JP2008296079A

JP2008296079A - 汚濁泥水処理システム

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Publication number: JP2008296079A
Application number: JP2007141798A
Authority: JP
Inventors: Sakae Hatayama; 榮畑山; Hiroaki Minagawa; 浩章皆川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-12-11
Also published as: CN101314513A

Abstract

【課題】自然界を利用する汚濁泥水の大量処理システムを提供する。
【解決手段】
泥水処理剤を含有する固液分離装置（ラインミキサー）を１以上配設した流通路内に汚濁泥水を一定の勾配を設けて一定速度で供給し、該固液分離装置で処理した処理物泥水を沈殿槽次いで浄化槽で処理し、汚泥物を沈殿分離し、得られた分離浄水を一定の勾配を設けた水路により一定速度で回収することからなる汚濁泥水処理システムであり、ポンプ等の動力を使用することなく大量の汚水処理を可能とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は汚濁泥水を固液分離する処理システムに関する。

従来より、浚渫底質の泥水等の汚濁泥水の固液分離には、遠心分離機、フィルタープレス、ベルトプレスを用いる脱水処理機等がある。近年では、本発明者による疏水化剤、中和剤、有機高分子凝集剤を用いて固液を分離する方法があり（特許文献１、特許文献２及び特許文献３）、又最近では、泥水処理剤と特定の混合機との組合わせによる浚渫底質泥水の処理方法及び固液水分離装置が開発されている（特許文献４）。
特公平８−２４０特公平７−１１２５６０特公平７−７５７２０特開平１０−４９９

従来の前記遠心分離機、フィルタープレス等の脱水処理機での処理方法は多額の費用を投下しても底泥から水分を絞り出して含水率を低下させるにとどまり、悪臭、土質、水質の改善はなされない。また汚泥の固化状態が完全ではないため、埋立、盛土用土としてはその利用が困難である。
又、前記の疏水化剤、中和剤、有機高分子凝集剤等を添加しての固液分離する方法ではいずれも、撹拌混合が不十分でありそのため、固液の分離が十分でなく、長時間を要し、細菌、重金属の解毒、臭気の消除が十分でなく、環境汚染等の公害問題が避けられないものであった。
そのため、浚渫底質泥水を短時間で効率よく環境汚染のない固液分離され、改良された土質及び分離水の得られる固液の分離方法及び装置として前記の特開平１０−４９９の処理方法及び装置が開発された。本発明は該発明の更なる効率を求めて、泥水処理のためのシステムの開発を行うものである。

本発明者は汚泥水を効率よく処理する課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、固液分離装置（ラインミキサー）を配設した流通路内に処理すべく汚濁泥水を一定速度で、特に汚濁泥水を動力を用いないで一定速度で供給するなどのシステムにより、大量の泥水の固液分離、凝集沈殿が効率よく確実に行われ、土質の改良された有効に再利用できる土砂及び分離浄水が効率よく得られることを見出し、本発明に到達した。
即ち、本発明は
（１）泥水処理剤を含有する固液分離装置を１以上配設した流通路内に汚濁泥水を一定速度で供給し、該固液分離装置で処理した泥水処理物を沈殿槽次いで浄化槽で処理し、汚泥物を沈殿物として分離し、得られた分離浄水を一定速度で回収することからなる汚濁泥水処理システム、
（２）分離汚泥沈殿物を更に脱水乾燥する工程を有する（１）記載の汚濁泥水処理システム、
（３）固液分離装置が、円筒状の本体からなる混合機２１であり、該混合機本体は該本体よりも細い短管からなる汚濁泥水の導入口２２及び混合処理物の排出口２３を有し、該混合機２１には泥水処理剤を導入するための薬剤供給管３６が薬剤注入口２８を介してその導入口に設けられ、該本体の入口及び出口近辺にあって、該入口及び出口近辺の内部の側面４箇所それぞれには該側面から中央に向かって平板からなる仕切板が固定され、該入口及び出口近辺内部の該４つの平板からなる仕切板の中間部にあって該混合機円筒体の円断面の中央部にはその突端部が該導入口方向に向けてあるように配置された「くの字形」の仕切板が固定されているものからなるものであり、必要に応じて前記薬剤の１以上を導入するようにした同様の混合機２以上を連結することからなる汚濁泥水の処理のための固液分離装置、である（１）又は（２）記載の汚濁泥水処理システム、
（４）固液分離装置の円筒状本体が出口の直径より中央拡大部の直径が２倍であり、長さが４倍のものである（３）記載の汚濁泥水処理システム、
（５）混合機本体が横向にされたものからなる（３）又は（４）記載の汚濁泥水処理システム、
（６）泥水処理剤が疏水化剤、中和剤及び凝集剤の１つ以上から選択されるものである、（１）記載の汚濁泥水処理システム、
（７）汚濁泥水の供給速度が０．５〜５ｍ／秒である（１）記載の汚濁泥水処理システム、
（８）汚濁泥水の一定速度での供給が一定の勾配を設けた水路によって行なわれる（１）又は（７）記載の汚濁泥水処理システム、
（９）川からの汚濁泥水を、一定の勾配を設けた水路に直接取入れるものである（１）、（７）又は（８）記載の汚濁泥水処理システム、
（１０）得られた分離浄水を一定の勾配を設けた水路から直接川へ放流するものである（１）又は（９）記載の汚濁泥水処理システム、
に関するものである。

浚渫濁水環境汚染等の公害問題となる汚濁水を大容量で一定の速度で邪魔板式ラインミキサーに連続的に供給し、無機凝集剤、中和剤及び高分子凝集剤と撹拌混合することにより、ポンプ等の動力を使用しないで大容量の疏水化が速やかに十分に、行なわれ、土粒子が結合して土塊となり、改質された土及び分離水が得られる。さらに本発明では、自然の川や池或いは自然界の勾配を直接利用して土質改良ができるので、建設費の軽減、工期の短縮、環境の改善ができ、経済的にも実用的にもすぐれたものである。

本発明で使用する泥水処理剤は公知のいずれのものも使用でき、疏水化剤としては特公平８−２４０号公報記載の無機凝集剤、例えば、２価又は３価の鉄塩、３価の金属塩及びアルカリ土類金属を主成分として、該無機塩を溶媒水に溶解したものからなる無機凝集剤、又は該凝集剤に更に五酸化二燐を加えたものからなる無機凝集剤であることができる。
２価又は３価の鉄塩としては硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄等が挙げられ、３価の金属塩としては硫酸アルミニウム〔Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃〕、硫酸アルミニウムカリウム〔ＡｌＫ（ＳＯ₄）₃〕等である。又、アルカリ土類金属塩としては塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂・２Ｈ₂Ｏ）等である。
本願発明では上記の無機凝集剤に更に五酸化二燐（Ｐ₂Ｏ₅）を加えた無機凝集剤とする。
本発明の上記無機凝集剤成分の組成割合は、その処理する汚泥物類の発生源、即ち汚泥物類を構成する成分や粒度構成比、含水率、ｐＨ、温度等により適宜選択するが、２価又は３価の鉄塩５０〜３０重量％、３価の金属塩４５〜３０重量％、及びＰ₂Ｏ₅１．５〜０．３重量％であることができ、それにより効果的に処理することができる。
疏水化剤の使用量は特に限定されないが、底質泥水（含水率７〜１２％）１に対して０．１〜１％、好ましくは０．２〜０．５％である。
本発明の浚渫底質等の汚濁泥水処理に当っては、本発明では疏水化剤である例えば前記の無機凝集剤で処理した後、無機凝集剤によって水中の水素イオン濃度が上がり、ｐＨが下がり凝集反応を鈍化するときは、中和剤である水酸化カルシウム〔Ｃａ（ＯＨ）₂〕、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等で処理し、水素イオン濃度を下げ、ｐＨを上げて凝集凝結反応を円滑に行なう。又疏水化剤によりｐＨが上昇する場合は無機酸である硫酸、塩酸等を使用する。該ｐＨは５〜９、好ましくは５．８〜８．６であることができる。
又、本発明で使用する高分子凝集剤はアニオン、ノニオン、カチオンの各種の高分子凝集剤が用いられ、例えばアニオンではポリアクリルアマイド系〔ハイモロックＳＳ５００、同ＯＫ１０７（登録商標）（共立有機工業株式会社）〕、ノニオンではポリアクリルアマイド系〔ハイモロックＳＳ２００（登録商標）（共立有機工業株式会社）〕、カチオンではポリアクリルアマイド系〔ハイモロックＭＰ１７３、同Ｑ１０１、同Ｑ１０５（登録商標）（共立有機工業株式会社）〕等が用いられる。
この高分子凝集により、汚泥物類粒子同志の凝集凝結反応をさらに促進させることができる。汚泥物類は浄化分離処理剤との相乗作用により急速に大きなフロックを形成して沈降する。
本発明では浚渫底質泥水等の汚濁泥水により、処理剤として、前記の疏水化剤、中和剤及び高分子凝集剤の１種以上を用いることができ、例えば泥水により選択され、例えば、１種類の処理剤を用いることもあるし、又先ず第一段階として前記疏水化剤で処理し、ついで第二段階で中和剤で、第三段階として有機高分子凝集剤で処理するものである。その混合機として邪魔板式ラインミキサーを用いて処理するものである。これにより極めて有効に浚渫底質泥水と各処理剤が混合され、泥水の固液分離が完全に行なわれ、分離土及び分離水が有効に利用できるものとなるのである。

図面について説明する。
図１は本発明の汚濁泥水処理システムのフローシートである。
渠（１０）から渠を止水して汚濁泥水を自然の流水で撹拌管道（２）へ流入させ，該撹拌管道に設置した処理剤を含有した固液分離混合機（ラインミキサー）（２０）で該泥水を処理し、凝集した汚水を汚泥掻き寄せ機付き沈殿層（３）へ流入し、沈殿物を汚泥掻き寄せ機（１１）で掻き寄せ脱水棟（１２）へ送り脱水する。処理剤（３１）〜（３３）は設備棟（１３）からラインミキサー（２０）に導入される。汚泥掻き寄せ機（１１）は回転式チェーンに取付けられた鋼板で沈殿汚泥を集合する装置である。又脱水棟（１２）は集合泥水に凝集剤を添加して脱水効果を高め加圧装置にて固液分離を行い搬出用ホッパに固形分を送る装置からなるものである。得られる分離浄水は第一プール（４）に流入させ、沈殿しきれない粒子は第一プールに設けられている汚濁防止壁（６）を利用して沈殿させ、分離浄水を更に第２プール（５）へ流入させて清水とし、ついで清水池（８）に入れ、出水管道（９）を通って渠（１０）へ戻すことからなる汚濁泥水処理システムを示すものである。
図２は本発明の薬注配管混合撹拌機（ラインミキサー）（２０）の構造模式図である。ラインミキサー本体（２１）は円筒体を横にしたものからなり、その左右には短管からなる導入口（２２）及び排出口（２３）を有し、本体内部の入口及び出口付近にあって、本体側面４箇所及び中央部に邪魔板（仕切板又は仕切羽）（２４）が設けられている。本体側面の邪魔板（仕切板又は仕切羽２４）は平板からなり、中央の邪魔板（仕切板又は仕切羽２４）はくの字型の形状を有するものである。この邪魔板を通り抜ける間に泥水又は混合処理物と薬剤が十分に混合される仕組みとされている。
図３は従来法（特開平１０−４９９）の浚渫底質泥水の処理方法のフローシートである。浚渫地からの底泥水を薬注配管混合撹拌機（ラインミキサー）（２０）に導入すると共に、供給タンク（３１）から疏水化剤を注入し、混合する。混合物を第２のラインミキサーに移送して導入すると共に供給タンク（３２）から中和剤を注入し混合する。混合物をさらに第３のラインミキサー（２０）に移送して導入し、供給タンク（３３）から高分子凝集剤を注入し混合する。得られた混合物は充分に疏水化されており、次の処理、例えば水と固形物（土）の分離のための処理、例えば濾過処理等が施される。
図中、３４は供給ポンプ、３５は流量計、３６は供給ホース、２７は逆止弁、２８は注入口であり、２６はフランジ、２４は仕切り板、２５は仕切り板支持体、３７は制御弁、２２は短管からなる導入口、２３は短管からなる排出口である。

以下に図面に基づいて本発明の実施例を記載するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
輝山明渠（１０）を止水して、ポンプ等の動力を一切使用しないで勾配（０．２５〜１％、好ましくは０．５％）による自然の流れにより汚濁水（原水）（１８８〜２５３ｍｇ／ｌ浮遊物含有）を一定速度（０．５〜５ｍ／秒、好ましくは１ｍ／秒）で撹拌管道（２）流入させた。（流入時水質ｐＨ７．２、ＳＳ１８８〜２５３ｍｇ／ｌ、ＣＯＤ１１４〜３４８ｍｇ／ｌ、ＢＯＤ４０〜１００ｍｇ／ｌ、Ｔ−Ｎ１８ｍｇ／ｌ、Ｔ−Ｐ４ｍｇ／ｌ、ＮＨ４−Ｎ１２ｍｇ／ｌ。）
流入前に設置してあるスクリーン３枚にてゴミを除去する。撹拌管道は直径８００φ、長さ１０６．０１ｍ、であり、地下２．１ｍに埋設してある。撹拌管道（２）にはラインミキサー（高速撹拌機）（２０）が２台設けられている。
撹拌管道に設置してあるラインミキサー（高速撹拌機）２台に設備棟（１３）から疏水化剤（ヘドロクリンＨ／Ｃ）（３１）及び高分子凝集剤（３３）を導入添加し汚水を凝集反応させる。ラインミキサー（高速撹拌機）の寸法は、出入り口８００φ、撹拌部１，６００φ、長さ３．９８ｍ、薬注部５０φであった。撹拌管道最先端部にＨ／Ｃ用ラインミキサー、４７．４８ｍ部に高分子凝集剤用のラインミキサーが設置してある。Ｈ／Ｃ（３１）及び高分子凝集剤（３３）は設備棟（１３）より送られる。Ｈ／Ｃ及び高分子凝集剤の添加量は予め決定する。例えば汚濁水に対して０．２〜０．６重量％の割合で添加する。汚濁泥水流量と薬剤（Ｈ／Ｃ及び高分子）の比率を出し、撹拌管道８．６８ｍ部に設置してある汚水流量計（電磁式）で汚濁泥水の流量及び、薬剤（Ｈ／Ｃ及び高分子凝集剤）の流量計（電磁式）でシステム（Ｐ／Ｃ）自動操作を行う。
凝集した汚水は沈殿槽（３）へ流入する。沈殿槽は６４８ｍ^３（長さ６０ｍ、幅３ｍ、深さ３．６ｍ）。凝集した汚水は汚泥と水とに分離し、汚泥は沈殿して沈殿槽内部に設置してある汚泥掻き寄せ機（１１）によって掻き寄せられ、掻き寄せられた汚泥は、スクリューポンプ（能力１０ｔ／Ｈｒ、サイズ１００Ａ）によって脱水棟（１２）へ送られ脱水処理する。処理された上（浄）水は第一プール（４）に流入する。処理上水はＳＳ５０〜６０ｍｇ／ｌであった。
第一プール（４）は長さ４７．８ｍ、幅２０．４ｍ、深さ３．６ｍ（３，５１０ｍ^３）である。沈殿しきれない細かい粒子は、第一プール内に設置された汚濁防止壁（６）を利用して沈殿させる。汚濁防止壁（６）は５箇所設置されている。その後汚水は、第二プール（５）へ流入し、さらに上水と沈殿物の処理が行われ、さらにきれいな上水となる。処理上水はＳＳ２５〜３５ｍｇ／ｌであった。
第二プール（５）は、長さ２７．９ｍ、幅１８．４ｍ、深さ３．６ｍ（１，８４８ｍ^３）である。処理された上水は第二プール（５）から清水池（８）に流入する。
清水池は、長さ８ｍ、幅１８．４ｍ、深さ０．４ｍ（５８．８８ｍ^３）である。清水池は処理した水をよりきれいに見せるため深さを０．４ｍとした。汚水は清水池より出水管道（９）を通り輝山明渠河へ戻る（流す）。出水管道（９）は、６００φ、長さ９５ｍである。処理水水質は、ｐＨ６．９、ＳＳ２０〜３０ｍｇ／ｌ、ＣＯＤ５０〜７０ｍｇ／ｌ、ＢＯＤ５〜１５ｍｇ／ｌ、Ｔ−Ｎ９ｍｇ／ｌ、Ｔ−Ｐ０．８ｍｇ／ｌ、ＮＨ４−Ｎ６ｍｇ／ｌであった。
この汚水処理システムは日量３０，０００ｔを処理する。通常の汚水処理場は敷地面積２０，０００ｍ^２に対して輝山明渠は６，８００ｍ^２と省スペース化が計れる。これは処理スピードの早さ、薬剤の高速凝集及びラインミキサーの高速撹拌の備えたシステムによるものである。
脱水棟（１２）で脱水処理された沈殿物は更に濃縮、脱水、乾燥工程を経て埋立又は再資源化（肥料等）に利用される。
汚水処理の結果を表１に示す。

表１において、ＰＨ：水素イオン濃度、ＳＳ：浮遊物質量、
ＣＯＤ：化学的酸素要求量、ＴＮ：総窒素、ＴＰ：総リン、
ＮＨ４−Ｎ：アンモニア性窒素、である。

本発明は特定のラインミキサー及び疏水化剤を用いることにより、以下のような効果を有するものである。
本発明のラインミキサーは円筒形で出口の直径より中央拡大部の直径は２倍とする。長さは４倍とし、出入口と中央部に邪魔板が設けられ、この邪魔板の枚数の２乗に比例して薬剤と泥水が混合撹拌される。中央拡大部の容積が広いので流速が阻害されない。それにより勾配等による自然の流れを有効に利用して固液の混合撹拌分離を可能とするものである。又、本発明で用いる疏水化剤ヘドロクリンＨ／Ｃは早い凝集性と安全性が高く経済的である。ヘドロクリンＨ／Ｃはジェター電位が３００ｍｖ以上と他の凝集剤の２倍〜３倍と強電位なので凝集性は１０倍〜１５倍早いことからラインミキサーとの性能と相俟って撹拌による固液の分離が最も効果的に行われる。
安全試験の結果
（１）小松葉の発芽試験（２）ヒメダカの育成試験（３）海洋底生物影響試験（４）変異原性試験
ヘドロクリンＨ／Ｃ１，０００ＰＢＭ添加の時のＤＮＡ損傷性は陰性と判定されヘドロクリンＨ／ＣがＤＮＡレベルに与える影響は認められなかった。

本発明の汚濁汚水処理システムは直接自然の渠の泥水の処理に利用でき、ポンプ等の動力を使用することなく大量の汚水処理が可能という画期的なシステムで、有用性の極めて高いものである。

本発明の汚濁泥水処理のフローシートである。本発明のラインミキサーの構造模式図である。従来法（特開平１０−４９９）の浚渫底質泥水処理のフローシートである。

符号の説明

１汚濁泥水の処理システム
２撹拌管道
３汚泥掻き寄せ機付沈殿槽
４第一プール
５第二プール
６汚濁防止壁
７陸橋
８清水池
９出水管道
１０輝山明渠
１１汚泥掻き寄せ機
１２脱水棟
１３設備棟
２０ラインミキサー
２１混合機本体
２２泥水導入口
２３排出口
２４仕切り板
２５仕切り板支持体
２６フランジ
２７逆止弁
２８薬剤注入口
３１（供給タンク）（疏水化剤）
３２（供給タンク）（中和剤）
３３（供給タンク）（高分子凝集剤）

Claims

泥水処理剤を含有する固液分離装置を１以上配設した流通路内に汚濁泥水を一定速度で供給し、該固液分離装置で処理した泥水処理物を沈殿槽次いで浄化槽で処理し、汚泥物を沈殿物として分離し、得られた分離浄水を一定速度で回収することからなる汚濁泥水処理システム。
分離汚泥沈殿物を更に脱水乾燥する工程を有する請求項１記載の汚濁泥水処理システム。
固液分離装置が、円筒状の本体からなる混合機２１であり、該混合機本体は該本体よりも細い短管からなる汚濁泥水の導入口２２及び混合処理物の排出口２３を有し、該混合機２１には泥水処理剤を導入するための薬剤供給管３６が薬剤注入口２８を介してその導入口に設けられ、該本体の入口及び出口近辺にあって、該入口及び出口近辺の内部の側面４箇所それぞれには該側面から中央に向かって平板からなる仕切板が固定され、該入口及び出口近辺内部の該４つの平板からなる仕切板の中間部にあって該混合機円筒体の円断面の中央部にはその突端部が該導入口方向に向けてあるように配置された「くの字形」の仕切板が固定されているものからなるものであり、必要に応じて前記薬剤の１以上を導入するようにした同様の混合機２以上を連結することからなる汚濁泥水の処理のための固液分離装置、である請求項１又は２記載の汚濁泥水処理システム。
固液分離装置の円筒状本体が出口の直径より中央拡大部の直径が２倍であり、長さが４倍のものである請求項３記載の汚濁泥水処理システム。
混合機本体が横向にされたものからなる請求項３又は４記載の汚濁泥水処理システム。
泥水処理剤が疏水化剤、中和剤及び凝集剤の１つ以上から選択されるものである、請求項１記載の汚濁泥水処理システム。
汚濁泥水の供給速度が０．５〜５ｍ／秒である請求項１記載の汚濁泥水処理システム。
汚濁泥水の一定速度での供給が一定の勾配を設けた水路によって行なわれる請求項１又は７記載の汚濁泥水処理システム。
川からの汚濁泥水を、一定の勾配を設けた水路に直接取入れるものである請求項１、７又は８記載の汚濁泥水処理システム。
得られた分離浄水を一定の勾配を設けた水路から直接川へ放流するものである請求項１又は９記載の汚濁泥水処理システム。