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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】P2025018143
(43)【公開日】2025-02-06
(54)【発明の名称】濁水処理設備を用いた常圧浮上処理方法
(51)【国際特許分類】
C02F 1/52 20230101AFI20250130BHJP
【ＦＩ】
C02F1/52 B
【審査請求】有
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023121615
(22)【出願日】2023-07-26
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-11-16
(71)【出願人】
【識別番号】523284192
【氏名又は名称】小櫻 義▲隆▼
(74)【代理人】
【識別番号】110001335
【氏名又は名称】弁理士法人 武政国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】小櫻 義▲隆▼
(72)【発明者】
【氏名】黒田 哲也
【テーマコード（参考）】
4D015
【Ｆターム（参考）】
4D015BA19
4D015BA21
4D015BA22
4D015BA28
4D015BB09
4D015BB14
4D015CA10
4D015DA04
4D015DB42
4D015DC07
4D015DC08
4D015EA07
4D015EA33
(57)【要約】
【課題】薬品を用いる常圧浮上処理方式を採用しているのでランニングコストはある程度必要とするが、薬品により気泡と固形物を電気化学的に吸着させ、清澄度の高い処理水が得られる。また、装置、設備をコンパクトな形状にすることで、トレーラー、トラックによる槽の分割輸送や、現地で容易に組み立て作業ができる。
【解決手段】原水（濁水）に薬剤を注入する急速撹拌機３と、薬剤が注入された原水を化学反応させる管形状の緩速撹拌機５と、原水をスカムと処理水とに分離する内筒６０２を、その下部は水槽６０１の底板６０３から離した状態で固定し、原水投入管６０５の噴出口６０５ａを内筒６０２内に配置し、処理水を集水する集水口６０４ａを有する排水管６０４とを設けた浮上処理装置６と、を備えた処理設備である。
【選択図】図１
【解決手段】原水（濁水）に薬剤を注入する急速撹拌機３と、薬剤が注入された原水を化学反応させる管形状の緩速撹拌機５と、原水をスカムと処理水とに分離する内筒６０２を、その下部は水槽６０１の底板６０３から離した状態で固定し、原水投入管６０５の噴出口６０５ａを内筒６０２内に配置し、処理水を集水する集水口６０４ａを有する排水管６０４とを設けた浮上処理装置６と、を備えた処理設備である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業の現場で生じる濁水について、スカムと清浄にした処理水に分離処理する濁水処理設備であって、
処理する原水（濁水）の水量を調節するために、一定量の原水を貯留する原水槽（１）と、
前記原水槽（１）の下流に配置された、原水に薬剤を注入する薬剤注入口（３０２）を開けた筒体（３０１）と、該筒体（３０１）内にクロスミキサー（３０３）を設けた急速撹拌機（３）と、
前記急速撹拌機（３）の下流に配置された、薬剤が注入された原水を低位置から高位置へ移動させながら化学反応させる管形状の緩速撹拌機（５）と、
前記緩速撹拌機（５）の下流に配置された、水槽（６０１）の内側に原水をスカムと処理水とに分離する内筒（６０２）を、その開口が上下方向に向くと共に、その下部は該水槽（６０１）の底板（６０３）から離した状態で固定し、原水投入管（６０５）の噴出口（６０５ａ）を該内筒（６０２）内に配置し、該水槽（６０１）と内筒（６０２）との間に、処理水を集水する集水口（６０４ａ）を有する排水管（６０４）とを設けた浮上処理装置（６）と、を備えた、ことを特徴とする濁水処理設備。
処理する原水（濁水）の水量を調節するために、一定量の原水を貯留する原水槽（１）と、
前記原水槽（１）の下流に配置された、原水に薬剤を注入する薬剤注入口（３０２）を開けた筒体（３０１）と、該筒体（３０１）内にクロスミキサー（３０３）を設けた急速撹拌機（３）と、
前記急速撹拌機（３）の下流に配置された、薬剤が注入された原水を低位置から高位置へ移動させながら化学反応させる管形状の緩速撹拌機（５）と、
前記緩速撹拌機（５）の下流に配置された、水槽（６０１）の内側に原水をスカムと処理水とに分離する内筒（６０２）を、その開口が上下方向に向くと共に、その下部は該水槽（６０１）の底板（６０３）から離した状態で固定し、原水投入管（６０５）の噴出口（６０５ａ）を該内筒（６０２）内に配置し、該水槽（６０１）と内筒（６０２）との間に、処理水を集水する集水口（６０４ａ）を有する排水管（６０４）とを設けた浮上処理装置（６）と、を備えた、ことを特徴とする濁水処理設備。
【請求項2】
前記急速撹拌機（３）は、前記筒体（３０１）の上流側に前記薬剤注入口（３０２）を、該薬剤注入口（３０２）に隣接する下流側に前記クロスミキサー（３０３）を設けた、ことを特徴とする請求項１に記載した濁水処理設備。
【請求項3】
前記緩速撹拌機（５）は、管材をらせん形状に複数回巻回し、該管材の下部位置にある一端を、前記原水槽（１）からの供給菅を連結し、下流になる該管材の上部位置にある他端を、前記浮上処理装置（６）の原水投入管（６０５）に連結した、ことを特徴とする請求項１に記載した濁水処理設備。
【請求項4】
前記浮上処理装置（６）は、前記水槽（６０１）を平面視で四角形状を有し、前記内筒（６０２）も平面視で四角形状を有し、
前記原水投入管（６０５）の噴出口（６０５ａ）を該水槽（６０１）の全高の約半分の高さ位置に配置した、ことを特徴とする請求項１に記載した濁水処理設備。
前記原水投入管（６０５）の噴出口（６０５ａ）を該水槽（６０１）の全高の約半分の高さ位置に配置した、ことを特徴とする請求項１に記載した濁水処理設備。
【請求項5】
前記浮上処理装置（６）における原水投入管（６０５）の噴出口（６０５ａ）に、原水をその噴出方向に対して直角方向に可変するじゃま板（６０６）を取り付けた、ことを特徴とする請求項１に記載した濁水処理設備。
【請求項6】
砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業の現場で生じる濁水について、処理する水量を調節する濁水（原水）を貯留する原水槽（１）と、原水に薬剤を注入する急速撹拌機（３）と、薬剤が注入された原水を化学反応させる緩速撹拌機（５）と、水槽（６０１）の内側に内筒（６０２）をその下部を水槽（６０１）の底板（６０３）から離した状態で配置した浮上処理装置（６）とを備えた濁水処理設備を用いた常圧浮上処理方法であって、
先ず、急速撹拌機（３）において原水に薬剤を添加し、その後緩速撹拌機（５）において原水と薬剤とを化学反応させ、
次に、薬剤と化学反応した原水を、前記浮上処理装置（６）の内筒（６０２）に噴射させ、この内筒（６０２）内においてスカムを浮上させ、そのまま掬い排出し、
内筒（６０２）内においてスカムを分離して清浄になった処理水を沈降させ、この処理水は内筒（６０２）の下部から内筒（６０２）と水槽（６０１）の間に上昇移動させて、溢流するように集水し、排出して処理を完了させる、ことを特徴とする濁水処理設備を用いた浮上処理方法。
先ず、急速撹拌機（３）において原水に薬剤を添加し、その後緩速撹拌機（５）において原水と薬剤とを化学反応させ、
次に、薬剤と化学反応した原水を、前記浮上処理装置（６）の内筒（６０２）に噴射させ、この内筒（６０２）内においてスカムを浮上させ、そのまま掬い排出し、
内筒（６０２）内においてスカムを分離して清浄になった処理水を沈降させ、この処理水は内筒（６０２）の下部から内筒（６０２）と水槽（６０１）の間に上昇移動させて、溢流するように集水し、排出して処理を完了させる、ことを特徴とする濁水処理設備を用いた浮上処理方法。
【請求項7】
前記急速撹拌機（３）において、原水に複数の薬剤を添加する際に、２つのダイヤフラムを対向配置することで無脈動連続流できるスムーズフローポンプを用いて薬注する、ことを特徴とする請求項６に記載された濁水処理設備を用いた浮上処理方法。
【請求項8】
前記原水槽（１）からポンプで原水を輸送する量を決定する際に、現場において浮上ジャーテスト器（４０１）に原水と薬剤とを入れ、所定時間後にスカムの浮上時間を測定して、浮上処理装置（６）の容量から時間当たりの原水処理量を算出し、原水槽（１）のポンプ（７）の流量を決定し、原水を処理する、ことを特徴とする請求項６に記載された濁水処理設備を用いた浮上処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等で生じる濁水を清浄に処理する技術に係り、特に濁水について常圧で浮上処理する濁水処理設備及びその処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
地下水の高い建設工事ではほぼ例外なく濁水が排出される。排出される濁水については、水質汚濁防止法ならびに各都道府県が設ける条例が定める基準を遵守することが必要である。水質汚濁防止法や条例による濁水の規制により厳しく規制されている。
【0003】
従来では濁水等を処理する際に、浮上処理設備（装置）と、凝集沈降処理設備（装置）の２段階の処理設備（装置）を用いていた。浮上処理方法（装置）は、水より比重が軽い懸濁物質（油など）を水面に浮かせて分離する技術である。一般的に浮上処理方法（装置）は加圧浮上方式が主流である。この方式は効率や経済性に優れているために広く用いられている。
【0004】
浮上処理方法（装置）では、先ず、原水（濁水）を、原水槽に流入させて貯留する。原水（濁水）を均一にするために、原水調整槽に移す。なお、この原水調整槽は必須の設備（装置）ではない。
次に、薬品を投入してこの薬注した原水（濁水）を浮上分離槽に投入する。この浮上分離槽では、濁水中の浮遊物質に微細な気泡を付着させて浮遊物質の見かけの比重を小さくして浮遊物質は水面に浮かし、スカムとして排出する。
次に、薬品を投入してこの薬注した原水（濁水）を浮上分離槽に投入する。この浮上分離槽では、濁水中の浮遊物質に微細な気泡を付着させて浮遊物質の見かけの比重を小さくして浮遊物質は水面に浮かし、スカムとして排出する。
【0005】
図１８は従来の浮上処理装置の一例を示す断面図である。図１９は従来の浮上処理装置の一例を示す平面図である。図示する従来型の浮上処理装置９０１は原水流量Ｑ＝５０ｍ3／Ｈタイプの処理槽を示している。この浮上処理装置９０１は直方体の水槽９０２である。この水槽９０２の左半分に原水（濁水）を投入する投入管９０３をその噴出口９０４が上方に向くように、水槽９０２の上下方向の中間位置に配置した。水槽９０２の右半分に処理した水（処理水）を集水する排水管９０５を配置した。排水管９０５の集水口９０６が水槽９０２の上面位置に来るように水槽９０２に配置した。原水と処理後の処理水が混濁しないように、水槽９０２を右半分と左半分に仕切るように仕切板９０７が取り付けられている。この仕切板９０７は、投入管９０３と排水管９０５との間に配置される。仕切板９０７はその下部が水槽９０２の底板９０２aから離れているので、ここを処理水が移動するようになっている。
【0006】
この従来の浮上処理装置９０１では、投入管９０３の噴出口９０４から水面に向かって噴出される懸濁処理水は、スカムが上方に浮上し、スカムが分離した処理水は右半分の排水管９０５側に移動する。このとき浮上したスカムは仕切板９０７によって排水管９０５に集まらないようになっている。このスカムをすくい取り、濁水をスカムと処理水とに分離処理する。
【0007】
このように濁水を処理する技術は多数提案されている。例えば、特許文献１の特開２００８－１１９５６３号「濁水処理装置」には、可搬式の架台に、原水槽と、緩速攪拌槽と、前記原水槽内の原水を、緩速攪拌槽へ送給する第１送給手段と、この第１送給手段の途中の凝集剤注入部に凝集剤を供給する凝集剤供給手段と、緩速攪拌槽内の処理水を、沈降分離槽その他に送給する第２送給手段とを設けた濁水処理装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２００８－１１９５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、図１８の断面図と図１９の平面図に示した従来の浮上処理装置９０１では、図１８の断面図に示すように、投入管９０３の噴出口９０４から水面に向かって噴出される懸濁処理水は、スカムと処理水に分離される際に、スカムは水の流れに乗って水面全体に広がり、渦巻いたりするため、スカムの掻き寄せが困難になる。その結果、スカムの除去率が低下するという問題を有していた。
【0010】
また、浮上処理装置９０１は、例えば図１８の断面図のように処理水の流速ＶLを一定にするため、水槽９０２の中央下部では開口高をｈ＝１３００ｍｍとし、分離面積ＡＬ（1.7ｍ2＝１３００ｍｍ×１３００ｍｍ）と同等の面積を確保している。これにより、浮上処理装置９０１の高さが増すばかりか、体積も大きくなるという問題を有している。
【0011】
原水流量Ｑ＝２００ｍ3／Ｈのような大型処理装置では、浮上処理装置９０１の体積が増し、輸送が困難になることがある。トレーラー、トラック輸送する場合には、槽の分割輸送や、現地での組み立て作業およびヤードの確保ができないという問題も有していた。
【0012】
従来の薬剤の注入方法では、貯留した原水に気泡を付着させるなどの薬剤を投入したあとに、均一に混ざらないことがあり、そのまま浮上分離処理をすると、処理水の清澄度が劣ったりすることがある。また、分離処理の処理速度をおそくする必要があり、処理時間が長くなるという問題を有していた。
【0013】
従来の薬剤注入量の決定方法は、浮上処理する際に用いる薬剤を、工事現場において濁水を採取し、現場で使用する浮上処理装置の使用条件により決定していた。適正な薬剤の注入量を決定しないと、気泡付着が不十分な場合が多く、処理水の清澄度が劣りやすいという問題を有していた。また、薬注量の調整が複雑な場合は処理流量を下げて運転するために、時間単位の処理量が低下するという問題を有していた。
【0014】
特許文献１に記載の「濁水処理装置」は、原水槽と、緩速攪拌槽と、沈降分離槽とこれらにそれぞれ送給手段が必要となり処理設置場所が広くなりやすいという問題を有していた。
【0015】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、薬品を用いる常圧浮上処理方式は、ランニングコストはある程度必要とするが、薬品により気泡と固形物を電気化学的に吸着させ、清澄度の高い処理水が得られる。また、装置、設備をコンパクトな形状にすることで、トレーラー、トラックによる槽の分割輸送や、現地での組み立て作業を容易に実施できる濁水処理設備及びその処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明の濁水処理設備は、砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等の現場で生じる濁水について、スカムと清浄にした処理水に分離処理する濁水処理設備であって、
処理する原水（濁水）の水量を調節するために、一定量の原水を貯留する原水槽（１）と、
前記原水槽（１）の下流に配置された、原水に薬剤を注入する薬剤注入口（３０２）を開けた筒体（３０１）と、該筒体（３０１）内にクロスミキサー（３０３）を設けた急速撹拌機（３）と、
前記急速撹拌機（３）の下流に配置された、薬剤が注入された原水を低位置から高位置へ移動させながら化学反応させる管形状の緩速撹拌機（５）と、
前記緩速撹拌機（５）の下流に配置された、水槽（６０１）の内側に原水をスカムと処理水とに分離する内筒（６０２）を、その開口が上下方向に向くと共に、その下部は該水槽（６０１）の底板（６０３）から離した状態で固定し、原水投入管（６０５）の噴出口（６０５ａ）を該内筒（６０２）内に配置し、該水槽（６０１）と内筒（６０２）との間に、処理水を集水する集水口（６０４ａ）を有する排水管（６０４）とを設けた浮上処理装置（６）と、を備えた、ことを特徴とする。
処理する原水（濁水）の水量を調節するために、一定量の原水を貯留する原水槽（１）と、
前記原水槽（１）の下流に配置された、原水に薬剤を注入する薬剤注入口（３０２）を開けた筒体（３０１）と、該筒体（３０１）内にクロスミキサー（３０３）を設けた急速撹拌機（３）と、
前記急速撹拌機（３）の下流に配置された、薬剤が注入された原水を低位置から高位置へ移動させながら化学反応させる管形状の緩速撹拌機（５）と、
前記緩速撹拌機（５）の下流に配置された、水槽（６０１）の内側に原水をスカムと処理水とに分離する内筒（６０２）を、その開口が上下方向に向くと共に、その下部は該水槽（６０１）の底板（６０３）から離した状態で固定し、原水投入管（６０５）の噴出口（６０５ａ）を該内筒（６０２）内に配置し、該水槽（６０１）と内筒（６０２）との間に、処理水を集水する集水口（６０４ａ）を有する排水管（６０４）とを設けた浮上処理装置（６）と、を備えた、ことを特徴とする。
【0017】
前記急速撹拌機（３）は、前記筒体（３０１）の上流側に前記薬剤注入口（３０２）を、該薬剤注入口（３０２）に隣接する下流側に前記クロスミキサー（３０３）を設けたものである。
前記緩速撹拌機（５）は、管材をらせん形状に複数回巻回し、該管材の下部位置にある一端を、前記原水槽（１）からの供給菅を連結し、下流になる該管材の上部位置にある他端を、前記浮上処理装置（６）の原水投入管（６０５）に連結したものである。
前記緩速撹拌機（５）は、管材をらせん形状に複数回巻回し、該管材の下部位置にある一端を、前記原水槽（１）からの供給菅を連結し、下流になる該管材の上部位置にある他端を、前記浮上処理装置（６）の原水投入管（６０５）に連結したものである。
【0018】
前記浮上処理装置（６）は、前記水槽（６０１）を平面視で四角形状を有し、前記内筒（６０２）も平面視で四角形状を有し、
前記原水投入管（６０５）の噴出口（６０５ａ）を該水槽（６０１）の全高の約半分の高さ位置に配置したものである。
前記浮上処理装置（６）における原水投入管（６０５）の噴出口（６０５ａ）に、原水をその噴出方向に対して直角方向に可変するじゃま板（６０６）を取り付けたものである。
前記原水投入管（６０５）の噴出口（６０５ａ）を該水槽（６０１）の全高の約半分の高さ位置に配置したものである。
前記浮上処理装置（６）における原水投入管（６０５）の噴出口（６０５ａ）に、原水をその噴出方向に対して直角方向に可変するじゃま板（６０６）を取り付けたものである。
【0019】
本発明の常圧浮上処理方法は、砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等の現場で生じる濁水について、処理する水量を調節する濁水（原水）を貯留する原水槽（１）と、原水に薬剤を注入する急速撹拌機（３）と、薬剤が注入された原水を化学反応させる緩速撹拌機（５）と、水槽（６０１）の内側に内筒（６０２）をその下部を水槽（６０１）の底板（６０３）から離した状態で配置した浮上処理装置（６）とを備えた濁水処理設備を用いた常圧浮上処理方法であって、
先ず、急速撹拌機（３）において原水に薬剤を添加し、その後緩速撹拌機（５）において原水と薬剤とを化学反応させ、
次に、薬剤と化学反応した原水を、前記浮上処理装置（６）の内筒（６０２）に噴射させ、この内筒（６０２）内においてスカムを浮上させ、そのまま掬い排出し、
内筒（６０２）内においてスカムを分離して清浄になった処理水を沈降させ、この処理水は内筒（６０２）の下部から内筒（６０２）と水槽（６０１）の間に上昇移動させて、溢流するように集水し、排出して処理を完了させる、ことを特徴とする。
先ず、急速撹拌機（３）において原水に薬剤を添加し、その後緩速撹拌機（５）において原水と薬剤とを化学反応させ、
次に、薬剤と化学反応した原水を、前記浮上処理装置（６）の内筒（６０２）に噴射させ、この内筒（６０２）内においてスカムを浮上させ、そのまま掬い排出し、
内筒（６０２）内においてスカムを分離して清浄になった処理水を沈降させ、この処理水は内筒（６０２）の下部から内筒（６０２）と水槽（６０１）の間に上昇移動させて、溢流するように集水し、排出して処理を完了させる、ことを特徴とする。
【0020】
前記急速撹拌機（３）において、原水に複数の薬剤を添加する際に、２つのダイヤフラムを対向配置することで無脈動連続流できるスムーズフローポンプを用いて薬注する、ことができる。
前記原水槽（１）からポンプで原水を輸送する量を決定する際に、現場において浮上ジャーテスト器（４０１）に原水と薬剤とを入れ、所定時間後にスカムの浮上時間を測定して、浮上処理装置（６）の容量から短時間当たりの原水処理量を算出し、原水槽（１）のポンプ（７）の流量を決定し、原水を処理する、ことができる。
前記原水槽（１）からポンプで原水を輸送する量を決定する際に、現場において浮上ジャーテスト器（４０１）に原水と薬剤とを入れ、所定時間後にスカムの浮上時間を測定して、浮上処理装置（６）の容量から短時間当たりの原水処理量を算出し、原水槽（１）のポンプ（７）の流量を決定し、原水を処理する、ことができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明は、装置、設備をコンパクトな形状にすることで、トレーラー、トラックによる装置の分割輸送や、現地での組み立て作業を容易に実施できる。特に、浮上処理装置（６）において、薬注された原水（濁水）は内筒（６０２）の中央部から上方へ放出され、じゃま板（６０６）によって減速された後、水面に到達する。このとき軽いフロックは水面に浮きスカムとなる。またスカムはじゃま板（６０６）の作用により、内筒（６０２）内の狭い範囲内かつ、水面の中央付近（円形状）に集められるので、掻き寄せが容易になり、スカムの除去効率が上がる。
薬品により気泡と固形物を電気化学的に吸着させ、常圧浮上処理方式による清澄度の高い処理水が得られる。
薬品により気泡と固形物を電気化学的に吸着させ、常圧浮上処理方式による清澄度の高い処理水が得られる。
【0022】
スカムが分離された処理水は、内筒（６０２）の下部から水槽（６０１）側に沈降移動する。その後内筒（６０２）と水槽（６０１）の内壁の間に移動し、水面に設けられた集水口（６０４ａ）から排出される。このように浮上処理装置（６）の小型化は、輸送制限や現地作業の発生、広い敷地確保などの諸問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の濁水処理設備の全体構成を示す正面図であり、一部縦断面図で表現している。
【図2】本発明の濁水処理設備の全体構成を示す平面図である。
【図3】本発明の濁水処理設備の各種機械を用いて水処理を実施する際のフロー図である。
【図4】一般的な浮上処理装置内におけるスカムと処理水の移動速度を示す概略説明図である。
【図5】浮上ジャーテスト器を示す概略正面図である。
【図6】浮上ジャーテスト器による処理水とスカムの分離方法を示す概略説明図である。
【図7】フロック浮上平均時間と濁度の計測データの試験結果を示すグラフである。
【図8】通常の薬注混合パターンを示す概略説明図である。
【図9】ダイヤフラムポンプにより配管内に薬注するパターンを示す概略説明図である。
【図10】スムーズフローポンプにより薬注するパターンを示す概略説明図である。
【図11】配管流速を利用した急速撹拌機を示す平面図である。
【図12】急速撹拌機の内部状態を示す説明図である。
【図13】原水（濁水）と薬剤との混合状態を示す説明図である。
【図14】緩速薬注撹拌機を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図15】簡易組立て配管の一例を示し、（ａ）は直管、（ｂ）はエルボ管（曲管）、（ｃ）は連結状態の断面図、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は連結した状態の概略図である。
【図16】本発明の濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置を示す断面図である。
【図17】本発明の濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置を示す平面図である。
【図18】従来の浮上処理装置の一例を示す断面図である。
【図19】従来の浮上処理装置の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明は、砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等の現場で生じる原水（濁水）について、特に水より比重が軽い懸濁物質（油など）を水面に浮かせて浮上処理をするコンパクトな水処理装置であり、主に浮上処理する濁水処理設備である。
【実施例0025】
＜濁水処理装置の全体構成＞
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の濁水処理設備の全体構成を示す正面図であり、一部縦断面図で表現している。図２は本発明の濁水処理設備の全体構成を示す平面図である。図３は本発明の濁水処理設備の各種機械を用いて水処理を実施する際のフロー図である。
本発明の濁水処理設備は、砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等の現場にトレーラー、トラックで運搬し、現地で組み立てて濁水を清浄な水に処理する設備である。本発明の濁水処理設備は、主に原水を一定量確保するため原水槽１と、薬剤（薬品）を貯留する薬注タンク２と急速撹拌機３とから成る薬注機４を備える。この急速撹拌機３の下流には管内撹拌方式となる緩速撹拌機（反応管）５と、この緩速撹拌機（反応管）５の下流に浮上処理装置６を備える。浮上処理装置６において、処理水と分離したスカムについては、掻き寄せ機をこの装置の上部に設けて除去する（図示せず）。
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の濁水処理設備の全体構成を示す正面図であり、一部縦断面図で表現している。図２は本発明の濁水処理設備の全体構成を示す平面図である。図３は本発明の濁水処理設備の各種機械を用いて水処理を実施する際のフロー図である。
本発明の濁水処理設備は、砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等の現場にトレーラー、トラックで運搬し、現地で組み立てて濁水を清浄な水に処理する設備である。本発明の濁水処理設備は、主に原水を一定量確保するため原水槽１と、薬剤（薬品）を貯留する薬注タンク２と急速撹拌機３とから成る薬注機４を備える。この急速撹拌機３の下流には管内撹拌方式となる緩速撹拌機（反応管）５と、この緩速撹拌機（反応管）５の下流に浮上処理装置６を備える。浮上処理装置６において、処理水と分離したスカムについては、掻き寄せ機をこの装置の上部に設けて除去する（図示せず）。
【0026】
本発明の濁水処理設備に備える浮上処理装置６、原水槽１、薬注タンク２、急速撹拌機３、緩速撹拌機（反応管）５などの材質は、処理する濁水の腐食性などが高いかどうかで決められる。例えば鉄、鋼又はステンレス鋼のような鉄を主成分とした合金、その他の非鉄金属が用いられる。更には、ポリエチレン（ＰＥ）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）のような合成樹脂、コンクリートを用いることも可能である。
【0027】
スカムは、浮き汚泥と称され、原水（濁水）中の有機物が腐敗、発酵することにより発生するガスによって、濁水中の懸濁物質、繊維質、油脂質、細菌が浮上して、水表面にできるスポンジ質の厚い膜状の浮きかすである。処理装置の水面に浮いたもので、細かい粒子状のものから、３０ｃｍを超える大きな塊まで様々ある。
浮上処理装置６により清浄な処理水とする。処理水は、主に原水（濁水）からスカムを分離した処理水である。この処理水は、そのまま公共水域に放流する場合と、再度処理してから公共水域に放流する場合とがある。
浮上処理装置６により清浄な処理水とする。処理水は、主に原水（濁水）からスカムを分離した処理水である。この処理水は、そのまま公共水域に放流する場合と、再度処理してから公共水域に放流する場合とがある。
【0028】
＜原水槽＞
原水槽１は、原水即ち砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等の現場で発生する濁水を一時貯留する水槽である。浮上処理装置６へ供給する際に水量調整を行うための水槽である。ポンプ７を用いて下流の急速撹拌機３へ原水を輸送する。なお、本発明はトレーラー、トラックで、工事現場へ搬送できるように、その水槽の開口の1辺の長さは１．５ｍ～２．０ｍ程度以内に、水槽の高さは２．０ｍ～２．５ｍ程度以内が好ましい。
原水槽１は、原水即ち砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等の現場で発生する濁水を一時貯留する水槽である。浮上処理装置６へ供給する際に水量調整を行うための水槽である。ポンプ７を用いて下流の急速撹拌機３へ原水を輸送する。なお、本発明はトレーラー、トラックで、工事現場へ搬送できるように、その水槽の開口の1辺の長さは１．５ｍ～２．０ｍ程度以内に、水槽の高さは２．０ｍ～２．５ｍ程度以内が好ましい。
【0029】
＜薬剤注入量の決定方法＞
図４は一般的な浮上処理装置内におけるスカムと処理水の移動速度を示す概略説明図である。図５は浮上ジャーテスト器を示す概略正面図である。図６は浮上ジャーテスト器による処理水とスカムの分離方法を示す概略説明図である。
本発明の濁水処理設備に用いる浮上処理装置を常圧において運転する場合、その注薬量等を事前に把握する必要がある。この事前確認試験である「ジャーテスト」はメスシリンダーを用いて簡易的に行われている。従来のジャーテストでは、薬注量、フロックの浮上速度、処理時間、濁度などが計測されるが、これらの計測値は人によってバラツキがあり、正確な薬剤量が把握できていなかった。
図４は一般的な浮上処理装置内におけるスカムと処理水の移動速度を示す概略説明図である。図５は浮上ジャーテスト器を示す概略正面図である。図６は浮上ジャーテスト器による処理水とスカムの分離方法を示す概略説明図である。
本発明の濁水処理設備に用いる浮上処理装置を常圧において運転する場合、その注薬量等を事前に把握する必要がある。この事前確認試験である「ジャーテスト」はメスシリンダーを用いて簡易的に行われている。従来のジャーテストでは、薬注量、フロックの浮上速度、処理時間、濁度などが計測されるが、これらの計測値は人によってバラツキがあり、正確な薬剤量が把握できていなかった。
【0030】
本発明の濁水処理設備において薬剤注入量を決定する際に、常圧浮上処理用ジャーテスト器（浮上ジャーテスト器）を用いて配合量を決定している。
図４の概略説明図に示すように浮上処理装置は、フロックが自ら浮上しようとする現象を応用して、水面上に浮いたフロックの塊（スカム）と水面下の処理水に分離する処理装置である。この処理装置において、処理水の下降平均速度をＶL（一定）とした場合、フロックが浮上する条件は、式１の条件を満たす場合である。すなわち、ＶF＞ＶLのときは、フロックはＶF－ＶLの速度で水面上に浮上してスカムになる。一方、ＶF＜ＶLのときは、フロックはＶL－ＶFの速度で下降して処理水と共に放流される。濁水をスカムと処理水に分離する際にはこの条件を充足するように原水（濁水）の前処理が重要である。
図４の概略説明図に示すように浮上処理装置は、フロックが自ら浮上しようとする現象を応用して、水面上に浮いたフロックの塊（スカム）と水面下の処理水に分離する処理装置である。この処理装置において、処理水の下降平均速度をＶL（一定）とした場合、フロックが浮上する条件は、式１の条件を満たす場合である。すなわち、ＶF＞ＶLのときは、フロックはＶF－ＶLの速度で水面上に浮上してスカムになる。一方、ＶF＜ＶLのときは、フロックはＶL－ＶFの速度で下降して処理水と共に放流される。濁水をスカムと処理水に分離する際にはこの条件を充足するように原水（濁水）の前処理が重要である。
【0031】
【数1】
【0032】
浮上ジャーテストは、浮上処理装置を稼働させる前に行う確認試験である。通常はメスシリンダーを用いて簡易的に行われる。この確認試験は、図５に示す浮上ジャーテスト器４０１を用いる。図６は浮上ジャーテスト器による処理水とスカムの分離法を示す概略説明図である。図６の右端に示す原理図は、原水と薬剤を投入して撹拌した後、台上に静置させたときのフロックの浮上状況を示した。フロック浮上速度ＶFをフロックが容器底面からバルブ４０２までの水深Ｈ２を一定速度（平均速度）で通過するとき、その浮上時間ｔｃｒｆを用いて式２のように定義する。
【0033】
【数2】
【0034】
浮上ジャーテスト器４０１を用いて図６の浮上処理装置の状況を事前把握するには、式１の条件を満たす必要がある。式２を式１に代入すると、以下のような新しいフロック浮上平均時間の条件式である式３が得られる。
【0035】
【数3】
【0036】
フロック浮上平均時間ｔｃｒｆは、浮上ジャーテスト器４０１と、浮上処理装置の寸法から計算できる。図６はｔｃｒｆを与えた場合に、フロックが上昇する状況を３パターンで示したものである。下記に３パターンを示す。
【0037】
（１）パターン１：ＶF＜ＶL（＝Ｑ／ＡL）のとき、フロックはバルブ４０２の位置まで到達しない。
このパターンは、ＶLがＶFより大きいので、浮上処理装置ではフロックは処理水として降下する。
（２）パターン２：ＶF＝ＶL（＝Ｑ／ＡL）のとき、フロックはバルブ４０２の位置までに到達する。
（３）パターン３：ＶF＞ＶL（＝Ｑ／ＡL）のとき、フロックはバルブ４０２の位置までを通過して上昇する。このパターンは、ＶFがＶLより大きいので、浮上処理装置ではフロックはスカムとして浮上する。
以上により、浮上ジャーテスト器４０１を静置してｔｃｒｆ経過後にバルブ４０２を閉めると、バルブ４０２より上がスカム、バルブ４０２の位置より下が処理水として分離することができる。
このパターンは、ＶLがＶFより大きいので、浮上処理装置ではフロックは処理水として降下する。
（２）パターン２：ＶF＝ＶL（＝Ｑ／ＡL）のとき、フロックはバルブ４０２の位置までに到達する。
（３）パターン３：ＶF＞ＶL（＝Ｑ／ＡL）のとき、フロックはバルブ４０２の位置までを通過して上昇する。このパターンは、ＶFがＶLより大きいので、浮上処理装置ではフロックはスカムとして浮上する。
以上により、浮上ジャーテスト器４０１を静置してｔｃｒｆ経過後にバルブ４０２を閉めると、バルブ４０２より上がスカム、バルブ４０２の位置より下が処理水として分離することができる。
【0038】
＜浮上ジャーテスト器の設計＞
図５は浮上ジャーテスト器の一例を示す正面図である。
図示する浮上ジャーテスト器４０１に原水を５００ｍＬ入れた位置（Ｈ２＝２３１ｍｍ）にバルブ４０２がある。この浮上ジャーテスト器４０１では原水注水目盛り４０３の位置まで原水を入れて試験を行う。
浮上ジャーテスト器４０１を用いて浮上ジャーテストに入る前準備として、現場で使用する浮上処理装置の使用条件を決める必要がある。表１は図４の設計流量が３０ｍ3／Ｈタイプの浮上処理装置の使用条件を示すものである。項目１、２は処理計画で予め分かる数値である。一方、項目３、４は備考で示しているような計算が必要である。特に項目４のフロック浮上平均時間の最大値ｔｃｒｆ（sec）の把握は、浮上ジャーテストを行う上で極めて重要な事項である。
図５は浮上ジャーテスト器の一例を示す正面図である。
図示する浮上ジャーテスト器４０１に原水を５００ｍＬ入れた位置（Ｈ２＝２３１ｍｍ）にバルブ４０２がある。この浮上ジャーテスト器４０１では原水注水目盛り４０３の位置まで原水を入れて試験を行う。
浮上ジャーテスト器４０１を用いて浮上ジャーテストに入る前準備として、現場で使用する浮上処理装置の使用条件を決める必要がある。表１は図４の設計流量が３０ｍ3／Ｈタイプの浮上処理装置の使用条件を示すものである。項目１、２は処理計画で予め分かる数値である。一方、項目３、４は備考で示しているような計算が必要である。特に項目４のフロック浮上平均時間の最大値ｔｃｒｆ（sec）の把握は、浮上ジャーテストを行う上で極めて重要な事項である。
【0039】
【表1】
【0040】
図７はフロック浮上平均時間と濁度の計測データの試験結果を示すグラフである。
今回は浮上ジャーテスト器（図５より一回り小さい既製のメスシリンダー）を用い、以下の条件で試験を行った。なお本テストでは浮上状況を確認するため、浮上時間を３段階に分けてデータを収集したものである。
（１）作り原水・・・原水濃度：濁度６４２度
（２）薬注量・・・・
ポリ塩化アルミニウムＰＡＣ：１５ｐｐｍ、
界面活性剤ＦＡ－３：２ｐｐｍ、
カチオン系高分子凝集剤ＺＫ：１ｐｐｍ、
アニオン系高分子凝集剤ＺＡ:２ｐｐｍ
今回は浮上ジャーテスト器（図５より一回り小さい既製のメスシリンダー）を用い、以下の条件で試験を行った。なお本テストでは浮上状況を確認するため、浮上時間を３段階に分けてデータを収集したものである。
（１）作り原水・・・原水濃度：濁度６４２度
（２）薬注量・・・・
ポリ塩化アルミニウムＰＡＣ：１５ｐｐｍ、
界面活性剤ＦＡ－３：２ｐｐｍ、
カチオン系高分子凝集剤ＺＫ：１ｐｐｍ、
アニオン系高分子凝集剤ＺＡ:２ｐｐｍ
【0041】
図７は試験結果であり、フロック浮上平均時間と濁度の計測データである。フロック浮上平均時間は、原水と薬剤を攪拌した後、ジャーテスト器４０１を静置してからバルブを閉めるまでの経過時間である。また濁度（度）は、バルブ４０２を閉じたときの下層水（水深Ｈ２＝１２４ｍｍ）を取り出して計測した値である。
【0042】
【0043】
＜高度処理する場合の方法＞
目標濁度１０度（ＳＳ＝１０ｍｇ／Ｌ相当）以下の高度処理を達成するためには２つの方法がある。
１つはｔｃｒｆ＝１２秒のときに処理水濁度が目標濁度１０度をクリアするまで薬注量を微調整する方法である。
他の方法は処理流量を下げて運転し目標濁度をクリアする方法である。すなわち、表１と図７の試験データで目標濁度１０度以下を目指すには、ｔｃｒｆが１４秒くらい必要であると考えられる。ｔｃｒｆ＝１４秒に処理時間を延長した場合は、表１に示す内数値のように、処理可能な原水流量はQ＝２５ｍ3／Ｈ以下になる。このように薬注量の調整が複雑な場合は、時間をかけてゆっくりと処理する方法も有効である。
目標濁度１０度（ＳＳ＝１０ｍｇ／Ｌ相当）以下の高度処理を達成するためには２つの方法がある。
１つはｔｃｒｆ＝１２秒のときに処理水濁度が目標濁度１０度をクリアするまで薬注量を微調整する方法である。
他の方法は処理流量を下げて運転し目標濁度をクリアする方法である。すなわち、表１と図７の試験データで目標濁度１０度以下を目指すには、ｔｃｒｆが１４秒くらい必要であると考えられる。ｔｃｒｆ＝１４秒に処理時間を延長した場合は、表１に示す内数値のように、処理可能な原水流量はQ＝２５ｍ3／Ｈ以下になる。このように薬注量の調整が複雑な場合は、時間をかけてゆっくりと処理する方法も有効である。
【0044】
図５に示す浮上ジャーテスト器４０１の使用方法の注意点は次のとおりである。
（１）現場で使用する浮上処理装置の使用条件を決めること。
（２）処理水濁度がフロック浮上平均時間の最大値ｔｃｒｆにおいて目標濁度をクリアできるような薬注量を決めること。
（３）薬注量の調整が複雑な場合は処理流量を下げて運転する方法（ｔｃｒｆを延長させる）が有効になる場合がある。
（１）現場で使用する浮上処理装置の使用条件を決めること。
（２）処理水濁度がフロック浮上平均時間の最大値ｔｃｒｆにおいて目標濁度をクリアできるような薬注量を決めること。
（３）薬注量の調整が複雑な場合は処理流量を下げて運転する方法（ｔｃｒｆを延長させる）が有効になる場合がある。
【0045】
＜薬剤の注入方法＞
図８は通常の薬注混合パターンを示す概略説明図である。図９はダイヤフラムポンプにより配管内に薬注するパターンを示す概略説明図である。図１０はスムーズフローポンプにより薬注するパターンを示す概略説明図である。
土木建築などの現場で採用されている薬液注入法としては、ダイヤフラムポンプにより配管内に薬注されるのが一般的である。ダイヤフラムポンプは薬液の吸入・吐出を１ストロークで繰り返すため、配管内の薬液の流れが脈動する。
図８は通常の薬注混合パターンを示す概略説明図である。図９はダイヤフラムポンプにより配管内に薬注するパターンを示す概略説明図である。図１０はスムーズフローポンプにより薬注するパターンを示す概略説明図である。
土木建築などの現場で採用されている薬液注入法としては、ダイヤフラムポンプにより配管内に薬注されるのが一般的である。ダイヤフラムポンプは薬液の吸入・吐出を１ストロークで繰り返すため、配管内の薬液の流れが脈動する。
【0046】
ダイヤフラムポンプ２台を用いて２種類の薬剤（Ａ薬剤とＢ薬剤）を注入混合し、それらを撹拌する場合には、図８のような混合パターンが考えられる。この従来のダイヤフラムポンプ方式では次のような問題がある。
配管内の混合部分が少なくなる。図８で示す状態は、薬剤Ａと薬剤Ｂのダイヤフラムポンプの同期が取れず、位相差が大きい例であり、２つの薬剤の混合部分（Ａ＋Ｂの斜線部分）が比較的少なくなる。
また２薬剤の注入制御が行われないので、ダイヤフラムポンプを動かす度に２薬剤の混合部分（Ａ＋Ｂの斜線部分）の割合が変化する。このため不安定な運転結果になり易かった。
配管内の混合部分が少なくなる。図８で示す状態は、薬剤Ａと薬剤Ｂのダイヤフラムポンプの同期が取れず、位相差が大きい例であり、２つの薬剤の混合部分（Ａ＋Ｂの斜線部分）が比較的少なくなる。
また２薬剤の注入制御が行われないので、ダイヤフラムポンプを動かす度に２薬剤の混合部分（Ａ＋Ｂの斜線部分）の割合が変化する。このため不安定な運転結果になり易かった。
【0047】
２種類の薬剤を混合処理する場合に次のような２つの方法が考えられる。
事前に２薬剤の混合液を薬注する方法がある。事前に２つの薬剤（Ａ薬剤とＢ薬剤）を混合しておき、これを１台のダイヤフラムポンプで薬注する方法がある。これにより薬剤タンクやダイヤフラムポンプの節約が可能となる。ただし、ダイヤフラムポンプは図９のように吸入と吐出を繰り返すため、配管内の薬注部分は半分のみであり、それが撹拌される。換言すると管内の残り半分は無薬注のまま撹拌されることになり、この方法は混合むらが生じやすかった。
事前に２薬剤の混合液を薬注する方法がある。事前に２つの薬剤（Ａ薬剤とＢ薬剤）を混合しておき、これを１台のダイヤフラムポンプで薬注する方法がある。これにより薬剤タンクやダイヤフラムポンプの節約が可能となる。ただし、ダイヤフラムポンプは図９のように吸入と吐出を繰り返すため、配管内の薬注部分は半分のみであり、それが撹拌される。換言すると管内の残り半分は無薬注のまま撹拌されることになり、この方法は混合むらが生じやすかった。
【0048】
次に、スムーズフローポンプによる連続薬注法がある。この連続薬注法は、スムーズフローポンプを用いた薬注方法である。このスムーズフローポンプは、２つのダイヤフラムを対向配置することで無脈動連続流が可能となった薬注ポンプである。これを用いると、図９の状態が図１０の状態のように配管内で連続薬注することが可能となる。
また、図８で示した薬剤Ａと薬剤Ｂをそれぞれスムーズフローポンプで薬注するとした場合も、各々連続薬注ができるため、ＡとＢの混合部分が連続し、良好な混合結果が得られる。
また、図８で示した薬剤Ａと薬剤Ｂをそれぞれスムーズフローポンプで薬注するとした場合も、各々連続薬注ができるため、ＡとＢの混合部分が連続し、良好な混合結果が得られる。
【0049】
＜急速撹拌機＞
図１１は配管流速を利用した急速撹拌機を示す平面図である。図１２は急速撹拌機の内部状態を示す説明図である。図１３は原水（濁水）と薬剤との混合状態を示す説明図である。
常圧浮上処理装置６では、原水を配管でこの処理槽へ送る前に薬注を実施しておく必要がある。薬注においては、配管内に薬剤を注入し、直ちに管内で撹拌する管内撹拌方式を採用することによって装置のコンパクト化を図っている。管内撹拌方式では、薬剤の種類によって急速撹拌する場合と緩速撹拌する場合がある。
図１１は配管流速を利用した急速撹拌機を示す平面図である。図１２は急速撹拌機の内部状態を示す説明図である。図１３は原水（濁水）と薬剤との混合状態を示す説明図である。
常圧浮上処理装置６では、原水を配管でこの処理槽へ送る前に薬注を実施しておく必要がある。薬注においては、配管内に薬剤を注入し、直ちに管内で撹拌する管内撹拌方式を採用することによって装置のコンパクト化を図っている。管内撹拌方式では、薬剤の種類によって急速撹拌する場合と緩速撹拌する場合がある。
【0050】
急速撹拌機３は、薬注タンク２と共に薬注機４を構成する。急速撹拌機３は、筒体３０１の上流側に薬剤注入口３０２が開けられ、この薬剤注入口３０２に隣接する下流側にクロスミキサー３０３が設けられたものである。図示例では薬剤注入口３０２を黒丸で表現している。この薬剤注入口３０２に薬注タンク２からの管が連結されている。またクロスミキサー３０３も筒体３０１内に数か所に取り付けられたものである。この急速撹拌機３は、濁水中の微粒子を電荷させて小さな固まりにするために行う。薬剤（薬液）としては、例えば、
ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、
界面活性剤（ＦＡ－３）、
カチオン系高分子凝集剤（ＺＫ）、
アニオン系高分子凝集剤（ＺＡ）などを用いる。
ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、
界面活性剤（ＦＡ－３）、
カチオン系高分子凝集剤（ＺＫ）、
アニオン系高分子凝集剤（ＺＡ）などを用いる。
【0051】
これらの薬剤と空気は、薬注タンク２内のポンプによって急速撹拌機３内に連続注入され、直ちに流速によって高速回転するクロスミキサー３０３で急速撹拌される。なお、クロスミキサー３０３の代わりに、羽根車を用いて撹拌することも可能である。
また薬注する薬剤の種類、量、注入順序は、浮上ジャーテストで決めたものを採用する。この急速撹拌機３においては、薬剤と空気を連続注入したら直ちにクロスミキサー３０３で急速撹拌することが重要である。
また薬注する薬剤の種類、量、注入順序は、浮上ジャーテストで決めたものを採用する。この急速撹拌機３においては、薬剤と空気を連続注入したら直ちにクロスミキサー３０３で急速撹拌することが重要である。
【0052】
なお、図１２に示す急速撹拌機３ではクロスミキサー３０３を５個用いた例を示しているが、この５個に限定されない。撹拌が不十分な場合はクロスミキサー３０３の数を多くする必要がある。
【0053】
この急速撹拌機３において、原水が配管内を通過するとき、薬注と急速撹拌による混合のメカニズムを表したのが図１３である。例えば、最初はポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）から界面活性剤（ＦＡ－３）の順に薬注し、その都度クロスミキサー３０３で撹拌する。次に空気をエアーコンプレッサーで注入し撹拌する。引き続きカチオン系高分子凝集剤（ＺＫ）からアニオン系高分子凝集剤（ＺＡ）の順に注薬・撹拌を実施する。最後は全薬剤と空気が原水と完全に混合する。その後、次の緩速撹拌機５へ移動させる。
【0054】
ここで各薬剤がタイムリーに供給・撹拌される必要がある。そのためには各薬剤はスムーズフローポンプ等の無脈動型の薬注ポンプによって連続注入することが好ましい。また空気もエアーコンプレッサー（図示していない）で連続注入する必要がある。
【0055】
＜緩速撹拌機（反応管）＞
図１４は緩速撹拌機（反応管）を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
急速撹拌した後は、最後に注入したアニオン系高分子凝集剤（ＺＡ）により、濁水中の微粒子の固まりは、さらに大きいフロックになる。フロックはＦＡ－３や空気と混ざるので水面に向かって浮上する。
図示する撹拌機は管を数回に巻いた緩速撹拌機５の一例である。薬注された濁水はこの反応管の中で遠心力によってゆっくり混ぜられる。また薬注濁水が余分な空気等で乱れないように、図１４（ａ）に示すように最下部の入口から注水し、最上部の出口で排出するような上向き傾斜配管構造としている。適切なフロックを形成するには、ある程度の反応時間が必要になる。図示例の緩速撹拌機５は、反応時間は反応管の長さで調整するようになっている。反応時間が長い場合は反応管の長さを長くし、反応時間が短い場合は反応管の長さを短くする。図１４（ａ）の正面図に示す緩速撹拌機５では４巻回したものを示すが、これは一例であってこの４巻回しに限定されないことは勿論である。
図１４は緩速撹拌機（反応管）を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
急速撹拌した後は、最後に注入したアニオン系高分子凝集剤（ＺＡ）により、濁水中の微粒子の固まりは、さらに大きいフロックになる。フロックはＦＡ－３や空気と混ざるので水面に向かって浮上する。
図示する撹拌機は管を数回に巻いた緩速撹拌機５の一例である。薬注された濁水はこの反応管の中で遠心力によってゆっくり混ぜられる。また薬注濁水が余分な空気等で乱れないように、図１４（ａ）に示すように最下部の入口から注水し、最上部の出口で排出するような上向き傾斜配管構造としている。適切なフロックを形成するには、ある程度の反応時間が必要になる。図示例の緩速撹拌機５は、反応時間は反応管の長さで調整するようになっている。反応時間が長い場合は反応管の長さを長くし、反応時間が短い場合は反応管の長さを短くする。図１４（ａ）の正面図に示す緩速撹拌機５では４巻回したものを示すが、これは一例であってこの４巻回しに限定されないことは勿論である。
【0056】
図１５は簡易組立て配管の一例を示し、（ａ）は直管、（ｂ）はエルボ管（曲管）、（ｃ）は連結状態の断面図、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は連結した状態の概略図である。
緩速撹拌機（反応管）５には、コンパクトで、容易に運搬でき、現場で容易に組み立て易く、しかも汎用性を上げたユニット管を用いる。図１５（ａ）は直管５０１のユニット管である。（ｂ）はエルボ管（曲管）５０２のユニット管である。図１５（ｃ）に示すように、各ユニット管は両端にフランジ部５０３を有し、このフランジ部５０３同士を接合し、この部分を包み込むように挟持する連結具５０４を用いて連結するようになっている。この直管５０１とエルボ管（曲管）５０２を組合わせて（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すようないろいろな形状の配管にする。
緩速撹拌機（反応管）５には、コンパクトで、容易に運搬でき、現場で容易に組み立て易く、しかも汎用性を上げたユニット管を用いる。図１５（ａ）は直管５０１のユニット管である。（ｂ）はエルボ管（曲管）５０２のユニット管である。図１５（ｃ）に示すように、各ユニット管は両端にフランジ部５０３を有し、このフランジ部５０３同士を接合し、この部分を包み込むように挟持する連結具５０４を用いて連結するようになっている。この直管５０１とエルボ管（曲管）５０２を組合わせて（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すようないろいろな形状の配管にする。
【0057】
＜常圧浮上処理装置の構成＞
図１６は本発明の濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置を示す断面図である。図１７は本発明の濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置を示す平面図である。
本発明の濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置（浮上処理装置）６は、直方体の水槽６０１の内部に四角形状の内筒６０２をその下端縁６０２ａが水槽６０１の底板６０３から離れた状態で配置されたものである。内筒６０２の上端縁６０２ｂは水槽６０１の側板の上端縁６０２ｂと同じ高に配置した。
内筒６０２の上端縁６０２ｂは、後述する排水管６０４の集水口６０４ａより高い位置に配置する必要がある。濁水から分離したスカムが処理水に混ざるおそれがあるからである。
図１６は本発明の濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置を示す断面図である。図１７は本発明の濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置を示す平面図である。
本発明の濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置（浮上処理装置）６は、直方体の水槽６０１の内部に四角形状の内筒６０２をその下端縁６０２ａが水槽６０１の底板６０３から離れた状態で配置されたものである。内筒６０２の上端縁６０２ｂは水槽６０１の側板の上端縁６０２ｂと同じ高に配置した。
内筒６０２の上端縁６０２ｂは、後述する排水管６０４の集水口６０４ａより高い位置に配置する必要がある。濁水から分離したスカムが処理水に混ざるおそれがあるからである。
【0058】
図示した常圧浮上処理装置６は、直方体の水槽６０１と四角形状の内筒６０２とを示している。これは運搬するトレーラー、トラックの車幅に収めて積載できる大きさ、容量を考慮したものである。この常圧浮上処理装置６は四角形状の形状に限定されない。円筒形、多角形状にすることができる。
【0059】
常圧浮上処理装置６は、原水（濁水）を投入する投入管６０５をその噴出口６０５ａが平面視で内筒６０２の中央に位置するように配置した。この噴出口６０５ａが上方に向くように、かつ水槽６０１の上下方向の中間位置に配置した。
【0060】
噴出口６０５ａには、この噴出口６０５ａから出る濁水の流路を噴出方向に対して直角方向に向けてじゃま板６０６を取り付けている。じゃま板６０６は、噴出される濁水の流速を極力下げ、スカムを噴出口６０５ａの周辺に集めることによって、スカムと処理水とに分離しやすくする役目がある。
【0061】
図示例では、薄い逆円錐形状のじゃま板６０６を示しているが、逆に厚い逆円錐形状の板材のものでもよい。また、単なる円板を用いてもよい。円板に限定されず、六角形板、その他の多角形状の板材を用いることができる。
更に、じゃま板６０６は、内筒６０２に送られた濁水が上方に噴出することを防止すると共に、濁水が内筒６０２の「中央分離領域」内に集積される形状であればよい。例えば、球形状、「碁石」のような扁平楕円体、「そろばんの駒」のような扁平な紡錘形状等の部材をじゃま板６０６とすることが可能である。
更に、じゃま板６０６は、内筒６０２に送られた濁水が上方に噴出することを防止すると共に、濁水が内筒６０２の「中央分離領域」内に集積される形状であればよい。例えば、球形状、「碁石」のような扁平楕円体、「そろばんの駒」のような扁平な紡錘形状等の部材をじゃま板６０６とすることが可能である。
【0062】
この水槽６０１には、清浄に処理した水（処理水）を排水管６０４から集水し、排出する。この集水管６０４は、水槽６０１の側壁と内筒６０２との間に、集水口６０４ａが水槽６０１の上面位置に来るように常圧浮上処理装置６の上部位置に配置した。
【0063】
＜常圧浮上処理装置の処理方法＞
本発明の常圧浮上処理装置６では、投入管６０５の噴出口６０５ａから上方に向けて噴出される懸濁処理水は、じゃま板６０６に当たり減速される。固形物であるスカムは、表面張力の作用で、物体（じゃま板６０６）に触れながら移動する性質を有する、そこで、じゃま板６０６に当たったスカムは、このじゃま板６０６の外形の形状に沿って移動する傾向にある。このスカムは、円形形状に浮上する。この浮上したスカムはそのまますくい取る。このとき浮上したスカムは、内筒６０２内に浮上する。このようにしてスカムと処理水とに分離される。
本発明の常圧浮上処理装置６では、投入管６０５の噴出口６０５ａから上方に向けて噴出される懸濁処理水は、じゃま板６０６に当たり減速される。固形物であるスカムは、表面張力の作用で、物体（じゃま板６０６）に触れながら移動する性質を有する、そこで、じゃま板６０６に当たったスカムは、このじゃま板６０６の外形の形状に沿って移動する傾向にある。このスカムは、円形形状に浮上する。この浮上したスカムはそのまますくい取る。このとき浮上したスカムは、内筒６０２内に浮上する。このようにしてスカムと処理水とに分離される。
【0064】
薬注された原水Ｑは内筒６０２の中央部から上方へ放出され、じゃま板６０６によって減速された後、水面に到達する。このとき軽いフロックはＶFの速度で水面に浮きスカムとなる。またスカムはじゃま板６０６の作用により水面の中央付近（円状）に集められるので、容易に掻き寄せることができる。このためスカムの除去効率が上がる。
【0065】
一方分離した処理水は、内筒６０２の周囲に移動する。広範囲に処理水が、内筒６０２の下端縁６０２ａからその外周の水槽６０１内を移動する。この時内筒６０２の底面積に比して、水槽６０１の処理水を移動させる平面積が広いので、内筒６０２内の下部にある処理水の移動速度を遅くすることができる。その結果スカムとの分離する時間に余裕ができ、分離効率を高めることができる。
【0066】
その後、スカムが分離した処理水は排水管６０４の集水口６０４ａに移動する。処理水は、内筒６０２の４辺から水槽６０１の内壁面と内筒６０２の隙間を通って上昇し、水面に設けられた排水管６０４の集水口６０４ａによって排出させる。これによって開口高がｈ＝３３０ｍｍと低くできるので、水槽６０１の高さも体積も小さくなる。このように常圧浮上処理装置６の小型化は、輸送制限や現地作業の発生、広い敷地確保などの諸問題を解決できる。
【0067】
このように本発明の濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置６と、図１８、１９に示した従来タイプの浮上処理装置とを比較した結果を表２に示す。表２の（１）に示すように、従来タイプは面積が若干小さくなるが、体積が非常に大きくなり不経済である。一方、表２の（２）に示すように、本発明の常圧浮上処理装置６は、従来の処理装置と比べると面積はほぼ同等であるが、体積においては５９％も縮小できているので、コンパクトになっている。トレーラー、トラックで運搬できる処理装置としては優れている。
【0068】
【表2】
【0069】
なお、本発明の濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置６は、薬品を用いる常圧浮上処理方式を採用しているのでランニングコストはある程度必要とするが、薬品により気泡と固形物を電気化学的に吸着させ、清澄度の高い処理水が得られる。また、装置、設備をコンパクトな形状にすることで、トレーラー、トラックによる槽の分割輸送や、現地での組み立て作業を容易に実施できる構成であれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【0070】
本発明の濁水処理設備及びその処理方法は、建設工事以外に工場や各種事業場等で生じる濁水を処理する際にも利用できる。
【符号の説明】
【0071】
１ 原水槽
２ 薬注タンク
３ 急速撹拌機
３０１ 筒体
３０２ 薬剤注入口
３０３ クロスミキサー
４ 薬注機
４０１ 浮上ジャーテスト器
５ 緩速撹拌機（反応管）
６ 浮上処理装置（常圧浮上処理装置）
６０１ 水槽
６０２ 内筒
６０２ａ 内筒の下端縁
６０２ｂ 内筒の上端縁
６０３ 底板
６０４ 排水管
６０４ａ 排水管の集水口
６０５ 原水投入管
６０５ａ 原水投入管の噴出口
６０６ じゃま板
２ 薬注タンク
３ 急速撹拌機
３０１ 筒体
３０２ 薬剤注入口
３０３ クロスミキサー
４ 薬注機
４０１ 浮上ジャーテスト器
５ 緩速撹拌機（反応管）
６ 浮上処理装置（常圧浮上処理装置）
６０１ 水槽
６０２ 内筒
６０２ａ 内筒の下端縁
６０２ｂ 内筒の上端縁
６０３ 底板
６０４ 排水管
６０４ａ 排水管の集水口
６０５ 原水投入管
６０５ａ 原水投入管の噴出口
６０６ じゃま板
【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】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【手続補正書】
【提出日】2023-09-20
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等で生じる濁水を清浄に処理する技術に係り、特に濁水について常圧で浮上処理する濁水処理設備を用いた常圧浮上処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
地下水の高い建設工事ではほぼ例外なく濁水が排出される。排出される濁水については、水質汚濁防止法ならびに各都道府県が設ける条例が定める基準を遵守することが必要である。水質汚濁防止法や条例による濁水の規制により厳しく規制されている。
【0003】
従来では濁水等を処理する際に、浮上処理設備（装置）と、凝集沈降処理設備（装置）の２段階の処理設備（装置）を用いていた。浮上処理方法（装置）は、水より比重が軽い懸濁物質（油など）を水面に浮かせて分離する技術である。一般的に浮上処理方法（装置）は加圧浮上方式が主流である。この方式は効率や経済性に優れているために広く用いられている。
【0004】
浮上処理方法（装置）では、先ず、原水（濁水）を、原水槽に流入させて貯留する。原水（濁水）を均一にするために、原水調整槽に移す。なお、この原水調整槽は必須の設備（装置）ではない。
次に、薬品を投入してこの薬注した原水（濁水）を浮上分離槽に投入する。この浮上分離槽では、濁水中の浮遊物質に微細な気泡を付着させて浮遊物質の見かけの比重を小さくして浮遊物質は水面に浮かし、スカムとして排出する。
次に、薬品を投入してこの薬注した原水（濁水）を浮上分離槽に投入する。この浮上分離槽では、濁水中の浮遊物質に微細な気泡を付着させて浮遊物質の見かけの比重を小さくして浮遊物質は水面に浮かし、スカムとして排出する。
【0005】
図１８は従来の浮上処理装置の一例を示す断面図である。図１９は従来の浮上処理装置の一例を示す平面図である。図示する従来型の浮上処理装置９０１は原水流量Ｑ＝５０ｍ3／Ｈタイプの処理槽を示している。この浮上処理装置９０１は直方体の水槽９０２である。この水槽９０２の左半分に原水（濁水）を投入する投入管９０３をその噴出口９０４が上方に向くように、水槽９０２の上下方向の中間位置に配置した。水槽９０２の右半分に処理した水（処理水）を集水する排水管９０５を配置した。排水管９０５の集水口９０６が水槽９０２の上面位置に来るように水槽９０２に配置した。原水と処理後の処理水が混濁しないように、水槽９０２を右半分と左半分に仕切るように仕切板９０７が取り付けられている。この仕切板９０７は、投入管９０３と排水管９０５との間に配置される。仕切板９０７はその下部が水槽９０２の底板９０２aから離れているので、ここを処理水が移動するようになっている。
【0006】
この従来の浮上処理装置９０１では、投入管９０３の噴出口９０４から水面に向かって噴出される懸濁処理水は、スカムが上方に浮上し、スカムが分離した処理水は右半分の排水管９０５側に移動する。このとき浮上したスカムは仕切板９０７によって排水管９０５に集まらないようになっている。このスカムをすくい取り、濁水をスカムと処理水とに分離処理する。
【0007】
このように濁水を処理する技術は多数提案されている。例えば、特許文献１の特開２００８－１１９５６３号「濁水処理装置」には、可搬式の架台に、原水槽と、緩速攪拌槽と、前記原水槽内の原水を、緩速攪拌槽へ送給する第１送給手段と、この第１送給手段の途中の凝集剤注入部に凝集剤を供給する凝集剤供給手段と、緩速攪拌槽内の処理水を、沈降分離槽その他に送給する第２送給手段とを設けた濁水処理装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２００８－１１９５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、図１８の断面図と図１９の平面図に示した従来の浮上処理装置９０１では、図１８の断面図に示すように、投入管９０３の噴出口９０４から水面に向かって噴出される懸濁処理水は、スカムと処理水に分離される際に、スカムは水の流れに乗って水面全体に広がり、渦巻いたりするため、スカムの掻き寄せが困難になる。その結果、スカムの除去率が低下するという問題を有していた。
【0010】
また、浮上処理装置９０１は、例えば図１８の断面図のように処理水の流速ＶLを一定にするため、水槽９０２の中央下部では開口高をｈ＝１３００ｍｍとし、分離面積ＡＬ（1.7ｍ2＝１３００ｍｍ×１３００ｍｍ）と同等の面積を確保している。これにより、浮上処理装置９０１の高さが増すばかりか、体積も大きくなるという問題を有している。
【0011】
原水流量Ｑ＝２００ｍ3／Ｈのような大型処理装置では、浮上処理装置９０１の体積が増し、輸送が困難になることがある。トレーラー、トラック輸送する場合には、槽の分割輸送や、現地での組み立て作業およびヤードの確保ができないという問題も有していた。
【0012】
従来の薬剤の注入方法では、貯留した原水に気泡を付着させるなどの薬剤を投入したあとに、均一に混ざらないことがあり、そのまま浮上分離処理をすると、処理水の清澄度が劣ったりすることがある。また、分離処理の処理速度をおそくする必要があり、処理時間が長くなるという問題を有していた。
【0013】
従来の薬剤注入量の決定方法は、浮上処理する際に用いる薬剤を、工事現場において濁水を採取し、現場で使用する浮上処理装置の使用条件により決定していた。適正な薬剤の注入量を決定しないと、気泡付着が不十分な場合が多く、処理水の清澄度が劣りやすいという問題を有していた。また、薬注量の調整が複雑な場合は処理流量を下げて運転するために、時間単位の処理量が低下するという問題を有していた。
【0014】
特許文献１に記載の「濁水処理装置」は、原水槽と、緩速攪拌槽と、沈降分離槽とこれらにそれぞれ送給手段が必要となり処理設置場所が広くなりやすいという問題を有していた。
【0015】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、薬品を用いる常圧浮上処理方式は、ランニングコストはある程度必要とするが、薬品により気泡と固形物を電気化学的に吸着させ、清澄度の高い処理水が得られる。また、装置、設備をコンパクトな形状にすることで、トレーラー、トラックによる槽の分割輸送や、現地での組み立て作業を容易に実施できる濁水処理設備を用いた常圧浮上処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明の常圧浮上処理方法は、砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業の現場で生じる濁水について、処理する水量を調節する濁水（原水）を貯留する原水槽（１）と、原水に薬剤を注入する急速撹拌機（３）と、薬剤が注入された原水を化学反応させる緩速撹拌機（５）と、水槽（６０１）の内側に内筒（６０２）をその下部を水槽（６０１）の底板（６０３）から離した状態で配置した浮上処理装置（６）とを備えた濁水処理設備を用いた常圧浮上処理方法であって、
先ず、前記原水槽（１）からポンプで原水を輸送する量を決定する際に、現場において浮上ジャーテスト器（４０１）に原水と薬剤とを入れ、所定時間後にスカムが浮上する時間を測定して、浮上処理装置（６）の容量から時間当たりの原水処理量と添加する薬剤量を算出し、原水槽（１）のポンプ（７）の流量を決定し、
急速撹拌機（３）において原水に、前記浮上ジャーテスト器（４０１）で決定された量の薬剤を添加し、その後緩速撹拌機（５）において原水と薬剤とを化学反応させ、
次に、薬剤と化学反応した原水を、前記浮上処理装置（６）の内筒（６０２）に噴射させ、この内筒（６０２）内においてスカムを浮上させ、そのまま掬い排出し、
内筒（６０２）内においてスカムを分離して清浄になった処理水を沈降させ、この処理水は内筒（６０２）の下部から内筒（６０２）と水槽（６０１）の間に上昇移動させて、溢流するように集水し、排出して処理を完了させる、ことを特徴とする。
先ず、前記原水槽（１）からポンプで原水を輸送する量を決定する際に、現場において浮上ジャーテスト器（４０１）に原水と薬剤とを入れ、所定時間後にスカムが浮上する時間を測定して、浮上処理装置（６）の容量から時間当たりの原水処理量と添加する薬剤量を算出し、原水槽（１）のポンプ（７）の流量を決定し、
急速撹拌機（３）において原水に、前記浮上ジャーテスト器（４０１）で決定された量の薬剤を添加し、その後緩速撹拌機（５）において原水と薬剤とを化学反応させ、
次に、薬剤と化学反応した原水を、前記浮上処理装置（６）の内筒（６０２）に噴射させ、この内筒（６０２）内においてスカムを浮上させ、そのまま掬い排出し、
内筒（６０２）内においてスカムを分離して清浄になった処理水を沈降させ、この処理水は内筒（６０２）の下部から内筒（６０２）と水槽（６０１）の間に上昇移動させて、溢流するように集水し、排出して処理を完了させる、ことを特徴とする。
【0017】
前記急速撹拌機（３）において、原水に複数の薬剤を添加する際に、２つのダイヤフラムを対向配置することで無脈動連続流できるポンプを用いて薬注する、ことができる。
【発明の効果】
【0018】
本発明は、装置、設備をコンパクトな形状にすることで、トレーラー、トラックによる装置の分割輸送や、現地での組み立て作業を容易に実施できる。特に、浮上処理装置（６）において、薬注された原水（濁水）は内筒（６０２）の中央部から上方へ放出され、じゃま板（６０６）によって減速された後、水面に到達する。このとき軽いフロックは水面に浮きスカムとなる。またスカムはじゃま板（６０６）の作用により、内筒（６０２）内の狭い範囲内かつ、水面の中央付近（円形状）に集められるので、掻き寄せが容易になり、スカムの除去効率が上がる。
薬品により気泡と固形物を電気化学的に吸着させ、常圧浮上処理方式による清澄度の高い処理水が得られる。
薬品により気泡と固形物を電気化学的に吸着させ、常圧浮上処理方式による清澄度の高い処理水が得られる。
【0019】
スカムが分離された処理水は、内筒（６０２）の下部から水槽（６０１）側に沈降移動する。その後内筒（６０２）と水槽（６０１）の内壁の間に移動し、水面に設けられた集水口（６０４ａ）から排出される。このように浮上処理装置（６）の小型化は、輸送制限や現地作業の発生、広い敷地確保などの諸問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の常圧浮上処理方法に用いる濁水処理設備の全体構成を示す正面図であり、一部縦断面図で表現している。
【図2】本発明の常圧浮上処理方法に用いる濁水処理設備の全体構成を示す平面図である。
【図3】本発明の常圧浮上処理方法に用いる濁水処理設備の各種機械を用いて水処理を実施する際のフロー図である。
【図4】一般的な浮上処理装置内におけるスカムと処理水の移動速度を示す概略説明図である。
【図5】浮上ジャーテスト器を示す概略正面図である。
【図6】浮上ジャーテスト器による処理水とスカムの分離方法を示す概略説明図である。
【図7】フロック浮上平均時間と濁度の計測データの試験結果を示すグラフである。
【図8】通常の薬注混合パターンを示す概略説明図である。
【図9】ダイヤフラムポンプにより配管内に薬注するパターンを示す概略説明図である。
【図10】ポンプにより薬注するパターンを示す概略説明図である。
【図11】配管流速を利用した急速撹拌機を示す平面図である。
【図12】急速撹拌機の内部状態を示す説明図である。
【図13】原水（濁水）と薬剤との混合状態を示す説明図である。
【図14】緩速薬注撹拌機を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図15】簡易組立て配管の一例を示し、（ａ）は直管、（ｂ）はエルボ管（曲管）、（ｃ）は連結状態の断面図、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は連結した状態の概略図である。
【図16】本発明の処理方法に用いる濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置を示す断面図である。
【図17】本発明の処理方法に用いる濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置を示す平面図である。
【図18】従来の浮上処理装置の一例を示す断面図である。
【図19】従来の浮上処理装置の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本発明は、砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等の現場で生じる原水（濁水）について、特に水より比重が軽い懸濁物質（油など）を水面に浮かせて浮上処理をするコンパクトな水処理装置であり、主に浮上処理する濁水処理設備を用いた常圧浮上処理方法である。
【実施例0022】
＜濁水処理装置の全体構成＞
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の常圧浮上処理方法に用いる濁水処理設備の全体構成を示す正面図であり、一部縦断面図で表現している。図２は本発明の常圧浮上処理方法に用いる濁水処理設備の全体構成を示す平面図である。図３は本発明の常圧浮上処理方法に用いる濁水処理設備の各種機械を用いて水処理を実施する際のフロー図である。
本発明の常圧浮上処理方法に用いる濁水処理設備は、砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等の現場にトレーラー、トラックで運搬し、現地で組み立てて濁水を清浄な水に処理する設備である。本発明の常圧浮上処理方法に用いる濁水処理設備は、主に原水を一定量確保するため原水槽１と、薬剤（薬品）を貯留する薬注タンク（２）と急速撹拌機３とから成る薬注機４を備える。この急速撹拌機３の下流には管内撹拌方式となる緩速撹拌機（反応管）５と、この緩速撹拌機（反応管）５の下流に浮上処理装置６を備える。浮上処理装置６において、処理水と分離したスカムについては、掻き寄せ機をこの装置の上部に設けて除去する（図示せず）。
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の常圧浮上処理方法に用いる濁水処理設備の全体構成を示す正面図であり、一部縦断面図で表現している。図２は本発明の常圧浮上処理方法に用いる濁水処理設備の全体構成を示す平面図である。図３は本発明の常圧浮上処理方法に用いる濁水処理設備の各種機械を用いて水処理を実施する際のフロー図である。
本発明の常圧浮上処理方法に用いる濁水処理設備は、砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等の現場にトレーラー、トラックで運搬し、現地で組み立てて濁水を清浄な水に処理する設備である。本発明の常圧浮上処理方法に用いる濁水処理設備は、主に原水を一定量確保するため原水槽１と、薬剤（薬品）を貯留する薬注タンク（２）と急速撹拌機３とから成る薬注機４を備える。この急速撹拌機３の下流には管内撹拌方式となる緩速撹拌機（反応管）５と、この緩速撹拌機（反応管）５の下流に浮上処理装置６を備える。浮上処理装置６において、処理水と分離したスカムについては、掻き寄せ機をこの装置の上部に設けて除去する（図示せず）。
【0023】
本発明の処理方法に用いる濁水処理設備に備える浮上処理装置６、原水槽１、薬注タンク２、急速撹拌機３、緩速撹拌機（反応管）５などの材質は、処理する濁水の腐食性などが高いかどうかで決められる。例えば鉄、鋼又はステンレス鋼のような鉄を主成分とした合金、その他の非鉄金属が用いられる。更には、ポリエチレン（ＰＥ）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）のような合成樹脂、コンクリートを用いることも可能である。
【0024】
スカムは、浮き汚泥と称され、原水（濁水）中の有機物が腐敗、発酵することにより発生するガスによって、濁水中の懸濁物質、繊維質、油脂質、細菌が浮上して、水表面にできるスポンジ質の厚い膜状の浮きかすである。処理装置の水面に浮いたもので、細かい粒子状のものから、３０ｃｍを超える大きな塊まで様々ある。
浮上処理装置６により清浄な処理水とする。処理水は、主に原水（濁水）からスカムを分離した処理水である。この処理水は、そのまま公共水域に放流する場合と、再度処理してから公共水域に放流する場合とがある。
浮上処理装置６により清浄な処理水とする。処理水は、主に原水（濁水）からスカムを分離した処理水である。この処理水は、そのまま公共水域に放流する場合と、再度処理してから公共水域に放流する場合とがある。
【0025】
＜原水槽＞
原水槽１は、原水即ち砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等の現場で発生する濁水を一時貯留する水槽である。浮上処理装置６へ供給する際に水量調整を行うための水槽である。ポンプ７を用いて下流の急速撹拌機３へ原水を輸送する。なお、本発明はトレーラー、トラックで、工事現場へ搬送できるように、その水槽の開口の1辺の長さは１．５ｍ～２．０ｍ程度以内に、水槽の高さは２，０ｍ～２．５ｍ程度以内が好ましい。
原水槽１は、原水即ち砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業等の現場で発生する濁水を一時貯留する水槽である。浮上処理装置６へ供給する際に水量調整を行うための水槽である。ポンプ７を用いて下流の急速撹拌機３へ原水を輸送する。なお、本発明はトレーラー、トラックで、工事現場へ搬送できるように、その水槽の開口の1辺の長さは１．５ｍ～２．０ｍ程度以内に、水槽の高さは２，０ｍ～２．５ｍ程度以内が好ましい。
【0026】
＜薬剤注入量の決定方法＞
図４は一般的な浮上処理装置内におけるスカムと処理水の移動速度を示す概略説明図である。図５は浮上ジャーテスト器を示す概略正面図である。図６は浮上ジャーテスト器による処理水とスカムの分離方法を示す概略説明図である。
濁水処理設備に用いる浮上処理装置を常圧において運転する場合、その注薬量等を事前に把握する必要がある。この事前確認試験である「ジャーテスト」はメスシリンダーを用いて簡易的に行われている。従来のジャーテストでは、薬注量、フロックの浮上速度、処理時間、濁度などが計測されるが、これらの計測値は人によってバラツキがあり、正確な薬剤量が把握できていなかった。
図４は一般的な浮上処理装置内におけるスカムと処理水の移動速度を示す概略説明図である。図５は浮上ジャーテスト器を示す概略正面図である。図６は浮上ジャーテスト器による処理水とスカムの分離方法を示す概略説明図である。
濁水処理設備に用いる浮上処理装置を常圧において運転する場合、その注薬量等を事前に把握する必要がある。この事前確認試験である「ジャーテスト」はメスシリンダーを用いて簡易的に行われている。従来のジャーテストでは、薬注量、フロックの浮上速度、処理時間、濁度などが計測されるが、これらの計測値は人によってバラツキがあり、正確な薬剤量が把握できていなかった。
【0027】
濁水処理設備において薬剤注入量を決定する際に、常圧浮上処理用ジャーテスト器（浮上ジャーテスト器）を用いて配合量を決定している。
図４の概略説明図に示すように浮上処理装置は、フロックが自ら浮上しようとする現象を応用して、水面上に浮いたフロックの塊（スカム）と水面下の処理水に分離する処理装置である。この処理装置において、処理水の下降平均速度をＶL（一定）とした場合、フロックが浮上する条件は、数１の条件を満たす場合である。すなわち、ＶF＞ＶLのときは、フロックはＶF－ＶLの速度で水面上に浮上してスカムになる。一方、ＶF＜ＶLのときは、フロックはＶL－ＶFの速度で下降して処理水と共に放流される。濁水をスカムと処理水に分離する際にはこの条件を充足するように原水（濁水）の前処理が重要である。
図４の概略説明図に示すように浮上処理装置は、フロックが自ら浮上しようとする現象を応用して、水面上に浮いたフロックの塊（スカム）と水面下の処理水に分離する処理装置である。この処理装置において、処理水の下降平均速度をＶL（一定）とした場合、フロックが浮上する条件は、数１の条件を満たす場合である。すなわち、ＶF＞ＶLのときは、フロックはＶF－ＶLの速度で水面上に浮上してスカムになる。一方、ＶF＜ＶLのときは、フロックはＶL－ＶFの速度で下降して処理水と共に放流される。濁水をスカムと処理水に分離する際にはこの条件を充足するように原水（濁水）の前処理が重要である。
【0028】
【数1】
【0029】
浮上ジャーテストは、浮上処理装置を稼働させる前に行う確認試験である。通常はメスシリンダーを用いて簡易的に行われる。この確認試験は、図５に示す浮上ジャーテスト器４０１を用いる。図６は浮上ジャーテスト器による処理水とスカムの分離法を示す概略説明図である。図６の右端に示す原理図は、原水と薬剤を投入して撹拌した後、台上に静置させたときのフロックの浮上状況を示した。フロック浮上速度ＶFをフロックが容器底面からバルブ４０２までの水深Ｈ２を一定速度（平均速度）で通過するとき、その浮上時間ｔｃｒｆを用いて数２のように定義する。
【0030】
【数2】
【0031】
浮上ジャーテスト器４０１を用いて図６の浮上処理装置の状況を事前把握するには、式１の条件を満たす必要がある。数２を数１に代入すると、以下のような新しいフロック浮上平均時間の条件式である数３が得られる。
【0032】
【数3】
【0033】
フロック浮上平均時間ｔｃｒｆは、浮上ジャーテスト器４０１と、浮上処理装置の寸法から計算できる。図６はｔｃｒｆを与えた場合に、フロックが上昇する状況を３パターンで示したものである。下記に３パターンを示す。
【0034】
（１）パターン１：ＶF＜ＶL（＝Ｑ／ＡL）のとき、フロックはバルブ４０２の位置まで到達しない。
このパターンは、ＶLがＶFより大きいので、浮上処理装置ではフロックは処理水として降下する。
（２）パターン２：ＶF＝ＶL（＝Ｑ／ＡL）のとき、フロックはバルブ４０２の位置までに到達する。
（３）パターン３：ＶF＞ＶL（＝Ｑ／ＡL）のとき、フロックはバルブ４０２の位置までを通過して上昇する。このパターンは、ＶFがＶLより大きいので、浮上処理装置ではフロックはスカムとして浮上する。
以上により、浮上ジャーテスト器４０１を静置してｔｃｒｆ経過後にバルブ４０２を閉めると、バルブ４０２より上がスカム、バルブ４０２の位置より下が処理水として分離することができる。
このパターンは、ＶLがＶFより大きいので、浮上処理装置ではフロックは処理水として降下する。
（２）パターン２：ＶF＝ＶL（＝Ｑ／ＡL）のとき、フロックはバルブ４０２の位置までに到達する。
（３）パターン３：ＶF＞ＶL（＝Ｑ／ＡL）のとき、フロックはバルブ４０２の位置までを通過して上昇する。このパターンは、ＶFがＶLより大きいので、浮上処理装置ではフロックはスカムとして浮上する。
以上により、浮上ジャーテスト器４０１を静置してｔｃｒｆ経過後にバルブ４０２を閉めると、バルブ４０２より上がスカム、バルブ４０２の位置より下が処理水として分離することができる。
【0035】
＜浮上ジャーテスト器の設計＞
図５は浮上ジャーテスト器の一例を示す正面図である。
図示する浮上ジャーテスト器４０１に原水を５００ｍＬ入れた位置（Ｈ２＝２３１ｍｍ）にバルブ４０２がある。この浮上ジャーテスト器４０１では原水注水目盛り４０３の位置まで原水を入れて試験を行う。
浮上ジャーテスト器４０１を用いて浮上ジャーテストに入る前準備として、現場で使用する浮上処理装置の使用条件を決る必要がある。表１は図４の設計流量が３０ｍ3／Ｈタイプの浮上処理装置の使用条件を示すものである。項目１，２は処理計画で予め分かる数値である。一方、項目３、４は備考で示しているような計算が必要である。特に項目４のフロック浮上平均時間の最大値ｔｃｒｆ（sec）の把握は、浮上ジャーテストを行う上で極めて重要な事項である。
図５は浮上ジャーテスト器の一例を示す正面図である。
図示する浮上ジャーテスト器４０１に原水を５００ｍＬ入れた位置（Ｈ２＝２３１ｍｍ）にバルブ４０２がある。この浮上ジャーテスト器４０１では原水注水目盛り４０３の位置まで原水を入れて試験を行う。
浮上ジャーテスト器４０１を用いて浮上ジャーテストに入る前準備として、現場で使用する浮上処理装置の使用条件を決る必要がある。表１は図４の設計流量が３０ｍ3／Ｈタイプの浮上処理装置の使用条件を示すものである。項目１，２は処理計画で予め分かる数値である。一方、項目３、４は備考で示しているような計算が必要である。特に項目４のフロック浮上平均時間の最大値ｔｃｒｆ（sec）の把握は、浮上ジャーテストを行う上で極めて重要な事項である。
【0036】
【表1】
【0037】
図７はフロック浮上平均時間と濁度の計測データの試験結果を示すグラフである。
今回は浮上ジャーテスト器（図５より一回り小さい既製のメスシリンダー）を用い、以下の条件で試験を行った。なお本テストでは浮上状況を確認するため、浮上時間を３段階に分けてデータを収集したものである。
（１）作り原水・・・原水濃度：濁度６４２度
（２）薬注量・・・・
ポリ塩化アルミニウムＰＡＣ：１５ｐｐｍ、
界面活性剤ＦＡ－３：２ｐｐｍ、
カチオン系高分子凝集剤ＺＫ：１ｐｐｍ、
アニオン系高分子凝集剤ＺＡ:２ｐｐｍ
今回は浮上ジャーテスト器（図５より一回り小さい既製のメスシリンダー）を用い、以下の条件で試験を行った。なお本テストでは浮上状況を確認するため、浮上時間を３段階に分けてデータを収集したものである。
（１）作り原水・・・原水濃度：濁度６４２度
（２）薬注量・・・・
ポリ塩化アルミニウムＰＡＣ：１５ｐｐｍ、
界面活性剤ＦＡ－３：２ｐｐｍ、
カチオン系高分子凝集剤ＺＫ：１ｐｐｍ、
アニオン系高分子凝集剤ＺＡ:２ｐｐｍ
【0038】
図７は試験結果であり、フロック浮上平均時間と濁度の計測データである。フロック浮上平均時間は、原水と薬剤を攪拌した後、ジャーテスト器４０１を静置してからバルブを閉めるまでの経過時間である。また濁度（度）は、バルブ４０２を閉じたときの下層水（水深Ｈ２＝１２４ｍｍ）を取り出して計測した値である。
【0039】
【0040】
＜高度処理する場合の方法＞
目標濁度１０度（ＳＳ＝１０ｍｇ／Ｌ相当）以下の高度処理を達成するためには２つの方法がある。
１つはｔｃｒｆ＝１２秒のときに処理水濁度が目標濁度１０度をクリアするまで薬注量を微調整する方法である。
他の方法は処理流量を下げて運転し目標濁度をクリアする方法である。すなわち、表２と図７の試験データで目標濁度１０度以下を目指すには、ｔｃｒｆが１４秒くらい必要であると考えられる。ｔｃｒｆ＝１４秒に処理時間を延長した場合は、表１に示す内数値のように、処理可能な原水流量はQ＝２５ｍ3／Ｈ以下になる。このように薬注量の調整が複雑な場合は、時間をかけてゆっくりと処理する方法も有効である。
目標濁度１０度（ＳＳ＝１０ｍｇ／Ｌ相当）以下の高度処理を達成するためには２つの方法がある。
１つはｔｃｒｆ＝１２秒のときに処理水濁度が目標濁度１０度をクリアするまで薬注量を微調整する方法である。
他の方法は処理流量を下げて運転し目標濁度をクリアする方法である。すなわち、表２と図７の試験データで目標濁度１０度以下を目指すには、ｔｃｒｆが１４秒くらい必要であると考えられる。ｔｃｒｆ＝１４秒に処理時間を延長した場合は、表１に示す内数値のように、処理可能な原水流量はQ＝２５ｍ3／Ｈ以下になる。このように薬注量の調整が複雑な場合は、時間をかけてゆっくりと処理する方法も有効である。
【0041】
図５に示す浮上ジャーテスト器４０１の使用方法の注意点は次のとおりである。
（１）現場で使用する浮上処理装置の使用条件を決めること。
（２）処理水濁度がフロック浮上平均時間の最大値ｔｃｒｆにおいて目標濁度をクリアできるような薬注量を決めること。
（３）薬注量の調整が複雑な場合は処理流量を下げて運転する方法（ｔｃｒｆを延長させる）が有効になる場合がある。
（１）現場で使用する浮上処理装置の使用条件を決めること。
（２）処理水濁度がフロック浮上平均時間の最大値ｔｃｒｆにおいて目標濁度をクリアできるような薬注量を決めること。
（３）薬注量の調整が複雑な場合は処理流量を下げて運転する方法（ｔｃｒｆを延長させる）が有効になる場合がある。
【0042】
＜薬剤の注入方法＞
図８は通常の薬注混合パターンを示す概略説明図である。図９はダイヤフラムポンプにより配管内に薬注するパターンを示す概略説明図である。図１０はポンプにより薬注するパターンを示す概略説明図である。
土木建築などの現場で採用されている薬液注入法としては、ダイヤフラムポンプにより配管内に薬注されるのが一般的である。ダイヤフラムポンプは薬液の吸入・吐出を１ストロークで繰り返すため、配管内の薬液の流れが脈動する。
図８は通常の薬注混合パターンを示す概略説明図である。図９はダイヤフラムポンプにより配管内に薬注するパターンを示す概略説明図である。図１０はポンプにより薬注するパターンを示す概略説明図である。
土木建築などの現場で採用されている薬液注入法としては、ダイヤフラムポンプにより配管内に薬注されるのが一般的である。ダイヤフラムポンプは薬液の吸入・吐出を１ストロークで繰り返すため、配管内の薬液の流れが脈動する。
【0043】
ダイヤフラムポンプ２台を用いて２種類の薬剤（Ａ薬剤とＢ薬剤）を注入混合し、それらを撹拌する場合には、図８のような混合パターンが考えられる。この従来のダイヤフラムポンプ方式では次のような問題がある。
配管内の混合部分が少なくなる。図８で示す状態は、薬剤Ａと薬剤Ｂのダイヤフラムポンプの同期が取れず、位相差が大きい例であり、２つの薬剤の混合部分（Ａ＋Ｂの斜線部分）が比較的少なくなる。
また２薬剤の注入制御が行われないので、ダイヤフラムポンプを動かす度に２薬剤の混合部分（Ａ＋Ｂの斜線部分）の割合が変化する。このため不安定な運転結果になり易かった。
配管内の混合部分が少なくなる。図８で示す状態は、薬剤Ａと薬剤Ｂのダイヤフラムポンプの同期が取れず、位相差が大きい例であり、２つの薬剤の混合部分（Ａ＋Ｂの斜線部分）が比較的少なくなる。
また２薬剤の注入制御が行われないので、ダイヤフラムポンプを動かす度に２薬剤の混合部分（Ａ＋Ｂの斜線部分）の割合が変化する。このため不安定な運転結果になり易かった。
【0044】
２種類の薬剤を混合処理する場合に次のような２つの方法が考えられる。
事前に２薬剤の混合液を薬注する方法がある。事前に２つの薬剤（Ａ薬剤とＢ薬剤）を混合しておき、これを１台のダイヤフラムポンプで薬注する方法がある。これにより薬剤タンクやダイヤフラムポンプの節約が可能となる。ただし、ダイヤフラムポンプは図９のように吸入と吐出を繰り返すため、配管内の薬注部分は半分のみであり、それが撹拌される。換言すると管内の残り半分は無薬注のまま撹拌されることになり、この方法は混合むらが生じやすかった。
事前に２薬剤の混合液を薬注する方法がある。事前に２つの薬剤（Ａ薬剤とＢ薬剤）を混合しておき、これを１台のダイヤフラムポンプで薬注する方法がある。これにより薬剤タンクやダイヤフラムポンプの節約が可能となる。ただし、ダイヤフラムポンプは図９のように吸入と吐出を繰り返すため、配管内の薬注部分は半分のみであり、それが撹拌される。換言すると管内の残り半分は無薬注のまま撹拌されることになり、この方法は混合むらが生じやすかった。
【0045】
次に、ポンプによる連続薬注法がある。このポンプは、２つのダイヤフラムを対向配置することで無脈動連続流が可能となった薬注ポンプである。これを用いると、図９の状態が図１０の状態のように配管内で連続薬注することが可能となる。
また、図８で示した薬剤Ａと薬剤Ｂをそれぞれポンプで薬注するとした場合も、各々連続薬注ができるため、ＡとＢの混合部分が連続し、良好な混合結果が得られる。
また、図８で示した薬剤Ａと薬剤Ｂをそれぞれポンプで薬注するとした場合も、各々連続薬注ができるため、ＡとＢの混合部分が連続し、良好な混合結果が得られる。
【0046】
＜急速撹拌機＞
図１１は配管流速を利用した急速撹拌機を示す平面図である。図１２は急速撹拌機の内部状態を示す説明図である。図１３は原水（濁水）と薬剤との混合状態を示す説明図である。
常圧浮上処理装置６では、原水を配管でこの処理槽へ送る前に薬注を実施しておく必要がある。薬注においては、配管内に薬剤を注入し、直ちに管内で撹拌する管内撹拌方式を採用することによって装置のコンパクト化を図っている。管内撹拌方式では、薬剤の種類によって急速撹拌する場合と緩速撹拌する場合がある。
図１１は配管流速を利用した急速撹拌機を示す平面図である。図１２は急速撹拌機の内部状態を示す説明図である。図１３は原水（濁水）と薬剤との混合状態を示す説明図である。
常圧浮上処理装置６では、原水を配管でこの処理槽へ送る前に薬注を実施しておく必要がある。薬注においては、配管内に薬剤を注入し、直ちに管内で撹拌する管内撹拌方式を採用することによって装置のコンパクト化を図っている。管内撹拌方式では、薬剤の種類によって急速撹拌する場合と緩速撹拌する場合がある。
【0047】
急速撹拌機３は、薬注タンク２と共に薬注機４を構成する。急速撹拌機３は、筒体３０１の上流側に薬剤注入口３０２が開けられ、この薬剤注入口３０２に隣接する下流側にミキサー３０３が設けられたものである。図示例では薬剤注入口３０２を黒丸で表現している。この薬剤注入口３０２に薬注タンク２からの管が連結されている。またミキサー３０３も筒体３０１内に数か所に取り付けられたものである。この急速撹拌機３は、濁水中の微粒子を電荷させて小さな固まりにするために行う。薬剤（薬液）としては、例えば、
ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、
界面活性剤（ＦＡ－３）、
カチオン系高分子凝集剤（ＺＫ）、
アニオン系高分子凝集剤（ＺＡ）などを用いる。
ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、
界面活性剤（ＦＡ－３）、
カチオン系高分子凝集剤（ＺＫ）、
アニオン系高分子凝集剤（ＺＡ）などを用いる。
【0048】
これらの薬剤と空気は、薬注タンク２内のポンプによって急速撹拌機３内に連続注入され、直ちに流速によって高速回転するミキサー３０３で急速撹拌される。なお、ミキサー３０３の代わりに、羽根車を用いて撹拌することも可能である。
また薬注する薬剤の種類、量、注入順序は、浮上ジャーテストで決めたものを採用する。この急速撹拌機３においては、薬剤と空気を連続注入したら直ちにミキサー３０３で急速撹拌することが重要である。
また薬注する薬剤の種類、量、注入順序は、浮上ジャーテストで決めたものを採用する。この急速撹拌機３においては、薬剤と空気を連続注入したら直ちにミキサー３０３で急速撹拌することが重要である。
【0049】
なお、図１２に示す急速撹拌機３ではミキサー３０３を５個用いた例を示しているが、この５個に限定されない。撹拌が不十分な場合はミキサー３０３の数を多くする必要がある。
【0050】
この急速撹拌機３において、原水が配管内を通過するとき、薬注と急速撹拌による混合のメカニズムを表したのが図１３である。例えば、最初はポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）から界面活性剤（ＦＡ－３）の順に薬注し、その都度ミキサー３０３で撹拌する。次に空気をエアーコンプレッサーで注入し撹拌する。引き続きカチオン系高分子凝集剤（ＺＫ）からアニオン系高分子凝集剤（ＺＡ）の順に注薬・撹拌を実施する。最後は全薬剤と空気が原水と完全に混合する。その後、次の緩速撹拌機５へ移動させる。
【0051】
ここで各薬剤がタイムリーに供給・撹拌される必要がある。そのためには各薬剤は無脈動型の薬注ポンプによって連続注入することが好ましい。また空気もエアーコンプレッサー（図示していない）で連続注入する必要がある。
【0052】
＜緩速撹拌機（反応管）＞
図１４は緩速撹拌機（反応管）を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
急速撹拌した後は、最後に注入したアニオン系高分子凝集剤（ＺＡ）により、濁水中の微粒子の固まりは、さらに大きいフロックになる。フロックはＦＡ－３や空気と混ざるので水面に向かって浮上する。
図示する撹拌機は管を数回に巻いた緩速撹拌機５の一例である。薬注された濁水はこの反応管の中で遠心力によってゆっくり混ぜられる。また薬注濁水が余分な空気等で乱れないように、図１４（ａ）に示すように最下部の入口から注水し、最上部の出口で排出するような上向き傾斜配管構造としている。適切なフロックを形成するには、ある程度の反応時間が必要になる。図示例の緩速撹拌機５は、反応時間は反応管の長さで調整するようになっている。反応時間が長い場合は反応管の長さを長くし、反応時間が短い場合は反応管の長さを短くする。図１４（ａ）の正面図に示す緩速撹拌機５では４巻回したものを示すが、これは一例であってこの４巻回しに限定されないことは勿論である。
図１４は緩速撹拌機（反応管）を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
急速撹拌した後は、最後に注入したアニオン系高分子凝集剤（ＺＡ）により、濁水中の微粒子の固まりは、さらに大きいフロックになる。フロックはＦＡ－３や空気と混ざるので水面に向かって浮上する。
図示する撹拌機は管を数回に巻いた緩速撹拌機５の一例である。薬注された濁水はこの反応管の中で遠心力によってゆっくり混ぜられる。また薬注濁水が余分な空気等で乱れないように、図１４（ａ）に示すように最下部の入口から注水し、最上部の出口で排出するような上向き傾斜配管構造としている。適切なフロックを形成するには、ある程度の反応時間が必要になる。図示例の緩速撹拌機５は、反応時間は反応管の長さで調整するようになっている。反応時間が長い場合は反応管の長さを長くし、反応時間が短い場合は反応管の長さを短くする。図１４（ａ）の正面図に示す緩速撹拌機５では４巻回したものを示すが、これは一例であってこの４巻回しに限定されないことは勿論である。
【0053】
図１５は簡易組立て配管の一例を示し、（ａ）は直管、（ｂ）はエルボ管（曲管）、（ｃ）は連結状態の断面図、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は連結した状態の概略図である。
緩速撹拌機（反応管）５には、コンパクトで、容易に運搬でき、現場で容易に組み立て易く、しかも汎用性を上げたユニット管を用いる。図１５（ａ）は直管５０１のユニット管である。（ｂ）はエルボ管（曲管）５０２のユニット管である。図１５（ｃ）に示すように、各ユニット管は両端にフランジ部５０３を有し、このフランジ部５０３同士を接合し、この部分を包み込むように挟持する連結具５０４を用いて連結するようになっている。この直管５０１とエルボ管（曲管）５０２を組合わせて（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すようないろいろな形状の配管にする。
緩速撹拌機（反応管）５には、コンパクトで、容易に運搬でき、現場で容易に組み立て易く、しかも汎用性を上げたユニット管を用いる。図１５（ａ）は直管５０１のユニット管である。（ｂ）はエルボ管（曲管）５０２のユニット管である。図１５（ｃ）に示すように、各ユニット管は両端にフランジ部５０３を有し、このフランジ部５０３同士を接合し、この部分を包み込むように挟持する連結具５０４を用いて連結するようになっている。この直管５０１とエルボ管（曲管）５０２を組合わせて（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すようないろいろな形状の配管にする。
【0054】
＜常圧浮上処理装置の構成＞
図１６は本発明の処理方法に用いる濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置を示す断面図である。図１７は本発明の濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置を示す平面図である。
本発明の処理方法に用いる濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置（浮上処理装置）６は、直方体の水槽６０１の内部に四角形状の内筒６０２をその下端縁６０２ａが水槽６０１の底板６０３から離れた状態で配置されたものである。内筒６０２の上端縁６０２ｂは水槽６０１の側板の上端縁６０２ｂと同じ高に配置した。
内筒６０２の上端縁６０２ｂは、後述する排水管６０４の集水口６０４ａより高い位置に配置する必要がある。濁水から分離したスカムが処理水に混ざるおそれがあるからである。
図１６は本発明の処理方法に用いる濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置を示す断面図である。図１７は本発明の濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置を示す平面図である。
本発明の処理方法に用いる濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置（浮上処理装置）６は、直方体の水槽６０１の内部に四角形状の内筒６０２をその下端縁６０２ａが水槽６０１の底板６０３から離れた状態で配置されたものである。内筒６０２の上端縁６０２ｂは水槽６０１の側板の上端縁６０２ｂと同じ高に配置した。
内筒６０２の上端縁６０２ｂは、後述する排水管６０４の集水口６０４ａより高い位置に配置する必要がある。濁水から分離したスカムが処理水に混ざるおそれがあるからである。
【0055】
図示した常圧浮上処理装置６は、直方体の水槽６０１と四角形状の内筒６０２とを示している。これは運搬するトレーラー、トラックの車幅に収めて積載できる大きさ、容量を考慮したものである。この常圧浮上処理装置６は四角形状の形状に限定されない。円筒形、多角形状にすることができる。
【0056】
常圧浮上処理装置６は、原水（濁水）を投入する投入管６０５をその噴出口６０５ａが平面視で内筒６０２の中央に位置するように配置した。この噴出口６０５ａが上方に向くように、かつ水槽６０１の上下方向の中間位置に配置した。
【0057】
噴出口６０５ａには、この噴出口６０５ａから出る濁水の流路を噴出方向に対して直角方向に向けてじゃま板６０６を取り付けている。じゃま板６０６は、噴出される濁水の流速を極力下げ、スカムを噴出口６０５ａの周辺に集めることによって、スカムと処理水とに分離しやすくする役目がある。
【0058】
図示例では、薄い逆円錐形状のじゃま板６０６を示しているが、逆に厚い逆円錐形状の板材のものでもよい。また、単なる円板を用いてもよい。円板に限定されず、六角形板、その他の多角形状の板材を用いることができる。
更に、じゃま板６０６は、内筒６０２に送られた濁水が上方に噴出することを防止すると共に、濁水が内筒６０２の「中央分離領域」内に集積される形状であればよい。例えば、球形状、「碁石」のような扁平楕円体、「そろばんの駒」のような扁平な紡錘形状等の部材をじゃま板６０６とすることが可能である。
更に、じゃま板６０６は、内筒６０２に送られた濁水が上方に噴出することを防止すると共に、濁水が内筒６０２の「中央分離領域」内に集積される形状であればよい。例えば、球形状、「碁石」のような扁平楕円体、「そろばんの駒」のような扁平な紡錘形状等の部材をじゃま板６０６とすることが可能である。
【0059】
この水槽６０１には、清浄に処理した水（処理水）を排水管６０４から集水し、排出する。この集水管６０４は、水槽６０１の側壁と内筒６０２との間に、集水口６０４ａが水槽６０１の上面位置に来るように常圧浮上処理装置６の上部位置に配置した。
【0060】
＜常圧浮上処理装置の処理方法＞
本発明の常圧浮上処理装置６では、投入管６０５の噴出口６０５ａから上方に向けて噴出される懸濁処理水は、じゃま板６０６に当たり減速される。固形物であるスカムは、表面張力の作用で、物体（じゃま板６０６）に触れながら移動する性質を有する、そこで、じゃま板６０６に当たったスカムは、このじゃま板６０６の外形の形状に沿って移動する傾向にある。このスカムは、円形形状に浮上する。この浮上したスカムはそのまますくい取る。このとき浮上したスカムは、内筒６０２内に浮上する。このようにしてスカムと処理水とに分離される。
本発明の常圧浮上処理装置６では、投入管６０５の噴出口６０５ａから上方に向けて噴出される懸濁処理水は、じゃま板６０６に当たり減速される。固形物であるスカムは、表面張力の作用で、物体（じゃま板６０６）に触れながら移動する性質を有する、そこで、じゃま板６０６に当たったスカムは、このじゃま板６０６の外形の形状に沿って移動する傾向にある。このスカムは、円形形状に浮上する。この浮上したスカムはそのまますくい取る。このとき浮上したスカムは、内筒６０２内に浮上する。このようにしてスカムと処理水とに分離される。
【0061】
薬注された原水Ｑは内筒６０２の中央部から上方へ放出され、じゃま板６０６によって減速された後、水面に到達する。このとき軽いフロックはＶFの速度で水面に浮きスカムとなる。またスカムはじゃま板６０６の作用により水面の中央付近（円状）に集められるので、容易に掻き寄せることができる。このためスカムの除去効率が上がる。
【0062】
一方分離した処理水は、内筒６０２の周囲に移動する。広範囲に処理水が、内筒６０２の下端縁６０２ａからその外周の水槽６０１内を移動する。この時内筒６０２の底面積に比して、水槽６０１の処理水を移動させる平面積が広いので、内筒６０２内の下部にある処理水の移動速度を遅くすることができる。その結果スカムとの分離する時間に余裕ができ、分離効率を高めることができる。
【0063】
その後、スカムが分離した処理水は排水管６０４の集水口６０４ａに移動する。処理水は、内筒６０２の４辺から水槽６０１の内壁面と内筒６０２の隙間を通って上昇し、水面に設けられた排水管６０４の集水口６０４ａによって排出させる。これによって開口高がｈ＝３３０ｍｍと低くできるので、水槽６０１の高さも体積も小さくなる。このように常圧浮上処理装置６の小型化は、輸送制限や現地作業の発生、広い敷地確保などの諸問題を解決できる。
【0064】
このように本発明の処理方法に用いる濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置６と、図１８、１９に示した従来タイプの浮上処理装置とを比較した結果を表２に示す。表２の（１）に示すように、従来タイプは面積が若干小さくなるが、体積が非常に大きくなり不経済である。一方、表２の（２）に示すように、本発明の常圧浮上処理装置６は、従来の処理装置と比べると面積はほぼ同等であるが、体積においては５９％も縮小できているので、コンパクトになっている。トレーラー、トラックで運搬できる処理装置としては優れている。
【0065】
【表2】
【0066】
なお、本発明の処理方法に用いる濁水処理設備を構成する常圧浮上処理装置６は、薬品を用いる常圧浮上処理方式を採用しているのでランニングコストはある程度必要とするが、薬品により気泡と固形物を電気化学的に吸着させ、清澄度の高い処理水が得られる。また、装置、設備をコンパクトな形状にすることで、トレーラー、トラックによる槽の分割輸送や、現地での組み立て作業を容易に実施できる構成であれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【0067】
本発明の濁水処理設備を用いた常圧浮上処理方法は、建設工事以外に工場や各種事業場等で生じる濁水を処理する際にも利用できる。
【符号の説明】
【0068】
１ 原水槽
２ 薬注タンク
３ 急速撹拌機
３０１ 筒体
３０２ 薬剤注入口
３０３ ミキサー
４ 薬注機
４０１ 浮上ジャーテスト器
５ 緩速撹拌機（反応管）
６ 浮上処理装置（常圧浮上処理装置）
６０１ 水槽
６０２ 内筒
６０２ａ 内筒の下端縁
６０２ｂ 内筒の上端縁
６０３ 底板
６０４ 排水管
６０４ａ 排水管の集水口
６０５ 原水投入管
６０５ａ 原水投入管の噴出口
６０６ じゃま板
２ 薬注タンク
３ 急速撹拌機
３０１ 筒体
３０２ 薬剤注入口
３０３ ミキサー
４ 薬注機
４０１ 浮上ジャーテスト器
５ 緩速撹拌機（反応管）
６ 浮上処理装置（常圧浮上処理装置）
６０１ 水槽
６０２ 内筒
６０２ａ 内筒の下端縁
６０２ｂ 内筒の上端縁
６０３ 底板
６０４ 排水管
６０４ａ 排水管の集水口
６０５ 原水投入管
６０５ａ 原水投入管の噴出口
６０６ じゃま板
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
砕石場、建設工事現場、工場、農業・漁業関連施設、廃棄物処理事業の現場で生じる濁水について、処理する水量を調節する濁水（原水）を貯留する原水槽（１）と、原水に薬剤を注入する急速撹拌機（３）と、薬剤が注入された原水を化学反応させる緩速撹拌機（５）と、水槽（６０１）の内側に内筒（６０２）をその下部を水槽（６０１）の底板（６０３）から離した状態で配置した浮上処理装置（６）とを備えた濁水処理設備を用いた常圧浮上処理方法であって、
先ず、前記原水槽（１）からポンプで原水を輸送する量を決定する際に、現場において浮上ジャーテスト器（４０１）に原水と薬剤とを入れ、所定時間後にスカムが浮上する時間を測定して、浮上処理装置（６）の容量から時間当たりの原水処理量と添加する薬剤量を算出し、原水槽（１）のポンプ（７）の流量を決定し、
急速撹拌機（３）において原水に、前記浮上ジャーテスト器（４０１）で決定された量の薬剤を添加し、その後緩速撹拌機（５）において原水と薬剤とを化学反応させ、
次に、薬剤と化学反応した原水を、前記浮上処理装置（６）の内筒（６０２）に噴射させ、この内筒（６０２）内においてスカムを浮上させ、そのまま掬い排出し、
内筒（６０２）内においてスカムを分離して清浄になった処理水を沈降させ、この処理水は内筒（６０２）の下部から内筒（６０２）と水槽（６０１）の間に上昇移動させて、溢流するように集水し、排出して処理を完了させる、ことを特徴とする濁水処理設備を用いた常圧浮上処理方法。
先ず、前記原水槽（１）からポンプで原水を輸送する量を決定する際に、現場において浮上ジャーテスト器（４０１）に原水と薬剤とを入れ、所定時間後にスカムが浮上する時間を測定して、浮上処理装置（６）の容量から時間当たりの原水処理量と添加する薬剤量を算出し、原水槽（１）のポンプ（７）の流量を決定し、
急速撹拌機（３）において原水に、前記浮上ジャーテスト器（４０１）で決定された量の薬剤を添加し、その後緩速撹拌機（５）において原水と薬剤とを化学反応させ、
次に、薬剤と化学反応した原水を、前記浮上処理装置（６）の内筒（６０２）に噴射させ、この内筒（６０２）内においてスカムを浮上させ、そのまま掬い排出し、
内筒（６０２）内においてスカムを分離して清浄になった処理水を沈降させ、この処理水は内筒（６０２）の下部から内筒（６０２）と水槽（６０１）の間に上昇移動させて、溢流するように集水し、排出して処理を完了させる、ことを特徴とする濁水処理設備を用いた常圧浮上処理方法。
【請求項2】
前記急速撹拌機（３）において、原水に複数の薬剤を添加する際に、２つのダイヤフラムを対向配置することで無脈動連続流できるポンプを用いて薬注する、ことを特徴とする請求項１に記載された濁水処理設備を用いた常圧浮上処理方法。