JP2009195775A - 凝集沈殿処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＳ濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下というような希薄な排水を処理対象水として、この排水に無機凝結剤と有機凝結剤とを添加して荷電中和処理を行なった後、有機高分子凝集剤を添加して凝集フロックを生成させ、これを沈殿分離するに当たり、凝集沈殿槽からの凝集フロックの流出を防止して清澄な処理水を安定に得る方法を提供する。
【解決手段】ＳＳ濃度荷電中和処理に供される排水に汚泥を添加してＳＳ濃度を５００ｍｇ／Ｌ以上に調整する。排水に添加する汚泥はＳＳ濃度が１０，０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度汚泥が好ましい。有機凝結剤として、ＤＡＤＭＡＣ系有機凝結剤を用いる場合に有効である。
【選択図】図１

Description

本発明は、排水に無機凝結剤と有機凝結剤とを添加して荷電中和処理を行なった後、有機高分子凝集剤を添加して凝集フロックを生成させ、これを沈殿分離する排水の凝集沈殿処理方法に係り、特に、ＳＳ濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下の希薄な排水を処理するに当たり、凝集沈殿槽での凝集フロックの浮上及び処理水中への流出を防止して、清澄な処理水を得る方法に関する。

紙、パルプ、鉄鋼、機械、自動車、石油、化学、医療、食品等の各種産業分野から発生する排水の凝集沈殿処理は、一般に、無機凝結剤による荷電中和作用（凝結効果）と有機高分子凝集剤による架橋吸着作用（フロック化効果）によって行われる。近年、凝結効果向上のために無機凝結剤と共に有機凝結剤を併用する方法が広く行われてきている。この方法は、無機凝結剤の添加量を低減することができるため、発生汚泥量の減量化、ｐＨ調整用アルカリ剤の使用量低減や処理効果の安定化作用が期待できる。

特許文献１には、このような排水の凝集沈殿処理方法において、沈降性に優れた良好な凝集フロックを形成して、濁度の低い上澄水を安定して得ることを目的として、排水ゼータ電位が−４０〜２０ｍＶとなるように、排水に無機凝結剤を添加した後、有機凝結剤として架橋型ジアリルジメチルアンモニウムハライド重合体を添加し、さらにその後アニオン性有機高分子凝集剤を添加する方法が提案されている。

また、特許文献２には無機凝結剤と有機凝結剤の適正な薬注制御を行う方法として、処理水のＣＯＤ_Ｍｎ濃度とＳＳ濃度との関係から、目標とする処理水のＣＯＤ_Ｍｎ濃度に対応するＳＳ濃度を設定し、排水処理により得られる処理水のＳＳ濃度が該ＳＳ濃度の設定値となるように無機凝結剤及び／又は有機凝結剤の必要添加量を決定する方法が提案されている。
特許第３７０２９３８号公報 特許第３７３１４５４号公報

本発明者の検討により、排水の凝集沈殿処理に当たり、排水に無機凝結剤と共に有機凝結剤を添加して荷電中和処理を行う方法は、ＳＳ濃度が低い排水や、泡などのガスが発生しやすい排水に適用した場合、凝集沈殿槽での沈降分離性が悪く、凝集フロックが処理水中に流出する不具合が発生し易いことが判明した。特に、有機凝結剤として、凝結効果の高いポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ＤＡＤＭＡＣ）系のものを用いた場合は、この傾向が顕著である。

このような問題は、無機凝結剤と共に有機凝結剤を併用する場合に特有の問題であり、荷電中和処理に無機凝結剤のみを用いた場合には、起こらない。しかし、荷電中和処理に無機凝結剤のみを用いると、無機凝結剤の必要添加量が過大となり、汚泥発生量の増加、使用薬剤量の増加の問題があり、また、処理効果も不安定なものとなる。従って、荷電中和処理には、無機凝結剤と共に有機凝結剤を併用した上で、処理効果の安定化を図る方法が望まれる。

本発明は上記従来の問題点を解決し、ＳＳ濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下というような希薄な排水を処理対象水として、この排水に無機凝結剤と有機凝結剤とを添加して荷電中和処理を行った後、有機高分子凝集剤を添加して凝集フロックを生成させ、これを沈殿分離するに当たり、凝集沈殿槽からの凝集フロックの流出を防止して清澄な処理水を安定に得る方法を提供することを目的とする。

本発明（請求項１）の凝集沈殿処理方法は、ＳＳ濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下の排水に無機凝結剤と有機凝結剤とを添加して荷電中和処理を行なった後、有機高分子凝集剤を添加して凝集フロックを生成させ、これを沈殿分離する凝集沈殿処理方法において、荷電中和処理に供される前記排水に汚泥を添加してＳＳ濃度を５００ｍｇ／Ｌ以上に調整することを特徴とする。

請求項２の凝集沈殿処理方法は、請求項１において、前記排水に添加する汚泥のＳＳ濃度が１０，０００ｍｇ／Ｌ以上であることを特徴とする。

請求項３の凝集沈殿処理方法は、請求項１又は２において、前記有機凝結剤が、環状構造を持ち、その１重量％水溶液の粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする。

希薄排水に対して有機凝結剤を適用した場合の凝集フロックの浮上は、次のような機構で発生する。
即ち、排水は、ポンプでの移送時或いは配管などの落差部分において、微細なエア（気泡）が混入したものとなる。排水中の微細化したエア（マイクロエア）は、混在するＳＳ微粒子に付着してその表面はアニオン性を帯びるとされている。そこに疎水性の強い有機凝結剤を添加すると、有機凝結剤の持つカチオン基と反応して形成されたフロックは、マイクロエアが脱着しにくくなり、浮上しやすくなると考えられる。特に、凝結効果の高い環状構造を持つ有機凝結剤は疎水性が強く、このため、よりマイクロエアを抱きこみやすいと考えられる。
荷電中和処理において、無機凝結剤と共に有機凝結剤を併用する方法では、無機凝結剤の添加量が少ないために、形成される凝集フロックの比重が軽く、このため、マイクロエアの付着で凝集フロックは特に浮上し易くなる。
なお、無機凝集剤のみを用いた場合は、無機凝結剤のカチオン性は有機凝結剤ほど高くないので、マイクロエアが発生してフロックに付着しても、エアは容易に脱着して、フロックの浮上にいたることは少ないと考えられる。

本発明では、荷電中和処理に無機凝結剤と有機凝結剤とを併用する場合の上述のような凝集フロックの浮上の問題を、荷電中和処理に供される排水に汚泥を添加してＳＳ濃度を高め、凝集フロックの比重を大きくすることにより、マイクロエアが付着した場合の浮上性を低減する。これにより、凝集沈殿槽での凝集フロックの浮上、処理水への凝集フロックの流出を防止して、清澄な処理水を得ることができる。

本発明の方法は、希薄排水の凝集沈殿処理の場合でも、有機凝結剤の適用を可能として、無機凝結剤等の薬剤添加量の低減、汚泥発生量の減量化、処理効果の安定化に寄与することができ、工業的に極めて有用である。

以下に図面を参照して本発明の凝集沈殿処理方法の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施に好適な凝集沈殿処理装置を示す系統図である。図１において、１は第１反応槽、２は第２反応槽、３は凝集沈殿槽である。

図１の方法では、ＳＳ濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下の排水に、第１反応槽１で無機凝結剤を添加し、次いで第２反応槽２で有機凝結剤を添加して荷電中和処理を行なった後、有機高分子凝集剤を添加して、凝集沈殿槽３で凝集フロックを生成させ、これを沈殿分離するに当たり、荷電中和処理に供される排水に汚泥を添加してＳＳ濃度を５００ｍｇ／Ｌ以上に調整する。

本発明で処理対象とする排水は、紙、パルプ、鉄鋼、機械、自動車、石油、化学、医療、食品等の各種産業分野から発生する排水であって、ＳＳ濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下、例えば５０〜２００ｍｇ／Ｌ程度の排水である。ＳＳ濃度が３００ｍｇ／Ｌを超える排水であれば、有機凝結剤と併用したことによる凝集フロックの浮上の問題は少なく、本発明を適用するには及ばない。

このような希薄排水に添加する汚泥としては特に制限はなく、各種排水処理における最初沈殿池汚泥、生物処理で発生する余剰汚泥や、これらの混合汚泥などを用いることができる。また、当該排水の凝集沈殿処理で固液分離された汚泥を循環させて添加してもよい。

排水に添加する汚泥は、少量の添加量で排水のＳＳ濃度を高めることができる点から、ＳＳ濃度が１００００ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは２０，０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度高比重汚泥であることが好ましい。ただし、このＳＳ濃度が過度に高い汚泥は移送効率が悪いため、ＳＳ濃度は５０，０００ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。

排水への汚泥の添加量は、排水のＳＳ濃度を５００ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは８００ｍｇ／Ｌ以上とすることができるような量であればよい。汚泥添加後の排水のＳＳ濃度が５００ｍｇ／Ｌ未満では本発明による改善効果が得られず、凝集フロックの浮上を防止し得ない。ただし、このＳＳ濃度を過度に高くすることは、添加する汚泥量が過大となり、汚泥移送コストや排水処理量の増大につながり好ましくない。従って、汚泥添加後の排水のＳＳ濃度は５０００ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましい。
通常、汚泥は、排水に対して１〜１０容量％程度の添加量でこの程度のＳＳ濃度に調整することができることが好ましい。

このようにＳＳ濃度を高めた排水に添加する無機凝結剤としては特に制限はなく、硫酸バンド（硫酸アルミニウム）、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等を用いることができる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

これらの無機凝結剤の添加量は、用いる無機凝結剤の種類や排水の性状（ＳＳ濃度等）によっても異なるが、通常５０〜２０００ｍｇ／Ｌ程度とする。

無機凝結剤添加後の排水に添加する有機凝結剤としても特に制限はなく、ポリエチレンイミン、ジシアンジアミド・ホルマリン重縮合物、ジメチルアミン・エピクロルヒドリン重縮合物、ジメチルアミノエチルメタクリレート・スチレン共重合物、メラミン・ホルマリン重縮合物、ポリジメチルジアクリルアンモニウム塩、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ＤＡＤＭＡＣ）、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドとアクリルアミドとの共重合物（ＤＡＤＭＡＣ／ＡＡｍ）等を用いることができる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

特に、本発明においては、凝集効果が高いが、疎水性が強く、マイクロエアを吸着し易い、環状構造を持つ有機凝結剤を用いる場合に本発明の効果を顕著に得ることができる。また、１重量％水溶液の粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓであるような有機凝結剤の場合に、無機凝結剤の添加量低減効果に優れる。
このような有機凝結剤としては、ＤＡＤＭＡＣやＤＡＤＭＡＣ／ＡＡｍが挙げられる。

このような有機凝結剤の添加量は、用いる有機凝結剤の種類や排水の性状等に応じて適宜決定されるが、通常の場合、１〜５０ｍｇ／Ｌ、特に１〜１０ｍｇ／Ｌ程度とすることが好ましい。

このように汚泥を添加してＳＳ濃度を調整した排水に、無機凝結剤と有機凝結剤とを添加して荷電中和処理した後に、有機高分子凝集剤を添加して凝集処理する。この有機高分子凝集剤としては通常アニオン系有機高分子凝集剤が使用されるがノニオン系又はカチオン系有機高分子凝集剤やこれらの併用であっても良い。有機高分子凝集剤の添加量についても、用いる有機高分子凝集剤の種類や排水の性状に応じて適宜決定されるが、通常の場合、０．１〜１０ｍｇ／Ｌ程度である。

なお、荷電中和処理におけるｐＨ条件は５〜１０程度、凝集沈殿処理におけるｐＨ条件は５〜７程度であることが好ましい。従って、このような好適ｐＨとなるように、排水に必要に応じて、酸又はアルカリを添加してｐＨ調整を行うことが好ましい。

このような本発明の凝集沈殿処理方法は、排水のＳＳ濃度を測定するＳＳ計や濁度計を設け、その測定値に応じて、予めＳＳ濃度既知の汚泥の必要量を添加したり、汚泥添加後の排水のＳＳ濃度を測定してその値が所定の範囲となるように汚泥添加量を制御するなどして、自動制御で行うことができる。

なお、図１に示す凝集沈殿処理装置は、本発明の実施に好適な装置の一例を示すものであって、本発明は図示のものに何ら限定されるものではない。例えば、第２反応槽２と凝集沈殿槽３との間に有機高分子凝集剤を添加する凝集槽やｐＨ調整槽を設けてもよい。また、前述の如く、排水に添加する汚泥は、他系統の汚泥に限らず、凝集沈殿槽３で固液分離された汚泥であってもよい。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。なお、以下の実施例及び比較例で処理した排水、排水に添加した汚泥、用いた薬剤（無機凝結剤、有機凝結剤、有機高分子凝集剤）は次の通りである。

＜排水＞
化学工場排水
ｐＨ：７．０
ＳＳ：１５０ｍｇ／Ｌ
濁度：３００度

＜添加汚泥＞

＜無機凝結剤＞
硫酸バンド

＜有機凝結剤＞

＜有機高分子凝集剤＞
ポリアクリルアミドの部分加水分解物（アニオン化度２０モル％、
固有粘度２０［ｇ／ｄｌ］）

［実施例１〜７］
図１に示す凝集沈殿装置で排水の処理を行った。
排水に表３に示す汚泥を表３に示す割合で添加して表３に示すＳＳ濃度に調整した後、第１反応槽１で無機凝結剤４００ｍｇ／Ｌを添加し、次いで第２反応槽２で表３に示す有機凝結剤を３ｍｇ／Ｌ添加して荷電中和処理した。その後、アニオン系有機高分子凝集剤を１ｍｇ／Ｌ添加して凝集沈殿槽３で凝集沈殿処理した。このときの凝集沈殿層３での浮上スカムの量を調べると共に、得られた処理水の濁度を調べ、結果を表３に示した。

［比較例１〜３］
実施例１において、排水に汚泥を添加せず、表３に示す有機凝結剤を表３に示す添加量で添加したこと以外は、実施例１と同様に処理を行い、評価結果を表３に示した。

［比較例４、５］
実施例１において、排水に汚泥を添加せず、また有機凝結剤を用いず、無機凝結剤のみを表３に示す添加量で添加したこと以外は、実施例１と同様に処理を行い、評価結果を表３に示した。

表３より次のことが分かる。比較例４，５のように、有機凝結剤を用いない場合は、凝集フロックの浮上の問題はないが、無機凝結剤のみの処理では、清澄な処理水を得るためには、無機凝結剤添加量が過大となる。
比較例２，３のように有機凝結剤として環状構造のものではなく、鎖状のものを用いた場合には、凝集フロックの浮上の問題は殆どないが、この場合には有機凝結剤による凝結結果が低く、清澄度の高い処理水を得ることができない。
比較例１のように、環状構造の有機凝結剤を用いた場合は、凝集フロックの浮上が顕著であり、凝集フロックの流出で処理水の濁度が悪化する。

これに対して、本発明に従って、汚泥を混合して排水のＳＳ濃度を高めることにより、凝集フロックの浮上の問題を解決し、有機凝結剤の併用効果で少ない無機凝結剤添加量で清澄な処理水を得ることができる。

本発明の実施に好適な凝集沈殿処理装置を示す系統図である。

符号の説明

１ 第１反応槽
２ 第２反応槽
３ 凝集沈殿槽

Claims (3)

1. ＳＳ濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下の排水に無機凝結剤と有機凝結剤とを添加して荷電中和処理を行なった後、有機高分子凝集剤を添加して凝集フロックを生成させ、これを沈殿分離する凝集沈殿処理方法において、荷電中和処理に供される前記排水に汚泥を添加してＳＳ濃度を５００ｍｇ／Ｌ以上に調整することを特徴とする凝集沈殿処理方法。
2. 請求項１において、前記排水に添加する汚泥のＳＳ濃度が１０，０００ｍｇ／Ｌ以上であることを特徴とする凝集沈殿処理方法。
3. 請求項１又は２において、前記有機凝結剤が、環状構造を持ち、その１重量％水溶液の粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする凝集沈殿処理方法。

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