特 集環境装置①

排水処理向け省スペース
新型高速凝集沈殿装置
オルガノ株式会社
開発センター システムグループ次長

鳥羽 裕一郎１．はじめに様々な産業排水に対し、すでに20基以上納入され稼働

産業排水の処理においては、製造工程で排出され排水に含まれる懸濁物質（Suspended Solid、以下SS）の分離除去が重要な工程の一つである。また、フッ化物イオンやリン酸イオン等の溶解成分も、カルシウム塩とを紹介する。

２．開発の背景と従来型装置の課題

反応させ粒子状の固形物、すなわちSSにして固液分離

従来から、各メーカで様々な高速凝集沈殿装置が開発することで、排水基準以下に低減され、放流されている。

されてきた。例えば、当社では、凝集槽で形成された

この固液分離には凝集沈殿や浮上分離が用いられ、フロックを沈殿槽下部に浮遊密集させフロック同士を特に、SSの濃度・比重が高い場合、凝集沈殿が用いられる

接触させて更に粗大化し分離速度を高めるスラッジことが多い。凝集沈殿は、まず、反応槽において、排水にブランケット型（以下、SB型）、あるいは、比重の大きなポリ塩化アルミニウム（PAC）等の無機凝集剤を添加し、粒子（沈降促進剤）を排水に添加してフロックの比重・SS粒子を結合させ微細フロックにする。更に、凝集槽で大きさを増大させ分離速度を高める沈降促進剤利用型等が有機ポリマー（以下、ポリマー）を添加し、微細フロックある。普通沈殿槽でフロックを単純に沈降させる一般的なを沈殿分離が可能な大きさのフロックへと成長させ、凝集沈殿装置と比較し、処理速度はSB型で３〜５倍、沈殿槽で分離する処理法である。この凝集沈殿は、特に沈降促進剤利用型で10倍以上であり、いずれも省スペースな沈殿分離工程で容量の大きな水槽が必要であり設置面積装置ではある。

が大きいという課題があった。

しかし、SB型では高速化に限界があり、余剰のフロックそうした課題に対し、沈殿面積あたりの処理水量、を汚泥として排出するための制御もやや複雑であった。

すなわち処理速度（m/h＝処理水量m /h÷沈殿面積m ）が沈降促進剤利用型は、SB型より高速化が可能だが、比重大きい高速凝集沈殿装置が従来から開発されているが、の大きな固形粒子状の促進剤を水槽上部から添加する

2017年、当社は従来よりも更に高速・省スペースで運転ための設備や促進剤を汚泥から回収する設備が煩雑管理の容易な高速凝集沈殿装置（製品名：オルセトラーである等の課題もあった。

32PT）を開発し上市した。排水の種類によっては20 m/h以上の処理速度で処理できる能力を有する装置であり、10している。本稿ではこの最新の高速凝集沈殿装置の概要

INDUSTRIAL MACHINERY 2021.5

そこで、当社では、これらの課題を解決する新型の凝集沈殿装置の開発に取り組んだ。

特集：環境装置①分配管と造粒翼が排泥筒の外側を水平に旋回することで、３．装置の概要

槽下部では原水が均一に供給され撹拌が行われる。

図１に示す造粒沈殿槽を有する高速凝集沈殿装置である。
⑴⑵

高速化の仕組み原水分配管により造粒沈殿槽に流入した原水は槽下部装置の主な構成・機構から上昇するが、あらかじめ原水に混合された各ポリマー

装置は、主に、排水にPAC等の無機凝集剤を添加するで形成されたフロックは沈降しようとするため槽下部反応槽、ポリマーAを添加する凝集槽、そして、フロックで停滞し、ブランケット層と呼ばれるフロックの浮遊を粗大で密度の高いペレット状に成長させる機構密集層を形成する。このブランケット層を造粒翼で（造粒機構）を有し固液分離も同時に行う沈殿槽（以下、適切な速度で撹拌することにより、フロック同士が合一造粒沈殿槽）で構成される。凝集槽から造粒沈殿槽し成長するとともに、フロック同士の激しい接触によるへの流路では、ポリマーBも添加される。

圧密、あるいは撹拌渦による転がりに伴うせん断力等

反応槽、凝集槽は従来型装置と同様の撹拌装置付きを受けて、フロックは、粒子密度が高く均一な大きさ水槽であるが、造粒沈殿槽が造粒機構を有する特殊構造のペレットへと造粒される。特に、本装置では、物性のの沈殿槽であること、２種類のポリマー（溶液）を添加異なる２種類のポリマーを組み合わせて排水に添加しすることが従来型装置と大きく異なる。

造粒することが従来と大きく異なる点であり、１種類造粒沈殿槽内には、無機凝集剤及び２種のポリマーのポリマーで造粒するよりも、更に一層、径が大きくが混合された排水原水を槽上部から底部へと導入する粒子密度も高いペレット状フロックに造粒できる。

原水分配管、分配管下部に取り付けられた複数の造粒翼、こうしてペレット状に造粒されたフロックは極めて及び余剰フロックを汚泥として槽外に排出するための高い沈降速度を有するため、高速での固液分離が可能排泥筒が設けられている。槽上部のモータにより原水となる。後述のように、排水中のSSの性状によってはSpecial feature

従来型装置の課題を解決するものとして開発したのが、無機凝集剤
有機ポリマーA

排水原水

有機ポリマーB
反応槽

汚泥

凝集槽

原水分配管
処理水

ブランケット層
撹拌翼

排泥筒

造粒沈殿槽

図１ 新型高速凝集沈殿装置

産業機械 2021.51120m/h以上の処理速度で分離することができ、すでに４．特長と従来装置との比較納入された装置の実績でも処理速度20m/hで設計され稼働している装置がある（一般的な凝集沈殿装置では造粒沈殿槽を有する高速凝集沈殿装置は、以下のように1m/h程度、従来のSB型高速凝集沈殿装置でも５m/h特長をまとめることができる。

程度である）。

⑴‌固形粒子状の沈降促進剤を使用することなく高速の固液分離を実現し、排水の種類によっては、処理速度小さく沈降速度の低いフロックが少ないため、高速で20m/h以上での分離が可能となっている。これにより、固液分離をしても処理水へのフロックの流出が少なく、沈殿槽面積が従来SB型装置の1/2以下、一般的な処理水質は良好である。

凝集沈殿装置の1/20以下となり、装置全体面積も⑶

また、ペレット状フロックは径が均一であり、径が運転安定性大幅に縮減する。

運転を継続していると造粒沈殿槽内にはブランケット⑵‌沈降速度の低い微細フロックが少なく、処理水への層形成に必要な量を超えてペレット状フロックが蓄積

フロック流出が少ないため、処理水質は良好である。

するため、余剰フロックは収集して汚泥として槽外に⑶‌余 剰 フ ロ ッ ク を 造 粒 沈 殿 槽 内 の 排 泥 筒 で 濃 縮 し排出させる。本装置では、余剰フロックは、造粒沈殿槽高濃度の汚泥として排出できる。汚泥性状によって内部に設けられた排泥筒の内部に落下し濃縮され、は、新たな汚泥濃縮槽が不要。

引抜配管を通じて汚泥として排出される。運転時は⑷‌起動／停止繰り返し運転における安定性も良く、起動排泥筒上端の高さにブランケット層界面が維持される

後短時間で立ち上がり良好な処理水質が得られる。

Special feature

ため、界面を制御するための複雑な機構が必要ない。

⑸‌原水の水質変動に強く、高濃度SS排水に対しても、また、排泥筒が造粒沈殿槽内に設けられているため、安定した処理が可能。

排水のSS濃度が高濃度となり多量の余剰フロックが発生する場合でも、その容量を有効に使って多量本装置と当社従来のSB型高速凝集沈殿装置との比較の余剰フロックを遅滞なく呑み込むことができる。

を表１に示す。従来型より省スペースとなっており、処理したがって、高濃度SS排水に対する運転安定性も高い。

水質など他の項目も、従来を上回る性能を有している。

排水処理においては、排水原水の流入状況により装置

なお、本装置では有機ポリマーを２種類添加するが、は起動／停止を繰り返すが、停止時に槽底部に沈殿した

その合計添加量は、従来型装置での有機ポリマー１種類

ペレット状フロックは、再起動後、造粒撹拌翼によりの添加量と同等であり、本装置の薬品費は従来型装置とただちに浮遊しブランケット層を再形成するため、同等である。

再起動後の処理水質も良好である。

表１ 本装置と従来装置の比較
項目

本装置（造粒沈殿槽型）

従来型高速凝集沈殿装置（SB型）

沈殿槽処理速度（m/h）

６～20

３～５1/2

１処理水SS（mg/L）

５～1010以下

引抜汚泥濃度（％）

３～10１～５

立ち上がり早い

比較的時間を要する

薬品費

１１

総合評価

◎〇

槽面積比

起動／再起動12

INDUSTRIAL MACHINERY 2021.5

特集：環境装置①５．運転例
実装置規模のパイロットプラントによる排水処理の結果を以下に示す。
装置構成は図１と同様であり、図２に示す造粒沈殿槽は槽径1.1m、有効面積1.0 m2、槽高（地面～造粒翼回転用モータ天端）は4.2mである。原水は、濁度の標準物質でもあるカオリンをSSとする模擬排水であり、２つの運転条件で処理性能を検証した。運転①では、SS100～200mg/Lの原水に対し処理水量30 m3/h、沈殿槽処理速度30m/hの超高速で処理を行った。続いて運転②では、SS濃度が50～1,900mg/Lの間で大きく変動する排水に対し、処理水量15 m3/h、処理速度15m/hで高速処理を行った。
運転①では、沈殿槽側面の点検窓からは図３のようにペレット状のフロックの形成が確認され、沈殿槽上部から越流する処理水は図４のように清澄であり、SS 5mg/LでSpecial feature十分放流可能な処理水質であった。

図２ パイロットプラント造粒沈殿槽（ 沈殿面積1.0m2 ）

図３ ペレット状のフロック（運転①）

図４ 固液分離の様子（運転①）

産業機械 2021.513また、運転②では、図５に示すように、原水SS濃度の６．おわりに大きな変動に対し、これもSS１～５mg/Lの処理水質が安定して得られた。また、原水のSSが1,000 mg/L以上

本装置は、2017年に上市して以降20基以上の納入実績になった場合でも、余剰のフロックは沈殿槽内で停滞があり、エレクトロニクス産業のフッ素排水、金属加工業することなく排泥筒から汚泥として排除された。の研磨排水やメッキ排水など様々な産業分野で利用されて以上の結果から、この新型高速凝集沈殿装置は、原水いる。本装置の納入にあたっては、実排水を用いたラボSS濃度の変動にも強く、処理速度15m/hの高速処理でも、でのペレット形成・沈降性評価試験に基づき、その排水安定して水質良好な処理水が得られることが確認できた。に適した装置容量を選定している。実際これまでに処理速度20 m/hで設計された装置も納入されており、順調に稼働している。

Special feature

2,000

原水 : カオリン懸濁排水
流量 : 15m³/h（沈殿槽処理速度 15m/h）

40

原水SS
35

1,750
1500

30

1,250

25

1,000

20750

15500

10250

5000100

200

300

400

500

600

700

時間（分）
図５ 原水変動に対する処理水質の安定性（処理速度15 m/h ）14

INDUSTRIAL MACHINERY 2021.5800

処理水SS（mg/L）

原水SS（mg/L）

処理水SS