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(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】P2024021327
(43)【公開日】2024-02-16
(54)【発明の名称】凝集造粒装置及び水処理装置
(51)【国際特許分類】
B01F 27/701 20220101AFI20240208BHJP
B01F 27/072 20220101ALI20240208BHJP
B01F 27/112 20220101ALI20240208BHJP
B01F 35/71 20220101ALI20240208BHJP
B01F 35/75 20220101ALI20240208BHJP
B01F 23/53 20220101ALI20240208BHJP
C02F 1/52 20230101ALI20240208BHJP
【ＦＩ】
B01F27/701
B01F27/072
B01F27/112
B01F35/71
B01F35/75
B01F23/53
C02F1/52 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022124078
(22)【出願日】2022-08-03
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】598076591
【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】出 健志
(72)【発明者】
【氏名】仕入 英武
(72)【発明者】
【氏名】早見 美意
(72)【発明者】
【氏名】早見 徳介
(72)【発明者】
【氏名】松代 武士
(72)【発明者】
【氏名】小鍜治 利彦
【テーマコード（参考）】
4D015
4G035
4G037
4G078
【Ｆターム（参考）】
4D015BA21
4D015BB09
4D015BB12
4D015CA14
4D015CA20
4D015DA04
4D015DA05
4D015DA13
4D015DA15
4D015DB01
4D015DC02
4D015DC07
4D015DC08
4D015EA02
4D015EA06
4D015EA16
4D015EA39
4G035AB46
4G035AE13
4G037AA02
4G037AA11
4G037DA21
4G037EA03
4G078AA08
4G078AA15
4G078BA01
4G078DA01
4G078DB03
4G078DB10
4G078EA10
(57)【要約】
【課題】 被処理水の処理量が大きい場合であっても、より小さい撹拌動力で被処理水を撹拌し、被処理水の一部を凝集造粒させることが可能な凝集造粒装置を提供すること。
【解決手段】 実施形態によれば、凝集造粒装置は、管路と、凝集剤注入部と、複数の撹拌機とを備える。管路は、被処理水が導入される導入口、及び、被処理水が排出される排出口を有する。凝集剤注入部は、管路内を流れる被処理水に凝集剤を注入する。複数の撹拌機は、管路内において、被処理水の流れ方向に交差する方向に並設され、凝集剤が注入された被処理水に旋回流れを発生させる。
【選択図】 図１
【解決手段】 実施形態によれば、凝集造粒装置は、管路と、凝集剤注入部と、複数の撹拌機とを備える。管路は、被処理水が導入される導入口、及び、被処理水が排出される排出口を有する。凝集剤注入部は、管路内を流れる被処理水に凝集剤を注入する。複数の撹拌機は、管路内において、被処理水の流れ方向に交差する方向に並設され、凝集剤が注入された被処理水に旋回流れを発生させる。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被処理水が導入される導入口、及び、前記被処理水が排出される排出口を有する管路と、
前記管路内を流れる前記被処理水に、凝集剤を注入する凝集剤注入部と、
前記管路内において、前記被処理水の流れ方向に交差する方向に並設され、前記凝集剤が注入された前記被処理水に旋回流れを発生させる、複数の撹拌機と
を備える、凝集造粒装置。
前記管路内を流れる前記被処理水に、凝集剤を注入する凝集剤注入部と、
前記管路内において、前記被処理水の流れ方向に交差する方向に並設され、前記凝集剤が注入された前記被処理水に旋回流れを発生させる、複数の撹拌機と
を備える、凝集造粒装置。
【請求項2】
前記複数の撹拌機は、それぞれ、前記管路内において、前記被処理水に前記旋回流れを発生させる、１又は複数の撹拌翼を有する、
請求項１に記載の凝集造粒装置。
請求項１に記載の凝集造粒装置。
【請求項3】
前記１又は複数の撹拌翼は、それぞれ、前記管路の内径の１／２以下の外径を有する、請求項２に記載の凝集造粒装置。
【請求項4】
前記複数の撹拌機は、それぞれ、前記複数の撹拌翼を、前記流れ方向に離間して配置する、
請求項２又は請求項３に記載の凝集造粒装置。
請求項２又は請求項３に記載の凝集造粒装置。
【請求項5】
前記複数の撹拌機のそれぞれにおける前記複数の撹拌翼は、前記管路の流れ方向に沿う間隔が前記流れ方向に沿うエリアによって異なる、
請求項４に記載の凝集造粒装置。
請求項４に記載の凝集造粒装置。
【請求項6】
前記複数の撹拌機のそれぞれにおける前記複数の撹拌翼は、前記管路の流れ方向に対して、前記凝集剤の注入領域及びその近傍と、前記凝集剤の前記注入領域及びその近傍よりも下流側とで、数が異なる、
請求項４に記載の凝集造粒装置。
請求項４に記載の凝集造粒装置。
【請求項7】
前記複数の撹拌翼は、前記流れ方向に対して、前後の撹拌翼の羽根の位置がずれている、請求項４に記載の凝集造粒装置。
【請求項8】
前記複数の撹拌翼の少なくとも１つは、複数の羽根を有し、
前記複数の羽根は、流れ方向に対して－２０°～＋２０°度の角度に傾斜する、
請求項４に記載の凝集造粒装置。
前記複数の羽根は、流れ方向に対して－２０°～＋２０°度の角度に傾斜する、
請求項４に記載の凝集造粒装置。
【請求項9】
前記複数の撹拌機は、それぞれ、前記１又は複数の撹拌翼が設けられ、駆動力の入力によりその軸回りに回転する回転軸を有し、
前記複数の撹拌機の前記回転軸は、それぞれ平行に配置される、
請求項２又は請求項３に記載の凝集造粒装置。
前記複数の撹拌機の前記回転軸は、それぞれ平行に配置される、
請求項２又は請求項３に記載の凝集造粒装置。
【請求項10】
前記複数の撹拌機のうち、隣接する２つの撹拌機の前記回転軸の一方は所定方向から見て時計回り方向であり、他方は前記所定方向から見て反時計回り方向である、
請求項９に記載の凝集造粒装置。
請求項９に記載の凝集造粒装置。
【請求項11】
前記複数の撹拌機は、前記撹拌機の前記回転軸がそれぞれその軸回りに回転するように前記回転軸が１枚の円盤状部材に支持され、
前記円盤状部材は、前記管路となる配管の一端のフランジに固定されている、
請求項９に記載の凝集造粒装置。
前記円盤状部材は、前記管路となる配管の一端のフランジに固定されている、
請求項９に記載の凝集造粒装置。
【請求項12】
前記複数の撹拌機のうちの少なくとも１つの撹拌機の外周には、前記流れ方向と平行に、長尺の１又は複数の撹拌板が設けられる、
請求項１に記載の凝集造粒装置。
請求項１に記載の凝集造粒装置。
【請求項13】
前記複数の撹拌板は、前記撹拌機の外周に円筒状に配置される、
請求項１２に記載の凝集造粒装置。
請求項１２に記載の凝集造粒装置。
【請求項14】
前記複数の撹拌板の外周には、円筒状の壁が設けられる、
請求項１２に記載の凝集造粒装置。
請求項１２に記載の凝集造粒装置。
【請求項15】
前記円筒状の壁は、前記管路の開口を有する円盤体に固定され、
前記円盤体は、前記管路となる配管の他端のフランジに固定される、
請求項１４に記載の凝集造粒装置。
前記円盤体は、前記管路となる配管の他端のフランジに固定される、
請求項１４に記載の凝集造粒装置。
【請求項16】
前記撹拌板は、円盤体に固定され、
前記円盤体は、前記管路となる配管の他端のフランジに固定される、
請求項１２に記載の凝集造粒装置。
前記円盤体は、前記管路となる配管の他端のフランジに固定される、
請求項１２に記載の凝集造粒装置。
【請求項17】
前記凝集剤注入部は、前記複数の撹拌機で前記被処理水に前記旋回流れを発生させる位置に、前記凝集剤から選択される、異なる種類の凝集剤を前記管路の流れ方向に沿って段階的に注入可能である、
請求項１に記載の凝集造粒装置。
請求項１に記載の凝集造粒装置。
【請求項18】
前記凝集剤注入部は、無機凝集剤を前記管路内に注入する第１のポート、及び、前記第１のポートよりも前記管路の下流側に設けられ高分子凝集剤を注入する第２のポートを備える、
請求項１７に記載の凝集造粒装置。
請求項１７に記載の凝集造粒装置。
【請求項19】
前記凝集剤注入部は、前記管路の上流側から下流側に沿って、３つ以上のポートを備え、
前記３つ以上のポートの前記管路の流れ方向に沿う間隔は、前記複数の撹拌機による撹拌時間に応じた寸法に配置される、
請求項１に記載の凝集造粒装置。
前記３つ以上のポートの前記管路の流れ方向に沿う間隔は、前記複数の撹拌機による撹拌時間に応じた寸法に配置される、
請求項１に記載の凝集造粒装置。
【請求項20】
請求項１に記載の凝集造粒装置と、
前記凝集造粒装置の下流側に連結され、前記凝集剤が注入された前記被処理水から凝集物を固液分離して、汚泥を取り出すとともに、処理水を排出する固液分離装置と
を有する水処理装置。
前記凝集造粒装置の下流側に連結され、前記凝集剤が注入された前記被処理水から凝集物を固液分離して、汚泥を取り出すとともに、処理水を排出する固液分離装置と
を有する水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、凝集造粒装置、及び、その凝集造粒装置を含む水処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、浄水場や産業排水を始めとするプラント、発電所等では、固液分離装置によって、原水から、金属イオン、有機物、無機塩等の懸濁物質（以下、「濁質」とも称する）の分離および除去がなされている。
この種の固液分離装置に適用されている代表的な技術に、凝集沈殿処理技術や遠心分離技術がある。
遠心分離技術が適用された固液分離装置では、固形物がフロック化された後、遠心分離機によって、フロックを含む原水が旋回され、遠心力の作用により、所定の粒径以上のフロックが、原水から分離される。遠心分離機では、重力よりも加速度の大きな遠心力が利用されるため、重力を利用する場合よりも短時間で固形物を分離できるので、沈殿槽の容量を小型化することができる。
この種の固液分離装置に適用されている代表的な技術に、凝集沈殿処理技術や遠心分離技術がある。
遠心分離技術が適用された固液分離装置では、固形物がフロック化された後、遠心分離機によって、フロックを含む原水が旋回され、遠心力の作用により、所定の粒径以上のフロックが、原水から分離される。遠心分離機では、重力よりも加速度の大きな遠心力が利用されるため、重力を利用する場合よりも短時間で固形物を分離できるので、沈殿槽の容量を小型化することができる。
【0003】
しかしながら、遠心分離機において、結合力が弱いフロックを高速で旋回させると、一度形成されたフロックが分裂し微細化することがある。したがって、遠心分離技術を適用する際には、分裂や微細化しにくいフロックを形成するために、フロック形成槽を設ける必要がある。さらに、高密度かつ高強度のフロックを形成するために、フロックの壁面との衝突を促進するように、フロック形成槽内に、棚板で流路を形成する必要がある。
【0004】
このように、遠心分離技術が適用された固液分離装置は、沈殿槽の容量を小型化することはできるものの、フロック形成槽を設ける必要があるので、装置全体の小型化を実現することが難しい。また、フロック形成槽の構造が複雑であるので、製造が容易ではない。
【0005】
そこで、装置全体の小型化の実現のため、配管型混合器において、原水に無機系凝集剤、カチオン系高分子凝集剤およびアニオン系高分子凝集剤を添加し、高速（例えば、１０００（ｒｐｍ）～１５０００（ｒｐｍ））で撹拌することで、原水に含まれる濁質を凝集および造粒する凝集造粒機能を備えた固液分離装置が開示されている。
【0006】
配管型混合器は、コンパクト化が可能であるが、撹拌のために、配管中で撹拌翼を高速で回転させる必要がある。このため、処理量が大きいと、大径の撹拌翼を高速で回転させるには、撹拌動力が大きくなり、装置の消費電力、即ち、ランニングコストが増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第４８７５１２９号公報
【特許文献2】特開２０１０－２１４２４８号公報
【特許文献3】特許第６８０５２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明が解決しようとする課題は、被処理水の処理量が大きい場合であっても、より小さい撹拌動力で被処理水を撹拌し、被処理水の一部を凝集造粒させることが可能な凝集造粒装置、及び、凝集造粒装置を含む水処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
実施形態によれば、凝集造粒装置は、流路と、凝集剤注入部と、複数の撹拌機とを備える。管路は、被処理水が導入される導入口、及び、被処理水が排出される排出口を有する。凝集剤注入部は、管路内を流れる被処理水に凝集剤を注入する。複数の撹拌機は、管路内において、被処理水の流れ方向に交差する方向に並設され、凝集剤が注入された被処理水に旋回流れを発生させる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態に係る水処理装置の凝集造粒装置及び固液分離装置を示すブロック図。
【図2】実施形態に係る水処理装置の凝集造粒装置及び固液分離装置を示す概略図。
【図5】凝集造粒装置の撹拌機モジュールを示す概略的な斜視図。
【図7】凝集造粒装置の撹拌機モジュールの撹拌翼及び回転軸を示す概略図。
【図9】凝集造粒装置の撹拌板ユニットのチャンネルアセンブリを示す概略的な斜視図。
【図10】凝集造粒装置の撹拌板ユニットを示す概略的な斜視図。
【図12】固液分離装置のゲート弁ユニットの縦断面図。
【図13】固液分離装置のゲート弁ユニットの開度１６％の概略的な正面図。
【図14】固液分離装置のゲート弁ユニットの開度５０％の概略的な正面図。
【図15】固液分離装置の固液分離ユニットの縦断面図。
【図16】サイクロンによる固液分離のメカニズムを説明するための模式図。
【図17】流入シェル、処理水シェル、および汚泥回収シェルにおける圧力分布の解析結果の一例を示す図。
【図18】固液分離装置の固液分離ユニットの概略的な正面図。
【図19】実施形態に係る凝集造粒システムの動作例を示すフローチャート。
【図20】被処理水に無機系凝集剤が注入されてから、凝集フロックが成長するまでの過程を示す模式図。
【図24】比較例及び本実施形態に係る水処理装置について、１０００ｍ３／日を処理するための撹拌動力を示す表。
【図25】変形例に係る凝集造粒装置の撹拌機モジュールの撹拌翼及び回転軸を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、実施形態に係る凝集造粒システム１を、図面を参照して説明する。
【0012】
図１に示すように、凝集造粒システム１は、水処理装置２と、水処理装置２に原水、すなわち被処理水Ｗを供給する送水ポンプ３とを有する。
【0013】
図１から図３に示すように、本実施形態では、水処理装置２は、例えば円筒状などの筒状の配管１０の内部に構成される配管型として形成されることが好適である。水処理装置２は、水処理装置２の大型化を抑制するため、できるだけ真っ直ぐに形成されることが好適である。本実施形態では、水処理装置２の配管１０は、それぞれ円筒状で、４つなどの複数の直管１１～１４を順に繋いで形成される。直管１１～１４は、一例として、それぞれ、耐圧性の３００Ａのステンレス鋼を用いることができる。直管１１～１４の長さは、それぞれ適宜に設定される。
【0014】
水処理装置２は、凝集造粒装置５と、凝集造粒装置５の下流側に連結される固液分離装置６とを有する。凝集造粒装置５は、浄水場や産業排水を始めとするプラント、発電所等において、被処理水Ｗに含まれる濁質を、凝集および造粒する。本実施形態では、凝集造粒装置５は、原水に適宜の凝集剤（薬品）を付加して、それらの混合液である被処理水Ｗを撹拌し、被処理水Ｗ内に凝集物を造粒する。固液分離装置６は、凝集剤が注入された被処理水Ｗから凝集物を固液分離して、例えば、上方から一部の上澄み水を返送水（ブロー水）とし、下方から汚泥を取り出すとともに、配管１０の終端である排出口１０ｂから処理水Ｔを排出する。なお、返送水Ｒは、被処理水Ｗと混合され、送水ポンプ３により配管１０から再び凝集造粒装置５内に入れられることで繰り返し処理される。
【0015】
本実施形態では、凝集造粒装置５は、例えば２つの直管（管路）１１，１２を有する。固液分離装置６は、例えば２つの直管（管路）１３，１４を有する。
【0016】
凝集造粒装置５の直管１１，１２は真っ直ぐに直列的に接続されることが好適である。固液分離装置６の直管１３，１４は真っ直ぐに直列的に接続されることが好適である。また、凝集造粒装置５の直管１２と、固液分離装置６の直管１３とは、真っ直ぐに直列的に接続されることが好適である。このとき、直管１１～１４の中心軸は、一致することが好適である。そして、配管１０は、配管１０の導入口１０ａと排出口１０ｂとの間の直管１１～１４により、被処理水Ｗを処理する流路１５を形成する。
【0017】
凝集造粒装置５は、直管１１に被処理水Ｗを導入する導入配管１６を有する。導入配管１６は、直管１１に対して例えば直接固定される。
【0018】
本実施形態では、凝集造粒装置５の前段（上流側）の導入配管１６には、送水ポンプ３が接続される。送水ポンプ３は、被処理水Ｗを凝集造粒装置５の流路１５内に適宜の圧力で導入する。
【0019】
なお、本実施形態では、水処理装置２において、被処理水Ｗを凝集造粒装置５に導入する側を上流側、固液分離装置６から被処理水Ｗを排出する側を下流側と称する。また、被処理水Ｗが配管１１～１４に順に流れる方向を流れ方向Ｌと称する。
【0020】
図２から図４に示すように、凝集造粒装置５は、直管１１を含む凝集造粒ユニット２２と、配管１２を含む接続ユニット２４とを有する。本実施形態では、凝集造粒装置５は、例えば、ギヤ列２６、及び、ギヤ列２６を駆動するモータ２８を有する。モータ２８の駆動はコントローラ３０により制御される。コントローラ３０は、凝集造粒装置５又は水処理装置２が有していてもよく、適宜の位置にあるサーバーにあってもよい。このため、モータ２８は、遠隔操作されることも好適である。
【0021】
なお、図１に示すコントローラ３０は、送水ポンプ３を制御することも好適である。また、コントローラ３０は、後述するゲート弁７１の上下の位置を制御することも好適である。
【0022】
【0023】
直管１１は、凝集造粒装置５の主配管として用いられる。主配管１１には、撹拌機モジュール３４及び撹拌板ユニット３６が挿入される。主配管１１の全長は例えば１２００ｍｍ程度で、内径は例えば３００ｍｍ程度である。
【0024】
直管１６は、主配管１１に被処理水Ｗを導入する導入配管として用いられる。導入配管１６は、被処理水Ｗを直管１１～１４に連続して形成する流路１５に入れる導入口１０ａを有する。導入配管１６の中心軸と、主配管１１の中心軸とは直交するなど、交差することが好適である。導入配管１６の中心軸と、主配管１１の中心軸とはねじれの位置にあってもよい。
【0025】
主配管１１は、上流側端部に径方向外方に突出するフランジ部１１Ａを有し、下流側端部に径方向外方に突出するフランジ部１１Ｂを有する。主配管１１のフランジ部１１Ａの近傍には、導入配管１６が接続されている。導入配管１６の内径は主配管１１の内径よりも小さく、導入配管１６の中心軸と主配管１１の中心軸とは直交するなど、交差するように、主配管１１に対して導入配管１６が固定される。そして、導入配管１６は主配管１１に連通する。
【0026】
導入配管１６には、第１のポート３８１が設けられる。第１のポート３８１は、例えば薬品注入管として形成される。第１のポート３８１を通して、導入配管１６内には、例えばｐＨ調整剤Ｍａが注入される。導入配管１６の中心軸と第１のポート３８１の中心軸とが直交するなど、交差するように、導入配管１６に対して第１のポート３８１が固定される。導入配管１６の中心軸と、第１のポート３８１の中心軸とはねじれの位置にあってもよい。
【0027】
主配管１１のフランジ部１１Ａの近傍には、第２のポート３８２、第３のポート３８３、第４のポート３８４が設けられる。第２のポート３８２、第３のポート３８３、及び、第４のポート３８４は、例えば薬品注入管として形成される。なお、第２のポート３８２、第３のポート３８３及び第４のポート３８４は、主配管１１のうち、上流側端部から、主配管１１の全長の、一例であるが、１／６から１／３程度の位置に設けられることが好適である。第２のポート３８２、第３のポート３８３及び第４のポート３８４は、各凝集剤の注入後、必要な凝集反応時間（滞留時間）を確保できる位置に設けられる。
【0028】
主配管１１内には、第２のポート３８２を通して、無機系凝集剤Ｍｂが注入される。主配管１１内には、第３のポート３８３を通して、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃが注入される。主配管１１内には、第４のポート３８４を通して、アニオン系高分子凝集剤Ｍｄが注入される。すなわち、主配管１１内には、第２のポート３８２、第３のポート３８３、及び、第４のポート３８４を通して、異なる種類の凝集剤を段階的に注入可能である。
【0029】
なお、ｐＨ調整エリア４１において注入されるｐＨ調整剤Ｍａは、混和エリア４２で注入される無機系凝集剤Ｍｂの種類に応じて適切に決定される。例えば、混和エリア４２で、硫酸バンドおよびポリ塩化アルミニウムのように弱酸性領域や中性領域で使用される無機系凝集剤Ｍｂが添加される場合には、ｐＨ調整エリア４１では、例えば塩酸、硫酸、炭酸がｐＨ調整剤として注入される。また、被処理水Ｗが、強酸性の場合は、苛性ソーダや重曹等がｐＨ調整剤として注入することもある。混和エリア４２で、硫酸第一鉄のようにアルカリ領域で使用される無機系凝集剤Ｍｂが添加される場合には、ｐＨ調整エリア４１では、苛性ソーダや重曹等がｐＨ調整剤Ｍａとして注入される。また、被処理水Ｗが、強アルカリ性の場合は、例えば塩酸、硫酸、炭酸がｐＨ調整剤Ｍａとして注入されることもある。
【0030】
無機系凝集剤Ｍｂとしては、例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、硫酸第一鉄、塩化第二鉄等が挙げられるが、これらに限定されない。硫酸バンドおよびポリ塩化アルミニウムは、酸性領域、或いは、中性領域で使用される。硫酸第一鉄は、アルカリ領域で使用される。塩化第二鉄は、酸性領域でもアルカリ領域でも使用される。
【0031】
本実施形態では、説明の簡単のため、第１のポート３８１、第２のポート３８２、第３のポート３８３及び第４のポート３８４が同じ径を有する、主配管１１に対する連通部を有する場合を例にして説明する。そして、第２のポート３８２、第３のポート３８３及び第４のポート３８４のそれぞれの中心軸と主配管１１の中心軸とが直交するなど、交差するように、主配管１１に対して第２のポート３８２、第３のポート３８３及び第４のポート３８４が固定されることが好適である。
【0032】
第２のポート３８２の中心軸と、導入配管１６の中心軸とが直交するなど、交差するように、第２のポート３８２が主配管１１に固定されることが好適である。すなわち、導入配管１６の中心軸と第２のポート３８２の中心軸とは、同軸上になく、例えば９０°など、主配管１１の中心軸に対して周方向にずらして配置されることが好適である。
【0033】
第２のポート３８２、第３のポート３８３及び第４のポート３８４のうち、主配管１１との連通部は、主配管１１の中心軸に平行又は略平行な流れ方向Ｌに沿って並べられることが好適である。
【0034】
第２のポート３８２の中心軸と第３のポート３８３の中心軸との間の距離、第３のポート３８３の中心軸と第４のポート３８４の中心軸との間の距離は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【0035】
なお、接続ユニット２４は、フランジ部１２Ａ，１２Ｂを有する配管１２を備える。主配管１１のフランジ部１１Ｂには、直管（接続配管）１２のフランジ部１２Ａが連結される。接続ユニット２４のフランジ部１２Ｂの内側は、凝集造粒装置５の排出口として形成される。
【0036】
【0037】
円盤３４１は、主配管１１のフランジ部１１Ａに図示しないシールパッキンを介して固定される。円盤３４１と主配管１１のフランジ部１１Ａとは、例えばボルト及びナットにより固定される。円盤３４１により、主配管１１の上流側の開口は閉塞される。
【0038】
本実施形態では、例えば７つの撹拌機３４２ａ～３４２ｇが円盤３４１に対して回転可能に支持される。撹拌機３４２ａは、円盤３４１の中心軸上、かつ、主配管１１の中心軸上に配置されることが好適である。残りの６つの撹拌機３４２ｂ～３４２ｇは、円盤３４１の中心を図心とする正六角形の頂点の位置に配置されることが好適である。
【0039】
各撹拌機３４２ａ～３４２ｇは、円盤３４１を貫通する回転軸３４４と、回転軸３４４に設けられる１又は複数の撹拌翼３４６とを有する。
【0040】
回転軸３４４は、例えば円盤３４１の中心位置、及び、円盤３４１の中心を図心とする正六角形の頂点の位置を貫通する。このため、本実施形態では、７つの回転軸３４４が円盤３４１を貫通する。なお、７つの回転軸３４４と円盤３４１の貫通孔との間には、図示しないＯリングが配設され、円盤３４１に対して７つの回転軸３４４が回転可能でありながら、円盤３４１を通して流体が行き来することが防止されている。
なお、回転軸３４４の直径は、それぞれ例えば１６ｍｍである。
なお、回転軸３４４の直径は、それぞれ例えば１６ｍｍである。
【0041】
回転軸３４４のうち、円盤３４１の中心を図心とする正六角形の頂点の位置に設けられる回転軸３４４は、円盤３４１の中心に対して周方向に隣接する回転軸３４４に対して回転方向が反対となる。円盤３４１の中心位置を貫通する回転軸３４４の回転方向は、適宜に設定可能である。
【0042】
７つの回転軸３４４には、図１に示すギヤ列２６が接続される。また、ギヤ列２６には、モータ２８が接続される。ギヤ列２６は、モータ２８の回転による駆動力を、各回転軸３４４に伝達する。このとき、ギヤ列２６は、７つの回転軸３４４を所望の方向に回転させる。７つの回転軸３４４の回転速度は、互いに同じであることが好適である。
【0043】
なお、７つの回転軸３４４は、例えば１つのモータ２８を用いてギヤ列２６を介して所定の方向に回転される構造であってもよく、各回転軸３４４又は同じ回転方向に回転させる３つ又は４つの回転軸３４４ごとに、１つのモータ２８を用いて回転される構造であってもよい。また、７つの回転軸３４４は、それぞれ別のモータ２８を用いて、個別に回転される構造であってもよい。コントローラ３０は、１又は複数のモータ２８の駆動（回転）を制御可能である。
【0044】
図５及び図６に示すように、本実施形態では、１つの回転軸３４４に対して複数の撹拌翼３４６が回転軸３４４の長手方向に沿って例えば所定間隔又は適宜の間隔に設けられる。複数の撹拌翼３４６は、１つの回転軸３４４に対して、流れ方向Ｌに沿う方向の領域（後述するエリア４１～４４）ごとに、異なる間隔に配置されることも好適である。
【0045】
なお、１つの回転軸３４４に対して１つ（一体）の撹拌翼３４６が設けられる場合、回転軸３４４の外周に例えば螺旋状に連続するように形成されることが好適である。
【0046】
本実施形態では、１つの回転軸３４４に対して例えば２４個の撹拌翼３４６が固定される。図７及び図８に示すように、各撹拌翼３４６は、本実施形態では、回転軸３４４に対して固定される固定盤３４６１と、固定盤３４６１に設けられる例えば６枚の羽根（翼部）３４６２とを有する。各羽根３４６２は、例えばラシュトン翼（ディスクタービン翼）として形成される。各羽根３４６２は、回転軸３４４の中心軸に対して径方向に延びる矩形板状に形成される。隣接する羽根３４６２は、回転軸３４４の中心軸の周方向に例えば６０°の間隔で配置される。各羽根３４６２の大きさ及び形状は同じであることが好適である。各撹拌翼３４６の直径（羽根３４６２の遠位端から回転軸３４４の中心を挟んで反対側の羽根３４６２の遠位端までの距離）は、例えば７０（ｍｍ）となる。各撹拌翼３４６の直径は、主配管１１の内径に対して適宜に小径で、被処理水Ｗに対して比較的強力な旋回流を発生させるため、例えば５０（ｍｍ）から１２０（ｍｍ）程度であることが好適である。
なお、各撹拌翼３４６は、それぞれ、主配管（管路）１１の内径の１／２以下の外径を有することが好適である。このため、主配管１１内で流れ方向Ｌに直交する方向に、複数の撹拌翼３４６を配置しやすい。各撹拌翼３４６が主配管（管路）１１の内径の１／２の外径を有する場合、流れ方向Ｌに直交する撹拌翼３４６の羽根３４６２同士が干渉しないように、回転角度をずらして配置することが好適である。
なお、各撹拌翼３４６は、それぞれ、主配管（管路）１１の内径の１／２以下の外径を有することが好適である。このため、主配管１１内で流れ方向Ｌに直交する方向に、複数の撹拌翼３４６を配置しやすい。各撹拌翼３４６が主配管（管路）１１の内径の１／２の外径を有する場合、流れ方向Ｌに直交する撹拌翼３４６の羽根３４６２同士が干渉しないように、回転角度をずらして配置することが好適である。
【0047】
図５及び図６に示すように、上述した回転軸３４４の長手方向に２４個並ぶ撹拌翼３４６の羽根３４６２は、回転軸３４４が予定する回転方向に応じて、長手方向に隣接する撹拌翼３４６の羽根３４６２に対して例えば３０°ずつ所定方向にずれている。このため、各撹拌機３４２ａ～３４２ｇは、長手方向に２４個並ぶ撹拌翼３４６の羽根３４６２が、隣り合う羽根３４６２同士で螺旋流れを発生している
以下、本実施形態では、撹拌翼３４６の羽根３４６２は、長手方向に隣接する撹拌翼３４６の羽根３４６２に対して例えば３０°ずつ所定方向にずれている例について説明する。図示しないが、撹拌翼３４６の羽根３４６２は、回転軸３４４が予定する回転方向に応じて、長手方向に隣接する撹拌翼３４６の羽根３４６２に対して例えば１０°ずつ所定方向にずれていることも好適である。この場合、各撹拌機３４２ａ～３４２ｇは、長手方向に２４個並ぶ撹拌翼３４６の羽根３４６２が、回転軸３４４の中心軸の軸回りに螺旋状に並ぶように形成される。
以下、本実施形態では、撹拌翼３４６の羽根３４６２は、長手方向に隣接する撹拌翼３４６の羽根３４６２に対して例えば３０°ずつ所定方向にずれている例について説明する。図示しないが、撹拌翼３４６の羽根３４６２は、回転軸３４４が予定する回転方向に応じて、長手方向に隣接する撹拌翼３４６の羽根３４６２に対して例えば１０°ずつ所定方向にずれていることも好適である。この場合、各撹拌機３４２ａ～３４２ｇは、長手方向に２４個並ぶ撹拌翼３４６の羽根３４６２が、回転軸３４４の中心軸の軸回りに螺旋状に並ぶように形成される。
【0048】
なお、正六角形の頂点の位置に周方向に隣接する撹拌機３４２ｂ，３４２ｃ同士の撹拌翼３４６、撹拌機３４２ｃ，３４２ｄ同士の撹拌翼３４６、撹拌機３４２ｄ，３４２ｅ同士の撹拌翼３４６、撹拌機３４２ｅ，３４２ｆ同士の撹拌翼３４６、撹拌機３４２ｆ，３４２ｇ同士の撹拌翼３４６は、螺旋の方向が異なっていることが好適である。例えば、円盤３４１側から下流側を見て、回転軸３４４が時計回りに回転する撹拌機３４２ａ，３４２ｂ，３４２ｄ，３４２ｆの場合、撹拌翼３４６の羽根３４６２による螺旋は例えば右ねじの螺旋と同様に形成される。円盤３４１側から下流側を見て、回転軸３４４が反時計回りに回転する撹拌機３４２ｃ，３４２ｅ，３４２ｇの場合、撹拌翼３４６の羽根３４６２による螺旋は例えば左ねじの螺旋と同様に形成される。
【0049】
【0050】
図９に示すように、チャンネルアセンブリ３６１は、円盤体３６３Ａ，３６３Ｂと、７つのチャンネル３６４ａ～３６４ｇとを有する。
【0051】
円盤体３６３Ａは主配管１１内に挿入可能な外径に形成される。円盤体３６３Ａの外縁と、主配管１１の内周面との間は、例えばＯリング等でシールされることが好適である。このため、円盤体３６３Ａの外側を通して被処理水が行き来することが防止されている。そして、円盤体３６３Ａの外側と、円盤体３６３Ｂとの間で、チャンネル３６４ａ～３６４ｇの外側に被処理水Ｗが滞留することが、防止される。
【0052】
円盤体３６３Ｂは、主配管１１のフランジ部１１Ｂに当接される大きさに形成される。円盤体３６３Ｂと主配管１１のフランジ部１１Ｂとの間は、シールパッキンを介して固定される。なお、主配管１１のフランジ部１１Ｂ、チャンネルアセンブリ３６１の円盤体３６３Ｂ及び直管１２のフランジ部１２Ａは、例えばボルト及びナットにより固定される。このとき、円盤体３６３Ａ，３６３Ｂの中心軸は、主配管１１の中心軸に一致する。
【0053】
各チャンネル３６４ａ～３６４ｇは、例えば円筒として形成される。各チャンネル３６４ａ～３６４ｇの大きさ及び長さは同じであることが好適である。チャンネル３６４ａ～３６４ｇは、撹拌機３４２ａ～３４２ｇの下流端側の外側を覆う位置に配置される。チャンネル３６４ａの中心軸は、主配管１１の中心軸上に配置される。チャンネル３６４ｂ～３６４ｇは、チャンネル３６４ａの外周に配置される。チャンネル３６４ｂ～３６４ｇは、主配管１１の中心を図心とする正六角形の頂点を中心とし、その中心が撹拌機３４２ｂ～３４２ｇの回転軸３４４の中心軸上に配置される。
【0054】
なお、チャンネル３６４ａ～３６４ｇは、チャンネル３６４ａとチャンネル３６４ｂ～３６４ｇとの間、チャンネル３６４ｂ，３６４ｃ間、チャンネル３６４ｃ，３６４ｄ間、チャンネル３６４ｄ，３６４ｅ間、チャンネル３６４ｅ，３６４ｆ間、チャンネル３６４ｆ，３６４ｇ間、チャンネル３６４ｇ，３６４ｂ間が接するように配置されることが好適である。
各チャンネル３６４ａ～３６４ｇの内径は、撹拌翼３４６の直径（例えば７０（ｍｍ））よりも大きく、例えば９０（ｍｍ）である。
各チャンネル３６４ａ～３６４ｇの内径は、撹拌翼３４６の直径（例えば７０（ｍｍ））よりも大きく、例えば９０（ｍｍ）である。
【0055】
円盤体３６３Ａは、円盤体３６３Ａを上流側から下流側に向かって見たとき、円盤体３６３Ａの外縁の内側に７つのチャンネル３６４ａ～３６４ｇの外縁が入る。また、各チャンネル３６４ａ～３６４ｇの上流側開口は、円盤体３６３Ａに形成される。各チャンネル３６４ａ～３６４ｇの下流側開口は、円盤体３６３Ｂに形成される。
【0056】
図１０に示すように、撹拌板モジュール３６２は、７つのチャンネル３６４ａ～３６４ｇの内壁面にそれぞれ長手方向に沿って長く形成される、７つのアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇを有する。
【0057】
各アセンブリ体３６２ａ～３６２ｇでは、各チャンネル３６４ａ～３６４ｇの長手方向に平行な複数の撹拌板（ロッド状部材）３６２１が各チャンネル３６４ａ～３６４ｇの内壁に沿って周方向に並べられる。周方向に隣接する撹拌板３６２１同士は、各チャンネル３６４ａ～３６４ｇの中心軸に対して、周方向に１５°から９０°の範囲など、周方向に適宜の間隔に形成される。本実施形態では、１８個の撹拌板３６２１が、回転軸３４４の中心軸の周方向に２０°ごとに配置されている。
各撹拌板３６２１は、例えば主配管１１の中心軸に平行に延びていることが好適である。このため、各アセンブリ体３６２ａ～３６２ｇは、複数の撹拌板３６２１により、周方向に離間する略管状体として骨組み構造に組まれて形成される。複数の撹拌板３６２１は、例えば複数の円環体３６２２の内周面に固定されている。
各撹拌板３６２１は、例えば主配管１１の中心軸に平行に延びていることが好適である。このため、各アセンブリ体３６２ａ～３６２ｇは、複数の撹拌板３６２１により、周方向に離間する略管状体として骨組み構造に組まれて形成される。複数の撹拌板３６２１は、例えば複数の円環体３６２２の内周面に固定されている。
【0058】
各アセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの内径は、撹拌翼３４６の直径よりも大きい。各アセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの撹拌板３６２１は、一例として、周方向の厚さ１．５（ｍｍ）、チャンネル３６４ａ～３６４ｇの内周面に対する突出量（高さ）１０（ｍｍ）、長さ１２００（ｍｍ）に形成される。
【0059】
なお、複数の撹拌板３６２１による略管状の各アセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの内径は、各撹拌機３４２ａ～３４２ｇの撹拌翼３４６が回転するときに当接しない位置及び大きさに形成されている。複数の撹拌板３６２１の断面形状は、例えば矩形状など、適宜の形状に形成される。
【0060】
撹拌板ユニット３６は、各チャンネル３６４ａ～３６４ｇ内にそれぞれ１つの対応する撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇが挿入されて固定される。撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの撹拌板３６２１の上流側端部は、円盤体３６３Ａよりも上流側に突出して配置される。すなわち、撹拌板モジュール３６２の撹拌板３６２１の上流側端部及び円環体３６２２は、７つのチャンネル３６４ａ～３６４ｇが存在していない部分にも配置される。撹拌板モジュール３６２の撹拌板３６２１の上流側端部は、撹拌機モジュール３４の円盤３４１に近接又は当接されることが好適である。撹拌板モジュール３６２の撹拌板３６２１の上流側端部は、ｐＨ調整エリア４１又は混和エリア４２に配置されていることが好適である。
【0061】
なお、各撹拌板３６２１の下流側端部は、チャンネル３６４ａ～３６４ｇの下流側端部と例えば面一に配置される。各撹拌板３６２１の下流側端部がチャンネル３６４ａ～３６４ｇの下流側端部に対して上流側の位置に配置されてもよく、下流側の位置に配置されてもよい。後者の場合、各撹拌板３６２１の下流側端部は、円盤体３６３Ｂの下流側の面（直管１２のフランジ部１２Ａとの接触面）よりも上流側に配置されることが好適である。
【0062】
主配管１１に対して、上述したように形成された撹拌機モジュール３４が上流側から挿入されて固定され、このように形成された撹拌板ユニット３６が下流側から挿入されて固定される。
【0063】
なお、第４のポート３８４の位置は、撹拌板ユニット３６の円盤体３６３Ａの位置よりも上流側にある。
【0064】
図１１は、凝集造粒装置５の主配管１１内の概略的な断面を示す。主配管１１内のうち、第４のポート３８４と主配管１１の下流端の開口との間には、７つの撹拌機３４２ａ～３４２ｇが、対応するチャンネル３６４ａ～３６４ｇ及び対応する撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの内側に配置される。
【0065】
撹拌板モジュール３６２は、複数の真っ直ぐの撹拌板（ロッド状部材）３６２１を周方向に並べて円筒状に形成する例について説明したが、撹拌板（ロッド状部材）３６２１は例えば曲がった状態に形成されることも好適である。撹拌板モジュール３６２の各アセンブリ体３６２ａ～３６２ｇが複数の撹拌板３６２１で筒状に形成される場合、撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転方向に合わせて複数の撹拌板３６２１が螺旋状に形成されていてもよい。この場合も、撹拌板モジュール３６２の各アセンブリ体３６２ａ～３６２ｇは、撹拌機３４２ａ～３４２ｇの外周に円筒状に配置されることが好適である。
【0066】
図１１中、撹拌板３６２１は、断面が略矩形状に形成される例を示したが、撹拌翼３４６の羽根３４６２のように、平板状に形成されることが好適である。
【0067】
図１に示すように、この状態において、導入配管１６及び主配管１１内には、模式的に、第１のポート３８１と第２のポート３８２との間に被処理水ＷのｐＨを調整するｐＨ調整エリア４１が形成される。主配管１１内には、第２のポート３８２と第３のポート３８３との間に、ｐＨを調整した被処理水Ｗに無機系凝集剤Ｍｂを混和させる混和エリア４２が形成される。主配管１１内には、第３のポート３８３と第４のポート３８４との間に、無機系凝集剤Ｍｂが混和された被処理水Ｗに対してカチオン系高分子凝集剤Ｍｃを混和させ、被処理水Ｗに含まれる濁質の凝集を促進する凝集エリア４３が形成される。主配管１１内には、第４のポート３８４と主配管１１の下流端の開口との間に、被処理水Ｗに含まれる濁質が凝集された被処理水Ｗに対してアニオン系高分子凝集剤Ｍｄを混和させ、被処理水Ｗに含まれる凝集物を粒状にしながら粗大化、高密度化する造粒エリア４４が形成される。
【0068】
このため、凝集造粒ユニット２２は、ｐＨ調整エリア４１、混和エリア４２、凝集エリア４３、及び、造粒エリア４４を上流側から下流側に向かって順に有する。すなわち、凝集造粒ユニット２２は、主配管１１の上流側端部及びその近傍から下流側の位置において、被処理水Ｗの処理に関するフェーズが異なる４つのエリアを形成する。
【0069】
ｐＨ調整エリア４１、混和エリア４２、凝集エリア４３、造粒エリア４４の上流側の部分の流路１５は、チャンネル（隔壁）３６４ａ～３６４ｇにより主配管１１の中心軸に対して交差する方向に区分けされた流路ではなく、主配管１１内を１つの連続する流路として形成される。造粒エリア４４の下流側の部分の流路１５は、チャンネル（隔壁）３６４ａ～３６４ｇにより主配管１１の中心軸に対して交差する方向に区分けされた７つの流路として形成される。
【0070】
固液分離装置６は、直管１３を有するゲート弁ユニット６１と、直管１４を有する固液分離ユニット６２とを備える。
【0071】
直管１３のフランジ部１３Ａは、接続ユニット２４の直管１２のフランジ部１２Ｂにシールパッキンを介して連結される。なお、直管１２のフランジ部１２Ｂ、及び直管１３のフランジ部１３Ａは、例えばボルト及びナットにより固定される。
【0072】
図１２から図１４に示すように、ゲート弁ユニット６１は、直管１３のフランジ部１３Ａ，１３Ｂ間の途中に設けられるゲート弁７１と、ゲート弁７１の下流側で、直管１３の内側に配設された流入口調整モジュール７２とを有する。
【0073】
ゲート弁７１は、直管１３のフランジ部１３Ａ，１３Ｂ間の途中で、直管１３の中心軸を横切るように上下に移動可能である。ゲート弁７１は、流入口調整モジュール７２の上流側端面に対して摺動可能である。ゲート弁７１は、直管１３のフランジ部１３Ａ，１３Ｂ間の途中から被処理水Ｗが漏れないようにシール構造（詳細は図示せず）を有する。ゲート弁７１の下端は、略円弧状で、直管１３の内周面に沿う形状に形成される。
【0074】
流入口調整モジュール７２は、配管１０の周方向に、順に、流路７２ａと、流路７２ｂ１，７２ｂ２と、流路７２ｃ１，７２ｃ２と、流路７２ｄ１，７２ｄ２と、流路７２ｅ１，７２ｅ２と、流路７２ｆとを有する。流路７２ａは、例えば最も下方の位置に形成される。流路７２ａは、他の流路７２ｂ１，７２ｂ２，７２ｃ１，７２ｃ２，７２ｄ１，７２ｄ２，７２ｅ１，７２ｅ２，７２ｆに比べて大きく形成されていることが好適である。流路７２ｆは、例えば最も上方の位置に形成される。これら流路７２ａ，７２ｂ１，７２ｂ２，７２ｃ１，７２ｃ２，７２ｄ１，７２ｄ２，７２ｅ１，７２ｅ２，７２ｆは、配管１０の中心軸に沿い、配管１０の上下を横切る面に対して対称に形成される。各流路７２ａ，７２ｂ１，７２ｂ２，７２ｃ１，７２ｃ２，７２ｄ１，７２ｄ２，７２ｅ１，７２ｅ２，７２ｆは、流入口調整モジュール７２の上流端から下流端まで流れ方向Ｌに沿って連続する。これら流路７２ａ，７２ｂ１，７２ｂ２，７２ｃ１，７２ｃ２，７２ｄ１，７２ｄ２，７２ｅ１，７２ｅ２，７２ｆの上流側開口は、ゲート弁７１により開閉可能である。これら流路７２ａ，７２ｂ１，７２ｂ２，７２ｃ１，７２ｃ２，７２ｄ１，７２ｄ２，７２ｅ１，７２ｅ２，７２ｆの下流側開口は、固液分離ユニット６２の後述する固液分離モジュール８１の流入シェル８１２の後述の対応するシェル（流路）８１ａ，８１ｂ１，８１ｂ２，８１ｃ１，８１ｃ２，８１ｄ１，８１ｄ２，８１ｅ１，８１ｅ２，８１ｆに接続されている。
【0075】
ゲート弁７１を例えば上方及び下方に動かすと、流入口調整モジュール７２の開口量、すなわち、直管１３の内部の流路断面積の大きさが調整される。図１３は、ゲート弁７１の開度が１６％である状態の概略図である。図１４は、ゲート弁７１の開度が５０％である状態の概略図である。したがって、ゲート弁ユニット６１は、固形物を凝集し、造粒された凝集物が含まれる被処理水Ｗが流れる流路を選択可能である。この場合、流入口調整モジュール７２は、流路７２ａ、流路７２ｂ１，７２ｂ２、流路７２ｃ１，７２ｃ２、流路７２ｄ１，７２ｄ２、流路７２ｅ１，７２ｅ２、流路７２ｆの順に選択される。このため、ゲート弁ユニット６１の内部に挿入された流入口調整モジュール７２は、ゲート弁７１の開度によって、固液分離モジュール８１への被処理水Ｗの流入量を調整する。
【0076】
図１５に示すように、固液分離ユニット６２は、直管１４の内側に配設された固液分離モジュール８１と、汚泥回収管８２と、ブロー配管８３を有する。
【0077】
直管１４のフランジ部１４Ｂは、本実施形態では解放されている。直管１４のフランジ部１４Ｂの内側には、排出口１０ｂが形成される。
【0078】
固液分離モジュール８１は、複数の固液分離機（サイクロンアセンブリ）８１１と、流入シェル８１２と、処理水シェル８１３と、汚泥回収シェル８１４と、フランジ部８１５を備える。
【0079】
固液分離モジュール８１は略円筒又は円柱状に形成され、フランジ部８１５は固液分離モジュール８１の上流端に形成される。直管１３のフランジ部１３Ｂと直管１４のフランジ部１４Ａとの間には、固液分離モジュール８１のフランジ部８１５が挟まれる。直管１３のフランジ部１３Ｂと固液分離モジュール８１のフランジ部８１５との間、固液分離モジュール８１のフランジ部８１５と直管１４のフランジ部１４Ａとの間は、それぞれ、シールパッキンを介して連結される。直管１３のフランジ部１３Ｂ、固液分離モジュール８１のフランジ部８１５、直管１４のフランジ部１４Ａは、例えばボルト及びナットにより固定される。
【0080】
また、固液分離モジュール８１の流入シェル８１２は、複数の固液分離機８１１の後述する入口管８６aと共通して空間連通する。固液分離モジュール８１の処理水シェル８１３は、処理水シェル開口部８１３ａにて、複数の固液分離機８１１のすべての排出口１０ｂと共通して空間連通する。固液分離モジュール８１の汚泥回収シェル８１４は、複数の固液分離機８１１のすべての後述する汚泥排出管８６ｃと共通して空間連通する。
【0081】
本実施形態では、固液分離モジュール８１は、流れ方向Ｌに５つの固液分離機８１１が並べられる。図１６及び図１７に示す例では、流れ方向Ｌに３つの固液分離機８１１が並べられる。これらは何れも一例であり、並列配置される固液分離機８１１の数に限定はない。
【0082】
図１５に示すように、各固液分離機８１１は、例えば略コーン形状の複数のサイクロン（遠心分離機）８５を有する。複数のサイクロン８５は、直管１４の中心軸に対して周方向に並べられている。各サイクロン８５の中心軸は、直管１４の中心軸に対して径方向に延びる。
【0083】
サイクロン８５は、直管１４の中心軸側の中空円錐部８５ａと、直管１４の中心軸から離間する円筒部８５ｂとが一体化又は接合されている。
【0084】
サイクロン８５は、円筒部８５ｂに接続され、造粒エリア４４から送液された凝集物ｇを含む被処理水Ｗを、円筒部８５ｂの内壁の接線方向から、サイクロン８５内に流入させるための入口管８６aを備えている。サイクロン８５は、円筒部８５ｂを閉塞する閉塞面中心に接続され、サイクロン８５による固液分離作用によって、凝集物ｇを分離された被処理水Ｗである処理水Ｔを、接線方向と直交する方向（円筒部８５ｂの軸方向）へ、サイクロン８５から排出するための出口管８６ｂを備えている。サイクロン８５は、中空円錐部８５ａの先端に設けられ、サイクロン８５による固液分離作用によって、凝集物ｇを含む被処理水Ｗから分離された凝集物ｇを含む汚泥Ｓを、サイクロン８５から排出するための汚泥排出管８６ｃを備えている。なお、図１５では、複数のサイクロン８５の汚泥排出管８６ｃは直管１４の中心軸に対して等距離の位置に配置されている。
【0085】
円筒部８５ｂの内径サイズは、例えば２０（ｍｍ）以上で、３０（ｍｍ）であることがより好ましい。
【0086】
サイクロン８５では、円筒部８５ｂの内径、すなわち、中空円錐部８５ａの最大内径が小さくなるほど旋回力が大きくなり固液分離性能が向上する。一方、各サイクロン８５の入口管８６aおよび汚泥排出管８６ｃの内径は、造粒エリア４４から送液される被処理水Ｗに含まれる凝集物のサイズより大きくする必要ある。造粒エリア４４から送液される被処理水Ｗに含まれる凝集物のサイズは、例えば数十（μｍ）～数（ｍｍ）である。このため、各サイクロン８５の入口管８６aおよび汚泥排出管８６ｃの内径をそれ以上のサイズにする必要がある。そのため、円筒部８５ｂの内径サイズは、最低でも２０（ｍｍ）必要となり、３０（ｍｍ）であることが好ましい。
【0087】
図１５及び図１８に示すように、固液分離モジュール８１の流入シェル８１２は、流れ方向Ｌに壁により仕切られている。流入シェル８１２は、直管１４の周方向に、順に、シェル（流路）８１ａ，８１ｂ１，８１ｂ２，８１ｃ１，８１ｃ２，８１ｄ１，８１ｄ２，８１ｅ１，８１ｅ２，８１ｆを有する。なお、シェル８１ａ，８１ｂ１，８１ｂ２，８１ｃ１，８１ｃ２，８１ｄ１，８１ｄ２，８１ｅ１，８１ｅ２，８１ｆは、ゲート弁ユニット６１の流入口調整モジュール７２の流路７２ａ，７２ｂ１，７２ｂ２，７２ｃ１，７２ｃ２，７２ｄ１，７２ｄ２，７２ｅ１，７２ｅ２，７２ｆに対応する流路として形成される。
【0088】
本実施形態では、流入口調整モジュール７２の流路７２ａは、固液分離モジュール８１の下側手前の固液分離機８１１の４つのサイクロン８５、及び、奥行き（流れ方向Ｌ）に沿って５段分の固液分離機の４つのサイクロン８５への流入シェル８１ａと連通する。すなわち、流入口調整モジュール７２の流路７２ａは、２０個（４×５段）のサイクロン８５と連通する。流路７２ｂ１，７２ｂ２は、流入シェル８１ａの周方向の両脇の手前の固液分離機８１１の２つのサイクロン８５、奥行き５段分の流入シェル８１ｂ１，８１ｂ２に連通する。すなわち、流入口調整モジュール７２の流路７２ｂ１，７２ｂ２は、１０個（２×５段）のサイクロン８５と連通する。流路７２ｃ１，７２ｃ２は、流入シェル８１ｂ１，８１ｂ２の周方向の外側の固液分離機８１１の２つのサイクロン８５、奥行き５段分の流入シェル８１ｃ１，８１ｃ２に連通する。すなわち、流入口調整モジュール７２の流路７２ｃ１，７２ｃ２は、１０個（２×５段）のサイクロン８５と連通する。流路７２ｄ１，７２ｄ２は、流入シェル８１ｃ１，８１ｃ２の周方向の外側の固液分離機８１１の２つのサイクロン８５、奥行き５段分の流入シェル８１ｄ１，８１ｄ２に連通する。すなわち、流入口調整モジュール７２の流路７２ｄ１，７２ｄ２は、１０個（２×５段）のサイクロン８５と連通する。流路７２ｅ１，７２ｅ２は、流入シェル８１ｄ１，８１ｄ２の周方向の外側の固液分離機８１１の２つのサイクロン８５、奥行き５段分の流入シェル８１ｅ１，８１ｅ２に連通する。すなわち、流入口調整モジュール７２の流路７２ｅ１，７２ｅ２は、１０個（２×５段）のサイクロン８５と連通する。流路７２ｆは、固液分離モジュール８１の上側手前の固液分離機８１１の４つのサイクロン８５、奥行き５段分の流入シェル８１ｆに連通する。すなわち、流入口調整モジュール７２の流路７２ｆは、２０個（４×５段）のサイクロン８５と連通する。
【0089】
処理水シェル８１３は、処理水シェル開口部８１３ａにおいて、固液分離エリア９２の下流側と空間連通する。
【0090】
汚泥回収シェル８１４は胴形状を有する。汚泥回収シェル８１４には、胴の周囲を３６０°周回するように、複数のサイクロン８５が、何れも汚泥排出管８６ｃを汚泥回収シェル８１４側に向けて配置されている。
【0091】
汚泥回収シェル８１４の下流端近傍には、サイクロン８５によって周回されていない領域８１４ａ（図１６及び図１７参照）が存在する。この領域８１４ａには、入口管８６ａと反対側でサイクロン円錐部の先端、サイクロンの中心軸方向に延伸するように、汚泥排出管８６ｃから、汚泥回収シェル８１４の中心軸に向かって排出された凝集物ｇのスラッジである汚泥Ｓを回収するための汚泥回収管８２が接続されている。即ち、この領域８１４ａには、固液分離モジュール８１のサイクロン８５が装填されていない汚泥回収シェル８１４の空間（下流側）にて、重力により沈降したスラッジ高濃度排水のみを回収するための汚泥回収管８２が、接続されている。
【0092】
さらに固液分離モジュール８１の汚泥回収シェル８１４には、ブロー配管接続部８１６ｂを介してブロー配管８３が接続されている。ブロー配管８３は、汚泥排出管８６ｃから、凝集物ｇと同伴して排出された被処理水Ｗの上澄み液を、返送水（ブロー水）Ｒとして、導入口１０ａ側へ戻すための配管である。
【0093】
図１に示すように、配管１０内は、導入口１０ａ側から排出口１０ｂ側に向かって順に、流路１５内において、ｐＨ調整エリア４１、混和エリア４２、凝集エリア４３、造粒エリア４４が連続する。そして、造粒エリア４４の後段、即ち、下流側に固液分離のための、固液分離装置６にて、流入口調整エリア９１、固液分離エリア９２が連続する。
【0094】
次に、以上のような実施形態の凝集造粒システム１を用いた水処理の一連の流れの一例について説明する。
【0095】
図１９は、実施形態の水処理装置２の凝集造粒装置５及び固液分離装置６の動作例を示すフローチャートである。
【0096】
浄水場や産業排水を始めとするプラント、発電所等から排出された被処理水Ｗは、送水ポンプ３にて加圧されて配管１０の導入口１０ａから凝集造粒装置５の流路１５に導入される（ステップＳ１）。このため、水処理装置２のコントローラ３０は、送水ポンプ３により、導入配管１６の導入口１０ａを通して主配管１１内の流路１５に被処理水Ｗを導入するとともに、モータ２８を回転させる。複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇは、駆動力の入力によりその軸回りに回転する。このため、ギヤ列２６を介して、撹拌機３４２ａ，３４２ｂ，３４２ｄ，３４２ｆの回転軸３４４が主配管１１の上流側からみて、例えば時計回りに回転するとともに、撹拌機３４２ｃ，３４２ｅ，３４２ｇの回転軸３４４が主配管１１の上流側からみて、反時計回りに回転する。撹拌機３４２ａ～３４２ｇは、凝集造粒ユニット２２の主配管１１内の被処理水Ｗを撹拌する。被処理水Ｗは、撹拌機３４２ａ～３４２ｇによって主配管１１内で撹拌されながら、配管１０内の流路１５を上流側から下流側へ螺旋状に流れるように送液される。
【0097】
凝集造粒装置５は、導入配管１６を通して主配管１１内の流路１５に被処理水Ｗを導入する際、導入配管１６の第１のポート３８１を通して被処理水ＷにｐＨ調整剤Ｍａを注入する（ステップＳ２）。
【0098】
被処理水Ｗは、撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転に応じて撹拌される（ステップＳ３）。そして、ｐＨが注入された被処理水Ｗは、主配管１１内の流路１５を上流側（第１のポート３８１側）から下流側（第２のポート３８２側）のｐＨ調整エリア４１に送られる。このため、被処理水ＷのｐＨがｐＨ調整エリア４１で調整される。
【0099】
凝集造粒装置５は、ｐＨが調整された被処理水Ｗに対して、主配管１１の第２のポート３８２を通して被処理水Ｗに無機系凝集剤Ｍｂを注入する（ステップＳ４）。
【0100】
被処理水Ｗは、撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転に応じて撹拌される（ステップＳ５）。そして、ｐＨが調整され、無機系凝集剤Ｍｂが注入されて撹拌された被処理水Ｗは、主配管１１内の流路１５を上流側（第２のポート３８２側）から下流側（第３のポート３８３側）の混和エリア４２に送られる。
【0101】
凝集造粒装置５は、ｐＨが調整され、無機系凝集剤Ｍｂが注入されて撹拌された被処理水Ｗに対して、主配管１１の第３のポート３８３を通して被処理水Ｗにカチオン系高分子凝集剤Ｍｃを注入する（ステップＳ６）。
【0102】
被処理水Ｗは、撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転に応じて撹拌される（ステップＳ７）。被処理水Ｗは、撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転に応じて撹拌される。そして、ｐＨが調整され、無機系凝集剤Ｍｂ、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃが注入されて撹拌された被処理水Ｗは、主配管１１内の流路１５を上流側（第３のポート３８３側）から下流側（第４のポート３８４側）の凝集エリア４３に送られる。すなわち、凝集物ｇを含む被処理水Ｗが、混和エリア４２の下流側の凝集エリア４３へ送られる。凝集エリア４３では、被処理水Ｗにおける凝集物ｇが大きく成長する。
【0103】
凝集造粒装置５は、ｐＨが調整され、無機系凝集剤Ｍｂ、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃが注入されて撹拌された被処理水Ｗに対して、主配管１１の第４のポート３８４を通して被処理水Ｗにアニオン系高分子凝集剤Ｍｄを注入する（ステップＳ８）。
【0104】
被処理水Ｗは、撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転に応じて撹拌される（ステップＳ９）。被処理水Ｗは、撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転に応じて撹拌される。そして、ｐＨが調整され、無機系凝集剤Ｍｂ、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃ、アニオン系高分子凝集剤Ｍｄが注入されて撹拌された被処理水Ｗは、主配管１１内の流路１５を上流側（第４のポート３８４側）から下流側（チャンネルアセンブリ３６１側）の造粒エリア４４へ送られる。造粒エリア４４では、被処理水Ｗにおける凝集物ｇがさらに大きく成長し、造粒される。
【0105】
このように、凝集造粒装置５は、主配管１１において、流路１５を流れ方向Ｌに沿って流れる被処理水Ｗに対し、無機系凝集剤Ｍｂ、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃ、およびアニオン系高分子凝集剤Ｍｄを順に撹拌しながら注入する。
【0106】
ここで、図２０から図２３は、被処理水Ｗに無機系凝集剤Ｍｂが注入されてから、凝集物（凝集フロック）ｇが成長するまでの過程を示す模式図である。図２０は、被処理水Ｗに無機系凝集剤Ｍｂが注入された瞬間における濁質ｅとの関係を示す模式図である。
【0107】
混和エリア４２では、無機系凝集剤Ｍｂによって被処理水Ｗ中の固形物である濁質ｅの表面電位を中和し、凝集し易くなった濁質ｅ同士が、撹拌機３４２ａ～３４２ｇによる強い撹拌力により衝突する。図２０及び図２１に示すように、凝集物ｆが形成され、その後、図２２に示すように、凝集物ｆの表面が球面化する。さらに、図２３に示すように、凝集物ｆの粒径分布が均一化する。その結果、最小限の大きさで、粒度分布も狭く、高密度かつ高強度の微細な凝集物ｇが得られる。
【0108】
円盤体３６３Ａよりも上流側で、撹拌機モジュール３４の複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇのうちの少なくとも１つの撹拌機の外周には、流路１５の流れ方向Ｌと平行に、撹拌板ユニット３６の撹拌板モジュール３６２の長尺の１又は複数のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇが例えば円筒状に設けられる。各撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転により発生した旋回流は、撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇに当たる。このため、撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの表面には渦が発生する。その渦は撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇと間の流速差からせん断流れとなり、被処理水Ｗの凝集、造粒反応速度を向上させることができる。このとき、撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇは撹拌機３４２ａ～３４２ｇの外周側を囲うだけである。このため、撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇは、被処理水Ｗの凝集、造粒反応速度をさせながら、凝集造粒装置５の大型化を抑制することができる。
【0109】
このように、被処理水Ｗは、主配管１１内の流路１５で撹拌されながら、ｐＨ調整エリア４１、混和エリア４２、凝集エリア４３、造粒エリア４４の順に連続的に移動する。被処理水Ｗに含まれる凝集物は、凝集剤Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄの注入及び撹拌により、造粒エリア４４で粒状にされながら粗大化し、高密度化する。
【0110】
撹拌機モジュール３４による撹拌力について説明する。撹拌力は、下記（１）式におけるＧ（１／Ｓ）として表される。
【0111】
Ｇ＝（Ｐ／（Ｖ・μ））１／２・・・（１）
ここで、Ｐは凝集造粒装置５に投入されたエネルギー（Ｗ）、ＶはｐＨ調整エリア４１、混和エリア４２、凝集エリア４３、造粒エリア４４の容量（ｍ３）、μは水の粘性係数（ｋｇ／ｍ・ｓ）である。
ここで、Ｐは凝集造粒装置５に投入されたエネルギー（Ｗ）、ＶはｐＨ調整エリア４１、混和エリア４２、凝集エリア４３、造粒エリア４４の容量（ｍ３）、μは水の粘性係数（ｋｇ／ｍ・ｓ）である。
【0112】
撹拌機モジュール３４は、例えば、５０００（１／Ｓ）≦Ｇ≦２５０００（１／Ｓ）の範囲の撹拌力Ｇで、ｐＨ調整剤Ｍａ、無機系凝集剤Ｍｂ、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃ、アニオン系高分子凝集剤Ｍｄが順に注入された被処理水Ｗを撹拌する。ｐＨ調整剤Ｍａ、無機系凝集剤Ｍｂ、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃ、アニオン系高分子凝集剤Ｍｄが注入された被処理水Ｗは、例えば、０．５秒～５秒間、５０００（１／Ｓ）≦Ｇ≦２５０００（１／Ｓ）の範囲の撹拌力Ｇで撹拌される。
また、Ｖを混和エリア４２のみの容量（ｍ３）とすると、混和エリア４２では、７５０（１／Ｓ）≦Ｇ≦５５００（１／Ｓ）の撹拌力Ｇで無機系凝集剤Ｍｂが注入された被処理水Ｗを撹拌する。これらの撹拌力Ｇを実現するために、凝集造粒装置５は、例えば、撹拌機３４２ａ～３４２ｇを、５００（ｒｐｍ）以上で１５０００（ｒｐｍ）以下の、例えば１０００（ｒｐｍ）の回転速度で回転させる。これによって、無機系凝集剤Ｍｂが注入された被処理水Ｗは、混和エリア４２を通過する間、一般に０．１秒～１秒間、７５０（１／Ｓ）≦Ｇ≦５５００（１／Ｓ）の範囲の撹拌力Ｇで撹拌される。
また、Ｖを混和エリア４２のみの容量（ｍ３）とすると、混和エリア４２では、７５０（１／Ｓ）≦Ｇ≦５５００（１／Ｓ）の撹拌力Ｇで無機系凝集剤Ｍｂが注入された被処理水Ｗを撹拌する。これらの撹拌力Ｇを実現するために、凝集造粒装置５は、例えば、撹拌機３４２ａ～３４２ｇを、５００（ｒｐｍ）以上で１５０００（ｒｐｍ）以下の、例えば１０００（ｒｐｍ）の回転速度で回転させる。これによって、無機系凝集剤Ｍｂが注入された被処理水Ｗは、混和エリア４２を通過する間、一般に０．１秒～１秒間、７５０（１／Ｓ）≦Ｇ≦５５００（１／Ｓ）の範囲の撹拌力Ｇで撹拌される。
【0113】
このように混和エリア４２にて、５００（１／Ｓ）≦Ｇ≦５５００（１／Ｓ）の撹拌力Ｇで、０．１秒～１秒間撹拌すれば、結合力が強く、比重が例えば１．１～１．５の高密度な凝集物ｆが生成される。さらに、凝集物ｆの表面を球面化するとともに、粒度分布を狭くすることによって、凝集物ｆから、微細かつ高密度な凝集物ｇが形成される。
【0114】
なお、本実施形態の場合、主配管１１の内側に例えば７つなど複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇが収容されて、複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇにて撹拌する。また、造粒エリア４４において、各撹拌機３４２ａ～３４２ｇの外周に円筒状に配置した撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇと、それら撹拌機３４２ａ～３４２ｇ及び撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの一部が、円筒状のチャンネル３６４ａ～３６４ｇの内側に設置されている。これらにより、各撹拌機３４２ａ～３４２ｇに対し、より小さい撹拌動力で大きな撹拌力が得られるとともに、凝集速度に寄与する流れのせん断速度が大きくなる。
【0115】
なお、円盤体３６３Ａよりも下流側で、凝集造粒装置５内の後半の造粒エリア４４は、第１から第７までの７つのアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇに加えて、チャンネル３６４ａ～３６４ｇを有する。
【0116】
撹拌機３４２ａ～３４２ｇの外周側に円筒状に配置された撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの更に外周には、円筒状のチャンネル３６４ａ～３６４ｇにて壁が設けられている。凝集造粒装置５は、撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇを用いるだけでなく、チャンネル３６４ａ～３６４ｇを用い、アセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの表面に渦を発生させるとともに、そのチャンネル３６４ａ～３６４ｇの壁面に渦を発生させる。このため、凝集造粒装置５は、被処理水Ｗの凝集、造粒反応速度をさらに向上させることができる。このとき、チャンネル３６４ａ～３６４ｇは撹拌機３４２ａ～３４２ｇ、撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの外周側を囲うだけであるので、被処理水Ｗの凝集、造粒反応速度をさせながら、凝集造粒装置５の大型化を抑制することができる。
【0117】
このように造粒された凝集物ｇを含む被処理水Ｗは、凝集造粒ユニット２２から接続ユニット２４に排出される。接続ユニット２４は、凝集造粒ユニット２２で凝集し、造粒した濁質ｅを含む被処理水Ｗを固液分離装置６に排出する。このとき、接続ユニット２４は、凝集造粒ユニット２２の下流端でチャンネルアセンブリ３６１により７つに分離された流路１５を１つの流路１５にして、被処理水Ｗを固液分離装置６に排出する。
【0118】
このため、被処理水Ｗは、凝集造粒装置５の下流側の固液分離装置６のゲート弁ユニット６１内の流入口調整エリア９１へ送液される（ステップＳ１０）。
【0119】
ゲート弁ユニット６１は、ゲート弁７１の開閉度を調整する。このため、ゲート弁ユニット６１のゲート弁７１の開閉度を調整し、被処理水Ｗが流入する流入シェル８１２を選択する。このため、被処理水Ｗの流量変動毎に被処理水Ｗに含まれる凝集物ｇを固液分離するサイクロン８５の本数を調整する。
【0120】
ゲート弁ユニット６１のゲート弁７１の開閉度を調整し、流入口調整エリア９１から固液分離エリア９２に凝集物ｇを含む被処理水Ｗが到達する。このため、凝集物ｇを含む被処理水Ｗは、固液分離モジュール８１内に配管１０の中心軸に沿う流れ方向Ｌの軸方向に並列接続された複数の固液分離機８１１へ送られる。これら固液分離機８１１では、コーン形状のサイクロン８５の遠心力による固液分離作用によって、被処理水Ｗから凝集物ｇが分離される（ステップＳ１１）。
【0121】
なお、本実施形態の場合、直管１３の下方の流路７２ａのみ、直管１３の中心軸に対する他の流路７２ｂ１，７２ｂ２，７２ｃ１，７２ｃ２，７２ｄ１，７２ｄ２，７２ｅ１，７２ｅ２，７２ｆに対して外縁の位置（径方向の幅）を直管１３の内周面側（外周側（下側））に広げている。このため、図１３に示す、ゲート弁７１の開度１６％のときに流路７２ｂ１，７２ｂ２，７２ｃ１，７２ｃ２，７２ｄ１，７２ｄ２，７２ｅ１，７２ｅ２，７２ｆに被処理水Ｗが流入することなく、流路７２ａのみに流入する。このとき、流路７２ａに連通する、固液分離モジュール８１の流入シェル８１２のシェル８１ａにのみ被処理水Ｗが流入する。
【0122】
また、図１４に示す、ゲート弁７１の開度５０％のときに流路７２ａ，７２ｂ１，７２ｂ２，７２ｃ１，７２ｃ２に被処理水Ｗが流入し、流路７２ｄ１，７２ｄ２，７２ｅ１，７２ｅ２，７２ｆは遮蔽される。このとき、流路７２ａ，７２ｂ１，７２ｂ２，７２ｃ１，７２ｃ２に連通する、固液分離モジュール８１の流入シェル８１２のシェル８１ａ，８１ｂ１，８１ｂ２，８１ｃ１，８１ｃ２にのみ被処理水Ｗが流入する。
【0123】
流入シェル８１２、処理水シェル８１３、および汚泥回収シェル８１４は、複数のサイクロン８５によって隔てられている。これによって、流入シェル８１２、処理水シェル８１３、および汚泥回収シェル８１４のそれぞれの内部における圧力が均一になる。
【0124】
凝集物ｇが分離された被処理水Ｗは、処理された処理水Ｔとして、サイクロン８５から排出口１０ｂにて排出される。処理水Ｔは、処理水シェル８１３で合流してから固液分離モジュール８１から流れ方向Ｌに向かって固液分離装置６（直管１４）内に移動し、固液分離装置６の排出口１０ｂから排出される（ステップＳ１２）。
【0125】
一方、被処理水Ｗから分離された凝集物ｇを含む汚泥Ｓは、サイクロン８５から汚泥排出管８６ｃを介して汚泥回収シェル８１４に集められ、汚泥回収シェル８１４で凝集物ｇを多く含む汚泥Ｓ（沈殿物）と上澄み水Ｒに固液分離する（ステップＳ１３）。汚泥回収シェル８１４で固液分離された汚泥Ｓ（沈殿物）は、汚泥回収管接続部８１６ａを通して汚泥回収管８２から固液分離装置６の外部へ排出される（ステップＳ１４）。上澄み水は、ブロー水（返送水Ｒ）として、ブロー配管接続部８１６ｂを通してブロー配管８３から固液分離装置６の外部へ排出される。そして、ブロー水（返送水）Ｒは、送水ポンプ３の入口側の被処理水Ｗに戻される（ステップＳ１５）。
【0126】
図１６及び図１７は、流入シェル８１２、処理水シェル８１３、および汚泥回収シェル８１４における圧力分布の解析結果の一例を示す図である。図１６及び図１７より、流入シェル８１２、処理水シェル８１３、および汚泥回収シェル８１４において、各シェル内の圧力が均一になり、その結果、各サイクロン８５の入口管８６a、出口管８６ｂ、および汚泥排出管８６ｃの圧力差が均一化され、並列配置された各サイクロン８５における被処理水Ｗ均等分配（すなわち、各サイクロン８５への被処理水Ｗの流入量の均一化、分離性能の均一化）を実現する。
【0127】
凝集造粒システム１は、このようにして、凝集造粒装置５で、被処理水Ｗを撹拌しながら、被処理水ＷのｐＨを調整した後、被処理水Ｗに含まれる濁質を凝集して凝集物ｇを造粒し、造粒された凝集物ｇを含む被処理水Ｗを固液分離装置６に排出することができる。また、凝集造粒システム１は、凝集造粒装置５の下流側の固液分離装置６で配管１０から処理水、汚泥、返送水を分離して排出することができる。このため、水処理装置２によれば、凝集造粒装置５によって、被処理水Ｗに含まれる濁質ｅを、大きな凝集物ｇに成長させた後、固液分離装置６によって、大きな凝集物ｇを含む被処理水Ｗに対して、遠心分離を適用することによって、被処理水Ｗから凝集物ｇを分離するとともに、凝集物ｇが分離された被処理水Ｗを処理水Ｔとして回収することができる。
【0128】
被処理水Ｗに含まれる大きな凝集物ｇは、結合力が強く高密度であるので、遠心分離を行っても、遠心力で破壊され難い。したがって、実施形態の水処理装置２では、凝集槽および沈殿槽が不要となる。これによって、凝集槽および沈殿槽の設置に要していた面積を削減できるので、水処理装置２全体の小型化を達成することができる。
【0129】
本実施形態の場合、被処理水Ｗの処理量を１０００（ｍ３／日）として、ステンレス鋼材の３００Ａサイズで、長さが１２００（ｍｍ）の主配管１１を用い、主配管１１内に７つ（複数）の回転軸３４４の撹拌機３４２ａ～３４２ｇを準備した。各撹拌機３４２ａ～３４２ｇの外径は７０（ｍｍ）である。一般に、配管１０内を流れる流体の流速は最大２（ｍ／ｓ）で設計されており、この最大流速で被処理水Ｗが流れる場合、０．１秒～１秒間、撹拌するためには、流れ方向Ｌに、ｐＨ調整エリア４１、混和エリア４２、凝集エリア４３、造粒エリア４４を合わせた長さが０．２（ｍ）～２（ｍ）の長さ確保する必要がある。本実施形態では、長さが１２００（ｍｍ）の主配管１１を用いた。この場合、各撹拌機３４２ａ～３４２ｇを動かしながら凝集剤注入部としてのポート３８２，３８３，３８４から凝集剤Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄを順に注入し、被処理水Ｗを凝集、造粒し、固液分離可能な状態まで到達し得るように撹拌させるための駆動力は、例えばトータルで６（ｋＷ）であった。
なお、撹拌機３４２ａ～３４２ｇに投入されるエネルギーＰ（Ｗ）は撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転軸３４４を回転させるモータ２８の電力計等によって確認することができる。
一例として、被処理水Ｗの処理量を１０００（ｍ３／日）として、本実施形態とは異なる、ステンレス鋼材の２５０Ａサイズの配管（外径２００（ｍｍ））、及び、配管の内側には、配管の中心軸上に１つ（複数でない）の回転軸の撹拌機を準備した。この場合の撹拌機の撹拌翼は、実施形態に係る撹拌機３４２ａ～３４２ｇの撹拌翼３４６に比べて外径が数倍程度大きい。この撹拌機の撹拌翼は、直径が２００（ｍｍ）である。この場合の配管の長さは例えば１２００（ｍｍ）である。この場合、撹拌機を動かしながら凝集剤注入部から凝集剤を注入し、被処理水Ｗを凝集、造粒し、固液分離可能な状態まで到達し得るように撹拌させるための駆動力は、例えばトータルで４６（ｋＷ）であった。
したがって、本実施形態に係る凝集造粒装置５を用いる場合、本実施形態とは異なるサイズの配管（外径２００（ｍｍ））及び配管の中心軸上の１つ（複数でない）の回転軸の撹拌機を用いる場合に比べて、被処理水Ｗ中の濁質ｅを必要な大きさの凝集物ｇに凝集し、造粒するために必要な撹拌動力を大きく低下させることができる。したがって、本実施形態に係る、主配管１１内に複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇを有する凝集造粒装置５を用いることにより、被処理水Ｗの処理を行う際の消費電力、即ち、ランニングコストを低下させることができる。
本実施形態に係る、複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇを有する凝集造粒装置５は、適宜の消費電力での小さい撹拌動力Ｐ、および、撹拌力Ｇにて、サイクロン型の固液分離装置６の遠心力で壊れることなく、固液分離が可能な凝集物ｇを作成することができる。本実施形態に係る凝集造粒装置５は、２５０Ａサイズのステンレス鋼材の配管（外径２００（ｍｍ））及び１つ（複数でない）の回転軸の撹拌機を用いる場合と同程度の、結合力が強く、比重が例えば１．１～１．５の高密度な凝集物ｇを生成することができる。
なお、撹拌機３４２ａ～３４２ｇに投入されるエネルギーＰ（Ｗ）は撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転軸３４４を回転させるモータ２８の電力計等によって確認することができる。
一例として、被処理水Ｗの処理量を１０００（ｍ３／日）として、本実施形態とは異なる、ステンレス鋼材の２５０Ａサイズの配管（外径２００（ｍｍ））、及び、配管の内側には、配管の中心軸上に１つ（複数でない）の回転軸の撹拌機を準備した。この場合の撹拌機の撹拌翼は、実施形態に係る撹拌機３４２ａ～３４２ｇの撹拌翼３４６に比べて外径が数倍程度大きい。この撹拌機の撹拌翼は、直径が２００（ｍｍ）である。この場合の配管の長さは例えば１２００（ｍｍ）である。この場合、撹拌機を動かしながら凝集剤注入部から凝集剤を注入し、被処理水Ｗを凝集、造粒し、固液分離可能な状態まで到達し得るように撹拌させるための駆動力は、例えばトータルで４６（ｋＷ）であった。
したがって、本実施形態に係る凝集造粒装置５を用いる場合、本実施形態とは異なるサイズの配管（外径２００（ｍｍ））及び配管の中心軸上の１つ（複数でない）の回転軸の撹拌機を用いる場合に比べて、被処理水Ｗ中の濁質ｅを必要な大きさの凝集物ｇに凝集し、造粒するために必要な撹拌動力を大きく低下させることができる。したがって、本実施形態に係る、主配管１１内に複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇを有する凝集造粒装置５を用いることにより、被処理水Ｗの処理を行う際の消費電力、即ち、ランニングコストを低下させることができる。
本実施形態に係る、複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇを有する凝集造粒装置５は、適宜の消費電力での小さい撹拌動力Ｐ、および、撹拌力Ｇにて、サイクロン型の固液分離装置６の遠心力で壊れることなく、固液分離が可能な凝集物ｇを作成することができる。本実施形態に係る凝集造粒装置５は、２５０Ａサイズのステンレス鋼材の配管（外径２００（ｍｍ））及び１つ（複数でない）の回転軸の撹拌機を用いる場合と同程度の、結合力が強く、比重が例えば１．１～１．５の高密度な凝集物ｇを生成することができる。
【0130】
したがって、本実施形態によれば、被処理水Ｗの処理量が適宜に大きい場合であっても、より小さい撹拌動力で被処理水Ｗを撹拌し、被処理水Ｗの一部を凝集し、造粒させることが可能な凝集造粒装置５、及び、凝集造粒装置５を有する水処理装置２を提供することができる。
【0131】
このような実施形態の凝集造粒装置５によれば、配管１０内の流れ方向Ｌに直交するなど、交差する流路断面を複数に分け、分けられた流路断面毎に旋回流れを発生させる小径の複数の撹拌翼３４６を備える撹拌機３４２ａ～３４２ｇを備えることによって、配管１０内の流路サイズに近い大径の撹拌翼を有する１つの撹拌機で撹拌するよりも、凝集造粒に必要な撹拌力を維持しながら撹拌動力を低減することができる。
【0132】
本実施形態に係る凝集造粒装置５では、７つの撹拌機３４２ａ～３４２ｇを用いる例について説明したが、３つ以上の撹拌機を用いることが好適である。この場合、凝集造粒装置５では、例えば、円盤３４１に対して、正三角形の頂点の位置に回転軸３４４が配置される。
凝集造粒装置５では、並設する２つの撹拌機を用いてもよい。この場合、凝集造粒装置５では、例えば、円盤３４１に対して、所定距離離間して回転軸３４４が配置される。
凝集造粒装置５では、例えば８つの撹拌機や、９つの撹拌機など、複数の撹拌機が使用され得る。
本実施形態に係る凝集造粒装置５の撹拌機モジュール３４は、主配管１１の中心に対して点対称又は回転対称等の位置に配置されることが好適である。
凝集造粒装置５では、並設する２つの撹拌機を用いてもよい。この場合、凝集造粒装置５では、例えば、円盤３４１に対して、所定距離離間して回転軸３４４が配置される。
凝集造粒装置５では、例えば８つの撹拌機や、９つの撹拌機など、複数の撹拌機が使用され得る。
本実施形態に係る凝集造粒装置５の撹拌機モジュール３４は、主配管１１の中心に対して点対称又は回転対称等の位置に配置されることが好適である。
【0133】
また、複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇは、それぞれ、主配管１１の流路１５内において、被処理水Ｗに旋回流れを発生させる、１又は複数の撹拌翼３４６を有する。例えば１つの回転軸３４４に対して１つの撹拌翼３４６が取り付けられている場合、撹拌翼３４６の羽根３４６２は例えば螺旋状に形成される。流路１５内を最大値が例えば２（ｍ／ｓ）で流れる被処理水Ｗの圧力によって、螺旋状の羽根３４６２は、複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇが回転軸３４４の軸回りに回転していても、していなくても、被処理水Ｗに旋回流れを発生させることができる。
凝集造粒装置５では、配管１０の流路の流れ方向Ｌに平行して、各撹拌機３４２ａ～３４２ｇに複数の比較的小径の撹拌翼３４６を取り付けることで、主配管１１内を流れる被処理水Ｗに対して、低動力で必要な撹拌力を維持しながら被処理水Ｗを撹拌することができる。凝集造粒装置５では、その流路１５の途中にｐＨ調整剤Ｍａ、無機凝集剤Ｍｂ、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃ、アニオン系高分子凝集剤Ｍｄの順に注入することで、主配管１１内部で濁質ｅを凝集物ｇとして凝集、造粒するのに必要な撹拌力を維持しながら撹拌することができる。そして、凝集造粒装置５では、被処理水Ｗに含まれる固形物である濁質ｅをサイクロン型の固液分離装置６で、遠心力で壊し難く、固液分離が可能な凝集物ｇまで、被処理水Ｗを凝集し、造粒することができる。
凝集造粒装置５では、配管１０の流路の流れ方向Ｌに平行して、各撹拌機３４２ａ～３４２ｇに複数の比較的小径の撹拌翼３４６を取り付けることで、主配管１１内を流れる被処理水Ｗに対して、低動力で必要な撹拌力を維持しながら被処理水Ｗを撹拌することができる。凝集造粒装置５では、その流路１５の途中にｐＨ調整剤Ｍａ、無機凝集剤Ｍｂ、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃ、アニオン系高分子凝集剤Ｍｄの順に注入することで、主配管１１内部で濁質ｅを凝集物ｇとして凝集、造粒するのに必要な撹拌力を維持しながら撹拌することができる。そして、凝集造粒装置５では、被処理水Ｗに含まれる固形物である濁質ｅをサイクロン型の固液分離装置６で、遠心力で壊し難く、固液分離が可能な凝集物ｇまで、被処理水Ｗを凝集し、造粒することができる。
【0134】
例えば１つの回転軸３４４に対して複数の撹拌翼３４６が流れ方向Ｌに離間して取り付けられている場合、撹拌翼３４６の羽根３４６２は全体として、例えば螺旋状に形成される。すなわち、回転軸３４４の軸方向に沿って隣接する撹拌翼３４６の羽根３４６２は、回転軸３４４の周方向に適宜の角度ずつずらされている。このため、流路１５内を流れる被処理水Ｗの圧力によって、螺旋状の羽根３４６２は、複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇが回転軸３４４の軸回りに回転していても、していなくても、被処理水Ｗに旋回流れを発生させることができる。
これらの場合、複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇを回転軸３４４の軸回りに回転させることにより、主配管１１内により大きな撹拌力を得ることができる。
これらの場合、複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇを回転軸３４４の軸回りに回転させることにより、主配管１１内により大きな撹拌力を得ることができる。
【0135】
複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転軸３４４は、それぞれ平行に配置されることが好適である。このため、隣接する撹拌機３４２ａ～３４２ｇ同士が干渉することが抑制される。
【0136】
複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇのうち、隣接する２つの撹拌機３４２ｂ，３４２ｃ間、撹拌機３４２ｃ，３４２ｄ間、撹拌機３４２ｄ，３４２ｅ間、撹拌機３４２ｅ，３４２ｆ間、撹拌機３４２ｆ，３４２ｇ間、撹拌機３４２ｇ，３４２ｂ間の回転軸３４４の一方は所定方向から見て時計回り方向であり、他方は前記所定方向から見て反時計回り方向であることが好適である。その場合、隣り合う旋回流の外側の流れが、それぞれの旋回流の接触する部分で同じ方向に向く。このため、撹拌機モジュール３４の複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇは、それぞれの回転により、被処理水Ｗの旋回流れが干渉して乱れさせることなく、渦を維持することができる。
【0137】
図５及び図６中、複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇのそれぞれにおける複数の撹拌翼３４６は、流路１５の流れ方向Ｌに沿う間隔が等距離である。複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転軸３４４にそれぞれ取り付けられる複数の撹拌翼３４６は、流路１５の流れ方向Ｌに沿う間隔が適宜にずらされ、異なる距離に配置されていてもよい。例えば、主配管１１中において、撹拌力を比較的高くしたい部分について、撹拌翼３４６の密度を大きくし、撹拌力が比較的小さくてもよい部分について、撹拌翼３４６の密度を低くしてもよい。撹拌翼３４６の密度は、上述したｐＨ調整エリア４１、混和エリア４２、凝集エリア４３、造粒エリア４４ごとに変更してもよい。また、各エリア４１，４２，４３，４４内で変更してもよい。すなわち、複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇのそれぞれにおける複数の撹拌翼３４６は、主配管１１の流れ方向Ｌに沿う間隔が流れ方向Ｌに沿うエリア４２，４３，４４によって異なる。
複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇのそれぞれにおける複数の撹拌翼３４６は、主配管１１の流れ方向Ｌに対して、凝集剤Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄの注入領域及びその近傍と、凝集剤Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄの注入領域及びその近傍よりも下流側とで、単位長さあたりの数（密度）が異なることも好適である。例えば、凝集剤Ｍｄの注入領域及びその近傍と、凝集剤Ｍｄの注入領域及びその近傍よりも下流側とを比較すると、凝集剤Ｍｄの注入領域及びその近傍よりも下流側の方が撹拌翼３４６の密度が高いことが好適である。この場合、凝集剤Ｍｄの注入領域及びその近傍で撹拌翼３４６の密度を低くし、凝集剤Ｍｄを主配管１１の周方向について、ポート３８４から遠位の位置まで行きわたりやすくすることができる。凝集剤Ｍｄの注入領域及びその近傍の下流側での撹拌翼３４６の密度を高くし、造粒エリア４４において凝集剤Ｍｄをより確実に被処理水Ｗと撹拌することができる。
複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇのそれぞれにおける複数の撹拌翼３４６は、主配管１１の流れ方向Ｌに対して、凝集剤Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄの注入領域及びその近傍と、凝集剤Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄの注入領域及びその近傍よりも下流側とで、単位長さあたりの数（密度）が異なることも好適である。例えば、凝集剤Ｍｄの注入領域及びその近傍と、凝集剤Ｍｄの注入領域及びその近傍よりも下流側とを比較すると、凝集剤Ｍｄの注入領域及びその近傍よりも下流側の方が撹拌翼３４６の密度が高いことが好適である。この場合、凝集剤Ｍｄの注入領域及びその近傍で撹拌翼３４６の密度を低くし、凝集剤Ｍｄを主配管１１の周方向について、ポート３８４から遠位の位置まで行きわたりやすくすることができる。凝集剤Ｍｄの注入領域及びその近傍の下流側での撹拌翼３４６の密度を高くし、造粒エリア４４において凝集剤Ｍｄをより確実に被処理水Ｗと撹拌することができる。
【0138】
図７及び図８中、複数の撹拌翼３４６は、流路１５における被処理水Ｗの流れ方向Ｌに対して、撹拌翼３４６の各羽根（翼部）３４６２が平行に配置される例について説明した。図２５及び図２６に示すように、流路１５における被処理水Ｗの流れ方向Ｌに対して、撹拌翼３４６の各羽根（翼部）３４６２が互いにずれていてもよい。複数の撹拌翼３４６の少なくとも１つの撹拌翼３４６の複数の羽根３４６２は、流れ方向に対して適宜の角度θに傾斜することが好適である。角度θとしては、例えば、－２０°～＋２０°の角度に傾斜することが好適である。撹拌翼３４６の羽根３４６２を、流れ方向Ｌに対して例えば角度θとして－２０°～＋２０°の角度をつけて撹拌翼３４６に固定し、撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転方向が主配管１１上流側からみて時計回りの場合は、マイナス角度、反時計回りにする場合は、プラス角度（図２５及び図２６参照）に取り付ける。このため、撹拌翼３４６を含む各々の撹拌機３４２ａ～３４２ｇが、主配管１１内部で回転することによって、配管１０の導入口１０ａから受け入れられた被処理水Ｗが、主配管１１内を流路１５に沿って上流側から下流側へ螺旋状に流れるように送液される。撹拌機３４２ａ～３４２ｇに取り付けられた撹拌翼３４６の羽根３４６２の角度を、被処理水Ｗを送液、加圧可能な形状、角度にすることで、送水ポンプ３の動力削減をすることができる。或いは、送水ポンプ３を省略することができる。
【0139】
複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇは、撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転軸３４４がそれぞれその軸回りに回転するように回転軸３４４が１枚の円盤３４１に支持される。そして、円盤３４１は、流路１５となる主配管１１の一端のフランジ部１１Ａに固定されている。このため、撹拌機モジュール３４を容易に主配管１１から引き出すことができ、撹拌機モジュール３４のメンテナンスや、撹拌翼３４６の位置調整が容易である。
【0140】
撹拌機モジュール３４の複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇのうちの少なくとも１つの撹拌機の外周には、流路１５の流れ方向Ｌと平行に、撹拌板ユニット３６の撹拌板モジュール３６２の長尺の１又は複数のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇが例えば円筒状に設けられる。各撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転により、発生した旋回流が、撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇに当たって、撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの表面で更に渦が発生する。その渦が撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇと間の流速差からせん断流れとなり、被処理水Ｗの凝集、造粒反応速度を向上させることができる。その結果、被処理水Ｗに含まれる固形物である濁質ｅをサイクロン型の固液分離装置６の遠心力で壊すことなく、固液分離が可能な凝集物ｇに凝集、造粒させるのに必要な強力な撹拌力を得ることができる。このとき、撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇは撹拌機３４２ａ～３４２ｇの外周側を囲うだけであるので、被処理水Ｗの凝集、造粒反応速度を向上させながら、凝集造粒装置５の大型化を抑制することができる。
【0141】
撹拌板モジュール３６２の複数のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの外周には、円筒状の壁としてのチャンネル３６４ａ～３６４ｇが設けられる。撹拌機３４２ａ～３４２ｇの外周側に円筒状に配置された撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの更に外周に円筒状のチャンネル３６４ａ～３６４ｇにて壁を設けて、その壁面で渦を発生させることにより、被処理水Ｗの凝集、造粒反応速度をさらに向上させることができる。その結果、被処理水Ｗに含まれる固形物である濁質ｅをサイクロン型の固液分離装置６の遠心力で壊すことなく、固液分離が可能な凝集物ｇに凝集、造粒させるのに必要な更に強力な撹拌力を得ることができる。このとき、チャンネル３６４ａ～３６４ｇは撹拌機３４２ａ～３４２ｇ、撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの外周側を囲うだけであるので、被処理水Ｗの凝集、造粒反応速度を向上させながら、凝集造粒装置５の大型化を抑制することができる。
【0142】
チャンネル３６４ａ～３６４ｇは、主配管１１の流路１５のための下流側の開口を有する１枚の円盤体３６３Ｂに固定され、円盤体３６３Ｂは、流路１５となる主配管１１の他端のフランジ部１１Ｂに固定される。また、撹拌板モジュール３６２の複数のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇは、１枚の円盤体３６３Ｂに固定され、円盤体３６３Ｂは、流路１５となる主配管１１の他端のフランジ部１１Ｂに固定される。そうすることで、撹拌板モジュール３６２の複数のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇを容易に凝集造粒装置５の内部、すなわち、主配管１１内に撹拌機３４２ａ～３４２ｇと干渉することなく挿入することができる。
【0143】
本実施形態に係る凝集造粒装置５は、凝集剤注入部として、無機凝集剤Ｍｂを流路１５内に注入する第２のポート３８２、及び、第２のポート３８２よりも流路１５の下流側に設けられ高分子凝集剤Ｍｃ，Ｍｄを注入する第３のポート３８３、第４のポート３８４を備える。この場合、主配管１１内部で被処理水Ｗに含まれる固形物である濁質ｅを凝集し、造粒するために必要な程度に撹拌され、被処理水Ｗに含まれる固形物である濁質ｅをサイクロン型の固液分離装置６の遠心力で壊すことなく、固液分離が可能な凝集物ｇまで、凝集し、造粒することができる。
【0144】
本実施形態では、凝集造粒装置５は、流路１５の上流側から下流側に沿って、凝集剤注入部として、３つ以上のポート３８２，３８３，３８４を備える。３つ以上のポート３８２，３８３，３８４の流路１５の流れ方向Ｌに沿う間隔は、被処理水Ｗがポート３８２，３８３，３８４に到達し得る速度、複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇによる撹拌時間等に応じてずらされることが好適である。すなわち、３つ以上のポート３８２，３８３，３８４の主配管１１の流れ方向Ｌに沿う間隔は、複数の撹拌機３４２ａ～３４２ｇによる撹拌時間に応じた寸法に配置される。３つ以上のポート３８２，３８３，３８４の間隔は、適宜に設定可能である。
すなわち、主配管１１内の流路１５に対して、被処理水Ｗの流れ方向Ｌに沿う流速に応じ、流路１５の途中に接続するポート３８２，３８３，３８４の間隔をずらして、各凝集剤を注入することで、凝集剤注入後の撹拌時間を調整することができる。無機凝集剤Ｍｂを注入後、図２０から図２３までの凝集物ｇを進めるのに必要な十分な撹拌力と撹拌時間を与えるため、本実施形態の場合、導入配管１６の入口側から、カチオン系凝集剤Ｍｃが注入されるポート３８２までの距離を長くとっている。そうすることで、混和エリア４２の通過時間を０．１秒～１秒間、７５０≦Ｇ≦５５００（１／Ｓ）の範囲の撹拌力Ｇで撹拌することができる。また、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃ、アニオン系高分子凝集剤Ｍｄを、それぞれポート３８３、ポート３８４から注入した後の流路１５および撹拌機３４２ａ～３４２ｇの後半の長さを長くし、撹拌翼３４６の数を多くすることで、撹拌機３４２ａ～３４２ｇで０．２秒～４秒間以上の長い時間、撹拌力を維持しながら撹拌することできる。このため、各凝集剤Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄが被処理水Ｗ内を順に満遍なく行きわたる。その結果、被処理水Ｗに含まれる固形物である濁質ｅをサイクロン型の固液分離装置６で壊すことなく、固液分離が可能な凝集物ｇまで造粒することができる。本実施形態に係る凝集造粒装置５では、図示しないが、撹拌翼３４６の間隔を変更することで、撹拌翼３４６の間隔が短いエリアを例えばより弱い撹拌力で長い時間撹拌することができる。本実施形態に係る凝集造粒装置５では、被処理水Ｗの水質によっては、小さい撹拌力で長い時間撹拌して、凝集、或いは、造粒する必要がある場合は、無駄な撹拌動力を追加することなく、必要な撹拌を実現できる。
すなわち、主配管１１内の流路１５に対して、被処理水Ｗの流れ方向Ｌに沿う流速に応じ、流路１５の途中に接続するポート３８２，３８３，３８４の間隔をずらして、各凝集剤を注入することで、凝集剤注入後の撹拌時間を調整することができる。無機凝集剤Ｍｂを注入後、図２０から図２３までの凝集物ｇを進めるのに必要な十分な撹拌力と撹拌時間を与えるため、本実施形態の場合、導入配管１６の入口側から、カチオン系凝集剤Ｍｃが注入されるポート３８２までの距離を長くとっている。そうすることで、混和エリア４２の通過時間を０．１秒～１秒間、７５０≦Ｇ≦５５００（１／Ｓ）の範囲の撹拌力Ｇで撹拌することができる。また、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃ、アニオン系高分子凝集剤Ｍｄを、それぞれポート３８３、ポート３８４から注入した後の流路１５および撹拌機３４２ａ～３４２ｇの後半の長さを長くし、撹拌翼３４６の数を多くすることで、撹拌機３４２ａ～３４２ｇで０．２秒～４秒間以上の長い時間、撹拌力を維持しながら撹拌することできる。このため、各凝集剤Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄが被処理水Ｗ内を順に満遍なく行きわたる。その結果、被処理水Ｗに含まれる固形物である濁質ｅをサイクロン型の固液分離装置６で壊すことなく、固液分離が可能な凝集物ｇまで造粒することができる。本実施形態に係る凝集造粒装置５では、図示しないが、撹拌翼３４６の間隔を変更することで、撹拌翼３４６の間隔が短いエリアを例えばより弱い撹拌力で長い時間撹拌することができる。本実施形態に係る凝集造粒装置５では、被処理水Ｗの水質によっては、小さい撹拌力で長い時間撹拌して、凝集、或いは、造粒する必要がある場合は、無駄な撹拌動力を追加することなく、必要な撹拌を実現できる。
【0145】
本実施形態では、撹拌機３４２ａ～３４２ｇに設けられている複数の撹拌翼３４６は、図５の破線枠で囲った部分を拡大する図６に示すように、主配管１１内の流れ方向Ｌに沿う、前後の撹拌翼３４６の羽根（翼部）３４６２の位置をずらして撹拌機３４２ａ～３４２ｇの回転軸３４４に固定されている。このため、主配管１１内の流れ方向Ｌに沿う撹拌翼３４６の間隔同士が短くても強い撹拌力が得られる。
【0146】
本実施形態では、上述したように、第２のポート３８２、第３のポート３８３及び第４のポート３８４は、主配管１１のうち、上流側端部から、主配管１１の全長のうち、一例であるが、１／６から１／３程度の位置に設けられる。このため、第４のポート３８４から主配管１１の最も下流側の開口までの距離を長くし、すなわち、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃ及びアニオン系高分子凝集剤Ｍｄを注入した後の流路１５を長くすることができる。流路１５を長くすることに伴って、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃ及びアニオン系高分子凝集剤Ｍｄを注入した後、撹拌機３４２ａ～３４２ｇで撹拌される領域を長く取ることができる。このため、カチオン系高分子凝集剤Ｍｃ及びアニオン系高分子凝集剤Ｍｄを注入した後の被処理水Ｗが通過する撹拌翼３４６の数を多くすることができる。このとき、例えば、０．２秒～４秒間以上といった、比較的長い時間、撹拌機３４２ａ～３４２ｇで被処理水Ｗを撹拌することができる。したがって、本実施形態に係る凝集造粒装置５を用いることにより、被処理水Ｗに対する撹拌力Ｇを維持しながら流路１５内を撹拌することできる。その結果、被処理水Ｗに含まれる固形物である濁質ｅを、固液分離装置６の遠心力で壊すことなく、固液分離が可能な凝集物ｇまで造粒することができる。
【0147】
本実施形態では、複数の小径の撹拌機３４２ａ～３４２ｇを、各撹拌機３４２ａ～３４２ｇが回転するように１枚の円盤３４１に固定された撹拌機モジュール３４が、凝集造粒ユニット２２の主配管１１の上流側から挿入して、凝集造粒ユニット２２のフランジ部１１Ａとシールパッキン（図示せず）を挟んでボルトナットで固定されている。それにより、撹拌機モジュール３４を容易に配管１０から引き出すことができ、撹拌機モジュール３４のメンテナンス、各撹拌機３４２ａ～３４２ｇの位置調整を行いながら、凝集造粒ユニット２２を組み立てることができる。このとき、各撹拌機３４２ａ～３４２ｇの撹拌翼３４６の羽根３４６２が流れ方向Ｌに沿って、螺旋状となるように、各撹拌機３４２ａ～３４２ｇにおける撹拌翼３４６を調整するとともに、主配管１１の中心軸に直交する方向に並べられる撹拌機３４２ａ～３４２ｇの配置を調整することができる。
【0148】
固液分離装置６は、チャンネルアセンブリ３６１の第１～第７のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇを有する造粒エリア４４において造粒された凝集物ｇを含む被処理水Ｗから、遠心力により、凝集物ｇを分離し、凝集物ｇが分離された被処理水Ｗを回収することによって固液分離する複数の固液分離機８１１を並列接続する。また、チャンネルアセンブリ３６１の第１～第７のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇを有する造粒エリア４４において造粒された凝集物を含む被処理水Ｗは、接続ユニット２４にて合流した後、ゲート弁ユニット６１にて再度流路を選択して、固液分離する固液分離機８１１の数を調整することができる。
【0149】
なお、本実施形態にかかる凝集造粒装置５を用いて処理される、被処理水Ｗに含まれる大きな凝集物ｇは、結合力が強く高密度となるので、遠心分離をかけても、遠心力で破壊することが防止される。したがって、本実施形態にかかる凝集造粒装置５を用いる場合、凝集造粒装置５に接続する固液分離装置６を用いることができ、凝集槽および沈殿槽が不要となる。これによって、凝集槽および沈殿槽の設置に要していた面積を削減でき、水処理装置２の小型化を図ることができる。
【0150】
撹拌機モジュール３４が、対応する撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇの内側に収まるように、撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇを１枚の円盤体３６３Ｂに固定し、凝集造粒ユニット２２の主配管１１の下流側から挿入する。撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇと一体化された円盤体３６３Ｂを凝集造粒ユニット２２のフランジ部１１Ｂと、接続ユニット２４のフランジ部１２Ａにて円盤体３６３Ｂを挟むようにシールパッキン（図示せず）を入れた上でボルトナット固定することもできる。そうすることで、撹拌機モジュール３４を容易に凝集造粒ユニット２２の主配管１１の内部、要するに配管１０内に撹拌機３４２ａ～３４２ｇと干渉することなく挿入することができる。
【0151】
一方、本実施形態では、撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇを挿入するチャンネル３６４ａ～３６４ｇを円盤体３６３Ａ，３６３Ｂで挟むように固定した撹拌板ユニット３６にして、チャンネル３６４ａ～３６４ｇに対応する撹拌板モジュール３６２のアセンブリ体３６２ａ～３６２ｇを装填し、凝集造粒ユニット２２の下流側から挿入する。凝集造粒ユニット２２のフランジ部１１Ｂと接続ユニット２４のフランジ部１２Ａで挟むように撹拌板ユニット３６の円盤体３６３Ｂを挟むようにシールパッキン（図示せず）を入れた上でボルトナット固定されている。そうすることで、撹拌機モジュール３４を容易に凝集造粒ユニット２２の主配管１１の内部、要するに配管１０内に撹拌機３４２ａ～３４２ｇと干渉することなく挿入することができる。
【0152】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の凝集造粒装置５によれば、被処理水Ｗの処理量が適宜に大きい場合であっても、より小さい撹拌動力で被処理水Ｗを撹拌し、被処理水Ｗの一部を凝集し、造粒させることができる。
【0153】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0154】
１…凝集造粒システム、２…水処理装置、３…送水ポンプ、５…凝集造粒装置、６…固液分離装置、１０…配管、１０ａ…導入口、１０ｂ…排出口、１１～１４…直管、１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ…フランジ部、１５…流路、１６…導入配管、２２…凝集造粒ユニット、２４…接続ユニット、２６…ギヤ列、２８…モータ、３０…コントローラ、３４…撹拌機モジュール、３４１…円盤、３４２ａ～３４２ｇ…撹拌機、３４４…回転軸、３４６…撹拌翼、３４６１…固定盤、３４６２…羽根、３６…撹拌板ユニット、３６１…チャンネルアセンブリ、３６２…撹拌板モジュール、３６２ａ～３６２ｇ…アセンブリ体、３６２１…撹拌板、３６２２…円環体、３６３Ａ，３６３Ｂ…円盤体、３６４ａ～３６４ｇ…チャンネル、３８１～３８４…ポート、４１…ｐＨ調整エリア、４２…混和エリア、４３…凝集エリア、４４…造粒エリア。
【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】
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【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
