(57)【要約】【課題】  膜分離装置と組み合わせたとき、膜の交換寿命を延長できる凝集沈殿槽の提供。【解決手段】  膜分離装置と組み合わせて用いる、凝集部、沈降部及び貯留部を有する凝集沈殿槽であり、凝集部において処理された水が沈降部に送られ、沈降部で処理された上澄液が貯留部に送られ、貯留部の水が膜分離装置に送られて処理されるものであり、沈降部内に、凝集部において処理された凝集物を含む水を沈降部の底部方向に強制的に送るための円筒手段が配置され、かつ凝集部と前記円筒手段が連結手段で連結されており、凝集部内の凝集物を含む水が連結手段を経由して円筒手段に送られるものである凝集沈殿槽。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜分離装置と組み合わせて用いる、凝集部、沈降部及び貯留部を有する凝集沈殿槽であり、凝集部において処理された水が沈降部に送られ、沈降部で処理された上澄液が貯留部に送られ、貯留部の水が膜分離装置に送られて処理されるものであり、
沈降部内に、凝集部において処理された凝集物を含む水を沈降部の底部方向に強制的に送るための円筒手段が配置され、かつ凝集部と前記円筒手段が連結手段で連結されており、
凝集部内の凝集物を含む水が連結手段を経由して円筒手段に送られるものである凝集沈殿槽。
【請求項２】
凝集沈殿槽の凝集部が、定常運転において凝集部に送られる排水量Ｆ１（ｍ３／ｈｒ）と凝集部の槽容量Ｖ１（ｍ３）との比、Ｖ１／Ｆ１で表される平均滞留時間が３〜１５分のものであり、
凝集沈殿槽の沈降部が、定常運転において凝集部から沈降部に送られる凝集物を含む水の量Ｆ２（ｍ３／ｈｒ）（但し、Ｆ１＝Ｆ２）と沈降部の槽容量Ｖ２（ｍ３）との比、Ｖ２／Ｆ２で表される平均滞留時間が１０〜６０分のものである請求項１記載の凝集沈殿槽。
【請求項３】
凝集部で用いる凝集剤が、排水に対して２０〜２００ｍｇ／Ｌの濃度で添加したとき、凝集部における沈降速度が０．３〜３．０ｃｍ／分のものである請求項１又は２記載の凝集沈殿槽。
【請求項４】
凝集剤が無機凝集成分と有機凝集成分を併用するものであり、無機凝集成分がベントナイト及び硫酸アルミニウムを含有し、有機凝集成分がアルギン酸ナトリウム及びカチオン性ポリアクリルアミドを含有するものである請求項１〜３のいずれかに記載の凝集沈殿槽。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の凝集沈殿槽及び膜分離部を有し、必要に応じて活性炭部を有する水浄化装置システムであり、膜分離部で用いる膜が、純水透過速度が５００LMHK以上のものである排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜処理装置と組み合わせて用いる凝集沈殿槽、及び前記凝集沈殿槽を含む排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水資源の有効利用への関心の高まりと共に、大量に水道水を消費する洗車場などの洗浄水（１台当たり150Ｌ以上必要）に対する節水の要望と、その一方で排水をそのまま垂れ流すことに対する水質汚染への懸念が大きくなっている。特に洗車場で生じる排水には、土砂と共にワックス等の油分だけでなく、界面活性剤が含まれている。界面活性剤は自然分解されにくいために、河川、湖沼の環境汚染に繋がる。そこで、洗車排水を処理し、処理水を洗車用水として再利用することで、上記課題を解決しようとする試みがなされている。
【０００３】
洗車排水等の処理法としては、砂濾過処理、凝集沈澱処理、オゾン処理等の方法のほか、中空糸膜を用いた濾過器を備えた濾過による洗車システム（特許文献１）が知られているが、いずれの方法においても、装置が大きく、広い設置場所を確保する必要があり、処理コストが高くなるという問題がある。特に設置場所の確保については、洗車場のスペースは様々であるため、狭いスペースであっても、処理能力を低下させることなく適用できる排水処理装置が望まれている。
【特許文献１】特開2000−127913号公報
【特許文献２】特開2003-170007号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２の図１には、凝集沈殿部、膜分離部、活性炭処理部を備えた洗車排水処理装置が開示されている。この洗車排水処理装置は、狭いスペースにコンパクトにまとめることができ、高い水処理能力を有するものである。
【０００５】
本発明は、排水処理装置において使用される凝集沈殿部における処理量を向上させ、より汚れの小さい水を膜分離装置に送ることにより、膜分離装置で使用される膜の交換寿命を延長できる凝集沈殿槽、及びそれを用いた排水処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、課題の解決手段として、膜分離装置と組み合わせて用いる、凝集部、沈降部及び貯留部を有する凝集沈殿槽であり、凝集部において処理された水が沈降部に送られ、沈降部で処理された上澄液が貯留部に送られ、貯留部の水が膜分離装置に送られて処理されるものであり、
沈降部内に、凝集部において処理された凝集物を含む水を沈降部の底部方向に強制的に送るための円筒手段が配置され、かつ凝集部と前記円筒手段が連結手段で連結されており、
凝集部内の凝集物を含む水が連結手段を経由して円筒手段に送られるものである凝集沈殿槽を提供する。
【０００７】
また本発明は、他の課題の解決手段として、上記の凝集沈殿槽及び膜分離部を有し、必要に応じて活性炭部を有する水浄化装置システムであり、膜分離部で用いる膜が、純水透過速度が５００LMHK以上のものである排水処理装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の凝集沈殿槽及び排水処理装置によれば、従来の凝集沈殿槽に比べて、凝集沈殿処理後の処理水の水質（例えば、濁度、ＣＯＤで評価される）を向上させることができる。このため、凝集沈殿槽と中空糸膜等の膜分離装置と組み合わせたとき、より汚れの小さい処理水を膜分離装置に送って処理することができるため、従来と同一の使用状態であれば、膜の交換寿命を延長することができるので、運転コストを低下できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１により、本発明の形態を説明する。図１は、凝集沈殿槽を含む排水処理装置の処理フローの概念図である。なお、図１中、Ｐはポンプ、ＰＩ等は圧力計、ＦＩ等は流量計、ＬＳ１等はレベルスイッチ、ＴＩ等は温度計、ＭＶは流量調整バルブを示し、開閉弁は全て同じ表示である。図１は、各構成部、各構成部の連結状態、排水の処理フローを示すものであり、各構成部の配置状態や装置全体の大きさを示すものではない。
【００１０】
洗車場等で生じた油分及び界面活性剤を含む排水は、通常は、排水ピットを経て洗車場等に設置されている油水分離槽１０に貯水される。油水分離槽１０には、雨水、施設の床面清掃時の洗剤や油混じりの排水等も合わせて回収されることもある。
【００１１】
油水分離槽１０は、図示するような計３槽（第１槽１１、第２槽１２、第３槽１３）の３つの沈殿槽からなり、排水は第１槽１１に集められ、第１槽１１の上澄液が第２槽１２に流入し、第２槽１２の上澄液が第３槽１３に流入する過程で、砂利のような大きな粒子の懸濁質（ＳＳ）を沈殿させていき、第３槽１３の排水（原水）を、ポンプを使用して凝集沈殿槽２０に送る。このとき、必要に応じて、第３槽１３の排水を別に設けた原水貯水タンクに貯水し、原水貯水タンクから凝集沈殿槽２０に送ってもよい。
【００１２】
凝集沈殿槽２０では、原水に凝集剤を添加して、油分、界面活性剤、泥等のＳＳの一部を凝集沈降処理させ、次の膜分離部３０における負荷を軽減すると共に、ポンプ、バルブ、連結パイプ等が目詰まりすることも防止する。
【００１３】
凝集沈殿槽２０は、図示するように、第１仕切り壁２７、第２仕切り壁２８により、凝集部（凝集槽）２１、沈降部（沈降槽）２２、貯留部（貯留槽）２３の３つの槽に分離されており、第３槽１３からの原水は凝集部２１内に送られる。
【００１４】
まず、排水が送り込まれた凝集部２１内に、薬剤タンク２４から所要量の凝集剤を添加し、更に必要に応じて攪拌機２５により攪拌して凝集処理する。この処理により、排水中のＳＳが凝集され、フロックが形成される。
【００１５】
ここで用いる凝集剤としては、特許文献２に開示されたものを挙げることができ、これらの中でも、排水に対して２０〜２００ｍｇ／リットルの濃度で添加したとき、凝集部における沈降速度が０．３〜３．０ｃｍ／分であるものが好ましい。
【００１６】
このような凝集剤としては、無機凝集成分と有機凝集成分を併用するものであり、無機凝集成分がベントナイト及び硫酸アルミニウムを含有し、有機凝集成分がアルギン酸ナトリウム及びカチオン性ポリアクリルアミドを含有するものが好ましい。ここで、カチオン性ポリアクリルアミドは、アクリルアミド／2-（メタクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウムクロリド共重合体が好ましい。
【００１７】
凝集部２１で凝集沈殿処理された排水は、沈降部２２に送られる。沈降部２２内には、凝集部２１において処理された凝集物を含む水を沈降部２２の底部方向に強制的に送るための円筒手段２６が設けられている。
【００１８】
円筒手段２６は、沈降部２２の中央に位置しており、円筒手段２６の上端開口部（開口面）２６ａは、第２仕切り壁２８の開口壁（部分的に上澄液が溢れ出るような切欠がある）とほぼ同一高さであり、円筒手段２６の下端開口部２６ｂは、沈降部２２の底部近傍（但し、水の移動が円滑にできる間隔が確保されている）に位置している。
【００１９】
円筒手段２６は、ホース又はパイプ（好ましくは可撓性のあるホース）２９により、凝集部２１と連結されている。沈降部２２側のホース２９の先端部は、底部方向に曲げられていてもよい。
【００２０】
ホース２９は、凝集部２１の液面から１／３以下の深さ位置に接続されていることが好ましい。凝集部２１の液面近くにホース２９を接続すると、十分に混合されていない凝集剤自体がホース２９を通って、沈降部２２に流入することがある。
【００２１】
このような円筒手段２６を沈降部２２内に設けることにより、凝集部２１で処理されたフロック混じりの排水は、沈降部２２の底部方向に強制的に送られるため、円筒手段２６が無い場合に比べて、フロックの沈降が促進される。その結果、沈降部２２上方の上澄液の汚れが小さくなる（即ち、濁度やＣＯＤの値が小さくなる）。
【００２２】
このようにして得られた沈降部２２の上澄液は、第２仕切り壁２８を越えて溢れ（第２仕切り壁２８の開口壁に設けられた切欠から溢れ）、貯留部２３に流入する。凝集沈殿槽２０の各槽に溜まった沈殿物は、各開閉弁を操作して適宜底部から抜き出す。
【００２３】
凝集部２１は、定常運転において第３槽１３から凝集部２１に送られる排水量Ｆ１（ｍ３／ｈｒ）と凝集部２１の槽容量Ｖ１（ｍ３）との比、Ｖ１／Ｆ１で表される平均滞留時間が３〜１５分であることが好ましく、４〜１４分であることがより好ましい。
【００２４】
沈降部２２は、定常運転において凝集部２１から沈降部に送られる凝集物を含む水の量Ｆ２（ｍ３／ｈｒ）（但し、Ｆ１＝Ｆ２）と沈降部の槽容量Ｖ２（ｍ３）との比、Ｖ２／Ｆ２で表される平均滞留時間が１０〜６０分であることが好ましく、１５〜５５分であることがより好ましい。
【００２５】
なお、定常運転とは、流量の安定しない運転初期を含まない意味であり、Ｖ２／Ｆ２で表される平均滞留時間は、Ｖ１／Ｆ１で表される平均滞留時間よりも長いことが望ましい。
【００２６】
Ｖ１／Ｆ１及びＶ２／Ｆ２は、凝集部２１と沈降部２２の組み合わせにおける処理の程度（排水の浄化の程度）と処理時間との適正な関係を示す指標であり、上記の時間範囲内に維持するように運転することにより、安定した排水処理運転ができるようになるため、本発明の課題を解決する上でも重要である。
【００２７】
次に、貯留部２３内の処理水を膜分離部３０に送り、固液分離する。膜分離部３０における処理は、内圧型クロスフロー濾過方式で、膜間差圧は一定に保っている。膜間差圧を一定にすることで、膜間差圧が変動する一定流量（フラックス）運転に比べて、膜のファウリングが抑制できる利点がある。膜間差圧を一定にするには、モジュール入口手前に設置したバルブや、循環ポンプ流量を調整する方法によればよい。膜面線速は０．１ｍ／ｓ以下が望ましく、膜間差圧は５〜３０ｋＰａ、好ましくは５〜２５ｋＰａの範囲から選択する。
【００２８】
膜分離部３０で用いる膜は特に限定されないが、処理量が大きい精密ろ過膜や限外濾過膜が望ましく、純水透過速度が５００LMHK以上のものが好ましい。
【００２９】
膜材質としては、処理量が大きい親水性膜素材が、なかでも酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、また親水処理を施した疎水性高分子、例えば親水性ポリスルホン、親水性ポリエーテルスルホン、親水性ポリフッ化ビニリデン、親水性ポリエチレンが望ましく、酢酸セルロースが最も望ましい。
【００３０】
膜モジュールの形状は特に限定されないが、中空糸膜、チューブラー膜、袋状平膜などが望ましく、中空糸膜モジュールが望ましい。
【００３１】
次に、膜分離部３０で処理した処理水の一部は、逆圧洗浄水タンク３５に送られて貯水され、膜分離部３０における膜の逆圧洗浄水として使用される。
【００３２】
膜分離部３０で処理した処理水の残部は、活性炭処理部４０（必要に応じて逆浸透膜による処理でもよい）に送られて処理された後、リサイクル水用タンク４５に送られる。このリサイクル水用タンク４５の水は、洗車場等において洗車用水として使用できる程度に清浄である。
【００３３】
本発明の処理装置では、凝集沈殿槽２０において、凝集部２１、沈降部２２及び貯留部２３が組み合わされ、沈降部２２に円筒手段２６が設けられているため、同じ汚れの排水を処理するとき、従来技術の凝集沈殿槽に比べると、次工程である膜分離部３０に送られる処理水の汚れが小さくなっている。このため、膜分離部３０で使用する膜の汚染を小さくできるので、膜の交換寿命が長くなるほか、必要に応じて、逆圧洗浄間隔を長くしたり、逆圧洗浄に使用する水量を少なくしたりすることもできる。
【００３４】
逆圧洗浄をするときは、膜分離部３０の透過液側から原液側に、逆圧洗浄水タンク３５内の水を圧入させる方法が適用できる。逆圧洗浄の間隔は、１５〜６０分が好ましく、２０〜４５分がより好ましい。逆圧洗浄時の流量は、２〜２０ｍ／ｄａｙが好ましく、５〜１５ｍ／ｄａｙがより好ましい。
【００３５】
また逆圧洗浄に際しては、洗浄効果を高めるため、薬液タンク３６から次亜塩素酸ナトリウム水溶液等の薬液を、ポンプを作動させることで洗浄水に添加して、薬液洗浄することができる。薬液の添加量は、次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合、逆洗後の残留塩素濃度が１〜１００ｍｇ／リットルの範囲になるようにすることが好ましい。
【００３６】
次に、図２及び図３により、凝集沈殿槽を含む排水処理装置の実施形態について説明する。図２は、凝集沈殿槽を含む排水処理装置の概略平面図であり、図３は、凝集沈殿槽を含む水処理装置の概略正面図である。但し、図２及び図３は、外壁（外側パネル）を取り払い、内部が見えるようにした状態の図である。各図の番号は、図１の番号と対応している。５０はレベルスイッチ（水位計）、５１は制御盤である。
【００３７】
図２及び図３の排水処理装置は、処理現場の実状に応じて、家庭用の洗濯機や冷蔵庫程度の大きさから、更に大きなものまで適宜大きさを調節することができ、車に積んで移動できるようにすることもできる。
【００３８】
また、大型の排水処理装置の場合には、中空糸膜モジュール自体も高くなり、ハウジング（外側ケース）から膜を上方に引き抜くことは困難となるため、膜の交換を容易にするため、中空糸膜モジュールを固定する台座は、前方に引き出され、更に横倒しにできるようにされている。
【００３９】
本発明の凝集沈殿槽は、特許文献２、特開２００３−３２６１０５号公報、２００３−３２７０９３号公報等の公知の排水処理装置（好ましくは洗車排水処理装置）にも適用することができ、膜の交換寿命を延長することができる。
【実施例】
【００４０】
本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４１】
（１）沈降速度
測定排水１リットルの入った１リットルビーカーに凝集剤を投入し、攪拌した直後に存在する凝集フロックの８０％が、水面よりＬｃｍ沈降して底に堆積するまでの時間ＴをもとにＬ／Ｔで算出する。具体的には、攪拌した直後と各沈降時間における水面下Ｌｃｍの地点における濁度を調べ、濁度が８０％減少した際の時間Ｔと沈降距離Ｌを測定して、Ｌ／Ｔで算出する。
【００４２】
（２）濁度
貯留部の処理水をＨＡＣＨ社製の携帯濁度計（2100P）により測定した。
【００４３】
（３）ＣＯＤ
排水（原水）及び貯留部の処理水２ｍｌをＣＯＤ試薬バイアル（Cat.21259-25；０〜１，５００ｍｇ／リットル用；ＨＡＣＨ社製）に投入し、１５０℃にて２時間加熱した後、冷却し、ＨＡＣＨ社製の水質分析計（DR／2010）により、ＣＯＤ濃度を測定した。
【００４４】
（４）処理量低下度
運転開始直後及び運転開始１年後の処理量をそれぞれＦ１、Ｆ１’として、次式から算出した。
【００４５】
処理量低下度＝100（Ｆ１−Ｆ１’）／Ｆ１
（５）排水処理運転
図１〜図３に示すような凝集沈殿槽を含む排水処理装置を用いて、洗車排水の処理運転を行った。各部の詳細は次のとおりである。
【００４６】
（凝集沈殿槽）
表１に示す容量を有する凝集部、沈降部、貯留部を備えた凝集沈殿槽（装置１〜３）を用いた。なお、沈降部の高さは１．３ｍ、円筒手段の直径は２０ｃｍ、高さは０．６ｍである。
【００４７】
凝集部と沈降部を繋ぐホース（ポリエチレン製）は、一端側を凝集部の開口面から全高さの約１／３の位置に取り付け、そのまま水平方向に延ばして、他端側を沈降部に取り付けた。
【００４８】
【表１】
2006007176.tif 000002
【００４９】
（膜分離部）
酢酸セルロース中空糸膜モジュール（膜面積１８ｍ２，分画分子量１５万）１〜３本を用い、膜間差圧は１５〜２０ｋＰａに維持し、処理量は０．８〜３．２ｍ３／ｈに設定した。
【００５０】
（活性炭部）
活性炭（ＣＷ１３０Ａ，二村化学工業（株）製）を充填したカラムを用いた。
【００５１】
実施例及び比較例
ベントナイト（ホージュン製）４８質量％、硫酸アルミニウム（浅田化学工業製）４８質量％、アルギン酸ナトリウム（アルギテックスＬ，キミカ製）２質量％、アクリルアミド／2-（メタクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウムクロリド共重合体（アコフロックC486，三井サイテック社製）２質量％の各成分を混合し、凝集剤を得た。
【００５２】
この凝集剤を用い、表２に示す運転条件にて、洗車排水（ＣＯＤ値63mg／L，濁度16NTU）の処理運転を行った。また、この排水中での添加量１００ｍｇ／Ｌにおける沈降速度は２．５ｃｍ／分であった。凝集剤の投入量は、排水に対して５０〜１００ｍｇ／リットルに設定した。結果を表２に示す。
【００５３】
【表２】
2006007176.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】凝集沈殿槽を含む排水処理装置の処理フローを示す概念図。
【図２】凝集沈殿槽を含む排水処理装置の平面図。
【図３】凝集沈殿槽を含む排水処理装置の正面図。
【符号の説明】
【００５５】
２０  凝集沈殿槽
２１  凝集部
２２  沈降部
２３  貯留部
２６  円筒手段
２７  第１仕切り壁
２８  第２仕切り壁
３０  膜分離部
３５  逆圧洗浄水タンク
４０  活性炭処理部
４５  リサイクル用水タンク
【図１】
2006007176.tif 000004
【図２】
2006007176.tif 000005
【図３】
2006007176.tif 000006