(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に凝集剤及び砂を添加して凝集処理する凝集槽と、該凝集槽の流出水が導入されるスラッジブランケット型沈殿槽と、該沈殿槽内のスラッジブランケット下部の汚泥を引き抜いて前記凝集槽に循環する手段と、該スラッジブランケットの中部又は上部の汚泥を引き抜いてサイクロンで砂を分離し、分離した砂を前記凝集槽に返送する手段とを備えてなる凝集沈殿装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は凝集沈殿装置に係り、特に、下水や活性汚泥処理水のような有機性ＳＳを含む原水を砂添加によって高沈降速度で凝集沈殿処理して、ＳＳを効率的に除去する凝集沈殿装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被処理水中のＳＳを除去するための凝集沈殿装置として、原水に粒径１０〜１００μｍ程度の石英砂２〜４ｋｇ／ｍ3 と高分子凝集剤１０〜２０ｇ／ｍ3 とを添加して凝集沈殿槽で凝集沈殿処理し、凝集沈殿槽の槽下部から引き抜いた汚泥からサイクロンで石英砂を分離回収して再利用する方法が提案されている。なお、砂を分離した後の汚泥は系外へ排出する。
【０００３】
この方法によれば、高分子凝集剤でＳＳを凝集する際に、砂を巻き込むことで凝集塊の沈降速度を高め、高速で凝集沈殿処理することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、
▲１▼  下水や活性汚泥処理水のような有機性ＳＳを含む原水に対しては、ＳＳを効率的に凝集沈殿処理することができない。
▲２▼  高分子凝集剤を多量に添加しないと、砂と原水中のＳＳとのからみ合いを良くすることができず、砂とＳＳとの分離で高速処理ができない。
▲３▼  高速処理を行うと、沈殿槽から汚泥が流出して処理水質が低下し、処理を継続し得ない場合がある。
といった問題がある。
【０００５】
本発明は上記従来の問題点を解決し、有機性ＳＳを含む原水に対しても効率的な凝集沈殿処理を行うことができ、高分子凝集剤添加量の低減も可能な凝集沈殿装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の凝集沈殿装置は、原水に凝集剤及び砂を添加して凝集処理する凝集槽と、該凝集槽の流出水が導入されるスラッジブランケット型沈殿槽と、該沈殿槽内のスラッジブランケット下部の汚泥を引き抜いて前記凝集槽に循環する手段と、該スラッジブランケットの中部又は上部の汚泥を引き抜いてサイクロンで砂を分離し、分離した砂を前記凝集槽に返送する手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００７】
凝集剤と砂が添加されて凝集処理された水が導入される沈殿槽においては、砂を多く含む重い汚泥が下部に、砂が少なく軽い汚泥が上部にたまってスラッジブランケット層を形成している。また、スラッジブランケットの上層の汚泥に含まれる砂が重力で汚泥から分離して下層へ沈降することによっても、スラッジブランケット層の汚泥は上層で軽く、下層で重いものとなる。
【０００８】
このような沈殿槽において、汚泥を槽下部から引き抜いてサイクロンで砂を分離回収して再利用し、汚泥を排出する方法では、砂が少なく軽い汚泥が槽上部に層を形成し、経時的にこれが徐々に貯って遂には槽上部から流出するようになる。この流出を防止するためには、沈殿槽の通水ＬＶを低くする必要があり高速処理ができない。また、有機性ＳＳの凝集沈殿効率が悪い、高分子凝集剤の必要添加量が多いといった問題があった。
【０００９】
本発明では、沈殿槽のスラッジブランケット下部の、砂を多く含み重い汚泥を引き抜いて凝集槽に循環する。この汚泥の循環で砂を有効再利用すると共に、凝集槽における凝集効率を高め、有機性ＳＳの凝集沈殿を効果的に行い、高分子凝集剤の必要添加量を低減することができる。また、スラッジブランケット中部又は上部の、砂が少なく軽い汚泥を引き抜くため、沈殿槽上部からの汚泥の流出を防止することができる。また、引き抜いた汚泥からサイクロンで砂を分離して凝集槽に戻すため、砂を有効に再利用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の凝集沈殿装置の一実施例を示す系統図である。
【００１２】
図１において、１は凝集槽であり、原水に無機凝集剤及び砂を添加する第１攪拌槽２と、高分子凝集剤を添加する第２攪拌槽３とを備える。４は回転レーキ５を備えるスラッジブランケット型沈殿槽であり、中央筒体６及び汚泥引抜管７を有する越流堰８が回転レーキ５の回転軸５Ａと同軸的に設けられている。９はサイクロンである。１０は沈殿槽４内に形成されたスラッジブランケットを示す。
【００１３】
本実施例の凝集沈殿装置では、まず、凝集槽１の第１攪拌槽２において、原水に無機凝集剤と砂を添加して攪拌する。
【００１４】
無機凝集剤としては、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3 ）、硫酸第二鉄（Ｆｅ2 （ＳＯ4 ）3 ）、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等を用いることができ、その添加量は原水に対して１０〜１０００ｍｇ／Ｌ（リットル）とするのが好ましい。
【００１５】
砂は、粒径２０〜２５０μｍのものが好ましい。本発明においては、後述の沈殿槽４のスラッジブランケット１０の下部から引き抜いた、砂を多量に含む汚泥が第１攪拌槽２に循環されると共に、スラッジブランケット１０の上部（又は中部）から引き抜いた汚泥からサイクロン９で分離回収された砂が返送されることで、砂が系内を循環使用される。従って、砂は、この循環使用される砂を含めて原水に対して１０００〜１００００ｍｇ／Ｌの割合となるようにするのが好ましく、装置が安定に連続運転されている際には、通常の場合、原水に対して１〜１００ｍｇ／Ｌ程度の砂を連続的又は間欠的に系外から補給する程度で十分である。
【００１６】
この第１攪拌槽２では、後述の沈殿槽４のスラッジブランケットの下部から循環される汚泥により、良好な凝集効果を得ることができる。
【００１７】
原水に無機凝集剤及び砂を添加して凝集処理した後は、第２攪拌槽３において、高分子凝集剤を添加して凝集処理し、更に粒径が大きく強固なフロックを形成させる。高分子凝集剤としては、アニオン性高分子凝集剤（アニオンポリマー）又は両性高分子凝集剤（両性ポリマー）を用いることができる。
【００１８】
アニオンポリマーとしては、特に限定されず、例えばポリアクリルアミドの部分加水分解物、ポリアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとの共重合物、アクリルアミドとビニルスルホン酸ナトリウムとの共重合物、及びアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムとの三元共重合物などが挙げられ、これらの混合物も使用できる。
【００１９】
両性ポリマーとしては、例えばアニオン性のモノマー成分及びカチオン性のモノマー成分の共重合体、アニオン性のモノマー成分、カチオン性のモノマー成分及びノニオン性のモノマー成分の共重合体、或いはアニオン性のモノマー成分とノニオン性のモノマー成分の共重合体のマンニッヒ変性物又はホフマン分解物などを挙げることができる。
【００２０】
アニオン性のモノマー成分としては、例えばアクリル酸（ＡＡ）、アクリル酸ナトリウム（ＮａＡ）、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウムなどを挙げることができる。カチオン性のモノマー成分としては、例えばジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタアクリレート（ＤＡＭ）、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、及びそれらの四級化物などを挙げることができる。四級化物としては、具体的にはジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロライド四級化物（ＤＡＡ）などを挙げることができる。また、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩酸塩（ＤＡＰＡＡｍ）を用いても良い。ノニオン性のモノマー成分としては、例えばアクリルアミド（ＡＡｍ）、メタアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル（メタ）アクリルアミドなどを挙げることができる。また、これらの化合物の共重合体として、具体的にはＤＡＡ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＭ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＡ／ＤＡＭ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＰＡＡｍ／ＡＡ／ＡＡｍ共重合体、ＤＡＡ／ＡＡ共重合体、又はＮａＡ／ＡＡｍ共重合体のマンニッヒ変性物等が好適である。
【００２１】
これらの高分子凝集剤は、原水に対して１．０〜１０．０ｍｇ／Ｌの割合で添加するのが好ましい。
【００２２】
凝集槽１の凝集処理水は、次いで沈殿槽４に送給して沈殿処理し、上澄水を処理水として系外へ排出する。
【００２３】
本実施例においては、沈殿槽４の回転レーキ５の下部に沈降したスラッジブランケット１０下部の汚泥を引き抜いて、第１攪拌槽２に循環する。このスラッジブランケット１０下部の汚泥は、多量の砂を含むものであり、この汚泥を第１攪拌槽に循環することで、砂を有効再利用できると共に、循環した汚泥を核として効率的な凝集を行うことができ、凝集剤添加量の低減を図ることができる。
【００２４】
また、沈殿槽４の越流堰８を越流した、スラッジブランケット１０上部の汚泥を中央筒体６と越流堰８との間から汚泥引抜管７を経て引き抜く。このスラッジブランケット１０上部の汚泥は、少量の砂を含む軽い汚泥であるが、本発明では、この汚泥をサイクロン９に送り、砂を分離回収し、回収した砂を第１沈殿槽２に返送して再利用する。サイクロン９で砂を分離除去した汚泥は、系外へ排出する。
【００２５】
このように、沈殿槽４のスラッジブランケット１０の上部の汚泥を引き抜くことで、スラッジブランケット１０上部に軽い汚泥が貯まるのを防止して、沈殿槽４上部からの汚泥流出を有効に防止することができる。
【００２６】
本発明において、沈殿槽下部からの汚泥引抜量は、原水水量に対して１．０〜１０．０％程度とするのが好ましい。
【００２７】
また、沈殿槽のスラッジブランケット上部（又は中部）からの汚泥引抜量は通水ＬＶや沈殿槽の容量、形成されるスラッジブランケット層の高さ等により異なるが、一般には、原水水量に対して１〜１０％程度とするのが好ましい。
【００２８】
図１に示す高速凝集沈殿装置は、本発明の一実施例であって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示の装置に限定されるものではない。
【００２９】
例えば、凝集槽は必ずしも２つの攪拌槽を備える必要はなく、１槽のみでも良いが、図示の如く、２槽の攪拌槽を設け、第１攪拌槽で無機凝集剤を添加し、第２攪拌槽で高分子凝集剤を添加して２段凝集処理を行うことにより凝集効率を高めることができる。
【００３０】
また、砂は第２攪拌槽３に添加しても良く、第１攪拌槽２及び第２攪拌槽３の両方に添加しても良い。同様に、沈殿槽４の下部からの循環汚泥は、第２攪拌槽３に添加しても良く、また、第１攪拌槽２及び第２攪拌槽３の両方に添加しても良い。
【００３１】
このような本発明の凝集沈殿装置は、特に、下水や活性汚泥処理水等の有機性ＳＳを含む原水の凝集沈殿処理に有効であり、このような原水をＬＶ１００ｍ／ｈｒまでの高速で効率的に凝集沈殿処理することができる。
【００３２】
【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。
【００３３】
説明の便宜上、まず、比較例を示す。
【００３４】
比較例１
有機性ＳＳ５０〜１５０ｍｇ／Ｌの排水を図１に示す凝集沈殿装置で凝集沈殿処理した。ただし、沈殿槽４からの汚泥の引き抜きは全く行わなかった。
【００３５】
第１攪拌槽２の容量は５０Ｌ、第２攪拌槽３の容量は６０Ｌ、沈殿槽は直径３００ｍｍ、高さ５００ｍｍのものを用いた。第１攪拌槽２においてポリ塩化アルミニウム１５０ｍｇ／Ｌと粒径２０〜２５０μｍの砂４０００ｍｇ／Ｌを、次いで、第２攪拌槽３においてアニオンポリマー（「クリフロックＰＡ３３１１」栗田工業（株）商標）３ｍｇ／Ｌをそれぞれ連続的に添加した。沈殿槽４の通水ＬＶは４０ｍ／ｈｒとした。
【００３６】
その結果、ＳＳ５〜１０ｍｇ／Ｌの水質の処理水が得られたが、通水３０分後に沈殿槽４からの汚泥の流出があり、処理を継続することができなかった。
【００３７】
比較例２
比較例１において、沈殿槽４の下部のみから、汚泥を、原水水量に対して５％の割合で引き抜いて第１攪拌槽２に循環したこと以外は同様に凝集沈殿処理を行ったところ（ただし、第１沈殿槽における砂の添加は４０００ｍｇ／Ｌとした。）、ＳＳ４〜８ｍｇ／Ｌの水質の処理水が得られたが、通水１時間後に沈殿槽４からの汚泥の流出があり、処理を継続することができなかった。
【００３８】
比較例３
比較例２において、沈殿槽下部から引き抜いた汚泥からサイクロンで砂を分離回収し、この砂を第１攪拌槽に返送したこと以外は同様に凝集沈殿処理したところ（ただし、砂は、分離回収したものに対して、添加量が４０００ｍｇ／Ｌとなるように適宜補充した。）、ＳＳ４〜８ｍｇ／Ｌの水質の処理水が得られたが、通水６時間後に沈殿槽４からの汚泥の流出があり、処理を継続することができなかった。
【００３９】
実施例１
比較例１において、沈殿槽４の下部から原水水量の５％の割合で汚泥を引き抜き第１攪拌槽２に循環すると共に、汚泥引抜管７よりスラッジブランケット１０上部の汚泥をスラッジブランケット１０の高さが２０ｃｍに維持されるように、即ち、汚泥引抜量が原水水量に対して７％程度となるように引き抜き、この汚泥からサイクロンで砂を分離回収して第１攪拌槽２に返送したこと以外は同様にして凝集沈殿処理を行った。
【００４０】
なお、砂は、凝集槽における砂の濃度が４０００ｍｇ／Ｌとなるように適宜補充した。
【００４１】
その結果、２４時間の連続通水後においても水質ＳＳ４〜８ｍｇ／Ｌの高水質処理水を得ることができた。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の凝集沈殿装置によれば、有機性ＳＳを含む原水であっても、少ない高分子凝集剤の使用量にて高速で凝集沈殿処理して、高水質処理水を効率的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の凝集沈殿装置の一実施例を示す系統図である。
【符号の説明】
１  凝集槽
２  第１攪拌槽
３  第２攪拌槽
４  沈殿槽
５  回転レーキ
６  中央筒体
７  汚泥引抜管
８  越流堰
９  サイクロン
１０  スラッジブランケット
【図１】
0003814853.tif 000002