(57)【要約】【課題】スラッジ・ブランケット槽内において、フロック化工程にある粒子の濃度が減少しないような被処理水の凝集沈澱処理方法を提供すること。【解決手段】無機凝集剤注入工程と、急速攪拌槽の作動による微フロック化工程と、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化工程、及び当該フロック化粒子を沈澱分離並びに外部への排出工程とを有する被処理水１の凝集沈澱処理方法であって、前記沈澱したフロック化粒子を、微フロック化工程の前段階に帰還し、被処理水１に注入する注入量につき、事前の予備実験において、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化工程にある粒子の濃度が減少するか否かを基準として設定し、かつ調整しており、作業現場の好都合な基準として、微フロック工程の前段階における濃度が７．５ｍｇ／Ｌ以上となるように、予め前記注入量を選択し得ることに基づく被処理水の凝集沈澱処理方法。【選択図】図１
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【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、スラッジ・ブランケット槽内にて、流入した当該微フロック粒子同士の結合及び／又は微フロック粒子若しくはフロック粒子と既存のフロック粒子との結合に基づくフロック化工程、及び当該フロック化粒子を沈澱分離し、沈澱したフロック化粒子及び沈澱せずに分離したその余の粒子をそれぞれスラッジ・ブランケット槽の外部に排出する工程とを有する被処理水の凝集沈澱処理方法であって、前記沈澱したフロック化粒子を、微フロック化工程の前段階に帰還し、前記無機凝集剤の注入と同時又はその前後に被処理水に注入し、当該帰還に基づく注入量につき、被処理水の凝集沈澱処理を行う前の予備実験において既に設定した帰還に基づく注入量の場合に被処理水を通過させた際、スラッジ・ブランケット槽内におけるフロック化工程にある粒子の濃度が減少するか否かを点検し、減少しない場合には、前記帰還に基づく注入量の下に被処理水の凝集沈澱処理に移行し、減少する場合には、前記帰還に基づく注入量を、前記濃度が減少しない程度以上となるように増加して調整したうえで、被処理水の凝集沈澱処理に移行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】
予備実験において、微フロック化工程の前段階において、被処理水の凝固固形物、無機凝集剤、帰還したフロック化粒子の３成分による濃度が７．５ｍｇ／Ｌ以上となるように帰還に基づく注入量を設定することを特徴とする請求項１に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項３】
沈澱したフロック化粒子を、スラッジ・ブランケット槽に隣接しているコンセントレータに移行させたうえで、当該フロック化粒子を帰還させ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】
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２．５以下であ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】
無機凝集剤注入工程において、全重量に対するアルミニウムの含有比率（Ａｌ／Ｔ）を０．０５以下とする無機凝集剤を注入することを特徴とする請求項１、２、３、４、５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である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】
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によって表わされる数値）につき、ｓｅｃ−１の単位を選択し、急速攪拌時間であるＴR値につき、ｓｅｃの単位を選択した場合、双方の積であるＧＲ・ＴＲ値が30000以上であ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】
急速攪拌強度ＧR値を１５０ｓｅｃ−１以上とし、急速攪拌時間ＴR値を１８０秒（３分）以上に設定することを特徴とする請求項７記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項９】
スラッジ・ブランケット槽内の上側出口付近に、上向流傾斜板又は上向流傾斜管を設置してい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。
【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する微フロック化工程によって形成された微フロックに対し、スラッジ・ブランケット槽内における微フロック粒子同士の結合及び／又は微フロックと既存フロックとの結合によるフロック化、並びに当該フロック化粒子の沈澱分離に基づく被処理水の凝集沈澱処理方法に関する。
【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おり、本願発明は、後者を選択している。
但し、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。
【０００３】
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。
ｄＮ／ｄｔ＝−α（４ＧΦ／π）・Ｎ  ・・・・・・（ａ）
（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。）。
前記スモルコウスキー方程式に立脚したうえで、従来技術においては、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たことがあるが、その根拠は、無機凝集剤の注入率を大きく設定することによって、前記（ａ）式の衝突効率αの数値を大きくし、微フロックを基準とした場合のｄＮ／ｄｔの減少率を高め、フロック化を促進しようという点にある。
【０００４】
しかしながら、無機凝集剤注入率を上昇させた場合には、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集剤粒子の残留量が上昇し、その結果、一旦抑留された微フロックが、ろ過水中に漏洩する量が増加し、更にはろ過池の洗浄頻度を高くせざるを得ないという重大な技術上の難点を招聘せざるを得ない。
【０００５】
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）。
【０００６】
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。
このような状況に鑑み、特願２００９−５０４１６１出願の発明（以下「先願発明」と略称する。）においては、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、攪拌強度の増強などによって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一方、上記フロックの微小化によって、砂ろ過槽のろ過機能の低下を防ぐために、沈澱池内においてピッチの狭い傾斜板を採用し、微フロックを効率的に分離する構成を提唱し、前記構成については、既に特許登録が行われている（特許第４３１６６７１号）。
【０００７】
先願発明のように、無機凝集剤の注入量を制限し、かつ急速攪拌槽の攪拌強度を所定以上とした場合には、必然的に細粒・高密な微フロックが形成され、当該微フロックは、スラッジ・ブランケット槽内において相互に凝集することによってフロック化し、後続して流入してくる微フロックを更に吸着することによって、フロック化を一層促進している。
しかしながら、前記のように、細粒・高密な微フロックがフロック化した場合には、当該フロック化粒子もまた高密度であるため、スラッジ・ブランケット槽内において速やかに沈澱する。
このような場合、スラッジ・ブランケット槽に流入してくる微フロックの濃度が所定量以下である場合には、上記のように速やかに沈澱するフロック化粒子を補充することができないことを原因としてスラッジ・ブランケット槽内のフロックの濃度は、順次減少する。
【０００８】
ここで、無機凝集剤の残留量と微フロック化工程が終了した段階における微フロック化粒子の数との関係について、具体的な実験に即して説明する。
【０００９】
無機凝集剤の注入量を反映し、かつ凝集剤粒子の水中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）が採用されているが、図５（ａ）、（ｂ）のグラフは、微フロック化工程におけるＳＴＲ値の時間的変化と、当該変化に対応している微フロック化工程を終了した段階における微フロック粒子数の変化との対応関係を示す。
【００１０】
図５（ａ）、（ｂ）のデータを実現する微フロック化工程における実験条件は、１個の急速攪拌槽１０中における急速攪拌強度である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】
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によって表わされる数値）を、1500ｓｅｃ−１と設定したうえで、懸濁粒子を含む被処理水に代えて、清澄水中にカオリン（白陶土であって、清澄水の懸濁の程度を実現する疑似懸濁粒子の集合体）を１ｍｇ／Ｌの濃度となるように注入すると共に、無機凝集剤であるポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を５ｍｇ／Ｌの濃度となるように注入している。
【００１１】
図５（ａ）、（ｂ）によれば、前記のような実験条件下において、（ａ）に示すように粒径０．５〜１μｍの粒子数（個／ｍＬ）は、ＳＴＲ値が下降するに従って下降するが、（ｂ）に示すように粒径３０μｍ以上の粒子数（個／ｍＬ）は、ＳＴＲ値が所定の数値（具体的には２以下）に至るまでは上昇するも、その後は（ａ）の場合と同様に下降している。
このような実験結果は、急速攪拌の進行と共に無機凝集剤の凝集能力が低下し、残留している無機凝集剤粒子が破壊され、粒子数が減少することを示しているが、このような減少の度合いは、急速攪拌槽の数が増えるに従って、更に顕著な状態となる。
【００１２】
スラッジ・ブランケット槽においては、微フロック化粒子がフロック化しているが、上記のように、流入する微フロック粒子の数が少ないことは、前記（ａ）式における右辺のＮが小さく、ひいては、ｄＮ／ｄｔが少ないこと、即ち、微フロックからフロックに変化する割合が少ないことを意味している。
即ち、前記のようにスラッジ・ブランケット槽に流入してくるフロック粒子の数が少ない場合には、スラッジ・ブランケット槽においては、所定数量の微フロック粒子の流入に基づいて生ずるフロック化工程の程度もまた減少せざるを得ない。
そして、このような結果は、スラッジ・ブランケット槽におけるフロック化を前提とする沈澱分離機能に支障が生ずることにならざるを得ない。
【００１３】
特許文献２においては、スラッジ・ブランケット槽において沈澱し、かつ汚泥貯留槽に排出されたフロック化粒子を直接スラッジ・ブランケット槽に帰還させることによって、前記フロック化工程の程度を所定の水準に維持する方法を開示している。
しかしながら、特許文献２の方法では、汚泥貯留槽から帰還しているフロック化粒子は、急速攪拌工程を経ていないため、凝集剤の残留に基づく凝集能力が極めて乏しく、スラッジ・ブランケット槽内において、細粒・高密な微フロックの形成を前提とするフロック化を期待することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−２０３１３３号公報
【特許文献２】特開２０００−１７６２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、スラッジ・ブランケット槽内において、フロック化工程にある粒子の濃度が減少しないような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ている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題を解決するため、本発明の請求項１、２、３に係る基本構成は、
（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、スラッジ・ブランケット槽内にて、流入した当該微フロック粒子同士の結合及び／又は微フロック粒子若しくはフロック粒子と既存のフロック粒子との結合に基づくフロック化工程、及び当該フロック化粒子を沈澱分離し、沈澱したフロック化粒子及び沈澱せずに分離したその余の粒子をそれぞれスラッジ・ブランケット槽の外部に排出する工程とを有する被処理水の凝集沈澱処理方法であって、前記沈澱したフロック化粒子を、微フロック化工程の前段階に帰還し、前記無機凝集剤の注入と同時又はその前後に被処理水に注入し、当該帰還に基づく注入量につき、被処理水の凝集沈澱処理を行う前の予備実験において既に設定した帰還に基づく注入量の場合に被処理水を通過させた際、スラッジ・ブランケット槽内におけるフロック化工程にある粒子の濃度が減少するか否かを点検し、減少しない場合には、前記帰還に基づく注入量の下に被処理水の凝集沈澱処理に移行し、減少する場合には、前記帰還に基づく注入量を、前記濃度が減少しない程度以上となるように増加して調整したうえで、被処理水の凝集沈澱処理に移行することに基づく被処理水の凝集沈澱処理方法、
（２）予備実験において、微フロック化工程の前段階において、被処理水の凝固固形物、無機凝集剤、帰還したフロック化粒子の３成分による濃度が７．５ｍｇ／Ｌ以上となるように帰還に基づく注入量を設定することを特徴とする前記（１）に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法、
（３）沈澱したフロック化粒子を、スラッジ・ブランケット槽に隣接しているコンセントレータに移行させたうえで、当該フロック化粒子を帰還させることを特徴とする前記（１）、（２）の何れかに記載の被処理水の凝集沈澱処理方法、
からなる。
【発明の効果】
【００１７】
前記基本構成（１）、（２）、（３）に係る本発明においては、急速攪拌槽による微フロック化を前提としたうえで、スラッジ・ブランケット槽内のフロック化を安定した状態にて実現することができ、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更に微細であり、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。
更には、実施例において後述するように、上向流傾斜板又は上向流傾斜管をスラッジ・ブランケット槽の上側出口付近に設置した場合には、特に良質な清澄水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】被処理水の凝集沈澱処理方法における各工程を実現するブロック図である。
【図２】微フロック化工程の前段階における被処理水の懸濁粒子、注入された無機凝集剤、帰還したフロック化粒子の３成分による濃度（ｍｇ／Ｌ）を変化させた場合のスラッジ・ブランケット槽内におけるフロック化工程にある粒子の濃度（ｍｇ／Ｌ）の変化状況を示すグラフである。
【図３】微フロック化工程の前段階における被処理水の懸濁粒子、注入された無機凝集剤、帰還したフロック化粒子による濃度（ｍｇ／Ｌ）を変化させた場合のスラッジ・ブランケット槽内において沈澱し、かつ排出された沈澱水の濁度（フロック化粒子の数によって示す。）の時間的変化を示すグラフであり、（ａ）は、当該フロック化粒子の径が０．５〜１μｍの場合を示しており、（ｂ）は、当該フロック化粒子の径が７．０μｍ以上の場合を示す。
【図４】実施例において、上向流傾斜板の有無によって、水の浄化の程度の相違を説明するグラフであり、（ａ）は、全体としての濁度（ｍｇ／Ｌ）の対比を示しており、（ｂ）は、各粒径の区分に対応する浄化・分離された段階において残留しているフロック化粒子数の対比、更には上向流傾斜板を採用した場合の各粒径の区分に対応した除去率（粒子数を単位としている。）を示している。
【図５】微フロック化工程中のＳＴＲ値の変化に対応する微フロック化工程中の微フロック粒子の数の変化の状況を示しており、（ａ）は、粒径が０．５〜１μｍの場合を示しており、（ｂ）は、粒径が３０μｍを超える場合を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
前記基本構成（１）は、図１のブロック図に示すように、無機凝集剤２の注入工程、急速攪拌槽１０における攪拌機１１の混合攪拌を経ることによる微フロック化工程、及びスラッジ・ブランケット槽５を経ることによるフロック化工程並びに沈澱分離工程を基本工程としている。
【００２０】
スラッジ・ブランケット槽５内においては、微フロック同士の結合及び／又は微フロック粒子若しくはフロック粒子と既存のフロック粒子との結合によってフロック化工程が進行する。
フロック化工程に伴い、所定の粒径及び重量を有するフロック化粒子は沈澱し、通常コンセントレータ４を経て、汚泥貯留槽９に移動する一方、沈澱せずに分離されたその余の粒子（フロック化せずに残留した微フロック粒子、一度フロック化するも、破壊されて細分化したフロック化粒子、更には粒径及び重量の小さいフロック化粒子等）は、被処理水１と共に、次の砂ろ過槽に移行することになる（但し、大抵の場合には、砂ろ過槽に移行する前に、図１に示し、かつ実施例において説明するように、スラッジ・ブランケット槽５の上側出口付近に設けられている上向流傾斜板又は上向流傾斜管８を経ることになる。）。
【００２１】
前記基本構成（１）は、無機凝集剤注入量を限定し、かつ急速攪拌の程度を所定レベル以上に設定することによって、細粒・高密の微フロックを得ることが可能であることを当然予定している。
このような基本構成（１）においては、スラッジ・ブランケット槽５において沈澱したフロック化粒子を、微フロック化工程の前段階に帰還し、無機凝集剤の注入と同時又はその前後に被処理水１に注入している。
【００２２】
このような帰還及び注入によって、背景技術の項において指摘したような無機凝集剤の注入量を限定し、かつ急速攪拌の程度を大きく設定することによって、微フロック粒子が細粒・高密度化した場合に、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化粒子の濃度の減少を補っている。
但し、前記帰還及び注入量につき、事前の予備実験において、所定の帰還に基づく注入量を設定したうえで、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化工程にある粒子の濃度が減少するか否かを点検し、減少しない場合には、前記帰還に基づく注入量の下に被処理水１の凝集沈澱処理に移行し、減少する場合には、前記帰還に基づく注入量を前記濃度が減少しない程度以上となるように増加して調整したうえで、被処理水１の凝集沈澱処理に移行している。
【００２３】
いうまでもなく、前記予備実験においても、無機凝集剤注入工程を実行する条件（具体的には、無機凝集剤の種類及び注入量に関する条件）及び微フロック化工程における攪拌条件（攪拌槽を設ける区画数、攪拌時間、攪拌の程度などの条件）を本来の凝集沈澱工程に移行した場合と同一条件に設定している。
【００２４】
被処理水１の凝集沈澱処理に移行する前段階におけるスラッジ・ブランケット槽５において、フロック化工程にある粒子の濃度が減少するか否かを判断し、かつ前記濃度が減少している場合において、前記帰還に基づく注入量を増加して調整することは、前記濃度に関する時間的推移を測定することによって、容易に実現することができる。
【００２５】
沈澱したフロック化粒子を帰還する段階は、無機凝集剤注入工程に対し、前、同時、後の３段階を選択することができる。
但し、無機凝集剤による影響をできるだけ発揮させるためには、無機凝集剤注入工程と同時又は後の段階にて帰還させることが好ましい。
【００２６】
スラッジ・ブランケット槽５内において沈澱し、かつ微フロック化工程の前段階に帰還されるフロック化粒子における無機凝集剤の残留量は、相当低い状態となっている。
このような帰還したフロック化粒子が、無機凝集剤と共に、急速攪拌槽１０において混合攪拌を受けた場合には、被処理水１中の懸濁粒子と同様に、改めて微フロック化し、再びスラッジ・ブランケット槽５内に流入することになる。
したがって、前記帰還は、結局、スラッジ・ブランケット槽５に流入する微フロックにつき、被処理水１中の懸濁粒子を原因とする微フロック粒子だけでは足りない部分を補完することを意味しており、微フロックを基準とした場合の前記（ａ）式において、右辺のＮの数を増大させ、結局、ｄＮ／ｄｔにおける微フロックの減少の程度をも増大させることによって、逆にフロック化が生ずる程度を増大させることに他ならない。
【００２７】
このように、基本構成（１）は、スラッジ・ブランケット槽５内において沈澱したフロック化粒子を、微フロック化工程の前段階に帰還し、当該帰還に基づく注入量を、スラッジ・ブランケット槽５内においてフロック化工程にある粒子数の濃度が減少しない程度以上に設定したうえで、被処理水１の凝集沈澱処理に移行することによって、細粒・高密度化した微フロックを形成したうえで、前記のような効果を得ることを基本的技術思想としている。
【００２８】
請求項２に係る基本構成（２）について説明するに、図２は、微フロック化工程における急速攪拌槽１０を５区画設定し、急速攪拌強度ＧＲ値を１５０ｓｅｃ−１とし、急速攪拌時間を７分と設定し、無機凝集剤の注入量を、注入後の処理水におけるアルミニウムの重量比であるＡｌ／Ｔ比を０．０５とし、しかも汚泥貯留槽９から汚泥処理されているフロック化粒子を無機凝集剤の注入と同時に帰還して注入した場合において、微フロック化工程の前段階における被処理水１の懸濁粒子、無機凝集剤、帰還したフロック化粒子による３成分の濃度をそれぞれ３.０（ｍｇ／Ｌ）、５．０（ｍｇ／Ｌ）、７．５（ｍｇ／Ｌ）とした場合のスラッジ・ブランケット槽５におけるフロック化粒子の濃度の時間的変移を示す。
【００２９】
上記のＡｌ／Ｔ比の０．０５は、通常の作業現場において採用し得るアルミニウム量としては極端に低い数値（実際の作業現場において採用し得る下限値）に該当する一方、前記５区画によってＧR値を１５０ｓｅｃ−１とし、急速攪拌時間を７分と設定することは、相当高度な攪拌条件を設定していることに帰する。
このような条件下において、前記の３成分による濃度が３．０（ｍｇ／Ｌ）の場合、及び５．０（ｍｇ／Ｌ）の場合には、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化工程にある粒子の濃度は、通水時間の経過と共に順次低下している。
これに対し、微フロック化工程の前段階における前記濃度が７．５（ｍｇ／Ｌ）の場合には、スラッジ・ブランケット槽５におけるフロック化粒子の濃度が概略一定に保たれている。
【００３０】
図３は、図２の実験と同一条件を設定したうえで、前記３成分による濃度がそれぞれ３．０（ｍｇ／Ｌ）、５．０（ｍｇ／Ｌ）、７．５（ｍｇ／Ｌ）の場合におけるスラッジ・ブランケット槽５において、フロック粒子が浄化・分離された状態となって流出する沈澱水３の通水時間に伴う粒子数の通水時間に伴う変化の状態を示しており、（ａ）は、径が０．５〜１μｍの粒子の場合を示しており、（ｂ）は、径が７．０μｍ以上の場合の粒子の数を示す。
【００３１】
図３（ａ）、（ｂ）からも明らかなように、前記濃度が３．０（ｍｇ／Ｌ）、５．０（ｍｇ／Ｌ）の場合には、通水時間の経過と共に、前記径の範囲内にあるフロック化粒子の粒子数が順次増大しているのに対し、前記濃度が７．５（ｍｇ／Ｌ）の場合には、沈澱水３となって流出するフロック化粒子は概略一定に保持されている。
【００３２】
図２及び図３（ａ）、（ｂ）の結果は、前記条件のように、実際の被処理水１の凝集沈澱処理方法の作業現場において、Ａｌ／Ｔ比が０．０５という極端に小さく、かつ攪拌条件が前記のように相当高度であって、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化した粒子が沈殿し易く、当該フロック化工程の粒子の濃度の維持が極めて厳しい条件であっても、前記３成分による濃度が７．５（ｍｇ／Ｌ）以上である場合には、殆ど大抵の作業現場においてスラッジ・ブランケット槽５内のフロック化工程にある粒子の濃度を維持し得ることを意味している。
【００３３】
このような点に着目し、前記基本構成（２）においては、予備実験に際して、前記３成分による濃度につき、予め７．５（ｍｇ／Ｌ）となるように、フロック化粒子の帰還に基づく注入量を設定し、その結果、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化工程にある粒子の数が減少しないことが確認された場合には、被処理水１の沈澱処理工程に移行し、万一前記３成分の濃度が７．５（ｍｇ／Ｌ）以上であるにも拘らず、前記減少が確認された場合には、前記帰還に基づく注入量につき、前記のような減少が生じない程度となるよう増加させたうえで、前記移行を実現している（但し、実際の作業現場においては、前記３成分の濃度を７．５（ｍｇ／Ｌ）以上とした場合に、前記のような減少が生ずることは、極めて例外的である。）。
【００３４】
前記３成分の濃度が７．５（ｍｇ／Ｌ）以上という所定の濃度以上の場合に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、沈澱水３内における各粒子の数（濃度）が小さくなる原因としては、フロック化粒子の帰還量が多いために、微フロック化粒子のスラッジ・ブランケット槽５内に流入する微フロック粒子の粒子数が増大することによって、フロック化の程度が維持され、微フロック粒子の残留の程度、及び微フロック粒子内に残留している無機凝集剤の接着力の維持によって、フロック化した粒子の破壊の程度が少ないことが考えられる（逆に、前記３成分の濃度が３．０（ｍｇ／Ｌ）及び５．０（ｍｇ／Ｌ）の場合には、フロック化の程度が不十分であるため、微フロックに残留する無機凝集剤の接着力が十分維持されないため、フロック化粒子の破損の程度も多いことが考えられる。）。
【００３５】
請求項３に係る前記基本構成（３）は、沈澱したフロック化粒子をコンセントレータ４に移行させたうえで、前記帰還を行っているが、殆ど大抵の場合の実施形態においては、基本構成（３）を採用している。
但し、コンセントレータ４ではなく、汚泥貯留槽９から直接沈澱したフロック化粒子の帰還を行うことは、本来可能である。
【００３６】
請求項４に係る実施形態においては、急速攪拌槽１０の数を２以上の区画に分割することによって、急速攪拌の機会を多くし、結局、攪拌の程度を増大させている。
【００３７】
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ならば、最初の急速攪拌槽１０の攪拌時間をｔ1とし、２段目の急速攪拌槽１０における攪拌時間をｔ2とした場合には、最初の急速攪拌槽１０における一般解Ｎ1＝Ａexp(−ｋｔ1)に比し、２段目の急速攪拌槽１０を経た粒子数Ｎ1+2は、
Ｎ1+2＝Ａexp(−ｋｔ1−ｋｔ2)  
と表現でき、結局、Ｎ1+2は、Ｎ1よりも小さな数値となっており、凝集の程度が更に進行していることを示している。
そして、実際の作業現場では、被処理水１中における径が０．５〜１μｍの懸濁粒子の低減化に寄与することができる。
【００３８】
請求項５に係る実施形態について説明するに、ＳＴＲの分かり易い定義は、請求項５及び背景技術の項に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５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５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。
【００３９】
そして、請求項５の実施形態のように、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以上のフロックへと成長させることも可能となる。
このようなフロックは、従来技術のように、多量の無機凝集剤を注入することによって形成された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、沈澱池における沈澱分離に寄与することができ、更には実施例において後述するように、上向流傾斜板又は上向流傾斜管９を設けた場合には微フロック粒子の分離を効率的に行うことができる。
【００４０】
請求項６に係る実施形態は、無機凝集剤注入工程において、全重量に対するアルミニウムの含有比率（Ａｌ／Ｔ）を０．０５以下とする無機凝集剤を注入することを特徴としているが、このように、アルミニウムの含有比率を小さく設定した場合には、通常、極めて高密度化した微フロックが形成されることになる。
しかるに、基本構成（１）、（２）、（３）において、沈澱したフロックの帰還によって、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化機能を維持することが可能となることから、前記実施形態の数値限定は、極めて有用な基準を提供している。
特に、請求項５の実施形態のように、ＳＴＲ値を２．５以下とした場合には、上記高密度化した微フロック粒子の形成を促進することが可能となる。
尚、アルミニウムの全体の含有量は、注入された無機凝集剤による濃度によって左右されるが、当該濃度は、通常の無機凝集剤注入の場合と同程度に設定することによって、前記のような高密度化した微フロックの形成を実現することができる。
【００４１】
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２】
2011056355.tif 000004
によって表わされる数値）を、につき、ｓｅｃ−１の単位を選択し、急速攪拌時間であるＴＲ値につき、ｓｅｃの単位を選択した場合、双方の積であるＧＲ・ＴＲ値が30000以上であることを特徴としている。
【００４２】
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。
そして、前記のように、双方の積を30000以上と設定した場合には、前記高密度化を十分保証することができ、上記30000という数値は、極めて有用な基準を提供している。
【００４３】
請求項７の実施形態においては、通常ＧR値については、請求項８の実施形態のように、１５０ｓｅｃ−１以上とし、急速攪拌時間ＴR値を１８０秒（３分）以上に設定する場合が多い。
【実施例】
【００４４】
実施例は、請求項９発明のように、スラッジ・ブランケット槽５内の上側出口付近に、上向流傾斜板又は上向流傾斜管８を設置していることを特徴としており、このような設置状態は、図１に示すとおりでいる。
【００４５】
実験に即して説明するに、清澄水中に、カオリンを２０ｍｇ／Ｌの濃度となるように注入し、無機凝集剤であるポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を18.9ｍｇ／Ｌ注入したうえで、３区画の急速攪拌槽１０につき、それぞれＧR値を1250ｓｅｃ−１とし、ＴR値を７．３分となるように設定したうえで、前記基本構成（１）、（２）、（３）に立脚し、微フロック工程の前段階における前記３成分による濃度を７．５（ｍｇ／Ｌ）と設定することによって、図２のグラフに示すように、スラッジ・ブランケット槽５内のフロック形成工程にあるフロック粒子の濃度を一定に保つことができた。
【００４６】
上記スラッジ・ブランケット槽５の上側の出口付近に、ピッチ幅を１０ｍｍとする２段の上向流傾斜板８を設けた場合と設けていない場合とにつき、浄化・分離された被処理水１の濁度及び残留している粒子の濃度を比較した場合に、図４（ａ）、（ｂ）のような結果を得ることができた。
即ち、図４（ａ）は、浄化・分離され、次の砂ろ過工程に移行する被処理水１における濁度（ｍｇ／Ｌ）の対比結果を示すが、上向流傾斜板８を設けている場合の濁度は、0.040（ｍｇ／Ｌ）であるのに対し、設けていない場合の濁度は、0.211（ｍｇ／Ｌ）であり、顕著な相違が観察された。
【００４７】
図４（ｂ）は、各粒径の区分に対応する浄化・分離されたフロック化粒子の対比、更には上向流傾斜板８を採用した場合の各粒径の区分に対応した除去率（粒子数を単位としている。）を示すが、沈澱せずに浄化・分離されたフロック化粒子の粒径が大きいほど、上向流傾斜板８の浄化・分離の効果、即ち、粒径が増大しているフロック化粒子を沈澱除去させる効果が大きいことが判明する。
何れにせよ、上向流傾斜板又は上向流傾斜管８の設置によって、スラッジ・ブランケット槽５から流出するその余の粒子を分離することによって濁度を減少させ、沈澱分離を一層助長し、被処理水１を更に清澄化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
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。
【符号の説明】
【００４９】
１    被処理水
２    第１凝集剤注入工程における無機凝集剤（第１の無機凝集剤）の第１注入位置
３    沈澱水
４    コンセントレータ
５    スラッジ・ブランケット槽
６    スラッジ・ブランケット層
７    清澄ゾーン
８    上向流傾斜板又は上向流傾斜管
９    汚泥貯留槽
１０      急速攪拌槽
１１      急速攪拌機
１０１    急速攪拌槽の第１区画
１０２    急速攪拌槽の第２区画
１０３    急速攪拌槽の第３区画
【図１】
2011056355.tif 000006
【図２】
2011056355.tif 000007
【図３】
2011056355.tif 000008
【図４】
2011056355.tif 000009
【図５】
2011056355.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月13日(2010.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
前記課題を解決するため、本発明の請求項１、２、３に係る基本構成は、
（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、スラッジ・ブランケット槽内にて、流入した当該微フロック粒子同士の結合及び／又は微フロック粒子若しくはフロック粒子と既存のフロック粒子との結合に基づくフロック化工程、及び当該フロック化粒子を沈澱分離し、沈澱したフロック化粒子及び沈澱せずに分離したその余の粒子をそれぞれスラッジ・ブランケット槽の外部に排出する工程とを有する被処理水の凝集沈澱処理方法であって、前記沈澱したフロック化粒子を、微フロック化工程の前段階に帰還し、前記無機凝集剤の注入と同時又はその前後に被処理水に注入させている場合の当該帰還するフロック化粒子の注入量につき、被処理水の凝集沈澱処理を行う前段階に、無機凝集剤の種類及び注入量という無機凝集剤注入工程を実行する条件、及び攪拌槽を設ける区画数、攪拌時間、攪拌の程度という微フロック化工程における攪拌条件を、前記被処理水の凝集沈澱処理工程に移行した場合と同一条件に設定している予備実験において、前記帰還を行うフロック化粒子における所定の注入量の場合に、被処理水を通過させた際、スラッジ・ブランケット槽内における被処理水中のフロック化工程にある粒子の単位体積当たりの重量測定に基づく濃度が時間の経過と共に減少するか否かを判別し、減少しない場合には、被処理水の凝集沈澱処理に移行する注入量として採用し、減少する場合には、前記濃度が減少しない程度以上となるように増加して調整することによる注入量を採用するという注入量の基準を設定したうえで、被処理水の凝集沈澱処理に移行することに基づく被処理水の凝集沈澱処理方法、
（２）無機凝集剤の種類及び注入量という無機凝集剤注入工程を実行する条件、及び攪拌槽を設ける区画数、攪拌時間、攪拌の程度という微フロック化工程における攪拌条件を、前記被処理水の凝集沈澱処理工程に移行した場合と同一条件に設定している予備実験において、微フロック化工程の前段階において、スラッジ・ブランケット槽内における被処理水の凝固固形物、無機凝集剤、帰還したフロック化粒子の３成分の単位体積当たりの重量測定に基づく濃度が７．５ｍｇ／Ｌ以上となるように帰還するフロック化粒子の注入量を設定することを特徴とする前記（１）に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法、
（３）沈澱したフロック化粒子を、スラッジ・ブランケット槽に隣接しているコンセントレータに移行させたうえで、当該フロック化粒子を帰還させることを特徴とする前記（１）、（２）の何れかに記載の被処理水の凝集沈澱処理方法、
からなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
このような帰還及び注入によって、背景技術の項において指摘したような無機凝集剤の注入量を限定し、かつ急速攪拌の程度を大きく設定することによって、微フロック粒子が細粒・高密度化した場合に、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化粒子の濃度の減少を補っている。
但し、前記帰還するフロック化粒子の注入量につき、事前の予備実験において、所定の帰還する注入量の場合に、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化工程にある粒子の単位体積当たりの重量測定に基づく濃度が減少するか否かを判別し、減少しない場合には、被処理水１の凝集沈澱処理に移行する注入量として採用し、減少する場合には、前記濃度が減少しない程度以上となるように増加して調整することによる注入量を採用するという注入量の基準を設定したうえで、被処理水１の凝集沈澱処理に移行している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
いうまでもなく、前記予備実験においても、無機凝集剤注入工程を実行する条件（具体的には、無機凝集剤の種類及び注入量に関する条件）及び微フロック化工程における攪拌条件（攪拌槽を設ける区画数、攪拌時間、攪拌の程度などの条件）を本来の凝集沈澱処理工程に移行した場合と同一条件に設定している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、スラッジ・ブランケット槽内にて、流入した当該微フロック粒子同士の結合及び／又は微フロック粒子若しくはフロック粒子と既存のフロック粒子との結合に基づくフロック化工程、及び当該フロック化粒子を沈澱分離し、沈澱したフロック化粒子及び沈澱せずに分離したその余の粒子をそれぞれスラッジ・ブランケット槽の外部に排出する工程とを有する被処理水の凝集沈澱処理方法であって、前記沈澱したフロック化粒子を、微フロック化工程の前段階に帰還し、前記無機凝集剤の注入と同時又はその前後に被処理水に注入させている場合の当該帰還するフロック化粒子の注入量につき、被処理水の凝集沈澱処理を行う前段階に、無機凝集剤の種類及び注入量という無機凝集剤注入工程を実行する条件、及び攪拌槽を設ける区画数、攪拌時間、攪拌の程度という微フロック化工程における攪拌条件を、前記被処理水の凝集沈澱処理工程に移行した場合と同一条件に設定している予備実験において、前記帰還を行うフロック化粒子における所定の注入量の場合に、被処理水を通過させた際、スラッジ・ブランケット槽内における被処理水中のフロック化工程にある粒子の単位体積当たりの重量測定に基づく濃度が時間の経過と共に減少するか否かを判別し、減少しない場合には、被処理水の凝集沈澱処理に移行する注入量として採用し、減少する場合には、前記濃度が減少しない程度以上となるように増加して調整することによる注入量を採用するという注入量の基準を設定したうえで、被処理水の凝集沈澱処理に移行することに基づく被処理水の凝集沈澱処理方法。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
無機凝集剤の種類及び注入量という無機凝集剤注入工程を実行する条件、及び攪拌槽を設ける区画数、攪拌時間、攪拌の程度という微フロック化工程における攪拌条件を、前記被処理水の凝集沈澱処理工程に移行した場合と同一条件に設定している予備実験において、微フロック化工程の前段階において、スラッジ・ブランケット槽内における被処理水の凝固固形物、無機凝集剤、帰還したフロック化粒子の３成分の単位体積当たりの重量測定に基づく濃度が７．５ｍｇ／Ｌ以上となるように帰還するフロック化粒子の注入量を設定することを特徴とする請求項１に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月12日(2010.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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する微フロック化工程によって形成された微フロックに対し、スラッジ・ブランケット槽内における微フロック粒子同士の結合及び／又は微フロックと既存フロックとの結合によるフロック化、並びに当該フロック化粒子の沈澱分離に基づく被処理水の凝集沈澱処理方法に関する。
【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おり、本願発明は、後者を選択している。
但し、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。
【０００３】
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。
ｄＮ／ｄｔ＝−α（４ＧΦ／π）・Ｎ  ・・・・・・（ａ）
（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。）。
前記スモルコウスキー方程式に立脚したうえで、従来技術においては、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たことがあるが、その根拠は、無機凝集剤の注入率を大きく設定することによって、前記（ａ）式の衝突効率αの数値を大きくし、微フロックを基準とした場合のｄＮ／ｄｔの減少率を高め、フロック化を促進しようという点にある。
【０００４】
しかしながら、無機凝集剤注入率を上昇させた場合には、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集剤粒子の残留量が上昇し、その結果、一旦抑留された微フロックが、ろ過水中に漏洩する量が増加し、更にはろ過池の洗浄頻度を高くせざるを得ないという重大な技術上の難点を招聘せざるを得ない。
【０００５】
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）。
【０００６】
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。
このような状況に鑑み、特願２００９−５０４１６１出願の発明（以下「先願発明」と略称する。）においては、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、攪拌強度の増強などによって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一方、上記フロックの微小化によって、砂ろ過槽のろ過機能の低下を防ぐために、沈澱池内においてピッチの狭い傾斜板を採用し、微フロックを効率的に分離する構成を提唱し、前記構成については、既に特許登録が行われている（特許第４３１６６７１号）。
【０００７】
先願発明のように、無機凝集剤の注入量を制限し、かつ急速攪拌槽の攪拌強度を所定以上とした場合には、必然的に細粒・高密な微フロックが形成され、当該微フロックは、スラッジ・ブランケット槽内において相互に凝集することによってフロック化し、後続して流入してくる微フロックを更に吸着することによって、フロック化を一層促進している。
しかしながら、前記のように、細粒・高密な微フロックがフロック化した場合には、当該フロック化粒子もまた高密度であるため、スラッジ・ブランケット槽内において速やかに沈澱する。
このような場合、スラッジ・ブランケット槽に流入してくる微フロックの濃度が所定量以下である場合には、上記のように速やかに沈澱するフロック化粒子を補充することができないことを原因としてスラッジ・ブランケット槽内のフロックの濃度は、順次減少する。
【０００８】
ここで、無機凝集剤の残留量と微フロック化工程が終了した段階における微フロック化粒子の数との関係について、具体的な実験に即して説明する。
【０００９】
無機凝集剤の注入量を反映し、かつ凝集剤粒子の水中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）が採用されているが、図５（ａ）、（ｂ）のグラフは、微フロック化工程におけるＳＴＲ値の時間的変化と、当該変化に対応している微フロック化工程を終了した段階における微フロック粒子数の変化との対応関係を示す。
【００１０】
図５（ａ）、（ｂ）のデータを実現する微フロック化工程における実験条件は、１個の急速攪拌槽１０中における急速攪拌強度である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】
2011056355.tif 000011
によって表わされる数値）を、1500ｓｅｃ−１と設定したうえで、懸濁粒子を含む被処理水に代えて、清澄水中にカオリン（白陶土であって、清澄水の懸濁の程度を実現する疑似懸濁粒子の集合体）を１ｍｇ／Ｌの濃度となるように注入すると共に、無機凝集剤であるポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を５ｍｇ／Ｌの濃度となるように注入している。
【００１１】
図５（ａ）、（ｂ）によれば、前記のような実験条件下において、（ａ）に示すように粒径０．５〜１μｍの粒子数（個／ｍＬ）は、ＳＴＲ値が下降するに従って下降するが、（ｂ）に示すように粒径３０μｍ以上の粒子数（個／ｍＬ）は、ＳＴＲ値が所定の数値（具体的には２以下）に至るまでは上昇するも、その後は（ａ）の場合と同様に下降している。
このような実験結果は、急速攪拌の進行と共に無機凝集剤の凝集能力が低下し、残留している無機凝集剤粒子が破壊され、粒子数が減少することを示しているが、このような減少の度合いは、急速攪拌槽の数が増えるに従って、更に顕著な状態となる。
【００１２】
スラッジ・ブランケット槽においては、微フロック化粒子がフロック化しているが、上記のように、流入する微フロック粒子の数が少ないことは、前記（ａ）式における右辺のＮが小さく、ひいては、ｄＮ／ｄｔが少ないこと、即ち、微フロックからフロックに変化する割合が少ないことを意味している。
即ち、前記のようにスラッジ・ブランケット槽に流入してくるフロック粒子の数が少ない場合には、スラッジ・ブランケット槽においては、所定数量の微フロック粒子の流入に基づいて生ずるフロック化工程の程度もまた減少せざるを得ない。
そして、このような結果は、スラッジ・ブランケット槽におけるフロック化を前提とする沈澱分離機能に支障が生ずることにならざるを得ない。
【００１３】
特許文献２においては、スラッジ・ブランケット槽において沈澱し、かつ汚泥貯留槽に排出されたフロック化粒子を直接スラッジ・ブランケット槽に帰還させることによって、前記フロック化工程の程度を所定の水準に維持する方法を開示している。
しかしながら、特許文献２の方法では、汚泥貯留槽から帰還しているフロック化粒子は、急速攪拌工程を経ていないため、凝集剤の残留に基づく凝集能力が極めて乏しく、スラッジ・ブランケット槽内において、細粒・高密な微フロックの形成を前提とするフロック化を期待することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−２０３１３３号公報
【特許文献２】特開２０００−１７６２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、スラッジ・ブランケット槽内において、フロック化工程にある粒子の濃度が減少しないような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ている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題を解決するため、本発明の請求項１、２、３に係る基本構成は、
（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、スラッジ・ブランケット槽内にて、流入した当該微フロック粒子同士の結合及び／又は微フロック粒子若しくはフロック粒子と既存のフロック粒子との結合に基づくフロック化工程、及び当該フロック化粒子を沈澱分離し、沈澱したフロック化粒子及び沈澱せずに分離したその余の粒子をそれぞれスラッジ・ブランケット槽の外部に排出する工程とを有する被処理水の凝集沈澱処理方法であって、無機凝集剤の凝集能力の低下を原因とするスラッジ・ブランケット槽内におけるフロック化に基づく沈澱分離機能に支障が生ずることを防止するために、前記沈澱したフロック化粒子を、微フロック化工程の前段階に帰還し、前記無機凝集剤の注入と同時又はその前後に被処理水に注入させている場合の当該帰還するフロック化粒子の注入量につき、被処理水の凝集沈澱処理を行う前段階に、無機凝集剤の種類及び注入量という無機凝集剤注入工程を実行する条件、及び攪拌槽を設ける区画数、攪拌時間、攪拌の程度という微フロック化工程における攪拌条件を、前記被処理水の凝集沈澱処理工程に移行した場合と同一条件に設定している予備実験において、前記帰還を行うフロック化粒子における所定の注入量の場合に、被処理水を通過させた際、スラッジ・ブランケット槽内における被処理水中のフロック化工程にある粒子の単位体積当たりの重量測定に基づく濃度が時間の経過と共に減少するか否かを判別し、減少しない場合には、被処理水の凝集沈澱処理に移行する注入量として採用し、減少する場合には、前記濃度が減少しない程度以上となるように増加して調整することによる注入量を採用するという注入量の基準を設定することによって、スラッジ・ブランケット槽内におけるフロック化工程にある粒子の前記濃度が時間の経過と共に減少しない状態としたうえで、被処理水の凝集沈澱処理に移行することに基づく被処理水の凝集沈澱処理方法、
（２）無機凝集剤の種類及び注入量という無機凝集剤注入工程を実行する条件、及び攪拌槽を設ける区画数、攪拌時間、攪拌の程度という微フロック化工程における攪拌条件を、前記被処理水の凝集沈澱処理工程に移行した場合と同一条件に設定している予備実験において、微フロック化工程の前段階において、無機凝集剤の全重量に対するアルミニウムの含有比率（Ａｌ／Ｔ）を０．０５以下としたうえで被処理水の凝固固形物、無機凝集剤、スラッジ・ブランケット槽から帰還したフロック化粒子の３成分の単位体積当たりの重量測定に基づく濃度が７．５ｍｇ／Ｌ以上となるように帰還するフロック化粒子の注入量を設定することを特徴とする前記（１）に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法、
（３）沈澱したフロック化粒子を、スラッジ・ブランケット槽に隣接しているコンセントレータに移行させたうえで、当該フロック化粒子を帰還させることを特徴とする前記（１）、（２）の何れかに記載の被処理水の凝集沈澱処理方法、
からなる。
【発明の効果】
【００１７】
前記基本構成（１）、（２）、（３）に係る本発明においては、急速攪拌槽による微フロック化を前提としたうえで、スラッジ・ブランケット槽内のフロック化を安定した状態にて実現することができ、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更に微細であり、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。
更には、実施例において後述するように、上向流傾斜板又は上向流傾斜管をスラッジ・ブランケット槽の上側出口付近に設置した場合には、特に良質な清澄水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】被処理水の凝集沈澱処理方法における各工程を実現するブロック図である。
【図２】微フロック化工程の前段階における被処理水の懸濁粒子、注入された無機凝集剤、帰還したフロック化粒子の３成分による濃度（ｍｇ／Ｌ）を変化させた場合のスラッジ・ブランケット槽内におけるフロック化工程にある粒子の濃度（ｍｇ／Ｌ）の変化状況を示すグラフである。
【図３】微フロック化工程の前段階における被処理水の懸濁粒子、注入された無機凝集剤、帰還したフロック化粒子による濃度（ｍｇ／Ｌ）を変化させた場合のスラッジ・ブランケット槽内において沈澱し、かつ排出された沈澱水の濁度（フロック化粒子の数によって示す。）の時間的変化を示すグラフであり、（ａ）は、当該フロック化粒子の径が０．５〜１μｍの場合を示しており、（ｂ）は、当該フロック化粒子の径が７．０μｍ以上の場合を示す。
【図４】実施例において、上向流傾斜板の有無によって、水の浄化の程度の相違を説明するグラフであり、（ａ）は、全体としての濁度（ｍｇ／Ｌ）の対比を示しており、（ｂ）は、各粒径の区分に対応する浄化・分離された段階において残留しているフロック化粒子数の対比、更には上向流傾斜板を採用した場合の各粒径の区分に対応した除去率（粒子数を単位としている。）を示している。
【図５】微フロック化工程中のＳＴＲ値の変化に対応する微フロック化工程中の微フロック粒子の数の変化の状況を示しており、（ａ）は、粒径が０．５〜１μｍの場合を示しており、（ｂ）は、粒径が３０μｍを超える場合を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
前記基本構成（１）は、図１のブロック図に示すように、無機凝集剤２の注入工程、急速攪拌槽１０における攪拌機１１の混合攪拌を経ることによる微フロック化工程、及びスラッジ・ブランケット槽５を経ることによるフロック化工程並びに沈澱分離工程を基本工程としている。
【００２０】
スラッジ・ブランケット槽５内においては、微フロック同士の結合及び／又は微フロック粒子若しくはフロック粒子と既存のフロック粒子との結合によってフロック化工程が進行する。
フロック化工程に伴い、所定の粒径及び重量を有するフロック化粒子は沈澱し、通常コンセントレータ４を経て、汚泥貯留槽９に移動する一方、沈澱せずに分離されたその余の粒子（フロック化せずに残留した微フロック粒子、一度フロック化するも、破壊されて細分化したフロック化粒子、更には粒径及び重量の小さいフロック化粒子等）は、被処理水１と共に、次の砂ろ過槽に移行することになる（但し、大抵の場合には、砂ろ過槽に移行する前に、図１に示し、かつ実施例において説明するように、スラッジ・ブランケット槽５の上側出口付近に設けられている上向流傾斜板又は上向流傾斜管８を経ることになる。）。
【００２１】
前記基本構成（１）は、無機凝集剤注入量を限定し、かつ急速攪拌の程度を所定レベル以上に設定することによって、細粒・高密の微フロックを得ることが可能であることを当然予定している。
このような基本構成（１）においては、スラッジ・ブランケット槽５において沈澱したフロック化粒子を、微フロック化工程の前段階に帰還し、無機凝集剤の注入と同時又はその前後に被処理水１に注入している。
【００２２】
このような帰還及び注入によって、背景技術の項において指摘したような無機凝集剤の注入量を限定し、かつ急速攪拌の程度を大きく設定することによって、微フロック粒子が細粒・高密度化した場合に、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化粒子の濃度の減少を補っている。
但し、前記帰還するフロック化粒子の注入量につき、事前の予備実験において、所定の帰還する注入量の場合に、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化工程にある粒子の単位体積当たりの重量測定に基づく濃度が減少するか否かを判別し、減少しない場合には、被処理水１の凝集沈澱処理に移行する注入量として採用し、減少する場合には、前記濃度が減少しない程度以上となるように増加して調整することによる注入量を採用するという注入量の基準を設定したうえで、被処理水１の凝集沈澱処理に移行している。
【００２３】
いうまでもなく、前記予備実験においても、無機凝集剤注入工程を実行する条件（具体的には、無機凝集剤の種類及び注入量に関する条件）及び微フロック化工程における攪拌条件（攪拌槽を設ける区画数、攪拌時間、攪拌の程度などの条件）を本来の凝集沈澱処理工程に移行した場合と同一条件に設定している。
【００２４】
被処理水１の凝集沈澱処理に移行する前段階におけるスラッジ・ブランケット槽５において、フロック化工程にある粒子の濃度が減少するか否かを判断し、かつ前記濃度が減少している場合において、前記帰還に基づく注入量を増加して調整することは、前記濃度に関する時間的推移を測定することによって、容易に実現することができる。
【００２５】
沈澱したフロック化粒子を帰還する段階は、無機凝集剤注入工程に対し、前、同時、後の３段階を選択することができる。
但し、無機凝集剤による影響をできるだけ発揮させるためには、無機凝集剤注入工程と同時又は後の段階にて帰還させることが好ましい。
【００２６】
スラッジ・ブランケット槽５内において沈澱し、かつ微フロック化工程の前段階に帰還されるフロック化粒子における無機凝集剤の残留量は、相当低い状態となっている。
このような帰還したフロック化粒子が、無機凝集剤と共に、急速攪拌槽１０において混合攪拌を受けた場合には、被処理水１中の懸濁粒子と同様に、改めて微フロック化し、再びスラッジ・ブランケット槽５内に流入することになる。
したがって、前記帰還は、結局、スラッジ・ブランケット槽５に流入する微フロックにつき、被処理水１中の懸濁粒子を原因とする微フロック粒子だけでは足りない部分を補完することを意味しており、微フロックを基準とした場合の前記（ａ）式において、右辺のＮの数を増大させ、結局、ｄＮ／ｄｔにおける微フロックの減少の程度をも増大させることによって、逆にフロック化が生ずる程度を増大させることに他ならない。
【００２７】
このように、基本構成（１）は、スラッジ・ブランケット槽５内において沈澱したフロック化粒子を、微フロック化工程の前段階に帰還し、当該帰還に基づく注入量を、スラッジ・ブランケット槽５内においてフロック化工程にある粒子数の濃度が減少しない程度以上に設定したうえで、被処理水１の凝集沈澱処理に移行することによって、細粒・高密度化した微フロックを形成したうえで、前記のような効果を得ることを基本的技術思想としている。
【００２８】
請求項２に係る基本構成（２）について説明するに、図２は、微フロック化工程における急速攪拌槽１０を５区画設定し、急速攪拌強度ＧＲ値を１５０ｓｅｃ−１とし、急速攪拌時間を７分と設定し、無機凝集剤の注入量を、注入された無機凝集剤におけるアルミニウムの重量比であるＡｌ／Ｔ比を０．０５とし、しかも汚泥貯留槽９から汚泥処理されているフロック化粒子を無機凝集剤の注入と同時に帰還して注入した場合において、微フロック化工程の前段階における被処理水１の懸濁粒子、無機凝集剤、帰還したフロック化粒子による３成分の濃度をそれぞれ３.０（ｍｇ／Ｌ）、５．０（ｍｇ／Ｌ）、７．５（ｍｇ／Ｌ）とした場合のスラッジ・ブランケット槽５におけるフロック化粒子の濃度の時間的変移を示す。
【００２９】
上記のＡｌ／Ｔ比の０．０５は、通常の作業現場において採用し得るアルミニウム量としては極端に低い数値（実際の作業現場において採用し得る下限値）に該当する一方、前記５区画によってＧR値を１５０ｓｅｃ−１とし、急速攪拌時間を７分と設定することは、相当高度な攪拌条件を設定していることに帰する。
このような条件下において、前記の３成分による濃度が３．０（ｍｇ／Ｌ）の場合、及び５．０（ｍｇ／Ｌ）の場合には、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化工程にある粒子の濃度は、通水時間の経過と共に順次低下している。
これに対し、微フロック化工程の前段階における前記濃度が７．５（ｍｇ／Ｌ）の場合には、スラッジ・ブランケット槽５におけるフロック化粒子の濃度が概略一定に保たれている。
【００３０】
図３は、図２の実験と同一条件を設定したうえで、前記３成分による濃度がそれぞれ３．０（ｍｇ／Ｌ）、５．０（ｍｇ／Ｌ）、７．５（ｍｇ／Ｌ）の場合におけるスラッジ・ブランケット槽５において、フロック粒子が浄化・分離された状態となって流出する沈澱水３の通水時間に伴う粒子数の通水時間に伴う変化の状態を示しており、（ａ）は、径が０．５〜１μｍの粒子の場合を示しており、（ｂ）は、径が７．０μｍ以上の場合の粒子の数を示す。
【００３１】
図３（ａ）、（ｂ）からも明らかなように、前記濃度が３．０（ｍｇ／Ｌ）、５．０（ｍｇ／Ｌ）の場合には、通水時間の経過と共に、前記径の範囲内にあるフロック化粒子の粒子数が順次増大しているのに対し、前記濃度が７．５（ｍｇ／Ｌ）の場合には、沈澱水３となって流出するフロック化粒子は概略一定に保持されている。
【００３２】
図２及び図３（ａ）、（ｂ）の結果は、前記条件のように、実際の被処理水１の凝集沈澱処理方法の作業現場において、Ａｌ／Ｔ比が０．０５という極端に小さく、かつ攪拌条件が前記のように相当高度であって、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化した粒子が沈殿し易く、当該フロック化工程の粒子の濃度の維持が極めて厳しい条件であっても、前記３成分による濃度が７．５（ｍｇ／Ｌ）以上である場合には、殆ど大抵の作業現場においてスラッジ・ブランケット槽５内のフロック化工程にある粒子の濃度を維持し得ることを意味している。
【００３３】
このような点に着目し、前記基本構成（２）においては、予備実験に際して、前記３成分による濃度につき、予め７．５（ｍｇ／Ｌ）となるように、フロック化粒子の帰還に基づく注入量を設定し、その結果、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化工程にある粒子の数が減少しないことが確認された場合には、被処理水１の沈澱処理工程に移行し、万一前記３成分の濃度が７．５（ｍｇ／Ｌ）以上であるにも拘らず、前記減少が確認された場合には、前記帰還に基づく注入量につき、前記のような減少が生じない程度となるよう増加させたうえで、前記移行を実現している（但し、実際の作業現場においては、前記３成分の濃度を７．５（ｍｇ／Ｌ）以上とした場合に、前記のような減少が生ずることは、極めて例外的である。）。
【００３４】
前記３成分の濃度が７．５（ｍｇ／Ｌ）以上という所定の濃度以上の場合に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、沈澱水３内における各粒子の数（濃度）が小さくなる原因としては、フロック化粒子の帰還量が多いために、微フロック化粒子のスラッジ・ブランケット槽５内に流入する微フロック粒子の粒子数が増大することによって、フロック化の程度が維持され、微フロック粒子の残留の程度、及び微フロック粒子内に残留している無機凝集剤の接着力の維持によって、フロック化した粒子の破壊の程度が少ないことが考えられる（逆に、前記３成分の濃度が３．０（ｍｇ／Ｌ）及び５．０（ｍｇ／Ｌ）の場合には、フロック化の程度が不十分であるため、微フロックに残留する無機凝集剤の接着力が十分維持されないため、フロック化粒子の破損の程度も多いことが考えられる。）。
【００３５】
基本構成（２）においては、無機凝集剤の全重量に対するアルミニウムの含有比率（Ａｌ／Ｔ）を０．０５以下とする無機凝集剤を注入することを特徴としているが、このように、アルミニウムの含有比率を小さく設定した場合には、通常、極めて高密度化した微フロックが形成されることになる。
このような場合、基本構成（２）において、沈澱したフロックの帰還によって、スラッジ・ブランケット槽５内におけるフロック化機能を維持することが可能となることから、前記実施形態の数値限定は、極めて有用な基準を提供している。
尚、アルミニウムの被処理水全体における含有量は、注入された無機凝集剤による濃度によって左右されるが、前記含有比率（Ａｌ/Ｔ）の場合には、当該濃度は、通常の無機凝集剤注入の場合と同程度に設定することによって、前記のような高密度化した微フロックの形成を実現することができる。
【００３６】
請求項３に係る前記基本構成（３）は、沈澱したフロック化粒子をコンセントレータ４に移行させたうえで、前記帰還を行っているが、殆ど大抵の場合の実施形態においては、基本構成（３）を採用している。
但し、コンセントレータ４ではなく、汚泥貯留槽９から直接沈澱したフロック化粒子の帰還を行うことは、本来可能である。
【００３７】
請求項４に係る実施形態においては、急速攪拌槽１０の数を２以上の区画に分割することによって、急速攪拌の機会を多くし、結局、攪拌の程度を増大させている。
【００３８】
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ならば、最初の急速攪拌槽１０の攪拌時間をｔ1とし、２段目の急速攪拌槽１０における攪拌時間をｔ2とした場合には、最初の急速攪拌槽１０における一般解Ｎ1＝Ａexp(−ｋｔ1)に比し、２段目の急速攪拌槽１０を経た粒子数Ｎ1+2は、
Ｎ1+2＝Ａexp(−ｋｔ1−ｋｔ2)  
と表現でき、結局、Ｎ1+2は、Ｎ1よりも小さな数値となっており、凝集の程度が更に進行していることを示している。
そして、実際の作業現場では、被処理水１中における径が０．５〜１μｍの懸濁粒子の低減化に寄与することができる。
【００３９】
請求項５に係る実施形態について説明するに、ＳＴＲの分かり易い定義は、請求項５及び背景技術の項に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５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５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。
【００４０】
そして、請求項５の実施形態のように、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以上のフロックへと成長させることも可能となる。
このようなフロックは、従来技術のように、多量の無機凝集剤を注入することによって形成された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、沈澱池における沈澱分離に寄与することができ、更には実施例において後述するように、上向流傾斜板又は上向流傾斜管９を設けた場合には微フロック粒子の分離を効率的に行うことができる。
【００４１】
請求項６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２】
2011056355.tif 000012
によって表わされる数値）を、につき、ｓｅｃ−１の単位を選択し、急速攪拌時間であるＴＲ値につき、ｓｅｃの単位を選択した場合、双方の積であるＧＲ・ＴＲ値が30000以上であることを特徴としている。
【００４２】
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。
そして、前記のように、双方の積を30000以上と設定した場合には、前記高密度化を十分保証することができ、上記30000という数値は、極めて有用な基準を提供している。
【００４３】
請求項６の実施形態においては、通常ＧR値については、請求項７の実施形態のように、１５０ｓｅｃ−１以上とし、急速攪拌時間ＴR値を１８０秒（３分）以上に設定する場合が多い。
【実施例】
【００４４】
実施例は、請求項８発明のように、スラッジ・ブランケット槽５内の上側出口付近に、上向流傾斜板又は上向流傾斜管８を設置していることを特徴としており、このような設置状態は、図１に示すとおりでいる。
【００４５】
実験に即して説明するに、３区画の急速攪拌槽１０につき、それぞれＧR値を1250ｓｅｃ−１とし、ＴR値を７．３分となるように設定したうえで、前記基本構成（１）、（２）、（３）に立脚し、微フロック工程の前段階における前記３成分による濃度を７．５（ｍｇ／Ｌ）と設定することによって、図２のグラフに示すように、スラッジ・ブランケット槽５内のフロック形成工程にあるフロック粒子の濃度を一定に保つことができた。
【００４６】
上記スラッジ・ブランケット槽５の上側の出口付近に、ピッチ幅を１０ｍｍとする２段の上向流傾斜板８を設けた場合と設けていない場合とにつき、浄化・分離された被処理水１の濁度及び残留している粒子の濃度を比較した場合に、図４（ａ）、（ｂ）のような結果を得ることができた。
即ち、図４（ａ）は、浄化・分離され、次の砂ろ過工程に移行する被処理水１における濁度（ｍｇ／Ｌ）の対比結果を示すが、上向流傾斜板８を設けている場合の濁度は、0.040（ｍｇ／Ｌ）であるのに対し、設けていない場合の濁度は、0.211（ｍｇ／Ｌ）であり、顕著な相違が観察された。
【００４７】
図４（ｂ）は、各粒径の区分に対応する浄化・分離されたフロック化粒子の対比、更には上向流傾斜板８を採用した場合の各粒径の区分に対応した除去率（粒子数を単位としている。）を示すが、沈澱せずに浄化・分離されたフロック化粒子の粒径が大きいほど、上向流傾斜板８の浄化・分離の効果、即ち、粒径が増大しているフロック化粒子を沈澱除去させる効果が大きいことが判明する。
何れにせよ、上向流傾斜板又は上向流傾斜管８の設置によって、スラッジ・ブランケット槽５から流出するその余の粒子を分離することによって濁度を減少させ、沈澱分離を一層助長し、被処理水１を更に清澄化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
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。
【符号の説明】
【００４９】
１    被処理水
２    第１凝集剤注入工程における無機凝集剤（第１の無機凝集剤）の第１注入位置
３    沈澱水
４    コンセントレータ
５    スラッジ・ブランケット槽
６    スラッジ・ブランケット層
７    清澄ゾーン
８    上向流傾斜板又は上向流傾斜管
９    汚泥貯留槽
１０      急速攪拌槽
１１      急速攪拌機
１０１    急速攪拌槽の第１区画
１０２    急速攪拌槽の第２区画
１０３    急速攪拌槽の第３区画
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、スラッジ・ブランケット槽内にて、流入した当該微フロック粒子同士の結合及び／又は微フロック粒子若しくはフロック粒子と既存のフロック粒子との結合に基づくフロック化工程、及び当該フロック化粒子を沈澱分離し、沈澱したフロック化粒子及び沈澱せずに分離したその余の粒子をそれぞれスラッジ・ブランケット槽の外部に排出する工程とを有する被処理水の凝集沈澱処理方法であって、無機凝集剤の凝集能力の低下を原因とするスラッジ・ブランケット槽内におけるフロック化に基づく沈澱分離機能に支障が生ずることを防止するために、前記沈澱したフロック化粒子を、微フロック化工程の前段階に帰還し、前記無機凝集剤の注入と同時又はその前後に被処理水に注入させている場合の当該帰還するフロック化粒子の注入量につき、被処理水の凝集沈澱処理を行う前段階に、無機凝集剤の種類及び注入量という無機凝集剤注入工程を実行する条件、及び攪拌槽を設ける区画数、攪拌時間、攪拌の程度という微フロック化工程における攪拌条件を、前記被処理水の凝集沈澱処理工程に移行した場合と同一条件に設定している予備実験において、前記帰還を行うフロック化粒子における所定の注入量の場合に、被処理水を通過させた際、スラッジ・ブランケット槽内における被処理水中のフロック化工程にある粒子の単位体積当たりの重量測定に基づく濃度が時間の経過と共に減少するか否かを判別し、減少しない場合には、被処理水の凝集沈澱処理に移行する注入量として採用し、減少する場合には、前記濃度が減少しない程度以上となるように増加して調整することによる注入量を採用するという注入量の基準を設定することによって、スラッジ・ブランケット槽内におけるフロック化工程にある粒子の前記濃度が時間の経過と共に減少しない状態としたうえで、被処理水の凝集沈澱処理に移行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】
無機凝集剤の種類及び注入量という無機凝集剤注入工程を実行する条件、及び攪拌槽を設ける区画数、攪拌時間、攪拌の程度という微フロック化工程における攪拌条件を、前記被処理水の凝集沈澱処理工程に移行した場合と同一条件に設定している予備実験において、微フロック化工程の前段階において、無機凝集剤の全重量に対するアルミニウムの含有比率（Ａｌ／Ｔ）を０．０５以下としたうえで被処理水の凝固固形物、無機凝集剤、スラッジ・ブランケット槽から帰還したフロック化粒子の３成分の単位体積当たりの重量測定に基づく濃度が７．５ｍｇ／Ｌ以上となるように帰還するフロック化粒子の注入量を設定することを特徴とする請求項１に記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項３】
沈澱したフロック化粒子を、スラッジ・ブランケット槽に隣接しているコンセントレータに移行させたうえで、当該フロック化粒子を帰還させ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】
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２．５以下であ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】
微フロック化工程の各区画における急速攪拌強度である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】
2011056355.tif 000013
によって表わされる数値）につき、ｓｅｃ−１の単位を選択し、急速攪拌時間であるＴR値につき、ｓｅｃの単位を選択した場合、双方の積であるＧＲ・ＴＲ値が30000以上であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５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】
急速攪拌強度ＧR値を１５０ｓｅｃ−１以上とし、急速攪拌時間ＴR値を１８０秒（３分）以上に設定することを特徴とする請求項６記載の被処理水の凝集沈澱処理方法。
【請求項８】
スラッジ・ブランケット槽内の上側出口付近に、上向流傾斜板又は上向流傾斜管を設置し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。