(57)【要約】【課題】従来の凝集分離処理装置及び凝集分離処理方法に比べて、低い凝集剤注入率で処理水濁度及び残留微粒子数の低減化を図ることができ、発生汚泥量を少なく、発生汚泥の処理を容易とする。【解決手段】懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集して分離する凝集分離処理装置であって、凝集剤を添加した原水を３００ｓｅｃ−１以上の撹拌強度Ｇ値で、３００ｓｅｃ以上の滞留時間Ｔで撹拌して凝集フロックを形成する凝集手段と、凝集手段からの凝集処理水を下部から流入させ、上澄み水を上部から流出させるとともに、内部に形成されるフロックブランケット層内を通過させて凝集フロックを吸合分離する沈殿手段と、内部に小片接触材を充填した接触材充填層を有し、沈殿手段からの上澄み水中の残余の凝集フロックを、接触材充填層内を通過させてろ過処理を行うことにより分離するろ過手段と、を有する凝集分離処理装置である。【選択図】図１
2006075750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集し、凝集物を分離する凝集分離処理装置であって、
前記凝集剤を添加した原水を３００ｓｅｃ−１以上の撹拌強度Ｇ値で、３００ｓｅｃ以上の滞留時間Ｔで撹拌して凝集フロックを形成する凝集手段と、
前記凝集手段からの凝集処理水を下部から流入させ、上澄み水を上部から流出させるとともに、内部に形成されるフロックブランケット層内を通過させて凝集フロックを吸合分離する沈殿手段と、
内部に小片接触材を充填した接触材充填層を有し、前記沈殿手段からの上澄み水中の残余の凝集フロックを、前記接触材充填層内を通過させてろ過処理を行うことにより分離するろ過手段と、
を有することを特徴とする凝集分離処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の凝集分離処理装置であって、
前記凝集手段において、撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積であるＧＴ値が、２０００００以上で撹拌が行われることを特徴とする凝集分離処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の凝集分離処理装置であって、
前記凝集剤は、アルミニウム系無機凝集剤であり、
前記凝集手段は、前記原水の濁度成分に対するアルミニウムの添加量であるＡｌＴ比０．１以下の凝集剤注入率で凝集処理を行うことを特徴とする凝集分離処理装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の凝集分離処理装置であって、
前記凝集剤は、鉄系無機凝集剤であり、
前記凝集手段は、前記原水の濁度成分に対する鉄の添加量であるＦｅＴ比０．２以下の凝集剤注入率で凝集処理を行うことを特徴とする凝集分離処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の凝集分離処理装置であって、
前記凝集手段及び前記ろ過手段において、通水速度は、５ｍ／ｈｒ以上であることを特徴とする凝集分離処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の凝集分離処理装置であって、
前記凝集手段及び前記ろ過手段は、同一槽内に上下に区分して配置されることを特徴とする凝集分離処理装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の凝集分離処理装置であって、
前記凝集手段及び前記ろ過手段は、異なる槽内にそれぞれ配置されることを特徴とする凝集分離処理装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の凝集分離処理装置であって、
前記ろ過手段における通水は、上向流、下向流、または水平流で行われることを特徴とする凝集分離処理装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の凝集分離処理装置であって、
さらに、前記フロックブランケット層と前記上澄み水との界面の上方に、前記フロックブランケット層から母フロックが上澄み水層に流出するのを防止するために、傾斜した板材を間隔をおいて配置した傾斜装置を配することを特徴とする凝集分離処理装置。
【請求項１０】
懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集し、凝集物を分離する凝集分離処理方法であって、
前記凝集剤を添加した原水を３００ｓｅｃ−１以上の撹拌強度Ｇ値で、３００ｓｅｃ以上の滞留時間Ｔで撹拌して凝集フロックを形成する凝集工程と、
前記凝集工程において処理された凝集処理水を下部から流入させ、上澄み水を上部から流出させるとともに、内部に形成されるフロックブランケット層内を通過させて凝集フロックを吸合分離する沈殿工程と、
前記沈殿工程において処理された上澄み水中の残余の凝集フロックを、小片接触材を充填した接触材充填層内を通過させてろ過処理を行うことにより分離するろ過工程と、
を含むことを特徴とする凝集分離処理方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の凝集分離処理方法であって、
前記凝集工程において、撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積であるＧＴ値が、２０００００以上で撹拌が行われることを特徴とする凝集分離処理方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の凝集分離処理方法であって、
前記凝集剤は、アルミニウム系無機凝集剤であり、
前記凝集工程において、前記原水の濁度成分に対するアルミニウムの添加量であるＡｌＴ比０．１以下の凝集剤注入率で凝集処理が行われることを特徴とする凝集分離処理方法。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の凝集分離処理方法であって、
前記凝集剤は、鉄系無機凝集剤であり、
前記凝集工程において、前記原水の濁度成分に対する鉄の添加量であるＦｅＴ比０．２以下の凝集剤注入率で凝集処理が行われることを特徴とする凝集分離処理方法。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１つに記載の凝集分離処理方法であって、
前記凝集工程及び前記ろ過工程において、通水速度は、５ｍ／ｈｒ以上であることを特徴とする凝集分離処理方法。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか１つに記載の凝集分離処理方法であって、
前記凝集工程及び前記ろ過工程は、同一槽内で上下に区分して行われることを特徴とする凝集分離処理方法。
【請求項１６】
請求項１０〜１４のいずれか１つに記載の凝集分離処理方法であって、
前記凝集工程及び前記ろ過工程は、異なる槽内でそれぞれ行われることを特徴とする凝集分離処理方法。
【請求項１７】
請求項１０〜１６のいずれか１つに記載の凝集分離処理方法であって、
前記ろ過工程における通水は、上向流、下向流、または水平流で行われることを特徴とする凝集分離処理方法。
【請求項１８】
請求項１０〜１７のいずれか１つに記載の凝集分離処理方法であって、
前記フロックブランケット層と前記上澄み水との界面の上方に、前記フロックブランケット層から母フロックが上澄み水層に流出するのを防止するために、傾斜した板材を間隔をおいて配置した傾斜装置を配することを特徴とする凝集分離処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集して分離する凝集分離処理装置及び凝集分離処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川水、地下水、湖沼水等の原水を浄化する浄水処理において、原水中の有機、無機の懸濁物質を除去する除濁処理方法として、急速撹拌／緩速撹拌（フロック形成）／沈殿分離という３つのユニットプロセスで構成されるコンベンショナルタイプの凝集分離処理装置を用いる方法が知られている。この方法は、（１）凝集剤注入後に急速撹拌して凝集剤と原水中の懸濁物質とを接触させて微細フロック化する、（２）微細フロックを緩速撹拌することにより衝突集合させて大きなフロックに成長させる、（３）フロックを沈殿させ分離し、上澄み液である沈殿処理水を得る、という３つのプロセスで構成されるものである。そして、沈殿処理水について、砂ろ過処理などを施した後、消毒処理をして配水する。
【０００３】
一方、急速撹拌／緩速撹拌（フロック形成）／沈殿分離の３つのプロセスもしくは後二者のプロセスを１つの装置内にまとめた高速凝集分離装置が、コンベンショナルタイプの凝集分離処理方法に比べて高速処理が可能な凝集分離処理方法として多数採用されてきている。この高速凝集分離装置において、高速凝集分離としては、水流撹拌により凝集処理を行うフロックブランケット型高速凝集分離池や、機械撹拌による緩速撹拌を行うスラリ循環型高速凝集分離池もしくはこれらの複合型の高速凝集分離池などが使用されている。
【０００４】
現在、水道施設においては浄水処理後の濁度を０．１度以下とするように規制されている。通常、砂ろ過処理における濁度除去率は９０％程度であることから、その前段処理である凝集分離装置においては、処理水の濁度が１度以下となるように運転管理されている。
【０００５】
しかし、現在稼動中の凝集分離装置は、急速撹拌装置を備えているコンベンショナルタイプの凝集分離装置でも、撹拌強度Ｇ値は１５０ｓｅｃ−１程度と低い値であり、撹拌時間も３〜５分間という値が採用されている。また、非特許文献１及び２には、高速凝集分離装置において、撹拌強度を強くすると処理水濁度が悪化することが示されている。このことから、高速凝集分離装置においてはコンベンショナルタイプの凝集分離装置よりもさらに低いＧ値で運転されている。このため、沈殿分離はおろか母フロックとの接触・吸合分離も十分にできずに処理水中に流出する未凝集濁度成分の量が多くなってしまう。したがって、いずれの凝集分離装置においても、処理水の濁度を１度以下とするために、凝集剤の注入率を高くして残留濁度の低減を図る方法がとられている。
【０００６】
また、特開２００２−１９２１６３号公報（特許文献１）には、コンベンショナルタイプの凝集分離装置において、急速撹拌工程の撹拌強度Ｇを、３００ｓｅｃ−１以上とすることが提案されている。これにより、凝集剤由来の懸濁物質を低減して、過剰な凝集剤を減らし汚泥発生量を低減することができるとしている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１９２１６３号公報
【非特許文献１】丹保憲仁，穂積準、水道協会雑誌、第４１７号、７〜１７ページ（昭和４４年６月）
【非特許文献２】角田省吾、工業用水、第１３２号、２９〜３８ページ（１９６９年９月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、残留濁度の低減を図るために凝集剤の注入率を高めることは、汚泥発生量の増加を引き起こすという問題があった。また、発生する汚泥の濃縮性、脱水性が悪いために、発生汚泥の処理が困難であるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献１の方法でも、凝集剤注入率は依然高い値となっており、汚泥発生量の低減は十分ではない。そこで、原水の水質の変動があっても安定して濁度１度以下の処理水を確保することができ、発生汚泥量の低減、発生汚泥の処理性の改善を図ることができる凝集分離処理装置及び方法の開発が望まれている。
【００１０】
本発明は、従来の凝集分離処理装置及び凝集分離処理方法に比べて、低い凝集剤注入率で処理水濁度及び残留微粒子数の低減化を図ることができ、発生汚泥量が少なく、発生汚泥の処理が容易な凝集分離処理装置及び凝集分離処理方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集し、凝集物を分離する凝集分離処理装置であって、前記凝集剤を添加した原水を３００ｓｅｃ−１以上の撹拌強度Ｇ値で、３００ｓｅｃ以上の滞留時間Ｔで撹拌して凝集フロックを形成する凝集手段と、前記凝集手段からの凝集処理水を下部から流入させ、上澄み水を上部から流出させるとともに、内部に形成されるフロックブランケット層内を通過させて凝集フロックを吸合分離する沈殿手段と、内部に小片接触材を充填した接触材充填層を有し、前記沈殿手段からの上澄み水中の残余の凝集フロックを、前記接触材充填層内を通過させてろ過処理を行うことにより分離するろ過手段と、を有する。
【００１２】
また、前記凝集分離処理装置の前記凝集手段において、撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積であるＧＴ値が、２０００００以上で撹拌が行われることが好ましい。
【００１３】
また、前記凝集分離処理装置において、前記凝集剤は、アルミニウム系無機凝集剤であり、前記凝集手段は、前記原水の濁度成分に対するアルミニウムの添加量であるＡｌＴ比０．１以下の凝集剤注入率で凝集処理を行うことが好ましい。
【００１４】
また、前記凝集分離処理装置において、前記凝集剤は、鉄系無機凝集剤であり、前記凝集手段は、前記原水の濁度成分に対する鉄の添加量であるＦｅＴ比０．２以下の凝集剤注入率で凝集処理を行うことが好ましい。
【００１５】
また、前記凝集分離処理装置において、前記凝集手段及び前記ろ過手段において、通水速度は、５ｍ／ｈｒ以上であることが好ましい。
【００１６】
また、前記凝集分離処理装置において、前記凝集手段及び前記ろ過手段は、同一槽内に上下に区分して配置されることが好ましい。
【００１７】
また、前記凝集分離処理装置において、前記凝集手段及び前記ろ過手段は、異なる槽内にそれぞれ配置されることが好ましい。
【００１８】
また、前記凝集分離処理装置において、前記ろ過手段における通水は、上向流、下向流、または水平流で行われることが好ましい。
【００１９】
また、前記凝集分離処理装置において、さらに、前記フロックブランケット層と前記上澄み水との界面の上方に、前記フロックブランケット層から母フロックが上澄み水層に流出するのを防止するために、傾斜した板材を間隔をおいて配置した傾斜装置を配することが好ましい。
【００２０】
また、本発明は、懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集し、凝集物を分離する凝集分離処理方法であって、前記凝集剤を添加した原水を３００ｓｅｃ−１以上の撹拌強度Ｇ値で、３００ｓｅｃ以上の滞留時間Ｔで撹拌して凝集フロックを形成する凝集工程と、前記凝集工程において処理された凝集処理水を下部から流入させ、上澄み水を上部から流出させるとともに、内部に形成されるフロックブランケット層内を通過させて凝集フロックを吸合分離する沈殿工程と、前記沈殿工程において処理された上澄み水中の残余の凝集フロックを、小片接触材を充填した接触材充填層内を通過させてろ過処理を行うことにより分離するろ過工程と、を含む。
【００２１】
また、前記凝集分離処理方法の前記凝集工程において、撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積であるＧＴ値が、２０００００以上で撹拌が行われることが好ましい。
【００２２】
また、前記凝集分離処理方法において、前記凝集剤は、アルミニウム系無機凝集剤であり、前記凝集工程において、前記原水の濁度成分に対するアルミニウムの添加量であるＡｌＴ比０．１以下の凝集剤注入率で凝集処理が行われることが好ましい。
【００２３】
また、前記凝集分離処理方法において、前記凝集剤は、鉄系無機凝集剤であり、前記凝集工程において、前記原水の濁度成分に対する鉄の添加量であるＦｅＴ比０．２以下の凝集剤注入率で凝集処理が行われることが好ましい。
【００２４】
また、前記凝集分離処理方法において、前記凝集工程及び前記ろ過工程において、通水速度は、５ｍ／ｈｒ以上であることが好ましい。
【００２５】
また、前記凝集分離処理方法において、前記凝集工程及び前記ろ過工程は、同一槽内で上下に区分して行われることが好ましい。
【００２６】
また、前記凝集分離処理方法において、前記凝集工程及び前記ろ過工程は、異なる槽内でそれぞれ行われることが好ましい。
【００２７】
また、前記凝集分離処理方法において、前記ろ過工程における通水は、上向流、下向流、または水平流で行われることが好ましい。
【００２８】
また、前記凝集分離処理方法において、前記フロックブランケット層と前記上澄み水との界面の上方に、前記フロックブランケット層から母フロックが上澄み水層に流出するのを防止するために、傾斜した板材を間隔をおいて配置した傾斜装置を配することが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明により、懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集して分離する凝集分離処理装置及び凝集分離処理方法において、高い撹拌強度を一定時間以上与えて凝集フロックを形成する凝集手段と、フロックブランケット層内を通過させて凝集フロックを吸合分離する沈殿手段と、残余の凝集フロックを、接触材充填層内を通過させてろ過処理を行うろ過手段と、を備えることにより、従来の凝集分離処理装置及び凝集分離処理方法に比べて、低い凝集剤注入率で処理水濁度及び残留微粒子数の低減化を図ることができ、発生汚泥量を少なく、発生汚泥の処理を容易とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３１】
本実施形態に係る凝集分離処理装置は、懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集して分離する凝集分離処理装置であって、凝集剤を添加した原水を３００ｓｅｃ−１以上の撹拌強度Ｇ値で、３００ｓｅｃ以上の滞留時間Ｔで撹拌して凝集フロックを形成する凝集手段と、凝集手段からの凝集処理水を下部から流入させ、上澄み水を上部から流出させるとともに、内部に形成されるフロックブランケット層内を通過させて凝集フロックを吸合分離する沈殿手段と、内部に小片接触材を充填した接触材充填層を有し、沈殿手段からの上澄み水中の残余の凝集フロックを、接触材充填層内を通過させてろ過処理を行うことにより分離するろ過手段と、を有する。
【００３２】
なお、本実施形態において、「母フロック」とはフロックブランケット層内の浮遊状態にある既成フロックのことをいう。
【００３３】
図１は、本実施形態に係る凝集分離処理装置の一例の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る凝集分離処理装置１は、凝集槽（急速撹拌槽）１０、沈殿槽１２、汚泥濃縮貯留槽１４、撹拌羽根１６、モータ１８、濁度測定装置２０、制御部２２、ポンプ２４、傾斜装置２６等を含んで構成される。また、沈殿槽１２には、下方にフロックブランケット層２８が、フロックブランケット層２８の上方に接触材充填層３６が設けられている。
【００３４】
河川水、地下水、湖沼水等の原水は、まず、凝集槽１０に流入してくる。流入した原水に、凝集槽１０内で凝集剤が添加され、急速撹拌が行われる。急速撹拌は、３００ｓｅｃ−１以上の撹拌強度Ｇ値にて３００ｓｅｃ以上の滞留時間Ｔで行われ、原水中の懸濁物質は微細フロック化され、凝集フロックを形成する（凝集工程）。
【００３５】
ここで、撹拌強度Ｇ値（sec−１）とは、撹拌強度を示す値であって、式（１）で示すように、撹拌羽根のエネルギ消費率ε０（erg/cm３・sec）を水の粘性係数μで割った値の平方根で表される。
Ｇ＝（ε０／μ）１／２      ・・・（１）
【００３６】
凝集剤としては、アルミニウム塩、鉄塩等の無機系凝集剤等を使用することができる。具体的には、ポリ塩化アルミニウム凝集剤（ＰＡＣ）、鉄と無機アニオンポリマである重合ケイ酸（シリカ）とを組み合わせた鉄−シリカ無機高分子凝集剤（ＰＳＩ）、ポリ硫酸第二鉄（ポリ鉄）等が挙げられる。
【００３７】
凝集剤の添加は、ポンプ２４を使用して行われる。この時の凝集剤注入率は、原水の濁度に応じて、制御されることが好ましい。このとき、凝集剤注入率は、濁度測定装置２０により測定された原水の濁度に基づいて、制御部２２により制御されることが好ましい。制御部２２は、ＣＰＵ等の制御素子、半導体メモリ等の記憶部等を含んで構成される。
【００３８】
凝集処理は、凝集剤がアルミニウム系無機凝集剤である場合には、ＡｌＴ比０．１以下の凝集剤注入率で行われることが好ましく、０．０２〜０．０５の凝集剤注入率で行われることがより好ましい。ＡｌＴ比が０．１を超えると、凝集剤量が多くなった分、汚泥発生固形物量が増加する場合があるが、それにとどまらず、発生汚泥の濃縮性の悪化によって、発生汚泥のボリュームが多くなる場合がある。
【００３９】
また、凝集処理は、凝集剤が鉄系無機凝集剤である場合には、ＦｅＴ比０．２以下の凝集剤注入率で行われることが好ましく、０．０４〜０．０６の凝集剤注入率で行われることがより好ましい。ＦｅＴ比が０．２を超えると、凝集剤量が多くなり、汚泥発生量が増加する場合がある。ここで、ＦｅＴ比とは、原水の濁度成分に対する鉄の添加量である。
【００４０】
凝集槽１０内における撹拌はモータ１８により駆動される撹拌羽根１６等により行われる。凝集槽１０内における撹拌強度Ｇは３００ｓｅｃ−１以上である。なお、本実施形態において、撹拌強度Ｇは、凝集槽（急速撹拌槽）１０における急速撹拌工程時の撹拌強度のことをいう。撹拌強度Ｇは、さらに４５０ｓｅｃ−１〜８００ｓｅｃ−１の範囲であることが好ましく、６００ｓｅｃ−１〜８００ｓｅｃ−１の範囲であることがより好ましい。撹拌強度Ｇが、３００ｓｅｃ−１未満であると、未凝集濁度成分の１μｍ以下の粒子数が多くなる場合があり、８００ｓｅｃ−１を超えると、一度形成されたフロックが破壊されるためか８００ｓｅｃ−１以下に比べて若干処理水濁度が高くなる場合がある。
【００４１】
凝集槽１０内における滞留時間Ｔは３００ｓｅｃ（５分）以上であるが、４８０ｓｅｃ（８分）〜７２０ｓｅｃ（１２分）の範囲であることが好ましい。滞留時間Ｔが３００ｓｅｃ未満であると、濁度及び１μｍ以下の粒子個数が高くなる場合があり、７２０ｓｅｃを越えると、加える動力に対して濁度等の改善効果が低くなる場合がある。
【００４２】
また、凝集槽１０内において、撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積であるＧＴ値（＝Ｇ×Ｔ）が、２０００００以上で撹拌が行われることが好ましく、３０００００〜５０００００の範囲であることがより好ましい。ＧＴ値が、２０００００未満であると、濁度及び１μｍ以下の粒子個数が高くなる場合があり、５０００００を超えると、加える動力に対して濁度等の改善効果が低くなる場合がある。
【００４３】
本実施形態のような急速撹拌条件下で急速撹拌を行うことにより、急速撹拌段階で未凝集濁度成分である１μｍ以下の微細な粒子の絶対量を少なくすることができる。
【００４４】
また、凝集槽１０での凝集処理において、通水速度は、５ｍ／ｈｒ以上であることが好ましく、７．５ｍ／ｈｒ〜１２．５ｍ／ｈｒの範囲であることがより好ましい。通水速度が、５ｍ／ｈｒ未満であると、装置が大きくなる可能性があり、１２．５ｍ／ｈｒを超えると、処理水質が悪化する場合がある。これは、高速流になるとフロックブランケットの空隙率が大きくなる、すなわち、母フロックの粒子間距離が離れるので、微細フロックの衝突吸合効率が低下し、結果として処理水質が悪化するためと考えられる。
【００４５】
なお、凝集槽１０として、複数の槽を設置してもよい。また、凝集槽１０は複数の槽に分割されていてもよい。これらの場合、滞留時間Ｔは各槽の滞留時間の合計とする。
【００４６】
凝集槽１０内において、凝集処理された微細フロック（凝集フロック）を含む凝集処理水は、凝集槽１０内の下部から流出する。流出した凝集処理水は、沈殿槽１２の下部から流入する。沈殿槽１２においては、凝集処理水が上昇水流によって、浮遊状態にある既成フロック（母フロック）が形成するフロックブランケット層２８の下方から通過することにより、懸濁物質を含む微細フロックが多数の既成フロック（母フロック）と接触し一体となる。成長して上昇水流より沈降速度が大きくなったフロックは、上昇水流から分離して既成フロック（母フロック）が形成するフロックブランケット層２８に加わる。このように凝集槽１０内において凝集処理された微細フロックを含む凝集処理水は、フロックブランケット層２８を通過することにより、微細フロックが吸合分離される（沈殿工程）。
【００４７】
本実施形態のような急速撹拌条件下では、高いＧ値を一定時間以上採用するほど水流のせん断力が大きくなり、微細フロックの径がより細かくなるとともに、微細フロック表面の凸部はそのせん断力に耐えられずに千切られている反面、比較的流れが穏やかな凹部には千切られた微細フロック等が入り込み、結果として、表面が平滑な球形（二次元的には円）に接近し、密度の高いフロックとすることができると考えられる。そして、その微細フロックの集合体である母フロックの性状も、「径は小さい微細フロックが密度高く吸合されているため、沈降速度が大きい」という特性を有することになると考えられる。また、このような母フロックの性状は、フロックブランケット層２８内部においてフロック粒子間距離を狭くしていて、さらにフロックブランケット層２８を通過する微細フロックとの接触・吸合効率を高めるので、従来の高速凝集分離池の約３倍という高い表面積負荷で処理を行っても、同等以上の水質の処理水を得ることができるものと思われる。
【００４８】
微細フロックが分離された上澄み水は、次に小片接触材を充填した接触材充填層３６を通過する。上澄み水中の残余の凝集フロックを、接触材充填層３６内を通過させてろ過処理を行うことにより分離することができる（ろ過工程）。
【００４９】
接触材充填層３６内に充填する小片接触材としては、残余の凝集フロックを吸着することができるろ材であれば特に制限はないが、例えば、円筒型、粒状、内部中空の球体の球面に多数の孔を穿った形状、等の形状のものを使用することができる。このうち、形状が単純で安価であること、内部空間がスラッジの保持空間となり、スラッジの保持容量が多いこと等から、図２に示すような円筒型の形状のものを使用することが好ましい。
【００５０】
小片接触材の大きさは、原水の濁度、吸着する残余の凝集フロックの大きさや性状等に応じて決めればよいが、例えば上記円筒型のろ材の場合、直径（外径）Ｒは３ｍｍ〜１０ｍｍ、長さＬは３ｍｍ〜１０ｍｍ、厚さＤは０．３ｍｍ〜１ｍｍのものを通常用いることができ、例えば、直径（外径）Ｒは４ｍｍ、長さＬは４ｍｍ、厚さＤは０．５ｍｍのものを好ましく用いることができる。直径Ｒ、長さＬが小さいものの方がろ過能力が高いが、使用開始から洗浄までの期間が短くなる場合がある。直径Ｒ、長さＬが４ｍｍ程度で濁度０．１とすることができるが、処理水質が悪くてもよい場合には４ｍｍを超える直径Ｒ、長さＬを有する円筒型ろ材を採用してもよい。
【００５１】
小片接触材の材質としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂等を用いることができる。
【００５２】
接触材充填層３６内を通過した清澄水は、水面付近の位置に配置された清澄水流出口３０から流出する。
【００５３】
また、余剰スラリは、フロックブランケット層２８の上面近傍に配置された汚泥流出口３２から汚泥濃縮貯留槽１４へ排出される。排出された余剰スラリは汚泥３４として処分される。汚泥３４は、フィルタプレス等のろ過処理等により脱水処理される。
【００５４】
また、接触材充填層３６を洗浄する場合、接触材洗浄排水流出管４０に設置されている自動弁（図示せず）を開き、接触材充填層３６内の水を重力により排出することで接触材充填層３６に溜った濁質を簡単に除去洗浄することができる。すなわち、単に接触材充填層３６中の水を排出するだけで洗浄は完了し、砂ろ過のようないわゆる逆流洗浄を必要としない。したがって、排水後直ちに通水再開が可能である。
【００５５】
本実施形態においては、図１に示すように、フロックブランケット層２８及び接触材充填層３６は、同一の沈殿槽１２内に上下に区分して、下方にフロックブランケット層２８が、上方に接触材充填層３６が配置されているが、フロックブランケット層２８及び接触材充填層３６は、異なる槽内にそれぞれ配置されていてもよい。また、接触材充填層３６における通水は、図１においては上向流で行われているが、下向流または水平流で行われてもよい。
【００５６】
また、本実施形態においては、フロックブランケット層２８と清澄水との界面の上方に傾斜装置２６を配することが好ましい。傾斜装置２６は、傾斜した板材を間隔をおいて配置したものである。凝集フロックが緻密で沈降性が高いもののフロック径が小さいため、高速処理とするほど、フロックブランケット層２８を構成する母フロックの流出量が多くなる傾向を有するが、その場合に母フロックの流出を防止することができる。傾斜装置２６の配置により、フロックブランケット層２８の維持を図りつつ処理水質の向上を図ることができる。
【００５７】
従来、高速凝集分離装置及びコンベンショナルタイプの凝集分離装置においては、処理水質向上のために傾斜装置が設定されている。高速凝集分離装置においては、フロックブランケット層からの垂直方向への拡散によって母フロックの流出が生じるが、従来法では処理速度が小さいことから母フロックの流出量は多くないが、水温上昇や風などによる対流による巻き上がりを抑制するために傾斜装置（高さ数１００ｍｍ）は上澄み水ゾーンに設置されている。したがって、傾斜装置に流入してくるフロック数の絶対量は少ない。ところが、上述したように本実施形態のように凝集剤注入率を低下させていくと、最終的に形成される微細フロック（凝集フロック）の径は小さくなるとともに高流速処理であるため、母フロックの流出量は従来法に比べて多くなる場合がある。すなわち、従来法では、比較的明確なフロックブランケット層界面を形成するのに対して、本実施形態においてはフロックブランケット層界面は不明確となるほどの母フロックの流出が見られる場合がある。しかし、例えば、高さ１００ｍｍ程度と、軽微な傾斜装置２６をフロックブランケット層の直上に設置することにより、母フロックの流出をほぼ抑制することができる。
【００５８】
なお、本実施形態においては後段に接触材充填層３６によるろ過工程を有するので、傾斜装置２６は単段でも相応の効果を有するが、処理効果の向上が図れるため、深さ方向において多段、少なくとも二段設置してもよい。図１は、傾斜装置２６を一段設置した例である。傾斜装置２６としては、例えば、図３に示すような傾斜板３８を用いることができる。
【００５９】
本実施形態に係る凝集分離処理装置を使用して、フロックブランケット層２８及び接触充填材層３６による処理を行ったときの処理水中の微粒子数を図７に示す（詳細条件は実施例３を参照）。フロックブランケット層２８の出口の水質は、従来のコンベンショナルタイプの凝集分離処理装置に比べて良好となるものの、図７に示すように、接触材層により処理した処理水中の微粒子数は、例えば、１μｍ以下の径の微粒子は、１時間処理後で１２０，０００個／ｍＬオーダで残留している。接触材充填層３６によるろ過工程は、微小な沈殿池の集合体で相応径のフロックの沈殿による分離効果を有するが、さらに個々の接触材の周囲では水流による渦が生じていて、この渦により既抑留フロックと流入する微粒子との間でのフロック形成効果をも併せ持っている。例えば、図７に示すように、通常では沈殿分離不可能な１μｍ以下の粒子が処理の進行に伴って、１８時間後には２０％、１１２時間後には６０％もの減少が図れている。
【００６０】
次に、本実施形態に係る凝集分離処理装置と、従来のコンベンショナルタイプの凝集分離処理装置と、を使用して同じ濁度の原水の処理を行った結果を表１に示す（詳細条件は実施例７及び比較例１を参照）。
【００６１】
通常、凝集処理における無機凝集剤の注入に伴って、原水のアルカリ度が消費されるため、凝集処理の際に注入する無機凝集剤の種類に応じて一定比率でアルカリ剤を添加しているので、無機凝集剤の注入量を削減することができれば、アルカリ剤の注入量をも削減することができることになる。本実施形態に係る凝集分離処理装置によれば、年間の内の大半を占める低濁度原水の処理にあたって、無機凝集剤（ＰＡＣ）の注入率は、従来のコンベンショナルタイプの凝集分離装置に比べて概ね３０％程度に低減することができる（表１参照）。したがって、アルカリ剤を含めた年間薬品代の節減額は非常に大きなものとなる。また、次に述べる汚泥処理性の大幅な向上によって汚泥処理・処分のための経費を大幅に削減することができ、薬品代と併せて浄水場の運転経費の大幅な低減が可能となる。
【００６２】
凝集処理沈殿に伴う発生汚泥量は、流入固形分量を同一とすると、まず、凝集剤の添加量に応じて固形分量が増加するので、凝集剤添加量を少なくすればそれだけ汚泥発生量が少なくなる。また、凝集剤添加量の削減効果は、上述したように形成されるフロックを密度が高く大きな沈降速度を有する性状とし、結果として汚泥の濃縮性を高めることができるので、汚泥のボリュームを低減することができる。すなわち、本実施形態に係る凝集分離処理装置によれば、これら２つの効果により汚泥発生量は、従来のコンベンショナルタイプの凝集分離処理装置に比べて約１／２（５０．６％、表１参照）に削減することができる。
【００６３】
上述した効果は、引き抜き汚泥量の削減のみにはとどまらず、発生汚泥の濃縮性・脱水性が大幅に向上するという結果をもたらす。すなわち、発生汚泥量の減少及び汚泥濃縮性の大幅な改善により、汚泥濃縮設備の大幅なコンパクト化を図ることができる。同様に、本実施形態に係る凝集分離処理装置において、汚泥の脱水性、すなわち、例えば脱水ろ過速度は１．８２ｋｇ・ｄａｙｓ／ｍ３・ｈｒと、従来のコンベンショナルタイプの凝集分離処理装置の０．９２ｋｇ・ｄａｙｓ／ｍ３・ｈｒに比べて２倍程度である（表１参照）。したがって、従来のコンベンショナルタイプの凝集分離処理装置に比べて脱水機のろ過面積は１／２以下（４２．６％、表１参照）とすることができる。また、最終到達脱水ケーキ含水率は、従来のコンベンショナルタイプの凝集分離処理装置の５５．２％に対して、本実施形態に係る凝集分離処理装置では４１．３％と低くなる（表１参照）ので、汚泥処分費用は約６０％の削減が可能となる。
【００６４】
また、突然の降雨に伴う高濁度原水の処理に対しても、図９に見られるように、むしろ処理水質が向上するとの結果が得られている（詳細条件は実施例５を参照）。
【００６５】
このように、本実施形態に係る凝集分離処理装置及び凝集分離処理方法において、
（１）所定時間、高い撹拌強度を与えることの可能な凝集槽（急速撹拌槽）１０を前置し、
（２）高濁度原水処理時はもとより、低濁度原水の処理にあたっても低い凝集剤注入率で凝集処理を行うことで、
（３）急速撹拌工程において、より緻密で径の小さな微細フロック（凝集フロック）を形成させ、
（４）処理済の被処理水を、フロックブランケット層２８を上向流で通水することにより、微細フロックの集合体であって、より大きな径へと成長した母フロック（ただし、これでも従来の母フロックと比べると径は小さい）と接触させることにより、微細フロックを母フロックに吸合させることにより除去し、
（５）フロックブランケット層２８からの流出水を、その後段に配置された接触材充填層３６に通水して残余の微細フロックをろ過することにより分離する、
ことにより、従来の凝集分離処理装置及び凝集分離処理方法に比べて、低い凝集剤注入率で処理水濁度及び残留微粒子数の低減化を図ることができ、発生汚泥量を少なく、発生汚泥の処理を容易とすることができる。
【００６６】
また、沈殿処理水濁度の低減に加えて、図７に示すように、径７μｍ以下の微粒子数を低減することができるので、ろ過水質の向上とともにクリプトスポリジウム等の原虫の流出確率をも低減することができる。
【実施例】
【００６７】
以下、実施例及び比較例を挙げ、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。
【００６８】
（実施例１）
図１に示す凝集分離処理装置を使用して、凝集槽（急速撹拌槽）内の滞留時間Ｔと、撹拌強度Ｇ値とを変えて下記の条件で原水の処理を行った。小片接触材は、図２に示すような、直径（外径）Ｒが４ｍｍ、長さＬが４ｍｍ、厚さＤが０．５ｍｍの円筒状で、材質はポリプロピレンのものを使用した。凝集槽（急速撹拌槽）内の滞留時間Ｔを変えたときの、撹拌強度Ｇ（ｓｅｃ−１）と、フロックブランケット層通過後の処理水の濁度（ｍｇ／Ｌ）との関係を図４に示す。
【００６９】
[処理条件]
原水濁度：２０ｍｇ／Ｌ
通水速度：１０ｍ／ｈｒ
フロックブランケット層高さ：１６００ｍｍ
接触充填材層高さ：８００ｍｍ
凝集剤：ＰＡＣ
凝集剤注入率：ＡｌＴ比＝０．０３
撹拌強度Ｇ値：３００，４５０，６５０，１０００ｓｅｃ−１
凝集槽滞留時間Ｔ：２９０ｓｅｃ（４．８３ｍｉｎ），５２５ｓｅｃ（８．７５ｍｉｎ），７５８ｓｅｃ（１２．６４ｍｉｎ）
傾斜装置高さ：５２ｍｍ
【００７０】
図４からわかるように、撹拌強度Ｇ（ｓｅｃ−１）を３００ｃｍ−１以上とすることにより、フロックブランケット層通過後の処理水の濁度が向上する。また、凝集槽における滞留時間Ｔを３００ｓｅｃ以上にすることにより、フロックブランケット層通過後の処理水の濁度が向上する。
【００７１】
（実施例２）
図１に示す凝集分離処理装置を使用して、凝集槽（急速撹拌槽）内の滞留時間Ｔと、撹拌強度Ｇ値とを変えて下記の条件で原水の処理を行った。撹拌強度Ｇ（ｓｅｃ−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積ＧＴ値と、処理水の濁度（ｍｇ／Ｌ）との関係を図５に示す。撹拌強度Ｇ（ｓｅｃ−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積ＧＴ値と、処理水の残留微粒子数（個／ｍＬ）との関係を図６に示す。
【００７２】
[処理条件]
原水濁度：２０ｍｇ／Ｌ
通水速度：１０ｍ／ｈｒ
フロックブランケット層高さ：１６００ｍｍ
接触充填材層高さ：８００ｍｍ
凝集剤：ＰＡＣ
凝集剤注入率：ＡｌＴ比＝０．０５
【００７３】
図５からわかるように、撹拌強度Ｇ（ｓｅｃ−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積ＧＴ値を２０００００以上とすることにより、処理水（清澄水）の濁度が向上する。また、そのとき、図６からわかるように、撹拌強度Ｇ（ｓｅｃ−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積ＧＴ値を２０００００以上とすることにより、処理水の残留微粒子数（個／ｍＬ）が減少する。
【００７４】
（実施例３）
図１に示す凝集分離処理装置を使用して、下記の条件で原水の処理を行った。処理時間と、接触材充填層通過後の処理水の残留微粒子数濃度（個／ｍＬ）との関係を図７に示す。
【００７５】
[処理条件]
原水濁度：２０ｍｇ／Ｌ
通水速度：１０ｍ／ｈｒ
フロックブランケット層高さ：７３０ｍｍ
接触充填材層高さ：８００ｍｍ
凝集剤：ＰＡＣ
凝集剤注入率：ＡｌＴ比＝０．０３
Ｇ値：６５０ｓｅｃ−１
凝集槽滞留時間Ｔ：７５８ｓｅｃ（１２．６４ｍｉｎ）
処理時間：１ｈｒ，１８ｈｒ，１１２ｈｒ
傾斜装置高さ：５２ｍｍ
【００７６】
図７からわかるように、１時間処理後には、１μｍ以下の径の微粒子は、１２０，０００個オーダで残留している。接触材充填層３６によるろ過工程により、通常では沈殿分離不可能な１μｍ以下の粒子が処理の進行に伴って、１８時間後には２０％、１１２時間後には６０％もの減少が図れている。
【００７７】
（実施例４）
図１に示す凝集分離処理装置を使用して、下記の条件で原水の処理を行った。通水速度と、接触材充填層通過後の処理水の残留微粒子数濃度（個／ｍＬ）との関係を図８に示す。
【００７８】
[処理条件]
原水濁度：２０ｍｇ／Ｌ
通水速度：３．１，６．３，１０，１２．５，１４ｍ／ｈｒ
フロックブランケット層高さ：７３０ｍｍ
接触充填材層高さ：８００ｍｍ
凝集剤：ＰＡＣ
凝集剤注入率：ＡｌＴ比＝０．０３
Ｇ値：６５０ｓｅｃ−１
凝集槽滞留時間Ｔ：７５８ｓｅｃ（１２．６４ｍｉｎ）
傾斜装置高さ：５２ｍｍ
【００７９】
図８からわかるように、通水速度が１０ｍ／ｈｒまでは、処理水中の残留微粒子数濃度は１０００００個／ｍＬにとどまるのに対して、通水速度が１０ｍ／ｈｒより大きいと、フロックブランケット層出口水の微粒子数が急増するため、接触材充填層出口水の微粒子数も急増してしまう。
【００８０】
（実施例５）
図１に示す凝集分離処理装置を使用して、原水の濁度を変えて下記の条件で原水の処理を行った。処理時間と原水、処理水の濁度（ｍｇ／Ｌ）との関係を図９に示す。
【００８１】
[処理条件]
原水濁度：１００，４００，８００ｍｇ／Ｌ
通水速度：１０ｍ／ｈｒ
フロックブランケット層高さ：７３０ｍｍ
接触充填材層高さ：８００ｍｍ
凝集剤：ＰＡＣ
凝集剤注入率：ＡｌＴ比＝０．０１（原水濁度１００ｍｇ／Ｌの時）、０．０５（原水濁度４００，８００ｍｇ／Ｌの時）
撹拌強度Ｇ値：６５０ｓｅｃ−１
凝集槽滞留時間Ｔ：７５８ｓｅｃ（１２．６４ｍｉｎ）
傾斜装置高さ：５２ｍｍ
【００８２】
図９からわかるように、高濁度原水の処理に対しても、処理水（清澄水）の濁度は良好である。
【００８３】
（実施例６）
図１に示す凝集分離処理装置を使用して得られた汚泥をフィルタプレスにより脱水処理を行った。凝集剤注入率ＡｌＴ比を変えて下記の条件で原水の処理、脱水処理を行った。ＡｌＴ比と単位面積あたりの加圧脱水ろ過速度（ｋｇ−ｄａｙｓ／ｍ２・ｈｒ）との関係を図１０に示す。また、ＡｌＴ比と脱水したケーキの含水率（％）との関係を図１１に示す。
【００８４】
[処理条件]
原水濁度：２０ｍｇ／Ｌ
通水速度：１０ｍ／ｈｒ
フロックブランケット層高さ：１６００ｍｍ
接触充填材層高さ：８００ｍｍ
凝集剤：ＰＡＣ
凝集剤注入率：ＡｌＴ比＝０．０１,０．０２,０．０３，０．０４，０．１，０．２
撹拌強度Ｇ値：６５０ｓｅｃ−１
凝集槽滞留時間Ｔ：７５８ｓｅｃ（１２．６４ｍｉｎ）
傾斜装置高さ：５２ｍｍ
【００８５】
図１０からわかるように、ＡｌＴ比が低くなると、ろ過速度が速くなっており、単位時間当たりの処理量が増える。また、図１１からわかるように、ＡｌＴ比が低くなると、脱水ケーキの含水率が減少する。
【００８６】
（実施例７）
図１に示す凝集分離処理装置を使用して、下記の条件で原水の処理を行った。結果を表１に示す。
【００８７】
[処理条件]
原水濁度：２０ｍｇ／Ｌ
通水速度：１０ｍ／ｈｒ
フロックブランケット層高さ：７３０ｍｍ
接触充填材層高さ：８００ｍｍ
凝集剤：ＰＡＣ
凝集剤注入率：ＡｌＴ比＝０．０３
Ｇ値：６５０ｓｅｃ−１
凝集槽滞留時間Ｔ：７５８ｓｅｃ（１２．６４ｍｉｎ）
傾斜装置高さ：５２ｍｍ
【００８８】
（比較例１）
コンベンショナルタイプの凝集分離装置を使用して、下記の条件で原水の処理を行った。結果を表１に示す。
【００８９】
[処理条件]
原水濁度：２０ｍｇ／Ｌ
水面積負荷：２３ｍｍ／ｍｉｎ
凝集剤：ＰＡＣ
凝集剤注入率：ＡｌＴ比＝０．１
Ｇ値：１５０ｓｅｃ−１
凝集槽滞留時間Ｔ：３００ｓｅｃ（５ｍｉｎ）
【００９０】
表１からわかるように、実施例７においては、比較例１の従来のコンベンショナルタイプの凝集分離装置を使用した場合に対して、ＰＡＣ注入量が３０％、発生固形分量が８４．３％、発生汚泥量が５０．６％、脱水ケーキ量が３８．６％、脱水機ろ過面積が４２．６％と、いずれも減少していることがわかる。
【００９１】
【表１】
2006075750.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施形態に係る凝集分離処理装置の一例の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る凝集分離処理装置における接触材の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る凝集分離処理装置における傾斜板の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施例１における、撹拌強度Ｇ値と、処理水の濁度との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例２における、撹拌強度Ｇと滞留時間Ｔとの積ＧＴ値と、処理水の濁度との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施例２における、撹拌強度Ｇと滞留時間Ｔとの積ＧＴ値と、残留微粒子数との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施例３における、処理時間と、接触材充填層出口の処理水中の残留微粒子数濃度との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施例４における、通水速度と、接触材充填層出口の処理水中の残留微粒子数濃度との関係を示す図である。
【図９】本発明の実施例５における原水濁度を変えたときの処理時間と処理水の濁度との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施例６におけるＡｌＴ比と脱水ろ過速度との関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施例６におけるＡｌＴ比と脱水ケーキ含水率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  凝集分離処理装置、１０  凝集槽、１２  沈殿槽、１４  汚泥濃縮貯留槽、１６  撹拌羽根、１８  モータ、２０  濁度測定装置、２２  制御部、２４  ポンプ、２６  傾斜装置、２８  フロックブランケット層、３０  清澄水流出口、３２  汚泥流出口、３４  汚泥、３６  接触材充填層、３８  傾斜板、４０  接触材洗浄排水流出管。
【図１】
2006075750.tif 000004
【図２】
2006075750.tif 000005
【図３】
2006075750.tif 000006
【図４】
2006075750.tif 000007
【図５】
2006075750.tif 000008
【図６】
2006075750.tif 000009
【図７】
2006075750.tif 000010
【図８】
2006075750.tif 000011
【図９】
2006075750.tif 000012
【図１０】
2006075750.tif 000013
【図１１】
2006075750.tif 000014