(57)【要約】【課題】処理能力の大きな装置自体を比較的コンパクトに構成することができ、これによって、オフサイトで排水を処理する場合の他、オンサイトで排水を処理することが可能な排水の処理方法及び処理装置を提供する【解決手段】内側接線方向に第１の入口２４が、軸心位置に形成された開口２２、２３の中心領域に第２の入口２５が、外側領域に吐出口２６がそれぞれ形成される第１、第２の撹拌器１５、１６を、反応タンク１３内に配置し、撹拌器１５、１６内で排水１０、アルカリ剤及び凝集剤を強制撹拌して反応タンク１３内に貯留し、反応タンク１３に貯留された処理排水４６を沈殿槽４７に導いて固形分を沈殿させ、その上澄み液４８を中和タンク５１内に送り込み、第４の撹拌器５２を用い、上澄み液４８を中和する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工場、家庭又は土木建築工事で発生する排水の処理方法であって、
内部が軸対称の液室となって内側接線方向に第１の入口が、軸心位置に形成された開口の中心領域に第２の入口が、前記開口の外側領域に吐出口がそれぞれ形成される第１、第２の撹拌器を、反応タンク内に配置し、前記第１、第２の撹拌器の前記第１の入口から前記排水を圧力注入し、前記第１の撹拌器の前記第２の入口からアルカリ剤を、前記第２の撹拌器の前記第２の入口から凝集剤又は凝集剤と前記排水の混合液をそれぞれ注入し、前記第１、第２の撹拌器内で前記排水、前記アルカリ剤及び前記凝集剤を強制撹拌して前記反応タンク内に貯留する第１工程と、
前記反応タンクに貯留された処理排水を沈殿槽に導いて固形分を沈殿させる第２工程と、
前記沈殿槽からの上澄み液を中和タンク内に送り込み、前記第１の撹拌器と同一構造の第４の撹拌器を用い、該第４の撹拌器の前記第１の入口から前記上澄み液を圧力注入すると共に、炭酸ガスを前記第４の撹拌器の前記第２の入口から注入し、前記上澄み液を中和する第３工程とを有することを特徴とする排水の処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の排水の処理方法において、前記反応タンク内には、前記第１又は第２の撹拌器と同一構造の第３の撹拌器が設けられ、該第３の撹拌器の前記第１の入口から前記排水を圧力注入し、該第３の撹拌器の前記第２の入口から前記凝集剤の能力を増加する凝集補助剤を注入し、前記反応タンク内で前記排水に、前記アルカリ剤及び前記凝集剤の他に前記凝集補助剤を混合することを特徴とする排水の処理方法。
【請求項３】
請求項２記載の排水の処理方法において、前記反応タンク内にはそれぞれ複数の前記第１〜第３の撹拌器が設けられ前記排水の処理を並列に細分化していることを特徴とする排水の処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の排水の処理方法において、前記中和タンク内には、複数の前記第４の撹拌器が設けられ、前記上澄み液を並列に分けて処理していることを特徴とする排水の処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の排水の処理方法において、前記第３工程で中和された前記排水に、酸素を含ませる第４工程を更に有することを特徴とする排水の処理方法。
【請求項６】
請求項２又は３記載の排水の処理方法において、前記凝集剤はポリグルタミン酸含有凝集剤、前記凝集補助剤は硫酸カルシウムであり、前記アルカリ剤は低濃度水酸化ナトリウム溶液であることを特徴とする排水の処理方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の排水の処理方法において、前記第１の撹拌器の前記第１の入口から圧力注入される前記排水には、塩化第一鉄溶液が混入されていることを特徴とする排水の処理方法。
【請求項８】
工場、家庭又は土木建築工事で発生する排水の処理方法であって、
内部が軸対称の液室となって内側接線方向に第１の入口が、軸心位置に形成された開口の中心領域に第２の入口が、前記開口の外側領域に吐出口がそれぞれ形成される第１、第２の撹拌器を、反応タンク内に配置し、
前記第１、第２の撹拌器の前記第１の入口に前記排水を供給する第１工程と、
前記第１工程と同時に又は前記第１工程に遅れて、前記第１の撹拌器の前記第１の入口から塩化第一鉄及び塩化第二鉄の溶液を供給して、前記第１の撹拌器及び前記反応タンク内で、前記排水と混合する第２工程と、
前記第２工程の処理が終了した後、前記第１の撹拌器の前記第２の入口から所定量の水酸化ナトリウム溶液を注入し、含まれる重金属の固体化及び前記反応タンクの処理排水の中和を行う第３工程と、
前記第３工程の反応が終了した後、前記反応タンク内の前記第２の撹拌器の前記第２の入口から凝集剤を供給し固体化した重金属及び泥分をフロック化する第４工程と、
前記反応タンクの処理排水を沈殿槽に導き、固形分を沈殿させる第５工程と、
前記沈殿槽で前記固形分を沈殿させた後、上澄み液を排水処理し、前記固形分を脱水処理する第６工程とを有することを特徴とする排水の処理方法。
【請求項９】
請求項８記載の排水の処理方法において、前記排水中に含まれる砒素の量を測定し、前記塩化第一鉄の量は前記砒素の１．５〜３倍規定の範囲とし、前記塩化第二鉄の量は前記排水中に含まれる重金属の量を測定し、該重金属の１．５〜４倍規定の範囲とし、前記水酸化ナトリウム溶液は、予め前記塩化第一鉄及び前記塩化第二鉄が投入された前記排水のｐＨを測定し、前記第６工程で排出される排水のｐＨが７〜７．５の範囲となるように決定することを特徴とする排水の処理方法。
【請求項１０】
工場、家庭又は土木建築工事で発生する排水の処理装置であって、
反応タンクと、
前記反応タンク内に設けられ、内部が軸対称の液室となって内側接線方向に第１の入口が、軸心位置に形成された開口の中心領域に第２の入口が、前記開口の外側領域に吐出口がそれぞれ形成される第１、第２の撹拌器と、
前記反応タンクに連結される沈殿槽と、
前記沈殿槽に連結され、前記第１又は第２の撹拌器と同一構造の第４の撹拌器が設置される中和タンクと、
前記中和タンクによって処理された処理水に空気又は酸素を供給するバブリング手段とを有し、
前記第１、第２の撹拌器の前記第１の入口に前記排水をポンプで強制送りし、前記第１、第２の撹拌器の前記第２の入口からアルカリ剤と、凝集剤又は凝集剤と前記排水との混合液をそれぞれ注入して、前記反応タンクのオーバーフロー水を前記沈殿槽に入れて、その上澄み液を前記中和タンク内の前記第４の撹拌器で炭酸ガスによって中和し、前記バブリング手段によって処理水に酸素を付加することを特徴とする排水の処理装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の排水の処理装置において、前記反応タンクには、前記第１又は第２の撹拌器と同一構造の第３の撹拌器を有し、前記排水に凝集補助剤を混入することを特徴とする排水の処理装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の排水の処理装置において、前記反応タンクには、それぞれ複数の前記第１〜第３の撹拌器を備えることを特徴とする排水の処理装置。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の排水の処理装置において、前記中和タンク内には、複数の前記第４の撹拌器を有することを特徴とする排水の処理装置。
【請求項１４】
工場、家庭又は土木建築工事で発生する排水の処理装置であって、
反応タンクと、
前記反応タンク内に設けられ、内部が軸対称の液室となって内側接線方向に第１の入口が、軸心位置に形成された開口の中心領域に第２の入口が、前記開口の外側領域に吐出口がそれぞれ形成される第１、第２の撹拌器と、
前記反応タンクに連結される沈殿槽とを有し、
１）前記第１、第２の撹拌器の前記第１の入口に前記排水を供給し、２）前記第１の撹拌器の前記第１の入口から塩化第一鉄及び塩化第二鉄の溶液を供給して、前記第１の撹拌器及び前記反応タンク内で、前記排水と混合し、３）前記排水と前記塩化第一鉄及び前記塩化第二鉄との処理が終了した後、前記第１の撹拌器の前記第２の入口から所定量の水酸化ナトリウム溶液を注入し、含まれる重金属の固体化及び前記反応タンクの処理排水の中和を行い、４）前記中和処理が終了した後、前記反応タンク内の前記第２の撹拌器の前記第２の入口から凝集剤を供給し固体化した重金属及び泥分をフロック化し、前記沈殿槽に導いて固形分を沈殿し、５）前記沈殿槽の上澄み液が中性であることを確認して排水処理することを特徴とする排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設現場等で発生する土砂（ＳＳ）や重金属等の有害成分（例えば、カドミウム、六価クロム、シアン、水銀、セレン、鉛、砒素、フッ素、硼素、酸、銅）を含む湧き水等の排水、工場や家庭等から発生する排水の処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル掘削切土工事、建設工事等で発生する土砂等は通常はそのまま建設材料として使用されるか廃棄処分される。そして、工事現場等で発生する湧き水を含む排水等にはこれらの土砂を含む他、重金属が含まれている場合がある。特許文献１では、原水を撹拌槽に入れかつ無機物を主成分とする凝集剤を入れて、含まれるＳＳ成分、重金属等を凝集させて沈降させ、上澄み液と分離している。そして、これらの設備はその他の付属機器を有するので、大型となり、特定位置に設置されて土砂、重金属、湧き水の処理が行われている。
一方、特許文献２には、回転対称に形成された中空容器の円筒部に接線方向に気液導入孔を設け、中空容器の軸方向の一方又は他方に気液噴出孔を設け、気液導入孔から気液混合流体を圧送して気液を内部で撹拌し、微細気泡を発生する装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２３００４号公報
【特許文献２】特許第３６８２２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の水処理装置においては、原水槽、混合槽、凝集沈殿槽、及び処理水槽を有し、しかも、混合槽には複数の撹拌羽根を用いているので大型化し、回転機器も精度が必要であることから、設備全体を移動させることは困難であり、現場で（オンサイトで）排水処理を行うことは困難であった。
勿論、個別の車両に搭載して、現場に設備を搬送することは可能であるが、大容量の排水を処理するには多くの装置を必要とし、実施が不可能に近い状態であるという問題があった。
【０００５】
特許文献２には、中空容器の接線方向に気液混合流体を流して、微細気泡を発生する装置が提案されているが、この装置の課題は、水槽やプール、河川、湖沼、ダム又は養殖場あるいは魚運搬車の水に微細な気泡を発生させることであり、この装置を使って排水を処理することについては開示されていない。更に、比較的小型の装置を複数用いて大量の排水を処理することについての記載もない。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、処理能力の大きな装置自体を比較的コンパクトに構成することができ、これによって、オフサイトで排水を処理する場合の他、オンサイトで排水を処理することが可能な排水の処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的に沿う第１の発明に係る排水の処理方法は、工場、家庭又は土木建築工事で発生する排水の処理方法であって、
内部が軸対称の液室となって内側接線方向に第１の入口が、軸心位置に形成された開口の中心領域に第２の入口が、前記開口の外側領域に吐出口がそれぞれ形成される第１、第２の撹拌器を、反応タンク内に配置し、前記第１、第２の撹拌器の前記第１の入口から前記排水を圧力注入し、前記第１の撹拌器の前記第２の入口からアルカリ剤を、前記第２の撹拌器の前記第２の入口から凝集剤（又は凝集剤と排水との混合液）をそれぞれ注入し、前記第１、第２の撹拌器内で前記排水、前記アルカリ剤及び前記凝集剤を強制撹拌して前記反応タンク内に貯留する第１工程と、
前記反応タンクに貯留された処理排水を沈殿槽に導いて固形分を沈殿させる第２工程と、
前記沈殿槽からの上澄み液を中和タンク内に送り込み、前記第１の撹拌器と同一構造の第４の撹拌器を用い、該第４の撹拌器の前記第１の入口から前記上澄み液を圧力注入すると共に、炭酸ガスを前記第４の撹拌器の前記第２の入口から注入し、前記上澄み液を中和する第３工程とを有する。
【０００８】
第１の発明に係る排水の処理方法においては、処理しようとする排水に、第１、第２の撹拌器を用いてアルカリ剤と凝集剤を混入させて反応タンクに導いている。第１、第２の撹拌器では、アルカリ剤と凝集剤を別々に混入しているが、混入された液は、反応タンク内で混合される。即ち、撹拌器は、内部が軸対称となった液室を有し、この液室の内側接線方向に第１の入口を設けて、ポンプ等を用いて、処理しようとする排水を第１の入口から圧力注入する。これによって液室内で排水が回転し、中央に負圧領域が発生するので、軸心位置に第２の入口が形成される。そして、液室には排水が圧力注入されるので、第２の入口の外側に吐出口が形成される。これによって、第１の入口から注入される排水と第２の入口から注入されるアルカリ剤、凝集剤及び凝集剤含有液との間に剪断力が発生し、排水にアルカリ剤又は凝集剤が強制撹拌されて混入される。
【０００９】
アルカリ剤又は凝集剤が注入された排水は、吐出口から排出され、反応タンク内に溜まり、適当に循環して第２の入口から第１、第２の撹拌器内に流れ込み、結果として、第１、第２の撹拌器に注入された液剤は、排水内に混入する。液室は第１の入口から吐出口に向かって徐々に縮径し、遠心力によって中心に吸引力を発生させている。
ここで、使用する第１、第２の撹拌器は内径が４〜１２ｃｍ（より好ましくは５〜８ｃｍ）程度が好ましく、これによって、圧入された排水の遠心力が向上する。内径がこれより大きい場合は、排水の遠心力が低下する。第１、第２の撹拌器は、ＷＯ２００７／１２５９９６Ａ１公報に記載されたものと同一の構造のものを使用するのが好ましい。
【００１０】
第１の発明に係る排水の処理方法において、前記反応タンク内には、前記第１又は第２の撹拌器と同一構造の第３の撹拌器が設けられ、該第３の撹拌器の前記第１の入口から前記排水を圧力注入し、該第３の撹拌器の前記第２の入口から前記凝集剤の能力を増加する凝集補助剤を注入し、前記反応タンク内で前記排水に、前記アルカリ剤及び前記凝集剤の他に前記凝集補助剤を混合するのが好ましい。ここで、前記凝集剤はポリグルタミン酸含有凝集剤、前記凝集補助剤は硫酸カルシウムであり、前記アルカリ剤は低濃度水酸化ナトリウム溶液とするのがより好ましい。
【００１１】
第１の発明に係る排水の処理方法において、前記反応タンク内にはそれぞれ複数の前記第１〜第３の撹拌器が設けられ前記排水の処理を並列に細分化しているのが好ましい。これによって、大量の排水を処理できる。
また、前記中和タンク内に、前記上澄み液の並列処理のため複数の前記第４の撹拌器が設けられているのが好ましい。
そして、第１の発明に係る排水の処理方法において、前記第３工程で中和された前記排水に、酸素を含ませる第４工程を更に有するのが好ましい。
更に、第１の発明に係る排水の処理方法において、前記第１の撹拌器の前記第１の入口から圧力注入される前記排水には、塩化第一鉄溶液が混入されているのが好ましい。
【００１２】
前記目的に沿う第２の発明に係る排水の処理方法は、工場、家庭又は土木建築工事で発生する排水の処理方法であって、
内部が軸対称の液室となって内側接線方向に第１の入口が、軸心位置に形成された開口の中心領域に第２の入口が、前記開口の外側領域に吐出口がそれぞれ形成される第１、第２の撹拌器を、反応タンク内に配置し、
前記第１、第２の撹拌器の前記第１の入口に前記排水を供給する第１工程と、
前記第１工程と同時に又は前記第１工程に遅れて、前記第１の撹拌器の前記第１の入口から塩化第一鉄及び塩化第二鉄の溶液を供給して、前記第１の撹拌器及び前記反応タンク内で、前記排水と混合する第２工程と、
前記第２工程の処理が終了した後、前記第１の撹拌器の前記第２の入口から所定量の水酸化ナトリウム溶液を注入し、含まれる重金属の固体化及び前記反応タンクの処理排水の中和を行う第３工程と、
前記第３工程の反応が終了した後、前記反応タンク内の前記第２の撹拌器の前記第２の入口から凝集剤を供給し固体化（固形化）した重金属及び泥分をフロック化する第４工程と、
前記反応タンクの処理排水を沈殿槽に導き、固形分を沈殿させる第５工程と、
前記沈殿槽で前記固形分を沈殿させた後、上澄み液を排水処理し、前記固形分を脱水処理する第６工程とを有する。
【００１３】
第２の発明に係る排水の処理方法において、前記排水中に含まれる砒素の量を測定し、前記塩化第一鉄の量は前記砒素の１．５〜３倍規定の範囲とし、前記塩化第二鉄の量は前記排水中に含まれる重金属の量を測定し、該重金属の１．５〜４倍規定の範囲とし、前記水酸化ナトリウム溶液は、予め前記塩化第一鉄及び前記塩化第二鉄が投入された前記排水のｐＨを測定し、前記第６工程で排出される排水のｐＨが７〜７．５の範囲となるように決定するのが好ましい。
【００１４】
前記目的に沿う第３の発明に係る排水の処理装置は、工場、家庭又は土木建築工事で発生する排水の処理装置であって、
反応タンクと、
前記反応タンク内に設けられ、内部が軸対称の液室となって内側接線方向に第１の入口が、軸心位置に形成された開口の中心領域に第２の入口が、前記開口の外側領域に吐出口がそれぞれ形成される第１、第２の撹拌器と、
前記反応タンクに連結される沈殿槽と、
前記沈殿槽に連結され、前記第１又は第２の撹拌器と同一構造の第４の撹拌器が設置される中和タンクと、
前記中和タンクによって処理された処理水に空気又は酸素を供給するバブリング手段とを有し、
前記第１、第２の撹拌器の前記第１の入口に前記排水をポンプで強制送りし、前記第１、第２の撹拌器の前記第２の入口からアルカリ剤と、凝集剤又は凝集剤と前記排水との混合液をそれぞれ注入して、前記反応タンクのオーバーフロー水を前記沈殿槽に入れて、その上澄み液を前記中和タンク内の前記第４の撹拌器で炭酸ガスによって中和し、前記バブリング手段によって処理水に酸素を付加する。
【００１５】
第３の発明に係る排水の処理装置において、前記反応タンクには、前記第１又は第２の撹拌器と同一構造の第３の撹拌器を有し、前記排水に凝集補助剤を混入するのが好ましい。
【００１６】
また、第３の発明に係る排水の処理装置において、前記反応タンクには、それぞれ複数の前記第１〜第３の撹拌器を備えるのが好ましい。
そして、第３の発明に係る排水の処理装置において、前記中和タンク内には、複数の前記第４の撹拌器を有するのが好ましい。
【００１７】
前記目的に沿う第４の発明に係る排水の処理装置は、工場、家庭又は土木建築工事で発生する排水の処理装置であって、
反応タンクと、
前記反応タンク内に設けられ、内部が軸対称の液室となって内側接線方向に第１の入口が、軸心位置に形成された開口の中心領域に第２の入口が、前記開口の外側領域に吐出口がそれぞれ形成される第１、第２の撹拌器と、
前記反応タンクに連結される沈殿槽とを有し、
１）前記第１、第２の撹拌器の前記第１の入口に前記排水を供給し、２）前記第１の撹拌器の前記第１の入口から塩化第一鉄及び塩化第二鉄の溶液を供給して、前記第１の撹拌器及び前記反応タンク内で、前記排水と混合し、３）前記排水と前記塩化第一鉄及び前記塩化第二鉄との処理が終了した後、前記第１の撹拌器の前記第２の入口から所定量の水酸化ナトリウム溶液を注入し、含まれる重金属の固体化及び前記反応タンクの処理排水の中和を行い、４）前記中和処理が終了した後、前記反応タンク内の前記第２の撹拌器の前記第２の入口から凝集剤を供給し固体化した重金属及び泥分をフロック化し、前記沈殿槽に導いて固形分を沈殿し、５）前記沈殿槽の上澄み液が中性であることを確認して排水処理する。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明に係る排水の処理方法、及び第３の発明に係る排水の処理装置においては、内部が軸対称の液室となって内側接線方向に第１の入口が、軸心位置に形成された開口の中心領域に第２の入口が、開口の外側領域に吐出口がそれぞれ形成される第１、第２の撹拌器を用いて、排水を第１の入口から圧力注入することによって、排水とアルカリ剤を、排水と凝集剤（予め凝集剤が排水と混合されている場合も含む）をそれぞれ混合し、これらを反応タンク内の水流に混合しているので、従来のように機械式の回転羽根がなく、装置全体を小型に構成できる。
更にこのような第１、第２の撹拌器を反応タンクに並列に複数設けることによって、また第４の撹拌器を中和タンクに並列に複数設けることによって、撹拌器の小型化が可能となる。これによって、反応タンク、中和タンクの小型化が可能となり、大量の排水を比較的小規模の装置で処理できる。
【００１９】
更に、第３の撹拌器を設けた場合は、反応タンク内で、処理しようとする排水にアルカリ剤、凝集剤、及び凝集補助剤を混入することができ、後続する沈殿槽でＳＳを含む汚泥、重金属等の固形分を排水から分離できる。
また、第１の発明に係る排水の処理方法において、第１の撹拌器の第１の入口から圧力注入される排水に、塩化第一鉄溶液が混入されている場合には、砒素は酸化され、六価クロムは還元されて凝集し易い状態となる。
そして、中和タンクで沈殿槽からの上澄み液を、炭酸ガスで中和し、酸素を付与することによって、外部に排出可能な水となる。なお、ここで、炭酸ガスは空気と混合して希釈して使用するのがよい（以下、同じ）。
【００２０】
第２の発明に係る排水の処理方法、及び第４の発明に係る排水の処理装置においては、内部が軸対称の液室となって内側接線方向に第１の入口が、軸心位置に形成された開口の中心領域に第２の入口が、開口の外側領域に吐出口がそれぞれ形成される第１、第２の撹拌器を用いて、塩化第一鉄及び塩化第二鉄の溶液が混入された排水を第１の入口から圧力注入することによって、排水と水酸化ナトリウム溶液と、排水と凝集剤をそれぞれ混合し、これらを反応タンク内の水流に混合しているので、従来のように機械式の回転羽根がなく、装置全体を小型に構成できる。
【００２１】
更にこのような第１、第２の撹拌器を反応タンクに並列に複数設けることによって、撹拌器の小型化が可能となる。これによって、反応タンクの小型化が可能となり、大量の排水を比較的小規模の装置で処理できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る排水の処理方法の工程図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同排水の処理方法に使用する撹拌器の取付け状態を示す説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同排水の処理方法に使用する撹拌器の部分断面図及び側面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同排水の処理方法に使用する撹拌器の斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る排水の処理装置の配置図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る排水の処理方法の工程図である。
【図７】同排水の処理方法に使用する反応タンクの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
図１、図５に本発明の第１の実施の形態に係る排水の処理装置１０ａを示すが、図に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る排水の処理方法によって処理しようとする土木工事、建築工事又は工場あるいは家庭等から発生する排水（湧き水も含む）１０は、例えば、カドミウム、六価クロム、シアン、水銀、セレン、鉛、砒素、フッ素、硼素、及びＳＳ（微小浮遊物）の１又は２以上が含まれ、原水槽（貯水槽）１１に貯留される。原水槽１１は大型の容器からなり、一つであってもよいし、図５に示すように、複数であってもよい。
【００２４】
この排水１０をポンプ１２で、反応タンク１３（又は１４）内に設けられている第１、第２、第３の撹拌器１５〜１７に圧力注入（強制送り）する。この場合、第１〜第３の撹拌器１５〜１７としては、図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）に示されるものが使用されている。なお、図３と図４（Ａ）に記載されている第１〜第３の撹拌器１５〜１７の形状は少し異なるが、動作は同一である。なお、これらの基本的構成については、ＷＯ２００７／１２５９９６Ａ１公報に記載されている。ここで、反応タンク１３、１４のうち一台は予備である。
【００２５】
第１の撹拌器１５（第２の撹拌器１６、第３の撹拌器１７についても同じ）は、中央から両側に向かって縮径する例えば、球状、楕円回転体状の容器本体１８と、その軸方向両側に設けられたキャップ体１９、２０とを有している。容器本体１８の内部には軸対称の液室を備え、その軸心位置の両側には円形の開口２２、２３が設けられ、容器本体１８の中央には、容器本体１８の内側接線方向を向いて第１の入口２４が設けられている。開口２２、２３の中央（軸心）位置、即ち中心領域には第２の入口２５が、その外側領域には吐出口２６が形成される。
【００２６】
開口２２、２３の外側位置には、第２の入口２５から液剤を供給する管（例えば、ホース）２８、２９を保持する支持部材３０、３１を有し、支持部材３０、３１は３本の脚３１ａと環状板３１ｂとを有し、吐出口２６から排出された液体が、支持部材３０、３１の隙間からキャップ体１９、２０内に入るようになっている。キャップ体１９、２０の周囲には孔１９ａ、２０ａが更には、軸方向端部には開口３３、３４が形成されている。
【００２７】
従って、第１の入口２４からポンプ１２によって圧力注入された排水１０は、容器本体１８内で回転し、中央に遠心力によって減圧空間を形成し、軸方向両側に設けられた第２の入口２５から液状の薬剤（アルカリ剤、凝集剤又は凝集剤と排水の混合液、又は凝集補助剤、以下同じ）を吸引する。この吸引された薬剤は第２の入口２５の外側に形成される吐出口２６を通過する液体（排水１０）とは逆方向に流れるので、その境界部分で薬剤と排水１０との間に剪断力が働き、強く強制撹拌して混合される。第１の入口２４から供給される排水１０の量に応じて、吐出口２６から排出され、キャップ体１９、２０内で更に、周囲の液体と共に撹拌混合される。
【００２８】
なお、容器本体１８の第１の入口２４が形成されている部分の内径は４〜１２ｃｍ（より好ましくは５〜８ｃｍ）程度であるが、内径を大きくすると排水１０の回転による遠心力が小さくなり、内径を小さくすると遠心力は大きくなるが、処理する液（この場合、排水１０）の量が減少する。そこで、この実施の形態においては、多数の撹拌器を用意し、これらを３つの群に分けて、第１〜第３の撹拌器１５〜１７としている。これによって、第１〜第３の撹拌器１５〜１７の撹拌能力を高めて、全体の処理量も増加することができる。
【００２９】
このようにして、第１〜第３の撹拌器１５〜１７によって、アルカリ剤の一例である低濃度の水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）溶液、凝集剤の一例であるポリグルタミン酸含有凝集剤、及び凝集補助剤の一例である硫酸カルシウム混合液と排水１０が、反応タンク１３内で撹拌混合される。図５において、２７ａはＮａＯＨの貯留タンク、２７ｂはその希釈タンク、２８ａは凝集剤タンク、２８ｂは凝集剤ストック場、２９ａは凝集補助剤タンク、２９ｂは硫酸カルシウムストック場である。なお、凝集補助剤は凝集剤の能力を高めるために混入するものである。
【００３０】
なお、排水１０内に砒素や六価クロムを含む場合は、そのままの状態では凝集補助剤と，凝集剤を使っても凝集（フロック化）しにくいので、塩化鉄溶液（塩化第一鉄の水溶液）を、水酸化ナトリウム溶液を加える前に、配管中で排水１０に添加する。これによって、砒素は３価から５価に酸化され、クロムは６価から３価に還元され、凝集剤等によって凝集可能な状態となる。図５において、３０ａは塩化第一鉄タンクを、３０ｂはその希釈タンクを示す。
【００３１】
以上に説明した第１〜第３の撹拌器１５〜１７においては、第２の入口２５を左右に備えている。従って、例えば、第１の撹拌器１５の一側の第２の入口２５に苛性ソーダの水溶液を、他側の第２の入口２５に塩化第一鉄の水溶液を供給することも可能であるし、第１、第２、第３の撹拌器１５〜１７の両側の第２の入口２５を使用して、一方に苛性ソーダの水溶液、凝集剤、凝集補助剤の一つを入れ、他方にも苛性ソーダの水溶液、凝集剤、凝集補助剤の一つを入れて、必要な場合、塩化第一鉄水溶液、苛性ソーダ、凝集剤、及び硫酸カルシウム混合液が、所定量ずつ排水１０中に混入するようにすればよい。ここで、凝集剤には凝集剤と排水との混合液も含む。
【００３２】
図２（Ａ）、（Ｂ）に反応タンク１３内に配置される第１〜第３の撹拌器１５〜１７の配管状況を示すが、ポンプ１２からの供給を受けて排水１０を流す基管３７を中央に設け、この基管３７の下端に複数（例えば、４つ）の枝管３８を中空容器３７ａを介して設け、枝管３８の端部を上下に分けて第１〜第３の撹拌器１５〜１７を設けている。これによって、一つの基管３７に枝管３８、これに続く環状管３７ｃを介してそれぞれ複数の第１〜第３の撹拌器１５〜１７を細分化して並列に設けることができる。ポンプ１２の吐出圧力は、０．１〜０．４ＭＰａ程度であるのが好ましいが、容器本体１８の内径によって異なる。
【００３３】
なお、排水１０に供給する凝集剤であるポリグルタミン酸含有凝集剤は、粉体であるので、一旦スクリューコンベア３８ａで運ばれ、投入口３８ｂから補助容器３８ｃに投入される。補助容器３８ｃの側板はパンチングメタルからなって周囲に小孔３８ｄが設けられている。補助容器３８ｃの底部には排出口３８ｅが設けられ、第２の撹拌器１６の第２の入口２５にホース等で接続されている。これによって、補助容器３８ｃの小孔３８ｄから排水１０を吸い込むので、凝集剤は水との混合液となって一部溶解し、第２の撹拌器１６で更に排水１０中に強制撹拌される。凝集剤の濃度は、排水１０にもよるが、１００ｐｐｍ程度である。なお、３９ａは支持部材、３９ｂはオーバーフローする処理排水の出口である。
【００３４】
凝集補助剤である硫酸カルシウムの濃度は１０００ｐｐｍ程度である。苛性ソーダの量は、排水１０のｐＨが９．５〜１０．５程度にあるようにする。これによって重金属等を水酸化物として凝集し易くできる。塩化第一鉄の量は、含まれる砒素と六価クロムの量によって異なるが、測定したこれらの量（当量）の合計より十分大きな量とする。ポンプ１２から吐出される排水１０の量は、例えば１００ｍ3／ｈ程度であるので、必要な苛性ソーダ、凝集剤、凝集補助剤及び必要な場合の塩化第一鉄溶液の量を考慮して、第１〜第３の撹拌器１５〜１７の数及び位置を決定する。なお、これらの量は排水１０の処理量、排水１０の成分によって当然変わる。
【００３５】
以上の実施の形態においては、第１〜第３の撹拌器１５〜１７に、図４（Ａ）に示すように、軸方向両側に第２の入口２５、及び吐出口２６を有する開口２２、２３が設けられた容器本体１８を使用したが、図４（Ｂ）に示すように、片側のみに開口が設けられ他方側は盲構造となった片口ノズル形の撹拌器４１を用いることもできる。この場合、図４（Ｂ）において、４２は第１の入口、４３は第２の入口に薬剤や液を供給する管を、４４はキャップ体を示す。構造は、第１の撹拌器１５の片側のみを使用した場合と同一である。
【００３６】
この片口ノズル形の撹拌器４１を用いる場合、反応タンク１３内に吐出口を上に向けて配置する場合と、吐出口を下に向けて配置する場合とがある。実験によると片口ノズル形の撹拌器４１を下向きに配置した場合の仕事率（流量×吐出口の圧力）が大きくなっているが、処理量が片側半分となるので、図３、図４（Ａ）に示すような両口ノズル形の撹拌器１５（１６、１７）を使用している。なお、第１の入口２４が形成された容器本体１８の内径ｄ１は開口２２、２３の直径ｄ２に対して、ｄ１／ｄ２を５〜１２程度とするのがよく、これによって撹拌効率が向上する。
【００３７】
次に、反応タンク１３で処理された処理排水４６（オーバーフロー水）を大型の沈殿槽４７に導く。処理排水４６は反応タンク１３内では流動しているので沈殿はしないが、沈殿槽４７に入れて長時間放置すると、重金属等の水酸化物及び浮遊物（ＳＳ）が沈殿槽４７の底に固形分として沈殿し、上澄み液４８と分離する。沈殿時間は長い程、沈殿物４９の量が多くなるが、通常は４〜８時間で十分である。
【００３８】
この後、上澄み液４８のオーバーフロー分をポンプ５０で中和タンク５１内に導く。ここで、第４の撹拌器５２を用いて、上澄み液４８に炭酸ガスを撹拌混入する。この第４の撹拌器５２は、図４に記載された第１の撹拌器１５（第２、第３の撹拌器１６、１７も同様）と同一構造のものを使用し、第１の入口２４から上澄み液４８を圧力注入し、第２の入口２５から炭酸ガスを注入する。図１においては、一つの第４の撹拌器５２のみが示されているが、図２に示すように、複数の第４の撹拌器５２が並列接続されている。
【００３９】
炭酸ガスの吹き込み量は、苛性ソーダが含まれてアルカリ性となっている上澄み液４８を中和（例えば、ｐＨ７）する量を注入する。従って、ポンプ５０によって吐出される上澄み液４８中の苛性ソーダの量を計算し、ＮａＯＨが全てＮａ2ＣＯ3となる量とする。
中和タンク５１で中和された処理水は、監視槽５５に供給され、更にバブリング槽（バブリング手段の一例）５６に供給されて空気中の酸素が混入されて、活性酸素を増加させて放水される。なお中和タンク５１で処理された排水は、塩化第一鉄、苛性ソーダ等の希釈液として使用することもできる。また、バブリング槽５６は必須の要件ではないので、中和タンク５１で中和された排水は、そのまま又は監視槽５５を通じて排水される。
【００４０】
一方、沈殿槽４７内に沈殿した沈殿物４９は適当量になると、脱水機５４に供給し、含まれている水分を除去して固形状の脱水ケーキとし（脱水処理）、必要に応じてセメント等の凝集剤を入れて固定化、溶解処理、又は埋め立て処理をする。なお、脱水機５４としてはベルトプレス等が使用される。
脱水機５４から発生する水は、沈殿槽４８に戻し、ポンプ５０によって第４の撹拌器５２を介して中和タンク５１に戻されるのが好ましいが、少量であるので、直接中和タンク５１に戻してもよい。
【００４１】
次に、図６、図７を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係る排水の処理方法及び処理装置について説明する。
本発明の第２の実施の形態に係る排水の処理装置６０は、反応タンク６１と、沈殿槽６２とを有し、反応タンク６１には第１、第２の撹拌器６３、６４が設けられている。第１、第２の撹拌器６３、６４は、第１の実施の形態に使用した第１、第２の撹拌器１５、１６と同一構造となっており、以下、第１、第２の撹拌器６３、６４については第１の実施の形態に係る第１、第２の撹拌器１５、１６と同一の符号を用いる。
【００４２】
図７に示すように、第１、第２の撹拌器６３、６４が内部に配置された反応タンク６１は、ポンプ１２からの供給を受けて排水１０を流す基管３７を中央に設け、この基管３７の下端に複数（例えば、４つ）の枝管３８が中空容器３７ａを介して設けられ、枝管３８の端部を上下に分けて第１、第２の撹拌器６４、６３を設けている。これによって、一つの基管３７に枝管３８、これに続く環状管３７ｃを介してそれぞれ複数の第１、第２の撹拌器６３、６４を細分化して並列に設けることができる。ポンプ１２の吐出圧力は、０．１〜０．４ＭＰａ程度であるのが好ましいが、第１、第２の撹拌器６３、６４の中央側の内径によって異なる。なお、第１、第２の撹拌器６３、６４は上下が逆になってもよいし、上下混合配置してもよい。
【００４３】
排水１０に供給する凝集剤であるポリグルタミン酸含有凝集剤は、粉体であるので、一旦スクリューコンベア３８ａで運ばれ、投入口３８ｂから補助容器３８ｃに投入される。補助容器３８ｃの側板はパンチングメタルからなって周囲に小孔３８ｄが設けられている。補助容器３８ｃの下部中央には底板と隙間を設けて短管（集合管）３８ｇが水平に設けられ、周囲の排出口３８ｆから、各第２の撹拌器６４の第２の入口２５にホース接続口を介してホース等で接続されている。短管３８ｇは基管３７に固定されている。
これによって、補助容器３８ｃの小孔３８ｄから周囲の排水１０を吸い込むので、凝集剤は水との混合液となって一部溶解し、第２の撹拌器６４で更に排水１０中に強制撹拌される。凝集剤の濃度は、排水１０にもよるが、１００ｐｐｍ程度である。なお、３９ａは支持部材、３９ｂはオーバーフローする処理排水の出口である。また、ポリグルリミン酸含有凝集剤には、例えば、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化アルミニウムを９５％含む株式会社アクト製の水夢（ＳＵＩＭＵ、商標名）を、投入するポリグルタミン酸含有凝集剤の０．５〜２倍の範囲で混入するのが好ましい。これによって、浮遊するＳＳの凝集がより短時間に行える。なお、以上の短管３８ｇを第１の実施の形態に係る排水の処理方法に使用することもできる。
【００４４】
基管３７の上部にはフランジ６６を介して分岐管６７が設けられ、分岐管６７の一方にはポンプ１２によって圧送される排水１０が、他方には塩化鉄溶液（塩化第一鉄と塩化第二鉄の混合溶液）が適正時期に供給される。
ここで、塩化第一鉄は排水１０中の砒素（Ａｓ）の量を予め測定し、含まれる砒素の１．５〜３倍の規定値で混入されるのがよい。また、塩化第二鉄は、予め排水１０中の重金属（鉛、カドミウム、水銀、銅、クロム等）の量を測定し、この重金属が水酸化物となる量の約１．５〜４倍の量投入するのがよい。
【００４５】
これによって、反応タンク６１内で排水１０は塩化鉄処理が行われる。次に第１の撹拌器６３によって、反応タンク６１内に苛性ソーダを吸引注入する。この苛性ソーダの量は、処理排水のｐＨが７〜７．５の範囲を維持するように決定する。従って、所定量の苛性ソーダを含む希釈溶液を用意し、反応タンク６１内に入れて適正濃度を維持する。
【００４６】
この処理が終えた後、第２の撹拌器６４によって以上に説明したポリグルタミン酸含有凝集剤と水夢（商標名）とを含む凝集剤が混入され、含まれるＳＳ（浮遊固体物）が凝集し易くなる。この反応タンク６１内で処理排水中に含まれる固形分は沈殿槽６２で沈殿して沈殿物６８と上澄み液６８ａとに分離する。
この後、上澄み液６８ａはオーバーフローして排出され、排水処理される。なお、途中に小型タンク７０を設けて、排水の水質検査を行うのが好ましい。なお、図６において６９はポンプを示すが、この実施の形態ではポンプ６９を省略して沈殿槽６２からのオーバーフローを利用している。
【００４７】
以上の処理によって、第１、第２の撹拌器６３、６４の第１の入口２４に排水１０を供給する第１工程と、第１工程と同時に又は第１工程に遅れて、第１の撹拌器６３の第１の入口２４から塩化第一鉄及び塩化第二鉄溶液を供給して、第１の撹拌器６３及び反応タンク６１内で、排水１０と混合する第２工程と、排水１０と塩化第一鉄及び塩化第二鉄との処理が終了した後、第１の撹拌器６３の第２の入口２５から所定量の苛性ソーダ（水酸化ナトリウム溶液）を注入し、含まれる重金属の固体化及び処理排水の中和を行う第３工程と、第３工程の反応が終了した後、反応タンク６１内の第２の撹拌器６４の第２の入口２５から凝集剤を供給し固体化した重金属及び泥分をフロック化する第４工程と、反応タンク６１の処理排水を沈殿槽６２に導き、固形分を沈殿させ沈殿物６８とする第５工程と、沈殿槽６２で固形分を沈殿させた後、上澄み液６８ａを中性であることを確認して排水処理し、沈殿物６８を脱水処理する第６工程とを有する本発明の第２の実施の形態に係る排水の処理方法がなされる。
【００４８】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。例えば、第１〜第４の撹拌器の形状を変える場合、容量や個数を変える場合も本発明は適用される。
【符号の説明】
【００４９】
１０：排水、１０ａ：排水の処理装置、１１：原水槽、１２：ポンプ、１３、１４：反応タンク、１５：第１の撹拌器、１６：第２の撹拌器、１７：第３の撹拌器、１８：容器本体、１９、２０：キャップ体、１９ａ、２０ａ：孔、２２、２３：開口、２４：第１の入口、２５：第２の入口、２６：吐出口、２７ａ：ＮａＯＨの貯留タンク、２７ｂ：希釈タンク、２８、２９：管、２８ａ：凝集剤タンク、２８ｂ：凝集剤ストック場、２９ａ：凝集補助剤タンク、２９ｂ：硫酸カルシウムストック場、３０：支持部材、３０ａ：塩化第一鉄タンク、３０ｂ：希釈タンク、３１：支持部材、３１ａ：脚、３１ｂ：環状板、３３、３４：開口、３７：基管、３７ａ：中空容器、３７ｃ：環状管、３８：枝管、３８ａ：スクリューコンベア、３８ｂ：投入口、３８ｃ：補助容器、３８ｄ：小孔、３８ｅ：排出口、３８ｆ：排出口、３８ｇ：短管、３９ａ：支持部材、３９ｂ：出口、４１：撹拌器、４２：第１の入口、４３：管、４４：キャップ体、４６：処理排水、４７：沈殿槽、４８：上澄み液、４９：沈殿物、５０：ポンプ、５１：中和タンク、５２：第４の撹拌器、５４：脱水機、５５：監視槽、５６：バブリング槽、６０：排水の処理装置、６１：反応タンク、６２：沈殿槽、６３：第１の撹拌器、６４：第２の撹拌器、６６：フランジ、６７：分岐管、６８：沈殿物、６８ａ：上澄み液、６９：ポンプ、７０：小型タンク
【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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【図６】
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【図７】
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