(57)【要約】【課題】無機凝集剤とアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤を併用した排水処理方法において、得られる粗大フロックの強度が強固なものとなる無機凝集剤の開発を課題とする。【解決手段】塩基度が15〜83%であり、ケイ素をSi/Al2O3（モル比）として0.13〜0.46の範囲で含有し、Al2O3濃度が8〜15質量%であり、所定のフロック強度試験においてフロック成長操作後の濁度（濁度A）が30度以下かつフロック破壊操作後の濁度（濁度B）が30度以下となる性能を有する塩基性塩化アルミニウム水溶液である。【選択図】図２
2019206469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩基度が15〜83%であり、
ケイ素をSi/Al2O3（モル比）として0.13〜0.46の範囲で含有し、
Al2O3濃度が8〜15質量%であり、
下記フロック強度試験における濁度Aが30度以下かつ濁度Bが30度以下となる性能を有する、
塩基性塩化アルミニウム水溶液。
〔フロック強度試験〕
500mLの平底ガラスビーカー（内径：8.5±0.5cm）に蒸留水500mLを入れ、当該蒸留水にCH3COONaを5.30g/L、NH4Clを0.751g/L、KH2PO4を0.217g/L、ペプトン（Bacto Proteose Peptone No.3）を1.41g/Lの濃度となるように溶解した後、10w/v%カオリンを1.25mL、50g/L炭酸水素ナトリウムをYmL（ここで、Y＝(1−塩基性塩化アルミニウム水溶液の塩基度(%)/100)×4）添加して作製した被処理原水に対し、Al2O3として10mg/mLに調製した塩基性塩化アルミニウム水溶液を1mL注入し、フラットパドル（2枚型。1枚のパドルの大きさは縦25mm×横24mm。パドルの下端は上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置に設定）を用いて100rpmで1分間撹拌後、弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である「タキフロックA-102T」（多木化学(株)の商品名）の1.0mg/mL水溶液を1mL注入し、更に100rpmで1分間撹拌し、次いで30rpmで5分間撹拌する。次に、10分間の静置後、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、その濁度を測定し、濁度Aとする。
次に、上澄み採取後の残液に対して、フラットパドル（2枚型。1枚のパドルの大きさは縦25mm×横24mm。パドルの下端は上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置に設定）を用いて200rpmで5分間撹拌してから10分間の静置を行い、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、その濁度を測定し、濁度Bとする。
なお、上記において、被処理原水、並びに上記注入に用いる塩基性塩化アルミニウム水溶液及び弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤は、液温20.0±1.5℃に設定したものを用いる。
【請求項２】
請求項１記載の塩基性塩化アルミニウム水溶液と、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤とを排水に添加し、凝集処理する排水処理方法。
【請求項３】
以下の(i)又は(ii)の工程を含む、請求項１記載の塩基性塩化アルミニウム水溶液の製造方法。
(i)塩化アルミニウム及び／又は塩基性塩化アルミニウムと、アルミノケイ酸ナトリウムと、を水存在下で混合する工程。
(ii)塩化アルミニウム及び／又は塩基性塩化アルミニウムと、アルミノケイ酸ナトリウムと、塩基度調整剤と、を水存在下で混合する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケイ素を含有した塩基性塩化アルミニウム水溶液に関する。
【背景技術】
【０００２】
生活排水、工場排水、し尿排水等の排水処理において、無機凝集剤とアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤を併用した排水処理方法が広く採用されている。無機凝集剤に期待される役割は、濁質を凝集させ、微細なフロックを形成させることである。上記高分子凝集剤に期待される役割は、当該微細なフロックから粗大フロックを形成させることである。
【０００３】
粗大フロックを形成させた後の工程では、粗大フロックを凝集沈殿させる。凝集沈殿物は汚泥と称され、ポンプ等によって槽から排出された後、脱水される。
【０００４】
一般に、無機凝集剤単独による排水処理に比較して、無機凝集剤とアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤の併用による排水処理は、フロックを粗大化させ、速やかに沈降させることが可能であり、これによって処理時間を短縮できる。
【０００５】
排水処理に用いられる無機凝集剤と高分子凝集剤の種類は、いずれも多種多様であり、よって無機凝集剤と高分子凝集剤の組合せも多種多様に存在することになる。
【０００６】
無機凝集剤の代表例は、アルミニウム系凝集剤では硫酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム、塩化アルミニウム等であり、鉄系凝集剤では塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等である。ここで、塩基性塩化アルミニウムは、ポリ塩化アルミニウム（PAC）とも称されるものであり、塩基度の範囲、硫酸根の含有の有無等により種々のものが知られている。塩基性塩化アルミニウムの１種として、ケイ素をSi/Al2O3のモル比として0.001〜0.1の範囲で含有した高塩基性塩化アルミニウムが特許文献１に開示されている。
【０００７】
アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤の代表例は、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミドの部分加水分解物、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物等である。なお、構成モノマーの種類や分子量等の違いにより、高分子凝集剤には非常に多くの銘柄が存在している。また、アニオン性の高分子凝集剤は、弱アニオン性、中アニオン性、強アニオン性に分類することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第６１８６５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の無機凝集剤とアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤を併用した排水処理方法において、従来の知見・技術では、得られる粗大フロックが比較的容易に崩壊するものであることが一般的であった。よって、汚泥の移送等の操作によって粗大フロックが崩壊することにより、脱水機のフィルタ（ろ材）が目詰まりし、脱水効率の低下を引き起こすことがあった。
【００１０】
本発明は、無機凝集剤とアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤を併用した排水処理方法において、得られる粗大フロックの強度が強固なものとなる無機凝集剤の開発を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、無機凝集剤として所定割合でケイ素を含有し所定範囲の塩基度及び所定の性能を有する塩基性塩化アルミニウム水溶液を用いることによって、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤の添加後に形成される粗大フロックが強固なものとなることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成したものである。
【００１２】
本発明は以下のとおりである。
［１］塩基度が15〜83%であり、ケイ素をSi/Al2O3（モル比）として0.13〜0.46の範囲で含有し、Al2O3濃度が8〜15質量%であり、下記フロック強度試験における濁度Aが30度以下かつ濁度Bが30度以下となる性能を有する、塩基性塩化アルミニウム水溶液。
〔フロック強度試験〕
500mLの平底ガラスビーカー（内径：8.5±0.5cm）に蒸留水500mLを入れ、当該蒸留水にCH3COONaを5.30g/L、NH4Clを0.751g/L、KH2PO4を0.217g/L、ペプトン（Bacto Proteose Peptone No.3）を1.41g/Lの濃度となるように溶解した後、10w/v%カオリンを1.25mL、50g/L炭酸水素ナトリウムをYmL（ここで、Y＝(1−塩基性塩化アルミニウム水溶液の塩基度(%)/100)×4）添加して作製した被処理原水に対し、Al2O3として10mg/mLに調製した塩基性塩化アルミニウム水溶液を1mL注入し、フラットパドル（2枚型。1枚のパドルの大きさは縦25mm×横24mm。パドルの下端は上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置に設定）を用いて100rpmで1分間撹拌後、弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である「タキフロックA-102T」（多木化学(株)の商品名）の1.0mg/mL水溶液を1mL注入し、更に100rpmで1分間撹拌し、次いで30rpmで5分間撹拌する。次に、10分間の静置後、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、その濁度を測定し、濁度Aとする。
次に、上澄み採取後の残液に対して、フラットパドル（2枚型。1枚のパドルの大きさは縦25mm×横24mm。パドルの下端は上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置に設定）を用いて200rpmで5分間撹拌してから10分間の静置を行い、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、その濁度を測定し、濁度Bとする。
なお、上記において、被処理原水、並びに上記注入に用いる塩基性塩化アルミニウム水溶液及び弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤は、液温20.0±1.5℃に設定したものを用いる。
［２］上記［１］記載の塩基性塩化アルミニウム水溶液と、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤とを排水に添加し、凝集処理する排水処理方法。
［３］以下の(i)又は(ii)の工程を含む、上記［１］記載の塩基性塩化アルミニウム水溶液の製造方法。
(i)塩化アルミニウム及び／又は塩基性塩化アルミニウムと、アルミノケイ酸ナトリウムと、を水存在下で混合する工程。
(ii)塩化アルミニウム及び／又は塩基性塩化アルミニウムと、アルミノケイ酸ナトリウムと、塩基度調整剤と、を水存在下で混合する工程。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液は、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤と併用したときに、強固な粗大フロックを形成させることに優れているため、排水処理用の凝集剤としての用途に特に適したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】フロック強度試験に用いるフラットパドル（撹拌軸つき）の模式図である。
【図２】実施例におけるフロック強度試験１の試験状況を示した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、好ましい実施形態に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
なお、本発明において、数値範囲に関する「数値１〜数値２」という表記は、数値１を下限値とし数値２を上限値とする、両端の数値１及び数値２を含む数値範囲を意味し、「数値１以上数値２以下」と同義である。
【００１６】
本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液は、塩基度が15〜83%であり、ケイ素をSi/Al2O3（モル比）として0.13〜0.46の範囲で含有し、Al2O3濃度が8〜15質量%であり、下記フロック強度試験における濁度Aが30度以下かつ濁度Bが30度以下となる性能を有するものである。
【００１７】
〔フロック強度試験〕
500mLの平底ガラスビーカー（内径：8.5±0.5cm）に蒸留水500mLを入れ、当該蒸留水にCH3COONaを5.30g/L、NH4Clを0.751g/L、KH2PO4を0.217g/L、ペプトン（Bacto Proteose Peptone No.3）を1.41g/Lの濃度となるように溶解した後、10w/v%カオリンを1.25mL、50g/L炭酸水素ナトリウムをYmL（ここで、Y＝(1−塩基性塩化アルミニウム水溶液の塩基度(%)/100)×4）添加して作製した被処理原水に対し、Al2O3として10mg/mLに調製した塩基性塩化アルミニウム水溶液を1mL注入し、フラットパドル（2枚型。1枚のパドルの大きさは縦25mm×横24mm。パドルの下端は上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置に設定）を用いて100rpmで1分間撹拌後、弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である「タキフロックA-102T」（多木化学(株)の商品名）の1.0mg/mL水溶液を1mL注入し、更に100rpmで1分間撹拌し、次いで30rpmで5分間撹拌する（フロック成長操作）。次に、10分間の静置後、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、その濁度を測定し、濁度Aとする。
次に、上澄み採取後の残液に対して、フラットパドル（2枚型。1枚のパドルの大きさは縦25mm×横24mm。パドルの下端は上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置に設定）を用いて200rpmで5分間撹拌（フロック破壊操作）してから10分間の静置を行い、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、その濁度を測定し、濁度Bとする。
なお、上記において、被処理原水、並びに上記注入に用いる塩基性塩化アルミニウム水溶液及び弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤は、液温20.0±1.5℃に設定したものを用いる。また、試験の実施中も被処理原水の液温が20.0±1.5℃に保たれるようにすることが好ましい。
上記炭酸水素ナトリウムの添加量は、例えば、上記注入に用いる塩基性塩化アルミニウム水溶液の塩基度が60%のときは、上記式より、Y＝(1−60/100)×4）＝1.6mLと計算される。上記式により算出される炭酸水素ナトリウムの添加量によって、濁度A測定用の上澄みにおけるpHは、通常は6.9±0.1の範囲に収まる。よって、上記炭酸水素ナトリウムの添加量を設定する別の一方法として、濁度A測定用の上澄みにおけるpHが6.9±0.1となるような所定の添加量としてもよい。
フラットパドルの模式図を図１に示した。撹拌軸12にフラットパドル15が2枚接合したものである。フラットパドルの厚みは特に限定されない。また、材質も特に限定されない。例えば、材質としてポリ塩化ビニルを用いたときの厚みの一例は、2mmである。
500mLの平底ガラスビーカーとして、内径：8.5±0.5cmのものを用いる。例えば、AGCテクノグラス社製IWAKI  500mLの平底ガラスビーカーが好ましく、その6個の平底ガラスビーカーの内径を測定したところ、8.4〜8.6cmであり、平均値は8.5cmであった。平底ガラスビーカーの底面のおおよそ中心の位置に、フラットパドルの撹拌軸が位置するように設定することが好ましい。
濁度の測定には、日本電色(株)製の水質計 WA1（セル：2cmセル）を用いることが好ましい。
【００１８】
濁度Aは、被処理原水に対する凝集沈殿度合いを見るための指標である。塩基性塩化アルミニウム水溶液の注入から弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤の注入とそれに引続いての撹拌に至るまでの一連の操作はフロック成長操作であり、これにより粗大フロックが生成していれば次の静置により沈殿し、濁度Aは低値を示す。凝集沈殿効果が得られたと判断することができる濁度Aは30度以下である。濁度Aは、25度以下であることが好ましく、より好ましくは20度以下であり、更により好ましくは15度以下であり、特に好ましくは10度以下である。
【００１９】
濁度Bは、凝集沈殿した粗大フロックに対してフラットパドルによる撹拌という力学的負荷（せん断力）を与えるというフロック破壊操作によって、粗大フロックの崩壊度合いを見ることを目的とした指標である。濁度Bは30度以下であり、この範囲であれば強固な粗大フロックが得られたと判断することができる。このような粗大フロックは、崩壊し難い強度を有する粗大フロックと呼ぶこともできる。濁度Bは、より好ましくは25度以下であり、更により好ましくは20度以下であり、特に好ましくは15度以下である。
【００２０】
濁度Aと濁度Bの組合せは、上記のように、濁度Aが30度以下かつ濁度Bが30度以下であるが、好ましくは、濁度Aが25度以下かつ濁度Bが30度以下の組合せである。また、濁度Aが30度以下かつ濁度Bが25度以下の組合せも好ましいものである。より好ましくは、濁度Aが25度以下かつ濁度Bが25度以下の組合せであり、更に好ましくは濁度Aが20度以下かつ濁度Bが25度以下の組合せである。更により好ましくは濁度Aが20度以下かつ濁度Bが20度以下の組合せであり、特に好ましくは濁度Aが15度以下かつ濁度Bが20度以下の組合せであり、特により好ましくは濁度Aが15度以下かつ濁度Bが15度以下の組合せである。
【００２１】
濁度Aと濁度B以外の指標として、濁度差＝濁度B−濁度Aの式から求められる濁度差を用いてもよい。ここで、濁度差は、粗大フロックの崩壊し難さを評価するものである。粗大フロックが崩壊し難ければ、濁度差は低値を示す。濁度差は、30度以下であることが好ましく、より好ましくは25度以下であり、更に好ましくは20度以下である。特に好適な形態においては、濁度Aよりも濁度Bの方が低値を示すものであり、この場合には濁度差が負の値となる。
【００２２】
濁度Aと濁度差の組合せについては、濁度Aが30度以下かつ濁度差が30度以下であることが好ましく、より好ましくは濁度Aが25度以下かつ濁度差が30度以下の組合せである。また、濁度Aが30度以下かつ濁度差が25度以下の組合せも好ましいものである。より好ましくは、濁度Aが25度以下かつ濁度差が25度以下の組合せであり、更に好ましくは濁度Aが20度以下かつ濁度差が25度以下の組合せである。更により好ましくは濁度Aが20度以下かつ濁度差が20度以下の組合せであり、特に好ましくは濁度Aが15度以下かつ濁度差が20度以下の組合せである。
【００２３】
本発明において、塩基性塩化アルミニウム水溶液の塩基度は、下記数式１によって求める。
【００２４】
【数１】
2019206469.tif 000003
ここで、Xiはi番目のアニオンの濃度、Yiはi番目のアニオンの価数、Ziはi番目のアニオンの分子量であり、アニオンの種類iは1〜m個である。また、xjはj番目のカチオン（ただしアルミニウムを除く。以下同じ）の濃度、yjはj番目のカチオンの価数、zjはj番目のカチオンの分子量であり、カチオンの種類jは1〜n個である。なお、数式１において、SiO2は塩基度計算の対象外とする。
例えば、Al2O3=9.65質量%、Cl=9.33質量%、SiO2=1.71質量%、Na=3.15質量%、SO4=1.84質量%の場合、以下のように塩基度が求められる。
塩基度(%)＝(9.65×6/102−9.33/35.5−1.84×2/96＋3.15/23)/(9.65×6/102)×100＝71.1
【００２５】
本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液の塩基度の範囲は、上記のように15〜83%である。塩基度の範囲の下限は、好ましくは20%であり、より好ましくは23%である。塩基度の範囲の上限は、好ましくは80%であり、より好ましくは75%である。塩基度の好ましい範囲として、15〜80%、15〜75%、20〜83%、20〜80%、20〜75%、23〜83%、23〜80%、23〜75%等を例示することができる。
【００２６】
本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液に含有されるケイ素の量は、Si/Al2O3（モル比）として0.13〜0.46の範囲となる量である。上記Si/Al2O3（モル比）が0.13未満である場合、強固な粗大フロックを得ることが困難となる。一方、上記Si/Al2O3（モル比）が0.46超である場合、強固な粗大フロックを得ることに関しSi含有量に見合うだけの効果が得られ難くなるため経済的ではなく、また、安定性が低下することがある。Si/Al2O3（モル比）の範囲の下限は、好ましくは0.14であり、より好ましくは0.15であり、更に好ましくは0.17である。Si/Al2O3（モル比）の範囲の上限は、好ましくは0.42であり、より好ましくは0.38である。
【００２７】
本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液に含有される塩素の量は、Cl/Al2O3（モル比）=1〜6の範囲であることが好ましい。Cl/Al2O3（モル比）の範囲の下限は2であることが好ましく、更に好ましくは3である。また、Cl/Al2O3（モル比）の範囲の上限は5.7であることが好ましく、更に好ましくは5.4である。
【００２８】
本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液中のAl2O3濃度は、8〜15質量%である。Al2O3濃度は、好ましくは9〜13質量%である。本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液は、一般にチンダル現象が観察されるものであるため、分散液と称することもできるが、水を溶媒とするものであるため便宜上「水溶液」と称するものである。ただし、チンダル現象が観察されることは、本発明の構成要件を満たすことの必要条件ではない。本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液の保存安定性に関する好適な一形態は、20℃・6ヶ月間の保存において沈殿が発生しないものであって、粘度が500mPa・s（液温20℃）以下のものである。なお、粘度の測定条件は、東機産業(株)のRE-85型粘度計 RE-85Lの標準ロータを用いて、液温20℃、回転速度は塩基性塩化アルミニウムの粘度にあわせて調整し、測定した値を採用することができる。
【００２９】
本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液は、アルミニウム、塩素及びケイ素を必須構成要素とするものであるが、本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液の構成要件を満たす限りにおいて、他の構成要素を任意成分として含有しても構わない。他の構成要素として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫酸イオン等を例示することができる。他の構成要素の含有割合について、例えば、アルカリ金属とアルカリ土類金属については、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属をMとしたときに、M/Al2O3（モル比）＝0〜2.5の範囲であることが好ましい。ここで、Mのモル数は、アルカリ金属のモル数＋（アルカリ土類金属のモル数×2）によって求めたものである。M/Al2O3（モル比）の範囲の上限は、2.1であることがより好ましく、更に好ましくは1.7である。アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有するときは、例えば、M/Al2O3（モル比）＝0.13〜2.5の範囲であることが好ましい。また、硫酸イオンについては、SO4/Al2O3（モル比）＝0〜0.35の範囲であることが好ましい。SO4/Al2O3（モル比）の範囲の上限は、0.32であることがより好ましく、更に好ましくは0.25である。硫酸イオンを含有するときは、例えば、SO4/Al2O3（モル比）＝0.01〜0.35の範囲であることが好ましい。
【００３０】
本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液を用いた排水処理方法の好適な一形態は、本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液と、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤とを排水に添加し、凝集処理するものである。なお、凝集処理においては、撹拌等の操作を適宜行うことが好ましい。好適な添加順序は、最初に塩基性塩化アルミニウム水溶液、次にアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤である。この添加順序は、本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液によって濁質を凝集させて微細なフロックを形成させた後、上記高分子凝集剤によって当該微細なフロックから粗大フロックを形成させることに好都合である。本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液を用いることによって、得られる粗大フロックを強固なものとすることができるため、本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液はフロック強固化剤としての作用も有すると言える。
【００３１】
アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤として、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミドの部分加水分解物、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。また、上記高分子凝集剤の重量平均分子量の範囲は、200万〜2000万程度であることが好ましい。なお、アニオン性の高分子凝集剤の範囲には、弱アニオン性、中アニオン性、強アニオン性が含まれる。
【００３２】
アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤は、市販の各種製品を使用することができる。ここで、多木化学(株)の商品名で例示すると、「タキフロックN-100T」、「タキフロックN-131」（以上、ノニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤）、「タキフロックA-102」、「タキフロックA-102T」、「タキフロックA-112T」、「タキフロックA-122A」、「タキフロックA-132」（以上、弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤）、「タキフロックA-103」、「タキフロックA-103E」、「タキフロックA-103T」、「タキフロックA-103TE」、「タキフロックA-113T」、「タキフロックA-133」、「タキフロックA-104」、「タキフロックA-104T」、「タキフロックA-105T」、「タキフロックA-106T」、「タキフロックAL-50」、「タキフロックAL-65」（以上、中アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤）、「タキフロックA-177T」（強アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤）、「タキフロックA-108T」（強アニオン性ポリアクリル酸ソーダ系高分子凝集剤）、「タキフロックA-122T」（ノニオン性変性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤）、「タキフロックA-142」、「タキフロックA-162」（以上、中アニオン性変性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤）等が挙げられる。
【００３３】
本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液と、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤の添加量は、対象排水により適宜設定することが好ましいが、例えば、本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液は対象排水に対しAl2O3として1〜1,000ppmであり、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤は対象排水に対し0.5〜100ppmである。
【００３４】
本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液が上記のいわゆるフロック強固化剤として作用するメカニズムについては定かではない。
通常のアルミニウム系凝集剤は、排水に添加されることによって濁質を荷電中和し、更にアルミニウム系凝集剤の加水分解物が濁質同士を主に吸着作用によって結合して微細なフロックの形成に関与していると考えられている。
これに対し、本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液を用いたときは、上記吸着作用による結合がケイ酸によって強化されていると推測される。そして、この強化された吸着作用がアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤によって粗大フロックが形成されたときに、粗大フロックの強固化に寄与しているものと考えられる。
【００３５】
本発明の塩基性塩化アルミニウム水溶液の製造方法は、(i)塩化アルミニウム及び／又は塩基性塩化アルミニウムとアルミノケイ酸ナトリウムとを水存在下で混合する工程を含むもの、又は、(ii)塩化アルミニウム及び／又は塩基性塩化アルミニウムとアルミノケイ酸ナトリウムと塩基度調整剤とを水存在下で混合する工程を含むもの、である。なお、(i)と(ii)はいずれも水存在下で実施する工程であるため、原料のすべてが固体であるときは、適当量の水を添加する。
【００３６】
塩化アルミニウム（AlCl3）は、固体と液体のいずれを用いてもよい。固体の塩化アルミニウムは、例えば、塩化アルミニウム・6水和物である。また、液体の塩化アルミニウムの製造方法の一例は、水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物を塩酸で溶解するものである。上記溶解においては、加熱によって溶解させることが好ましい。加熱時の圧力条件は、常圧及び高圧のいずれであってもよい。
【００３７】
塩基性塩化アルミニウムも固体と液体のいずれを用いてもよい。液体の塩基性塩化アルミニウムは常法によって製造することができ、製造方法の一例は、水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物と塩酸をオートクレーブに入れ水熱処理するものである。これを乾燥することによって、固体の塩基性塩化アルミニウムを得ることができる。乾燥方法は、噴霧乾燥、通気乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を例示できる。塩基性塩化アルミニウムの組成の好例は、塩基度が40〜50%の範囲、即ち、Cl/Al2O3（モル比）＝3.0〜3.6の範囲のものである。
【００３８】
アルミノケイ酸ナトリウムは、例えば、ケイ素含有水溶液とアルミニウム含有水溶液とをアルカリ条件下で混合し、必要に応じて加熱した後、ろ過等によって得られる固形状物である。アルカリ条件下とするために、アルカリ剤、例えば水酸化ナトリウム等を使用してもよい。ケイ素含有水溶液としては、例えば、3号水ガラス、メタケイ酸ナトリウム水溶液、オルトケイ酸ナトリウム水溶液等が挙げられる。アルミニウム含有水溶液としては、例えば、アルミン酸ナトリウム水溶液、塩化アルミニウム水溶液、硫酸アルミニウム水溶液等が挙げられる。アルミノケイ酸ナトリウムの組成は、40℃で乾燥した乾燥粉において、例えば、Al2O3は10〜30質量%、SiO2は15〜35質量%、Naは10〜20質量%の範囲のものである。
アルミノケイ酸ナトリウムの組成を分析する好適な一方法は、アルミノケイ酸ナトリウムを希硝酸等の鉱酸に溶解して得られた水溶液を適宜希釈し、Al2O3はキレート滴定法によって、SiO2とNaはICP-AESによって分析する方法である。
【００３９】
塩基度調整剤としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ金属の炭酸水素塩、アルカリ土類金属の炭酸水素塩、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、塩酸、硫酸、硫酸アルミニウム、アルミナゲルスラリー等が挙げられる。アルカリ金属とアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩の具体例は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素マグネシウム等である。アルミナゲルスラリーは、必須成分としてAl、Cl、Naを含有し、任意成分としてSO4を含有するものであって、Al2O3濃度が3〜15質量%、Cl/Al2O3(モル比)が1〜4、Na/Al2O3(モル比)が0.5〜3、SO4/Al2O3(モル比)が0〜2、塩基度が70〜100%の範囲のものが好例であり、更に好ましくはAl2O3濃度が8〜12質量%、Cl/Al2O3(モル比)が1.5〜3.5、Na/Al2O3(モル比)が1〜3、SO4/Al2O3(モル比)が0〜1.5、塩基度が80〜100%の範囲のものである。アルミナゲルスラリーは酸性のアルミニウム水溶液に易溶解性のものが好ましい。当該易溶解性の評価は、例えば、塩基性塩化アルミニウム水溶液(Al2O3=14.2質量%、Cl=16.8質量%、塩基度=43%)、蒸留水及び当該アルミナゲルスラリーを、Al2O3=10.2質量%、塩基度50%になるように混合し、50℃で1時間の加熱を行った後の未溶解残渣の湿重量を仕込総量で除して算出される残渣率が0.2重量%を下回るものであれば、易溶解性と評価することができる。なお、アルミナゲルスラリーは、例えば、特許第５９８６４４８号公報に記載の方法によって製造することができる。
【００４０】
(i)又は(ii)の工程において、各原料の混合順は特に限定されることはなく、例えば、全原料を同時に添加して混合してもよい。また、例えば、順番に添加して混合してもよく、これにあたり予混合しておいてもよい。また、濃度調整等のために、水を適宜添加してもよい。混合だけでは溶解（ただし、ここでの溶解は、肉眼観察で原料が溶解したと認められる状態であって、チンダル現象が観察されてもよい）が不十分なときは、(i)又は(ii)の工程の後に加熱工程を設けてもよい。加熱は溶解させるのに適した条件で行えばよく、例えば30〜100℃で5分〜6時間である。
【００４１】
更に、(i)又は(ii)の工程によって製造された塩基性塩化アルミニウム水溶液を乾燥させるための乾燥工程を設けてもよい。乾燥方法は、噴霧乾燥、通気乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を例示でき、これらのうち工業的製造の観点からは噴霧乾燥が好ましい。
【実施例】
【００４２】
以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００４３】
（アルミノケイ酸ナトリウムのスラリーAの調製）
3号水ガラス（SiO2=29.0質量%、Na=7.0質量%）426g、48%水酸化ナトリウム(Na=27.6質量%）235g及び蒸留水1639gを5Lビーカー中で混合し、ケイ素含有水溶液を得た。次に、ケイ素含有水溶液を撹拌しながら100℃になるまで加熱し、アルミン酸ナトリウム水溶液（Al2O3=15.0質量%、Na=11.5質量%）700gを添加した後、100℃で1時間反応させてから冷却した。冷却後、十分に水洗しながら吸引ろ過し、40℃で乾燥して得られたAl2O3=26.5質量%、SiO2=33.6質量%、Na=13.3質量%のアルミノケイ酸ナトリウム粉末を水に50質量%となるように分散させることにより、アルミノケイ酸NaスラリーAを得た。
【００４４】
（アルミノケイ酸ナトリウムのスラリーBの調製）
3号水ガラス（SiO2=29.0質量%、Na=7.0質量%）426g、48%水酸化ナトリウム(Na=27.6質量%）235g及び蒸留水1639gを5Lビーカー中で混合し、ケイ素含有水溶液を得た。次に、ケイ素含有水溶液を室温で撹拌しながら、アルミン酸ナトリウム水溶液（Al2O3=15.0質量%、Na=11.5質量%）700gを添加した後、室温で1時間反応させた。その後、十分に水洗しながら吸引ろ過し、40℃で乾燥して得られたAl2O3=16.9質量%、SiO2=19.7質量%、Na=15.9質量%のアルミノケイ酸ナトリウム粉末を水に35質量%となるように分散させることにより、アルミノケイ酸NaスラリーBを得た。
【００４５】
（塩基性塩化アルミニウムA、Bの調製）
水酸化アルミニウムと塩酸をオートクレーブを用いて水熱処理条件下で反応させることにより、Al2O3=14.2質量%、Cl=16.8質量%、塩基度=43%の塩基性塩化アルミニウムAを得た。同様にして、Al2O3=14.0質量%、Cl=17.4質量%、塩基度40%の塩基性塩化アルミニウムBを得た。
【００４６】
（アルミナゲルスラリーAの調製）
蒸留水1055gを5Lビーカー中で撹拌しながら、塩基性塩化アルミニウムA  1243gとアルミン酸ナトリウム水溶液（Al2O3=17.6質量%、Na=13.5質量%）702gをそれぞれ同時にペリスタポンプで30分かけて添加し、Al2O3=10.0質量%、Cl=7.0質量%、Na=3.2質量%のアルミナゲルスラリーAを3000g得た。
【００４７】
〔実施例1〜9（目標塩基度20、30、40、50%）〕
（原料）
実施例1〜9における原料、即ち、塩化アルミニウム水溶液(Al2O3=11.2質量%、Cl=23.9質量%)、アルミナゲルスラリーA、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水の仕込み量を表１に示した。
（製造）
塩化アルミニウム水溶液を撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながら、アルミナゲルスラリーA、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水を順番に添加し混合した。次いで、この混合液に対して50℃で1.5時間の加熱を行った後、No.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、透明なケイ素含有塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。
【００４８】
【表１】
2019206469.tif 000004
【００４９】
〔実施例10〜11（目標塩基度60%）〕
（原料）
実施例10〜11における原料、即ち、塩化アルミニウム水溶液(Al2O3=11.2質量%、Cl=23.9質量%)、アルミナゲルスラリーA、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水の仕込み量を表２に示した。
（製造）
塩化アルミニウム水溶液を撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながら、アルミナゲルスラリーA、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水を順番に添加し混合した。次いで、この混合液に対して60℃で1.5時間の加熱を行った後、No.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、透明なケイ素含有塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。
【００５０】
【表２】
2019206469.tif 000005
【００５１】
〔実施例12〜14（目標塩基度70%）〕
（原料）
実施例12〜14における原料、即ち、塩化アルミニウム水溶液(Al2O3=11.2質量%、Cl=23.9質量%)、アルミナゲルスラリーA、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水の仕込み量を表３に示した。
（製造）
塩化アルミニウム水溶液を撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながら、アルミナゲルスラリーA、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水を順番に添加し混合した。次いで、この混合液に対して70℃で1.5時間の加熱を行った後、No.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、透明なケイ素含有塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。
【００５２】
【表３】
2019206469.tif 000006
【００５３】
〔実施例15（目標塩基度80%）〕
（原料）
実施例15における原料、即ち、塩基性塩化アルミニウムA、アルミナゲルスラリーA、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水の仕込み量を表４に示した。
（製造）
塩基性塩化アルミニウムAを撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながら、アルミノケイ酸NaスラリーAを添加し溶解させた。次いで、アルミナゲルスラリーA及び蒸留水を順番に添加し混合してから、この混合液に対して95℃で1.5時間の加熱を行った後、No.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、透明なケイ素含有塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。
【００５４】
【表４】
2019206469.tif 000007
【００５５】
（原料）
実施例16〜17における原料、即ち、塩基性塩化アルミニウムA、21%炭酸ナトリウム水溶液、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水の仕込み量を表５に示した。
（製造）
塩基性塩化アルミニウムAを撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながら21%炭酸ナトリウム水溶液を添加し、アルミナゲルを生成させた。次いで、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水を順番に添加し混合してから、この混合液に対して70℃で1.0時間の加熱を行った後、No.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、透明なケイ素含有塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。
【００５６】
【表５】
2019206469.tif 000008
【００５７】
〔実施例18（目標塩基度70%）〕
（原料）
実施例18における原料、即ち、塩基性塩化アルミニウムA、21%炭酸ナトリウム水溶液及びアルミノケイ酸NaスラリーBの仕込み量を表６に示した。
（製造）
塩基性塩化アルミニウムAを撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながらアルミノケイ酸NaスラリーBを添加し、70℃に加熱した。次いで、21%炭酸ナトリウムを添加し混合してから、70℃で1.0時間の加熱を行った後、No.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、透明なケイ素含有塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。
【００５８】
【表６】
2019206469.tif 000009
【００５９】
〔実施例19（加熱無しでの製造・目標塩基度30%）〕
（原料）
実施例19における原料、即ち、塩化アルミニウム水溶液(Al2O3=11.2質量%、Cl=23.9質量%)、21%炭酸ナトリウム水溶液、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水の仕込み量を表７に示した。
（製造）
塩化アルミニウム水溶液を撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながら21%炭酸ナトリウム水溶液を添加し、アルミナゲルを生成させた。次いで、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水を順番に添加し混合してから、この混合液に対して室温で1.5時間撹拌後にNo.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、透明なケイ素含有塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。
【００６０】
【表７】
2019206469.tif 000010
【００６１】
〔実施例20（加熱無しでの製造・目標塩基度55%）〕
（原料）
実施例20における原料、即ち、塩基性塩化アルミニウムB、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水の仕込み量を表８に示した。
（製造）
塩基性塩化アルミニウムBを撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながらアルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水を順番に添加し混合してから、室温で1.5時間撹拌後にNo.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、透明なケイ素含有塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。
【００６２】
【表８】
2019206469.tif 000011
【００６３】
〔実施例21（硫酸含有・目標塩基度70%）〕
（原料）
実施例21における原料、即ち、塩基性塩化アルミニウムB、硫酸アルミニウム水溶液(Al2O3=8.0質量%、SO4=23.1質量%)、21%炭酸ナトリウム水溶液、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水の仕込み量を表９に示した。
（製造）
塩基性塩化アルミニウムBと硫酸アルミニウム水溶液とを撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコ中にて混合した後、室温で撹拌しながら、21%炭酸ナトリウム水溶液を滴下し、アルミナゲルを生成させた。ここにアルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水を順番に添加し混合してから、70℃で1.5時間の加熱・熟成を行った後、吸引ろ過することによって透明なケイ素含有塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。
【００６４】
【表９】
2019206469.tif 000012
【００６５】
〔比較例1〜3（低Si/Al）〕
（原料）
比較例1〜3における原料、即ち、塩化アルミニウム水溶液(Al2O3=11.2質量%、Cl=23.9質量%)、アルミナゲルスラリーA、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水の仕込み量を表１０に示した。
（製造）
塩化アルミニウム水溶液を撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながら、アルミナゲルスラリーA、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水を順番に添加し混合した。次いで、この混合液に対して50℃で1.5時間の加熱を行った後、No.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、透明なケイ素含有塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。
【００６６】
【表１０】
2019206469.tif 000013
【００６７】
〔比較例4（高Si/Al）〕
（原料）
比較例4における原料、即ち、塩化アルミニウム水溶液(Al2O3=11.2質量%、Cl=23.9質量%)、アルミナゲルスラリーA、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水の仕込み量を表１１に示した。
（製造）
塩化アルミニウム水溶液を撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながら、アルミナゲルスラリーA、アルミノケイ酸NaスラリーA及び蒸留水を順番に添加し混合した。次いで、この混合液に対して70℃で1.5時間の加熱を行った後、No.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、透明なケイ素含有塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。
【００６８】
【表１１】
2019206469.tif 000014
【００６９】
〔比較例5〜6（Si源：シリカゾル）〕
（原料）
比較例5〜6における原料、即ち、塩基性塩化アルミニウムA、塩酸、シリカゾル及び蒸留水の仕込み量を表１２に示した。
（製造）
塩基性塩化アルミニウムAを撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながら、塩酸及び蒸留水を順番に添加し混合することでAl2O3=10.9〜11.1質量%、Cl=15.8〜16.1質量%、塩基度31%の塩基性塩化アルミニウムを得た。次いで、この塩基度31%の塩基性塩化アルミニウムにシリカゾルを添加し、室温で0.5時間反応させた後、No.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、透明なケイ素含有塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。なお、シリカゾルは、比較例5では(株)ADEKA製「アデライトAT-20Q」（SiO2=20.0質量%）を用い、比較例6では日産化学工業(株)製「スノーテックスOUP」（SiO2=15.3質量%）を用いた。
【００７０】
【表１２】
2019206469.tif 000015
【００７１】
〔比較例7（Si無し・塩基度0%）〕
比較例7として、塩化アルミニウム水溶液(Al2O3=9.00質量%、Cl=19.18質量%)を用いた。
【００７２】
〔比較例8（Si無し・塩基度50%）〕
（原料）
比較例8における原料、即ち、塩基性塩化アルミニウムA、硫酸アルミニウム水溶液（Al2O3=8.0質量%、SO4=23.1質量%）、アルミナゲルスラリーA及び蒸留水の仕込み量を表１３に示した。
（製造）
塩基性塩化アルミニウムAを撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながら、硫酸アルミニウム水溶液、アルミナゲルスラリーA及び蒸留水を順番に添加し混合した。次いで、この混合液に対して50℃で1.0時間の加熱を行った後、No.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、ケイ素を含まない透明な塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。
【００７３】
【表１３】
2019206469.tif 000016
【００７４】
〔比較例9（Si無し・塩基度60%）〕
（原料）
比較例9における原料、即ち、塩基性塩化アルミニウムA、硫酸アルミニウム水溶液（Al2O3=8.0質量%、SO4=23.1質量%）、アルミナゲルスラリーA及び蒸留水の仕込み量を表１４に示した。
（製造）
塩基性塩化アルミニウムAを撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながら、硫酸アルミニウム水溶液、アルミナゲルスラリーA及び蒸留水を順番に添加し混合した。次いで、この混合液に対して60℃で1.0時間の加熱を行った後、No.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、ケイ素を含まない透明な塩基性塩化アルミニウム水溶液を作製した。
【００７５】
【表１４】
2019206469.tif 000017
【００７６】
実施例1〜21及び比較例1〜9によって得られた各塩基性塩化アルミニウム水溶液（ただし比較例7は塩化アルミニウム水溶液）の成分分析を以下により行い、結果を表１５に示した。
Al2O3は、JIS K 1475に記載の方法で濃度を求めた。
SiO2、Na、SO4は、適量を採取し、硝酸酸性にしてからICP-AESで測定し、濃度を算出した。
Clは、ホルハード法に準じて濃度を求めた。具体的には、試料2gを採取し、100mLにメスアップした後、5mLを300mL三角フラスコに分取した。次いで、(1+2)硝酸10mLを加えてよく混合した後、0.1mol/L硝酸銀水溶液10mL、硫酸第二鉄アンモニウム水溶液5mL、ジエチルエーテル3mLを順番に添加してから、0.05mol/Lチオシアン酸アンモニウム水溶液で滴定し、その滴定量（試料滴定量）をCl濃度(%)=｛ブランク滴定量(mL)−試料滴定量(mL)｝×1.773/｛試料(g)×5/100×1000｝×100の式に当て嵌めて濃度を求めた。上式においてブランク滴定量とは、試料2gの代わりに蒸留水2gを用いた以外は同様にして測定した滴定量のことである。ここで、各試薬について説明すると、(1+2)硝酸は濃硝酸と蒸留水を容量比で1：2になるように混合したものであり、0.1mol/L硝酸銀水溶液は市販のものをそのまま用いてもよいし高濃度の硝酸銀水溶液を希釈したものであってもよい。また、硫酸第二鉄アンモニウム水溶液は試薬特級の硫酸第二鉄アンモニウム・12水和物10gを(1+2)硝酸10mLでよく溶かした後、100mLにメスアップして調製したものである。ジエチルエーテルは市販の試薬特級のものを用いることができ、0.05mol/Lチオシアン酸アンモニウム水溶液は市販のものをそのまま用いてもよいし高濃度のチオシアン酸アンモニウム水溶液を希釈したものであってもよい。
【００７７】
【表１５】
2019206469.tif 000018
【００７８】
〔保存安定性試験〕
実施例1〜21及び比較例1〜9によって得られた各塩基性塩化アルミニウム水溶液（ただし比較例7は塩化アルミニウム水溶液）を20℃で6ヶ月間保存した後の外観を目視にて確認した。結果を表１６に示した。評価において、「○」は保存安定性試験前と変化がなかったものである。
【００７９】
【表１６】
2019206469.tif 000019
【００８０】
表１６に示したように、比較例4の塩基性塩化アルミニウム水溶液において増粘が認められた。比較例4の塩基性塩化アルミニウム水溶液の保存安定性試験前の粘度は8mPa・sであったが、6ヶ月間保存後の粘度は1215mPa・sを超過した。一方、実施例1〜21と比較例1〜3、比較例5〜9の塩基性塩化アルミニウム水溶液の保存安定性試験前の粘度は3〜8mPa・sであり、6ヶ月間保存後の粘度は3〜10mPa・sであった。なお、粘度の測定条件は東機産業(株)のRE-85型粘度計 RE-85Lの標準ロータを用いて、液温20℃で行った。回転速度は実施例1〜21と比較例1〜3、比較例5〜9の塩基性塩化アルミニウムは20rpmで、比較例4は0.5rpmで測定した。
【００８１】
〔フロック強度試験１〕
（注入用塩基性塩化アルミニウム水溶液）
注入用塩基性塩化アルミニウム水溶液として、実施例1〜21及び比較例1〜3、5、6、8、9で得られた各塩基性塩化アルミニウム水溶液を蒸留水で希釈して、それぞれAl2O3として10mg/mLとなるように調製したものを用いた。また、比較例7の塩化アルミニウム水溶液についても蒸留水で希釈してAl2O3として10mg/mLとなるように調製したものを用いた。以下では、便宜上、比較例7の希釈した塩化アルミニウム水溶液も注入用塩基性塩化アルミニウム水溶液と称する。
【００８２】
（注入用高分子凝集剤）
注入用高分子凝集剤として、弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である多木化学(株)の商品名「タキフロックA-102T」（粉末）を蒸留水に溶解して、1.0mg/mL水溶液となるように調製したものを用いた。
注入用塩基性塩化アルミニウム水溶液と注入用高分子凝集剤は、以下のフロック強度試験でも同様であるが、調製後12時間以内のものを供試した。
【００８３】
（測定装置）
濁度の測定には、日本電色(株)製の水質計 WA1（セル：2cmセル）を使用した。pHと水温の測定には、東亜ディーケーケー(株)製のpHメータHM-30Rを使用した。
【００８４】
（被処理原水の作製）
500mLの平底ガラスビーカーとして、AGCテクノグラス社製IWAKI  500mLの平底ガラスビーカー（内径：8.5cm）を用いた。
この500mLの平底ガラスビーカーに蒸留水500mLを入れ、当該蒸留水にCH3COONaを5.30g/L、NH4Clを0.751g/L、KH2PO4を0.217g/L、ペプトン（Bacto Proteose Peptone No.3）を1.41g/Lの濃度となるように溶解した後、10w/v%カオリンを1.25mL、50g/L炭酸水素ナトリウムをYmL添加することによって被処理原水を作製した。ここで、Yは、Y＝(1−塩基性塩化アルミニウム水溶液の塩基度(%)/100)×4の式によって得られる値であり、例えば、実施例１の塩基性塩化アルミニウム水溶液の塩基度は22.0%であるため、Y＝(1−22.0/100)×4＝3.12となる。炭酸水素ナトリウムの添加量によって各実施例・比較例に用いる被処理原水の組成は若干異なるが、以下では便宜上、上記により作製した被処理原水を被処理原水１と称する。なお、CH3COONa、NH4Cl、KH2PO4及び炭酸水素ナトリウムはいずれも試薬特級のものを用いた。カオリンは関東化学(株)の試薬を用いた。
【００８５】
（液温調整）
試験時の被処理原水１、注入用塩基性塩化アルミニウム水溶液及び注入用高分子凝集剤の液温は、20.0±1.5℃の範囲が維持されるようにした。
【００８６】
（フラットパドル）
図１の模式図に示したタイプの2枚型のフラットパドルを用いた。1枚のパドルの大きさは縦25mm、横24mm、厚み2mmである。材質は、ポリ塩化ビニルである。
【００８７】
（フロック成長操作→濁度Aの測定）
被処理原水１は、上記500mLの平底ガラスビーカーに収容した上記作製による全量を用いた。フラットパドルの位置は、パドル下端が上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置、かつ、フラットパドルの撹拌軸が上記平底ガラスビーカーの底面のおおよそ中心の位置になるように設定した。
被処理原水１に注入用塩基性塩化アルミニウム水溶液を1mL注入し、フラットパドルを用いて100rpmで1分間撹拌後、注入用高分子凝集剤を1mL注入し、更に100rpmで1分間撹拌し、次いで30rpmで5分間撹拌した（フロック成長操作）。次に、10分間の静置後、デカンテーションにて上澄み100mLを採取して濁度を測定し、その濁度値を濁度Aとした。
【００８８】
（フロック破壊操作→濁度Bの測定）
次に、上記上澄み採取後の残液に対して、フラットパドルを用いて200rpmで5分間撹拌した（フロック破壊操作）。次に10分間の静置後、デカンテーションにて上澄み100mLを採取して濁度を測定し、その濁度値を濁度Bとした。
【００８９】
（濁度差）
濁度差は、濁度差＝濁度B−濁度Aの式から求めた。
【００９０】
図２の写真は、比較例7、比較例8及び実施例19のフロック強度試験１の様子を撮影したものである。フロック成長操作（図２左上写真）及びフロック成長後の静置時（図２右上写真）において、比較例7と比較例8は全体的に濁っているのに対し、実施例19はまとまりの良いフロックが沈殿しており、また、液の透明度が高いことが明確に分かる。フロック破壊操作（図２左下写真）において、比較例7と比較例8は全体的に濁っているのに対し、実施例19はフロックの分散が見られるものの液の透明感は認められる状態である。そして、フロック破壊後の静置時（図２右下写真）において、比較例7と比較例8は全体的に濁っているのに対し、実施例19はまとまった態様でフロックが沈殿しており、また、液の透明度が高いことが明確に分かる。
【００９１】
（結果）
実施例及び比較例における濁度A、濁度B及び濁度差の結果を表１７に示した。なお、表１７において、pHと液温は濁度A測定時の上澄みの値である。
【００９２】
【表１７】
2019206469.tif 000020
【００９３】
表１７より、いずれの実施例と比較例においても濁度Aが20度以下であったことより、いずれの塩基性塩化アルミニウム水溶液（比較例7は塩化アルミニウム水溶液）もフロック形成には支障がなかったことが分かった。一方、濁度Bについては、いずれの実施例でも30度以下であったのに対し、いずれの比較例でも30度以下とはならなかった。このことから、実施例においては崩壊し難い強度を有する強固な粗大フロックが形成されたが、比較例においては強度の低い粗大フロックが形成されたと判断できた。
また、濁度差がマイナスを示した実施例においては、より強固な粗大フロックが得られたものと考えられる。
【００９４】
〔フロック強度試験２：高分子凝集剤の種類を変えた試験〕
（被処理原水）
被処理原水として、被処理原水１を用いた。
【００９５】
（注入用塩基性塩化アルミニウム水溶液）
注入用塩基性塩化アルミニウム水溶液として、フロック強度試験１で調製した実施例3、実施例17、比較例7及び比較例8の注入用塩基性塩化アルミニウム水溶液を用いた。
【００９６】
（注入用高分子凝集剤）
注入用高分子凝集剤として、弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である多木化学(株)の商品名「タキフロックA-122A」（粉末）を蒸留水に溶解して、1.0mg/mL水溶液となるように調製したものを用いた。
【００９７】
（フロック強度試験）
フロック強度試験は、フロック強度試験１と同様にして実施した。
【００９８】
（結果）
表１８に結果を示した。なお、pHと液温は濁度A測定時の上澄みの値である。
【００９９】
【表１８】
2019206469.tif 000021
【０１００】
表１８より、高分子凝集剤を変更しても、実施例3と17は濁度A及び濁度Bが30度以下を示したことより、崩壊し難い強度を有する強固な粗大フロックが得られたと判断できた。
【０１０１】
〔フロック強度試験３：被処理原水と高分子凝集剤の種類を変えた試験〕
（被処理原水）
被処理原水として、蒸留水に多木化学(株)製のペースト肥料「タキペースト14号」を5g/Lの濃度となるように調製したものを用いた。以下、被処理原水２と称する。
【０１０２】
（注入用塩基性塩化アルミニウム水溶液）
注入用塩基性塩化アルミニウム水溶液は、フロック強度試験２と同じ実施例・比較例のものを供試した。
【０１０３】
（注入用高分子凝集剤）
注入用高分子凝集剤として、いずれも多木化学(株)の商品を用いた。具体的には、弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤「タキフロックA-102T」、弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤「タキフロックA-122A」、中アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤「タキフロックA-103T」及びノニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤「タキフロックN-100T」の各粉末を蒸留水に溶解して、1.0mg/mL水溶液となるように調製したものを用いた。なお、試験には調製後12時間以内のものを供試した。
【０１０４】
（フロック成長操作→濁度A、フロック破壊操作→濁度Bの測定）
500mLの平底ガラスビーカー（AGCテクノグラス社製IWAKI  500mLの平底ガラスビーカー（内径：8.5cm））に収容した500mLの被処理原水２に対し、注入用塩基性塩化アルミニウム水溶液を2.5mL注入し、フラットパドルを用いて100rpmで1分間撹拌後、注入用高分子凝集剤を0.5mL注入し、更に100rpmで1分間撹拌を行い、次いで30rpmで5分間撹拌した（フロック成長操作）。次に、10分間の静置後、デカンテーションにて上澄み100mLを採取して濁度を測定し、その濁度値を濁度Aとした。
次に、上記上澄み採取後の残液に対して、フラットパドルを用いて200rpmで5分間撹拌した（フロック破壊操作）。次に10分間の静置後、デカンテーションにて上澄み100mLを採取して濁度を測定し、その濁度値を濁度Bとした。
なお、フラットパドルの大きさ・位置等の条件、測定装置及び濁度差の求め方はフロック強度試験１と同様である。
【０１０５】
（結果）
表１９に、各実施例・比較例と高分子凝集剤の組合せ、及び結果を示した。なお、pHは濁度A測定時の上澄みの値である。
【０１０６】
【表１９】
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【０１０７】
表１９より、各種類の高分子凝集剤において、濁度Aについては、実施例3と実施例17は、比較例7と比較例8と同等又は低値を示した。一方、濁度Bについては、実施例3と実施例17は、比較例7と比較例8よりも低値を示した。このことより、各種の高分子凝集剤との併用において、実施例3と実施例17の塩基性塩化アルミニウム水溶液は強固な粗大フロックの形成に寄与したことが分かった。
【符号の説明】
【０１０８】
12  撹拌軸、15  フラットパドル
【図１】
2019206469.tif 000023
【図２】
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