特許 7565226 加圧浮上分離装置および加圧浮上分離装置の運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-02

(45)【発行日】2024-10-10

(54)【発明の名称】加圧浮上分離装置および加圧浮上分離装置の運転方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/24 20230101AFI20241003BHJP

   C02F 1/52 20230101ALI20241003BHJP

   C02F 1/40 20230101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

C02F1/24 A

C02F1/24 B

C02F1/52 Z

C02F1/40 C

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021016659

(22)【出願日】2021-02-04

(65)【公開番号】P2022119488

(43)【公開日】2022-08-17

【審査請求日】2023-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000004400

【氏名又は名称】オルガノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮ノ下 友明

(72)【発明者】

【氏名】横山 知士

(72)【発明者】

【氏名】本宮 明紘

【審査官】池田 周士郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０６５９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０１３８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１９５９４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／００－１／７８

Ｃ０２Ｆ ３／００－３／３４

Ｇ０１Ｎ ３３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水中の固形分を浮上分離するための浮上分離槽と、加圧状態で空気を溶解した加圧水を前記浮上分離槽へ供給する加圧水供給手段と、を備える加圧浮上分離装置であって、
前記浮上分離槽は、
前記浮上分離槽の液面部に位置し、スカムを排出するためのスカム排出口と、
前記スカム排出口に向かって液面下から液面上まで傾斜するように設置された板状部材であるビーチ板と、
前記浮上分離槽内の液面上に浮上堆積するスカムを前記ビーチ板上に掻き上げ、前記スカム排出口から排出するためのスキマーと、
を有し、
前記加圧浮上分離装置は、
前記スカム排出口に連通し、前記スカム排出口から排出されたスカムを受け取るスカム排出部と、
前記ビーチ板の上方に配置され、前記ビーチ板上の被処理水およびスカムの画像を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮影された画像に基づいて前記加圧浮上分離装置の処理状態を判断する判断手段と、
を備えることを特徴とする加圧浮上分離装置。

【請求項2】

請求項１に記載の加圧浮上分離装置であって、
前記浮上分離槽の前段に設けられた、被処理水に凝集剤を添加し、撹拌して凝集処理を行う凝集処理手段と、
前記判断手段から得られた情報に基づいて、前記凝集処理手段における前記凝集剤の注入量、撹拌強度を調整するための撹拌速度、ｐＨ、前記浮上分離槽における前記加圧水の供給量、前記加圧水の空気量、前記加圧水の圧力を含む運転条件のうちのいずれか一つ以上を変更する制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする加圧浮上分離装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の加圧浮上分離装置であって、
前記撮像手段は、前記ビーチ板上の被処理水およびスカムに向けて照射された照射光の反射または吸収の状態の画像を撮影し、
前記判断手段は、その画像の解析結果に基づいて前記加圧浮上分離装置の処理状態が正常か異常か、異常の場合には前記凝集処理の影響なのか前記加圧水の影響なのか、あるいはその両方なのかを判断することを特徴とする加圧浮上分離装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の加圧浮上分離装置であって、
前記被処理水の水質を測定して被処理水水質の情報を取得する被処理水水質測定手段、前記被処理水の流量を測定して被処理水量の情報を取得する被処理水量測定手段、前記加圧水の流量を測定して加圧水量の情報を取得する加圧水量測定手段、前記加圧水の圧力を測定して加圧水圧力の情報を取得する圧力測定手段のうちのいずれか一つ以上をさらに備え、前記判断手段は、それらの取得した情報に基づいて前記撮像手段によって撮影された画像の解析を行うことを特徴とする加圧浮上分離装置。

【請求項5】

請求項４に記載の加圧浮上分離装置であって、
前記制御手段は、前記取得した情報の過去データと新たなデータとを比較し、その比較結果に基づいて前記運転条件のうちのいずれか一つ以上を変更することを特徴とする加圧浮上分離装置。

【請求項6】

被処理水中の固形分を浮上分離するための浮上分離槽と、加圧状態で空気を溶解した加圧水を前記浮上分離槽へ供給する加圧水供給手段と、を備える加圧浮上分離装置の運転方法であって、
前記浮上分離槽は、
前記浮上分離槽の液面部に位置し、スカムを排出するためのスカム排出口と、
前記スカム排出口に向かって液面下から液面上まで傾斜するように設置された板状部材であるビーチ板と、
前記浮上分離槽内の液面上に浮上堆積するスカムを前記ビーチ板上に掻き上げ、前記スカム排出口から排出するスキマーと、
を有し、
前記加圧浮上分離装置は、前記スカム排出口に連通し、前記スカム排出口から排出されたスカムを受け取るスカム排出部を備え、
前記ビーチ板上の被処理水およびスカムの画像を撮影し、その撮影された画像に基づいて前記加圧浮上分離装置の処理状態を判断することを特徴とする加圧浮上分離装置の運転方法。

【請求項7】

請求項６に記載の加圧浮上分離装置の運転方法であって、
前記判断によって得られた情報に基づいて、前記浮上分離槽の前段の、被処理水に凝集剤を添加し、撹拌して凝集処理を行う凝集処理工程における前記凝集剤の注入量、撹拌強度を調整するための撹拌速度、ｐＨ、前記浮上分離槽における前記加圧水の供給量、前記加圧水の空気量、前記加圧水の圧力を含む運転条件のうちのいずれか一つ以上を変更することを特徴とする加圧浮上分離装置の運転方法。

【請求項8】

請求項６または７に記載の加圧浮上分離装置の運転方法であって、
前記ビーチ板上の被処理水およびスカムに向けて照射された照射光の反射または吸収の状態の画像を撮影し、その画像の解析結果に基づいて前記加圧浮上分離装置の処理状態が正常か異常か、異常の場合には前記凝集処理の影響なのか前記加圧水の影響なのか、あるいはその両方なのかを判断することを特徴とする加圧浮上分離装置の運転方法。

【請求項9】

請求項６～８のいずれか１項に記載の加圧浮上分離装置の運転方法であって、
前記被処理水の水質を測定して取得した被処理水水質の情報、前記被処理水の流量を測定して取得した被処理水量の情報、前記加圧水の流量を測定して取得した加圧水量の情報、前記加圧水の圧力を測定して取得した加圧水圧力の情報のうちのいずれか一つ以上の情報に基づいて前記撮影された画像の解析を行うことを特徴とする加圧浮上分離装置の運転方法。

【請求項10】

請求項９に記載の加圧浮上分離装置の運転方法であって、
前記取得した情報の過去データと新たなデータとを比較し、その比較結果に基づいて前記運転条件のうちのいずれか一つ以上を変更することを特徴とする加圧浮上分離装置の運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加圧浮上分離装置および加圧浮上分離装置の運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

浄水処理、下水処理、工業用水処理、排水処理等における固液分離装置の１つとして、加圧浮上分離装置がある。この加圧浮上分離装置では、浮上分離槽にて、加圧状態で空気を溶解した加圧水を被処理水に供給し、加圧水から発生させた気泡と付着した固形分（ＳＳ（浮遊固形物）成分、濁度成分）を水から浮上分離することによって、清澄な処理水を得る（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

加圧浮上分離装置において、被処理水に無機凝集剤、ｐＨ調整剤、有機高分子凝集剤を加えて、撹拌装置を備えた撹拌槽にて撹拌することによって凝集およびフロック形成を行い、このフロックに浮上分離槽において気泡を付着させて被処理水中の固形分を除去することも知られている。

【0004】

さらに、加圧浮上分離装置において、浮上分離槽内に整流装置を備えることによって、整流装置がない場合よりも例えば３～６倍以上の高流速で固液分離を行うことを可能とした高速加圧浮上分離装置が知られている。

【0005】

これらのような加圧浮上分離装置において、被処理水の水質の変化に対して、凝集剤の注入量、凝集ｐＨが適切でない場合や、加圧水の流量、空気量または圧力が不十分な場合、被処理水中の除去対象物質である固形分を十分に処理することができないことがある。

【0006】

被処理水の水質の変化に対しては、被処理水のＳＳ成分等の濃度を計測して所定の演算式にてＳＳ濃度から凝集剤の注入率を制御する方法等が実施されているが、ＳＳ濃度だけでは凝集剤の注入率を決定できない場合、例えば色度成分が処理対象に含まれる場合には有効ではない。また、加圧水は被処理水の水質変化を考慮して、最大必要量を常時確保することによって安定運転を図っているが、加圧水を供給する減圧弁に夾雑物等が詰まる等によって、所定量の加圧水が浮上分離槽に供給されないことがある。

【0007】

したがって、被処理水の水質の変化に対して加圧浮上分離装置の処理状態を適切に判断することが求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１８－０８３１６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、被処理水の水質の変化に対して加圧浮上分離装置の処理状態を適切に判断することができる加圧浮上分離装置および加圧浮上分離装置の運転方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、被処理水中の固形分を浮上分離するための浮上分離槽と、加圧状態で空気を溶解した加圧水を前記浮上分離槽へ供給する加圧水供給手段と、を備える加圧浮上分離装置であって、前記浮上分離槽は、前記浮上分離槽の液面部に位置し、スカムを排出するためのスカム排出口と、前記スカム排出口に向かって液面下から液面上まで傾斜するように設置された板状部材であるビーチ板と、前記浮上分離槽内の液面上に浮上堆積するスカムを前記ビーチ板上に掻き上げ、前記スカム排出口から排出するためのスキマーと、を有し、前記加圧浮上分離装置は、前記スカム排出口に連通し、前記スカム排出口から排出されたスカムを受け取るスカム排出部と、前記ビーチ板の上方に配置され、前記ビーチ板上の被処理水およびスカムの画像を撮影する撮像手段と、前記撮像手段によって撮影された画像に基づいて前記加圧浮上分離装置の処理状態を判断する判断手段と、を備える、加圧浮上分離装置である。

【0011】

前記加圧浮上分離装置において、前記浮上分離槽の前段に設けられた、被処理水に凝集剤を添加し、撹拌して凝集処理を行う凝集処理手段と、前記判断手段から得られた情報に基づいて、前記凝集処理手段における前記凝集剤の注入量、撹拌強度を調整するための撹拌速度、ｐＨ、前記浮上分離槽における前記加圧水の供給量、前記加圧水の空気量、前記加圧水の圧力を含む運転条件のうちのいずれか一つ以上を変更する制御手段と、をさらに備えることが好ましい。

【0012】

前記加圧浮上分離装置において、前記撮像手段は、前記ビーチ板上の被処理水およびスカムに向けて照射された照射光の反射または吸収の状態の画像を撮影し、前記判断手段は、その画像の解析結果に基づいて前記加圧浮上分離装置の処理状態が正常か異常か、異常の場合には前記凝集処理の影響なのか前記加圧水の影響なのか、あるいはその両方なのかを判断することが好ましい。

【0013】

前記加圧浮上分離装置において、前記照射光が、レーザー光であることが好ましい。

【0014】

前記加圧浮上分離装置において、前記被処理水の水質を測定して被処理水水質の情報を取得する被処理水水質測定手段、前記被処理水の流量を測定して被処理水量の情報を取得する被処理水量測定手段、前記加圧水の流量を測定して加圧水量の情報を取得する加圧水量測定手段、前記加圧水の圧力を測定して加圧水圧力の情報を取得する圧力測定手段のうちのいずれか一つ以上をさらに備え、前記判断手段は、それらの取得した情報に基づいて前記撮像手段によって撮影された画像の解析を行うことが好ましい。

【0015】

前記加圧浮上分離装置において、前記制御手段は、前記取得した情報の過去データと新たなデータとを比較し、その比較結果に基づいて前記運転条件のうちのいずれか一つ以上を変更することが好ましい。

【0016】

本発明は、被処理水中の固形分を浮上分離するための浮上分離槽と、加圧状態で空気を溶解した加圧水を前記浮上分離槽へ供給する加圧水供給手段と、を備える加圧浮上分離装置の運転方法であって、前記浮上分離槽は、前記浮上分離槽の液面部に位置し、スカムを排出するためのスカム排出口と、前記スカム排出口に向かって液面下から液面上まで傾斜するように設置された板状部材であるビーチ板と、前記浮上分離槽内の液面上に浮上堆積するスカムを前記ビーチ板上に掻き上げ、前記スカム排出口から排出するスキマーと、を有し、前記加圧浮上分離装置は、前記スカム排出口に連通し、前記スカム排出口から排出されたスカムを受け取るスカム排出部を備え、前記ビーチ板上の被処理水およびスカムの画像を撮影し、その撮影された画像に基づいて前記加圧浮上分離装置の処理状態を判断する、加圧浮上分離装置の運転方法である。

【0017】

前記加圧浮上分離装置の運転方法において、前記判断によって得られた情報に基づいて、前記浮上分離槽の前段の、被処理水に凝集剤を添加し、撹拌して凝集処理を行う凝集処理工程における前記凝集剤の注入量、撹拌強度を調整するための撹拌速度、ｐＨ、前記浮上分離槽における前記加圧水の供給量、前記加圧水の空気量、前記加圧水の圧力を含む運転条件のうちのいずれか一つ以上を変更することが好ましい。

【0018】

前記加圧浮上分離装置の運転方法において、前記ビーチ板上の被処理水およびスカムに向けて照射された照射光の反射または吸収の状態の画像を撮影し、その画像の解析結果に基づいて前記加圧浮上分離装置の処理状態が正常か異常か、異常の場合には前記凝集処理の影響なのか前記加圧水の影響なのか、あるいはその両方なのかを判断することが好ましい。

【0019】

前記加圧浮上分離装置の運転方法において、前記照射光が、レーザー光であることが好ましい。

【0020】

前記加圧浮上分離装置の運転方法において、前記被処理水の水質を測定して取得した被処理水水質の情報、前記被処理水の流量を測定して取得した被処理水量の情報、前記加圧水の流量を測定して取得した加圧水量の情報、前記加圧水の圧力を測定して取得した加圧水圧力の情報のうちのいずれか一つ以上の情報に基づいて前記撮影された画像の解析を行うことが好ましい。

【0021】

前記加圧浮上分離装置の運転方法において、前記取得した情報の過去データと新たなデータとを比較し、その比較結果に基づいて前記運転条件のうちのいずれか一つ以上を変更することが好ましい。

【発明の効果】

【0022】

本発明によって、被処理水の水質の変化に対して加圧浮上分離装置の処理状態を適切に判断することができる加圧浮上分離装置および加圧浮上分離装置の運転方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施形態に係る加圧浮上分離装置の一例を示す概略構成図である。

【図2】本発明の実施形態に係る加圧浮上分離装置の浮上分離槽における液面付近を斜め上方向から見た概略図である。

【図3】比較例で用いた加圧浮上分離装置を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

【0025】

本発明の実施形態に係る加圧浮上分離装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。

【0026】

図１に示す加圧浮上分離装置１は、加圧浮上分離部１３を備え、加圧浮上分離部１３は、被処理水中の固形分を浮上分離するための浮上分離槽１４と、加圧状態で空気を溶解した加圧水を浮上分離槽１４へ供給する加圧水供給手段として加圧タンク１６と、浮上分離槽１４のスカム排出口（後述する図２に示すスカム排出口８０）に向かって設置された液面下から液面上まで傾斜しスカム排出口へつながっている板状部材であるビーチ板（後述する図２に示すビーチ板７８）の上方に配置され、ビーチ板上の被処理水およびスカムの画像を撮影する撮像手段として撮像装置２０と、撮像装置２０によって撮影された画像に基づいて加圧浮上分離装置１の処理状態を判断する判断手段として制御装置１８と、を備える。加圧浮上分離部１３は、照射光を照射する光源２２を備えてもよい。

【0027】

加圧浮上分離装置１は、浮上分離槽１４の前段に設けられた、被処理水に凝集剤を添加し、撹拌して凝集処理を行う凝集処理手段として凝集処理部１１を備えてもよい。凝集処理部１１は、例えば、被処理水と凝集剤とを混和するための混和手段として混和槽１０と、混和された混和液中にフロックを形成するためのフロック形成手段としてフロック形成槽１２と、を備える。

【0028】

加圧浮上分離装置１において、混和槽１０の被処理水入口には、配管８６が接続されている。配管８６には、例えば、ある被処理水の供給源からの配管８２がポンプ２４を介して接続され、別の被処理水の供給源からの配管８４がポンプ２６を介して接続されている。加圧浮上分離装置１は、必要に応じて、被処理水を貯留する貯留槽を備えてもよい。混和槽１０とフロック形成槽１２とは混和槽１０からフロック形成槽１２へ被処理水が連続的に流入できるように下部で接続されている。混和槽１０には、モーター等の回転駆動手段および撹拌羽根等を有する撹拌手段として撹拌装置４４が設置され、混和槽１０内の被処理水のｐＨを測定するｐＨ測定手段としてｐＨ計４６が設置されている。フロック形成槽１２には、モーター等の回転駆動手段および撹拌羽根等を有する撹拌手段として撹拌装置４８が設置されている。混和槽１０の薬剤入口には、無機凝集剤タンク３０がポンプ３８を介して配管１０４によって接続され、アルカリ剤タンク３２がポンプ４０を介して配管１０６によって接続され、酸タンク３４がポンプ４２を介して配管１０８によって接続されている。フロック形成槽１２の薬剤入口には、高分子凝集剤タンク２８がポンプ３６を介して配管１０２によって接続されている。

【0029】

加圧浮上分離部１３の浮上分離槽１４は、例えば円筒型の槽である。浮上分離槽１４の中心には、回転導入筒６６が設けられており、フロック形成槽１２の下部の被処理水出口と、回転導入筒６６の下部の被処理水入口とは、配管８８によって接続されている。回転導入筒６６の下端部は、浮上分離槽１４の底壁に回動自在にシールされている。

【0030】

回転導入筒６６の上部は、テーパ状に拡がっており、上端部分から被処理水が放射方向に流出するようになっている。回転導入筒６６の下部には、浮上分離槽１４の底面上に位置するスクレーパ７０が取り付けられており、回転導入筒６６の回転によって底面に沿って回転するようになっている。浮上分離槽１４の底面には汚泥の排出部７２が設けられ、排出部７２には、配管９２が接続されている。

【0031】

浮上分離槽１４の高さ方向の中間部分には、その周壁と回転導入筒６６との間の空間に整流装置６８が配置されている。この整流装置６８は，例えば、多孔板、多孔管、スリット板等が用いられる。なお、このような整流装置６８を備える浮上分離槽１４を含む加圧浮上分離装置は、一般に高速加圧浮上分離装置と呼ばれる。

【0032】

回転導入筒６６の上端部分には、液面部に位置するスキマー６４が取り付けられている。浮上分離槽１４の周壁の一部には、スキマー６４によって掻き上げられたスカムを液面上から受け取るスカム排出部６２が設けられており、スカム排出部６２には配管９０が接続されている。

【0033】

図２に、加圧浮上分離装置１の浮上分離槽１４における液面付近を斜め上方向から見た概略図を示す。上記の通り、回転導入筒６６の上端部分には、液面部に位置する例えば２個のスキマー６４が取り付けられている。スキマー６４は、例えばゴム等の弾性体、樹脂等で構成された長方体形状の部材であり、液面に沿って浮上分離槽１４の中心部から半径方向に延びている。スキマー６４は、例えば、２個設けられ、２個のスキマー６４は略等間隔になるように配置されている。液面付近には図１のスカム排出部６２に連通するスカム排出口８０が設けられ、スカム排出口８０は、例えば長方形状であり、液面に沿って浮上分離槽１４の半径方向に延びている。スカム排出口８０におけるスキマー６４が向かってくる側の長辺部にはビーチ板７８が設置されている。ビーチ板７８は、例えばステンレス等の金属で構成された扇型の板状部材であり、ビーチ板７８上に液面が来るように、スカム排出口８０に向かって液面下から液面上まで緩やかに傾斜するように配置されている。スキマー６４が回転導入筒６６の回転とともに図２の矢印方向に液面に沿って回転して、液面上に浮上堆積するスカム１１０をビーチ板７８上に掻き上げてスカム排出口８０から排出し、スカム排出部６２に貯留されるようになっている。スカム排出口８０におけるもう一方の長辺部にもう１つのビーチ板が設置されていてもよい（図示せず）。このもう１つのビーチ板は、ビーチ板上に液面が来るように、スカム排出口８０から緩やかに傾斜して上がるように配置されている。

【0034】

図１に示すように、浮上分離槽１４の整流装置６８と底面の中間部分の側面の処理水出口には、バルブ７３を介して配管９４が接続されている。配管９４におけるバルブ７３の上流側から分岐した配管９６がバルブ７４、加圧ポンプ５４を介して加圧タンク１６の処理水入口に接続されている。コンプレッサ５２と、配管９６における加圧ポンプ５４の下流側とは、配管９８によって接続されている。加圧タンク１６の加圧水出口と、浮上分離槽１４の回転導入筒６６の下部とは、減圧弁７６を介して配管１００によって接続されている。配管９４におけるバルブ７３の下流側には、処理水の色度を測定する色度測定手段として色度計５６が設置されていてもよい。配管１００における減圧弁７６の上流側には、加圧水の流量を測定する加圧水量測定手段として流量計５８、加圧水の圧力を測定する圧力測定手段として圧力計６０が設置されていてもよい。

【0035】

浮上分離槽１４のビーチ板７８の上方には、ビーチ板７８上の液面に向けて照射光を照射することができるように光源２２が設置され、ビーチ板７８上の液面の画像を撮影できるように撮像装置２０が設置されている。

【0036】

制御装置１８は、撮像装置２０、光源２２、ポンプ２４，２６，３６，３８，４０，４２、撹拌装置４４，４８のモーター部等、ｐＨ計４６、回転導入筒６６のモーター部等、コンプレッサ５２、加圧ポンプ５４、色度計５６、流量計５８、圧力計６０のうちのいずれか１つ以上と有線または無線の電気的接続等によって接続されていてもよい。

【0037】

本実施形態に係る加圧浮上分離装置１の運転方法について説明する。

【0038】

ある供給源からのＳＳ（浮遊固形物）成分、濁度成分等の固形分を含む被処理水（原水）は、ポンプ２４によって配管８２を通して必要に応じて貯留槽等に貯留された後、配管８６を通して凝集処理部１１の混和槽１０に送液される。別の供給源からの被処理水が、ポンプ２６によって配管８４を通して必要に応じて貯留槽等に貯留された後、配管８６を通して凝集処理部１１の混和槽１０に送液されてもよい。

【0039】

混和槽１０には、無機凝集剤タンク３０からポンプ３８によって配管１０４を通して無機凝集剤が供給され、必要に応じてアルカリ剤タンク３２からポンプ４０によって配管１０６を通してｐＨ調整剤であるアルカリ剤が供給され、必要に応じて酸タンク３４からポンプ４２によって配管１０８を通してｐＨ調整剤である酸が供給される。混和槽１０内において所定のｐＨに調整された状態で、被処理水と無機凝集剤とが撹拌装置４４によって急速撹拌混合される（混和工程）。混和槽１０内の被処理水のｐＨは、ｐＨ計４６によって測定される。

【0040】

無機凝集剤が混合された被処理水はフロック形成槽１２に導入され、ここで撹拌装置４８によって緩速撹拌されフロックの粗大化が行われる（フロック形成工程）。フロック形成槽１２には、必要に応じて高分子凝集剤タンク２８からポンプ３６によって配管１０２を通して高分子凝集剤が添加され、フロックの粗大化が助長されてもよい。

【0041】

フロックが形成された被処理水は、配管８８を通して加圧浮上分離部１３の浮上分離槽１４に回転導入筒６６の下部から導入される。

【0042】

後述する通り生成された加圧タンク１６からの加圧水が、配管１００を通して減圧弁７６を介して回転導入筒６６の下部に供給される。加圧水は、例えば３～５気圧等の高圧で空気を溶解したものであり、回転導入筒６６に導入された場合には大気圧に近い状態となり、溶解した空気が過飽和状態となって微細気泡が発生する。この際、固液の界面において微細気泡が発生しやすく、被処理水中のフロックに微細気泡が付着して、フロックが浮上する（加圧浮上分離工程）。回転導入筒６６の上部は、テーパ状に拡がっており、上端部分からフロックを含む被処理水が放射方向に流出する。

【0043】

回転導入筒６６の上端部分の液面部に位置するスキマー６４が回転導入筒６６の回転によって、図２に示すように、汚泥等が液面上に浮上堆積するスカム１１０をビーチ板７８上に掻き上げてスカム排出口８０から排出し、スカム１１０は、スカム排出部６２に貯留され、配管９０を通して排出される。

【0044】

処理水は、浮上分離槽１４の整流装置６８と底面の中間部分からバルブ７３が開状態で配管９４を通して排出される。ここで、処理水の少なくとも一部は、バルブ７４が開状態で配管９６を通して加圧ポンプ５４によって、加圧タンク１６に供給される。加圧タンク１６には、コンプレッサ５２によって配管９８を通して加圧空気が供給され、加圧タンク１６内において処理水に加圧された圧力に応じた空気が溶解された加圧水が生成される。生成された加圧水は、上記の通り、加圧タンク１６から配管１００を通して減圧弁７６を介して回転導入筒６６の下部に供給される。

【0045】

回転導入筒６６の下部に取り付けられ、浮上分離槽１４の底面上に位置するスクレーパ７０は、回転導入筒６６の回転によって浮上分離槽１４の底面上に沈殿堆積する汚泥を掻き寄せ、汚泥は排出部７２から配管９２を通して排出される。

【0046】

整流装置６８によって、整流装置６８の上部の水の流れが略均一化されることによって固液分離が促進される。すなわち、浮上すべきスカムが整流装置６８の下方に行きにくくなっている。

【0047】

本実施形態に係る加圧浮上分離装置１において、撮像装置２０によって浮上分離槽１４の液面のスカム排出口８０に設置されたビーチ板７８上の被処理水およびスカム１１０の画像を撮影し、その撮影した画像に基づいて加圧浮上分離装置１の処理状態を判断する。

【0048】

撮像装置２０によって撮影した画像は、制御装置１８のＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）に供給される。例えば、制御装置１８は、撮像装置２０から得られた被処理水およびスカム１１０の画像に基づいて加圧浮上分離装置１の処理状態を判断し、得られた処理状態の情報に基づいて、加圧浮上分離装置１の運転条件を変更すればよい。例えば、制御装置１８は、得られた処理状態の情報に基づいて、凝集処理部１１の混和槽１０およびフロック形成槽１２における凝集剤の注入量、撹拌強度を調整するための撹拌速度、ｐＨ、加圧浮上分離部１３の浮上分離槽１４における加圧水の供給量、加圧水の空気量、加圧水の圧力を含む運転条件のうちのいずれか一つ以上を変更すればよい。具体的には、例えば、制御装置１８は、得られた処理状態の情報に基づいて、ポンプ３８を制御して混和槽１０における無機凝集剤の注入量、ポンプ３６を制御してフロック形成槽１２における高分子凝集剤の注入量、撹拌装置４４を制御して混和槽１０における撹拌強度を調整するための撹拌速度、撹拌装置４８を制御してフロック形成槽１２における撹拌強度を調整するための撹拌速度、ポンプ４０またはポンプ４２を制御して混和槽１０およびフロック形成槽１２におけるｐＨ、ポンプ５４を制御して浮上分離槽１４における加圧水の供給量、コンプレッサ５２を制御して加圧水の空気量、ポンプ５４を制御して加圧水の圧力等のうちのいずれか一つ以上を変更すればよい。

【0049】

例えば、制御装置１８は、撮像装置２０によって浮上分離槽１４の液面のスカム排出口８０に設置されたビーチ板７８上の被処理水およびスカム１１０に向けて照射された照射光の反射または吸収の状態の画像を撮影し、その撮影した画像に基づいて加圧浮上分離装置１の処理状態を判断する。制御装置１８は、得られた処理状態の情報に基づいて、上記と同様にして加圧浮上分離装置１の運転条件を変更すればよい。例えば、制御装置１８は、照射光の反射または吸収の状態の画像の解析結果に基づいて加圧浮上分離装置１の処理状態が正常か異常か、異常の場合には凝集処理部１１における凝集処理の影響なのか加圧浮上分離部１３における加圧水の影響なのか、あるいはその両方なのかを判断すればよい。そして、その判断結果に基づいて上記と同様にして加圧浮上分離装置１の運転条件を変更すればよい。

【0050】

例えば、浮上分離槽１４の液面のスカム排出口８０に設置されたビーチ板７８上の被処理水およびスカム１１０の画像から
（１）スキマー６４がスカム排出口８０に接近するときにビーチ板７８上に「スカムが存在するか」をレーザー光の吸収量を利用して測定する。スカムが認識できない、少量である場合、加圧水が不十分または凝集処理部１１における凝集が不十分と判断することができる。
（２）スキマー６４がスカム排出口８０から遠ざかるときにビーチ板７８上の「水が透明か」をレーザー光の反射量を利用して測定する。水に濁りがある場合、凝集処理部１１における凝集が不十分と判断することができる。

【0051】

すなわち、
（１）Ｙｅｓ、（２）Ｙｅｓの場合には、加圧浮上分離装置１の処理状態は「正常」である。
（１）Ｙｅｓ、（２）Ｎｏの場合には、凝集処理部１１における「凝集が不十分」である。
（１）Ｎｏ、（２）Ｙｅｓの場合には、加圧浮上分離部１３における「加圧水が不十分」である。
（１）Ｎｏ、（２）Ｎｏの場合には、凝集処理部１１における「凝集が不十分」であり、かつ、加圧浮上分離部１３における「加圧水が不十分」である。
と画像データの結果から加圧浮上分離装置１の処理状態と処理状態が悪い場合の原因を判断することができる。

【0052】

凝集処理部１１における「凝集が不十分」であると判断された場合には、例えば、制御装置１８は、ポンプ３８を制御して混和槽１０における無機凝集剤の注入量、ポンプ３６を制御してフロック形成槽１２における高分子凝集剤の注入量、撹拌装置４４を制御して混和槽１０における撹拌強度を調整するための撹拌速度、撹拌装置４８を制御してフロック形成槽１２における撹拌強度を調整するための撹拌速度、ポンプ４０またはポンプ４２を制御して混和槽１０およびフロック形成槽１２におけるｐＨ等のうちのいずれか一つ以上を変更すればよい。

【0053】

加圧浮上分離部１３における「加圧水が不十分」であると判断された場合には、例えば、制御装置１８は、ポンプ５４を制御して浮上分離槽１４における加圧水の供給量、コンプレッサ５２を制御して加圧水の空気量、ポンプ５４を制御して加圧水の圧力等のうちのいずれか一つ以上を変更すればよい。

【0054】

また、被処理水の水質を測定して被処理水水質の情報を取得する被処理水水質測定手段として、濁度計、ｐＨ計等、被処理水の流量を測定して被処理水量の情報を取得する被処理水量測定手段として、流量計等、加圧水の流量を測定して加圧水量の情報を取得する加圧水量測定手段として、流量計５８等、加圧水の圧力を測定して加圧水圧力の情報を取得する圧力測定手段として、圧力計６０等、撮像装置２０によって撮影された画像の情報を取得する画像情報取得手段のうちのいずれか一つ以上を備え、制御装置１８は、それらの取得した情報に基づいて撮像装置２０によって撮影された画像の解析を行ってもよい。これによって、画像解析の精度を向上させることができる。

【0055】

さらに、混和槽１０へ送水する手段、例えばポンプ２４およびポンプ２６のＯＮ／ＯＦＦ情報を制御装置１８に送り、画像解析の調整を行うことによって、画像解析の精度を向上させることが可能となる。

【0056】

具体的には、例えば、相対的にＳＳ濃度の高い被処理水を送水するポンプ２４が運転中の場合、被処理水を貯留する被処理水槽のＳＳ濃度が高くなるので、浮上分離槽１４におけるスカム１１０のレーザー光吸収度は大きくなり、反射は小さくなるので正の誤差を生じやすい。逆に、例えば、相対的にＳＳ濃度の低い被処理水を送水するポンプ２６が運転中の場合、被処理水を貯留する被処理水槽のＳＳ濃度が低くなるので、浮上分離槽１４におけるスカム１１０のレーザー光吸収度は小さくなり、反射は大きくなるので負の誤差を生じやすい。そこで、ポンプ２４が運転中のときは光源２２によるレーザー光等の照射光の強度を大きくするようにし、ポンプ２６が運転中のときは光源２２によるレーザー光等の照射光の強度を小さくするようにすればよい。このように光源２２によるレーザー光等の照射光の出力調整を行ってもよいし、レーザー光等の照射光の出力を一定として画像データのコントラスト調整を行う、すなわち、撮像装置２０の感度調整によって誤差の軽減を図ってもよい。

【0057】

また、ここでは被処理水を送水するポンプが２台の場合を説明したが、被処理水を送水するポンプが１台の場合であっても被処理水を貯留する被処理水槽に流入する被処理水の水質変動によって、被処理水の水質が変動することがある。その場合は、被処理水の水質を測定する被処理水水質測定手段、例えば濁度計、ｐＨ計等の計測結果に基づいて上記と同様にして加圧浮上分離装置１の運転条件を変更してもよい。

【0058】

このように、加圧浮上分離装置１の処理水の悪化原因が凝集処理の影響なのか加圧水の影響なのか、その両方なのかを一つの撮像装置で判断できるようになる。

【0059】

制御装置１８は、取得した情報の過去データと新たなデータとを比較し、その比較結果に基づいて上記と同様にして加圧浮上分離装置１の運転条件を変更してもよい。

【0060】

また、例えば、ビーチ板７８の表面に、撮像装置２０によって認識可能な絵、図形、文字等の任意の形状の記号を加工して描いておき、撮像装置２０によってビーチ板７８上の被処理水およびスカム１１０に向けて照射された照射光の反射または吸収の状態の画像を撮影し、その撮影した画像における記号の認識状態に基づいて加圧浮上分離装置１の処理状態を判断し、その判断結果に基づいて上記と同様にして加圧浮上分離装置１の運転条件を変更してもよい。

【0061】

撮像装置２０としては、ビーチ板７８上の被処理水およびスカムの画像を撮影できるものであればよく、特に制限はない。撮像装置２０としては、例えば、カメラ、ビデオカメラ、画像センサ、赤外線カメラ等が挙げられる。

【0062】

照射光は、照射光を照射する光源２２によって照射された光であってもよいし、自然光であってもよい。照射光としては、自然光、レーザー光、ＬＥＤ光、赤外光、紫外光等が挙げられ、例えば夜間や屋外のような場合は、光源を用いることが好ましく、自然光や照明の影響を受けにくい等の点からレーザー光を用いることが好ましい。

【0063】

判断手段、制御手段として機能する制御装置１８は、例えば、プログラムを演算するＣＰＵ等の演算手段、プログラムや演算結果を記憶するＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶手段等を含んで構成されるマイクロコンピュータと電子回路等で構成される。制御装置１８は、上記の通り、加圧浮上分離装置１の運転条件を変更する機能を有する。制御装置１８は、情報を表示するためのディスプレイ等の表示装置を備えてもよい。

【0064】

浮上分離槽１４は、例えば円筒型の槽であり、矩形型の槽であってもよい。矩形型の槽の場合は、１つの辺側にその辺に沿って延びる例えば長方形状のスカム排出口が設けられ、スカム排出口に向かって液面下から液面上まで緩やかに傾斜するように例えば長方形状の板状部材であるビーチ板が設置されればよい。なお、「緩やかに傾斜する」とは、例えば、液面下から液面上まで１０度～３０度程度の角度で傾斜することを言う。スキマーは、液面に沿ってその辺の方向に延びており、その辺に向かってその辺に対抗する辺側から液面に沿って移動して、液面上に浮上堆積するスカムをビーチ板上に掻き上げてスカム排出口から排出し、スカム排出部に貯留すればよい。

【0065】

凝集剤としては、無機凝集剤および高分子凝集剤のうちの少なくとも１つが用いられる。

【0066】

無機凝集剤としては、特に制限はないが、例えば、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の鉄系無機凝集剤、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等のアルミニウム系無機凝集剤等が挙げられる。

【0067】

無機凝集剤の添加量は、特に制限はないが、例えば、被処理水のＳＳ濃度０．５ｍｇ／Ｌ当たり１～１０ｍｇ／Ｌ（０．５～１０倍）の範囲とすればよい。

【0068】

高分子凝集剤としては、ノニオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤またはカチオン性高分子凝集剤等、特に制限されるものではないが、例えば、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリルアミド・アクリル酸塩共重合体、アクリルアミドプロパンスルフォン酸ナトリウム、キトサン、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートおよびポリアミジン等が挙げられる。高分子凝集剤は、１種単独でも、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【0069】

高分子凝集剤の添加量は、特に制限はないが、例えば、０．１～２ｍｇ／Ｌの範囲とすればよい。

【0070】

混和工程において、必要に応じて、ｐＨ調整を行ってもよい（ｐＨ調整工程）。ｐＨ調整剤は、塩酸、硫酸等の酸や、水酸化ナトリウム等のアルカリ剤である。ｐＨは、例えば、４～１１の範囲に調整すればよい。

【0071】

混和工程において、撹拌速度は、例えば、撹拌強度として１００～３００Ｓ^－１程度の急速撹拌とすればよい。

【0072】

フロック形成工程において、撹拌速度は、例えば、撹拌強度として２０～５０Ｓ^－１程度の緩速撹拌とし、フロック径を成長させることができる。

【0073】

凝集処理（混和工程、フロック形成工程、加圧浮上分離工程）における液温度は、特に制限はなく、例えば、１５～３５℃の範囲である。粘性等によって分離性が変わるため、液温度はできるだけ一定になるように調整することが望ましい。

【0074】

浮上分離槽１４における加圧水の供給量は、特に制限はないが、例えば、被処理水量に対して５～４０％の範囲とすればよい。

【0075】

加圧水の空気量は、特に制限はないが、例えば、加圧水量に対してＮｍ^３で０．１～０．３倍量の範囲とすればよい。

【0076】

加圧水の圧力は、特に制限はないが、例えば、０．３～０．７ＭＰａの範囲とすればよい。

【0077】

処理対象である被処理水は、例えば、ＳＳ（浮遊固形物）成分、濁度成分等の固形分を含む水であり、例えば、河川水、工業用水、排水等が挙げられる。

【0078】

本実施形態に係る加圧浮上分離装置は、例えば、浄水処理、下水処理、工業用水処理、排水処理等に用いることができる。

【実施例】

【0079】

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0080】

以下の装置仕様、通水条件で試験を行った。実施例１では、図１に示す加圧浮上分離装置１を用いて処理を行った。比較例１では、従来の方法である図３に示す加圧浮上分離装置３を用いて処理を行った。

【0081】

＜比較例１＞
比較例１では、被処理水を混和槽１０に供給する配管８６に設置した濁度計１１２によって被処理水の濁度を、混和槽１０に設置したｐＨ計４６によってｐＨを、処理水を排出する配管９４に設置した濁度計１１６によって処理水の濁度を自動測定し、それを現場の盤内ＰＬＣを有する制御装置１１８に取り込み、ＰＬＣ内に予め入力しておいた演算式に基づく計算結果から無機凝集剤（ＦｅＣｌ_３）を注入するポンプ３８の出力、ｐＨ調整用のアルカリ剤である苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を注入するポンプ４０または塩酸（ＨＣｌ）を注入するポンプ４２の出力、有機高分子凝集剤を注入するポンプ３６の出力と、混和槽１０の撹拌装置４４のモーター出力、フロック形成槽１２の撹拌装置４８のモーター出力と、スキマー６４を回転する回転導入筒６６のモーター出力を自動制御した。

【0082】

＜実施例１＞
実施例１の方法は、自動測定機器、自動制御機器は比較例１と同様であるが、加圧浮上分離部１３における浮上分離槽１４のビーチ板７８の液面の上方に撮像装置２０としてカメラおよび光源２２としてレーザー光源を設置し、ステンレス製で光を反射するビーチ板７８上の被処理水、その液面に浮かんでいるスカムのレーザー光の反射および吸収の状態をカメラにより撮影し、その画像に基づいて加圧浮上分離装置の処理状況を判断した。

【0083】

比較例１、実施例１における通水条件は、処理水量４０ｍ^３／ｈ、ＳＳ濃度２０～５０ｍｇ／Ｌ、目標処理水ＳＳ濃度１０ｍｇ／Ｌ以下、被処理水ｐＨ５．５～８．５に対してｐＨ調整剤として塩酸と水酸化ナトリウム溶液を用いて被処理水ｐＨを６．２～６．８とし、無機凝集剤は塩化第二鉄（ＦｅＣｌ_３）の注入率７０～２００ｍｇ／Ｌ、アニオン系有機高分子凝集剤１．０ｍｇ／Ｌ、混和槽滞留時間３分、混和槽撹拌強度２００Ｓ^－１、フロック形成槽滞留時間６分、フロック形成槽撹拌強度４０Ｓ^－１、浮上分離槽滞留時間８分、浮上分離槽流速２０ｍ／ｈ、加圧水圧力０．４５ＭＰａ、加圧水比（加圧水量÷被処理水量）０．２とした。

【0084】

実施例１では、被処理水の水質の変化に対して加圧浮上分離装置の処理状態を適切に判断することができた。

【符号の説明】

【0085】

１，３ 加圧浮上分離装置、１０ 混和槽、１１ 凝集処理部、１２ フロック形成槽、１３ 加圧浮上分離部、１４ 浮上分離槽、１６ 加圧タンク、１８，１１８ 制御装置、２０ 撮像装置、２２ 光源、２４，２６，３６，３８，４０，４２ ポンプ、２８ 高分子凝集剤タンク、３０ 無機凝集剤タンク、３２ アルカリ剤タンク、３４ 酸タンク、４４，４８ 撹拌装置、４６ ｐＨ計、５２ コンプレッサ、５４ 加圧ポンプ、５６ 色度計、５８ 流量計、６０ 圧力計、６２ スカム排出部、６４ スキマー、６６ 回転導入筒、６８ 整流装置、７０ スクレーパ、７２ 排出部、７３，７４ バルブ、７６ 減圧弁、７８ ビーチ板、８０ スカム排出口、８２，８４，８６，８８，９０，９２，９４，９６，９８，１００，１０２，１０４，１０６，１０８ 配管、１１０ スカム、１１２，１１６ 濁度計、１１４ 温度計。

【図1】

【図2】

【図3】