JP2005211817A - 高濃度懸濁水の処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】損失水頭が極めて少なく、容易に既存の処理装置の前処理装置として設置することが可能で、それにより効果的に高濁度のピークカットを実現し得る、良好なフロック形成・除去機能を有する簡素な構造の高濃度懸濁水の処理方法および装置を提供する。
【解決手段】網状体で下側の第１の空間と上側の第２の空間に区画し、第１の空間内に、凝集剤で調質された微フロックを含有する原水を導入した後、原水を網状体を通過させて第２の空間内に導入し、該第２の空間内で、粗大化したフロックの交絡集合体であるスラッジブランケットを生成し、原水の累積通水量増加に伴い発達するスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを第２の空間から槽外に排出することを特徴とする高濃度懸濁水の処理方法および装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、高濃度懸濁水の処理方法および装置に関し、とくに、通常の凝集分離処理の前処理として実施することにより原水の高濁度のピークカットを行って安定して良好な水質の処理水を得ることが可能な、高濃度懸濁水の処理方法および装置に関する。

現在、浄水処理における除濁処理法として横流沈殿装置あるいは高速凝集沈殿装置が使用され、濁質成分除去効率を高めるために各種の傾斜装置が組み込まれた装置が使用されている。このような凝集分離処理では、比較的低濁度時における処理は安定しているものの、降雨等に伴い濁質成分が高濃度となる高濁度発生時には、沈殿水濁度が上昇するために濾過水濁度の上昇を招き、クリプトスポリジウムやジアルディアなどの病原性原虫の濾過水への混入が危惧されている。このような高濁度発生時の効率的なピークカットが可能で、年間を通じて安定処理可能な処理方法が求められているが、効率的な方法が提供されていないのが実状である。とくに既存の浄水場にあっては、取水源から送られてきた原水には通常所定の水位が与えられていて、凝集沈殿装置入口までぎりぎりの水位差で設計されているため、損失水頭の大きなピークカット用の前処理装置を設置することが実質的に不可能であるので、上記のような高濁度発生時の効率的なピークカットのための前処理を行うことができないこととなっている。

本発明に関連する技術として、スラッジブランケットを形成して原水中の懸濁物質を凝集分離する装置として、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４に記載の技術が知られている。しかし、これらの技術は、主として凝集分離処理装置本体として提案されているものであり、所定量の接触材を充填して比較的大きな損失水頭を有する構造となっているため、着水井と凝集沈殿装置の間に前処理装置として設置してピークカットを実現することは不可能であった。

また、特許文献５には、多孔質粒状物を充填した下向流充填層片フロック形成装置や下向流生物濾過処理装置を前処理装置とする浄水処理装置が開示されているが、この前処理装置も比較的大きな損失水頭を有する構造となっているため、とくに既存の浄水場等に対し高濁度発生時の効率的なピークカットのための前処理装置として適用することは現実には困難である。さらに、特許文献６には、槽内に上下２段の濾床を形成し、上向流にて濾過処理する装置が開示されているが、この濾過装置も比較的大きな損失水頭を有する構造となっているため、とくに既存の浄水場等に対し高濁度発生時の効率的なピークカットのための前処理装置として適用することは現実には困難である。
特開平６−３１４４１１号公報 特開平１１−１８８２０６号公報 特開平１１−３１９４１４号公報 特開２０００−２５４４１１号公報 特開平１１−１９６８９号公報 特開平６−２７７４０７号公報

そこで本発明の課題は、実施設に適用しうる程度に損失水頭が極めて少なく、容易に既存の着水井と凝集沈殿装置との間に前処理装置として設置することが可能で、それにより効果的に高濁度のピークカットを実現し得る、良好なフロック形成・除去機能を有する簡素な構造の高濃度懸濁水の処理方法および装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る高濃度懸濁水の処理方法は、網状体で区画され上下方向に配置された少なくとも２つの槽内空間の、下側に位置する第１の空間内に、凝集剤で調質された懸濁物質の微フロックを含有する原水を導入した後、該原水を前記網状体を通過させて上側に位置する第２の空間内に導入し、該第２の空間内で、前記微フロックが吸合し粗大化したフロックの交絡集合体である、流動、通水可能なスラッジブランケットを生成し、原水の累積通水量増加に伴い発達するスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを前記第２の空間から槽外に排出することを特徴とする方法からなる。

この方法においては、上記余剰のフロックを、オーバーフローさせて汚泥濃縮貯留槽に排出するようにすることができる。

また、第１の空間内に小片接触材を充填し、原水を小片接触材充填層を通過させた後上記網状体を通過させて上記第２の空間内に導入するようにすることができる。小片接触材としては、例えば、円筒状の接触材や多孔質材料からなる接触材、中空球状または中実球状の接触材等を使用できる。小片接触材の材質は特に限定しないが、各種プラスチックやガラス等を使用できる。具体的な寸法は特に限定しないが、例えば円筒状の小片接触材の場合、直径、長さが、３〜１２ｍｍ程度の範囲内にあるもの、球状の小片接触材の場合、長径が３〜２０ｍｍ程度の範囲内にあるものを使用することができる。

また、第１の空間の高さ、第２の空間の高さは、高濃度懸濁水から効率よくスラッジブランケットを生成でき、余剰のフロックを排出できる限り特に限定しないが、スラッジブランケットの生成のし易さ、生成時間の短縮、装置全体としての損失水頭の抑制等の観点から、適切な範囲がある。第１の空間の高さとしては、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲が好ましく、より好ましくは１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲である。第２の空間の高さとしては、３００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下の範囲が好ましく、より好ましくは５００ｍｍ以上１５００ｍｍ以下の範囲である。

原水の通水速度は、原水の性状に応じて適宜設定できるが、浄水場等における実用的な速度を保ち、かつ、スラッジブランケット生成状態を安定して保つためには、５ｍ／ｈ以上３０ｍ／ｈ以下の範囲内、より好ましくは７．５ｍ／ｈ以上１５ｍ／ｈ以下の範囲内であることが望ましい。

また、この処理方法においては、第２の空間の通水方向下流側に第３の空間を設け、該第３の空間内に小片接触材を充填し、原水を小片接触材充填層を通過させることにより原水中の残余のフロックまたはスラッジを除去するようにすることもできる。このようにすれば、フロックまたはスラッジの除去をより確実に行うことができるとともに、この処理を前処理とし、後段で凝集分離処理を行う場合、突然高濁度が出現しても、後段に大量の濁質成分が流出してしまう事態を防止でき、後段での凝集分離処理をより安定して行うことが可能になる。

この第３の空間は、上記第１、第２の空間と同じ槽内に、前記第２の空間に対し網状体で区画することにより形成することもできるし、第１、第２の空間とは別の槽内に形成することもできる。

原水に添加する凝集剤としては、例えば、ＡｌＴ比０．０５以下、好ましくは０．０２以下のアルミニウム系無機凝集剤（例えば、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム塩を含む凝集剤）またはＦｅＴ比０．１以下、好ましくは０．０４以下の鉄系無機凝集剤を用いることができる。このようなＡｌＴ比あるいはＦｅＴ比の凝集剤を添加することにより、原水中の懸濁物質は、１００μｍ以下、好ましくは数μｍ〜数十μｍ程度の微フロックを形成するように調整される。このような懸濁物質の微フロックを含有するように調質された原水が、第１の空間内に導入されることになる。

また、本発明に係る高濃度懸濁水の処理方法は、横流沈殿処理や高速凝集沈殿処理等の従来から知られている凝集分離処理の前処理として実施して好適なものである。すなわち、本発明に係る高濃度懸濁水の処理方法は、凝集分離処理の前処理であって、凝集剤で調質された懸濁物質の微フロックを含有する導入原水中に、前記微フロックが吸合し粗大化したフロックの交絡集合体である、流動、通水可能なスラッジブランケットを生成し、原水の累積通水量増加に伴い発達するスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを除去することにより、凝集分離処理に供給される原水の懸濁物質濃度を所定濃度以下に保つことを特徴とする方法からなる。この凝集分離処理の前処理として、前述した方法のいずれかを用いることができる。

上述したような本発明に係る高濃度懸濁水の処理方法においては、本高濃度懸濁水の処理で発生する、または／および、後段で凝集分離処理を行う場合には、その後段の凝集分離処理で発生する分離汚泥または濃縮汚泥を、必要に応じて上記原水に添加することも可能である。このようにすれば、原水の濁度が比較的低く、スラッジブランケットが生成されにくい、あるいは生成に時間がかかる場合にあっても、適切にかつ迅速に所望のスラッジブランケットを生成できるようになる。スラッジブランケットを適切にかつ迅速に生成するためには、この分離汚泥または濃縮汚泥を、導入される原水の濁度が６００度〜１０００度の範囲内となるように添加することが好ましい。

また、本発明に係る高濃度懸濁水の処理方法は、後段におけるより精密な処理工程の有無に係わらず、独立した、あるいは単独の懸濁水処理方法としても成立する。すなわち、本発明に係る高濃度懸濁水の処理方法は、凝集剤で調質された懸濁物質の微フロックを含有する原水中の前記微フロックを粗大化させるステップと、粗大化されたフロックを吸合して交絡集合させ、流動、通水可能なスラッジブランケットを生成するステップとを有し、該スラッジブランケット生成ステップにおいてのみ、原水の累積通水量増加に伴い発達するスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを除去することを特徴とする方法からなる。つまり、スラッジブランケット生成ステップを有し、そのスラッジブランケット生成ステップにおいてのみ、余剰のフロックを除去するようにしたものである。この方法においても、これら微フロック粗大化ステップおよびスラッジブランケット生成ステップに、前述した方法のいずれかを用いることができる。

本発明に係る高濃度懸濁水の処理装置は、槽内を網状体により上下方向に少なくとも２つの空間に区画し、下側に位置する第１の空間を、凝集剤で調質された懸濁物質の微フロックを含有する原水が導入される空間、上側に位置する第２の空間を、前記網状体を通過された原水が導入され、前記微フロックが吸合し粗大化したフロックの交絡集合体である、流動、通水可能なスラッジブランケットを生成する空間に構成し、該第２の空間に、原水の累積通水量増加に伴い発達するスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを前記第２の空間から槽外に排出する排出手段を接続したことを特徴とするものからなる。

この装置においては、上記排出手段が、余剰のフロックをオーバーフローさせて汚泥濃縮貯留槽に排出する手段からなる構成とすることができる。また、第１の空間内にガラス玉等の小片接触材が充填されている構成とすることができる。

この装置においても、第１の空間の高さは、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲が好ましく、より好ましくは１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲である。第２の空間の高さは、３００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下の範囲が好ましく、より好ましくは５００ｍｍ以上１５００ｍｍ以下の範囲である。また、原水の通水速度は、５ｍ／ｈ以上３０ｍ／ｈ以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは７．５ｍ／ｈ以上１５ｍ／ｈ以下の範囲内である。

また、この装置においては、上記第２の空間の通水方向下流側に第３の空間が設けられ、該第３の空間内に小片接触材が充填されている構成とすることができる。第３の空間は、上記第１、第２の空間と同じ槽内に、上記第２の空間に対し網状体で区画することにより形成されている構成、第１、第２の空間とは別の槽内に形成されている構成のいずれも可能である。

上記凝集剤としては、前述したように、ＡｌＴ比０．０５以下、好ましくは０．０２以下のアルミニウム系無機凝集剤またはＦｅＴ比０．１以下、好ましくは０．０４以下の鉄系無機凝集剤を用いることができる。

本発明に係る高濃度懸濁水の処理装置は、横流沈殿処理装置や高速凝集沈殿処理装置等の従来から知られている凝集分離装置の前処理装置として実施して好適なものである。すなわち、本発明に係る高濃度懸濁水の処理装置は、凝集分離装置の前処理装置であって、凝集剤で調質された懸濁物質の微フロックを含有する導入原水中に、前記微フロックが吸合し粗大化したフロックの交絡集合体である、流動、通水可能なスラッジブランケットを生成する手段と、原水の累積通水量増加に伴い発達するスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを除去することにより、凝集分離装置に供給される原水の懸濁物質濃度を所定濃度以下に保つ余剰フロック除去手段とを有することを特徴とするものからなる。この凝集分離装置の前処理装置として、前述した装置のいずれかを用いることができる。

上述したような本発明に係る高濃度懸濁水の処理装置においては、本高濃度懸濁水の処理装置で発生する、または／および、また、後段に凝集分離装置が設置される場合には、その後段の凝集分離装置で発生する分離汚泥または濃縮汚泥を、必要に応じて上記原水に添加する手段を有する構成とすることができる。この場合、分離汚泥または濃縮汚泥を、導入される原水の濁度が６００度〜１０００度の範囲内となるように添加する手段を有することが好ましい。

また、本発明に係る高濃度懸濁水の処理装置は、後段におけるより精密な処理装置の有無に係わらず、独立した、あるいは単独の懸濁水処理装置としても成立する。すなわち、本発明に係る高濃度懸濁水の処理装置は、凝集剤で調質された懸濁物質の微フロックを含有する原水中の前記微フロックを粗大化させる手段と、粗大化されたフロックを吸合して交絡集合させ、流動、通水可能なスラッジブランケットを生成する手段とを有し、該スラッジブランケット生成手段にのみ、原水の累積通水量増加に伴い発達するスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを排出する排出手段を接続したことを特徴とするものからなる。これら微フロック粗大化手段およびスラッジブランケット生成手段として、前述した装置のいずれかを用いることができる。

上記のような本発明に係る高濃度懸濁水の処理方法および装置においては、網状体で区画され上側に形成された第２の空間内に、微フロックが吸合し粗大化したフロックの交絡集合体である、流動、通水可能なスラッジブランケットが生成されることが必要である。本発明においては、このスラッジブランケットは、次のような過程により生成されるものと考えられる。すなわち、微フロックを伴った原水は、初めのうちは、網状体を通過した後比較的整然とした層流状の流れで上昇し、微フロックの相互付着により徐々に粗大化したフロックに成長する。フロックがある径にまで成長すると沈降を開始し、沈降する粗大フロック群が相当数になると、あたかも密度流のように網状体上に沈泥層として沈降する。このとき、この密度流の影響で、第２の空間内は対流状態となる。この状態が継続されると、やがて網状体上面が沈泥層で覆われる。網状体上面側が略全面にわたって沈泥層で覆われると、原水は、均一流としてではなく、沈泥層の抵抗の小さい各部分を噴流状に通過しようとし、これによって沈泥層が波打ち状態になるとともに、沈泥層を通過する原水の流れが、実質的にランダムな位置間で変動する偏流状の上昇流となる。この間にも、上記粗大フロックの沈降は継続されているので、沈降してくる粗大フロックは、層状ではなく、互いに交絡し合ったスラッジブランケットに成長する。そして、上記沈泥層を通過し、ランダムに位置変動する偏流状の上昇流により、スラッジブランケットは通水可能で、かつ、流動状態に維持されることになる。このスラッジブランケットと上記沈泥層との境界は必ずしも明確ではなく、スラッジブランケットの下部が沈泥層を形成していると考えられるが、少なくとも上述の如き一連のスラッジブランケット生成過程では、最初に形成される沈泥層とその上に形成されるスラッジブランケットとは区別できるものである。このように生成され、粗大化されたフロックの交絡集合体であるスラッジブランケットが、原水の累積通水量増加に伴い所定の大きさに成長すると、そのスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを前記第２の空間から槽外に排出される。つまり、スラッジブランケットが所定量またはそれ以下に保たれつつ、余剰のフロックだけが排出される。この状態では、追送されてくる原水中の微フロックあるいは第２の空間内で粗大化されたフロックは、順次上記スラッジブランケットに吸合されて順次除去され、清浄化された処理水が後段に送られることになる。

したがって、スラッジブランケットの存在、そこからの余剰のフロックの排出により、高濃度懸濁水の濁度変動を自動的に吸収できるようになり、常時後段に良好な水質の処理水を供給できるようになる。しかも、このスラッジブランケットの生成には、基本的に大きな損失水頭を発生させる部位は不要であり、限りなく零に近い損失水頭でもって所望のスラッジブランケットを生成できる。また、上記スラッジブランケットの生成までの過程では、原水の性状によって生成時間は異なるものの、基本的に原水の濁度に関わらずスラッジブランケットを生成することが可能である。生成時間に関しては、例えば、原水の濁度が低く生成に長時間を要する場合には、スラッジブランケットが生成されるまでの原水に、本装置で発生した、あるいは、後段の凝集分離装置等で発生した分離汚泥や濃縮汚泥を添加して濁度を調整すればよい。

さらに、たとえば従来の高速凝集沈殿装置では、凝集剤注入率が高く、成長するフロックが膨潤であるため、オーバーフロー等により排出されたブランケットからのスラッジをコンセントレータで濃縮貯留しているが、濃縮効率は低かった。これに対して、本発明では、前述したようにＡｌＴ比０．０５以下、好ましくは０．０２以下のアルミニウム系無機凝集剤またはＦｅＴ比０．１以下、好ましくは０．０４以下の鉄系無機凝集剤を用いることができるので凝集剤注入率を低く保って運転でき、緻密で濃縮性に優れたフロックが生成されるので、たとえば３０分程度の濃縮により高濃縮を達成でき、汚泥濃縮貯留槽からの引き抜き汚泥濃度が高くなる。

また、第１の空間に小片接触材を充填しておけば、原水中の微フロックの粗大化を第１の空間内で開始させ、あるいは網状体を通過し第２の空間内へと送られる原水に対して整流効果を奏し、第２の空間内におけるフロック粗大化を助長することが可能になる。ただし、本発明においては、主作用は、あくまで上述したような網状体通過後の、微フロックの吸合、粗大化、沈泥層の生成、引き続く流動化状態のスラッジブランケットの生成にあると考えられる。したがって、この第１の空間内への小片接触材の充填は、本発明の目的が損なわれないように、通水抵抗（損失水頭）がそれ程大きくならない程度に抑えておく必要があるため、小片接触材としては、なるべく空隙率の低い中実球状のガラス玉等を使用することが好ましい。また、本発明における網状体は、該網状体通過後の原水中の微フロックの吸合、粗大化、さらには沈泥層形成を行うことができるものであればよく、好ましくは金網が挙げられる。

また、小片接触材を充填した第３の空間を設けておけば、濁質成分の除去不足を防止でき、より確実に、後段に良好な水質の処理水を供給できるようになる。

また、このような処理を、通常の凝集分離処理の前処理として行うことにより、突然高濃度の懸濁水が導入されてきた場合にも、適切にピークカットして後段に送ることができるようになり、全体として極めて合理的な処理システムを構築して、安定した処理を継続できることになる。

さらに、本発明に係る処理は、処理水にそれ程高水質が要求されない場合には、単独の処理として行うことも十分に可能である。とくに上記のような小片接触材を充填した第３の空間を設けておけば、常時安定した状態で、十分に良好な水質の処理水を得ることができる。

本発明に係る高濃度懸濁水の処理方法および装置によれば、損失水頭が限りなく零に近い状態で、変動する原水の濁度のピークカットを容易にかつ確実に行うことが可能になる。したがって、既存の浄水場等における前処理として最適な処理技術を提供できる。また、供給されてくる原水の突然の高濁度の出現にも、後段の凝集分離装置の処理に悪影響を与えることのないよう迅速にスラッジブランケットを形成し得ると共に長時間継続して安定した処理が可能になる。また、どのような高濁度に対しても容易にスラッジブランケットを形成でき、目標とする濁度低減を達成することができる。さらに、スラッジブランケットから排出される余剰のフロックを高濃度の濃縮汚泥として取り出すことも可能になり、処理システム全体としての負荷も小さく抑えることができる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る高濃度懸濁水の処理装置１を示しており、処理槽２内が、網状体３で下側に位置する第１の空間４と上側に位置する第２の空間５とに区画されている。原水６は、たとえば急速攪拌槽などにより所定の凝集剤で調質され、懸濁物質の微フロックを含有する状態で第１の空間４内に導入される。本実施態様では、第１の空間４内に導入された原水６は、網状体３を通過されて上側に位置する第２の空間５内に導入され、前述したような過程により、第２の空間５内に、原水中の微フロックが吸合し粗大化したフロックの交絡集合体である、流動、通水可能なスラッジブランケット７が生成される。このスラッジブランケット７の生成過程では、前述の如く、網状体３上に沈泥層８が形成されるが、スラッジブランケット７の生成された後には、スラッジブランケット７と沈泥層８との境界は必ずしも明瞭には現れないため、後述する他の実施態様においては、沈泥層を含めてスラッジブランケットとして記述する。原水の累積通水量増加に伴いスラッジブランケット７は徐々に発達していくが、そのスラッジブランケット７を所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックが、第２の空間５から、排出口９を通してオーバーフロー形式で、処理槽２に隣接配置された汚泥濃縮貯留槽１０内へと排出される。汚泥濃縮貯留槽１０内に貯留された濃縮汚泥１１は、汚泥処理装置に送られるが、必要に応じてその一部を原水６の濁度調整用に使用してもよい。スラッジブランケット７を通過し、スラッジブランケット７により含有フロックが所定量除去された原水は、処理水１２として、後段に送られる。この処理装置１を前処理装置とする場合には、処理水１２は、たとえば後段の凝集沈殿装置に送られる。この後段の凝集沈殿装置で発生した分離汚泥または濃縮汚泥も、その一部を必要に応じて原水６の濁度調整用に使用することができ、上記汚泥濃縮貯留槽１０内に貯留された濃縮汚泥１１と併用することも可能である。

図２は、本発明の別の実施態様に係る高濃度懸濁水の処理装置２１を示している。本実施態様では、図１に示した実施態様に比べ、処理槽２２内の第１の空間４内下部にさらに網状体２３が設けられ、第２の空間５内上部にさらに網状体２４が設けられている。また、図３は、本発明のさらに別の実施態様に係る高濃度懸濁水の処理装置３１を示している。本実施態様では、処理槽３２内の第２の空間５の上部（通水方向下流側）に、第３の空間３３が設けられており、この第３の空間３３内に小片接触材が充填されている。第３の空間３３の上部にも網状体３４が設けられており、第３の空間３３から処理水３５が後段に送られるようになっている。なお、本実施態様では、第１の空間４内にも小片接触材が充填されている。その他の構成は図２に示した構成と実質的に同じである。

図１〜図３に示した高濃度懸濁水の処理装置１、２１、３１においては、前述の如き過程により生成されるスラッジブランケット９により、原水６中の濁質成分が除去され、余剰のフロックとして処理槽２、２２、３２外に排出され、適切に清浄化された処理水１２、３５が後段に送られる。これら処理装置１、２１、３１は、簡素な構造で通水に対する損失水頭が極めて小さいから、既存の凝集分離装置に対しても、前処理装置として設置可能である。したがって、原水に大きな濁度変動が生じても、その変動のピークを適切にカットすることが可能になり、処理システム全体の円滑な運転に寄与できる。

また、図３に示した高濃度懸濁水の処理装置３１のように、小片接触材が充填された第３の空間３３を設けておけば、処理水側に流出する濁質成分を極めて少量に抑えることができ、より清浄な処理水とすることができる。また、第１の空間４内に適量の小片接触材を充填しておけば、損失水頭を大きく増加させることなく、原水の流れに対して第１の空間４内で整流効果を与えることができ、微フロックの粗大化を助長することが可能になる。ただし、後述の試験結果に示すように、この第１の空間４内への小片接触材の充填量が多すぎたり、スラッジブランケット７の量（層高）が小さすぎたりすると、清浄化効果が低下するので、注意を要する。

本発明に係る高濃度懸濁水の処理装置の性能を確認するとともに、どのような形態が望ましいかを確認するために、以下のような試験を行った。

すなわち、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、原水が導入される第１の空間４１、スラッジブランケット層が形成される第２の空間４２、その上に形成される第３の空間４３を備えた全高９５０ｍｍのカラム４４、４５、４６、４７を作製した。図４（ａ）に示したカラム４４では、高さ１５０ｍｍの第１の空間４１、高さ４００ｍｍの第２の空間４２、高さ４００ｍｍの第３の空間４３とし、各空間には小片接触材は充填されていない。図４（ｂ）に示したカラム４５では、高さ４００ｍｍの第１の空間４１に小片接触材を充填し、第２の空間４２の高さを１５０ｍｍとし、その上に小片接触材が充填されていない、高さ４００ｍｍの第３の空間４３を形成した。図４（ｃ）に示したカラム４６では、高さ１５０ｍｍの第１の空間４１に小片接触材を充填し、第２の空間４２の高さを４００ｍｍとし、その上に小片接触材が充填されていない、高さ４００ｍｍの第３の空間４３を形成した。図４（ｄ）に示したカラム４７では、高さ１５０ｍｍの第１の空間４１に小片接触材を充填し、第２の空間４２の高さを４００ｍｍとし、その上に高さ４００ｍｍの第３の空間４３を形成して小片接触材を充填した。なお、小片接触材には、外径が１０ｍｍのガラス玉を用いた。

上記のような各カラム４４、４５、４６、４７を、濁度１０００度の原水に対する前処理装置として試験し、各カラムからの処理水の濁度の推移を測定した、結果を図５に示す。図５に示すように、全てのカラム４４、４５、４６、４７において、濁度１０００度の原水に対し、処理開始後５分程度で既に大幅に濁度が低下された処理水となった。小片接触材を全く充填していない（ａ）のカラム４４では、３０〜４０分程度で所望の大きさのスラッジブランケット層が形成され、それ以降処理が安定した。また、第１の空間４１を高くして小片接触材を充填し、スラッジブランケット層形成空間である第２の空間４２を低くした（ｂ）のカラム４５では、所望の大きさのスラッジブランケット層の形成までの時間が長くなった。したがって、スラッジブランケットを形成するための第２の空間空間の高さは、少なくとも３００ｍｍ程度あることが好ましく、逆に第１の空間の高さは３００ｍｍ程度以下に抑えておくことが好ましく、第１の空間内への小片接触材の充填量が多くなりすぎないようにすることが好ましいことが分かった。

そこで、（ｃ）のカラム４６では、（ｂ）のカラム４５に比べ、スラッジブランケット層形成空間である第２の空間４２を高くするとともに、第１の空間４１を低くした。その結果、図５に示すように、（ａ）のカラム４４よりも迅速に濁度が低下した。この結果、適量の第１の空間４１への小片接触材の充填は、その整流効果等により、スラッジブランケットのより迅速な形成に効果があることが分かった。

さらに、（ｄ）のカラム４７では、（ｃ）のカラム４６に比べ、第３の空間４３にも小片接触材を充填した。その結果、処理開始後５分程度から、低濁度の処理水が得られ、３０分〜４０分後からは、安定して濁度５度程度の優れた処理水が得られた。この結果、第３の空間４３に充填された小片接触材は、スラッジブランケットで除去洩れの濁質成分の除去に効果があることが分かった。ただし、この第３の空間４３への小片接触材の充填は、多かれ少なかれ損失水頭の増加につながるから、必要に応じて設定するか、あるいは充填層の高さを適度に小さく抑えておくことが好ましい。

本発明に係る高濃度懸濁水の処理方法および装置は、大きな損失水頭を発生させずに原水を処理することが要求されるあらゆる用途に適用可能であり、とくに浄水処理等における、通常の凝集分離処理の前処理として好適なものであり、それによって、原水の高濁度のピークカットを行って安定して良好な水質の処理水を得ることが可能になる。

本発明の一実施態様に係る高濃度懸濁水の処理装置における処理の様子を示す概略構成図である。 本発明の別の実施態様に係る高濃度懸濁水の処理装置における処理の様子を示す概略構成図である。 本発明のさらに別の実施態様に係る高濃度懸濁水の処理装置における処理の様子を示す概略構成図である。 試験に用いた各カラムの概略構成図である。 図４の各カラムを用いた試験の結果を示す処理水濁度推移特性図である。

符号の説明

１、２１、３１ 高濃度懸濁水の処理装置
２、２２、３２ 処理槽
３ 第１の空間と第２の空間を区画する網状体
４ 第１の空間
５ 第２の空間
２３、２４、３４ 網状体
６ 原水
７ スラッジブランケット
８ 沈泥層
９ 排出口
１０ 汚泥濃縮貯留槽
１１ 濃縮汚泥
１２、３５ 処理水
３３ 第３の空間
４１ 第１の空間
４２ 第２の空間
４３ 第３の空間
４４、４５、４６、４７ 試験に用いたカラム

Claims (24)

1. 網状体で区画され上下方向に配置された少なくとも２つの槽内空間の、下側に位置する第１の空間内に、凝集剤で調質された懸濁物質の微フロックを含有する原水を導入した後、該原水を前記網状体を通過させて上側に位置する第２の空間内に導入し、該第２の空間内で、前記微フロックが吸合し粗大化したフロックの交絡集合体である、流動、通水可能なスラッジブランケットを生成し、原水の累積通水量増加に伴い発達するスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを前記第２の空間から槽外に排出することを特徴とする、高濃度懸濁水の処理方法。
2. 前記第１の空間内に小片接触材を充填し、原水を小片接触材充填層を通過させた後前記網状体を通過させて前記第２の空間内に導入する、請求項１の高濃度懸濁水の処理方法。
3. 前記第１の空間の高さを５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内とする、請求項１または２の高濃度懸濁水の処理方法。
4. 前記第２の空間の通水方向下流側に第３の空間を設け、該第３の空間内に小片接触材を充填し、原水を小片接触材充填層を通過させることにより原水中の残余のフロックまたはスラッジを除去する、請求項１〜３のいずれかに記載の高濃度懸濁水の処理方法。
5. 前記第３の空間を、前記第１、第２の空間と同じ槽内に、前記第２の空間に対し網状体で区画することにより形成する、請求項４の高濃度懸濁水の処理方法。
6. 前記第３の空間を、前記第１、第２の空間とは別の槽内に形成する、請求項４の高濃度懸濁水の処理方法。
7. 前記凝集剤として、ＡｌＴ比０．０５以下のアルミニウム系無機凝集剤またはＦｅＴ比０．１以下の鉄系無機凝集剤を用いる、請求項１〜６のいずれかに記載の高濃度懸濁水の処理方法。
8. 凝集分離処理の前処理であって、凝集剤で調質された懸濁物質の微フロックを含有する導入原水中に、前記微フロックが吸合し粗大化したフロックの交絡集合体である、流動、通水可能なスラッジブランケットを生成し、原水の累積通水量増加に伴い発達するスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを除去することにより、凝集分離処理に供給される原水の懸濁物質濃度を所定濃度以下に保つことを特徴とする、高濃度懸濁水の処理方法。
9. 凝集分離処理の前処理として、請求項１〜７のいずれかに記載の方法を用いる、請求項８の高濃度懸濁水の処理方法。
10. 本高濃度懸濁水の処理または／および後段の凝集分離処理で発生する分離汚泥または濃縮汚泥を、必要に応じて前記原水に添加する、請求項１〜９のいずれかに記載の高濃度懸濁水の処理方法。
11. 凝集剤で調質された懸濁物質の微フロックを含有する原水中の前記微フロックを粗大化させるステップと、粗大化されたフロックを吸合して交絡集合させ、流動、通水可能なスラッジブランケットを生成するステップとを有し、該スラッジブランケット生成ステップにおいてのみ、原水の累積通水量増加に伴い発達するスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを除去することを特徴とする、高濃度懸濁水の処理方法。
12. 前記微フロック粗大化ステップおよびスラッジブランケット生成ステップに、請求項１〜７のいずれかに記載の方法を用いる、請求項１１の高濃度懸濁水の処理方法。
13. 槽内を網状体により上下方向に少なくとも２つの空間に区画し、下側に位置する第１の空間を、凝集剤で調質された懸濁物質の微フロックを含有する原水が導入される空間、上側に位置する第２の空間を、前記網状体を通過された原水が導入され、前記微フロックが吸合し粗大化したフロックの交絡集合体である、流動、通水可能なスラッジブランケットを生成する空間に構成し、該第２の空間に、原水の累積通水量増加に伴い発達するスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを前記第２の空間から槽外に排出する排出手段を接続したことを特徴とする、高濃度懸濁水の処理装置。
14. 前記第１の空間内に小片接触材が充填されている、請求項１３の高濃度懸濁水の処理装置。
15. 前記第１の空間の高さが５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内に設定されている、請求項１３または１４の高濃度懸濁水の処理装置。
16. 前記第２の空間の通水方向下流側に第３の空間が設けられ、該第３の空間内に小片接触材が充填されている、請求項１３〜１５のいずれかに記載の高濃度懸濁水の処理装置。
17. 前記第３の空間が、前記第１、第２の空間と同じ槽内に、前記第２の空間に対し網状体で区画することにより形成されている、請求項１６の高濃度懸濁水の処理装置。
18. 前記第３の空間が、前記第１、第２の空間とは別の槽内に形成されている、請求項１６の高濃度懸濁水の処理装置。
19. 前記凝集剤として、ＡｌＴ比０．０５以下のアルミニウム系無機凝集剤またはＦｅＴ比０．１以下の鉄系無機凝集剤が用いられる、請求項１３〜１８のいずれかに記載の高濃度懸濁水の処理装置。
20. 凝集分離装置の前処理装置であって、凝集剤で調質された懸濁物質の微フロックを含有する導入原水中に、前記微フロックが吸合し粗大化したフロックの交絡集合体である、流動、通水可能なスラッジブランケットを生成する手段と、原水の累積通水量増加に伴い発達するスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを除去することにより、凝集分離装置に供給される原水の懸濁物質濃度を所定濃度以下に保つ余剰フロック除去手段とを有することを特徴とする、高濃度懸濁水の処理装置。
21. 凝集分離装置の前処理装置として、請求項１３〜１９のいずれかに記載の装置を用いる、請求項２０の高濃度懸濁水の処理装置。
22. 本高濃度懸濁水の処理装置または／および後段の凝集分離装置で発生する分離汚泥または濃縮汚泥を、必要に応じて前記原水に添加する手段を有する、請求項１３〜２１のいずれかに記載の高濃度懸濁水の処理装置。
23. 凝集剤で調質された懸濁物質の微フロックを含有する原水中の前記微フロックを粗大化させる手段と、粗大化されたフロックを吸合して交絡集合させ、流動、通水可能なスラッジブランケットを生成する手段とを有し、該スラッジブランケット生成手段にのみ、原水の累積通水量増加に伴い発達するスラッジブランケットを所定量またはそれ以下に保つべく、余剰のフロックを排出する排出手段を接続したことを特徴とする、高濃度懸濁水の処理装置。
24. 前記微フロック粗大化手段およびスラッジブランケット生成手段に、請求項１３〜２２のいずれかに記載の装置を用いる、請求項２３の高濃度懸濁水の処理装置。

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