JP2018126689A - 水処理システムおよび水処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一般的な水の浄化方法としては、水槽を設置して、そこに被処理水を滞留させ、比重差と重力により固形物を分離する沈降分離や浮上分離、加圧により空気を溶解させた水を固形物と接触させて、固形物に微細気泡を付着させ浮上させる加圧浮上分離等が挙げられる。
(水処理システム)
図1を用いて、第1の実施形態に係る水処理システムを説明する。
図1に示す水処理システム100は、微細化装置1と、凝集装置2と、ろ過装置3と、逆洗装置4とから概略構成されている。これらの装置は、被処理水を移送する方向に沿って、この順に設けられている。
水処理システム100は、図1に示すように、被処理水貯留槽5と、凝集剤貯留槽6とを有していてもよい。これらの構成要素は、配管等からなる流路で接続されている。
微細化装置1では、濁質を含む被処理水に凝集剤を添加した凝集剤含有被処理水を撹拌することにより、濁質を含む被処理水に凝集剤を混合させるとともに、濁質含有物を微細化させる。また、この撹拌により、微細化された濁質含有物が被処理水に分散される。
G=(P/(V・μ))1/2・・・(1)
(式中、Pは微細化装置に投入したエネルギー(W)、Vは微細化装置に備えられ、被処理水を収容する撹拌槽の容量(m3)、μは水の粘性係数(kg/m・s)を表わす。)
撹拌力(G)が1000以上であれば、濁質を含む被処理水に凝集剤を均一に混合させるとともに、濁質含有物を微細化させることができる。
微細化装置に投入したエネルギーP(W)は、装置によって確認することができる。
これらの装置を用いることにより、濁質を含む被処理水に凝集剤を均一に混合させるとともに、濁質含有物を微細化させることができる。
凝集装置2は、濁質含有物を含む被処理水を収容するための処理槽8を有する。
凝集装置2としては、一般的な撹拌翼を備えた撹拌装置等が用いられる。
ろ過装置3としては、多数の微細孔を有する膜材料、板材料等が挙げられる。
被処理水貯留槽5は、産業施設200から排出された被処理水(廃水)を貯留し、その被処理水を微細化装置1へ供給する槽である。
凝集剤貯留槽6は、被処理水貯留槽5から微細化装置1へ供給される直前の被処理水に、凝集剤を添加する槽である。
図1〜図8を用いて、水処理システム100を用いた水処理方法の一例を説明するとともに、水処理システム100の作用を説明する。
第1の実施形態に係る水処理システム100において、処理対象の被処理水とは、例えば、産業施設200から排出される油分や有機物、固形物、コロイド等の濁質を含む産業廃水等である。
被処理水は、ポンプ等により、被処理水貯留槽5から微細化装置1へ移送される。
凝集剤の添加量は、特に限定されず、被処理水における濁質の含有量において適宜調整される。
鉄系凝集剤としては、例えば、ポリ鉄、塩化第二鉄等が挙げられる。
アルミニウム系凝集剤としては、例えば、硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、ポリ塩化アルミニウム(PAC)等が挙げられる。
濁質含有物の粒径の測定方法としては、例えば、レーザー回折、動的光散乱法、画像処理等の一般的な測定方法が用いられる。
凝集物の粒径の測定方法としては、例えば、レーザー回折、動的光散乱法、画像処理等の一般的な測定方法が用いられる。
被処理水500をろ過する際、所定の圧力が被処理水500に加えられることで、被処理水500は一定流量または一定圧力でろ過装置3に供給される。一定時間、被処理水500のろ過を行うと、被処理水500に含まれる凝集物400がろ過装置3の表面や微細孔(図6において、ろ過装置3を被処理水500の供給側αから等価側βへ貫通する孔)3a内に堆積する。すると、被処理水500がろ過装置3を透過する抵抗が増して、被処理水500がろ過装置3を透過する際の流速(以下、「ろ過流速」と言う。)が時間の経過に伴って低下する。すなわち、ろ過装置3において被処理水500が透過する容易性(以下、「透過性」と言う。)が低下する。
ろ過装置3の洗浄は、定期的に行うことが好ましい。これにより、ろ過装置3の透過性を回復することができる。
しかしながら、図7に示すように、ろ過装置を洗浄しただけでは、ろ過装置のろ過流速を初期の値にまで回復することができない。なぜならば、図8に示すように、一般的な凝集ろ過において形成される凝集物410は、強度の低いゲルからなる凝集剤320の量が多く、凝集剤320がろ過装置に残留するからである。
そのため、被処理水のろ過とろ過装置の洗浄を繰り返し行うにしたがって、被処理水のろ過流速は徐々に低下し、最終的には、フィルターを洗浄しても、ろ過装置における被処理水のろ過流速が十分に回復せず、ろ過装置が閉塞する。
(水処理システム)
図9を用いて、第2の実施形態に係る水処理システムを説明する。
なお、図1に示した第1の実施形態に係る水処理システムと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
均質化装置9は、微細化装置1と凝集装置2の間に設けられている。均質化装置9は、微細化装置1で微細化された濁質含有物を含む被処理水に旋回流を与えて、濁質を被複する凝集剤の表面を平滑にする(均質化)する装置である。
均質化装置9としては、処理槽10内の濁質含有物を含む被処理水に旋回流を生じさせることができるものが用いられる。均質化装置9としては、例えば、容器回転型の転動装置が挙げられる。
図9〜図11を用いて、水処理システム600を用いた水処理方法の一例を説明するとともに、水処理システム600の作用を説明する。
本実施形態の水処理方法では、第1の実施形態の各工程に加えて、微細化工程と凝集工程の間に、微細化された濁質含有物を含む被処理水に旋回流を与える均質化工程を有する。
均質化工程において、凝集剤320の表面を平滑にする(均質化する)程度は、濁質含有物330の真球度が1.6以下、濁質含有物330の中心を一方向に通る線分の長さ(粒径)を短軸、濁質含有物330の中心を通り、前記の短軸と直交する線分の長さ(粒径)を長軸とした場合のアスペクト比(短軸/長軸)が0.8以下であることが好ましい。真球度を1.6以下、かつ、アスペクト比を0.8以下とすれば、濁質含有物330を、一般に真球状微粒子と呼ばれる状態にすることができる。また、濁質含有物330を均質化することにより、凝集工程において、濁質含有物を凝集させた際に、図11に示すように、同一体積における濁質含有物330の充填率が高まるため、凝集剤320を効率よく使用することができるばかりでなく、濁質含有物330において、強度の低いゲルからなる凝集剤320を減少することができる。これにより、逆洗工程によって、濁質310を被複する凝集剤320が壊れるのを抑制することができる。したがって、逆洗工程によって、ろ過装置3から濁質含有物330が剥離し易く、ろ過工程を繰り返しても、濁質含有物330がろ過装置3の微細孔内やその近傍に付着したまま残留することを抑制することができ、結果として、ろ過流速の低下を抑制することができる。さらに、濁質含有物330の充填率が高まることから、凝集物400の隙間に保持される水の量も減り、結果として、凝集物400からなる汚泥の量を減らすことができる。
均質化した濁質含有物330の粒径の測定方法としては、例えば、レーザー回折、動的光散乱法、画像処理等の一般的な測定方法が用いられる。
Claims (8)
- 濁質を含む被処理水に凝集剤を混合させることにより、前記被処理水中に形成される、前記濁質と前記凝集剤を含む濁質含有物を微細化させる微細化装置と、
前記微細化された濁質含有物を凝集させて凝集物とする凝集装置と、
前記凝集物を含む被処理水をろ過するろ過装置と、
前記ろ過装置を逆洗する逆洗装置と、を備える水処理システム。 - 前記微細化装置は、前記濁質、前記凝集剤および前記濁質含有物を含む被処理水を撹拌する際の撹拌力が、下記の式(1)で定義される撹拌力(G)で1000以上である請求項1に記載の水処理システム。
G=(P/(V・μ))1/2・・・(1)
(式中、Pは微細化装置に投入したエネルギー(W)、Vは微細化装置に備えられ、被処理水を収容する撹拌槽の容量(m3)、μは水の粘性係数(kg/m・s)を表わす。) - 前記微細化装置と前記凝集装置の間に、前記微細化された濁質含有物を含む被処理水に旋回流を与える均質化装置を備える請求項1または2に記載の水処理システム。
- 前記微細化装置は、分散装置、攪拌装置および乳化装置からなる群から選択される少なくとも1種である請求項1〜3のいずれか1項に記載の水処理システム。
- 濁質を含む被処理水に凝集剤を混合させることにより、前記被処理水中に形成される、前記濁質と前記凝集剤を含む濁質含有物を微細化させる微細化工程と、
前記微細化された濁質含有物を凝集させて凝集物とする凝集工程と、
前記凝集物を含む被処理水をろ過するろ過工程と、を有する水処理方法。 - 前記ろ過装置を逆洗する逆洗工程を有する請求項5に記載の水処理方法。
- 前記微細化工程において、前記濁質、前記凝集剤および前記濁質含有物を含む被処理水を撹拌する際の撹拌力が、下記の式(1)で定義される撹拌力(G)で1000以上である請求項5または6に記載の水処理方法。
G=(P/(V・μ))1/2・・・(1)
(式中、Pは微細化工程で用いられる微細化装置に投入したエネルギー(W)、Vは微細化装置に備えられ、被処理水を収容する撹拌槽の容量(m3)、μは水の粘性係数(kg/m・s)を表わす。) - 前記微細化工程と前記凝集工程の間に、前記微細化された濁質含有物を含む被処理水に旋回流を与える均質化工程を有する請求項5〜7のいずれか1項に記載の水処理方法。
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