JP2011036746A - 凝集剤,凝集剤を用いた汚水浄化方法及び凝集剤を用いた浄水装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】汚水に含まれる有機酸をイオン結合により凝集物とする凝集剤を用いた浄水装置であって、前記汚水にジアミンと第一の高分子との水溶液が投入される第一の混合槽と、前記第一混合槽中の水溶液と第二の高分子の水溶液とが投入される第二の混合槽と、前記凝集物を除去する機構と、を有し、前記第一の混合槽中の水溶液は第一の配管を通して前記第二の混合槽に投入され、前記第二の高分子の水溶液は第二の配管を通して前記第二の混合槽に投入され、前記第一の混合槽には第一の攪拌機構が配置され、前記第二の混合槽には第二の攪拌機構が配置されることを特徴とする浄水装置。
【選択図】 図2
Description
(1)ジアミン
ジアミンは有機酸をイオン結合でトラップするのが目的である。アミノ基を有する高分子もある程度はトラップできる。しかし、低分子の方が有機酸のモル数/添加した分子中のアミノ基の数は、ジアミンの方が大きい傾向がある。よって、本発明では初めにジアミンを加える。
アミノ基を有する高分子としては、同じ分子量中でアミノ基の割合が最も大きくなる点でポリエチレンイミンが好適である。また、ポリビニルアミン・ポリアリルアミンといった直鎖にアミノ基を有するタイプも、比較的安価で水に溶解しやすいので好適である。キトサンは、かにの甲羅・えびの外骨格・カブトムシ・ゴキブリといった生物の外骨格の主成分であるキチンを加水分解することで得られる。また、キトサンは水に対する溶解性が低い。しかし、原料が生物由来という点で環境負荷が小さい。キトサンの中でも、ポリリシン・ポリアルギニンはアミノ酸由来で毒性も低い点で好ましい。アミノ基を有する高分子は、平均分子量が小さいと常温でもアミン特有の臭気を発生する。具体的には平均分子量が200未満の場合に顕著になる。そこで、アミノ基を有する高分子は平均分子量が200以上であることが好ましい。また臭気をほとんど感じなくなるようにするため、可能であれば平均分子量は500以上が好ましい。なお、本発明において平均分子量は数平均分子量を示し、Gel permeation Chromatography(ゲルパーメーションクロマトグラフィ)法によって計測される。
酸性基を有する高分子は酸性基としてカルボキシル基またはスルホン酸基が考えられる。
アミノ基を有する高分子の水に対する溶解性が低い場合は、アミノ基を強酸でアンモニウム塩構造にすることで水に対する溶解性を向上できる。具体的には、塩酸・硝酸・硫酸等を添加し、塩酸塩・硝酸塩・硫酸塩等に変換することにより水に対する溶解性を大幅に向上できる。
(5)有機酸トラップ向上のための添加剤
有機酸の酸性基の酸性度が低い場合、アミノ基とイオン結合を形成する割合が低下する。そこで、酸性基を有する高分子を添加する前に塩化ナトリウムや塩化カリウム等の無機塩を汚水に添加することにより、アミノ基とイオン結合する有機酸の割合が高まる。この理由として、塩を添加して水中に溶解している有機物を析出させる塩析と類似の効果により汚水中に溶解できる有機酸の許容割合を下げている可能性が考えられる。
(1)本発明の凝集方法の概略
本発明の有機酸を凝集物にする方法は前述の図2または図3の2通りである。これを簡単に記述すると以下のようになる。なお、図2及び図3では酸性基をカルボキシル基で説明しているが、スルホン酸基でも同様である。
有機酸除去の向上策としては、ジアミン及びアミノ基を有する高分子のアミノ基の数が汚水中の酸性基の数よりなるべく多くなるようにジアミン及びアミノ基を有する高分子を添加する方法が考えられる。
前述した有機酸除去の向上のように、酸性基を有する高分子の溶液を添加する際はなるべく激しく攪拌する方が有機酸を凝集物に効率的にトラップできる。しかし、攪拌が激しすぎると凝集物のサイズが小さくなりすぎ、濾過層を通す際に詰まりやすくなるので、処理速度が低下する恐れもある。
凝集物形成時に、凝集物内に磁性粉または鉄粉を含有させておくことで磁気分離による凝集物除去が可能になる。つまり、凝集剤に磁性粉または鉄粉が混合されることで磁気分離による凝集物除去が可能になる。
次に、本発明の浄水装置について説明する。
(1)浄水装置の形態1
本発明の浄水装置の基本構成について図4を使って説明する。
本発明の浄水装置のうち沈降槽を有するものの基本構成について図5を使って説明する。
本発明の浄水装置のうち濾過部に濾過層の目詰まりを防止する機構を有するものの基本構成について図6を使って説明する。
本発明の浄水装置のうち磁気分離方式を利用したものの基本構成について図7を使って説明する。
本発明の浄水装置のうち磁気分離方式でドラムを2個備えたものの基本構成について図8を使って説明する。
本発明の浄水装置のうち磁気分離方式で凝集物除去槽75を別に設けたものの基本構成について図9を使って説明する。
本発明の浄水装置のうち磁気分離方式でドラムが1個で凝集物除去槽77を別に設けたものの基本構成について図10を使って説明する。
2 汚濁微粒子
3 フロック
4 磁性粉
5 有機酸
6 ジアミン
7,9,11,13 イオン結合
8 酸性基を有する高分子
10 アミノ基を有する高分子
12 有機酸をトラップした凝集物
21,26,29,31,36,51,56,59,61,66 ポンプ
22,27,30,32,37,52,57,60,62,67,72 配管
23,53 第一の混合槽
24,34,54,64,68 オーバーヘッドスターラ
25,55 ジアミンの水溶液のタンク
28,58 第一の高分子水溶液のタンク
33,63 第二の混合槽
35,65 第二の高分子水溶液のタンク
38,38a,38b,76 バルブ
39,39a,39b 濾過部
40,40a,40b 濾過層
41,41a,41b 多孔質部材
42,42a,42b,73,73a,73b 先端
43 沈降槽
44 ディスク
45 濾過層攪拌機構
69,74 ドラム
70 スクレイパー
71 凝集物集積容器
75,77 凝集物除去槽
Claims (20)
- 汚水に含まれる有機酸をイオン結合により凝集物とする凝集剤であって、
前記凝集剤は、水溶性のジアミン,アミノ基を有する高分子及び酸性基を有する高分子からなることを特徴とする凝集剤。 - 請求項1に記載の凝集剤において、
前記水溶性のジアミンのアミノ基が2級または3級であることを特徴とする凝集剤。 - 請求項1または2に記載の凝集剤において、
前記水溶性のジアミンが脂肪族アミンであることを特徴とする凝集剤。 - 請求項1に記載の凝集剤において、
前記水溶性のジアミンの代わりに水溶性のジアミンの塩構造が用いられることを特徴とする凝集剤。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の凝集剤において、
前記アミノ基を有する高分子の平均分子量が500以上200,000以下であることを特徴とする凝集剤。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の凝集剤において、
前記酸性基を有する高分子の平均分子量が5,000以上1,000,000以下であることを特徴とする凝集剤。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の凝集剤において、
磁性粉または鉄粉が混合されていることを特徴とする凝集剤。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の凝集剤において、
砂が混合されていることを特徴とする凝集剤。 - 汚水に含まれる有機酸をイオン結合により凝集物とする汚水浄化方法において、
前記汚水に水溶性のジアミン及び酸性基を有する高分子が添加された後、アミノ基を有する高分子が添加されることを特徴とする汚水浄化方法。 - 請求項9に記載の汚水浄化方法において、
前記アミノ基を有する高分子のアミノ基の数をPB、前記酸性基を有する高分子の酸性基の数をPAとするとき、
前記アミノ基を有する高分子及び前記酸性基を有する高分子の添加量がPB≧PAを満たすように添加されることを特徴とする汚水浄化方法。 - 請求項9または10に記載の汚水浄化方法において、
前記アミノ基を有する高分子が添加される前、もしくは前記アミノ基を有する高分子が添加される時に磁性粉または鉄粉が前記汚水中に添加されることを特徴とする汚水浄化方法。 - 汚水に含まれる有機酸をイオン結合により凝集物とする汚水浄化方法において、
前記汚水に水溶性のジアミン及びアミノ基を有する高分子が添加された後、酸性基を有する高分子が添加されることを特徴とする汚水浄化方法。 - 請求項12に記載の汚水浄化方法において、
前記アミノ基を有する高分子のアミノ基の数をPB、前記酸性基を有する高分子の酸性基の数をPAとするとき、
前記アミノ基を有する高分子及び前記酸性基を有する高分子の添加量がPB≦PAを満たすように添加されることを特徴とする請求項11記載の汚水浄化方法。 - 請求項12または13に記載の汚水浄化方法において、
前記酸性基を有する高分子が添加される前、もしくは前記酸性基を有する高分子が添加される時に磁性粉または鉄粉が前記汚水中に添加されることを特徴とする汚水浄化方法。 - 請求項9乃至14のいずれか一項に記載の汚水浄化方法において、
前記凝集物が形成された後に、アルミニウムまたは鉄の水溶性塩及びポリアクリルアミドが添加されることを特徴とする汚水浄化方法。 - 請求項15に記載の汚水浄化方法において、
前記アルミニウムまたは鉄の水溶性塩がポリ塩化アルミニウム,硫酸アルミニウム,ポリ硫酸第二鉄もしくは塩化第二鉄のいずれかであることを特徴とする汚水浄化方法。 - 汚水に含まれる有機酸をイオン結合により凝集物とする凝集剤を用いた浄水装置であって、
前記汚水にジアミンと第一の高分子との水溶液が投入される第一の混合槽と、
前記第一の混合槽中の水溶液と第二の高分子の水溶液とが投入される第二の混合槽と、
前記凝集物を除去する機構とを有し、
前記第一の混合槽には第一の攪拌機構が配置され、
前記第二の混合槽には第二の攪拌機構が配置されることを特徴とする浄水装置。 - 請求項17に記載の浄水装置において、
前記第一の高分子がアミノ基を有する高分子であり、
前記第二の高分子が酸性基を有する高分子であることを特徴とする浄水装置。 - 請求項17に記載の浄水装置において、
前記第一の高分子が酸性基を有する高分子であり、
前記第二の高分子がアミノ基を有する高分子であることを特徴とする浄水装置。 - 請求項17乃至19のいずれか一項に記載の前記浄水装置において、
前記第一の混合槽中の水溶液は第一の配管を通して前記第二の混合槽に投入され、
前記第二の高分子の水溶液は第二の配管を通して前記第二の混合槽に投入され、
前記第一の配管の先端及び前記第二の配管の先端は前記第二の混合槽中の水溶液に接触しないことを特徴とする浄水装置。
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