、前記急速攪拌槽から流出された原水を所定の流速に減速するとともに、ここで高分子凝集剤が原水中に添加される減速室と、前記減速室から流出された原水を前記第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度で回転する攪拌羽根によって低速攪拌することにより、原水中に磁性フロックを生成させる緩速攪拌槽と、からなる凝集装置を備え、
前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽は同一のケーシングに組み付けられて一体化されるとともに密閉され、前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水が満水状態で通過する前記凝集装置を搭載することを特徴とする船舶。
【請求項５】
前記緩速攪拌槽は、複数段の連続した多段攪拌槽であり、各攪拌槽には攪拌羽根が設けられ、各攪拌羽根の回転速度は、生成された前記磁性フロックが原水の流速によって破壊されないように、原水の上流側から下流側に向けて低速となるように設定されている請求項４に記載の船舶。
【請求項６】
前記多段攪拌槽は隣接する槽が堰によって仕切られるとともに、上流側の槽の攪拌羽根の周速と該上流側の槽から下流側の槽に流出する原水の速度とが等しくなるように、上流側の槽と下流側の槽とを仕切る堰に形成された原水流出用開口部の大きさが設定されている請求項５に記載の船舶。
【請求項１】
磁性粉と凝集剤とが添加された原水を第１の回転速度で回転する攪拌羽根によって急速攪拌することにより、原水中に磁性マイクロフロックを生成させる急速攪拌槽と、前記急速攪拌槽から流出された原水を所定の流速に減速するとともに、ここで高分子凝集剤が原水中に添加される減速室と、前記減速室から流出された原水を前記第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度で回転する攪拌羽根によって低速攪拌することにより、原水中に磁性フロックを生成させる緩速攪拌槽と、からなる凝集装置を備え、
前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽は同一のケーシングに組み付けられて一体化されるとともに密閉され、前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水が満水状態で通過する前記凝集装置を、船舶に搭載することを特徴とする汚濁水浄化システム。
【請求項２】
前記緩速攪拌槽は、複数段の連続した多段攪拌槽であり、各攪拌槽には攪拌羽根が設けられ、各攪拌羽根の回転速度は、生成された前記磁性フロックが原水の流速によって破壊されないように、原水の上流側から下流側に向けて低速となるように設定されている請求項１に記載の汚濁水浄化システム。
【請求項３】
前記多段攪拌槽は隣接する槽が堰によって仕切られるとともに、上流側の槽の攪拌羽根の周速と該上流側の槽から下流側の槽に流出する原水の速度とが等しくなるように、上流側の槽と下流側の槽とを仕切る堰に形成された原水流出用開口部の大きさが設定されている請求項２に記載の汚濁水浄化システム。
【請求項４】
磁性粉と凝集剤とが添加された原水を第１の回転速度で回転する攪拌羽根によって急速攪拌することにより、原水中に磁性マイクロフロックを生成させる急速攪拌槽と、前記急速攪拌槽から流出された原水を所定の流速に減速するとともに、ここで高分子凝集剤が原水中に添加される減速室と、前記減速室から流出された原水を前記第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度で回転する攪拌羽根によって低速攪拌することにより、原水中に磁性フロックを生成させる緩速攪拌槽と、からなる凝集装置を備え、
前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽は同一のケーシングに組み付けられて一体化されるとともに密閉され、前記急速攪拌槽、減速室、及び緩速攪拌槽において原水が満水状態で通過する前記凝集装置を搭載することを特徴とする船舶。
【請求項５】
前記緩速攪拌槽は、複数段の連続した多段攪拌槽であり、各攪拌槽には攪拌羽根が設けられ、各攪拌羽根の回転速度は、生成された前記磁性フロックが原水の流速によって破壊されないように、原水の上流側から下流側に向けて低速となるように設定されている請求項４に記載の船舶。
【請求項６】
前記多段攪拌槽は隣接する槽が堰によって仕切られるとともに、上流側の槽の攪拌羽根の周速と該上流側の槽から下流側の槽に流出する原水の速度とが等しくなるように、上流側の槽と下流側の槽とを仕切る堰に形成された原水流出用開口部の大きさが設定されている請求項５に記載の船舶。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４９０５６（Ｐ２０１３−４９０５６Ａ）
【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２０１２−２３３６５３（Ｐ２０１２−２３３６５３）
【出願日】平成２４年１０月２３日（２０１２．１０．２３）
【分割の表示】特願２００７−２５６４０３（Ｐ２００７−２５６４０３）の分割
【原出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【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１０月２３日（２０１２．１０．２３）
【分割の表示】特願２００７−２５６４０３（Ｐ２００７−２５６４０３）の分割
【原出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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