(57)【要約】【課題】原水を少量の凝集剤の使用によって効率的に清澄化する処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】スラリー液と凝集剤溶液とを混合した後、原水に添加し、次いで接触層を通過させてなる原水の処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリー液と、凝集剤溶液とを、スラリー液：凝集剤溶液の比を１：０．００１〜０．２の割合で混合して凝集剤添加溶液を調整し、次いで該凝集剤添加溶液を原水に添加した後、気相中に設けられた接触層中を通過させることを特徴とする原水の処理方法。
【請求項２】
請求項１の接触層を通過した混合液は、活性フロック体として初期水路内に貯留、再接触しながら流動層で懸垂（ブランケット）する接触・ろ過作用の機構を有し、原水変動を一定薬注量で処理することを特徴とする原水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、原水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】従来、湖沼、ダム湖等の原水の処理方法としては、原水に希釈した高分子凝集剤等の溶液を添加した後急速攪拌を行い、次いで緩慢攪拌を行ってフロックを生成させる方法が一般的であった。そしてこれらの処理方法に用いられる装置類も種々提案されている。例えば円筒形凝集沈澱装置の内側下部に円筒形多孔部材を円心円状に設置し、同装置の周辺部下部に、凝集フロックを形成させた原水を接線方向に流入させる流入部を設け、同装置の内壁と円筒形多孔部材との間に形成される環状の空間に原水を旋回流で流しながら、該円筒形多孔部材の孔を通して該円筒形多孔部材の内部に流入する前記水の流れと、該円筒形多孔部材の上端から同装置の上部に流出する前記水の流れとを形成させ、該円筒形多孔部材の内側を凝集フロック沈降分離ゾーンとし、同装置の上部に分離水の出口を設け、該円筒形多孔部材の下部に沈降凝集フロックの収集部を設けたことを特徴とする凝集沈澱装置（特許文献１）あるいは凝集剤投入機より投入される凝集剤と外部から導入される汚水とを混和する混和容器と、混和容器により混和された汚水を導入し攪拌する攪拌容器と、それにより攪拌された汚水を導入し、汚れを凝集形成させる凝集形成容器と、凝集された汚物を凝集沈澱させる凝集沈殿槽と、前記凝集沈殿槽にて処理された凝集物を濾過した水を排出する濾過槽と、を有する水処理装置（特許文献２）等が知られている。【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８１２０７号公報
【特許文献２】特開２００６−４３６２６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、これらの処理方法は、大量の原水中に希釈された凝集剤溶液を過剰に添加するために、例えばアルミ系の凝集剤を用いた場合には、処理水中に残留アルミが多く存在するようになりこれら等の改善が求められていた。
さらに、原水濁度が低濁度水の濁質粒子径は１０μｍ以下が９５％を占め、中でも１〜３μｍの難沈降性粒子が９０％以上を占めている。
また、変動要素の多い原水に薬注する方法は、質量的に活性フロック体との粒子接触回数が少なく、粒子相互の干渉作用が得難い、この希薄凝集因子が残留物質の諸問題を発生させている。大量の水に少量の薬注をする事は、物理・電気・化学的な凝集作用が希薄であり、原水の変動要因に追随するには、凝集剤を多量に注入し、フロックを多く形成する過剰薬注操作となりやすい。残留アルミニウム・微濁粒子の除去の他にも、クリプトスポリジウムの残存・過大装置・低い処理効率・不経済なランニングコスト・難易な維持管理などは、原水に薬注する希薄な凝集環境がまねく物理的な問題である。
そこで本発明者は、凝集剤と原水との混合方法について種々研究を重ねた結果、多粒子を含有する少量のスラリーに凝集剤を高濃度注入し、予め最適な高刺激の模擬凝集体（活性フロック体とも云う）を事前に形成させ、この活性フロック体を原水と混合させ、原水中の懸濁物質や微細な難沈降性粒子を多粒子群で取り込み、この活性フロック体が附着・吸着・接触・肥大・ろ過・沈殿などの多様な効果を引き出す処理方法を完成するに至った。
【発明の効果】
【０００５】  本発明方法によれば、活性フロック体との再接触を繰り返し図る事により、通常の薬品注入量は低いが、通算注入量とすれば、大きな薬品注入量をしたことと同じになり、フロック粒子との接触により、原水中の懸濁粒子や、微細な難沈降性粒子を群粒子として取り込む事により、多様多機能な処理が可能である。従って従来のように原水変動に対して薬注量を増減させる必要がなく、一定薬注量で処理可能となる。
本発明の混合処理装置を用いればスペースを取ることがないため、上水道、工業用水道、産業排水、ダム等の立地条件の悪い場所においても大量の原水を効率的に処理することができる。
そして本発明の処理方法によって前述した凝集剤の削減の外、汚泥の削減、残留アルミニウムの削減、ろ過機損失水頭上昇による洗浄頻度の削減、短時間・多粒子凝集フロックの形成、低水温・低濁度・低アルカリの原水の最適凝集、多粒子接触・付着・架橋・肥大・沈降促進、干渉沈降の固・液分離（スラッジブランケット）、精密沈澱、臭気を発する藍藻類の沈澱除去、クリプトスポリジウムの除濁等の種々の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  すなわち、本発明は、スラリー液と凝集剤溶液とを、スラリー液：凝集剤溶液の比として１：０．００１〜０．２の割合で混合して凝集剤添加溶液を調製し、次いで該凝集剤添加溶液を原水に添加した後、気相中に設けられた接触層中を通過させることを特徴とする原水の処理方法である。【０００７】  次に本発明方法を詳細に説明するが、本発明は、以下の説明のみに限定されるものではない。
本発明方法に用いられる凝集剤溶液には、硫酸バンド、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄等の鉄塩、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、水溶性アニリン樹脂塩酸塩、ポリビニルピリジン塩酸塩、水溶性尿素樹脂、ポリアクリルアミド、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウム等の無機凝集剤、陰イオン性高分子凝集剤、陽イオン性高分子凝集剤、非イオン性高分子凝集剤、無機高分子凝集剤等の種々の凝集剤が好適に使用できる。【０００８】  これらの凝集剤を用いて凝集剤溶液を調製する場合、各種凝集剤の飽和水溶液となるように調製するものが好ましいが、勿論それ以下の濃度においても差支えないが、通常１〜１２％濃度に調製すれば好適に使用することができる。【０００９】  一方凝集剤溶液と混合するために用いられるスラリー液とは、いずれに由来するものでも使用できるが、好適には本発明方法で処理して生起するスラリー液をフィードバックして使用するのが、作業が容易であり、経済的にも有利である。【００１０】  本発明におけるスラリー液と凝集剤溶液との混合割合としては、スラリー液：凝集剤溶液として１：０．００１〜０．２、好ましくは１：０．００２〜０．０２の範囲が好ましい。凝集剤溶液の混合比が０．００１より少ないとスラリー液と混合したときに、フロックの形成が充分でなく、一方０．１より多くなると凝集剤の過剰投与となり環境上も好ましくない。【００１１】  前記のようにスラリー液と凝集剤溶液とを混合して調製された凝集剤添加溶液は、次いで処理を目的とする原水と混合する。原水と凝集剤添加溶液との混合割合は、原水の種類、凝集剤添加溶液に用いられた凝集剤の種類および凝集剤添加溶液の濃度によっても異なるが、通常原水に対し０．０００４〜０．０２質量％、好ましくは０．００１〜０．０１質量％添加するのが好適である。【００１２】  原水と凝集剤添加溶液とが混合された混合液は、次に気相中に設けられた接触層中を通過させる。この接触層を構成する素材としては、かき殻、ラッシヒリング、ドラバイト等が挙げられる。要するに使用する素材としては、接触層を形成させたときに素材間に空隙ができるものであればいずれのものでも使用できる。
混合液が前記のように空隙を有する接触層を通過することによって多粒子の接触、付着、架橋、肥大化が行われる。【００１３】  接触層を通過した混合液は、乱流を生起する水路に導かれる。水路には、水流攪拌部にフロック貯留部（コアーズと云う）を設け、初期に高密度な活性フロック群と水流混合・攪拌を繰り返しながら微濁粒子と接触頻度を高め付着・肥大化・ろ過などの多様効果で連続的に多接触することにより安定処理が行なわれる。
水路を通過した混合液は次に公知の沈殿池に導入される。本発明方法で処理された混合液は、沈殿池において、多粒子の活性フロックの相互干渉作用により原水濁質との接触頻度を高め、粒子群の干渉沈降層となり、干渉沈降の固・液分離が行われ沈降が促進され精密沈澱が行われ、良好な処理が得られる。
そして本発明方法によって処理することによってさらに臭気を発する藍藻類の除去、クリプトスポリジウムの除濁等も行われる。【００１４】  次に本発明の処理方法に適した水流混合処理装置について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように排出口１を有する混合槽２の内部に略漏斗型の混合受部（以下単に混合受部と言うことがある）３を複数本の取付ロッド４によって混合槽２の上部に設けられた支持部５（図面では蓋体）に吊設する。また混合受部３の上部にはスラリー液供給管２９、水噴霧管６および凝集剤供給管７を支持部５に設けると共に、必要により給水する水のｐＨを調整するためのｐＨ調整液供給管８を支持部５に設ける。尚、支持部５の中心部には水噴霧管６を配置する孔３０を設ける。
また混合槽２には必要により混合受部３の排出口９と略同レベルの位置に、該混合槽２の壁に接線方向に水供給管１０を設ける。
なお、図２は混合槽２の概観図を示したものである。【００１５】  次に、本発明の水流混合処理装置を構成する原水処理装置について説明する。
図３に示すように原水混合槽１１の上部に該原水混合槽１１の壁に接線方向に原水供給管１２を設ける。この原水供給管１２は二本設けてもよい。次に原水混合槽１１に設けられた原水供給管１２の投入口１３から投入される原水を受けるために投入口１３から原水混合槽１１の内壁面に沿って樋状の流水路１４を勾配を付けて配設する。この流水路１４の長さは、図３においては約１／２周の長さに設定したが、少なくとも１／４周の長さから複数回回周する長さにすることもできる。【００１６】  樋状の流水路１４には、その両側壁に原水と凝集剤溶液とを充分に混合するための邪魔板１５が適宜の数設けられている。
また原水混合槽１１の底部には原水と凝集剤溶液との混合液がさらに均一に混合させるための接触層を設けるために、多孔板１６が設けられている。この多孔板には図４に示すように原水混合槽１１の底部に収まるように円形状とし、かつその中心部に多孔を有する筒体１７が一体に設けられている。【００１７】  この筒体１７には接触層１８を形成する固形体が偏在しないようにさらに多数の孔１９を有する仕切板２０を複数枚設け画分することが好ましい。図４では３枚設けた場合を示してある。また仕切板２０を複数枚一体的に設ける場合、例えば筒体１７に挿入できる円環体２１を用いて一つは仕切板２０の上端部を固定し、一方仕切板２０の下端部も円環体２１を用いて固定することによって所望枚数の仕切板２０を放射状に固定することができる。【００１８】  原水混合槽１１には多孔板１６を水平に載置できるように原水混合槽１１内に多孔板１６の止具２２を設けることが好ましい。
原水混合槽１１の底部には気相中で接触層１８を通過した処理水を排出するための排出口２３が設けられている。この排出口２３は少なくとも原水混合槽１１の原水供給管１２から投入される原水量を上回るに充分な量を排出できる口径を有することが好ましい。もちろん、他の態様として原水供給管１２からの投入量を排出口２３からの排出量より少量に制御しても実施できる。【００１９】  また原水混合槽１１には凝集剤混合装置２を配設するための支持部２４を設ける。この支持部２４としては図７に示すように例えば半円状の蓋体を原水混合槽１１の上縁部に固定すると共に、凝集剤混合装置２の排出口１が原水混合槽１１の流水路１４の原水供給管１２の投入口１３の近傍に位置するようにするために蓋体に挿入口２５を設ける。
そしてこの挿通口２５には図１示す凝集剤混合装置２の排出口１を支持部２４に固定するための円形状の固定壁２６が設けられている。そして排出口１を固定壁２６に例えば蝶ネジ２７によって固定すればよい。
このようにすることによって図８に示すように架台に設けられた混合処理装置が構成される。【００２０】  次に本発明の水流混合処理装置を用いて原水を処理する方法について説明する。
まず高濃度の凝集剤溶液を１ｌ／ｈｒの割合で凝集剤混合装置２の凝集剤供給管７より投入する。一方高濃度の凝集剤溶液の投入と共にスラリー液供給管２９より、スラリー液を供給し、必要により水噴霧管６より水を霧状にして供給する。スラリー液は５０ｌ／ｈｒの割合で、また水は５００ｌ／ｈｒの割合で供給する。また原水等のｐＨを調整するために必要によりｐＨ調整液供給管８より、例えばアルカリ性溶液等を投入する。
尚、水噴霧管６より、清澄水（或は工業用水、浄水等）を霧状にして凝集剤混合装置内に投入することによって、スラリー等、凝集剤溶液、ｐＨ調整液等を気相混合することができる。【００２１】  このように凝集剤混合装置２内に投入されたスラリー等と凝集剤溶液とは瞬時に気相混合され混合受部３に向かって落下する。このように凝集剤溶液をスラリー等の少量の高濃度スラリー液に添加するとスラリー液中の多面積な微粒子表面に他の微粒子が付着する模擬凝集体凝集が生起する。混合受部３に落下したスラリー等と凝集剤溶液は同時にここで清澄水が水噴霧６より噴霧され、さらに混合受部３内で良く混合され混合受部３の排出口９から凝集剤添加溶液として落下する。この凝集剤添加溶液は原水供給管１２から投入された原水等の旋回流の中に混合され排出口１より原水混合槽１１の流水路１４の投入口１３近傍に導入される。一方これと同時に原水混合槽１１の原水供給管１２より原水が導入され、勾配が付いた流水路１４を流下する間に邪魔板１５によってさらに凝集剤添加溶液が均一に混合される。次いで流水路１４の流下口２８から気相中に設けられた接触層１８に落下した混合液は隙間を有する接触層１８を通過して多孔板１６および筒体１７の孔を通って排出口２３から排出される。【００２２】  排出口２３から排出された混合水は、すなわち、接触層を通過した混合液は、乱流を生起する水路に導かれる。水路中の水流に乱流を生起させる方法としては、例えば図９および図１０に示すように、水路（シュート）３１の底部に連続区画されたポケット３２のフロック貯留部と水路の側壁に迂流攪拌壁（スタッグポケットと云う）（図示せず）で水流攪拌されながら形成される活性フロック体が一部貯留され、初期凝集され流下する原水と再接触し、高濃度のフロックに取り込まれ、肥大化し、スラリーピット（図示せず）で沈降する際、水流傾斜板（図示せず）前面で更に濃度を高くし、流動性スラッジブランケット層の中を通水しながらシュートと沈殿池で固液分離し清澄水となる。
このような方法によって、原水濁質に拘らず再接触する機構により、薬注量の増減をせずに処理が可能となる。水路で処理された混合水は次に、沈殿池（図示せず）に導かれ、ここでフロックがさらに成長し原水中の汚濁物質がフロック化して沈澱し、原水は清澄化される。この原水中の汚濁物質がフロック化して沈澱したスラリーは必要によりフィードバックして凝集剤溶液と混合するスラリー液として使用される。【００２３】  湖沼等の原水や土木工事等における原水の処理においては、スタート時に凝集剤混合装置２内に投入されるスラリー液等がない場合がある。そこで、少量の原水から薬注量を固定したまま添加することで、高濃度な凝集体を生成し、スラリー等に使用する。この方法では原水の濁度が高い場合でも低い場合でも高濃度な凝集体を生成することが出来る。
少量の原水の供給方法として、インバーター機能を有する水中ポンプで初動に少量の原水を供給して高濃度な凝集体を生成させ、必要なスラリー液等を供給後に、通常量の原水を原水混合槽１１に供給して自動的に原水を高凝集で処理する。
また、インバーター機能を有する水中ポンプを使用しない方法として、通常量の水中ポンプの他に少量供給する小型水中ポンプを使用し、各水中ポンプを２台の原水供給管１２に配管し、初動に小さな水中ポンプを作動させて、少量の原水を供給して高濃度な凝集体を生成し、必要なスラリー等を供給後に、通常量の水中ポンプを作動させて原水を処理することも出来る。
通常の１／３〜１／１０程度の原水量をポンプアップし、初期凝集を確実に形成する事が出来る。【００２４】  水噴霧６の使用方法として、運転終了後の混合槽２内の洗浄として使用することも出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】凝集剤混合装置の縦断面図
【図２】凝集剤混合装置の側面図
【図３】原水混合槽の平面図
【図４】多孔板の平面図
【図５】図７のＢ−Ｂ断面図
【図６】図７のＡ−Ａ断面図
【図７】原水混合槽の平面図
【図８】本発明の水流混合処理装置の側面図
【図９】水路の平面図
【図１０】水路の斜視図
【符号の説明】
【００２６】    ２・・・混合槽
３・・・混合受部
６・・・水噴霧管
７・・・凝集剤供給管
１１・・・原水混合槽
１２・・・原水供給管
１４・・・流水路
１６・・・多孔板
１７・・・筒体
１８・・・接触層
２９・・・スラリー供給管
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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