JP2546818B2 - 冷水用水処理凝集剤およびそれを用いた冷水の浄化処理方法 - Google Patents

冷水用水処理凝集剤およびそれを用いた冷水の浄化処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に冷水に好適な水処
理凝集剤およびそれを用いた冷水の浄化処理方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、水道用水処理凝集剤に主として硫
酸アルミニウムあるいはポリ塩化アルミニウム(塩基性
塩化アルミニウム、別称パックあるいはPAC)が使用
されている。
【0003】しかして、硫酸アルミニウムは低温時に凝
集効果が著しく低下するが、ポリ塩化アルミニウムの凝
集効果は比較的温度の影響を受け難いので、冬期には水
温が著しく低下する関東以北の水道用水の浄化処理に一
般的にポリ塩化アルミニウムが使用される。
【0004】従来技術では、特公昭47−21401に
おいてポリ塩化アルミニウムの凝集性を改良するために
硫酸イオンを含有させたポリ塩化アルミニウムが開示さ
れている。その塩基度の請求範囲は30〜83%、硫酸
イオンの含有量の請求範囲は酸化アルミニウムに対する
重量比(以下硫酸イオン重量比と表記する)で0.03
〜0.79の範囲である。
【0005】濁度を有する原水に薬注後、攪拌・静置
し、上澄液の濁度により凝集効果を判定するジャーテス
トの例示によれば、塩基度51および58.3%,硫酸
イオン重量比0.257および0.247のポリ塩化ア
ルミニウムが凝集効果に優れ、塩基度61.6および7
1.6のような高塩基度では凝集効果が劣るとされてい
る。
【0006】硫酸イオンは凝集反応の促進の目的で加え
られるが、逆にポリマーの安定性を阻害して保存時に液
の白濁さらにはゲル化する等の問題を生ずる。このため
に、1978年に制定された水道用ポリ塩化アルミニウ
ムの日本工業規格(JIS)K1475では酸化アルミ
ニウム(Al2 3 )の含有量の範囲を10.0〜1
1.0%、塩基度の範囲を45〜65%,さらに、硫酸
イオン含有量を3.5%以下に規制している。
【0007】市場で提供される水道用ポリ塩化アルミニ
ウムはJIS規格に準拠して製造され、通常用途には塩
基度50%のものが提供されるが、保存性の観点から硫
酸イオン含有量は通常2.5%〜3%である。しかし
て、東北地方および北海道等の寒冷地向けには寒冷地仕
様の高塩基度製品が提供されており、当該塩基度は55
〜60%、硫酸イオン重量比は0.28近辺のものが多
い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ポ
リ塩化アルミニウムにおいても、特に水道水の浄水のよ
うに処理水の濁度が例えば10ppm以下と低くかつ処
理後の濁度を例えば1ppm以下に保つ場合には、冬期
の10℃以下の河川水や湖沼水のような冷水では他の季
節に比して数倍量のポリ塩化アルミニウムの添加を必要
とし、前記寒冷地向けの含硫酸イオン高塩基度製品によ
っても冷水に対する凝集性がまだ十分でなく、水処理凝
集剤の使用量の増加により凝集沈殿のろ過困難および凝
集沈殿量の増加等の問題があった。
【0009】したがって本発明の目的は、特に10℃以
下のような冷水においても優れた凝集効果を示す水処理
凝集剤およびそれを用いた冷水の浄化処理方法を提供す
ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく、ポリ塩化アルミニウムの塩基度ならびに
硫酸イオンの含有量の組合わせを鋭意研究し、塩基度を
60〜70%かつ硫酸イオン重量比が0.35〜0.6
の高塩基度かつ高硫酸イオン濃度において、従来品に対
比して冷水に対する凝集効果が優れ、しかも保存安定性
があり、特に被処理水の水温が10℃以下の冷水処理用
の凝集剤として好適に使用できることを見いだし本発明
に到達した。
【0011】したがって本発明は、第1に、ポリ塩化ア
ルミニウムを主体とした冷水用水処理凝集剤であって、
塩基度が60〜70%であり、かつ硫酸イオンを酸化ア
ルミニウム含有量に対する重量比で0.35〜0.60
含有することを特徴とする冷水用水処理凝集剤を;第2
に、寒冷期に比較的低濁度の河川水あるいは湖沼水から
処理後の濁度が1ppm以下の上水道用水を得るための
水処理において、塩基度が60〜70%で、酸化アルミ
ニウム含有量に対し重量比で0.35〜0.60の硫酸
イオンを含有するポリ塩化アルミニウムを凝集剤として
選択使用することを特徴とする冷水の浄化処理方法を;
第3に、前記被処理水の水温が10℃以下である上記の
冷水浄化処理方法を提供するものである。
【0012】
【作用】水処理凝集剤の効果はジャーテストにおいて所
定の薬剤添加量における凝集沈殿(フロック)の生成の
早さ,フロックの大きさ,フロックの沈降性,最終的に
は所定時間の静置後の処理水濁度から評価され、このよ
うな凝集効果のほか実用的には薬剤の保存安定性が重要
である。
【0013】塩基度を60〜70%で硫酸イオン重量比
が0.35〜0.6の高塩基度かつ高硫酸イオン濃度と
した本発明のポリ塩化アルミニウム凝集剤は、後述の実
施例で詳述されるように室温程度の水温では凝集性が従
来製品(例えば塩基度50%、硫酸イオン重量比0.2
7)との差は顕著でないが、水温2℃の河川水の処理に
おいて、高塩基度と高硫酸イオン含有の相乗効果により
冷水凝集性が著しく改善される。
【0014】
【実施例1】バイヤー法水酸化アルミニウムと35%塩
酸を反応させて塩基度45%のポリ塩化アルミニウムを
得、これに、最終Al2 3 %が10.0〜11.0%
になるように計算量の水道水を加えて希釈したのち、8
%硫酸アルミニウム溶液を計算量加え、所定の塩基度の
ポリ塩化アルミニウムを得るに必要量の炭酸ナトリウム
を用いて中和して、所定の硫酸イオン重量比のポリ塩化
アルミニウムを得た。
【0015】得られたAl2 3 10.5%,塩基度6
2%,硫酸イオン濃度4.5%のポリ塩化アルミニウム
の凝集性を水温別(15℃,10℃および2℃)に評価
するためのジャーテストを行った。
【0016】なお比較試料として、Al2 3 10.5
%,塩基度50%,硫酸イオン濃度2.7%のポリ塩化
アルミニウムも供試した。
【0017】テスト用の原水準備およびジャ−テストと
手順は以下の通りである。 (1) テスト用原水 高濁度原水用には、キシダ化学製濁度測定用カオリン標
準液(濁度1000度)を純水で2倍に希釈して濁度5
00度としテストに供し、低濁度原水としては、柿の木
浄水場から供給される工業用水を採取してテストに供し
た。濁度は6度であった。 (2) ジャーテスト手順 500mlトールビーカーにテスト用原水500mlを
取り、200回転3分間急速撹拌し、つぎに50回転5
分間緩速撹拌した後、10分間静置後上澄水300ml
をとり、JIS K 0101 工業用水試験方法の
8、濁度測定の一般法にしたがって濁度を測定した。低
温テストは予め氷水又は10℃の冷水で冷却したテスト
用原水を使用してトールビーカーを氷水又は冷水に浸漬
して冷却しながらジャーテストを実施した。テスト中の
検水の水温は2℃および10℃であった。比較のために
室温(15℃)で同様のジャーテストを実施した。 (3) ジャーテスト結果 濁度6度の原水に対し添加量50ppmの場合のジャー
テスト結果を表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】表1の結果から判るように、水温15℃に
おいては、いずれの試料も凝集効果に顕著な差は認めら
れないが、水温2℃の河川水の処理において通常用途の
組成(比較試料1)の塩基度50%、硫酸イオン濃度
2.7%のポリ塩化アルミニウムに比し高塩基度硫酸イ
オンを4.5%にすれば2℃の冷水においてもすぐれた
凝集効果を得ることができる。
【0020】
【実施例2】高塩基度かつ高硫酸イオン濃度のポリ塩化
アルミニウムの冷水凝集効果と添加量の関係を評価する
ためのジャーテストを行った。
【0021】図1は本実施例でテストされた試料および
比較試料について、濁度と試料添加量の関係を示すグラ
フである。
【0022】実施例1に示す方法で所定の塩基度と硫酸
イオン含有のポリ塩化アルミニウム試料を作成した。原
水は純水に濁度調整用のカオリンを加えて濁度6度に調
整した後、ジャーテスト中検水の温度2℃に保持した。
【0023】上記試料を35.50および100ppm
それぞれ添加して10分後の上澄み濁度を求め、図1に
示すように上澄み濁度を縦軸にとり添加量を横軸にとり
濁度−添加量の曲線を描き濁度1度に相当する添加量を
読みとった。結果を表2に示す。なお比較試料2として
Al2 3 10.5%、塩基度50%、硫酸イオン濃度
2.8%の従来品について、水温2℃と20℃の場合に
ついてもテストした。
【0024】
【表2】比較試料2の2℃と20℃におけるテスト結果
から、従来品は水温2℃で同一濁度を得るためには水温
20℃の場合の2倍の添加量を必要とする(図1の比較
試料2の曲線4参照)。これに対して硫酸イオン含有量
が従来レベル(2.8)であっても高塩基度にすれば
(図1の試料2の曲線1参照)、従来品より所要量は減
少するが、さらに硫酸イオンを増加すれば(試料3の曲
線2および試料4の曲線3参照)、水温2℃の冷水であ
っても従来品の半分以下ですみ、従来品を水温20℃で
用いる場合の所要量に比し同等以下で良い。
【0025】なお、図の試料4の曲線(曲線3)から、
ポリ塩化アルミニウム添加量を約55ppmにすれば濁
度0.5ppmにまで凝集効果を高めるのは容易である
と推定される。
【0026】
【実施例3】実施例1のポリ塩化アルミニウム調製方法
により各塩基度および各硫酸イオン濃度の試料を調製し
て保存安定性を調査した。なお比較試料として塩基度6
0%未満で、硫酸イオン濃度が2.5〜4.5%の試料
についても同様に調査した。
【0027】保存安定性は試料を調製後、ナイロン−ポ
リエチレンラミネートフイルムパックに密封し2週間室
温(20℃)に放置して試料の白濁を目視した。2週間
清澄を保った場合は通常数ケ月の保存安定性がある。
【0028】結果を表3に示す。表中○印は透明で濁り
なしの場合、×印は濁りを示すものである。
【0029】
【表3】比較試料の通常仕様のPACの塩基度45〜5
5%で硫酸イオン濃度が4.5%の場合では、製造後2
週間の保存で白濁して不安定になり保存性が失われた。
これに対し、塩基度が58〜67%の範囲では硫酸イオ
ン濃度が6%まで安定性があった。しかし、この範囲で
も硫酸イオンが6.55では不安定で保存性が無かっ
た。さらに塩基度70%を超えると中和法では多量の中
和剤を使用するので液の粘性が上がり実用的でない。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば,
JIS規格値の上限域の塩基度において、JIS規格の
上限値以上の硫酸イオンを安定に含有させることができ
て、高塩基度と高硫酸イオン含有の相乗効果により冷水
凝集性に優れた水処理凝集剤が得られるので、処理後の
濁度を1ppm以下に保つような10℃以下の冷水に対
して、従来品の使用量に比し格段に低い添加量を可能と
する有効な浄水処理方法を提供することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポリ塩化アルミニウムの冷水凝集効果
を評価するために実施されたジャーテストにおける濁度
−添加量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 試料2の曲線 2 試料3の曲線 3 試料4の曲線 4 比較試料2の曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−1699(JP,A) 特開 昭53−77899(JP,A) 特開 昭52−113384(JP,A) 特開 昭49−31142(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水酸化アルミニウムと塩酸を反応させて
    ポリ塩化アルミニウムを得る第一の工程と得られたポリ
    塩化アルミニウムに計算量の硫酸アルミニウム溶液を加
    える第二の工程と第二の工程で得られた溶液に炭酸ナト
    リウムを加えて所定の塩基度を得る第三の工程により得
    られたポリ塩化アルミニウムを主体とした冷水用水処理
    凝集剤であって、塩基度が60〜70%であり、かつ硫
    酸イオンを酸化アルミニウム含有量に対する重量比で
    0.35〜0.6含有することを特徴とする冷水用水処
    理凝集剤。
  2. 【請求項2】 寒冷期に河川水あるいは湖沼水から処理
    後の濁度が1ppm 以下の上水道用水を得るための水処理
    において、請求項1記載のポリ塩化アルミニウムを凝集
    剤として選択使用することを特徴とする冷水の浄化処理
    方法。
  3. 【請求項3】 前記被処理水の水温が10℃以下である
    請求項2記載の方法。
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