(57)【要約】【課題】通過する廃液に陽イオン溶出させて廃液中の懸濁粒子を効果的に凝集させることができ、しかも、目詰まりを起こし難くて廃液の大量処理が行える懸濁粒子凝集ユニットを提供する。【解決手段】陽イオンを溶出させるマグネシウムなどでパイプ５を形成し、このパイプ５を複数本集合させて筒４内に装填し、各パイプ５の穴６とパイプ間隙間７を通路にしてそこに廃液を通し、この廃液中に陽イオンを溶出させて廃液に含まれる懸濁粒子の凝集効果を高めるようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽イオンを溶出させる物質で形成された部材に平行配置の複数の穴を設け、この穴を通路にしてその穴に廃液を通すようにした懸濁粒子凝集ユニット。
【請求項２】
陽イオンを溶出させる物質で形成されたパイプを複数本平行配置にして集合し、各パイプの穴を通路にしてこの穴に廃液を通すようにした懸濁粒子凝集ユニット。
【請求項３】
陽イオンを溶出させる物質が、マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、多孔質水酸化マグネシウム、多孔質酸化マグネシウムのいずれかである請求項１又は２に記載の懸濁粒子凝集ユニット。
【請求項４】
廃液を導入して通過させ、通過する廃液中に陽イオンを溶出させる請求項１乃至３のいずれかに記載の懸濁粒子凝集ユニットと、この懸濁粒子凝集ユニットを通過した廃液を導入して液中の懸濁粒子を凝集沈澱させ、かつ、上澄み液をオーバーフローさせて流出させる凝集沈澱槽とを備えている廃液浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、廃液の浄化のために活性汚泥処理装置などに採用して廃液に含まれる微粒子を効果的に凝集させる懸濁粒子凝集ユニットと、その懸濁粒子凝集ユニットと凝集沈澱槽とを組み合わせて構成される廃液浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種廃液中に含まれる汚濁物質は濾材で捕捉できないものが多く、濾過法では効率的な除去が難しい。このため、一般的な水処理では中和処理などの前処理を行った後に廃水に凝集剤を加えて液中の懸濁粒子（浮遊粒子）を凝集させ、粒子が凝集してできるフロック（綿状物）を大きくして沈降さるなどの方法で除去している。
【０００３】
疎水性コロイド粒子の凝集は、粒子の表面に存在する電荷（凝集阻害因子）と反対符号のイオンを加える方法でなされる。
【０００４】
電解質を加えると、粒子間の反発ポテンシャルが減少し、相対的に粒子間の引力が上回り、粒子が互いに引き寄せられて凝集することはＤＬＶＯ理論として知られ、また、イオンによる凝集はイオンの価数が大きいほど低濃度で起こることはシュルツハーディの法則として知られている。
【０００５】
ところで、この出願の発明者等は、廃液に凝集剤を添加する方法よりも、陽イオンを発生させる物質に廃液を接触させて通過させ、通過する液に陽イオンを溶出させる方法の方が優れた凝集効果が得られることを見いだし、その方法を実施するための凝集器を開発して特願２００２−１１３０２７号や特願２００２−３３６０４３号等で提案している。
【０００６】
その提案済の凝集器は、顆粒、ペレット或いは、チップ状の凝集剤（陽イオンを発生させる物質）を容器に充填し、或いは凝集剤の粉末を焼き固めたポーラスな成形体（以下マグフォームと称す）をパイプ内に装填し、容器やパイプに導入する廃液を内部の凝集剤やマグフォームに接触させて通過させるようにしたものである。凝集剤は、マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどのアルカリ土類金属やアルミニウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムなどが有効であり、多孔質酸化マグネシウムや多孔質水酸化マグネシウムを用いると特に優れた効果が得られることを確認している。
【０００７】
なお、本出願人が特願２００２−１１３０２７号や特願２００２−３３６０４３号等で先に提案している方法は、凝集器通過後の廃液をペーパフィルタなどに通し、凝集した液中の懸濁粒子を漉し取る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人が特願２００２−１１３０２７号や特願２００２−３３６０４３号等で提案している凝集器は、凝集剤間に生じた微小隙間やマグフォームの内部空孔を通路にしてその通路に廃液を通すようにしているので、浮遊物質濃度（ＭＬＬＳ）の高い液を処理する場合には特に、目詰まりが発生し易い。微小な隙間や経路の複雑なマグフォームの内部空孔に廃液を通すので液の流動抵抗が元々大きい。そこに目詰まりによる圧損（流量低下）が生じるため処理能力に限界があり、大量処理ができない。
【０００９】
凝集器の手前にカッターポンプとストレーナを配置して凝集器を通るまでの間に成長したフロックなどを事前に粉砕し、さらに、廃液に圧力をかけて目詰まりを抑えることも試みられているが、これでも処理能力はせいぜい２００ｔ／日ぐらいが限界である。
【００１０】
規模の大きい活性汚泥処理等ではそれを超える処理能力を必要とし、その処理能力を高めるために凝集器の目詰まりを無くすことが要求されている。
【００１１】
この発明は、その要求に応えた懸濁粒子凝集ユニットと廃液浄化装置を提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、陽イオンを溶出させる物質で形成された部材に平行配置の複数の穴を設け、この穴を通路にしてその穴に廃液を通すようにした懸濁粒子凝集ユニットと、
陽イオンを溶出させる物質で形成されたパイプを複数本平行配置にして集合し、各パイプの穴を通路にしてこの穴に廃液を通すようにした懸濁粒子凝集ユニットを提供する。
【００１３】
また、これらの懸濁粒子凝集ユニットと、懸濁粒子凝集ユニット通過後の陽イオンが溶け込んだ廃液を導入して液中の懸濁粒子を凝集沈澱させ、上澄み液をオーバーフローさせて流出させる凝集沈澱槽とを備えている廃液浄化装置も提供する。
【００１４】
凝集ユニットに採用する陽イオンを溶出させる物質は、マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、多孔質水酸化マグネシウム、多孔質酸化マグネシウムなどが好ましい。
【００１５】
なお、パイプを集合させて作られる懸濁粒子凝集ユニットは、例えば丸パイプを組み合わせたときに隣り合うパイプ間にできる隙間も廃液の通路として使用することができる。ここで云うパイプは、複数の壁材を筒状に組合わせたものであってもよい。
【００１６】
【作用】
この発明の懸濁粒子凝集ユニットは、陽イオンを溶出させる物質によって形成された部材に複数の穴を平行配置にして設け、その穴に廃液を通すようにしたので、目詰まりが発生しない。陽イオンを溶出させる物質でパイプを形成し、そのパイプを複数本集合させてパイプの穴を廃液の通路となすものも同様である。この目詰まりの解消により、凝集ユニットの処理能力が高まり、廃液の大量処理が可能になる。
【００１７】
なお、これまでは、陽イオンを溶出させる凝集剤と廃液との接触面積を広げるほど浮遊粒子の凝集効果が高まると考え、凝集剤間の微細な隙間や凝集剤を固形化したポーラスなマグフォームの内部空孔に廃液を通すようにしていたが、陽イオンを溶出させる物質を固形化した部材に直径が数ｃｍの穴、例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の穴を設けてその穴に廃液を通す方法や、穴径が１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度あるパイプを陽イオンを溶出させる物質で形成してこのパイプの穴に廃液を通す方法でも廃液中の懸濁粒子（浮遊粒子）を効果的に凝集させ得ることを見いだした。
【００１８】
穴径が１０ｍｍを超えるような穴に廃液を通すと、先に提案している凝集器に廃液を通す場合に比べて陽イオンを発生させる物質の溶出量が少なくなるが、それでも高い凝集効果が発揮される。そのことを実験によって確認した。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図に基づいて説明する。図１に第１形態の懸濁粒子凝集ユニットを、また、図２に第２実施形態の懸濁粒子凝集ユニットをそれぞれ示す。
【００２０】
図１の懸濁粒子凝集ユニット１は、陽イオンを発生させる物質（粉末の凝集剤）を焼き固めて構成される柱状部材２にストレートな穴３を平行配置にして複数設け、これを筒４の内部に装填して構成されている。
【００２１】
また、図２の懸濁粒子凝集ユニット１は、陽イオンを発生させる物質（粉末の凝集剤）を焼き固めて形成されたパイプ５を複数本密着させて集合させ、これを筒４の内部に装填して構成されている。
【００２２】
図１の柱状部材２に形成される穴３の直径および図２のパイプ５の内径（穴６の直径）は、小さすぎると、目詰まり防止効果が小さくなり、大きすぎると粒子の凝集効果が小さくなる。穴３、６の直径は１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度、好ましくは２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度がよい。
【００２３】
図１の穴３は、柱状部材２に機械加工して設けた穴、原料粉末を成形するときに同時に形成した成形穴のどちらであってもよい。図１の懸濁粒子凝集ユニット１は、この穴３に処理対象の廃液を通す。
【００２４】
図２の懸濁粒子凝集ユニット１は、パイプ５として図示の丸パイプを使用するとパイプ間の隙間７も廃液の通路となり、通路面積を広くとれるが、丸パイプに制限されるものではなく、角パイプを使用することもできる。
【００２５】
図３に例示の懸濁粒子凝集ユニット１を採用した活性汚泥処理装置１０の一例を示す。図の１１は廃水を導入する初段のばっき槽、１２は中継槽、１３はフローキュレータ、１４は凝集沈澱槽、１５はポンプ、１６はフローセル（ミキシング装置）、１７はバルブである。
【００２６】
凝集沈澱槽１４の内筒（インナーシェル）１８の中にこの発明の懸濁粒子凝集ユニット１が組み込まれている。このように、凝集沈澱槽１４の内筒１８の中に懸濁粒子凝集ユニット１を組み込めば、図１、図２の筒４は省略することができる。
【００２７】
懸濁粒子凝集ユニット１は、中継槽１２から凝集沈澱槽１４に至る間の管路中に組み込んでもよい。管路の中に懸濁粒子凝集ユニットを組み込む場合には、図４に示すように、懸濁粒子凝集ユニット１を適当な間隔をあけて直列に複数基組み込むことができる。また、図示の装置はフローキュレータ１３を有する管路１９と並列配置の管路２０を設けており、その管路２０の途中に懸濁粒子凝集ユニット１を組み込んでこの懸濁粒子凝集ユニット１に通した廃水とフローキュレータ１３に通した廃水を所定の割合で混合して凝集沈澱槽１４に導いたり、管路１９の懸濁粒子凝集ユニット１に通した廃水とフローキュレータ１３に通した廃水を選択的に凝集沈澱槽１４に導いたりすることができる。
【００２８】
図３の活性汚泥処理装置１０は、ばっき処理した廃水をばっき槽１１からポンプ１５で汲み上げて中継槽１２に移し、さらに、中継槽１２内の廃水をポンプ１５で汲み上げて管路１９、２０の少なくとも一方に通し、凝集沈澱槽１４に導く。凝集沈澱槽１４の内筒を通り抜けた廃水には懸濁粒子凝集ユニット１に通したことによって陽イオンが溶出しており、懸濁粒子の凝集、沈澱が効果的に起こる。
【００２９】
なお、凝集沈澱槽１４内において凝集、沈澱した汚泥は、一部が種汚泥としてばっき槽１１に返送され、余剰汚泥が外部に抜きとられて産廃として処分される。また、凝集沈澱槽１４内の上澄み水はオーバフローして排出される。
【００３０】
−実施例−
以下に、この発明の実施例を述べる。この発明の懸濁粒子凝集ユニットを有する活性汚泥処理装置を使用して実験を行った。実験に使用した活性汚泥処理装置は既存の装置を僅かに改良したものである。その装置は、図３の管路１９にこの発明の懸濁粒子凝集ユニットを組み込んである。図３の凝集沈澱槽１４内の懸濁粒子凝集ユニットは存在しない。なお、使用した懸濁粒子凝集ユニットは、内径２０ｍｍ、長さ約２００ｍｍの水酸化マグネシウム製のパイプを１０本集合させたものであり、これを図４に示すように管路内に４連に連ならせて組み込んだ。
【００３１】
この活性汚泥処理装置を用いて装置の運転条件を統一し、廃水の全量を懸濁粒子凝集ユニットを通さずに中継槽から凝集沈澱槽に導入する方法（これをＭｇ経由０％と表示）と、廃水の半分を懸濁粒子凝集ユニットに通し、残り半分は通さずに凝集沈澱槽に導入する方法（これをＭｇ経由５０％と表示）の２通りについて装置をそれぞれ一定時間稼働させて汚泥の堆積状況を比較した。
【００３２】
そして、原液及び引き抜き汚泥のＭＬＬＳを調査し、懸濁粒子凝集ユニット経由時の凝集効果を確認した。
【００３３】
この試験におけるｐｈの測定結果を表１に、また、引き抜き汚泥のＭＬＬＳ比較結果を表２にそれぞれ示す。
【００３４】
【表１】
2005034702.tif 000003
【００３５】
【表２】
2005034702.tif 000004
【００３６】
まとめ）
原液は酸性、ｐｈ＝６．５程度で安定している。上澄みは廃液供給開始時は水道水のためｐｈ＝７．０、その後原液と混合してｐｈ＝６．６〜６．７で安定。内筒入口部は、原液のｐｈ値とほぼ同等であり、Ｍｇ溶出による影響は殆ど無い。また、５０％Ｍｇサンプルは、原液比＋０．１で安定しており、微量ではあるがＭｇが溶出していることが表１から分かる。
【００３７】
この試験では、フロックの沈降がＭｇ経由５０％の方は廃液の供給開始から４５分経過付近から始まったのに対し、Ｍｇ経由０％は沈降開始が約２０分遅れた。また、堆積汚泥層の界面レベルが安定するまでの時間もＭｇ経由５０％の方は廃液の供給開始から９５分程度であったのに対し、Ｍｇ経由０％は１１５分を超えており、２０分以上の差がついた。
【００３８】
さらに、安定後の堆積汚泥層の界面レベルは、Ｍｇ経由５０％の方が６〜７ｃｍ程度低く、Ｍｇ経由０％と比較して約８％の凝集効果向上が認められた。
【００３９】
ＭＬＬＳ比較では、表２に示すようにＭｇ経由５０％の場合の引き抜き汚泥の濃度がＭｇ経由０％に比べて約５０％高く、懸濁粒子が効果的に凝集して堆積していることを確認した。
【００４０】
次に、水酸化マグネシウム製のφ６５ｍｍのマグフォーム（多孔質成形体）を装填した凝集器を中継槽と凝集沈澱槽との間の管路に４連（一連当たりのマグフォーム数８個）組み込んで使用した場合との目詰まり状況を比較した。その結果、マグフォームを用いた凝集器は２時間経過時点で目詰まりが発生し、なおかつ、水圧で一部のマグフォームが欠けたのに対し、水酸化マグネシウム製のパイプの穴に廃水を通すこの発明の凝集ユニットを使用したものは目詰まりやパイプの欠けは発生しなかった。また、マグフォーム使用品に比べて廃水の通過量を飛躍的に増加させることができた。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の懸濁粒子凝集ユニットは、マグネシウムなどで形成された部材に平行配置の穴を設けてその穴に処理対象の廃液を通すか又はマグネシウムなどで形成されたパイプを複数本集合させてこのパイプの穴に廃液を通すようにしたので、目詰まりを発生させずに廃液中に陽イオンを溶出させて浮遊粒子の凝集効果を高めることができ、廃液の大量処理が可能になる。
【００４２】
また、この発明の廃液浄化装置は、既に技術が確立しているばっき槽を組み合わせて、大量処理が可能な凝集能力の高い廃液処理装置を作り出すことができる。
【００４３】
このほか、この発明の技術を利用すれば、既設の活性汚泥処理装置の処理能力を装置の大がかりな改造を行わずに増強することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）第１形態の懸濁粒子凝集ユニットの一例を示す断面図
（ｂ）陽イオンを溶出させる物質で形成された柱状成形体の斜視図
【図２】（ａ）第２形態の懸濁粒子凝集ユニットの一例を示す断面図
（ｂ）陽イオンを溶出させる物質で形成されたパイプの集合体を示す斜視図
【図３】活性汚泥処理装置の一例を示す回路図
【図４】この発明の懸濁粒子凝集ユニットを管路に複数組み込んだ状態を示す図
【符号の説明】
１            懸濁粒子凝集ユニット
２            陽イオンを溶出させる柱状部材
３、６        穴
４            筒
５            陽イオンを溶出させるパイプ
７            パイプ間隙間
１０          活性汚泥処理装置
１１          ばっき槽
１２          中継槽
１３          フローキュレータ
１４          凝集沈澱槽
１５          ポンプ
１６          フローセル
１７          バルブ
１８          内筒
１９、２０    管路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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