JP2003251343A - 凝集消毒装置 - Google Patents

凝集消毒装置

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JP2003251343A
JP2003251343A JP2002056239A JP2002056239A JP2003251343A JP 2003251343 A JP2003251343 A JP 2003251343A JP 2002056239 A JP2002056239 A JP 2002056239A JP 2002056239 A JP2002056239 A JP 2002056239A JP 2003251343 A JP2003251343 A JP 2003251343A
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coagulation
separation
tank
disinfection
treatment
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JP2002056239A
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Yoshiyuki Sugawara
良行 菅原
Tsukasa Shinada
司 品田
Masami Oura
正美 大浦
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Nishihara Environment Co Ltd
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Nishihara Environmental Technology Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚濁物質の除去と消毒を短時間に完結させる
装置を提供する。 【解決手段】 凝集剤と消毒剤を混合する混合槽1と、
凝集分離を行う凝集分離槽2と、紫外線を照射する紫外
線照射槽3とを備える。混合槽1と凝集分離槽2とが、
別個に設けられても、一体化されてもよい。また、凝集
分離槽2と紫外線照射槽3とが、別個に設けられても、
一体化されてもよい。さらに、混合槽1と凝集分離槽2
と紫外線照射槽3とが、別個に設けられても、一体化さ
れてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水処理分野におい
て、汚濁物質の除去と消毒を短時間に完結させる装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】[下水処理における凝集分離と消毒]水
処理分野における凝集分離は、濁質の除去や固液分離の
効率化を目的に使用されており、消毒は放流前の最終処
理工程で行われている(例えば、「下水道施設計画・設
計指針と解説」)。凝集分離と消毒は通常別々に使用さ
れている。別々に使用される理由として、凝集沈殿を行
なうのは濁質(凝集沈殿で凝集分離できる物質)を対象
としている。しかし、消毒をする場合に、濁質があると
消毒剤が濁質に消費される。そのため、効率的な消毒を
行うには、放流前の処理水の清澄な状態で使用されてい
る。なお、凝集沈殿剤には、一般的にはPAC(ポリ塩
化アルミニウム)が使用される。
【0003】[次亜塩素酸ナトリウムの消毒機能]下水
処理における消毒の現状技術として、次亜塩素酸ナトリ
ウムの使用がある。
【0004】[紫外線の消毒機能]下水処理における紫
外線の消毒機能は、「下水道施設計画・設計指針と解
説」(2001年版、平成13年8月10日、第2刷、
社団法人日本下水道協会)に開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】通常の下水2次処理水
の消毒では、排水基準(水質汚濁防止法)の大腸菌群数
3000個/mL以下となるためには、次亜塩素酸ナト
リウムの注入率1〜2mg−Cl/Lで、次亜塩素酸ナ
トリウム接触時間が15分程度必要である。
【0006】すなわち、凝集と消毒を同時に行い、消毒
の接触時間を短くする。
【0007】また、雨天時における下水流入水量の極端
な増加時には、処理場流入前か処理場での一次処理(最
初沈殿池処理水)程度で簡易放流される場合がある。こ
の場合、分離処理のための充分な時間が得られないた
め、高濁度な汚水が直接公共用水域へ放流されるという
問題がある。それゆえ、凝集分離を行うことで、高濁度
な汚水が公共用水域に放流されないようにする。さら
に、消毒も不充分になる。このような状況から、公共用
水域の更なる水質保全即ち濁質、消毒などの改善を目的
に雨天時越流水処理の必要性が叫ばれている。それで、
濁質と消毒を同時に改善する。
【0008】この簡易放流水を次亜塩素酸ナトリウムに
より消毒槽で消毒処理した場合の例を図7の簡易放流水
の消毒例に示す。図7で、上側に次亜塩素酸ナトリウム
添加に対する残留塩素の変化を示し、下側に次亜塩素酸
ナトリウムの添加に対する大腸菌群数の変化を示す。雨
天時最初沈殿池処理水は、下水流入水量の増加により最
初沈殿池でのSS(浮遊性物質)除去率が低下しSS7
0mg/L程度である。下水流入水量の増加により消毒
槽の滞留時間も10分程度へ減少する。また、雨天時最
初沈殿池処理水の大腸菌群数は7万個/mL程度であ
る。この場合、図7に置いて点線で示す公共下水道排水
基準(水質汚濁防止法)の大腸菌群数3000個/mL
より低い値とするには、次亜塩素酸ナトリウム注入量は
15mg−Cl/Lと非常に高くなり、かつ、処理後の
排水中の残留塩素濃度も10mg−Cl/Lと高くなる
と言う問題がある。
【0009】このことから、汚濁物質の除去と消毒を短
時間に完結させる装置の開発が望まれている。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明の凝集消毒装置は、凝集剤と消毒剤を
混合する混合槽と、凝集分離を行う凝集分離槽と、紫外
線を照射する紫外線照射槽とを備える。すなわち、汚濁
物の除去と消毒をほぼ同時に行い、さらに残留する消毒
剤や大腸菌の処理も行う。
【0011】ここで、混合槽と凝集分離槽とが、別個に
設けられても、一体化されてもよい。
【0012】また、凝集分離槽と紫外線照射槽とが、別
個に設けられても、一体化されてもよい。
【0013】さらに、混合槽と凝集分離槽と紫外線照射
槽とが、別個に設けられても、一体化されてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の凝集消毒装置の一例を図
面に基づいて説明する。図1は本発明の凝集消毒装置の
実施例1を示すフロー図である。図1において、凝集消
毒装置は、下水を受け入れる混合槽1と、混合槽1から
流出水を受け入れる凝集分離槽2と、凝集分離槽2から
処理水を受け入れて、処理水を排出する紫外線照射槽3
とからなる。混合槽1では、凝集剤と消毒剤を流入水に
投入し混合する。凝集分離槽2では、凝集と消毒を行な
う。紫外線照射槽3が、紫外線照射をして消毒と残留消
毒剤を分解する。
【0015】すなわち、前段において凝集剤と添加する
のとほぼ同時に消毒剤を混合し、凝集分離による汚濁物
の除去と消毒剤による大腸菌の消毒を同時に行い、後段
において、未処理の大腸菌および/または同時に過剰に
投入して未反応な消毒剤(残留塩素等)の処理を行う。
【0016】このように処理することで、流入水量の増
加、汚濁物質の上昇などの大幅な変化があっても、濁
質、大腸菌群数、残留塩素の濃度を、適切な値に処理し
て放流することが出来る装置である。
【0017】図1の混合槽は、流入水と凝集剤と消毒剤
を混合して、凝集沈殿槽へ送る。
【0018】凝集剤は、通常使用される鉄系やアルミ系
の無機凝集剤や高分子凝集剤で良い。また、消毒剤は、
通常の次亜塩素酸ナトリウムやオゾン等で良い。さら
に、消毒剤の混合方式は、混合タンク方式、配管内への
ライン注入方式、手動等いずれの方法でも良く、凝集剤
とほぼ同時に混合されるものであれば良い。混合槽1で
は、流入水が沈殿工程を経ていないので、消毒の対象と
なる大腸菌群数等が多く、さらに濁質の存在により、通
常の消毒と比較して、次亜塩素酸ナトリウム等の薬注率
が増加する。
【0019】凝集分離槽2では、対象流入水や処理方法
により異なるが通常10〜60分程度で凝集分離が終了
する。さらに言えば、前段に消毒剤を投入するので、濁
質の固液分離と消毒を平行して行うことができる。前述
のように、薬注率が増したことにより、凝集分離槽2の
滞留時間が10分程度の場合は、未処理の大腸菌や未反
応な消毒剤(残留塩素等)が処理水として排出されるこ
ともある。この対策として後段で紫外線処理を行う。
【0020】紫外線処理槽3では、紫外線を照射するこ
とで消毒効果が得られると同時に、残留する消毒剤が分
解される。紫外線処理槽3における紫外線の発光波長
は、通常の殺菌線(260nm程度)と残留消毒剤の分
解能を有するものであれば良い。通常は低圧水銀ランプ
を使用する。この理由として、低圧水銀の発光波長は2
54nmであり、次亜塩素酸(最大吸収波長290nm
程度)、オゾン(最大吸収波長256nm程度)を効果
的に分解出来るからである。図6に、紫外線(低圧水
銀)ランプのエネルギー分布(棒グラフ)と酸化剤(オ
ゾン)の吸収特性を示す。紫外線としては他に、中圧ラ
ンプ(260〜270nmにピークがある。)、高圧ラ
ンプ(360〜370nmにピークがある。)、紫外線
レ−ザ−(KrF吸収波長249nm、XeCl吸収波
長308nm)等を使用しても良い。
【0021】図2に示すように、凝集剤と消毒剤を直接
に凝集分離槽の混合部1′に同時期に投入しても良い
(実施例2)。混合部1′は凝集分離槽に流入水が流入
する位置付近である。
【0022】また、図3に示すように、凝集分離槽2に
紫外線照射装置3’を一体化してもいよい(実施例
3)。さらに、図4に示すように、凝集分離槽2に混合
槽1’と紫外線照射装置3’を一体化してもよい(実施
例4)。なお、一体化とは、槽が接合している場合、隣
接している場合、仕切りが無い場合をいう。
【0023】紫外線の照射位置は、凝集分離後、独立し
た紫外線照射装置3を設置する(図1、2)か、凝集分
離槽2内の紫外線照射部3′に設置してもよい(図3、
4)。紫外線照射部3′は凝集分離槽2から処理水が排
出される付近にある。紫外線レーザーを出す紫外線ラン
プ6は、凝集分離後の上澄み液と接触するところであれ
ばどこでも良い。
【0024】この紫外線処理により、残留消毒剤と大腸
菌等が除去され、最終処理水が排出される。
【0025】以下に、本発明の凝集消毒装置による凝集
分離消毒の実施例について説明する。
【0026】
【実施例1】下水処理における最初沈殿池流出水を流入
水として、凝集分離と次亜塩素酸ナトリウム及び紫外線
の組み合わせを変え、凝集分離と消毒を行った実施例と
比較例を表1に示す。表1で凝集分離と消毒剤の組み合
わせによる消毒効果の違いが示される。
【0027】
【表1】
【0028】表1は、原水に対し実施範囲として、次亜
鉛素酸ナトリウム添加のみ、凝集分離処理のみ、凝集分
離後の次亜塩素酸ナトリウム添加、凝集分離後の紫外線
照射、凝集分離後の次亜塩素酸ナトリウム添加およびそ
の後の紫外線照射を示す。
【0029】処理量100m3/日、PAC(ポリ塩化
アルミニウム)注入率10mg−Al/L、凝集分離滞
留時間30分、次亜塩素酸ナトリウム注入率3〜10m
g−Cl/L、紫外線照射時間4〜16秒(65W低圧
水銀1本)の結果である。
【0030】各実施項目での処理水SS濃度は、次亜塩
素酸ナトリウム添加時のみでは、若干の減少しか見られ
ないが、分離処理している他の項目では、大きな差は無
い。
【0031】これに対し、大腸菌群数には、大きな違い
が見られる。
【0032】凝集分離のみの場合、大腸菌群数の除去率
に大きな向上は見られない。
【0033】凝集分離に次亜塩素酸ナトリウム添加を併
用させると、次亜塩素酸ナトリウム注入率の増加に伴い
除去率は向上し、次亜塩素酸ナトリウム注入率は10m
g−Cl/Lで除去率99%以上となるが、残留塩素が
8mg−Cl/L存在し、処理後の放流の安全性に課題
が残る。
【0034】凝集分離に紫外線を併用させると、紫外線
照射時間16秒で99%以上となる。紫外線照射時間は
通常下水2次処理水の消毒では10秒以内で、今回のプ
ロセスの場合、原水の影響により照射時間が長く必要と
なり、設備的にも大きなものが必要となる。
【0035】これに対し、本発明の方法、すなわち、凝
集分離に消毒と紫外線を併用させた方法では次亜塩素酸
ナトリウム注入率3mg/Lと紫外線照射時間4秒で除
去率99%以上が得られ、処理水中の残留塩素も0.5
mg−Cl/Lと低濃度である。
【0036】すなわち、初期段階である次亜塩素酸ナト
リウムの注入時には大腸菌数の減少は少ないが、次亜塩
素酸ナトリウム注入率が低いため、処理水中の残留塩素
の増加が少ない。その後の紫外線照射では、凝集沈殿に
紫外線のみを併用した場合より、紫外線による消毒効率
が向上している。紫外線照射時の効率の向上は、初期段
階での次亜塩素酸ナトリウムによる処理水質(SS)の
若干の向上に伴う紫外線透過率の増加(50%から60
%へ)と、紫外線照射による残留塩素の減少(図5)と
により、紫外線の消毒効率が向上し、短時間の紫外線量
でも良好な除去率が得られたと考えられる。また、紫外
線照射により残留塩素も減少し、残留塩素存在下での紫
外線の作用による発生期酸素の生成(数1)による効果
も考えられる。
【0037】
【数1】
【0038】図5は、表1の結果のうち、大腸菌群数と
残留塩素の変化をグラフに示したものである。
【0039】図5は、原水に対し、凝集分離処理と次亜
塩素酸ナトリウム添加処理を行った場合を左側に、ま
た、凝集分離処理と紫外線照射処理を行った場合を右側
に示し、大腸菌群数の減少を下側に、残留塩素の変化を
上側に点線で示す。原水の大腸菌群数63500個/m
Lに対し、凝集分離処理と次亜塩素酸ナトリウム添加処
理を行った場合には300個/mLまで低下し、凝集分
離処理と紫外線照射処理を行った場合には、50個/m
Lまで低下した。ただし、凝集分離処理と次亜塩素酸ナ
トリウム添加処理を行った場合には、次亜塩素酸ナトリ
ウムの注入量の増大と共に、残留塩素が8.0mg/L
まで増大した。
【0040】図5において、実線は、本発明の場合、す
なわち、凝集分離処理と次亜塩素酸ナトリウム処理と紫
外線照射処理とを行った場合を示す。大腸菌群数は、次
亜塩素酸ナトリウム処理を行った時点で、10500個
/mLまで低下し、さらに紫外線照射処理により170
個/mLまで低下した。
【0041】そして、紫外線照射の効果は、図5から明
らかなように凝集分離処理と紫外線照射処理との組合せ
の場合より、短い照射時間で大腸菌群数は改善されてい
た。また、残留塩素は、0.5mg/Lであり、ほとん
ど無いといえる。
【0042】
【発明の効果】以上のように本発明では、以下の効果を
得られる。
【0043】・雨天時における下水流入水量の極端な増
加時にも、公共用水域を配慮した水質が保持できる。す
なわち、高濁度な汚水を短い時間に清澄な水とできる。
【0044】・下水流入水量の増加により凝集分離槽の
滞留時間が減少しても、公共下水道からの排水基準(水
質汚濁防止法)の3000個/ml以下にすることがで
きる。
【0045】・高濁度な原水に次亜塩素酸ナトリウムを
使用した消毒でも処理水の残留塩素濃度を0.5mg−
Cl/L以下にできる。
【0046】・未処理の大腸菌や未反応な消毒剤(残留
塩素等)を、後段で紫外線処理を行うことで、処理水か
ら排出されるのを防止できる。すなわち、消毒効果と残
留消毒剤分解効果がある。
【0047】・槽の組み合わせも自在であり、設置条件
に対応して変化が可能である。
【0048】このように本発明では、次亜塩素酸ナトリ
ウムのみで消毒を行う場合の放流時の残留塩素の問題を
解決できる。凝集・紫外線で行う場合、図5からわかる
ように照射時間がかかるので、設備費が増加するが、こ
れをできるだけ低減させ、かつ、表1に示したように、
消毒剤、凝集分離、凝集分離+消毒剤、凝集分離+紫外
線とする処理を行うことより、ランニングコストの低下
が可能となる、汚濁物質の除去と消毒を短時間に完結で
きる凝集消毒装置である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1に対応した凝集消毒装置の
概略的な構成図である。
【図2】 本発明の実施例2に対応した凝集消毒装置の
概略的な構成図である。
【図3】 本発明の実施例3に対応した凝集消毒装置の
概略的な構成図である。
【図4】 本発明の実施例4に対応した凝集消毒装置の
概略的な構成図である。
【図5】 本発明の実施例1に対応した次亜塩素酸ナト
リウムと紫外線照射時間に対応した処理結果の図であ
る。
【図6】 紫外線(低圧水銀)ランプのエネルギー分布
と酸化剤(O3)の吸収特性である。
【図7】 簡易放流水の消毒例である。
【符号の説明】
1 混合槽(1′混合部) 2 凝集分離槽 3 紫外線照射槽(3′紫外線照射部) 4 凝集剤槽 5 消毒剤槽 6 紫外線ランプ
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 1/50 531 C02F 1/50 531M 531R 550 550H 560 560C 560Z 1/52 1/52 K (72)発明者 大浦 正美 東京都港区芝浦3丁目6番18号 株式会社 西原環境衛生研究所内 Fターム(参考) 4D015 BA12 BA28 BB08 BB12 BB16 CA20 DA02 DA12 DA40 DB01 EA24 EA32 FA02 FA11 4D037 AA12 AB02 AB03 BA18 CA06 CA08 CA16

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 凝集剤と消毒剤を混合する混合槽と、凝
    集分離を行う凝集分離槽と、紫外線を照射する紫外線照
    射槽とからなることを特徴する凝集消毒装置。
  2. 【請求項2】 混合槽と凝集分離槽とが一体化したこと
    を特徴する請求項1記載の凝集消毒装置。
  3. 【請求項3】 凝集分離槽と紫外線照射槽とが一体化し
    たことを特徴する請求項1記載の凝集消毒装置。
  4. 【請求項4】 混合槽と凝集分離槽と紫外線照射槽とが
    一体化したことを特徴する請求項1記載の凝集消毒装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008062201A (ja) * 2006-09-08 2008-03-21 Toshiba Corp 水処理システム及び水処理方法
JP2014198292A (ja) * 2013-03-29 2014-10-23 栗田工業株式会社 医薬用水製造向け精製水製造方法及び装置
JP2020099846A (ja) * 2018-12-20 2020-07-02 ルーテック株式会社 水質浄化方法

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