JP6762255B2 - 凝集沈殿処理装置、及び検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、凝集沈殿処理装置、及び検出装置に関する。

原水に対して薬品を添加することで固形物を凝集沈殿させて分離する凝集沈殿処理装置として、例えば、特許文献１が知られている。この凝集沈殿処理装置では、薬剤と固形物との化学反応によって結晶を析出させ、当該結晶を核として固形物を成長させている。

特開平８−２９９７０５号公報

ここで、上述のような凝集沈殿処理装置においては、凝集沈殿槽の底部にて固形物が堆積することで形成される堆積層から固形物を取り出し、薬剤と反応させることで結晶の核としている。ここで、凝集沈殿処理装置内の固形物の量が少ない状態で運転すれば、少ない粒子の結晶を成長させることができるため、短時間で固形物を大きくすることができる。しかしながら、従来の凝集沈殿処理装置では、凝集沈殿槽の底部の固形分の界面を低く抑えた状態にて、当該界面のコントロールを行うことが困難であるという問題があった。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、凝集沈殿槽の底部の固形分の界面を低く抑えた状態でコントロールできる凝集沈殿処理装置、及び検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る凝集沈殿処理装置は、原水が流入し、原水に含まれる固形物を凝集沈殿させる凝集沈殿槽と、凝集沈殿槽に設けられ、凝集沈殿槽の底部の固形物を掻き寄せるレーキと、固形物が堆積することで底部に形成される固形分の界面を検出する検出部と、を備え、検出部は底部に設けられる。

この凝集沈殿処理装置では、原水が流入し、原水に含まれる固形物を凝集沈殿させる凝集沈殿槽と、凝集沈殿槽に設けられ、凝集沈殿槽の底部の固形物を掻き寄せるレーキと、を備えている。従って、凝集沈殿槽の中で固形物が凝集沈殿したら、レーキが凝集沈殿槽の底部の固形物を掻き寄せる。これにより、底部では、固形物が掻き寄せられて堆積することにより、固形分の界面が形成される。ここで、固形分の界面を検出する検出部は、底部に設けられる。このように、検出部が底部にて固形分の界面を検出することで、検出部は、固形物の堆積量が少なくても固形分の界面を正確に検出することができる。従って、凝集沈殿槽の底部の固形分の界面を低く抑えた状態でコントロールできる。

また、凝集沈殿槽は、レーキによって固形物を掻き寄せる掻き寄せゾーンと、掻き寄せゾーンの下方において、固形物を濃縮する濃縮ゾーンと、を備え、検出部は濃縮ゾーンに設けられてよい。レーキが固形物を掻き寄せる箇所は、一定以上の容積が必要であるため、当該箇所に固形分の界面が存在する場合、固形物の堆積量が多くなる。従って、掻き寄せゾーンと濃縮ゾーンとを分けることで、濃縮ゾーンの容積を小さくし、当該濃縮ゾーン内の固形物の堆積量を少なく抑えることが可能となる。このように、濃縮ゾーンの容積を小さくすると、固形物の堆積量の増減に対する固形分の界面の上下幅が大きくなる。従って、濃縮ゾーンに設けられた検出部は、固形分の界面の変化を速やかに検出することができるため、固形分の界面の高さを容易にコントロールすることができる。

一形態において、底部は、レーキに沿って広がる第１の底部と、第１の底部から下方へ向かって突出する第２の底部と、を備え、検出部は第２の底部に設けられてよい。このような構成により、第１の底部では、レーキが固形物の掻き寄せを行い、第２の底部では、レーキに掻き寄せられた固形物を堆積させて固形分の界面を形成することができる。また、第２の底部は第１の底部から下方へ向かって突出するような形状であるため、容積の小さい領域を形成することができる。容積の小さい第２の底部では、固形物の堆積量の増減に対する固形分の界面の上下幅が大きくなる。従って、第２の底部に設けられた検出部は、固形分の界面の変化を速やかに検出することができるため、固形分の界面の高さを容易にコントロールすることができる。

一形態において、第２の底部によって形成される空間は、水平方向に所定の幅を有し、上下方向に所定の深さを有し、所定の深さは、所定の幅よりも大きくてよい。このような構成によれば、固形物の堆積量の増減に対する界面の上下幅を大きくすることができる。従って、第２の底部に設けられた検出部は、固形分の界面の変化を速やかに検出することができるため、界面の高さを容易にコントロールすることができる。

本発明の一形態に係る検出装置は、原水が流入し、原水に含まれる固形物を凝集沈殿させる凝集沈殿槽を備える凝集沈殿処理装置に設けられる検出装置であって、凝集沈殿槽の底部に設けられ、固形物が堆積することで底部に形成される固形分の界面を検出する。

本発明によれば、凝集沈殿槽の底部の固形分の界面を低く抑えた状態でコントロールできる凝集沈殿処理装置、及び検出装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る凝集沈殿処理装置の概略構成図である。 変形例に係る凝集沈殿槽の底部の概略構成図である。 比較例に係る凝集沈殿処理装置の概略構成図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る凝集沈殿処理装置の概略構成図である。凝集沈殿処理装置１００は、原水に含まれる固形物を凝集沈殿させ、処理水と固形物とに分離する装置である。原水としては、例えば鉄鋼排水、化学系排水などが適用される。凝集沈殿処理装置１００は、鉄鋼排水を処理する場合、原水に含まれる鉄鋼分を析出させて、当該鉄鋼分と処理水とを分離する。また、凝集沈殿処理装置１００は、化学系排水を処理する場合、反応晶析によって原水に含まれる成分を析出させて、当該成分と処理水とを分離する。なお、反応晶析とは、原水に薬品を添加することで化学反応させ、結晶を析出させる（更に、発生した結晶を核として結晶を成長させる）ことである。反応晶析を用いて処理される化学系排水は、例えば、塩水、水酸化マグネシウム、銅含有排水等である。

図１に示すように、凝集沈殿処理装置１００は、反応槽１０と、凝集槽２０と、凝集沈殿槽３０と、薬品供給部４０と、高分子凝集剤供給部５０と、検出部６０と、制御部７０と、を備える。また、凝集沈殿処理装置１００は、反応槽１０に対して原水を供給するラインＬ１と、反応槽１０で薬品と反応した原水を凝集槽２０に対して供給するラインＬ２と、凝集槽２０で凝集させた固形物を含む原水を凝集沈殿槽３０へ供給するラインＬ３と、凝集沈殿槽３０で処理された処理水を取り出すラインＬ４と、凝集沈殿槽３０内のスラッジを反応槽１０へ返送するラインＬ６と、凝集沈殿槽３０内のスラッジを引き抜くラインＬ７と、薬品供給部４０から反応槽１０へ無機凝集剤を供給するラインＬ８と、高分子凝集剤供給部５０から凝集槽２０へ高分子凝集剤を供給するラインＬ９と、を備える。

反応槽１０は、ラインＬ１を介して供給される原水と薬品供給部４０から供給される薬品とを反応させる槽である。反応槽１０は、攪拌装置１１を備えていてよい。これにより、反応槽１０内の原水と薬品が攪拌装置１１で攪拌され、原水に含まれる固形物と薬品との化学反応が十分に起こされる。原水中の固形物が薬品と化学反応することで結晶が成長する。反応槽１０の反応液は、所定の流量にてラインＬ２を介して凝集槽２０に供給される。

薬品供給部４０は、薬品を原水に供給する。薬品供給部４０は、ラインＬ８を介して反応槽１０に薬品を供給する。薬品としては、ＰＡＣ、硫酸バンドなどのアルミ系凝集剤、ポリ硫酸鉄や、塩化鉄などの鉄系凝集剤の他、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、炭酸ナトリウムなどの薬品が用いられてよい。

凝集槽２０は、ラインＬ２を介して供給される反応槽１０からの反応液と高分子凝集剤供給部５０から供給される高分子凝集剤とを反応させる槽である。凝集槽２０は、攪拌装置２１を備えていてよい。これにより、凝集槽２０内の反応液と高分子凝集剤が攪拌装置２１で攪拌され、反応液に含まれる固形物が凝集する。反応液中の固形物が高分子凝集剤と反応することで固形物が成長して大きな粒子が形成される。凝集槽２０の反応液は、所定の流量にてラインＬ３を介して凝集沈殿槽３０に供給される。

高分子凝集剤供給部５０は、高分子凝集剤を原水（ここでは、凝集槽２０の反応水）に供給する。高分子凝集剤供給部５０は、ラインＬ９を介して凝集槽２０に高分子凝集剤を供給する。高分子凝集剤としては、例えばアニオン系ポリマー等の高分子凝集剤や、有機凝結剤等を用いてよい。

凝集沈殿槽３０は、原水（ここでは、凝集槽２０からの反応水）が流入し、当該原水の固形物を凝集することで、固形物を除去した処理水を得るための槽である。凝集沈殿槽３０は、原水を底部３５側へ分散供給するディストリビュータ３１と、凝集沈殿槽３０の底部３５の固形物を掻き寄せるレーキ３２と、を備える。

ディストリビュータ３１は、ラインＬ３から供給された原水を底部３５側へ供給する。ディストリビュータ３１は、レーキ３２と接続されており、レーキ３２を介して原水を分散供給してもよい。レーキ３２は、底部３５に滞留した固形物を掻き寄せて、固形物の堆積層Ｓが形成されている箇所（後述の濃縮ゾーン）に集める。これにより、凝集沈殿槽３０へ供給された原水は、処理水と固形分とに分離される。従って、固形物が除去された後の上澄みの処理水が、ラインＬ４を介して外部へ排出される。また、堆積層Ｓの固形物の一部は返送スラッジとしてラインＬ６を介して反応槽１０へ返送される。また、堆積層Ｓの固形物の一部は引抜スラッジとしてラインＬ７を介して外部へ引き抜かれる。

次に、凝集沈殿槽３０の底部３５付近の構成、検出部６０、制御部７０について詳細に説明する。凝集沈殿槽３０の底部３５は、第１の底部３６と、第２の底部３７と、を備えている。

第１の底部３６は、凝集沈殿槽３０の側壁部３４の下端部を塞ぐように設けられている。第１の底部３６は、レーキ３２に沿って広がるように設けられている。本実施形態では、レーキ３２は、凝集沈殿槽３０の中心軸線上に配置される回転軸３２ａの下端から、複数の方向へ水平方向に延びている。従って、第１の底部３６は、レーキ３２から下方へ離間した位置にて水平方向に延びている。なお、レーキ３２は、掻き寄せ羽根によって、第１の底部３６に滞留した固形物を掻き寄せることができる範囲内で、第１の底部３６から離間した位置に配置されている。

第２の底部３７は、第１の底部３６から下方へ向かって突出する。第２の底部３７は、第１の底部３６の中央位置、すなわちレーキ３２の回転中心の位置に設けられている。例えば、第２の底部３７は、下端側が封止された円筒状の形状を有している。第２の底部３７は、円筒状の側壁部３７ａと、側壁部３７ａの下端を塞ぐように設けられた底壁部３７ｂと、を備える。側壁部３７ａの直径は、側壁部３４の直径よりも小さい。すなわち、底壁部３７ｂの直径は、第１の底部３６の直径よりも小さい。このような構成から、上方から見たときには、第２の底部３７の面積は、第１の底部３６の面積より小さくなる。第２の底部３７の上端は、第１の底部３６の中央位置にて開口している。第２の底部３７の側壁部３７ａ及び底壁部３７ｂで囲まれた部分には内部空間が形成されている。従って、第１の底部３６でレーキ３２に掻き寄せられた固形物は、第２の底部３７の内部空間に集められる。これにより、第２の底部３７の内部空間に固形物の堆積層Ｓが形成される。第２の底部３７からはラインＬ６及びラインＬ７が延びている。ラインＬ６には弁４１が設けられ、ラインＬ７には弁４２が設けられる。

図２に示すように、第２の底部３７は下方へ向かって長尺な形状を有していることが好ましい。すなわち、第２の底部３７によって形成される空間は、水平方向に所定の幅Ｗを有し、上下方向に所定の深さＴを有しており、所定の深さＴは、所定の幅Ｗよりも大きい。なお、界面Ｆのコントロールを容易に行えるようにするためには、所定の深さＴは、１０００ｍｍ以上に設定することが好ましい。

上述のような構成において、固形物は第２の底部３７内に堆積しており、第１の底部３６には及んでいない。すなわち、固形分の界面Ｆは、第２の底部３７内に位置しており、第１の底部３６よりも低い位置で維持される。これにより、第２の底部３７内では堆積層Ｓを構成する固形物が濃縮される。一方、第１の底部３６には、一次的に固形物が滞留するが、レーキ３２で掻き寄せられるため、当該固形物の濃縮は行われない。以上により、凝集沈殿槽３０は、レーキ３２によって固形物を掻き寄せる掻き寄せゾーンＺ１と、掻き寄せゾーンＺ１の下方において、固形物を濃縮する濃縮ゾーンＺ２と、を備える。すなわち、レーキ３２が掻き寄せ可能な第１の底部３６付近の領域が掻き寄せゾーンＺ１に該当し、第２の底部３７が濃縮ゾーンＺ２に該当する。

検出部６０は、底部３５に形成される固形分の界面Ｆを検出する。検出部６０は、凝集沈殿槽３０の底部３５に設けられる。本実施形態では、検出部６０は、第２の底部３７に設けられる。すなわち、検出部６０は、濃縮ゾーンＺ２に設けられる。検出部６０のセンサ部分は、固形物の堆積層Ｓ内にて検出を行ってよい。検出部６０として用いられる計器の種類は特に限定されないが、比重計、差圧式、静電容量式、バドル式、振動式レベルセンサなどを適用してよい。なお、界面Ｆを検出するのに二個以上のセンサ部分が必要な計器を用いる場合、少なくとも１つのセンサ部分が界面Ｆより下に設けられ、他の少なくとも一つのセンサ部分が界面Ｆより高い位置に設けられる。

制御部７０は、検出部６０の検出結果に基づいて、固形分の界面Ｆをコントロールする。具体的には、制御部７０は、検出部６０、及び弁４１，４２に接続されている。検出部６０によって、固形分の界面Ｆが低すぎると検出された場合、制御部７０は弁４２を閉じて、引き抜きスラッジ量を低下させる。これによって、固形分の界面を上げる。また、検出部６０によって、固形分の界面Ｆが高すぎると検出された場合、制御部７０は弁４２を開いて引抜スラッジを増加させる。これによって、固形分の界面Ｆを下げる。制御部７０は、例えば一つ以上閾値を設定し、当該閾値と現在の界面Ｆの高さとを比較することで、界面Ｆを調整してよい。

次に、本実施形態に係る凝集沈殿処理装置１００の作用・効果について説明する。

まず、比較例に係る凝集沈殿処理装置について図３を参照して説明する。比較例に係る凝集沈殿処理装置２００では、超音波式界面計などの検出部１６０を用い、凝集沈殿槽１３０の水面から底部の固形分の界面Ｆを測定していた。しかしながら、当該方法では、界面Ｆを検出して当該界面のコントールを行うためには、底部から界面Ｆを少なくとも数百ｍｍの高さに維持する必要があった（図３（ａ）参照）。このように、界面Ｆを所定の高さに維持する場合は、底部に大量の堆積物を貯留しておかなくてはならない。また、図３（ｂ）に示すように、検出部１６０を中心付近に配置し、界面Ｆを極力低くする方法もあるが、中心付近にはレーキ３２の回転機構など、内部装置が配置されているために、これらの内部装置が邪魔になり正確に界面を検出することができないという問題が生じる。また、底部の容積が大きいため、堆積物の量に一定量の変動があったとしても、界面Ｆの上下の変動幅が小さすぎるため、当該界面のコントロールを行うことが困難であるという問題があった。

これに対し、本実施形態に係る凝集沈殿処理装置１００では、原水が流入し、原水に含まれる固形物を凝集沈殿させる凝集沈殿槽３０と、凝集沈殿槽３０に設けられ、凝集沈殿槽３０の底部３５の固形物を掻き寄せるレーキ３２と、を備えている。従って、凝集沈殿槽３０の中で固形物が凝集沈殿したら、レーキ３２が凝集沈殿槽３０の底部３５の固形物を掻き寄せる。これにより、底部３５では、固形物が掻き寄せられて堆積することにより、固形分の界面Ｆが形成される。ここで、固形分の界面Ｆを検出する検出部６０は、底部３５に設けられる。このように、検出部６０が底部３５にて固形分の界面Ｆを検出することで、検出部６０は、固形物の堆積量が少なくても固形分の界面Ｆを正確に検出することができる。従って、凝集沈殿槽３０の底部３５の固形分の界面Ｆを低く抑えた状態でコントロールできる。

このように、凝集沈殿槽３０の底部３５の固形分の界面Ｆを低く抑えた状態でコントロールできるため、凝集沈殿処理装置１００内の固形物の量が少ない状態で運転することが可能となる。このように、薬剤に対して少ない量の粒子の結晶を成長させることができるため、短時間で固形物を大きくし、水処理の処理性能を向上することができる。これにより、例えば、少ない種スラッジで運転を開始することが可能となり、短時間で清澄な処理水を得ることができる。また、処理水の水質が悪化した場合などに、短時間で処理水の水質を改善することができる。

凝集沈殿槽３０は、レーキ３２によって固形物を掻き寄せる掻き寄せゾーンＺ１と、掻き寄せゾーンＺ１の下方において、固形物を濃縮する濃縮ゾーンＺ２と、を備え、検出部６０は濃縮ゾーンＺ２に設けられてよい。レーキ３２が固形物を掻き寄せる箇所は、一定以上の容積が必要であるため、当該箇所に固形分の界面Ｆが存在する場合、固形物の堆積量が多くなる。従って、掻き寄せゾーンＺ１と濃縮ゾーンＺ２とを分けることで、濃縮ゾーンＺ２の容積を小さくし、当該濃縮ゾーンＺ２内の固形物の堆積量を少なく抑えることが可能となる。このように、濃縮ゾーンＺ２の容積を小さくすると、固形物の堆積量の増減に対する固形分の界面Ｆの上下幅が大きくなる。従って、濃縮ゾーンＺ２に設けられた検出部６０は、固形分の界面Ｆの変化を速やかに検出することができるため、固形分の界面Ｆの高さを容易にコントロールすることができる。

底部３５は、レーキ３２に沿って広がる第１の底部３６と、第１の底部３６から下方へ向かって突出する第２の底部３７と、を備え、検出部６０は第２の底部３７に設けられてよい。このような構成により、第１の底部３６では、レーキ３２が固形物の掻き寄せを行い、第２の底部３７では、レーキ３２に掻き寄せられた固形物を堆積させて固形分の界面Ｆを形成することができる。また、第２の底部３７は第１の底部３６から下方へ向かって突出するような形状であるため、容積の小さい領域を形成することができる。容積の小さい第２の底部３７では、固形物の堆積量の増減に対する固形分の界面Ｆの上下幅が大きくなる。従って、第２の底部３７に設けられた検出部６０は、固形分の界面Ｆの変化を速やかに検出することができるため、固形分の界面Ｆの高さを容易にコントロールすることができる。

第２の底部３７によって形成される空間は、水平方向に所定の幅Ｗを有し、上下方向に所定の深さＴを有し、所定の深さＴは、所定の幅Ｗよりも大きくてよい。このような構成によれば、固形物の堆積量の増減に対する界面Ｆの上下幅を大きくすることができる。従って、第２の底部３７に設けられた検出部６０は、固形分の界面Ｆの変化を速やかに検出することができるため、界面Ｆの高さを容易にコントロールすることができる。

検出装置１５０は、原水が流入し、原水に含まれる固形物を凝集沈殿させる凝集沈殿槽３０を備える凝集沈殿処理装置１００に設けられる検出装置１５０であって、凝集沈殿槽３０の底部３５に設けられ、固形物が堆積することで底部３５に形成される固形分の界面Ｆを検出する。

この検出装置１５０によれば、上述の凝集沈殿処理装置１００と同様な作用・効果を得ることができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、図１に示す凝集沈殿処理装置１００の構成は一例に過ぎず、本発明の主旨の範囲内で適宜、構成要素を省略又は追加してよい。

図１に示す例では、第１の底部は水平方向に延びる底壁部によって構成されていたが、第１の底部は、レーキに合わせた形状であればよいので、レーキの形状が変更された場合は、当該レーキの形状に合わせられる。例えば、レーキが図３に示すように中心に向かって斜めに傾斜する形状である場合、第１の底部もそれに合わせて斜めに傾斜する形状となる。この場合、図３に示すような傾斜した第１の底部の中央位置に、図１に示すような、下方へ突出する第２の底部が追加される。

なお、第２の底部の形状は、下方に向かって突出し、内部空間を有するものであれば上述の実施形態の形状に限定されない。例えば、第２の底部の底壁部が円錐や半円球であってもよい。また、第２の底部が全体的に円錐台や半円球でもよい。また、断面形状が円形でなくてよく、多角形状であってもよい。

３０…凝集沈殿槽、３２…レーキ、３５…底部、３６…第１の底部、３７…第２の底部、６０…検出部、１００…凝集沈殿処理装置、１５０…検出装置。

Claims (5)

1. 原水が流入し、前記原水に含まれる固形物を凝集沈殿させる凝集沈殿槽と、
   前記凝集沈殿槽に設けられ、前記凝集沈殿槽の底部の前記固形物を掻き寄せるレーキと、
   前記固形物が堆積することで前記底部に形成される固形分の界面を検出する検出部と、を備え、
   前記検出部は前記底部に設けられ、
   前記凝集沈殿槽は、
   前記レーキによって前記固形物を掻き寄せる掻き寄せゾーンと、
   前記掻き寄せゾーンの下方において、前記固形物を濃縮する濃縮ゾーンと、を備え、
   前記検出部は前記濃縮ゾーンに設けられる、凝集沈殿処理装置。
2. 原水が流入し、前記原水に含まれる固形物を凝集沈殿させる凝集沈殿槽と、
   前記凝集沈殿槽に設けられ、前記凝集沈殿槽の底部の前記固形物を掻き寄せるレーキと、
   前記固形物が堆積することで前記底部に形成される固形分の界面を検出する検出部と、を備え、
   前記検出部は前記底部に設けられ、
   前記底部は、
   前記レーキに沿って広がる第１の底部と、
   前記第１の底部から下方へ向かって突出する第２の底部と、を備え、
   前記検出部は前記第２の底部に設けられる、凝集沈殿処理装置。
3. 前記第２の底部によって形成される空間は、水平方向に所定の幅を有し、上下方向に所定の深さを有し、
   前記所定の深さは、前記所定の幅よりも大きい、請求項２に記載の凝集沈殿処理装置。
4. 原水が流入し、前記原水に含まれる固形物を凝集沈殿させる凝集沈殿槽を備える凝集沈殿処理装置に設けられる検出装置であって、
   前記凝集沈殿槽の底部に設けられ、
   前記固形物が堆積することで前記底部に形成される固形分の界面を検出し、
   前記凝集沈殿槽は、
   前記凝集沈殿槽に設けられ、前記凝集沈殿槽の前記底部の前記固形物を掻き寄せるレーキによって前記固形物を掻き寄せる掻き寄せゾーンと、
   前記掻き寄せゾーンの下方において、前記固形物を濃縮する濃縮ゾーンと、を備え、
   前記濃縮ゾーンに設けられる、検出装置。
5. 原水が流入し、前記原水に含まれる固形物を凝集沈殿させる凝集沈殿槽を備える凝集沈殿処理装置に設けられる検出装置であって、
   前記凝集沈殿槽の底部に設けられ、
   前記固形物が堆積することで前記底部に形成される固形分の界面を検出し、
   前記底部は、
   前記凝集沈殿槽に設けられ、前記凝集沈殿槽の前記底部の前記固形物を掻き寄せるレーキに沿って広がる第１の底部と、
   前記第１の底部から下方へ向かって突出する第２の底部と、を備え、
   前記第２の底部に設けられる、検出装置。
   

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