JP5277690B2 - 凝集分離方法及び凝集分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、凝集分離方法及び凝集分離装置に係り、特に排水や用水に高分子凝集剤を添加して凝集処理し、凝集処理水を固液分離するに当たり、高分子凝集剤による凝集作用を有効に発揮させて高分子凝集剤添加量の削減と処理水水質の向上を図る凝集分離方法及び凝集分離装置に関する。

従来、排水処理や用水処理において、凝集沈殿法が広く採用されている。また、凝集沈殿法において、汚泥の沈降性を高め、汚泥排出量の低減と分離汚泥の脱水性の向上を図る方法として、ＨＤＳ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｓｏｌｉｄｓ）法が提案されている（例えば、特開２００６−２５５４９９号公報）。

図２は、ＨＤＳ法を採用したフッ素含有排水の処理方法を示す系統図であり、フッ素含有排水は、まず第１反応槽１に導入されて、汚泥調整槽５からの改質汚泥とｐＨ調整剤が添加、混合される。第１反応槽１の流出液は第２反応槽２に導入され、ｐＨ調整剤と無機凝集剤が添加される。第２反応槽２の流出液は凝集槽３において、高分子凝集剤が添加されて凝集処理され、凝集処理水は沈殿槽４で沈殿分離され、分離水は処理水として系外へ排出される。また、分離汚泥の一部は汚泥調整槽５に送給され、残部は余剰汚泥として系外へ排出される。

汚泥調整槽５においては、返送汚泥に消石灰等のカルシウム塩が添加、混合されて改質され、改質汚泥が第１反応槽１のフッ素含有排水に添加される。

この方法では、返送汚泥をカルシウム塩と反応させることにより、汚泥フロック表面に結晶構造を形成させることで汚泥密度を高め、また、この改質汚泥を核としてフッ素含有排水中のフッ素イオンとカルシウムイオンとの反応で生成するフッ化カルシウムが析出することにより、固液分離性に優れた汚泥を得ることができる。

このようなＨＤＳ法によるフッ素含有排水の処理も含め、一般に排水や用水処理において、高分子凝集剤を添加して凝集処理し、凝集処理水を固液分離する場合、高分子凝集剤は凝集槽のみで添加されている（例えば、上記特開２００６−２５５４９９号公報、特公平７−４５９７号公報）。

また、槽内に高分子凝集剤添加配管を設けた沈殿槽（特開２００６−２７２２５３号公報）や、固液分離として、加圧浮上分離を行う浮上分離槽に加圧水を供給する配管に高分子凝集剤を注入する方法（特公平３−１２９４９号公報）も提案されている。
特開２００６−２５５４９９号公報 特公平７−４５９７号公報 特開２００６−２７２２５３号公報 特公平３−１２９４９号公報

従来の凝集分離法では、高分子凝集剤添加量に見合う凝集効果が得られているとは言えず、高分子凝集剤による凝集効果を十分に発揮させて、より一層の凝集性の向上、高分子凝集剤添加量の削減、処理水ＳＳの低減を図ることが望まれる。

本発明は上記従来の実状に鑑みてなされたものであって、排水や用水の凝集分離処理に当たり、高分子凝集剤添加による凝集性を向上させて凝集フロックの固液分離性を高め、処理水ＳＳの低減と高分子凝集剤添加量の削減を図る方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、凝集槽で高分子凝集剤により凝集処理された凝集処理水中の凝集フロックは、凝集槽から固液分離槽への移送配管内で流速が速くなったり、エルボ管で物理的な衝撃を受けたりすることにより破壊されることがあり、このため、固液分離槽に導入される凝集処理水は、凝集槽から流出した直後の凝集処理水よりも凝集性の悪いものとなり、このことが固液分離槽において十分な固液分離性が得られないことの原因であると考えた。

本発明は、固液分離工程の直前で再度高分子凝集剤を添加し、破壊された凝集フロックを再凝集して凝集性を高めることにより、この問題を解決するものであり、以下を要旨とする。

本発明（請求項１）の凝集分離方法は、凝集槽において被処理水に高分子凝集剤を添加して凝集処理する凝集処理工程と、凝集処理水を固液分離手段で固液分離する固液分離工程とを有する排水の凝集分離方法において、凝集処理水を凝集槽から固液分離手段に移送する配管における固液分離手段の直前で凝集処理水に高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加工程を有し、該配管の高分子凝集剤の注入点が、該固液分離手段の入口からの配管距離として１ｍ以上１０ｍ以下であり、該凝集槽への高分子凝集剤の添加量と該配管への高分子凝集剤の添加量との比（凝集槽への高分子凝集剤添加量：配管への高分子凝集剤添加量）が重量比で１：０．１〜１：１０であることを特徴とする。

請求項２の凝集分離方法は、請求項１において、高分子凝集剤添加工程で添加する高分子凝集剤がアニオン系高分子凝集剤であることを特徴とする。

請求項３の凝集分離方法は、請求項１または２において、固液分離工程で分離された汚泥の一部を凝集剤が添加される前の被処理水に添加する汚泥返送工程を有することを特徴とする。

請求項４の凝集分離方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、高分子凝集剤添加工程が、凝集処理水を凝集槽から固液分離手段に移送する配管に高分子凝集剤を加圧注入する工程であることを特徴とする。

請求項５の凝集分離方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、固液分離工程が沈殿分離工程であることを特徴とする。

本発明（請求項６）の凝集分離装置は、被処理水に高分子凝集剤を添加して凝集処理する凝集槽と、凝集処理水を固液分離する固液分離手段とを有する排水の凝集分離装置において、凝集槽と固液分離手段とを接続して凝集処理水を移送する配管と、該配管における固液分離手段の直前部に接続して凝集処理水に高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加手段を有し、該配管の高分子凝集剤の注入点が、該固液分離手段の入口からの配管距離として１ｍ以上１０ｍ以下であり、該凝集槽への高分子凝集剤の添加量と該配管への高分子凝集剤の添加量との比（凝集槽への高分子凝集剤添加量：配管への高分子凝集剤添加量）が重量比で１：０．１〜１：１０であることを特徴とする。

請求項７の凝集分離装置は、請求項６において、高分子凝集添加手段で添加する高分子凝集剤がアニオン系高分子凝集剤であることを特徴とする。

請求項８の凝集分離装置は、請求項６または７において、固液分離手段で分離された汚泥の一部を凝集剤が添加される前の被処理水に添加する汚泥返送手段を有することを特徴とする。

請求項９の凝集分離装置は、請求項６ないし８のいずれか１項において、高分子凝集剤添加手段が、前記配管に高分子凝集剤を加圧注入する手段であることを特徴とする。

請求項１０の凝集分離装置は、請求項６ないし９のいずれか１項において、固液分離手段が沈殿槽であることを特徴とする。

本発明の凝集分離方法及び装置によれば、排水や用水の凝集分離処理に当たり、高分子凝集剤添加による凝集フロックの凝集性向上効果を高めることにより、固液分離性を高め、処理水ＳＳの低減と高分子凝集剤添加量の削減を図ることができる。

即ち、本発明では、高分子凝集剤を分割注入し、固液分離の直前でも高分子凝集剤を添加して、凝集槽から固液分離槽に移送される間に破壊された凝集フロックを再凝集させることにより、凝集性、固液分離性を高める。この結果、従来法と同等の高分子凝集剤添加量において、得られる処理水のＳＳを低減することができ、言い換えると、従来法と同等の処理水ＳＳを得るための高分子凝集剤添加量を削減することが可能となる（請求項１，６）。
また固液分離の直前に添加する高分子凝集剤としてアニオン系高分子凝集剤を用いることにより、さらに効率的に再凝集を行うことができる（請求項２，７）。

本発明による高分子凝集剤の分割注入による効果は、特にＨＤＳ法のように、分離汚泥の一部を前段へ返送して処理する場合において有効に発揮される。即ち、このように汚泥を返送する処理系では、系内の汚泥濃度が高いため、凝集処理水の移送中に破壊されるフロック量も多いことから、高分子凝集剤を固液分離槽の直前で添加することによる破壊フロックの再凝集の効果がより一層有効に発揮される（請求項３，８）。

以下、図面を参照して本発明の凝集分離方法及び凝集分離装置の実施の形態を示す。

図１は、本発明を、フッ素含有排水の処理に適用した場合の実施の形態を示す系統図である。

図１のフッ素含有排水の処理方法は、沈殿槽４の入口直前、即ち、凝集処理水を沈殿槽４に移送する配管１０の、沈殿槽４への流入口直前部に、高分子凝集剤を注入する点が、図２に示す従来技術と異なる。図１において、図２に示す部材と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。

図１の方法では、高分子凝集剤を凝集槽３と配管１０の沈殿槽４直前部との２ヶ所で添加して、凝集槽３から配管１０内を移送されてきた凝集処理水中の破壊フロックを再凝集させることにより、沈殿槽４において、良好な沈降分離性を得ることができ、ＳＳ濃度の低い処理水を得ることができる。

このように、凝集槽３と配管１０の沈殿槽４直前部との２ヶ所で高分子凝集剤を分割注入する場合、その注入比率には特に制限はなく、被処理水の水質（ＳＳ濃度、ＳＳ種、ｐＨ）等や装置仕様によっても好適比率は異なるため、適用対象の水系毎に、例えば以下のような予備試験を行って、予めこの注入比率を設定しておくことが好ましい。

即ち、まず、凝集槽への高分子凝集剤添加量と、沈殿槽直前への高分子凝集剤添加量との比率を１：１として注入し、沈殿槽からの処理水（固液分離水）の水質（ＳＳや濁度）が目標水質に達しない場合には比率を変更して調整する。

この注入比率は、上述の如く、被処理水の水質や装置仕様により異なるため、一概には言えないが、通常、凝集槽への高分子凝集剤注入量：沈殿槽入口への高分子凝集剤注入量は１：０．１〜１：１０（重量比）、特に１：０．２〜１：５（重量比）の範囲で設定することにより、良好な結果が得られる場合が多い。

高分子凝集剤の注入比率の制御方法としては、高分子凝集剤の注入配管に各々ポンプを設けて高分子凝集剤の注入を行う場合には、各々のポンプの吐出量を調整すれば良い。１台のポンプを用いて、開閉バルブを設けた分岐配管により高分子凝集剤を分割注入する場合には、バルブの開度を調整すれば良い。

なお、図１に示す如く、凝集処理水の移送配管に高分子凝集剤を注入する場合、その注入点が沈殿槽入口部分から遠すぎると、この部分で高分子凝集剤が注入されても、注入点から沈殿槽に到る配管内での凝集フロックの破壊の問題がある。そのため、高分子凝集剤の注入点の沈殿槽入口（沈殿槽への凝集処理水の流入口）からの配管距離が１０ｍ以下程度であることが好ましい。ただし、１０ｍ以下の配管内に凝集フロックを破壊する原因となるエルボ等がある場合は高分子凝集剤の注入点を当該エルボ等の後段にするのが好ましい。また、高分子凝集剤の注入点が沈殿槽入口部分から近すぎると十分に再凝集が起こらず効率が悪い。よって高分子凝集剤の注入点は沈殿槽入口部から１ｍ以上、好ましくは２ｍ以上のところに注入することが好ましい。

なお、本発明において、高分子凝集剤は凝集槽と沈殿槽入口配管との２箇所に添加する他、３ヶ所以上に添加しても良い。また、沈殿槽内に更に高分子凝集剤を添加することも可能であるが、過度に高分子凝集剤の注入箇所を増やすことは装置設備が複雑となり好ましくない。移送中に破壊された凝集フロックの再凝集は、沈殿槽に注入する直前で行われることが好ましいことから、本発明では、凝集槽と沈殿槽入口との２ヶ所で高分子凝集剤を注入することが好ましい。

また、図２とは異なり、凝集槽と沈殿槽が接している場合があるが、この場合も凝集槽から排出された凝集処理水がトラフなどの移送配管を通って沈殿槽内に流入するので本発明を適用できる。従って、本発明でいう「固液分離の直前」とは移送配管が固液分離槽内に入った点ではなく、移送する凝集処理水が沈殿槽内の液に流入する点である。なお上記は沈殿分離について述べてきたが、浮上分離など他の固液分離手段についても、条件含め同様である。

本発明はフッ素含有排水の処理に限らず、あらゆる排水又は用水の凝集分離処理に適用することができる。特に、凝集フロックの機械的強度が小さい有機性排水の高度凝集分離処理や、含水率の大きい水酸化物汚泥を生成する凝集分離処理に、本発明は好適に適用される。

また、本発明において添加される高分子凝集剤の種類には特に制限はなく、アニオン系高分子凝集剤であっても、カチオン系高分子凝集剤であっても、両性高分子凝集剤であっても、ノニオン系高分子凝集剤であっても良い。ただし、固液分離の直前に添加する高分子凝集剤は、より凝集性の高いアニオン系高分子凝集剤を用いることが好ましい。

また、固液分離の手段についても特に制限はないが、好ましくは沈殿槽、加圧浮上槽が挙げられ、特に沈殿槽であることが好ましい。

また、固液分離槽直前での高分子凝集剤の添加は、凝集処理水の移送配管への高分子凝集剤の加圧注入で行うことが好適である。

本発明は、特に、凝集処理水の凝集性が分離性能に大きく影響する沈殿分離を採用する場合に、その効果をより一層有効に発揮させることができる。

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。

［実施例１，２］
液晶排水の生物処理水に無機凝集剤（硫酸アルミニウム）６０ｍｇ／Ｌを添加して凝集処理した後、凝集槽で高分子凝集剤（クリフロックＰＡ３３１；栗田工業（株）製；アニオン系高分子凝集剤）を添加して凝集処理し、凝集処理水を沈殿槽で固液分離している排水処理系において、高分子凝集剤を凝集槽と沈殿槽入口（沈殿槽入口から２ｍ上流の凝集処理水移送配管部分）とに、それぞれ表１に示す高分子凝集剤添加量で分割注入した。得られた処理水（固液分離水）のＳＳ濃度を表１に示す。
なお、高分子凝集剤が注入される凝集槽に流入する無機凝集剤による凝集処理水のＳＳ濃度は５０ｍｇ／Ｌであった。

［比較例１］
実施例１において、高分子凝集剤を凝集槽のみに添加したこと以外は同様にして処理を行い、得られた処理水のＳＳ濃度を表１に示した。

表１より明らかなように、高分子凝集剤を分割注入した実施例１では、同量の高分子凝集剤を凝集槽のみに添加した比較例１よりも処理水ＳＳが向上した。また、実施例２に示すように比較例１の場合の１／３の高分子凝集剤添加量でも、比較例１よりも良好な処理水を得ることができた。

［実施例３，４］
図１に示すＨＤＳ法によるフッ素含有排水の処理系統において、本発明を適用して処理を行った。
原水のフッ素濃度は２００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ濃度は約４００ｍｇ／Ｌであるが、返送汚泥を汚泥調整槽５で改質して得られる改質汚泥を原水に添加して処理を行うため、凝集槽３におけるＳＳ濃度は約５０００ｍｇ／Ｌと高濃度であった。

この処理系において、高分子凝集剤（クリフロックＰＡ３３１；栗田工業（株）製；アニオン系高分子凝集剤）を凝集槽４と沈殿槽５入口（沈殿槽５入口から２ｍ上流の凝集処理水移送配管部分）とに、それぞれ表２に示す高分子凝集剤添加量で分割注入した。得られた処理水（固液分離水）のＳＳ濃度を表２に示す。

［比較例２］
実施例３において、高分子凝集剤を凝集槽のみに添加したこと以外は同様にして処理を行い、得られた処理水のＳＳ濃度を表２に示した。

表２より明らかなように、高分子凝集剤を分割注入した実施例３では、同量の高分子凝集剤を凝集槽のみに添加した比較例２よりも処理水ＳＳが向上した。また、高分子凝集剤添加量を比較例２の場合の４０％にした実施例４でも、得られる処理水のＳＳ濃度は、比較例２の場合よりも良好であった。

本発明をＨＤＳ法によるフッ素含有排水の処理に適用した場合の実施の形態を示す系統図である。 従来のＨＤＳ法によるフッ素含有排水処理システムを示す系統図である。

符号の説明

１ 第１反応槽
２ 第２反応槽
３ 凝集槽
４ 沈殿槽
５ 汚泥調整槽

Claims (10)

1. 凝集槽において被処理水に高分子凝集剤を添加して凝集処理する凝集処理工程と、凝集処理水を固液分離手段で固液分離する固液分離工程とを有する排水の凝集分離方法において、
   凝集処理水を凝集槽から固液分離手段に移送する配管における固液分離手段の直前で凝集処理水に高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加工程を有し、
   該配管の高分子凝集剤の注入点が、該固液分離手段の入口からの配管距離として１ｍ以上１０ｍ以下であり、
   該凝集槽への高分子凝集剤の添加量と該配管への高分子凝集剤の添加量との比（凝集槽への高分子凝集剤添加量：配管への高分子凝集剤添加量）が重量比で１：０．１〜１：１０であることを特徴とする凝集分離方法。
2. 請求項１において、高分子凝集剤添加工程で添加する高分子凝集剤がアニオン系高分子凝集剤であることを特徴とする凝集分離方法。
3. 請求項１または２において、固液分離工程で分離された汚泥の一部を凝集剤が添加される前の被処理水に添加する汚泥返送工程を有することを特徴とする凝集分離方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、高分子凝集剤添加工程が、凝集処理水を凝集槽から固液分離手段に移送する配管に高分子凝集剤を加圧注入する工程であることを特徴とする凝集分離方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、固液分離工程が沈殿分離工程であることを特徴とする凝集分離方法。
6. 被処理水に高分子凝集剤を添加して凝集処理する凝集槽と、凝集処理水を固液分離する固液分離手段とを有する排水の凝集分離装置において、
   凝集槽と固液分離手段とを接続して凝集処理水を移送する配管と、該配管における固液分離手段の直前部に接続して凝集処理水に高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加手段を有し、
   該配管の高分子凝集剤の注入点が、該固液分離手段の入口からの配管距離として１ｍ以上１０ｍ以下であり、
   該凝集槽への高分子凝集剤の添加量と該配管への高分子凝集剤の添加量との比（凝集槽への高分子凝集剤添加量：配管への高分子凝集剤添加量）が重量比で１：０．１〜１：１０であることを特徴とする凝集分離装置。
7. 請求項６において、高分子凝集添加手段で添加する高分子凝集剤がアニオン系高分子凝集剤であることを特徴とする凝集分離装置。
8. 請求項６または７において、固液分離手段で分離された汚泥の一部を凝集剤が添加される前の被処理水に添加する汚泥返送手段を有することを特徴とする凝集分離装置。
9. 請求項６ないし８のいずれか１項において、高分子凝集剤添加手段が、前記配管に高分子凝集剤を加圧注入する手段であることを特徴とする凝集分離装置。
10. 請求項６ないし９のいずれか１項において、固液分離手段が沈殿槽であることを特徴とする凝集分離装置。

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