濁水処理装置および濁水処理方法
【課題】高能率な連続処理が可能でありながら小型化も容易である、濁水処理装置及びその方法を提供する。
【解決手段】外側槽１１と、その内部に同心的に設けられた内側槽１２とを備えており、外側槽１１の周壁上部に上澄み液排出口１４が設けられ、外側槽１１の底部に沈降物排出口１３が設けられ、内側槽１２の上部に、被処理濁水と凝集沈降剤との混合液の溢流口１２ｆが設けられ、外側槽１１と内側槽１２との間に、溢流口１２ｆの溢流液位より上側の位置から上澄み液排出口１４よりも下側の位置まで延在する筒状の隔壁１６が、外側槽１１及び内側槽１２に対してそれぞれ間隔を空けて設けられ、内側槽１２内における溢流口１２ｆよりも下側に被処理濁水及び凝集沈降剤を供給し且つこれらを内側槽１２内で混合する内部混合型供給手段１７が設けられている濁水処理装置とする。
【解決手段】外側槽１１と、その内部に同心的に設けられた内側槽１２とを備えており、外側槽１１の周壁上部に上澄み液排出口１４が設けられ、外側槽１１の底部に沈降物排出口１３が設けられ、内側槽１２の上部に、被処理濁水と凝集沈降剤との混合液の溢流口１２ｆが設けられ、外側槽１１と内側槽１２との間に、溢流口１２ｆの溢流液位より上側の位置から上澄み液排出口１４よりも下側の位置まで延在する筒状の隔壁１６が、外側槽１１及び内側槽１２に対してそれぞれ間隔を空けて設けられ、内側槽１２内における溢流口１２ｆよりも下側に被処理濁水及び凝集沈降剤を供給し且つこれらを内側槽１２内で混合する内部混合型供給手段１７が設けられている濁水処理装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川、湖沼、海、貯水池、ダムの水浄化や、土木・建設における排水・排泥の処理及び再利用、あるいは鉱山や採石場、骨材・石材等の製造に際して発生する微粒子泥水の処理及び再利用、食品加工工場等の各種工場排水の処理、さらには農業集落における水処理に代表される小規模の上水・下水処理に適用可能である、濁水処理装置およびその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
濁水は土粒子や有機物などの微粒子が水に混合分散したものである。例えば、河川、湖沼、海においては環境汚染により濁水が発生する。また、土木・建設工事や、骨材・石材等の製造、食品加工等では濁水が排水される。さらに上水処理や下水処理では濁水の処理が行われている。
このような濁水を処理する方法の一つとして、凝集沈降剤（例えば特許文献１参照）を濁水に添加・混合し、濁水中の微粒子を凝集させ、大きな凝集体とした後に水底に沈降させ、沈降分と水分とをシックナー等により分離する方法が知られている。このような凝集沈降剤では、凝集体は疎水性であるため、粒子間への水の浸入を拒み、構成粒子が再度水に分散することはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３３４５６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の方法では装置が大型となり、広い設置面積を必要とするという問題点があり、小型でありながら、連続的に高能率な処理が可能である装置が無いのが現状である。
そこで、本発明の主たる課題は、高能率な連続処理が可能でありながら小型化も容易である、濁水処理装置及び濁水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
外側槽と、この外側槽内に設けられた内側槽とを備えており、
前記外側槽の周壁上部に、上澄み液を前記外側槽の外部に排出する上澄み液排出口が設けられるとともに、前記外側槽の底部に沈降物を前記外側槽の外部に排出する沈降物排出口が設けられており、
前記内側槽の上部に、被処理濁水と凝集沈降剤との混合液を前記内側槽の外部に溢流させる混合液溢流口が設けられており、
前記外側槽と内側槽との間に、前記混合液溢流口の溢流液位より上側の位置から前記上澄み液排出口よりも下側の位置まで延在する筒状の隔壁が、前記外側槽の内面及び内側槽の外面に対してそれぞれ間隔を空けて設けられており、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に被処理濁水及び凝集沈降剤を供給し且つこれらを内側槽内で混合する内部混合型供給手段か、又は前記内側槽外で被処理濁水と凝集沈降剤とを混合した後に前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に供給する外部混合型供給手段が設けられている、
ことを特徴とする濁水処理装置。
【０００６】
（作用効果）
本発明では、内側槽内に被処理濁水及び凝集沈降剤を供給し、これらを内側槽内で混合するか、又は予め内側槽の外部で被処理濁水及び凝集沈降剤とを混合した後に内側槽内に供給する。この結果、内側槽内では、被処理濁水と凝集沈降剤との混合液が溢流口よりも下側に順次補給され、この混合液は凝集が進行しつつ溢流口へ向って上昇し、溢流口から外側槽内における内側槽外面と隔壁内面との間に溢流（オーバーフロー）する。溢流口から溢流した混合液は、隔壁内を下降した後、凝集物はそのまま外側槽の底部に沈降していき、沈降物排出口から排出され、液分は外側槽内において隔壁の外側に回り込んで上昇し、外側槽内面と隔壁外面との間から上澄み液排出口を介して外側槽外部に排出される。
このように、本発明では、内外二重の槽構造に隔壁を加えた実質三重の構造により、凝集工程（内側槽内）及び沈降分離工程という二段工程を行うものであるため、スペース利用効率が格段に良いものである。しかも、凝集工程は混合液が内側槽内に滞留する間に進行するため、より確実に且つ効率良く凝集が進行し、沈降分離工程は混合液の下降流が上昇流に変化する所で進行するため、より確実に且つ効率良く沈降分離が進行する。したがって、本発明の装置は高能率な連続処理が可能でありながら小型化を図ることも容易である。
【０００７】
＜請求項２記載の発明＞
前記内部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
前記内側槽内に上下方向に沿って設けられた中空の攪拌軸と、
前記攪拌軸の内外に連通する凝集沈降剤の吐出口と、
前記攪拌軸内を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【０００８】
（作用効果）
本発明の内部混合型供給手段は特に限定されるものではないが、このような中空の攪拌軸を利用し、攪拌軸内を通じて凝集沈降剤を供給するように構成すると、装置構造がコンパクトになるとともに、攪拌軸から凝集沈降剤が吐出されることにより被処理濁水との混合性もより一層のものとなる。
【０００９】
＜請求項３記載の発明＞
前記内部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
この内側槽供給管路に凝集沈降剤を合流供給する凝集沈降剤供給管路と、
この凝集沈降剤供給管路を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
前記内側槽内に上下方向に沿って設けられた攪拌軸と、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【００１０】
（作用効果）
このように凝集沈降剤の供給を行うことにより、凝集沈降剤の供給手段をより簡素に構成することができる。
【００１１】
＜請求項４記載の発明＞
前記外部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
この内側槽供給管路に凝集沈降剤を合流供給する凝集沈降剤供給管路と、
この凝集沈降剤供給管路を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
前記内側槽供給管路における前記凝集沈降剤の合流位置より下流側に設けられたスタティックミキサーと、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【００１２】
（作用効果）
外部混合型供給手段は、基本的には装置全体の小型化には不向きなものであるが、本項記載のように管路内にスタティックミキサーを設けて混合を行うようにすれば、装置が大型化することは殆ど無い。
【００１３】
＜請求項５記載の発明＞
前記外部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
この内側槽供給管路の一部を構成する混合管路と、この混合管路内に回転駆動可能なように設けられた中空の攪拌軸と、この攪拌軸における上流側部分に形成された軸内外に連通する凝集沈降剤の送出口と、前記攪拌軸の攪拌駆動源とを有する、管路ミキサーと、
前記凝集沈降剤の送出口に対して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給管路と、
この凝集沈降剤供給管路を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【００１４】
（作用効果）
外部混合型供給手段は、基本的には装置全体の小型化には不向きなものであるが、本項記載のように管路ミキサーを用いることにより、高い混合性が発揮されるとともに、装置が大型化することも殆ど無い。
【００１５】
＜請求項６記載の発明＞
前記上澄み液排出口から排出される上澄み液を、前記凝集剤と混合する前の被処理濁水に混合し、被処理濁水を希釈する希釈手段を備えた、請求項１〜５のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【００１６】
（作用効果）
被処理濁水における固形分が高濃度である場合、それに応じて凝集沈降剤の量を増加する必要がある。しかしその場合、凝集沈降に長時間を要するため、装置をコンパクト化し高能率で動作させることが困難になる。よって、本項記載のように上澄み液を利用して、予め被処理濁水の濃度を低下させるのが好ましい。
【００１７】
＜請求項７記載の発明＞
前記外側槽の内周面における前記上澄み液排出口と対応する高さ位置に、周方向に沿って環状に連続する内部排水路が設けられており、この内部排水路は、上澄み液排出口の下端よりも上側の部位に、周方向に沿って環状に連続する流入口を有しており、
前記上澄み液排出口は前記内部排水路に連通しており、
前記外側槽内面と前記隔壁との間を上昇する上澄み液が前記流入口から前記内部排水路内に流入した後、前記内部排水路内から前記上澄み液排出口に排出されるように構成されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【００１８】
（作用効果）
上澄み液の排出は外側槽の周方向の一部から行っても良いが、単に上澄み液排出口を外側槽の周方向の一部に設けるだけであると、外側層内の上澄み液の排出が偏ることにより処理効率が低下する。これに対して、本項記載のような環状の内部排水路を介して外側層の外部に上澄み液を排出すると、外側層内の上澄み液は周方向に偏り無く排出されるようになる。
【００１９】
＜請求項８記載の発明＞
前記外側槽の外周面における前記上澄み液排出口と対応する高さ位置に、周方向に沿って環状に連続する外部排水路が設けられており、
前記上澄み液排出口は、前記外側槽の周方向に間隔を空けて複数設けられるとともに、前記外部排水路に連通しており、
各上澄み液排出口から排出される上澄み液が前記外部排水路を介して排出されるように構成されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【００２０】
（作用効果）
上澄み液の排出の偏りを無くすために、上澄み液排出口を外側層の周方向に間隔を空けて設けることもできるが、単にそれだけであると排出箇所が多数になり、配管が煩雑になる。よって、本項記載のように、上澄み液排出口から排出される上澄み液を環状の外部排水路により集水して排出させるのも好ましい形態である。
【００２１】
＜請求項９記載の発明＞
前記上澄み液排出口へ向う上澄み液をろ過するようにスクリーンが設けられている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【００２２】
（作用効果）
装置をコンパクト化し高能率で動作させる場合、上澄み液に凝集物が混入し易くなるため、上澄み液をスクリーンによりろ過した後に排出するように構成するのが好ましい。
【００２３】
＜請求項１０記載の発明＞
前記沈降物排出口から排出される沈降物を脱水するスクリュープレス脱水機を備えた、請求項１〜９のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【００２４】
（作用効果）
より一層の脱水性が要求される場合、機械式の脱水装置を併用するのが好ましいが、装置の小型化が困難になるおそれがある。よって、そのような場合にはスクリュープレス脱水機を組み合わせるのが好ましい。これにより、装置の小型化を犠牲にせず、脱水性を向上させることができる。
【００２５】
＜請求項１１記載の発明＞
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の濁水処理装置を用いて濁水処理を行うことを特徴とする濁水処理方法。
【００２６】
（作用効果）
対応する各発明と同様の作用効果が奏せられる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のとおり本発明によれば、材料特性を有効に発揮できるとともに、材料の混合量を管理しながら、連続的に高能率な混合処理が可能となる、等の利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態を示すフロー図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】第２の実施形態を示すフロー図である。
【図４】第３の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図５】第３の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図６】第４の実施形態を示すフロー図である。
【図７】図６の要部拡大図である。
【図８】第５の実施形態を示すフロー図である。
【図９】第６及び第７の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１０】第８の実施形態を示す要部拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ詳説する。
＜第１の実施形態＞
図１及び図２は、内部混合型供給手段を備えた第１の実施形態を示している。濁水槽１に貯留されている濁水は、定量ポンプからなる被処理濁水供給ポンプ２により固液分離装置１０に定量供給される。濁水の供給路となる管路６には流量計３が設けられており、濁水の供給流量の管理に使用される。また、固液分離装置１０に対して、凝集沈降剤圧送機４により管路７を介して粉粒体状の凝集沈降剤が圧気（圧縮空気）に乗せて定量圧送される。凝集沈降剤としては公知のものを特に限定なく使用でき、図示例のように粉粒体状のものを供給する他、液体状のものを供給することもできる。また、粉粒体状の凝集沈降剤の圧送機４も特に限定なく用いることができ、例えば特開２００４−２５６３１１号に記載されたもの等を用いることができる。
【００３０】
固液分離装置１０は、有底円筒状をなす外側槽１１と、この外側槽１１内に同心的に且つある程度の間隔を空けて設けられた、外側槽１１より小径の有底円筒状をなす内側槽１２とを備えている。より詳細には、外側槽１１は、円筒状をなす上側部分１１Ｕと、逆円錐状（逆コーン状）をなす下側部分１１Ｌとを有し、下側部分１１Ｌの下端部に沈降物排出口１３が設けられている。この沈降物排出口１３には開閉弁５Ｖを有する沈降物排出管路５が接続されている。外側槽１１の上側部分１１Ｕには、周壁上部に、上澄み液を外側槽の外部に排出する上澄み液排出口１４が設けられている。
【００３１】
また、図示形態の外側槽１１では、槽内周面における上澄み液排出口１４の下側近傍から槽中心側に向って突出する底板部１５ｂが周方向に沿って環状に連続するとともに、この底板部１５ｂの内周縁部から上澄み液排出口１４の上端以上の高さ位置まで立設する堰板部１５ｄが周方向に沿って環状に連続している。この結果、外側槽１１の内周面における上澄み液排出口１４と対応する高さ位置に、底板部１５ｂ、堰板部１５ｄ及び外側槽１１内周面からなる溝状の内部排水路１５が、周方向に沿って環状に連続するように形成される。この内部排水路１５は上澄み液排出口１４の下端よりも上側の部位に、周方向に沿って環状に連続する流入口１５ｉを有している。そして、上澄み液排出口１４は外側槽１１の周方向の１箇所にだけ設けられるとともに、内部排水路１５に連通している。さらに、図示形態の外側槽１１は、上面全体が蓋部１８により塞がれている。
【００３２】
一方、内側槽１２は上面が混合液溢流口１２ｆとして開放されている。混合液溢流口１２ｆは上面の一部に設けられていても、また側面（周面）に設けられていても良い。また、外側槽１１と内側槽１２との間には、混合液溢流口１２ｆの溢流液位より上側の位置から上澄み液排出口１２ｆよりも下側の位置まで延在する筒状の隔壁１６が、外側槽１１の内面及び内側槽１２の外面に対してそれぞれ間隔を空けて設けられている。被処理濁水及び凝集沈降剤の混合液は、内側槽１２内を上昇して溢流口１２ｆから内側槽１２外面と隔壁１６内面との間に溢流した後に下降する。よって、内側槽１２及び隔壁１６の上下方向長さは、混合液が内側槽１２内から内側槽１２と隔壁１６との間まで移動する過程で十分に凝集が完了する程度に設定される。図示例では隔壁１６の上縁が蓋部１１Ｆの下面に連続しており、蓋部１８における隔壁１６の内側と対応する部位に排気口１８ｘが開口している。
【００３３】
内側槽１２内には、混合液溢流口１２ｆよりも下側に被処理濁水及び凝集沈降剤を供給し且つこれらを内側槽内で混合する内部混合型供給手段が設けられている。具体的には、内側槽１２内における底部近傍に内側槽供給口１２ｉが設けられており、この内側槽供給口１２ｉに対して、被処理濁水供給ポンプ２からの送出される濁水を内側槽１２に供給する内側槽供給管路６が接続されている。
【００３４】
また、内側槽１２内には中空の攪拌軸１７が上下方向に沿って設けられている。より詳細には、攪拌軸１７は、中空の軸部１７ａと、その下側部分の外周面から突出する攪拌羽根１７ｗとを有しており、下端部に中空の軸部１７ａの内外に連通する凝集沈降剤の吐出口１７ｘとを有しており、上端部が蓋部１８を貫通し、蓋部１８上に設けられた軸受けにより支持されるとともに、電動モータ等の回転駆動源１７ｍにより軸心周りに回転されるように構成されている。また、中空の軸部１７ａの上端開口はスイベル１７ｓを介して凝集沈降剤供給管と連通している。
【００３５】
濁水の処理に際しては、被処理濁水供給ポンプ２を作動させ、内側槽供給管路６及び供給口１２ｉを介して内側槽１２内の下部に被処理濁水を順次定量供給するとともに、凝集沈降剤圧送機４及び攪拌軸１７を作動させ、凝集沈降剤供給管路７、攪拌軸１７及び吐出口１７ｘを介して内側槽１２内に凝集沈降剤を順次定量供給する。内側層１２内では、被処理濁水に対して回転する吐出口から凝集沈降剤が供給され、これらが回転する攪拌軸の回転翼１７ｗにより攪拌混合される。この混合液は、凝集が進行しつつ溢流口１２ｆへ向って上昇し、溢流口１２ｆから内側槽１２外面と隔壁１６内面との間に溢流（オーバーフロー）する。凝集沈降剤は圧気により圧送されるため、混合液には空気が混入するが、これは内側槽１２内を上昇して溢流口１２ｆから抜け出し、排気口１８ｘを介して機外に放出される。溢流口１２ｆから溢流した混合液は、隔壁１６内を下降した後、凝集物はそのまま外側槽１１の底部に沈降していき、沈降物排出口１３から排出される。液分は外側槽１１内において隔壁１６の外側に回り込み、外側槽１１内面と隔壁１６外面との間に上昇した後、流入口１５ｉから内部排水路１５内に流入した後、内部排水路１５内から上澄み液排出口１４を介して槽外へ排出される。
【００３６】
このように、本発明では、内外二重の槽構造１１，１２に隔壁１６を加えた実質三重の構造により、凝集工程（内側槽内）及び沈降分離工程という二段工程を行うものであるため、スペース利用効率が格段に良いものである。しかも、凝集工程は混合液が内側槽１２内に滞留する間に進行するため、より確実に且つ効率良く凝集が進行し、沈降分離工程は混合液の下降流が上昇流に変化する所で進行するため、より確実に且つ効率良く沈降分離が進行する。したがって、本発明の装置は高能率な連続処理が可能でありながら小型化を図ることも容易である。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は図３に示されており、主に外側槽１１外で凝集沈降剤を添加する点で、第１の実施形態と異なるものである。すなわち、内側槽供給管路６に凝集沈降剤供給管路７を合流接続したものである。このような構造はいわゆるＹ字管を用いることにより構成することができ、凝集沈降剤の供給手段をより簡素に構成することができる利点がある。固液分離装置１０は、攪拌軸１７に凝集沈降剤の吐出手段（吐出口１７ｘ、スイベル１７ｓ等）を有しない点以外は、基本的に第１の実施形態と同様である。
【００３８】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、図４及び図５に示すように、内側槽供給管路６における凝集沈降剤の合流位置より下流側にスタティックミキサー２０を設けている点で、第２の実施形態と異なるものである。これにより、装置を大型化せずに外部混合型供給手段を構成することができる。図示しないが、本第３の実施形態の場合には、内側槽１２内における攪拌手段（攪拌軸１７、回転駆動源１７ｍ）を設けても、設けなくても（後述する第４の実施形態と同様）良い。
【００３９】
より詳細には、図４に示す例では、内側槽供給管路６内にスタティックミキサー２０を内蔵する混合管路２１を同心的に配置（同心でなくても良い）し、この混合管路２２の周壁に凝集沈降剤の供給口２２を設け、凝集沈降剤の供給管路７を内側槽供給管路６を貫通して混合管路２１の供給口２２に接続したものである。内側槽供給管路６内を通る被処理濁水の一部は混合管路２１内を通り、残りは混合管路２１の外部を通り内側槽１２に対して供給される。この際、混合管路２１の上流側開口から混合管路２１の内部に流入した被処理濁水は、先ず供給口２２から凝集沈降剤が添加され、次いでスタティックミキサーを通ることにより凝集沈降剤と攪拌混合された後、混合管路２１の下流側開口から排出される。図示形態では、混合管路２１の下流側に、回転駆動源２６により回転駆動される攪拌軸２５が流れ方向に対して交差する方向に沿って軸支されており、混合管路２１内を通り凝集沈降剤が添加混合された被処理濁水と、混合管路２１の外部を通り凝集沈降剤が添加混合されていない被処理濁水とが、回転する攪拌軸によって更に攪拌混合されるようになっている。符号２５ｗは攪拌翼を示し、符合２５ａは軸部を示している。
また、図５に示すように、混合管路２１の下流側混合手段としてスタティックミキサー２９を採用することもできる。
【００４０】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態は、図６及び図７に示すように、内側槽供給管路６の一部として管路ミキサー３０を用いている点、及び内側槽１２内の攪拌手段（攪拌軸１７等）を設けていない点で、第１の実施形態と異なるものである。すなわち、管路ミキサー３０は、内側槽供給管路６の一部を構成する混合管路３１と、この混合管路３１内に同心的に軸支された中空の攪拌軸３２と、この攪拌軸３２における上流側部分に形成された軸内外に連通する凝集沈降剤の送出口３３とを有している。攪拌軸３２は、軸部３２ａと、その外周面から突出する攪拌羽根３２ｗとを有しており、軸部３２ａの一端部は混合管路３１外部に突出しており、この突出部分において軸受け３２ｇにより支持されるとともに、図示しない電動モータ等の回転駆動源により軸心周りに回転されるように構成されている。また、中空の軸部３２ａの突出端部の開口はスイベル３２ｓを介して凝集沈降剤供給管７と連通している。
【００４１】
処理に際しては、内側槽供給管路６内を通る被処理濁水の全てが混合管路２１内に供給される。混合管路２１内に至った被処理濁水には、回転する攪拌軸３２の送出口から凝集沈降剤が添加され、これらが下流側に流れる過程で、回転する攪拌軸３２により攪拌混合されて混合液となり、この混合液が内側槽１２に対して供給される。
図示しないが、本第３の実施形態の場合においても、内側槽１２内における攪拌手段（攪拌軸１７、回転駆動源１７ｍ）を設けても良い。
【００４２】
＜第５の実施形態＞
被処理濁水における固形分が高濃度である場合、それに応じて凝集沈降剤の量を増加する必要がある。しかしその場合、凝集沈降に長時間を要するため、装置をコンパクト化し高能率で動作させることが困難になるため、図８に示すように、上澄み液排出口１４から排出される上澄み液を、凝集剤と混合する前の被処理濁水に混合し、被処理濁水を希釈するように構成するのは好ましい形態である。
より詳細には、上澄み液貯留槽４０を設け、上澄み液排出口１４から排出される上澄み液を排出管路４１により上澄み液貯留槽４０に供給し、その一部を循環ポンプ４２により被処理濁水の供給路である内側槽供給管路６に供給し、被処理濁水を希釈している点が第１の実施形態に対して異なるものである。もちろん他の形態にも応用することができる。
【００４３】
また、図８に示す例では、第４の実施形態に倣って内側槽供給管路６の一部を管路ミキサー４５により構成し、凝集沈降剤に代えて上澄み液を供給し、被処理濁水と上澄み液とを攪拌混合する形態を採用しているが、第２の実施形態に倣って被処理濁水と上澄み液とを単に合流させるだけとしたり、第３の実施形態に倣って被処理濁水と上澄み液とをスタティックミキサーを用いて混合したりすることも可能である。さらに、図示しないが、機外で希釈するのではなく、内側層１２内に上澄み液を供給して希釈することも可能である。でなお、図８中の符号４３は、上澄み液を放流等する際の排出ポンプを示している。
【００４４】
本第５の実施形態では、凝集剤の供給量を一定とする必要はなく、また希釈の程度を制御する必要もないが、凝集剤の供給量を一定とし、被処理濁水の固形分濃度が一定となるように上記希釈により制御するのが望ましい。
【００４５】
＜第６の実施形態＞
上澄み液の排出の偏りを無くすために、第１の実施形態では環状の内部排水路１５を介在させているが、図９に示すように、上澄み液排出口１４を外側層１１の周方向に間隔を空けて設けるとともに、外側槽１１の外周面における上澄み液排出口１４と対応する高さ位置に、周方向に沿って環状に連続する外部排水路５０を設け、各上澄み液排出口１４を外部排水路５０に連通させ、各上澄み液排出口１４から排出される上澄み液を環状の外部排水路５０により集水して排出させるのも好ましい形態である。この場合、外部排水路からの上澄み液の排出は図示のように一箇所とする等、少ない方が望ましい。
【００４６】
＜第７の実施形態＞
装置をコンパクト化し高能率で動作させる場合、上澄み液に凝集物が混入し易くなるため、図９に示すように、上澄み液をスクリーン６０によりろ過した後に上澄み液排出口１４から排出するように構成するのが好ましい。図示例では、スクリーン６０により上澄み液排出口１４が完全に覆われているが、例えば第１の実施形態における堰板部１５ｄをスクリーンで形成する等、排出される上澄み液がスクリーンを通る限り、図示例のような完全に覆う形態に限定されない。
【００４７】
＜第８の実施形態＞
より一層の脱水性が要求される場合、機械式の脱水装置を併用するのが好ましいが、装置の小型化が困難になるおそれがある。よって、そのような場合には図１０に示すようにスクリュープレス脱水機を組み合わせるのが好ましい。図示例では、スクリュープレス脱水機７０の被処理物供給口７３を外側槽１１の沈降物排出口１３に接続している。これにより、装置の小型化を犠牲にせず、脱水性を向上させることができる。もちろん、沈降物排出口１３から排出される沈降物を、スクリュープレス以外の機械的脱水機（例：ベルトプレスやフィルタープレス）に供給して脱水することも可能である。
【００４８】
なお、図示例のスクリュープレス脱水機７０は、円筒状ケーシング７１と、ケーシング７１内に同心的に軸支されたスクリュー軸７２と、このスクリュー軸７２を軸心周りに回転駆動する図示しない回転駆動源と、ケーシング７１の一端部の上部に設けられた被処理物供給口７３と、他端部の下部に設けられた脱水物の排出口７４と、これら供給口７３と排出口７４との間の外周面を液密に取り囲む外管部７５と、外管部７５の内外に連通する排水口７６と、ケーシング７１の外周壁のうち外管部７５の内の外周壁として設けられたケーシング７１の内外に連通する透孔を有するスクリーン７７とを備えている。スクリュー軸７２は、ケーシング７１の内周面に対して回転可能な範囲で近接しており、また、スクリュー羽根のピッチが供給口７３側から排出口７４側に向うにつれて狭くなっているものである。供給口７３から供給された沈降物は、回転駆動されるスクリュー軸７２の移送作用により排出口７４側に移送される過程で、スクリュー羽根のピッチの減少により圧搾脱水され、その脱水液はスクリーン７５を介してケーシングと外管部７５との間を介して排水口７６から機外に排出される。固形分は十分に圧搾脱水された後に、排出口７４から排出される。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、濁水処理であれば、河川、湖沼、海、貯水池、ダムにおける濁水処理、あるいは土木・建設における排水、骨材・石材等の製造排水、食品加工工場等の各種工場排水の処理、さらには上水処理、下水処理など、広範な用途で利用できるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１…濁水槽、２…被処理濁水供給ポンプ、３…流量計、４…凝集沈降剤圧送機、５…沈降物排出管路、６…内側槽供給管路、７…凝集沈降剤供給管路、１０…固液分離装置、１１…外側総槽、１２…内側総槽、１３…沈降物排出口、１４…上澄み液排出口、１５…内部排水路、１６…隔壁、１７…攪拌軸、１８…蓋部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川、湖沼、海、貯水池、ダムの水浄化や、土木・建設における排水・排泥の処理及び再利用、あるいは鉱山や採石場、骨材・石材等の製造に際して発生する微粒子泥水の処理及び再利用、食品加工工場等の各種工場排水の処理、さらには農業集落における水処理に代表される小規模の上水・下水処理に適用可能である、濁水処理装置およびその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
濁水は土粒子や有機物などの微粒子が水に混合分散したものである。例えば、河川、湖沼、海においては環境汚染により濁水が発生する。また、土木・建設工事や、骨材・石材等の製造、食品加工等では濁水が排水される。さらに上水処理や下水処理では濁水の処理が行われている。
このような濁水を処理する方法の一つとして、凝集沈降剤（例えば特許文献１参照）を濁水に添加・混合し、濁水中の微粒子を凝集させ、大きな凝集体とした後に水底に沈降させ、沈降分と水分とをシックナー等により分離する方法が知られている。このような凝集沈降剤では、凝集体は疎水性であるため、粒子間への水の浸入を拒み、構成粒子が再度水に分散することはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３３４５６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の方法では装置が大型となり、広い設置面積を必要とするという問題点があり、小型でありながら、連続的に高能率な処理が可能である装置が無いのが現状である。
そこで、本発明の主たる課題は、高能率な連続処理が可能でありながら小型化も容易である、濁水処理装置及び濁水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
外側槽と、この外側槽内に設けられた内側槽とを備えており、
前記外側槽の周壁上部に、上澄み液を前記外側槽の外部に排出する上澄み液排出口が設けられるとともに、前記外側槽の底部に沈降物を前記外側槽の外部に排出する沈降物排出口が設けられており、
前記内側槽の上部に、被処理濁水と凝集沈降剤との混合液を前記内側槽の外部に溢流させる混合液溢流口が設けられており、
前記外側槽と内側槽との間に、前記混合液溢流口の溢流液位より上側の位置から前記上澄み液排出口よりも下側の位置まで延在する筒状の隔壁が、前記外側槽の内面及び内側槽の外面に対してそれぞれ間隔を空けて設けられており、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に被処理濁水及び凝集沈降剤を供給し且つこれらを内側槽内で混合する内部混合型供給手段か、又は前記内側槽外で被処理濁水と凝集沈降剤とを混合した後に前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に供給する外部混合型供給手段が設けられている、
ことを特徴とする濁水処理装置。
【０００６】
（作用効果）
本発明では、内側槽内に被処理濁水及び凝集沈降剤を供給し、これらを内側槽内で混合するか、又は予め内側槽の外部で被処理濁水及び凝集沈降剤とを混合した後に内側槽内に供給する。この結果、内側槽内では、被処理濁水と凝集沈降剤との混合液が溢流口よりも下側に順次補給され、この混合液は凝集が進行しつつ溢流口へ向って上昇し、溢流口から外側槽内における内側槽外面と隔壁内面との間に溢流（オーバーフロー）する。溢流口から溢流した混合液は、隔壁内を下降した後、凝集物はそのまま外側槽の底部に沈降していき、沈降物排出口から排出され、液分は外側槽内において隔壁の外側に回り込んで上昇し、外側槽内面と隔壁外面との間から上澄み液排出口を介して外側槽外部に排出される。
このように、本発明では、内外二重の槽構造に隔壁を加えた実質三重の構造により、凝集工程（内側槽内）及び沈降分離工程という二段工程を行うものであるため、スペース利用効率が格段に良いものである。しかも、凝集工程は混合液が内側槽内に滞留する間に進行するため、より確実に且つ効率良く凝集が進行し、沈降分離工程は混合液の下降流が上昇流に変化する所で進行するため、より確実に且つ効率良く沈降分離が進行する。したがって、本発明の装置は高能率な連続処理が可能でありながら小型化を図ることも容易である。
【０００７】
＜請求項２記載の発明＞
前記内部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
前記内側槽内に上下方向に沿って設けられた中空の攪拌軸と、
前記攪拌軸の内外に連通する凝集沈降剤の吐出口と、
前記攪拌軸内を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【０００８】
（作用効果）
本発明の内部混合型供給手段は特に限定されるものではないが、このような中空の攪拌軸を利用し、攪拌軸内を通じて凝集沈降剤を供給するように構成すると、装置構造がコンパクトになるとともに、攪拌軸から凝集沈降剤が吐出されることにより被処理濁水との混合性もより一層のものとなる。
【０００９】
＜請求項３記載の発明＞
前記内部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
この内側槽供給管路に凝集沈降剤を合流供給する凝集沈降剤供給管路と、
この凝集沈降剤供給管路を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
前記内側槽内に上下方向に沿って設けられた攪拌軸と、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【００１０】
（作用効果）
このように凝集沈降剤の供給を行うことにより、凝集沈降剤の供給手段をより簡素に構成することができる。
【００１１】
＜請求項４記載の発明＞
前記外部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
この内側槽供給管路に凝集沈降剤を合流供給する凝集沈降剤供給管路と、
この凝集沈降剤供給管路を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
前記内側槽供給管路における前記凝集沈降剤の合流位置より下流側に設けられたスタティックミキサーと、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【００１２】
（作用効果）
外部混合型供給手段は、基本的には装置全体の小型化には不向きなものであるが、本項記載のように管路内にスタティックミキサーを設けて混合を行うようにすれば、装置が大型化することは殆ど無い。
【００１３】
＜請求項５記載の発明＞
前記外部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
この内側槽供給管路の一部を構成する混合管路と、この混合管路内に回転駆動可能なように設けられた中空の攪拌軸と、この攪拌軸における上流側部分に形成された軸内外に連通する凝集沈降剤の送出口と、前記攪拌軸の攪拌駆動源とを有する、管路ミキサーと、
前記凝集沈降剤の送出口に対して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給管路と、
この凝集沈降剤供給管路を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【００１４】
（作用効果）
外部混合型供給手段は、基本的には装置全体の小型化には不向きなものであるが、本項記載のように管路ミキサーを用いることにより、高い混合性が発揮されるとともに、装置が大型化することも殆ど無い。
【００１５】
＜請求項６記載の発明＞
前記上澄み液排出口から排出される上澄み液を、前記凝集剤と混合する前の被処理濁水に混合し、被処理濁水を希釈する希釈手段を備えた、請求項１〜５のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【００１６】
（作用効果）
被処理濁水における固形分が高濃度である場合、それに応じて凝集沈降剤の量を増加する必要がある。しかしその場合、凝集沈降に長時間を要するため、装置をコンパクト化し高能率で動作させることが困難になる。よって、本項記載のように上澄み液を利用して、予め被処理濁水の濃度を低下させるのが好ましい。
【００１７】
＜請求項７記載の発明＞
前記外側槽の内周面における前記上澄み液排出口と対応する高さ位置に、周方向に沿って環状に連続する内部排水路が設けられており、この内部排水路は、上澄み液排出口の下端よりも上側の部位に、周方向に沿って環状に連続する流入口を有しており、
前記上澄み液排出口は前記内部排水路に連通しており、
前記外側槽内面と前記隔壁との間を上昇する上澄み液が前記流入口から前記内部排水路内に流入した後、前記内部排水路内から前記上澄み液排出口に排出されるように構成されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【００１８】
（作用効果）
上澄み液の排出は外側槽の周方向の一部から行っても良いが、単に上澄み液排出口を外側槽の周方向の一部に設けるだけであると、外側層内の上澄み液の排出が偏ることにより処理効率が低下する。これに対して、本項記載のような環状の内部排水路を介して外側層の外部に上澄み液を排出すると、外側層内の上澄み液は周方向に偏り無く排出されるようになる。
【００１９】
＜請求項８記載の発明＞
前記外側槽の外周面における前記上澄み液排出口と対応する高さ位置に、周方向に沿って環状に連続する外部排水路が設けられており、
前記上澄み液排出口は、前記外側槽の周方向に間隔を空けて複数設けられるとともに、前記外部排水路に連通しており、
各上澄み液排出口から排出される上澄み液が前記外部排水路を介して排出されるように構成されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【００２０】
（作用効果）
上澄み液の排出の偏りを無くすために、上澄み液排出口を外側層の周方向に間隔を空けて設けることもできるが、単にそれだけであると排出箇所が多数になり、配管が煩雑になる。よって、本項記載のように、上澄み液排出口から排出される上澄み液を環状の外部排水路により集水して排出させるのも好ましい形態である。
【００２１】
＜請求項９記載の発明＞
前記上澄み液排出口へ向う上澄み液をろ過するようにスクリーンが設けられている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【００２２】
（作用効果）
装置をコンパクト化し高能率で動作させる場合、上澄み液に凝集物が混入し易くなるため、上澄み液をスクリーンによりろ過した後に排出するように構成するのが好ましい。
【００２３】
＜請求項１０記載の発明＞
前記沈降物排出口から排出される沈降物を脱水するスクリュープレス脱水機を備えた、請求項１〜９のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【００２４】
（作用効果）
より一層の脱水性が要求される場合、機械式の脱水装置を併用するのが好ましいが、装置の小型化が困難になるおそれがある。よって、そのような場合にはスクリュープレス脱水機を組み合わせるのが好ましい。これにより、装置の小型化を犠牲にせず、脱水性を向上させることができる。
【００２５】
＜請求項１１記載の発明＞
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の濁水処理装置を用いて濁水処理を行うことを特徴とする濁水処理方法。
【００２６】
（作用効果）
対応する各発明と同様の作用効果が奏せられる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のとおり本発明によれば、材料特性を有効に発揮できるとともに、材料の混合量を管理しながら、連続的に高能率な混合処理が可能となる、等の利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態を示すフロー図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】第２の実施形態を示すフロー図である。
【図４】第３の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図５】第３の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図６】第４の実施形態を示すフロー図である。
【図７】図６の要部拡大図である。
【図８】第５の実施形態を示すフロー図である。
【図９】第６及び第７の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１０】第８の実施形態を示す要部拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ詳説する。
＜第１の実施形態＞
図１及び図２は、内部混合型供給手段を備えた第１の実施形態を示している。濁水槽１に貯留されている濁水は、定量ポンプからなる被処理濁水供給ポンプ２により固液分離装置１０に定量供給される。濁水の供給路となる管路６には流量計３が設けられており、濁水の供給流量の管理に使用される。また、固液分離装置１０に対して、凝集沈降剤圧送機４により管路７を介して粉粒体状の凝集沈降剤が圧気（圧縮空気）に乗せて定量圧送される。凝集沈降剤としては公知のものを特に限定なく使用でき、図示例のように粉粒体状のものを供給する他、液体状のものを供給することもできる。また、粉粒体状の凝集沈降剤の圧送機４も特に限定なく用いることができ、例えば特開２００４−２５６３１１号に記載されたもの等を用いることができる。
【００３０】
固液分離装置１０は、有底円筒状をなす外側槽１１と、この外側槽１１内に同心的に且つある程度の間隔を空けて設けられた、外側槽１１より小径の有底円筒状をなす内側槽１２とを備えている。より詳細には、外側槽１１は、円筒状をなす上側部分１１Ｕと、逆円錐状（逆コーン状）をなす下側部分１１Ｌとを有し、下側部分１１Ｌの下端部に沈降物排出口１３が設けられている。この沈降物排出口１３には開閉弁５Ｖを有する沈降物排出管路５が接続されている。外側槽１１の上側部分１１Ｕには、周壁上部に、上澄み液を外側槽の外部に排出する上澄み液排出口１４が設けられている。
【００３１】
また、図示形態の外側槽１１では、槽内周面における上澄み液排出口１４の下側近傍から槽中心側に向って突出する底板部１５ｂが周方向に沿って環状に連続するとともに、この底板部１５ｂの内周縁部から上澄み液排出口１４の上端以上の高さ位置まで立設する堰板部１５ｄが周方向に沿って環状に連続している。この結果、外側槽１１の内周面における上澄み液排出口１４と対応する高さ位置に、底板部１５ｂ、堰板部１５ｄ及び外側槽１１内周面からなる溝状の内部排水路１５が、周方向に沿って環状に連続するように形成される。この内部排水路１５は上澄み液排出口１４の下端よりも上側の部位に、周方向に沿って環状に連続する流入口１５ｉを有している。そして、上澄み液排出口１４は外側槽１１の周方向の１箇所にだけ設けられるとともに、内部排水路１５に連通している。さらに、図示形態の外側槽１１は、上面全体が蓋部１８により塞がれている。
【００３２】
一方、内側槽１２は上面が混合液溢流口１２ｆとして開放されている。混合液溢流口１２ｆは上面の一部に設けられていても、また側面（周面）に設けられていても良い。また、外側槽１１と内側槽１２との間には、混合液溢流口１２ｆの溢流液位より上側の位置から上澄み液排出口１２ｆよりも下側の位置まで延在する筒状の隔壁１６が、外側槽１１の内面及び内側槽１２の外面に対してそれぞれ間隔を空けて設けられている。被処理濁水及び凝集沈降剤の混合液は、内側槽１２内を上昇して溢流口１２ｆから内側槽１２外面と隔壁１６内面との間に溢流した後に下降する。よって、内側槽１２及び隔壁１６の上下方向長さは、混合液が内側槽１２内から内側槽１２と隔壁１６との間まで移動する過程で十分に凝集が完了する程度に設定される。図示例では隔壁１６の上縁が蓋部１１Ｆの下面に連続しており、蓋部１８における隔壁１６の内側と対応する部位に排気口１８ｘが開口している。
【００３３】
内側槽１２内には、混合液溢流口１２ｆよりも下側に被処理濁水及び凝集沈降剤を供給し且つこれらを内側槽内で混合する内部混合型供給手段が設けられている。具体的には、内側槽１２内における底部近傍に内側槽供給口１２ｉが設けられており、この内側槽供給口１２ｉに対して、被処理濁水供給ポンプ２からの送出される濁水を内側槽１２に供給する内側槽供給管路６が接続されている。
【００３４】
また、内側槽１２内には中空の攪拌軸１７が上下方向に沿って設けられている。より詳細には、攪拌軸１７は、中空の軸部１７ａと、その下側部分の外周面から突出する攪拌羽根１７ｗとを有しており、下端部に中空の軸部１７ａの内外に連通する凝集沈降剤の吐出口１７ｘとを有しており、上端部が蓋部１８を貫通し、蓋部１８上に設けられた軸受けにより支持されるとともに、電動モータ等の回転駆動源１７ｍにより軸心周りに回転されるように構成されている。また、中空の軸部１７ａの上端開口はスイベル１７ｓを介して凝集沈降剤供給管と連通している。
【００３５】
濁水の処理に際しては、被処理濁水供給ポンプ２を作動させ、内側槽供給管路６及び供給口１２ｉを介して内側槽１２内の下部に被処理濁水を順次定量供給するとともに、凝集沈降剤圧送機４及び攪拌軸１７を作動させ、凝集沈降剤供給管路７、攪拌軸１７及び吐出口１７ｘを介して内側槽１２内に凝集沈降剤を順次定量供給する。内側層１２内では、被処理濁水に対して回転する吐出口から凝集沈降剤が供給され、これらが回転する攪拌軸の回転翼１７ｗにより攪拌混合される。この混合液は、凝集が進行しつつ溢流口１２ｆへ向って上昇し、溢流口１２ｆから内側槽１２外面と隔壁１６内面との間に溢流（オーバーフロー）する。凝集沈降剤は圧気により圧送されるため、混合液には空気が混入するが、これは内側槽１２内を上昇して溢流口１２ｆから抜け出し、排気口１８ｘを介して機外に放出される。溢流口１２ｆから溢流した混合液は、隔壁１６内を下降した後、凝集物はそのまま外側槽１１の底部に沈降していき、沈降物排出口１３から排出される。液分は外側槽１１内において隔壁１６の外側に回り込み、外側槽１１内面と隔壁１６外面との間に上昇した後、流入口１５ｉから内部排水路１５内に流入した後、内部排水路１５内から上澄み液排出口１４を介して槽外へ排出される。
【００３６】
このように、本発明では、内外二重の槽構造１１，１２に隔壁１６を加えた実質三重の構造により、凝集工程（内側槽内）及び沈降分離工程という二段工程を行うものであるため、スペース利用効率が格段に良いものである。しかも、凝集工程は混合液が内側槽１２内に滞留する間に進行するため、より確実に且つ効率良く凝集が進行し、沈降分離工程は混合液の下降流が上昇流に変化する所で進行するため、より確実に且つ効率良く沈降分離が進行する。したがって、本発明の装置は高能率な連続処理が可能でありながら小型化を図ることも容易である。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は図３に示されており、主に外側槽１１外で凝集沈降剤を添加する点で、第１の実施形態と異なるものである。すなわち、内側槽供給管路６に凝集沈降剤供給管路７を合流接続したものである。このような構造はいわゆるＹ字管を用いることにより構成することができ、凝集沈降剤の供給手段をより簡素に構成することができる利点がある。固液分離装置１０は、攪拌軸１７に凝集沈降剤の吐出手段（吐出口１７ｘ、スイベル１７ｓ等）を有しない点以外は、基本的に第１の実施形態と同様である。
【００３８】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、図４及び図５に示すように、内側槽供給管路６における凝集沈降剤の合流位置より下流側にスタティックミキサー２０を設けている点で、第２の実施形態と異なるものである。これにより、装置を大型化せずに外部混合型供給手段を構成することができる。図示しないが、本第３の実施形態の場合には、内側槽１２内における攪拌手段（攪拌軸１７、回転駆動源１７ｍ）を設けても、設けなくても（後述する第４の実施形態と同様）良い。
【００３９】
より詳細には、図４に示す例では、内側槽供給管路６内にスタティックミキサー２０を内蔵する混合管路２１を同心的に配置（同心でなくても良い）し、この混合管路２２の周壁に凝集沈降剤の供給口２２を設け、凝集沈降剤の供給管路７を内側槽供給管路６を貫通して混合管路２１の供給口２２に接続したものである。内側槽供給管路６内を通る被処理濁水の一部は混合管路２１内を通り、残りは混合管路２１の外部を通り内側槽１２に対して供給される。この際、混合管路２１の上流側開口から混合管路２１の内部に流入した被処理濁水は、先ず供給口２２から凝集沈降剤が添加され、次いでスタティックミキサーを通ることにより凝集沈降剤と攪拌混合された後、混合管路２１の下流側開口から排出される。図示形態では、混合管路２１の下流側に、回転駆動源２６により回転駆動される攪拌軸２５が流れ方向に対して交差する方向に沿って軸支されており、混合管路２１内を通り凝集沈降剤が添加混合された被処理濁水と、混合管路２１の外部を通り凝集沈降剤が添加混合されていない被処理濁水とが、回転する攪拌軸によって更に攪拌混合されるようになっている。符号２５ｗは攪拌翼を示し、符合２５ａは軸部を示している。
また、図５に示すように、混合管路２１の下流側混合手段としてスタティックミキサー２９を採用することもできる。
【００４０】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態は、図６及び図７に示すように、内側槽供給管路６の一部として管路ミキサー３０を用いている点、及び内側槽１２内の攪拌手段（攪拌軸１７等）を設けていない点で、第１の実施形態と異なるものである。すなわち、管路ミキサー３０は、内側槽供給管路６の一部を構成する混合管路３１と、この混合管路３１内に同心的に軸支された中空の攪拌軸３２と、この攪拌軸３２における上流側部分に形成された軸内外に連通する凝集沈降剤の送出口３３とを有している。攪拌軸３２は、軸部３２ａと、その外周面から突出する攪拌羽根３２ｗとを有しており、軸部３２ａの一端部は混合管路３１外部に突出しており、この突出部分において軸受け３２ｇにより支持されるとともに、図示しない電動モータ等の回転駆動源により軸心周りに回転されるように構成されている。また、中空の軸部３２ａの突出端部の開口はスイベル３２ｓを介して凝集沈降剤供給管７と連通している。
【００４１】
処理に際しては、内側槽供給管路６内を通る被処理濁水の全てが混合管路２１内に供給される。混合管路２１内に至った被処理濁水には、回転する攪拌軸３２の送出口から凝集沈降剤が添加され、これらが下流側に流れる過程で、回転する攪拌軸３２により攪拌混合されて混合液となり、この混合液が内側槽１２に対して供給される。
図示しないが、本第３の実施形態の場合においても、内側槽１２内における攪拌手段（攪拌軸１７、回転駆動源１７ｍ）を設けても良い。
【００４２】
＜第５の実施形態＞
被処理濁水における固形分が高濃度である場合、それに応じて凝集沈降剤の量を増加する必要がある。しかしその場合、凝集沈降に長時間を要するため、装置をコンパクト化し高能率で動作させることが困難になるため、図８に示すように、上澄み液排出口１４から排出される上澄み液を、凝集剤と混合する前の被処理濁水に混合し、被処理濁水を希釈するように構成するのは好ましい形態である。
より詳細には、上澄み液貯留槽４０を設け、上澄み液排出口１４から排出される上澄み液を排出管路４１により上澄み液貯留槽４０に供給し、その一部を循環ポンプ４２により被処理濁水の供給路である内側槽供給管路６に供給し、被処理濁水を希釈している点が第１の実施形態に対して異なるものである。もちろん他の形態にも応用することができる。
【００４３】
また、図８に示す例では、第４の実施形態に倣って内側槽供給管路６の一部を管路ミキサー４５により構成し、凝集沈降剤に代えて上澄み液を供給し、被処理濁水と上澄み液とを攪拌混合する形態を採用しているが、第２の実施形態に倣って被処理濁水と上澄み液とを単に合流させるだけとしたり、第３の実施形態に倣って被処理濁水と上澄み液とをスタティックミキサーを用いて混合したりすることも可能である。さらに、図示しないが、機外で希釈するのではなく、内側層１２内に上澄み液を供給して希釈することも可能である。でなお、図８中の符号４３は、上澄み液を放流等する際の排出ポンプを示している。
【００４４】
本第５の実施形態では、凝集剤の供給量を一定とする必要はなく、また希釈の程度を制御する必要もないが、凝集剤の供給量を一定とし、被処理濁水の固形分濃度が一定となるように上記希釈により制御するのが望ましい。
【００４５】
＜第６の実施形態＞
上澄み液の排出の偏りを無くすために、第１の実施形態では環状の内部排水路１５を介在させているが、図９に示すように、上澄み液排出口１４を外側層１１の周方向に間隔を空けて設けるとともに、外側槽１１の外周面における上澄み液排出口１４と対応する高さ位置に、周方向に沿って環状に連続する外部排水路５０を設け、各上澄み液排出口１４を外部排水路５０に連通させ、各上澄み液排出口１４から排出される上澄み液を環状の外部排水路５０により集水して排出させるのも好ましい形態である。この場合、外部排水路からの上澄み液の排出は図示のように一箇所とする等、少ない方が望ましい。
【００４６】
＜第７の実施形態＞
装置をコンパクト化し高能率で動作させる場合、上澄み液に凝集物が混入し易くなるため、図９に示すように、上澄み液をスクリーン６０によりろ過した後に上澄み液排出口１４から排出するように構成するのが好ましい。図示例では、スクリーン６０により上澄み液排出口１４が完全に覆われているが、例えば第１の実施形態における堰板部１５ｄをスクリーンで形成する等、排出される上澄み液がスクリーンを通る限り、図示例のような完全に覆う形態に限定されない。
【００４７】
＜第８の実施形態＞
より一層の脱水性が要求される場合、機械式の脱水装置を併用するのが好ましいが、装置の小型化が困難になるおそれがある。よって、そのような場合には図１０に示すようにスクリュープレス脱水機を組み合わせるのが好ましい。図示例では、スクリュープレス脱水機７０の被処理物供給口７３を外側槽１１の沈降物排出口１３に接続している。これにより、装置の小型化を犠牲にせず、脱水性を向上させることができる。もちろん、沈降物排出口１３から排出される沈降物を、スクリュープレス以外の機械的脱水機（例：ベルトプレスやフィルタープレス）に供給して脱水することも可能である。
【００４８】
なお、図示例のスクリュープレス脱水機７０は、円筒状ケーシング７１と、ケーシング７１内に同心的に軸支されたスクリュー軸７２と、このスクリュー軸７２を軸心周りに回転駆動する図示しない回転駆動源と、ケーシング７１の一端部の上部に設けられた被処理物供給口７３と、他端部の下部に設けられた脱水物の排出口７４と、これら供給口７３と排出口７４との間の外周面を液密に取り囲む外管部７５と、外管部７５の内外に連通する排水口７６と、ケーシング７１の外周壁のうち外管部７５の内の外周壁として設けられたケーシング７１の内外に連通する透孔を有するスクリーン７７とを備えている。スクリュー軸７２は、ケーシング７１の内周面に対して回転可能な範囲で近接しており、また、スクリュー羽根のピッチが供給口７３側から排出口７４側に向うにつれて狭くなっているものである。供給口７３から供給された沈降物は、回転駆動されるスクリュー軸７２の移送作用により排出口７４側に移送される過程で、スクリュー羽根のピッチの減少により圧搾脱水され、その脱水液はスクリーン７５を介してケーシングと外管部７５との間を介して排水口７６から機外に排出される。固形分は十分に圧搾脱水された後に、排出口７４から排出される。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、濁水処理であれば、河川、湖沼、海、貯水池、ダムにおける濁水処理、あるいは土木・建設における排水、骨材・石材等の製造排水、食品加工工場等の各種工場排水の処理、さらには上水処理、下水処理など、広範な用途で利用できるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１…濁水槽、２…被処理濁水供給ポンプ、３…流量計、４…凝集沈降剤圧送機、５…沈降物排出管路、６…内側槽供給管路、７…凝集沈降剤供給管路、１０…固液分離装置、１１…外側総槽、１２…内側総槽、１３…沈降物排出口、１４…上澄み液排出口、１５…内部排水路、１６…隔壁、１７…攪拌軸、１８…蓋部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側槽と、この外側槽内に設けられた内側槽とを備えており、
前記外側槽の周壁上部に、上澄み液を前記外側槽の外部に排出する上澄み液排出口が設けられるとともに、前記外側槽の底部に沈降物を前記外側槽の外部に排出する沈降物排出口が設けられており、
前記内側槽の上部に、被処理濁水と凝集沈降剤との混合液を前記内側槽の外部に溢流させる混合液溢流口が設けられており、
前記外側槽と内側槽との間に、前記混合液溢流口の溢流液位より上側の位置から前記上澄み液排出口よりも下側の位置まで延在する筒状の隔壁が、前記外側槽の内面及び内側槽の外面に対してそれぞれ間隔を空けて設けられており、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に被処理濁水及び凝集沈降剤を供給し且つこれらを内側槽内で混合する内部混合型供給手段か、又は前記内側槽外で被処理濁水と凝集沈降剤とを混合した後に前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に供給する外部混合型供給手段が設けられている、
ことを特徴とする濁水処理装置。
【請求項２】
前記内部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
前記内側槽内に上下方向に沿って設けられた中空の攪拌軸と、
前記攪拌軸の内外に連通する凝集沈降剤の吐出口と、
前記攪拌軸内を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【請求項３】
前記内部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
この内側槽供給管路に凝集沈降剤を合流供給する凝集沈降剤供給管路と、
この凝集沈降剤供給管路を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
前記内側槽内に上下方向に沿って設けられた攪拌軸と、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【請求項４】
前記外部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
この内側槽供給管路に凝集沈降剤を合流供給する凝集沈降剤供給管路と、
この凝集沈降剤供給管路を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
前記内側槽供給管路における前記凝集沈降剤の合流位置より下流側に設けられたスタティックミキサーと、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【請求項５】
前記外部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
この内側槽供給管路の一部を構成する混合管路と、この混合管路内に回転駆動可能なように設けられた中空の攪拌軸と、この攪拌軸における上流側部分に形成された軸内外に連通する凝集沈降剤の送出口と、前記攪拌軸の攪拌駆動源とを有する、管路ミキサーと、
前記凝集沈降剤の送出口に対して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給管路と、
この凝集沈降剤供給管路を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【請求項６】
前記上澄み液排出口から排出される上澄み液を、前記凝集剤と混合する前の被処理濁水に混合し、被処理濁水を希釈する希釈手段を備えた、請求項１〜５のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【請求項７】
前記外側槽の内周面における前記上澄み液排出口と対応する高さ位置に、周方向に沿って環状に連続する内部排水路が設けられており、この内部排水路は、上澄み液排出口の下端よりも上側の部位に、周方向に沿って環状に連続する流入口を有しており、
前記上澄み液排出口は前記内部排水路に連通しており、
前記外側槽内面と前記隔壁との間を上昇する上澄み液が前記流入口から前記内部排水路内に流入した後、前記内部排水路内から前記上澄み液排出口に排出されるように構成されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【請求項８】
前記外側槽の外周面における前記上澄み液排出口と対応する高さ位置に、周方向に沿って環状に連続する外部排水路が設けられており、
前記上澄み液排出口は、前記外側槽の周方向に間隔を空けて複数設けられるとともに、前記外部排水路に連通しており、
各上澄み液排出口から排出される上澄み液が前記外部排水路を介して排出されるように構成されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【請求項９】
前記上澄み液排出口へ向う上澄み液をろ過するようにスクリーンが設けられている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【請求項１０】
前記沈降物排出口から排出される沈降物を脱水するスクリュープレス脱水機を備えた、請求項１〜９のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の濁水処理装置を用いて濁水処理を行うことを特徴とする濁水処理方法。
【請求項１】
外側槽と、この外側槽内に設けられた内側槽とを備えており、
前記外側槽の周壁上部に、上澄み液を前記外側槽の外部に排出する上澄み液排出口が設けられるとともに、前記外側槽の底部に沈降物を前記外側槽の外部に排出する沈降物排出口が設けられており、
前記内側槽の上部に、被処理濁水と凝集沈降剤との混合液を前記内側槽の外部に溢流させる混合液溢流口が設けられており、
前記外側槽と内側槽との間に、前記混合液溢流口の溢流液位より上側の位置から前記上澄み液排出口よりも下側の位置まで延在する筒状の隔壁が、前記外側槽の内面及び内側槽の外面に対してそれぞれ間隔を空けて設けられており、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に被処理濁水及び凝集沈降剤を供給し且つこれらを内側槽内で混合する内部混合型供給手段か、又は前記内側槽外で被処理濁水と凝集沈降剤とを混合した後に前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に供給する外部混合型供給手段が設けられている、
ことを特徴とする濁水処理装置。
【請求項２】
前記内部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
前記内側槽内に上下方向に沿って設けられた中空の攪拌軸と、
前記攪拌軸の内外に連通する凝集沈降剤の吐出口と、
前記攪拌軸内を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【請求項３】
前記内部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
この内側槽供給管路に凝集沈降剤を合流供給する凝集沈降剤供給管路と、
この凝集沈降剤供給管路を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
前記内側槽内に上下方向に沿って設けられた攪拌軸と、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【請求項４】
前記外部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
この内側槽供給管路に凝集沈降剤を合流供給する凝集沈降剤供給管路と、
この凝集沈降剤供給管路を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
前記内側槽供給管路における前記凝集沈降剤の合流位置より下流側に設けられたスタティックミキサーと、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【請求項５】
前記外部混合型供給手段として、
前記内側槽内における前記混合液溢流口よりも下側に設けられた内側槽供給口と、
前記外側槽外に設置された被処理濁水供給ポンプと、
これら内側槽供給口と被処理濁水供給ポンプとを接続する内側槽供給管路と、
この内側槽供給管路の一部を構成する混合管路と、この混合管路内に回転駆動可能なように設けられた中空の攪拌軸と、この攪拌軸における上流側部分に形成された軸内外に連通する凝集沈降剤の送出口と、前記攪拌軸の攪拌駆動源とを有する、管路ミキサーと、
前記凝集沈降剤の送出口に対して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給管路と、
この凝集沈降剤供給管路を介して凝集沈降剤を供給する凝集沈降剤供給装置と、
を備えた、請求項１記載の濁水処理装置。
【請求項６】
前記上澄み液排出口から排出される上澄み液を、前記凝集剤と混合する前の被処理濁水に混合し、被処理濁水を希釈する希釈手段を備えた、請求項１〜５のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【請求項７】
前記外側槽の内周面における前記上澄み液排出口と対応する高さ位置に、周方向に沿って環状に連続する内部排水路が設けられており、この内部排水路は、上澄み液排出口の下端よりも上側の部位に、周方向に沿って環状に連続する流入口を有しており、
前記上澄み液排出口は前記内部排水路に連通しており、
前記外側槽内面と前記隔壁との間を上昇する上澄み液が前記流入口から前記内部排水路内に流入した後、前記内部排水路内から前記上澄み液排出口に排出されるように構成されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【請求項８】
前記外側槽の外周面における前記上澄み液排出口と対応する高さ位置に、周方向に沿って環状に連続する外部排水路が設けられており、
前記上澄み液排出口は、前記外側槽の周方向に間隔を空けて複数設けられるとともに、前記外部排水路に連通しており、
各上澄み液排出口から排出される上澄み液が前記外部排水路を介して排出されるように構成されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【請求項９】
前記上澄み液排出口へ向う上澄み液をろ過するようにスクリーンが設けられている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【請求項１０】
前記沈降物排出口から排出される沈降物を脱水するスクリュープレス脱水機を備えた、請求項１〜９のいずれか１項に記載の濁水処理装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の濁水処理装置を用いて濁水処理を行うことを特徴とする濁水処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１２５７９０（Ｐ２０１１−１２５７９０Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８６７７６（Ｐ２００９−２８６７７６）
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（５０１３０４６０７）株式会社チダエンジニアリング (7)
【出願人】（５９１２４７７９８）原工業株式会社 (20)
【出願人】（３９１００７７４７）株式会社興和 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（５０１３０４６０７）株式会社チダエンジニアリング (7)
【出願人】（５９１２４７７９８）原工業株式会社 (20)
【出願人】（３９１００７７４７）株式会社興和 (17)
【Ｆターム（参考）】
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