(57)【要約】      （修正有）【課題】産業廃棄物として捨てられていたホタテガイ貝殻等の海産貝殻のｐＨ調製能や物質吸着特性を利用して、汚濁水の浄化処理を効率的に実行可能にする凝集剤を提供する。【解決手段】河川工事などで大量に発生した汚濁水を、吸入管１を通してポンプ２で凝集装置Ｐの撹拌槽３内に汲み上げる。この撹拌槽３内では、モータ４によって撹拌翼５を回転させることにより汚濁水を撹拌する。この汚濁水の撹拌中に、ホッパー６から前述のホタテガイの貝殻の粉粒体を含有する凝集剤Ｔを被処理水としての汚濁水中に、汚濁水５０００対１（量比）程度の割合で添加する。この凝集剤Ｔの添加によって１〜２分以内に凝集が始まった水を、上澄み水から連結管７を通じて次段の沈殿槽８に導く。凝集剤Ｔを含む汚濁物質のフロックを生成して沈降させる。この沈降によって濁度が低下した上澄み水９を、排出管１０を通じて沈殿槽８外に導出し、これを河川等へ放流する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貝殻の粉粒体を含有し、汚濁水中に添加することによって汚濁物質をフロック化して沈降させることを特徴とする凝集剤。
【請求項２】
前記貝殻が、ホタテガイの貝殻であることを特徴とする請求項１に記載の凝集剤。
【請求項３】
前記貝殻の粉粒体に硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、アルミン酸ソーダおよびアンモニウム明バンから選択される１または２以上が配合されていることを特徴とする請求項１に記載の凝集剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、河川・湖沼等の水質浄化や汚濁物質を含む工場廃水、工事排水、生活廃水の浄化処理に使用する凝集剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場廃水や生活廃水等の流入によって河川、湖沼、海などの底にヘドロが堆積したり、重金属で水質が汚染されたりして、環境に大きな悪影響を与えている。ヘドロは、嫌気性菌が主体となってアンモニア、メタンおよび硫化水素等を発生して水を汚濁する。
【０００３】
また、河川、湖沼および海に生活廃水や肥料、農薬等が流れ込むと、水中の植物栄養塩類の濃度が高まり、水質が富栄養化し、水中における窒素やリン等の栄養分が過多となる。このため、水中に植物プランクトン等の生物が異常繁殖し、赤潮やアオコとなり、この状態が進むとアオコが腐敗して分解するときに酸素が消費され、魚類を初めとする生物が酸欠等の影響を受けて死に至る。また、水が悪臭を放つようになる。
又、河川工事などでは、汚濁水が発生するが、そのまま河川に流すと、河川が汚濁されて好ましくない。
【０００４】
一方、このような問題を解消するために、従来から種々の水質浄化方法および装置が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
これらのうち、特許文献１には、凝集剤（凝集沈降剤）を、処理すべき泥水中に直接投入、混合し、この凝集沈降剤を混合した泥水を沈殿濾過槽に流入させ、この沈殿濾過槽の底部から沈降、堆積した沈殿物を排出し、この沈殿物を除去した後の汚水を濾過し、この濾過後の浄化水を前記沈殿濾過槽から流出させる浄水方法および装置が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、湖沼から採取する汚泥水に凝集剤を混合し、ついで浮遊固形物、沈殿固形物および水に固液分離し、その浮遊固形物と沈殿固形物は別々に分離して脱水処理するとともに、分離水は、湖沼に放流する浄化方法および装置が記載されている。
【０００６】
このような浄化方法および装置で使用される凝集沈降剤も、種々のものが提案されている。凝集剤は、大別して有機系と無機系が存在するが、有機系は、処理水中に多量の有機成分が残存し、その水を放流すると水系をはじめ自然環境に悪影響を及ぼす。また、原水のｐＨ値を大幅に変動させてしまうために、中和処理が必要となる。
そこで、このような課題を解決した凝集剤が提案されている（例えば、特許文献３、４および５参照）。
【０００７】
特許文献３には、硫酸カルシウム４０〜６０重量％、硫酸アルミニウム２０〜４０重量％，炭酸ナトリウム１０〜３０重量％、炭酸カルシウム５〜１０重量％、カチオン系高分子凝集剤１〜３重量％からなる凝集剤が提案され、特許文献４には、カチオン性高分子液体凝集剤とフェライト粉末とを混合してなる凝集沈降剤が提案され、特許文献５には、貝化石粉体を主成分とする凝集沈降剤が提案されている。
【特許文献１】特開平９‐３２７６０２号公報
【特許文献２】特開平１１‐５７７３８号公報
【特許文献３】特開２００４‐３１３８５７号公報
【特許文献４】特開２００４‐１５４６８４号公報
【特許文献５】特許第３０１３２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記貝化石粉体を主成分とする凝集剤は、汚濁物質と凝集反応してフロック化し、このフロックを沈降させる速度が比較的早い。また、処理水の放流も水系および自然環境に無害であり、さらにｐＨ値も略中性の弱アルカリ性となるために注目されている。
しかし、貝化石粉体を使用するにしても、貝化石は有限の天然資材であるために有効に利用することが求められ、凝集剤のすべてを貝化石粉体にすることは、資材枯渇の観点から避ける必要がある。
【０００９】
また、貝化石粉体の配分量をできるだけ少なくして、他の配合剤を配合するとしても、有機系の凝集剤の添加では、この有機系の凝集剤の弊害が発生して好ましくない。従って、貝化石粉体に配合する配合剤およびその量の検討が必要になり、特に有機系の凝集剤の配合量には検討が必要になる。
【００１０】
さらに、貝化石粉体は、汚濁物質と凝集反応してフロック化した際に、そのフロックが小型であるために汚濁水中に分散し易く、凝集が完結するのに時間が掛かり過ぎるという不都合があった。また、このような不都合は、凝集反応時の温度が低いほど顕著になり、結果的に汚濁水の浄化処理効率が悪いという問題があった。
【００１１】
本発明は、前記のような従来の不都合に鑑みてなされたものであり、その目的は、これまでは産業廃棄物として捨てられていたホタテガイ貝殻等の海産貝殻のｐＨ調製能や物質吸着特性を利用して、汚濁物質の凝集完結を速やかに促進可能にし、以って汚濁水の浄化処理を効率的に実行可能にする凝集剤を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的達成のために、本発明にかかる凝集剤は、貝殻の粉粒体を含有し、汚濁水中に添加することによって汚濁物質をフロック化して沈降させることを特徴とするものである。
これにより、貝殻の粉粒体は所定の粒径内に微細孔を多数有し、粉粒体の化学的特性に基づく（汚濁水のｐＨ上昇による）汚濁物質の凝集反応と、前記微細孔による汚濁物質の物理的捕獲作用とによって、凝集が完結するのに長時間を要しなくなる。前記微細孔による汚濁物質の捕獲は微細孔の物理的な吸着効果であり、凝集反応時の温度に左右されることもない。これにより、汚濁水の浄化処理を飛躍的に効率化することができる。
【００１３】
また、本発明にかかる凝集剤は、前記貝殻が、ホタテガイの貝殻であることを特徴とする。
この構成により、ホタテガイの多孔質の貝殻が、微細孔による汚濁物質の吸引捕獲を効率的に実施する。また、ホタテガイの貝殻は、産業廃棄物として多量に得られるものであり、従って、その粉粒体およびこの粉粒体から得られる凝集剤を大量かつローコストに入手でき、結果として、この凝集剤を用いた浄化処理のコストを大幅に低減することができる。
【００１４】
また、本発明にかかる凝集剤は、前記貝殻の粉粒体に硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、アルミン酸ソーダ、アンモニウム明バンから選択される１または２以上が配合されていることを特徴とする。
この構成により、凝集剤の吸着作用、触媒機能、キレート効果の向上とともに、汚濁物質の凝集力をより高めることができ、フロック化による沈殿作用を促進して水の汚濁を速やかに解消することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の凝集剤によれば、次のような効果を奏する。
（イ）処理水の汚濁物質との凝集反応により、汚濁物質を速やかにフロック化して沈殿させ、固液分離による水質浄化を可能にする。
（ロ）水中の窒素やリンなどの栄養分を吸収して沈降させ、海、湖沼、河川の水の富栄養化を解消し、ヘドロやアオコを消滅させる。また、大腸菌や黄色ブドウ球菌を殺菌し、人体への悪影響を抑えることができる。
（ハ）貝殻を主成分とするため、処理水を原流に放流しても、有機高分子凝集剤で見られるような、放流処理水の残留凝集成分による河川、湖沼等での再沈降やヘドロ形成を回避することができ、水系や自然環境に悪影響を与えることもない。
（ニ）ホタテガイ貝殻は、養殖によって莫大な量が廃棄されるため、本発明の凝集剤を安価、大量に提供することができると共に、産業廃棄物の処理の問題も有効に解決できる。
（ホ）この凝集剤は、ホタテガイ貝殻の粉粒体において汚濁物質を積極的に吸着させることができる。このため、前記凝集反応と合わせて、フロック形成速度およびフロックの沈降速度を高め、水質浄化効率を飛躍的に高めることができる。
（ヘ）また、硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、アルミン酸ソーダ、アンモニウム明バンから選択される１または２以上を用いることで、被処理水の汚濁物質や有害物質の凝集反応が向上し、さらに浄水能力を高めることができる。
（ト）そして、これまでは産業廃棄物として捨てられていた海産貝殻、特にホタテガイ貝殻（炭酸カルシウム）のｐＨ調製能（ｐＨ矯正能）や物質吸着特性を利用して、汚濁物質の凝集完結を速やかに促進可能にし、以って汚濁水の浄化処理を効率的に実行することができる。また、貝殻の経済的な再利用を促すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
本実施の形態による凝集剤は、貝殻の粉粒体を含み、必要に応じ無機質の天然鉱物粉体を配合することができる。一方、ヘドロは、主に嫌気性菌の働きによって、アンモニア、メタン、硫化水素等を発生して水を汚濁する。また、汚濁水は、大腸菌や黄色ブドウ球菌を含み、不衛生で、人の健康を害する。
【００１７】
貝殻、特にホタテガイの貝殻は、オホーツク沿岸を含む日本各地のホタテガイの養殖、加工地で、養殖によって莫大な量が発生し、山のように積み上げられて廃棄物処理にも困難を極めているのが現状である。
そこで、このホタテガイ（帆立貝）の貝殻を、粉粒体に粉砕処理すると、活性炭のように全体に多数の微細孔を持つ粉粒体となる。この微細孔は、引力（ファン・デル・ワールスの力）によって水中の化学物質、汚濁物質を引き寄せて吸着し、汚濁水の脱臭、浄化、脱色の各機能を具現するとともに、前記大腸菌や黄色ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）に対する殺菌力を発揮する。この貝殻は、７００℃以上で焼成した上で粉粒体に粉砕処理すると、前記作用・効果がより向上するので好ましい。
【００１８】
従って、このホタテ貝の貝殻の粉粒体を凝集剤として汚濁水中に投入することにより、汚濁水中の汚濁物質を臭いとともに吸収し、粒径の大きいフロックにして分解、沈降させる。このとき前記ヘドロや重金属なども吸着し、凝固させて沈降させる。前記フロックは単なるイオン交換ではなく、粉粒体の微細孔による不溶物質の吸着によって粒径を膨らませることとなり、水中に長時間分散することはない。つまり、汚濁物質のフロックは水中において、速やかに不溶物質を捕獲し、沈降が促進される。
【００１９】
また、このホタテガイの貝殻の粉粒体からなる凝集剤によれば、前記の水質浄化作用によって蚊の発生を抑制でき、河川への放流によっても、水系に悪影響を及ぼすことはない。
【００２０】
このような凝集剤は、単位水量に対する投入量を適度に、つまり汚濁物質の種類や量に応じて決定する。この場合において、この凝集剤は経済的にかつ資源枯渇の問題を生じることなく利用できるため、全量をホタテガイの貝殻の粉粒体とすることができ、資源枯渇回避のために、凝集機能を持つ複合アルミナ珪酸や麦飯石の粉体など、他の天然鉱物粉体を必ずしも併用する必要はない。
【００２１】
また、この実施の形態による凝集剤は、ホタテガイの貝殻に硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、アルミン酸ソーダ、アンモニウム明バンから選択される１または２以上を併用し、これによって凝集剤としての汚濁物質の凝集力をさらに増強することができる。この硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、アルミン酸ソーダ、アンモニウム明バンから選択される１または２以上の配合量は処理水、排出汚泥の自然環境や水系への影響を考慮したものとする。
【００２２】
この硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、アルミン酸ソーダ、アンモニウム明バンから選択される１または２以上の配合によって、汚濁物質に対する凝集剤の凝集作用が相乗効果を生み、凝集剤による汚濁物質吸着、触媒、キレート効果が向上し、速やかに水中の汚れを分解し、ヘドロ等の吸着、凝集によるフロック化および沈降を促進することとなる。
【００２３】
この実施の形態による凝集剤は、ホタテガイの粉粒体の粒径が例えば１０μｍ程度とする。この粉粒体の粒径が１０μｍを超えたサイズでは沈降速度が速まるため汚濁水のｐＨ上昇による汚濁物質との凝集反応が遅れる場合がある。しかし、貝殻の粉粒体が持つ前記微細孔による汚濁物質の吸着作用が顕著に強力となるため、汚泥物質を吸着した凝集剤は、硬くて粒径の大きいフロックを作って速やかに沈降を開始する。この結果、水質浄化作用が早まることとなる。
【００２４】
このように構成された凝集剤は、被処理水中に投入あるいは水面散布して使用される。被処理水中に投入又は水面散布された凝集剤は、粉粒体であるので水中を浮遊して前記凝集反応および微細孔の吸着力により汚濁物質中の有害物質を十分な量吸着し、フロック化して沈降させ、水質浄化作用を効率化する。
【００２５】
図１は、凝集剤を用いて水質浄化をする凝集装置の一例を示す。この凝集装置では、河川工事などで大量に発生した汚濁水を、吸入管１を通してポンプ２で凝集装置Ｐの撹拌槽３内に汲み上げる。この撹拌槽３内では、モータ４によって撹拌翼５を回転させることにより汚濁水を撹拌する。この汚濁水の撹拌中に、ホッパー６から前述のホタテガイの貝殻の粉粒体を含有する凝集剤Ｔを被処理水としての汚濁水中に、汚濁水５０００対１（量比）程度の割合で添加する。この凝集剤Ｔの添加によって１〜２分以内に凝集が始まった水を、上澄み水から連結管７を通じて次段の沈殿槽８に導く。
【００２６】
この沈殿槽８内では、凝集剤Ｔを含む汚濁物質のフロックを生成して沈降させる。この沈降によって濁度が低下した上澄み水９を、排出管１０を通じて沈殿槽８外に導出し、これを河川等へ放流する。
【００２７】
一方、沈殿槽８内で沈降して底部に堆積した汚泥１１は、バルブ１２を開くことによりドレン通路１３等を介して排出する。この汚泥は、多量のミネラル、カルシウム、マグネシウムを含み、畑地の肥料や土地改良剤として還元・利用することができる。なお、水の性状や含有物質等によって凝集反応の成否が微妙な場合もあるため、凝集剤使用比率は対象水を用いて予備試験を行って決める。
【００２８】
このように、処理対象の汚濁水中に投入された凝集剤は、撹拌手段で撹拌し、すべての被処理水と接触するようにすることで、殆どの汚濁物質、有害物質を吸着し、フロック化して沈降することとなり、浄化効率が高められる。
【００２９】
このように、本実施の形態では、ホタテガイの貝殻の粉粒体を含むことによって、水中汚濁物質をフロック化して沈降させるような機能を凝集剤に持たせることで、粉粒体の科学的特性に基づく汚濁物質の凝集反応と、貝殻の粉粒体の微細孔による汚濁物質の捕獲作用とによって、汚濁物質の凝集が速やかに完結する。また、前記微細孔よる汚濁物質の捕獲は微細孔の物理的な吸着効果であり、凝集反応時の温度に左右されることもない。これにより、汚濁水の浄化処理を飛躍的に効率化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の凝集剤は、これまでは産業廃棄物として捨てられていた海産貝殻の物質吸着特性を利用して、汚濁物質の凝集完結を速やかに促進可能にし、以って汚濁水の浄化処理を効率的に実行できるという効果を有し、河川・湖沼等の水質浄化や工場廃水、工事排水、生活廃水に含まれる汚泥等の浄化処理に使用する貝殻の粉粒体を成分とする凝集剤等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の凝集剤を用いて水質浄化をする凝集装置の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３２】
２  ポンプ
３  撹拌槽
４  モータ
５  撹拌翼
８  沈殿槽
【図１】
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