JP2003145168A - 懸濁水の凝集固液分離方法及び装置 - Google Patents

懸濁水の凝集固液分離方法及び装置

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JP2003145168A
JP2003145168A JP2001342017A JP2001342017A JP2003145168A JP 2003145168 A JP2003145168 A JP 2003145168A JP 2001342017 A JP2001342017 A JP 2001342017A JP 2001342017 A JP2001342017 A JP 2001342017A JP 2003145168 A JP2003145168 A JP 2003145168A
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stirring
flocculant
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Katsuyuki Kataoka
克之 片岡
Toshihiro Tanaka
俊博 田中
Takayuki Kata
孝幸 加太
Kazuaki Shimamura
和彰 島村
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Ebara Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 緩速撹拌が不要で、沈降速度が大きく、大粒
径の緻密なペレット状フロックを形成する懸濁水の凝集
固液分離方法及びフロキュレータ及び凝集沈殿池の設置
面積を顕著に削減できる装置を提供する。 【解決手段】 懸濁水に無機凝集剤を添加したのち、ノ
ニオン及び/又はアニオン高分子凝集剤と両性ポリマー
を添加し撹拌し、凝集フロックを形成させたのち前記凝
集フロックを固液分離することを特徴とする懸濁水の凝
集固液分離方法。懸濁水を導入し、無機凝集剤を供給し
て攪拌する急速撹拌凝集槽、その混合液を導入して、ノ
ニオン及び/又はアニオン高分子凝集剤と両性ポリマー
を供給して攪拌する急速撹拌フロック形成槽、凝集フロ
ック含有液から凝集フロックを分離する凝集沈殿槽を設
けた懸濁水の凝集固液分離装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は工場廃水、下水など
の懸濁粒子を含有する懸濁水の高速凝集固液分離方法及
び装置に関し、特に有機性の懸濁粒子を含有する合流式
下水道の雨天時越流水(CSOと略称される)又は下水
処理施設に流入する下水中の懸濁粒子を極めて速い速度
で固液分離できる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、合流式下水道における雨天時越流
水(CSO)の公共用水域への汚濁負荷が大きな問題に
なっている。また、下水処理施設に流入する下水は、ま
ず、最初沈殿池で沈殿分離されたのち、活性汚泥処理さ
れるが、最初沈殿池のSSの除去率が悪いため、凝集剤
を添加して凝集沈澱処理する例が北欧で普及している。
これら下水などの各種懸濁水を対象とした従来の凝集沈
澱処理法は、PAC、塩化第二鉄などの無機凝集剤とア
ニオン系高分子凝集剤(「ポリマー」ともいう)(例:
アニオン性ポリアクリルアミド)の組み合わせで凝集フ
ロックを形成させている。しかし、この方法ではポリマ
ー添加後10〜30分程度緩速撹拌を行い十分フロッキ
ュレーションを進ませないと、粒径が大きなフロックが
形成できず、しかも、その沈降性はさほど大きくなく、
下水の凝集沈澱処理の場合、沈降速度はせいぜい200
〜300mm/min程度しか得られない。したがっ
て、凝集沈殿池の設置面積をあまり縮小できなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の問題
点を解決し、独自の新規凝集条件を見出すことによっ
て、緩速撹拌が不要で、極めて短時間の急速撹拌だけ
で、沈降速度の非常に大きい大粒径で緻密なペレット状
フロックを形成でき、フロキュレータおよび凝集沈殿池
の設置面積を顕著に削減できる方法とその装置を提供す
ることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記(1)〜
(5)の手段により前記課題を解決した。 (1)懸濁水に無機凝集剤を添加したのち、ノニオン及
び/又はアニオン高分子凝集剤と両性ポリマーを添加し
撹拌し、凝集フロックを形成させたのち前記凝集フロッ
クを固液分離することを特徴とする懸濁水の凝集固液分
離方法。 (2)該無機凝集剤が鉄系無機凝集剤であることを特徴
とする前記(1)に記載の懸濁水の凝集固液分離方法。 (3)該ノニオン及び/又はアニオン高分子凝集剤を添
加したのち、該両性ポリマーを添加することを特徴とす
る前記(1)又は(2)に記載の懸濁水の凝集固液分離
方法。 (4)ノニオン及び/又はアニオン高分子凝集剤と両性
ポリマーを同時に添加することを特徴とする前記(1)
又は(2)に記載の懸濁水の凝集固液分離方法。
【0005】(5)懸濁水に凝集剤を添加し撹拌し、凝
集フロックを形成させたのち前記凝集フロックを固液分
離する懸濁水の凝集固液分離装置において、懸濁水を導
入し、無機凝集剤を供給して攪拌する急速撹拌凝集槽、
前記急速撹拌凝集槽からの混合液を導入して、ノニオン
及び/又はアニオン高分子凝集剤と両性ポリマーを供給
して攪拌する急速撹拌フロック形成槽、及び前記急速撹
拌フロック形成槽からの凝集フロックを含む液を導入し
て、凝集フロックを分離する凝集沈殿槽を設けたことを
特徴とする懸濁水の凝集固液分離装置。
【0006】本発明は、無機凝集剤とノニオン及び/又
はアニオン高分子凝集剤(ポリマー)と両性ポリマーの
3者を併用することによって極めて粒径が大きく、かつ
緻密な沈降性が非常に大きなペレット状フロックが形成
されることを見出した技術にある。従来、懸濁水の凝集
処理には無機凝集剤とアニオンポリマー又はノニオンポ
リマー、あるいは無機凝集剤とアニオンポリマーとカチ
オン高分子凝集剤を併用する方法は公知であるが、本発
明の無機凝集剤とノニオン及び/又はアニオン高分子凝
集剤と両性ポリマーの3者を併用する技術は全く知られ
ていなかった。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、懸濁水として下水(以下
「原水」という)を例にあげて図1を参照して本発明を
詳しく説明する。図1において、原水1にまず無機凝集
剤2を添加して急速攪拌凝集槽3へ導入する。急速攪拌
凝集槽3では攪拌機4によって急速に攪拌されている。
同槽3で0.5分攪拌された後、その混合液5はノニオ
ン又はアニオン高分子凝集剤と両性ポリマー(まとめて
「高分子凝集剤」という)6が添加されて急速攪拌フロ
ック形成槽7へ送られる。同槽7で0.3〜0.6分攪
拌された後、そのフロック含有水8は凝集沈殿装置9へ
送られる。凝集沈殿装置9は上部に溢流部10が設けら
れ、また中心部にフィードウエル11が設けられてい
て、溢流部10から処理水12が排出され、また下部に
凝集フロックが沈殿されて、汚泥13として排出され
る。なお、前記した攪拌時間は例示であって、条件によ
り適宜変更することができる。
【0008】上記した処理に用いる無機凝集剤として
は、主として鉄系凝集剤又はアルミニウム系凝集剤が挙
げられる。下水の場合、無機凝集剤としては塩化第二鉄
などの鉄系凝集剤がPAC、硫酸ばんどなどのアルミニ
ウム系凝集剤よりも好適である。本発明によるジャーテ
スター試験の状況を説明する。無機凝集剤を添加後、急
速撹拌を30〜60秒程度行い、その後急速撹拌を行い
ながらノニオンポリマー及び/又はアニオンポリマーを
添加したのち数秒後に、又は同時に両性ポリマーを添加
する。この状態で急速撹拌を続けると、両性ポリマー添
加後10〜30秒後という短時間で、急激なフロック形
成が進み、急速撹拌中にもかかわらず、粒径10〜15
mm程度の大粒径で緻密な沈降性が極めて大きいペレッ
ト状フロックが急激に生成することを見出した。しか
も、このフロック強度は非常に大きく、ピンセットでつ
まみ出せることができるほどであった。これに対し、従
来法で生成するフロックはフワフワした綿状でフロック
強度は非常に弱く、ピンセットでつまみ出すことは全く
不可能である。
【0009】したがって、従来法のような緩速撹拌を長
時間行って、フロックを成長させる必要がなく、緩速撹
拌槽を完全に除くことができる。しかして急速撹拌終了
後に、沈殿分離装置に供給すると、沈降分離速度1〜2
m/minという超高速度で沈殿分離できる。このよう
な顕著なフロック形成が起きる原因の詳細は現時点で不
明であるが、次のように推定している。すなわち、カチ
オンチャージを有する無機凝集剤が下水中のマイナスチ
ャージを持つコロイド状懸濁粒子の荷電を中和すると同
時に、水酸化鉄などの金属水酸化物が懸濁粒子に吸着す
る。この状態のマイクロフロックの金属水酸化物の表面
水酸基にノニオンポリマーが吸着し、その後ノニオンポ
リマー金属水酸化物複合体に両性ポリマーのカチオン基
とアニオン基が吸着し、カチオン基とアニオン基が静電
的に反応し強いゲル状コンプレックスを形成するため、
非常に強度が大きいペレット状大粒径フロックが形成さ
れるものと推定される。
【0010】なお、実施例に記したように本発明におけ
る無機凝集剤、アニオンポリマー、両性ポリマーの併用
法も従来法より沈降性が大きいフロックが形成される
が、無機凝集剤、ノニオンポリマー、両性ポリマーの併
用法が最も効果的であり、驚くほど沈降性が良いペレッ
ト状フロックが形成されることが認められた。ノニオン
及び/又はアニオンポリマーとしては、ポリアクリルア
ミド、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコー
ル、ポリエチレンオキサイド、アルギン酸ナトリウム、
苛性化でんぷん、アルファ化澱粉など種々のタイプのポ
リマーが適用できるが、本発明において最も好ましいノ
ニオン及び/又はアニオンポリマーはポリアクリルアミ
ド系ポリマーである。
【0011】両性ポリマーとしては、たとえば、アクリ
ル酸・アクリルアミド・メタクリル酸ジメチルアミノエ
チルエステル共重合物のように分子内にカチオン基とア
ニオン基を持っているものであれば任意のものが使用で
きる。
【0012】ノニオン及び/又はアニオンポリマーと両
性ポリマーの添加順序は重要因子であり、両者を同時に
添加するか、あるいはノニオン及び/又はアニオンポリ
マーを添加後に両性ポリマーを添加する方法が、両性ポ
リマーを添加した後にノニオン及び/又はアニオンポリ
マーを添加する方法よりも沈降性が大きいフロックが形
成される。ノニオン及び/又はアニオンポリマーと両性
ポリマーを同時に添加する場合は、あらかじめ両者を混
合しておき、1台の薬注ポンプで添加することができ
る。なお、本発明において、砂などのフロックに付着し
てフロックの錘となる微粒子を添加し、フロックの沈降
性を向上させる公知手段を適用しても良いことは言うま
でもない。
【0013】無機凝集剤の添加率は、懸濁水(以下「原
水」ともいう)の種類によって変化するが、下水処理施
設流入下水又はCSOを対象に本発明によって処理する
場合には、塩化第二鉄では30〜100mg/リット
ル、PACでは100〜150mg/リットル程度でよ
い場合が多い。有機高分子凝集剤(ポリマー)はアニオ
ン性、ノニオン性ポリマーについては0.5〜2mg/
リットル、両性ポリマーについては2〜4mg/リット
ル程度が好適範囲である。
【0014】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更
に詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらに限定され
るものではない。
【0015】実施例1 (合流式下水道の雨天時越流水(CSO)の高速凝集沈
澱処理試験)S下水処理場に流入する下水管路の雨天時
越流水(CSO)を対象に、図1の装置フローによって
本発明の試験を行った。本発明の試験をするためにCS
Oを容積10m3の貯留タンクに採取し撹拌し平均化し
た。このCSO水質はSS850mg/リットル、pH
7.4であった。上記CSOに第1表の凝集条件で、
種々の凝集剤を添加し、図1のフローで沈降分離試験を
行った。評価基準は、処理水SSが20mg/リットル
以下に維持できる限界の沈降分離速度とした。
【0016】
【表1】
【0017】なお、無機凝集剤添加後の急速撹拌は1
分、ノニオン又はアニオンポリマー添加後10秒後両性
ポリマーを添加し、30秒急速撹拌し、沈殿分離部に流
入させた。ノニオン又はアニオンポリマーにはポリアク
リルアミド(N800、A151)を用い、両性ポリマ
ーにはアクリル酸・アクリルアミド・メタクリル酸ジメ
チルアミノエチルエステル共重合物(荏原製作所製品
エバグロースB034)を用いた。また比較試験に用い
たカチオンポリマーはDAM系(ポリジメチルジアリル
アンモニウムクロライド;エバグロースC104G)を
用いた。第1表における各凝集処理試験番号ごとの限界
沈降分離速度を調べた結果を第2表に記す。
【0018】
【表2】
【0019】第2表から本発明の方法が、比較例よりも
圧倒的に沈降性の良いフロックが生成されることが確認
できた。なお、本発明試験番号1において塩化第二鉄を
添加後、両性ポリマーを添加し、30秒撹拌後にノニオ
ンポリマーを添加した場合は、やや限界沈降速度が小さ
くなり1150mm/minであった。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、次の効果が得られる。 (1)懸濁粒子を含有する下水などの懸濁水を極めて短
時間(2分程度)に大粒径で密度が大きいペレット状フ
ロックを形成できるので、凝集及び分離に要する時間が
著しく短縮される。このため、従来の凝集沈殿装置にお
いて必要とされた緩速撹拌槽(滞留時間10〜20分)
が不要となる。 (2)形成されるフロックの沈降性が良好で、かつ強度
が非常に大きいので、沈降分離速度を下水の凝集沈澱処
理の場合、1500mm/minという驚くほど高速度
に設定でき、処理水SS 10mg/リットル以下の清
澄処理水が得られる。 (3)したがって、CSOのように雨天時に大量の汚水
が短時間に排出される性格がある汚水を極めてコンパク
トな装置で除濁処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による懸濁水の凝集固液分離方法の実施
のための処理装置の概念図を示す図である。
【符号の説明】
1 下水(原水) 2 無機凝集剤 3 急速攪拌凝集槽 4 攪拌機 5 混合液 6 高分子凝集剤 7 急速攪拌フロック形成槽 8 フロック含有水 9 凝集沈殿装置 10 溢流部 11 フィードウエル 12 処理水 13 汚泥
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加太 孝幸 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 島村 和彰 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 Fターム(参考) 4D015 BA12 BB09 BB14 CA01 DA12 DB07 DB12 DB24 DB33 DC06 DC07 DC08 EA07 EA32

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 懸濁水に無機凝集剤を添加したのち、ノ
    ニオン及び/又はアニオン高分子凝集剤と両性ポリマー
    を添加し撹拌し、凝集フロックを形成させたのち前記凝
    集フロックを固液分離することを特徴とする懸濁水の凝
    集固液分離方法。
  2. 【請求項2】 該無機凝集剤が鉄系無機凝集剤であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の懸濁水の凝集固液分離
    方法。
  3. 【請求項3】 該ノニオン及び/又はアニオン高分子凝
    集剤を添加したのち、該両性ポリマーを添加することを
    特徴とする請求項1又は請求項2に記載の懸濁水の凝集
    固液分離方法。
  4. 【請求項4】 ノニオン及び/又はアニオン高分子凝集
    剤と両性ポリマーを同時に添加することを特徴とする請
    求項1又は請求項2に記載の懸濁水の凝集固液分離方
    法。
  5. 【請求項5】 懸濁水に凝集剤を添加し撹拌し、凝集フ
    ロックを形成させたのち前記凝集フロックを固液分離す
    る懸濁水の凝集固液分離装置において、懸濁水を導入
    し、無機凝集剤を供給して攪拌する急速撹拌凝集槽、前
    記急速撹拌凝集槽からの混合液を導入して、ノニオン及
    び/又はアニオン高分子凝集剤と両性ポリマーを供給し
    て攪拌する急速撹拌フロック形成槽、及び前記急速撹拌
    フロック形成槽からの凝集フロックを含む液を導入し
    て、凝集フロックを分離する凝集沈殿槽を設けたことを
    特徴とする懸濁水の凝集固液分離装置。
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