特開 2023-132821 凝集沈澱装置、水処理装置及び凝集沈澱方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023132821

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】凝集沈澱装置、水処理装置及び凝集沈澱方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 21/08 20060101AFI20230914BHJP

   B01D 21/01 20060101ALI20230914BHJP

   B01D 21/24 20060101ALI20230914BHJP

   C02F 1/56 20230101ALI20230914BHJP

   C02F 1/52 20230101ALI20230914BHJP

   C02F 11/00 20060101ALI20230914BHJP

【ＦＩ】

B01D21/08 D

B01D21/01 B ZAB

B01D21/01 D

B01D21/08 C

B01D21/24 D

B01D21/24 F

B01D21/24 S

C02F1/56 J

C02F1/52 J

B01D21/01 108

C02F11/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022038364

(22)【出願日】2022-03-11

(71)【出願人】

【識別番号】000004400

【氏名又は名称】オルガノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】山平 晋也

(72)【発明者】

【氏名】成田 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】福水 圭一郎

【テーマコード（参考）】

4D015

4D059

【Ｆターム（参考）】

4D015BA12

4D015BA15

4D015BB12

4D015BB14

4D015CA17

4D015DA04

4D015DA06

4D015DA13

4D015DA16

4D015DC06

4D015DC07

4D015DC08

4D015EA32

4D059AA06

4D059BF14

4D059CC05

4D059DA01

(57)【要約】

【課題】凝集沈澱装置において、排泥濃度を高めつつ、スラッジブランケットを効率的に形成する。
【解決手段】凝集沈澱装置５では、凝集剤とフロックとを含む被処理水が供給され、凝集剤によってフロックが粗大化されてスラッジブランケットが生成される。凝集沈澱装置５は、スラッジブランケットが形成されるスラッジブランケット部５Ａと、スラッジブランケット部５Ａの下部に位置する、被処理水の供給口５２と、凝集沈澱装置５の下部に位置し、沈殿した濃縮汚泥を取り出す濃縮汚泥取出部６１と、スラッジブランケット部５Ａの上部に位置し、スラッジブランケットに含まれる汚泥を実質的に連続的に取り出し、供給口５２に再循環させるための汚泥取出部６４と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

凝集剤とフロックとを含む被処理水が供給され、前記凝集剤によって前記フロックを粗大化させてスラッジブランケットを生成する凝集沈澱装置であって、
前記スラッジブランケットが形成されるスラッジブランケット部と、
前記スラッジブランケット部の下部に位置する、前記被処理水の供給口と、
前記凝集沈澱装置の下部に位置し、沈殿した濃縮汚泥を取り出す濃縮汚泥取出部と、
前記スラッジブランケット部の上部に位置し、前記スラッジブランケットに含まれる汚泥を実質的に連続的に取り出し、前記供給口に再循環させるための汚泥取出部と、
を有する、凝集沈澱装置。

【請求項2】

前記濃縮汚泥取出部を有し、前記スラッジブランケットで粗大化した凝集フロックの一部を収集して濃縮させる汚泥濃縮部と、
前記スラッジブランケット部と前記汚泥濃縮部とを仕切る内壁と、を有し、
前記汚泥取出部は前記内壁の頂部より下方に位置する、請求項１に記載の凝集沈澱装置。

【請求項3】

前記凝集沈澱装置の内部を下方に延び、先端に前記供給口を備えた、前記被処理水の供給管と、
前記供給管を回転させる回転駆動機構と、
前記供給管の側面に設けられ、前記フロックを粗大化させるための造粒翼と、
を有し、
前記汚泥取出部は前記造粒翼の上方に位置する、請求項２に記載の凝集沈澱装置。

【請求項4】

前記スラッジブランケット部には、前記フロックを粗大化させる粗大化ゾーンと、前記粗大化ゾーンの上方に位置し、前記被処理水から前記フロックを分離する分離ゾーンと、が形成され、前記汚泥取出部は前記分離ゾーンに位置する、請求項１から３のいずれか１項に記載の凝集沈澱装置。

【請求項5】

前記汚泥取出部は前記分離ゾーンの下部に位置する、請求項４に記載の凝集沈澱装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の凝集沈澱装置と、
前記凝集沈澱装置の前段に設けられ、無機凝集剤の供給部を備え、前記無機凝集剤を被処理水と反応させる反応槽と、
前記反応槽と前記凝集沈澱装置との間に設けられ、第１の有機高分子凝集剤の供給部を備え、前記第１の有機高分子凝集剤を被処理水と反応させて前記フロックを形成する凝集槽と、
前記汚泥取出部を前記反応槽または前記凝集槽と接続する汚泥循環ラインと、
を有する水処理装置。

【請求項7】

前記凝集槽と前記供給口との間に設けられ、前記被処理水に前記凝集剤として第２の有機高分子凝集剤を添加する第２の有機高分子凝集剤の供給部を有する、請求項６に記載の水処理装置。

【請求項8】

前記濃縮汚泥取出部に接続され、前記汚泥循環ラインとの共用ラインを有する濃縮汚泥取出ラインと、
前記共用ラインに設けられた汚泥移送ポンプと、
前記汚泥循環ラインと前記濃縮汚泥取出ラインの切り替え手段と、
を有する、請求項６または７に記載の水処理装置。

【請求項9】

前記被処理水はフッ素を含む、請求項６から８のいずれか１項に記載の水処理装置。

【請求項10】

凝集沈澱装置のスラッジブランケット部の下部に位置する供給口から、凝集剤とフロックとを含む被処理水を前記スラッジブランケット部に供給することと、
前記凝集剤によって前記フロックを粗大化させて、前記スラッジブランケット部にスラッジブランケットを生成することと、
前記凝集沈澱装置の下部に位置する濃縮汚泥取出部から、沈殿した濃縮汚泥を取り出すこと、
前記スラッジブランケット部の上部に位置する汚泥取出部から前記スラッジブランケットに含まれる汚泥を実質的に連続的に取り出し、前記供給口に再循環させることと、
を有する凝集沈澱方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、凝集沈澱装置とこれを備えた水処理装置、及び凝集沈澱方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スラッジブランケットを生成するスラッジブランケット型凝集沈殿装置が、用水処理や排水処理などに広く利用されている。凝集沈殿装置には凝集剤とフロックとを含む被処理水が供給される。被処理水の供給口は凝集沈殿装置の下部に設けられており、被処理水は上昇流として凝集沈殿装置の内部を流れる。凝集沈殿装置の内部には、フロックが粗大化したスラッジブランケットが形成される。被処理水がこのスラッジブランケットを通過する際、被処理水中の懸濁物質や凝集フロックがスラッジブランケットに捕捉され、被処理水がろ過される。凝集沈殿装置の底部に沈殿した濃縮汚泥は定期的に排泥される。

【0003】

特許文献１には、汚泥の一部を排泥し残りを再循環させる凝集沈澱装置が開示されている。汚泥はフロックの核となり、フロックを効率的に生成させる。特許文献２には、凝集沈澱装置に供給された汚泥の一部をスラッジブランケットの下方で取り出し再循環させる凝集沈澱装置が開示されている。濃縮汚泥は凝集沈殿装置の底部から排泥される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－１１９０６１号公報

【特許文献2】特開２０１５－１８１９７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

スラッジブランケットを安定して維持するには、汚泥を連続的に循環させることが好ましい。しかし、特許文献１に開示された凝集沈澱装置では、循環のために取り出される汚泥の一部を排泥するため、排泥濃度を高めることが困難である。排泥濃度が低いと、排泥の量が増え、排泥処理に要するコストが増加する可能性がある。すなわち、特許文献１に記載の技術では、安定したスラッジブランケットの形成と高い排泥濃度とを両立させることが困難である。特許文献２に開示された凝集沈澱装置は、濃縮汚泥の取出部と、汚泥の再循環のための取出部が別々に設けられているため、排泥濃度を高めることは容易である。しかし、スラッジブランケット中でフロック形成に使われるべき未反応の凝集剤を前段に返送してしまうため、スラッジブランケット内でのフロック形成を効率的に行うことができない。

【0006】

本発明は排泥濃度を高めつつ、スラッジブランケットを効率的に形成することができる凝集沈澱装置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】

【0007】

本発明の凝集沈澱装置では、凝集剤とフロックとを含む被処理水が供給され、凝集剤によってフロックが粗大化されてスラッジブランケットが生成される。凝集沈澱装置は、スラッジブランケットが形成されるスラッジブランケット部と、スラッジブランケット部の下部に位置する、被処理水の供給口と、凝集沈澱装置の下部に位置し、沈殿した濃縮汚泥を取り出す濃縮汚泥取出部と、スラッジブランケット部の上部に位置し、スラッジブランケットに含まれる汚泥を実質的に連続的に取り出し、供給口に再循環させるための汚泥取出部と、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、排泥濃度を高めつつ、スラッジブランケットを効率的に形成することができる凝集沈澱装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る水処理装置の概略構成図である。

【図2】図１に示す水処理装置の凝集沈澱装置の概略構成図である。

【図3】本発明の第１の実施形態の変形例に係る水処理装置の概略構成図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る凝集沈澱装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の説明において、「上方」「下方」はあるゾーンまたは構造物よりも上方または下方にあることを意味し、「上部」「下部」はあるゾーンまたは構造物自体の上部部分または下部部分を意味し、特に、高さ方向における中央よりも上側の部分または下側の部分を意味する。

【0011】

図１は本発明の第１の実施形態に係る水処理装置１の概略構成を、図２は図１に示す水処理装置１の凝集沈澱装置５の概略構成図を示している。水処理装置１は、第１の反応槽２と、第２の反応槽３と、凝集槽４と、凝集沈澱装置５と、計量槽７と、再生槽８と、を有している。第１の反応槽２と、第２の反応槽３と、凝集槽４と、凝集沈澱装置５は、被処理水の供給ラインＬ１上に設置されている。被処理水の流通方向に関して第１の反応槽２の下流に第２の反応槽３が、第２の反応槽３の下流に凝集槽４が、凝集槽４の下流に凝集沈澱装置５が配置されている。凝集沈澱装置５には、濃縮汚泥取出ラインＬ２と汚泥循環ラインＬ３が接続されている。濃縮汚泥取出ラインＬ２からは凝集沈澱装置５の底部に沈殿した濃縮汚泥が取り出される。汚泥循環ラインＬ３は第２の反応槽３に接続されている。計量槽７と再生槽８は汚泥循環ラインＬ３上に設置されている。汚泥の循環方向に関して計量槽７の下流に再生槽８が配置されている。被処理水の種類は限定されないが、本実施形態における被処理水は半導体工場などから排出されるフッ素含有排水である。

【0012】

第１の反応槽２は、カルシウム剤を添加するカルシウム剤の供給部２１を備え、カルシウム剤を被処理水と反応させる。カルシウム剤と被処理水を攪拌するために、第１の反応槽２はモータ駆動の攪拌翼２２を備えている。被処理水がフッ素を含む場合、カルシウム剤を用いることが好ましい。カルシウム剤としてはＣａ(ＯＨ)₂（消石灰）やＣａＣｌ₂が好ましく用いられる。

【0013】

第２の反応槽３は、無機凝集剤を添加する無機凝集剤の供給部３１を備え、無機凝集剤を被処理水と反応させる。無機凝集剤と被処理水を攪拌するために、第２の反応槽３はモータ駆動の攪拌翼３２を備えている。無機凝集剤としてはアルミニウム系の凝集剤（ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸バンド（硫酸アルミニウム）等）、鉄系の凝集剤（ポリ鉄、塩化第二鉄等）が使用されるが、これらに限定されない。被処理水がフッ素を含む場合、無機凝集剤としてＰＡＣを用いることが好ましい。被処理水のｐＨを調整するためのｐＨ調整剤がさらに添加されてもよい。

【0014】

凝集槽４は、被処理水に第１の有機高分子（ポリマー）凝集剤を添加する第１の有機高分子凝集剤の供給部４１を備え、第１の有機高分子凝集剤を被処理水と反応させる。凝集槽４は第２の反応槽３と凝集沈澱装置５との間に位置している。第１の有機高分子凝集剤と被処理水を攪拌するために、凝集槽４はモータ駆動の攪拌翼４２を備えている。第１の有機高分子凝集剤は、カチオン性、アニオン性、ノニオン性、両性のいずれでもよいが、カチオン性の有機高分子凝集剤が好ましい。

【0015】

水処理装置１は、被処理水に第２の有機高分子（ポリマー）凝集剤を添加する第２の有機高分子凝集剤の供給部９（供給ラインＬ４）を有している。第２の有機高分子凝集剤は、カチオン性、アニオン性、ノニオン性、両性のいずれでもよいが、アニオン性の有機高分子凝集剤が好ましい。すなわち、カチオン性の有機高分子凝集剤を先に添加し、次にアニオン性の有機高分子凝集剤を添加することが好ましい。第２の有機高分子凝集剤を被処理水に添加するために専用の槽を設けることもできるが、本実施形態では槽の数を抑えるために専用の槽を設けていない。このため、本実施形態では、第２の有機高分子凝集剤の供給部９は凝集沈澱装置５の被処理水の入口５１に設けられている。しかし、第２の有機高分子凝集剤の供給部９は、被処理水の供給ラインＬ１の、凝集槽４と凝集沈澱装置５との間の区間に設けてもよく、より一般的には、凝集槽４と供給口５２との間にあればよい。

【0016】

被処理水は凝集沈澱装置５の内部空間（スラッジブランケット部５Ａ）に導入される前に以下の処理を受ける。被処理水はまず第１の反応槽２に導入される。被処理水にカルシウム剤が添加され、フッ素とカルシウムが反応してフッ化カルシウムが生成される。次に、被処理水は第２の反応槽３に導入される。被処理水に無機凝集剤が添加され、被処理水と無機凝集剤が攪拌される。これによって、被処理水中に微小フロックが形成される。次に、被処理水は凝集槽４に導入される。被処理水に第１の有機高分子凝集剤が添加され、微小フロックが凝集して凝集フロックとなる。次に、被処理水に第２の有機高分子凝集剤が添加される。以上の処理をされた被処理水が、凝集沈殿装置の供給口５２から凝集沈澱装置５の内部空間に導入される。

【0017】

凝集沈澱装置５は二重円筒構成の容器であり、二重円筒の外側がスラッジブランケット部５Ａを、二重円筒の内側が汚泥濃縮部５Ｂを構成している。スラッジブランケット部５Ａと汚泥濃縮部５Ｂは円筒形状の内壁５３で仕切られている。スラッジブランケット部５Ａと汚泥濃縮部５Ｂと内壁５３は同心配置され、凝集沈澱装置５の中心軸ＣＬは、スラッジブランケット部５Ａ、汚泥濃縮部５Ｂ、内壁５３の中心軸と一致している。従って、スラッジブランケット部５Ａは環状の水平断面を有し、汚泥濃縮部５Ｂは円形の水平断面を有している。スラッジブランケット部５Ａを二重円筒の内側、汚泥濃縮部５Ｂを二重円筒の外側に配置することも可能であるが、大きな容積を確保することが容易な二重円筒の外側部分をスラッジブランケット部５Ａとすることが好ましい。

【0018】

凝集沈澱装置５は、凝集沈澱装置５の中心軸ＣＬの周りを回転する回転軸５４を有している。回転軸５４は凝集沈澱装置５の上方に設けられたモータ５５によって回転駆動される。凝集沈澱装置５には、凝集沈澱装置５の内部を下方に延びる、被処理水の供給管５７が設けられている。供給管５７は回転軸５４に連結されており、回転軸５４と一緒に中心軸ＣＬの周りを回転する。従って、回転軸５４とモータ５５は供給管５７を回転させる回転駆動機構５６を構成する。供給管５７は、回転軸５４との連結部（図示せず）を備え回転軸５４を覆うように上下方向に延びる第１の部分５７Ａと、第１の部分５７Ａに接続され斜めに（すなわち、上下方向且つ径方向に）延びる第２の部分５７Ｂと、第２の部分５７Ｂの下端に接続され上下方向に延びる第３の部分５７Ｃと、を有している。第１の部分５７Ａの上端（被処理水の入口５１）は開放端部とされており、被処理水の供給ラインＬ１と第２の有機高分子凝集剤の供給ラインＬ４が、開放端部の内側で終端している。第２の部分５７Ｂは複数設けることが好ましく、本実施形態では１８０度間隔で２つの第２の部分５７Ｂが設けられている。第３の部分５７Ｃの下端には被処理水の供給口５２が設けられている。被処理水の供給口５２は凝集沈澱装置５の内部であって、スラッジブランケット部５Ａの下部且つ後述する分離ゾーン５Ａ２の下方に位置している。供給管５７の第３の部分５７Ｃの側面には造粒翼５８が設けられている。造粒翼５８は第３の部分５７Ｃと直交する方向に突き出す平板である。造粒翼５８は供給管５７の回転に伴い被処理水を攪拌し、第２の有機高分子凝集剤と凝集フロックとの反応を促進し、フロックを粗大化させる。造粒翼５８は高さ方向に複数段設けられることが好ましい。

【0019】

本実施形態によれば、凝集剤とフロックとを含む被処理水が凝集沈澱装置５のスラッジブランケット部５Ａに供給され、凝集剤によってフロックが粗大化し、スラッジブランケット部５Ａにスラッジブランケットが生成される。より詳細には、スラッジブランケット部５Ａに供給された被処理水は、上昇流となってスラッジブランケット部５Ａの上部に向けて流動する。この間、被処理水は造粒翼５８によって緩やかに撹拌される。これにより、凝集フロックの衝突や転がり運動が繰り返し発生し、凝集フロックの粒径が徐々に増大し球状のペレットが形成される。ペレットは、自重と供給口５２から供給される被処理水の上昇流とによって、スラッジブランケット（ペレットブランケット）を形成する。この結果、スラッジブランケット部５Ａは、粗大化ゾーン５Ａ１、すなわち第２の有機高分子凝集剤と凝集フロックとの反応が進行し、フロックを粗大化（成長）させるゾーンと、粗大化ゾーン５Ａ１の上方に位置する分離ゾーン５Ａ２、すなわちフロックが粗大化し安定したスラッジブランケットが形成されるゾーンと、に区分される。粗大化ゾーン５Ａ１は概ね造粒翼５８の設けられたゾーン及びその下方のゾーンに対応しており、便宜上は、最上段の造粒翼５８の頂部の高さレベルを粗大化ゾーン５Ａ１と分離ゾーン５Ａ２の境界と考えることができる。第２の有機高分子凝集剤と凝集フロックとの反応は、分離ゾーン５Ａ２ではほぼ終了している。

【0020】

分離ゾーン５Ａ２では主に、粗大化したフロックによって、被処理水からフロックを分離（被処理水を浄化）する作用が行われる。これによって、分離ゾーン５Ａ２の上方には比較的清澄な処理水のゾーン（処理水ゾーン５Ｃ）が形成される。処理水ゾーン５Ｃの頂部には処理水の取出部５９が設けられている。処理水の取出部５９は凝集沈澱装置５の外壁６０の周囲に配置された堰である。処理水は外壁６０に設けられた連通路（図示せず）から取出部５９に流入し、取出部５９に接続された処理水の取出ラインＬ５によって、凝集沈澱装置５の外部に排出される。

【0021】

分離ゾーン５Ａ２の粗大化したフロックは、内壁５３の頂部を超えて汚泥濃縮部５Ｂに流入する。大きなフロックは汚泥濃縮部５Ｂに流入するため、内壁５３の頂部を分離ゾーン５Ａ２ないしスラッジブランケット部５Ａの上端と考えることができる。汚泥濃縮部５Ｂは、スラッジブランケット中の粗大化した凝集フロックの一部を収集して濃縮させる。凝集フロックは汚泥濃縮部５Ｂの内部を沈降し、底部に沈殿し、濃縮度が高められる。凝集沈澱装置５の下部、より具体的には汚泥濃縮部５Ｂの底部の近傍には、凝集沈澱装置５の底部に沈殿した濃縮汚泥を取り出すための濃縮汚泥取出部６１が設けられている。濃縮汚泥取出部６１には濃縮汚泥取出ラインＬ２が接続されている。濃縮汚泥取出ラインＬ２がスラッジブランケット部５Ａを貫通しないように、汚泥濃縮部５Ｂの下部はスラッジブランケット部５Ａの底部から下方に突き出しており、濃縮汚泥取出部６１はこの突出し部６２の側面に設けられている。回転軸５４は汚泥濃縮部５Ｂの内部を上下に延びている。汚泥濃縮部５Ｂの内部における回転軸５４の側面には、造粒翼５８と同様の構造の攪拌翼６３が設けられている。攪拌翼６３は汚泥濃縮部５Ｂの内部の濃縮汚泥を攪拌し、汚泥濃縮部５Ｂが濃縮汚泥で詰まることを防止する。

【0022】

スラッジブランケット部５Ａの上部に汚泥取出部６４が設けられている。汚泥取出部６４は汚泥の一部を第２の反応槽３に戻すための汚泥循環ラインＬ３に接続されている。すなわち、スラッジブランケットに含まれる汚泥は汚泥取出部６４から実質的に連続的に取り出され、最終的に供給口５２に再循環される。汚泥取出部６４は分離ゾーン５Ａ２、すなわち最上段の造粒翼５８の上方で、且つ内壁５３の頂部より下方に位置している。特に、汚泥取出部６４は分離ゾーン５Ａ２の下部に位置していることが好ましい。これは、分離ゾーン５Ａ２の下部のほうが上部より汚泥の濃度が高いためである。また、分離ゾーン５Ａ２の上部に汚泥取出部６４を設けると、汚泥だけでなく処理水も汚泥取出部６４に流入しやすくなり、汚泥を効率的に再循環させることが難しくなる。

【0023】

このように、スラッジブランケット部５Ａの上部ないし分離ゾーン５Ａ２に汚泥取出部６４を設けることで、第２の有機高分子凝集剤の被処理水との十分な反応時間を確保することができる。すなわち、カルシウム剤と無機凝集剤と第１の有機高分子凝集剤はそれぞれ専用の槽で添加されるため、十分な反応時間を確保することが可能である。従って、カルシウム剤及び凝集剤と被処理水との反応は、第２の有機高分子凝集剤が添加される前に実質的に終了している。これに対して、第２の有機高分子凝集剤は被処理水と十分に反応する前に、供給口５２から凝集沈澱装置５の内部空間に放出されるため、凝集沈澱装置５の内部空間で反応時間を確保することが望まれる。例えば、特許文献２に記載されているように、汚泥取出部６４をスラッジブランケット部５Ａの底部に設けると、未反応の第２の有機高分子凝集剤を取り出してしてしまうため、第２の有機高分子凝集剤を有効利用できないだけでなく、良好なスラッジブランケットの形成もできなくなる可能性がある。

【0024】

本実施形態では、まず第２の有機高分子凝集剤とフロックとを含む被処理水が、凝集沈澱装置５の内部に位置する供給口５２から凝集沈澱装置５に供給される。そして、第２の有機高分子凝集剤によって（さらには、造粒翼５８の作用によって）、フロックが粗大化され、供給口５２の上方の分離ゾーン５Ａ２に安定したスラッジブランケットが生成される。第２の有機高分子凝集剤と被処理水との反応は粗大化ゾーン５Ａ１でほぼ終了している。従って、スラッジブランケット部５Ａの上部ないし分離ゾーン５Ａ２に汚泥取出部６４を設けることで、第２の有機高分子凝集剤の被処理水との十分な反応時間を確保し、スラッジブランケットを効率的に形成することができる。

【0025】

汚泥循環ラインＬ３と濃縮汚泥取出ラインＬ２は各々の一部を共用する共用ラインＬＢ（共用部）を有し、共用ラインＬＢに汚泥移送ポンプ１０と流量計１１が設けられている。具体的には、濃縮汚泥取出ラインＬ２の上流側部分Ｌ２Ａと汚泥循環ラインＬ３の上流側部分Ｌ３Ａはそれぞれ独立に設けられ、これらが合流して一つの共用ラインＬＢとなり、共用ラインＬＢは下流で濃縮汚泥取出ラインＬ２の下流側部分Ｌ２Ｃと汚泥循環ラインＬ３の下流側部分Ｌ３Ｃとに分岐する。これによって、汚泥の再循環と濃縮汚泥の取り出しをひとつの汚泥移送ポンプ１０で行うことができ、水処理装置１のコストダウンが可能となる。

【0026】

水処理装置１はさらに、汚泥循環ラインＬ３と濃縮汚泥取出ラインＬ２の切り替え手段を有している。具体的には、切り替え手段は、濃縮汚泥取出ラインＬ２の上流側部分Ｌ２Ａに設けられた第１の弁Ｖ１と、汚泥循環ラインＬ３の上流側部分Ｌ３Ａに設けられた第２の弁Ｖ２と、濃縮汚泥取出ラインＬ２の下流側部分Ｌ２Ｃに設けられた第３の弁Ｖ３と、汚泥循環ラインＬ３の下流側部分Ｌ３Ｃに設けられた第４の弁Ｖ４と、を有している。スラッジブランケットを安定して形成するためには、汚泥の取り出しと再循環を実質的に連続して行うことが好ましい。これに対して、濃縮汚泥の取り出しは濃縮汚泥の濃縮度が高まったタイミングで間欠的に行うことが好ましい。従って、通常時は第２の弁Ｖ２と第４の弁Ｖ４が開いており、第１の弁Ｖ１と第３の弁Ｖ３が閉じている。これに対して、濃縮汚泥の取り出し時は、第２の弁Ｖ２と第４の弁Ｖ４が閉じられ、第１の弁Ｖ１と第３の弁Ｖ３が開かれる。濃縮汚泥の取り出しは１時間当たり数分程度である。従って、この間第２の弁Ｖ２と第４の弁Ｖ４が閉じられ汚泥の再循環が停止しても、スラッジブランケットの安定した形成に与える影響は無視できる。なお、上述の「実質的に連続的に」とは、第２の弁Ｖ２と第４の弁Ｖ４が閉じている時間が短いことを意味し、汚泥の再循環が行われる時間に対する汚泥の再循環が停止している時間との比は、概ね２０％以下、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下である。

【0027】

第１～第４の弁Ｖ１～Ｖ４の開閉のタイミングを制御するため、切り替え手段はタイマー１２を有している。タイマー１２は所定の時刻になった時（例えば、毎時５５分）に第２の弁Ｖ２と第４の弁Ｖ４を閉じ、第１の弁Ｖ１と第３の弁Ｖ３を開き、別の所定の時刻になった時（例えば、毎時０分）に第２の弁Ｖ２と第４の弁Ｖ４を開き、第１の弁Ｖ１と第３の弁Ｖ３を閉じ、この過程を繰り返すことができる。あるいは、所定時間（例えば、５５分間）の経過後第２の弁Ｖ２と第４の弁Ｖ４を閉じ、第１の弁Ｖ１と第３の弁Ｖ３を開き、別の所定時間（例えば、５分間）の経過後、第２の弁Ｖ２と第４の弁Ｖ４を開き、第１の弁Ｖ１と第３の弁Ｖ３を閉じ、この過程を繰り返すことができる。以上のように第１～第４の弁Ｖ１～Ｖ４の開閉のタイミングを制御することで、排泥濃度を高めることができる。なお、汚泥移送ポンプ１０は常時稼働したままであるが、第１の弁Ｖ１と第３の弁Ｖ３が開いた時と、第２の弁Ｖ２と第４の弁Ｖ４が開いた時とで、流量を調整することが好ましい。このため、汚泥移送ポンプ１０はインバータ制御とすることが好ましい。

【0028】

第２の弁Ｖ２と第４の弁Ｖ４は濃縮汚泥の取り出し時に開いたままとしてもよい。この間、再循環される汚泥と取り出される濃縮汚泥が混合するが、上述の通り、第１の弁Ｖ１と第３の弁Ｖ３が開いている時間は限られているので、大きな問題とはならない。この場合、第２の弁Ｖ２と第４の弁Ｖ４は常に開いた状態にあるので、タイマー１２による制御が不要になる。あるいは、第２の弁Ｖ２と第４の弁Ｖ４を削除することも可能である。この構成では、スラッジブランケットに含まれる汚泥を汚泥取出部６４から連続的に取り出すことができる。

【0029】

汚泥循環ラインＬ３を流通する汚泥は、再生槽８に導入される前に計量槽７で計量される。計量槽７は、三角堰の原理を利用して汚泥の流量を計測する。計量槽７の上流で汚泥循環ラインＬ３からバイパスラインＬ６が分岐しており、再生槽８に一定の流量の汚泥が導入されるように、バイパスラインＬ６に設けられた弁Ｖ５を制御する。バイパスラインＬ６は凝集槽４に接続されている。

【0030】

再生槽８は、汚泥に水酸化ナトリウム等のアルカリ性物質を添加するアルカリ性物質の供給部８１を備えている。アルカリ性物質と汚泥を攪拌するために、再生槽８はモータ駆動の攪拌翼８２を備えている。汚泥にアルカリ性物質が添加されることで、汚泥のｐＨが高められる。これによって、汚泥に含まれる不溶性の水酸化アルミニウムが溶解し、吸着していたフッ素がフッ素イオンとして放出され、凝集剤が再生される。再生槽８に水酸化カルシウムを添加して、放出されたフッ素を水酸化カルシウムと反応させて、フッ化カルシウムを生成させることが望ましい。再生された凝集剤は汚泥循環ラインＬ３を通って第２の反応槽３に戻されるため、無機凝集剤の使用量を抑えることができる。本実施形態では、汚泥循環ラインＬ３は汚泥取出部６４を第２の反応槽３と接続しているが、汚泥取出部６４を凝集槽４と接続してもよく、第２の反応槽３と凝集槽４の両者に接続してもよい。計量槽７と再生槽８は省略することも可能であるが、被処理水がフッ素を含む場合、これらの設備は設けることが好ましい。

【0031】

図３は、第１の実施形態の変形例に係る水処理装置１の概略構成を示している。本変形例では、濃縮汚泥取出ラインＬ２と汚泥循環ラインＬ３が完全に独立して設けられ、第１の実施形態の共用ラインＬＢと切り替え手段は設けられていない（但し、第１の弁Ｖ１と第２の弁Ｖ２は設けられている）。濃縮汚泥取出ラインＬ２と汚泥循環ラインＬ３には、第１の汚泥移送ポンプ１０Ａ／第１の流量計１１Ａと、第２の汚泥移送ポンプ１０Ｂ／第２の流量計１１Ｂがそれぞれ設けられている。それ以外の構成については第１の実施形態と同じである。本変形例では、汚泥移送ポンプの台数は増えるものの、汚泥の再循環と濃縮汚泥の取り出しを独立して行うことができるため、水処理装置１の運転の自由度が増加する。汚泥の再循環は濃縮汚泥の取り出し時にも停止する必要がない。また、第１の汚泥移送ポンプ１０Ａと第２の汚泥移送ポンプ１０Ｂの容量は、それぞれ汚泥の再循環と濃縮汚泥の取り出しに必要な流量に応じて決定できるため、汚泥移送ポンプ１０Ａ，１０Ｂのコストも抑制できる。

【0032】

図４は、第２の実施形態に係る水処理装置１の概略構成を示している。本実施形態においては、凝集沈澱装置５は一重円筒構成の容器である。凝集沈澱装置５の下部にはスラッジブランケット部５Ａだけが設けられている。濃縮汚泥はスラッジブランケット部５Ａの底部に沈殿する。このため、濃縮汚泥取出部６１はスラッジブランケット部５Ａの底部に設けられている。スラッジブランケットは、第１の実施形態と同様、スラッジブランケット部５Ａに形成される。スラッジブランケット部５Ａには、フロックを粗大化させる粗大化ゾーン５Ａ１と、粗大化ゾーン５Ａ１の上方に位置し、粗大化したフロックから被処理水を分離する分離ゾーン５Ａ２と、が形成される。汚泥取出部６４は分離ゾーン５Ａ２、好ましくは分離ゾーン５Ａ２の下部に設けられている。本実施形態においても、第１の実施形態と同様、排泥濃度を高めつつ、スラッジブランケットを効率的に形成することができる。

【符号の説明】

【0033】

１ 水処理装置
２ 第１の反応槽
３ 第２の反応槽
４ 凝集槽
５ 凝集沈澱装置
５Ａ スラッジブランケット部
５Ａ１ 粗大化ゾーン
５Ａ２ 分離ゾーン
５Ｂ 汚泥濃縮部
５２ 被処理水の供給口
５３ 内壁
５６ 回転駆動機構
５７ 被処理水の供給管
５８ 造粒翼
６１ 濃縮汚泥取出部
６４ 汚泥取出部
９ 第２の有機高分子凝集剤の供給部
１０，１０Ａ，１０Ｂ 汚泥移送ポンプ
Ｌ２ 濃縮汚泥取出ライン
Ｌ３ 汚泥循環ライン
ＬＢ 共用ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】