JP2002143607A - 水処理凝集剤及びその製造方法並びに水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主成分がアルミニウム化合物から成る水処理
凝集剤を原水に添加して飲料水等に供給される上水を得
る上水用水処理工程で発生したスラッジから、マンガン
を除去して回収したアルミニウム化合物を主成分とする
水処理凝集剤であって、市販のアルミニウム化合物を主
成分とする水処理凝集剤と同程度の凝集効果を呈し得る
水処理凝集剤の製造方法を提供する。 【解決手段】 主成分がアルミニウム化合物から成る水
処理凝集剤を原水に添加し飲料水等に供給する上水を得
る上水用水処理工程において発生したスラッジに、塩酸
又は硫酸を添加して前記スラッジ中のアルミニウム化合
物を塩化アルミニウム又は硫酸アルミニウムとして溶解
した塩酸溶液又は硫酸溶液を得た後、この塩酸溶液又は
硫酸溶液に苛性ソーダを添加し、溶液をｐＨ４．５〜
６．５に調整して水酸化アルミニウムを析出せしめ、次
いで、この水酸化アルミニウムを原料に用いて塩化アル
ミニウム又は硫酸アルミニウムを主成分とする水処理凝
集剤を得ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水処理凝集剤及びそ
の製造方法並びに水処理方法に関し、更に詳細には飲料
等に供給される上水を得る上水用水処理工程において発
生したスラッジから回収された水処理凝集剤及びその製
造方法並びに水処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】河川等から取水した原水から飲料等に供
給する上水を得る上水用水処理場（以下、浄水場と称す
ることがある）では、その水処理工程で水処理凝集剤
（以下、単に凝集剤と称することがある）が用いられて
いる。かかる凝集剤としては、アルミニウム化合物を主
成分とする凝集剤が汎用されている。従来、この凝集剤
は、新たな凝集剤が使用されていたが、凝集剤の浄水場
外からの搬入が必要であり、且つ薬剤費の面でもコスト
高となっていた。更に、近年、環境問題がクローズアッ
プされてきており、凝集剤の使い捨てが問題となりつつ
ある。このため、凝集剤を回収して再使用する方法、例
えば、凝集剤の主成分であるアルミニウム化合物が大量
に含有されているスラッジに硫酸を添加し、アルミニウ
ム化合物を硫酸アルミニウムとして溶解させた後、スラ
ッジ中の不溶固形分と濾別して得た、硫酸アルミニウム
を主成分とする溶液を原料にして凝集剤を得る方法が検
討された。

【０００３】しかし、浄水場で発生するスラッジ中に
は、主成分としてのアルミニウム化合物の他に、マンガ
ン化合物も高濃度に含有されている。原水中に含まれて
いる天然由来のマンガン化合物がスラッジに濃縮される
ためである。かかるマンガン化合物は硫酸と反応して溶
解し、硫酸アルミニウムを主成分とする溶液中に含有さ
れる。このため、かかる溶液を原料にして得た凝集剤中
にもマンガン化合物が含有され、最終的に得た凝集剤中
にもマンガンが高濃度で含有される。マンガンは人体に
有害な金属であるため、マンガンが高濃度で含有された
凝集剤は、浄水場の水処理凝集剤として使用できない。
この様に、マンガン化合物が高濃度に含有されているア
ルミニウム系スラッジからマンガン化合物を除去しつ
つ、アルミニウム化合物を回収する回収方法が、特公昭
５３−３５８８０号公報に提案されている。この回収方
法は、マンガン化合物を含有するアルミニウム系スラッ
ジに硫酸を加えてアルミニウム化合物を溶解した後、こ
の硫酸水溶液に飽和水溶液のｐＨが約７〜１１を呈する
弱塩基性の無機化合物を加えてｐＨ４〜６とし再びアル
ミニウム化合物を析出させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記公報に提案された
アルミニウム化合物の回収方法によれば、マンガン化合
物が高濃度で存在するスラッジからマンガン含有量が極
めて少ない硫酸アルミニウムを主成分とする凝集剤を得
ることができる。しかしながら、浄水場のスラッジから
回収して再生した硫酸アルミニウムを主成分とする再生
凝集剤の凝集効果は、市販の凝集剤に比較して劣るもの
となる。そこで、本発明の課題は、主成分がアルミニウ
ム化合物から成る水処理凝集剤を原水に添加して飲料水
等に供給される上水を得る上水用水処理工程において発
生したスラッジから、マンガンを除去して回収したアル
ミニウム化合物を主成分とする水処理凝集剤であって、
市販のアルミニウム化合物を主成分とする水処理凝集剤
と同程度の凝集効果を呈し得る水処理凝集剤及びその製
造方法、並びに前記水処理凝集剤を用いた水処理方法を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく、先ず、浄水場のスラッジから回収して再
生した硫酸アルミニウムを主成分とする再生凝集剤が、
市販の凝集剤に比較して劣る原因について検討したとこ
ろ、浄水場のスラッジには、鉄化合物も高濃度に含有さ
れているが、前記公報で提案された回収方法では、スラ
ッジ中のマンガン化合物の除去と同時に鉄化合物も除去
される。一方、鉄は人体に無害な金属であり、鉄イオン
は凝集効果を奏するため、浄水場で再使用される再生凝
集剤の凝集効果を向上させるべく、再生凝集剤中に鉄を
残存させることができる。この様な知見に基づいて本発
明者等は、更に検討を重ねた結果、鉄化合物及びマンガ
ン化合物を含有するアルミニウム系スラッジに硫酸を加
えてアルミニウム化合物を溶解した後、この硫酸水溶液
に苛性ソーダを添加し、アルミニウム水和物を析出せし
めることによって、マンガンを除去しつつ鉄を残留させ
ることができること、及び浄水場のスラッジから回収し
て再生した塩化アルミニウムを主成分とする再生凝集剤
でも、市販の塩化アルミニウムを主成分とする水処理凝
集剤と同程度の凝集効果を呈し得ることも見出し、本発
明に到達した。

【０００６】すなわち、本発明は、主成分がアルミニウ
ム化合物から成る水処理凝集剤を原水に添加し、飲料用
水等に供給される上水を得る上水用水処理工程において
発生したスラッジから回収された水処理凝集剤であっ
て、該水処理凝集剤の主成分が下記に示す一般式で表さ
れる塩化アルミニウムであると共に、前記塩化アルミニ
ウムがAl₂O₃として１０重量％となるように換算した換
算水処理凝集剤中のマンガン含有量が２０ｐｐｍ以下で
あることを特徴とする水処理凝集剤にある。 一般式 Al₂(OH)_nCl_(6-n) 但し、０≦ｎ＜６ 本発明に係る主成分が塩化アルミニウムである水処理凝
集剤において、換算水処理凝集剤中の鉄含有量を１００
０ｐｐｍ以上（好ましくは３０００ｐｐｍ以上）とする
場合は、再生された水処理凝集剤（再生凝集剤）の凝集
効果を更に向上できる。かかる再生凝集剤としては、主
成分をポリ塩化アルミニウムとする水処理凝集剤とする
ことが好ましい。更に、本発明は、主成分がアルミニウ
ム化合物から成る水処理凝集剤を原水に添加し、飲料用
水等に供給される上水を得る上水用水処理工程において
発生したスラッジから回収された水処理凝集剤であっ
て、該水処理凝集剤の主成分が硫酸アルミニウムである
と共に、前記硫酸アルミニウムがAl₂O₃として１０重量
％となるように換算した換算水処理凝集剤中の鉄含有量
が１０００ｐｐｍ以上であり且つマンガン含有量が２０
ｐｐｍ以下であることを特徴とする水処理凝集剤でもあ
る。本発明に係る主成分が硫酸アルミニウムである水処
理凝集剤において、換算水処理凝集剤中の鉄含有量を３
０００ｐｐｍ以上とする場合は、再生された水処理凝集
剤（再生凝集剤）の凝集効果を更に向上できる。

【０００７】また、本発明は、主成分がアルミニウム化
合物から成る水処理凝集剤を原水に添加し飲料水等に供
給する上水を得る上水用水処理工程において発生したス
ラッジに、塩酸又は硫酸を添加して前記スラッジ中のア
ルミニウム化合物を溶解した溶液を得た後、前記溶液に
ｐＨ１３以上の強アルカリ性を呈するアルカリ化合物を
添加し、前記溶液をｐＨ４．５〜６．５に調整してアル
ミニウム水和物を析出せしめ、次いで、前記アルミニウ
ム水和物を原料に用いて塩化アルミニウム又は硫酸アル
ミニウムを主成分とする水処理凝集剤を得ることを特徴
とする水処理凝集剤の製造方法でもある。本発明に係る
水処理凝集剤の製造方法において、ｐＨ１３以上の強ア
ルカリ性を呈するアルカリ化合物として、苛性ソーダを
用いることによって、アルカリ化合物を液状で取り扱う
ことができ、その取扱を容易とすることができる。

【０００８】更に、本発明は、河川等から取水した原水
から飲料水等に供給する上水を得る上水用水処理の際
に、この上水用水処理の水処理凝集剤として、上水用水
処理工程において発生したスラッジから回収された、主
成分が上記一般式で表される塩化アルミニウムであると
共に、この塩化アルミニウムがAl₂O₃として１０重量％
となるように換算した換算水処理凝集剤中のマンガン含
有量が２０ｐｐｍ以下である水処理凝集剤、又は主成分
が硫酸アルミニウムであると共に、この硫酸アルミニウ
ムがAl₂O₃として１０重量％となるように換算した換算
水処理凝集剤中の鉄含有量が１０００ｐｐｍ以上で且つ
マンガン含有量が２０ｐｐｍ以下の水処理凝集剤を用い
る水処理方法でもある。或いは、本発明は、河川等から
取水した原水から飲料水等に供給する上水を得る上水用
水処理の際に、水処理凝集剤として、前記上水用水処理
工程で発生したスラッジから回収された、主成分が上記
一般式で表される塩化アルミニウムであると共に、この
塩化アルミニウムがAl₂O₃として１０重量％となるよう
に換算した換算水処理凝集剤中のマンガン含有量が２０
ｐｐｍ以下である水処理凝集剤、又は主成分が硫酸アル
ミニウムであると共に、この硫酸アルミニウムがAl₂O₃
として１０重量％となるように換算した換算水処理凝集
剤中の鉄含有量が１０００ｐｐｍ以上で且つマンガン含
有量が２０ｐｐｍ以下の水処理凝集剤を再使用すること
を特徴とする水処理方法でもある。

【０００９】本発明においては、スラッジ中のアルミニ
ウム化合物を溶解した硫酸溶液を得る。この硫酸溶液に
は、スラッジ中に含有されていたアルミニウム、マンガ
ン、鉄等との硫酸化合物が含有される。しかしながら、
かかる硫酸溶液にｐＨ１３以上の強アルカリ性を呈する
アルカリ化合物を添加し、硫酸溶液をｐＨ４．５〜６．
５に調整すると、アルミニウム水和物及び鉄化合物等は
析出するが、マンガンとの硫酸化合物は溶解状態にあ
る。このため、ｐＨ調整して析出した析出物と溶液とを
濾過等により分離することによって、アルミニウム水和
物及び鉄化合物等を含有し、実質的にマンガン化合物が
除去されたケーキと、マンガン化合物を含有する溶液と
に分離できる。次いで、ケーキに所定の処理を施すこと
によって、主成分が硫酸アルミニウムである水処理凝集
剤を得ることができる。この水処理凝集剤では、硫酸ア
ルミニウムがAl₂O₃として１０重量％となるように換算
した換算水処理凝集剤中の鉄含有量が１０００ｐｐｍ以
上で且つマンガン含有量が２０ｐｐｍ以下である。

【００１０】かかる水処理凝集剤は、マンガン含有量が
極めて少ないため、上水用凝集剤として用いることがで
き、且つ鉄含有量が多いため、市販の水処理凝集剤と同
程度以上の凝集性を呈する。また、スラッジ中のアルミ
ニウム化合物を塩酸に溶解することによって、主成分が
硫酸アルミニウムである水処理凝集剤を得たと同様の操
作によって、主成分が上記一般式で表される塩化アルミ
ニウムである水処理凝集剤を得ることができる。この水
処理凝集剤では、この塩化アルミニウムがAl₂O₃として
１０重量％となるように換算した換算水処理凝集剤中の
マンガン含有量が２０ｐｐｍ以下である。かかる塩化ア
ルミニウムを主成分とする水処理凝集剤は、換算水処理
凝集剤中の鉄含有量が１０００ｐｐｍ以下であっても、
良好な凝集性を呈することができる。このため、本発明
に係る水処理凝集剤は、浄水場で凝集剤として用いるこ
とができ、更に本発明に係る水処理凝集剤を凝集剤とし
て用いて発生したスラッジから、再度、水処理凝集剤を
回収して凝集剤として再使用できる。その結果、浄水場
内において、水処理凝集剤を循環使用することができ、
水処理凝集剤の使い捨て等を実質的になくすことができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る水処理凝集剤（凝集
剤）は、主成分がアルミニウム化合物から成る凝集剤を
原水に添加して飲料水等に供給される上水を得る上水用
水処理工程において発生したスラッジから回収された凝
集剤であって、主成分が硫酸アルミニウムであると共
に、硫酸アルミニウムがAl₂O₃として１０重量％となる
ように換算した換算水処理凝集剤中の鉄含有量が１００
０ｐｐｍ以上（好ましくは３０００ｐｐｍ以上）で且つ
マンガン含有量が２０ｐｐｍ以下のものである。ここ
で、換算水処理凝集剤中の鉄含有量が１０００ｐｐｍ未
満の場合、回収された凝集剤は、市販されている主成分
が硫酸アルミニウムの凝集剤に比較して凝集性能が劣
る。また、換算水処理凝集剤中のマンガン含有量が２０
ｐｐｍを越える場合、回収された凝集剤は、浄水場で使
用することは好ましくない。現在、上水の水質基準で
は、上水中のマンガン含有量が、０．０５ｐｐｍ以下と
なるように定められているが、上水中のマンガンは天然
土壌等から溶出したマンガンと凝集剤等の添加物から溶
出したマンガンとがある。このうち凝集剤等の添加物中
に含有するマンガンから上水中に溶出するマンガン量が
０．００５ｐｐｍ以下となるように管理されている。

【００１２】このため、凝集剤中のマンガン含有量を、
換算水処理凝集剤中に２０ｐｐｍ以下とすることによっ
て、凝集剤中のマンガン化合物の殆どが上水中に溶出し
たとしても、上水中に含有する凝集剤中のマンガン化合
物に由来するマンガン量を０．００５ｐｐｍ以下にでき
る。また、本発明に係る凝集剤は、主成分がアルミニウ
ム化合物から成る凝集剤を原水に添加して飲料水等に供
給される上水を得る上水用水処理工程において発生した
スラッジから回収された凝集剤であって、主成分が下記
に示す一般式で表される塩化アルミニウムであると共
に、この塩化アルミニウムがAl₂O₃として１０重量％と
なるように換算した換算水処理凝集剤中のマンガン含有
量が２０ｐｐｍ以下のものである。 一般式 Al₂(OH)_nCl_(6-n) 但し、０≦ｎ＜６ 上記一般式で表される塩化アルミニウムのうち、ｎ＝０
の場合は、正塩の塩化アルミニウムであり、塩基度
［（ｎ／６）×１００］が１５〜８３％（好ましくは１
５〜６０％）の場合は、ポリ塩化アルミニウム（塩基性
塩化アルミニウム）である。かかる凝集剤においても、
換算水処理凝集剤中の鉄含有量が１０００ｐｐｍ以上
（特に３０００ｐｐｍ）以上であることが、凝集性を更
に向上でき好ましい。

【００１３】この様な本発明に係る凝集剤を得るには、
先ず、主成分がアルミニウム化合物から成る水処理凝集
剤を原水に添加し飲料水等に供給する上水を得る上水用
水処理工程で発生したスラッジに、塩酸又は硫酸を添加
してスラッジ中のアルミニウム化合物を溶解した塩酸溶
液又は硫酸溶液を得る。かかるスラッジには、浄水場に
おいて、主成分がアルミニウム化合物から成る水処理凝
集剤が用いられているため、Al₂O₃換算で約１０重量％
程度のアルミニウム化合物が含有されている。このスラ
ッジ中のアルミニウム化合物は、添加された塩酸又は硫
酸と反応して塩化アルミニウム又は硫酸アルミニウムと
して塩酸溶液又は硫酸溶液中に溶解するため、塩化アル
ミニウムが溶解された塩酸溶液又は硫酸アルミニウムが
溶解された硫酸溶液を濾過することによって、スラッジ
から分離できる。

【００１４】ここで、上水用水処理工程で発生したスラ
ッジに添加する塩酸量は、スラッジに含有されているア
ルミニウムと当量となるように調整することが好まし
い。かかる量の塩酸が添加されて得られた塩酸溶液中の
アルミニウム濃度が低過ぎると、最終的に得られた凝集
剤が不安定となり、アルミニウム等が水和物として析出
し、最終的に得られた凝集剤の凝集性能が不充分となる
傾向がある。他方、塩酸溶液中のアルミニウム濃度が高
過ぎると、スラッジと塩酸とから成るスラリーの粘度が
高くなり過ぎて濾過等の操作に支障を来す傾向がある。
このため、塩酸溶液中のアルミニウム濃度が、Al₂O₃換
算で０．１〜６重量％、特に１〜６重量％となる様に、
スラッジ量、水量及び塩酸量を調整することが好まし
い。

【００１５】一方、スラッジに硫酸を添加する場合も、
スラッジに含有されているアルミニウムと当量となるよ
うに、硫酸の添加量を調整することが好ましい。かかる
量の硫酸が添加されて得られた硫酸溶液中のアルミニウ
ム濃度が低過ぎると、最終的に得られた凝集剤が不安定
となり、アルミニウム等が水和物として析出し、最終的
に得られた凝集剤の凝集性能が不充分となる傾向があ
る。他方、硫酸溶液中のアルミニウム濃度が高過ぎる
と、スラッジと硫酸とから成るスラリーの粘度が高くな
り過ぎて濾過等の操作に支障を来す傾向がある。このた
め、硫酸溶液中のアルミニウム濃度が、Al₂O₃換算で
０．１〜６重量％、特に１〜６重量％となる様に、スラ
ッジ量、水量及び硫酸量を調整することが好ましい。
尚、スラッジ中のアルミニウム化合物と塩酸又は硫酸と
の反応は、室温〜１００℃（好ましくは５０〜９５℃）
の範囲で行うことができる。

【００１６】かかる塩酸溶液又は硫酸溶液には、スラッ
ジ中に含有されているマンガン化合物や鉄化合物も、ア
ルミニウム化合物と同様に塩酸又は硫酸と反応して溶解
されている。このため、この塩酸溶液又は硫酸溶液に中
和剤としてｐＨ１３以上の強アルカリ性を呈するアルカ
リ化合物を添加し、塩酸溶液又は硫酸溶液をｐＨ４．５
〜６．５に調整することによって、マンガン化合物を実
質的に析出させることなくアルミニウム水和物（水酸化
アルミニウム）及び鉄化合物を析出できる。したがっ
て、ｐＨ調整した溶液を濾過することによって、アルミ
ニウム水和物及び鉄化合物が含有されているケーキと、
マンガン化合物が含有されている濾液とに分離できる。
この濾液は、必要に応じて公知の凝集沈殿法等によりマ
ンガン量を低減又は除去して原水に戻すことができる。
ここで、中和剤として用いるｐＨ１３以上の強アルカリ
性を呈するアルカリ化合物としては、溶液として扱うこ
とのできる苛性ソーダや苛性カリを好ましく用いること
ができるが、薬剤コストの観点から苛性ソーダが特に好
ましい。

【００１７】かかる中和剤に代えて、重炭酸ソーダ、炭
酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の弱塩基性のアルカ
リ化合物を用いると、塩酸溶液又は硫酸溶液中のマンガ
ンのみならず鉄も除去する。また、ｐＨ１３以上の強ア
ルカリ性を呈するアルカリ化合物を塩酸溶液又は硫酸溶
液に添加した溶液のｐＨが４．５未満の場合、スラッジ
に含有されているアルミニウムの回収率が低下する。一
方、アルカリ化合物を添加した溶液のｐＨが６．５を越
える場合、塩酸溶液又は硫酸溶液中のマンガンを充分に
除去することができない。この様に、化学的挙動が近似
しているマンガンと鉄とを分離できる詳細な理由は明確
になっていないが、浄水場で発生するスラッジには、河
川水をアルミニウム系凝集剤で処理して生成したもので
あり、スラッジ中には土壌由来の成分も含有されている
こと、及び中和剤としてｐＨ１３以上の強アルカリ性を
呈するアルカリ化合物を用いることに在るものと推察さ
れる。

【００１８】マンガン化合物と分離されたアルミニウム
水和物及び鉄化合物が含有されているケーキと、塩酸と
を反応させた後、濾過することによって主成分が塩化ア
ルミニウムの凝集剤を得ることができる。かかるケーキ
と塩酸とを反応させる際に、塩酸をアルミニウムに対し
て当量未満とすることによって、ポリ塩化アルミニウム
（以下、ＰＡＣと称することがある）を主成分とする凝
集剤を得ることができる。この反応の際に、塩酸に適量
の硫酸塩、例えば無水芒硝（硫酸ナトリウム）を添加す
ることによって、凝集効果の優れたＰＡＣを得ることが
できる。このＰＡＣは、アルミニウム含有のスラッジに
硫酸を添加して回収した後、苛性ソーダで中和処理して
得たケーキと塩酸とを反応することによっても得ること
ができる。ケーキ中に硫酸根が残留しているためであ
る。或いは、マンガン化合物と分離されたアルミニウム
水和物及び鉄化合物が含有されているケーキと硫酸溶液
とを混合し、アルミニウム水和物と硫酸とを反応させた
後、濾過することによって、主成分が硫酸アルミニウム
の凝集剤を得ることができる。得られた凝集剤（以下、
再生凝集剤と称することがある）中のアルミニウム含有
量は、再生凝集剤の凝集効果及び再生凝集液を溶解した
溶液の安定性等の観点からは、主成分が硫酸アルミニウ
ムの凝集剤の場合は、Al₂O₃換算で０．５重量％以上と
することが好ましい。一方、主成分がポリ塩化アルミニ
ウムの凝集剤の場合は、保存期間によって異なり、例え
ば保存期間が１日程度の場合は、Al₂O₃換算で１重量％
以上でよく、保存期間が１週間程度の場合は、Al₂O₃換
算で２重量％程度でよい。更に、主成分がポリ塩化アル
ミニウムの凝集剤を１週間を越えて保存する場合は、３
重量％以上とすることが好ましい。かかる再生凝集剤中
のマンガン含有量は、換算水処理凝集剤中で１５ｐｐｍ
以下とすることができ、１ｐｐｍ以下とすることもでき
る。このため、再生凝集剤を浄水場で使用することがで
きる。

【００１９】また、得られた再生凝集剤中のＰＡＣは、
その塩基度を５０％以下とするように、塩酸の添加量を
調整することができるが、凝集性能等を考慮し塩基度を
１５〜５０％とすることが好ましい。ＰＡＣの塩基度が
１５％未満の再生凝集剤では、凝集効果が低下する傾向
にあり、ＰＡＣの塩基度が５０％を越える再生凝集剤を
得ようとすると、ゲル化して分解し易くなる傾向にあ
る。この様に、塩基度が１５〜５０％程度のＰＡＣを主
成分とする再生凝集剤は、塩基度が５０％を越えるＰＡ
Ｃを主成分とする市販の凝集剤と同程度以上の凝集効果
を奏することができる。更に、主成分が硫酸アルミニウ
ムの再生凝集剤も、硫酸アルミニウムがAl₂O₃として１
０重量％となるように換算した換算水処理凝集剤中に、
１０００ｐｐｍ以上（好ましくは３０００ｐｐｍ以上、
特に好ましくは５０００ｐｐｍ以上）の鉄が含有されて
おり、市販の硫酸アルミニウムから成る再生凝集剤と同
程度以上の凝集効果を奏する。この様に、再生凝集剤中
に含有されている鉄は、再生凝集剤の奏する凝集性能を
補っているものと推察される。このため、ＰＡＣを主成
分とする再生凝集剤にも、ポリ塩化アルミニウムがAl₂O
₃として１０重量％となるように換算した換算水処理凝
集剤中に、１０００ｐｐｍ以上（更に３０００ｐｐｍ以
上、特に５０００ｐｐｍ以上）の鉄が含有されているこ
とが好ましい。尚、シリカも凝集剤の凝集性向上に有効
に作用するものと考えられるため、浄水場のスラッジか
ら回収された再生凝集剤中にも、その換算水処理凝集剤
中に５００〜３０００ｐｐｍ程度のシリカを含有するこ
とが好ましい。

【００２０】この様にして回収された再生凝集剤は、浄
水場で凝集剤として再使用することができ、再生凝集剤
だけでは凝集剤量が不足する場合には、市販の凝集剤を
併用してもよい。ところで、浄水場で発生するスラッジ
には、Al₂O₃換算で約１０重量％程度のアルミニウム化
合物が含有されているが、含有されているアルミニウム
化合物量のうち、約５０％が凝集剤由来のものであり、
残りの５０％が天然土壌等から由来するものと考えられ
ている。このため、スラッジ中に含有されているアルミ
ニウム化合物量の約５０％を回収して再生凝集剤として
再使用することによって、凝集剤を循環使用することが
でき、凝集剤の浄水場外からの搬入及び凝集剤の使い捨
ての問題を解消できる。この様に、再生凝集剤を循環使
用しても、再生凝集剤中のマンガン含有量を、換算水処
理凝集剤中で２０ｐｐｍ以下とすることができ、再生凝
集剤中にマンガン化合物が次第に蓄積される懸念を解消
できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳細に説
明する。 実施例１ 浄水場Ａで発生したスラッジ（含有アルミニウム；Al₂O
₃換算で１１．１重量％）３００ｇを水１８００ｇに分
散した後、３５％塩酸２００ｇを添加してスラリーと
し、９５℃で１２０分間攪拌しつつ、スラッジ中のアル
ミニウムと塩酸とを反応させた。次いで、このスラリー
を、No.２濾紙を用いて吸引濾過して２２００ｇの塩酸
溶液を濾別した。この塩酸溶液中の塩化アルミニウムの
含有量は、Al₂O₃換算で１．２重量％であり、マンガン
含有量は１５０ｐｐｍ、鉄含有量は１６００ｐｐｍ、及
びシリカ含有量は８７０ｐｐｍであった。更に、濾別し
た塩酸溶液に、２０％苛性ソーダ水溶液を攪拌しつつ徐
々に加えてｐＨ５．０として水酸化アルミニウムを析出
させた。その後、水酸化アルミニウムが析出した溶液
を、No.２濾紙を用いて吸引濾過し、No.２濾紙上にケー
キ４４０ｇが残った。このケーキ中の水酸化アルミニウ
ム含有量は、Al₂O₃換算で５．２重量％であり、マンガ
ン含有量は１ｐｐｍ未満、鉄含有量は３９００ｐｐｍ、
及びシリカ含有量は２１００ｐｐｍであった。No.２濾
紙上に残ったケーキと、無水芒硝１０ｇと３５％塩酸９
６ｇとの溶液とを混合し、水酸化アルミニウムと塩酸及
び芒硝とを反応させた後、吸引濾過することによって、
主成分がポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）の再生凝集剤
４２０ｇを得ることができた。得られた再生凝集剤のＰ
ＡＣは、その含有量がAl₂O₃換算で４．０重量％であ
り、塩基度が約３０％であった。この再生凝集剤中のマ
ンガン含有量は１ｐｐｍ未満、鉄含有量は２２００ｐｐ
ｍ、及びシリカ含有量は３７０ｐｐｍであった。また、
再生凝集剤に含有されているポリ塩化アルミニウムがAl
₂O₃として１０重量％となるように換算した換算水処理
凝集剤中のマンガン、鉄、及びシリカの含有量は、マン
ガン含有量が１ｐｐｍ未満、鉄含有量が５５００ｐｐ
ｍ、シリカ含有量が９３０ｐｐｍであった。尚、スラッ
ジ中に含有されているアルミニウムに対する回収率は５
０％であった。

【００２２】実施例２ 浄水場Ｂで発生したスラッジ（含有アルミニウム；Al₂O
₃換算で１０．５重量％）３３０ｇを水１８００ｇに分
散した後、３５％塩酸２００ｇを添加してスラリーと
し、９５℃で１２０分間攪拌しつつ、スラッジ中のアル
ミニウムと塩酸とを反応させた。次いで、このスラリー
を、No.２濾紙を用いて吸引濾過して２１００ｇの塩酸
溶液を濾別した。この塩酸溶液中の塩化アルミニウムの
含有量は、Al₂O₃換算で１．２重量％であり、マンガン
含有量は５ｐｐｍ、鉄含有量は３０ｐｐｍ、及びシリカ
含有量は９７０ｐｐｍであった。更に、濾別した塩酸溶
液１０００ｇに、２０％苛性ソーダ水溶液を攪拌しつつ
徐々に加えてｐＨ５．０として水酸化アルミニウムを析
出させた。その後、水酸化アルミニウムが析出した溶液
を、No.２濾紙を用いて吸引濾過し、No.２濾紙上にケー
キ２３５ｇが残った。このケーキ中の水酸化アルミニウ
ム含有量は、Al₂O₃換算で４．９重量％であり、マンガ
ン含有量は１ｐｐｍ未満、鉄含有量は１１０ｐｐｍ、及
びシリカ含有量は２６１０ｐｐｍであった。No.２濾紙
上に残ったケーキと、無水芒硝５ｇと３５％塩酸４８ｇ
との溶液とを混合し、水酸化アルミニウムと塩酸及び芒
硝とを反応させた後、吸引濾過することによって、主成
分がポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）の再生凝集剤１２
５ｇを得ることができた。得られた再生凝集剤のＰＡＣ
は、その含有量がAl₂O₃換算で３．９重量％であった。
この再生凝集剤中のマンガン含有量は１ｐｐｍ未満、鉄
含有量は７０ｐｐｍ、及びシリカ含有量は４１０ｐｐｍ
であった。また、再生凝集剤に含有されているポリ塩化
アルミニウムがAl₂O₃として１０重量％となるように換
算した換算水処理凝集剤中のマンガン、鉄、及びシリカ
の含有量は、マンガン含有量が１ｐｐｍ未満、鉄含有量
が１８０ｐｐｍ、及びシリカ含有量が１０５０ｐｐｍで
あった。

【００２３】実施例３ 浄水場Ａで発生したスラッジ（含有アルミニウム；Al₂O
₃換算で１１．１重量％）４５０ｇを水２９００ｇに分
散した後、９６％硫酸１４７ｇを添加してスラリーと
し、９５℃で１２０分間攪拌しつつ、スラッジ中のアル
ミニウムと硫酸とを反応させた。次いで、このスラリー
を、No.２濾紙を用いて吸引濾過して３０００ｇの硫酸
溶液を濾別した。この硫酸溶液中の硫酸アルミニウムの
含有量は、Al₂O₃換算で１．２重量％であり、マンガン
含有量は１３０ｐｐｍ、鉄含有量は１４００ｐｐｍ、及
びシリカ含有量は９８０ｐｐｍであった。更に、濾別し
た硫酸溶液１０００ｇに、２０％苛性ソーダ水溶液を攪
拌しつつ徐々に加えてｐＨ５．０として水酸化アルミニ
ウムを析出させた。その後、水酸化アルミニウムが析出
した溶液を、No.２濾紙を用いて吸引濾過し、No.２濾紙
上にケーキ１７５ｇが残った。このケーキ中の水酸化ア
ルミニウム含有量は、Al₂O₃換算で６．３重量％であ
り、マンガン含有量は７ｐｐｍ、鉄含有量は５４００ｐ
ｐｍ、及びシリカ含有量は３６００ｐｐｍであった。N
o.２濾紙上に残ったケーキと、水５５ｇと９６％硫酸３
３ｇとの硫酸溶液とを混合して反応させた後、吸引濾過
することによって、主成分が硫酸アルミニウムの再生凝
集剤２３０ｇを得ることができた。得られた再生凝集剤
には、アルミニウム含有量がAl₂O₃換算で４．０重量％
であり、マンガン含有量が４ｐｐｍ、鉄含有量が４００
０ｐｐｍ、及びシリカ含有量ｇが４８０ｐｐｍであっ
た。また、再生凝集剤に含有されている硫酸アルミニウ
ムがAl₂O₃として１０重量％となるように換算した換算
水処理凝集剤中のマンガン、鉄、及びシリカの含有量
は、マンガン含有量が１０ｐｐｍ、鉄含有量が１０００
０ｐｐｍ、及びシリカ含有量が１２００ｐｐｍであっ
た。尚、スラッジ中に含有されているアルミニウムに対
する回収率は５５％であった。

【００２４】実施例４ 浄水場Ｃで発生したスラッジ（含有アルミニウム；Al₂O
₃換算で１０．２重量％）１５０ｇを水１０００ｇに分
散した後、９６％硫酸４５ｇを添加してスラリーとし、
９５℃で１２０分間攪拌しつつ、スラッジ中のアルミニ
ウムと硫酸とを反応させた。次いで、このスラリーを、
No.２濾紙を用いて吸引濾過して９００ｇの硫酸溶液を
濾別した。この硫酸溶液中の硫酸アルミニウムの含有量
は、Al₂O₃換算で１．１重量％であり、マンガン含有量
は１１０ｐｐｍ、鉄含有量は３１０ｐｐｍ、及びシリカ
含有量は１０００ｐｐｍであった。更に、濾別した硫酸
溶液９００ｇに、２０％苛性ソーダ水溶液を攪拌しつつ
徐々に加えてｐＨ５．０として水酸化アルミニウムを析
出させた。その後、水酸化アルミニウムが析出した溶液
を、No.２濾紙を用いて吸引濾過し、No.２濾紙上にケー
キ１７０ｇが残った。このケーキ中の水酸化アルミニウ
ム含有量は、Al₂O₃換算で６．５重量％であり、マンガ
ン含有量は５ｐｐｍ、鉄含有量は１０５０ｐｐｍ、及び
シリカ含有量は３０００ｐｐｍであった。No.２濾紙上
に残ったケーキと、水５５ｇと９６％硫酸３３ｇとの硫
酸溶液とを混合し、水酸化アルミニウムと硫酸とを反応
させた後、吸引濾過することによって、主成分が硫酸ア
ルミニウムの再生凝集剤２４０ｇを得ることができた。
得られた再生凝集剤には、アルミニウム含有量がAl₂O₃
換算で３．９重量％であり、マンガン含有量が３ｐｐ
ｍ、鉄含有量が７００ｐｐｍ、及びシリカ含有量ｇが５
００ｐｐｍであった。また、再生凝集剤に含有されてい
る硫酸アルミニウムがAl₂O₃として１０重量％となるよ
うに換算した換算水処理凝集剤中のマンガン、鉄、及び
シリカの含有量は、マンガン含有量が８ｐｐｍ、鉄含有
量が１７９０ｐｐｍ、及びシリカ含有量が１２８０ｐｐ
ｍであった。

【００２５】比較例１ 実施例３において、濾別した硫酸溶液１０００ｇに、２
０％苛性ソーダ水溶液を攪拌しつつ徐々に加えてｐＨ
７．５とし、水酸化アルミニウムを析出させた。更に、
水酸化アルミニウムが析出した溶液を、No.２濾紙を用
いて吸引濾過し、No.２濾紙上にケーキ１９０ｇが残っ
た。このケーキ中の水酸化アルミニウム含有量は、Al₂O
₃換算で６．９重量％であり、マンガン含有量は３００
０ｐｐｍ、鉄含有量は５４００ｐｐｍ、及びシリカ含有
量は３７００ｐｐｍであった。No.２濾紙上に残ったケ
ーキと、水６０ｇと９６％硫酸３６ｇとの硫酸溶液とを
混合し、水酸化アルミニウムと硫酸とを反応させた後、
吸引濾過することによって、主成分が硫酸アルミニウム
の再生凝集剤５００ｇを得ることができた。得られた再
生凝集剤には、アルミニウム含有量がAl₂O₃換算で４．
２重量％であり、マンガン含有量が１９００ｐｐｍ、鉄
含有量が５４００ｐｐｍ、及びシリカ含有量ｇが１５０
０ｐｐｍであった。また、再生凝集剤に含有されている
硫酸アルミニウムがAl₂O₃として１０重量％となるよう
に換算した換算水処理凝集剤中のマンガン、鉄、及びシ
リカの含有量は、マンガン含有量が４５２０ｐｐｍ、鉄
含有量が１２８６０ｐｐｍ、及びシリカ含有量が３５７
０ｐｐｍであった。この様に、換算水処理凝集剤中のマ
ンガン含有量が４５２０ｐｐｍにも達する凝集剤は、浄
水場の凝集剤としては使用できないものである。

【００２６】比較例２ 実施例３において、濾別した硫酸溶液１０００ｇに、２
０％苛性ソーダ水溶液を攪拌しつつ徐々に加えてｐＨ
４．０とし、水酸化アルミニウムを析出させた。更に、
水酸化アルミニウムが析出した溶液を、No.２濾紙を用
いて吸引濾過し、No.２濾紙上にケーキ２５ｇが残っ
た。このケーキ中の水酸化アルミニウム含有量は、Al₂O
₃換算で４．２重量％であった。この時点でのスラッジ
中に含有しているアルミニウムに対する回収率が６％に
過ぎず、実用性が乏しいため以後の操作を中止した。

【００２７】比較例３ 実施例３において、濾別した硫酸溶液１０００ｇに、１
０％水酸化マグネシウムを攪拌しつつ徐々に加えてｐＨ
５．０として、水酸化アルミニウムを析出させた。更
に、水酸化アルミニウムが析出した溶液を、No.２濾紙
を用いて吸引濾過し、No.２濾紙上にケーキ１５０ｇが
残った。このケーキ中の水酸化アルミニウム含有量は、
Al₂O₃換算で７．１重量％であり、マンガン含有量は３
ｐｐｍ、鉄含有量は８０ｐｐｍ、及びシリカ含有量は２
５００ｐｐｍであった。No.２濾紙上に残ったケーキ
と、水５３ｇと９６％硫酸３２ｇとの硫酸溶液とを混合
し、水酸化アルミニウムと硫酸とを反応させた後、吸引
濾過することによって、主成分が硫酸アルミニウムの再
生凝集剤２５０ｇを得ることができた。得られた再生凝
集剤には、アルミニウム含有量がAl₂O₃換算で４．２重
量％であり、マンガン含有量が２ｐｐｍ、鉄含有量が６
０ｐｐｍ、及びシリカ含有量が３１０ｐｐｍであった。
また、再生凝集剤に含有されている硫酸アルミニウムが
Al₂O₃として１０重量％となるように換算した換算水処
理凝集剤中のマンガン、鉄、及びシリカの含有量は、マ
ンガン含有量が５ｐｐｍ、鉄含有量が１４０ｐｐｍ、及
びシリカ含有量が７４０ｐｐｍであった。

【００２８】実施例５ 浄水場Ａで発生したスラリー状の未濃縮スラッジ（含有
アルミニウム；Al₂O₃換算で１．３重量％）２９５０ｇ
に９６％硫酸１１２ｇを添加し、２５℃で１２０分間攪
拌しつつ、スラッジ中のアルミニウムと硫酸とを反応さ
せた。次いで、このスラリーを、No.２濾紙を用いて吸
引濾過して２８００ｇの硫酸溶液を濾別した。この硫酸
溶液中の硫酸アルミニウムの含有量は、Al₂O₃換算で
０．９重量％であり、マンガン含有量は１００ｐｐｍ、
鉄含有量は８１０ｐｐｍ、及びシリカ含有量は７００ｐ
ｐｍであった。更に、濾別した硫酸溶液に、２０％苛性
ソーダ水溶液を攪拌しつつ徐々に加えてｐＨ４．５とし
て水酸化アルミニウムを析出させた。その後、水酸化ア
ルミニウムが析出した溶液を、No.２濾紙を用いて吸引
濾過し、No.２濾紙上にケーキ３１０ｇが残った。この
ケーキ中の水酸化アルミニウム含有量は、Al₂O₃換算で
７．０重量％であり、マンガン含有量は５ｐｐｍ、鉄含
有量は２８００ｐｐｍ、及びシリカ含有量は２８００ｐ
ｐｍであった。No.２濾紙上に残ったケーキと３５％塩
酸１６４ｇとを混合して反応させた後、吸引濾過するこ
とによって、主成分が正塩の塩化アルミニウムから成る
再生凝集剤４５０ｇを得ることができた。得られた再生
凝集剤には、アルミニウム含有量がAl₂O₃換算で４．４
重量％であり、マンガン含有量が４ｐｐｍ、鉄含有量が
１６００ｐｐｍ、及びシリカ含有量ｇが８００ｐｐｍで
あった。また、再生凝集剤に含有されている塩化アルミ
ニウムがAl₂O₃として１０重量％となるように換算した
換算水処理凝集剤中のマンガン、鉄、及びシリカの含有
量は、マンガン含有量が９ｐｐｍ、鉄含有量が３６４０
ｐｐｍ、及びシリカ含有量が１８２０ｐｐｍであった。
尚、スラッジ中に含有されているアルミニウムに対する
回収率は５２％であった。

【００２９】実施例６ 実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５及
び比較例３で得られた再生凝集剤、及び市販されている
凝集剤の各々について、凝集能を調査すべくジャーテス
トを行い、結果を下記の［表１］に示した。このジャー
テストでは、荒川水系の原水（濁度；１０．３°，ｐ
Ｈ；７．４，水温２５℃）を用いて行い、再生凝集剤及
び市販の凝集剤の原水に対する添加量は、アルミニウム
添加量がAl₂O₃換算で２．０ｍｇ／リットル（原水）と
なるように添加した。

【表１】 表１から明らかな様に、実施例１、実施例２、実施例
３、実施例４及び実施例５の再生凝集剤は、いずれも市
販の凝集剤と同等以上の凝集効果を呈するものである。
これに対して、比較例３の再生凝集剤は、市販の凝集剤
よりも凝集効果が劣るものであった。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、浄水場で発生したスラ
ッジから回収した凝集剤は、その凝集剤に主成分として
含有されている塩化アルミニウム又は硫酸アルミニウム
がAl₂O ₃として１０重量％となるように換算した換算水
処理凝集剤中のマンガン含有量を２０ｐｐｍ以下にで
き、且つ市販の凝集剤と同程度以上の凝集性を発揮し得
るため、浄水場の凝集剤として再使用できる。このた
め、浄水場においては、凝集剤を循環使用することがで
き、浄水場外から凝集剤の搬入や環境問題を解消するこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有賀 茂美 長野県上伊那郡南箕輪村3685番地の２ 大 明化学工業株式会社内 (72)発明者 佐野 伸一 長野県上伊那郡南箕輪村3685番地の２ 大 明化学工業株式会社内 (72)発明者 田中 稔 長野県上伊那郡南箕輪村3685番地の２ 大 明化学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D015 BA10 BA15 BA19 BB05 CA14 DA03 DA04 DA05 DA07 EA04 EA32 4D062 BA10 BA15 BA19 BB05 CA14 DA03 DA04 DA05 DA07 EA04 EA32

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主成分がアルミニウム化合物から成る水
   処理凝集剤を原水に添加し、飲料用水等に供給される上
   水を得る上水用水処理工程において発生したスラッジか
   ら回収された水処理凝集剤であって、該水処理凝集剤の
   主成分が下記に示す一般式で表される塩化アルミニウム
   であると共に、前記塩化アルミニウムがAl₂O₃として１
   ０重量％となるように換算した換算水処理剤中のマンガ
   ン含有量が２０ｐｐｍ以下であることを特徴とする水処
   理凝集剤。 一般式 Al₂(OH)_nCl_(6-n) 但し、０≦ｎ＜６
2. 【請求項２】 換算水処理剤中の鉄含有量が、１０００
   ｐｐｍ以上である請求項１記載の水処理凝集剤。
3. 【請求項３】 水処理凝集剤の主成分が、ポリ塩化アル
   ミニウムである請求項１又は請求項２記載の水処理凝集
   剤。
4. 【請求項４】 主成分がアルミニウム化合物から成る水
   処理凝集剤を原水に添加し、飲料用水等に供給される上
   水を得る上水用水処理工程において発生したスラッジか
   ら回収された水処理凝集剤であって、 該水処理凝集剤の主成分が硫酸アルミニウムであると共
   に、前記硫酸アルミニウムがAl₂O₃として１０重量％と
   なるように換算した換算水処理凝集剤中の鉄含有量が１
   ０００ｐｐｍ以上であり且つマンガン含有量が２０ｐｐ
   ｍ以下であることを特徴とする水処理凝集剤。
5. 【請求項５】 換算水処理凝集剤中の鉄含有量が、３０
   ００ｐｐｍ以上である請求項４記載の水処理凝集剤。
6. 【請求項６】 主成分がアルミニウム化合物から成る水
   処理凝集剤を原水に添加し飲料水等に供給する上水を得
   る上水用水処理工程において発生したスラッジに、塩酸
   又は硫酸を添加して前記スラッジ中のアルミニウム化合
   物を溶解した溶液を得た後、 前記溶液にｐＨ１３以上の強アルカリ性を呈するアルカ
   リ化合物を添加し、前記溶液をｐＨ４．５〜６．５に調
   整してアルミニウム水和物を析出せしめ、 次いで、前記アルミニウム水和物を原料に用いて塩化ア
   ルミニウム又は硫酸アルミニウムを主成分とする水処理
   凝集剤を得ることを特徴とする水処理凝集剤の製造方
   法。
7. 【請求項７】 塩化アルミニウムを、ポリ塩化アルミニ
   ウムとする請求項６記載の水処理凝集剤の製造方法。
8. 【請求項８】 アルカリ化合物を、苛性ソーダとする請
   求項６又は請求項７記載の水処理凝集剤の製造方法。
9. 【請求項９】 河川等から取水した原水から飲料水等に
   供給する上水を得る上水用水処理の際に、請求項１又は
   請求項４記載の水処理凝集剤を用いることを特徴とする
   水処理方法。
10. 【請求項１０】 河川等から取水した原水から飲料水等
    に供給する上水を得る上水用水処理の際に、水処理凝集
    剤として、請求項１又は請求項４記載の水処理凝集剤を
    再使用することを特徴とする水処理方法。