特開 2024-115566 固液分離方法および固液分離設備

(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】P2024115566

(43)【公開日】2024-08-27

(54)【発明の名称】固液分離方法および固液分離設備

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/127 20190101AFI20240820BHJP

【ＦＩ】

C02F11/127 ZAB

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023021216

(22)【出願日】2023-02-15

(71)【出願人】

【識別番号】595011238

【氏名又は名称】クボタ環境エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001298

【氏名又は名称】弁理士法人森本国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】土屋 琢

(72)【発明者】

【氏名】山本 哲也

【テーマコード（参考）】

4D059

【Ｆターム（参考）】

4D059AA01

4D059AA02

4D059BE10

4D059BE15

4D059BE16

4D059BE38

4D059BE39

4D059BE46

4D059BE49

4D059BK01

4D059CA16

4D059CA22

(57)【要約】

【課題】サイクロンの排出部から排出された固形物が接続配管内に詰まるのを防止することが可能な固液分離方法を提供する。
【解決手段】被処理水１中に含まれる沈降性の固形物２をサイクロン１５，１６により固液分離した後、固形物２をサイクロン１５，１６の後段に設けられた脱水機１７により脱水する固液分離方法であって、被処理水１をサイクロン１５，１６に供給しながら、固形物２をサイクロン１５，１６から排出する排出部２１，２９と脱水機１７とを接続する接続配管３３内に、補助水５９を供給して、サイクロン１５，１６の排出部２１，２９から接続配管３３内に排出された固形物２が脱水機１７に向けて流れるように、補助水５９によって接続配管３３内の固形物２の流れを補助する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水中に含まれる沈降性の固形物をサイクロンにより固液分離した後、固形物をサイクロンの後段に設けられた脱水機により脱水する固液分離方法であって、
被処理水をサイクロンに供給しながら、固形物をサイクロンから排出する排出部と脱水機とを接続する接続配管内に、補助水を供給して、サイクロンの排出部から接続配管内に排出された固形物が脱水機に向けて流れるように、補助水によって接続配管内の固形物の流れを補助することを特徴とする固液分離方法。

【請求項2】

接続配管の途中に、大気開放された槽を設けることを特徴とする請求項１記載の固液分離方法。

【請求項3】

槽よりも上流箇所において、補助水を接続配管内に供給することを特徴とする請求項２記載の固液分離方法。

【請求項4】

被処理水をサイクロンに供給するのを停止した状態で、補助水を接続配管内に供給して、接続配管内を洗浄することを特徴とする請求項１記載の固液分離方法。

【請求項5】

脱水機に遠心脱水機を用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の固液分離方法。

【請求項6】

被処理水中に含まれる沈降性の固形物をサイクロンにより固液分離した後、固形物をサイクロンの後段に設けられた脱水機により脱水する固液分離設備であって、
固形物をサイクロンから排出する排出部と脱水機とが接続配管を介して接続され、
接続配管の途中に、大気開放された槽が設けられ、
補助水を接続配管内に供給する補助水供給装置が、槽よりも上流箇所において、接続配管に接続されており、
補助水は、サイクロンの排出部から接続配管内に排出された固形物が槽に向けて流れるように、接続配管内の固形物の流れを補助することを特徴とする固液分離設備。

【請求項7】

槽の内部から外部へ漏洩した臭気を脱臭する脱臭設備が備えられていることを特徴とする請求項６記載の固液分離設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被処理水中に含まれる沈降性の固形物をサイクロンにより固液分離した後、固形物をサイクロンの後段に設けられた脱水機により脱水する固液分離方法および固液分離設備に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、し尿や浄化槽汚泥等の原水を生物処理する際、原水中に含まれる細砂等の沈降性の固形物を、固液分離設備を用いて、原水から分離して除去している。図３に示すように、固液分離設備１０１は、サイクロン１０２と、サイクロン１０２の後段に設置された濾過装置１０３とを有している。

【0003】

サイクロン１０２は、原水１０４が流入する流入部１０５と、原水１０４中の固形物１０６を下端部から排出する固形物排出部１０７と、分離水１０８を上部から排出する分離水排出部１０９とを有している。固形物排出部１０７と濾過装置１０３の入口とは接続配管１１０によって接続されている。

【0004】

原水１０４をサイクロン１０２に供給することにより、原水１０４が流入部１０５からサイクロン１０２内に流入し、原水１０４中の固形物１０６は、サイクロン１０２の固形物排出部１０７から排出され、接続配管１１０内を流れて濾過装置１０３に供給され、濾過装置１０３でろ過され、その後、濾過装置１０３から外部へ取り出される。

【0005】

また、固形物１０６が分離された原水１０４は、分離水１０８として、サイクロン１０２の分離水排出部１０９から排出され、貯留槽１１１に貯留される。貯留槽１１１内の分離水１０８は、貯留槽１１１の後段に設置された生物処理装置１１２（脱窒槽、硝化槽、膜分離槽等）によって生物処理される。
尚、上記のようなサイクロンと濾過装置とを有する固液分離設備は例えば下記特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４０６１３２７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら上記の従来形式では、サイクロン１０２の固形物排出部１０７から排出された固形物１０６が接続配管１１０内に詰まり易いといった問題がある。このように接続配管１１０が固形物１０６で閉塞してしまうと、固形物１０６をサイクロン１０２から濾過装置１０３に安定して供給することが困難になる。

【0008】

本発明は、サイクロンの排出部から排出された固形物が接続配管内に詰まるのを防止することが可能な固液分離方法および固液分離設備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】

【0009】

上記目的を達成するために、本第１発明は、被処理水中に含まれる沈降性の固形物をサイクロンにより固液分離した後、固形物をサイクロンの後段に設けられた脱水機により脱水する固液分離方法であって、
被処理水をサイクロンに供給しながら、固形物をサイクロンから排出する排出部と脱水機とを接続する接続配管内に、補助水を供給して、サイクロンの排出部から接続配管内に排出された固形物が脱水機に向けて流れるように、補助水によって接続配管内の固形物の流れを補助するものである。

【0010】

これによると、被処理水をサイクロンに供給しながら、補助水を接続配管内に供給することにより、接続配管内の固形物の流れが補助水によって補助される。このため、サイクロンの排出部から接続配管内に排出された固形物が接続配管内に詰まるのを防止することができ、固形物は、サイクロンから脱水機に向けて安定して供給され、脱水機で脱水される。
また、サイクロンに供給されて固形物が分離された被処理水は、分離水として、サイクロンから排出される。

【0011】

本第２発明における固液分離方法は、接続配管の途中に、大気開放された槽を設けるものである。

【0012】

これによると、槽の内部が大気圧に保たれるので、槽に接続されている接続配管の出口の圧力もほぼ大気圧に保たれる。このため、接続配管内の圧力が大きく変動するのを防止することができる。これにより、接続配管内の圧力の上昇に伴いサイクロン内において分離水が排出される方向へ固形物が引き寄せられることはなく、サイクロンから排出される分離水中に含まれる固形物の排出量が増加するとともに、サイクロンの排出部から接続配管内に排出される固形物の排出量が減少するといった不具合を防止することができる。従って、固形物はサイクロンの排出部から接続配管内に安定して排出される。

【0013】

本第３発明における固液分離方法は、槽よりも上流箇所において、補助水を接続配管内に供給するものである。

【0014】

これによると、補助水は、先ず、槽よりも上流の接続配管内を流れ、次に、槽内を流れ、その後、槽よりも下流の接続配管内を流れる。このため、接続配管内および槽内の固形物の流れが補助水によって補助され、サイクロンの排出部から接続配管内に排出された固形物が接続配管内に詰まるのを防止することができる。

【0015】

本第４発明における固液分離方法は、被処理水をサイクロンに供給するのを停止した状態で、補助水を接続配管内に供給して、接続配管内を洗浄するものである。

【0016】

これによると、補助水を用いて容易に接続配管内を洗浄することができる。

【0017】

本第５発明における固液分離方法は、脱水機に遠心脱水機を用いるものである。

【0018】

本第６発明は、被処理水中に含まれる沈降性の固形物をサイクロンにより固液分離した後、固形物をサイクロンの後段に設けられた脱水機により脱水する固液分離設備であって、
固形物をサイクロンから排出する排出部と脱水機とが接続配管を介して接続され、
接続配管の途中に、大気開放された槽が設けられ、
補助水を接続配管内に供給する補助水供給装置が、槽よりも上流箇所において、接続配管に接続されており、
補助水は、サイクロンの排出部から接続配管内に排出された固形物が槽に向けて流れるように、接続配管内の固形物の流れを補助するものである。

【0019】

これによると、被処理水をサイクロンに供給しながら、補助水供給装置が補助水を接続配管内に供給することにより、接続配管内の固形物の流れが補助水によって補助される。このため、サイクロンの排出部から接続配管内に排出された固形物が接続配管内に詰まるのを防止することができ、固形物は、サイクロンから脱水機に安定して供給され、脱水機で脱水される。
また、サイクロンに供給されて固形物が分離された被処理水は、分離水として、サイクロンから排出される。

【0020】

槽の内部が大気圧に保たれるので、槽に接続されている接続配管の出口の圧力もほぼ大気圧に保たれる。このため、接続配管内の圧力が大きく変動するのを防止することができる。これにより、接続配管内の圧力の上昇に伴いサイクロン内において分離水が排出される方向へ固形物が引き寄せられることはなく、サイクロンから排出される分離水中に含まれる固形物の排出量が増加するとともに、サイクロンの排出部から接続配管内に排出される固形物の排出量が減少するといった不具合を防止することができる。従って、固形物はサイクロンの排出部から接続配管内に安定して排出される。

【0021】

本第７発明における固液分離設備は、槽の内部から外部へ漏洩した臭気を脱臭する脱臭設備が備えられているものである。

【0022】

これによると、槽は大気開放されているため、槽の内部の臭気が槽の外部へ漏洩しても、漏洩した臭気は脱臭設備で脱臭される。これにより、臭気が槽の外部へ広範囲に拡散するのを防止することができる。

【発明の効果】

【0023】

以上のように本発明によると、被処理水をサイクロンに供給しながら、補助水を接続配管内に供給することにより、接続配管内の固形物の流れが補助水によって補助される。このため、サイクロンの排出部から接続配管内に排出された固形物が接続配管内に詰まるのを防止することができ、固形物はサイクロンから脱水機に向けて安定して供給される。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施の形態における固液分離設備の模式図である。

【図2】同、固液分離設備の一部拡大断面図である。

【図3】従来の固液分離設備の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。

【0026】

図１に示すように、し尿や浄化槽汚泥等の原水１（被処理水の一例）を生物処理する際、生物処理の前段階において、原水１中に含まれる細砂２（沈降性の固形物の一例）を、固液分離設備１０を用いて、原水１から分離して除去している。

【0027】

固液分離設備１０の前段（上流）には、原水１を受け入れる複数台（例えば２台）の受入槽１１，１２が設けられている。固液分離設備１０の後段（下流）には、原水１から細砂２を分離除去することによって得られる分離水３を貯留する貯留槽１３が設けられている。

【0028】

固液分離設備１０は、複数台（例えば２台）のサイクロン１５，１６と、サイクロン１５，１６の後段（下流）に設けられた１台の遠心脱水機１７（脱水機の一例）とを有している。

【0029】

第１のサイクロン１５は、受入槽１１から供給される原水１が流入する流入口２０と、原水１中の細砂２を下端部から排出する固形物排出口２１（排出部の一例）と、分離水３を上部から排出する分離水排出口２３とを有している。
第２のサイクロン１６は、第１のサイクロン１５と同様に、流入口２８と固形物排出口２９（排出部の一例）と分離水排出口３０とを有している。

【0030】

受入槽１１と第１のサイクロン１５の流入口２０との間には、第１の供給配管７５が接続されている。同様に、受入槽１２と第２のサイクロン１６の流入口２８との間には、第２の供給配管７６が接続されている。第１の供給配管７５には第１の供給弁７９と第１の供給ポンプ８０とが設けられ、第２の供給配管７６には第２の供給弁８１と第２の供給ポンプ８２とが設けられている。

【0031】

第１のサイクロン１５の分離水排出口２３と貯留槽１３との間には、第１の排出配管７７が接続されている。同様に、第２のサイクロン１６の分離水排出口３０と貯留槽１３との間には、第２の排出配管７８が接続されている。

【0032】

第１および第２のサイクロン１５，１６の固形物排出口２１，２９と遠心脱水機１７とが接続配管３３を介して接続されている。接続配管３３の途中には、大気開放された槽３４が設けられている。

【0033】

図１，図２に示すように、接続配管３３は、第１のサイクロン１５の固形物排出口２１と槽３４との間に接続された第１の管３５と、第２のサイクロン１６の固形物排出口２９と槽３４との間に接続された第２の管３６と、槽３４と遠心脱水機１７の入口との間に接続された第３の管３７とを有している。
槽３４は、四角箱状の槽であり、天壁４３と、底壁４４と、左右一対の側壁４５，４６と、前後一対の側壁４７とを有している。

【0034】

第１の管３５の上流側は第１の弁３９を介して第１のサイクロン１５の固形物排出口２１に接続されており、第１の管３５の下流側は槽３４の一方の側壁４５に接続されている。同様に、第２の管３６の上流側は第２の弁４０を介して第２のサイクロン１６の固形物排出口２９に接続されており、第２の管３６の下流側は槽３４の他方の側壁４６に接続されている。第３の管３７の上流端部は槽３４の底壁４４に接続されている。

【0035】

槽３４の天壁４３には、貫通孔５０と、貫通孔５０に連通する連通管５１とが設けられている。槽３４の内部は、貫通孔５０と連通管５１とを介して、槽３４の外部に連通している。これにより、槽３４の内部が大気開放される。

【0036】

固液分離設備１０には、槽３４の内部から連通管５１を通って外部へ漏出する臭気５２を捕集して脱臭する脱臭設備５３が備えられている。脱臭設備５３は、上方から連通管５１の先端開口部に被せられた捕集部材５４（フード）と、脱臭装置５５と、捕集部材５４と脱臭装置５５との間に接続された脱臭用配管５６とを有している。

【0037】

補助水５９を接続配管３３に供給する補助水供給装置６０が接続配管３３に接続されている。補助水供給装置６０は、補助水５９を貯留する補助水貯留槽６１と、補助水供給主管６２と、補助水供給主管６２から分岐した第１および第２の補助水供給管６３，６４と、第１および第２の補助水供給管６３，６４に設けられた第１および第２の補助水供給弁６５，６６と、補助水供給主管６２に設けられた補助水供給ポンプ６７とを有している。

【0038】

第１の補助水供給管６３は、槽３４よりも上流箇所において、接続配管３３の第１の管３５の端部に接続されている。同様に、第２の補助水供給管６４は、槽３４よりも上流箇所において、接続配管３３の第２の管３６の端部に接続されている。

【0039】

補助水５９は、第１および第２のサイクロン１５，１６の固形物排出口２１，２９から接続配管３３内に排出された細砂２が槽３４並びに遠心脱水機１７に向けて流れるように、接続配管３３内の細砂２の流れを補助する液体である。補助水５９としては、例えば、水道水や工業用水、井戸水等、或いは、遠心脱水機１７から得られる分離水８５や後段の生物処理装置８７からの処理水等を使用してもよい。

【0040】

遠心脱水機１７において細砂２を脱水することにより得られる分離水８５は、第３の排出配管８６を流れて、貯留槽１３に排出される。貯留槽１３の後段（下流）には、生物処理装置８７（例えば脱窒槽、硝化槽、膜分離槽等）が設置されている。

【0041】

以下に、原水１中に含まれる細砂２を第１および第２のサイクロン１５，１６により固液分離した後、細砂２を遠心脱水機１７により脱水する固液分離方法を説明する。

【0042】

第１および第２の弁３９，４０と第１および第２の供給弁７９，８１とをそれぞれ開き、第１および第２の供給ポンプ８０，８２を駆動して、受入槽１１内の原水１を第１のサイクロン１５に供給して固液分離するとともに、受入槽１２内の原水１を第２のサイクロン１６に供給して固液分離する。

【0043】

第１のサイクロン１５内において細砂２が分離された原水１は、分離水３として、第１のサイクロン１５の分離水排出口２３から排出され、第１の排出配管７７を流れて貯留槽１３に回収される。同様に、第２のサイクロン１６内において細砂２が分離された原水１は、分離水３として、第２のサイクロン１６の分離水排出口３０から排出され、第２の排出配管７８を流れて貯留槽１３に回収される。

【0044】

第１のサイクロン１５内で分離された細砂２は、固形物排出口２１から排出されて接続配管３３の第１の管３５内を流れ、第１の管３５から槽３４内に流入する。同様に、第２のサイクロン１６内で分離された細砂２は、固形物排出口２９から排出されて接続配管３３の第２の管３６内を流れ、第２の管３６から槽３４内に流入する。

【0045】

上記のように受入槽１１，１２内の原水１を第１および第２のサイクロン１５，１６に供給しながら、補助水供給装置６０の第１および第２の補助水供給弁６５，６６を開き、補助水供給ポンプ６７を駆動する。

【0046】

これにより、補助水貯留槽６１内の補助水５９は、補助水供給主管６２内から第１および第２の補助水供給管６３，６４内を流れ、第１の補助水供給管６３内から接続配管３３の第１の管３５内に供給され、細砂２と共に第１の管３５内から槽３４内に流入するとともに、第２の補助水供給管６４内から接続配管３３の第２の管３６内に供給され、細砂２と共に第２の管３６内から槽３４内に流入する。

【0047】

このようにして槽３４内に流入した細砂２と補助水５９とは、混合された状態で、接続配管３３の第３の管３７内を流れ、遠心脱水機１７に供給されて脱水される。このようにして脱水された細砂２が遠心脱水機１７から外部へ排出される。尚、図２に示すように、槽３４の内部には、主に細砂２と補助水５９とが混合してなる液相８８と、空気からなる気相８９とが形成される。

【0048】

また、細砂２を脱水することにより得られる分離水８５は遠心脱水機１７から第３の排出配管８６を流れて貯留槽１３に回収される。貯留槽１３内の分離水３，８５は生物処理装置８７に供給されて生物処理される。

【0049】

上記のように補助水５９を接続配管３３の各管３５，３６，３７内と槽３４内とに供給することにより、接続配管３３内の細砂２の流れと槽３４内の細砂２の流れとが補助水５９によって補助される。このため、両サイクロン１５，１６の固形物排出口２１，２９から接続配管３３内に排出された細砂２が接続配管３３内に詰まるのを防止することができ、細砂２は、両サイクロン１５，１６から遠心脱水機１７に安定して供給され、遠心脱水機１７で脱水される。

【0050】

また、槽３４は大気開放されているため、槽３４の内部は大気圧に保たれ、接続配管３３の第１の管３５の出口（図２参照）の圧力および第２の管３６の出口（図２参照）の圧力もほぼ大気圧に保たれる。このため、接続配管３３内の圧力が大きく変動するのを防止することができる。これにより、接続配管３３の第１の管３５又は第２の管３６の内部の圧力の上昇に伴い両サイクロン１５，１６内において細砂２が分離水排出口２３，３０の方向（上方向）へ引き寄せられることはなく、両サイクロン１５，１６の分離水排出口２３，３０から排出される分離水３中に含まれる細砂２の排出量が増加するとともに、両サイクロン１５，１６の固形物排出口２１，２９から接続配管３３内に排出される細砂２の排出量が減少するといった不具合を防止することができる。従って、細砂２は両サイクロン１５，１６の固形物排出口２１，２９から接続配管３３内に安定して排出される。

【0051】

また、図２に示すように、槽３４は貫通孔５０と連通管５１とを介して大気開放されているが、槽３４の内部の臭気５２が貫通孔５０と連通管５１とを通って槽３４の外部へ漏洩しても、漏洩した臭気５２は、脱臭設備５３の捕集部材５４で捕集されて脱臭用配管５６内を流れ、脱臭装置５５で脱臭される。これにより、臭気５２が槽３４の外部へ広範囲に拡散するのを防止することができる。

【0052】

また、上記のような固液分離工程が終了した後、以下のような洗浄工程を行うことができる。すなわち、洗浄工程において、第１および第２の供給ポンプ８０，８２の駆動を停止するとともに、第１および第２の供給弁７９，８１を閉じて、受入槽１１，１２から第１および第２のサイクロン１５，１６への原水１の供給を停止する。

【0053】

この状態で、第１および第２の弁３９，４０を閉じ、補助水供給装置６０の第１および第２の補助水供給弁６５，６６を開き、補助水供給ポンプ６７を駆動する。

【0054】

これにより、補助水貯留槽６１内の補助水５９が、補助水供給主管６２内から第１および第２の補助水供給管６３，６４内を流れ、第１の補助水供給管６３内から接続配管３３の第１の管３５内に供給されて槽３４内に流入するとともに、第２の補助水供給管６４内から接続配管３３の第２の管３６内に供給されて槽３４内に流入する。

【0055】

このようにして槽３４内に流入した補助水５９は接続配管３３の第３の管３７内を流れて遠心脱水機１７に送られる。これにより、補助水５９を用いて、容易に、接続配管３３の内部と槽３４の内部とを洗浄することができる。

【0056】

上記実施の形態では、図１に示すように、２台のサイクロン１５，１６を備えた固液分離設備１０を例示したが、いずれか１台のサイクロンを備えた固液分離設備であってもよい。この場合、接続配管３３の第１および第２の管３５，３６のいずれか片方が不要になる。また、３台以上のサイクロンを備えた固液分離設備であってもよい。

【0057】

上記実施の形態では、脱水機の一例として遠心脱水機１７を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばベルトプレス脱水機、フィルタープレス脱水機等の他の型式の脱水機を用いてもよい。

【0058】

上記実施の形態では、被処理水の一例として、し尿や浄化槽汚泥等の原水１を示したが、このような原水１に限定されるものではなく、沈降性の固形物を含んだ液体であればよい。また、沈降性の固形物の一例として、細砂２を示したが、これに限定されるものではなく、例えば金属片やガラス片等であってもよい。

【0059】

上記実施の形態では、図１に示すように、接続配管３３の第１の管３５および第２の管３６の其々一箇所（上流側端部）から補助水５９を供給しているが、複数個所から補助水５９を供給してもよく、或いは、槽３４と遠心脱水機１７とを接続する接続配管３３の第３の管３７に対して補助水５９を供給してもよい。すなわち、細砂２（沈降性の固形物）が接続配管３３内で滞留する虞のある箇所に対して適宜補助水５９を供給すればよい。

【符号の説明】

【0060】

１ 原水（被処理水）
２ 細砂（固形物）
１０ 固液分離設備
１５，１６ サイクロン
１７ 遠心脱水機（脱水機）
２１ 固形物排出口（排出部）
３３ 接続配管
３４ 槽
５２ 臭気
５３ 脱臭設備
５９ 補助水
６０ 補助水供給装置

【図1】

【図2】

【図3】