JP2002079005A - 浄水用有機性高分子凝集剤及び凝集処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無機凝集剤と併用した時、原水の性状変動に
対しても優れた凝集効果が得られ、安定した処理を可能
とする浄水用有機性高分子凝集剤を提供する。 【解決手段】 浄水用の原水に無機凝集剤（ポリ塩化ア
ルミニウム等）を添加した後に、ノニオン性有機高分子
凝集剤類及びアニオン性有機高分子凝集剤類からなる群
から選ばれたコロイド当量値の異なる２種類以上の凝集
剤を組み合わせて添加する。かかる組み合わせに好まし
い有機性高分子凝集剤としては、アクリルアミド、アク
リル酸等の単独重合体又は共重合体類、上記の様なモノ
マー類の１種類以上と２−アクリルアミド−２−メチル
プロパンスルホン酸との共重合物類等を挙げることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浄水処理で使用す
る有機性高分子凝集剤及びそれを用いた凝集処理方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】浄水処理における凝集処理の凝集剤とし
ては、硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウム（以
下、「ＰＡＣ」と略称する）等のアルミニウム系の無機
凝集剤が主に使用されている。しかし、かかるアルミニ
ウム系の無機凝集剤の単独使用で凝集処理したのでは、
大きな凝集物（以下、「フロック」と称する）が形成さ
れ難く、形成されるフロックも強度が弱く壊れやすいた
め凝集沈殿の工程等での固液分離性が悪いといった欠点
があり、また、凝集分離工程から排出される汚泥の沈降
濃縮性も悪いといった欠点もある

【０００３】ところで、日本においては使用が認可され
ていなかった有機高分子凝集剤が、水道施設の技術的標
準を定める省令（厚生省令第十五号）の制定により、こ
の省令に適合した有機高分子凝集剤の使用が認可され、
使用できるようになった。そのため、この省令に適合し
た有機高分子凝集剤とアルミニウム系の無機凝集剤の併
用により、アルミニウム系の無機凝集剤の単独使用での
上記の様な問題点の大半は解決された。しかし、１種類
の有機高分子凝集剤とアルミニウム系の無機凝集剤の併
用による凝集処理では原水の性状変動等に対して安定し
た処理ができず、十分対応できないといった問題点があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術の欠点を解消し、原水の性状変動に対しても優れ
た凝集効果が得られ、安定した処理を可能とする浄水用
有機性高分子凝集剤を提供することを目的とするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ノニオン性有
機高分子凝集剤類及びアニオン性有機高分子凝集剤類か
らなる群から選ばれるコロイド当量値の異なる２種類以
上の凝集剤の組み合わせで構成され、且つ、浄水処理に
おいて無機凝集剤と併用するものであることを特徴とす
る浄水用有機性高分子凝集剤、並びに、原水に無機凝集
剤を添加した後に上記の浄水用有機性高分子凝集剤を添
加することを特徴とする凝集処理方法を提供するもので
ある。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明者
は、上述の従来技術の欠点に鑑みて鋭意検討した結果、
上述の本発明の浄水用有機性高分子凝集剤及び凝集処理
方法により、従来技術の欠点を解消することができ、浄
水用の原水（被処理水）の性状変動があっても、優れた
凝集効果が得られ、安定した凝集処理ができることを見
出したのである。

【０００７】本発明における浄水用有機性高分子凝集剤
を更に詳しく説明する。本発明の浄水用有機性高分子凝
集剤を構成する有機高分子凝集剤類としては、例えば、
アクリルアミドの重合物等のノニオン性有機高分子凝集
剤類、並びに、アクリル酸及び／又はその塩の重合物
類、アクリル酸及び／又はその塩とアクリルアミドとの
共重合物類、アクリルアミドと２−アクリルアミド−２
−メチルプロパンスルホン酸及び／又はその塩との共重
合物類、アクリル酸及び／又はその塩とアクリルアミド
と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸
及び／又はその塩との共重合物類等のアニオン性有機高
分子凝集剤類が好ましいものとして挙げられ、更にはア
クリル酸及び／又はその塩と２−アクリルアミド−２−
メチルプロパンスルホン酸及び／又はその塩との共重合
物類も挙げられる。これらの有機高分子凝集剤類からコ
ロイド当量値の絶対値が異なる２種類以上の凝集剤を選
んで組み合せ、本発明の浄水用有機性高分子凝集剤を構
成する。また、これらの有機高分子凝集剤類の分子量
（一般に、推定粘度平均分子量）は特に限定されない
が、５００万〜３０００万の範囲であるのが好ましい。
但し、これらの有機高分子凝集剤類の何れも水道施設の
技術的標準を定める省令（厚生省令第十五号）に適合し
た有機高分子凝集剤であるものとする。なお、上記の
（共）重合物類中でモノマー単位が塩の形である場合、
ナトリウムやカルシウムの塩であるのが通常であるが、
これらに限定されるものではない。

【０００８】本発明の浄水用有機性高分子凝集剤は、少
なくとも処理対象の水（原水）に添加される時点又はそ
の際にコロイド当量値の絶対値が異なる２種類以上の有
機高分子凝集剤の組み合せで構成されていれば如何なる
形態でもよく、その形態を限定されるものではない。従
って、本発明の浄水用有機性高分子凝集剤は、例えば、
溶解前で固形凝集剤同士を混合したブレンド品、凝
集剤の溶液同士を混合したブレンド品、２種以上の固
形凝集剤又は２種以上の凝集剤の各溶液又は固形凝集剤
と他の凝集剤の溶液を同一薬液槽（溶解・混合槽）内で
混合して該薬液槽から処理対象の水に添加する形態、
処理対象の水の入った水槽に２種以上の凝集剤を各別に
添加する形態（例えば、２液型）の何れの形態で用いて
も構わないが、の形態は一般に２以上の薬液槽を要す
ることとなるので、、、の形態が好ましい。

【０００９】本発明の浄水用有機性高分子凝集剤を構成
する各有機高分子凝集剤のコロイド当量値の絶対値は、
特に限定されるものではないが、０〜１．０ｍｅｑ／
ｇ、１．０〜２．０ｍｅｑ／ｇ、２．０〜３．０ｍｅｑ
／ｇ、３．０〜４．０ｍｅｑ／ｇ、４．０〜１１．０ｍ
ｅｑ／ｇの範囲にあるのが通常である。これらの範囲に
あるコロイド当量値の絶対値を有するノニオン性有機高
分子凝集剤類（コロイド当量値の絶対値：通常０ｍｅｑ
／ｇ近辺）及びアニオン性有機高分子凝集剤類から選ば
れる少なくとも２種類以上の凝集剤を組み合わせて本発
明の浄水用有機性高分子凝集剤を構成するのが好まし
く、０〜１．０ｍｅｑ／ｇ、１．０〜２．０ｍｅｑ／
ｇ、２．０〜３．０ｍｅｑ／ｇの範囲にあるコロイド当
量値の絶対値を有するノニオン性有機高分子凝集剤類及
びアニオン性有機高分子凝集剤類から選ばれる少なくと
も２種類以上の凝集剤を組み合わせて本発明の浄水用有
機性高分子凝集剤を構成するのが更に好ましい。

【００１０】本発明において、上記各有機高分子凝集剤
のコロイド当量値の絶対値は、以下に示すコロイド滴定
法によって求めることができる。 （１）試料５０ｍｇ／Ｌ（リットル、以下同様）水溶液
の調製 有機高分子凝集剤の試料０．２ｇ（乾品換算した重量）
を精秤し、三角フラスコに採り、イオン交換水１００ｍ
ｌで溶解する。更にこの水溶液を１０ｍｌ採りイオン交
換水３９０ｍｌを加え均一溶液として測定試料とする。 （２）滴定量の測定 測定試料１００ｍｌをコニカルビーカーに採り、攪拌し
ながらＮ／１０（１／１０規定濃度を表す。以下同様）
水酸化ナトリウム水溶液を０．５ｍｌ加える。次に攪拌
しながらＮ／２００メチルグリコールキトサン溶液を５
ｍｌを滴下し、５分間攪拌する。更に、トルイジンブル
ー指示薬を２〜３滴加え、Ｎ／４００ポリビニル硫酸カ
リウム（Ｎ／４００ＰＶＳＫ）試薬で滴定する。滴定速
度は２ｍｌ／分とし、測定試料が青から赤紫色に変色
し、これが３０秒以上保持する点を終点とする。 （３）空試験 イオン交換水１００ｍｌを測定試料とし、（２）と同様
の操作を行なう。 （４）計算法 コロイド当量値の絶対値（ｍｅｑ／ｇ）＝｜１／２×
（測定試料の滴定量−空試験の滴定量）×（Ｎ／４００
ＰＶＳＫの力価）｜

【００１１】本発明の有機性高分子凝集剤と併用できる
無機凝集剤としては、例えば、ＰＡＣ、硫酸アルミニウ
ム、塩化第２鉄、ポリ硫酸第２鉄等が挙げられるが、水
道施設の技術的標準を定める省令（厚生省令第十五号）
に適合したものであれば特に限定されるものではない。
これらの無機凝集剤は、単独又は混合物又は２種以上を
各別に処理対象の水（被処理水乃至原水）に添加する組
み合せとして用いることができる。無機凝集剤の被処理
水に対する添加率も特に限定されず、効果と経済性の観
点からは、１０〜１５０ｍｇ／Ｌの範囲が好ましい。

【００１２】本発明の浄水用有機性高分子凝集剤は、無
機凝集剤を処理対象の水に添加した後に添加して用いる
と、少なくとも本発明の目的を達成することができる。
即ち、本発明の浄水用有機性高分子凝集剤は、無機凝集
剤と併用すれば浄水処理における凝集処理に極めて有効
で、原水の性状変動があっても悪影響を受けずに安定な
凝集処理を行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。

【００１４】上述の無機凝集剤の最適な種類、最適な被
処理水との混合割合、最適な被処理水に対する添加率、
並びに、本発明の浄水用有機性高分子凝集剤の最適な種
類、最適な被処理水との混合割合、最適な被処理水に対
する添加率は、各条件を変化させてジャーテストを行な
い、フロックの沈降性、上澄水の濁度、上澄水の色度等
の値から決定すればよい。

【００１５】本発明の浄水用有機性高分子凝集剤によれ
ば、無機凝集剤と併用した時に、原水の性状変動に対し
ても優れた凝集効果が得られ、安定した処理を行なうこ
とができる。このような本発明の効果が得られる作用機
構は明らかではないが、下記のように推察される。

【００１６】一般に、コロイドの表面電位と凝集剤のコ
ロイド当量値は或る程度の対応関係をもって凝集するか
否かが決まるのが通常である。一般的に浄水処理を行な
うための原水である河川水等に懸濁している粒子は、比
較的負の電位を持っていることが多く、その電位の大き
さは原水の種類によって様々である。このため、結果的
にＰＡＣ等の無機凝集剤の注入で形成されたマイクロフ
ロックの表面電位も原水の性状によって多種多様となる
ことが考えられる。また、原水の性状によってＰＡＣ等
の無機凝集剤を添加した後の残存する原水由来の懸濁物
質量も異なってくることが考えられる。この様な系内で
１種類の有機高分子凝集剤を使用した場合は、有機高分
子凝集剤自身のコロイド当量値が限定されているため、
ある一部分のマイクロフロックや原水由来の残存懸濁物
質にのみにしか作用せず、十分な凝集効果が得られない
場合がある。これに対して、コロイド当量値が異なる２
種類以上の有機高分子凝集剤の組み合せから構成される
本発明の複合有機性高分子凝集剤で処理した場合、系内
中に様々なコロイド当量値をもった複数の有機高分子凝
集剤が存在することになる。これにより様々な表面電位
をもったマイクロフロックや原水由来の残存懸濁物質に
対して各有機高分子凝集剤が作用し、十分な凝集効果が
得られると推察される。即ち、原水の性状変動に対して
安定した凝集処理が可能になると考えられる。

【００１７】なお、例えば、凝集処理、固液分離処理、
汚泥分離処理をそれぞれの槽で行い、必要に応じて得ら
れた汚泥の脱水をフィルタープレス型脱水機等の脱水機
を用いて行ってから、埋め立てや焼却等の最終的な処分
を行ってもよいのは勿論である。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例により限定されるもの
ではない。

【００１９】以下の実施例と比較例において使用した有
機高分子凝集剤（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、ＡＳ１、Ｎ
１、）の成分及びコロイド当量値の絶対値を表１に示
し、また、以下の実施例及び比較例に使用した原水（原
水、原水）の性状を表２に示す。無機凝集剤として
は、ＰＡＣを使用した。

【００２０】下記の表１において、「Ａａｃｉｄ」はア
クリル酸ナトリウム、「Ａａｍ」はアクリルアミド、
「ＡＭＰＳ」は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を表す。また、表２において、
濁度は「ＪＩＳ Ｋ ０１０１」に従って求めた測定値で
ある。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】各試験の方法は、ジャーテストでフロック
を形成させ、その後液を静置し、上澄水の濁度を測定し
た。また、フロックの沈降性は上澄水の濁度が１度まで
低下するのに要した時間を測定して評価を行なった。

【００２４】ジャーテストは常温で行なった。ジャーテ
ストの手順及び条件は以下の通りである。 原水１Ｌをビーカーに採取し、無機凝集剤を所定量添
加後、１５０ｒｐｍで１分間の急速攪拌を行なう。 有機高分子凝集剤を所定量添加後、１５０ｒｐｍで１
分間の急速攪拌を行なう。その後、４０ｒｐｍで１０分
間の緩速攪拌を行なう。２種以上の有機高分子凝集剤を
用いる場合は、所定の混合割合で予め混合し、水に溶解
した水溶液を使用する。 緩速攪拌終了後、液を静置し、１、２、３、５、７、
１０分の間隔で上澄水を３０ｍｌ採取し濁度を測定す
る。

【００２５】実施例１〜１２ 原水に対してＰＡＣとコロイド当量値が異なる２種以
上の有機高分子凝集剤を用いて、上述のジャーテストに
従って凝集処理した。結果を表３に示す。

【００２６】実施例１３〜２４ 原水に対してＰＡＣとコロイド当量値が異なる２種以
上の有機高分子凝集剤を用いて、上述のジャーテストに
従って凝集処理した。結果を表３に示す。

【００２７】比較例１〜６ 原水に対してＰＡＣと１種の有機高分子凝集剤を用い
て、上述のジャーテストに従って凝集処理した。結果を
表４に示す。

【００２８】比較例７〜１２ 原水に対してＰＡＣと１種の有機高分子凝集剤を用い
て、上述のジャーテストに従って凝集処理した。結果を
表４に示す。

【００２９】実施例を示した表３及び比較例を示した表
４中の「フロック沈降時間」は上澄水の濁度が１度以下
になった時間を示し、時間が短い程フロックの沈降性が
良好であることを表す。

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】以下、表３と表４の結果を考察するが、同
一原水についての表３の結果と表４の結果の比較、異な
る原水についての表３内の結果と表４内の結果の対応す
るそれぞれの比較、更には異なる原水についての上記の
比較の表３と表４の相互対比を行えば、本発明の効果が
良く理解できよう。

【００３３】表３から明らかなように、ＰＡＣと本発明
の浄水用有機性高分子凝集剤（コロイド当量値の絶対値
が異なる２種以上の有機高分子凝集剤の組み合せ）を併
用して凝集処理した実施例１〜２４においては、原水の
種類（原水と原水）によらず何れの原水に対しても
上澄水の濁度が安定して低く、且つ、フロックの沈降性
に関しても良好な結果が得られ、原水の性状に殆ど関係
なく安定した凝集処理が行なうことができた。

【００３４】これに対して、表４から明らかなように、
比較例１〜１２では、原水の種類によっては上澄水の濁
度が高くなり、また、フロックの沈降性に関しても原水
の種類でばらつきが生じた。即ち、原水の性状の違いに
より良好な結果が得られず、安定した凝集処理ができな
かった。

【００３５】

【発明の効果】本発明の浄水用有機性高分子凝集剤によ
れば、無機凝集剤と併用した時、原水の性状変動に対し
ても優れた凝集効果が得られ、安定した凝集処理を行な
うことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D015 BA11 BA19 BB08 BB12 CA14 DA04 DA05 DA12 DA13 DA16 DB03 DB07 DB12 DB13 DB16 DC02 DC04 DC06 DC08 DC10 EA02 EA32 FA03 FA19 4D062 BA11 BA19 BB08 BB12 CA14 DA04 DA05 DA12 DA13 DA16 DB03 DB07 DB12 DB13 DB16 DC02 DC04 DC06 DC08 DC10 EA32 FA03 FA19

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノニオン性有機高分子凝集剤類及びアニ
   オン性有機高分子凝集剤類からなる群から選ばれるコロ
   イド当量値の異なる２種類以上の凝集剤の組み合わせで
   構成され、且つ、浄水処理において無機凝集剤と併用す
   るものであることを特徴とする浄水用有機性高分子凝集
   剤。
2. 【請求項２】 前記のコロイド当量値の異なる２種類以
   上の凝集剤が、アクリルアミドの重合物、アクリル酸及
   び／又はその塩の重合物類、アクリル酸及び／又はその
   塩とアクリルアミドとの共重合物類、アクリルアミドと
   ２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸及
   び／又はその塩との共重合物類、アクリル酸及び／又は
   その塩とアクリルアミドと２−アクリルアミド−２−メ
   チルプロパンスルホン酸及び／又はその塩との共重合物
   類からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１に
   記載の浄水用有機性高分子凝集剤。
3. 【請求項３】 前記のコロイド当量値の異なる２種類以
   上の凝集剤が、０〜１．０ｍｅｑ／ｇ、１．０〜２．０
   ｍｅｑ／ｇ、２．０〜３．０ｍｅｑ／ｇ、３．０〜４．
   ０ｍｅｑ／ｇ、４．０〜１１．０ｍｅｑ／ｇの範囲にあ
   るコロイド当量値の絶対値を有する凝集剤類の少なくと
   も２種類以上の組み合わせであることを特徴とする請求
   項１又は２に記載の浄水用有機性高分子凝集剤。
4. 【請求項４】 原水に無機凝集剤を添加した後に請求項
   １から３のいずれかに記載の浄水用有機性高分子凝集剤
   を添加することを特徴とする凝集処理方法。