JPH04108502A - 凝集法および凝集装置 - 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］ この発明は、上水・工業用水採取水（河川水、河川伏流
水、地下水、湖沼水）、生物・物理化学処理水等の希薄
汚醐物および浄水場のろ過池の洗浄排水、高速凝集沈澱
池排汚泥、薬品沈澱池排汚泥等の濃原汚蜀物を上澄液（
上水・用水・再刊用水・中水道）とに分離する凝集方法
および凝集装置に関する。

「従来の技術］ 被処理液中の希薄汚濁物（微細粒子）を被処理液から分
離する装置としては、糸条性細菌が付着した浸水ろ適法
で付着除去するか、凝集剤を添加して凝集した微細粒子
を分離する沈澱槽および／またはろ過槽が用いられてい
る。沈澱槽は、被処理液に凝集剤を添加して生成した凝
集微細粒子（フロック）が給液筒に供給されて、固液分
離室の溢流堰に至る間に重力の作用下にフロックを沈降
させるものである。凝集剤の添加により該微細粒子の汚
泥表面の電荷を下がり、反発エネルギーが小さくなり微
細粒子間に衝突がおこりフロックを形成する。　フロッ
クを形成した被処理液を微細粒子充填層（ろ過槽）を通
水処理する方法が採られている。

［発明か解決しようとする課題］ この発明は、上水・用水・再刊用水・中水道水質の向上
を図るにあたり、固液分離性能を現在の数倍以上に向上
させ、１ミクロン前後の微生物、微細粒子、分散した浮
上性微細粒子を被処理液中の電解質を凝集剤として利用
するか、被処理液に電解質を添加して一瞬のうちに巨大
フロックを形成させ、凝集分離するものである。

フロックが大きく固形物負荷を大きく採れるから、沈澱
槽、ろ過槽は小型軽量化が図れる。沈降性微細粒子がｌ
０ｍｇ／ｌ以下の時は粒子間距離が大きく、粒子間に衝
突しうるにたる表面電位差があっても粒子間に衝突する
機会が少なく、たとえフロックを形成してもフロックは
小さく凝集除去効果は低いことが多い。

１ミクロン前後の微細粒子を凝集除去する性能の良い装
置を安価で提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段］ 本発明者は先に微細粒子を含む被処理液より微細粒子を
凝集させて巨大フロックを形成し、沈降させて、固液分
離槽に固形物負荷５０〜２５０Ｋｇ／ｍ’日をかけ、上
澄液とを効率的に分離する装置および凝集方法について
発明し特願昭６３−１５５６２４号（特開平２−５２０
１０号公報参照）として出願した。

本発明の凝集装置は、特願昭６３−１５５６２４号明細
書に記載した凝集装置と同様、被処理液を供給する給液
室に、被処理液を分散する分散室と分散室内に開口する
混合管を設け、混合管内に注入管を挿入し、注入管吐出
口より注入液を混合管内に注入する流れと、混合管内に
流入してくる被処理液の流れとが接触して、その界面の
微細粒子と微細粒子との間に電解質濃度差を生じさせ、
それに基づく、反発電位エネルギーの低下が、１〜５Ｘ
１０３ｓｍの衝突困難な微細粒子間にも、激しい衝突を
繰り返させ、混合管吐出口まで（２〜３秒の間）に、０
．５〜１１の巨大フロックを形成する。この混合液は、
固液分離室に送られ混合液中の浮上性微細粒子フロック
２２）は浮上し、掻き出し腕木２０）により固液分離室
から排除され、また沈降性の微細粒子の巨大フロックは
固液分離室の底部に設けられた汚泥排出口１９）から排
出され、必要に応じて循環再使用される。上澄液２１）
は固液分離室の液面下に設けた上澄液排出口から系外に
取り出される。

本発明の凝集方法は、上記の凝集装置を使用して、被処
理液中の沈降性微細粒子と上澄液とに分離するにあたり
、微細粒子濃度が低い（１０ｐｐｍ以下）ときは、凝集
助剤を添加して除去を目的とする微細粒子の間に、多数
の微細な凝集助剤を介在させることにより、目的微細粒
子間（凝集助剤を含む）の衝突効果をあげてフロック形
成能力を高める方法である。凝集助剤を添加して凝集濃
縮した汚泥（凝集助剤を含む）は循環再使用され、微細
粒子濃度の高い急速ろ過池からの洗浄排水、排汚泥では
凝集助剤の添加は必要としない。

混合管内の混合液（被処理液と注入液）の流速を１０＜
　Ｒｅ＜　１０５に、注入液の注入管内の流速を５〈Ｒ
ｅ　＜　１０５に維持して、混合管内で両液を接触させ
て凝集分離作用をほぼ完了させるものである。

本発明の凝集装置により処理される被処理液とは希薄微
細粒子を含む河川水、地下水、湖沼水、工・農業用水、
伏流水、生物・物理化学処理水、浄水場排水（浄水場か
ら排出されるろ通油の洗浄排水、沈澱池汚泥）を被処理
液という。

注入液は生物処理上澄水、物理化学処理上澄水、低濃度
汚染産業廃水、海水、水道水、蒸留水、潅がい用水およ
び／または工業用水（湖沼水、河川水、地下水等）かも
ちいられる。被処理液の電解質濃度が低く、注入液の電
解質濃度と差がないときは、被処理液に電解質を添加す
るか、注入液として電解質を含む水溶液、例えば、アル
カリ土類金属塩水溶液、アルカリ金属塩水溶液、高分子
凝集剤、ＰＣ！＋＋＋、ＡＩ＋÷十水溶液を用いること
もできる。

なお、被処理液中の微細粒子濃度が低いときに添加する
凝集助剤は珪藻土、骨炭粉末、炭素粉末（石炭、ヤシ殻
皮、活性炭）、炭酸マグネシウム粉末、リン酸カルシウ
ム粉末、雲母、長石、白土、陶石、滑石、ベントナイト
、カオリン、粘土、カオリン質、ドロマイト質、マグネ
シア質、ケイ酸マグネシウム質、クロム質、クロムマグ
ネシア質、マグネシアクロム質アルミナ質、ケイ石質、
ロウ石質、酸化チタン、アルミン酸石灰質、ケイ酸２石
灰質、スピネル質、ノルコノ質等の窯業原料微粉末、微
粉砕繊維、非水溶性有機物質の微粉末などである。

注入管の多孔質材、混合管の環状部に穴直径０５〜８Ｉ
Ｉ＋ｎの多孔質材（多孔板）を多段に装着することによ
り、多孔質材の下流の吐出口において、多孔質材（多孔
板）の穴を貫通した液がそれぞれ等速度を得ることにな
り、混合管、注入管の長さを短くしてら凝集分離性能が
低下しないから凝集装置の小型化を図ることができる。

以下この発明を添付の図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の凝集装置の１例であって縦型の装置を
示す。該凝集装置において、被処理液２）が供給される
部屋を給液室１）と呼ぶ、給液室に分散室３）を設ける
。分散室内に１ないし複数の混合管５）（第１図では２
本図示）を設け、分散室に両端が開口した混合管５）の
一端を設けて被処理液の供給口とし、他端は固液分離室
４）に直接凝集物を吐出する混合管吐出口１５）とし、
複数の混合管に注入管６）を、注入液供給管中心軸１１
）注入管中心軸１２）混合管中心軸１３）それぞれ中心
軸を合一（多孔質材を設ければ必ずしも合一を必要とし
ない）して１本づつ設けた装置の図である。注入管吐出
口１４）は混合管下流に向けて開口している。分散室と
固液分離室の間に隔壁８）を設けて、多孔質材１Ｂ）を
通過して注入管吐出口１４）から層流状態で供給される
注入液１０）の流れと、混合管と注入管とでつくられた
環状部】７）から注入管吐出口の下流の混合管の単管部
１ｇ）に流入する被処理液の層流とが接して流れ、その
界面で、被処理液の微細粒子と微細粒子間に激しい衝突
が繰り返され、混合管を通過する間に巨大フロックを形
成する。沈澱したフロックは汚泥排出口１９）から排出
する。複数の混合管の被処理液供給口を同じ水位に維持
して、各混合管の流入水量を均等化する。混合管の本数
は被処理液量と注入液量との混合液７）の総量が、各混
合管内を通過する流速が１０＜　Ｒｅ＜　１０５に保つ
ように決める。注入液の注入管内の流速も５＜　Ｒｅ＜
　１０５に保持する。

本発明の固液分離性能が高いのは、被処理液の微細粒子
が注入液に接して洗浄され、両液の電解質濃度差が大き
ければ、それに基づく、反発電位の低下が、微細粒子間
に激しい凝集作用をもたらし、混合凝集作用が繰り返さ
れ混合管下流に向かって巨大フロックを形成するからで
ある。一般的に両液の電解質（イオン）濃度差の大きい
時に、凝集微細粒子間、フロック粒子間の結合力は強い
ようである。望ましくは、注入液と被処理液の電解質濃
度差がＯ，１ｍｇ／１以上であるとフロックを形成しや
すくなり、１０ｍｇ／１以上あるとフロック形成能力は
強い。２Ｘ　ｔｏ５ｍｇ／１以上でもフロックを形成す
るが、薬剤費が大きくなり経済的でない。

混合管内の流速がＲｅ＞１０５になれば、フロックは形
成しない。Ｒｅ　＜　１０５になれば、フロックは形成
する。１０＞Ｒｅになれば、１本あたりの混合管処理量
が少なく、処理コストが大になる。形成したフロックは
混合管内の流速が１０５＜　Ｒｅ　＜　１０５になって
一旦破壊されることがあっても、Ｒｅ＜１０５に保持す
ればフロックは形成する。注入液の注入管内、またはそ
れからの吐出速度がＲｅ＞１０５になれば、フロックを
形成しない。Ｒｅ　＜　１０５に維持すれば、フロック
の成長は促進される。Ｒｅ　＜　５なれば、１本あｆこ
りの注入管処理量が少なく、処理コストか犬になる。

注入液量は被処理液にだいし２００ｚ以下、望ましくは
３０〜１％である。１％以下では凝集効果は低い、２０
ｏｚ以上でもフロック形成能力は変わらない。２００２
をこえると、固液分離室への負荷が大きすぎ、注入液が
増加しただけの効果は認められない。

汚濁物質の濃度の小さい被処理液は微細粒子間の距離が
１００オーゲストロング以上ある場合が多く、粒子間の
距離が１００オーゲストロングより大きいと粒子間の衝
突が少なくてフロックが小さく、凝集性能が著しく低下
する。そのため被処理液中の粒子直径と前後する直径で
比重の大きい凝集助剤、また凝集分離した汚泥（凝集助
剤を含む）は凝集剤として添加し、循環再使用する。そ
の添加量はｌＯ〜ｌｘ　］Ｏ’ｍｇ／ｌを被処理液に加
え、衝突効果を高めて巨大フロックを形成させて凝集分
離するものである。ｔｏｍｇ／ｌ以下では凝集効果は顕
著でない。１ｘｌＯ５ｍｇ／１以上では添加しただけの
効果は表札ない。

注入管、混合管環状部に装着する多孔質材（１６）は注
入液・被処理液中の微細粒子の直径の大きさによって多
孔質材の穴径を変えることになる。被処理液中の１ｍｍ
以上の固形粒子は安価なろ通接で除去しておく、ここで
の微細粒子直径は１ｍｍ〜０．１ミクロンをさす。多孔
質材を装着して凝集装置の小型化をはかるには、多孔質
材の各式を通過した注入液・被処理液ができるだけ等速
度であることが必要である。多孔質材は抗菌性の００１
〜５ｍｍ径の粉粒体、０．００１〜８＋ｎｍ穴径の金属
製、無機製、高分子樹脂製の多孔板、織物、編み物、不
織布、網、スポンジ（連続微細気泡径）これら素材をそ
れぞれ単独または層状に組み合わせたものがあげられる
。多孔質材の装填高さを０．１〜５００ｍｍ、水道水管
内平均速度１ｍｍ／ｓｅｃにおける圧力損失を０．０１
〜１０．Ｏ［１０ｍｍに収めるのが望ましい。圧力損失
がＯ，０１ｍｍ以下は整流効果が少なく　ｌＤ、０００
ｍ＋ｎ以上は所要動力が大きく不経済である。

実施例−１ 製紙排水ＢＯＤ２５０ｐｐｍ、　ＣＯＤ２３０ｐｐｍを
１５００ｍ３７日を生物処理した処理水質はＢＯＤ５ｐ
ｐｍ、ＣＯＤ］３ｐｐｍ、ＳＳ６ｐｐｍ、電解質濃度４
２０ｐｐｍである。この処理液を砂ろ過（平均ろ過速度
４ｍ／ｈｒ）処理して再利用水として利用している。一
方上記生物処理液に５０ｐｐｍの珪藻土（平均粒子直径
３５ミクロン）を添加して本発明の第１図の凝集装置の
被処理液の供給口に１５００ｍ’７日、注入液］００ｍ
’／日供給し、上澄液は固液分離室の水面下３０ｃｍか
ら、沈降性微細粒子は固液分離室の底部より排除し、排
除した汚泥（汚泥濃度３．７％）を生物処理液に珪藻土
として添加し、循環再使用した。

凝集装置は混合管（直径１２０１１Ｉ１ｍ、長さ１８０
０ＩＩｌ１１１）と注入管（直径２５ｍ＋ａ、長さ１３
００ｍ＋ａ）との１組みを１本として６４（４列Ｘ１６
本）木／セットを２セツトを２基の分散室に配置装着し
、分散室水位を固液分離室水位より４５ｍｍ上に設置し
た。

砂ろ過処理水と本発明の凝集装置の処理水の処理結果を
表−１に示す。

表−１ 砂ろ過　　凝集装置 凝集助剤　　　　　なし　珪藻土珪藻土再循環汚泥 凝集助剤 添加量　　　ｍｇ／　］ 処理水質 ＢＯＤ　　　　〃２　　　　３’ｌ　　　　　ＩＣ０Ｄ
　　　〃　　　５　　　５　　　２　　　２ＳＳ　　　
　　〃３　　　　４　　　　１　　　　１実施例−２ 河川水、ＫＭｎＯａ消費量３．５ｐｐｍＳ濁度７３．６
度一般細菌８７４（個／ｒＱ１）、色度１．４にベント
ナイト３０ｐｐｍ添加した混合液２００１１３７日を本
発明の凝集装置［実施例−１と同じ混合管、注入管を組
み合わせた１２本（４列×３本）を装着した分散室コに
供給した。分散室の水位を固液分離室の水位より５０ｍ
＋ｓ上に設置した。沈降性微細粒子は固液分離の底部よ
り排出し、排出した汚泥はベントナイトとして被処理液
（河川水）に添加し、循環再使用した。上澄液は固液分
離室の水面下２５ｃａ＋より排出した処理水（Ａ）の水
質と、一方何川水は砂層を４〜５ｍ／日という緩速度で
ろ過した処理水（Ｂ）の水質と、河川水をシリンダーに
採ってｔす泥の沈降濃縮したときの汚泥濃度と（八）の
汚泥濃度を表−３に示し、緩速砂ろ過のろ材は表−２に
示した。

表−２ 上より　　　砂径ｍｍ　　　　　厚さｍｍ細　　　砂　
　　　０．２〜０．４　　　　　　８００粗　　　砂　
　　　　　３．２　　　　　　　　１５０細砂利　　５
〜９１４０ ”　　　　　］　ｌ〜１８　　　　　１４０玉　　　石
　　　　　２２〜３１　　　　　　　２５０表−３ 濁度 色度 ＨｎＯ，消費ｊｌ　ｐｐｍ 一般細菌個／ｍｌ 汚泥濃度　ｐｐｍ 沈降時間１　ｍｉｎ ４　ｈｒ 河川水　　　Ａ　　　　　Ｂ １．４　　　０　　　　０ ３．５　　　　［３３１，１３ 実施例−３ 河川水浄水場の急速ろ通油からの洗浄排水に対し本発明
の実施例−１と同し凝集装置を用いて沈降濃縮に使用す
る。ろ通油洗浄排水にＣａ＋＋５ｐｐｍ添加し、固形物
負荷２５０Ｋｇ／ｍ’日で供給したときの濃縮した汚泥
濃度とメスシリンダーに採取した汚泥の経時変化を比較
して表−４に示す。

表−４ 沈降時間　　　汚　泥　濃　度　（％）時間　　メスシ
リンダー　本発明凝集装置０　　　　　０．６７　　　
　　　　０．６７１／６０　　　　　　　　　　　　　
３２６１　　　　　２．８７　　　　　　　５．５８４
　　　　　４．０６ ２４　　　　　５．６１ ［発明の効果］ 本発明の凝集方法は被処理液中の電解質を被処理液中の
微細粒子の凝集液として利用出来るから、薬剤費は軽減
出来る。

本発明の凝集方法にはアルカリ金属塩、アルカリ土類金
属塩を凝集剤として被処理液に添加使用出来、その濃度
は低いから浄水、環境汚染の心配は無い。

被処理液中の微細粒子の濃度が希薄でも、溶出物の無い
無機質の微ＥＢ粒子を凝集助剤として添加して凝集効果
あげることができる。しかも沈降濃縮した汚泥（凝集助
剤を含む）を凝集助剤として循環再使用しても、凝集助
剤単独使用と同様の凝集効果をあげ、処理水中のＳＳは
緩速ろ過と同質の水質をえることが出来、経済的である
。

固形物負荷、処理水量が大きいから沈澱槽、ろ通接の小
型化が図れ、しかも緩速ろ通接と同質の水質を得ること
ができる。

本発明の凝集装置は注入液と被処理液と接するだけで巨
大フロックを混合管内で形成するから、衝突のための動
力、フロック成長室は不要である。

固液分離室の凝集汚泥と上澄液との界面が画然としてい
るから、沈降堆積速度に見合った速度で自動的に引き抜
くことが出来るので、運転管理が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の凝集装置の断面図である。 第２図は注入管の吐出口が多段に開口し、注入管、混合
管に多孔質材を装填した断面図である。 Ｊ、給液室　２　被処理液　３：分散室　４：固液分離
室　５　混合管　６・注入管　７　混合液８・隔壁　９
・注入液供給管　　１〇−注入液　１１注入液供給管中
心軸　　１２注入管中心軸１３：混合管中心軸　　１４
：注入管吐出口　　１５．混合管吐出口　１６多孔質材
　１７環状部　１８単管部１９：汚泥排出口　２０：掻
き出し腕木　２１：上澄液２２・浮上性微細粒子フロッ
ク 特許出願人　　　　　　福永和二 第 ■ 区： 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）給液室１）と固液分離室４）とからなり、該給液室
   に被処理液２）を分散させる分散室３）と、一端が分散
   室に、他端が固液分離室に開口した１ないし複数本の混
   合管５）を設け、さらに該混合管内に注入液１０）を注
   入する注入管６）を１ないし複数本設けた構造を有する
   凝集装置を用いて被処理液２）から汚濁微細粒子と上澄
   液とに分離するにあたり、混合管内の注入液と被処理液
   との混合液７）の流れは１０＜Ｒｅ＜１０＾５、注入液
   の注入管の流れは５＜Ｒｅ＜１０＾４の範囲に保持する
   ことを特徴する被処理液から汚濁の原因となっている微
   細粒子と上澄液とを分離する凝集法。 ２）注入液量は被処理液量の１〜２００％とする請求項
   第１項記載の凝集法。 ３）注入液中の電解質濃度と被処理液中の電解質濃度と
   の差を０．１ｍｇ／ｌないし２×１０＾５ｍｇ／ｌの範
   囲とする請求項第１項記載の凝集法。 ４）注入液中の電解質濃度が被処理液中の電解質濃度よ
   り低いことを特徴とする請求項第１項記載の凝集法。 ５）注入液中の電解質濃度が被処理液中の電解質濃度よ
   り高いことを特徴とする請求項第１項記載の凝集法。 ６）被処理液に電解質を添加することを特徴とする請求
   項第１項記載の凝集法。 ７）被処理液に凝集助剤を３０〜１×１０＾５ｍｇ／ｌ
   を添加する請求項第１項記載の凝集法。 ８）凝集分離した汚泥（凝集助剤を含む）を被処理液に
   添加して循環使用する請求項第１項記載の凝集法。 ９）混合管の環状部１７）に多孔質材１６）を装着する
   請求項第１項記載の凝集装置。