JP3814853B2 - 凝集沈殿装置 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は凝集沈殿装置に係り、特に、下水や活性汚泥処理水のような有機性SSを含む原水を砂添加によって高沈降速度で凝集沈殿処理して、SSを効率的に除去する凝集沈殿装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、被処理水中のSSを除去するための凝集沈殿装置として、原水に粒径10〜100μm程度の石英砂2〜4kg/m3 と高分子凝集剤10〜20g/m3 とを添加して凝集沈殿槽で凝集沈殿処理し、凝集沈殿槽の槽下部から引き抜いた汚泥からサイクロンで石英砂を分離回収して再利用する方法が提案されている。なお、砂を分離した後の汚泥は系外へ排出する。
【0003】
この方法によれば、高分子凝集剤でSSを凝集する際に、砂を巻き込むことで凝集塊の沈降速度を高め、高速で凝集沈殿処理することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、
▲1▼ 下水や活性汚泥処理水のような有機性SSを含む原水に対しては、SSを効率的に凝集沈殿処理することができない。
▲2▼ 高分子凝集剤を多量に添加しないと、砂と原水中のSSとのからみ合いを良くすることができず、砂とSSとの分離で高速処理ができない。
▲3▼ 高速処理を行うと、沈殿槽から汚泥が流出して処理水質が低下し、処理を継続し得ない場合がある。
といった問題がある。
【0005】
本発明は上記従来の問題点を解決し、有機性SSを含む原水に対しても効率的な凝集沈殿処理を行うことができ、高分子凝集剤添加量の低減も可能な凝集沈殿装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の凝集沈殿装置は、原水に凝集剤及び砂を添加して凝集処理する凝集槽と、該凝集槽の流出水が導入されるスラッジブランケット型沈殿槽と、該沈殿槽内のスラッジブランケット下部の汚泥を引き抜いて前記凝集槽に循環する手段と、該スラッジブランケットの中部又は上部の汚泥を引き抜いてサイクロンで砂を分離し、分離した砂を前記凝集槽に返送する手段とを備えてなることを特徴とする。
【0007】
凝集剤と砂が添加されて凝集処理された水が導入される沈殿槽においては、砂を多く含む重い汚泥が下部に、砂が少なく軽い汚泥が上部にたまってスラッジブランケット層を形成している。また、スラッジブランケットの上層の汚泥に含まれる砂が重力で汚泥から分離して下層へ沈降することによっても、スラッジブランケット層の汚泥は上層で軽く、下層で重いものとなる。
【0008】
このような沈殿槽において、汚泥を槽下部から引き抜いてサイクロンで砂を分離回収して再利用し、汚泥を排出する方法では、砂が少なく軽い汚泥が槽上部に層を形成し、経時的にこれが徐々に貯って遂には槽上部から流出するようになる。この流出を防止するためには、沈殿槽の通水LVを低くする必要があり高速処理ができない。また、有機性SSの凝集沈殿効率が悪い、高分子凝集剤の必要添加量が多いといった問題があった。
【0009】
本発明では、沈殿槽のスラッジブランケット下部の、砂を多く含み重い汚泥を引き抜いて凝集槽に循環する。この汚泥の循環で砂を有効再利用すると共に、凝集槽における凝集効率を高め、有機性SSの凝集沈殿を効果的に行い、高分子凝集剤の必要添加量を低減することができる。また、スラッジブランケット中部又は上部の、砂が少なく軽い汚泥を引き抜くため、沈殿槽上部からの汚泥の流出を防止することができる。また、引き抜いた汚泥からサイクロンで砂を分離して凝集槽に戻すため、砂を有効に再利用することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【0011】
図1は本発明の凝集沈殿装置の一実施例を示す系統図である。
【0012】
図1において、1は凝集槽であり、原水に無機凝集剤及び砂を添加する第1攪拌槽2と、高分子凝集剤を添加する第2攪拌槽3とを備える。4は回転レーキ5を備えるスラッジブランケット型沈殿槽であり、中央筒体6及び汚泥引抜管7を有する越流堰8が回転レーキ5の回転軸5Aと同軸的に設けられている。9はサイクロンである。10は沈殿槽4内に形成されたスラッジブランケットを示す。
【0013】
本実施例の凝集沈殿装置では、まず、凝集槽1の第1攪拌槽2において、原水に無機凝集剤と砂を添加して攪拌する。
【0014】
無機凝集剤としては、塩化第二鉄(FeCl3 )、硫酸第二鉄(Fe2 (SO4 )3 )、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等を用いることができ、その添加量は原水に対して10〜1000mg/L(リットル)とするのが好ましい。
【0015】
砂は、粒径20〜250μmのものが好ましい。本発明においては、後述の沈殿槽4のスラッジブランケット10の下部から引き抜いた、砂を多量に含む汚泥が第1攪拌槽2に循環されると共に、スラッジブランケット10の上部(又は中部)から引き抜いた汚泥からサイクロン9で分離回収された砂が返送されることで、砂が系内を循環使用される。従って、砂は、この循環使用される砂を含めて原水に対して1000〜10000mg/Lの割合となるようにするのが好ましく、装置が安定に連続運転されている際には、通常の場合、原水に対して1〜100mg/L程度の砂を連続的又は間欠的に系外から補給する程度で十分である。
【0016】
この第1攪拌槽2では、後述の沈殿槽4のスラッジブランケットの下部から循環される汚泥により、良好な凝集効果を得ることができる。
【0017】
原水に無機凝集剤及び砂を添加して凝集処理した後は、第2攪拌槽3において、高分子凝集剤を添加して凝集処理し、更に粒径が大きく強固なフロックを形成させる。高分子凝集剤としては、アニオン性高分子凝集剤(アニオンポリマー)又は両性高分子凝集剤(両性ポリマー)を用いることができる。
【0018】
アニオンポリマーとしては、特に限定されず、例えばポリアクリルアミドの部分加水分解物、ポリアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとの共重合物、アクリルアミドとビニルスルホン酸ナトリウムとの共重合物、及びアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムと2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムとの三元共重合物などが挙げられ、これらの混合物も使用できる。
【0019】
両性ポリマーとしては、例えばアニオン性のモノマー成分及びカチオン性のモノマー成分の共重合体、アニオン性のモノマー成分、カチオン性のモノマー成分及びノニオン性のモノマー成分の共重合体、或いはアニオン性のモノマー成分とノニオン性のモノマー成分の共重合体のマンニッヒ変性物又はホフマン分解物などを挙げることができる。
【0020】
アニオン性のモノマー成分としては、例えばアクリル酸(AA)、アクリル酸ナトリウム(NaA)、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウムなどを挙げることができる。カチオン性のモノマー成分としては、例えばジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタアクリレート(DAM)、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、及びそれらの四級化物などを挙げることができる。四級化物としては、具体的にはジメチルアミノエチルアクリレートメチルクロライド四級化物(DAA)などを挙げることができる。また、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩酸塩(DAPAAm)を用いても良い。ノニオン性のモノマー成分としては、例えばアクリルアミド(AAm)、メタアクリルアミド、N,N’−ジメチル(メタ)アクリルアミドなどを挙げることができる。また、これらの化合物の共重合体として、具体的にはDAA/AA/AAm共重合体、DAM/AA/AAm共重合体、DAA/DAM/AA/AAm共重合体、DAPAAm/AA/AAm共重合体、DAA/AA共重合体、又はNaA/AAm共重合体のマンニッヒ変性物等が好適である。
【0021】
これらの高分子凝集剤は、原水に対して1.0〜10.0mg/Lの割合で添加するのが好ましい。
【0022】
凝集槽1の凝集処理水は、次いで沈殿槽4に送給して沈殿処理し、上澄水を処理水として系外へ排出する。
【0023】
本実施例においては、沈殿槽4の回転レーキ5の下部に沈降したスラッジブランケット10下部の汚泥を引き抜いて、第1攪拌槽2に循環する。このスラッジブランケット10下部の汚泥は、多量の砂を含むものであり、この汚泥を第1攪拌槽に循環することで、砂を有効再利用できると共に、循環した汚泥を核として効率的な凝集を行うことができ、凝集剤添加量の低減を図ることができる。
【0024】
また、沈殿槽4の越流堰8を越流した、スラッジブランケット10上部の汚泥を中央筒体6と越流堰8との間から汚泥引抜管7を経て引き抜く。このスラッジブランケット10上部の汚泥は、少量の砂を含む軽い汚泥であるが、本発明では、この汚泥をサイクロン9に送り、砂を分離回収し、回収した砂を第1沈殿槽2に返送して再利用する。サイクロン9で砂を分離除去した汚泥は、系外へ排出する。
【0025】
このように、沈殿槽4のスラッジブランケット10の上部の汚泥を引き抜くことで、スラッジブランケット10上部に軽い汚泥が貯まるのを防止して、沈殿槽4上部からの汚泥流出を有効に防止することができる。
【0026】
本発明において、沈殿槽下部からの汚泥引抜量は、原水水量に対して1.0〜10.0%程度とするのが好ましい。
【0027】
また、沈殿槽のスラッジブランケット上部(又は中部)からの汚泥引抜量は通水LVや沈殿槽の容量、形成されるスラッジブランケット層の高さ等により異なるが、一般には、原水水量に対して1〜10%程度とするのが好ましい。
【0028】
図1に示す高速凝集沈殿装置は、本発明の一実施例であって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示の装置に限定されるものではない。
【0029】
例えば、凝集槽は必ずしも2つの攪拌槽を備える必要はなく、1槽のみでも良いが、図示の如く、2槽の攪拌槽を設け、第1攪拌槽で無機凝集剤を添加し、第2攪拌槽で高分子凝集剤を添加して2段凝集処理を行うことにより凝集効率を高めることができる。
【0030】
また、砂は第2攪拌槽3に添加しても良く、第1攪拌槽2及び第2攪拌槽3の両方に添加しても良い。同様に、沈殿槽4の下部からの循環汚泥は、第2攪拌槽3に添加しても良く、また、第1攪拌槽2及び第2攪拌槽3の両方に添加しても良い。
【0031】
このような本発明の凝集沈殿装置は、特に、下水や活性汚泥処理水等の有機性SSを含む原水の凝集沈殿処理に有効であり、このような原水をLV100m/hrまでの高速で効率的に凝集沈殿処理することができる。
【0032】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【0033】
説明の便宜上、まず、比較例を示す。
【0034】
比較例1
有機性SS50〜150mg/Lの排水を図1に示す凝集沈殿装置で凝集沈殿処理した。ただし、沈殿槽4からの汚泥の引き抜きは全く行わなかった。
【0035】
第1攪拌槽2の容量は50L、第2攪拌槽3の容量は60L、沈殿槽は直径300mm、高さ500mmのものを用いた。第1攪拌槽2においてポリ塩化アルミニウム150mg/Lと粒径20〜250μmの砂4000mg/Lを、次いで、第2攪拌槽3においてアニオンポリマー(「クリフロックPA3311」栗田工業(株)商標)3mg/Lをそれぞれ連続的に添加した。沈殿槽4の通水LVは40m/hrとした。
【0036】
その結果、SS5〜10mg/Lの水質の処理水が得られたが、通水30分後に沈殿槽4からの汚泥の流出があり、処理を継続することができなかった。
【0037】
比較例2
比較例1において、沈殿槽4の下部のみから、汚泥を、原水水量に対して5%の割合で引き抜いて第1攪拌槽2に循環したこと以外は同様に凝集沈殿処理を行ったところ(ただし、第1沈殿槽における砂の添加は4000mg/Lとした。)、SS4〜8mg/Lの水質の処理水が得られたが、通水1時間後に沈殿槽4からの汚泥の流出があり、処理を継続することができなかった。
【0038】
比較例3
比較例2において、沈殿槽下部から引き抜いた汚泥からサイクロンで砂を分離回収し、この砂を第1攪拌槽に返送したこと以外は同様に凝集沈殿処理したところ(ただし、砂は、分離回収したものに対して、添加量が4000mg/Lとなるように適宜補充した。)、SS4〜8mg/Lの水質の処理水が得られたが、通水6時間後に沈殿槽4からの汚泥の流出があり、処理を継続することができなかった。
【0039】
実施例1
比較例1において、沈殿槽4の下部から原水水量の5%の割合で汚泥を引き抜き第1攪拌槽2に循環すると共に、汚泥引抜管7よりスラッジブランケット10上部の汚泥をスラッジブランケット10の高さが20cmに維持されるように、即ち、汚泥引抜量が原水水量に対して7%程度となるように引き抜き、この汚泥からサイクロンで砂を分離回収して第1攪拌槽2に返送したこと以外は同様にして凝集沈殿処理を行った。
【0040】
なお、砂は、凝集槽における砂の濃度が4000mg/Lとなるように適宜補充した。
【0041】
その結果、24時間の連続通水後においても水質SS4〜8mg/Lの高水質処理水を得ることができた。
【0042】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の凝集沈殿装置によれば、有機性SSを含む原水であっても、少ない高分子凝集剤の使用量にて高速で凝集沈殿処理して、高水質処理水を効率的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の凝集沈殿装置の一実施例を示す系統図である。
【符号の説明】
1 凝集槽
2 第1攪拌槽
3 第2攪拌槽
4 沈殿槽
5 回転レーキ
6 中央筒体
7 汚泥引抜管
8 越流堰
9 サイクロン
10 スラッジブランケット
Claims (1)
- 原水に凝集剤及び砂を添加して凝集処理する凝集槽と、該凝集槽の流出水が導入されるスラッジブランケット型沈殿槽と、該沈殿槽内のスラッジブランケット下部の汚泥を引き抜いて前記凝集槽に循環する手段と、該スラッジブランケットの中部又は上部の汚泥を引き抜いてサイクロンで砂を分離し、分離した砂を前記凝集槽に返送する手段とを備えてなる凝集沈殿装置。
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