JPH04100600A - 汚泥水の脱水方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は浄水過程で生ずる汚泥水の脱水方法に関する。

〔従来の技術〕

一般の浄水処理においては、原水である河川水、井水、
湖沼水等から懸濁物質を除去するために、原水中に硫酸
アルミニウム（硫酸ハント）等の凝集剤を添加し、凝集
沈澱槽て沈澱物を沈降分離させて処理水を得ると共に、
これによって発生した沈澱汚泥を処理するために、当該
凝集沈澱槽の底部に溜まった沈澱物を汚泥引抜管を介し
て引き抜いて汚泥貯槽に移し、次いでこれを大容量の重
力沈降型の汚泥濃縮槽に導入してさらに沈降分離を行い
、しかる後に汚泥の脱水処理を行うようにしているのか
普通である。

濃縮した汚泥水の脱水処理方法としては、従来より各種
の方法が提案され実施されているが、般的には濾過によ
る加圧脱水機または真空脱水機による方法か普及してい
る。そして、これらの処理を行う場合に使用する脱水機
に要求される性能は、処理対象である汚泥水の濃度に依
存することから、浄水処理設備、特にそのうちの汚泥処
理装置を出来るだけ小型で安価なものとするためには、
かかる脱水機に導入する汚泥水を可及的に高濃度に濃縮
しておくことか一般的に良いとされている。そのため、
従来一般には脱水機の前段における汚泥水を長時間にわ
たって沈降分離させ汚泥を濃縮することが行われている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記したように、汚泥水は最終の脱水機にかける前に汚
泥濃縮槽等により長時間に亘って沈降分離を行うように
している。ところが、この沈降分離を長時間掛けて行う
結果、汚泥水中の溶存酸素量か低下して嫌気状態となり
易い。一方、汚泥水中には、原水から酸化により析コ、
分離された金属類あるいは原水中に存在する懸濁物質の
構成要素としての酸化金属類が多く存在するのが普通で
あり、このような酸化された金属類は汚泥水が上述のご
とく嫌気状態になると還元されて溶解するようになる。

その代表的な金属は鉄であり、したがって嫌気状態とな
った汚泥水中には鉄が二価の還元状態となって、汚泥水
中に溶存した状態となる。

鉄が二価のイオン状態のま＼で最終の脱水機にかけられ
ると、脱水機に設けられている濾布面において空気と接
触して再び酸化されて析出し、その結果濾布面に当該酸
化物が付着して濾布に目詰まりが生じるという不具合が
ある。

このような問題点をなくするためには、脱水機にかける
前段で汚泥水を曝気して酸化させ、前記金属類を不溶性
の水酸化物の形態として析出、分離させておけばよく、
このような観点から、本出願人は先に、特開平２−８３
１００号公報に示される浄水処理設備を提案した。

すなわち、この浄水処理設備によった場合、脱水機にか
ける以前に汚泥水が曝気によって酸化させられ、汚泥水
中に含まれている二価の鉄イオンが三価のイオンに酸化
され、汚泥水中で速やかに不溶性水酸化第二鉄となって
汚泥水中に固形物として取り込まれることになり、その
ため脱水機の濾布面において二価の鉄イオンに起因する
酸化物の生成が極力抑えられるという効果を奏すること
ができる。

しかしながら、上述した汚泥水の曝気による酸化にも多
少の問題はある。

すなわち、嫌気状態にある汚泥水のｐＨはその発生過程
において添加される硫酸ハント等のアル一般にｐＨ６，
５前後の弱酸性を示すことが多く、このような弱酸性の
汚泥水をそのまま曝気した場合は、脱水機の濾布面にお
ける二価の鉄イオンに起因する目詰まりを生じさせない
程度まで酸化させるのに極めて長時間の曝気を要すると
いうものである。

そこで、本発明者等は汚泥水のｐＨをアルカリ側に調整
して曝気処理することを試みたところ、当該ｐＨ調整に
よって鉄イオンの酸化速度が早くなり、したがって曝気
に要する時間が大幅に短縮されることが判った。ところ
が、曝気後のアルカリ性の汚泥水を脱水機にかけたとこ
ろ、当該汚泥水中に溶存状態の鉄イオンかはとんと存在
しないにもかかわらす、脱水機の濾布面に依然として目
詰まりか生じることが明らかとなり、その原因物質はマ
ンガンの酸化物であることが判明した。

すなわち、浄水過程で生ずる汚泥水中には通常鉄ととも
にマンガンの酸化物も比較的多く含まれており、したか
って嫌気状態の汚泥水中には二価の鉄イオンたけでなく
、前記マンガンの酸化物が還元されることにより生成す
る二価のマンガンイオンも共存し、当該マンガンイオン
か汚泥水をアルカリ性にしたことによって脱水機の濾布
面で少しづつ酸化され、析出したものと考えられる。

本発明者らは、このテーマについてさらに鋭意研究を行
った結果、汚泥水を脱水機にかける前段階で曝気により
酸化させると共に、この曝気の前後の汚泥水のｐＨ値を
調整することにより、鉄イオンの酸化速度を従来法より
早めることができ、脱水機の濾布面に二価の鉄イオンに
起因する酸化物の析出をなくすることかできるのみなら
ず、汚泥水中に含まれているマンガンイオンが原因とな
って脱水機の濾布面に付着する析出物の生成を防止する
ことができることを県出し本発明をなすに到ったもので
ある。

従って、本発明は汚泥水中に含まれている鉄のみならず
マンガンに起因する脱水機の濾布面への悪影響を極力回
避し得るようになした汚泥水の脱水方法を提供すること
を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するための本発明の構成を詳述すれば、
浄水過程で生ずる鉄およびマンガンを含んだ汚泥水を脱
水機により脱水処理するにあたり、脱水機の前段で汚泥
水をｐＨ値７〜１０の条件下で曝気することにより酸化
させると共に、曝気後の汚泥水のｐＨ値を６以上７未満
に調整し、しかる後に脱水処理することを特徴とする汚
泥水の脱水方法である。

以下に本発明の詳細な説明する。

前記したように、汚泥水中の溶存状態の金属は、一般に
鉄イオンとマンガンイオンがほとんどと考えられる。そ
こで、本発明における酸化手段は、脱水機にかける前段
階で汚泥水を空気あるいは酸素富化空気等の酸素含有ガ
スを用いて曝気することで実現でき、二価の鉄イオンは
三価のイオンに酸化され、汚泥水中で速やかに不溶性水
酸化第二鉄となり、汚泥水中に固形物として取り込まれ
ることになる。しかしながら、この酸化反応は前述のよ
うに汚泥水のｐＨ値が６．５前後の弱酸性の条件下にお
いてはや＼時間が掛かる。このため本発明方法では、前
記曝気処理を、汚泥水のｐＨ値を７〜１０に調整して行
うことにより、その酸化速度を早めることか可能となっ
た。

一方、嫌気状態にある汚泥水中の二価のマンガンイオン
は、前記鉄イオンに比べて極めて酸化され難く、例えば
汚泥水のｐＨが６以上７未満というような弱酸性域にお
ける曝気ではほとんど酸化されない。

しかし、当該マンガンイオンもｐＨを上げてアルカリ性
とすることによって酸化され易くなるが、その酸化速度
は前記鉄イオンに比べると著しく遅い。したがって、汚
泥水のｐＨ値を前述のごとく７〜１０とアルカリ性にし
て曝気しても、鉄イオンはほぼ完全に酸化できるがマン
ガンイオンは酸化しきれないで、その相当量が溶存状態
で残留する。したがって、このままの状態で脱水機にか
けた場合は、汚泥水がアルカリ性となっているか故に当
該脱水機の濾布面においてマンガンイオンの酸化か緩や
かに進行し、その結果、長期間脱水処理を行った場合に
は前記濾布面にマンガン酸化物か析出して蓄積し、目詰
まりを起こすこととなる。このようなマンガン酸化物の
析出を防止するために、本発明においては曝気後の汚泥
水のｐＨ値を６以上７未満に再調整し、マンガンイオン
の酸化反応を実質上停止させるのである。

ここで、曝気処理を汚泥水のｐＨ値が７〜１０の条件下
で行うのは、ｐＨ７未満では二価の鉄イオンの酸化反応
の促進にほとんど効果かなく、またｐＨ値が高くなれば
なるほど、酸化反応にとって有利ではあるが、１０を越
えるとアルカリ剤の使用量か多くなり過ぎ、曝気後の汚
泥水のｐＨ値を再調整する際に今度は酸の消費量が多く
なって二重の不経済となると共に、ｐＨ値が高過ぎると
汚泥水中に２０〜４０％の割合で含まれている有機物の
一部が溶解して汚泥水か変性を起こし、処理の悪化を招
くことが判ったからである。

また、汚泥水のｐＨ値を７〜１０として曝気した後、今
度は曝気後の汚泥水のｐＨ値を６以−Ｅ７未満に再調整
する理由は、前記したようにｐＨ値か７以上ではマンガ
ンイオンの酸化反応か緩やかに進行して濾布面において
マンガン酸化物に起因する目詰まりが生ずるからであり
、一方、ｐＨ値を６以上としたのは、以下のような理由
によるものである。すなわち、凝集沈澱処理を行う際、
凝集剤としてポリ塩化アルミニウムや硫酸バンド等のア
ルミニウム系のものを使用するか、その凝集剤が水酸化
アルミニウムとして汚泥水中に２０％前後取り込まれて
おり、ｐＨ値を６未満に下げた場合、汚泥水中の当該ア
ルミニウム分の一部か溶解し、処理を困難にさせるおそ
れかあるからである。

さらに、酸性を余りに強くすると他の重金属を溶解する
程度が高くなり、汚泥の性状が悪化するからである。

曝気の前後の汚泥水のｐＨ値を前記したような値に調整
するには、アルカリ剤または酸を直接汚泥水の配管中に
注入するようにしてもよいし、あるいは当該配管の途中
に混合槽を付設して当該混合槽内においてｐＨ調整剤と
汚泥水を混合するようにしてもよいものである。また、
曝気槽内の汚泥水のｐＨ値を調整するには、曝気槽内に
直接ｐＨ調整剤を注入してもよいものである。

なお、ここで用いるアルカリ剤としては、一般に用いら
れているカセイソーダ、炭酸ソーダが好適であり、また
酸剤としては塩酸、硫酸が好適に用いられる。

本発明の対象となる脱水機は、汚泥水を濾布や素焼の濾
過筒等を用いて濾過により脱水処理するタイプのもので
あればいかなるものでもよく、例えば前記した加圧脱水
機（フィルタープレス）や真空脱水機は勿論、槽内に多
数本の濾過筒（エレメント）を垂設してなり、当該槽内
に入れた汚泥水中の固形物を前記濾過筒の外側で捕捉す
るとともに濾過水を前記濾過筒の内側に集水して取り出
す構造のいわゆるエレメント型フィルター等にも適用で
きる。なお、当該エレメントフィルターはいわゆる脱水
機としても使用されるが、通常は汚泥水を前記加圧脱水
機や真空脱水機、あるいは遠心脱水機等の脱水機にかけ
る前の予備濃縮機として使用される場合が多い。そのた
め、このようなタイプのものを特に濾過濃縮機と称する
ことがあるが、本発明でいう脱水機にはこのような汚泥
水の予備濃縮に使用されるものも含む。

〔実施例〕

以下、本発明方法の具体的構成を図示の実施例に基づき
詳細に説明する。

図面は本発明方法の一例を示すフローを示すもので、図
中１は凝集沈澱槽を示す。この凝集沈澱槽１には、河川
水、井水あるいは湖沼水等が原水として取り込まれ、硫
酸バンド等の凝集剤を添加して原水中の懸濁物質を沈澱
させる。

懸濁物質が沈降分離された処理水は溢流式で次段の処理
系または各種用途先に送水管２を介して送られる。

一方、凝集沈澱槽１の底部に沈澱した汚泥は、汚泥引抜
管３を介して汚泥槽４に貯溜され、ここからポンプ５に
よって連続的に汚泥濃縮槽６に送られる。汚泥濃縮槽６
では所定の濃度に到るまで、一般的には１００〜５００
時間程度の沈降分離濃縮を行い、固液分離された液は凝
集沈澱槽１に戻すか、処理水として処理水系に送ると共
に、槽６の底部に溜まった高濃度の汚泥はポンプ７によ
り汚泥曝気槽８に送られる。９はこの汚泥曝気槽８内の
底部近傍に付設した散気管であり、１０は当該散気管９
に空気を供給するブロワ−である。

ポンプ７により汚泥曝気槽８に送られた高濃度の汚泥水
は当該汚泥曝気槽８内において空気と接触して酸化させ
られる。

本発明方法ではこの汚泥曝気槽８における汚泥水のｐＨ
値を７〜１０に調整すると共に、曝気後の汚泥水のｐＨ
値を６以上７未満に調整するようにしたもので、図中１
１はポンプ７から汚泥曝気槽８に至る配管中に付設した
ｐＨ調整装置を示し１２は汚泥曝気槽８から脱水機に至
る配管中に付設したｐＨ調整装置を示すものである。

ｐＨ調整装置１１においては汚泥水のｐＨ値を７〜１０
にするためカセイソーダ、炭酸ソーダ等のアルカリ剤が
該配管中に注入される共に、後段のｐＨ調整装置１２に
おいては、塩酸、硫酸等の酸剤が該配管中に注入され、
汚泥曝気槽８を出た汚泥水のｐＨ値が６以上７未満に調
整されるものである。

汚泥曝気槽８中の汚泥水のｐＨ値を７〜１０に調整する
には前記したように、ポンプ７から汚泥曝気槽８に至る
配管中にｐＨ調整装置１１を付設すればよいが、これ以
外にも、例えば汚泥曝気槽８内に直接アルカリ剤を注入
するようにしてもよいものである。

なお、処理すべき汚泥水のｐＨ値がもともと７以上であ
る場合、あるいはもとのｐＨ値か７未満であっても曝気
によって短時間内にｐＨ７以上となるような場合（例え
ば、汚泥水が比較的多量の有機物を含むものであり、嫌
気状態に長時間おかれることによって嫌気性微生物の働
きにより前記有機物が分解されて低分子の有機酸が多量
に生成され、当該有機酸が曝気によって揮散するために
汚泥水のｐＨ値が７以上に上昇するような場合）はアル
カリ剤を添加することなくそのまま曝気してよい。

汚泥曝気槽８を出てｐＨ値が６以上７未満に調整された
濃縮汚泥水はポンプＩ３によって、次段のライン中に付
設されたエレメント型フィルター１４、あるいはフィル
タープレス１５等からなる脱水機に導入され、通常と同
様の方法で最終の脱水処理が行われる。

脱水後のスラッジは従来と同様の方法にて処理される。

以下に、実施例と併せ比較例を挙げて本発明方法の効果
をさらに詳述する。

ｐＨ６，６、溶存Ｆｅ含有量２．７７ｍｇ／β、溶存Ｍ
ｎ含有量３．８４■／ｌの原汚泥水を用い、実施例（１
）〜（５）、比較例（１）、（２）に示す条件で脱水実
験を１ケ月間連続して行った。

実施例（１）〜（５）の結果を表１に、比較例（１）、
（２）の結果を表２にそれぞれ示す。

なお、表１及び表２において一次ｐＨとは曝気槽内の汚
泥水のｐＨ値を示し、二次ｐＨとは曝気後の汚泥水のｐ
Ｈ値を示す。

実施例（１）〜（５）、比較例（１）、（２）のいずれ
共、−次ｐＨ調整剤としてはカセイソーダを、二次ｐＨ
調整剤としては塩酸をそれぞれ使用した。また、脱水機
としてはオルガノ製エレメント型フィルター（濾過濃縮
機）を使用した。

表１によって明らかなとおり、曝気を境にして一次ｐＨ
値を７〜１０に調整すると共に、二次ｐＨ値を６以上７
未満に調整した実施例（１）〜（５）の場合、１ケ月運
転後の脱水機の濾布面に鉄酸化物及びマンガン酸化物の
析出がなんら認められなかった。

これに対し、表２に示すとおり、−次ｐＨ値、二次ｐＨ
値の両者共６．５に調整した比較例（１）の場合には、
脱水機の濾布面に鉄酸化物の付着が認められた。また、
−次ｐＨ値を８５に調整し、二次ｐＨ値を８．０に調整
した比較例（２）の場合には、鉄酸化物の付着は認めら
れなかったが、マンガン酸化物の付着が確認された。こ
れは、二次ｐＨ値をアルカリサイドに設定したため、マ
ンガンの酸化か曝気後も促進され、脱水機の濾布面にマ
ンガン酸化物か付着したものと考えられる。

表−１ ※　濾液中の溶存Ｆｅ量及び溶存Ｍｎ量は実験中におけ
る代表的な値を示すものである。

表−２ ※　濾液中の溶存Ｆｅ量及び溶存Ｍｎ量は実験中におけ
る代表的な値を示すものである。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、汚泥水の曝気による酸化をｐＨ７
〜１０の条件下で行うことによって特に二価の鉄イオン
の酸化速度を著しく高めることができ、したがって曝気
に要する時間を従来より大幅に短縮することができると
ともに脱水機に導入される汚泥水中の鉄はすべて酸化状
態に安定維持され、一方脱水機に導入される汚泥水中の
マンガンイオンは汚泥水のｐＨ値が６以上７未満に維持
される結果、これ以上空気酸化を受けないことになる。

従って、溶存状態の金属類（はとんどが鉄とマンガン）
が脱水機の濾布面で酸化析出されることで生じていた当
該濾布の目詰まりの問題がほとんど解消されること＼な
った。

また、本発明方法によれば、従来、濾布の目詰まりを解
消するために行っていた脱水機における濾布の酸洗浄の
負担が解消乃至軽減されて作業環境の改善が実現され、
また濾布を装着したま＼酸洗浄を行っていた場合の装置
の耐酸性の配慮が不要乃至軽減されるという利益があり
、さらに廃液処理のための中和装置が不要乃至その負担
か軽減されるものとなってその実用上の利益はきわめて
多大なものである。

４、

【図面の簡単な説明】

図面は本発明汚泥水の脱水方法の一例を示すフロー図で
ある。 ■　凝集沈澱槽　　　　２．送水管 ３：汚泥引抜管　　　　４：汚泥槽 ５：ポンプ　　　　　　６：汚泥濃縮槽７：ポンプ　　
　　　　８：汚泥曝気槽９　散気管　　　　　ｌＯ・ブ
ロワ １１：ｐＨ調整装置　　１２　：　ｐＨ調整装置１３　
ポンプ １４：エレメント型フィルタ １５、フィルタープレス 特許出願人　オルガノ　株式会社 手 続 補 正 書 （自発） 平成３年１０月２３日 特許庁長官　　深　沢　　亘　殿 １、事件の表示 平成２年特許願第２１４９７４号 ２、発明の名称 汚泥水の脱水方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 明細書中の下記事項を訂正願います。 １、第９頁下から４行目〜下から３行目に「有機物の一
部か溶解して」とあるのを「有機物の一部、あるいは汚
泥水中に含まれている水酸化アルミニウムの一部か溶解
して」と訂正する。 以上 〔連絡先〕 〒１１３ 東京都文京区本郷５丁目５番１６号 オルガノ株式会社　法務特許部 電話番号０３−５６８９−５１１５ 別紙のとおり

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 浄水過程で生ずる鉄およびマンガンを含んだ汚泥水を脱
   水機により脱水処理するにあたり、脱水機の前段で汚泥
   水をｐＨ値７〜１０の条件下で曝気することにより酸化
   させると共に、曝気後の汚泥水のｐＨ値を６以上７未満
   に調整し、しかる後に脱水処理することを特徴とする汚
   泥水の脱水方法。