JP2012213679A - 凝集処理装置、及び、その運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】省スペース化が可能で、設備コストが低廉となる高濃度シリカ含有水用の凝集処理装置を提供する。
【解決手段】高濃度シリカ含有水に、調製後一定時間以上エージングを行った、所定濃度のポリ塩化アルミニウム水溶液を添加して、該高濃度シリカ含有水に含まれる被処理物質を凝集処理する凝集処理装置であって、最高液面位置と最低液面位置とが設定された、前記ポリ塩化アルミニウム水溶液を調製し、エージングするための希釈・熟成薬液槽、前記希釈・熟成薬液槽の前記最低液面位置より低い位置と、底部または底部近傍で送液配管により接続された供給薬液槽、及び、前記供給薬液槽の最低液面位置と底部との中間点、または、該中間点よりも高い位置から該供給薬液槽中のポリ塩化アルミニウム水溶液を採取して前記高濃度シリカ含有水に供給するための送液手段を有する。
【選択図】図１
【解決手段】高濃度シリカ含有水に、調製後一定時間以上エージングを行った、所定濃度のポリ塩化アルミニウム水溶液を添加して、該高濃度シリカ含有水に含まれる被処理物質を凝集処理する凝集処理装置であって、最高液面位置と最低液面位置とが設定された、前記ポリ塩化アルミニウム水溶液を調製し、エージングするための希釈・熟成薬液槽、前記希釈・熟成薬液槽の前記最低液面位置より低い位置と、底部または底部近傍で送液配管により接続された供給薬液槽、及び、前記供給薬液槽の最低液面位置と底部との中間点、または、該中間点よりも高い位置から該供給薬液槽中のポリ塩化アルミニウム水溶液を採取して前記高濃度シリカ含有水に供給するための送液手段を有する。
【選択図】図１
Description
本発明は、シリカ成分を高濃度に含有する水から懸濁物質、コロイド状物質、色度の原因となる鉄、マンガン等を除去し、風味を損なうことなく清澄な処理水を得るための凝集処理装置に関する。
各種工業用に利用される水、特に食品製造用水には、一般に、清澄で、飲料に適した水質が求められる。
しかしながら、工業用の原水として広く用いられている井戸水等には、着色や濁質の原因となる鉄、マンガン、フミン質等を含む場合が多く、このような水を工業用に利用する場合、酸化剤（次亜塩素酸ナトリウム等）、凝集剤（ポリ塩化アルミニウム等）、ｐＨ調整剤（硫酸等）を併用し、原水中の被処理物質を酸化、凝集分離することで、清澄な処理水を得る方法が広く実施されている。
しかし、上記方法では凝集剤による凝集効果を最適化するために、硫酸等の無機酸をｐＨ調整剤として添加することが必須であり、処理水を食品製造用水として使用する場合には風味に影響を与えることがあった。
その対応策として、特開２００２−３２６０９１号公報（特許文献１）によって、硫酸を添加することなく次亜塩素酸ナトリウムのみを注入して攪拌混和した後に、凝集剤を注入して凝集処理することにより、鉄、マンガン、アンモニウムイオン、フミン質等を除去する方法が提案されている。しかし、この提案された方法では、シリカ濃度の高い原水の場合、鉄、マンガンの除去性能を十分に得ることができない。
また、特開２００５−３３４７０３号公報（特許文献２）では、あらかじめ酸を添加したポリ塩化アルミニウムと次亜塩素酸ナトリウムとを併用することで、シリカなどのコロイダル物質や凝集困難な成分を多く含む水であっても、凝集処理が可能であるとしている。
しかしながら、この方法では、やはり酸を併用することから、処理水の風味を損なう恐れが大きく、そのため、広く汎用できる方法ではなかった。
ここで、本発明者等は、上記問題を解決する、すなわち、シリカ濃度が高い水であっても、凝集効果が高く、大きいフロックを生じさせることができ、懸濁物質、コロイド状物質、色度の原因となる鉄やマンガン等、高濃度シリカ含有水に含まれる被処理物質を確実に除去可能であり、しかも、処理水の風味を損なうことなく、飲料に適した水質の処理水が得られる、高濃度シリカ含有水の凝集処理方法として、高濃度シリカ含有水に、調製後、一定時間以上エージングを行った、酸化アルミニウム換算の濃度が０．５重量％以下のポリ塩化アルミニウム水溶液を添加することを見出した。
このとき、上記一定時間として１２時間、酸化アルミニウム換算の濃度が０．３重量％以下のポリ塩化アルミニウム水溶液を用いると特に効果が高いと云う知見を得た。
ここで、市販のポリ塩化アルミニウム水溶液は、酸化アルミニウム換算の濃度が１０〜１１重量％のポリ塩化アルミニウムの液体品が一般的であり、これより濃度の低いものは溶液の安定性や運送コストの点から市販されていないのが実情である。
このような市販のポリ塩化アルミニウム水溶液を用いて、酸化アルミニウム換算の濃度が０．５重量％以下のポリ塩化アルミニウム水溶液（「希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液」とも云う）を調製するためには２０倍以上に希釈する必要があり、さらに希釈後１２時間以上のエージングを行い、かつ、２４時間稼働する工場などに対応させるためには、図３にモデル的に示したような概要の装置が必要となる。
図３は、上記高濃度シリカ含有水の凝集処理方法を行うための装置（第１案）のモデル図である。
井戸の水中に備えられた揚水ポンプＰ１により、井水貯槽Ｔ１に井戸水が供給される。井水貯槽Ｔ１の井戸水は主ラインＬｍに設けられたポンプＰ２により採取される。
この主ラインＬｍの井戸水に対して、塩素剤供給ラインＬｈに設けられたポンプＰ３によって次亜塩素酸ナトリウム水溶液が適量添加され酸化処理される。この酸化処理により井戸水中の、着色や濁質の原因となる鉄、マンガンなどの成分を酸化させ、最終的に、凝集により効果的に除去することができる。
この主ラインＬｍの、塩素剤供給ラインＬｈ合流地点の下流側にはポリ塩化アルミニウム水溶液供給ラインＬｐが接続している。
このポリ塩化アルミニウム水溶液供給ラインＬｐの最上流には、ポリ塩化アルミニウム原液（１０重量％ポリ塩化アルミニウム水溶液：図中、符号「ＰＡＣ」）供給ラインＬ１ｐと希釈水供給ラインＬｗが設置され、２つ備えられた希釈・熟成薬液槽Ｔ３ａとＴ３ｂとに対して、それぞれポリ塩化アルミニウム原液供給ラインＬ１ｐに設けられた弁Ｂｐ１と弁Ｂｐ２とによりポリ塩化アルミニウム原液が、そして、それぞれ希釈水供給ラインＬｗに設けられた弁Ｂｗ１と弁Ｂｗ２とによって希釈水が、供給可能となっている。
希釈・熟成薬液槽Ｔ３ａとＴ３ｂとは、それぞれ１２時間で消費される量の希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液を蓄積可能な容量を有しており、それぞれ攪拌用の攪拌翼を備えた攪拌機Ｍ１’及びＭ２’を備えている。また、これら希釈・熟成薬液槽Ｔ３ａとＴ３ｂとはそれらの底部にそれぞれ弁Ｂｐ３とＢｐ４とを備え、これら弁を介して前記ポリ塩化アルミニウム水溶液供給ラインＬｐに接続されている。
これら希釈・熟成薬液槽Ｔ３ａとＴ３ｂとで、上記ポリ塩化アルミニウム原液供給ラインＬ１ｐからのポリ塩化アルミニウム原液及び希釈水供給ラインＬｗからの希釈水、及び、攪拌機Ｍ１’及びＭ２’を用いて所定の濃度に希釈されたポリ塩化アルミニウム水溶液を調製し、１２時間ごとに弁Ｂｐ３とＢｐ４とを交互に開閉することにより、少なくとも１２時間以上エージングされた所定の濃度の希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液を主ラインＬｍに添加させる。
このように塩素処理され、かつ、１２時間以上エージングされた希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液が添加された井戸水は濾過器Ｆを通過することで、凝集成分が除去されて凝集処理された清澄な処理水として利用される。
上記のような装置において、希釈・熟成薬液槽Ｔ３ａとＴ３ｂとの大きさはそれぞれ、最低でも１２時間で消費される希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液を蓄積可能な容量が必要であり、その大きさは水を大量使用する工場に対応するためには巨大なものとなり、設置場所の選択に問題が生じやすい。特に既存の工場の原水処理装置付近に設置する場合には大きな問題となることが多い。
さらに攪拌機が２つ必要となって装置コストを押し上げる上に、１２時間ごとの切り替え、及び、薬液調製が必要である。
これにより、本発明者等は上記問題点を多少とも解決するために、図４にモデル的に示す第２案を作成した。
第２案において、ポリ塩化アルミニウム水溶液供給ラインＬｐ、及び、その上流側以外は第１案と同じであるために同一部分についての説明は省略する。
ポリ塩化アルミニウム水溶液供給ラインＬｐの最上流には、ポリ塩化アルミニウム原液供給ラインＬ１ｐと希釈水供給ラインＬｗが設置され、希釈・熟成薬液槽Ｔ３’に対して弁Ｂｐと弁Ｂｗとがそれぞれポリ塩化アルミニウム原液と希釈水とを供給可能となっている。希釈・熟成薬液槽Ｔ３’には攪拌用の攪拌翼を備えた攪拌機Ｍ１’が設けられている。
希釈・熟成薬液槽Ｔ３’には、内容される薬液を汲み上げて供給薬液槽Ｔ４’に送液するために送液配管Ｌｄが設けられ、送液配管Ｌｄには送液ポンプＰ５’が設けられている。
供給薬液槽Ｔ４’底部は弁Ｂｐ３’を介してポリ塩化アルミニウム水溶液供給ラインＬｐに接続されている。
これら希釈・熟成薬液槽Ｔ３’及び供給薬液槽Ｔ４’は、それぞれ１２時間で消費される量の希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液を蓄積可能な容量を有している。
希釈・熟成薬液槽Ｔ３’ではポリ塩化アルミニウム原液、希釈水、及び、攪拌機Ｍ１’により希釈・混合されたポリ塩化アルミニウム水溶液が１２時間ごとに調製され、１２時間のエージングが終了すると、この１２時間エージングされた、所定の濃度の希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液は供給薬液槽Ｔ４’に供給される。
従って、供給薬液槽Ｔ４’は１２時間ごとに、上記１２時間エージングされた、所定の濃度の希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液で満たされることとなる。そして、供給薬液槽Ｔ４’からは連続的にポリ塩化アルミニウム水溶液供給ラインＬｐに１２時間以上エージングされた所定の濃度の希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液が供給される。
このような第２案によれば、攪拌機は一つで済むが、希釈・熟成薬液槽Ｔ３’及び供給薬液槽Ｔ４’の大きさはともに、最低でも１２時間で消費される希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液を蓄積可能な容量が依然として必要であり、また、ポンプの必要数は第１案より１つ増えてしまう。
本発明は、これら第１案や、第２案の凝集処理装置では解決できない問題を解決する、すなわち、省スペース化が可能で、設備コストが低廉となる高濃度シリカ含有水の凝集処理装置を提供することを目的とする。
本発明の凝集処理装置は、上記課題を解決するために、請求項１に記載の通り、高濃度シリカ含有水に、調製後一定時間以上エージングを行った、所定濃度のポリ塩化アルミニウム水溶液を添加して、該高濃度シリカ含有水に含まれる被処理物質を凝集処理する凝集処理装置であって、最高液面位置と最低液面位置とが設定された、前記ポリ塩化アルミニウム水溶液を調製し、エージングするための希釈・熟成薬液槽、前記希釈・熟成薬液槽の前記最低液面位置より低い位置と、底部または底部近傍で送液配管により接続された供給薬液槽、及び、前記供給薬液槽の最低液面位置と底部との中間点、または、該中間点よりも高い位置から該供給薬液槽中のポリ塩化アルミニウム水溶液を採取して前記高濃度シリカ含有水に供給するための送液手段を有することを特徴とする凝集処理装置である。
また、本発明の凝集処理装置は、請求項２に記載の通り、請求項１に記載の凝集処理装置において、前記送液配管に該配管を流れる前記ポリ塩化アルミニウム水溶液の流量を調整するための流量調整弁を有することを特徴とする。
また、本発明の凝集処理装置は、請求項３に記載の通り、請求項１または請求項２に記載の凝集処理装置において、前記最低液面位置での前記希釈・熟成薬液槽の容量と前記最高液面位置での該希釈・熟成薬液槽の容量との平均値を１００としたときに、該最低液面位置での該希釈・熟成薬液槽の容量が９５以上であり、かつ、該最高液面位置での該希釈・熟成薬液槽の容量が１０５以下であることを特徴とする。
また、本発明の凝集処理装置は、請求項４に記載の通り、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の凝集処理装置において、前記希釈・熟成薬液槽に、前記ポリ塩化アルミニウム水溶液の濃度調整用の電気伝導率計を有することを特徴とする。
また、本発明の凝集処理装置の運転方法は、請求項５に記載の通り、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の凝集処理装置の運転方法であって、前記希釈・熟成薬液槽内の前記ポリ塩化アルミニウム水溶液の液位が前記最低液面位置まで低下したときに、ポリ塩化アルミニウムと希釈水とを、該希釈・熟成薬液槽内のポリ塩化アルミニウム水溶液の濃度が前記所定濃度となり、かつ、該ポリ塩化アルミニウム水溶液の液位が前記最高液面位置に達するように、添加することを特徴とする凝集処理装置の運転方法である。
本発明の凝集処理装置によれば、省スペース化が可能で、設備コストが低廉となる高濃度シリカ含有水の凝集処理装置とすることができる。
本発明の凝集処理装置について、その一例を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明に係る、高濃度シリカ含有水の凝集処理を行うための凝集処理装置のモデル図である。
井戸の水中に備えられた揚水ポンプＰ１により、井水貯槽Ｔ１に井戸水が供給される。井水貯槽Ｔ１の井戸水は主ラインＬｍに設けられたポンプＰ２により採取される。
この主ラインＬｍの井戸水に対して、塩素剤供給ラインＬｈに設けられたポンプＰ３によって次亜塩素酸ナトリウム水溶液が適量添加され酸化処理される。この酸化処理により井戸水中の、着色や濁質の原因となる鉄、マンガンなどの成分を酸化させ、最終的に、凝集により効果的に除去することができる。
この主ラインＬｍの、塩素剤供給ラインＬｈ合流地点の下流側にはポリ塩化アルミニウム水溶液供給ラインＬｐが接続している。
このポリ塩化アルミニウム水溶液供給ラインＬｐの最上流には、ポリ塩化アルミニウム原液（１０重量％ポリ塩化アルミニウム水溶液：図中、符号「ＰＡＣ」）供給ラインＬ１ｐと希釈水供給ラインＬｗが設置され、希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液を調製し、エージングするための希釈・熟成薬液槽Ｔ３にポリ塩化アルミニウム原液と希釈水とが供給可能となっている。
希釈・熟成薬液槽Ｔ３は６時間で消費される量の、希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液を蓄積可能な容量を有しており、攪拌用の攪拌翼を備えた攪拌機Ｍ１を備えている。
また、希釈・熟成薬液槽Ｔ３の最低液面位置より低い位置、この例ではその底面と、隣接する供給薬液槽Ｔ４の底部、この例では底面とが送液配管ＬｂによりバルブＢｂを介して接続されている。このような配管により希釈・熟成薬液槽Ｔ３から供給薬液槽Ｔ４への薬液の移送にはポンプが不要となる。なお、送液配管Ｌｂの太さは、希釈・熟成薬液槽Ｔ３と供給薬液槽Ｔ４との液面位置（液位）を常に同一に保つだけの薬液が流通可能なものでなければならない。
希釈・熟成薬液槽Ｔ３と供給薬液槽Ｔ４とは、略同容量で、略同高さであることが好ましく、さらに両者の底面は略同高さとなるように設置されていることが本発明の効果を最適に得られるために好ましい。図示した例では希釈・熟成薬液槽Ｔ３と供給薬液槽Ｔ４とは、同型（円筒状。深さが約１．２ｍ）で、両者の底面は同じ高さに設置されている。
希釈・熟成薬液槽Ｔ３には最高液面位置と最低液面位置とが設定されている（図２参照）。最低液面位置での希釈・熟成薬液槽Ｔ３の容量と最高液面位置での希釈・熟成薬液槽Ｔ３の容量との平均値を１００としたときに、最低液面位置での希釈・熟成薬液槽Ｔ３の容量が９５以上であり、かつ、最高液面位置での希釈・熟成薬液槽Ｔ３の容量が１０５以下であると本発明の効果が高くなり、より好ましくは前者を９８以上、後者を１０２以下とする。
供給薬液槽Ｔ４には、薬液の液面近く（図中、供給薬液槽Ｔ４の底面から高さＨの位置）に採取口を有し、備えられたポンプＰ４によって供給薬液槽Ｔ４内の希釈されエージングされたポリ塩化アルミニウム水溶液を主ラインＬｍに供給するためのポリ塩化アルミニウム水溶液供給ラインＬｐが設けられている。
供給薬液槽Ｔ４の薬液の液面は、送液配管Ｌｂによって接続されている希釈・熟成薬液槽Ｔ３の液面の高さに等しくなるので、供給薬液槽Ｔ４でも、希釈・熟成薬液槽Ｔ３に設定された最高液面位置と最低液面位置とそれぞれ等しい高さの最高液面位置と最低液面位置が存在することとなる。
ここで、採取口は、本発明の効果を十分に得るために、供給薬液槽Ｔ４の最低液面位置との底部との中間点、または、この中間点よりも高い位置に設けることが必要である。
主ラインＬｍのポリ塩化アルミニウム水溶液供給ラインＬｐの下流側には凝集された成分を除去する濾過器Ｆが設けられ、この濾過器Ｆを通過した水は凝集成分が除去されて凝集処理された清澄な処理水として利用される。
ここで、このような本発明の高濃度シリカ含有水の凝集処理装置の運転方法の一例について説明する。
供給薬液槽Ｔ４に内容される希釈されエージングされたポリ塩化アルミニウム水溶液は基本的に常時、ポリ塩化アルミニウム水溶液供給ラインＬｐにより主ラインＬｍに供給される。
図１の例では上述のように希釈・熟成薬液槽Ｔ３と供給薬液槽Ｔ４とは同形（円筒形）かつ同容量で、さらに、同じ底面高さとなるように設置されており、送液配管Ｌｂにより底部同士が接続され、かつ、バルブＢｂは常時開とされているために、これらの薬液槽の液面はつねに同じ高さとなっている。バルブＢｂの開度は、供給薬液槽Ｔ４内のポリ塩化アルミニウム水溶液がポリ塩化アルミニウム水溶液供給ラインＬｐにより主ラインＬｍに供給されるときに、希釈・熟成薬液槽Ｔ３と供給薬液槽Ｔ４との液位が常に一定となる開度である必要がある。但し、供給薬液槽Ｔ４内のポリ塩化アルミニウム水溶液が希釈・熟成薬液槽Ｔ３に逆流しないレベルの開度とする。
供給薬液槽Ｔ４の薬液が消費されると希釈・熟成薬液槽Ｔ３の液面は下がり、希釈・熟成薬液槽Ｔ３に設定された最低液面位置（この例では希釈・熟成薬液槽Ｔ３の底面から９８０ｍｍ）まで低下したときに、ポリ塩化アルミニウム原液供給ラインＬ１ｐと希釈水供給ラインＬｗとからポリ塩化アルミニウム原液と希釈水とを所定の比率で（例えば、酸化アルミニウム換算の濃度が０．２重量％のポリ塩化アルミニウム水溶液となるように）、希釈・熟成薬液槽Ｔ３の最高液面位置（この例では希釈・熟成薬液槽Ｔ３の底面から１０２０ｍｍ）に達するまで希釈・熟成薬液槽Ｔ３に供給しながら、攪拌機Ｍ１により充分に攪拌する。このとき上記ポリ塩化アルミニウム原液と希釈水との希釈・熟成薬液槽Ｔ３への供給により、供給薬液槽Ｔ４の液面も上昇する。
以後、この調製作業を希釈・熟成薬液槽Ｔ３の液面が下限の液面高さとなるごとに繰り返す。
このような運転方法によれば、上述の第１案や第２案よりも小さい容量の薬液槽を用いながら、充分な凝集処理が可能となる。具体的には上述の第１案や第２案では、各薬液槽の容量として、１２時間で消費され量の希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液を蓄積可能な容量が必要であったが、本発明では、各薬液槽の容量を最大で５０％削減しても同等の凝集処理効果を得ることができる。
また、上記において薬液槽内のポリ塩化アルミニウムの濃度は追添加するポリ塩化アルミニウム原液と希釈水との添加比率で管理する例を示したが、希釈・熟成薬液槽に設けた電気導電率計により希釈・熟成薬液槽内の薬液の電気伝導率を測定することで、ポリ塩化アルミニウムの濃度調整を行うこともできる。
上述の希釈・熟成薬液槽Ｔ３の液位が、予め設定された最高液面位置と最低液面位置に達したかどうかは、希釈・熟成薬液槽Ｔ３に設置された液面レベルセンサ（市販の、フロートを用いるもの、電極を用いるもの等）によって検知され、図示しない制御装置に送られても良い。このとき、この制御装置は例えばポリ塩化アルミニウム原液供給ラインＬ１ｐのバルブＢｐ、希釈水供給ラインＬｗのバルブＢｗ、及び、攪拌機Ｍ１を制御し、液面レベルセンサにより希釈・熟成薬液槽Ｔ３内の液位が最低液面位置まで低下したときに、希釈・熟成薬液槽Ｔ３内の薬液を攪拌機Ｍ１により攪拌し、図示しない電気伝導率計によって測定される希釈・熟成薬液槽Ｔ３内の薬液の電気伝導率によりバルブＢｗ及びバルブＢｐを制御しながら、希釈・熟成薬液槽Ｔ３内の薬液の液位が希釈・熟成薬液槽Ｔ３の最高液面位置に達し、かつ、薬液のポリ塩化アルミニウム濃度が所定の濃度になるように制御する。
なお、上記では制御装置により攪拌機Ｍ１を制御したが、希釈・熟成薬液槽Ｔ３の薬液の水位に関係なく攪拌機Ｍ１を常時オンとし、希釈・熟成薬液槽Ｔ３内の薬液を攪拌し続けてもよい。
本発明の凝集処理装置の運転方法では、希釈・熟成薬液槽Ｔ３での希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液の濃度が、酸化アルミニウム換算で０．５重量％以下の所定濃度となるように調製される。
ここで、ポリ塩化アルミニウムは、一般に、ＪＩＳ Ｋ１４７５規格適合品、日本水道協会（ＪＷＷＡ）規格適合品、工業用グレード品などの各種グレード品が、通常、酸化アルミニウム換算の濃度が１０〜１１重量％の液体品として、あるいは、酸化アルミニウム換算のアルミニウム含有濃度が３０重量％以上の粉体として市販されている。このようなポリ塩化アルミニウムは、昭和化学工業社、セントラル硝子社、大明化学工業社、高杉製薬社、多木化学社、南海化学社などの各社から入手できる。また、上記において酸化アルミニウム換算の濃度とは、ＪＩＳ Ｋ１４７５に記載の通り、製品中のアルミニウム含有濃度を測定し、その値を酸化アルミニウム濃度に換算した値である。
ここで、上記のような市販のポリ塩化アルミニウム１０〜１１重量％の液体品に共通する取り扱い上の注意点として、希釈すると沈殿を生ずる恐れがあり、そのとき効力が低下するとされている。このため、従来の凝集処理では、使用者は上記ポリ塩化アルミニウムを、粉体の場合は、酸化アルミニウム換算で１０重量％程度の水溶液として、酸化アルミニウム換算の濃度が１０〜１１重量％の液体の場合は希釈せずにそのまま、ポンプ等により凝集処理目的の水に添加して使用してきた。
しかしながら、本発明では、主ラインＬｍに添加するポリ塩化アルミニウム水溶液として、酸化アルミニウム換算の濃度が０．５重量％以下のポリ塩化アルミニウム水溶液を用いることが必要である。好ましい濃度は、酸化アルミニウム換算で０．０１重量％以上０．３重量％以下であり、より好ましい濃度は、酸化アルミニウム換算で０．０５重量％以上０．２５重量％以下である。酸化アルミニウム換算の濃度が０．５重量％より大きく、１０重量％未満の範囲では、本発明の効果が得られず、あるいは、白濁が激しく、すぐに分離、沈殿を生じたり、ゲル化したりして、通常の薬注ポンプでの注入が困難になるので好ましくない。また、酸化アルミニウム換算の濃度として０．０１重量％未満に希釈した場合には、本発明の効果は得られるものの、各薬液槽や希釈されたポリ塩化アルミニウム水溶液を主ラインＬｍに添加するためのポンプが大型化するので現実的でない。
ポリ塩化アルミニウム原液供給ラインＬ１ｐから希釈・熟成薬液槽Ｔ３に供給されるポリ塩化アルミニウム原液としては、市販の、酸化アルミニウム換算の濃度が１０〜１１重量％のポリ塩化アルミニウムの液体品、あるいは、酸化アルミニウム換算のアルミニウム含有濃度が３０重量％以上のポリ塩化アルミニウムの粉体を希釈水に溶解して上記市販品と同等程度の濃度とした溶液を用いる。
勿論、上記以外の濃度のポリ塩化アルミニウムであっても、希釈・熟成薬液槽Ｔ３で希釈水を用いて希釈し、酸化アルミニウム換算の濃度を上記所定の濃度に調整できるのであれば、用いることができる。
希釈・熟成薬液槽Ｔ３でポリ塩化アルミニウム水溶液の調製に用いる希釈水は、当然のことながら、清澄なものであることが好ましい。さらに、効果的にフロックの生成が行われるので、シリカを５０ｍｇ／Ｌ以上含有する水を用いて調製することが好ましい。
上記では濾過器Ｆを用いてフロックの除去を行うとしたが、具体的には、沈殿分離、急速濾過、緩速濾過、膜分離等によってフロックを除去する。
以下に、本発明の実施例について具体的に説明する。なお、以下の実施例に記載されたポリ塩化アルミニウムの濃度は、全て酸化アルミニウム換算の濃度である。
＜実施例１、比較例１＞
実施例１では本発明に係る凝集処理装置として、図１にモデル的に示したものを作製し、試験（実施例１）を行った。
実施例１では本発明に係る凝集処理装置として、図１にモデル的に示したものを作製し、試験（実施例１）を行った。
図１の凝集処理装置では希釈・熟成薬液槽Ｔ３と供給薬液槽Ｔ４との形状は等しく（円筒形）、それらの底部から１０００ｍｍの高さ位置に薬液面（液位）が位置するときの各薬液槽の容量は、井戸水に対するポリ塩化アルミニウムの添加濃度を１．５ｍｇ／Ｌとし、井戸水に添加される希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液の濃度を０．２重量％としたときの、希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液６時間分の消費量に等しい大きさとした。また、供給薬液槽Ｔ４の採取口高さはその底部から９６０ｍｍとした。また、希釈・熟成薬液槽Ｔ３には最高液面位置（底部から１０２０ｍｍの位置）及び最低液面位置（底部から９８０ｍｍの位置）が設定されており、供給薬液槽Ｔ４の液面もその底部から９８０ｍｍ〜１０２０ｍｍの高さの範囲で変動する。
濾過器Ｆとしては、アンスラサイトとマンガン砂とを濾材とする２層式の急速濾過装置を用いた（以下の実施例、比較例でも同様）。
一方、比較として、図３にモデル的に示した第１案の装置を作製し、試験（比較例１）を行った。なお、希釈・熟成薬液槽Ｔ３ａ、Ｔ３ｂの容量は、井戸水に対するポリ塩化アルミニウムの添加濃度を１．５ｍｇ／Ｌとし、井戸水に添加される希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液の濃度を０．２重量％としたときの、希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液１２時間分の消費量に等しい大きさとした。
ここで、これら実施例１及び比較例１（後述する実施例２及び比較例２も同様）で原水として用いた井戸水の水質を表１に示す。
表１にその水質を示した井戸水を主ラインＬｍに通水させながら、井戸水１Ｌ当たりの１２重量％次亜塩素酸ナトリウム水溶液の添加量が３０ｍｇとなるように、塩素剤供給ラインＬｈから次亜塩素酸ナトリウム水溶液を添加（酸化処理）した（実施例１及び比較例１（後述する実施例２及び比較例２も同様））。
実施例１では、井戸水に対するポリ塩化アルミニウムの添加濃度が１．５ｍｇ／Ｌとなるように供給薬液槽Ｔ４から主ラインＬｍへの希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液の供給を続け、希釈・熟成薬液槽Ｔ３の希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液（以下、単に薬液ともいう）の液面が最低液面位置に達したときには図示しない下限レベルスイッチによって検知し、希釈・熟成薬液槽Ｔ３内の薬液を攪拌機Ｍ１により攪拌し、図示しない電気伝導率計によって測定される希釈・熟成薬液槽Ｔ３内の薬液の電気伝導率の値に応じてバルブＢｗ及びバルブＢｐを制御しながら、図示しない上限レベルスイッチによって希釈・熟成薬液槽Ｔ３内の薬液の液面が最高液面位置に達したことを検知してポリ塩化アルミニウム原液と希釈水との導入を中止して、薬液のポリ塩化アルミニウム濃度が０．２重量％になるように調整した。
一方、比較例１では、希釈・熟成薬液槽Ｔ３ａとＴ３ｂとの薬液を１２時間毎に交互に用いて、一方の希釈・熟成薬液槽で、井戸水に対するポリ塩化アルミニウムの添加濃度が１．５ｍｇ／Ｌとなるように主ラインＬｍへの薬液の供給を行っている間に、他方の希釈・熟成薬液槽で、ポリ塩化アルミニウム濃度が０．２重量％となるように薬液を調整し、その後エージングさせた。（本比較例では、最短でも１２時間のエージング時間が確保されている。）
上記実施例１、及び、比較例１の処理を５０時間継続して行い、５０時間目の処理水（濾過器Ｆの出口水）の水質分析結果を表２に示す（表中、鉄の分析結果における「＜０．０１」は０．０１ｍｇ／Ｌの検出下限濃度未満であったこと、マンガンの分析結果における「＜０．００５」は０．００５ｍｇ／Ｌの検出下限濃度未満であったこと、をそれぞれ示す（後述する実施例２及び比較例２も同様））。
実施例１では比較例１の２つの薬液槽の容量に対してそれぞれ半分の容量の希釈・熟成薬液槽Ｔ３と供給薬液槽Ｔ４を用いたにもかかわらず、処理水の水質には差がなく、本発明の効果が確認された。
＜実施例２、比較例２＞
実施例２では実施例１で用いた凝集処理装置を用い、希釈・熟成薬液層Ｔ３の攪拌機Ｍ１を常にオンとし、供給薬液槽Ｔ４の採取口高さをその底部から５００ｍｍとした以外は同様にして凝集処理試験を行った。
実施例２では実施例１で用いた凝集処理装置を用い、希釈・熟成薬液層Ｔ３の攪拌機Ｍ１を常にオンとし、供給薬液槽Ｔ４の採取口高さをその底部から５００ｍｍとした以外は同様にして凝集処理試験を行った。
これに対して、比較として、図４にモデル的に示した第２案の装置を作製し、試験（比較例２）を行った。なお、希釈・熟成薬液槽Ｔ３’、供給薬液槽Ｔ４’の容量は、井戸水に対するポリ塩化アルミニウムの添加濃度を１．５ｍｇ／Ｌとし、井戸水に添加される希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液の濃度を０．２重量％としたときの、希釈ポリ塩化アルミニウム水溶液６時間分の消費量に等しい大きさとした。
比較例２では、井戸水に対するポリ塩化アルミニウムの添加濃度が１．５ｍｇ／Ｌとなるように、供給薬液槽Ｔ４’から主ラインＬｍへの薬液の供給を行っている間に、希釈・熟成薬液槽Ｔ３’で、ポリ塩化アルミニウム濃度が０．２重量％となるように薬液を調整、エージング（６時間）させ、供給薬液槽Ｔ４’の薬液がなくなる寸前に希釈・熟成薬液槽Ｔ３’の薬液を、ポンプＰ５’を用いて供給薬液槽Ｔ４’へ移送し、以降これを繰り返して運転した。（つまり、本比較例では、エージング時間は最短の場合６時間となる。）
上記実施例２、及び、比較例２の処理を５０時間継続して行い、５０時間目の処理水（濾過器Ｆの出口水）の水質分析結果を表３に示す。
実施例２では実施例１に対して、供給薬液槽Ｔ４の採取口高さはその底部から９６０ｍｍから５００ｍｍへ変更したにもかかわらず、実施例１とほぼ同等の良好な水質の処理水が得られた。
比較例２では用いている薬液槽の容積が比較例１の薬液槽の容積の半分となり、エージング時間が６時間に半減している。その結果、処理効果が極端に低下し、良好な処理結果が得られなくなるものと考えられる。
このように本発明によれば、それぞれの薬液槽の容量が従来設備の１／２になっているにもかかわらず、高い処理効果が得られる。
Claims (5)
- 高濃度シリカ含有水に、調製後一定時間以上エージングを行った、所定濃度のポリ塩化アルミニウム水溶液を添加して、該高濃度シリカ含有水に含まれる被処理物質を凝集処理する凝集処理装置であって、
最高液面位置と最低液面位置とが設定された、前記ポリ塩化アルミニウム水溶液を調製し、エージングするための希釈・熟成薬液槽、
前記希釈・熟成薬液槽の前記最低液面位置より低い位置と、底部または底部近傍で送液配管により接続された供給薬液槽、及び、
前記供給薬液槽の最低液面位置と底部との中間点、または、該中間点よりも高い位置から該供給薬液槽中のポリ塩化アルミニウム水溶液を採取して前記高濃度シリカ含有水に供給するための送液手段を有することを特徴とする凝集処理装置。 - 前記送液配管に該配管を流れる前記ポリ塩化アルミニウム水溶液の流量を調整するための流量調整弁を有することを特徴とする請求項１に記載の凝集処理装置。
- 前記最低液面位置での前記希釈・熟成薬液槽の容量と前記最高液面位置での該希釈・熟成薬液槽の容量との平均値を１００としたときに、該最低液面位置での該希釈・熟成薬液槽の容量が９５以上であり、かつ、該最高液面位置での該希釈・熟成薬液槽の容量が１０５以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凝集処理装置。
- 前記希釈・熟成薬液槽に、前記ポリ塩化アルミニウム水溶液の濃度調整用の電気伝導率計を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の凝集処理装置。
- 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の凝集処理装置の運転方法であって、前記希釈・熟成薬液槽内の前記ポリ塩化アルミニウム水溶液の液位が前記最低液面位置まで低下したときに、ポリ塩化アルミニウムと希釈水とを、該希釈・熟成薬液槽内のポリ塩化アルミニウム水溶液の濃度が前記所定濃度となり、かつ、該ポリ塩化アルミニウム水溶液の液位が前記最高液面位置に達するように、添加することを特徴とする凝集処理装置の運転方法。
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