(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石灰、セメントよりなる凝集助剤の所定量を被処理液に添加して攪拌後、珪酸ナトリウム水溶液を添加し、更に、アルミニウムの酸性塩溶液又は塩化カルシウムを添加することを特徴とする凝集方法。
【請求項２】
上記凝集助剤に石膏を添加した請求項１に記載の凝集方法。
【請求項３】
上記凝集助剤の配分を石灰１０〜９０重量％、セメント１０〜９０重量％とした請求項１に記載の凝集方法。
【請求項４】
水に対して上記請求項１または２の何れか１項に記載の処理を施してフロックを形成し、該フロックを水分とともに被処理液に添加して攪拌後、水分と固形物を分離する処理に回付することを特徴とする凝集方法。
【請求項５】
石灰、セメント及びアルミニウムの酸性塩粉末、珪酸ナトリウムより成る凝集剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は凝集方法に関し、特に、無機の薬剤を用いた凝集方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
染色排水、土木排水、下水、あるいは工場廃液に大量に含まれるＳＳと称される微細浮遊物質は水中浮遊物となって河川や海に廃棄されて公害の原因となっている。そこで最近では上記土木廃液等は該水中浮遊物や溶解物質が基準の濃度以下になるように処理されてから廃棄されているのであるが、その処理に要する時間と経費は莫大なものとなっている。
【０００３】
例えば、染色工場の排水は、溶解色素の除去が非常に困難であり、現在のところ、一旦貯水槽に溜めて、活性炭、バイオ処理で脱色するとともに、ＢＯＤ、ＣＯＤが基準値以下になるように処理して排水するようにしている。
【０００４】
製紙工場よりの排水には紙表面を滑らかにするために汎用されている酸化チタンの微粒粉あるいは、パルプ繊維の微粒粉が含まれている。これらの微粒粉を除去するために、一旦貯水槽に溜めて有機系あるいは無機系の凝集剤を添加し、凝集、沈澱させてから排水するようにしている。
【０００５】
下水処理においても上記同様、原水を広大な貯水槽に一旦溜めて有機系あるいは無機系の凝集剤で凝集沈澱させてから排水するようにしている。
【０００６】
また土木排水の処理においては処理後の排水に含まれる鉄分の濃度を下げることが懸案となっている。
【０００７】
上記凝集処理に使用される凝集剤としては種々のものが開発されている。例えば無機系ではアルミニウム塩（硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、アンモニウムミョウバン、カリミョウバン、アルミン酸ナトリウム、ポリ塩化アルミニウム）、鉄塩（塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等）、有機系では、低分子塩、界面活性剤、天然あるいは合成の高分子物質等が開発され使用されている。
【０００８】
更に、本願出願人は特公平08-018016 にて、▲１▼可溶性のアルミニウム塩と▲２▼アルカリ金属塩と上記▲１▼剤と▲２▼剤の直接の接触密度を小さくするための第三物質とよりなる凝集剤を提案し、多大な効果をあげている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように種々の凝集剤が開発され使用されている現状ではあっても、染色排水、製紙排水等を固液分離することは困難である。また、下水の処理に至っては莫大な面積の沈澱槽を必要とし、また処理時間も膨大となっているのが現状である。更に、有機凝集剤を大量に使用すると、コストが高くなるとともに、上記の固液分離の困難性が増大する。
【００１０】
特に、土木現場から排出されるベントナイトを含む汚泥、下水処理の最終過程で発生する余剰濃縮汚泥等は、現在のところこれを直接延伸分離機で分離しようとしてもこれ以上の分離はできない難処理廃液である。
【００１１】
本発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって、無機剤のみを用いて迅速な凝集効果を発揮し、現在技術では水と固形分の分離が不可能な難処理液の処理が可能であり、しかも安価な凝集方法及び凝集剤を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために以下の手段を採用している。すなわち、石灰、セメントよりなる凝集助剤を所定量被処理液に添加して攪拌後、珪酸ナトリウムを添加し、その後に塩化カルシウムまたはアルミニウムの酸性塩溶液を添加するようにしたものである。更に必要に応じて石膏を添加することも可能である。
【００１３】
上記凝集助剤を構成する石灰の量は該助剤の１０〜９０重量％である。凝集速度を期待しない場合には、石灰１００％を用いてもよいが、若干のセメント（ポルトランドセメント）を添加する方が凝集効果を高めることができる。石灰の添加量の加減は助剤全体の１０重量％である。これより添加量が低いと十分な効果を得ることはできない。
【００１４】
セメントの添加量は１０〜９０重量％必要である。セメントの添加量を増加させると被処理液中に生成されたフロックの沈降速度が速くなるが、石灰の量を１０パーセント以下にしない配分とする必要がある。上記石灰に代えてあるいは石灰に加えて石膏を用いることができる。石灰に加えて石膏を用いるときには凝集速度を更に高めることができる。
【００１５】
上記の凝集助剤を被処理液に０．０１〜１重量％添加して攪拌した後、アルミニウムの酸性塩溶液を被処理液に０．０１〜１重量％添加する。ここでアルミニウムの酸性塩溶液の添加量は硫酸アルミニウムを用いた場合の濃度３０％前後の市販品を基準にしている。この添加量は被処理液のＰＨによって異なるが、処理後のＰＨが中性になる量を添加するのが好ましい。但し、ここで使用するアルミニウムの酸性塩はＰＨ調整の機能のみを備えるのではなく、上記助剤を反応させるために必要な要素である。これによって、海底汚泥、河川汚泥を含む被処理液、製紙排水等の固形分は３０秒〜１分で沈降する。尚、硫酸アルミニウムに代えてポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸第１鉄等を用いても効果は同じである。
【００１７】
珪酸ナトリウム（市販品で濃度３５％〜４０％）は被処理液に０．０１〜１重量％添加するのが好ましい。珪酸ナトリウム（市販品で濃度３５％前後）の量の上限は特に限定されないが、あまり多くするとフロックを形成しないで、汚泥全体をゲル化した珪酸ナトリウムで固めることになり、本願の目的と合致しない。珪酸ナトリウムの下限は、塩化カルシウムを用いる場合には被処理液に対し０．０１重量％程度は必要である。ここでは珪酸ナトリウムのゲル化に伴って該ゲル体に固形物を取り込むようになっているので、珪酸ナトリウムの量をこれ以上少なくすることはできない。
【００１８】
上記塩化カルシウムの量は特に限定されないが、珪酸ナトリウムに対して２倍程度が好ましい。
【００１９】
上述したように、ベントナイトを含む土木工事現場よりの排水、下水処理で最終的に生成され余剰濃縮汚泥は、水分と固形分のこれ以上の分離（以下固液分離という）は不可能である。しかしながら、水に対して上記の助剤とアルミニウムの酸性塩を添加して生成されたフロックを当該ベントナイトを含む排水、余剰濃縮汚泥に添加して攪拌すると、遠心分離機でのさらなる固液分離が可能となる。このときフロックを形成するために用いられる汚泥の種類は問わない。
【００２０】
【実施例】
（実施例１）
鳥取市秋里下水処理場の下水に対する処理（試験者：鳥取大学農学部地域環境計画室）。
【００２１】
原水５００ｍｌに対して本願助剤（石灰４、セメント４、石膏２）を２ｇ、硫酸アルミニウム（濃度３０％）水溶液２ｇを加えてフロックを形成させた。ここで、凝集効果を高めるためフライアッシュを０．８ｇ添加している。フロック形成後、本願出願人の発明に係る特公平08-018016 号の凝集剤を用いて凝集させ濾紙で濾過した結果を表１に記述する。上記特公平08-018016 号記載の凝集剤は石灰と硫酸アルミニウムと炭酸ナトリウムを主成分とする凝集剤である。
【００２２】
【表１】
0004163811.tif 000002
【００２３】
凝集沈澱は３０秒〜１分程度で完了する。表１よりＴ−Ｐ（残留リン）、Ｔ−Ｎ（残留窒素）のいずれも著しく改善されているのに加えてｐＨが中性に近い値であるのが特筆できる。
【００２４】
（実施例２）
鳥取市三浦団地生活排水処理施設の２次処理水に対する処理（試験者：鳥取大学農学部地域環境計画室）。
【００２５】
処理１：原水１１に対して本願助剤（石灰４、セメント４、石膏２）を２ｇ、珪酸ナトリウム２ｇ、硫酸アルミニウム（濃度３０％）水溶液２ｇを加えてフロックを形成させ、濾紙で濾過。
【００２６】
処理２：原水１１に対して本願出願人が出願している特公平08-018016 号に関する凝集剤を使用０．２ｇを使用。
【００２７】
尚、処理１、２は凝集の効果を上げるためにフライアッシュを０．５ｇ前後添加している。
【００２８】
【表２】
0004163811.tif 000003
【００２９】
尚、上記硫酸アルミニウムに代えて塩化カルシウムを４ｇ使用した場合も全く同様の効果が得られた。
【００３０】
（実施例３）
兵庫県姫路市を流れる天の川の浚渫ヘドロに対するヘドロの脱水について。
【００３１】
先ず手順は以下のとおりである。
【００３２】
▲１▼  水に対して本願の助剤と珪酸アルミニウムを適量（１１に対して助剤１ｇ、硫酸アルミニウム１ｇ）添加して上記の手順でフロックを形成する。
【００３３】
▲２▼  ヘドロの入った容器に上記のようにして形成されたフロックを水ごと加えて攪拌する。
【００３４】
▲３▼  ▲２▼を濾過する。
【００３５】
この結果は原水の脱水量が２４％前後であったのに対して、上記処理による場合は７０％であった。
【００３６】
上記▲１▼に代えて水に対して珪酸ナトリウムと塩化カルシウムを適量（１１に対して珪酸ナトリウム１ｇ、塩化カルシウム２ｇ）を添加してフロックを形成し、該フロックを被処理液に添加しても同様の効果をえることができた。
【００３７】
（実施例４）
大林組京都工事現場排水対する処理（試験者：株式会社兵庫分析センター）。
【００３８】
原水１１に対して本願助剤（石灰４、セメント４、石膏２）を２ｇを加え、さらに種々の炭酸アルミネート系塩剤を添加してフロックを形成させ、濾紙で濾過した処理水４種類（比較例１から４）と、同様の処理において本願の方法により硫酸アルミニウムを添加した処理水４種類（実施例１から４）とについて、含有鉄分濃度を比較した。使用した薬剤とその略号、並びに、各比較例及び実施例の処理方法は以下の通りである。
薬剤とその略号
ＰＯＫ：本願出願人が出願している特公平08-018016 号に関する凝集剤
ＢＫ：ポリアクリル酸系有機凝集剤，  ＭＣＡ：硫酸カルシウム
ＣＳ：石灰５、セメント５の凝集剤，  ＫＣ：硫酸アルミニウム
比較例
１：原水＋ＰＯＫ0.4g＋ＢＫ2.0g
２：原水＋ＭＣＡ0.2g＋ＰＯＫ0.4g＋ＢＫ2.0g
３：原水＋ＰＯＫ0.2g＋ＢＫ1.0g
４：原水＋ＭＣＡ0.2g＋ＰＯＫ0.4g＋ＢＫ2.0g
実施例
１：原水＋ＣＳ0.3g＋ＫＣ0.36g ＋ＢＫ2.0g
２：原水＋ＭＣＡ0.2g＋ＣＳ0.3g＋ＫＣ0.36g ＋ＢＫ2.0g
３：原水＋ＣＳ0.15g ＋ＫＣ0.18g ＋ＢＫ1.0g
４：原水＋ＭＣＡ0.1g＋ＣＳ0.15g ＋ＫＣ0.18g ＋ＢＫ1.0g
【００３９】
【表３】
0004163811.tif 000004
【００４０】
表３の通り、本願助剤を用いて処理を行うといずれの場合も排水中の鉄分濃度は減少するが、実施例１から４が示すように、硫酸アルミニウムを添加すると鉄分濃度は著しく減少する。
【００４１】
（実施例５）
鉄分を含む排水に対しては、水酸化ナトリウム、ポリ塩化アルミニウム及び高分子凝集剤を用いた一連の処理方法が従来より知られている。この従来の処理方法と、上記ＣＳ、ＢＫを用い、上記ＫＣの代わりにポリ塩化アルミニウムを使用した処理方法とで、鉄分含有量の変化、排水処理速度、及び単位体積当たりの処理コストを比較した。
【００４２】
【表４】
0004163811.tif 000005
【００４３】
表４の通り、鉄分含有量の減少度、排水処理速度、処理コストの全てにおいて本発明の方法が優れている。尚、鉄分含有量が5PPMを越えると処理水の赤色が顕著になる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は無機剤のみを使用していながら、凝集速度にすぐれ、かつ、固液分離後の液は中性となるので、ｐＨ調整が全く不要となる。更に、上記処理の過程で形成されたフロックはベントナイト含有排水、剰余濃縮汚泥等の固液分離に使用することができ、従来不可能であった難処理液の処理も安価に行うことができる。