(57)【要約】【課題】高分子凝集剤により、凝集と混合とを同一の槽で実施することで、装置をコンパクト化すること。【解決手段】本発明は、高分子凝集剤と沈降促進剤とを原水と混合するフロック形成槽において、高分子凝集剤分散手段を用いて、原水に含まれる懸濁物質と高分子凝集剤を分散させることで、原水に含まれる懸濁物質を１槽で処理する凝集沈殿処理装置および方法に関するものであり、フロック形成槽とフロックを沈降させて原水を処理水とスラリーとに分離する沈殿槽と、沈殿槽から抜き出されたスラリーを汚泥と沈降促進剤とに分離し、分離した沈降促進剤を再びフロック形成槽に供給するサイクロンとを備える。【選択図】図１
2019181348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に含まれる懸濁物質を凝集沈殿処理により汚泥と処理水とに分離する凝集沈殿装置であって、
前記原水に対して、高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加装置と、
前記原水に対して、不溶性粒状物からなる沈降促進材を添加する沈降促進材添加装置と、
前記高分子凝集剤を液中に分散させるための高分子凝集剤分散手段と、
前記高分子凝集剤と前記沈降促進材と前記懸濁物質とを撹拌混合して、フロックを形成させるフロック形成槽と、
前記フロック形成槽の後段に位置しており、前記フロックを沈降させて、前記原水を前記処理水とスラリーとに分離する沈殿槽と、
前記沈殿槽から前記スラリーを引き抜くスラリー引抜ラインと、
前記スラリー引抜ラインより抜き出された前記スラリーを、前記汚泥と前記沈降促進材とに分離するサイクロンと、
分離した前記沈降促進材を前記フロック形成槽に供給する供給ラインと、
を備え、
前記高分子凝集剤は、カチオン性又は両性の共重合体を主成分とし、前記共重合体の質量平均分子量が１００万〜１３００万であり、かつ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量値が０．１ｍｅｑ／ｇ以上である高分子凝集剤であり、
前記共重合体は、下記一般式（１）、又は、一般式（２）を必須成分とする原料モノマーから誘導される共重合体である、凝集沈殿装置。
【化１】
2019181348.tif 000007
ここで、上記一般式（１）及び（２）において、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、ＣＨ３又はＣ２Ｈ５を表し、Ｒ３は、Ｈ、ＣＨ３又はＣ２Ｈ５のいずれかを表し、Ｘ−は、アニオン性対イオンを表す。
【請求項２】
前記高分子凝集剤分散手段は、高分子凝集剤の注入点を複数とし、式（３）で表される分散度を所定の値以上とする、請求項１に記載の凝集沈殿装置。
分散度＝Ｇ値×水理学的滞留時間×注入点数／フロック形成槽内高分子凝集剤濃度
式（３）
【請求項３】
前記所定の値を４４０とする、請求項２に記載の凝集沈殿装置。
【請求項４】
前記高分子凝集剤分散手段は、高分子凝集剤の複数の注入点のうち一つを前記原水流入ラインとする、請求項２又は３に記載の凝集沈殿装置。
【請求項５】
前記高分子凝集剤分散手段は、フロック形成槽内に流れ案内構造を備える、請求項１〜４の何れか１項に記載の凝集沈殿装置。
【請求項６】
前記沈降促進材は、ケイ砂又はスラグである、請求項１〜５の何れか１項に記載の凝集沈殿装置。
【請求項７】
前記原水は、石炭又はコークスを含む鉄鋼排水である、請求項１〜６の何れか１項に記載の凝集沈殿装置。
【請求項８】
原水に含まれる懸濁物質を凝集沈殿処理により汚泥と処理水とに分離させる凝集沈殿方法であって、
前記原水に対して、高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加工程と、
前記原水に対して、不溶性粒状物からなる沈降促進材を添加する沈降促進材添加工程と、
前記高分子凝集剤を液中に分散させるための高分子凝集剤分散工程と、
前記高分子凝集剤と前記沈降促進材と前記懸濁物質とを撹拌混合してフロックを形成させるフロック形成工程と、
前記フロック形成工程の後段で実施され、前記フロックを沈降させて、前記原水を前記処理水とスラリーとに分離させる沈殿工程と、
前記沈殿槽から前記スラリーを引き抜くスラリー引抜ラインにより、前記沈殿槽から前記スラリーを引き抜くスラリー引抜工程と、
前記スラリー引抜ラインより抜き出された前記スラリーを前記汚泥と前記沈降促進材とに分離させる分離工程と、
分離された前記沈降促進材を、前記フロック形成工程が行われるフロック形成槽に供給する供給工程と、
を含み、
前記高分子凝集剤は、カチオン性又は両性の共重合体を主成分とし、前記共重合体の質量平均分子量が１００万〜１３００万であり、かつ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量値が０．１ｍｅｑ／ｇ以上である高分子凝集剤であり、
前記共重合体は、下記一般式（１）、又は、一般式（２）を必須成分とする原料モノマーから誘導される共重合体である、凝集沈殿方法。
【化２】
2019181348.tif 000008
ここで、上記一般式（１）及び（２）において、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、ＣＨ３又はＣ２Ｈ５を表し、Ｒ３は、Ｈ、ＣＨ３又はＣ２Ｈ５のいずれかを表し、Ｘ−は、アニオン性対イオンを表す。
【請求項９】
前記高分子凝集剤分散工程では、高分子凝集剤の注入点を複数とし、式（３）で表される分散度を所定の値以上とする、請求項８に記載の凝集沈殿方法。
分散度＝Ｇ値×水理学的滞留時間×注入点数／フロック形成槽内高分子凝集剤濃度
式（３）
【請求項１０】
前記所定の値を４４０とする、請求項９に記載の凝集沈殿方法。
【請求項１１】
前記高分子凝集剤分散工程では、高分子凝集剤の複数の注入点のうち一つを前記原水流入ラインとする、請求項９又は１０に記載の凝集沈殿方法。
【請求項１２】
前記高分子凝集剤分散工程では、前記フロックを形成させるフロック形成槽内に流れ案内構造を設け、当該流れ案内構造内部に下向流を発生させるとともに、外部に上向流を発生させることで、前記高分子凝集剤を分散させる、請求項８〜１１の何れか１項に記載の凝集沈殿方法。
【請求項１３】
前記沈降促進材は、ケイ砂又はスラグである、請求項８〜１２の何れか１項に記載の凝集沈殿方法。
【請求項１４】
前記原水は、石炭又はコークスを含む鉄鋼排水である、請求項８〜１３の何れか１項に記載の凝集沈殿方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝集沈殿装置及び凝集沈殿方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原水中の汚濁成分を沈殿分離する装置として、沈降促進材として用いられる不溶性粒状物と凝集剤とを原水中に添加混合し、不溶性粒状物を核としたフロックを凝集形成することによりフロックを重量化させて沈降速度を速め、沈降分離処理を極めて短時間で行えるようにした高速凝集沈殿装置が知られている（例えば、下記の特許文献１を参照。）。
【０００３】
下記特許文献１に開示されているような高速凝集沈殿装置について、本発明者らは、装置に流入する原水の流量や汚濁濃度が変化すると、処理水の水質が低下してしまうという課題に対し、原水の汚濁濃度が変化した場合であっても安定した処理水の水質を実現することが可能な技術や、原水の流量が変化した場合であっても安定した処理水の水質を実現することが可能な技術について、提案を行っている（例えば、下記の特許文献２及び特許文献３を参照。）。
【０００４】
下記特許文献１の装置では、混合スペースと、中間凝集スペースと、を備えている。液より濃厚な不溶性粒状物質が、流れが乱される混合スペース内の液中に予め定められた比率で注入され、乱流が中間凝集スペース内に生じて粒状物質を懸濁状態に保ち、沈降槽で固液分離される。一方、下記特許文献２及び特許文献３の装置では、第一撹拌槽、第二撹拌槽、フロック形成槽、及び、沈殿槽を備えることが要件となっている。第１攪拌槽では、原水に対して無機凝集剤を添加した上で攪拌混合させ、第２攪拌槽では、原水に対して高分子凝集剤及び不溶性微粒子からなる沈降促進材を添加した上で攪拌混合させ、フロック形成槽では、沈降促進材を核としたフロックを形成させ、沈殿槽では、フロックを沈降させて原水を処理水とスラリーとに分離する。ここで、凝集体とフロックとは、特許文献による表記が異なるだけで、同義と考えられる。以下、「凝集体」という用語について、フロックという表記で統一する。
【０００５】
下記特許文献４では、原水が貯水されたフロック形成槽に無機凝集剤を注入する第１凝集ステップと、フロック形成槽と沈殿槽とを連結する配管を介して、流速０．７ｍ／ｓ〜２．０ｍ／ｓで３０〜６０秒以内にフロック形成槽から沈殿槽へ水を輸送する輸送ステップと、沈殿槽に無機凝集剤を注入する第２凝集ステップと、からなる水処理方法が提案されている。
【０００６】
一方、下記特許文献５では、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが共存している状態の廃水から、これらの懸濁物質を同一の処理によって取り除く際に使用される高分子凝集剤（以下、上記のような高分子凝集剤を「ＮＣＳ」と略記する。）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−２７０９１２号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３７１２２号公報
【特許文献３】特開２０１４−２３７１２３号公報
【特許文献４】特開２０１５−１４７１６８号公報
【特許文献５】特開２０１４−１０８３９４号公報
【特許文献６】特開２０１６−１３５４０号公報
【特許文献７】特開２０００−３３４２０９号公報
【特許文献８】特表２０１０−５１４５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、上記特許文献１の高速凝集沈殿装置は、少なくとも原水に凝集剤を添加し、原水に含まれる懸濁物質を凝集させてフロックを形成させる槽、及び、沈降促進材として不溶性の粒子物質を添加して混合させる槽を別々に備えることが必要と考えられていた。その理由は、原水と凝集剤と沈降促進材とを均一に混合する条件と、沈降促進材と原水に含まれる懸濁物質とを凝集させる際の撹拌条件と、が異なるためである。混合するには強い撹拌（速度勾配：１，５００〜４，０００ｓ−１）が必要であり、凝集させるには、混合の場合よりも弱い撹拌（速度勾配：４００〜１，５００ｓ−１）が必要とされる。
【０００９】
また、上記特許文献２及び特許文献３の装置は、少なくとも原水に無機凝集剤を添加し、原水に含まれる懸濁物質を混合してフロックを形成させる槽、フロックと沈降促進材と高分子凝集剤とを混合する槽、及び、沈降促進材を核としてより大きなフロックを形成させるフロック形成槽を別々に備えることが必要と考えられていた。その理由は、無機凝集剤によるフロック形成条件と、沈降促進材と高分子凝集剤によるフロック形成条件が異なるためである。条件の違いの一つとして、無機凝集剤では急速撹拌が適しており、高分子凝集剤では緩速撹拌が適しているとされ、同一の槽で同時に反応を起こすことは難しいと考えられていた。
【００１０】
このように、凝集と混合とは、それぞれに適した撹拌条件が異なることから、従来、凝集と混合とを同一の槽で行うという考えに至ることは、極めて困難であった。
【００１１】
また、上記特許文献４の方法は、フロック形成槽にて凝集剤と原水とを混合し、フロック形成槽と沈殿槽とを連結する配管内でフロックを破壊してから、沈殿槽に無機凝集剤を添加して再凝集させている。従来は、１段階の凝集では沈降性が確保できなかった際に、フロックを破壊して再凝集するという２段階凝集が必要と考えられていた。
【００１２】
また、上記特許文献７では、シリカ成分とともに鉄成分を有する一種の無機高分子凝集剤のみを用いる砂添加凝集沈殿装置について提案されているが、シリカ成分の凝集剤を用いて発生する汚泥は、リサイクルに制約が生ずる。すなわち、懸濁物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄ：ＳＳ）が有機物であれば、スラッジ中の有機物を可溶化して再利用する方法がある。しかしながら、上記特許文献７のように、シリカをはじめとした無機成分を凝集剤として用いると、スラッジを溶解しても残渣が残るため、リサイクル上の制約が生ずるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、原水に含まれる懸濁物質を凝集沈殿処理により汚泥と処理水とに分離する凝集沈殿装置であって、前記原水に対して、高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加装置と、前記原水に対して、不溶性粒状物からなる沈降促進材を添加する沈降促進材添加装置と、前記高分子凝集剤を液中に分散させるための高分子凝集剤分散手段と、前記高分子凝集剤と前記沈降促進材と前記懸濁物質とを撹拌混合して、フロックを形成させるフロック形成槽と、前記フロック形成槽の後段に位置しており、前記フロックを沈降させて、前記原水を前記処理水とスラリーとに分離する沈殿槽と、前記沈殿槽から前記スラリーを引き抜くスラリー引抜ラインと、前記スラリー引抜ラインより抜き出された前記スラリーを、前記汚泥と前記沈降促進材とに分離するサイクロンと、分離した前記沈降促進材を前記フロック形成槽に供給する供給ラインと、を備え、前記高分子凝集剤は、カチオン性又は両性の共重合体を主成分とし、前記共重合体の質量平均分子量が１００万〜１３００万であり、かつ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量値が０．１ｍｅｑ／ｇ以上である高分子凝集剤であり、前記共重合体は、下記一般式（１）、又は、一般式（２）を必須成分とする原料モノマーから誘導される共重合体である、凝集沈殿装置が提供される。
【００１４】
【化１】
2019181348.tif 000003
【００１５】
ここで、上記一般式（１）及び（２）において、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、ＣＨ３又はＣ２Ｈ５を表し、Ｒ３は、Ｈ、ＣＨ３又はＣ２Ｈ５のいずれかを表し、Ｘ−は、アニオン性対イオンを表す。
【００１６】
前記高分子凝集剤分散手段は、高分子凝集剤の注入点を複数とし、式（３）で表される分散度を所定の値以上（例えば、４４０）以上としてもよい。
分散度＝Ｇ値×水理学的滞留時間×注入点数／フロック形成槽内高分子凝集剤濃度  
式（３）
【００１７】
前記高分子凝集剤添加手段は、前記高分子凝集剤の複数の注入点のうち一つを、前記フロック形成槽に対して前記原水を流入させる原水流入ラインとしてもよい。
【００１８】
前記高分子凝集剤分散手段は、フロック形成槽内に流れ案内構造を備えてもよい。
【００１９】
前記沈降促進材は、ケイ砂又はスラグであってもよい。
【００２０】
前記原水は、石炭又はコークスを含む鉄鋼排水であってもよい。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、原水に含まれる懸濁物質を凝集沈殿処理により汚泥と処理水とに分離させる凝集沈殿方法であって、前記原水に対して、高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加工程と、前記原水に対して、不溶性粒状物からなる沈降促進材を添加する沈降促進材添加工程と、前記高分子凝集剤を液中に分散させるための高分子凝集剤分散工程と、前記高分子凝集剤と前記沈降促進材と前記懸濁物質とを撹拌混合してフロックを形成させるフロック形成工程と、前記フロック形成工程の後段で実施され、前記フロックを沈降させて、前記原水を前記処理水とスラリーとに分離させる沈殿工程と、前記沈殿槽から前記スラリーを引き抜くスラリー引抜ラインにより、前記沈殿槽から前記スラリーを引き抜くスラリー引抜工程と、前記スラリー引抜ラインより抜き出された前記スラリーを前記汚泥と前記沈降促進材とに分離させる分離工程と、分離された前記沈降促進材を、前記フロック形成工程が行われるフロック形成槽に供給する供給工程と、を含み、前記高分子凝集剤は、カチオン性又は両性の共重合体を主成分とし、前記共重合体の質量平均分子量が１００万〜１３００万であり、かつ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量値が０．１ｍｅｑ／ｇ以上である高分子凝集剤であり、前記共重合体は、上記一般式（１）、又は、一般式（２）を必須成分とする原料モノマーから誘導される共重合体である、凝集沈殿方法が提供される。
【００２２】
前記高分子凝集剤分散工程では、高分子凝集剤の注入点を複数とし、上記式（３）で表される分散度を所定の値（例えば、４４０）以上としてもよい。
【００２３】
前記高分子凝集剤分散工程では、高分子凝集剤の複数の注入点のうち一つを前記原水流入ラインとしてもよい。
【００２４】
前記高分子凝集剤分散工程では、前記フロックを形成させるフロック形成槽内に流れ案内構造を設け、当該流れ案内構造内部に下向流を発生させるとともに、外部に上向流を発生させることで、前記高分子凝集剤を分散させてもよい。
【００２５】
前記沈降促進材は、ケイ砂又はスラグであってもよい。
【００２６】
前記原水は、石炭又はコークスを含む鉄鋼排水であってもよい。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、高分子凝集剤により、凝集と混合とを同一の槽で実施することで、装置をコンパクト化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実験例１に係る凝集沈殿装置の構成例を示した模式図である。
【図２】本発明の実験例１の比較例に該当する凝集沈殿装置の構成例を示した模式図である。
【図３】本発明の実験例２に係る凝集沈殿装置の他の構成例を示した模式図である。
【図４】本発明の実験例３に係る凝集沈殿装置の他の構成例を示した模式図である。
【図５】本発明の実験例２における分散度と処理水懸濁物質濃度除去率との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３０】
＜沈降促進材及び高分子凝集剤を同一の槽で混合及び凝集させるという考え方＞
前述の通り、上記特許文献１〜特許文献４の技術では、凝集と混合のプロセスが必須であり、これらプロセスは別々の槽又は場所で行われる必要がある。また、上記特許文献２及び特許文献３の技術では、原水に含まれる懸濁物質と無機凝集剤とのフロック形成（凝集）、沈降促進材の添加及び混合（注入）、高分子凝集剤とのフロック形成（熟成）という、３段階のプロセスが必要である。
【００３１】
一方、上記特許文献５における高分子凝集剤（ＮＣＳ）は、粗大な懸濁物質・微細な懸濁物質を含む廃水中から、高分子凝集剤を利用して、これらの粗大な懸濁物質を含んだままの状態で懸濁物質を一挙に、速やかに、しかもきわめて効率良く凝集沈殿させ、これらを同時に除去することができるようにした廃水中の懸濁物質の凝集処理技術に用いる凝集剤である。かかるＮＣＳを用いて上記の凝集沈殿処理プロセスを１段階にできることを、本発明者らは初めて見出した。文献５には、同一処理の記載があるが、ＮＣＳがどういう状態で分散されれば同一処理が可能であるかについて記載されていない。また、ＮＣＳの流路等への添加の記載があるが、ＮＣＳが混ざりやすいと予想される適用場について記載があるのみで、具体的な処理条件についての記載がなく、適正に分散されるかについて何ら定量的な検討はなされていない。
【００３２】
従来技術では、前述の通り、凝集と混合とを別々の撹拌条件で行う必要があるため、同一の槽で沈降促進材及び高分子凝集剤を混合及び凝集させる考えには至らなかった。すなわち、通常であれば、沈降促進材を添加し、十分撹拌することにより原水に含まれる懸濁物質及び沈降促進材を液中に均一化させてから上記ＮＣＳを添加しないと、原水に含まれる懸濁物質、沈降促進材及びＮＣＳ同士の接触効率及び反応効率が低下し、懸濁物質処理性が低下する可能性があるとされていたためである。
【００３３】
例えば、上記特許文献６に記載された実施例１０及び実施例１１においては、ＮＣＳを添加する前に予め原水に砂を添加して撹拌した状態とし、流動している液中にＮＣＳを添加している。これより、上記特許文献６において、プロセスは少なくとも注入及び熟成の２段階が示唆されているに過ぎず、１段階で処理できることは予見できない。
【００３４】
この点について、試験例を基に、詳細に説明する。
【００３５】
懸濁物質濃度２４０ｍｇ／Ｌの原水２Ｌに対し、沈降促進材５，０００ｍｇ／Ｌと、凝集剤とを、以下の３条件で添加して、ジャーテストにて凝集処理を行った際の、上澄水の懸濁物質濃度を比較した。
【００３６】
（条件１）ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）３０ｍｇ／Ｌ、急速撹拌後に緩速撹拌
（条件２−１）ＰＡＣ３０ｍｇ／Ｌ及び高分子凝集剤２ｍｇ／Ｌ、急速撹拌後に緩速撹拌
（条件２−２）ＰＡＣ３０ｍｇ／Ｌ及び高分子凝集剤２ｍｇ／Ｌ、急速撹拌のみ
（条件３）ＮＣＳ２ｍｇ／Ｌ、急速撹拌のみ
【００３７】
ただし、（条件２−１）では、ＰＡＣを急速撹拌時に添加し、高分子凝集剤を緩速撹拌時に添加した。（条件２−２）急速撹拌時にＰＡＣを先に添加し、その後に高分子凝集剤を添加した。なお、かかる比較において、（条件２−１）及び（条件２−２）（以下、まとめて「（条件２）」と記載する場合がある。）で使用した凝集剤は、一般的に用いられる高分子凝集剤であり、（条件３）で使用した凝集剤は、上記特許文献５における高分子凝集剤（ＮＣＳ）である。その結果、（条件１）、（条件２−１）、（条件２−２）、（条件３）の上澄水中の懸濁物質濃度は、それぞれ、１９０ｍｇ／Ｌ、３２ｍｇ／Ｌ、６５ｍｇ／Ｌ、１７ｍｇ／Ｌとなった。
【００３８】
上記（条件１）と（条件２）の違いは、高分子凝集剤の有無である。（条件１）では、ＰＡＣにより懸濁物質の荷電中和が生じマイクロフロックが形成された状態であり、沈降性は十分ではない状態である。一方、（条件２）では、マイクロフロック同士が高分子の架橋作用により架橋されることでフロックが形成され、粒径が大きくなる結果、ストークス式に従い沈降速度が大きくなった状態である。しかしながら、このように、懸濁物質を凝集剤によりフロック化させるには、無機凝集剤の荷電中和作用によりマイクロフロック形成を行った後に、高分子凝集剤の架橋作用によりフロック形成を行うという、少なくとも２段階の反応が必要と考えられていた。このことから、１段階で処理するという発想に至ることは、当業者の中では極めて困難であった。一方、（条件３）では、凝集剤が荷電中和作用と架橋作用とを併せ持つＮＣＳであるため、１段階の反応で、ＰＡＣ及び高分子と同等の効果を発揮することが可能である。
【００３９】
＜凝集に影響を与える因子としての凝集速度と分散速度＞
１段階で処理を行う際には、原水に含まれる懸濁物質と沈降促進剤と高分子凝集剤（ＮＣＳ）の分散速度と、高分子凝集剤（ＮＣＳ）による凝集速度とのバランスが重要である。すなわち、１）原水に含まれる懸濁物質と沈降促進材と凝集剤とがどのぐらいの速度で均一に分散し、互いに接触するかという分散速度と、２）原水に含まれる懸濁物質と沈降促進材とを、高分子凝集剤（ＮＣＳ）がどの程度の速度で凝集させられるかという凝集速度が重要な影響因子である。
【００４０】
上記２）について、一般的に、高分子凝集剤は無機凝集剤と比べ粘性が高く、液中で分散させるには一定の撹拌時間が必要である。特に、前述したように、無機凝集剤の後に高分子凝集剤の添加を行い、緩速撹拌で凝集させることが当業者の常識であった。よって、高分子凝集剤による凝集速度は比較的遅く、時間をかけ、緩やかな撹拌条件で行うことが一般的であった。一方、本発明で対象とする高分子凝集剤（ＮＣＳ）は荷電中和作用と架橋作用を併せ持つことから、短時間で、急速撹拌条件であっても凝集性を発揮する。すなわち、凝集速度が速い。
【００４１】
上記１）について、高分子凝集剤は上述のように凝集速度が低いと考えられており、そのため当業者は高分子凝集剤の分散性を確保する発想には至らなかった。特に高分子凝集剤（ＮＣＳ）は粘性が高く、発明者らが鋭意検討を行った結果、原液を既存の撹拌設備に添加しても、分散性が不十分であり処理性に課題があった。そのため、高分子凝集剤分散手段を備えることが必須であることを見出した。具体的には凝集沈殿装置の構成にて詳細に説明する。
【００４２】
また、上記特許文献７では、シリカ成分とともに鉄成分を有する一種の無機高分子凝集剤のみを用いる砂添加凝集沈殿装置について提案されており、発明の一実施態様に関わる凝集沈殿装置の全体構成図として、１段階の凝集槽と沈殿槽から成る図が記載されている。かかる技術は、鉄成分を含有する無機凝集剤を必須要件としており、本発明で対象とするＮＣＳでも同様の効果が得られることは何ら示唆しておらず、また、同様の効果を発現することを予測することは困難である。更に、シリカ成分の凝集剤を用いて発生する汚泥は、前述のように、リサイクルに制約が生ずる。ＳＳが有機物であれば、スラッジ中の有機物を可溶化して再利用する方法があるが、凝集剤にシリカをはじめとした無機成分を用いると、スラッジを溶解しても残さが残るため、リサイクル上の制約が生ずるという課題があった。
【００４３】
一方、本発明で着目するＮＣＳは、後述する一般式（１）、又は、一般式（２）で表されるモノマーを構成成分とする有機物であり、発生する汚泥のリサイクルに制約が生じない。
【００４４】
以下に、その内容について詳細に説明する。
以下で詳述する内容は、凝集沈殿装置において、凝集と混合を同一の槽で行うことを可能とすることを目的として完成された、凝集沈殿装置及び凝集沈殿方法に関するものである。
【００４５】
＜凝集沈殿装置の構成について＞
以下では、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置の構成について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る凝集沈殿装置の構成の一例を模式的に示した模式図である。
【００４６】
本実施形態に係る凝集沈殿装置１０は、原水に含まれる懸濁物質を、凝集沈殿処理により汚泥と処理水とに分離する装置である。
【００４７】
ここで、本実施形態に係る凝集沈殿装置１０で処理対象とする原水（排水）については、特に限定されるものではないが、例えば、石炭又はコークスを含む鉄鋼排水等がある。
【００４８】
凝集沈殿処理の対象となる原水は、原水流入ライン２１を介して、フロック形成槽１１に流入する。原水流入ライン２１には、流量計や濁度計（図示せず）が設けられており、フロック形成槽１１に流入する原水の流量や汚濁濃度が管理されている。フロック形成槽１１では、高分子凝集剤添加装置の一例である高分子凝集剤添加ラインを介して、ＮＣＳが原水に対して添加され、モータ駆動の攪拌機１０１により原水が攪拌混合される。添加されたＮＣＳにより原水に含まれる懸濁粒子が凝集していくことで、微細なフロックが生成していく。
【００４９】
ここで、ＮＣＳの添加量については、特に限定されるものではなく、処理対象とする原水の性状等に応じて、適宜決定すればよい。
【００５０】
また、その添加方法については、特に限定されるものではなく、処理水の懸濁物質濃度などから適宜注入方法を決定すればよい。
【００５１】
本実施形態に係る原水（排水）中の懸濁物質の除去処理方法において使用する高分子凝集剤は、カチオン性又は両性の共重合体を主成分としているＮＣＳである。ＮＣＳの主成分である上記共重合体は、下記の一般式（１）、又は、一般式（２）を必須成分とする原料モノマーから誘導される。かかる共重合体の質量平均分子量は、１００万〜１，３００万の範囲内であり、かつ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量値は、０．１ｍｅｑ／ｇ以上である。また、かかるＮＣＳにおいて、下記（１）、又は、（２）で表されるモノマーは、ＮＣＳの原料モノマー中に、それぞれ５モル％以上含有されることが好ましい。
【００５２】
【化２】
2019181348.tif 000004
【００５３】
ここで、上記一般式（１）及び（２）において、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、ＣＨ３又はＣ２Ｈ５を表し、Ｒ３は、Ｈ、ＣＨ３又はＣ２Ｈ５のいずれかを表し、Ｘ−は、アニオン性対イオンを表す。
【００５４】
なお、本実施形態に係るＮＣＳの主成分の一つであるカチオン性の共重合体は、例えば特許第２７７９７３２号公報等に記載された公知の合成方法により誘導可能である。また、本実施形態に係るＮＣＳの主成分のもう一方である両性の共重合体は、例えば、特許第３３５２８３５号公報等に記載されているように、上記一般式（１）及び一般式（２）で表されるカチオン性モノマーに対し、その他のモノマーとしてイタコン酸やアクリル酸等のアニオン性モノマーを適宜混合して原料モノマーとすることで、同様に誘導することが可能である。
【００５５】
上記一般式（１）で示されるモノマーの代表例としては、例えば、ア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、ジメチルアミノエチルアクリレートの塩酸塩等が挙げられる。また、上記一般式（２）で示されるモノマーの代表例としては、アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロリド等が挙げられる。これらのモノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、例えば、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。なお、これらの化合物はあくまでも一例であり、本実施形態で利用可能なＮＣＳがこれらの化合物から誘導されるものに限定されるわけではない。
【００５６】
ここで、上記のカチオンコロイド当量値は、ＮＣＳ中のカチオン密度、すなわち、カチオン性を示す官能基の量を示すものである。かかるカチオンコロイド当量値は、コロイド滴定法により測定することが可能であり、例えば、ポリビニル硫酸カリウム溶液で滴定する方法で求めた値とする。また、ＮＣＳの質量平均分子量は、公知の測定方法により測定することが可能であるが、本実施形態では、例えば以下の方法により測定したものを、ＮＣＳの質量平均分子量とする。すなわち、固有粘度[η]（１Ｎ−ＮａＮＯ３水溶液中３０℃での測定値）から換算して求めるもので、着目するＮＣＳの固有粘度［η］を測定し、ポリアクリルアミド系高分子の粘度式：［η］＝３．７３×１０−４×Ｍｗ０．６６から質量平均分子量（Ｍｗ）を求めることができる。
【００５７】
また、フロック形成槽１１へは、沈降促進材添加ライン２３を介して、沈降促進材も添加され、モータ駆動の攪拌機１０１により原水が攪拌混合される。添加されたＮＣＳにより原水に含まれる懸濁粒子が凝集することで、微細なフロックが少しずつ成長していくとともに、成長しつつあるフロックと添加された沈降促進材とが混合し、凝集する。なお、沈降促進材添加ライン２３には、フロック形成槽１１へと添加される沈降促進材の量を調整するための沈降促進材添加量コントロール弁１０３が設けられている。かかる沈降促進材添加量コントロール弁１０３は、沈降促進材添加制御手段の一例である。
【００５８】
原水に添加される沈降促進材は、不溶性粒状物からなるものである。沈降促進材として利用可能な不溶性粒状物として、例えば、天然砂や人工砂やケイ砂等の砂粒（以下、単に「砂」という。）や各種スラグ（例えば高炉水砕スラグ等）を挙げることができる。この沈降促進材は、粒径分布が１００μｍ〜５００μｍであり、真密度が２．６以上であることが好ましい。粒径分布が１００μｍ〜５００μｍである沈降促進材は、利用する沈降促進材を例えば篩分けすることにより得ることが可能である。このような沈降促進材を用いることで、後段の沈殿槽１７において、所望の沈降速度を実現することが可能となる。式（４）で表されるストークス式では、沈降速度は粒子の密度に比例し、粒子の直径の二乗に比例することから、上述の真密度、粒径分布を満たさなかった場合、沈降速度が低下する。
【００５９】
凝集沈殿装置１０における粒子沈降性は、以下の式（４）で表わされるストークスの式に従っていると考えられる。
【００６０】
【数１】
2019181348.tif 000005
【００６１】
ここで、上記式（４）において、
Ｖ：粒子の沈降速度［ｍ・ｓｅｃ−１］
ρｓ：粒子の密度［ｋｇ・ｍ−３］
ρ：水の密度［ｋｇ・ｍ−３］＝１０００ｋｇ・ｍ−３
ｇ：重力加速度［ｍ・ｓｅｃ−２］＝９．８ｍ・ｓｅｃ−２
μ：水の粘性係数［ｇ・ｃｍ−１・ｓｅｃ−１］＝０．０１ｇ・ｃｍ−１・ｓｅｃ−１（２０℃での値）
ｄ：粒子の直径［ｍ］
である。この式によれば粒子の沈降速度を得るには粒子径が重要な因子であり、一定の粒子径を持つフロックを形成させるには懸濁物質がＮＣＳにより凝集している必要がある。懸濁物質がＮＣＳに凝集されるには、ＮＣＳが水中で均一に分散している必要がある。
【００６２】
フロック形成槽１１においてフロックが形成された原水は、沈殿槽１７へと流入する。沈殿槽１７では、上記フロックを沈降させて、原水を処理水とスラリーとに分離させる。沈殿槽１７には汚泥掻寄機１０５が設けられており、沈殿槽１７内で沈降したフロックを効率良く掻き寄せることが可能となる。また、本実施形態に係る沈殿槽１７の内部には傾斜板１０７が設けられており、沈殿槽１７内に存在するフロックを更に効率良く沈降させることが可能となっている。
【００６３】
ここで、本実施形態に係る凝集沈殿装置１０では、砂やスラグ等の密度の大きな沈降促進材を利用することでフロックの沈降速度を速めることができるため、沈殿槽１７の表面負荷率（沈殿槽への流入水量／沈殿槽の底面積）を小さくすることが可能となる。これにより、本実施形態では、一般的な凝集沈殿装置に比べ、凝集沈殿装置１０の小型化を図ることができる。ここで、一般的な凝集沈殿装置における沈殿槽１７の滞留時間は、定格流量時で１２０〜１８０分程度であるのに対し、本実施形態では、数分（例えば、４〜５分）程度である。このような値からも、本実施形態に係る沈殿槽１７での沈降速度が速いことがわかる。
【００６４】
沈殿槽１７の底部には、沈殿したフロックを含むスラリーを引き抜くためのスラリー引抜ライン２５が接続されており、スラリー引抜ライン２５に設けられたスラリー引抜ポンプ１０９により、スラリーが連続的に沈殿槽１７から引き抜かれる。また、スラリー引抜ライン２５には、密度計１１１が設けられており、スラリー引抜ライン２５を流れるスラリーの密度が計測されている。また、スラリー引抜ライン２５からは、スラリー引抜ライン２５を流れるスラリーの一部を系外へと排出するためのスラリー排出ライン２７が分岐しており、スラリー排出ライン２７には、系外へと排出するスラリーの量を調整するための排出スラリー量コントロール弁１１７が設けられている。一方、スラリー引抜ライン２５の末端はサイクロン１１３の入口に接続されており、沈殿槽１７から引き抜かれたスラリーは、所定の圧力や流速等を有した状態でサイクロン１１３へと移送される。
【００６５】
サイクロン１１３は、スラリー引抜ライン２５により移送されてきたスラリーを、汚泥と、沈降促進材及び特定粒子群と、に分離する。分離された沈降促進材及び特定粒子群は、サイクロン１１３の底部に接続されたサイクロン下部出口ライン２９を介して、フロック形成槽１１へと供給される。また、分離された汚泥は、サイクロン１１３の頂部に接続されたサイクロン上部出口ライン３１により移送され、汚泥として排出される。このように、本実施形態に係る凝集沈殿装置１０では、スラリー引抜ライン２５及びサイクロン下部出口ライン２９により、沈降促進材及び特定粒子群の循環ラインが形成されており、サイクロン上部出口ライン３１が汚泥排出ラインとして機能する。
【００６６】
一方、沈殿槽１７により分離された処理水は、処理水ピット１９へと流入する。処理水ピット１９では、処理水が一時的に保持された上で、処理水移送ポンプ１１５により処理水ピット１９から引き抜かれ、処理水流出ライン３３により移送される。なお、処理水流出ライン３３から流出する処理水の汚濁濃度は、本実施形態に係る凝集沈殿装置１０での原水処理を制御する際の管理値として利用される。
【００６７】
なお、上記説明では、高分子凝集剤添加ラインを介してＮＣＳをフロック形成槽１１に添加する場合について記載したが、フロック形成槽１１に添加するＮＣＳの添加割合は、処理対象とする原水の性状等に応じて、適宜決定すればよい。具体的には、懸濁物質の成分（鉄粉、油分、スケール等）や粒度分布等により変化する。凝集剤添加割合は一般的にジャーテストにより決定するため、その方法を用いても良い。
【００６８】
なお、沈降促進材の追加添加量やスラリーの排出量の決定方法については、特に限定されるものではなく、公知のあらゆる方法が利用可能である。例えば、スラリー引抜ライン２５におけるスラリーの密度と、沈降促進材の追加添加量やスラリーの排出量と、が互いに関連付けられたデータベース等を凝集沈殿装置１０の制御装置（図示せず。）に予め準備しておくことで、沈降促進材の追加添加量やスラリーの排出量を決定することが可能である。
【００６９】
高分子凝集剤分散手段３０においては、高分子凝集剤を液中に均一に分散させるための分散速度を担保するために高分子凝集剤添加装置３２を備える。前述の通り、高分子凝集剤（ＮＣＳ）は荷電中和作用と架橋作用を併せ持つことから、短時間で、急速撹拌条件であっても凝集性を発揮するものの、ＮＣＳは粘性が高いため、それ自体が十分分散されていないと高い凝集性を発揮しない。高分子凝集剤分散手段３０は、下記に記載する具体例の一つもしくは複数の組み合わせからなる。
【００７０】
高い凝集性を発揮させるために、具体的には、高分子凝集剤を水で希釈することが簡易である。水には浄水や工業用水、あるいは処理水を用いることができる。しかしながら、配管、ポンプや希釈槽の増設が必要で、薬品注入装置が大きくなる上、希釈水の消費も増大するため、好ましくない。また、ポンプや希釈槽の増設を不要とするため配管内で希釈することもできるが、ＮＣＳは粘性が高いため、単に１点注入で混合するのみでは均一に希釈することは難しい。
【００７１】
そこで本実施形態では、高分子凝集剤を添加する地点（注入点）を分割することを推奨する。フロック形成槽１槽の中で注入点を複数とすることで、槽内撹拌を行った時に高分子凝集剤の分散性が良くなる。反対に、注入点を１点とし、かつ、フロック形成槽末端に添加すると高分子凝集剤がほとんど分散せずに沈降槽に流出するため好ましくない。注入点の位置は槽の形、流量等で決定される流速分布に応じて決定する必要があるが、例えば反応槽の入口と出口、後述のライン注入と反応槽等の組み合わせが考えられる。
【００７２】
本実施形態では、上記の分散度合いの良否を、Ｇ値（１／ｓｅｃ）、水理学的滞留時間（分）、フロック形成槽内における高分子凝集剤の濃度（ｍｇ／Ｌ）から式（３）で求める分散度で評価できる。
【００７３】
分散度＝Ｇ値×水理学的滞留時間×注入点数／フロック形成槽内高分子凝集剤濃度
・・・式（３）
【００７４】
また、上記式（３）に用いるＧ値は、以下の式（５）で求められる。
【００７５】
【数２】
2019181348.tif 000006
【００７６】
ここで、上記式（５）において、
Ｐ：撹拌エネルギー（Ｗ）
Ｖ：水槽容積（ｍ３）
μ：水の粘性係数（ｋｇ／（ｍ・ｓ））
である。また、フロック形成槽内高分子凝集剤濃度（ｍｇ／Ｌ）とは、原水の汚濁濃度×添加量／フロック形成槽の容積である。
【００７７】
この分散度を確保することで、１段階の反応であっても２段階以上と同等の水質を得ることが可能である。
【００７８】
本実施形態では、分散度は所定の値以上とすることが好ましい。所定の値とは、懸濁物質除去における所望の水質（懸濁物質濃度、懸濁物質除去率等）を満たす時の分散度を以って決めることができる。たとえば、ジャーテストによって分散度と懸濁物質除去率をプロットし、所望の懸濁物質除去率を満たす分散度を決め、実機においてその分散度を満たすようにＧ値、水理学的滞留時間、フロック形成槽内高分子凝集剤濃度、及び注入点数を調整する。ジャーテストでは撹拌エネルギー、フロック形成槽の容積が既知であり、Ｇ値を求めることができる。水理学的滞留時間は撹拌時間で良く、フロック形成槽内における高分子凝集剤濃度は、フロック形成槽の容積と添加薬品量から求めることができる。注入点数は１点のみであるが、ジャーテスト後の水質から所定の分散度を決めることができる。
【００７９】
なお、上記懸濁物質濃度はＪＩＳ  Ｋ０１０２  工場排水試験方法  １４．１  懸濁物質により測定することができる。
【００８０】
後述する実験例２では、分散度が４４０以上で懸濁物質の除去性が顕著に向上したことから、所定の値は４４０とすることが好ましい。
【００８１】
本実施形態の高分子凝集剤分散手段３０として、ＮＣＳの複数の注入点のうち一つを原水流入ライン２１とすることが好ましい。ＮＣＳを原水流入ライン２１へ注入する場合においても、更に、ＮＣＳをフロック形成槽１１に直接添加してもよいことは言うまでもない。原水流入ラインへの注入の際にはインラインミキサー等を用いてＮＣＳを均一に混合させることが好ましい。
【００８２】
また、上記特許文献８には、水と、水よりも重い少なくとも一種類の不溶性の粒子物質から構成された少なくとも一種類のバラストと、フロックを生成可能にするための少なくとも一種類の凝集剤とをフロキュレーション区域（フロキュレーションタンク）内にて接触させる旨が開示されており、また、不溶性の粒子物質と凝集剤とを一緒に投入するフロキュレーションタンク内に、流れ案内構造を設ける旨が開示されている。この際に、上記特許文献８では、被処理水とバラストと凝集剤との混合物の軸方向の乱流を攪拌によって流れ案内構造の軸方向に生じさせる内部区域を、完全に水中に沈む流れ案内構造によって、フロキュレーション区域内に画成し、流体分配装置によって、凝集剤を軸方向の乱流に注入し、流れの回転と向き合って、流れ案内構造の出口に配置された静止式装置によって、流れを分配し、スラッジとバラストとの混合物が、流れ案内構造を囲む周辺区域を内部区域の入口まで反対方向に循環することを可能とし、かかる混合物を沈降区域に移動させるとしている。本実施形態に係る凝集沈殿装置１０においても、特に指定するものではないが、凝集剤と、原水に含まれる懸濁物質と、沈降促進材としての不溶性の粒子物質と、をより効果的に混合させるため、例えば上記のような流れ案内構造を追加しても良い。具体的には、図４に示すように、流れ案内構造として円筒形の仕切り３０Ａを設置し、内部に下向流を発生させる撹拌装置を備えてもよい。下向流により水はフロック形成槽底部に衝突し、円筒形の仕切りの外部に上向流が生じる。水が水面まで上昇した後、再び円筒形の仕切り上部から下向流に乗るという水の循環が発生し、これにより高分子凝集剤が分散する。
【００８３】
また、フロック形成槽内に邪魔板（図示せず）を設置することで水の流れ分布を拡散分散させることができる。
【００８４】
上述した高分子凝集剤分散手段は単独で用いても良く、または、複数を組み合わせて用いても良い。
【００８５】
以上、本実施形態に係る凝集沈殿装置１０の構成及び制御方法について、詳細に説明した。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態に係る凝集沈殿装置１０によれば、凝集と混合とを同一の槽で行うことが可能であるため、凝集沈殿装置を従来と比べて大幅に縮小することができる。更に、無機凝集剤と高分子凝集剤とを併用すること無しに、特定の高分子凝集剤（ＮＣＳ）のみを添加するため、無機凝集剤の添加が不要となり、そのため無機凝集剤の添加装置及び配管を削減できる。これにより大幅なコスト低減ができ、メンテナンスの省力化に繋がる。また、高分子凝集剤（ＮＣＳ）が有機物であることから、発生する汚泥のリサイクルに制約が生じない。さらに、原水の汚濁濃度等の変化によらず、凝集沈殿処理系全体として安定して所望の排泥濃度を維持することが可能である。
【実施例】
【００８７】
続いて、実験例を示しながら、本発明に係る凝集沈殿方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す実験例は、本発明に係る凝集沈殿方法を具体的に説明するための一例にすぎず、本発明に係る凝集沈殿方法が下記の例に限定されるわけではない。
（実験例１）本発明の１槽処理＋２地点添加と従来の２槽処理との比較
【００８８】
コークス粉を主体とする鉄鋼排水であるコークス集塵排水を原水として利用し、図１の本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置１０により連続的に凝集沈殿処理を行ったもの（実施例１）と、図２に示す、図１の構成に熟成槽１５を追加した従来技術の凝集沈殿処理を行った比較例とで、懸濁物質処理性の比較を行った。この際、高分子凝集剤として下記を使用した。
【００８９】
具体的には、高分子凝集剤が、カチオン性又は両性の共重合体を主成分とし、かかる共重合体の質量平均分子量が１００万〜１３００万であり、かつ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量値が０．１ｍｅｑ／ｇ以上であり、共重合体が、上記の一般式（１）、又は、一般式（２）を必須成分とする原料モノマーから誘導される共重合体である凝集剤（すなわち、ＮＣＳ；日鉄住金環境株式会社製ケーイーリリーフＮＣＳ−１９８０）を用いた。より具体的には、かかるＮＣＳとして、一般式（１）及び（２）で表される２種類のモノマーを必須成分として、それぞれ２０モル％ずつ含む原料モノマーから誘導した、アクリルアミド／［２−（アクリロイルオキシ）エチル］ベンジルジメチルアンモニウム・クロリド／［２−（アクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウム・クロリド共重合体を主成分とするカチオン性のものを利用した。
【００９０】
更に、沈降促進材として、ケイ砂を利用した。
【００９１】
原水のｐＨは、７〜８、流入原水中懸濁物質濃度は２３〜１９０ｍｇ／Ｌであった。また、フロック形成槽１１、及び、図２における熟成槽１５の滞留時間をそれぞれ９．５分、９．９分とし、何れの槽内の高分子凝集剤濃度も７ｍｇ／Ｌで一定となるように添加した。また、沈降促進材としてケイ砂濃度は５，０００ｍｇ／Ｌとした。沈降促進材濃度は槽内における濃度であり、ほぼ一定となるように調整添加した。図１における高分子凝集剤分散手段として、高分子凝集剤を添加する地点を２点に分割し、添加位置をフロック形成槽の上部に設けた。その結果、かかる実施期間における処理水懸濁物質濃度は、図１、図２ともに概ね８〜１５ｍｇ／Ｌ程度であり、良好な処理水質が得られた。図１、図２の構成で同等の処理水質が得られたことから、高分子凝集剤分散手段を設けることにより、熟成槽が無い１槽処理が可能となることが分かった。
【００９２】
（実験例２）１槽処理＋１地点添加と１槽処理＋２地点添加との比較
コークス粉を主体とする鉄鋼排水であるコークス集塵排水を原水として利用し、図１の本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置１０により高分子凝集剤を添加する地点を２点とする条件１を実施例２とし、同型の凝集沈殿装置において高分子凝集剤を添加する地点を１点にする条件２を参考例として、懸濁物質処理性について実施例２と参考例との比較を行った。この際、高分子凝集剤として実施例１と同じものを使用した。
【００９３】
更に、沈降促進材として、ケイ砂を利用した。
【００９４】
条件１、２ともに原水のｐＨは、７〜８、流入原水中懸濁物質濃度は２３〜１９０ｍｇ／Ｌであった。また、条件１では、流量は８．６ｍ３/分、フロック形成槽１１の容量は８１．２ｍ３、滞留時間を９．５分とし、フロック形成槽内高分子凝集剤濃度を７ｍｇ／Ｌで一定となるように添加した。Ｇ値は４９０とした。条件２では、流量は１７．０ｍ３/分、フロック形成槽１１の容量は５８．０ｍ３、滞留時間を３．４分とし、フロック形成槽内高分子凝集剤濃度を６ｍｇ／Ｌで一定となるように添加した。Ｇ値は２５０とした。ケイ砂濃度はいずれの条件も５，０００ｍｇ／Ｌとした。その結果、かかる実施期間における処理水懸濁物質濃度は、条件１で８〜１５ｍｇ／Ｌ、条件２で９〜１９ｍｇ／Ｌ程度であった。高分子凝集剤分散手段を用い、更に分散度を調整した方が懸濁物質濃度が低く、良好な処理水質が得られた。
【００９５】
この時の分散度を式（３）から求めると、条件１で１３００、条件２で１４０となり、高分子凝集剤が分散したことから処理水質が良くなった。
【００９６】
なお、本実験例においてＧ値、反応時間、薬品注入濃度、注入点数を変化させた２条件を追加し、分散度と処理水懸濁物質濃度除去率（＝１−処理水懸濁物質濃度／流入原水中懸濁物質濃度）と相関を取ったものを図５に示す。この図から分散度４４０〜１３００で処理水懸濁物質濃度除去率が顕著に増加することから、分散度は４４０以上にすることが好ましいことが分かった。
【００９７】
（実験例３）原水流入ラインにインラインミキサーを用いて添加した場合
コークス粉を主体とする鉄鋼排水であるコークス集塵排水を原水として利用し、図３に示したような、ＮＣＳを更に原水流入ライン２１へ注入し、ＮＣＳと原水の混合にはインラインミキサーを用い、フロック形成槽にて凝集させる、本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置１０により、連続的に凝集沈殿処理を行った（実施例３）。この際、高分子凝集剤として、実施例１と同じものを使用した。更に、沈降促進材として、ケイ砂を利用した。これらを利用し、凝集沈殿装置１０の制御を行った。
【００９８】
原水のｐＨは、７〜８であった。また、フロック形成槽１１の滞留時間を９．５分とし、フロック形成槽内高分子凝集剤濃度を７ｍｇ／Ｌで一定となるように添加した。ケイ砂濃度は５，０００ｍｇ／Ｌとした。その結果、かかる実施期間における処理水懸濁物質濃度は、概ね５〜１１ｍｇ／Ｌ程度であった。実施例３では、実施例２と比較して、インラインミキサーを用いることでＮＣＳと原水とがより早い段階で混合し、十分分散したことから、安定したフロックが形成され、処理水質がさらに良くなった。
【００９９】
（実験例４）流れ案内構造を付加した場合
コークス粉を主体とする鉄鋼排水であるコークス集塵排水を原水として利用し、図４の本発明の実施形態に係る凝集沈殿装置１０により連続的に凝集沈殿処理を行った（実施例４）。この際、高分子凝集剤として、実施例１と同じものを使用し、高分子凝集剤を添加する地点を１点として、流れ案内構造を付加した。流れ案内構造は円筒形の仕切り３０Ａを設置し、内部に下向流を発生させる撹拌装置を、フロック形成槽内に設置した。更に、沈降促進材として、ケイ砂を利用した。これらを利用し、凝集沈殿装置１０の制御を行った。
【０１００】
原水のｐＨは、７〜８であった。また、フロック形成槽１１の滞留時間を９．５分とし、フロック形成槽内高分子凝集剤濃度を７ｍｇ／Ｌで一定となるように添加した。ケイ砂濃度は５，０００ｍｇ／Ｌとした。その結果、実施例４では、かかる実施期間における処理水懸濁物質濃度は、概ね８〜１５ｍｇ／Ｌ程度と良好な水質であった。
【０１０１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１０２】
１０    凝集沈殿装置
１１    フロック形成槽
１５    熟成槽
１７    沈殿槽
１９    処理水ピット
２１    原水流入ライン
２３    沈降促進材添加ライン
２５    スラリー引抜ライン
２７    スラリー排出ライン
２９    サイクロン下部出口ライン
３０    高分子凝集剤分散手段
３１    サイクロン上部出口ライン（汚泥排出ライン）
３２    高分子凝集剤添加装置
３３    処理水流出ライン
１０１    攪拌機
１０３    沈降促進材添加量コントロール弁
１０５    汚泥掻寄機
１０７    傾斜板
１０９    スラリー引抜ポンプ
１１１    密度計
１１３    サイクロン
１１５    処理水移送ポンプ
１１７    排出スラリー量コントロール弁
【図１】
2019181348.tif 000009
【図２】
2019181348.tif 000010
【図３】
2019181348.tif 000011
【図４】
2019181348.tif 000012
【図５】
2019181348.tif 000013