JP2002113472A - 懸濁水の高速凝集沈殿方法及び装置 - Google Patents

懸濁水の高速凝集沈殿方法及び装置

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JP2002113472A
JP2002113472A JP2000306346A JP2000306346A JP2002113472A JP 2002113472 A JP2002113472 A JP 2002113472A JP 2000306346 A JP2000306346 A JP 2000306346A JP 2000306346 A JP2000306346 A JP 2000306346A JP 2002113472 A JP2002113472 A JP 2002113472A
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sedimentation
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aluminum
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Katsuyuki Kataoka
克之 片岡
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な操作によって、凝集沈殿汚泥から鉱物
粒子回収率を顕著に向上できる懸濁水の高速凝集沈殿方
法及び装置を提供する。 【解決手段】 原水に鉄又はアルミニウム系無機凝集剤
と砂、マグネタイトなど比重が2以上の微細鉱物粒子及
び有機高分子凝集剤を添加して、鉱物粒子を取り込んだ
フロックを形成させて沈殿分離する方法において、該沈
殿分離された鉱物粒子含有スラッジに、鉱酸を添加して
水酸化鉄又は水酸化アルミニウムフロックを溶解したの
ち、鉱物粒子と他のSSを沈降性の相違を利用して分級
・回収し、該回収鉱物粒子と鉄又はアルミニウムイオン
含有液を原水に返送添加することを特徴とする高速凝集
沈殿処理方法。そのための装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種懸濁水(下
水、浄水処理原水、産業排水等)の高速凝集沈殿方法及
び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば次の「微粒砂を利用し
た超高速凝集沈殿処理」〔第37回下水道研究発表会要
旨集、p243−245(2000)〕の文献には、原
水に砂、マグネタイトなどの比重が大きい鉱物粒子と凝
集剤を添加し、凝集作用の際に、鉱物粒子を重りとして
取り込んで沈降性が増加したフロックを、高速度で凝集
沈澱する高速沈澱方法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、砂などの鉱物粒子を取り込んだ凝集沈殿汚泥から鉱
物粒子をサイクロンによって回収して再利用しているた
め、サンクロンでの鉱物粒子の回収率が悪いという難点
があった。回収率が悪いと汚泥発生量が増加する上、鉱
物粒子のメイクアップ量(新鮮な鉱物粒子を外部から添
加する量)が増加する問題がある。本発明は、従来の技
術の問題点を解決し、簡単な操作によって、沈殿汚泥か
らの鉱物粒子回収率を顕著に向上できる高速凝集沈殿方
法及び装置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】本発明は、下記の手段に
より前記の課題を解決した。 (1)原水に鉄又はアルミニウム系無機凝集剤と比重が
2以上の微細鉱物粒子及び有機高分子凝集剤を添加し
て、鉱物粒子を取り込んだフロックを形成させて沈殿分
離する方法において、該沈殿分離された鉱物粒子含有ス
ラッジに、鉱酸を添加して水酸化鉄又は水酸化アルミニ
ウムフロックを溶解したのち、鉱物粒子と他のSSを沈
降性の相違を利用して分級・回収し、該回収鉱物粒子と
鉄又はアルミニウムイオン含有液を原水に返送添加する
ことを特徴とする高速凝集沈殿処理方法。
【0005】(2)原水に鉄又はアルミニウム系無機凝
集剤と比重が2以上の微細鉱物粒子及び有機高分子凝集
剤を添加して、鉱物粒子を取り込んだフロックを形成さ
せて沈殿分離する凝集沈殿装置を有する凝集沈殿処理装
置において、凝集沈殿装置で沈殿分離された鉱物粒子含
有スラッジを導入し、鉱酸を添加して水酸化鉄又は水酸
化アルミニウムフロックを溶解する酸処理槽、該酸処理
槽での該処理物を導入し、鉱物粒子と他のSSを沈降性
の相違を利用して分級・回収する沈降分離槽、該沈降分
離槽から該回収鉱物粒子と鉄又はアルミニウムイオン含
有液を原水に返送添加する導管を有することを特徴とす
る高速凝集沈殿処理装置。ここで、比重が2以上の微細
鉱物粒子としては、砂、マグネタイトなどが例示され
る。
【0006】本発明の骨子は、鉱物粒子、例えば砂粒子
を取り込んだ凝集沈殿スラッジから砂粒子を回収し再利
用する際に、凝集沈殿スラッジに塩酸または硫酸を添加
してpHを下げ、凝集沈殿スラッジの水酸化アルミニウ
ム又は水酸化鉄フロックを溶解すると、フロックに結合
していた砂粒子が遊離し、これを上向水流分級器のよう
な沈降分離槽に供給すると、砂粒子を容易に且つ高回収
率で回収できることを見出した点にある。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を、鉱
物粒子の代表例として細砂を用いる場合を例に挙げて説
明する。図1は、本発明の高速凝集沈殿プロセスの一実
施態様を示す系統図である。図1において、6は凝集反
応槽であり、原水導入管2から導入される原水1と、砂
粒子3と、無機凝集剤貯留槽(図示省略)からポンプ等
の凝集剤注入装置(図示省略)によって注入される無機
凝集剤4と、同様に注入される高分子凝集剤5とを攪拌
混合させ、凝集反応を行わせる。
【0008】この凝集反応槽6の後段には凝集沈殿装置
8が配置されていて、凝集フロックが成長した凝集処理
水7が導入され、凝集スラッジは凝集沈殿装置8の底部
に砂粒子3を重りとして取り込んで沈降性が増加したフ
ロックを汚泥スラッジ10として沈降、分離され、その
間に凝集フロックが分離された処理水9は凝集沈殿装置
8を上向流で流れ、凝集沈殿装置8の上部から処理系外
へ排出される。
【0009】凝集沈殿装置8の底部に沈降した汚泥スラ
ッジ10は、汚泥引抜管11により汚泥貯留槽12を経
て酸処理槽13に供給するように構成されている。酸処
理槽13において、汚泥スラッジ10は硫酸等の鉱酸1
4が添加されて適当な攪拌を行う。酸処理槽13の後段
には砂回収器15が配置されていて、無機凝集剤4の金
属を溶解したのち、砂粒子3と他のSSの沈降性の相違
を利用して分級し、砂以外の汚泥18は砂回収器15か
ら汚泥処理工程へ送泥され、その間に回収砂粒子17と
溶解金属を含有する分離液は、砂回収返送管16を通し
て原水導入管1へ返送され、凝集反応槽6で砂粒子及び
無機凝集剤として再利用するように構成されている。
【0010】以上のような構成の高速凝集沈殿装置にお
いて、原水に添加された粒径数ミクロンの砂粒子3は凝
集フロックに取り込まれた状態で凝集沈殿装置8に流入
し高速に沈降分離される。原水に添加する砂粒子3の粒
径は、過度に大きいとフロックに取り込まれなくなり、
過度に小さいと未凝集状態のものが残るため、10〜1
00μm程度が好適である。砂粒子3の添加量として好
適な範囲は、少なすぎると沈降性向上効果が少なくな
り、多すぎるとフロックに取り込まれなくなったり、沈
殿スラッジ7の排泥が難しくなるので、500〜300
mg/リットル程度が好適範囲である。
【0011】無機凝集剤4の添加率は原水質によって変
化するが、下水を本発明によって処理する場合は、PA
Cでは100〜150mg/リットル、塩化第2鉄では
50〜100mg/リットル程度である。有機高分子凝
集剤(ポリマ)5はアニオン性、ノニオン性、カチオン
性、両性のいずれでも使用できる。その注入率は、下水
の場合0.5〜3mg/リットル程度で十分である。し
かして、砂3が共存した凝集沈殿スラッジ10を、凝集
沈殿装置8下部から排出し、汚泥貯留槽12にいったん
貯留する。汚泥貯留槽12から一定量を引抜き酸処理槽
13に導く。酸処理槽13に硫酸14を添加し、pHを
低下させ、水酸化アルミニウムもしくは水酸化鉄を溶解
する。水酸化アルミニウムを溶解するにはpHを4以下
に下げる。水酸化鉄を溶解するにはpH2以下に下げ
る。溶解時間は30分から1時間で良い。
【0012】この結果、凝集沈殿スラッジ10の主構成
物質である金属水酸化物だけが溶解し、砂3と原水中の
懸濁粒子(粘土質等)が溶解せずに残る。凝集沈殿スラ
ッジ10は、酸処理して金属水酸化物を溶解させる前
は、砂3と懸濁粒子と水酸化物がポリマ5の架橋作用に
よって結合し一体化しているが、水酸化物を酸で溶解す
ると、砂3と原水中にあった懸濁粒子は、もはや結合で
きずに独立して存在する様になることが知見された。従
って、この状態で上向水流分級器(砂回収器)14に供
給すると、砂の大きな比重(2.5程度)と原水中の懸
濁粒子(比重1.0α程度)の大きな比重差によって容
易に分級され、砂3だけがカラムの下部に沈降して、ほ
ぼ100%回収できることが認められた。従って、ポン
プヘッドロスが大きい液体サイクロンを使用する必要は
ない。
【0013】
【実施例】以下、実施例及び比較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
れない。
【0014】実施例1−合流式下水道の雨天時越流水の
処理試験 下水に平均粒径50μmの砂粒子を1000mg/リッ
トル添加し、且つPAC(ポリ塩化アルミニウム)を1
00mg/リットル添加し、30秒間急速攪拌を行った
後、ポリマ(アニオン性ポリアクリルアミド、分子量1
500万、銘柄エバグロースA153)を1.5mg/
リットル添加し、凝集沈殿装置に流入させた。凝集沈殿
装置から凝集沈殿スラッジを排出し、このスラッジに硫
酸を添加してpH3に設定し、30分攪拌した結果、水
酸化アルミニウムが完全に溶解した。不溶解成分は、砂
粒子及び原水中に存在した粘土質及び有機性のSSであ
った。この不溶解成分を観察すると、砂粒子と原水中に
あった粘土質などの濁質は結合していず、分離して存在
していた。次に酸処理液をカラムにとり、カラム下部か
ら凝集沈殿処理水を上向流(流速400mm/min)
で通水した結果、比重の大きい砂だけが完全に沈降し、
粘土質などは上部に移動しカラムから流出した。
【0015】なお、酸処理によって溶解した水酸化アル
ミニウムもしくは水酸化鉄から得られたアルミニウムイ
オン、鉄イオン含有液(上記分級カラム上部から流出す
るもの)は、原水に添加すると新鮮な無機凝集剤と同じ
凝集作用を示すので、新鮮な凝集剤使用量を大幅に削減
できる。この結果、系外に排出して汚泥処理すべきスラ
ッジ量が減少できるという重要効果が出る。
【0016】比較例1 実施例1において、スラッジに酸を添加せずに、そのま
ま上向水流分級器に供給した結果、砂とそれ以外のSS
の分級効果がきわめて不充分で、上向水流分級器の溢流
部から流出するスラッジ1リットル中に5000〜53
00mg/リットルの砂が含まれていた。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、次の(1)〜(3)の
ような効果が得られる。 (1)砂などの鉱物粒子をフロックの重りとして原水に
添加して、高速で沈降分離する凝集沈殿方法においてネ
ックであった、凝集沈殿スラッジからの鉱物粒子の回収
率を大きく改善できる。 (2)ポンプ損失水頭の大きな液体サイクロンを使用す
ることなく、上向水流による分級手段によって鉱物粒子
を効果的に回収できる。 (3)凝集沈殿スラッジ中の金属水酸化物を酸によって
溶解して、凝集剤として再利用できるので、新鮮な無機
凝集剤の使用量が削減でき、かつ汚泥発生量が減少す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高速凝集沈殿方法の実施の形態を示す
系統図である。
【符号の説明】
1 原水 2 原水導入管 3 砂粒子 4 無機凝集剤 5 高分子凝集剤 6 凝集反応槽 7 凝集処理水 8 凝集沈殿装置 9 処理水 10 汚泥スラッジ 11 汚泥引抜管 12 汚泥貯留槽 13 酸処理槽 14 硫酸 15 砂回収器 16 回収砂返送管 17 回収砂 18 砂以外の汚泥
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D015 BA04 BA05 BA12 BA15 BB09 BB12 DA02 DA04 DA12 DB02 DC06 DC07 DC08 EA01 EA06 EA32 FA03 FA12 FA28 4D062 BA04 BA05 BA12 BA15 BB09 BB12 DA02 DA04 DA12 DB02 DC06 DC07 DC08 EA01 EA06 EA32 FA03 FA12 FA28 4D071 AA46 AB04 AB13 BB12 DA20

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原水に鉄又はアルミニウム系無機凝集剤
    と比重が2以上の微細鉱物粒子及び有機高分子凝集剤を
    添加して、鉱物粒子を取り込んだフロックを形成させて
    沈殿分離する方法において、該沈殿分離された鉱物粒子
    含有スラッジに、鉱酸を添加して水酸化鉄又は水酸化ア
    ルミニウムフロックを溶解したのち、鉱物粒子と他のS
    Sを沈降性の相違を利用して分級・回収し、該回収鉱物
    粒子と鉄又はアルミニウムイオン含有液を原水に返送添
    加することを特徴とする高速凝集沈殿処理方法。
  2. 【請求項2】 原水に鉄又はアルミニウム系無機凝集剤
    と比重が2以上の微細鉱物粒子及び有機高分子凝集剤を
    添加して、鉱物粒子を取り込んだフロックを形成させて
    沈殿分離する凝集沈殿装置を有する凝集沈殿処理装置に
    おいて、凝集沈殿装置で沈殿分離された鉱物粒子含有ス
    ラッジを導入し、鉱酸を添加して水酸化鉄又は水酸化ア
    ルミニウムフロックを溶解する酸処理槽、該酸処理槽で
    の該処理物を導入し、鉱物粒子と他のSSを沈降性の相
    違を利用して分級・回収する沈降分離槽、該沈降分離槽
    から該回収鉱物粒子と鉄又はアルミニウムイオン含有液
    を原水に返送添加する導管を有することを特徴とする高
    速凝集沈殿処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103382087A (zh) * 2013-07-05 2013-11-06 田辉明 硫铁矿型石英岩制备光伏玻璃用低铁石英砂的方法及酸洗提纯装置
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