(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水に凝集剤を加えて凝集槽で凝集反応を行った後膜分離装置で固液分離する排水の凝集処理方法において、
凝集剤として鉄塩を用いると共に、膜分離装置の濃縮液の一部を、前記凝集槽内のＳＳ濃度が０．５〜６．５％となるように該凝集槽に返送することを特徴とする排水の凝集処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排水の凝集処理方法に係り、特に、排水に凝集剤を加えて凝集槽で凝集反応を行った後膜分離装置で固液分離するに当り、膜の透過流束（フラックス）の安定化を図る排水の凝集処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排水に無機系凝集剤を添加して固液分離する凝集処理技術では、一般に、固液分離手段として沈殿法や加圧浮上法が適用されている。このうち、沈殿法を適用した凝集処理法では、フッ素含有排水の処理に当り、非重合性アルミニウム化合物を添加して凝集処理した後沈殿分離し、分離汚泥を凝集工程へ返送して、得られる汚泥の脱水性を改善する方法が提案されている。
【０００３】
一方、排水の除濁を目的として、排水に必要に応じてＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、硫酸バンド（Ａｌ2 （ＳＯ4 ）3 ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3 ）等の凝集剤を添加して膜分離処理する方法がある。また、この方法をフッ素含有排水の処理に適用した例として、フッ素含有排水にカルシウム化合物及び／又はアルミニウム化合物を添加して凝集処理した後、膜分離処理する方法において、膜分離装置の濃縮水の一部を凝集工程に返送することにより、膜のスケール障害を防止する方法が提案されている（特公平７−５３２７６号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、排水の凝集処理において、固液分離手段として膜分離処理を採用した場合、膜のフラックス低下が著しく、フラックスの回復のための薬品洗浄頻度が高いことから、薬品洗浄コストの高騰、装置稼動効率の低下などの問題があった。
【０００５】
前述の如く、固液分離手段として沈殿処理を採用したものにおいて、得られる汚泥の脱水性の向上を図る技術や、固液分離手段として膜分離処理を採用したものであっても、特公平７−５３２７６号公報の如く、膜のスケール障害を防止するための技術は提案されているが、膜のフラックスの安定化についての検討はなされていないのが現状である。
【０００６】
本発明は上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、排水に凝集剤を加えて凝集槽で凝集反応を行った後膜分離装置で固液分離するに当り、膜のフラックスを安定化して、薬品洗浄頻度を低減する排水の凝集処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の排水の凝集処理方法は、排水に凝集剤を加えて凝集槽で凝集反応を行った後膜分離装置で固液分離する排水の凝集処理方法において、凝集剤として鉄塩を用いると共に、膜分離装置の濃縮液の一部を、前記凝集槽内のＳＳ濃度が０．５〜７％となるように該凝集槽に返送することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、凝集剤として鉄塩を用いることにより、水酸化鉄粒子の晶析作用という良好な凝集効果で分離性に優れた凝集汚泥を得ることができ、これにより膜のフラックスの低下を防止することができる。
【０００９】
また、この凝集槽内のＳＳ濃度が０．５〜６．５％となるように膜分離装置の濃縮液の一部を返送することにより、膜分離装置の膜面に付着した汚泥によるケーキ抵抗が小さいものとなり、また、膜面の汚泥付着量を抑制して逆洗操作のみで容易に剥離除去できるようになる。このため、膜分離装置の膜フラックスの低下が防止され、フラックスが安定に維持されるようになり、薬品洗浄頻度は大幅に低減される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１〜３は本発明の排水の凝集処理方法の実施の形態を示す系統図である。図１〜３において、１は凝集槽、２は循環槽、３はポンプ、４は膜モジュール、５は逆洗用加圧ポット、６はコンプレッサ、７は膜浸漬槽である。
【００１２】
本発明の排水の凝集処理方法は、排水に凝集剤を加えて凝集槽で凝集反応を行った後膜分離装置で固液分離するに当り、凝集剤として鉄塩を用いると共に、膜分離装置の濃縮液の一部を凝集槽内のＳＳ濃度が０．５〜７％となるように凝集槽に返送するものであるが、具体的には、次のような方法を採用することができる。
【００１３】
▲１▼  図１に示す如く、原水を凝集槽１に導入し、鉄塩を添加して凝集反応させ、凝集槽１の流出液を循環槽２を経てポンプ３により膜モジュール４に送給して膜分離し、透過水を逆洗用加圧ポット５を経て処理水として系外に排出し、濃縮液を循環槽２に循環し、この循環槽２内の液を水中ポンプ（図示せず）で凝集槽１に返送する。
【００１４】
▲２▼  図２に示す如く、原水を凝集槽１に導入し、鉄塩を添加して凝集反応させ、凝集槽１の流出液を循環槽２を経てポンプ３により膜モジュール４に送給して膜分離し、透過水を逆洗用加圧ポット５を経て処理水として系外に排出し、濃縮液の一部を凝集槽１に返送し、残部を循環槽２に返送する。
【００１５】
▲３▼  図３に示す如く、膜モジュール４を膜浸漬槽７に浸漬したものを用い、原水を凝集槽１に導入し、鉄塩を添加して凝集反応させ、凝集槽１の流出液を膜浸漬槽７に導入し、膜モジュール４の透過水を処理水として取り出し、この膜浸漬槽７内の液を水中ポンプ（図示せず）で凝集槽１に返送する。
【００１６】
本発明において、凝集剤として用いる鉄塩としては、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3 ）、硫酸第二鉄（Ｆｅ2 （ＳＯ4 ）3 ）、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ4 ）等を用いることができる。これらの鉄塩の添加量は原水に対してＦｅ換算で１０〜５００ｍｇ／Ｌとするのが好ましい。
【００１７】
本発明においては、凝集剤としてこれらの鉄塩を単独で用いても良く、アルミニウム塩等の他の凝集剤を併用添加しても良い。この場合、アルミニウム塩としては、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3 ）、硫酸バンド（Ａｌ2 （ＳＯ4 ）3 ）、その他、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3 ）又は酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）を塩酸（ＨＣｌ）又は硫酸（Ｈ2 ＳＯ4 ）で溶解したものを用いても良い。なお、Ａｌ3+として解離しないＰＡＣは本発明に好適ではない。
【００１８】
アルミニウム塩を併用する場合、その添加量はＡｌ換算で原水に対して５〜１００ｍｇ／Ｌとするのが好ましい。
【００１９】
原水の凝集処理に当っては、必要に応じて水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2 ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ4 ＯＨ）等のアルカリ、又は、ＨＣｌ、Ｈ2 ＳＯ4 、硝酸（ＨＮＯ3 ）等の鉱酸を添加して、ｐＨを６．０〜１１程度に調整する。
【００２０】
本発明においては、凝集槽１内のＳＳ濃度が０．５〜６．５％となるように、膜モジュール４の濃縮液の一部、具体的には、図１に示す如く濃縮液が循環される循環槽２内液の一部、図２に示す如く膜モジュール４からの濃縮液の一部、或いは、図３に示す如く膜浸漬槽７内液の一部、を凝集槽１に返送する。
【００２１】
凝集槽１内のＳＳ濃度が０．５％未満では、ケーキ抵抗の大きい汚泥が生成し、６．５％を超えると膜面のケーキ付着厚みが増し、逆洗操作のみではケーキの剥離が不十分となり、いずれの場合も、膜のフラックス低下速度が大きくなる。好ましい凝集槽１内のＳＳ濃度は１．０〜２．０％である。このようなＳＳ濃度とするための膜モジュール４の濃縮液の返送量は、一般に、原水流量の０．５〜３．０倍である。
【００２２】
循環槽２又は膜浸漬槽７は、そのＳＳ濃度が１〜５％となるように、適宜槽底部より汚泥を抜き出す。このＳＳ濃度が１％未満では処理水量が低下し、５％を超えると膜フラックスが低下し易くなる。
【００２３】
本発明において、膜モジュール４の分離膜としては、ＭＦ（精密濾過）膜又はＵＦ（限外濾過）膜が好適に使用される。膜の材質や形式には特に制限はなく、図３に示すような浸漬膜を用いることもできる。この場合には、循環槽が膜浸漬槽を兼ねることとなり、循環ポンプは不要となる。
【００２４】
膜分離条件としては、例えば、図１，２に示すようなクロスフロー濾過においては、膜モジュール内流速が０．５〜３．０ｍ／ｓとなるようにするのが好ましい。
【００２５】
また、膜モジュールは所定時間の濾過処理の後、透過水（処理水）を逆流させて定期的に逆洗を行うのが好ましく、逆洗は、５〜５００分の濾過に対して１回の頻度で３〜３０秒間、逆洗用加圧ポット５内の透過水をコンプレッサ６で１〜３ｋｇ／ｃｍ2 に加圧して膜モジュール４に逆流させて行うのが好ましい。
【００２６】
このような本発明の方法は、有機性又は無機性の濁質を含み、特に、鉄や亜鉛等の重金属イオンを含む排水の凝集処理に好適であり、定期的な凝集を行うことで、長期にわたり薬品洗浄を行うことなく、膜フラックスを安定に維持することができる。
【００２７】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２８】
実施例１
図１に示す方法に従って、排煙脱硫排水を除く石炭火力発電所の一般排水（ｐＨ：２．９、ＳＳ：３２ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤMn：３．８ｍｇ／Ｌ、Ａｌ：３．６ｍｇ／Ｌ、Ｆ：０．３ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｐ：１．８ｍｇ／Ｌ）を原水として凝集処理を行った。
【００２９】
装置各部の仕様、運転条件は次の通りである。
【００３０】
原水流量：２００Ｌ／ｄａｙ
凝集槽容量：２０Ｌ
凝集剤：ＦｅＣｌ3 
凝集剤添加量：５０ｍｇ／Ｌ（Ｆｅ換算）
凝集槽ｐＨ：７．０（ＮａＯＨで調整）
凝集槽ＳＳ濃度：１．０％（循環槽内液を２００Ｌ／ｄａｙで返送）
循環槽容量：２０Ｌ
循環槽ＳＳ濃度：２％
膜モジュール：内径５．５ｍｍ、表面積０．０３６ｍ2 ＭＦ膜使用
膜モジュールへの流量：２．０ｍ／ｓ
透過水量：５．０ｍ3 ／ｍ2 ・ｄａｙ
なお、膜モジュールは、１５分に５秒の頻度で、透過水を２ｋｇ／ｃｍ2 に昇圧して逆流させることにより逆洗した。
【００３１】
循環水側平均圧力（Ａ）と透過水側圧力（Ｂ）との差を０．５ｋｇ／ｃｍ2 に換算（圧力値に比例）し、循環水温度２５℃に粘性換算して求めたフラックスを基準換算フラックス（ＷＷＦ）とし、基準換算フラックスの経時変化を表１に示した。この基準換算フラックスと運転日数との関係から１日当りのフラックス低下速度（ｍｄｄ）を求め、結果を表１に示した。
【００３２】
また、各運転日数毎に循環槽底部から取り出した液を１日静置した後の全容量に対する沈降汚泥容量の割合（％）をスラッジ容量（ＳＶ）として求め、結果を表１に併記した。
【００３３】
比較例１
実施例１において、凝集剤としてＦｅＣｌ3 の代りにＰＡＣをＡｌ換算で５０ｍｇ／Ｌ添加したこと以外は同様にして、基準換算フラックス及びスラッジ容量の経時変化とフラックス低下速度を求め、結果を表１に示した。
【００３４】
【表１】
0003829364.tif 000002
【００３５】
表１より、凝集剤としてＦｅＣｌ3 を用いた実施例１では、ＰＡＣを用いた比較例１よりも分離性、沈降性の良い圧密化された汚泥が得られ、これによりフラックス低下速度も小さくなっていることがわかる。
【００３６】
実施例２〜６、比較例２〜４
図１に示す方法に従って、研究所排水（ｐＨ：４．２、ＳＳ：２０ｍｇ／Ｌ）を原水として凝集処理を行った。
【００３７】
装置各部の仕様、運転条件は次の通りである。
【００３８】
原水流量：２００Ｌ／ｄａｙ
凝集槽容量：２０Ｌ
凝集剤：ＦｅＣｌ3 
凝集剤添加量：１００ｍｇ／Ｌ（Ｆｅ換算）
凝集槽ｐＨ：７．０（ＮａＯＨで調整）
凝集槽ＳＳ濃度：表２に示す（循環槽内液を原水量に対して表２に示す割合で返送）
循環槽容量：２０Ｌ
循環槽ＳＳ濃度：７％
膜モジュール：内径５．５ｍｍ、表面積０．０３６ｍ2 ＭＦ膜使用
膜モジュールへの流量：２．０ｍ／ｓ
透過水量：５．０ｍ3 ／ｍ2 ・ｄａｙ
なお、膜モジュールは、１５分に５秒の頻度で、透過水を２ｋｇ／ｃｍ2 に昇圧して逆流させることにより逆洗した。
【００３９】
各例において、基準換算フラックス（ＷＷＦ）及びフラックス低下速度（ｍｄｄ）を実施例１と同様にして求め、結果を表２に示した。
【００４０】
比較例５
実施例２において、凝集槽を省略し、循環槽に直接原水を導入すると共にＦｅＣｌ3 及びＮａＯＨを添加したこと以外は同様に処理を行い（ただし、循環槽内ＳＳ濃度は７．０％）、同様に基準換算フラックス（ＷＷＦ）及びフラックス低下速度（ｍｄｄ）を求め、結果を表２に示した。
【００４１】
【表２】
0003829364.tif 000003
【００４２】
表２より次のことが明らかである。
【００４３】
即ち、凝集槽内ＳＳ濃度が０．２％以下の比較例２，３及び凝集槽を省略した比較例５ではフラックス低下速度が大きい。これは凝集槽内ＳＳ濃度が小さいと膨張した汚泥になり、膜面に付着したケーキの剥離が逆洗流では不十分なためであり、また、循環槽を省略すると膜面から膜内部でＳＳが析出し、逆洗流でのケーキ剥離が不十分なためであると考えられる。
【００４４】
また、凝集槽内ＳＳ濃度を６．８％とした比較例４でも、膜面のケーキ付着厚みが増すために、やはり、フラックス低下速度が大きくなる。
【００４５】
これに対して、凝集槽を設け、凝集槽内ＳＳ濃度が０．５〜６．５％、特に１．０〜２．０％とした実施例では、フラックス低下速度が小さく、逆洗のみでフラックスを安定に維持できる。
【００４６】
実施例７、比較例６，７
実施例１で原水としたものと同様の石炭火力発電所の一般排水を原水としたこと以外は、実施例２、比較例２，３と同様にして処理を行い、同様にフラックス低下速度を求め、結果を表３に示した。
【００４７】
この結果からも、凝集槽ＳＳ濃度を０．５％以上とすることで、フラックス低下速度を小さくすることができることがわかる。
【００４８】
【表３】
0003829364.tif 000004
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の排水の凝集処理方法によれば、排水に凝集剤を加えて凝集槽で凝集反応を行った後膜分離装置で固液分離するに当り、膜のフラックスを安定化して、薬品洗浄頻度を低減することができる。このため、薬品洗浄のための薬剤コストを低減すると共に、膜の予備個数の低減を図ることができる。また、装置稼動効率が向上することで、排水の貯水槽容量を縮小することができ、設備費が安価となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排水の凝集処理方法の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明の排水の凝集処理方法の別の実施の形態を示す系統図である。
【図３】本発明の排水の凝集処理方法の更に別の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１  凝集槽
２  循環槽
３  ポンプ
４  膜モジュール
５  逆洗用加圧ポット
６  コンプレッサ
７  膜浸漬槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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