(57)【要約】【課題】  凝集処理した水の浮上分離法におけるフロックの浮上性及び後段の処理への問題点を改善し、効率よく浮上分離により水を処理する方法を提供する。【解決手段】  原水中の懸濁物質を凝集させて浮上分離する水の処理方法において、水系に浮上促進剤として消泡剤を添加する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水中の懸濁物質を凝集させて浮上分離する水の処理方法において、水系に浮上促進剤として消泡剤を添加することを特徴とする浮上分離による水の処理方法。
【請求項２】
前記消泡剤がシリコーン系消泡剤であることを特徴とする請求項１に記載の浮上分離による水の処理方法。
【請求項３】
用いられる浮上分離装置が加圧浮上分離装置であること特徴とする請求項１又は２に記載の浮上分離による水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種工場から排出される産業排水、一般排水や、井水、工業用水等の各種の原水中の懸濁物質を凝集させて浮上分離する水の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、排水や用水等の各種原水の凝集処理における固液分離の方法としては、懸濁物質（ＳＳ）等を沈降分離する方法（沈殿法）と浮上分離する方法（浮上分離法）がある。浮上分離法は、沈殿法に比較すると、装置が小型化できるので省スペース性に優れている点等の利点を有している。
【０００３】
浮上分離法においては、凝集剤を原水に添加して原水中のＳＳ等を凝集させて凝集物（フロック）を形成し、微細な気泡をフロックに付着させてフロックを浮上させ、分離する方法が一般的である。
【０００４】
浮上分離法における凝集処理用の凝集剤としては、従来、無機凝集剤や高分子凝集剤が単独もしくは併用して用いられてきた。
【０００５】
また、近年になり、浮上分離により原水を処理する際にフロックの浮上性を高めるために、高級脂肪酸のアルカリ金属塩や起泡性を有する界面活性剤を添加する方法が用いられている場合もある。
【特許文献１】特公平２−３６３１３号公報
【０００６】
しかしながら、無機凝集剤、高分子凝集剤を用いる従来の浮上分離法では十分なフロックの浮上性が得られず、処理水質の悪化が生じたり、浮上せずに浮上分離装置の底部に沈積したフロックを引き抜いて除去する必要があった。このため、原水中のフロックを効率良く浮上分離することができないという欠点があった。
【０００７】
また、高級脂肪酸の金属塩や起泡性を有する界面活性剤を添加する方法は、薬剤自身が発泡性があるためフロックの浮上性は改善されるものの処理水中に薬剤が残留して、後段の処理において発泡の問題が発生する場合がある。さらに、一般的にノニオン性やカチオン性の界面活性剤は魚毒性が高いため、該界面活性剤を使用し、放流先が河川の場合などは残留した界面活性剤による魚への悪影響などの問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解消し、浮上分離法におけるフロックの浮上性及び後段の処理への問題点を改善することで、効率良く浮上分離により水を処理する方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、浮上分離による水の処理において消泡剤を添加すれば浮上が促進されて良い結果が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明は、原水中の懸濁物質を凝集させて浮上分離する水の処理方法において、水系に浮上促進剤として消泡剤を添加することを特徴とする浮上分離による水の処理方法を提供するものである。
【００１１】
本発明方法において用いられる消泡剤は、排水や用水等の原水の発泡を消す消泡効果（破泡性や抑泡性）を有していれば特に限定されないが、例えば、シリコーン系、高級アルコール系、脂肪酸エステル系、鉱物油系の消泡剤を挙げることができる。また、処理水のＣＯＤ、ＢＯＤの上昇の抑制の観点から、ＣＯＤ、ＢＯＤが比較的低いシリコーン系消泡剤が中でも好ましい。
【００１２】
これらの消泡剤は、単独でも混合物としても用いることができる。消泡剤の添加量は特に限定されないが、効果と経済性の観点から原水に対して１〜１００ｍｇ／Ｌ（リットル、以下同様）が好ましい。
【００１３】
本発明方法においては、フロックが浮上分離される前に消泡剤が水系に添加される工程があれば、添加の時点は特に限定されないので、消泡剤を添加する対象の水系は、原水でも何らかの凝集剤などを添加した水でもよい。
【００１４】
本発明方法におけるＳＳ等の凝集方法では、各種無機凝集剤及び各種高分子凝集剤から選ばれる１種又は２種以上の凝集剤を水系に添加して、凝集させ、フロックを形成させる。一般的には、無機凝集剤を添加した後に高分子凝集剤を添加する工程を含む凝集方法が採用されることが多い。必要に応じて、水系のｐＨを調整する工程を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、産業排水や工業用水等の原水中の懸濁物質を凝集させて浮上分離する水の処理方法において、原水等の水系中に消泡剤を浮上促進剤として添加することにより、そのメカニズムは明らかでないが、フロックの浮上性を改善することができ、且つ、排水等の原水由来の処理水の発泡を抑制することが可能となり、しかも高級脂肪酸の金属塩や起泡性を有する界面活性剤を添加しないでもよいためにこれらの薬剤に由来した処理水の発泡などを起こさないですむ。即ち、この様に、本発明方法によれば効率良く排水や工業用水等の原水中の懸濁物質を凝集させて浮上分離することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態を述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１７】
本発明方法におけるＳＳ等の凝集方法では、一般的には、無機凝集剤を添加した後に高分子凝集剤を添加する凝集処理が採用されることが多いが、この場合に無機凝集剤を添加した後に高分子凝集剤を添加する工程があれば特に限定されず、従って無機凝集剤を添加する前に高分子凝集剤を更に添加してもよい。また、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、カチオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤があり、ＳＳ等の不溶化物の凝集作用が得られる限りこれらを単独で又は併用して用いることができるが、併用においては少なくとも１種の高分子凝集剤を無機凝集剤の添加後に添加すれば、上記の場合に該当し、他の高分子凝集剤の添加の時期は特に限定されない。
【００１８】
本発明方法においては、フロックが浮上分離される前に消泡剤が水系に添加される工程があれば、添加の時点は特に限定されないのであるから、凝集剤が添加される前に消泡剤を添加しても、凝集剤が添加された後に消泡剤を添加しても、２種以上の凝集剤を添加時期を違えて用いる場合はその中間の段階で消泡剤を添加してもよく、また、ｐＨ調整剤を添加する場合はその前でも後でも消泡剤を添加することができる。一般的には、凝集剤の添加前の原水に消泡剤を添加すればよい。
【００１９】
必要に応じて水系のｐＨを調整する工程を含んでもよいが、そのｐＨ範囲は使用される凝集剤の種類によって異なるので一概に特定できない。ｐＨ調整剤としては、硫酸や塩酸等の酸類の水溶液や、水酸化ナトリウムや水酸化カルシウム等のアルカリ類の水溶液を用いることができる。
【００２０】
本発明に使用することができる無機凝集剤としては、例えば、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２１】
これらの無機凝集剤は単独で又は混合物として用いることができる。無機凝集剤の添加量は特に限定されないが、効果と経済性の観点から原水に対して１０〜５０００ｍｇ／Ｌが好ましい。
【００２２】
本発明に使用することができる高分子凝集剤としては、ＳＳ等の不溶化物を凝集できるものであれば、特にイオン性（前述の様に、ノニオン性、アニオン性、カチオン性、両性）、分子量、分子構造等は限定されない。原水に対する高分子凝集剤の添加量は特に限定されるものではないが、一般的には、０．１ｍｇ／Ｌ〜数１０ｍｇ／Ｌ、好ましくは、２ｍｇ／Ｌ〜５ｍｇ／Ｌの量であるが、凝集状態により、適宜増減することができる。
【００２３】
ノニオン性高分子凝集剤としては、例えば、アクリルアミドの重合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ノニオン性高分子凝集剤の重量平均分子量の範囲は特に限定されるものではないが、５００万〜２０００万の範囲が好ましい。これらノニオン性高分子凝集剤は、単独でまたは混合物として使用することができる。さらに、ノニオン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤とは混合物として使用することもできる。
【００２４】
アニオン性高分子凝集剤としては、例えば、アルギン酸又はその塩、カルボキシメチルセルロース、アクリル酸又はその塩の重合物、アクリル酸又はその塩とアクリルアミドとの共重合物、アクリルアミドと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩の共重合物、アクリル酸又はその塩とアクリルアミドと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩の３元共重合物、ポリアクリルアミドの部分加水分解物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。アニオン性高分子凝集剤の重量平均分子量の範囲は特に限定されるものではないが、５００万〜２０００万の範囲が好ましい。これらのアニオン性高分子凝集剤は、単独で又は混合物として使用することができる。
【００２５】
カチオン性高分子凝集剤としては、所謂カチオン性高分子有機凝集剤と称されるものの他にカチオン性有機凝結剤と称されるものも用いることができる。カチオン性有機凝結剤とは、分子構造中にカチオン性を有する基を含む有機凝結剤であり、例えば、ジメチルアミンとエピクロルヒドリンとの重縮合物、ポリジメチルアリルアンモニウムクロライド、ポリエチレンイミン、ジシアンジアミドとホルマリンとの重縮合物、ジメチルアミノエチルメタクリレートとスチレンとの共重合物、メラミンとホルマリンとの重縮合物あるいはこれらを構成するモノマーとアクリルアミドなどのノニオン性モノマーからなる共重合物などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。カチオン性有機凝結剤の重量平均分子量の範囲は特に限定されるものではないが、数万〜数百万の範囲が好ましい。これらのカチオン性有機凝結剤は単独で又は混合物として使用することができる。
【００２６】
所謂カチオン性高分子有機凝集剤と称されるものとしては、例えば、キトサン、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩及び／又は４級塩（例えば、塩化メチル４級塩）の重合物、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩及び／又は４級塩（例えば、塩化メチル４級塩）とアクリルアミドの共重合物、Ｎ−ビニルアクリルアミジン塩単位含有高分子凝集剤（例えば、下記の特許文献などに開示される高分子凝集剤）、ポリビニルイミダゾリン酸又はその塩、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。カチオン性高分子有機凝集剤の重量平均分子量の範囲は特に限定されるものではないが、数百万〜１０００万の範囲が好ましい。これらのカチオン性高分子有機凝集剤は単独で又は混合物として使用することができる。
【特許文献２】特開平５−１９２５１３号公報
【特許文献３】特開平８−１５５５００号公報
【特許文献４】特開平８−２４３６００号公報
【特許文献５】特開平９−８７３２３号公報
【００２７】
両性高分子凝集剤としては、例えば、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩及び／又は４級塩（例えば、塩化メチル４級塩）等から選択される１種以上のカチオン性単量体と、アクリル酸及びその塩類等から選択される１種以上のアニオン性単量体とアクリルアミドとの共重合物などの両性高分子凝集剤などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。両性高分子凝集剤の重量平均分子量の範囲は特に限定されるものではないが、数百万〜１０００万の範囲が好ましい。これらの両性高分子凝集剤は、単独で又は混合物として使用することができる。
【００２８】
上述の各薬剤（消泡剤、各種凝集剤、必要に応じてｐＨ調整剤）の最適な種類と最適添加量及び最適な攪拌条件等は、各薬剤の種類と添加量及び攪拌条件を変化させてジャーテストを行って凝集状態を調べ、フローテーションテスターで浮上性、沈積ＳＳ（処理水ＳＳ）、処理水の発泡性等を調べ、それらの結果から決定すればよい。
【００２９】
本発明方法において浮上分離操作に使用する浮上分離装置としては、形成したフロックに気泡を付着させ、フロックを浮上させる機能を有しているものであれば特に限定されないが、例えば、水に空気を加圧溶解させた加圧水を水系に混合し、大気圧に開放して微細な気泡を発生させる加圧浮上分離装置を好適に使用することができる。この装置では、発生した微細な気泡をフロックに付着させてフロックを浮上させ、浮上したフロックを分離して処理水を得ることができる。
【００３０】
以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【実施例１】
【００３１】
半導体製造工場排水を下記に示す処理手順に従って処理し、凝集状態、フロックの浮上性、沈積ＳＳ（沈積したＳＳ濃度）、処理水の発泡性を調べた。結果を表１に示す。表１において、比較例１と比較例２は本発明の実施例である試験例１と対比する為に行った比較試験であり、比較例１では浮上促進剤を用いなかった。また、表１において、「凝集状態」と「浮上性」は、○が良好、△がやや不良、×が不良である。
【００３２】
［処理手順］
＜１＞排水５００ｍｌを５００ｍｌビーカーに採取した。
＜２＞排水に浮上促進剤を所定量添加し（比較例１では未添加）、１５０ｒｐｍで１分間攪拌した。浮上促進剤としては、比較例２では花王株式会社製のエマルゲンＬＳ−１１０（ノニオン性界面活性剤）を、本発明の実施例である試験例１ではオルガノ株式会社製の消泡剤であるオルデフォームＦＣ−１３０（シリコーン系）を用いた。
＜３＞この水系に塩化第二鉄３００ｍｇ／Ｌを添加し、１５０ｒｐｍで１分間攪拌した。
＜４＞この水系を５重量％ＮａＯＨ水溶液にてｐＨ＝７．０に調整し、１５０ｒｐｍで１分間攪拌した。
＜５＞この水系にオルガノ株式会社製の高分子凝集剤であるオルフロックＯＡ−４（アニオン性）を添加し、１５０ｒｐｍで１分間攪拌した。
＜６＞凝集フロックを含む水をフローテーションテスターに移し、加圧水を投入した。フローテーションテスターは、（株）宮本製作所製の加圧浮上分離試験機であった。加圧水条件は、加圧条件＝０．２ＭＰａ、被処理水系に対する加圧水比＝１０％であった。
＜７＞処理水を１００ｍｌ採取し、沈積ＳＳを測定した。
【００３３】
【表１】
2006212528.tif 000002
【００３４】
浮上促進剤を使用しなかった比較例１では、凝集状態は良好なものの、フロックが十分に浮上せず、フロックが底部に沈積してしまい、沈積したＳＳ濃度も高い結果となった。これに対して、ノニオン性界面活性剤を使用した比較例２では、ノニオン性界面活性剤の発泡力によりフロックの浮上性が改善され沈積したＳＳ濃度も低い結果となったが、処理水の発泡性が高い結果となった。浮上促進剤としてシリコーン系消泡剤を使用した本発明の実施例である試験例１では、比較例１及び比較例２に比べて、浮上性も改善され、処理水の発泡性も抑制され、良好な結果となった。
【実施例２】
【００３５】
半導体製造工場排水を実装置で下記に示す処理条件下で処理し、フロックの浮上性、スカム形成性、処理水のＳＳ濃度、処理水の発泡性を調べた。結果を表２に示す。表２において、比較例３は本発明の実施例である試験例２と試験例３と対比する為に行った比較試験であり、比較例３では浮上促進剤を用いなかった。また、表２において、「浮上性」と「スカム形成」は、○が良好、×が不良である。
【００３６】
［処理条件］
＜１＞排水量は４０ｍ３／ｈｒであった。
＜２＞処理手順は、本発明の実施例である試験例２及び試験例３の場合はシリコーン系消泡剤のオルデフォームＦＣ−１３０を所定量添加し（比較例３の場合は浮上促進剤を添加しないで）、塩化第二鉄を３００ｍｇ／Ｌ添加し、５重量％ＮａＯＨ水溶液にてｐＨ＝７．０に調整し、オルフロックＯＡ−４を４ｍｇ／Ｌ添加する手順に従った。
＜３＞加圧水条件は、加圧水ポンプ圧力＝０．５ＭＰａ、被処理水系に対する加圧水比＝２０％であった。
＜４＞分析項目としては浮上分離槽処理水中のＳＳ濃度を、目視評価項目としてはスカム形成状態及び処理水の発泡性を調べた。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
比較例３では、浮上分離槽にて十分なスカムが形成されず、処理水側にＳＳがリークし処理水のＳＳ濃度が高い結果となり、また、処理水に発泡性が確認された。これに対して、本発明の実施例である試験例２及び試験例３では、十分なスカムが形成され、処理水側へのＳＳリークも見られず、処理水のＳＳ濃度も低くなり、また、処理水の発泡も抑制された。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明方法により分離される対象は、例えば、ＳＳ、油分、不溶化した各種金属イオン成分など浮上分離できるものであれば特に限定されない。また、本発明方法の適用対象となる原水も特に限定されないが、例えば、各種工場から排出される産業排水、一般排水等の排水類や、井水、工業用水等の用水類が挙げられる。