(57)【要約】【課題】排水中の粗大ＳＳと微細ＳＳとを一緒に１段の凝集処理で一挙に凝集沈降させる技術において、有機凝集剤の最適な使用量を決定し、薬剤にかかるランニングコストの低減を図り、経済性に優れる排水処理を実現すること。【解決手段】粗大ＳＳと微細ＳＳが共存している排水から、有機凝集剤を用いた１段の凝集処理で、これらのＳＳを凝集・沈降させる際に、排水が、石炭ヤード又はコークス製造設備から発生する雨水排水で、粗大ＳＳが粒径５０μｍ以上のもの、微細ＳＳが粒径５０μｍに満たないものであり、且つ、該排水への有機凝集剤の添加濃度を、雨水排水中における微粒ＳＳ濃度と、粗大ＳＳと微細ＳＳの存在比と、目標とする処理水のＳＳ濃度とを用いて式（１）で得られる最適値を利用して決定する雨水排水中の懸濁物質の処理方法。有機凝集剤の添加濃度の最適値＝（30.4−処理水のＳＳ濃度−0.0033×微粒ＳＳ濃度−0.74×粗粒／微粒の存在比）÷2.13  （１）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが共存している状態の排水から、有機凝集剤を用いた１段の凝集処理で、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とを凝集・沈降させる懸濁物質の除去処理方法であって、
前記排水が、石炭ヤード又はコークス製造設備から発生する雨水排水で、前記粗大な懸濁物質が粒径５０μｍ以上のもので、前記微細な懸濁物質が粒径５０μｍに満たないものであり、且つ、
該排水への前記有機凝集剤の添加濃度を、前記雨水排水中における、微細な懸濁物質の濃度（微粒ＳＳ濃度）と、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質の存在比（質量比）と、目標とする処理水のＳＳ濃度とを用いて下記式（１）によって得られる最適値を利用して決定することを特徴とする雨水排水中の懸濁物質の除去処理方法。
有機凝集剤の添加濃度の最適値＝
（３０．４−処理水のＳＳ濃度−０．００３３×微粒ＳＳ濃度−０．７４×粗粒／微粒の存在比）÷２．１３  （１）
【請求項２】
前記有機凝集剤の添加を、流速が０．５ｍ／秒以上で、且つ、乱流状態の前記雨水排水中に行って、該雨水排水と前記有機凝集剤が共存する状態を生じさせ、この状態の雨水排水を処理槽に導入し、該処理槽内で、懸濁物質の凝集・沈降・沈殿を一括して行う請求項１に記載の雨水排水中の懸濁物質の除去処理方法。
【請求項３】
前記有機凝集剤が、カチオン性又は両性の共重合体を主成分としてなり、該共重合体の重量平均分子量が１００万〜１３００万であり、且つ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量値が０．１ｍｅｑ／ｇ以上である請求項１又は２に記載の雨水排水中の懸濁物質の除去処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨水排水中の懸濁物質の除去処理方法に関し、より詳しくは、石炭ヤード又はコークス製造設備から発生する石炭やコークス粉等の粗大な懸濁物質を含む雨水排水中から、粗大な懸濁物質を含んだままの状態で懸濁物質を一挙に、速やかに効率よく凝集沈降させる際に用いる有機凝集剤の使用量を最適化し、より経済的な処理を可能にできる排水中の懸濁物質の除去処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鐵所において発生する多種多様な排水の一つに、屋外原料貯蔵ヤードから発生する雨水排水があるが、その量は大量であり、加えて、後述するように、近年の異常気象等の影響で、その量は増大する傾向にある。例えば、雨水が石炭ヤードに降水すると、石炭ヤードを通過した水は石炭の微細粒子や粗大粒子を含む雨水排水となる。図６に示したように、この排水は、Ｕ字溝を通って集水ピットと呼ばれる水槽に自然流下し、集水ピットからポンプにより調整槽へ送られる。そして、調整槽に溜まった排水は、その後、ポンプにより凝集沈殿設備へ送られ、凝集撹拌槽において、ＰＡＣ等の無機凝集剤を添加し、混合することにより微細フロックを凝集させ、その後に、アニオン性高分子を添加して緩速撹拌することによりフロック同士を結合させる２段の凝集処理が行われ、さらに、その後に、沈殿槽でフロック化した粒子を沈降させる処理が行われている。沈殿槽で固液分離して得られた沈殿物は、脱水・乾燥等の２次処理が行われ、一方、清澄な上澄水は、下流の設備で再利用されたり、公共水域へ排出されたりしている。上記した従来方法で、近年の雨水排水の増大に対応する場合には、図５に示したように、２段の凝集処理を行う設備と、その後に固液分離する沈殿設備を増設する必要がある。
【０００３】
本出願人らは、これまでに、粒径が５０μｍ以上の粗大な懸濁物質（以下、粗大ＳＳとも呼ぶ）を含んだままの状態で、これらのＳＳを簡便に効率的に除去できる技術について提案をしている（特許文献１参照）。この技術では、粗大ＳＳと微細な懸濁物質（以下、微細ＳＳとも呼ぶ）とが共存している状態の排水に有機凝集剤を添加する際に、流速が速く、且つ、乱流状態の排水中に有機凝集剤を共存させる状態を生じるように構成するという極めて簡便な操作で、粗大ＳＳと微細ＳＳを１段の凝集処理で速やかに凝集沈降させて、これらのＳＳを一挙に取り除いている。勿論、上記した石炭ヤードから生じる、石炭粉等の微細粒子や粗大粒子を含む雨水排水に対しても、この新たな技術を適用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３３２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、上記した新たな技術を種々の排水に適用していく過程で、下記の課題があることを認識した。すなわち、上記の技術は、これまで実施されている懸濁物質の除去処理方法に比べて極めて効率的で効果的であるが、従来、行われることのなかった粗大ＳＳと微細ＳＳとを一緒に１段の凝集処理で一挙に凝集沈降させる構成のものであり、これまでの技術を勘案しても、有機凝集剤の最適な使用量を予想することはできないという課題があった。また、本発明者らの検討によれば、排水中の粗大ＳＳと微細ＳＳの種類や、併存する油分等によって、有機凝集剤の最適な使用量は異なり、一律に規定することはできないこともわかった。これに対し、上記した新たな技術は、従来技術に比較して、粗大ＳＳと微細ＳＳとを一緒に１段の凝集処理で一挙に処理できる、簡便で、場合によっては、処理設備の簡素化や、廃棄する凝集物の処理の簡素化を達成できる経済性に優れる技術であるので、これらの利点に加えて使用する有機凝集剤の使用量を最適化できれば、さらに経済的な処理が可能になり、極めて有用である。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、本出願人らが開発した、排水中の粗大ＳＳと微細ＳＳとを一緒に１段の凝集処理で一挙に凝集沈降させる技術において、有機凝集剤の最適な使用量を決定する方法を見出して、薬剤にかかるランニングコストの低減を図り、より経済性に優れる排水処理を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、下記の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とが共存している状態の排水から、有機凝集剤を用いた１段の凝集処理で、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質とを凝集・沈降させる懸濁物質の除去処理方法であって、前記排水が、石炭ヤード又はコークス製造設備から発生する雨水排水で、前記粗大な懸濁物質が粒径５０μｍ以上のもので、前記微細な懸濁物質が粒径５０μｍに満たないものであり、且つ、該排水への前記有機凝集剤の添加濃度を、前記雨水排水中における、微細な懸濁物質の濃度（微粒ＳＳ濃度）と、粗大な懸濁物質と微細な懸濁物質の存在比（質量比）と、目標とする処理水のＳＳ濃度とを用いて下記式（１）によって得られる最適値を利用して決定することを特徴とする雨水排水中の懸濁物質の除去処理方法を提供する。
有機凝集剤の添加濃度の最適値＝
（３０．４−処理水のＳＳ濃度−０．００３３×微粒ＳＳ濃度−０．７４×粗粒／微粒の存在比）÷２．１３  （１）
【０００８】
上記した本発明の雨水排水中の懸濁物質の除去処理方法の好ましい形態としては、下記のものが挙げられる。すなわち、前記有機凝集剤の添加を、流速が０．５ｍ／秒以上で、且つ、乱流状態の前記雨水排水中に行って、該雨水排水と前記有機凝集剤が共存する状態を生じさせ、この状態の雨水排水を処理槽に導入し、該処理槽内で、懸濁物質の凝集・沈降・沈殿を一括して行うこと；前記有機凝集剤が、カチオン性又は両性の共重合体を主成分としてなり、該共重合体の重量平均分子量が１００万〜１３００万であり、且つ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量値が０．１ｍｅｑ／ｇ以上であること；が挙げられる。
【０００９】
その他の、上記した本発明の雨水排水中の懸濁物質の除去処理方法の好ましい形態としては、前記有機凝集剤の添加位置が、前記雨水排水が発生する地点から水処理設備の入口付近に至るまでのいずれかの地点であること；前記乱流状態の水のレイノズル数が、８０００以上であることが挙げられる。
【００１０】
本発明の排水中の懸濁物質の除去処理方法において使用する有機凝集剤としては、特に限定されないが、先に挙げた特許文献１に記載の、下記に示すような構造の有機凝集剤を使用することが、より好ましい。
【００１１】
すなわち、本発明で使用する有機凝集剤としては、下記一般式（１）または（２）を必須成分としてそれぞれ５モル％以上を含む原料モノマーから誘導されるカチオン性又は両性の共重合体を主成分としてなり、該共重合体の重量平均分子量が１００万〜１，３００万であり、且つ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量値が０．１ｍｅｑ／ｇ以上、より好ましくは、０．２ｍｅｑ／ｇ以上であるものが挙げられる。
2017070921.tif 000002
（上記式中の、Ｒ1、Ｒ2は、独立に、ＣＨ3又はＣ2Ｈ5を、Ｒ3は、Ｈ、ＣＨ3又はＣ2Ｈ5を表す。Ｘ-は、アニオン性対イオンを表す。）
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、排水中の粗大ＳＳと微細ＳＳとを有機凝集剤を用いた１段の凝集処理で、速やかに凝集沈降させる技術において、本発明者らが新たに見出した、対象とする排水に対して添加する有機凝集剤の最適な量を決定する方法を利用することで、近年における処理水量の増大に対しても、図４に示したように、設備の増設を不用とし、既存の設備をそのまま利用でき、さらには、この調整槽だけで、凝集撹拌槽及び沈殿槽をも兼ねた、懸濁物質の凝集・沈降・沈殿までの全ての処理工程を完結させることが期待でき、既存の設備の縮小をも可能になるので、経済性に優れる懸濁物質の除去処理の実現が可能になる。本発明では、製鐵所の、石炭ヤード又はコークス製造設備から発生する石炭やコークス粉等の粗大な懸濁物質を含む大量の雨水排水をそのまま、１段の凝集処理で処理をする際の添加する有機凝集剤の添加量を最適化でき、薬剤量の低減が達成できるので、薬剤費用の低減効果は多大であり、本発明によれば、経済性がより向上した雨水排水中の懸濁物質の除去処理方法が提供される。さらに、本発明の除去処理方法によって得られる処理水は、より速やかに、従来の除去処理方法で達成していたのと同等以上の、透明で清澄な良好な水質のものになるので、下流の設備で良好な状態でそのまま再利用でき、公共水域へそのまま排出する等が可能である。さらに、発生する凝集沈降した石炭やコークス粉を含む沈殿物は、水離れのよい、取り扱い易いものになるといった利点もあり、その再利用も期待でき、また、沈殿物の処理にかかる費用を、従来の除去処理方法を適用した場合よりも大幅に低減するという効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明で規定する、有機凝集剤の添加濃度の最適値を求める式（１）の各係数を得るために使用した回帰分析のグラフである。
【図２−１】有機凝集剤の注入量を１ｍｇ／Ｌとなるようにし、模擬排水の微粒ＳＳ濃度を変化させた場合における、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比と処理水中のＳＳ濃度との関係グラフである。
【図２−２】有機凝集剤の注入量を３ｍｇ／Ｌとなるようにし、模擬排水の微粒ＳＳ濃度を変化させた場合における、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比と処理水中のＳＳ濃度との関係グラフである。
【図２−３】有機凝集剤の注入量を５ｍｇ／Ｌとなるようにし、模擬排水の微粒ＳＳ濃度を変化させた場合における、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比と処理水中のＳＳ濃度との関係グラフである。
【図３−１】微粒ＳＳ濃度が１００ｍｇ／Ｌの模擬排水処理における、有機凝集剤の注入量を変化させた場合の、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比と、処理水中のＳＳ濃度との関係グラフである。
【図３−２】微粒ＳＳ濃度が５００ｍｇ／Ｌの模擬排水処理における、有機凝集剤の注入量を変化させた場合の、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比と、処理水中のＳＳ濃度との関係グラフである。
【図３−３】微粒ＳＳ濃度が１０００ｍｇ／Ｌの模擬排水処理における、有機凝集剤の注入量を変化させた場合の、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比と、処理水中のＳＳ濃度との関係グラフである。
【図４】処理量が増大した場合における本発明の懸濁物質の除去処理方法の一例を示すフロー図である。
【図５】従来の雨水排水からの懸濁物質の除去処理方法に、急速撹拌槽、緩速撹拌槽及び沈澱槽を増設して、処理量の増大に対応した場合の懸濁物質の除去処理方法を示すフロー図である。
【図６】従来の雨水排水からの懸濁物質の除去処理方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、好ましい実施の形態を挙げて本発明を詳細に説明する。本発明者らは、先に述べた従来技術の課題を解決すべく検討する過程で、近年、製鐵所から発生する各種排水の中でも、雨曝しにされている原料ヤード等からの雨水排水の発生量が増大する傾向にあることに注目した。すなわち、雨水排水は、その地域における雨水の降水量により排水流量が変動するが、地球温暖化等の影響により、近年、わが国ではゲリラ豪雨に代表されるように降水量が増加する傾向が続いている。このため、製鐵所では、石炭ヤードや、コークス製造設備から発生する石炭やコークス粉等の粗大な懸濁物質を含む雨水排水が、増大する傾向にある。
【００１５】
これに対し、先に説明した、Ｕ字溝や集水ピットと呼ばれる水槽や、集水ピットからポンプにより送られる調整槽等といった既存の雨水排水の懸濁物質処理設備の多くは、１０年以上前のものも多く、これらを設計した時点と現在とでは降水量に関する環境条件が異なってきており、増大した雨水排水に対応しきれず、従来設備に対し、処理量の増大が求められている。さらに、先に述べたように、石炭やコークス粉等の粗大な懸濁物質を含む雨水排水に対する従来の処理では、沈殿槽でフロック化した粒子を沈降させ、清澄な上澄水を得、この上澄水を公共水域へ排出したりもしているため、近年の環境問題への意識の高まりもあって、処理水の水質をより安定して良好なものとすることが求められている。上記の事情から、石炭ヤードや、コークス製造設備から発生する石炭やコークス粉等の粗大な懸濁物質を含む雨水排水の増大に対し、早急な対応策が求められている。
【００１６】
この石炭やコークス粉等の粗大な懸濁物質を含む雨水排水の増大に対し、処理の対象水量が増えた場合、既存設備に、不足分の処理能力を有する設備を増設する必要が生じるが、その場合は、図５に示したように、新規に凝集撹拌層、沈殿槽と、それらに関わるポンプや配管等の機器が必要となる。また、その設備費用に関連する、薬剤費、さらに敷地が必要となる。そのため、対象水量が増えた場合に、設備費や薬剤費が少なく、敷地面積の増加も小さい処理方法の開発が望まれる。
【００１７】
一方、前記した特許文献１に記載の技術では、実際の排水に適用した場合に、下記の課題がある。実設備の排水の性状は変動があるため、図６に示した従来の凝集処理を２段階で行う従来方法でも、実設備での凝集剤の添加率は、予め実験室で決められた値より過剰量に設定することが一般的である。なぜなら、凝集剤の添加率が何によって左右されるのかが不確かなために、過少注入状態となって処理性が悪化する事態を懸念し、安全側で判断するからである。これに対し、製鉄所における排水の量は大量であるため、凝集剤にかかる費用が多大となり、凝集剤の注入率をミニマムに設定する方法が望まれる。この点は、前記した特許文献１に記載の新たな技術でも同様である。しかし、特許文献１には、そこまでの検討はされていない。
【００１８】
本発明では、実排水の性状に変動があるものの、石炭ヤードやコークス製造設備から発生する雨水排水は、他の排水に比べて性状に変動が少なく、処理対象の懸濁物質の殆どは石炭やコークス粉であり、粒子径の変動範囲も限られていると考えられ、他の排水よりも有機凝集剤の添加量を規定しやすいのではないかと予想した。また、先に述べた、近年に生じている雨水排水の処理量増大への対応が迫られていることから、本発明では、石炭ヤードやコークス製造設備から発生する石炭やコークス粉等の粗大な懸濁物質を含む雨水排水に限定して、使用する有機凝集剤の添加量についての検討を行った。
【００１９】
そこで、まず、石炭ヤード、コークス製造設備の敷地に降水した雨水が石炭粉やコークス粉を含んだ雨水排水（以下、単に「雨水排水」と呼ぶ）の性状について調べた。その結果、この雨水排水の懸濁物質は炭素を主成分とし、粒径が５０μｍ以上の粗大ＳＳを含むが、その中央粒径が５〜２５μｍである微細ＳＳを多く含むものであり、ｐＨは中性であることを確認した。本発明者らは、添加する有機凝集剤の最適量は、雨水排水中における粗大ＳＳと微細ＳＳの量の存在比率と相関があるのではないかと考えて詳細な検討を行い、その結果、本発明に至ったものである。なお、本発明で規定するように、本発明でいう前記粗大ＳＳは粒径が５０μｍ以上のもので、微細ＳＳは粒径が５０μｍに満たないものである。
【００２０】
本発明者らは、雨水排水中の粗大ＳＳと微細ＳＳとを有機凝集剤を添加して一括で処理した場合に、処理水中のＳＳをより効率よく低減するために必要となる有機凝集剤の最適な添加量を見出すべく、実験室で、下記の予備検討を行った。ここで、本発明で目的とする有機凝集剤の最適な添加量とは、より少ない有機凝集剤の添加量で、安定して十分に処理水中のＳＳが低減される量を意味している。我が国で規定する水質汚濁防止法の一律排水基準、工場からの排水中の浮遊物質量（ＳＳ）の基準は、２００ｍｇ／Ｌ（日間平均１５０ｍｇ／Ｌ）とされている。しかし、上乗せ基準が定められる場合も多く、例えば、処理水ＳＳが２０〜５０ｍｇ／Ｌ程度で設備設計される場合等がある。このため、本発明の方法では、処理水中のＳＳが、少なくとも基準値を下回ることが要求され、処理にかかる費用との兼ね合いもあるが、できるだけ低い数値となることが望まれる。
【００２１】
まず、予備検討にあたり、有機凝集剤の添加量を３ｍｇ／Ｌで一定とし、さらに、処理対象の模擬排水における微粒ＳＳ濃度を３００ｍｇ／Ｌで一定とし、該微細ＳＳに対する粗大ＳＳの存在比（粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ）を０．２５、３．０、１０．０及び２０．０と変化させた模擬排水をそれぞれ用意し、各模擬排水に対して有機凝集剤を用いた１段の凝集処理を行い、処理水（上澄水）中のＳＳ濃度の変化を調べた。この結果、表１に示したように、粗粒の存在比率を上げると、処理水中のＳＳ濃度が低下する傾向にあることが確認された。
【００２２】
上記における１段の凝集処理は、各模擬排水の流速が０．５ｍ／秒以上で、且つ、乱流状態となるようにした中に有機凝集剤を添加して行った。有機凝集剤は、前記した一般式（１）または（２）で表される２種類のモノマーを必須成分として、それぞれ２０モル％ずつ含む原料モノマーから誘導した、アクリルアミド／［２−（アクリロイルオキシ）エチル］ベンジルジメチルアンモニウム・クロリド／［２−（アクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウム・クロリド共重合体（モル比＝６０／２０／２０）を主成分とするカチオン性のものを用いた。その重量平均分子量は３００万であり、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量値が０．６〜１．０ｍｅｑ／ｇ程度であるものを用いた。その後の試験も同様にして行った。
【００２３】
2017070921.tif 000003
【００２４】
次に、処理水中の微粒ＳＳ濃度をそれぞれ１００ｍｇ／Ｌ、５００ｍｇ／Ｌ、１０００ｍｇ／Ｌとし、この微細ＳＳに対する粗大ＳＳの存在比（粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ）を、それぞれ０．２５、０．５、１．０、３．０、５．０、１０．０及び２０．０と変化させた模擬排水を用意した。そして、用意した各模擬排水に対して、有機凝集剤の添加量を１、３、５ｍｇ／Ｌとそれぞれに変えて、先に述べたと同様にして、各模擬排水に対して前記した有機凝集剤を用いた１段の凝集処理を行った。そして、処理後の各処理水（上澄水）についてＳＳ濃度を測定した。そして、得られた結果を表２に示した。また、図２−１に、有機凝集剤の注入量を１ｍｇ／Ｌとなるようにし、微粒ＳＳ濃度を、１００ｍｇ／Ｌ、５００ｍｇ／Ｌ、１０００ｍｇ／Ｌとしたそれぞれの場合における、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比と、処理水中のＳＳ濃度との関係をグラフ化して示した。図２−２は、有機凝集剤の注入量を３ｍｇ／Ｌとした場合、図２−３は、有機凝集剤の注入量を５ｍｇ／Ｌとした場合における同様のグラフである。これらのグラフからわかるように、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比が５．０以上、より好ましくは１０．０以上となる排水では、処理水中の微粒ＳＳ濃度の違いにかかわらず、有機凝集剤の注入によって生じる著しい処理水のＳＳ値の低減効果がみられる傾向があった。
【００２５】
2017070921.tif 000004
【００２６】
さらに、図３−１に、微粒ＳＳ濃度が１００ｍｇ／Ｌの模擬排水に対する処理における、有機凝集剤の注入量をそれぞれ１、３、５ｍｇ／Ｌとした場合の、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比と、処理水中のＳＳ濃度との関係をグラフ化して示した。図３−２は、微粒ＳＳ濃度が５００ｍｇ／Ｌの模擬排水に対する処理における、有機凝集剤の注入量を、それぞれ、１、３、５、１０ｍｇ／Ｌとした場合の、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比と、処理水中のＳＳ濃度との関係をグラフ化したものである。図３−３は、微粒ＳＳ濃度が１０００ｍｇ／Ｌの模擬排水に対する処理における、有機凝集剤の注入量を、それぞれ、１、３、５ｍｇ／Ｌとした場合の、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比と、処理水中のＳＳ濃度との関係グラフである。これらのグラフに示されているように、模擬排水の微粒ＳＳ濃度にかかわらず、有機凝集剤の注入量は、少な過ぎる場合は勿論、驚くべきことに、多すぎても処理水中のＳＳ濃度の低減効果が損なわれる傾向にあることがわかった。
【００２７】
本発明は、上記した事実に基づきなされたものであるが、上記したデータを使用し、目的とする処理水のＳＳと、処理対象となる排水の、微粒ＳＳ濃度と、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比から、必要十分といえる有機凝集剤の注入量の最適値を試算する式を回帰分析により構築した。その式が本発明で規定する下記式（１）である。また、図１に、この式（１）を導くために使用した回帰分析の結果のグラフを示した。本発明の方法では、本発明で規定する下記式（１）を用い、所望する処理水のＳＳ値と、予め測定等した処理対象となる雨水排水の、微細な懸濁物質の濃度（微粒ＳＳ濃度）と、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比から、有機凝集剤の添加濃度の最適値を試算する。そして、実際の雨水排水における粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比の変動の幅等を考慮し、得られた最適値に基づき、確実な処理と、上記で知見した有機凝集剤が過剰になることによって生じる処理水のＳＳが高くなる傾向があること等を勘案して、実際に添加する有機凝集剤の注入量を決定する。
有機凝集剤の添加濃度の最適値＝
（３０．４−処理水のＳＳ濃度−０．００３３×微粒ＳＳ濃度−０．７４×粗粒／微粒の存在比）÷２．１３  （１）
【００２８】
次に、実際の雨水排水（原水）を用い、下記のようにして本発明で規定し、利用する式（１）の妥当性を検証した。具体的には、粗大ＳＳと微細ＳＳの存在状態が異なる４種の原水を用意し、表３に示す添加濃度で有機凝集剤を注入し、先の模擬試験で行ったと同様の方法で凝集試験を行った。そして、処理水のＳＳ濃度を測定すると同時に、前記した式（１）に、凝集試験で使用した排水の、微粒ＳＳ濃度と、粗粒ＳＳ／微粒ＳＳ比と、有機凝集剤の添加量とを入れて処理水のＳＳ値を算出した。これらの値をまとめて表３に示した。表３に示したように、両者は、よい一致を示した。このことは、本発明で規定する式（１）を利用することで、処理後に得られる実際の処理水のＳＳ値が、予め目標とする処理水のＳＳに合致する条件での処理が確実にできるようになることを示しており、本発明の顕著な効果が確認できた。さらに、粗大ＳＳと微細ＳＳの存在状態が異なる原水について、予め上記のような試験を行って、原水の性状をいくつかの典型にわけておけば、実際に添加する有機凝集剤の注入量がより決定し易くなり、より経済的で良好な処理を安定して行うことが可能になると考えられる。
【００２９】
2017070921.tif 000005
【００３０】
本発明でいう「流速が０．５ｍ／秒以上で、且つ、乱流状態」が意味するところは、有機凝集剤の使用状態を、従来の撹拌しながらの緩やかな流動状態の中で処理するのでなく、本発明の顕著な効果が得られる激しい流動状態に、粗大ＳＳと微細ＳＳと有機凝集剤とを共存させることを意味している。流速が０．５ｍ／秒以上の速さで流動している状態であればよいが、より好ましくは、流速が１．０ｍ／秒以上の速さで流動している状態となることが好ましい。さらに、その流動状態が、乱流状態であることが好ましい。より具体的には、水のレイノズル数が８０００以上、さらに好ましくは、水のレイノズル数が１００００以上である状態となっている水の中に、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存し、さらに有機凝集剤が共存する状態を生じさせればよい。
【００３１】
本発明で処理の対象とする雨水排水は、先に述べたように、従来より、Ｕ字溝を通って集水ピットと呼ばれる水槽に自然流下し、集水ピットからポンプにより調整槽へ送られている。したがって、図４に示したように、集水ピットからポンプにより汲み上げられて、調整槽へ導入される経路に、上記した「流速が０．５ｍ／秒以上で、且つ、乱流状態」の箇所が多くあるので、これらの箇所で、有機凝集剤を添加すればよい。
【００３２】
本発明は、このような極めて簡便な操作をすることで、粗大ＳＳと微細ＳＳとが共存している状態の雨水排水から、有機凝集剤を用いた１段の凝集処理で、粗大ＳＳと微細ＳＳとを速やかに且つ一挙に凝集・沈降させることができ、その上澄水は、従来の方法で処理したよりもＳＳ濃度が低減した透明で清澄なものになるという顕著な効果が得られる。さらに、この際に得られる凝集沈降物は、水離れのよい扱いやすいものになるという大きな利点もある。
【００３３】
図４は、近年における処理水である雨水排水の増大に対して、既存の処理設備を用いて本発明の方法を適用した場合の模式的なフローである。図４に示したように、Ｕ字溝を通って集水ピットに集められた雨水排水は、集水ピットからポンプにより調整槽へ送られる。その際、調整槽への雨水排水の流路或いは調整槽への雨水排水が落水する地点では、雨水排水は、確実に「流速が０．５ｍ／秒以上で、且つ、乱流状態」となる。したがって、本発明で規定する「有機凝集剤の添加濃度の最適値」を利用して決定した量の有機凝集剤を、上記した雨水排水の調整槽への流路或いは雨水排水の落水地点に添加するだけで、雨水排水に含有されている懸濁物質は、調整槽内で、確実に且つ速やかに、凝集・沈降・沈殿し、しかも、得られる処理水のＳＳは、従来方法で処理したものよりも格段に透明で清澄なものになる。本発明者らの検討によれば、この際、図４に示したように、従来の調整槽内に仕切りを設けておけば、仕切られた乱流状態の部分で確実に、粗大ＳＳと微細ＳＳとが併存し、さらに有機凝集剤が共存する状態が生じるので、より少ない有機凝集剤の量で、より効果的に懸濁物質を凝集・沈降させることができる。このことは、本発明を適用すれば、調整槽で、従来方法における２段階の処理を行う凝集撹拌槽及び沈殿槽を兼ねた処理が、一挙に速やかになされることを意味している。このため、処理水である雨水排水の増大に対して、本発明を適用すれば、図５に示したような、凝集撹拌槽及び沈殿槽、これらの付帯設備の増設が不要となることは勿論、図６に示した、これまでの雨水排水の処理量に対応した従来設備においても、調整槽以降の、凝集・沈降・沈殿を行うための、凝集撹拌槽及び沈殿槽、これらの付帯設備を不要にできるという極めて大きい設備的なメリットが期待できる。
【００３４】
本発明で使用する有機凝集剤としては、特に限定されず、例えば、アクリル系、ポリアミン系、およびジアリルアンモニウム系の化合物から選ばれる有機凝集剤を用いることができる。本発明者らの検討によれば、下記に挙げる有機凝集剤を用いれば、より顕著な効果が得られる。具体的には、下記一般式（１）または（２）を必須成分としてそれぞれ５モル％以上を含む原料モノマーから誘導されるカチオン性又は両性の共重合体を主成分としてなり、該共重合体の重量平均分子量が１００万〜１，３００万であり、且つ、ｐＨ７におけるカチオンコロイド当量値が０．１ｍｅｑ／ｇ以上であるものを用いることが有効である。
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（上記式中の、Ｒ1、Ｒ2は、独立に、ＣＨ3又はＣ2Ｈ5を、Ｒ3は、Ｈ、ＣＨ3又はＣ2Ｈ5を表す。Ｘ-は、アニオン性対イオンを表す。）
【００３５】
本発明で有機凝集剤として利用することができる上記したカチオン性の共重合体は、上記式（１）または式（２）で表されるモノマーをそれぞれ５モル％以上含む原料モノマーから、その重量平均分子量及びｐＨ７におけるカチオンコロイド当量値が、本発明で規定する範囲内となるようにすることで誘導できる。具体的には、特許第２７７９７３２号公報に記載の合成方法が利用できる。また、両性の共重合体は、例えば、特許第３３５２８３５号公報に記載されているように、上記式（１）または（２）で表されるカチオン性モノマーに、その他のモノマーとしてイタコン酸やアクリル酸等のアニオン性モノマーを適宜混合して原料モノマーとすることで、同様の方法で得ることができる。
【００３６】
上記式（１）で示されるモノマーの代表的なもとしては、アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、ジメチルアミノエチルアクリレートの塩酸塩等が挙げられる。また、式（２）で示されるモノマーの代表例としては、アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロリドが挙げられる。これらのモノマーと共重合可能な他のモノマーとしては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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