(57)【要約】【課題】  従来の凝集剤を添加する方法で必要な多くの付帯設備を必要とせず、微細粒子凝集物の詰まりが起こり難く、メンテナンス性がよく、高濃度濃縮のできる微細粒子含有水の凝集濃縮方法、即ち、比較的単純な構造の沈殿槽を用いた大きな凝集濃縮能力を有する凝集方法を提供すること。【解決方法】  微細粒子含有水を沈殿槽において微細粒子が濃縮された沈降スラリーと上澄み水とに分離するに際し、微細粒子含有水の少なくとも一部をマグネシアと接触させた後沈殿槽のセンターウエル内に吐出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細粒子含有水を沈殿槽において微細粒子が濃縮された沈降スラリーと上澄み水とに分離するに際し、微細粒子含有水の少なくとも一部をマグネシアと接触させた後、沈殿槽のセンターウエル内に吐出することを特徴とする微細粒子の凝集濃縮方法。
【請求項２】
微細粒子含有水の少なくとも一部をマグネシア製成形体を充填した容器を通過させることによりマグネシアと接触させる請求項１に記載の微細粒子の凝集濃縮方法。
【請求項３】
微細粒子含有水の一部をマグネシアと接触させ、接触させていない残りの微細粒子含有水と混合させた後に、沈殿槽のセンターウエル内に吐出する請求項１又は２に記載の微細粒子の凝集濃縮方法。
【請求項４】
微細粒子含有水の一部をマグネシアと接触させた後、マグネシアと接触させていない残りの微細粒子含有水とラインミキサーを通過させることで混合させる請求項１〜３に記載の微細粒子の凝集濃縮方法。
【請求項５】
微細粒子含有水の少なくとも一部をマグネシアと接触させた後、沈殿槽の円筒シェル型センターウエル内において、水平方向、該センターウエルの内周接線方向に吐出させる請求項１〜４に記載の微細粒子の凝集濃縮方法。
【請求項６】
微細粒子含有水の少なくとも一部をマグネシアと接触させた後、沈殿槽の円筒シェル型センターウエル内の水面下に垂直向きに設置されかつその出口が該センターウエル下部に位置するラインミキサーを通過させ、通過後の液を該ラインミキサー出口に設置されたスカム分離筒内に吐出する請求項１〜４に記載の微細粒子の凝集濃縮方法。
【請求項７】
微細粒子含有水の少なくとも一部に代えて沈降スラリーの一部をマグネシアと接触させた後、微細粒子含有水と混合させる請求項１〜６に記載の微細粒子の凝集濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細粒子の凝集濃縮方法に関する。さらに詳しくは、微細粒子含有水を沈殿槽において微細粒子が濃縮された沈降スラリーと上澄み水とに分離するに際し、微細粒子含有水の少なくとも一部をマグネシアと接触させた後沈殿槽のセンターウエル内に吐出することを特徴とする微細粒子の凝集濃縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細粒子含有水から微細粒子を分離濃縮する方法として、従来から沈殿槽が広く用いられている。沈殿槽は、微細粒子をその自重による沈降性を利用して分離するものであるが、例えば、微細粒子含有水として活性汚泥を含む排水を処理する場合などにみられるように、沈降分離性が良くないか或いは不安定な微細粒子含有水に対しての分離能力は満足できるものではない。即ち、沈殿槽の処理能力は基本的にその面積と沈殿高さによって決まるため、処理能力を上げるためには大きな面積と高さが必要である。また、単純な沈殿槽では一定以上の濃度へ濃縮することは困難であり、例えば通常の汚泥沈殿槽で得られる濃縮汚泥の濃度即ちＭＬＳＳは数千〜１万ｐｐｍ程度である。さらに、活性汚泥法等の排水処理設備では排水量や排水濃度等の負荷変動が多く、汚泥フロック性の変調により汚泥沈殿槽における沈降分離性が不安定になることが往々にしてある。
【０００３】
これらの問題点を解決するため、最近電解質濃度差が１ｐｐｍ以上ある２水の接触界面において電位の異なる微細粒子が凝集する現象を利用した微細粒子の凝集濃縮方法及び凝集濃縮装置が提案されている（例えば特許文献１〜４）。これらの要旨は二重管の内管と外管に電位の異なる微細粒子含水を層流で通流させ、下流において内管と外管中の水を接触させてフロック含有水とし、該フロック含有水を微細粒子含有水である被処理水と混合して更にフロックを形成させ、上澄み水と濃縮水に分離するものである。
【０００４】
さらに、本出願人は上記方法の欠点を克服するため微細粒子の凝集濃縮装置及び凝集濃縮方法を開発した（特許文献５）。この要旨は、二重管の内管と外管に電位の異なる微細粒子含有水を通流させてフロックを形成するための二重管と、該二重管の下流において二重管内を通流する水と接触させてさらにフロックを形成させるための被処理水管から構成された混合処理部と、該混合処理部で生成する混合水をフロック含有汚泥と上澄み水に分離するための固液分離部からなる凝集濃縮装置及び該凝集濃縮装置を用いた凝集濃縮方法である。
【０００５】
特許文献１〜５に記載する装置及び方法においては、いずれも凝集現象を引き起こす電位差を発生させるために微細粒子含有水に水道水或いは井水を注入することを提案しているが、水道水或いは井水に含まれるイオンの量は微量でありかつ変動するため、凝集作用を持続的に引き起こすための電位差を維持することが難しい。この難点を解決するために、特許文献１〜５に記載する装置及び方法においては流体力学的な工夫がなされているが、このことが装置を複雑にしている。特許文献５に記載する装置及び方法においては、特許文献１〜４の方法及び装置の問題であった微細粒子凝集物の詰まりの起こりやすさは軽減されたが装置は依然として複雑であり、スカムが発生した場合分離除去が難しい等異常発生時のメンテナンス性は改良されていなかった。
【０００６】
一方、微細粒子の凝集性を上げる方法として凝集剤を添加する方法もよく用いられている。しかし、従来の方法では凝集剤添加設備を設置して数十〜数百ｍｇ／Ｌの凝集剤を添加する必要があり、例えば活性汚泥の沈降に用いた場合、濃縮した汚泥を活性汚泥処理槽に返送する際に凝集剤も同時に返送されるため微生物処理に対して好ましくなく、また、沈殿槽の上澄み水を放流する際に該凝集剤が同時に環境中に排出されることから環境汚染の観点からも望ましいことではない。
【０００７】
これに対し、特許文献６には、センターウエル内にマグネシア製フィルタを備えた排水処理システムが、特許文献７にはマグネシアなどを充填した容器内に汚濁液を接触通過させ液中の懸濁粒子を凝集させる方法が記載されている。これらのシステムや方法においては、マグネシア製成形固体が、微細粒子含有水と接触することにより接触界面で電解質である水酸化マグネシウムに変化して微量溶出し、凝集濃縮を促進するものである。
【０００８】
【特許文献１】特公平７−１６５６３号公報
【特許文献２】特許第２５５２５４２号公報
【特許文献３】特開平７−２４２１７号公報
【特許文献４】特開平９−１０３６０９号公報
【特許文献５】特開２００３−１９０７１１号公報
【特許文献６】特開２００３−１０３２６７号公報
【特許文献７】特開２００３−２００００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜５に記載する装置及び方法においては装置が複雑であり装置製作が難しくコストが高くなる。また、装置が複雑であることに関連して、装置内において濃縮された微細粒子凝集物の詰りが起こるなどの異常が発生した際のメンテナンスが行いにくいという問題点があった。さらに沈降性を維持するためには流入する微細粒子含有水の量、内容の変動に応じ微妙なコントロールを要求されるなど運転安定性もよくなかった。
【００１０】
特許文献６に記載するシステムは、特許文献１〜５に記載する装置及び方法に比し、凝集システムとして簡略化されたものである。このシステムでは、処理される水はセンターウエル内に設置されたマグネシア製フィルタを通過し、センターウエル下部からセンターウエル外へ吐出される。この方法では、電解質である水酸化マグネシウムを定量的、且つ持続的に溶出させることができるため凝集力に優れることが予想されるが、実際にはしばしば上澄み液の清澄度が通常の沈殿に比べかえって低くなったり、被処理水に含まれるスカムが沈殿槽内部に浮上して上澄み水を汚濁したりするため処理水によって凝集効率が著しく異なり、効果的な凝集濃縮が行えない場合の方がむしろ多かった。また、被処理水の全量を凝集器に通すシステムであるため被処理水量が多くなると、多数の凝集器を沈殿槽水面下に取り付けることが必要になるため構造上設置が困難になり設置できたとしても装置コストが著しく高くなる。更に、マグネシアは微量ながら溶出するため、マグネシア製格子状成形固体が消耗するとこれを交換する必要があるが、その交換の都度充填作業のために凝集器を沈殿槽より取り外さねばならないという運転上とメンテナンス上の煩雑さが生じる。
【００１１】
さらに特許文献７に記載する方法においては凝集した粒子を濾過で分離するものであるため排水処理などには適用しにくく、排水処理において一般的な、沈殿槽において上記の問題点を解決し効果的に微細粒子を沈降分離させる方法に関しては何ら記載されていない。
【００１２】
従って、本発明の目的は、従来の凝集剤を添加する方法で必要な多くの付帯設備を必要とせず、微細粒子凝集物の詰まりが起こり難く、メンテナンス性がよく、高濃度濃縮のできる微細粒子含有水の凝集濃縮方法、即ち、比較的単純な構造の沈殿槽を用いた大きな凝集濃縮能力を有する凝集方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで本出願人はこれらの課題を解決するための改良された微細粒子の凝集濃縮方法及び凝集濃縮装置を開発し特許出願した（特願２００３−２５５６号）。この要旨は、センターウエル内側に設けた注入管下端より、微細粒子含有液を沈降スラリー中へ吐出する微細粒子の凝集濃縮方法である。この方法及び装置においては装置の構造は単純であり、メンテナンスも容易になった。
【００１４】
しかし、この改良された微細粒子の凝集濃縮方法においては現実的には沈降スラリー界面を一定に保つことが必要となることから、排水量の変動が大きい場合や大型の装置に対しては適用しにくい面があったため、さらに広範囲に適用できる方法を提供するために鋭意検討し、微細粒子含有水をマグネシアと接触させることにより、安定した凝集が達成でき、さらに、微細粒子含有水の全量をマグネシアと接触する必要はなく一部のみを接触させ、接触させない残りの微細粒子含有水と混合させることで微細粒子含有水全体を充分凝集促進でき、さらにこのような方法によってマグネシアで処理された微細粒子含有液を適切な方法で沈殿槽センターウエル内に吐出することで上澄み水の汚濁等もなく全体として効率的な凝集・濃縮を達成できることを見出し本発明の完成に至った。
【００１５】
即ち、本発明は、微細粒子含有水を沈殿槽において微細粒子が濃縮された沈降スラリーと上澄み水とに分離するに際し、微細粒子含有水の少なくとも一部をマグネシアと接触させた後、沈殿槽のセンターウエル内に吐出することを特徴とする微細粒子の凝集濃縮方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来の凝集剤を添加する方法で本発明と同等の効果を生じさせようと意図すれば必要となる凝集剤の極微量添加装置（貯槽、計量器、注入ポンプ、注入コントローラー等）の設置が省略可能となり、作製が容易で設備コスト並びに運転コストが小さく、且つ微細粒子凝集物の詰まりが起こり難くメンテナンス性がよい方法で、微細粒子含有水より微細粒子を効率良く凝集分離でき、沈殿槽において高濃度まで濃縮を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明においては、微細粒子含有水の微細粒子を沈殿槽内で凝集沈降させ、微細粒子が濃縮され沈降した沈降スラリーと微細粒子の大部分が沈降除去され清澄化された上澄み水とに分離する。微細粒子含有水に特に制限はないが、培養水、増殖水、醸造廃水、浚渫排泥、産業排水とその生物処理水、家庭排水とその生物処理水等が上げられる。代表的なものは産業排水や家庭排水を生物処理した後の活性汚泥を含む排水であり、この場合、通常沈降スラリーは沈降汚泥、沈降スラリー界面は汚泥界面と称される。
【００１８】
本発明においては、微細粒子含有水の少なくとも一部をマグネシアと接触させる。マグネシアと接触させることの効果は、以下のように考えられる。即ち、マグネシア（酸化マグネシウム：ＭｇＯ）に微細粒子含有水を接触させることにより、マグネシアが接触界面で水と反応し、生成した水酸化マグネシウムが溶出し、その電解質としての能力と水酸化マグネシウム溶出により生じる電位差とにより凝集作用を引き起こすものである。
【００１９】
【化１】
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【００２０】
この際、水酸化マグネシウムの溶出により生ずるイオン濃度は下記の溶解度積が上限となるので、どのように長時間静置接触させても、接触界面においてはｐH＝１０．５の平衡状態（この時、水酸化マグネシウムとしての水に対する飽和溶解度０．０００８４ｇ／水１００ｇ）を超えない。
［Ｍｇ２＋］［ＯＨ−］２＝１．８×１０−１１      （１８℃において）
【００２１】
さらに、微細粒子含有水中の水酸化マグネシウムの濃度は、水酸化マグネシウムの水に対する溶解速度によっても制限されるため、数１０秒間の層流接触であれば、微細粒子含有水への水酸化マグネシウムの溶出量は極微量で微細粒子含有水のｐH値は８程度までの上昇であり、例えば、活性汚泥の沈降に用いた場合、沈殿槽で濃縮した汚泥を活性汚泥処理槽に返送しても微生物処理に対する阻害的影響は生じない。
【００２２】
一方、他の金属酸化物、水酸化物などでも同様な作用による凝集濃縮は考えられるが、酸化カルシウム（ＣａＯ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）では溶解度積が大きいため水酸化カルシウム溶出量が大きく、溶解熱も大きいためマグネシアに比べ実用上不利であり、また酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）は溶解度積が小さすぎてマグネシアより電解質による効果、電位差効果とも小さく適用が難しい。
【００２３】
微細粒子含有水をマグネシアと接触させる方法については特に制限はないが、固体のマグネシアを充填した容器（マグネシア凝集器）に微細粒子含有水を通過させて接触させるなどの方法が採用できる。マグネシアの形状についても任意に採用できるが、マグネシアを容器内に保持する都合上、粉体よりは粒状、球状、塊状などのある程度の大きさがあって充填した際に空隙があるものが好ましく、効果を確実にする意味で成形体が特に好ましい。
【００２４】
成形体を採用する場合、成形体を充填した状態で微細粒子含有水が通過でき、かつ微細粒子凝集物の詰まりが起こり難い程度の空隙を有することが好ましく、微細粒子含有水との接触面積が大きくマグネシアと接触した水が接触していない水と入れ替わる分配効果を有する構造体であることがさらに好ましい。このような成形体の形状として具体的にはペレット状、球状なども使用できるが、内面突起付き中空円筒状、ラヒシリング状が好ましく、内部に連続した空孔を有する格子状（発泡体形状）がさらに好ましい。微細粒子含有水の通水による凝集試験結果は空隙率７０〜８０％の格子状（発泡体形状）の成形固体が特に良好であった。
【００２５】
マグネシア凝集器の構造は、例えばマグネシア製成形固体を円筒状にブロック化したものをプラスチック製の円筒型ハウジングに複数個充填した簡単なものが使用できる。この場合該ブロックの充填個数は微細粒子を含有する被処理水の処理量とｐH値とを基準に標準条件（ｐH値７における標準接触時間）より換算して決定することができる。
【００２６】
微細粒子含有水とマグネシアと接触させる際の速度も任意に選べるが、層流域で接触させることが好ましい。接触時間も凝集状態などに応じて変えればよいが、通常１０秒〜２分程度の接触で効果が発現する。
【００２７】
本発明による凝集濃縮方法においては、微細粒子含有水の少なくとも一部をマグネシアと接触させたる。処理水量が少量であれば全量をマグネシアと接触させても良いが、処理水量が大きい場合マグネシアと接触させるための設備が大きくなり、溶出した分のマグネシアの補充を頻繁に行う必要が生じ現実的でない。そこで本発明者らが微細粒子含有水の一部をマグネシアと接触させ、残りのマグネシアと接触させていない微細粒子含有水と混合したところ、意外にも全量をマグネシアと接触した場合に遜色ない凝集沈殿効果が得られた。この方法で高い凝集沈殿効果が得られる理由は明確でないが、マグネシアと接触させた微細粒子含有水と接触させていない微細粒子含有水の間の電位差により、これらを混合した際に凝集が促進されたものと推定される。
【００２８】
微細粒子含有水の少なくとも一部をマグネシアと接触させるにあたり、微細粒子含有水のどの程度の割合をマグネシアと接触させるかは、処理量や凝集状態によって定められるが、あまり少ないと凝集効果が十分得られなくなる傾向があるため、沈殿槽に流入させる微細粒子含有液全量の好ましくは１％以上、より好ましくは５％以上、さらに好ましくは１０％以上をマグネシアと接触させることが好ましい。一方、沈殿槽に流入する微細粒子含有液の全量（１００％）をマグネシアと接触させても差し支えないが、マグネシア凝集器を小さくできるという観点や、微細粒子含有水の特徴などによっては全量接触させるより凝集効率が高くなることなどから、全量の６０％以下をマグネシアと接触させることがより好ましい。ここでいう、沈殿槽に流入する微細粒子含有液には、後述するように沈降スラリーの一部を沈殿槽に戻して再度処理する場合には、この再度処理する沈降スラリーの量も含む。
【００２９】
マグネシアと接触させた微細粒子含有水の一部と残りの微細粒子含有水との混合は通常ラインミキサーを用いて行うが、ラインミキサーの構造は本目的の用途のために特殊なものである必要は無く、市販のスタテイツクミキサーや類似の型式の分配板付混合器でよい。
【００３０】
本発明においては、微細粒子含有水の全部をマグネシアと接触させたもの、あるいは微細粒子の少なくとも一部をマグネシアと接触させ、接触させた残りの微細粒子含有水と混合させたもの（以下、凝集混合水と略記することがある）を沈殿槽センターウエル内へ吐出する。ここでいうセンターウエル内とは、沈殿槽半径方向においてセンターウエルの内側、高さ方向においてはセンターウエルの下端より上、水面より下であることを意味する。
【００３１】
センターウエル内に吐出する目的は、凝集混合水に同伴されるスカムを浮上分離させることにある。例えば、活性汚泥法による排水処理の場合、水温低下や阻害性物質の混入等を原因とする微生物の活性度低下により活性汚泥処理槽内にスカムが発生し、スカムが活性汚泥を含む排水に同伴することが往々にしてある。沈殿槽において、活性汚泥を含む排水より汚泥を凝集・分離し上澄み水を清澄化するには、スカムを沈殿槽の上部隔離部分、即ちセンターウエル内上部に浮上分離させておくことが不可欠である。特許文献１〜６に記載する従来技術においては、微細粒子含有水の分離技術において最も汎用的な応用分野である活性汚泥を含む排水の処理で重要となるスカムを浮上分離する手段が講じられていないため活性汚泥分野の凝集濃縮処理に対する実用性に問題がある。本発明の方法はこの問題をも解決するものである。
【００３２】
凝集混合水をセンターウエル内側へ吐出する際には、スカムがセンターウエル上部に浮上分離しやすい方法で吐出することが好ましい。このような好ましい吐出方法の第１の例は、沈殿槽の円筒シェル型センターウエル内において、水平方向、該センターウエルの内周接線方向に吐出する方法である。
【００３３】
この第１の例の場合、スカムがセンターウエル下部より外へ出ることを防ぐために、吐出させる高さはセンターウエル上半分であることが好ましい。
【００３４】
上記の吐出方法の第１の例においては、微細粒子の種類や凝集の状況によっては、吐出後に凝集した粒子が上澄み水中を急速に降下するため、一旦凝集した粒子が解体したり、あるいは沈降スラリー界面に衝突した際に界面に乱れを生ぜしめ、その結果として上澄み水の清澄度を下げてしまう場合がある。このような場合に適用できる好ましい吐出方法の第２の例は、微細粒子含有水の全部をマグネシアと接触させた場合はそのまま、微細粒子含有水の一部をマグネシアと接触させた場合はマグネシアと接触させていない残りの微細粒子含有水とともに、沈殿槽のセンターウエル内の水面下に垂直向きに設置されかつその出口がセンターウエル下部に位置するラインミキサーを通過させ、通過後の液を該ラインミキサー出口に設置されたスカム分離筒内に吐出する方法である。ここでラインミキサーは、その全部が水面下にある必要はなく、一部が水面上に出ていても構わない。また、ラインミキサーには混合を行うとともに、微細粒子含有水中の凝集濃縮物が急速に落下することを防止する効果をも有する。
【００３５】
スカム分離筒はスカムが凝集混合水に伴ってセンターウエルより下からセンターウエル外に達するのを防ぐものであれば良く、好ましくは凝集物が急速に沈降することを防止する多孔版を備えた円筒形のものが使用される。
【００３６】
本発明において沈殿槽内で分離された清澄な上澄み水はオーバーフローなどの方法で沈殿槽外へ排出される。一方沈降スラリーは必要に応じて攪拌レーキ等で付着を防ぎながら通常装置底部にある沈降スラリー排出口から排出される。
【００３７】
このとき、排出された沈降スラリーの一部を抜き出し、これまで述べた方法における微細粒子含有水の少なくとも一部に代えてマグネシアと接触させ、微細粒子含有水と混合することによっても本発明の凝集濃縮方法を実施し、良好な凝集濃縮を行うことができる。
【００３８】
本発明の方法の態様の例を図１及び図２に示す。図１は本発明において凝集混合水を沈殿槽の円筒シェル型センターウエル内において、水平方向、該センターウエルの内周接線方向に吐出する場合の一例である。被処理水導入ライン１より導入された被処理水を処理する処理槽２（活性汚泥による排水処理であれば曝気槽）内の微細粒子含有水を微細粒子含有水供給ポンプ３及び４を用い、所定の比率の流量でそれぞれ微細粒子含有水供給管５及び６から送出する。微細粒子含有水供給管５から送出された微細粒子含有水はマグネシア凝集器７でマグネシアと接触した後、マグネシア凝集水管８を通じてラインミキサー９へ、一方微細粒子含有水供給管６から送出された微細粒子含有水は直接ラインミキサーへ送られる。ラインミキサーを通過した凝集混合水は凝集混合水管１０を通り沈殿槽１２の円筒シェル型センターウエル１３内の水面２５の下部近傍で該センターウエルの内周接線方向に沿って取り付けられた凝集混合水吐出管１１により水平向きに吐出される。吐出された凝集混合水は沈殿槽内で沈降分離され、清澄な上澄み水と沈降スラリーに分離される。上澄み水はオーバーフローにより上澄み水オーバーフローライン２０より槽外に排出される。一方沈降スラリーは攪拌レーキ駆動モーター１５によって駆動される攪拌レーキ１４によって掻き取られ底部の沈降スラリー排出口２４より沈降スラリー抜き取りポンプ１６によって抜き取られる。抜き取られた沈降スラリーは必要に応じ一部が沈降スラリー返送ライン１７を通じて処理槽へ返送され、残りは沈降スラリー抜き出しライン１８を通じて後工程へ送り出される。
【００３９】
図２は微細粒子含有水の一部をマグネシアと接触させた後、マグネシアと接触させていない残りの微細粒子含有水とともに、沈殿槽のセンターウエル内の水面下に垂直向きに設置されかつその出口がセンターウエル下部に位置するラインミキサーを通過させ、通過後の液を該ラインミキサー出口に設置されたスカム分離筒内に吐出する方法の一例である。被処理水導入ライン１より導入された被処理水を処理する処理槽２（活性汚泥による排水処理であれば曝気槽）内の微細粒子含有水を微細粒子含有水供給ポンプ３及び４を用い、所定の比率の流量でそれぞれ微細粒子含有水供給管５及び６から送出する。微細粒子含有水供給管５から送出された微細粒子含有水はマグネシア凝集器７でマグネシアと接触した後マグネシア凝集水管８を通して沈殿槽のセンターウエル１３内の水面下に、その出口付近に多孔版２２を備えたスカム分離筒２１を装着され、垂直向きに取り付けられたラインミキサー９へ送られる。一方微細粒子含有水供給管６から送出された微細粒子含有水は直接ラインミキサーへ送られる。ラインミキサーを通過した凝集混合水はセンターウエル最下部近傍でスカム分離筒内へ吐出される。吐出された凝集混合水は沈殿槽内で沈降分離され、清澄な上澄み水と沈降スラリーに分離される。上澄み水はオーバーフローにより上澄み水オーバーフローライン２０より槽外に排出される。一方沈降スラリーは攪拌レーキ駆動モーター１５によって駆動される攪拌レーキ１４によって掻き取られ底部の沈降スラリー排出口２４より沈降スラリー抜き取りポンプ１６によって抜き取られる。抜き取られた沈降スラリーは必要に応じ一部が沈降スラリー返送ライン１７を通じて処理槽２へ返送され、残りは沈降スラリー抜き出しライン１８を通じて後工程へ送り出される。
【００４０】
さらに、図２の実施態様において沈降スラリー抜き取りポンプ１６によって抜き取られた沈降スラリーの一部を沈降スラリー循環供給管２３を通じてマグネシア凝集器７へ供給することもできる。この場合微細粒子含有水供給管５から微細粒子含有水の一部をマグネシア凝集管７へ送ってもよいが、微細粒子含有水供給管５からは微細粒子含有水を送らず、微細粒子含有水はすべて微細粒子含有水供給管６から直接ラインミキサーへ送り、マグネシア凝集器を通過した沈降スラリーの一部と混合させても良好な凝集沈殿が可能である。
【００４１】
また、図１、図２に示す実施態様ともに、処理水の量が多いなどの場合はマグネシア凝集管、ラインミキサーを複数備えても構わない。
【００４２】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００４３】
食品工場の排水処理において稼動中の生物処理槽（曝気槽）より微細粒子（生物汚泥）を含む活性汚泥水を一部抜き出し、ほぼ図１に示すフローの試験設備を設置して本発明による凝集濃縮方法の試験を実施した。沈殿槽の形状は径１．２５ｍ、垂直部沈降高さ１．４ｍであり攪拌レーキ１４は装備していない。また、マグネシア凝集器７は、マグネシア製格子状（発泡体）成形固体の径６５ｍｍの円柱ブロックを複数個充填した塩化ビニル製管で全長１．０ｍのものを使用した。この試験設備にて稼動中の生物処理槽（曝気槽）より抜き出した活性汚泥水の流量１．０ｍ３／時の沈降分離を行った。その活性汚泥水のうち０．５ｍ３／時をマグネシア凝集器７に通し（沈殿槽に流入する全活性汚泥水の５０％をマグネシア凝集器に通水）、該凝集器を通さない残りの活性汚泥水（０．５ｍ３／時）とともにラインミキサー９を通過させて混合し、沈殿槽１２の円筒シェル型センターウエル１３内に吐出させた。沈殿槽からの上澄液の排出量は０．５ｍ３／時、沈殿槽底部よりの濃縮汚泥の抜き取り量は０．５ｍ３／時であった。試験においてサンプリングは、活性汚泥水を試験設備に通水開始してから２時間経過の後実施した。試験結果を表１に示す。
【実施例２】
【００４４】
上記実施例と同一の活性汚泥水、同一の沈殿槽についてほぼ図２のフローの試験装置を設置して本発明による凝集濃縮方法の試験を実施した。マグネシア凝集器などの構造、活性汚泥水の流通量なども実施例1と同一である。結果を表１に示す。
【００４５】
比較例１
上記実施例において、活性汚泥水１．０ｍ３／時の全量をマグネシア凝集器を通さず直接沈殿槽１２内へ吐出させた点以外は実施例１と同様に凝集濃縮を実施した。結果を併せて表１に示す。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
実施例１、比較例１の比較から明らかなように、活性汚泥水の流量のうち５０％量をマグネシア凝集器に通し、通さない残りの５０％量と混合した凝集混合水として沈殿槽のセンターウエル内に吐出し沈殿処理した場合の方が高い汚泥濃縮倍率を実現している。しかもマグネシア凝集器を通した場合でも沈殿槽上澄み水のｐH値上昇も僅少で問題とならない。一方、実施例１の沈殿槽上澄み水の浮遊物質量は比較例１のそれに比べ大きいという結果になっているが、この現象の原因は実施例１の汚泥の凝集が良好でフロックが大きくなり沈降速度が速かったため汚泥フロックが沈殿槽下部の汚泥界面と衝突して界面を乱し、濁りを生じさせているためであることが沈殿槽側胴の覗き窓からの目視観察により確認された。これに対し実施例２においては汚泥フロックが汚泥界面に衝突することを防止したため、上澄み水の清澄度も改善している。
【実施例３】
【００４８】
実施例１、２とは異なる食品工場の排水処理において、稼動中の生物処理設備（活性汚泥法）の一部を成す既存の従来型沈殿槽に、図１に示すフローの本発明による凝集濃縮方法を適用した。なお、この食品工場においては、その排水組成や微生物の種類が原因でもともと汚泥の圧密性が低く、かつ既存の沈殿槽の高さが充分でないため汚泥界面の位置が水面に接近しておりしばしば汚泥がオーバーフロー水に同伴されるという問題を生じていた。該生物処理設備において、円筒シェル型センターウエル、攪拌レーキ等を備えた既存の沈殿槽（径５．０ｍ、垂直部沈降高さ１．８ｍ）に、図１に示すフローの運転ができるように微細粒子（生物汚泥）含有水供給ポンプ、微細粒子（生物汚泥）含有水供給管、マグネシア凝集器、マグネシア凝集水管、ラインミキサー、凝集混合水管及び凝集混合水吐出管を追加設置した。マグネシア凝集器は、マグネシア製格子状（発泡体）成形体で径６５ｍｍの円柱ブロックを複数個充填した塩化ビニル製管で全長１．０ｍのものを４本並列で設置した。マグネシア凝集器を通した活性汚泥水の流量は合計１．０ｍ３／時（マグネシア凝集器に沈殿槽に流入する活性汚泥水のうち１４．３％を通水）、該凝集器を通さない活性汚泥水の流量は６．０ｍ３／時であった。
従って、ラインミキサーを通過し沈殿槽の円筒シェル型センターウエル内に吐出された凝集混合水の流量は７．０ｍ３／時であった。また、沈殿槽よりの上澄み水放流量２．５ｍ３／時、沈殿槽底部よりの汚泥返送流量４．５ｍ３／時であった。運転開始後数時間でほぼ定常条件で運転できるようになった時点を基準点とし、この基準点及び１５時間経過後の経過点の２点においてサンプリングを実施した。結果を表２に示す。
【００４９】
比較例２
上記実施例３において活性汚泥水の全量をマグネシア凝集器を通さなかった点以外は実施例３と同様に試験を実施した。結果を併せて表２に示す。
【００５０】
【表２】
2005262207.tif 000005
【００５１】
実施例３と比較例２のＭＬＳＳを比較すると、凝集濃縮性の改善が認められる。このＭＬＳＳの数値だけからみると改善効果はそれほど大きくないように見えるが、実施例３においては比較例２に比しフロック性向上が目視観察によって認められ、汚泥界面が明瞭で沈降汚泥が引き締まって安定した状態となったことにより、その後連続運転３ヶ月経過時においても汚泥層汚泥のオーバーフロー水への溢れ出は発生せず、運転安定性に顕著な向上効果があった。一方、沈殿槽上澄み水のｐH値上昇は殆んど認められなかった。
【実施例４】
【００５２】
化学工場の排水処理において稼動中の生物処理槽（曝気槽）より微細粒子（生物汚泥）を含む活性汚泥水を一部抜き出し、ほぼ図２に示すフローの試験設備を設置して本発明による凝集濃縮方法の試験を実施した。沈殿槽の形状は径１．２５ｍ、垂直部沈降高さ１．４ｍであり攪拌レーキ１４を装備している。また、マグネシア凝集器７は、マグネシア製格子状（発泡体）成型固体の径６５ｍｍの円柱ブロックを複数個充填したステンレス製円
筒ハウジングで全長１．０ｍのものを１本使用した。この試験設備にて稼動中の生物処理槽（曝気槽）より抜き出した活性汚泥水の流量１．０ｍ３／時の沈降分離を行った。その活性汚泥水のうち０．２ｍ３／時をマグネシア凝集器７に通し（沈殿槽に流入する全活性汚泥水の２０％をマグネシア凝集器に通水）、該凝集器を通さない残りの活性汚泥水（０．８ｍ３／時）とともにラインミキサー９を通過させて混合し、沈殿槽１２の円筒シェル型センターウエル１３内に吐出させた。沈殿槽からの上澄液の排出量は０．５ｍ３／時、沈殿槽底部よりの濃縮汚泥の抜き取り量は０．５ｍ３／時であった。試験においてサンプリングは、活性汚泥水を試験設備に通水開始してから４時間経過の後実施した。試験結果を表３に示す。
【実施例５】
【００５３】
上記実施例４と同一の活性汚泥水、同一の沈殿槽についてほぼ図２のフローの試験装置を設置して、沈降スラリー抜き取りポンプ１６によって抜き取られた沈降スラリ−の一部を、沈降スラリ−循環供給管２３を通じてマグネシア凝集器７へ供給する凝集濃縮方法の試験を実施した。  稼動中の生物処理槽（曝気槽）より抜き出した活性汚泥水の流量１．０ｍ３／時と、沈降スラリー抜き取りポンプ１６によって抜き取られた沈降スラリ−の一部を沈降スラリ−循環供給管２３を通じてマグネシア凝集器７へ供給したものの流量０．２ｍ３／時をラインミキサ−９を通過させて混合し（沈殿槽に流入する全活性汚泥水の１６．７％をマグネシア凝集器に通水）、沈殿槽１２の円筒シェル型センターウエル１３内に吐出させた。沈殿槽からの上澄液の排出量は０．５ｍ３／時、沈殿槽底部よりの濃縮汚泥の抜き取り量は０．５ｍ３／時であった。試験においてサンプリングは、活性汚泥水を試験設備に通水開始してから４時間経過の後実施した。結果を表３に示す。
【００５４】
比較例３  
上記実施例４において、活性汚泥水１．０ｍ３／時の全量をマグネシア凝集器を通さず直接沈殿槽１２内へ吐出させた点以外は実施例４と同様に凝集濃縮を実施した。  結果を併せて表３に示す。
【００５５】
【表３】
2005262207.tif 000006
【００５６】
実施例４、及び５と比較例３の比較から明らかなように、実施例５の沈殿槽底部の沈降
スラリ−の一部をマグネシア凝集器を通過させて混合した場合が、汚泥濃縮倍率、沈殿
槽上澄み水の清澄度ともに最も優れていることがわかる。
【実施例６】
【００５７】
実施例４および５とは異なる化学工場の排水処理において、稼動中の生物処理設備（活性汚泥法）の一部を成す既存の従来型沈殿槽に、図１に示すフローの本発明による凝集濃縮方法を適用した。なお、この化学工場の排水処理においては、その排水組成や排水量の変動が原因でもともと汚泥の凝集性が悪く、沈殿槽の汚泥界面のバランスを安定的に維持することが難しく、沈殿槽上澄み水の濁りが度々生じるという問題があった。該生物処理設備において、円筒シェル型センターウエル、攪拌レーキ等を備えた既存の沈殿槽（径５．０ｍ、垂直部沈降高さ３．０ｍ）に、図１に示すフローの運転ができるように微細粒子（生物汚泥）含有水供給ポンプ、微細粒子（生物汚泥）含有水供給管、マグネシア凝集器、マグネシア凝集水管、ラインミキサー、凝集混合水管及び凝集混合水吐出管を追加設置した。マグネシア凝集器は、マグネシア製格子状（発泡体）成形体で径６５ｍｍの円柱ブロックを複数個充填したステンレス製円筒ハウジングで全長１．０ｍのものを１本設置した。
【００５８】
マグネシア凝集器を通した活性汚泥水の流量は０．２ｍ３／時（マグネシア凝集器に、沈殿槽に流入する活性汚泥水のうち１．７％を通水）、該凝集器を通さない活性汚泥水の流量は１１．８ｍ３／時であった。  従って、ラインミキサーを通過し沈殿槽の円筒シェル型センターウエル内に吐出された凝集混合水の流量は１２．０ｍ３／時であった。また、沈殿槽よりの上澄み水放流量６．０ｍ３／時、沈殿槽底部よりの汚泥返送流量６．０ｍ３／時であった。  試験においてサンプリングは、活性汚泥水の一部をマグネシア凝集器に通水開始してから４時間経過の後実施した。結果を表３に示す。
【００５９】
比較例４
上記実施例６において活性汚泥水の全量をマグネシア凝集器を通さない、従来の運転状態に於いて比較データを採取した。  結果を併せて表４に示す。
【００６０】
【表４】
2005262207.tif 000007
【００６１】
実施例６と比較例４の比較に於いて、ＭＬＳＳの濃縮倍率から見ると、マグネシア凝集器を通した汚泥水量の比率が１．７％と小さいため僅かな凝集濃縮効果しか現れていないが、沈殿槽上澄み水の浮遊物質量と透視度から見ると、汚泥界面付近を漂う微細な浮遊物質の凝集沈降により、顕著な水質浄化効果が現れていることが分かる。  このことにより、処理水水質の浄化度向上だけを目的とするなら、マグネシア凝集器を通す汚泥水量の比率が沈殿槽に流入する汚泥水全量の２％弱という僅かな量でも有効であると言える。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明における微細粒子の凝集方法実施の一例を示す。
【図２】本発明においてラインミキサーをセンターウエル内部に設置した別の一例を示す。
【符号の説明】
【００６３】
１  被処理水導入ライン
２  処理槽（曝気槽）
３  微細粒子含有水供給ポンプ
４  微細粒子含有水供給ポンプ
５  微細粒子含有水供給管
６  微細粒子含有水供給管
７  マグネシア凝集器
８  マグネシア凝集水管
９  ラインミキサー
１０  凝集混合水管
１１  凝集混合水吐出管
１２  沈殿槽
１３  センターウエル
１４  攪拌レーキ
１５  攪拌レーキ駆動モーター
１６  沈降スラリー抜き取りポンプ
１７  沈降スラリー返送ライン
１８  沈降スラリー抜き出しライン
１９  沈降スラリー界面
２０  上澄み水オーバーフローライン
２１  スカム分離筒
２２  多孔板
２３  沈降スラリー循環供給管
２４  沈降スラリー排出口
２５  水面
【図１】
2005262207.tif 000008
【図２】
2005262207.tif 000009