JP4668554B2

JP4668554B2 - 凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法

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Publication number: JP4668554B2
Application number: JP2004177590A
Authority: JP
Inventors: 寿昭落合; 邦雄海老江
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2004-06-15
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2024-06-15
Also published as: JP2006000715A

Description

本発明は、懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して凝集沈澱により凝集フロックと清澄水とに分離する凝集沈澱処理装置及び凝集沈殿処理方法に関する。

従来、河川水、地下水、湖沼水等の原水を浄化する浄水処理において、原水中の有機、無機の懸濁物質を除去する除濁処理方法として、急速撹拌／緩速撹拌（フロック形成）／沈殿分離という３つのユニットプロセスで構成されるコンベンショナルタイプの凝集沈殿処理装置を用いる方法が知られている。この方法は、（１）凝集剤注入後に急速撹拌して凝集剤と原水中の懸濁物質とを接触させて微細フロック化する、（２）微細フロックを緩速撹拌することにより衝突集合させて大きなフロックに成長させる、（３）フロックを沈殿させ分離し、上澄液である沈澱処理水を得る、という３つのプロセスで構成されるものである。そして、沈澱処理水について、砂ろ過処理などを施した後、消毒処理をして排水する。

しかし、コンベンショナルタイプの凝集沈殿処理方法においては、凝集剤フロックが十分に大きくなっていないと、沈殿槽から微細凝集フロックが流出し、後段のろ過処理においてろ材の目詰まりを引き起こす。このため、凝集沈殿処理における懸濁物質の除去率を向上させるために凝集剤を多量に注入しなければならないという問題があった。また、多量の凝集剤は汚泥発生量の増加を引き起こすという問題があった。

この問題を解決するために、特開２００２−１９２１６３号公報（特許文献１）には、急速撹拌工程において、撹拌強度Ｇ値を、３００ｓｅｃ^−１以上とすることが提案されている。これにより、凝集剤由来の懸濁物質を低減してろ材の目詰まりを抑制する、過剰な凝集剤を減らし汚泥発生量を低減することができるとしている。

一方、急速撹拌／緩速撹拌（フロック形成）／沈殿分離の３つのプロセスもしくは後二者のプロセスを１つの装置内にまとめた高速凝集沈殿装置が、コンベンショナルタイプの凝集沈殿処理方法に比べて高速処理が可能な凝集沈殿処理方法として多数採用されてきている。この高速凝集沈殿装置において、高速凝集沈殿としては、水流撹拌により凝集処理を行うフロックブランケット型高速凝集沈殿池や、機械撹拌による緩速撹拌を行うスラリ循環型高速凝集沈殿池もしくはこれらの複合型の高速凝集沈殿池などが使用されている。

特開２００２−１９２１６３号公報

しかし、特許文献１のようなコンベンショナルタイプの凝集沈殿処理装置は、多くの設置面積を必要とするという問題があった。

また、高速凝集沈殿装置によれば、低濁度の原水から高濁度の原水まで広い範囲にわたって安定した処理がなされているものの、処理速度が遅いため多くの敷地面積を必要とすること、また、濃縮・脱水性が悪いために汚泥処理設備が大きくなることなどが問題点として指摘されている。また、処理水に微細フロックを残留させないために凝集剤を多く入れることにより、発生汚泥量が多いことも問題であった。

本発明は、従来装置に比べて、凝集剤注入率が低く、高速処理が可能で、発生汚泥の濃縮・脱水性に優れたコンパクトな凝集沈殿処理装置及び凝集沈澱処理方法である。

本発明は、懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して凝集沈澱により凝集フロックと清澄水とに分離する凝集沈澱処理装置であって、前記凝集剤を添加した原水を撹拌して凝集フロックを形成する凝集槽と、前記凝集槽からの凝集処理水を下部から流入させ、清澄水を上部から流出させるとともに、槽内に形成されるフロックブランケット層により凝集フロックを吸合分離する沈澱槽と、を有し、前記凝集槽において、撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ^-1）は、４５０ｓｅｃ ^-1 〜８００ｓｅｃ ^-1 の範囲であり、撹拌強度Ｇ値と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積であるＧＴ値が、３０００００以上で撹拌が行われる。

また、前記凝集沈殿処理装置において、前記凝集剤は、アルミニウム系無機凝集剤であり、前記凝集処理は、前記原水の濁度成分に対するアルミニウムの添加量であるＡｌＴ比０．１以下の凝集剤注入率で行われることが好ましい。

また、前記凝集沈殿処理装置において、前記凝集剤は、鉄系無機凝集剤であり、前記凝集処理は、前記原水の濁度成分に対する鉄の添加量であるＦｅＴ比０．２以下の凝集剤注入率で行われることが好ましい。

また、前記凝集沈殿処理装置において、前記凝集処理における通水速度は、５ｍ／ｈｒ以上であることが好ましい。

また、前記凝集沈殿処理装置において、さらに、前記フロックブランケット層と前記清澄水との界面の上方に、前記フロックブランケット層からの母フロックを上澄水層に流出させることを防止するために、傾斜した板材を間隔をおいて配置した傾斜装置を配することが好ましい。

また、前記凝集沈殿処理装置において、前記傾斜装置を深さ方向において多段に配することが好ましい。

また、本発明は、懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して凝集沈澱により凝集フロックと清澄水とに分離する凝集沈澱処理方法であって、前記原水に前記凝集剤を添加する工程と、前記凝集剤を添加した添加水を撹拌して凝集フロックを形成する凝集処理工程と、前記凝集処理された凝集処理水を下部から流入させ、清澄水を上部から流出させるとともに、槽内に形成されるフロックブランケット層により凝集フロックを吸合分離する工程と、を含み、前記凝集処理において、撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ^-1）は、４５０ｓｅｃ ^-1 〜８００ｓｅｃ ^-1 の範囲であり、撹拌強度Ｇ値と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積であるＧＴ値が、３０００００以上で撹拌が行われる。

また、前記凝集沈殿処理方法において、前記凝集剤は、アルミニウム系無機凝集剤であり、前記凝集処理は、前記原水の濁度成分に対するアルミニウムの添加量であるＡｌＴ比０．１以下の凝集剤注入率で行われることが好ましい。

また、前記凝集沈殿処理方法において、前記凝集剤は、鉄系無機凝集剤であり、前記凝集処理は、前記原水の濁度成分に対する鉄の添加量であるＦｅＴ比０．２以下の凝集剤注入率で行われることが好ましい。

また、前記凝集沈殿処理方法において、前記凝集処理において、通水速度は、５ｍ／ｈｒ以上であることが好ましい。

また、前記凝集沈殿処理方法において、さらに、前記フロックブランケット層と前記清澄水との界面の上方に、傾斜した板材を間隔をおいて配置した傾斜装置を配して、前記フロックブランケット層からの母フロックを上澄水層に流出させることを防止することが好ましい。

また、前記凝集沈殿処理方法において、前記傾斜装置を深さ方向において多段に配することが好ましい。

本発明により、懸濁物質を含む原水中に凝集剤を添加して凝集沈澱により凝集フロックと清澄水とに分離する凝集沈澱処理装置において、高い撹拌強度を与えることの可能な急速撹拌装置を備えることにより、従来の凝集沈殿処理装置に比べて、凝集剤注入率が低く、高速処理が可能で、発生汚泥の濃縮・脱水性に優れたコンパクトな凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法とすることができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

まず、本発明の前提的な事項について説明する。本実施形態に係る凝集沈澱処理装置は、懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して凝集沈澱により凝集フロックと清澄水とに分離する凝集沈澱処理装置であって、凝集剤を添加した原水を撹拌して凝集フロックを形成する凝集槽と、凝集槽からの凝集処理水を下部から流入させ、清澄水を上部から流出させるとともに、槽内に形成されるフロックブランケット層により凝集フロックを吸合分離する沈澱槽と、を有し、凝集槽において、撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ^−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積であるＧＴ値が、２０００００以上で撹拌が行われる。

従来の高速凝集沈殿装置での凝集処理において、高速凝集沈殿池としては、水流撹拌により凝集処理を行うフロックブランケット型高速凝集沈殿池や、機械撹拌による緩速撹拌を行うスラリ循環型高速凝集沈殿池もしくはこれらの複合型の高速凝集沈殿池などが使用されている。

フロックブランケット型高速凝集沈殿池では、上昇水流によって浮遊状態にある既成フロックのスラリ層（フロックブランケット層）の下方から凝集剤を混和した原水が通過することにより、懸濁物質は多数の既成フロックと接触し一体となる。成長して上昇水流より沈降速度が大きくなったフロックは、上昇水流から分離して既成フロックに加わる。フロックが分離された清澄水は水面付近の位置に配置された流出口から流出し、余剰スラリは排除される。撹拌は、水流撹拌により行われる。

スラリ循環型高速凝集沈殿池では、凝集剤が混和された原水は、機械撹拌による緩速撹拌により、循環している既成フロックのスラリと接触し、フロック化される。その後、循環流と共に分離部に流入し、ここで清澄水の上昇水流と循環する下降スラリ流とに分離される。フロックが分離された清澄水は水面付近の位置に配置された流出口から流出し、余剰スラリは排除される。撹拌は、撹拌羽根等を使用した機械撹拌による緩速撹拌として行われる。

従来のコンベンショナルタイプの凝集沈殿処理方法では、急速攪拌の撹拌強度Ｇ値は１５０ｓｅｃ^−１程度と低い。ここで、Ｇ値（sec^−１）とは、撹拌強度を示す値であって、式（１）で示すように、撹拌羽根のエネルギ消費率ε_０（erg/cm^３・sec）を水の粘性係数μで割った値の平方根で表される。
Ｇ＝（ε_０／μ）^１／２・・・（１）

また、従来の高速凝集沈殿装置による凝集処理においても、機械撹拌もしくは水流撹拌が採用されているが、いずれにしても低いＧ値が採用されている。

本願発明者らは、従来の高速凝集沈殿装置における発生汚泥の濃縮・脱水性の悪さについて検討を行った。懸濁物質を含む原水中に凝集剤を添加、撹拌してフロックとして凝集させる凝集処理において、汚泥発生を抑制するために低い凝集剤注入率で処理を行うと、生成する凝集フロックの中に、沈殿分離はおろかフロックブランケット層を形成している母フロックにも吸合されずに処理水中に流出する微細なフロックが含まれていて、これが処理水濁度を高める要因となっている。しかし、この微細フロックを低減してコンベンショナルタイプの凝集沈殿処理法と同等の処理水質を得るために、従来は、凝集剤注入量を増やすという手段のみが行われていた。

また、撹拌強度が弱く、撹拌時間が短くなると未凝集濁度が高くなる傾向があり、この未凝集濁度が処理水濁度を決定するが、汚泥発生を抑制するために凝集剤注入率を減らし、かつ撹拌強度を高くするとその傾向は一層強くなる。

本願発明者らは、発生汚泥の濃縮・脱水性の向上を図ることのできる新たな凝集除濁処理方法を検討する中で、単に急速撹拌強度を高くするだけでは発生汚泥の処理性の改善は図れるものの、処理水濁度が高く、かつ残留する７μｍ以下、特に1μｍ以下の微細粒子数の低減化が実現出来なかった。ところが、急速撹拌強度Ｇと滞留時間Ｔとの積であるＧＴ値を適性に管理して凝集処理を行い、その後フロックブランケット層など母フロックとの接触・吸合による処理を行なうことによって、通水速度が大きいにもかかわらず、従来の凝集沈殿処理装置の処理水よりも水質の向上が図れることを見出した。

すなわち、高ＧＴ値条件で凝集処理を行った後に、該凝集処理水を高速凝集沈殿装置に流入させたところ、
（１）発生汚泥の処理性改善に関しては、凝集ろ過法などの事例から凝集剤注入率を低下させればよいことは知られている。しかし、既存の高速凝集沈殿池では、凝集処理は水流撹拌か機会撹拌でもＧ値が低いため、浄水濁度の基準が厳しくなるにしたがって、凝集剤注入率を高める形で対処されてきている。これは、文献１（角田省吾、工業用水、第１３２号、２９〜３８ページ（１９６９））にあるように、既存の高速凝集沈殿池では、撹拌強度を高くするとむしろ処理水質が悪くなるという研究結果が反映されていると考えられる。したがって、既存の高速凝集沈殿池では発生汚泥の処理性改善を図ることはできない。
（２）ＡｌＴ比を下げることに加えて、撹拌強度を強くすると、形成されるフロックは微細化し、沈澱処理では簡単に分離ができないほどの小さな径となる。母フロックを有し、高い衝突吸合効率を有するフロックブランケット層除濁処理では、そのような径の小さな微フロックの分離が可能であるが、本実施形態では、凝集槽（急速撹拌槽）における撹拌強度Ｇ（ｓｅｃ^−１）と撹拌時間Ｔ（ｓｅｃ）との積ＧＴ値を２０００００以上とするような急速撹拌条件とすることで、凝集剤注入率を従来よりも低くしても既存の凝集沈殿装置の処理水質と同等となることが確認されたものである。このような撹拌条件で形成される微フロックは、径は小さいものの緻密であり、このような微フロックを吸合して大きくなった母フロックも小径であるが緻密で、大きな沈降性を有することから高速処理が可能となる。また、小径であるもののフロックブランケット単位容積当たりの母フロックの個数が飛躍的に多くなるために微フロックの吸合効率が高まり、処理水質の向上が図れたものである。
（３）なお、本実施形態では、凝集フロックが緻密で沈降性が高いもののフロック径が小さいため、高速処理とするほど、フロックブランケット層を構成する母フロックの流出量が多くなる傾向を有する。そこで、フロックブランケット層と上澄水との界面の上方に母フロック流出防止用の傾斜装置を配することが好ましい。傾斜装置の配置により、フロックブランケット層の維持を図りつつ処理水質の向上を図ることができる。また、単段でも相応の効果を有するが、深さ方向において多段、少なくとも二段設置することによって、処理効果の向上が図れる。
ことを見出した。

図１は、本実施形態に係る凝集沈殿処理装置の一例の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る凝集沈殿処理装置１は、凝集槽（急速撹拌槽）１０、沈澱槽１２、汚泥濃縮貯留槽１４、撹拌羽根１６、モータ１８、濁度測定装置２０、制御部２２、ポンプ２４、傾斜装置２６等を含んで構成される。

河川水、地下水、湖沼水等の原水は、まず、凝集槽１０に流入してくる。流入した原水に、凝集槽内１０内で凝集剤が添加され、急速撹拌が行われる。急速撹拌は、３００ｓｅｃ^−１以上の撹拌強度Ｇにて行われ、原水中の懸濁物質は微細フロック化される。

凝集剤としては、アルミニウム塩、鉄塩等の無機系凝集剤等を使用することができる。具体的には、ポリ塩化アルミニウム凝集剤（ＰＡＣ）、鉄と無機アニオンポリマである重合ケイ酸（シリカ）とを組み合わせた鉄−シリカ無機高分子凝集剤（ＰＳＩ）等が挙げられる。

凝集剤の添加は、ポンプ２４を使用して行われる。この時の凝集剤注入率は、原水の濁度に応じて、制御されることが好ましい。このとき、凝集剤注入率は、濁度測定装置２０により測定された原水の濁度に基づいて、制御部２２により制御されることが好ましい。制御部２２は、ＣＰＵ等の制御素子、半導体メモリ等の記憶部等を含んで構成される。

凝集処理は、凝集剤がアルミニウム系無機凝集剤である場合には、ＡｌＴ比０．１以下の凝集剤注入率で行われることが好ましい。ＡｌＴ比が０．１を超えると、凝集剤量が多くなった分、汚泥発生固形物量が増加する場合があるが、それにとどまらず、発生汚泥の濃縮性の悪化によって、発生汚泥のボリュームが多くなる場合がある。

また、凝集処理は、凝集剤が鉄系無機凝集剤である場合には、ＦｅＴ比０．２以下の凝集剤注入率で行われることが好ましい。ＦｅＴ比が０．２を超えると、凝集剤量が多くなり、汚泥発生量が増加する場合がある。ここで、ＦｅＴ比とは、原水の濁度成分に対する鉄の添加量である。

凝集槽内１０における撹拌は、モータ１８により駆動される撹拌羽根１６等により行われる。凝集槽内１０における撹拌強度Ｇは３００ｓｅｃ^−１以上である。なお、本実施形態において、撹拌強度Ｇは、凝集槽（急速撹拌槽）１０における急速撹拌工程時の撹拌強度のことをいう。撹拌強度Ｇは、さらに４５０ｓｅｃ^−１〜８００ｓｅｃ^−１の範囲であることが好ましく、６００ｓｅｃ^−１〜８００ｓｅｃ^−１の範囲であることがより好ましい。撹拌強度Ｇが、３００ｓｅｃ^−１未満であると、未凝集濁度成分の１μｍ以下の粒子数が多くなる場合があり、８００ｓｅｃ^−１を超えると、一度形成されたフロックが破壊されるためか８００ｓｅｃ^−１以下に比べて若干処理水濁度が高くなる場合がある。

凝集槽内１０における、撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ^−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積であるＧＴ値（＝Ｇ×Ｔ）は、２０００００以上であるが、３０００００〜５０００００の範囲であることが好ましい。なお、本実施形態において、滞留時間Ｔは、凝集槽（急速撹拌槽）１０における急速撹拌工程での滞留時間のことをいう。ＧＴ値が、２０００００未満であると、濁度及び１μｍ以下の粒子個数が高くなる場合があり、５０００００を超えると、加える動力に対して濁度等の改善効果が低くなる場合がある。

また、凝集槽１０での凝集処理において、通水速度は、５ｍ／ｈｒ以上であることが好ましく、７．５ｍ／ｈｒ〜１５ｍ／ｈｒの範囲であることがより好ましい。通水速度が、５ｍ／ｈｒ未満であると、装置が大きくなる可能性があり、１５ｍ／ｈｒを超えると、処理水質が悪化する場合がある。これは、高速流になるとフロックブランケットの空隙率が大きくなる、すなわち、母フロックの粒子間距離が離れるので、微フロックの衝突吸合効率が低下し、結果として処理水質が悪化するためと考えられる。

なお、凝集槽１０として、複数の槽を設置してもよい。また、凝集槽１０は複数の槽に分割されていてもよい。これらの場合、滞留時間は各槽の滞留時間の合計とする。

凝集槽内１０において、凝集処理された微細フロックを含む凝集処理水は、凝集槽内１０の下部から流出する。流出した凝集処理水は、沈殿槽１２の下部から流入する。沈殿槽１２においては、上昇水流によって浮遊状態にある既成フロックのスラリ層２８（フロックブランケット層）の下方から凝集処理水が通過することにより、懸濁物質は多数の既成フロックと接触し一体となる。成長して上昇水流より沈降速度が大きくなったフロックは、上昇水流から分離して既成フロックに加わる。フロックが分離された清澄水は水面付近の位置に配置された清澄水流出口３０から流出する。

余剰スラリは、フロックブランケット層２８の上面近傍に配置された汚泥流出口３２から排出される。排出された余剰スラリは汚泥３４として処分される。汚泥３４は、フィルタプレス等のろ過処理等により脱水処理される。

また、前述したように、フロックブランケット層２８と清澄水との界面の上方に傾斜装置２６を配することが好ましい。なお、傾斜装置２６は、傾斜した板材を間隔をおいて配置したものである。凝集フロックが緻密で沈降性が高いもののフロック径が小さいため、高速処理とするほど、フロックブランケット層２８を構成する母フロックの流出量が多くなる傾向を有するが、その場合に母フロックの流出を防止することができる。傾斜装置２６の配置により、フロックブランケット層２８の維持を図りつつ処理水質の向上を図ることができる。また、傾斜装置２６は単段でも相応の効果を有するが、深さ方向において多段、少なくとも二段設置することによって、処理効果の向上が図れるためより好ましい。図１は、傾斜装置２６を二段設置した例である。二段設置する場合は、１つ（２６ａ）を水面の近傍に、もう１つ（２６ｂ）をフロックブランケット層２８と清澄水との界面の上方近傍に設置することが好ましい。傾斜装置２６としては、例えば、図２に示すような傾斜板３６を用いることができる。

既存の高速凝集沈殿池では、本実施形態のような所定時間・高Ｇ値を与えることができる撹拌装置を保有していないため、汚泥処理性改善のために凝集剤注入率を少なくする方法は取りえなく、凝集剤注入率を一層高めることによって該未凝集フロック量の低減化を図る方法が取られてきた。なお、凝集剤注入率を高めると、フロック径は粗大化し、フロックブランケット層内におけるフロック間距離が大きくなり、微フロックとの衝突確率が低くなる。

本実施形態において、急速撹拌強度を高くするのに加えて急速撹拌時間を長くして凝集処理を行い、その後フロックブランケット層など母フロックとの接触・吸合による処理を行なうことによって、通水速度が大きいにも係わらず、従来の凝集沈殿処理装置の処理水よりも水質の向上が図ることできる。

これは、急速撹拌によって形成される微フロックが、凝集剤注入率を低くしてゆくと径が小さく緻密となり、これが成長した母フロックの径も凝集剤注入率が低くなるにつれて小さくなるため、フロックブランケット内の固形物濃度は高くなって行く。すなわち、上記の事例とは反対に、母フロック径は小さいもののフロックの存在個数が多くなり、従ってフロック間距離は上記事例に比べてはるかに狭くなるため、流入してくる微フロックとの衝突確率が高くなるので、結果として、高流速処理を行っているにも関わらず、処理水濁度が向上するという結果になったものと推察される。

この現象に関して、文献２（丹保憲仁ら、水道協会雑誌、第４１７号、７〜１７ページ（昭和４４年６月））、文献３（丹保憲仁、水道協会雑誌、第３８６号、３８〜４６ページ（昭和４１年１月））に記載されている研究結果では、急速撹拌（強度は弱い）後に直接、マイクロフロックとしてブランケット層に通水すると、３ｍ／ｈｒ以上の流速条件では急速に処理水濁度が悪化することを報告している。しかし、本実施形態では、急速撹拌のみを与えてマイクロフロックを直接ブランケット層に流入させるという点を同一にしながら、１０ｍ／ｈｒと文献２，３の実験例の約３．３倍の条件での処理にもかかわらず、処理水濁度は遙かに低い値で推移することが確認できた。

なお、高速凝集沈殿池に関しては、文献２，３ならびに水道施設設計指針に高濁度時の問題点についての記述があるが、これらは発生した汚泥の沈降濃縮性との関係に帰結すると考えられ、濃縮性が大幅に改善可能な本願にあっては、これらの問題点も大幅に軽減できる。

また、前記文献１、文献４（角田省吾、工業用水、第１３３号、３９〜４７ページ（１９６９））にあるように、高速凝集沈殿池が開発されて以後、「沈殿池流入前に施す急速撹拌は、強くすると処理水濁度は悪化する」ことが常識であって、高速凝集沈殿池での浄水処理における高速化は、撹拌強度を抑制して「大きなフロックを作る」ことによって成し遂げられると考えられていた。

本実施形態によれば、そこをブレークスルーし、撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ^−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積であるＧＴ値を適正に管理することで、年間の大半を占める低濁度原水の処理に当たって、低ＡｌＴ処理にも関わらず、高速度での処理で、既存の高速凝集沈殿池の処理水質よりも低い処理水濁度が確保することができる。

更には、突然の降雨に伴う高濁度原水の処理に対しても、図７に見られるように、むしろ処理水質が向上するとの結果が得られている。

現在、凝集沈殿処理における凝集剤注入率は、ジャーテストを行って上澄水濁度が最も良好、かつフロックが大きく沈降性の良い注入率を選択することにより決定されている。その結果、上述したように凝集剤が過剰注入となり、発生汚泥の処理性を著しく悪化させることにつながっている。

本実施形態におけるように低い凝集剤注入率での処理を実施する場合、従来のジャーテスト法では、フロック径は小さく、上澄水が清澄化することはない。しかしながら、上の条件で処理を行うことにより、従来法と同等以上の処理水質が確保出来るが、そのための制御方法としては、原水濁度１００度程度までは、例えば、ＡｌＴ比０．０３での濁度比例制御、１００度以上にあっては０．０２から０．０１へとＡｌＴ比を一層低下させての比例制御を行うことによって全濁度範囲に対する凝集剤注入制御を行うことができる。

このように、本実施形態に係る凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法において、
（１）高い撹拌強度を与えることの可能な凝集槽（急速撹拌槽）を前置し、凝集槽における撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ^−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積であるＧＴ値を適性に管理することにより、
さらに好ましくは、
（２）低凝集剤注入率での処理
（３）高流速処理
（４）母フロック流出防止用傾斜装置及び処理水質向上用傾斜装置の設置
をすることにより、従来の凝集沈殿処理装置に比べて、凝集剤注入率が低く、高速処理が可能で、発生汚泥の濃縮・脱水性に優れたコンパクトな凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法とすることができる。

以下、実施例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示す凝集沈殿処理装置を使用して、凝集槽（急速撹拌槽）内の滞留時間Ｔと、撹拌強度Ｇ値とを変えて下記の条件で原水の処理を行った。撹拌強度Ｇ（ｓｅｃ^−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積ＧＴ値と、処理水の濁度（ｍｇ／Ｌ）との関係を図３に示す。撹拌強度Ｇ（ｓｅｃ^−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積ＧＴ値と、処理水の残留微粒子数（個／ｍＬ）との関係を図４に示す。

[処理条件]
原水濁度：２０ｍｇ／Ｌ
通水速度：１０ｍ／ｈｒ
フロックブランケット層高さ：１６００ｍｍ
凝集剤：ＰＡＣ
凝集剤注入率：ＡｌＴ比＝０．０５

図３からわかるように、撹拌強度Ｇ（ｓｅｃ^−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積ＧＴ値を２０００００以上とすることにより、処理水（清澄水）の濁度が向上する。また、そのとき、図４からわかるように、撹拌強度Ｇ（ｓｅｃ^−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積ＧＴ値を２０００００以上とすることにより、処理水の残留微粒子数（個／ｍＬ）が減少する。

（実施例２）
図１に示す凝集沈殿処理装置を使用して、凝集剤注入率ＡｌＴ比と、撹拌強度Ｇ値及び滞留時間Ｔとを変えて下記の条件で原水の処理を行った。ＡｌＴ比と処理水の濁度（ｍｇ／Ｌ）との関係を図５に示す。

[処理条件]
原水濁度：２０ｍｇ／Ｌ
通水速度：１０ｍ／ｈｒ
フロックブランケット層高さ：７３０ｍｍ
凝集剤：ＰＡＣ
凝集剤注入率：ＡｌＴ比＝０．０２,０．０３，０．０４，０．０５，０．１０
ＧＴ値：１５０ｓｅｃ^−１×（４．８３×６０）ｓｅｃ，６５０ｓｅｃ^−１×（１２．６４×６０）ｓｅｃ

図５からわかるように、撹拌強度Ｇ（ｓｅｃ^−１）と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積ＧＴ値を２０００００以上にすることにより処理水濁度の改善が図られている。

（実施例３）
図１に示す凝集沈殿処理装置を使用して、凝集剤注入率ＡｌＴ比を変えて下記の条件で原水の処理を行った。ＡｌＴ比と処理水の濁度（ｍｇ／Ｌ）との関係を図６に示す。

[処理条件]
原水濁度：２０ｍｇ／Ｌ
通水速度：１０ｍ／ｈｒ
フロックブランケット層高さ：１６００ｍｍ
凝集剤：ＰＡＣ
凝集剤注入率：ＡｌＴ比＝０．０２,０．０３，０．０４，０．０５，０．１０
ＧＴ値：６５０ｓｅｃ^−１×（１２．６４×６０）ｓｅｃ

図６からわかるように、ＡｌＴ比０．１以下でも処理水（清澄水）の濁度は良好である。

（実施例４）
図１に示す凝集沈殿処理装置を使用して、原水の濁度を変えて下記の条件で原水の処理を行った。処理時間と原水、処理水の濁度（ｍｇ／Ｌ）との関係を図７に示す。

[処理条件]
原水濁度：１００，４００，８００ｍｇ／Ｌ
通水速度：１０ｍ／ｈｒ
フロックブランケット層高さ：１３３０ｍｍ
凝集剤：ＰＡＣ
凝集剤注入率：ＡｌＴ比＝０．０１（原水濁度１００ｍｇ／Ｌの時）、０．０５（原水濁度４００，８００ｍｇ／Ｌの時）
ＧＴ値：６５０ｓｅｃ^−１×（１２．６４×６０）ｓｅｃ

図７からわかるように、高濁度原水の処理に対しても、処理水（清澄水）の濁度は良好である。

（実施例５）
図１に示す凝集沈殿処理装置を使用して得られた汚泥をフィルタプレスにより脱水処理を行った。凝集剤注入率ＡｌＴ比を変えて下記の条件で原水の処理、脱水処理を行った。ＡｌＴ比と単位面積あたりの加圧脱水ろ過速度（ｋｇ−ｄａｙｓ／ｍ^２・ｈｒ）との関係を図８に示す。また、ＡｌＴ比と脱水したケーキの含水率（％）との関係を図９に示す。

[処理条件]
原水濁度：２０ｍｇ／Ｌ
通水速度：１０ｍ／ｈｒ
フロックブランケット層高さ：１６００ｍｍ
凝集剤：ＰＡＣ
凝集剤注入率：ＡｌＴ比＝０．０１,０．０２,０．０３，０．０４，０．１，０．２
ＧＴ値：６５０ｓｅｃ^−１×（１２．６４×６０）ｓｅｃ

図８からわかるように、ＡｌＴ比が低くなると、ろ過速度が速くなっており、単位時間当たりの処理量が増える。また、図９からわかるように、ＡｌＴ比が低くなると、脱水ケーキの含水率が減少する。

本発明の実施形態に係る凝集沈殿処理装置の一例の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る凝集沈殿処理装置における傾斜板の一例を示す図である。本発明の実施例１における、撹拌強度Ｇと滞留時間Ｔとの積ＧＴ値と、処理水の濁度との関係を示す図である。本発明の実施例１における、撹拌強度Ｇと滞留時間Ｔとの積ＧＴ値と、残留微粒子数との関係を示す図である。本発明の実施例２におけるＡｌＴ比と処理水の濁度との関係を示す図である。本発明の実施例３におけるＡｌＴ比と処理水の濁度との関係を示す図である。本発明の実施例４におけるＡｌＴ比と処理水の濁度との関係を示す図である。本発明の実施例５におけるＡｌＴ比と脱水ろ過速度との関係を示す図である。本発明の実施例５におけるＡｌＴ比と脱水ケーキ含水率との関係を示す図である。

符号の説明

１凝集沈殿処理装置、１０凝集槽、１２沈澱槽、１４汚泥濃縮貯留槽、１６撹拌羽根、１８モータ、２０濁度測定装置、２２制御部、２４ポンプ、２６傾斜装置、２８フロックブランケット層、３０清澄水流出口、３２汚泥流出口、３４汚泥、３６傾斜板。

Claims

懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して凝集沈澱により凝集フロックと清澄水とに分離する凝集沈澱処理装置であって、
前記凝集剤を添加した原水を撹拌して凝集フロックを形成する凝集槽と、
前記凝集槽からの凝集処理水を下部から流入させ、清澄水を上部から流出させるとともに、槽内に形成されるフロックブランケット層により凝集フロックを吸合分離する沈澱槽と、
を有し、
前記凝集槽において、撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ^-1）は、４５０ｓｅｃ ^-1 〜８００ｓｅｃ ^-1 の範囲であり、撹拌強度Ｇ値と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積であるＧＴ値が、３０００００以上で撹拌が行われることを特徴とする凝集沈殿処理装置。
請求項１に記載の凝集沈殿処理装置であって、
前記凝集剤は、アルミニウム系無機凝集剤であり、
前記凝集処理は、前記原水の濁度成分に対するアルミニウムの添加量であるＡｌＴ比０．１以下の凝集剤注入率で行われることを特徴とする凝集沈殿処理装置。
請求項１に記載の凝集沈殿処理装置であって、
前記凝集剤は、鉄系無機凝集剤であり、
前記凝集処理は、前記原水の濁度成分に対する鉄の添加量であるＦｅＴ比０．２以下の凝集剤注入率で行われることを特徴とする凝集沈殿処理装置。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の凝集沈殿処理装置であって、
前記凝集処理において、通水速度は、５ｍ／ｈｒ以上であることを特徴とする凝集沈殿処理装置。
請求項１〜４のいずれか１つに記載の凝集沈殿処理装置であって、
さらに、前記フロックブランケット層と前記清澄水との界面の上方に、前記フロックブランケット層からの母フロックを上澄水層に流出させることを防止するために、傾斜した板材を間隔をおいて配置した傾斜装置を配することを特徴とする凝集沈殿処理装置。
請求項５に記載の凝集沈殿処理装置であって、
前記傾斜装置を深さ方向において多段に配することを特徴とする凝集沈殿処理装置。
懸濁物質を含む原水に凝集剤を添加して凝集沈澱により凝集フロックと清澄水とに分離する凝集沈澱処理方法であって、
前記原水に前記凝集剤を添加する工程と、
前記凝集剤を添加した原水を撹拌して凝集フロックを形成する凝集処理工程と、
前記凝集処理された凝集処理水を下部から流入させ、清澄水を上部から流出させるとともに、槽内に形成されるフロックブランケット層により凝集フロックを吸合分離する工程と、
を含み、
前記凝集処理において、撹拌強度Ｇ値（ｓｅｃ^-1）は、４５０ｓｅｃ ^-1 〜８００ｓｅｃ ^-1 の範囲であり、撹拌強度Ｇ値と滞留時間Ｔ（ｓｅｃ）との積であるＧＴ値が、３０００００以上で撹拌が行われることを特徴とする凝集沈殿処理方法。
請求項７に記載の凝集沈殿処理方法であって、
前記凝集剤は、アルミニウム系無機凝集剤であり、
前記凝集処理は、前記原水の濁度成分に対するアルミニウムの添加量であるＡｌＴ比０．１以下の凝集剤注入率で行われることを特徴とする凝集沈殿処理方法。
請求項７に記載の凝集沈殿処理方法であって、
前記凝集剤は、鉄系無機凝集剤であり、
前記凝集処理は、前記原水の濁度成分に対する鉄の添加量であるＦｅＴ比０．２以下の凝集剤注入率で行われることを特徴とする凝集沈殿処理方法。
請求項７〜９のいずれか１つに記載の凝集沈殿処理方法であって、
前記凝集処理において、通水速度は、５ｍ／ｈｒ以上であることを特徴とする凝集沈殿処理方法。
請求項７〜１０のいずれか１つに記載の凝集沈殿処理方法であって、
さらに、前記フロックブランケット層と前記清澄水との界面の上方に、傾斜した板材を間隔をおいて配置した傾斜装置を配して、前記フロックブランケット層からの母フロックを上澄水層に流出させることを防止することを特徴とする凝集沈殿処理方法。
請求項１１に記載の凝集沈殿処理方法であって、
前記傾斜装置を深さ方向において多段に配することを特徴とする凝集沈殿処理方法。