(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末状または顆粒状の難溶性の高分子凝集剤と、吸水性を有する粉末状のシリカゲルとを所定の割合で混合し、
混合された前記高分子凝集剤および前記シリカゲルを流水中に投入することによって、前記高分子凝集剤を水に溶解させることを特徴とする高分子凝集剤の溶解方法。
【請求項２】
請求項１に記載の溶解方法によって得られた、前記高分子凝集剤を水に溶解させた凝集剤。
【請求項３】
粉末状または顆粒状の難溶性の高分子凝集剤と、
当該高分子凝集剤に対して所定の割合で混合された、吸水性を有する粉末状のシリカゲルと、
を含むことを特徴とする凝集剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の廃水の固液分離処理に用いられる高分子凝集剤の溶解方法、および高分子凝集剤を含む凝集剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の廃水の固液分離処理は、一般に次のようにして行われている。
▲１▼  まず、硫酸アルミニウム（以下「硫酸バンド」という）や塩化アルミニウム、または硫酸鉄や塩化鉄などの無機金属塩から成る凝結剤を、廃水に添加する（凝結工程）。これにより、通常は負電荷をもって帯電している廃水中のコロイド状のけん濁粒子が中性化され、より大きな細粒状に凝結する。
▲２▼  次に、ポリアクリルアミドなどの高分子凝集剤をあらかじめ溶解させた凝集剤溶液を、中性化させた廃水に加える（凝集工程）。この高分子凝集剤としては、一般に顆粒状のものが用いられており、これを水中に少量ずつ投入し、徐々に溶解させることによって、凝集剤溶液が作られる。廃水中のけん濁粒子は、添加された高分子凝集剤の架橋作用によって凝集し、その集合体であるフロックが形成される。粒子の沈降速度はその径の２乗に比例するので、形成されたフロックが迅速に沈降し、スラッジとして沈殿する。
▲３▼  次いで、廃水から上澄液を除去し、スラッジを含む残りの廃水に、脱水性を向上させるための高分子凝集剤をさらに加えた後、フィルタプレスなどの脱水装置を用いてスラッジを脱水する（脱水工程）。これにより、スラッジが含水比４０〜６０％程度まで脱水され、最終的にケーキとして処理される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の廃水の固液分離処理では、フロックを形成させるための高分子凝集剤として、顆粒状のものが用いられている。これは、次の理由による。すなわち、高分子凝集剤は一般に難溶性を有するため、これをできるだけ速く溶解させるには、粉末状あるいは微粉末状のものを用いることが好ましい。しかし、その場合には、粉末状の高分子凝集剤を廃水に投入した際に、まず粉末状の高分子凝集剤同士が吸着し合うことで粉体が形成され、次いで粉体の表面が吸水するため、内部は粉末状のままで表面のみが濡れた状態になるという、いわゆる「ママコ現象」が発生する。そして、このようなママコ現象が一旦発生すると、ママコの表面に形成された膜の表面張力によって、その内部への水分の浸入・接触が妨げられる結果、高分子凝集剤の溶解が困難になり、溶解に非常に長い時間がかかるとともに、得られる高分子凝集剤の濃度にも限界がある。
【０００４】
このため、従来においては、顆粒状の高分子凝集剤が用いられている。しかし、この場合には、前述したように高分子凝集剤を水中に少量ずつ投入しながら、徐々に溶解させなければならず、結局はその溶解に非常に時間がかかってしまう。また、顆粒状の高分子凝集剤は、粉末状や微粉末状のものと比較して、顆粒状への加工を必要とするため、一般には高価であるので、その分、廃水の処理コストを押し上げてしまう。なお、粉末状の高分子凝集剤を用いた際の上述したママコ現象の発生を防止する技術として、例えば特開昭５９−１０２４０８号公報に提案されたものが知られている。しかし、この技術では、ママコの発生防止のために無機塩を用いるため、正の電荷量が多く、高分子凝集剤の活性基を多量に消費する。その結果、高分子凝集剤本来の凝集効果が低下してしまい、添加量を増やさなければならないなどの欠点がある。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、難溶性の高分子凝集剤を溶解させる際のママコ現象を解消でき、それにより、高分子凝集剤の溶解時間の短縮および低コスト化を図れるとともに、少量の添加量で十分な凝集効果および脱水効果を得ることができる高分子凝集剤の溶解方法、および凝集剤を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の請求項１による高分子凝集剤の溶解方法は、粉末状または顆粒状の難溶性の高分子凝集剤と、吸水性を有する粉末状のシリカゲルとを所定の割合で混合し、混合された高分子凝集剤およびシリカゲルを流水中に投入することによって、高分子凝集剤を水に溶解させることを特徴としている。
【０００７】
この高分子凝集剤の溶解方法によれば、所定の割合であらかじめ混合された高分子凝集剤およびシリカゲルを流水中に投入するので、シリカゲルが核となって、粉末状または顆粒状の高分子凝集剤同士が吸着するのを抑制する。また、吸水性を有するシリカゲルが高分子凝集剤よりも先行して吸水することで、その周囲の高分子凝集剤を濡れやすくする。以上の結果、高分子凝集剤の溶解が促進されることによって、高分子凝集剤を投入した際のママコ現象を解消することができる。その結果、溶解時間を大幅に短縮することができる。また、シリカゲルが高分子凝集剤よりも安価であることから、凝集剤全体としてのコストを削減することができる。
【０００８】
さらに、前述したように、粉末状の高分子凝集剤は顆粒状のものと比較して、溶解性が高くかつ安価であるので、高分子凝集剤として特に粉末状を用いることによって、その溶解時間の短縮と材料コストの削減をさらに図ることができる。また、高分子凝集剤の溶解性が向上することで、高分子凝集剤の濃度を高めることが可能になるので、溶解を行うための水槽などの設備をコンパクト化できるとともに、水溶液を運搬して用いる場合の運搬量を軽減し、運搬性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の溶解方法により高分子凝集剤を溶解させた水溶液を用いて、廃水を固液分離処理した場合には、シリカゲルを併用せずに高分子凝集剤を単独で溶解させた通常の水溶液を用いた場合と比較して、凝集工程におけるフロックの形成状況、および脱水工程におけるケーキの脱水状況が改善され、凝集効果および脱水効果が向上することが判明した。これは、シリカゲルが核となることで高分子凝集剤の分散性が向上していることや、無機塩を用いる従来の場合と異なり、シリカゲルが高分子凝集剤の活性基を消費しないことなどによるものと推定される。したがって、従来と同等の凝集効果および脱水効果を、より少ない添加量の高分子凝集剤で得ることができ、その使用量の低減によって、低コスト化をさらに図ることができる。さらに、凝集工程においてフロックを形成したときの上澄液の清澄性が向上することも確認されている。これは、シリカゲルが廃水中のけん濁粒子を吸着する性質を有するためと推定される。
【００１０】
本発明の請求項２による凝集剤は、請求項１に記載の溶解方法によって得られた、高分子凝集剤を水に溶解させた凝集剤である。
【００１１】
この凝集剤は、請求項１の溶解方法によって高分子凝集剤を水にすでに溶解させた水溶液状のものであるので、これをそのままあるいは適当に希釈した状態で、処理すべき廃水に投入するだけで、ママコ現象を生じることなく、請求項１による前述した作用を容易に得ることができる。
【００１２】
また、本発明の請求項３による凝集剤は、粉末状または顆粒状の難溶性の高分子凝集剤と、高分子凝集剤に対して所定の割合で混合された、吸水性を有する粉末状のシリカゲルと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
この凝集剤によれば、上記のような高分子凝集剤とシリカゲルが所定の割合であらかじめ混合されているので、これを流水中に投入するだけで、請求項１による溶解方法に従って、高分子凝集剤を、ママコ現象を生じることなく溶解させることができ、したがって、請求項１による前述した作用を容易に得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明を適用した高分子凝集剤の溶解方法を示している。この溶解方法では、同図（ａ）に示すように、まず高分子凝集剤１とシリカゲル２を、所定の割合で容器３内に投入し、ミキサー（図示せず）で均一に混合することによって、粉体状の凝集剤４を調合する（同図（ｂ））。
【００１５】
この高分子凝集剤１の種類としては、処理すべき廃水の性状に応じ、アニオン系、ノニオン系およびカチオン系の中から、その処理に適したものが適宜、選択して使用される。また、上水の処理に適用される場合には、無害な澱粉などの糖類が使用される。また、高分子凝集剤１の形態としては、粉末状だけでなく、顆粒状やフレーク状のものが使用可能であるが、溶解速度およびコストなどの観点からは、粉末状のものが好ましい。
【００１６】
一方、シリカゲル２は、８０メッシュ・アンダー程度の粉末状であって、含水比１０％程度の乾燥した、吸水性および吸湿性を有するものが用いられる。また、シリカゲル２は、市販のＡタイプ（比重大、吸湿量小で、吸水した水分を逃がさないタイブ）およびＢタイプ（比重小、吸湿量大で、水分を脱着するタイブ）のいずれでもよく、本実施形態ではＡタイプを用いている。
【００１７】
また、高分子凝集剤１とシリカゲル２との配合割合は、例えば、重量比で２：１〜１：３の範囲から選択される。シリカゲル２の比率を上げると、高分子凝集剤１の溶解性を高めることができる。
【００１８】
次いで、図１（ｃ）に示すように、水槽５内の水Ｗを攪拌機６で攪拌しながら、上述した粉体状の凝集剤４を所定量、水槽５内に徐々に投入する。この場合の凝集剤４の投入量は、例えば、１リットルの水Ｗに対して０．０２〜０．５ｇである。なお、この凝集剤４の投入は、図２に示すように、ノズル８から水槽５に噴き出される水流中に直接、行うようにしてもよい。そして、攪拌機６による攪拌を１時間程度、続けると、高分子凝集剤１を含む凝集剤４が、ママコ現象を生じることなくすべて溶解し、透明な凝集剤原液７（凝集剤）が得られた（同図（ｄ））。
【００１９】
以上のように、本実施形態の高分子凝集剤の溶解方法によれば、粉末状の高分子凝集剤１およびシリカゲル２を所定の割合で混合した凝集剤４を流水中に投入するので、シリカゲル２の前述した作用により、高分子凝集剤１の吸着が抑制され、水分との接触が促進されることによって、ママコ現象を生じることなく、１時間程度の短い時間で高分子凝集剤１を溶解させることができ、溶解時間を大幅に短縮することができる。
【００２０】
また、シリカゲル２が高分子凝集剤１よりも安価であるとともに、高分子凝集剤１として、顆粒状よりも溶解性が高くかつ安価な粉末状のものを用いることによって、その溶解時間の短縮と材料コストの削減をさらに図ることができる。また、高分子凝集剤１の溶解性が向上することで、その濃度を高めることが可能になるので、水槽５などの設備をコンパクト化できるとともに、凝集剤原液７を運搬して用いる場合の運搬量を軽減し、運搬性を向上させることができる。
【００２１】
図３は、上述した凝集剤原液７を用いた廃水の凝集処理方法を示している。まず、同図（ａ）に示すように、所定量の凝集剤原液７を、希釈槽９内の水Ｗに投入することによって２５０倍程度に希釈し、凝集剤希釈液１０とする（同図（ｂ））。次いで、処理槽１１内の廃水Ｈに、所定量の凝集剤希釈液１０を投入する（同図（ｃ））。この廃水Ｈは、硫酸バンドや塩化アルミニウムなどの凝結剤による従来と同様の凝結処理をすでに施したものである。この場合の凝集剤希釈液１０の投入量は、例えば、１リットルの廃水Ｈに対して、高分子凝集剤１が０．５ｇ（０．５ＰＰＭ）になるように設定される。
【００２２】
そして、この状態で所定時間、放置すると、廃水Ｈ中にフロックが良好に形成され、スラッジＳとして沈殿した（同図（ｄ））。これに対し、シリカゲル２を併用せずに高分子凝集剤１を単独で溶解させた通常の水溶液を用いた場合には、同等のフロックの形成状況を得るのに、廃水に対して２．０ＰＰＭの高分子凝集剤１を投入していた。すなわち、本実施形態によれば、凝集効果が飛躍的に向上しており、従来と同等の凝集効果を、従来の１／４程度の添加量の高分子凝集剤１で得ることができ、その使用量の低減によって、低コスト化をさらに図ることができる。さらに、フロックを形成したときの上澄液の清澄性が向上することも確認された。
【００２３】
次いで、図示しないが、前述した従来と同様の方法で、脱水処理を行った。すなわち、廃水Ｈから上澄液を除去し、スラッジＳを含む残りの廃水Ｈに、所定量の凝集剤希釈液１０を加え、フロックをさらに形成させた後、フィルタプレスなどの脱水装置を用いてスラッジを脱水した。この場合においても、フロックが良好に形成されるとともに、含水比の低いケーキが得られた。すなわち、本実施形成によれば、脱水効果もまた向上し、従来と同等の脱水効果を、より少ない添加量の高分子凝集剤１で得られることが分かる。
【００２４】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、高分子凝集剤１とシリカゲル２との混合による凝集剤４の調合、および凝集剤４の溶解による凝集剤原液７の調合を、廃液Ｈの処理場で行うものとして説明したが、これらの調合をあらかじめ行ってもよいことはもちろんである。例えば、所定の割合で調合した凝集剤４をあらかじめ用意しておけば、これを流水中に投入するだけで、凝集剤原液７を容易に得ることができ、また、所定の割合で調合した凝集剤原液７をあらかじめ用意しておけば、これを適当に希釈した状態で廃水に投入するだけで、凝集処理を容易に行うことができる。
【００２５】
また、高分子凝集剤１およびシリカゲル２の各材料や、両者の配合割合、廃水Ｈへの添加量などについても、本発明の趣旨に合致する限り、例示した以外のものを適宜、採用することができる。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の高分子凝集剤の溶解方法および凝集剤は、難溶性の高分子凝集剤を溶解させる際のママコ現象を解消でき、それにより、高分子凝集剤の溶解時間の短縮および低コスト化を図れるとともに、少量の添加量で十分な凝集効果および脱水効果を得ることができるなどの効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による高分子凝集剤の溶解方法を示す図である。
【図２】他の実施形態による高分子凝集剤の溶解方法を示す図である。
【図３】本実施形態による凝集剤原液を用いた廃水の凝集処理方法を示す図である。
【符号の説明】
１  高分子凝集剤
２  シリカゲル
４  凝集剤
７  凝集剤原液（凝集剤）
Ｗ  水
【図１】
0003842134.tif 000002
【図２】
0003842134.tif 000003
【図３】
0003842134.tif 000004