(57)【要約】【課題】藻類の増殖により濁度が増長している原水に対しても、凝集剤を多量に用いることなく優れた浄水処理を施すことができるようにする。【解決手段】原水池１０において前処理工程を実施し、原水に磁化処理装置１により磁気を作用させることによりフロックが形成され易い電位状態を生成する。次のフロック形成工程において、前処理工程を経た水に凝集剤を投与してフロックを形成しかつフロックが沈殿し易い状態を生成した後、フロック沈殿工程において、フロックを分離して沈殿させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄化処理すべき原水に凝集剤を投与して攪拌することによりフロックを形成して沈殿させた後、その上澄み水を導出する浄水処理方法において、原水に磁気を作用させてフロックが形成され易い状態を生成する前処理工程と、前記前処理工程を経た水に凝集剤を投与して沈殿可能な状態のフロックを生成するフロック形成工程と、前記フロックを沈殿させて上澄み水を得るフロック沈殿工程とを順次実施することを特徴とする浄水処理方法。
【請求項２】
前記前処理工程は、原水が導入される池中に磁化処理装置を設置し、その磁化処理装置内に原水を導入して磁界中を通過させることにより原水に磁気を作用させるものである請求項１に記載された浄水処理方法。
【請求項３】
前記フロック形成工程は、凝集剤が投与された水を攪拌する攪拌工程を含み、フロックが前記攪拌工程中に沈殿しないように凝集剤の投与量を調整するようにした請求項１に記載された浄水処理方法。
【請求項４】
浄化処理すべき原水に凝集剤を投与して攪拌することによりフロックを形成して沈殿させた後、その上澄み水を導出する浄水処理システムにおいて、原水を導入する原水池と、原水池より導入した水に凝集剤を投与するための混和池と、混和池より導入した水を攪拌装置により攪拌してフロックを形成するためのフロック形成池と、フロックを沈殿させて上澄み水を得る凝集沈殿池とを備え、前記原水池中には、原水を導入して磁界中を通過させることにより原水に磁気を作用させる磁化処理装置が設置され、前記混和池には、混和池に満たされた水へ凝集剤を投与するための投入機構と、前記投入機構による凝集剤の投与量を調整する調整機構とが配備されて成る浄水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、河川、湖沼等の水源から原水を導入して浄化するための浄水処理方法および浄水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浄水場では、図７に示すように、河川水、湖沼水などの表流水を原水として導入しており、原水の濁度を低減させるために、原水に硫酸バンドやポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の凝集剤を添加して攪拌混合し、懸濁物が凝集されたフロックを形成している。その後、凝集沈殿池においてフロックが固液分離されて沈殿する。フロックは汚泥として凝集沈殿池より引き抜かれ、上澄み水が処理済水として急速ろ過池へ導出される（特許文献１参照）。なお、上記浄水処理システムの詳細については後述する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３４５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、河川や湖沼等の富栄養化が進み、藻類（アオコ等）が増殖するようになった。藻類は凝集剤による凝集性が悪いため、凝集沈殿池で沈殿しにくく、沈殿に長時間を要すると共に、沈殿しきれない汚泥が急速ろ過池に流入するという問題が生じている。これに対し、凝集沈殿を早めるため、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、汚泥の生成量が多くなり、産業廃棄物である汚泥の処理負荷が大きくなる問題がある。
【０００５】
また、一般に使用されるＰＡＣなどの凝集剤は酸性物質であるので、添加量が多量になると処理水が酸性となって好ましくなく、特に飲料水としては不適当となる。
【０００６】
この発明は、上記した問題に着目してなされたもので、アオコ等の藻類が多く含まれている原水に対しても多量の凝集剤を添加することなく、凝集沈殿池で沈殿しやすいフロックを形成することで十分な浄化作用を施すことが可能となる浄水処理方法および浄水処理システム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】
【０００７】
この発明による浄水処理方法は、浄化処理すべき原水に凝集剤を投与して攪拌することによりフロックを形成して沈殿させた後、その上澄み水を導出するものであって、原水に磁気を作用させてフロックが形成され易い状態を生成する前処理工程と、前記前処理工程を経た水に凝集剤を投与して沈殿可能な状態のフロックを生成するフロック形成工程と、前記フロックを沈殿させて上澄み水を得るフロック沈殿工程とを順次実施することを特徴とするものである。
【０００８】
この発明によれば、浄化処理すべき原水に磁気を作用させることで、水中への酸素の取り込み量が増して曝気による水の浄化機能が増す。また、フレミングの法則により水に微弱電流が流れる。この微弱電流の作用により、水面上や水中の浮遊物の電位が低下する。浮遊物の電位が低下すると、浮遊物間の反発が小さくなるため、浮遊物が凝集し易くなりフロックが形成されやすい状態となる。
次のフロック形成工程において、前記前処理工程を経た水にＰＡＣ等の凝集剤を添加すると、フロックが形成される。そして、フロックが大きくなって重くなると、固液分離によりフロックが汚泥として完全に沈殿する。この場合に、藻類のように凝集性の悪いものであっても、凝集し易くフロックの生成が促されるので、沈殿が早められる。これにより、良好な上澄み水を得ることができ、藻類等が増殖する河川や湖沼を水源とする原水についても、その浄化機能を高めることができる。
【０００９】
前記前処理工程において原水に磁化処理を施すには種々の方法が考えられるが、好ましい実施態様においては、磁化処理装置を原水が導入される池中に設置し、その装置内に浄化処理すべき原水を導入して磁界中を通過させることにより原水に磁気を作用させるものである。
【００１０】
また、この発明の好ましい実施態様においては、前記フロック形成工程は、凝集剤が投与された水を攪拌する攪拌する攪拌工程を含み、フロックが前記攪拌工程中に沈殿しないように凝集剤の投与量を調整するものである。
【００１１】
ところで、原水に磁化処理を施すと、フロックの形成が促進され、フロックの沈殿性能が高められる反面、フロックの沈殿速度が上昇することで、フロックの沈殿が前記フロック形成工程中に生じるおそれがある。前記フロック形成工程には通常、凝集剤が投与された水を攪拌する工程が含まれており、水を攪拌する攪拌装置にフロックが付着すると、攪拌装置の故障の原因となる。また、攪拌工程が実施される池は凝集沈殿物を除去する設備が設けられていないのが通常であり、その設備を設置するにはコストもかかる。
【００１２】
この実施態様によると、水の磁化処理によって水への凝集剤の投与量を減少させることで、フロック形成工程ではフロックを沈殿させずにフロック沈殿工程においてフロックを完全に汚泥として沈殿させることができるもので、これにより、上記した攪拌装置の故障の問題などを解決できると共に優れた浄化機能を維持できる。また、凝集剤の投与量を減少させることで汚泥発生量が減少するので、汚泥処理費等のコストを低減することができる。
【００１３】
この発明による浄水処理システムは、浄化処理すべき原水に凝集剤を投与して攪拌することによりフロックを形成して沈殿させた後、その上澄み水を導出するものであって、原水を導入する原水池と、原水池より導入した水に凝集剤を投与するための混和池と、混和池より導入した水を攪拌装置により攪拌してフロックを形成するためのフロック形成池と、フロックを沈殿させて上澄み水を得る凝集沈殿池とを備えている。前記原水池中には、原水を導入して磁界中を通過させることにより原水に磁気を作用させる磁化処理装置が設置されている。前記混和池には、混和池に満たされた水へ凝集剤を投与するための投入機構と、前記投入機構による凝集剤の投与量を調整する調整機構とが配備されている。
【００１４】
上記した浄水処理システムにおいて、水源から取水した原水に磁化処理装置により磁気を作用させると、フロックが形成され易い状態となる。
原水池において磁化処理が施された水は混和池に導入される。混和池では投入機構によって凝集剤が投与される。次のフロック形成池では攪拌装置により水が攪拌されフロックが形成される。前記混和池において、凝集剤の投与量を調整機構によって調整することでフロックがフロック形成池で沈殿するのを防止できる。
次いで、凝集沈殿池においてフロックは固液分離され、フロックが汚泥として沈殿することにより、良質な上澄み水が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によると、原水に磁化処理装置による磁力を作用させることで、水中への酸素の取込み量を増して曝気による水の浄化機能を向上でき、加えて、浮遊物の電位を低下させて浮遊物を凝集し易くし、フロックを形成し易い状態とすることができる。その結果、藻類など凝集性の悪い汚濁物を含む原水に対しても優れた浄化機能を発揮することができる。
さらに、凝集剤の投与量を調整することで、フロックの沈殿時期や沈殿量を最適に調整でき、汚泥処理費等のコストの軽減も実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例である浄水処理方法および浄水処理システムの構成を示す。
図示例の浄水処理システムは、水源から取水した原水を導入する原水池１０、中和剤を投与するための着水井１１、原水に凝集剤を投与するための混和池１２、混和池１２より導入した水を攪拌装置９により攪拌してフロックを形成するためのフロック形成池１３、およびフロックを固液分離して沈殿させる凝集沈殿池１４を含むものである。
【００１７】
前記原水池１０には、原水を内部に導入して磁界中を通過させることにより原水に磁気を作用させる磁化処理装置１が設置されている。
この磁化処理装置１は、原水に磁化処理を施すことで、凝集剤による凝集性の悪い藻類等が含まれる原水に対しても、その後のフロック形成工程でフロックが形成され易い状態を生成するためのものである。
【００１８】
前記磁化処理装置１は、図２に示すように、原水池１０内に水没状態で設置されるもので、底面ｆ上に設置された基板Ｐ上に支持されている。
【００１９】
この磁化処理装置１は、水中ポンプ２、流水管３、吸気管４、および磁化処理具５により構成されている。前記水中ポンプ２は原水池１０内の水を吸込口２０より吸い込んで吐出口２１より吐き出す。前記流水管３は、一端に流入口３０、他端に流出口３１を備えたもので、流入口３０は前記水中ポンプ２の吐出口２１に接続され、流出口３１は原水池１０内に開口している。
【００２０】
この流水管３には流入口３０に近い位置に上向きの連結部３２が形成されている。この連結部３２には前記吸気管４の下端の開口が連結され、吸気管４を流水管３の流路に連通させている。この吸気管４は、上端を水面上より突出させることができる長さに形成されている。吸気管４の下端の開口は前記連結部３２を介して流水管３内の流路に臨ませるとともに、上端の外周の開口４１は水面ｗ上に位置させているので、流水管３内の水流により吸気管４内が負圧化され、吸気管４より流水管３に空気が導入される。
【００２１】
前記磁化処理具５を構成する管状体６が流水管３の中間に介装されており、このため、流水管３は上流管３Ａと下流管３Ｂとに分離されている。図３に示すように、上流管３Ａの出口３３には管状体６の流入口６０が、下流管３Ｂの入口３４には管状体６の流出口６１が、それぞれ連結される。
【００２２】
図３に示す磁化処理具５は、一端に流入口６０、他端に流出口６１を有する管状体６と、この管状体６に外付けされる複数個の磁界発生器７とから成るものである。前記管状体６は、長さ中央部が磁化処理領域となっており、図４に示すように、通路６３の縦方向の通路幅ｙが横方向の通路幅ｘより十分に大きな扁平な断面矩形状に形成されている。前記管状体６の側壁面６２Ｒ，６２Ｌは、狭い通路幅ｘを隔てて対向しており、この対向する側壁面６２Ｒ，６２Ｌに複数個の磁界発生器７が取り付けられる。
【００２３】
各磁界発生器７は、ケース体７０の内部に磁極の向きを揃えて複数の永久磁石７１が積層状態で装填されたものであり、異なる磁極Ｎ，Ｓが互いに向き合うように各磁界発生器７が管状体６の外周面にそれぞれ取り付け固定される。
【００２４】
なお、この実施例では、磁化処理具５は流水管３と吸気管４との連通位置の下流に配置しているが、流水管３と吸気管４との連通位置の上流に配置してもよい。
【００２５】
図１に戻って、前記着水井１１には原水へ中和剤を投与するための投入機構１６が、前記混和池１２には原水へ凝集剤を投入するための投入機構１７が、それぞれ配備されている。各投入機構１６，１７には中和剤および凝集剤の投与量を調整するための調整機構１８，１９がそれぞれ設けられている。
【００２６】
前記凝集剤としてＰＡＣや硫酸バンド等の無機凝集剤が用いられる。ＰＡＣや硫酸バンドは酸性物質であることから、凝集剤が投与された水を中性にするために、着水井１１において中和剤が投与される。中和剤としては苛性ソーダ等の強アルカリ性物質が用いられる。
【００２７】
前記中和剤の投入機構１６は、中和剤が装填されるタンク１６Ｃを有し、タンク１６Ｃの下方に投入口１６Ｂを開口させている。前記投入口１６Ｂには電磁弁１６Ａが設けてあり、この電磁弁１６Ａを開くと、投入口１６Ｂより着水井１１へ中和剤が投与される。
凝集剤の投入機構１７も同様の構成であり、凝集剤が装填されるタンク１７Ｃを有し、タンク１７Ｃの下方に投入口１７Ｂを開口させている。前記投入口１７Ｂには電磁弁１７Ａが設けてあり、この電磁弁１７Ａを開くと、投入口１７Ｂより混和池１２へ凝集剤が投与される。
【００２８】
各電磁弁１６Ａ、１７Ａは制御装置８によって開閉が制御されるもので、電磁弁１６Ａと制御装置８とで中和剤の調整機構１８が構成され、また電磁弁１７Ａと制御装置８とで凝集剤の調整機構１９が構成される。
前記制御装置８は、プログラムされたコンピューターで構成されており、各電磁弁１６Ａ、１７Ａに対し所定のパルス幅の駆動信号ｓ１、ｓ２を所定の周期で送出して各電磁弁１６Ａ、１７Ａを開閉制御する。この実施例では、各電磁弁１６Ａ、１７Ａをそれぞれ固有の周期で開動作させ、各電磁弁１６Ａ、１７Ａの開放時間を大小調整することで中和剤や凝集剤の投入量を調整している。
なお、制御装置８は、コンピューターに限らず、専用のハードウェア回路によっても実現できる。
【００２９】
次に、上記した浄水処理システムの動作を説明する。原水池１０において磁化処理装置１の水中ポンプ２を駆動すると、水中ポンプ２の吸込口２０より吸い込まれた原水池１０内の原水は水中ポンプ２の吐出口２１から流水管３の流入口３０へ送り込まれる。流水管３に送り込まれた原水は流水管３内の流路を流れて流出口３１より原水池１０内へ流出されるが、流路の途中で吸気管４から流水管３に導入された空気が気泡となって水流に混入する。その結果、流出口３１より池内へ気液混合流として噴射され、これにより攪拌と曝気とが行われる。
【００３０】
流水管３を流れる原水は磁化処理具５によって磁化処理される。水が磁界の作用を受けて磁化されると、水中への酸素の取り込み量が増して曝気による水の浄化機能が増す。また、フレミングの法則により水に微弱電流が流れ、この微弱電流の作用によって水面ｗ上や水中の浮遊物の電位が低下する。浮遊物の電位が低下すると、浮遊物間の反発力が小さくなり、浮遊物の凝集が促進され、フロックが形成されやすい状態となる。
【００３１】
原水池１０において磁化処理が施された原水は、着水井１１に導入されて中和剤が投与される。次に、混和池１２へ送られて凝集剤が投与される。凝集剤が投与された水は混和池１２からフロック形成池１３に送られ、ここで攪拌装置９によって攪拌することでフロックが形成される。
【００３２】
図５は、原水に従来と同量の中和剤及び凝集剤を投与した場合を示しており、フロックＦの沈殿がフロック形成池１３で生じている。フロックＦの沈殿がフロック形成池１３から生じると、前記攪拌装置９に汚泥が付着して故障の原因となる。また、フロック形成池１３には凝集沈殿物を除去する設備が設けられておらず、凝集沈殿物を回収することもできない。
図６は、原水に投与する中和剤及び凝集剤の量を従来の半分に調整した場合を示している。原水に磁化処理を施しているので、中和剤および凝集剤の投与量を従来の半分にしても、凝集沈殿性能は変わらず、フロックＦが形成されて沈殿する。この場合、フロックＦはフロック形成池１３において沈殿することなく凝集沈殿池１４内で沈殿するもので、凝集剤や中和剤の投与量を半減することによるコストの低減と汚泥沈殿量の減少による汚泥処理費の削減とを実現できる。
【００３３】
凝集沈殿池１４において固液分離されたフロックＦは汚泥として抜き取られるとともに、良質な上澄み水が急速ろ過池１５に送水される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明に係る浄水処理システムを示す説明図である。
【図２】磁化処理装置の側面図である。
【図３】磁化処理具の側面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】原水に従来と同量の凝集剤を投入した場合のフロックの沈殿状態を示す説明図である。
【図６】凝集剤の投入量を従来の半分にした場合のフロックの沈殿状態を示Ａす説明図である。
【図７】従来の浄水処理システムを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    磁化処理装置
８    制御装置
９    攪拌装置
１０  原水池
１２  混和池
１３  フロック形成池
１４  凝集沈殿池
１６，１７  投入機構
１８，１９  調整機構
【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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