JP2000301161A - 水の凝集処理及び凝集汚泥の利用方法 - Google Patents
水の凝集処理及び凝集汚泥の利用方法Info
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Landscapes
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水の凝集処理において、従来の凝集分離法の
技術的限界を打破し、凝集スラッジを価値の高い資源と
して有効に利用する凝集汚泥の利用方法を提供する。 【解決手段】 汚染物質を含有する原水に４価チタンイ
オン含有凝集剤を添加して攪拌し、水和酸化チタンフロ
ックを生成せしめて原水中の汚染物質を凝集分離し、凝
集処理水を得るとともに、凝集処理水から分離した分離
スラッジを加熱することで分離スラッジに光触媒活性を
付与し、光触媒となる酸化チタンを得ることを特徴とす
る水の凝集処理及び凝集汚泥の利用方法。４価のチタン
イオン含有凝集剤は、４塩化チタン又は硫酸チタニルで
あるとよい。
技術的限界を打破し、凝集スラッジを価値の高い資源と
して有効に利用する凝集汚泥の利用方法を提供する。 【解決手段】 汚染物質を含有する原水に４価チタンイ
オン含有凝集剤を添加して攪拌し、水和酸化チタンフロ
ックを生成せしめて原水中の汚染物質を凝集分離し、凝
集処理水を得るとともに、凝集処理水から分離した分離
スラッジを加熱することで分離スラッジに光触媒活性を
付与し、光触媒となる酸化チタンを得ることを特徴とす
る水の凝集処理及び凝集汚泥の利用方法。４価のチタン
イオン含有凝集剤は、４塩化チタン又は硫酸チタニルで
あるとよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水の凝集処理及び
凝集汚泥の利用方法に関し、更に詳しくは、特定の凝集
剤を使用し、水の凝集処理によって水を浄化し、その凝
集処理で生成する凝集汚泥を資源化する水の凝集処理及
び凝集汚泥の利用方法に関する。
凝集汚泥の利用方法に関し、更に詳しくは、特定の凝集
剤を使用し、水の凝集処理によって水を浄化し、その凝
集処理で生成する凝集汚泥を資源化する水の凝集処理及
び凝集汚泥の利用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から代表的な水処理方法として、硫
酸ばんど、ＰＡＣ、塩化第２鉄などの凝集剤を利用した
凝集沈殿、凝集浮上などの凝集分離法が広く実用化され
ている。しかし、その凝集分離法で生成した水酸化アル
ミニウム、水酸化第２鉄などを主成分とするスラッジ
は、そのまま格別の利用価値がないため、汚泥脱水処理
され廃棄されるのがほとんどであり、せいぜい上水処理
汚泥を園芸用土に少量を利用する程度であった。
酸ばんど、ＰＡＣ、塩化第２鉄などの凝集剤を利用した
凝集沈殿、凝集浮上などの凝集分離法が広く実用化され
ている。しかし、その凝集分離法で生成した水酸化アル
ミニウム、水酸化第２鉄などを主成分とするスラッジ
は、そのまま格別の利用価値がないため、汚泥脱水処理
され廃棄されるのがほとんどであり、せいぜい上水処理
汚泥を園芸用土に少量を利用する程度であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、こうした従
来技術の欠点を解決することを課題とする。すなわち、
従来の凝集分離法の技術的限界を打破し、凝集スラッジ
をきわめて価値の高い資源として有効に利用する方法を
提供することを課題とする。
来技術の欠点を解決することを課題とする。すなわち、
従来の凝集分離法の技術的限界を打破し、凝集スラッジ
をきわめて価値の高い資源として有効に利用する方法を
提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、凝集スラッ
ジを価値の高い資源として有効に利用することができる
方法を研究したところ、次の事実が見出された。４塩化
チタン、硫酸チタニルなどの４価チタンイオンを含む凝
集剤を、汚染物質を含む原水に添加して攪拌すると、水
中で加水分解された水酸化チタン（水和酸化チタンＴｉ
Ｏ（ＯＨ）2 ）フロックが生成する。その際、原水中の
懸濁粒子、リン、高分子状溶解性有機物なども一緒に凝
集してフロック化する。凝集工程で生成した前記水和酸
化チタンフロック（原水中の濁質、有機物、リンが凝集
フロックに取り込まれている状態である）は、加熱する
と高い光触媒活性を持つ酸化チタンに変化する。本発明
は、前記の酸化チタンが得られることを見出すことによ
り、これを基礎として完成された。
ジを価値の高い資源として有効に利用することができる
方法を研究したところ、次の事実が見出された。４塩化
チタン、硫酸チタニルなどの４価チタンイオンを含む凝
集剤を、汚染物質を含む原水に添加して攪拌すると、水
中で加水分解された水酸化チタン（水和酸化チタンＴｉ
Ｏ（ＯＨ）2 ）フロックが生成する。その際、原水中の
懸濁粒子、リン、高分子状溶解性有機物なども一緒に凝
集してフロック化する。凝集工程で生成した前記水和酸
化チタンフロック（原水中の濁質、有機物、リンが凝集
フロックに取り込まれている状態である）は、加熱する
と高い光触媒活性を持つ酸化チタンに変化する。本発明
は、前記の酸化チタンが得られることを見出すことによ
り、これを基礎として完成された。
【０００５】すなわち、本発明は以下の手段で上記の課
題を解決した。 （１）汚染物質を含有する原水に４価チタンイオン含有
凝集剤を添加して攪拌し、水和酸化チタンフロックを生
成せしめて原水中の汚染物質を凝集分離し、凝集処理水
を得るとともに、凝集処理水から分離した分離スラッジ
を加熱することで分離スラッジに光触媒活性を付与し、
光触媒となる酸化チタンを得ることを特徴とする水の凝
集処理及び凝集汚泥の利用方法。 （２）４価チタンイオン含有凝集剤が、４塩化チタン又
は硫酸チタニルである前記（１）に記載の水の凝集処理
及び凝集汚泥の利用方法。
題を解決した。 （１）汚染物質を含有する原水に４価チタンイオン含有
凝集剤を添加して攪拌し、水和酸化チタンフロックを生
成せしめて原水中の汚染物質を凝集分離し、凝集処理水
を得るとともに、凝集処理水から分離した分離スラッジ
を加熱することで分離スラッジに光触媒活性を付与し、
光触媒となる酸化チタンを得ることを特徴とする水の凝
集処理及び凝集汚泥の利用方法。 （２）４価チタンイオン含有凝集剤が、４塩化チタン又
は硫酸チタニルである前記（１）に記載の水の凝集処理
及び凝集汚泥の利用方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態を示
す概念図である。図１に示すように、汚染物質を含有す
る処理対象原水１に４価チタンイオン含有凝集剤２を添
加して凝集反応槽３に入れ数分間急速攪拌後、１０分程
度緩速攪拌してフロッキュレーションすると、原水中の
被凝集性物質（懸濁粒子、フミン酸などの高分子量有機
物など）が生成した水和酸化チタンフロックに取り込ま
れて凝集する。ここで用いる４価チタンイオン含有凝集
剤（以下「チタン系凝集剤」いう）としては、例えば４
塩化チタンすなわちＴｉＣｌ4 、硫酸チタニルすなわち
ＴｉＯＳＯ4 などが好ましい。こうしたチタン系凝集剤
は、鉄系あるいはアルミニウム系凝集剤を併用して使用
してもよい。特に塩化第２鉄などの鉄系凝集剤を併用す
るとフロック形成速度が大きくなり好ましい。
す概念図である。図１に示すように、汚染物質を含有す
る処理対象原水１に４価チタンイオン含有凝集剤２を添
加して凝集反応槽３に入れ数分間急速攪拌後、１０分程
度緩速攪拌してフロッキュレーションすると、原水中の
被凝集性物質（懸濁粒子、フミン酸などの高分子量有機
物など）が生成した水和酸化チタンフロックに取り込ま
れて凝集する。ここで用いる４価チタンイオン含有凝集
剤（以下「チタン系凝集剤」いう）としては、例えば４
塩化チタンすなわちＴｉＣｌ4 、硫酸チタニルすなわち
ＴｉＯＳＯ4 などが好ましい。こうしたチタン系凝集剤
は、鉄系あるいはアルミニウム系凝集剤を併用して使用
してもよい。特に塩化第２鉄などの鉄系凝集剤を併用す
るとフロック形成速度が大きくなり好ましい。
【０００７】生成した水和酸化チタンフロックは、沈殿
槽４において沈降分離し、凝集処理水５と凝集スラッジ
である水和酸化チタンスラッジ６とを得る。なお沈降分
離工程で微量の高分子凝集剤を添加すると、水和酸化チ
タンフロックの粒径が顕著に増加し、フロックを高速に
沈降させることができるようになり、迅速な分離ができ
るようになる。高分子凝集剤の種類としては、アニオン
系、ノニオン系、両性系の高分子凝集剤が適している。
なお固液分離は、沈殿以外に、膜分離、浮上分離などの
公知の任意の手段を適用してよい。
槽４において沈降分離し、凝集処理水５と凝集スラッジ
である水和酸化チタンスラッジ６とを得る。なお沈降分
離工程で微量の高分子凝集剤を添加すると、水和酸化チ
タンフロックの粒径が顕著に増加し、フロックを高速に
沈降させることができるようになり、迅速な分離ができ
るようになる。高分子凝集剤の種類としては、アニオン
系、ノニオン系、両性系の高分子凝集剤が適している。
なお固液分離は、沈殿以外に、膜分離、浮上分離などの
公知の任意の手段を適用してよい。
【０００８】従来の水処理の凝集沈殿工程では、この大
量に生成するスラッジについて、廃棄する以外に道がな
く、水処理プロセスの最大の悩みになっていた。本発明
は凝集スラッジを価値の大きい資源として再利用でき
る。得られた凝集スラッジをフィルタプレス脱水機７な
どで脱水し、得られた脱水ケーキを加熱器８で数１００
℃（好ましくは３００〜７００℃）の温度で焼成する
と、脱水ケーキ中の有機物が燃焼して除去され、かつ次
の反応によって水和酸化チタンが主にアナターゼ型の光
触媒活性の高い酸化チタンに変化することが認められ
た。 ＴｉＯ（ＯＨ）2 → ＴｉＯ2 （光触媒）＋ Ｈ2 Ｏ
量に生成するスラッジについて、廃棄する以外に道がな
く、水処理プロセスの最大の悩みになっていた。本発明
は凝集スラッジを価値の大きい資源として再利用でき
る。得られた凝集スラッジをフィルタプレス脱水機７な
どで脱水し、得られた脱水ケーキを加熱器８で数１００
℃（好ましくは３００〜７００℃）の温度で焼成する
と、脱水ケーキ中の有機物が燃焼して除去され、かつ次
の反応によって水和酸化チタンが主にアナターゼ型の光
触媒活性の高い酸化チタンに変化することが認められ
た。 ＴｉＯ（ＯＨ）2 → ＴｉＯ2 （光触媒）＋ Ｈ2 Ｏ
【０００９】なお、水分を多量に含んだスラッジの状態
で温度７０〜１５０℃で数時間以上加熱処理（水熱処理
という）することによっても、結晶化が進み、光触媒活
性をもつ酸化チタンが得られる。上水処理の場合、凝集
対象原水中の濁度成分は、通常、アルミノシリケート系
粘土質であるので、焼成物中に混入していても光触媒活
性を低下させないことが確認された。汚濁物質を含んだ
原水の凝集沈殿に使用したチタン塩から生成する「種々
の汚濁物質を含有する凝集沈殿スラッジ」を光触媒して
再活用するという本発明の思想は従来皆無であり、本発
明が初めてである。この光触媒は公知の種々の用途で光
触媒原料として活用できる。たとえば、抗菌材、防汚
材、有害ガスの除去、水中の微量有機物の分解などを挙
げることができる。特に好適な分野は、高速道路、都市
道路の側壁に光触媒を担持し、大気中のＮＯx を除去す
る方法などの多量の光触媒を必要する分野への適用であ
る。
で温度７０〜１５０℃で数時間以上加熱処理（水熱処理
という）することによっても、結晶化が進み、光触媒活
性をもつ酸化チタンが得られる。上水処理の場合、凝集
対象原水中の濁度成分は、通常、アルミノシリケート系
粘土質であるので、焼成物中に混入していても光触媒活
性を低下させないことが確認された。汚濁物質を含んだ
原水の凝集沈殿に使用したチタン塩から生成する「種々
の汚濁物質を含有する凝集沈殿スラッジ」を光触媒して
再活用するという本発明の思想は従来皆無であり、本発
明が初めてである。この光触媒は公知の種々の用途で光
触媒原料として活用できる。たとえば、抗菌材、防汚
材、有害ガスの除去、水中の微量有機物の分解などを挙
げることができる。特に好適な分野は、高速道路、都市
道路の側壁に光触媒を担持し、大気中のＮＯx を除去す
る方法などの多量の光触媒を必要する分野への適用であ
る。
【００１０】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこの実施例のみに限定されるもの
ではない。
る。ただし、本発明はこの実施例のみに限定されるもの
ではない。
【００１１】実施例１ （水の凝集処理）上水処理取水源になっているＡ河川水
（ｐＨ７．７、ＳＳ７．３ｍｇ／リットル、ＣＯＤ２．
１ｍｇ／リットル、色度７度）を対象に、本発明の凝集
沈殿実験を行った。試験条件を第１表に記す。
（ｐＨ７．７、ＳＳ７．３ｍｇ／リットル、ＣＯＤ２．
１ｍｇ／リットル、色度７度）を対象に、本発明の凝集
沈殿実験を行った。試験条件を第１表に記す。
【００１２】
【表１】
【００１３】以上の条件で試験を行った結果、凝集工程
で生成した水和酸化チタン粒子は効果的に沈降分離でき
た。処理水の水質は安定しており、ＳＳ１ｍｇ／リット
ル以下、ＣＯＤ０．８ｍｇ／リットル以下、色度１の清
澄な処理水が得られた。次に、凝集沈殿スラッジを遠心
分離機で脱水した。これによって水分７２％の脱水ケー
キを得た。得られた脱水ケーキを電気炉中、温度５００
℃で５０分間焼成した。その結果、白色の酸化チタンを
得た。得られたこの酸化チタンの結晶形をＸ線回折で調
べた。アナタゼ型が６０％、ルチル型が２５％であっ
た。
で生成した水和酸化チタン粒子は効果的に沈降分離でき
た。処理水の水質は安定しており、ＳＳ１ｍｇ／リット
ル以下、ＣＯＤ０．８ｍｇ／リットル以下、色度１の清
澄な処理水が得られた。次に、凝集沈殿スラッジを遠心
分離機で脱水した。これによって水分７２％の脱水ケー
キを得た。得られた脱水ケーキを電気炉中、温度５００
℃で５０分間焼成した。その結果、白色の酸化チタンを
得た。得られたこの酸化チタンの結晶形をＸ線回折で調
べた。アナタゼ型が６０％、ルチル型が２５％であっ
た。
【００１４】（凝集沈殿スラッジ焼成物の触媒活性試
験）次に、本試料を用いて光触媒効果を測定した。実験
には、下水処理施設の活性汚泥処理水に４塩化チタンを
添加し、凝集沈殿した処理水（水質；ＣＯＤ９．２ｍｇ
／リットル、色度１５度）を対象に、光反応の触媒効果
について測定した。該原水を１リットル容積のビーカに
１リットル採り、前記光触媒を１０００ｍｇ／リットル
の濃度で懸濁させた。攪拌しながら、光源としてブラッ
クライトを用い、紫外線強度１ｍＷ／ｃｍ2 の条件で１
時間光照射した。この結果、光照射後の水質はＣＯＤが
０．８ｍｇ／リットル、色度が０度であった。対照試験
として、ブラックライトを照射しない以外は上記と同一
条件で試験した結果、処理水のＣＯＤは７．３ｍｇ／リ
ットル、色度は６度であった。また、酸化チタンを懸濁
させない以外は同一の条件とし、ブラックライトを照射
した。処理水ＣＯＤは８．０ｍｇ／リットル、色度は１
０度であった。この結果、本発明による凝集沈殿スラッ
ジから製造した酸化チタンは、光触媒効果を持っている
ことが確認された。
験）次に、本試料を用いて光触媒効果を測定した。実験
には、下水処理施設の活性汚泥処理水に４塩化チタンを
添加し、凝集沈殿した処理水（水質；ＣＯＤ９．２ｍｇ
／リットル、色度１５度）を対象に、光反応の触媒効果
について測定した。該原水を１リットル容積のビーカに
１リットル採り、前記光触媒を１０００ｍｇ／リットル
の濃度で懸濁させた。攪拌しながら、光源としてブラッ
クライトを用い、紫外線強度１ｍＷ／ｃｍ2 の条件で１
時間光照射した。この結果、光照射後の水質はＣＯＤが
０．８ｍｇ／リットル、色度が０度であった。対照試験
として、ブラックライトを照射しない以外は上記と同一
条件で試験した結果、処理水のＣＯＤは７．３ｍｇ／リ
ットル、色度は６度であった。また、酸化チタンを懸濁
させない以外は同一の条件とし、ブラックライトを照射
した。処理水ＣＯＤは８．０ｍｇ／リットル、色度は１
０度であった。この結果、本発明による凝集沈殿スラッ
ジから製造した酸化チタンは、光触媒効果を持っている
ことが確認された。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、次の効果が得られる。 従来利用分野がなかった「水処理工程の凝集沈殿スラ
ッジ」を利用分野が広範な光触媒として再利用できる。 有機性汚水の凝集分離処理を行っている浄水場、下
水、し尿処理場、工場は凝集沈殿スラッジを有料で酸化
チタン光触媒として販売できるので浄水処理、排水処理
コストが大幅に削減できる。 従って凝集沈殿汚泥を廃棄する必要がなく、廃棄場所
が不要になり、廃棄場所での２次汚染もなくなる。 有毒ガス除去、抗菌タイル、水質浄化などのために光
触媒作用を利用する各種分野で、高価格の光触媒商品を
購入使用する必要がないので、経済的メリットが大き
い。
ッジ」を利用分野が広範な光触媒として再利用できる。 有機性汚水の凝集分離処理を行っている浄水場、下
水、し尿処理場、工場は凝集沈殿スラッジを有料で酸化
チタン光触媒として販売できるので浄水処理、排水処理
コストが大幅に削減できる。 従って凝集沈殿汚泥を廃棄する必要がなく、廃棄場所
が不要になり、廃棄場所での２次汚染もなくなる。 有毒ガス除去、抗菌タイル、水質浄化などのために光
触媒作用を利用する各種分野で、高価格の光触媒商品を
購入使用する必要がないので、経済的メリットが大き
い。
【図１】本発明の実施の形態を示す概念図である。
１ 原水 ２ ４価チタンイオン含有凝集剤 ３ 凝集反応槽 ４ 沈殿槽 ５ 凝集処理水 ６ 水和酸化チタンスラッジ ７ 脱水機 ８ 加熱器 ９ 光触媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 11/18 Ｃ０２Ｆ 11/18 Ｆターム(参考） 4D015 BB05 CA14 DA01 DC06 DC08 EA02 EA07 EA32 EA33 EA37 FA03 FA19 4D059 AA06 BB02 BE16 CC10 4D062 BB05 CA14 DA01 DC06 DC08 EA02 EA07 EA32 EA33 EA37 FA03 FA19 4G069 AA02 BA04A BA04B BA31C BA48A BC50C BD02C BD08C BD12C FA01 FC02
Claims (2)
- 【請求項１】 汚染物質を含有する原水に４価チタンイ
オン含有凝集剤を添加して攪拌し、水和酸化チタンフロ
ックを生成せしめて原水中の汚染物質を凝集分離し、凝
集処理水を得るとともに、凝集処理水から分離した分離
スラッジを加熱することで分離スラッジに光触媒活性を
付与し、光触媒となる酸化チタンを得ることを特徴とす
る水の凝集処理及び凝集汚泥の利用方法。 - 【請求項２】 ４価チタンイオン含有凝集剤が、４塩化
チタン又は硫酸チタニルである請求項１に記載の水の凝
集処理及び凝集汚泥の利用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11107052A JP2000301161A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 水の凝集処理及び凝集汚泥の利用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11107052A JP2000301161A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 水の凝集処理及び凝集汚泥の利用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000301161A true JP2000301161A (ja) | 2000-10-31 |
Family
ID=14449299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11107052A Withdrawn JP2000301161A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 水の凝集処理及び凝集汚泥の利用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000301161A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100981910B1 (ko) | 2010-06-15 | 2010-09-13 | 대명콘텍 주식회사 | 수질정화카본콘크리트 구조물 |
| CN103464132A (zh) * | 2013-10-08 | 2013-12-25 | 武汉科技大学 | 一种基于水处理絮凝污泥的复合光催化剂及其制备方法 |
| CN110668538A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-01-10 | 济南大学 | 一种聚合氯化钛的制备方法 |
| CN116078366A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-05-09 | 济南大学 | 一种铝基氧化物掺杂二氧化钛及其制备方法和应用 |
-
1999
- 1999-04-14 JP JP11107052A patent/JP2000301161A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100981910B1 (ko) | 2010-06-15 | 2010-09-13 | 대명콘텍 주식회사 | 수질정화카본콘크리트 구조물 |
| CN103464132A (zh) * | 2013-10-08 | 2013-12-25 | 武汉科技大学 | 一种基于水处理絮凝污泥的复合光催化剂及其制备方法 |
| CN110668538A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-01-10 | 济南大学 | 一种聚合氯化钛的制备方法 |
| CN110668538B (zh) * | 2019-09-20 | 2021-10-22 | 济南大学 | 一种聚合氯化钛的制备方法 |
| CN116078366A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-05-09 | 济南大学 | 一种铝基氧化物掺杂二氧化钛及其制备方法和应用 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051227 |
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| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060324 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060628 |