(57)【要約】      （修正有）【課題】鉄鋼排水の処理において、スラッジブランケット部内のフロック成長ゾーンを適切に維持し、良好な処理水を得ることができる凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理装置の運転方法を提供する。【解決手段】スラッジブランケット部３と、スラッジブランケット部３下に設けられた濃縮部４と、スラッジブランケット部３及び濃縮部４を区画するための仕切り板と、を備えた凝集沈殿処理装置において、鉄鋼排水を１０ｍ／ｈ以上でスラッジブランケット部３に供給することにより、処理対象である鉄鋼排水が所定の表面積負荷を満たし、スラッジブランケット部３内のフロック成長ゾーンを適切に維持し、良好な処理水を得ることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鋼排水に含まれる懸濁物質を凝集沈殿により捕捉する凝集沈殿処理装置であって、
スラッジがブランケット状に形成され、被処理水中のフロックを捕捉するスラッジブランケット部と、
前記スラッジブランケット部下に設けられ、前記スラッジが濃縮される濃縮部と、
前記スラッジブランケット部及び前記濃縮部を区画するための仕切り板と、を備え、
前記鉄鋼排水を１０ｍ／ｈ以上で前記スラッジブランケット部に供給することを特徴とする、凝集沈殿処理装置。
【請求項２】
前記鉄鋼排水に凝集剤を添加する凝集剤添加部を設けることを特徴とする、請求項１に記載の凝集沈殿処理装置。
【請求項３】
前記凝集剤添加部は有機凝結剤を供給することを特徴とする、請求項２に記載の凝集沈殿処理装置。
【請求項４】
鉄鋼排水に含まれる懸濁物質を凝集沈殿により捕捉する凝集沈殿処理装置の運転方法であって、
前記凝集沈殿処理装置は、スラッジがブランケット状に形成され、被処理水中のフロックを捕捉するスラッジブランケット部と、
前記スラッジブランケット部下に設けられ、前記スラッジが濃縮される濃縮部と、
前記スラッジブランケット部及び前記濃縮部を区画するための仕切り板と、を備えており、
前記鉄鋼排水を１０ｍ／ｈ以上で前記スラッジブランケット部に供給することを特徴とする、凝集沈殿処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理装置の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、排水処理の手段の一つとして、排水中の固形物などの不純物を除去する固液分離処理が行われている。
このような固液分離処理としては、排水に対して凝集剤を添加することで不純物である有機物や懸濁物質等（以下、「ＳＳ」ともいう。）を凝集沈殿させて分離する凝集沈殿を行う凝集沈殿処理装置を用いた処理が挙げられる。例えば、凝集剤を添加した被処理水が上昇するに伴ってフロックが成長するブランケット状のフロック成長ゾーンを形成するスラッジブランケット型（「フロックゾーン型」や「フロックブランケット型」と呼ばれることもある）の凝集沈殿槽を備える凝集沈殿処理装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、沈殿槽内にフロック成長ゾーンが形成されるスラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置が記載されている。また、特許文献１には、スラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置として、レーキ（集泥部材）とディストリビュータ（原水供給部材）とを一体化させたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２０２００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された凝集沈殿処理装置では、レーキとディストリビュータを一体にして凝集沈殿槽の底部に設けることでディストリビュータの設置位置を低くし、原水の濾過作用に必要なフロック成長ゾーン（汚泥ゾーン）を低く形成することができることが記載されている。また、その結果、凝集沈殿槽自体の高さを低くすることができ、装置の小型化を図ることができることも記載されている。なお、特許文献１には、処理対象である原水については特に記載がなされていない。
【０００６】
一方、鉄鋼業では原料から製品に至る製造工程において、加熱と冷却を繰り返すための冷却水や、集塵装置の洗浄水（集塵水）など大量の水を使用することが知られている。このような鉄鋼業における製造工程で発生する排水（以下、「鉄鋼排水」という。）については所定の処理を行い、この処理水を循環利用することが行われている。
鉄鋼排水の処理については、砂濾過などの濾材を用いた濾過処理によるものが知られている。鉄鋼排水は、ＳＳとして金属粒子や石炭粉体などを含む排水が大量に発生するという特徴がある。そのため、砂濾過など濾材を用いた濾過処理では、濾過速度を高くすることが困難であるため、大量の排水処理に適していないという問題があるとともに、排水中に含まれるＳＳの粒径が大きいと、逆洗時に濾材の流出が起こる可能性が高いという問題もある。したがって、鉄鋼排水の処理については、濾材を用いた濾過によらない他の処理についての検討が行われている。
【０００７】
このような鉄鋼排水の処理として、スラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置を用いた処理を行うことが考えられる。この場合、鉄鋼排水中のＳＳとして金属粒子が含まれるため、ＳＳの比重が重く、ＳＳの沈降速度が比較的速いものを効果的に処理する必要がある。しかし、例えば、特許文献１のように、フロック成長ゾーンを低く形成すると、鉄鋼排水に対する濾過作用が十分に働かずに処理効率が低下し、良好な処理水を得ることができないという問題が生じる。
【０００８】
本発明の課題は、鉄鋼排水の処理において、スラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置を用いる際に、スラッジブランケット部内のフロック成長ゾーンを適切に維持し、良好な処理水を得ることができる凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理装置の運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、スラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置において、フロック成長ゾーンを備えるスラッジブランケット部と濃縮部を仕切り板により区画し、鉄鋼排水が所定の表面積負荷で通過するようにすることで、スラッジブランケット部内のフロック成長ゾーンを適切に維持し、良好な処理水が得られることを見出して、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理装置の運転方法である。
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の凝集沈殿処理装置は、鉄鋼排水に含まれる懸濁物質を凝集沈殿により捕捉する凝集沈殿処理装置であって、スラッジがブランケット状に形成され、鉄鋼排水中のフロックを捕捉するスラッジブランケット部と、スラッジブランケット部下に設けられ、スラッジが濃縮される濃縮部と、スラッジブランケット部及び濃縮部を区画するための仕切り板と、を備え、鉄鋼排水を１０ｍ／ｈ以上でスラッジブランケット部に供給することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の凝集沈殿処理装置によれば、鉄鋼排水中のフロックを捕捉するスラッジブランケット部と、スラッジブランケット部から流出したスラッジを濃縮する濃縮部とを仕切り板で分離することで、スラッジブランケット部における処理を安定させることが可能となる。また、処理対象である鉄鋼排水を所定の表面積負荷を満たすように供給することで、スラッジブランケット部内で鉄鋼排水中のＳＳが沈降し、フロック成長ゾーンが低くなることを抑制することが可能となる。これにより、スラッジブランケット部内のフロック成長ゾーンを適切に維持することができる。また、これにより、フロック成長ゾーンにおける鉄鋼排水中のＳＳ捕捉が十分に進行し、良好な処理水を得ることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の凝集沈殿処理装置の一実施態様としては、鉄鋼排水に凝集剤を添加する凝集剤添加部を設けるという特徴を有する。
この特徴によれば、鉄鋼排水中に凝集剤を添加することで、鉄鋼排水中のＳＳを安定してフロック化し、特に粒径が小さいことで沈降し難く、処理水側へ流出しやすいものについても、粒径を一定程度大きくすることで、スラッジブランケット部内で凝集フロックの流動層を形成することが可能となる。これにより、スラッジブランケット部における鉄鋼排水中のＳＳの捕捉効率が向上し、より良好な処理水を得ることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の凝集沈殿処理装置の一実施態様としては、凝集剤添加部は有機凝結剤を供給するという特徴を有する。
この特徴によれば、鉄鋼排水中のＳＳとして含まれる無機物質（金属系ＳＳなど）に対して有機凝結剤を用いることで、被処理水のｐＨが変動することがなく、かつ薬品の使用量を低減させることが可能となる。これにより、凝集沈殿処理に係るコストを削減することが可能となる。
【００１４】
上記課題を解決するための本発明の凝集沈殿処理装置の運転方法は、鉄鋼排水に含まれる懸濁物質を凝集沈殿により捕捉する凝集沈殿処理装置の運転方法であって、凝集沈殿処理装置は、スラッジがブランケット状に形成され、鉄鋼排水中のフロックを捕捉するスラッジブランケット部と、スラッジブランケット部下に設けられ、スラッジが濃縮される濃縮部と、スラッジブランケット部及び濃縮部を区画するための仕切り板と、を備えており、鉄鋼排水を１０ｍ／ｈ以上でスラッジブランケット部に供給するという特徴を有する。
この特徴によれば、スラッジブランケット部と濃縮部を備える凝集沈殿処理装置に対して、処理対象である鉄鋼排水を所定の表面積負荷を満たすように供給することで、スラッジブランケット部内で鉄鋼排水中のＳＳが沈降し、フロック成長ゾーンが低くなることを抑制することが可能となる。これにより、スラッジブランケット部内のフロック成長ゾーンを適切に維持することができる。また、これにより、フロック成長ゾーンにおける鉄鋼排水中のＳＳ捕捉が十分に進行し、良好な処理水を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、鉄鋼排水の処理において、スラッジブランケット型の凝集沈殿処理装置を用いる際に、スラッジブランケット部内のフロック成長ゾーンを適切に維持し、良好な処理水を得ることができる凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理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】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施態様の凝集沈殿処理装置を示す概略説明図である。
【図２】本発明の第１の実施態様の凝集沈殿処理装置における凝集沈殿槽の構造を示す概略説明図である。
【図３】本発明の第２の実施態様の凝集沈殿処理装置を示す概略説明図である。
【図４】本発明の第３の実施態様の凝集沈殿処理装置を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理装置の運転方法は、鉄鋼排水の処理に利用されるものである。
【００１８】
本発明における被処理水Ｗである鉄鋼排水としては、鉄鋼業の製造工程で排出される排水であって、石炭系ＳＳ（コークス、石炭、石炭鉱石など）及び／又は金属系ＳＳ（鉄、酸化鉄など）が含まれるものであればよい。このような鉄鋼排水の具体的な例としては、例えば、コークス湿式集塵排水などの集塵水や、二次精錬循環水、製鋼直接系循環水、圧延直接系など鉄鋼製品に直接接触する冷却水（循環水）のほか、原料ヤード雨水などが挙げられる。
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理装置の運転方法の実施態様を詳細に説明する。なお、本発明の凝集沈殿処理装置の運転方法については、以下の凝集沈殿処理装置の構造及び作動の説明に置き換えるものとする。また、実施態様に記載する凝集沈殿処理装置の構造については、本発明に係る凝集沈殿処理装置を説明するために例示したにすぎず、これに限定されるものではない。
【００２０】
［第１の実施態様］
（凝集沈殿処理装置）
まず、本実施態様における凝集沈殿処理装置１００Ａの構造について説明する。
本実施態様に係る凝集沈殿処理装置１００Ａは、いわゆるスラッジブランケット型と呼ばれる凝集沈殿槽を有している。一般に、スラッジブランケット型凝集沈殿槽は、槽内に上昇水流によるスラッジ（凝集フロック）の流動層を形成し、その流動層内に新たに生成したフロックを通過させるものである。このとき、小さなフロックは流動層における大きなフロックに捕捉されて大きくなり、沈降速度が速まる。これにより、スラッジブランケット型凝集沈殿槽へ導入された被処理水Ｗは、処理水Ｗ１と濃縮されたフロック（汚泥）に分離され、それぞれ槽外に排出される。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａの構造を示す概略説明図である。なお、図１における凝集沈殿槽１内については、後述する図２において詳細に説明するものとする。
本実施態様に係る凝集沈殿処理装置１００Ａは、図１に示すように、凝集沈殿槽１内に被処理水Ｗを導入する被処理水導入部２、被処理水Ｗの供給量を制御する被処理水供給量制御手段２０、被処理水Ｗ中の懸濁物質を捕捉するためのスラッジがブランケット状に浮遊した状態で形成されたスラッジブランケット部３、スラッジブランケット部３を通過することにより凝集したフロックがスラッジブランケット部３下に沈殿し濃縮される濃縮部４、被処理水Ｗに凝集剤を添加する凝集剤添加部５を備えている。スラッジブランケット部３の上方には上澄みである清澄層Ｃが形成され、清澄された処理水Ｗ１は、凝集沈殿槽１の上部側に位置する処理水排出部６により排出される。また、濃縮部４に沈殿し濃縮されたフロックは、凝集沈殿槽１の底部中央から汚泥排出部７を介して排出される。なお、汚泥排出部７には、排出されたフロックを処理するための汚泥処理設備を別途設けるものとしてもよい。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａにおける凝集沈殿槽１の概略説明図である。
凝集沈殿槽１は、有底円筒状の外壁部１１と、この外壁部１１より小径でかつ高さも小さい円筒状の内壁部１２とを備える。図２に示すように、内壁部１２は、外壁部１１の内側に、外壁部１１と同心になるように立設されている。また、内壁部１２の底部側に、開口部１３ａを有する仕切り板１３が設けられている。これにより、内壁部１２の内側には、後述するスラッジブランケット部３が形成される。また、仕切り板１３は外壁部１１の底部から上方に所定長離隔しており、スラッジブランケット部３と濃縮部４を区画している。また、外壁部１１及び内壁部１２の軸線Ｌ上には、モーターＭにより回転駆動するセンターシャフト１４が配置されている。センターシャフト１４は、ロータリージョイント１５により仕切り板１３と接続されている。なお、外壁部１１、内壁部１２は円筒状に限定されず、角筒状であってもよい。また、内壁部１２を有底円筒状とし、内壁部１２底部を仕切り板１３とするものであってもよい。
【００２３】
被処理水導入部２は、被処理水Ｗを凝集沈殿槽１内に導入するための導入管２１と、導入管２１から導入された被処理水Ｗを内壁部１２内に供給するフィードパイプ２２を備えている。
【００２４】
図２に示すように、導入管２１は、外壁部１１の側壁を挿通して、槽外部に突き出しており、被処理水Ｗの供給源と接続されている。また、図１に示すように、導入管２１は、被処理水Ｗの供給量（通水量）を制御するための被処理水供給量制御手段２０を有することが好ましい。被処理水供給量制御手段２０としては、凝集沈殿槽１内に導入される被処理水Ｗの供給量を制御できるものであればよく、特に限定されない。例えば、導入管２１に被処理水Ｗを送液するためのポンプや、導入管２１内の流量を制御するためのバルブなどの流量制御機構を設け、さらに流量制御機構の駆動を制御する制御部を設けることなどが挙げられる。
【００２５】
また、図２に示すように、フィードパイプ２２は、導入管２１と通水可能に連結しており、センターシャフト１４の外側にセンターシャフト１４を囲むように設けられている。本実施態様における固液分離装置は、外壁部１１、内壁部１２、センターシャフト１４、フィードパイプ２２の軸線は全て共通の軸線Ｌになっている。
【００２６】
フィードパイプ２２は、上下方向で上部２２ａと下部２２ｂとに分けられており、上部と下部との間はラビリンス構造等のロータリージョイント２３により接続されている。フィードパイプ２２の上部２２ａ側面に導入管２１が接続されており、フィードパイプ２２の下部２２ｂにはディストリビュータ２４が設けられている。ディストリビュータ２４は内壁部１２の下部に配置されるとともに、複数の被処理水吐出口２４ａが形成されている。センターシャフト１４の回転とともにフィードパイプ２２の下部が回転し、このとき、ディストリビュータ２４は被処理水吐出口２４ａを内壁部１２の底部側に向けた状態で回転する。なお、フィードパイプ２２の上端部は閉じられていてもよく、上方に向かって開放されていてもよい。
【００２７】
スラッジブランケット部３は、被処理水導入部２から供給される被処理水Ｗ中のＳＳを、ブランケット状に浮遊するスラッジによって捕捉して凝集し、凝集フロックと処理水Ｗ１に分離するものである。
【００２８】
スラッジブランケット部３は、図２に示すように、凝集沈殿槽１内の円筒状の内壁部１２と仕切り板１３により形成される内側領域を指すものである。また、スラッジブランケット部３は、フロック成長ゾーンＺ１を有している。フロック成長ゾーンＺ１は、被処理水導入部２により内壁部１２の内側に流入する被処理水Ｗの上昇水流によって凝集フロックの流動層を形成している。
【００２９】
被処理水Ｗは、被処理水導入部２のディストリビュータ２４から内壁部１２内の下部方向（仕切り板１３の方向）に一様に噴出される。このとき、凝集剤添加部５により被処理水Ｗに凝集剤が添加されている場合、この噴出する水流の撹拌力、剪断力等により混合されてフロックを形成していく。スラッジブランケット部３内に形成されたフロックはスラッジブランケット部３の底部に堆積しようとするが、さらに供給される被処理水Ｗによりフロック成長ゾーンＺ１内に流動層が形成されていく。被処理水Ｗに含まれる小さなフロックは、流動層を上昇する過程で先に生成されたフロックに接触して捕捉されることで、フロックの粒子径が大きく成長する。このように、被処理水Ｗはフロック成長ゾーンＺ１を上昇しながらフロックを成長させる。
【００３０】
そして、被処理水Ｗがスラッジブランケット部３内を上昇する過程において、被処理水Ｗ中のフロックは成長してより大きく、かつ重くなるため、一定程度まで成長すると、上昇しなくなる。よって、図２に示すように、スラッジブランケット部３の上部には、より大きく、かつ重くなったフロックが集まり、被処理水Ｗの上昇流による上昇力とフロックの沈降性（自重）が平衡状態となることで、フロックと処理水Ｗ１の境界層Ｋが形成される。境界層Ｋに集まったフロックの一部は、被処理水Ｗによる流動層により内壁部１２の上端縁部から外壁部１１側に越流する。
【００３１】
また、図２に示すように、スラッジブランケット部３を通過した処理水は、被処理水Ｗの上昇流によって上昇し、スラッジブランケット部３の上方に、処理水Ｗ１からなる清澄層Ｃが形成される。清澄層Ｃの処理水Ｗ１は、凝集沈殿槽１上部に設けられた処理水排出部６を介して槽外に排出される。
【００３２】
濃縮部４は、スラッジブランケット部３から流出したフロックＦを濃縮するためのものである。また、濃縮部４は、前述した仕切り板１３によって区画されて、スラッジブランケット部３の下に位置しており、スラッジブランケット部３を上昇流で通過することによって凝集したフロックが内壁部１２と外壁部１１との間を通って沈降して濃縮されるフロック濃縮ゾーンＺ２を形成している。
【００３３】
図２に示すように、スラッジブランケット部３から流出し、内壁部１２と外壁部１１の間に流入したフロックＦは、比重が水より大きいため、自然に濃縮部４に向けて沈降する。これにより、フロック成長ゾーンＺ１から流出したフロックＦは、スラッジブランケット部３側に逆流することがないため、スラッジブランケット部３内で形成されたフロック成長ゾーンＺ１における処理が安定する。
濃縮部４に沈降して堆積した濃縮フロック（汚泥）は、凝集沈殿槽１の底部に設けられた汚泥排出部７から排出される。
【００３４】
また、仕切り板１３を貫通して濃縮部４内に延在したセンターシャフト１４の下端部に、濃縮汚泥掻寄機４１を取り付けるものとしてもよい。この濃縮汚泥掻寄機４１は、濃縮部４に沈降した濃縮フロックを凝集沈殿槽１内の底面中央に掻き寄せて、汚泥排出部７から回収するために設けられるものである。
なお、センターシャフト１４の下端部に取り付ける濃縮汚泥掻寄機４１としては、センターシャフト１４の回転に伴って回転し、凝集沈殿槽１の底面中央部に濃縮フロックを掻き寄せることができる構造であれば、特に限定されない。例えば、図２に示すように、センターシャフト１４に対して垂直に掻き取り部材を設けるもの以外に、センターシャフト１４に対して垂直に交差した支持体に複数の掻き取り部材（レーキ）を設けるものとしてもよく、曲面を有する掻き取り部材を槽上方から見た際にＳ字を形成するようにセンターシャフト１４に設けるものとしてもよい。
【００３５】
凝集剤添加部５は、被処理水Ｗに凝集剤を添加し、被処理水Ｗ中のＳＳのフロック形成を促進するためのものである。
凝集剤添加部５は、被処理水Ｗに凝集剤を添加することができるものであれば特に限定されない。例えば、図１には、導入管２１に直接凝集剤を供給する凝集剤供給ライン５１を設けるものを例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、凝集沈殿槽１の上流側に混合槽を設け、被処理水Ｗの供給源からの原水と凝集剤をあらかじめ混合することで得られた被処理水Ｗを導入管２１に供給するものとしてもよい。
【００３６】
被処理水Ｗに混合される凝集剤としては、特に限定されない。例えば、無機凝集剤及び高分子凝集剤が挙げられる。凝集剤は、無機凝集剤あるいは高分子凝集剤のみを用いるものであってもよく、無機凝集剤と高分子凝集剤を併用するものであってもよい。なお、無機凝集剤及び高分子凝集剤を併用する場合、無機凝集剤、高分子凝集剤の順に被処理水Ｗに添加することが好ましい。これにより、安定したフロック形成が可能となる。
【００３７】
本実施態様においては、鉄鋼排水に添加する凝集剤として、有機凝結剤と呼ばれる比較的分子量の小さいカチオン性高分子凝集剤を用いることが好ましい。鉄鋼排水中のＳＳは主に鉄を多く含む無機成分からなる。このため、無機凝集剤の添加によりｐＨの低下が起き、中和剤の添加が必要になる上に、塩濃度の上昇により腐食性が上がるという問題が生じることがある。一方、有機凝結剤を用いることで、ｐＨの低下が抑制され、中和剤の添加が不要となるため、薬品使用量を削減し、凝集沈殿処理に係るコスト低減が可能となる。また、塩濃度の上昇もないため腐食性の増大を抑制することも可能となる。
【００３８】
有機凝結剤の具体例としては、水溶性アニリン樹脂塩酸塩、ポリエチレンイミン、ポリアミン、ポリジアニルジメチルアンモニウムクロライド、キトサン、及びヘキサメチレンジアミン・エピクロロヒドリン重縮合物等の中重合度（分子量：数千〜数万）のもの、並びにポリビニルイミダゾリン、ポリアルキルアミノアクリレート、ポリメタクリル酸又はポリアクリル酸のエステル系、及びポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物等の高重合度（分子量：数十万〜数千万）のものが挙げられる。特に、コストの点から、ポリアルキルアミノアクリレート、ポリメタクリル酸又はポリアクリル酸のエステル系が好ましい。
【００３９】
凝集剤として、有機凝結剤を用いる場合、単独で用いるものとしてもよく、アニオン系高分子凝集剤と併用するものとしてもよい。このときのアニオン系高分子凝集剤としては、アクリルアミド、アクリル酸ソーダ共重合物、ポリアクリルアミドの部分加水分解物等が挙げられる。
【００４０】
（凝集沈殿処理装置による鉄鋼排水の処理）
本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａを用いた鉄鋼排水の処理について説明する。
本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａにより被処理水Ｗである鉄鋼排水を処理する場合、スラッジブランケット部３における濾過効果を十分に得るためには、スラッジブランケット部３内における表面積負荷に下限値を設けて制御することが必要となる。
【００４１】
ここで、表面積負荷（単位：ｍ／ｈ）は、被処理水Ｗの供給量（単位：ｍ３／ｈ）を凝集沈殿槽１の断面積（ｍ２）で除したものであり、スラッジブランケット部３内を上昇する被処理水Ｗの速度に相当する。したがって、この表面積負荷と鉄鋼排水中のＳＳの沈降速度のバランスを制御することで、スラッジブランケット部３内のフロック成長ゾーンＺ１を十分に維持し、鉄鋼排水中のＳＳの除去効率を高めることが可能となる。
【００４２】
本実施態様における表面積負荷としては、１０ｍ／ｈ以上とすることが好ましい。これにより、スラッジブランケット部３内のフロック成長ゾーンＺ１が適切に維持され、良好な処理水を得ることが可能となる。
【００４３】
本実施態様の被処理水Ｗである鉄鋼排水は、被処理水Ｗの供給源の種類により含まれるＳＳの成分が異なるものである。例えば、コークス湿式集塵排水のような集塵水には、石炭系ＳＳ（コークス、石炭、石炭鉱石など）が主に含まれている。一方、鉄鋼製品に直接接触する冷却水（循環水）には、鉄系ＳＳ（鉄、酸化鉄など）が主に含まれている。
【００４４】
石炭系ＳＳと鉄系ＳＳは構成成分の違いにより真比重が異なるため、それぞれの沈降速度も異なるものである。すなわち、鉄鋼排水の種類によって、表面積負荷と鉄鋼排水中のＳＳの沈降速度のバランスは異なる。したがって、鉄鋼排水の真比重をパラメータとして、表面積負荷を制御することが好ましい。なお、鉄鋼排水の真比重については、公知の比重測定装置を用いて直接測定するものとしてもよく、鉄鋼排水に含まれる成分の種類から推計するものとしてもよい。
【００４５】
鉄鋼排水の真比重としては、真比重値が３以下の場合、表面積負荷を１０ｍ／ｈ以上とすることで、スラッジブランケット部３内のフロック成長ゾーンＺ１が適切に維持され、良好な処理水を得ることが可能となる。このような鉄鋼排水としては、例えば、石炭系ＳＳを主とするものが挙げられる。
また、真比重値が３より大きい場合、表面積負荷を２０ｍ/ｈとすることで、スラッジブランケット部３内のフロック成長ゾーンＺ１が適切に維持され、良好な処理水を得ることが可能となる。このような鉄鋼排水としては、例えば、鉄系ＳＳを主とするものが挙げられる。
【００４６】
本実施態様においては、表面積負荷の上限値については特に限定されない。表面積負荷が大きくなり過ぎると、スラッジブランケット部３から濃縮部４に流出するフロック量が増大し、スラッジブランケット部３内のフロック成長ゾーンＺ１が安定しなくなるため、表面積負荷の下限値の３倍、より好ましくは２倍を表面積負荷の上限値とすることが挙げられる。
【００４７】
なお、表面積負荷の制御手段としては、特に限定されない。例えば、被処理水供給量制御手段２０によって被処理水Ｗの供給量を制御することで、表面積負荷を制御することなどが挙げられる。
【００４８】
以上のように、本実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａは、鉄鋼排水中のフロックを捕捉するスラッジブランケット部と、スラッジブランケット部から流出したスラッジを濃縮する濃縮部とを仕切り板で分離することで、スラッジブランケット部における処理を安定させることが可能となる。また、処理対象である鉄鋼排水を所定の表面積負荷を満たすように供給することで、スラッジブランケット部内で鉄鋼排水中のＳＳが沈降し、フロック成長ゾーンが低くなることを抑制することが可能となる。これにより、スラッジブランケット部内のフロック成長ゾーンを適切に維持することができる。また、これにより、フロック成長ゾーンにおける鉄鋼排水中のＳＳ捕捉が十分に進行し、良好な処理水を得ることが可能となる。
【００４９】
［第２の実施態様］
図３は、本発明の第２の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ｂの概略説明図である。
本実施態様に係る凝集沈殿処理装置１００Ｂは、図３に示すように、第１の実施態様における凝集沈殿槽１の上部に、スラッジブランケット部３内のフロック界面の高さ、すなわち境界層Ｋの高さに係る情報を得るための界面計８を設けるものである。
なお、本実施態様における凝集沈殿処理装置１００Ｂの構成のうち、第１の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａの構成と同じものについては、説明を省略する。
【００５０】
界面計８は、スラッジブランケット部３の境界層Ｋの高さを計測することができるものであれば特に限定されず、公知のものを用いることができる。
界面計８を設けることで、スラッジブランケット部３のフロック成長ゾーンＺ１が適切に維持されているかどうかを判断することが可能となる。したがって、界面計８の計測結果をもとに、表面積負荷の値を制御することで、鉄鋼排水の処理効率を高く維持することが可能となる。
【００５１】
図３に示すように、界面計８と被処理水供給量制御手段２０を入力可能に接続し、界面計８の計測結果に応じて被処理水Ｗの供給量を自動制御することが好ましい。例えば、界面計８により、スラッジブランケット部３の境界層Ｋの高さが低下しているという結果が得られた場合、被処理水供給量制御手段２０により被処理水Ｗの供給量を多くするように制御することなどが挙げられる。これにより、スラッジブランケット部３のフロック成長ゾーンＺ１を適切に維持し、良好な処理水を得ることが可能となる。
【００５２】
［第３の実施態様］
図４は、本発明の第３の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ｃの概略説明図である。
本実施態様に係る凝集沈殿処理装置１００Ｃは、図４に示すように、第１の実施態様における被処理水導入部２の導入管２１と被処理水Ｗの供給源の間に、被処理水Ｗ中のＳＳの粒度分布を測定する粒度分布測定部９を設けるものである。
なお、本実施態様における凝集沈殿処理装置１００Ｃの構成のうち、第１の実施態様の凝集沈殿処理装置１００Ａの構成と同じものについては、説明を省略する。
【００５３】
粒度分布測定部９は、被処理水Ｗ中のＳＳの粒度分布が測定できるものであれば特に限定されない。例えば、レーザーを用いた粒度分布測定装置を利用するものなどが挙げられる。
粒度分布測定部９は、導入管２１上に設け、その場測定を行うものとしてもよく、導入管２１から被処理水Ｗの一部をサンプリングしたものに対して測定するものとしてもよい。
被処理水Ｗ中のＳＳの沈降速度は、粒度分布にも依存するため、被処理水導入部２（導入管２１）において被処理水Ｗ中のＳＳの粒度分布を測定することにより、スラッジブランケット部３に供給される被処理水Ｗ中のＳＳの粒度分布を推計することが可能となり、スラッジブランケット部３のフロック成長ゾーンＺ１を安定に維持するための表面積負荷を求めることが可能となる。したがって、粒度分布測定部９の測定結果をもとに、表面積負荷の値を制御することで、鉄鋼排水の処理効率を高く維持することが可能となる。
【００５４】
図４に示すように、粒度分布測定部９と被処理水供給量制御手段２０を入力可能に接続し、粒度分布測定部９の計測結果に応じて被処理水Ｗの供給量を自動制御するものとしてもよい。例えば、粒度分布測定部９により、被処理水Ｗ中のＳＳの粒度分布が所定値を超えていた場合、ＳＳの沈降速度が速くなるものとみなし、被処理水供給量制御手段２０により被処理水Ｗの供給量を多くして、表面積負荷を高めるように制御することなどが挙げられる。なお、粒度分布測定部９により測定する粒度分布の所定値の設定は、演算によって求めるものとしてもよく、過去の運転条件に係る情報から推計するものとしてもよい。これにより、スラッジブランケット部３のフロック成長ゾーンＺ１を適切に維持し、良好な処理水を得ることが可能となる。
【００５５】
なお、上述した実施態様は凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理装置の運転方法の一例を示すものである。本発明に係る凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理装置の運転方法は、上述した実施態様に限られるものではなく、要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理装置の運転方法を変形してもよい。
【００５６】
例えば、本実施態様の凝集沈殿処理装置は、外壁部及び内壁部による二重構造式の凝集沈殿槽を用いているが、スラッジブランケット部と濃縮部を独立した構成として備えるものであれば特に限定されない。例えば、凝集沈殿槽内に水平に配置された底板と、底板の外周の端部の一部から上方に向かって突出して延び、凝集沈殿槽周壁に連結された側壁とによって、底板の上方及び側壁の内周側に画成された区画内にフロックの流動層（スラッジブランケット部）を形成させ、一方で、底板の下方及び側壁の外周側に画成された区画を濃縮部とするものとしてもよい。
【００５７】
また、例えば、本実施態様の凝集沈殿処理装置は、スラッジブランケット部３にフロックを引き抜く引き抜きラインを設け、引き抜いたフロックを導入管２１側に返送するものとしてもよい。これにより、スラッジブランケット部３内の表面積負荷を一定に維持したまま、引き抜いたフロックを種晶として良好なスラッジ（凝集フロック）を形成させることが可能となり、良好な処理水を得ることが可能となる。
【００５８】
また、本実施態様の凝集沈殿処理装置としては、被処理水に含まれる固形物の粒度分布を事前に測定して必要な表面積負荷を求め、求めた表面積負荷の値を基に凝集沈殿槽等の設計を行うものとしてもよい。鉄鋼業における製造工程に変更がなければ、鉄鋼排水中に含まれるＳＳの性質（成分、粒度分布等）はほぼ変動しないものと考えられる。したがって、事前に測定した被処理水中の固形物の粒度分布に基づき、凝集沈殿槽等の設計を行うことで、常に最適条件下で凝集沈殿処理を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理装置の運転方法は、鉄鋼排水の処理に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６０】
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ  凝集沈殿処理装置、１  凝集沈殿槽、１１  外壁部、１２  内壁部、１３  仕切り板、１３ａ  開口部、１４  センターシャフト、１５  ロータリージョイント、２  被処理水導入部、２０  被処理水供給量制御手段、２１  導入管、２２  フィードパイプ、２２ａ  上部、２２ｂ  下部、２３  ロータリージョイント、２４  ディストリビュータ、２４ａ  被処理水吐出口、３  スラッジブランケット部、４  濃縮部、４１  濃縮汚泥掻寄機、５  凝集剤添加部、６  処理水排出部、７  汚泥排出部、８  界面計、９  粒径分布測定部、Ｃ  清澄層、Ｆ  フロック、Ｋ  境界層、Ｌ  軸線、Ｍ  モーター、Ｗ  被処理水、Ｗ１  処理水、Ｚ１  フロック成長ゾーン、Ｚ２  フロック濃縮ゾーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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