特許 6240168 固液分離装置及び固液分離方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6240168

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】固液分離装置及び固液分離方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 21/08 20060101AFI20171211BHJP

   B01D 21/24 20060101ALI20171211BHJP

【ＦＩ】

   B01D21/08 B

   B01D21/08 Z

   B01D21/24 H

   B01D21/24 S

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-512470(P2015-512470)

(86)(22)【出願日】2014年4月14日

(86)【国際出願番号】JP2014060608

(87)【国際公開番号】WO2014171421

(87)【国際公開日】20141023

【審査請求日】2017年2月7日

(31)【優先権主張番号】特願2013-85647(P2013-85647)

(32)【優先日】2013年4月16日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】507036050

【氏名又は名称】住友重機械エンバイロメント株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】508224443

【氏名又は名称】エムズ環境技研株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】小濱 文夫

(72)【発明者】

【氏名】安部 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】島倉 大輔

(72)【発明者】

【氏名】池田 孝

(72)【発明者】

【氏名】出納 正彬

(72)【発明者】

【氏名】三井 昌文

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 実公昭５８−１７６１５（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 特開２０１１−１２５７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１６９６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７４１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平６−７２６０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特公昭４２−２５９８６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開昭５８−１８９００８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ２１／００−２１／３４

Ｃ０２Ｆ １／５２− １／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水中の固形物を固液分離する固液分離装置であって、
前記被処理水を導入する被処理水導入部と、
前記被処理水導入部から導入された前記被処理水中の前記固形物を捕捉し、フロックとして成長させるフロック成長ゾーンと、
前記フロック成長ゾーンで成長した前記フロックを、前記フロック成長ゾーンから一方向に下降させる下降流ゾーンと、
前記下降流ゾーンから下降してきた前記フロックを前記フロック成長ゾーン通過後の前記被処理水から分離する分離ゾーンと、
前記分離ゾーンにおいて前記フロックが分離された前記被処理水を上昇させる上昇流ゾーンと、を備え、
前記下降流ゾーンと前記上昇流ゾーンは分離し、
第一の底部と第二の底部とからなる２重底構造を呈し、前記分離ゾーンが前記第一の底部と前記第二の底部の間にあり、
前記第一の底部を備えた有底筒状の外筒水槽の内部に前記第二の底部を備えた有底筒状の内筒水槽を収容し、前記外筒水槽と前記内筒水槽との間の環状の中間領域を備え、
前記内筒水槽の上端から下端まで設けられ、前記環状の中間領域を周方向に沿って複数の領域に分割する複数の仕切板が設けられることで、前記下降流ゾーンと前記上昇流ゾーンを仕切る固液分離装置。

【請求項2】

前記仕切板で仕切られた前記下降流ゾーンに対応する内筒水槽上端を、上昇流ゾーンの内筒水槽上端より低く設定した請求項１に記載の固液分離装置。

【請求項3】

前記仕切板で仕切られた前記下降流ゾーンに対応する内筒水槽下端及び前記仕切板の下端を、前記上昇流ゾーンの内筒水槽下端より下方に延ばした請求項１または２に記載の固液分離装置。

【請求項4】

被処理水中の固形物を固液分離する固液分離装置であって、
前記被処理水を導入する被処理水導入部と、
前記被処理水導入部から導入された前記被処理水中の前記固形物を捕捉し、フロックとして成長させるフロック成長ゾーン形成部と、
前記フロック成長ゾーン形成部で成長した前記フロックを、前記フロック成長ゾーン形成部から一方向に下降させる下降流ゾーン形成部と、
前記下降流ゾーン形成部から下降してきた前記フロックを前記フロック成長ゾーン形成部通過後の前記被処理水から分離する分離ゾーン形成部と、
前記分離ゾーン形成部において前記フロックが分離された前記被処理水を上昇させる上昇流ゾーン形成部と、を備え、
前記下降流ゾーン形成部と前記上昇流ゾーン形成部は分離しており、
前記フロック成長ゾーン形成部の外周側には上下方向に延びて前記下降流ゾーン形成部及び前記上昇流ゾーン形成部の少なくとも一方として構成される流通部が複数形成され、
前記流通部は、前記フロック成長ゾーン形成部の周方向に互いに離間した位置に設けられている固液分離装置。

【請求項5】

前記上昇流ゾーン形成部と前記下降流ゾーン形成部は上下方向から見たときに異なる位置に形成され、前記上昇流ゾーン形成部の下端側の領域と前記下降流ゾーン形成部の下端側の領域は前記分離ゾーン形成部を介して連通している請求項４に記載の固液分離装置。

【請求項6】

第一の底部と第二の底部とからなる２重底構造を呈し、前記分離ゾーン形成部が前記第一の底部と前記第二の底部の間にある請求項４または５に記載の固液分離装置。

【請求項7】

前記下降流ゾーン形成部と前記上昇流ゾーン形成部は互いに離間している請求項４〜６の何れか一項に記載の固液分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固液分離装置及び固液分離方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、固液分離装置として以下の特許文献１に記載の装置が知られている。この固液分離装置は、有底円筒状の外筒水槽の内部に有底円筒状の内筒水槽を収容すると共に外筒水槽の底部と内筒水槽の底部とが離隔する２重水槽構造を呈している。そして、この固液分離装置では、凝集剤が供給された原水を内筒水槽内の下部に導入することで、内筒水槽内にフロック成長ゾーンを形成し、内筒水槽内から溢流するフロックを外筒水槽と内筒水槽との間に円筒状に形成されるフロック沈降ゾーンにおいて沈降分離させ、外筒水槽の底部に沈降した濃縮フロックを排出する一方で、フロックから分離され上昇した処理水を外筒水槽の上部から排出するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２７４１９９号公報（図３）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、上記固液分離装置にあっては、処理水の清澄度は高い方が良いことから、処理水の清澄度をより高めたいという要望がある。

【0005】

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、処理水を一層清澄にすることができる固液分離装置及び固液分離方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一形態に係る固液分離装置は、被処理水中の固形物を固液分離する固液分離装置であって、被処理水を導入する被処理水導入部と、被処理水導入部から導入された被処理水中の固形物を捕捉し、フロックとして成長させるフロック成長ゾーンと、を有する固液分離装置であって、フロック成長ゾーンで成長したフロックを、フロック成長ゾーンから一方向に下降させる下降流ゾーンと、下降流ゾーンから下降してきたフロックをフロック成長ゾーン通過後の被処理水から分離する分離ゾーンと、分離ゾーンにおいてフロックが分離された被処理水を上昇させる上昇流ゾーンと、を備え、下降流ゾーンと上昇流ゾーンは分離し、第一の底部と第二の底部とからなる２重底構造を呈し、分離ゾーンが第一の底部と第二の底部の間にあり、第一の底部を備えた有底筒状の外筒水槽の内部に第二の底部を備えた有底筒状の内筒水槽を収容し、外筒水槽と内筒水槽との間の環状の中間領域を備え、内筒水槽の上端から下端まで設けられ、環状の中間領域を周方向に沿って複数の領域に分割する複数の仕切板が設けられることで、下降流ゾーンと上昇流ゾーンを仕切る。

【0007】

本発明の一形態に係る固液分離装置によれば、フロック成長ゾーンで成長したフロックが、フロック成長ゾーンから下降流ゾーンをスムーズに下降し、スムーズに分離ゾーンへ運ばれて被処理水から分離される。分離ゾーンにおいてフロックが分離された被処理水は上昇流ゾーンをスムーズに上昇する。このように、下降流ゾーン、分離ゾーン、及び上昇流ゾーンによる被処理水の流れが形成されるため、フロックの沈降が上昇流により妨げられたり、フロックが上昇流に乗って上昇してしまうことを抑制できる。従って、処理水のＳＳ濃度を低くでき、処理水を一層清澄にすることができる。固液分離装置において、下降流ゾーンと上昇流ゾーンは分離していてよい。このような構成により、フロックの沈降が上昇流により妨げられたり、フロックが上昇流に乗って上昇してしまうことをより確実に抑制できる。固液分離装置において、下降流ゾーンと上昇流ゾーンは分離していてよい。このような構成により、フロックの沈降が上昇流により妨げられたり、フロックが上昇流に乗って上昇してしまうことをより確実に抑制できる。固液分離装置は、第一の底部と第二の底部とからなる２重底構造を呈し、分離ゾーンが第一の底部と第二の底部の間にあってよい。このような構成により、第一の底部と第二の底部の間の十分なスペースを分離ゾーンとすることができる。固液分離装置において、第一の底部を備えた有底筒状の外筒水槽の内部に第二の底部を備えた有底筒状の内筒水槽を収容し、外筒水槽と内筒水槽との間の環状の中間領域を備え、内筒水槽の上端から下端まで設けられ、環状の中間領域を周方向に沿って複数の領域に分割する複数の仕切板が設けられることで、下降流ゾーンと上昇流ゾーンを仕切ってよい。このような構成により、内筒水槽内には、原水の上昇流によりフロックが成長するフロック成長ゾーンが形成され、フロック成長ゾーンで成長したフロックは、内筒水槽上端から下降流ゾーンに溢流して、当該下降流ゾーンを下向流に乗ってスムーズに沈降し、外筒水槽内の第二の底部にスムーズに運ばれて堆積すると共に、当該フロックに同伴した被処理水は、外筒水槽内の第二の底部でフロックから分離されて、下降流ゾーンと仕切板により仕切られた上昇流ゾーンを上昇流に乗ってスムーズに上昇し上方に運ばれていく。このように、フロックを下向流により沈降させて外筒水槽内の第二の底部に運ぶ下降流ゾーンと、フロックから分離された被処理水を外筒水槽内の第二の底部から上昇流により上昇させて上方に運ぶ上昇流ゾーンとが仕切板で分けられ一方方向の流れが形成される。従って、フロックの沈降が上昇流により妨げられたり、フロックが上昇流に乗って上昇してしまうということを抑制できる。従って、処理水のＳＳ濃度を低くでき、処理水を一層清澄にすることができる。

【0008】

固液分離装置において、仕切板で仕切られた下降流ゾーンに対応する内筒水槽上端を、下降流ゾーンの隣の領域の内筒水槽上端より低く設定してよい。このような構成により、下降流ゾーンに対応する内筒水槽上端からフロックを溢流させ易くすることができる。

【0009】

固液分離装置において、仕切板で仕切られた下降流ゾーンに対応する内筒水槽下端及び仕切板の下端を、上昇流ゾーンの内筒水槽下端より下方に延ばしてよい。このような構成により、下降流ゾーンに対応する内筒水槽下端及び仕切板の下端が、上昇流ゾーンの内筒水槽下端より下方に延びていることから、下降流ゾーンを沈降するフロックが、上昇流ゾーンを上昇する被処理水に巻き上げられるということが抑止され、処理水を一層清澄にすることができる。

【0010】

本発明の一形態に係る固液分離装置は、被処理水中の固形物を固液分離する固液分離装置であって、被処理水を導入する被処理水導入部と、被処理水導入部から導入された被処理水中の前記固形物を捕捉し、フロックとして成長させるフロック成長ゾーン形成部と、フロック成長ゾーン形成部で成長したフロックを、フロック成長ゾーン形成部から一方向に下降させる下降流ゾーン形成部と、下降流ゾーン形成部から下降してきたフロックをフロック成長ゾーン形成部通過後の被処理水から分離する分離ゾーン形成部と、分離ゾーン形成部においてフロックが分離された被処理水を上昇させる上昇流ゾーン形成部と、を備え、下降流ゾーン形成部と上昇流ゾーン形成部は分離しており、フロック成長ゾーン形成部の外周側には上下方向に延びて下降流ゾーン形成部及び上昇流ゾーン形成部の少なくとも一方として構成される流通部が複数形成され、流通部は、フロック成長ゾーン形成部の周方向に互いに離間した位置に設けられている。

【0011】

固液分離装置において、上昇流ゾーンと下降流ゾーンは上下方向から見たときに異なる位置に形成され、上昇流ゾーンの下端側の領域と下降流ゾーンの下端側の領域は分離ゾーンを介して連通していてよい。このような構成により、被処理水が下降流ゾーンを下降し、当該下降流ゾーンの下端側の領域から分離ゾーンへ流れ、分離ゾーンを通過して下端側の領域から上昇流ゾーンへ流れて、当該上昇流ゾーンを上昇するような流れが形成される。上昇流ゾーンと下降流ゾーンは上下方向から見たときに異なる位置に形成されているため、フロックの沈降が上昇流により妨げられたり、フロックが上昇流に乗って上昇してしまうことを抑制できる。

【0012】

固液分離装置は、第一の底部と第二の底部とからなる２重底構造を呈し、分離ゾーンが第一の底部と第二の底部の間にあってよい。このような構成により、第一の底部と第二の底部の間の十分なスペースを分離ゾーンとすることができる。

【0013】

固液分離装置において、下降流ゾーンと上昇流ゾーンは互いに離間していてよい。このような構成により、下降流ゾーンと上昇流ゾーンとの間の距離を確保することで、分離ゾーンでの横流沈殿距離を十分に確保することができる。

【発明の効果】

【0018】

このように本発明によれば、処理水を一層清澄にすることができる固液分離装置及び固液分離方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る固液分離装置（凝集沈殿装置）を示す概略断面構成図である。

【図2】図２は、図１に示す固液分離装置（凝集沈殿装置）の平面図である。

【図3】図３は、図１及び図２中の内筒水槽及び仕切板を示す斜視図である。

【図4】図４は、本発明の第２実施形態に係る固液分離装置（凝集沈殿装置）を示す平面図である。

【図5】図５は、図４中の内筒水槽及び仕切板を示す斜視図である。

【図6】図６は、本発明の第３実施形態に係る固液分離装置（凝集沈殿装置）の内筒水槽及び仕切板を示す斜視図である。

【図7】図７は、本発明の第４実施形態に係る固液分離装置（凝集沈殿装置）の内筒水槽及び仕切板を示す斜視図である。

【図8】図８は、本発明の第５実施形態に係る固液分離装置を示す概略構成図である。

【図9】図９は、図８に示すＩＸ−ＩＸ線に沿った概略断面図である。

【図10】図１０は、図８に示すＸ−Ｘ線に沿った概略断面図である。

【図11】図１１は、本発明の第６実施形態に係る固液分離装置を示す概略構成図である。

【図12】図１２は、図１１に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った概略断面図である。

【図13】図１３は、本発明の第７実施形態に係る固液分離装置を示す概略構成図である。

【図14】図１４は、図１３に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明による固液分離装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図１〜図７に示す形態においては、固液分離装置として凝集沈殿装置を例にして説明する。ただし、固液分離装置は凝集沈殿装置に限定されるものではない。すなわち、固液分離装置は、被処理水を導入する被処理水導入部と、被処理水導入部から導入された被処理水中の固形物を捕捉すると共に被処理水によりフロックを成長させるフロック成長ゾーンと、を有するものであれば特に構成は限定されない。

【0021】

図１は、本発明の第１実施形態に係る凝集沈殿装置を示す概略構成図、図２は、図１に示す凝集沈殿装置の平面図、図３は、図１及び図２中の内筒水槽及び仕切板を示す斜視図である。

【0022】

図１に示すように、本実施形態の凝集沈殿装置（固液分離装置）１００は、有底円筒状の外筒水槽１と、この外筒水槽１より小径で且つ高さも小さく当該外筒水槽１の内部に同軸に収容された有底円筒状の内筒水槽２と、を備える。この凝集沈殿装置１００にあっては、内筒水槽２の底部（第二の底部）が外筒水槽１の底部（第一の底部）から上方に所定長離隔しており、２重水槽構造を呈している。なお、ここでは、外筒水槽１、内筒水槽２を円筒状としているが、角筒状であっても良い。

【0023】

原水（被処理水）を槽内に導入するための導入管（被処理水導入部）４は、外筒水槽１の下部の槽周壁を挿通し、内筒水槽２の下部の槽周壁を挿通して当該内筒水槽２内に進入している。原水は、ここでは、例えば有機性排水に例えばＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）等の無機凝集剤を混合したものとされている。また、導入管４に対しては、例えばアニオン系ポリマー等の高分子凝集剤を供給する凝集剤供給ラインＬ１が接続される。

【0024】

ここで、特に本実施形態にあっては、図１〜図３に示すように、外筒水槽１と内筒水槽２との間に形成された環状（円筒状）の中間領域Ｒを、周方向に沿って複数の領域に分割する複数の仕切板３が設けられている。仕切板３は、ここでは２個であり、この仕切板３により中間領域Ｒは、一の領域Ｒ１（下降流ゾーン）と他の領域（隣の領域、上昇流ゾーン）Ｒ２に２分割される。これらの仕切板３，３は、その外側の端部が、外筒水槽１の内周面に連結されると共に、その内側の端部が、内筒水槽２の外周面に連結されることで、内筒水槽２を外筒水槽１に連結する。仕切板３は、内筒水槽２の上端から下端まで設けられ、この仕切板３で仕切られた一の領域Ｒ１に対応する内筒水槽上端Ｕ１は、隣の領域Ｒ２の内筒水槽上端Ｕ２より低く設定され、ここでは、１〜１００ｃｍ程度低くされている。

【0025】

このような構成を有する凝集沈殿装置１００によれば、凝集剤を含む原水は、内筒水槽２内の導入管４から内筒水槽２内の下部に一様に噴出され、この噴出する水流の撹拌力、剪断力等により混合されてフロックを形成していく。内筒水槽２内に形成されたフロックは底部より堆積していくが、さらに供給される原水によってフロックゾーンの流動層を形成していく。凝集剤を含む原水はこのフロックゾーンの中を上昇していく間に、生成された小さなフロックが、先に生成されたフロックに捕捉され、これにより、内筒水槽２内に、フロックがさらに成長するフロック成長ゾーンＲＸが形成されると同時に、原水はあたかもフロック成長ゾーンＲＸで濾過されたように清澄化されていく。フロック成長ゾーンＲＸを通過した清澄水は、外筒水槽１内を上昇していく。

【0026】

なお、内筒水槽２内の底部に、特開２０１０−２７４１９９号公報を始めとして記載されている分散管（ディストリビュータとも称す）を配置し、この分散管を回転させながら当該分散管から原水を流出させることで、原水を内筒水槽２内に均等分配させて一様に上昇させフロック成長ゾーンＲＸを形成するようにしても良い。

【0027】

一方、フロック成長ゾーンＲＸで成長したフロックは、低い方の内筒水槽上端Ｕ１からこれに対応する一の領域Ｒ１に一方的に溢流して、当該一の領域Ｒ１をフロック沈降ゾーンとして下向流に乗ってスムーズに沈降し、外筒水槽１内の底部にスムーズに運ばれて堆積する。このフロックに同伴し外筒水槽１内の底部に運ばれた水は、外筒水槽１内の底部でフロックから分離され、一の領域Ｒ１の隣の領域Ｒ２を分離水上昇ゾーンとして上昇流に乗ってスムーズに上昇し、上方に運ばれていく。このように、低い方の内筒水槽上端Ｕ１から一の領域Ｒ１、外筒水槽１内の底部、隣の領域Ｒ２を通る一方方向の流れが形成されるのは、フロックを含む水が、フロックを含まない水より見かけ比重が重いことに起因する。

【0028】

そして、外筒水槽１内の底部に堆積した濃縮フロックは、外筒水槽１の底部中央に設けられた濃縮フロック排出部８から外部へ排出されると共に、外筒水槽１内を上昇した清澄水（上澄水）は、外筒水槽１の上部に設けられた処理水排出口９より処理水として後段に排出される。

【0029】

このように、本実施形態では、中間領域Ｒが、仕切板３により、フロックを下向流により沈降させて外筒水槽１内の底部に運ぶ一の領域Ｒ１と、フロックから分離された分離水を外筒水槽１内の底部から上昇流により上昇させて上方に運ぶ隣の領域Ｒ２とに周方向に沿って分けられ一方方向の流れが形成されるため、フロックの沈降が上昇流により妨げられたり、フロックが上昇流に乗って上昇してしまうということがなく、従って、処理水のＳＳ濃度を低くでき、処理水を一層清澄にすることができる。

【0030】

本実施形態に係る凝集沈殿装置（固液分離装置）１００は、被処理水を導入する導入管（被処理水導入部）４と、導入管４から導入された被処理水中の固形物を捕捉すると共に被処理水によりフロックを成長させるフロック成長ゾーンＲＸと、を有する。また、凝集沈殿装置１００は、フロック成長ゾーンＲＸで成長したフロックを、フロック成長ゾーンＲＸから一方向に下降させる下降流ゾーンとしての一の領域Ｒ１と、下降流ゾーンから下降してきたフロックをフロック成長ゾーンＲＸ通過後の被処理水から分離する分離ゾーンと、分離ゾーンにおいてフロックが分離された被処理水を上昇させる隣の上昇流ゾーンとしての隣の領域Ｒ２と、を有する。なお、本実施形態では、分離ゾーンは、内筒水槽２の底部と外筒水槽１の底部との間の領域に形成される。

【0031】

本実施形態に係る凝集沈殿装置１００によれば、フロック成長ゾーンＲＸで成長したフロックが、フロック成長ゾーンＲＸから下降流ゾーンをスムーズに下降し、スムーズに分離ゾーンへ運ばれて被処理水から分離される。分離ゾーンにおいてフロックが分離された被処理水は上昇流ゾーンをスムーズに上昇する。このように、下降流ゾーン、分離ゾーン、及び上昇流ゾーンによる被処理水の流れが形成されるため、フロックの沈降が上昇流により妨げられたり、フロックが上昇流に乗って上昇してしまうことを抑制できる。従って、処理水のＳＳ濃度を低くでき、処理水を一層清澄にすることができる。

【0032】

凝集沈殿装置１００において、上昇流ゾーンと下降流ゾーンは上下方向から見たとき（図２に示す状態）に異なる位置に形成され、上昇流ゾーンの下端側の領域と下降流ゾーンの下端側の領域は分離ゾーンを介して連通している。本実施形態では、図２に示すように、凝集沈殿装置１００の周方向における一部の領域（紙面右側半分の領域）に下降流ゾーンが形成され、他の領域（紙面左側半分の領域）に上昇流ゾーンが形成される。このような構成により、被処理水が下降流ゾーンを下降し、当該下降流ゾーンの下端側の領域から分離ゾーンへ流れ、分離ゾーンを通過して下端側の領域から上昇流ゾーンへ流れて、当該上昇流ゾーンを上昇するような流れが形成される。上昇流ゾーンと下降流ゾーンは上下方向から見たときに異なる位置に形成されているため、フロックの沈降が上昇流により妨げられたり、フロックが上昇流に乗って上昇してしまうことを抑制できる。

【0033】

凝集沈殿装置１００は、第一の底部と第二の底部とからなる２重底構造を呈し、分離ゾーンが第一の底部と第二の底部の間にある。このような構成により、第一の底部と第二の底部の間の十分なスペースを分離ゾーンとすることができる。

【0034】

凝集沈殿装置１００において、下降流ゾーンと上昇流ゾーンは分離している。このような構成により、フロックの沈降が上昇流により妨げられたり、フロックが上昇流に乗って上昇してしまうことをより確実に抑制できる。

【0035】

凝集沈殿装置１００において、下降流ゾーンと上昇流ゾーンは仕切られている。このような構成により、仕切りを設けるだけの簡単な構成にて、下降流ゾーンと上昇流ゾーンとを分離することができる。

【0036】

本実施形態に係る固液分離方法は、フロック成長ゾーンＲＸに被処理水を通過させることで固液分離する固液分離方法である。固液分離方法は、フロック成長ゾーンＲＸで成長したフロックを一方向に下降させる下降工程と、下降工程で下降されたフロックとフロック成長ゾーン通過後の被処理水とを分離する分離工程と、分離工程でフロックが分離された被処理水を上昇させる上昇工程と、を含む。

【0037】

本実施形態に係る固液分離方法によれば、上述の固液分離装置と同様の作用・効果を奏することができる。

【0038】

図４は、本発明の第２実施形態に係る凝集沈殿装置を示す平面図、図５は、図４中の内筒水槽及び仕切板を示す斜視図である。

【0039】

この第２実施形態の凝集沈殿装置が第１実施形態の凝集沈殿装置と違う点は、仕切板３を４個とし、これらの仕切板３により中間領域Ｒを４分割した点であり、仕切板３で仕切られた複数の領域のうちの一の領域Ｒ１に対応する内筒水槽上端Ｕ１を、一の領域Ｒ１の隣の領域Ｒ２の内筒水槽上端Ｕ２より低く設定する点は第１実施形態と同様である。従って、４分割する仕切板３により、低い内筒水槽上端Ｕ１、これより高い隣の内筒水槽上端Ｕ２が、周方向に沿って仕切板３，３同士の間に、交互に並設される。

【0040】

このように構成した第２実施形態にあっても、第１実施形態と同様な作用・効果を奏するというのはいうまでもない。

【0041】

図６は、本発明の第３実施形態に係る凝集沈殿装置の内筒水槽及び仕切板を示す斜視図、図７は、本発明の第４実施形態に係る凝集沈殿装置の内筒水槽及び仕切板を示す斜視図である。

【0042】

第３実施形態の凝集沈殿装置が第１実施形態の凝集沈殿装置と違う点、及び、第４実施形態の凝集沈殿装置が第２実施形態の凝集沈殿装置と違う点は、内筒水槽上端Ｕ１が低く設定された一の領域Ｒ１に対応する内筒水槽下端Ｄ１及び仕切板３の下端Ｄ３を、隣の領域Ｒ２の内筒水槽下端Ｄ２より下方に延ばした点である。なお、一の領域Ｒ１に対応する内筒水槽下端Ｄ１及び仕切板３の下端Ｄ３は、ここでは、１〜１００ｃｍ程度延ばされている。

【0043】

このような第３、第４実施形態によれば、一の領域Ｒ１に対応する内筒水槽下端Ｄ１及び仕切板３の下端Ｄ３が、隣の領域Ｒ２の内筒水槽下端Ｄ２より下方に延びているため、一の領域Ｒ１を沈降するフロックが、隣の領域Ｒ２を上昇する分離水に巻き上げられることを抑止でき、処理水を一層清澄にすることができる。

【0044】

図８は、本発明の第５実施形態に係る固液分離装置を示す概略構成図である。図９は、図８に示すＩＸ−ＩＸ線に沿った概略断面図である。図１０は、図８に示すＸ−Ｘ線に沿った概略断面図である。

【0045】

本実施形態に係る固液分離装置２００は、外筒水槽２０１と、内筒水槽２０２とを備えている。固液分離装置２００において、内筒水槽２０２の内側が、被処理水導入部１４から導入された被処理水中の固形物を捕捉すると共に被処理水によりフロックを成長させるフロック成長ゾーンとして構成される。また、固液分離装置２００は、内筒水槽２０２に被処理水を導入する被処理水導入部１４を有する。また、外筒水槽２０１の上部には、外筒水槽２０１内を上昇した清澄水（上澄水）を排出する処理水排出口１９が設けられている。

【0046】

外筒水槽２０１は、図１等に示すような外筒水槽のうち、内筒水槽２０２の外周面に対応する部分（中間領域Ｒ）を、複数の流通部２０３に分割したような構成を有する。流通部２０３は、上下方向に延びるように内筒水槽２０２の外周面に設けられている。流通部２０３は、内筒水槽２０２の周方向に略等間隔となるように互いに離間した位置に設けられている。本実施形態では、流通部２０３は４つ設けられているが、特に数量は限定されない。互いに対向する流通部２０３のうちの一方が下降流ゾーンＲＤとして構成されると共に他方が上昇流ゾーンＲＵとして構成される。また、複数の流通部２０３は周方向において互いに異なる位置に形成されているため、上昇流ゾーンＲＵと下降流ゾーンＲＤは上下方向から見たときに異なる位置に形成される。このような構成により、固液分離装置２００では、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵは分離している。なお、ここでの「分離」とは、下降流ゾーンＲＤが形成される区画と、上昇流ゾーンＲＵが形成される区画とが、互いに独立しており、被処理水等の流れが互いに干渉しあわない状態にあることを示す。本実施形態では、各流通部２０３は周方向に離間しているため、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵが互いに離間することによって分離している。なお、「下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵとが互いに離間している」状態とは、一の区画に下降流ゾーンＲＤが形成され、当該一の区画との間に空間等をあけて離れた位置に設けられている他の区画に、上昇流ゾーンＲＵが形成される状態である。「下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵとが互いに離間している」状態は、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵとが分離している状態の中の一態様である。

【0047】

固液分離装置２００は、外筒水槽２０１の底部（第一の底部）２０１ａと内筒水槽２０２の底部（第二の底部）２０２ａとからなる２重底構造を呈し、分離ゾーンＲＳが底部２０１ａと底部２０２ａの間にある。それぞれの上昇流ゾーンＲＵの下端側の領域と下降流ゾーンＲＤの下端側の領域は分離ゾーンＲＳを介して連通している。分離ゾーンＲＳで被処理水から分離されたフロックは、フロック排出部１８から外部へ排出される。

【0048】

なお、内筒水槽２０２の構成は特に限定されず、第１実施形態〜第４実施形態に示すいずれの内筒水槽を適用してもよい。すなわち、図９に示すように、下降流ゾーンＲＤに対応する内筒水槽上端Ｕ１を、上昇流ゾーンＲＵに対応する内筒水槽上端Ｕ２より低く設定してよい。

【0049】

本実施形態に係る固液分離装置２００によれば、第１実施形態に係る凝集沈殿装置１００と同様な作用・効果を奏することができる。特に、本実施形態に係る固液分離装置２００では、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵが互いに離間していている。このような構成により、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵとの間の距離を確保することで、分離ゾーンＲＳでの横流沈殿距離を十分に確保することができる。

【0050】

図１１は、本発明の第６実施形態に係る固液分離装置を示す概略構成図である。図１２は、図１１に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った概略断面図である。ただし、ＸＩＩ−ＸＩＩ線は、固液分離装置３００の中心軸において屈曲している線である。

【0051】

本実施形態に係る固液分離装置３００は、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵとが仕切られることによって、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵとが分離する構造を有している。なお、「下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵとが仕切られている」状態とは、連続した空間の一部が仕切板等の壁状の部材で区切られることによって複数の区画に分割され、一の区画に下降流ゾーンＲＤが形成され、当該一の区画に隣り合う他の区画に上昇流ゾーンＲＵが形成される状態である。「下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵとが仕切られている」状態は、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵとが分離している状態の中の一態様である。具体的には、固液分離装置３００は、底部（第一の底部）３０１ａを備えた有底筒状の外筒水槽３０１の内部に底部（第二の底部）３０２ａを備えた有底筒状の内筒水槽３０２を収容している。固液分離装置３００は、底部３０１ａと底部３０２ａとからなる２重底構造を呈し、分離ゾーンＲＳが底部３０１ａと底部３０２ａの間にある。固液分離装置３００は、外筒水槽３０１と内筒水槽３０２との間の環状の中間領域を備えている。

【0052】

固液分離装置３００は、内筒水槽３０２の上端から下端まで設けられ、環状の中間領域を周方向に沿って複数の領域に分割する複数の仕切板３０３が設けられることで、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵを仕切っている。下降流ゾーンＲＤ及び上昇流ゾーンＲＵは、仕切板３０３によって区切れた各区画に、周方向に互い違いに設定されている。なお、仕切板３０３によって仕切られる区画の数は特に限定されるものではない。また、仕切板３０３によって仕切られる複数の区画は周方向において互いに異なる位置に形成されているため、上昇流ゾーンＲＵと下降流ゾーンＲＤは上下方向から見たときに異なる位置に形成される。このような構成により、固液分離装置３００では、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵが分離している。固液分離装置３００において、それぞれの上昇流ゾーンＲＵの下端側の領域と下降流ゾーンＲＤの下端側の領域は分離ゾーンＲＳを介して連通している。その他の構成については、第５実施形態に係る固液分離装置２００と同様な構成を有している。

【0053】

本実施形態に係る固液分離装置３００によれば、第１実施形態に係る凝集沈殿装置１００及び第５実施形態に係る固液分離装置２００と同様な作用・効果を奏することができる。特に、本実施形態に係る固液分離装置３００では、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵが仕切板３０３によって仕切られている。このような構成により、仕切りを設けるだけの簡単な構成にて、下降流ゾーンと上昇流ゾーンとを分離することができる。

【0054】

図１３は、本発明の第７実施形態に係る固液分離装置を示す概略構成図である。図１４は、図１３に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った概略断面図である。

【0055】

本実施形態に係る固液分離装置４００は、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵとが分離されていない点で、第６実施形態に係る固液分離装置３００と主に相違する。具体的には、固液分離装置４００は、底部（第一の底部）４０１ａを備えた有底筒状の外筒水槽４０１の内部に底部（第二の底部）４０２ａを備えた有底筒状の内筒水槽４０２を収容している。固液分離装置４００は、外筒水槽４０１と内筒水槽４０２との間の環状の中間領域を備えている。

【0056】

同一の区画として構成される中間領域のうち、一の部分は下降流ゾーンＲＤとして機能し、他の部分は上昇流ゾーンＲＵとして機能する。例えば、図１３に示すように、中間領域のうち、紙面右側の領域は下降流ゾーンＲＤとして構成され、紙面左側の領域は上昇流ゾーンＲＵとして構成される。固液分離装置４００は、同一の区画の一部を下降流ゾーンＲＤとして他の部分を上昇流ゾーンＲＵとするように、水流を形成する水流形成手段を備えている。このように同一の区画の一部を下降流ゾーンＲＤとして他の部分を上昇流ゾーンＲＵとする水流形成手段の構成は特に限定されない。例えば、内筒水槽２０２として第１実施形態〜第４実施形態に示す内筒水槽を適用してもよい。すなわち、下降流ゾーンＲＤに対応する内筒水槽上端Ｕ１を、上昇流ゾーンＲＵに対応する内筒水槽上端Ｕ２より低く設定することによって、水流形成手段が構成されていてもよい。あるいは、水流形成手段として、被処理水の流れを調整する構成を採用してもよい（この場合、図１４に示すように、内筒水槽上端Ｕ１と内筒水槽上端Ｕ２の高さを同じにしてもよい）。例えば、下降流ゾーンＲＤ及び上昇流ゾーンＲＵが形成されるように、被処理水の導入位置や角度等の調整が行われた被処理水導入部１４が、水流形成手段として構成されていてもよい。あるいは、内筒水槽４０２内に被処理水の流れを調整する機構を設けることによって水流形成手段を構成してもよい。本実施形態に係る固液分離装置４００では、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵは分離していない。固液分離装置４００において、それぞれの上昇流ゾーンＲＵの下端側の領域と下降流ゾーンＲＤの下端側の領域は分離ゾーンＲＳを介して連通している。その他の構成については、第５実施形態に係る固液分離装置２００と同様な構成を有している。

【0057】

本実施形態に係る固液分離装置４００によれば、第１実施形態に係る凝集沈殿装置１００と同様な作用・効果を奏することができる。特に、本実施形態に係る固液分離装置４００では、下降流ゾーンＲＤと上昇流ゾーンＲＵが分離していないため、構成を簡単にすることができる。

【0058】

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に好ましいとして、凝集剤供給ラインＬ１を通して原水に凝集剤を供給するようにしているが、この凝集剤を内筒水槽２内に直接供給するようにしても良い。

【0059】

また、上記実施形態においては、中間領域Ｒを２分割、４分割しているが、これらの分割に限定されるものではなく、複数分割であれば良い。但し、実質的には、偶数分割となる。また、中間領域Ｒの分割は、均等分割に限定されるものではない。

【0060】

また、上述の実施形態では、第一の底部と第二の底部とからなる２重底構造を呈し、分離ゾーンが第一の底部と第二の底部の間にある固液分離装置について説明した。これに代えて、一重底構造を有する固液分離装置を採用してもよい。例えば、固液分離装置は、内部がフロック成長ゾーンとして構成される水槽と、水槽の外周面に設けられる流通部と、を備えていてよい。流通部は、水槽の径方向において仕切板で仕切られている。流通部のうち、水槽の外周面に近い方の区画が下降流ゾーンとして構成され、水槽の外周面から遠い方の区画が上昇流ゾーンとして構成される。また、仕切板は上下方向に延びており、仕切板の下端部は流通部の底部から上方へ離間している。これにより、水槽の上端から溢流して下降流ゾーンを下降した被処理水は、仕切板の下端部と底部との間の領域を通過して上昇流ゾーンへ流れて上昇する。従って、仕切板の下端部と底部との間の領域が、分離ゾーンとして構成される。このような固液分離装置では、上昇流ゾーンと下降流ゾーンとが水槽の径方向に並んで配置されるため、上昇流ゾーンと下降流ゾーンは上下方向から見たときに異なる位置に形成される。また、上昇流ゾーンの下端側の領域と下降流ゾーンの下端側の領域は分離ゾーンを介して連通している。

【0061】

本発明の一の形態による固液分離装置は、有底筒状の外筒水槽の内部に有底筒状の内筒水槽を収容すると共に外筒水槽の底部と内筒水槽の底部とが離隔する２重水槽構造を呈し、原水及び凝集剤を内筒水槽内の下部に導入し、内筒水槽内からのフロックを、外筒水槽と内筒水槽との間に形成された環状の中間領域において沈降させ、外筒水槽の底部から濃縮フロックを排出する一方で、フロックから分離された処理水を外筒水槽から排出する凝集沈殿装置において、内筒水槽の上端から下端まで設けられ、環状の中間領域を周方向に沿って複数の領域に分割する複数の仕切板を備え、仕切板で仕切られた複数の領域のうちの一の領域に対応する内筒水槽上端を、一の領域の隣の領域の内筒水槽上端より低く設定したことを特徴としている。

【0062】

このような固液分離装置によれば、内筒水槽内には、原水の上昇流によりフロックが成長するフロック成長ゾーンが形成され、フロック成長ゾーンで成長したフロックは、低い方の内筒水槽上端からこれに対応する一の領域に一方的に溢流して、当該一の領域をフロック沈降ゾーンとして下向流に乗ってスムーズに沈降し、外筒水槽内の底部にスムーズに運ばれて堆積すると共に、当該フロックに同伴した水は、外筒水槽内の底部でフロックから分離されて、一の領域と仕切板により仕切られた隣の領域を分離水上昇ゾーンとして上昇流に乗ってスムーズに上昇し上方に運ばれていく。このように、フロックを下向流により沈降させて外筒水槽内の底部に運ぶ一の領域と、フロックから分離された分離水を外筒水槽内の底部から上昇流により上昇させて上方に運ぶ隣の領域とが仕切板で分けられ一方方向の流れが形成されるため、フロックの沈降が上昇流により妨げられたり、フロックが上昇流に乗って上昇してしまうということがなく、従って、処理水のＳＳ濃度を低くでき、処理水を一層清澄にすることができる。

【0063】

ここで、一の領域に対応する内筒水槽下端及び仕切板の下端を、隣の領域の内筒水槽下端より下方に延ばす構成とするのが好ましい。このような構成を採用した場合、一の領域に対応する内筒水槽下端及び仕切板の下端が、隣の領域の内筒水槽下端より下方に延びていることから、一の領域を沈降するフロックが、隣の領域を上昇する分離水に巻き上げられるということが抑止され、処理水を一層清澄にすることができる。

【実施例1】

【0064】

以下、上記効果を確認すべく本発明者らが実施した実施例１及び比較例１について述べる。実証テスト機として、直径３０ｃｍ、高さ１６０ｃｍの外筒水槽内に、直径２５ｃｍ、高さ８０ｃｍの内筒水槽を設置したものを使用した。テスト条件は以下の通りである。原水として、カオリン１００ｍｇ／ｌ＋ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）５０ｍｇ／ｌを混合調整したもの（原水ＳＳ：１０７．５ｍｇ／ｌ）を用い、凝集剤として、アニオン系ポリマーを１．５ｍｇ／ｌ添加した。原水は、６４０ｌ／ｈ通水した。

【0065】

（実施例１）
凝集沈殿装置を、外筒、内筒水槽間の中間領域を４枚の仕切板により均等に４分割した上記第２実施形態に対応するものとし、処理水のＳＳ濃度を測定した。

【0066】

（比較例１）
凝集沈殿装置を、中間領域を仕切板により分割しない従来と同様なものとし、処理水のＳＳ濃度を測定した。

【0067】

実施例１の処理水のＳＳ濃度は１ｍｇ／ｌ、比較例１の処理水のＳＳ濃度は８ｍｇ／ｌであり、処理水のＳＳ濃度が低減され清澄な処理水が得られることが確認できた。なお、実施例１では、通常の高速凝集沈殿装置の表面積負荷率（１〜３ｍ／ｈ）より１０倍程度高い負荷率（１３ｍ／ｈ）が取れることから、凝集沈殿装置の所要面積を従来の１／１０程度とすることができる。

【符号の説明】

【0068】

１，２０１，３０１，４０１…外筒水槽、２，２０２，３０２，４０２…内筒水槽、３，３０３…仕切板、１４…被処理水導入部、１００…凝集沈殿装置、２００，３００，４００…固液分離装置、Ｄ１…一の領域に対応する内筒水槽下端、Ｄ２…隣の領域の内筒水槽下端、Ｄ３…仕切板の下端、Ｒ…中間領域、Ｒ１…一の領域（フロック沈降ゾーン，下降流ゾーン）、Ｒ２…隣の領域（分離水上昇ゾーン，上昇流ゾーン）、ＲＤ…下降流ゾーン、ＲＵ…上昇流ゾーン、ＲＸ…フロック成長ゾーン、ＲＳ…分離ゾーン、Ｕ１…一の領域に対応する内筒水槽上端、Ｕ２…隣の領域の内筒水槽上端。

【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13】

【図14】