JP2019171309A - 凝集沈殿装置及び凝集沈殿方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような場合、処理の安定化を目的として、砂などの不溶解性粒状凝集助剤を添加する方法(特許文献4、特開2006-7086)が提案されている。
なお、有機高分子凝集剤の「添加制御」とは、例えば添加量の増減を意味する。ここで、添加量の増加は、有機高分子凝集剤の単位時間当たりの添加量が増加する場合のみならず、添加量がゼロからプラスへ転じる場合(添加開始)も含み、添加量の減少は、有機高分子凝集剤の単位時間当たりの添加量が減少する場合のみならず、プラスからゼロに転じる場合(添加停止)をも含む。
被処理水としては、河川水(ダム水を含む)、雨水、湖沼水、地下水、工場の用排水など微細な懸濁物質が含まれる水が対象となる。本発明は、排水(廃水)よりも、特に浄水(上水、用水)用の原水の処理に適している。日本国内では浄水場の原水として、溶解性有機物や金属類の汚染のない河川水や地下水が用いられるが、本発明の対象としてはいずれの水も対象となる。しかし、一般的に地下水は懸濁物質等の汚染の度合いが少ないため、凝集沈殿処理を省略し、砂ろ過、殺菌される場合も多い。このため、本プロセスを浄水向けに適用する場合、被処理水として河川水や湖沼水、特に河川水がより適している。
本発明には、無機凝結剤と有機凝結剤から選択される1種以上の凝結剤を用いる。以下、無機凝結剤、有機凝結剤について説明する。
無機凝結剤は汚濁物質と水酸化物を形成し沈殿するものであれば適用可能であり、例えば、硫酸ばん土(硫酸バンド)、ポリ塩化アルミニウム、ポリシリカ鉄、ポリ硫酸第2鉄(ポリ鉄)、塩化第2鉄から1種以上を選択して使用することができる。水道向けの浄水場ではポリ塩化アルミニウム(以下、PACとする)や硫酸ばん土、ポリシリカ鉄などを好適に用いることができる。これらの中でも、PACは添加時のpH変化が少な上に凝集効率が高く、着色が少ないことから浄水場向けの無機凝結剤として特に適している。
有機高分子凝集剤には荷電状態によってカチオン性、アニオン性、ノニオン性、両イオン性のものがあり、被処理水に合わせて適宜選定すればよい。特に本発明を浄水用途で使用する場合、好ましくは、アニオン性有機高分子凝集剤、ノニオン性の有機高分子凝集剤から1種以上を選択して使用する。
無機(有機)凝結剤、有機高分子凝集剤以外の処理剤の使用は何ら制限されず、浄水処理、排水処理用途に用いられる処理剤を広く用いることが可能である。例えば、沈降促進剤、pH調整剤(例えばアルカリ剤)、塩素剤(例えば次亜塩素酸ナトリウム)など公知の処理剤を1種以上用いることができる。
図2の符号1aは第1の実施形態に係る凝集沈殿装置を示しており、この凝集沈殿装置1aは、無機(有機)凝結剤を被処理水に供給する凝結剤供給手段12と、無機(有機)凝結剤が添加された被処理水に有機高分子凝集剤を供給する凝集剤供給手段14と、有機高分子凝集剤が添加された被処理水を固液分離する固液分離装置31とを有している。
図3の符号1bは高速凝集沈殿装置(スラリー循環型)からなる固液分離装置41を用いた凝集沈殿装置を示しており、図2と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
図4の符号1cは第3の実施形態の凝集沈殿装置を示しており、図2及び図3と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。この凝集沈殿装置1aではフロック形成槽24は必ずしも必要ではない。
図5は凝集沈殿装置2aの一例を示しており、図2〜4と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。固液分離装置は特に限定されないが、ここでは、横流型の固液分離装置51(横流型沈澱池)を用いた場合について説明する。
図8の凝集沈殿装置2dは、スラリー35の界面状態を間接的に測定する手段として濁度計56を具備する。この濁度計56は被処理水(原水)の濁度を測定できる場所、例えば、混和槽22の上流側に設置されている。被処理水の濁度は、常時又は定期的に測定し、好ましは常時測定し、濁度に関するデータを収集しておく。
図9の凝集沈殿装置2eは、スラリー35の界面状態を間接的に測定する手段として温度計57を具備する。この温度計57は、固液分離装置41の温度を測定可能に設置されている。温度計57の設置場所や設置方法は特に限定されないが、好ましくはスラリー温度(水温)を測定し、特に高速凝集沈殿型の固液分離装置41では、スラリーブランケット効果を奏する沈殿部49の界面59の変動を検出するため、好ましくは沈殿部49での水温(スラリー温度)を測定する。
本実施例では図2に示すように上向流カラムを持つ固液分離装置31を組み合わせて処理試験を実施した。被処理水は河川水を想定し、水道水にカオリンを添加し濁度を10度になるように調整した。この被処理水を3.2L/分の割合で混和池(混和槽22)に供給した。
実施例A2では無機凝結剤(PAC)の添加位置を変えた影響を調査した。実施例A1でのアップフロー100mm/分での結果(混和池添加)に対し、PACを混和槽22ではなくフロック形成槽24に添加した場合の処理水濁度を比較した。
実施例A3は、実施例A1(図2)と同様の装置構成としたが、実施例A1と比較して上向流沈澱池(カラム)からのスラリー循環をなくして処理試験を実施した。その他の運転条件は実施例A1と同等である。
この結果より、スラリーを循環させてフロック形成槽のフロック濃度を高めることで、フロックの粗大化が期待でき、沈降速度の改善につながると考えられた。
実施例A4では有機高分子凝集剤の添加量を変えた効果を検討した。本試験では有機高分子凝集剤にエバグロースWA−142(アニオン性有機高分子凝集剤、水ing株式会社製、以下単にWA−142とする)をもちいた。実施例A1と同じ装置を用い、WA−142添加量を0.4mg/L〜0.8mg/Lで変化させた。上向流カラム内でのアップフローは150mm/分に設定した。
実施例B1では凝集沈殿処理で有機高分子凝集剤を併用によるフロックの沈降性改善効果を比較検討した。図2に示す様に混和槽22とフロック形成槽24を備えた凝集部と、上向流カラム型の固液分離装置31を用いた沈殿部を設けた試験装置を用い、沈殿部での上向流速を変えて、スラリー界面の膨張の度合いを比較した。ただし、この実施例B1ではスラリー35は返送させなかった。
実施例B2では図2に示す装置で上向流束を変えてフロックの沈降状態を比較した。河川水を想定し、水道水にカオリンを濁度10度となるように添加した模擬原水を被処理水として、試験装置に供給した。混和槽22では模擬原水を3.2L/分の流量で供給し、無機凝結剤のPAC(多木化学製250A)を20mg/Lの割合で添加した。
実施例B3では河川水で濁度が上昇した場合を想定し、有機高分子凝集剤添加効果を検討した水道水にカオリンを添加し、濁度が約100度になるように調整した被処理水を用いた。
この被処理水500mLにPAC(多木化学製250A)を60mg/Lの割合となるように添加し、直径80mmのパドル翼の撹拌機を用い150rpmの速度で3分間撹拌した。この3分の撹拌後に、有機高分子凝集剤であるアニオン性有機高分子凝集剤(水ing製WA−542)を0.2mg/Lと0.4mg/Lの割合で添加し、150rpmの速度で1分間撹拌した。
31、41、51:固液分離装置
12:凝結剤供給手段
14:凝集剤供給手段
22:混和槽
24、24a、24b:フロック形成槽
25:返送手段
32:カラム
33:センターウェル
35:スラリー
42:装置本体
43:外側ドラフトチューブ
44:内側ドラフトチューブ
45:撹拌装置
47:撹拌部
48:形成部
49:沈殿部
52:沈殿槽
55:制御部
56:濁度計
57:温度計
58:界面計
59:界面
Claims (10)
- 被処理水に、無機凝結剤と有機凝結剤の少なくとも一方を添加し、撹拌・混合して微フロックを形成し、
微フロックが形成された被処理水に有機高分子凝集剤を添加して更に撹拌・混合し、微フロックを成長させて粗大フロックを形成し、
前記粗大フロックを沈降させてスラリーと上澄液とに固液分離する凝集沈澱方法において、
前記スラリーの少なくとも一部を、前記有機高分子凝集剤の添加場所と、当該添加場所よりも下流側のいずれか1か所以上に返送してフロックを循環させ、フロックの沈降性を改善することを特徴とする凝集沈殿方法。 - スラリーの界面高さに応じて、前記有機高分子凝集剤の添加量を制御する請求項1に記載の凝集沈殿方法。
- 汚泥体積(SV)と、被処理水の濁度の少なくとも一方を測定し、前記界面高さを間接的に測定する請求項2に記載の凝集沈殿方法。
- 返送前のスラリーの温度を測定し、前記有機高分子凝集剤の添加量を制御する請求項2又は3に記載の凝集沈殿方法。
- 前記有機高分子凝集剤としてアニオン系有機高分子凝集剤とノニオン系有機高分子凝集剤の少なくとも一方を用いる請求項1〜4のいずれか1項に記載の凝集沈殿方法。
- 前記被処理水が浄水用の原水である請求項1〜5のいずれか1項に記載の凝集沈殿方法。
- 有機凝結剤と無機凝結剤の少なくとも一方を被処理水に添加する凝結剤供給手段と、
前記有機凝結剤と前記無機凝結剤の少なくとも一方が添加された被処理水に、有機高分子凝集剤を供給する凝集剤供給手段と、
前記有機高分子凝集剤が添加された被処理水を撹拌するフロック形成槽と、
前記フロック形成槽の下流側に設置され、被処理水をスラリーと上澄液とに分離する固液分離装置と、
前記固液分離装置のスラリーを、前記フロック形成槽と、前記固液分離装置と、前記固液分離装置と前記フロック形成槽との間の流路のいずれか一ヶ所以上に返送してフロックを循環させる返送手段と、
を有することを特徴とする凝集沈殿装置。 - 前記固液分離装置のスラリー界面を直接又は間接的に測定し、その測定結果に基づき凝集剤供給手段を制御する制御部を更に有する請求項7に記載の凝集沈殿装置。
- 前記固液分離装置に設置された界面計と、前記固液分離装置に設置された温度計と、前記被処理水の濁度を測定する濁度計とから選択されるいずれか1つ以上に前記制御部が接続された請求項8に記載の凝集沈殿装置。
- 前記固液分離装置は、上向流カラムを具備する固液分離装置と、高速凝集沈殿装置とから選択される請求項7〜9のいずれか1項に記載の凝集沈殿装置。
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