(57)【要約】【課題】粒状物質や高分子凝集剤を添加したり、分離槽内に傾斜板などを設置することなく、凝集加圧浮上分離を効率良く行うようにした凝集加圧浮上分離水処理方法を提供すること。【解決手段】汚濁物を含む被処理原水Ａに無機凝集剤Ｅを添加した後、急速攪拌工程２１と、緩速攪拌工程２２とを経て、凝集フロックを形成させる工程と、予め加圧下で空気を溶解させた加圧水を減圧して微細な気泡を、凝集させた被処理原水と混合接触させて凝集フロックに微細気泡を付着させることにより、凝集フロックと微細気泡の会合物の見掛け密度を水より小さくし、凝集させた汚濁物を浮上分離する工程２３とを実施するようにした水処理方法であって、急速攪拌工程２１において、空気を過剰に溶解させた加圧水Ｆの一部を急激に減圧した際に発生する微細気泡を吹き込み、無機凝集剤Ｅとともに急速攪拌を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚濁物を含む被処理原水に無機凝集剤を添加した後、急速攪拌工程と、緩速攪拌工程とを経て、凝集フロックを形成させる工程と、予め加圧下で空気を溶解させた加圧水を減圧して微細な気泡を、凝集させた被処理原水と混合接触させて凝集フロックに微細気泡を付着させることにより、凝集フロックと微細気泡の会合物の見掛け密度を水より小さくし、凝集させた汚濁物を浮上分離する工程とを実施するようにした水処理方法であって、急速攪拌工程において、空気を過剰に溶解させた加圧水の一部を急激に減圧した際に発生する微細気泡を吹き込み、上記無機凝集剤とともに急速攪拌を行うことを特徴とする凝集加圧浮上分離水処理方法。
【請求項２】
急速攪拌工程に添加する加圧水に予め無機凝集剤を注入することを特徴とする請求項１記載の凝集加圧浮上分離水処理方法。
【請求項３】
汚濁物を含む被処理原水に無機凝集剤を添加した後、急速攪拌工程と、緩速攪拌工程とを経て、凝集フロックを形成させる工程と、予め加圧下で空気を溶解させた加圧水を減圧して微細な気泡を、凝集させた被処理原水と混合接触させて凝集フロックに微細気泡を付着させることにより、凝集フロックと微細気泡の会合物の見掛け密度を水より小さくし、凝集させた汚濁物を浮上分離する工程とを実施するようにした水処理方法であって、緩速攪拌工程において、空気を過剰に溶解させた加圧水の一部を急激に減圧した際に発生する微細気泡を吹き込み、上記無機凝集剤とともに緩速攪拌を行うことを特徴とする凝集加圧浮上分離水処理方法。
【請求項４】
無機凝集剤の添加手段、急速攪拌手段、緩速攪拌手段、加圧下で空気を溶解させた加圧水を減圧して微細な気泡を被処理原水に吹き込む手段と、凝集フロックと微細気泡の会合物を浮上分離する手段とからなる水処理装置であって、急速攪拌槽に、該加圧水の一部を減圧して微細気泡を吹き込む手段を設け、無機凝集剤とともに微細気泡を急速攪拌するようになしたことを特徴とする凝集加圧浮上分離水処理装置。
【請求項５】
急速攪拌槽に添加する加圧水に予め無機凝集剤を注入するようになしたことを特徴とする請求項４記載の凝集加圧浮上分離水処理装置。
【請求項６】
無機凝集剤の添加手段、急速攪拌手段、緩速攪拌手段、加圧下で空気を溶解させた加圧水を減圧して微細な気泡を被処理原水に吹き込む手段と、凝集フロックと微細気泡の会合物を浮上分離する手段とからなる水処理装置であって、緩速攪拌槽に、該加圧水の一部を減圧して微細気泡を吹き込む手段を設け、無機凝集剤の添加と急速攪拌により生成した微細な凝集フロックとともに微細気泡を緩速攪拌するようになしたことを特徴とする凝集加圧浮上分離水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸濁物質、腐植質などの色度成分、細菌類、病原性微生物、藻類、鉄、マンガンなどの汚濁物を含む水を物理化学的に処理して浄化する凝集加圧浮上分離水処理方法及び水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水の浄化処理方法には、大別して生物学的処理方法と物理化学的処理方法があるが、懸濁物質、腐植質などの色度成分、細菌類、病原性微生物、藻類、鉄、マンガンなどを含む水の浄化には、ろ過、沈殿分離、浮上分離などの物理化学的処理方法が適しており、広くこの分野において用いられている。
【０００３】
このうち、ろ過は、もっぱら上記汚濁物質の濃度が比較的低い場合に適用され、沈殿分離、浮上分離などに後設して、これらと組み合わせて適用されている。
沈殿分離や浮上分離においては、無機、有機高分子の凝集剤を被処理原水に添加した後、急速攪拌及び緩速攪拌を行って、汚濁物と無機凝集剤からなる会合物(凝集フロックと称する)の径を成長させてから分離するのが一般的である。この場合には、凝集沈殿分離、あるいは凝集浮上分離と称されている。
これらの方法は、汚濁物と凝集剤との会合物と水との見掛けの密度差を利用して分離する方法である。
凝集浮上分離においては、予め加圧下で空気を過剰に溶解させておいた加圧水を大気圧に急激に減圧させた際に発生する径が概ね１００ミクロン以下の気泡を吹き込んで上記フロックに付着させ、フロックと気泡との会合物の見掛け密度を水より小さくして、沈殿とは逆方向の水面方向に会合物を上昇させて分離するのが一般的である。このような操作を行う場合には「凝集加圧浮上分離」と称されている。
【０００４】
これらの固液分離槽に負荷できる水量としては、一般的な凝集沈殿においては概ね７〜１４ｍ３／ｍ２・日、沈殿槽内に傾斜板沈降装置を設置する場合には、概ね１０〜１４ｍ３／ｍ２・日の範囲にある。
一方、凝集加圧浮上分離においては、この水量負荷を概ね２００〜４００ｍ３／ｍ２・日の範囲にとれるので、凝集沈殿に比べて分離槽の面積が１／１０とコンパクトとなる。
【０００５】
ところで、近年、凝集沈殿の速度を飛躍的に大きくできる方法が開発され、例えば、下記特許文献１に開示されている。
この方法は、被処理原水にマイクロサンドと呼ばれる微細な砂を粒状物として添加し、無機凝集剤を添加して急速攪拌を行った後、高分子凝集剤を添加して緩速攪拌を行うことにより、原水中の懸濁物質、粒状物、凝集剤からなるフロックを形成し、添加した粒状物を重しとして、急速に沈殿分離するというものである。
添加した粒状物は、凝集沈殿槽下部より引き抜かれた後、液体サイクロンにより被処理原水中の汚濁物と凝集剤とからなる汚泥と分離された後、再度被処理原水に添加され、循環再利用される。
この方法によれば、凝集沈殿槽への水量負荷を７２０ｍ３／ｍ２・日以上という高い値をとりうるとされているが、高分子凝集剤の添加が必須であることや、粒度を予め調整したマイクロサンドの逸失分を常時補給する必要があることから、維持管理費の増大を招くため、あまり普及するに至っていない。
また、この方法においては、沈殿槽内に傾斜板もしくは傾斜管を組み込んだ沈降装置の設置が不可欠である。
水道浄水処理においては、高分子凝集剤の使用は、法的には認められるようになったが、高分子凝集剤の組成物であり人体に有害なアクリルアミドのモノマーの残留が依然として懸念されており、この点もこの処理方法及び装置の普及をさまたげる一因となっている。
【０００６】
なお、特許文献２には、粒状物としてマイクロサンドに替えて、粒状活性炭を使用する方法が開示されている。
【０００７】
他方、特許文献３には、浮上分離槽の所定の位置に傾斜板などを設置することにより、浮上分離を高速化するようになした装置が開示されている。
この装置においては、長期間使用すると、浮上分離槽内に設置した傾斜板などの表面に凝集フロックが付着するので、定期的に除去清掃する必要があり、維持管理の手間が増えることや、傾斜板などの設置に費用を要するなどの課題がある。
【特許文献１】特開２０００−３１７２１５号公報
【特許文献２】特開２００５−１２５１７７号公報
【特許文献３】特表２００６−５１３８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来の水処理方法及び水処理装置が有する問題に鑑み、粒状物質や高分子凝集剤を添加したり、分離槽内に傾斜板などを設置することなく、凝集加圧浮上分離を効率良く行うようにした凝集加圧浮上分離水処理方法及び水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本第１発明の凝集加圧浮上分離水処理方法は、懸濁物質、腐植質などの色度成分、細菌類、病原性微生物、藻類、鉄、マンガンなどの汚濁物を含む被処理原水にポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化第二鉄、ポリシリカ鉄などの無機凝集剤を添加した後、急速攪拌工程と、緩速攪拌工程とを経て、凝集フロックを形成させる工程と、予め加圧下で空気を溶解させた加圧水を減圧して微細な気泡を、凝集させた被処理原水と混合接触させて凝集フロックに微細気泡を付着させることにより、凝集フロックと微細気泡の会合物の見掛け密度を水より小さくし、凝集させた汚濁物を浮上分離する工程とを実施するようにした水処理方法であって、急速攪拌工程において、空気を過剰に溶解させた加圧水の一部を急激に減圧した際に発生する微細気泡を吹き込み、上記無機凝集剤とともに急速攪拌を行うことを特徴とする。
【００１０】
この場合において、急速攪拌工程に添加する加圧水に予め無機凝集剤を注入することができる。
【００１１】
また、同じ目的を達成するため、本第２発明の凝集加圧浮上分離水処理方法は、懸濁物質、腐植質などの色度成分、細菌類、病原性微生物、藻類、鉄、マンガンなどの汚濁物を含む被処理原水にポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化第二鉄、ポリシリカ鉄などの無機凝集剤を添加した後、急速攪拌工程と、緩速攪拌工程とを経て、凝集フロックを形成させる工程と、予め加圧下で空気を溶解させた加圧水を減圧して微細な気泡を、凝集させた被処理原水と混合接触させて凝集フロックに微細気泡を付着させることにより、凝集フロックと微細気泡の会合物の見掛け密度を水より小さくし、凝集させた汚濁物を浮上分離する工程とを実施するようにした水処理方法であって、緩速攪拌工程において、空気を過剰に溶解させた加圧水の一部を急激に減圧した際に発生する微細気泡を吹き込み、上記無機凝集剤とともに緩速攪拌を行うことを特徴とする。
【００１２】
一方、同じ目的を達成するため、本第１発明の凝集加圧浮上分離水処理装置は、無機凝集剤の添加手段、急速攪拌手段、緩速攪拌手段、加圧下で空気を溶解させた加圧水を減圧して微細な気泡を被処理原水に吹き込む手段と、凝集フロックと微細気泡の会合物を浮上分離する手段とからなる水処理装置であって、急速攪拌槽に、該加圧水の一部を減圧して微細気泡を吹き込む手段を設け、無機凝集剤とともに微細気泡を急速攪拌するようになしたことを特徴とする。
【００１３】
この場合において、急速攪拌槽に添加する加圧水に予め無機凝集剤を注入するようにすることができる。
【００１４】
また、同じ目的を達成するため、本第２発明の凝集加圧浮上分離水処理装置は、無機凝集剤の添加手段、急速攪拌手段、緩速攪拌手段、加圧下で空気を溶解させた加圧水を減圧して微細な気泡を被処理原水に吹き込む手段と、凝集フロックと微細気泡の会合物を浮上分離する手段とからなる水処理装置であって、緩速攪拌槽に、該加圧水の一部を減圧して微細気泡を吹き込む手段を設け、無機凝集剤の添加と急速攪拌により生成した微細な凝集フロックとともに微細気泡を緩速攪拌するようになしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本第１発明の凝集加圧浮上分離水処理方法及び水処理装置によれば、凝集加圧浮上水処理方法及び装置において、被処理原水に無機凝集剤を添加して急速攪拌を行う工程もしくは手段において、加圧浮上分離のために予め加圧下で空気を過剰に溶解しておいた加圧水の一部を急激に減圧する際に発生する微細気泡を吹き込み、被処理原水中の汚濁物と無機凝集剤から形成される凝集フロックの内部に微細気泡を取り込ませ、凝集フロックの見掛け密度を予め低下させることにより、次工程ないし手段である浮上分離を効率良く行わせることができる。
【００１６】
この場合、急速攪拌工程に添加する加圧水に予め無機凝集剤を注入することにより、無機凝集剤と微細気泡を混合状態で同時に添加して急速攪拌することができ、これにより、被処理原水中の汚濁物と無機凝集剤から形成される凝集フロックの内部に微細気泡を取り込ませ、凝集フロックの見掛け密度を予め低下させることにより、次工程ないし手段である浮上分離を効率良く行わせることができる。
【００１７】
また、本第２発明の凝集加圧浮上分離水処理方法及び水処理装置によれば、凝集加圧浮上水処理方法及び装置において、被処理原水に無機凝集剤を添加して急速攪拌を行った後、緩速攪拌工程もしくは手段において、上記加圧水の一部を急激に減圧する際に発生する微細気泡を吹き込み、被処理原水中の汚濁物と無機凝集剤から形成される凝集フロックの成長過程において、その内部に微細気泡を取り込ませ、凝集フロックの見掛け密度を予め低下させることにより、次工程ないし手段である浮上分離を効率良く行わせることができる。
【００１８】
このように、本発明の凝集加圧浮上分離水処理方法及び水処理装置によれば、懸濁物質、腐植質などの色度成分細菌類、病原性微生物、藻類、鉄、マンガンなどの汚濁物を含む被処理原水を高分子凝集剤や粒子状物質を添加することなく、また分離槽内に傾斜板装置などを設置することなく、無機凝集剤のみを添加して攪拌することにより、効率良く加圧浮上分離することができ、その結果として浮上分離槽をコンパクトにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の凝集加圧浮上分離水処理方法及び水処理装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１に、本発明の凝集加圧浮上分離水処理方法の第１実施例を示す。
この凝集加圧浮上分離水処理方法は、懸濁物質、腐植質などの色度成分、細菌類、病原性微生物、藻類、鉄、マンガンなどの汚濁物質を含む被処理原水に、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化第二鉄、ポリシリカ鉄などの無機凝集剤Ｅを添加した後、急速攪拌工程２１と、緩速攪拌工程２２とを経て、凝集フロックを形成させる工程と、予め加圧下で空気を溶解させた加圧水を減圧して微細な気泡を該被処理水に吹き込み、該凝集フロックに微細気泡を付着させることにより、凝集フロックと微細気泡の会合物の見掛け密度を水より小さくすることが可能な、凝集フロックを浮上分離する工程２３とを実施するようにしたものである。
そして、この凝集加圧浮上分離水処理方法は、急速攪拌工程２１において、該加圧水Ｆの一部を急激に減圧した際に発生する微細気泡を吹き込み、上記無機凝集剤Ｅとともに急速攪拌を行うようにしている。
【００２１】
この場合、図２に示すように、急速攪拌工程２１に吹き込む加圧水ラインもしくは手段の途中に無機凝集剤Ｅを注入し、無機凝集剤Ｅと発生する微細気泡ともに急速攪拌を行うこともできる。
【００２２】
図３に、本発明の凝集加圧浮上分離水処理方法の第２実施例を示す。
この凝集加圧浮上分離水処理方法は、上記被処理原水に無機凝集剤Ｅを添加した後、急速攪拌工程２１と、緩速攪拌工程２２とを経て、凝集フロックを形成させる工程と、予め加圧下で空気を溶解させた加圧水を減圧して微細な気泡を該被処理原水に吹き込み、該凝集フロックに微細気泡を付着させることにより、凝集フロックと微細気泡の会合物の見掛け密度を水より小さくすることが可能な、凝集フロックを浮上分離する工程２３とを実施するようにしたものである。
そして、この凝集加圧浮上分離水処理方法は、緩速攪拌工程２２において、該加圧水Ｆの一部を急激に減圧した際に発生する微細気泡を吹き込み、上記無機凝集剤Ｅと被処理原水中の汚濁物と無機凝集剤とから形成される微小な凝集フロックを緩速攪拌において成長させる際に、その凝集フロックの内部に微細気泡を取り込ませるようにしている。
【００２３】
図４に、本発明の凝集加圧浮上分離水処理装置の第１実施例を示す。
この水処理装置は、処理の流れの順に、急速攪拌槽１及び急速攪拌装置９、緩速攪拌槽２及び緩速攪拌装置１０、加圧浮上分離槽３と該槽に付属して設置されている微細気泡発生装置１３、浮上処理水管１４、浮上汚泥掻寄機１５、該槽流入部に設置されている垂直阻流板１７、傾斜阻流板１８、浮上処理水管１４に接続している水位調整槽７、該槽内に設置されている水位調整堰１９、及び該水位調整槽１９の越流水が流入する処理水槽４から構成されている。
加圧浮上分離に必要な微細気泡を発生させるための手段として、吸引側が処理水槽４に接続された加圧水ポンプ１１、その吐出側に接続された加圧水槽５、加圧水自動弁２０を介して加圧水槽５と接続されている加圧水マニホールド１６、及び浮上分離槽３の流入部の底部付近に設置され、加圧水を急激に減圧して過剰に溶解している空気を微細気泡として発生させるための微細気泡発生装置１３が設けられている。
加圧水ポンプ１１の吸引側ラインの途中には、溶解させる空気Ｃを吸い込むための手段が設けられている。
さらに、急速攪拌槽１に無機凝集剤を所定量添加するための手段として、無機凝集剤貯槽６と、無機凝集剤注入ポンプ１２とを備えている。
そして、この凝集加圧浮上分離水処理装置は、加圧水マニホールド１６より分岐したラインを介して、加圧水の一部を急速攪拌槽１に導き、該槽内に設置した微細気泡発生装置１３により、加圧水を急激に減圧した際に発生する微細気泡を急速攪拌槽１に吹き込み、無機凝集剤とともに急速攪拌を行うようにしている。
【００２４】
図５に、本発明の第２実施例の凝集加圧浮上分離水処理装置を示す。
この水処理装置の構成は、図４に示す第１実施例の装置と概略同様であるが、急速攪拌槽１を２分割し、第１の急速攪拌槽１ａに無機凝集剤を、第２の急速攪拌槽１ｂに加圧水マニホールド１６より分岐したラインを介して、加圧水の一部を該槽内に設置した微細気泡発生装置１３により微細気泡を吹き込むようにしている。
【００２５】
また、図６に、本発明の第３実施例の凝集加圧浮上分離水処理装置を示す。
この装置の構成は、図４に示す第１実施例の装置と概略同様であるが、急速攪拌槽１を２分割し、第１の急速攪拌槽１ａに加圧水マニホールド１６より分岐したラインを介して、加圧水の一部を該槽内に設置した微細気泡発生装置１３により微細気泡を吹き込み、続いて第２の急速攪拌槽１ｂに無機凝集剤を添加するようにしている。
【００２６】
また、図７に、本発明の第４実施例の凝集加圧浮上分離水処理装置を示す。
この水処理装置の構成は、図４に示す第１実施例の装置と概略同様であるが、加圧水マニホールド１６より分岐して加圧水の一部を急速攪拌槽１に導くためのラインの途中に無機凝集剤を注入できるようになし、該槽内に設置した微細気泡発生装置１３の出口において、微細気泡と無機凝集剤とを混合した状態で急速攪拌槽１に同時に添加・吹き込むようになしている。
【００２７】
一方、図８に、本発明の第５実施例の凝集加圧浮上分離水処理装置を示す。
この水処理装置の構成は、図４に示す第１実施例の装置と概略同様であるが、緩速攪拌槽２に加圧水マニホールド１６より分岐したラインを介して、加圧水の一部を該槽内に設置した微細気泡発生装置１３により微細気泡を吹き込み、緩速攪拌を行うようになしている。
【００２８】
以上、本発明の凝集加圧浮上分離水処理方法及び水処理装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の凝集加圧浮上分離水処理方法及び水処理装置は、粒状物質や高分子凝集剤を添加したり、分離槽内に傾斜板などを設置することなく、凝集加圧浮上分離を効率良く行うという特性を有していることから、水の浄化処理の用途に広く好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の凝集加圧浮上分離水処理方法の第１実施例を示すフロー図である。
【図２】第１実施例の水処理方法において、加圧水に予め無機凝集剤を注入する例を示すフロー図である。
【図３】同凝集加圧浮上分離水処理方法の第２実施例を示すフロー図である。
【図４】本発明の凝集加圧浮上分離水処理装置の第１実施例を示す断面図である。
【図５】同凝集加圧浮上分離水処理装置の第２実施例を示す断面図である。
【図６】同凝集加圧浮上分離水処理装置の第３実施例を示す断面図である。
【図７】同凝集加圧浮上分離水処理装置の第４実施例を示す断面図である。
【図８】同凝集加圧浮上分離水処理装置の第５実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    急速攪拌槽
２    緩速攪拌槽
３    加圧浮上分離槽
４    処理水槽
５    加圧水槽
６    無機凝集剤貯槽
７    水位調整槽
８    浮上汚泥槽
９    急速攪拌装置
１０  緩速攪拌装置
１１  加圧水ポンプ
１２  無機凝集剤注入ポンプ
１３  微細気泡発生装置
１４  浮上処理水管
１５  浮上汚泥掻寄機
１６  加圧水マニホールド
１７  垂直阻流板
１８  傾斜阻流板
１９  水位調整堰
２０  加圧水自動弁
２１  急速攪拌工程
２２  緩速攪拌工程
２３  加圧浮上分離工程
Ａ    被処理原水
Ｂ    加圧浮上処理水
Ｃ    空気
Ｄ    浮上汚泥層
Ｅ    無機凝集剤
Ｆ    加圧水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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