(57)【要約】浄水処理システムにおける無機凝集剤の使用量を従来技術の場合よりも限定したうえで、残留する微フロック及びフロックの高密度化及び微小化を実現化することによって良質な清澄水を得ると共に、汚泥の発生量を減少可能とする被処理水の凝集沈澱処理方法を提供することを課題とし、被処理水１中の微細な懸濁粒子をあらかじめ微フロック化する微フロック化工程と、前記微フロックに対するフロック化工程と、前記フロックに対する沈澱分離工程とを有する被処理水１の凝集沈澱処理方法において、フロック化工程の最終段階としてピッチ幅を５ｍｍ以上であって、５０ｍｍ以下であるフロック形成用傾斜板８を設置し、かつ被処理水１が当該傾斜板８を通過する前の濁度に比し、通過した後の濁度が４／５以下となるように、無機凝集剤の使用量を限定することによって、前記課題を達成し得る被処理水の凝集沈澱処理方法。
2009025141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に無機凝集剤を注入する無機凝集剤注入工程と、前記無機凝集剤が注入された前記被処理水を急速攪拌槽中にて混合攪拌して前記被処理水中の微細な懸濁粒子をあらかじめ微フロック化する微フロック化工程と、前記微フロックを沈澱池中にて既存フロックとの接触によって更にフロック化する工程を含むフロック化工程と、前記フロックを沈澱池で沈澱分離する沈澱分離工程とを有する被処理水の凝集沈澱処理方法において、フロック化工程の最終段階としてピッチ幅を５ｍｍ以上であって、５０ｍｍ以下であるフロック形成用傾斜板を設置し、かつ被処理水が当該傾斜板を通過する前の濁度に比し、通過した後の濁度が４／５以下となるように、微フロック化工程を経た段階における無機凝集剤の使用量を限定することに基づく被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項２】
微フロック化工程が、２以上の区画に分割された急速攪拌槽を被処理水が順次移行し得るような直列に接続した状態にて備え、
微フロック化工程の第１区画に至るまでの全て又は一部の段階にある被処理水に対し無機凝集剤を注入する第１凝集剤注入工程と、微フロック化工程の第２区画からフロック化工程に至るまでの全て又は一部の段階にある被処理水に対し、無機凝集剤を注入する第２凝集剤注入工程とを設け、第１凝集剤注入工程及び第２凝集剤注入工程による注入量をそれぞれ調整することを特徴とする請求項１記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項３】
凝集集塊物残留量を示す指標として、微フロック化工程が終了した段階における被処理水のＳＴＲ（Ｓｕｃｔｉｏｎ  Ｔｉｍｅ  Ｒａｔｉｏ：被処理水と同温・等量の蒸留水を、同一の吸引の程度によって同一のろ紙を吸引させた場合に、被処理水の吸引時間をＴｓとし、蒸留水の吸引時間をＴｖとした場合、Ｔｓ／Ｔｖによって表現される指標による比率）が４．０以下であり、好ましくは、２．５以下であることを特徴とする請求項１、２の何れか１項に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項４】
微フロック化工程を終了した段階にて、沈澱水中に残留する３．０μｍ以下の径である粒子数を１０万個／ｍＬ以下、好ましくは４００００個／ｍＬ以下とするような凝集条件を設定したうえで、フロック形成用傾斜板の通過を完了する前段階にあるフロック化工程において、フロックの濃縮性を示す指標であるＳＤＩ値（１００ｍＬのメスシリンダーを使用して、３０分間沈澱させた後のフロック容積濃度を測定した後、当該サンプルの固形物濃度を求めたうえで、フロック容積１ｍＬ当たりに含まれる固形物量（ｍｇ）として、サンプル中の固形物量（ｍｇ／｛フロック容積（ｍＬ）×サンプル数量｝の式によって算出される汚泥密度指標値）が６ｍｇ／ｍＬ以上、好ましくは８ｍｇ／ｍＬ以上となるような凝集条件の下にフロック化が行われていることを特徴とする請求項１、２、３の何れか１項に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項５】
フロック化工程として、スラッジ・ブランケット方式、コンベンショナル方式の何れかを採用したうえで、フロック形成用傾斜板を沈澱池において清澄水が流出する出口付近のみに設置していることを特徴とする請求項１、２、３、４の何れか１項に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項６】
フロック化工程として、コンベンショナル方式を採用したうえで、緩速攪拌槽を経た後の沈澱池においてフロック形成用傾斜板を被処理水が流入する入口付近及び清澄水が流出する出口付近の双方に設置したことを特徴とする請求項１、２、３、４の何れか１項に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項７】
微フロック化工程の各区画における急速攪拌強度としてＧＲ値（攪拌係数をＣとし、攪拌翼の面積をＡ（ｍ２）とし、攪拌翼の周辺速度をｖ（ｍ／ｓｅｃ）とし、動粘性係数をγ（ｍ２／ｓｅｃ）とし、攪拌槽の体積（容量）をＶ（ｍ３）とした場合、
【数１】
2009025141.tif 000009
によって表わされる数値）を、１５０ｓｅｃ−１以上とし、急速攪拌時間であるＴｒ値を３分以上に設定されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６の何れか１項に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項８】
フロック形成用傾斜板の上下方向幅が３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であって、上下方向に２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の間隔をあけて多段に設置されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７の何れか１項に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項９】
急速攪拌工程と、フロック化工程との間に、微フロックの流通に対し障壁状態を形成することによって、微フロック相互間の接触及び衝突を可能とする接触材集積槽を設け、被処理水が当該接触材集積槽を通過することによって微フロック化を更に促進させることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８の何れか１項に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項１０】
接触材集積槽を複数段階設けることを特徴とする請求項９記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項１１】
接触材集積層に対し、空気を間欠的又は連続的に注入することによって、当該接触材集積層において貯留又は堆積している微フロックを除去し得ることを特徴とする請求項９、１０の何れか１項に記載の被処理水の凝集沈殿処理方法。
【請求項１２】
接触材集積槽における空塔通水速度を３．０ｍ／ｈ以上とし、滞留時間を１．５分以上とすることを特徴とする請求項９、１０、１１の何れか１項に記載の被処理水の凝集沈殿処理方法。
【請求項１３】
フロック化工程として、コンベンショナル方式を採用し、当該方式における緩速攪拌作用に際し、緩速攪拌強度であるＧＳ値（攪拌係数をＣとし、攪拌翼の面積をＡ（ｍ２）とし、攪拌翼の周辺速度をｖ（ｍ／ｓｅｃ）とし、動粘性係数をγ（ｍ２／ｓｅｃ）とし、攪拌槽の体積（容量）をＶ（ｍ３）とした場合、
【数２】
2009025141.tif 000010
によって表わされる数値を、２０ｓｅｃ−１以上とし、緩速攪拌時間であるＴＳ値を５分以上とすることによる既存フロックと微フロックとの接触によって行われる、
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１の何れか１項に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項１４】
フロック化工程として、スラッジ・ブランケット方式を採用し、集積された母フロック群と微フロックとの接触によってフロック化を実現するためのスラッジ・ブランケット層の高さが５０ｃｍ以上２００ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、７、８、９、１０、１１の何れか１項に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川水，雨水，工場の用排水などの被処理水に無機凝集剤を注入し、被処理水中に含まれる微細な懸濁粒子を集塊化して微フロックを形成する微フロック化工程と、この微フロックを既存フロックとの接触によってフロック化するフロック化工程とを経て、フロック化工程において形成されたフロックを沈澱池で沈澱分離することにより沈澱水を得る被処理水の凝集沈殿処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理水の凝集沈澱処理は、砂ろ過の前処理として採用されているが、当該凝集沈澱方法においては、被処理水に無機凝集剤を注入し、被処理水中に含まれる微細な懸濁粒子を沈澱分離可能な径のフロックへと集塊化し、該フロックを重力の作用によって沈澱分離を行っている。
凝集沈澱装置は、コンベンショナル方式と高速凝集沈澱池方式とに大別され、後者は更に、スラリー循環方式、スラッジ・ブランケット方式に分類されている。しかし、いずれの方式も、懸濁粒子の微フロック化工程と微フロックのフロック化工程とを経て沈澱分離されることに変りはない。
そして、これまでの凝集沈澱処理方法においては、より大きな径のフロックを形成するために必要な凝集剤及び凝集補助剤の種類及び量を探索することが主たる技術的課題とされていた。
現行の凝集沈澱処理方法は、スモルコウスキーによって示されている下記の一般式に立脚している。
【数１】
2009025141.tif 000003
（Ｎ：単位体積中の微細な懸濁粒子及び微フロックの個数
α：衝突効率（２粒子の衝突の際の付着率を表しており、無機凝集剤によって左右される）
β：２粒子の衝突頻度
ｎｉ：単位体積中に流入する粒子の数
ｎｊ：単位体積中における既存粒子の数
尚、前記一般式によって表現されているｄＮ／ｄｔは、単位時間当たりの微細な懸濁粒子、及び微フロックの減少速度を示しており、フロック形成速度と称されている）
ところで、前記スモルコウスキー方程式に立脚している凝集理論においては、例えば非特許文献１に示すように、コンベンショナルプロセスを対象に、集塊化の過程を２つに区分し、被処理水中に含まれる微細な懸濁粒子の荷電中和と該懸濁粒子が概ね径３．０μｍの微フロックに集塊化される微フロック化工程はブラウン運動に依存し、一方径３．０μｍ以上の微フロックが沈澱分離可能な径のフロックにまで集塊化されるフロック化工程の成否は、所定以上の攪拌力を伴う攪拌が行われているか否かによって左右されると説明されていた。
ところが、他方では、非特許文献２のように、強い急速攪拌を行うとフロックの破壊を招くと報告されたことで、フロック破壊は剪断力によってフロック表面が劣化するためと説明されたことによる影響を受け、フロック形成工程においては、比較的攪拌強度の低い緩速攪拌が採用されていた。
現に、高速凝集沈澱池の大半は、米国で開発されていたが、上記のように、非特許文献２の影響を受け、微フロック化工程には攪拌強度の弱い水流攪拌が採用されてきた。
一方、非特許文献３に示すように、スモルコウスキー式において、前記衝突頻度βの上昇、つまり攪拌強度の上昇が集塊化に有効であることを示しており、例えばスラッジ・ブランケット型高速凝集沈澱池を対象に、急速攪拌強度を上昇する試みがなされている。しかしながら、同報告の結論は、微フロック化工程で強い攪拌を長時間持続させた場合、すなわち急速攪拌強度であるＧＲ値、及び急速攪拌時間であるＴＲ値を上昇させた場合、母フロックが破壊されて沈澱水濁度が上昇するという従来の報告と同じであったことから、前記のような急速攪拌方式は、殆ど採用されていない。
このように、これまでのろ過水質の向上要求に対して、前段に位置する凝集沈澱処理において、懸濁粒子の集塊化の促進とフロック破壊の抑制を前提としたうえで、無機凝集剤注入率の上昇に強く依存した運転法が採用されてきた。特に急速攪拌を具備していない高速凝集沈澱池の運転では、最早改善の余地が残されていない程度まで無機凝集剤注入率を上昇している。
しかしながら、無機凝集剤注入率の上昇に強く依存する運転法は、沈澱処理についてはほぼ満足できる結果を得ることができるものの、沈澱処理に後続するろ過処理及び汚泥処理の段階にて他の技術上の問題を惹起させている。
即ち、無機凝集剤注入率を上昇することによって、フロックの容積が上昇することを原因として、ろ過池に流入する微フロックの粗粒・低密度化、及び沈澱水中における凝析集塊物残留量が上昇し、その結果、ろ過池の洗浄頻度を高くせざるを得ないという問題点が生じている。
更には、汚泥処理については、同じく無機凝集剤の増加に伴って、汚泥の発生量自体が増加し、加えて、汚泥の濃縮・脱水性が低下することによって汚泥処置が困難となっていた。
このような従来技術における問題点は、凝集、沈澱、ろ過及び汚泥処理が、１つのシステムとして運用されるにもかかわらず、ろ過及び汚泥処理の最適化を殆ど考慮することなく、沈澱処理の最適化のために大きな径のフロックの形成のみを重視した運転法を採用してきたこと、具体的には、フロック破壊に伴う沈澱水濁度の上昇を懸念して、極めて非効率な低い攪拌強度による集塊化処理方法を選択しており、その後の良質なろ過処理を実現することを考慮していないことに基本的原因が存在する。
このような状況を反映して、特許文献１においては、複数段の急速攪拌槽を設け、しかも最初の第１槽については、攪拌強度の下限値を設定し、第２槽以下については、攪拌強度の上限値を設定したうえで、各急速攪拌槽に対し、無機凝集剤を分割して注入することによって、粒子分離効率の向上、残留する無機凝集剤濃度の低減化の向上を図ることが提唱されている（特許請求の範囲の請求項６及び明細書の請求項６に関連する記載事項参照）。
しかしながら、特許文献１が提供している上記構成の場合には、第２槽以下の攪拌強度を必要以上に限定している点において、上記効果において不十分であり、しかも全体としての無機凝集剤の注入の程度を調整し、かつ当該調整に関する基準が設定されている訳ではなく、上記目的を達成し得る程度は、極めて不十分である旨の評価を免れることができない。
特許文献２においては、中空接触材層を配することによって細粒・高密な微フロックが分離可能であることを説明しているが、微フロックの抑留に伴って接触材層の閉塞が進行することを原因として洗浄を余儀なくされるため、連続処理を前提とする沈澱処理には適用することができない。
即ち、前記のような細粒・高密な微フロックの形成によって、一方では、残留する無機凝集剤濃度の低減化の可能性が生じているが、連続処理という基本的な技術上の要請に適用し得ないため、被処理水の凝集沈澱処理方法としては、致命的な欠陥を有する旨の評価を免れることができない。
非特許文献４においては、砂層からフロックの漏洩し易い、従来の低攪拌強度に無機凝集剤注入率を上昇する凝集処理法に替えて、低い無機凝集剤注入率と高い攪拌強度による凝集処理法を採用することが好ましいことが記載されている。しかしながら該凝集処理法で形成されるフロックは細粒・高密化することによって、沈澱水中に微フロックが多量に残留するにも拘らず、当該微フロックを分離するための具体的な構成は全く不明であるため、技術的に未完成である旨の評価を免れることができない。
以上のような個別の公知技術文献に対する評価とは別に、被処理水の凝集沈澱処理においては、フロック化の最終段階又は当該最終段階及び中途段階において、フロック形成用傾斜板を設置して、微フロックのフロック化形成に寄与させているが、当該傾斜板のフロック化機能については、あくまで補助的な寄与と見做されており、現にフロック形成用傾斜板が本来有しているフロック化機能を積極的に活用しようとする技術的思想は、これまで提唱又は示唆されていない。
現に、非特許文献４は、傾斜板に関する説明に及んでいるが、前記技術的思想については、何ら開示及び示唆していない。
【特許文献１】特開２００７−２０３１３３
【特許文献２】特開平６−３０４４１１
【非特許文献１】丹保憲仁：水処理における凝集機構の基礎的研究（１）〜（４）、水道協会雑誌、第３６１号、３６３号、３６５号、３６７号、（１９６４．１０，１９６４．１２、１９６５．２、１９６５．４）．
【非特許文献２】Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  Ｒｅｐｏｒｔ：Ｃａｐａｃｉｔｙ  ａｎｄ  Ｌｏａｄｉｎｇｓ  ｏｆ  Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄｓ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｕｎｉｔｓ，Ｊ．ＡＷＷＡ，Ａｐｒｉｌ，１９５１．
【非特許文献３】角田省吾・片岡克之：スラリーブランケット型高速凝集沈澱装置の研究（２）−スラリーブランケット層へおよぼす凝集かくはん条件の影響について−工業用水、第１３３号、ｐｐ．３９〜４７、昭４４．１０．
【非特許文献４】水道施設設計指針、日本水道協会、平成１２年発行
【発明の開示】
【０００３】
前記のような従来技術の状況に鑑み、本発明は、後続のろ過処理及び汚泥処理を含む浄水処理システム全体の最適化を図るために、凝集沈澱処理方法として、フロック形成用傾斜板が本来有しているフロック化機能を積極的に活用することによってフロック化を促進すると共に、このようなフロック形成用傾斜板の機能発揮のために、無機凝集剤の使用量を従来技術の場合よりも限定したうえで、残留する微フロック及びフロックの高密度化及び微小化を実現化することによって良質な清澄水を得ると共に、汚泥の発生量を減少可能とする被処理水の凝集沈殿処理方法を提供することを課題としている。
前記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る基本構成は、被処理水に無機凝集剤を注入する無機凝集剤注入工程と、前記無機凝集剤が注入された前記被処理水を急速攪拌槽中にて混合攪拌して前記被処理水中の微細な懸濁粒子をあらかじめ微フロック化する微フロック化工程と、前記微フロックを沈澱池中にて既存フロックとの接触によって更にフロック化する工程を含むフロック化工程と、前記フロックを沈澱池で沈澱分離する沈澱分離工程とを有する被処理水の凝集沈澱処理方法において、フロック化工程の最終段階としてピッチ幅を５ｍｍ以上であって、５０ｍｍ以下であるフロック形成用傾斜板を設置し、かつ被処理水が当該傾斜板を通過する前の濁度に比し、通過した後の濁度が４／５以下となるように、微フロック化工程を経た段階における無機凝集剤の使用量を限定することに基づく被処理水の凝集沈澱処理方法からなる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
第１図は、スラッジ・ブランケット方式を採用している場合の本発明の基本概念を示すブロック図である。
第２図は、スラッジ・ブランケット方式を採用している場合の接触材集積槽を設けた実施形態を示すブロック図である。
第３図は、コンベンショナル方式に基づいて、緩速攪拌槽を採用する一方、フロック形成用傾斜板を沈澱池２１の入口付近及び出口付近の２段階に設置した実施形態を示すブロック図である。
第４図は、コンベンショナル方式に基づいて、緩速攪拌槽を採用した実施形態を示すブロック図である。
第５図は、フロック形成用傾斜板の間を被処理水が当該傾斜板の下端付近において渦流を形成し、かつその後乱流を形成しながら上側に流動している状況を示す断面図である。
発明の効果
前記基本構成に係る本発明においては、フロック形成用傾斜板を通過する前の被処理水の濁度に比し、通過後の濁度が４／５以下とするようにフロック形成用傾斜板のフロック形成機能を発揮させているが、そのような機能の発揮は、単にピッチ幅を５ｍｍ〜５０ｍｍと設定するだけでなく、微フロック化工程における無機凝集剤の使用量を限定することによって実現されているが、その結果、清澄水中に残留する微フロックが、従来技術の場合よりも微細であり、かつ高密度化しているため、良質な清澄水を得ることができる一方、無機凝集剤の使用に伴う汚泥の発生量を減少させ、更には当該減少に基づいて汚泥処理の煩雑さを低下させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
最初に、前記基本構成に関する基本的原理について説明する。
本発明においては、フロック形成用傾斜板８のフロック形成機能に着目し、かつこのような機能にウエイトを置いているが、当該傾斜板８におけるフロック形成機能は、図５に示すように、被処理水１がフロック形成用傾斜板８の下側端部に浸入した段階では、渦流が生じており、当該渦流を原因として、フロック形成用傾斜板８内部の下側端部よりも上側領域では、乱流が形成されている。
このような渦流、更には乱流によって、沈澱池２１中において沈澱しなかった微フロック及び懸濁粒子が相互に衝突し合う確率又は頻度が大きくなり、フロック化が促進されることになる。
本発明においては、フロック形成用傾斜板８のピッチを５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲に限定している。
前記限定の根拠について説明するに、当該ピッチが極めて小さく、５ｍｍ未満の場合には、被処理水１の通過速度を考慮した場合、却ってフロック形成用傾斜板８内において層流が生じ易いが故に、５ｍｍの下限値を設定しており、逆にピッチが極めて大きく、５０ｍｍを超える場合には、全体の水流中において、前記渦流及び乱流の占める割合が小さくなるが故に、前記のように、５０ｍｍの上限値を設定している。
前記基本構成のように、フロック形成用傾斜板８を通過する前後において、濁度が１／２以下となるようにフロック形成用傾斜板８のフロック化機能を発揮させるためには、単にピッチ幅を５ｍｍ〜５０ｍｍと設定するだけでは必ずしも実現できる訳ではない。
即ち、沈澱池２１中において、フロック形成用傾斜板８に至る前段階において、微フロック同士又は既存のフロックとの衝突によってフロック化する微粒子の割合が少なく、フロック形成用傾斜板８中に浸入する微フロック及び微フロック化していない懸濁粒子の割合が多く、相互の衝突によって、当該傾斜板８中においてフロック化し、当該傾斜板８から落下して、沈澱池２１内に沈澱することを必要とし、そのためには、必然的に微フロック化工程における無機凝集剤の使用量が所定量以下に限定されていなければならない。
何故ならば、微フロック化工程中における無機凝集剤の使用量が多いほど、沈澱池２１中において、フロック形成用傾斜板８に浸入する前段階に、既にフロック化が進行しており、フロック形成用傾斜板８に浸入する微フロック及び微フロック化していない懸濁粒子の占める割合が減少し、ひいては、当該傾斜板８中におけるフロック化の頻度が減少するからである。
背景技術の項において述べたスモルコウスキーの方程式に即して、前記本発明の基本的原理を改めて説明するに、当該方程式は、下記のような別の表現を採用することができる。
【数２】
2009025141.tif 000004
（Ｎ：単位体積当たりの粒子（微フロック又はフロック）の個数
α：無機凝集剤の影響に基づく衝突効率
Ｇ：速度勾配、Φ：単位体積における粒子（微フロック又はフロック）の平均容積）
前記初等微分方程式の一般解は、Ｎ＝Ａｅｘｐ（−ｋｔ）と表現することができる（但し、Ａは、ｔ＝０の段階における単位体積当たりの粒子（微フロック又はフロック）の個数であり、ｋ＝α（４ＧΦ／π）である。）。
微フロック化が終了した段階において、本発明のように、無機凝集剤の使用量を限定した場合の一般解をＮａとし、従来技術の場合のように、無機凝集剤の使用量を前記限定した場合よりも多い場合の一般解をＮ’ａとした場合、無機凝集剤の影響に基づく衝突効率であるα及び単位体積におけるフロック又は微フロックの平均容積Φは、ＮａよりもＮ’ａの方が大きい以上、Ｎａ＞Ｎ’ａ
という関係にある。
他方、被処理水１が沈澱池２１に浸入し、更にはフロック形成用傾斜板８を通過した段階において、本発明のように、無機凝集剤の使用量を限定する一方、フロック形成用傾斜板８のピッチを小さく設定することは、当該傾斜板８内における渦流及び乱流が生ずる頻度が大きいことから、速度勾配Ｇを大きくすることに他ならない。
即ち、本発明においては、従来技術と対比した場合、衝突効率α、平均容積Φを小さく設定するも、フロック形成用傾斜板８を流出する段階における速度勾配Ｇを大きく設定していることに帰するが、このようなα、Φ、Ｇの大小関係に基づいて、微フロック化が終了した段階においては、前記のように、Ｎａ＞Ｎ’ａであっても、フロック形成用傾斜板８を通過した段階において、本発明のようなピッチによるフロック形成用傾斜板８を採用した場合の一般解をＮｂとし、従来技術において採用されているフロック形成用傾斜板８を通過した段階における前記一般解をＮ’ｂとした場合に、結局、Ｎｂ≒Ｎ’ｂという関係を得ること、換言するならば、沈澱池２１において、最終的に形成されているフロック及び微フロックの数Ｎを従来技術の場合と概略等しい状態とすることが可能である。
しかしながら、前記のように、沈澱池２１において形成されているフロック及び微フロックの数Ｎが概略等しいとしても、本発明のように、無機凝集剤の使用量を限定することによって、フロック及び微フロックを高密度化した場合には、清澄水中に残留している微フロックの沈澱の頻度が高まり、ひいては、良質な清澄水を得ることができると共に、これまで指摘したように、汚泥の発生量を少なくすることが可能となる。
高密度化した微フロックを形成することは、急速攪拌槽１０における攪拌の程度を所定レベル以上とすることによっても実現可能である。
このような急速攪拌の作用に着目して、請求項２に係る実施形態においては、微フロック化工程が、２以上の区画に分割された急速攪拌槽１０を被処理水１が順次移行し得るような直列に接続した状態にて備え、
微フロック化工程の第１区画に至るまでの全て又は一部の段階にある被処理水１に対し無機凝集剤を注入する第１凝集剤注入工程と、微フロック化工程の第２区画からフロック化工程に至るまでの全て又は一部の段階にある被処理水１に対し、無機凝集剤を注入する第２凝集剤注入工程とを設け、第１凝集剤注入工程及び第２凝集剤注入工程による注入量をそれぞれ調整することを特徴とする構成を採用している。
請求項２に係る実施形態の基本的原理について前記スモルコウスキーの方程式に基づく一般解に即して説明するに、無機凝集剤を当初から（ｔ＝０の段階から）Ｖだけ投与し、かつ微フロック化工程を前記基本構成のように、２以上に区分けしない場合において、微フロック化のための平均処理時間をｔ＝ｔ１＋ｔ２とした場合の単位時間当たりの粒子数Ｎ１＋２は、
Ｎ１＋２＝Ａｅｘｐ（−ｋｔ１−ｋｔ２）
と表現することができる。
これに対し、前記基本構成のように、微フロック化工程を２以上に区画し、しかも無機凝集剤の注入工程を第１凝集剤注入工程と第２凝集剤注入工程とに区分けし、前者における注入量をＶ−ΔＶとし、後者における注入量をΔＶとした場合（ΔＶは、Ｖに比し、一桁以上少ない量であることを示す。）、被処理水１の第１区画における微フロック化のための平均処理時間をｔ１とし、第２凝集剤注入工程における微フロック化のための平均処理時間をｔ２とした場合には、第１凝集剤注入工程の最終段階における単位体積当たりの粒子数をＮ１’とし、第２凝集剤注入工程の最終段階における単位体積当たりの粒子数をＮ’１＋２とした場合には、
Ｎ１’＝Ａ’ｅｘｐ（−ｋ１ｔ１）
（但し、Ａ’は、ｔ＝０の段階におけるＮ１’、即ち微フロックの数であり、ｋ１＝α１（４ＧΦ／π）であって、α１は、無機凝集剤を単位体積当たりＶ−ΔＶだけ投与したことに対応する凝集効率を示す。）
Ｎ’１＋２＝Ｎ１’ｅｘｐ（−ｋ２ｔ２）＝Ａ’ｅｘｐ（−ｋ１ｔ１−ｋ２ｔ２）
と表現することができる（但し、Ａ’は、ｔ＝０の段階におけるＮ１’、即ち微フロックの数であり、ｋ２＝α２（４ＧΦ／π）であって、α２は、第２凝集剤注入工程において、ΔＶだけ、無機凝集剤が注入されたことに対応する凝集効率を示しており、Φ’は、被処理水１が第１区画から第２区画に流入した段階における平均フロック容積を示す。）。
上記Ｎ１＋２とＮ’１＋２との大小関係を考察するに、被処理水１が当初の時間から所定時間（ｔ＝ｔ１に至るまでの時間）においては、被処理水１中に存在している微フロックは、当然無機凝集剤の影響の下に凝集するが、投与された無機凝集剤の全てが微フロック化に寄与している訳ではなく、順次微フロック中に吸収されながら凝集作用を発揮していることに帰する。
このような場合には、当初投与した無機凝集剤の単位体積当たりの量がＶである場合と、Ｖ−ΔＶ（但し、ΔＶはＶよりも桁違いに小さな量を示す。）である場合とにおいて、凝集作用に対する影響に殆ど相違は生じない。
したがって、上記ｋ及びｋ１の各要素であるαと、α１との間では、α≒α１が成立しており、それ故に、ｋ≒ｋ１が成立する。
同様の根拠に基づき、α≒α２が成立し、Ａ≒Ａ’が成立する。
しかるに、第２区画に至った段階では、第１区画における急速攪拌によって微フロックの平均容積は減少している以上、Φ’＜Φが成立する。
したがって、ａ２＜ａが成立することから、結局、ａ（ｔ１＋ｔ２）＞ａ１ｔ１＋ａ２ｔ２が成立し、Ｎ’１＋２＞Ｎ１＋２が成立する。即ち、単位体積当たり同じ量の無機凝集剤を投与した場合には、第１区画と第２区画以降の区画に区分しない場合と区分した場合とでは、後者の方が凝集し、かつ除去の対象となる粒子数が多くなり、結局、効率的な凝集が行われていることに帰する。
したがって、請求項２の実施形態のように、急速攪拌槽１０について、２以上に区画し、かつ第２区画以降において、無機凝集剤を補充する場合には、全体として少ない無機凝集剤の配合を以って、同程度の凝集効果、即ち同程度の単位体積当たりの凝集粒子数を確保することが可能となる。
請求項２の実施形態においては、図１に示すように、２以上の区画において急速攪拌槽１０を採用しているが（尚、図１においては、３区画１０１、１０２、１０３に急速攪拌槽１０を採用した場合を示す。）、当該急速攪拌槽１０の採用によって、沈澱池２１において沈澱する粒子及び沈澱せずに、沈澱水３中に残留する粒子の平均粒子径は極小化し、沈澱水３をろ過した段階においてろ過される粒子の径は、極小化することから、残留する微フロックの微小化を実現することができる。
しかも、請求項２の実施形態においては、配合する無機凝集剤の量につき、凝析集塊物残留量を所定レベル以下とするように、第１凝集剤注入工程、及び第２凝集剤注入工程の各工程において調整（限定）していることから、従来技術の場合のように、無機凝集剤を介して粒子同士が結合する頻度が減少しており、微フロックが高密度化する一方、無機凝集剤の使用に伴う汚泥の発生量自体を減少させ、ひいては汚泥の濃縮・脱水性を向上させ、汚泥処理を容易化することが可能となる。
尚、図１に示すように、第２凝集剤注入位置２０１としては、単に第２区画１０２以降の急速攪拌槽１０の段階だけでなく、急速攪拌槽１０による攪拌を終了し、フロック化工程の前段階においても、採用することが可能である。
請求項３に係る実施形態は、凝集集塊物残留量を示す指標として、微フロック化工程が終了した段階における被処理水のＳＴＲ（Ｓｕｃｔｉｏｎ  Ｔｉｍｅ  Ｒａｔｉｏ：被処理水１と同温・等量の蒸留水を、同一の吸引の程度によって同一のろ紙を吸引させた場合に、被処理水１の吸引時間をＴｓとし、蒸留水の吸引時間をＴｖとした場合、Ｔｓ／Ｔｖによって表現される指標）が４．０以下であり、好ましくは、２．５以下であることを特徴としている。
即ち、現実に、請求項１に係る基本構成の特徴点である無機凝集剤の凝析集塊物残留量を所定レベル以下とする使用としては、前記ＳＴＲを採用する実施形態が好適であり、かつ利用し易い状態にある。
ＳＴＲの分かり易い定義は、請求項３記載のとおりであるが、厳密には、試料水５００ｍＬ及びこれと同温・等量の蒸留水をそれぞれ合計４５ｍｍのメンブランろ紙（平均孔径０．４５μｍ、多孔度３８％であるＡＤＶＡＮＴＥＣ社製のろ紙）を装着した吸引装置（具体的には減圧容器、フィルターフォルダー、真空到達度２６．７ｋＰａである吸引ポンプを備えた装置）にて吸引する時間をそれぞれＴｓ（ｓｅｃ）及びＴｖ（ｓｅｃ）とした場合のＳＴＲ＝Ｔｓ／Ｔｖの比率によって定義されている。
但し、請求項３に係る実施形態は、上記のような厳密な定義によるＳＴＲではなく、請求項３記載通りのＳＴＲを以って、十分前記基本構成に係る無機凝集剤の使用の程度の調整（限定）を行うことができる。
請求項３に係る実施形態のように、ＳＴＲを４．０以下となるように、第１凝集剤注入工程及び第２凝集剤注入工程における注入量を調整（限定）した場合には、被処理水１中に含まれる微細な懸濁粒子の低減化と同時に、フロックの破壊を低減化することができ、沈澱池の沈澱水３取出し部の清澄ゾーン７に設けられた５ｍｍ〜１０ｍｍによる取付ピッチのフロック形成用傾斜板８によって沈澱池２１から流出する微フロック量を低減化できるので、従来法に比べて少ない無機凝集剤注入率によって低い濁度の沈澱水３を得ることができる。
特に、フロック化工程入口のＳＴＲを２．５以下となるように無機凝集剤注入率を調整した場合には、微細であり、かつ高密度化した微フロック性状を反映し、かつ維持しつつ、例えば３０μｍ以上の大型微フロックへと成長させることも可能となる。
従って、大型微フロックは、従来のフロックに比べると径は小さいものの、高密度化しているため、大きな沈降速度を有するので、沈澱池２１における沈澱分離、更には沈澱水３の濁度の低下を助長することができる。
請求項４に係る実施形態は、微フロック化工程を終了した段階にて、沈澱水３中に残留する３．０μｍ以下の径である粒子数を１０万個／ｍＬ以下、好ましくは４００００個／ｍＬ以下とするような凝集条件を設定したうえで、フロック形成用傾斜板８の通過を完了する前段階にあるフロック化工程において、フロックの濃縮性を示す指標であるＳＤＩ値（１００ｍＬのメスシリンダーを使用して、３０分間沈澱させた後のフロック容積濃度を測定した後、当該サンプルの固形物濃度を求めたうえで、フロック容積１ｍＬ当たりに含まれる固形物量（ｍｇ）として、サンプル中の固形物量（ｍｇ／｛フロック容積（ｍＬ）×サンプル数量｝の式によって算出される汚泥密度指標値）が６ｍｇ／ｍＬ以上、好ましくは８ｍｇ／ｍＬ以上となるような凝集条件の下にフロック化が行われていることを特徴としている。
請求項４に係る実施形態においては、沈澱池２１に残留する３．０μｍ以下の径の粒子数を１０万個／ｍＬ以下、好ましくは４００００個／ｍＬ以下とするような凝集条件であることを必要としているが、本来無機凝集剤が多いほど、そのような微フロックの単位体積当たりの個数は少なくなるという関係にある。
しかるに、前記基本構成からも明らかなように、微フロック化工程において使用する無機凝集剤は限定されており、上記微フロックの単位体積当たりの数値要件を保証することはできない。
にも拘らず、当該数値要件が充足されているのは、請求項４の実施形態においては、請求項２の実施形態に基づき、急速攪拌の程度を大きく設定しているからに他ならない。
他方、請求項４に係る実施形態では、前記のように、フロック形成用傾斜板８の通過を完了する前段階にて、ＳＤＩ値が６ｍｇ／ｍＬ以上、好ましくは８ｍｇ／ｍＬ以上であることを要件としている。
このようなＳＤＩ値の要件が実現し得るのは、前記のように、急速攪拌の程度を大きく設定することによって、沈澱池２１内に浸入した微フロックが高密度であって、相互に衝突し、かつ凝集した際、沈澱し易いことを意味している。
このように、請求項４の実施形態の場合には、急速攪拌の程度を大きく設定することによって、微フロックの高密度化が実現していることから、フロック形成用傾斜板８において、微フロック同士が衝突し、フロック化した後に、当該傾斜板８から落下し、沈澱池２１内において極めて沈澱し易いことから、被処理水１がフロック形成用傾斜板８を通過する前後によって、４／５以下に減少するという要件を相当実現し易い状態となっている。
フロック化を実現するための沈澱池２１の方式においては、背景技術の項において説明した各方式のうち、スラッジ・ブランケット方式と、コンベンショナル方式とが主として採用されている。
双方の方式においては、請求項５の実施形態のように、沈澱池２１のうち、清澄水が流出する出口付近のみにフロック形成用傾斜板８を設置する構成を採用することは、当然可能である。
しかしながら、コンベンショナル方式の場合には、請求項６の実施形態のように、フロック化工程として、コンベンショナル方式を採用したうえで、図３に示すように、緩速攪拌槽１９１、１９２、１９３に後続している沈澱池２１における被処理水１が流入する入口付近及び清澄水が流出する出口付近の２段階に設置したことを特徴とする方式を採用することができる。
このように、入口及び出口の２段階において、フロック形成用傾斜板８を設置した場合には、入口付近のフロック形成用傾斜板８のフロック化機能は極めて顕著であって、かつこの点については、実施例２において後述するとおりである。
請求項７の実施形態は、微フロック化工程が、２以上の区画に分割されており、各区画における急速攪拌強度としてＧＲ値（攪拌係数をＣとし、攪拌翼の面積をＡ（ｍ２）とし、攪拌翼の周辺速度をｖ（ｍ／ｓｅｃ）とし、動粘性係数をγ（ｍ２／ｓｅｃ）とし、攪拌槽の体積（容量）をＶ（ｍ３）とした場合、
【数３】
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によって表わされる数値）を、１５０ｓｅｃ−１以上とし、急速攪拌時間であるＴＲ値を３分以上に設定されていることを特徴としている。
一般に、急速攪拌を行う各区画において、攪拌強度ＧＲを大きくし、しかも攪拌時間ＴＲを大きくすることによって、微細な懸濁粒子の数を減少させ、微フロックを高密度化することができる。この時、凝集集塊物は、懸濁粒子及び微フロックの衝突の際に付着を与えながら消費されることによって、ＳＴＲは低下してゆく。但し、急速攪拌後に、ＳＴＲが所定の数値を超え、無機凝集剤が多量に残留するような高い凝集剤注入率を採用すると、その後のフロック化工程の段階において、凝集集塊物の粗粒化、低密度化が避けられないため、折角急速攪拌で微細化、高密度化した微フロックは、必然的に粗粒化し、かつ低密度化することにならざるを得ない。
従って、特に請求項３に係る実施形態のように、微フロック化工程が終了した段階における被処理水のＳＴＲを４．０以下、好ましくは、２．５以下とし、更に好ましくは１．０に可能な限り接近させることによって、後のフロック化工程において、フロックの粗粒状態と化し、かつ低密度化することを防止し、本発明の課題を効率的に達成することが可能となる。
即ち前記のような数値要件によるＳＴＲを実現するために、従来技術の場合よりも少量の凝集剤の注入によって微フロックを高密度化し、かつ効率的な微フロックの沈澱分離を実現し、かつ後続のろ過処理及び汚泥処理を共に最適化することができる。
請求項８に係る実施形態は、フロック形成用傾斜板８の上下幅が３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であって、上下方向に２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の間隔をあけて多段に設置されていることを特徴としている。
上記実施形態のように、３０ｍｍ以上の上下幅とした場合には、乱流形成過程を多くし、フロック化に寄与することが可能となる。
但し、上下幅が１００ｍｍを超えた場合には、乱流形成に寄与し得ないことを考慮し、前記のように、１００ｍｍの上限値を設定している。
フロック形成用傾斜板８を多段とすることは、各段の下端付近において渦流が形成され、フロック化を効率的に促すことが可能であることに立脚している。
そして、各段毎に２０ｍｍ以上の間隔を必要とするのは、通常の被処理水１の流速状態の場合には、２０ｍｍ未満の場合には、フロック形成用傾斜板８の下端における流動状況が当該傾斜板８同士の連続状態の場合に近いような流動状態となっていることを原因として、上側のフロック形成用傾斜板８の下端部における渦流が発生しにくいことから、前記下限値が設定されており、他方、２００ｍｍを超えても技術的にさしたる意味がないことから、前記上限値が設定されている。
通常、フロック形成用傾斜板８の水平方向に対する角度は、通常３０°〜８０°に設定される場合が多い。
請求項９に係る実施形態は、図２に示すように、急速攪拌工程と、フロック化工程との間に、微フロックの流通に対し障壁状態を形成することによって、新たに流入した微フロックと既存微フロックとの接触及び衝突を可能とする接触材集積槽１２、１５を設け、被処理水１が当該接触材集積槽１２、１５を通過することによって微フロック化を更に促進させることを特徴としている。
前記のように、微フロックの流水に対する障壁となるような具体的な接触材集積層１３、１６の形状としては、渦流を形成することによって、微フロックを抑留することができるような中空円筒形状が典型例として採用される場合が多いが、図２においては、３区画１０１、１０２、１０３における急速攪拌槽１０と、フロック化工程を実現するスラッジ・ブランケット槽５との間に内部に前記のような形態による接触材集積層１３、１６を配置している接触材集積槽１２、１５を単数又は複数（図１では、２個）を設けている。
このような接触材集積槽１２、１５の介在によって、接触材集積槽中の個々の接触材の内外空隙には微小渦流が無数に形成され、最初に微小渦流は、微フロックを接触材の内外空隙に既存フロック状態にて抑留し、更に後続の微フロックを既存フロックのもとへと輸送し、極めて高い頻度で衝突・抑留することができる。このような衝突・抑留に基づく微フロック化を実現することによる効果は、ＧＲ値、ＴＲ値を上昇した急速攪拌槽１０における微フロック化の効果を遙かに上回ることから、後続のフロック化工程の集塊化効果を更に一層高めることができ、結果として沈澱池２１における細粒・高密度な微フロックの分離効果の上昇を実現することができる。即ち、ろ過工程に流入する微フロックの細粒・高密度化と粒子数の低減化を同時に達成できることから、全体としてろ過された被処理水１中の微フロック径及び数の低減化を同時に達成することが可能となる。
このような効果を伴う現象については、〔０００３〕のスモルコウスキー方程式において、衝突頻度βが前記の渦流量の影響によって大きな値となっていること（攪拌槽内の攪拌に基づく乱流よりも、前記渦流を原因とする衝突頻度の方が極めて大きいこと）、更には、既存フロック数ｎｊを上昇し得ることから、急速攪拌槽１０からの出口の段階にある被処理水１における単位体積中の微フロックの減少率（ｄＮ／ｄｔ）を大きくでき、しかも接触材集積層からの出口の段階にある被処理水１における微フロック平均径が上昇し、かつ当該微フロックの数を低減化させることができる。
従って、このような接触材集積槽１２、１５が介在した場合には、同一の微フロック形成速度を得るために、介在しない場合に比し、より低い衝突効率α、即ち、無機凝集剤の影響に基づく衝突効率を小さな値と設定することができ、結果として、より高い密度の微フロックを得ることが可能となる一方、急速攪拌槽における攪拌を補強することから、攪拌強度ＧＲ、及び攪拌時間ＴＲをより小さな値とすることも可能となる。
請求項１０に係る実施形態は、図２に示すように、接触材集積槽を複数段階設けることを特徴としており（但し、図２では、２段階の場合を示している。）、このように、被処理水１が複数段の接触材集積槽１２、１５を通過することによって、前記のような高密度の微フロック化処理を更に一層促進することができる。
但し、請求項９及び１０のような接触材集積槽を設けた実施形態においては、高密度化した微フロックが接触材集積槽１２、１５の壁部に堆積又は貯留し、被処理水１の流通に支障を来たすという技術上の難点が発生する場合がある。
このような状況に対処するため、請求項１１による実施形態においては、接触材集積層に対し、空気を間欠的又は連続的に注入することによって、当該接触材集積層において貯留かつ堆積している微フロックを除去し得ることを特徴とする構成を採用することによって、上記技術上の難点を解決することができる。
請求項９、１０、１１のように、接触材集積槽１２、１５を設ける場合において、特に、請求項１２の実施形態の場合のように、接触材集積槽における空塔通水速度を３．０ｍ／ｈ以上とし、滞留時間を１．５分以上とすることを特徴とする場合には、ろ過工程が終了した段階における微フロック径の縮小及び微フロック数の低減化を同時に達成することができ、特に平均径が３．０μｍ以上の微フロック数を大幅に減少させ、ろ過水濁度の低下に寄与することができる。
請求項１３に係る実施形態は、フロック化工程として、緩速攪拌工程を伴うコンベンショナル方式を採用し、緩速攪拌強度であるＧＳ値（攪拌係数をＣとし、攪拌翼の面積をＡ（ｍ２）とし、攪拌翼の周辺速度をｖ（ｍ／ｓｅｃ）とし、動粘性係数をγ（ｍ２／ｓｅｃ）とし、攪拌槽の体積（容量）をＶ（ｍ３）とした場合、
【数２】
2009025141.tif 000006
によって表わされる数値）を、２０ｓｅｃ−１以上とし、緩速攪拌時間であるＴＳ値を５分以上とすることによる既存フロックと微フロックと接触によって行われることを特徴としている。
具体的な構成としては、図４に示すように、３区画１０１、１０２、１０３における急速攪拌槽１０の後に、フロック形成のために４個の区画１９１、１９２、１９３、１９４のうち、３個の区画１９２、１９３、１９４に緩速攪拌機２０を配置し、前記３個の区画１９２、１９３、１９４内においてフロック化を実現しており、最後の区画１９４を経た後に、傾斜装置８及び清澄ゾーン７を有している沈澱池２１に流入し、その後ろ過が行われている（尚、最初の区画１９１に第１の接触材集積槽１２を設けているが、当該接触材集積槽を設けることは、必須の要件ではない。）。
緩速攪拌機２０を採用しているコンベンショナル方式において、従来技術の場合には、請求項３の実施形態によるＳＴＲ値である４．０よりも高い凝析集塊物残留量の下に、前記ＧＳ値についても、２０ｓｅｃ−１程度の小さな数値を設定していたが、このような従来技術による集塊化処理方法では、フロック形成槽１９におけるフロックは、低密度の状態にて大きくなる（粗粒化する）一方、攪拌強度が低いことによって、衝突頻度が減少するため、沈澱分離しない多量の微フロック残留量が生ずることを避けることができない。
これに対し、請求項１３の実施形態のように、緩速攪拌強度ＧＳ値及び緩速攪拌時間ＴＳ値を前記のように設定した場合には、微フロック同士の衝突頻度を向上させ、しかも、既存フロックに対する微フロックの接触を効率的に実現することによって、３．０μｍ以下の径の微フロック残留量を低下させ、しかも微フロックを３．０μｍ以上の径の状態に集塊化（凝集化）することによって、沈澱分離可能な状態とすることに寄与することができる。
請求項１４に係る実施形態は、フロック化工程として、スラッジ・ブランケット層６内に集積された母フロック群と微フロックとの接触によってフロック化を実現するスラッジ・ブランケット方式を採用し、かつスラッジ・ブランケット層６の高さが５０ｃｍ以上２００ｃｍ以下であることを特徴としている。
具体的には、図１、図２に示すように、スラッジ・ブランケット層６を設けているスラッジ・ブランケット槽５内において、微フロックのフロック化を実現しているが、請求項１〜請求項７、及び請求項９〜１２の実施形態による微フロック化工程によって、微フロック径の増大と、微フロック数の低減化（実際には、３．０μｍ以下の径の微フロックの低減化及びこのような低減化に基づく３．０μｍ以上の径を有する微フロックの増大が見られる場合が多い。）が達成されていることに基づき、スラッジ・ブランケット槽５の容量を小さくすることができる。
即ち、従来技術においては、スラッジ・ブランケット槽５に流入する微フロックの数（特に、３．０μｍ以下の径の微フロックの数）が多いため、スラッジ・ブランケット層６の高さは、通常、２００ｃｍ〜３００ｃｍの高さを必要としていたのに対し、前記各請求項の実施形態に立脚している請求項１４に係る実施形態の場合には、当該高さを５０ｃｍ〜２００ｃｍの範囲にてフロック化を行うことが可能となる。
しかも、スラッジ・ブランケット層６に到来する微フロックが細粒化、高密度化しているため、微フロックの集積に基づく母フロックもまた細粒化、高密度とすることができる。
更には、沈澱水３中に残留する微フロックが細粒化、高密度であるため、ろ過水中に残留する３．０μｍ以上の微フロック流出量の低減化に伴う洗浄頻度（回数）の軽減化、及びろ過池の目詰まりによる洗浄機能上の支障を防止することができ、しかも前記のような母フロックの細粒化、高密度化によって発生汚泥の濃縮・脱水性の向上を達成することができる。
以下、各実施例について、具体的なデータに即して説明する。
【実施例１】
【０００６】
図１に示すように、３個の区画１０１、１０２、１０３の急速攪拌槽１０及び沈澱池２１を採用したうえで、各急速攪拌槽１０における攪拌強度であるＧＲ値１２５０ｓ−１とし、攪拌時間であるＴＲ値を７．３分とし、第１凝集剤注入工程の注入率を１８．９ｍｇ／Ｌとする条件の下に、急速攪拌後に第２凝集剤注入工程の注入率として０、９．４４及び１８．９ｍｇ／Ｌの３条件を、２段設置した取付ピッチ１０ｍｍの傾斜板の有無によって比較した。
その結果は、表１記載のとおりである（但し、上側の表において、上段側の数値は、フロック形成用傾斜板８を設置した場合を示しており、下段側の数値は、フロック形成用傾斜板８を設置しない場合を示しており、下側の表は、各ＰＡＣＢの注入率に基づいて、２４時間処理後の母フロックの性状に関する各項目のデータを示している。）。
【表１】
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表１の上側の表からも明らかなように、傾斜装置を設置していない場合の径７．０μｍ以上の微フロック数は、第２凝集剤注入工程の無機凝集剤注入率の上昇に伴って７０３個／ｍＬから１３５個／ｍＬ、４５個／ｍＬと減少しており、母フロックの破壊が解消され、その数が低下しており、その他の径の粒子も同様に、その数が大きく低下している。下側の表からも明らかなように、無機凝集剤の注入率の上昇に伴って、ＳＴＲは、１．１８から３．３５、５．６０と上昇し、一方母フロックの濃縮性を示すＳＤＩ値（１００ｍＬのメスシリンダーを使用して、３０分間沈澱させた後のフロック容積濃度を測定した後、当該サンプルの固形物濃度を求めたうえで、フロック容積１ｍＬ当たりに含まれる固形物量（ｍｇ）として、サンプル中の固形物量（ｍｇ／｛フロック容積（ｍＬ）×サンプル数量｝の式によって算出される汚泥密度指標）は、９．９０ｍｇ／ｍＬから６．５５ｍｇ／ｍＬ、５．４３ｍｇ／ｍＬ悪化している。
表１からも明らかなように、フロック形成用傾斜板８を設置せずに、第２凝集剤注入工程の無機凝集剤注入率を９．４４ｍｇ／Ｌとした場合の濁度は０．０４４度であるのに対して、第２凝集剤注入工程の無機凝集剤注入を行うことなく傾斜装置を設置した場合の濁度は０．０４０度と概ね同等となっている。
即ち、第２凝集剤注入率が０であっても、前記２段階設置した取付ピッチ１０ｍｍのフロック形成用傾斜板８設置によって、第２凝集剤注入率が９．４ｍｍｇ／Ｌの場合と同程度の清澄水を得ることが証明されている。
第２凝集剤注入率が１８．９ｍｇ／Ｌの場合には、前記フロック形成用傾斜板８の通過の有無による濁度の比率は、１／１．４であって、本発明の基本要件を充足しておらず、凝集剤の注入量が所定量を超えた場合には、フロック形成用傾斜板８の発揮する機能が相対的に低下することが証明されている。
前記注入率が１８．９ｍｇ／Ｌの場合には、フロック形成用傾斜板８を通過した場合の濁度が０．０１４であるが、前記注入率が９．４４ｍｇ／Ｌの場合であっても、当該濁度は０．０１８であって、さほど大きな相違は生じていないだけでなく、注入率が１８．９ｍｇ／Ｌの場合において、フロック形成用傾斜板８を設けない場合の濁度である０．０２０よりも良好な結果を示している。
即ち、第２凝集剤注入工程における注入率を約１／２としても、前記のようなフロック形成用傾斜板８による微フロック、懸濁粒子の当該傾斜板８内における渦流を伴った乱流による衝突によって、フロック化が十分促進されていることが証明されている。
前記表１の濁度に関する現象について考察するに、フロック化工程において凝集剤を注入してＳＴＲを上昇する方法の場合には、フロックが粗粒子化しながら低密度化することによってフロック破壊が解消され、沈澱水濁度が低下している。このような結果を考慮するならば、急速攪拌後のＳＴＲを上昇すると母フロック破壊は解消されるが、母フロックの濃縮性を示すＳＤＩ値が低下していることから、母フロックの破壊解消は母フロックの粗粒化、低密度化を伴うことを示しており、後続のろ過処理、汚泥処理にとって好ましくないことは従来法となんら変わらない。これに対して、前記のフロック形成用傾斜板８を採用することによって、まず径３．０μｍ以上微フロックを表１記載のように、高い効率を以って分離することが可能となることから、沈澱水濁度もフロック破壊解消法と概ね同等となり、径３．０μｍ以下粒子数の低減化を実現することができ、結局、第２凝集剤注入工程の無機凝集剤の注入を必要とせずに、沈澱処理を適正化できることを裏付けている。
尚、表１からも明らかなように、第２凝集剤注入工程における注入量は、フロック化工程入口におけるＳＴＲによって制御することができるが、ＳＴＲと沈澱水濁度との相関関係を考慮するならば、沈澱水濁度によっても第２凝集剤注入工程における注入量を制御することもできる。
【実施例２】
【０００７】
図１及び図２に示すように、３区画の急速攪拌槽１０を設け、かつ当該急速攪拌槽１０に接続して、接触材集積槽を設けたうえで、各区画における攪拌強度であるＧＲ値を第１区画、第２区画、第３区画につき、それぞれ１５００ｓ−１、１５００ｓ−１、１５００ｓ−１とし、攪拌時間であるＴＲ値を第１区画、第２区画、第３区画につき、それぞれ０．９６分、０．９６分、２．９３分とし、緩速攪拌槽における攪拌強度であるＧｓ値を２５ｓ−１とし、攪拌時間であるＧｓ値を２８分としたうえで、第１凝集剤注入工程の注入率を２６．４ｍｇ／Ｌとし、第２凝集剤注入工程の注入率を０とする微フロック化の条件の下において、図３に示すように、フロック化工程として、コンベンショナル方式を採用し、しかもフロック形成用傾斜板８を沈澱池２１において被処理水１が流入する入口付近及び清澄水が流出する出口付近の双方に設置し、前記入口付近の当該傾斜板８のピッチを２４ｍｍとし、前記出口付近の当該傾斜板８のピッチを変化させた場合の結果は、表２記載のとおりである。
【表２】
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表２からも明らかなように、フロック形成用傾斜板８のピッチが小さいほど、被処理水１の通過前と通過後とは濁度の比率が小さくなっており、フロック形成用傾斜板８に突入した際、微フロック及び懸濁粒子が相互に衝突してフロックが形成され、沈澱池２１に沈澱する確率が上昇することが判明している。
ピッチが４８ｍｍの場合には、通過前後によって、濁度は、１／１．３程度の減少状況を示しており、本発明の基本的要件である４／５以下の要件を充足しているが、減少の程度は必ずしも大きいという訳ではない。
そのような結果に至った原因は、前記入口付近においてピッチ幅を２４ｍｍとするフロック形成用傾斜板８（前記ピッチ幅は、本発明のフロック化の最終段階において設置されるフロック形成用傾斜板のピッチ幅の数値要件を充足している。）によってフロック化が相当促進されていることにある。
因みに、上記表２に示す測定以外に、緩速攪拌機２０を備えたフロック形成槽１９の第３区画（緩速攪拌槽の第３区画）１９３を経過した段階における濁度を測定したが、当該濁度の数値は、８５．４であって、前記表２において、前記出口付近のフロック形成用傾斜板８を設けていない場合の濁度が０．０９８であることを考慮するならば、前記入口付近のフロック形成用傾斜板８によって桁違いに濁度が減少していることが判明する。
【産業上の利用可能性】
【０００８】
本発明は、無機凝集剤を使用した汚水、及び汚泥処理産業の全分野において利用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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