(57)【要約】【課題】汚泥を、配管で移送させるのに適切な重質固形物濃度範囲に調整し得る、重質固形物含有排水の処理方法、及びそのような処理方法に適した排水処理施設を提供すること。【解決手段】沈殿槽を用いて重質固形物を含有する排水を固液分離する工程と、沈殿槽の下部に沈殿した重質固形物を含有する汚泥を取り出す工程と、汚泥を処分場へ移送する工程とを有する排水処理方法において、沈殿槽から取り出される汚泥の重質固形物濃度を測定し、一定濃度以上であれば汚泥を処分場へと移送し、一定濃度未満であれば、汚泥を沈殿槽へと返送する。重質固形物が金属又は金属酸化物粒子である場合、一定濃度は300000mg/L以上600000mg/L以下とすることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈殿槽を用いて重質固形物を含有する排水を固液分離する工程と、
沈殿槽の下部に沈殿した重質固形物を含有する汚泥を取り出す工程と、
汚泥を処分場へ移送する工程と、
を有する排水処理方法であって、
沈殿槽から取り出される汚泥中の重質固形物濃度を測定し、
一定濃度以上であれば汚泥を処分場へと移送し、
一定濃度未満であれば、汚泥を沈殿槽へと返送する、
ことを特徴とする、重質固形物含有排水の処理方法。
【請求項２】
前記重質固形物が金属又は金属酸化物粒子であり、
一定濃度が300000mg/L以上600000mg/L以下である、請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
沈殿槽から取り出される汚泥の重質固形物濃度をγ線密度計によって測定する、請求項１又は２に記載の処理方法。
【請求項４】
粗粒分離槽によって排水中の粗大粒子を除去した後、排水を沈殿槽へと供給する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項５】
重質固形物を含有する排水を固液分離する沈殿槽と、
沈殿槽の下部に接続され、沈殿した汚泥を取り出すための汚泥配管と、
汚泥配管に設けられたγ線密度計と、
汚泥配管から分岐し、汚泥を沈殿槽に返送するための返送配管と、
汚泥を移送させるためのポンプと、
を備え、
γ線密度計によって汚泥配管内の汚泥中の重質固形物濃度を測定し、
重質固形物濃度が一定濃度以上であれば、汚泥を汚泥配管によって処分場へと移送し、
重質固形物濃度が一定濃度未満であれば、汚泥を返送配管によって沈殿槽へと返送する、ことを特徴とする排水処理施設。
【請求項６】
前記重質固形物が金属又は金属酸化物粒子であり、
一定濃度が300000mg/L以上600000mg/L以下である、請求項５に記載の排水処理施設。
【請求項７】
前記沈殿槽の上流に粗粒分離槽をさらに備える、請求項５又は６に記載の排水処理施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鋼転炉の排水のような、重質固形物を含有する排水を、沈殿槽によって上清と重質固形物を含有する汚泥（スラッジ）とに固液分離する処理方法に関する。また、本発明は、そのような処理方法を実施するための排水処理施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所からは、鉄のような金属粉塵又は酸化鉄のような金属酸化物の粉塵等を含有するガス洗浄排水が排水される。また、アルミニウム精錬所からは、ボーキサイト残渣のような金属酸化物等を含有する排水が排出される。このような排水は、凝集剤を添加された後、沈殿槽へと供給され、重質固形物が沈殿除去される。沈殿槽の上清は、洗浄用水等として、繰り返して再利用され、重質固形物は、汚泥（スラッジ）として沈殿槽の底部から適宜取り出される。
【０００３】
沈殿槽から取り出された汚泥は、配管を通じてポンドのような処分場へと移送される。処分場が満杯となり、汚泥が乾燥した後、乾燥した汚泥は掘り出され、埋立地へとさらに搬送され、最終処分される。
【０００４】
沈殿式汚泥分離装置は、一般的に図２に示されるような構造を有している。図２に示される沈殿式汚泥分離装置は、沈殿槽１０を備え、その上側であってほぼ中心部には底部から離間した状態でウェル１１が保持されており、被処理液供給管１２を介してウェル１１内へ被処理液が供給されるようになっている。被処理液は、沈殿槽１０内で比重差を利用して固液分離され、汚泥が沈殿槽１０の底部に溜るとともに、上清は、受け１３を介して上清排出管１４から排出されるようになっている。
【０００５】
沈殿槽１０の底部に沈殿した汚泥は、汚泥引抜き管１７に接続されている開閉弁１８を開くことによって、この汚泥引抜き菅１７を通して汚泥槽１９に落下する。汚泥槽１９内の汚泥２０は、自動又は手動によって所定のインターバルで行なわれる。
【０００６】
また、図３に示される沈殿式汚泥分離装置は、汚泥引き抜き管１７にスクリューコンベア２３を接続し、汚泥引抜き管１７に設けられている開閉弁１８を開き、スクリューコンベア２３によって沈殿槽１０内の汚泥を引抜くようにしている。圧密性の高い汚泥の引抜きは、図３に示されるようなスクリューコンベア２３を用いた方式が採用される。
【０００７】
ここで、図２又は図３に示される沈殿式汚泥分離装置は、圧密性の高い研磨粉や石材排水等の汚泥を処理する場合に、汚泥引抜き管１７又はスクリューコンベア２３内の沈殿槽出口部分側が閉鎖し易いという問題があった。そして、閉鎖事故が発生すると、その度に分解掃除を行なうか、あるいは圧力水を用いて逆洗し、汚泥を引抜く等の対応をしなければならなかった。その一方、閉鎖事故を未然に防ぐために、引抜きの間隔を短くすると、汚泥槽の容量を大きくしなければならないという問題があった。
【０００８】
特許文献１は、図４に示されるように、汚泥戻し管２７を備える沈殿式汚泥分離装置を開示している。図４に示される沈殿式汚泥分離装置は、汚泥槽１９に溜った汚泥２０を汚泥ポンプ２６によって加圧し、汚泥戻し管２７によって沈殿槽１０に戻すようにし、沈殿槽１０と汚泥槽１９との間で汚泥２０を循環させるとともに、汚泥引抜き管１７内における汚泥の滞留時間を短くしている。その結果、汚泥引抜き管内１７における汚泥による閉鎖事故を防止できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開平７−７７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示されているような沈殿式汚泥分離装置は、清澄な上清水を得ることを主目的としており、沈殿槽１０の底部に溜まった圧密性の高い汚泥は、間欠的に引き抜き管１７から汚泥槽１９に引き抜かれると共に、汚泥ポンプ２６及び汚泥戻し管２７から構成される循環サイクルによって沈殿槽１０へと戻される。しかし、特許文献１には、汚泥槽１９から汚泥を別の場所に移送することに関する具体的な開示はない。
【００１１】
製鉄所から排出されるガス洗浄排水又はアルミニウム精錬所から排出されるボーキサイト残渣のような金属酸化物等を含有する排水は、沈殿槽を用いて重質固形物を沈殿させ、重質固形物を含有する汚泥を配管及びポンプによって、処分場まで搬送させる必要がある。その際、汚泥中の固形物濃度が低いと、処分場まで搬送させる汚泥が増大する結果、重質固形物の単位重量当たりのコストが上昇し、処分場において汚泥乾燥までに要する時間が長期化する。逆に、汚泥中の固形物濃度が高いと、汚泥を処分場まで移送する配管が目詰まりしやすく、頻繁に洗浄作業を行う必要がある。
【００１２】
このため、重質固形物を含有する排水を固液分離し、重質固形物を含有する汚泥を配管によって移送する場合には、特許文献１に開示されている沈殿式汚泥分離装置を転用するだけでは、汚泥中の固形物濃度を確認することなく汚泥引き抜き管１７から汚泥を取り出すため、配管で移送させるのに適切な濃度に調整することができない。
【００１３】
本発明は、汚泥を、配管で移送させるのに適切な固形物濃度に調整し得る、重質固形物含有排水の処理方法、及びそのような処理方法に適した排水処理施設の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、沈殿槽下部から汚泥を取り出す汚泥配管（汚泥引き抜き管）に、配管内を移送される汚泥中の重質固形物濃度を測定するためのγ線密度計を設けることを考案した。そして、配管で汚泥を移送させるのに適切な一定濃度以上であれば、処分場へと通常通り汚泥を移送し、一定濃度未満であれば、汚泥を沈殿槽へと返送するようにすれば、沈殿槽下部から取り出される汚泥の重質固形物濃度を適切に調整し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１５】
具体的に、本発明は、
沈殿槽を用いて重質固形物を含有する排水を固液分離する工程と、
沈殿槽の下部に沈殿した重質固形物を含有する汚泥を取り出す工程と、
汚泥を処分場へ移送する工程と、
を有する排水処理方法であって、
沈殿槽から取り出される汚泥中の重質固形物濃度を測定し、
一定濃度以上であれば汚泥を処分場へと移送し、
一定濃度未満であれば、汚泥を沈殿槽へと返送する、
ことを特徴とする、重質固形物含有排水の処理方法に関する。
【００１６】
沈殿槽から取り出される汚泥中の重質固形物濃度を測定することにより、配管で汚泥を移送させるのに適切な一定濃度以上であるか否かを確認し、汚泥を処分場へと移送すべきか、沈殿槽へと返送すべきかを判断し得る。汚泥を沈殿槽へ返送することにより、沈殿槽内に沈殿する汚泥を濃縮し、一定濃度範囲内となった後で、処分場へと移送することが可能となる。
【００１７】
前記重質固形物は、金属又は金属酸化物粒子であり、一定濃度は、300000mg/L以上600000mg/L以下であることが好ましい。
【００１８】
300000mg/L未満であれば、汚泥を処分場まで搬送させる際に、重質固形物の単位重量当たりのコストが上昇し、処分場において汚泥乾燥までに要する時間も長期化する。一方、600000mg/L超では、配管及びポンプを用いて汚泥を移送することが困難となり、配管も目詰まりしやすくなる。
【００１９】
沈殿槽から取り出される汚泥中の重質固形物濃度をγ線密度計によって測定することが好ましい。
【００２０】
γ線密度計を利用することにより、配管の外側から連続的及び自動的に、配管内にある汚泥中の重質固形物濃度を測定することが可能となる。
【００２１】
粗粒分離槽によって排水中の粗大粒子を除去した後、排水を沈殿槽へと供給することが好ましい。
【００２２】
粗粒分離槽によって排水中の粗大粒子（粒径約200μm以上）を除去することにより、微細粒子のみを沈殿槽へと供給することができ、汚泥中の重質固形物濃度の均一化を図ることができる。
【００２３】
本発明はまた、
重質固形物を含有する排水を固液分離する沈殿槽と、
沈殿槽の下部に接続され、沈殿した汚泥を取り出すための汚泥配管と、
汚泥配管に設けられたγ線密度計と、
汚泥配管から分岐し、汚泥を沈殿槽に返送するための返送配管と、
汚泥を移送させるためのポンプと、
を備え、
γ線密度計によって汚泥配管内の汚泥中の重質固形物濃度を測定し、
重質固形物濃度が一定濃度以上であれば、汚泥を汚泥配管によって処分場へと移送し、
重質固形物濃度が一定濃度未満であれば、汚泥を返送配管によって沈殿槽へと返送する、ことを特徴とする排水処理施設に関する。
【００２４】
本発明の排水処理施設は、前記沈殿槽の上流に粗粒分離槽をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、沈殿槽から取り出される汚泥を、配管で移送させるのに適切な重質固形物濃度に調整し、汚泥配管の目詰まりを防止しつつ、汚泥移送コストを削減し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の排水処理施設の一例を示す。
【図２】従来の沈殿式汚泥分離装置の一例を示す。
【図３】従来の沈殿式汚泥分離装置の別の一例を示す。
【図４】汚泥戻し管を備える従来の沈殿式汚泥分離装置の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本発明は、以下の記載に限定されない。
【００２８】
図１は、本発明の排水処理施設の一例を示す。重質固形物を含有する排水は、ウェル３２を通じて粗粒分離槽３１へ供給される。粗粒分離槽３１では、粒径約200μm以上の粗大粒子を沈殿させる。沈殿した粗大粒子を含有する汚泥は、配管３４から取り出され、スパイラル分級機３５へと供給される。スパイラル分級機３５から取り出された粗大粒子は、粗大ホッパーへと移送される。
【００２９】
粗大粒子が除去された排水は、トラフ３３から配管３６及びウェル３８を通じて、沈殿槽３７へと供給される。このとき、排水に凝集剤を添加してもよい。凝集剤の具体例は、有機凝結剤又は高分子凝集剤である。沈殿槽３７の下部に沈殿した重質固形物を含有する汚泥は、ポンプＰの動力によって、汚泥配管４０ａ及び４０ｂを経て処分場へと移送される構成となっている。一方、上清は、トラフ３９から処理水として取り出され、洗浄用水等として、繰り返して再利用される。
【００３０】
汚泥配管４０ｂには、返送配管４４が接続されている。汚泥配管４０ａ及び４０ｂを経て処分場へと汚泥を移送する際には、バルブ４２が閉じられ、バルブ４３が開かれている。汚泥配管４０ｂには、返送経路４２との接続部分の上流側配管にγ線密度計が取り付けられており、汚泥配管４０ｂ内を流れる汚泥の密度から、汚泥中の重質固形物濃度が算出される。
【００３１】
沈殿槽３７の運転当初は、汚泥配管４０ａから取り出される汚泥中の重質固形物濃度が低いため、γ線密度計は、低い測定値を示す。このため、バルブ４３を閉じ、バルブ４２を開いて、汚泥を返送経路４４へと移送し、配管３６を経て沈殿槽３７へと返送する。沈殿槽３７の運転当初から、沈殿槽３７→汚泥配管４０ａ→返送配管４４→配管３６→沈殿槽３７という経路で汚泥を返送することにより汚泥を循環させてもよく、沈殿槽３７に汚泥がある程度沈殿してから汚泥を循環させてもよい。
【００３２】
図１では、返送経路４４が配管３６に接続されているが、返送経路４４から直接ウェル３８へと汚泥を返送してもよい。沈殿槽３７→汚泥配管４０ａ→返送配管４４→配管３６→沈殿槽３７という経路で汚泥を返送する場合には、汚泥配管４０ｂには汚泥が流れないため、汚泥配管４０ｂ内に汚泥が沈降するのを防ぐため、水によるフラッシングを行うことが好ましい。
【００３３】
汚泥配管４０ａを流れる汚泥中の重質固形物濃度は、300000mg/L以上600000mg/L以下の範囲内に調整されることが好ましい。γ線密度計による測定値が300000mg/L以上600000mg/L以下の範囲内となれば、バルブ４２を閉じ、バルブ４３を開いて、汚泥配管４０ｂを経て処分場へと汚泥を移送する。沈殿槽３７の下部に沈殿した汚泥が減少し、γ線密度計による測定値が300000mg/L未満となれば、再びバルブ４３を閉じ、バルブ４２を開いて、汚泥を返送経路４４へと移送し、配管３６を経て沈殿槽３７へと返送する。
【００３４】
本発明では、沈殿槽下部に沈殿する汚泥の濃度を高めてから沈殿槽外へ汚泥を取り出すため、沈殿槽内の汚泥沈殿量（汚泥堆積量）を最小量に制御し、沈殿槽内に設けられている掻き寄せ機の停止及び故障を防止することも可能となる。
【００３５】
沈殿槽内の汚泥沈殿量が多いほど、汚泥が圧密されて排出される固形物濃度が高くなることが知られている。このため、本発明では、汚泥配管を流れる汚泥中の重質固形物濃度が、一定範囲内を超えて高くなることはなくなる。
【００３６】
［実験例］
製鋼転炉の排水を、図１に示される構成の排水処理施設に供給し、汚泥を固液分離した。返送経路による汚泥返送を行わない場合（現状）における汚泥の比重は1.14であり、汚泥中の重質固形物濃度は217000mg/Lであった。
【００３７】
次に、バルブ４３を閉じ、バルブ４２を開いて、汚泥を沈殿槽３７へと返送した。汚泥配管４０ａに設けられたγ線密度計によって汚泥配管内の汚泥の重質固形物濃度を測定し、250000mg/L〜600000mg/Lの範囲内の一定値となるまで汚泥を循環させた後、バルブ４２を閉じ、バルブ４３を開いて、汚泥をポンドへと移送した。
【００３８】
表１は、汚泥返送を行わない場合、及び一定の重質固形物濃度となった後に汚泥をポンドへと移送する場合におけるスラリー移送量、汚泥配管の洗浄排水量、及びポンドへの送水量合計を示す。汚泥配管４０ｂは、ポンドへの汚泥移送（送水）が停止となった場合に、水道水を用いてフラッシング（洗浄）した。表１より、重質固形物濃度が300000mg/L（CASE 2、比重1.20）となるまで汚泥を循環させた場合には、連続運転によってポンドへの送水量（汚泥及び洗浄水の合計量）を20.7％削減31.1％でき、重質固形物濃度が350000mg/L（CASE 3、比重1.24）となるまで汚泥を循環させた場合には、ポンドへの送水量を31.1％削減できることが確認された。汚泥配管４０ｂ内のフラッシング頻度が増加すると、洗浄排水量が増加してしまうことからも、重質固形物濃度は300000mg/L以上に設定し、ポンドへの汚泥の移送頻度を低下させないことが好ましい。
【００３９】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の排水の処理方法、及び排水処理施設は、製鉄、金属精錬、化学等の技術分野における排水処理に有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１０：沈殿槽
１１：ウェル
１２：被処理液供給管
１３：受け（トラフ）
１４：上澄液排出管
１７：汚泥引抜き管
１８：開閉弁
１９：汚泥槽
２０：汚泥
２３：スクリューコンベア
２６：汚泥ポンプ
２７：汚泥戻し管
２８：液面検出計
２９：モータ
３１：粗粒分離槽
３２：ウェル
３３：トラフ
３４：配管
３５：スパイラル分級機
３６：配管
３７：沈殿槽
３８：ウェル
３９：トラフ
４０ａ，４０ｂ：汚泥配管
４１：γ線密度計
４２，４３：バルブ
４４：返送経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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