(57)【要約】【課題】汚泥そのものを凝集助剤として再利用することができ、しかもクリプトスポリジウムの汚染の危険がないと共に、凝集剤の使用量や余剰汚泥の発生量を削減できる浄水処理方法を提供する。【解決手段】浄水処理システム１において、凝集沈殿池２０で発生した汚泥２２は、汚泥濃縮槽２４で濃縮されて、汚泥脱水装置３０で脱水が行われ、脱水ケーキが形成される。そして汚泥加熱乾燥装置３２において、脱水ケーキを加熱乾燥させることにより、脱水ケーキ内に混在するクリプトスポリジウムが殺菌された乾燥汚泥２３が形成される。乾燥汚泥２３は、乾燥汚泥粉砕機３４で粉砕されて、乾燥汚泥貯蔵槽３６に備蓄される。原水が低濁度の場合に、乾燥汚泥貯蔵槽３６から乾燥汚泥２３が凝集助剤として急速攪拌池１２に投入される。【選択図】    図１
2004243256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水の浄化処理として凝集処理を組み込んだ浄水処理方法において、
前記凝集処理は、
前記原水に凝集剤を添加して該原水中の不溶性物質を凝集させる凝集工程と、
前記凝集工程で形成したフロックを固液分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で分離された汚泥を濃縮する汚泥濃縮工程と、
前記汚泥濃縮工程で濃縮された汚泥を脱水して脱水ケーキを形成する汚泥脱水処理工程と、
前記汚泥脱水処理工程で形成された脱水ケーキを加熱乾燥させて乾燥汚泥を形成する汚泥加熱乾燥工程と、
前記汚泥加熱乾燥工程で形成された乾燥汚泥を前記凝集工程に凝集助剤として添加する添加工程と、を備えたことを特徴とする浄水処理方法。
【請求項２】
前記加熱乾燥により前記乾燥汚泥の水分を１０重量％以下にすることを特徴とする請求項１の浄水処理方法。
【請求項３】
前記乾燥汚泥を粉状に粉砕してから添加することを特徴とする請求項１又は２の浄水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水処理方法に係り、特に低濁度原水の浄化処理として凝集処理を組み込んだ浄水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より河川水、湖沼水等の表流水を原水とする浄水処理において、凝集処理を組み込んだ浄水処理方法が広く採用されている。
【０００３】
すなわち、凝集工程である急速攪拌池及び緩速攪拌池において原水に凝集剤が添加されて攪拌混合され、原水中の不溶性物質を凝集したフロックが形成される。その後、固液分離工程である凝集沈殿池においてフロックを固液分離し、沈殿したフロックは汚泥として抜き取られる。抜き取られた汚泥は、汚泥濃縮工程である汚泥濃縮槽に送られて濃縮され、汚泥脱水工程において脱水してから汚泥処理される。一方、凝集沈殿池の上澄液は急速濾過池において、水中に浮遊する不溶性物質が除去されてから、塩素処理等の殺菌処理が施されて浄水として送水される。この浄水処理において、原水が低濁度の場合には、不溶性物質を凝集しにくいため、凝集剤を多量に添加することで対応しているが、凝集剤を多量に添加すると、ランニングコストが増加するだけでなく、難脱水性の汚泥が形成されるために汚泥処理がしづらくなるという弊害がある。そこで、一部の浄水場では、汚泥濃縮槽で濃縮された汚泥や急速濾過池を逆洗して排水池に貯留された逆洗排水を原水に返送することにより、原水中の濁度を意図的に高めるスラッジ循環法が行われている。これにより、低濁度原水の場合にも、凝集剤の使用量を削減できると共に汚泥の脱水性を向上できるだけでなく、汚泥を循環することで余剰汚泥の発生を削減できる。
【０００４】
また、凝集剤の使用量を削減する方法として、特許文献１に凝集浮上分離方法が開示されている。この方法は、原水中に無機凝集剤を添加して原水の懸濁質を凝集させる攪拌系と、フロックに気泡を付着させて浮上分離して清涼処理水をえる手段を備え、浮上スカムの少なくとも一部に鉱酸を添加して金属水酸化物フロックを溶解したのち、浮上スカムの気泡を離脱させて酸不溶解残さを沈降分離せしめて得られた分離液を原水に返送するようにしたものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１１３４７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スラッジ循環法を行うことで、凝集剤の使用量や余剰汚泥の発生量を削減することができるが、原水中に原虫類の一種であるクリプトスポリジウム（Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍ）  が存在すると、汚泥内に濃縮される。従って、スラッジを循環させるとクリプトスポリジウムも浄水処理の系内を循環することになるので、浄水処理により得られた浄水を汚染するという危険がある。
【０００７】
また、特許文献１の方法は、酸処理や酸不溶解残さの沈降分離等の設備が新たに必要になる上、クリプトスポリジウムは薬剤による殺菌や簡単な濾過装置では除去が不可能であるので、分離液を原水に戻す場合であっても、スラッジ循環法と同様に浄水処理により得られた浄水を汚染するという危険がある。更には、汚泥そのものを再利用するものではなく分離液を利用するので、汚泥の発生量自体は削減されないという欠点がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、汚泥そのものを凝集助剤として再利用することができ、しかもクリプトスポリジウムの汚染の危険がないと共に、凝集剤の使用量や余剰汚泥の発生量を削減できる浄水処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、原水の浄化処理として凝集処理を組み込んだ浄水処理方法において、前記凝集処理は、前記原水に凝集剤を添加して該原水中の不溶性物質を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程で形成したフロックを固液分離する固液分離工程と、前記固液分離工程で分離された汚泥を濃縮する汚泥濃縮工程と、前記汚泥濃縮工程で濃縮された汚泥を脱水して脱水ケーキを形成する汚泥脱水処理工程と、前記汚泥脱水処理工程で形成された脱水ケーキを加熱乾燥させて乾燥汚泥を形成する汚泥加熱乾燥工程と、前記汚泥加熱乾燥工程で形成された乾燥汚泥を前記凝集工程に凝集助剤として添加する添加工程と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
本願発明者は、クリプトスポリジウムが塩素剤等の薬剤に強い反面、熱（例えば１分以上の煮沸で殺菌可能）と乾燥（例えば１〜４日間の乾燥で感染力を失う）とに弱いという特性を利用し、汚泥脱水処理工程と汚泥加熱乾燥工程とを組み合わせて形成した乾燥汚泥を凝集助剤として再利用したところ、クリプトスポリジウムが殺菌することができ、且つ高い凝集性能を持つ凝集助剤を得ることができるという知見を得た。
【００１１】
即ち、本発明によれば、凝集汚泥濃縮工程で発生した、濃縮された汚泥を汚泥脱水処理工程で脱水して脱水ケーキを形成し、この脱水ケーキを汚泥加熱乾燥工程で加熱乾燥し、加熱乾燥した乾燥汚泥を凝集助剤として原水に添加するようにした。
【００１２】
これにより、原水、特に低濁度原水において、乾燥汚泥を原水中に凝集助剤として添加することにより、凝集剤の添加量を減らすことができて脱水性の良い汚泥を形成することができる。また、乾燥汚泥中のクリプトスポリジウムは殺菌されているので、汚泥を循環させてもクリプトスポリジウムの汚染が生じない。さらに、本発明は汚泥自体を再利用する方法なので、発生する余剰汚泥量も減少し、余剰汚泥の処理にかかるコストを大幅に削減することができる。
【００１３】
本発明においては、加熱乾燥により乾燥汚泥の水分を１０重量％以下にすることが好ましい。これにより、クリプトスポリジウムを殺菌する効果を高めることができる。特に好ましい乾燥汚泥の水分は、１重量％以下である。
【００１４】
また、本発明においては、乾燥汚泥を粉状に粉砕してから添加することが好ましい。これにより、凝集助剤としての凝集効果を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面にしたがって，本発明に係わる浄水処理方法の好ましい形態について詳説する。
【００１６】
図１は、本発明の浄水処理方法を適用する浄水処理システムの一例である。
【００１７】
図１に示すように、浄水処理システム１は、  主に凝集工程である急速攪拌池１２及び緩速攪拌池１８、固液分離工程である凝集沈殿池２０、汚泥濃縮工程である汚泥濃縮槽２４、汚泥脱水工程である汚泥脱水装置３０、汚泥加熱乾燥工程である汚泥加熱乾燥装置３２、乾燥汚泥粉砕機３４、急速濾過池４０、排水池４２で構成されている。
【００１８】
図１において、原水は原水流入管２を通って急速攪拌池１２に流入される。急速攪拌池１２において、原水中の不溶性物質を沈降し易くするために、配設された凝集剤タンク１６Ａから凝集剤投入管１６Ｂを経て凝集剤が原水に添加されると共に攪拌機１４によって攪拌され、原水と凝集剤とが混合される。混合された原水は隣接した緩速攪拌地１８へと流入し、凝集剤と原水中の不溶性物質とを反応させてフロックを形成させる。緩速攪拌池１８の攪拌機１４は、フロックの成長を促進させるため急速攪拌機１２の攪拌機１４よりも遅い回転で攪拌される。フロックを形成した原水は、次に凝集液流入管３を通って凝集沈殿池２０に流入する。凝集沈殿池２０では、緩速攪拌地１８で形成されたフロックが固液分離され、処理水の上澄液は、上澄液流出管７を通過して急速濾過池４０に流出する。急速濾過池４０において、沈殿しきれなかったフロックや浮遊物などが取り除かれ、濾過処理された処理水は浄水処理水として排出管８から排出される。濾過能力を維持するために急速濾過池４０の洗浄を行う際には、浄水処理システム１の運転を一旦停止し排出管８に設けられた弁３７を閉めてから、排水池流出管９の弁３７を開けて洗浄水により濾材の逆洗洗浄を行う。生じた逆洗排水は、排水池４２に流出させて貯水し、浄水処理システム１の運転再開後にポンプ４４を設けた逆洗排水管１０を経て原水流入管２と合流させる。
【００１９】
一方、凝集沈殿池２０でフロックが沈殿して汚泥２２が形成されると、凝集沈殿池２０の底部に設けられた汚泥排出管４から汚泥が排出されて、汚泥濃縮槽２４へと送られる。汚泥濃縮槽２４で汚泥２２が濃縮されて、濃縮汚泥管５を経て、汚泥脱水装置３０へと送られる。汚泥脱水装置３０としては、例えばベルトプレス形式で汚泥２２の脱水が行う装置を好的に使用できる。形成された脱水ケーキは、脱水ケーキ搬送コンベア６を通って汚泥加熱乾燥装置３２へ送られる。汚泥加熱乾燥装置３２では、脱水ケーキに熱を直接与えて乾燥させる直接加熱方式が好ましく採用され、７０重量％程度の脱水ケーキの水分を略０重量％、多くて１０重量％以下まで乾燥させる。汚泥加熱乾燥装置３２で乾燥された乾燥汚泥２３は、乾燥汚泥搬送コンベア５０を経て乾燥汚泥粉砕機３４へと送られる。乾燥汚泥粉砕機３４では、乾燥汚泥２３を凝集助剤として再利用する際に、急速攪拌池１２において原水と攪拌混合し易い大きさに破砕する。破砕された乾燥汚泥２３は、破砕汚泥管５２を経て乾燥汚泥貯蔵槽３６に備蓄され、原水が低濁度である場合には、原水の凝集効果を向上させるために、添加工程として設けられた凝集助剤投入管５４から破砕された乾燥汚泥２３が凝集剤とは別に凝集助剤として急速攪拌池１２に添加される。乾燥汚泥貯蔵槽３６に備蓄されていない場合には、分配器３８によって乾燥汚泥投入管５６に経路が切り替えられて、破砕された乾燥汚泥２３が直接凝集助剤として急速攪拌池１２に添加される。
【００２０】
次に、上記の如く構成された浄水処理システム１のうち、凝集処理の作用について説明する。
【００２１】
原水中にある懸濁物を凝集沈殿させて形成された汚泥２２は、汚泥脱水装置３０により脱水されて脱水ケーキとなる。この脱水ケーキは約７０％の含水率となっており、クリプトスポリジウムは生存可能で感染能力を有している。従って、このまま原水へ添加して循環させると、形成される汚泥２２内にクリプトスポリジウムが蓄積して、凝集沈殿池２０の上澄液へと溶出し浄水処理水を汚染する。クリプトスポリジウムは、体外では４〜６μｍの硬い皮膜で覆われたオーシストの状態で存在するため、水道水の殺菌処理である塩素剤等の薬剤では殺菌不可能であり、一般的な濾過装置では除去することも難しい。クリプトスポリジウムを殺菌するには、１分以上の煮沸又は１〜４日間の乾燥することが効果的であるという報告がある。そこで、汚泥加熱乾燥装置３２において脱水ケーキを加熱し乾燥させることにより、乾燥汚泥２３の含水率をほとんど０重量％に近い状態、多くても１０重量％以下にする。これにより、クリプトスポリジウムの殺菌条件を満たすので、脱水ケーキ内に生存するクリプトスポリジウムを殺菌することができる。さらに、乾燥汚泥貯蔵槽３６において形成された乾燥汚泥２３を備蓄する際には、乾燥汚泥２３の含水率を維持するために湿度調整が行われている。すなわち、乾燥汚泥２３の含水率が上昇すると、完全に殺菌されなかったクリプトスポリジウムのオーシストが再び感染能力を取り戻してしまうからである。これらの作用により、浄水処理の循環系で問題となっているクリプトスポリジウムの感染を完全に防止することができ、極めて安全な浄水処理水を提供することができる。さらに、乾燥汚泥２３は水分をほとんど含まないため、備蓄する際に生じるスペースを削減することもできる。
【００２２】
こうして形成された乾燥汚泥２３の破砕物は、原水の濁度が低くて凝集効果が低下した場合に、急速攪拌池１２に凝集助剤として添加される。乾燥汚泥２３内には凝集剤が含まれているので、含有する凝集剤により新規に添加する凝集剤を大幅に削減でき、凝集剤にかかるコストを削減できる。さらに、乾燥汚泥２３を添加することで、原水の濁度を上げてフロックを形成し易くすることができ、しかも乾燥汚泥２３の粒子は大きいため、新規に添加する凝集剤の凝集沈殿効果を促進することもできる。
【００２３】
なお、上述した本発明の浄水処理方法に基づく浄水処理システム１の構成は、特に限定されるものではない。さらに、乾燥汚泥２３の破砕においては、再利用する際に原水と攪拌混合し易い状態で急速攪拌池１２に添加される大きさであればどのような形状でもよい。また、急速攪拌池１２に乾燥汚泥２３を直接添加しても原水と均一に混合するのであれば、汚泥乾燥工程における乾燥汚泥粉砕機３４を省略することもできる。さらに、固液分離は沈降分離に限定するものではなく、凝集剤が添加された原水に気泡を発生させる装置を設けて、発生した気泡にフロックを付着させて分離する浮上分離を行ってもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、凝集処理を組み込んだ浄水処理方法において、発生した汚泥を加熱乾燥して凝集助剤として再利用することにより、低濁度原水に対する凝集効果を高めることができる上、汚泥再利用に伴うクリプトスポリジウムの浄水処理系内の循環を防止することができる。
【００２５】
これにより余剰汚泥を全く発生させない上に、衛生面において極めて安全な浄水処理水を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浄水処理方法に基づいた浄水処理システムの概略構成図
【符号の説明】
１…浄水処理システム、２…原水流入管、３…凝集液流入管、４…汚泥排出管、５…濃縮汚泥管、６…脱水ケーキ搬送コンベア、７…上澄液流出管、８…排出管、９…排水池流出管、１０…逆洗排水管、１２…急速攪拌池、１４…攪拌機、１６Ａ…凝集剤タンク、１６Ｂ…凝集剤投入管、１８…緩速攪拌池、２０…凝集沈殿池、２２…汚泥、２３…乾燥汚泥、２４…汚泥濃縮槽、３０…汚泥脱水装置、３２…汚泥加熱乾燥装置、３４…乾燥汚泥粉砕機、３６…乾燥汚泥貯蔵槽、３７…弁、３８…分配器、４０…急速濾過池、４２…排水池、４４…ポンプ、５０…乾燥汚泥搬送コンベア、５２…破砕汚泥管、５４…凝集助剤投入管、５６…乾燥汚泥投入管
【図１】
2004243256.tif 000003