(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水中の懸濁物質を凝集剤とケイ砂の添加により凝集させる凝集槽と、凝集槽から導入される被処理水中の凝集物を沈澱させ処理水と沈澱物とに分離する沈澱槽と、沈澱槽から沈澱物を引き抜き、引き抜かれた沈澱物を汚泥と砂とに分離して分離された砂を凝集槽に戻す引き抜き分離ラインとを備えた砂添加凝集沈澱装置において、前記凝集剤に、シリカ成分とともに鉄成分を有する一種の無機高分子凝集剤のみを用いたことを特徴とする砂添加凝集沈澱装置。
【請求項２】
無機高分子凝集剤が水ガラスをベース成分としている、請求項１の砂添加凝集沈澱装置。
【請求項３】
無機高分子凝集剤が１箇所にて添加される、請求項１または２の砂添加凝集沈澱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原水中の懸濁物質を砂と凝集剤とを用いた凝集沈澱により汚泥と処理水とに分離する砂添加凝集沈澱装置に関し、とくに、特定の凝集剤を用いることにより、凝集性能を向上しつつ系全体の簡素化をはかった砂添加凝集沈澱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原水中に懸濁している物質（以下、ＳＳ[Suspended Solid] と称することもある。）を沈澱により分離除去する装置が知られている。従来の原水中のＳＳを除去するための凝集沈澱装置として、原水に単に凝集剤を添加して凝集物を沈澱させ、凝集物を汚泥として引き抜くとともに上部から処理水を導出するようにした装置はよく知られている。
【０００３】
このような一般的な凝集沈澱装置では、凝集物の沈澱に長時間を要し、沈澱槽としても極めて大型のものが要求されることから、より効率よく凝集沈澱を行わせるようにした凝集沈澱装置が提案されている。
【０００４】
たとえばフランス特許第１４１１７９２号には、凝集槽において、原水に凝集剤とともに、粒径１０〜２００μｍ程度の粒状物（代表的には、砂）を添加し、凝集槽内を攪拌して、原水中のＳＳを比重の大きい粒状物を含んだ比較的大きなフロックとして凝集させ、沈澱槽において凝集槽から導入された被処理水中のフロックを沈澱させて処理水と分離する凝集沈澱装置が開示されている。沈澱槽から引き抜かれた沈澱フロックは、分離器としてのサイクロンにより汚泥と粒状物とに分離され、分離された粒状物は凝集槽に戻されて循環使用される。
【０００５】
このような凝集沈澱装置における処理工程は、たとえば、図２のように表すことができる。図２に示す工程においては、供給されてくる原水１０１に無機凝集剤１０２が混和槽１０３にて添加され、その原水に高分子凝集剤１０４が添加され、さらに循環使用される砂１０５が添加されて、フロック形成槽１０６で凝集フロックが形成される。凝集フロックを含む被処理水（原水）は沈澱槽１０７に導入され、そこで凝集フロックが沈澱されて処理水１０８と分離される。沈澱物は汚泥引き抜きポンプ１０９によって引き抜かれ、引き抜きライン１１０を通してサイクロン１１１に送られる。サイクロン１１１では、遠心分離により汚泥１１２と砂１０５とに分離され、分離された砂１０５がフロック形成槽１０６に戻されて循環使用されるようになっている。図２においては、混和槽１０３とフロック形成槽１０６とが別の槽として示されているが、一つの槽（凝集槽）として兼用させることも可能であり、その場合には、たとえば、無機凝集剤はラインミキサー等を用いてライン注入されて原水中にミキシングされ、凝集槽にて高分子凝集剤と砂が添加される。
【０００６】
このような粒状物添加タイプの凝集沈澱装置の構造とは別に、一般の水処理用凝集剤として、水ガラス等を用いたケイ酸溶液に鉄イオン等を含有せしめ、ゲル化の進行を抑えた無機高分子凝集剤が知られている（たとえば、特開平１−２８４３１４号公報）。
【０００７】
この種の無機高分子凝集剤を、上述のような粒状物添加タイプの凝集沈澱装置に適用した例は未だ見当たらない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような粒状物添加タイプの凝集沈澱装置では、とくに無機凝集剤を混合するための特別の混和槽を設けたり、ラインミキサー等を設けたりする必要があり、その分、フロック形成槽（凝集槽）までの系が複雑になっている。
【０００９】
本発明者は、このような系の複雑化に関する問題点に着目するとともに、前述の無機高分子凝集剤の粒状物添加タイプの凝集沈澱装置への適用の可能性を鋭意検討した結果、とくに粒状物として砂を用いる場合に、無機高分子凝集剤あるいはそれに類似の特定の凝集剤が、凝集性能の向上とともに系の簡素化にも寄与できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の課題は、特に砂添加凝集沈澱装置において、特定の凝集剤を用いることにより、凝集剤添加系を簡素化して装置全体の簡素化をはかるとともに、凝集性能を向上させて装置の性能向上をはかることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る砂添加凝集沈澱装置は、原水中の懸濁物質を凝集剤とケイ砂の添加により凝集させる凝集槽と、凝集槽から導入される被処理水中の凝集物を沈澱させ処理水と沈澱物とに分離する沈澱槽と、沈澱槽から沈澱物を引き抜き、引き抜かれた沈澱物を汚泥と砂とに分離して分離された砂を凝集槽に戻す引き抜き分離ラインとを備えた砂添加凝集沈澱装置において、前記凝集剤に、シリカ成分とともに鉄成分を有する一種の無機高分子凝集剤のみを用いたことを特徴とするものからなる。
【００１２】
上記無機高分子凝集剤としては、たとえば、水ガラスをベース成分としたものを使用することができる。
【００１３】
上記のような本発明に係る砂添加凝集沈澱装置においては、シリカ成分を有する高分子凝集剤が、同じくシリカ成分を有するケイ砂に対し優れた親和性をもつので、このシリカ成分を有する高分子凝集剤を、従来の無機凝集剤および有機高分子凝集剤の両凝集剤の添加に代えて添加すれば、一種の高分子凝集剤でありながら、極めて優れた凝集特性を発揮することができる。とくに、シリカ成分を有する高分子凝集剤が有する良好な凝集性能により、凝集槽における滞留時間を短縮でき、系全体としての処理能力を向上できる。
【００１４】
また、特定の高分子凝集剤一種を添加するだけでよいから、無機凝集剤および有機高分子凝集剤の両凝集剤を用いていた場合の従来装置に使用されていたラインミキサーや添加混合用の特別の混和槽等の廃止が可能になり、しかも、上記特定の高分子凝集剤を１箇所にて添加すればよいから、とくに凝集剤添加系が大幅に簡素化され、装置全体としても大幅な簡素化が可能になる。系全体の簡素化により、メンテナンスも容易化される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る砂添加凝集沈澱装置１を示している。凝集沈澱装置１は、凝集槽２と、それに隣接配置された沈澱槽３を備えている。凝集槽２には、原水供給ライン４を介して原水５が供給され、本実施態様では、凝集槽２の入口部あるいは凝集槽２と実質的に一体に構成された混和部６で、シリカ成分を有する高分子凝集剤７が原水に添加される。
【００１６】
凝集槽２には、比較的大きくかつ重い凝集フロックを形成するための粒状物として、砂８が添加される。上記シリカ成分を有する高分子凝集剤７と砂８とが添加された原水は、凝集槽２内において、モータ９により駆動される攪拌機１０によって攪拌され、該攪拌によって原水中の懸濁物質が、高分子凝集剤７と砂８を含むフロックとして凝集される。
【００１７】
シリカ成分を有する高分子凝集剤７としては、たとえば、水ガラス（無機高分子）をベース成分としてシリカ成分を所定割合含有させ、そのシリカ成分とともに、鉄成分を含有するものから構成できる。つまり、有機成分を実質的に含有しない、無機高分子凝集剤として調製される。また、特開平１−２８４３１４号公報に記載されているような、鉄イオンやそれに加えて他の金属イオンを含有せしめたケイ酸溶液から調製した高分子凝集剤も使用可能である。
【００１８】
ただし本発明では、上記特開平１−２８４３１４号公報に開示されたようなもののみに限らず、基本的にシリカ成分とともに鉄成分を有する無機高分子凝集剤であればよく、シリカ成分を含有することによって、同じくシリカ成分を含有する砂８との良好な親和性が得られ、高分子形態の構造を有することにより、砂８を絡めて比較的大きなフロックを形成する、優れた凝集性能が発揮される。
【００１９】
すなわち、この凝集槽２内での凝集においては、シリカ成分を含有する高分子凝集剤７が懸濁物質を凝集させ、そのとき高分子凝集剤７が絡まってより大きなフロックに成長させるとともに、比重の大きい砂８が含有されて、全体として比較的大きな、比重の大きい沈澱しやすいフロックに成長する。この成長過程では、ともにシリカ成分を含有する高分子凝集剤７と砂８との良好な親和性が作用するから、凝集フロックの生成は極めて効率よく行われ、凝集性能が向上される。
【００２０】
このような高分子凝集剤の添加量については、たとえば、１〜３０ｍｇ／ｌ程度の範囲から、原水の状態や処理速度を勘案して適宜決定すればよい。
【００２１】
成長した凝集フロックを含む被処理水は、本実施態様では、水中ぜき１１を介して沈澱槽３へと導入される。この水中ぜき１１の代わりに越流ぜきを用いてもよい。沈澱槽３では、導入水中の凝集フロックが下方に沈澱され、沈澱物１２は上方の処理水１３に対して分離される。沈澱槽３内の上部には、複数の傾斜板１４が並設されており、処理水１３とともにフロック（沈澱物）が流出するのを抑制している。
【００２２】
沈澱槽３の底部には、沈澱槽３からスラリー状の沈澱物１２を引き抜き、引き抜かれた沈澱物１２を汚泥１５と砂８とに分離して分離された砂８を直接凝集槽２に戻す引き抜き分離ライン１６が接続されている。サイクロン１７等の分離器で分離された砂８は、再び凝集槽２内に戻されて循環使用される。
【００２３】
上記のように構成された砂添加凝集沈澱装置１においては、ともにシリカ成分を含有する高分子凝集剤７と砂８との良好な親和性により、凝集槽２内でのフロックへの凝集性能が高められて、所望の凝集フロックが効果的に生成される。所望の凝集フロックが効率よく生成される結果、次の沈澱工程でも、効率のよい沈降動作が得られ、沈澱物と処理水とが効率よく分離されて、装置全体としての性能、能力が向上する。
【００２４】
また、凝集剤としては、特定の高分子凝集剤７一種類のみを添加すればよく、しかも、その高分子凝集剤７を１箇所にて添加すればよいことになるから、とくに凝集剤添加系が大幅に簡素化され、その結果、系全体、つまり装置全体としても、大幅に簡素化されることになる。したがって、メンテナンスも大幅に容易化される。
【００２５】
本発明による効果を確認するために、図１に示した本発明に係る装置および図２に示したような従来装置を用いて、以下のような条件で実験を行った。
【００２６】
0004353584.tif 000002
【００２７】
〔従来装置〕
従来装置のラインミキサー前で無機凝集剤として塩化第二鉄を３ｍｇ／ｌ注入し、凝集槽に高分子凝集剤としてアニオン系有機高分子凝集剤を１ｍｇ／ｌと砂を添加し、凝集槽滞留時間を５ｍｉｎと４ｍｉｎとして処理した結果を表１に示す。
【００２８】
〔本発明装置〕
図１に示したように、１箇所にて、シリカ成分を有する無機高分子凝集剤として鉄シリカ凝集剤１５ｍｇ／ｌを添加し、凝集槽滞留時間を４ｍｉｎとして処理した結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
0004353584.tif 000003
【００３０】
表１に示すように、特定の高分子凝集剤を添加することにより、一種の凝集剤の添加でありながら、同等程度の処理水の濁度を得るのに、凝集槽での滞留時間を約２０％短縮することができた。また、１箇所からの添加のみでよいため、凝集剤添加系を大幅に簡素化できた。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の砂添加凝集沈澱装置によれば、シリカ成分を有する特定の高分子凝集剤を用いることにより、凝集剤添加系を大幅に簡素化でき、それによって装置全体の大幅な簡素化をはかることができる。装置の簡素化により、メンテナンスの容易化をはかることもできる。
【００３２】
また、シリカ成分を有する特定の高分子凝集剤の砂との良好な親和性により、優れた凝集性能を発揮でき、所望の凝集フロックを効率よく生成することができるとともに、凝集槽での滞留時間の短縮も達成できる。その結果、装置の処理性能、処理能力の向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る凝集沈澱装置の全体構成図である。
【図２】従来の凝集沈澱装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１  砂添加凝集沈澱装置
２  凝集槽
３  沈澱槽
４  原水供給ライン
５  原水
６  混和部
７  高分子凝集剤
８  砂
９  モータ
１０  攪拌機
１１  せき
１２  沈澱物
１３  処理水
１４  傾斜板
１５  汚泥
１６  引き抜き分離ライン
１７  サイクロン
【図１】
0004353584.tif 000004
【図２】
0004353584.tif 000005