JP7083274B2

JP7083274B2 - 水処理方法および水処理装置

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Publication number: JP7083274B2
Application number: JP2018093053A
Authority: JP
Inventors: 臨太郎前田; 裕一郎鳥羽; 正浩江口
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2022-06-10
Anticipated expiration: 2038-05-14
Also published as: JP2019198806A

Description

本発明は、凝集沈殿法による水処理方法及び装置に関する。

水処理装置の１つとして、用水処理や排水処理などに凝集沈殿装置が広く用いられている。凝集沈殿装置では、被処理水に鉄塩やアルミニウム塩等の無機凝集剤を添加することによって、被処理水に含まれる懸濁物質（ＳＳ）を凝結させて微細フロックを形成させ、次いで高分子凝集剤を添加することで粗大化した凝集フロックを形成し、沈殿槽内で汚泥と処理水とに固液分離する。

特許文献１には、無機凝集剤、カチオン系高分子凝集剤及びアニオン系高分子凝集剤を被処理水に添加する水処理方法が開示される。この文献によれば、カチオン系高分子凝集剤は、無機凝集剤と共に添加するか、又は無機凝集剤を添加した直後（例えば１秒～１分特に５秒～３０秒）又はそれ以降に添加する。その後、アニオン系高分子凝集剤が添加される。

国際公開第２０１４／０３８５３７号

しかしながら、本発明者らの検討によれば、無機凝集剤を添加してからカチオン系高分子凝集剤を添加するまでの時間によっては、処理水のＳＳ濃度が高くなり、処理水の清澄さが損なわれることがあった。

本発明の目的は、より清澄な処理水を得ることのできる水処理方法及び水処理装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、
無機凝集剤を添加した被処理水を攪拌槽内で攪拌する工程であって、該被処理水の攪拌槽における滞留時間を１分以上とする工程と、
前記撹拌槽から抜き出された被処理水に、カチオン系高分子凝集剤を添加する工程と、
カチオン系高分子凝集剤が添加された被処理水に、アニオン系高分子凝集剤を添加する工程と、
沈殿槽において、アニオン系高分子凝集剤が添加された被処理水から、固液分離によって凝集フロックを分離する工程と
を含む、水処理方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、
無機凝集剤を添加した被処理水を槽内で攪拌する攪拌槽であって、該被処理水の滞留時間が１分以上となるよう構成された攪拌槽と、
前記撹拌槽から排出された被処理水に、カチオン系高分子凝集剤を添加する手段と、
カチオン系高分子凝集剤が添加された被処理水に、アニオン系高分子凝集剤を添加する手段と、
アニオン系高分子凝集剤が添加された被処理水から、固液分離によって凝集フロックを分離する沈殿槽と
を含む、水処理装置が提供される。

本発明によれば、より清澄な処理水を得ることのできる水処理方法及び水処理装置が提供される。

本発明に係る水処理装置の一形態を示す概略構成図である。比較例Ａ１で用いた水処理装置の概略構成図である。試験Ａの結果を示すグラフである。試験Ｂの結果を示すグラフである。

本発明に係る水処理方法は、次の工程を含む。
工程１：無機凝集剤を添加した被処理水を攪拌槽内で攪拌する工程であって、該被処理水の攪拌槽における滞留時間を１分以上とする工程。
工程２：前記撹拌槽から抜き出された被処理水に、カチオン系高分子凝集剤を添加する工程。
工程３：カチオン系高分子凝集剤が添加された被処理水に、アニオン系高分子凝集剤を添加する工程。
工程４：沈殿槽において、アニオン系高分子凝集剤が添加された被処理水から、固液分離によって凝集フロックを分離する工程。

〔原水〕
水処理装置に供給する被処理水（原水）については、特に制限はなく、凝集沈殿の分野で公知の原水を、適宜使用できる。原水として、例えば、電子産業等でのエッチング工程で排出されるフッ素含有排水、めっき工場のめっき排水、発電所の排煙脱硫排水、工場から排出されるボイラーブロー排水や、染色工場の染色排水などの排水が挙げられる。

〔無機凝集剤〕
無機凝集剤としては、硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）などのアルミニウム塩、塩化第二鉄やポリ硫酸第二鉄などの第二鉄塩の酸性溶液など、凝集沈殿の分野で公知の無機凝集剤を使用できる。

〔カチオン系高分子凝集剤〕
カチオン系高分子凝集剤は、凝集沈殿の分野で公知のものを適宜使用することができる。カチオン系高分子凝集剤を構成するカチオン性モノマーとしては、例えば、ジメチルアミノエチルアクリレート・塩化メチル四級塩（ＤＡＡ）、ジメチルアミノエチルメタアクリレート塩化メチル４級塩（ＤＡＭ）が挙げられる。ノニオン性モノマーとしては、例えばアクリルアミドを挙げることができる。

処理水のＳＳ濃度の観点から、カチオン系高分子凝集剤のカチオン基比率（カチオン性モノマーとノニオン性モノマーの合計量に対するカチオン性モノマーの比率）は低いことが好ましく、特にカチオン基比率８モル％以下のカチオン系高分子凝集剤を使用することが好ましい。カチオン系高分子凝集剤のカチオン基比率は、例えば３モル％以上とすることができる。

カチオン系高分子凝集剤の重量平均分子量は、例えば、７００万以上あるいは１０００万以上とすることができ、また１５００万以下とすることができる。一般的に分子量が大きいほど凝集能力に優れるが、排水種、汚泥脱水機種によっても最適分子量が異なるため、それらに応じて都度選定するのが良い。

カチオン系高分子凝集剤の被処理水への添加量は、例えば、０．３～１０ｍｇ／Ｌとすることが好ましい。添加量が０．３ｍｇ／Ｌ以上であると、カチオン系高分子凝集剤の効果（カチオン・アニオン系高分子凝集剤併用の効果）を得ることが容易であり、凝集物（ペレットであってもよい）を大きくすることが容易である。添加量を１０ｍｇ／Ｌ超としてもよいが、その場合、添加量の増加に対して凝集物（ペレット）の粒径を大きくする効果は小さい。また、添加量を１０ｍｇ／Ｌ以下とすることにより、後段設備への影響、例えば膜ろ過設備の閉塞、脱水後の汚泥剥離性の低下を容易に防止することができる。

カチオン系高分子凝集剤は、予め水に溶解した溶液の状態で被処理水に添加することが好ましい。その溶液のカチオン系高分子凝集剤の濃度は、例えば０．０５～０．３ｗ／ｖ％である。

〔アニオン系高分子凝集剤〕
アニオン系高分子凝集剤は、凝集沈殿の分野で公知のものを適宜使用することができる。アニオン系高分子凝集剤として、アニオン性モノマーとノニオン性モノマーとの共重合体からなるものを用いることができる。アニオン性モノマーは、例えば、アクリル酸である。ノニオン性モノマーは、例えば、アクリルアミドである。

アニオン系高分子凝集剤のアニオン基比率（アニオン性モノマーとノニオン性モノマーの合計量に対するアニオン性モノマーの比率）の最適値は原水の性状や凝集を行う際のｐＨにより異なる。

アニオン系高分子凝集剤の重量平均分子量は、例えば、１０００万以上あるいは１５００万以上とすることができ、また２５００万以下とすることができる。カチオン系高分子凝集剤同様に、一般的に分子量が大きいほど凝集能力に優れるが、排水種、汚泥脱水機種によっても最適分子量が異なるため、それらに応じて都度選定するのが良い。

アニオン系高分子凝集剤の被処理水への添加量は、例えば、０．３～１０ｍｇ／Ｌとすることが好ましい。添加量が０．３ｍｇ／Ｌ以上であると、凝集物（ペレットであってもよい）を大きくすることが容易である。添加量を１０ｍｇ／Ｌ超としてもよいが、その場合、添加量の増加に対して凝集物の粒径を大きくする効果は少ない。また、添加量を１０ｍｇ／Ｌ以下とすることにより、後段設備への影響、例えば膜ろ過設備の閉塞、脱水後の汚泥剥離性の低下を容易に防止することができる。

アニオン系高分子凝集剤は、予め水に溶解した溶液の状態で被処理水に添加することが好ましい。その溶液のアニオン系高分子凝集剤の濃度は、０．０５～０．３ｗ／ｖ％である。

〔沈殿槽〕
沈殿槽として、凝集沈殿の分野で公知の沈殿槽を使用することができる。例えば被処理水が沈殿槽内に流入する前に凝集反応を完了させ、その後に沈殿槽に流入させるタイプの沈殿槽がある。また、沈殿槽内で凝集及び沈殿を行うタイプの沈殿槽がある。後者のタイプの沈殿槽として、特に、沈殿槽内で緩速攪拌を行うための攪拌翼を備え、沈殿槽内で凝集及び造粒操作を行う沈殿槽がある。沈殿槽で凝集と造粒を行う沈殿槽では、沈殿槽内で高密度で沈降速度の高い凝集物を形成できるため、より高い流速で水処理を行うことができる。

〔水処理装置〕
無機凝集剤、カチオン系高分子凝集剤及びアニオン系高分子凝集剤は、この順に被処理水に添加される。したがって、工程１は、カチオン系高分子凝集剤及びアニオン系高分子凝集剤を添加する前（工程２の前、かつ工程３の前）に行う。また、工程２は、アニオン系高分子凝集剤を添加する前（工程３の前）に行う。

図１を用いて水処理方法及び水処理装置の例について説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。この水処理装置は、詳しくは「凝集沈殿装置」と呼ぶことができるので、以下において「凝集沈殿装置」と呼ぶことがある。また、図１中の「カチオンポリマー」及び「アニオンポリマー」は、それぞれカチオン系高分子凝集剤及びアニオン系高分子凝集剤を意味する（図２も同様）。

・工程１
以下、工程１で用いる攪拌槽を、「無機凝集剤反応槽」あるいは「反応槽」と呼ぶことがある。反応槽１０に、ラインＬ１から原水が供給される。原水を他の処理に付した後に、反応槽１０に供給することもできる。他の処理は、例えば、原水に溶解しているフッ素や金属などのイオンから懸濁物質を形成する処理である。

反応槽１０において、被処理水に、ラインＬ６から無機凝集剤（図１においてはＰＡＣ）を添加し、ラインＬ７からｐＨ調整のためのアルカリ（図１においては苛性ソーダ）を添加する。反応槽１０に備わる攪拌機１１によって、攪拌を行う。この攪拌は、無機凝集剤を添加する反応槽において、凝集剤を均一に分散させ、微細フロックを形成させるために行う。未反応粒子の残留を抑制する観点からは、この攪拌の攪拌強度Ｇ値が高いことが好ましい。また反応槽で形成されたフロックは小さく破壊の心配がないことから、反応槽における攪拌強度Ｇ値は高くてよい。そのため、反応槽１０における攪拌強度Ｇ値は１００～５００ｓ^－１とするのが好ましい。攪拌強度Ｇ値は下式によって求めることができる。

なお、図１に示されるようにラインＬ６は反応槽１０に接続してもよいが、その必要はなく、例えばラインＬ１に接続してもよい。すなわち、反応槽１０に流入する前の原水（被処理水）に、無機凝集剤を添加してもよい。

無機凝集剤を添加した被処理水の、攪拌槽すなわち反応槽１０における滞留時間（以下、「工程１の滞留時間」ということがある）は、１分以上とする。この滞留時間は、１分以上である限り、排水種や除去対象物質に応じて決めることができる。例えば原水がフッ素含有排水の場合には、この滞留時間を１５分以上とすることが、残留するフッ素の除去に効果的である。ただしこの場合でも、１分以上の滞留時間があれば、処理水のＳＳ濃度の面では清澄な処理水を得ることができる。無機凝集剤は凝集フロックの核を形成する機能を果たす。そのため、この滞留時間が１分に満たない場合には、凝集フロックの核を十分に形成できず、その後カチオン系高分子凝集剤及びアニオン系高分子凝集剤を添加しても、粗大で強度の高いフロックを十分に形成することができず、清澄な処理水を得ること、また高濃度の濃縮汚泥を得ることが難しい。

工程１の滞留時間が１分以上となるように、反応槽１０を設計することができる。

・工程２
反応槽１０から抜き出された被処理水は、ラインＬ２を経て、後段の一次凝集槽２０に送られる。一次凝集槽２０は、必要に応じて攪拌機２１を備えた槽である。一次凝集槽ではカチオン系高分子凝集剤のノニオン鎖と無機凝集剤由来の微細フロックが水素結合によって結合し、フロックの粗大化が行われる。一次凝集槽における攪拌強度Ｇ値は、フロックの破壊を抑えるために、反応槽におけるＧ値より小さくてもよい。あるいは、後にアニオン系高分子凝集剤を添加し更にフロックの粗大化を行うため、一次凝集槽におけるＧ値は、反応槽と同様に高くてもよい。そのため一次凝集槽２０における攪拌強度Ｇ値は１０～５００ｓ^－１とするのが好ましい。

一次凝集槽２０に流入した被処理水には、ラインＬ８からカチオン系高分子凝集剤が添加され、その結果、凝集物（一次凝集フロック）が形成される。一次凝集槽２０において、攪拌機２１を用いて撹拌を行うことができる。なお、図１に示されるようにラインＬ８を一次凝集槽２０に接続してもよいが、その必要はなく、例えばラインＬ２に接続してもよい。すなわち、反応槽１０より下流、かつ一次凝集槽２０より上流で、被処理水に、カチオン系高分子凝集剤を添加してもよい。特に断りの無い限り、本明細書において「上流」及び「下流」は、被処理水の流れ方向を基準とする。また、攪拌機２１は必ずしも必要ではない。さらに一次凝集槽２０も必ずしも必要ではない。この場合、例えば配管内でカチオン系高分子凝集剤の添加を行い、ラインミキサーなどを用いて混合を行ってもよい。

カチオン系高分子凝集剤を添加してから、アニオン系高分子凝集剤を添加するまでの、水処理装置内での被処理水の滞留時間（以下、「工程２の滞留時間」ということがある。）は、好ましくは１分以上、更に好ましくは２分以上である。工程２の滞留時間が１分以上の場合、強度が高く粗大な凝集フロックを得ることが容易で、清澄な処理水、また高濃度の濃縮汚泥を得ることが容易である。この場合、無機凝集剤由来のフロックとカチオン系高分子凝集剤とが良好に結合した後に、フロックがアニオン系高分子凝集剤に吸着される。したがって、カチオン系及びアニオン系高分子凝集剤を併用したことによる架橋構造を得ることが容易である。その結果、強度が高く粗大な凝集フロックを得ることが容易となる。

工程２の滞留時間を１分以上とするために、カチオン系高分子凝集剤が添加された被処理水の、一次凝集槽２０における滞留時間を１分以上とすることができる。この条件が満たされるように一次凝集槽２０を設計することができる。

反応槽１０から抜き出された被処理水にカチオン系高分子凝集剤を添加する手段は、一次凝集槽２０、ラインＬ２及びＬ８を含む。一次凝集槽２０を用いない場合、当該手段は、ラインＬ２と、ラインＬ８（ただしラインＬ２に接続される）とを含み、更に混合のためのラインミキサーなどを用いることもある。

・工程３
一次凝集槽２０からラインＬ３に抜き出した被処理水には、ラインＬ９からアニオン系高分子凝集剤が添加される。沈殿槽３０への被処理水供給流路（ラインＬ３）において、アニオン系高分子凝集剤の添加を行うことができる。この場合、ラインＬ９をラインＬ３に接続する。あるいは、沈殿槽３０において、アニオン系高分子凝集剤の添加を行うことができる。この場合、例えば、センターウェルを備える沈殿槽（不図示）を沈殿槽３０として用い、ラインＬ９からセンターウェル内の被処理水にアニオン系高分子凝集剤を添加することができる。

カチオン系高分子凝集剤が添加された被処理水にアニオン系高分子凝集剤を添加する手段は、ラインＬ３及びＬ９を含む。あるいは、当該手段はラインＬ３と、上記センターウェルと、ラインＬ９（ただし上記センターウェルにアニオン系高分子凝集剤を添加できるよう配置される）を含む。

・工程４
アニオン系高分子凝集剤が添加された被処理水から、固液分離によって凝集フロックを分離するために、沈殿槽３０を用いる。アニオン系高分子凝集剤が添加された被処理水は、ラインＬ３を経て（あるいは沈殿槽内のセンターウェルを経て）、沈殿槽３０に、その下部もしくは底部から流入する。被処理水の上昇流によって、スラッジブランケットＺ１が形成される。本例における沈殿槽３０は造粒型の沈殿槽であり、この沈殿槽においては、アニオン系高分子凝集剤が添加された被処理水を沈殿槽内で撹拌することによって凝集と造粒を行い、ペレット状汚泥でスラッジブランケット（ペレットブランケット）Ｚ１を形成させる。この攪拌のために、沈殿槽３０には、モータＭによって駆動される被処理水攪拌用の攪拌機３１が設けられる。スラッジブランケットＺ１の上に、清澄水の層Ｚ２が形成される。清澄水層Ｚ２から、清澄水が、処理水としてラインＬ４に排出される。このようにして、凝集フロック（ペレット状汚泥）が、固液分離によって、清澄水から分離される。

沈殿槽３０の側面には、開口部３２を介して沈殿槽３０の内部と連通する濃縮部３３が設けられている。濃縮部３３は、沈殿槽とは別の槽を形成している。沈殿槽３０内のペレット状汚泥（スラッジブランケットＺ１の上部で浮遊しているペレット）の一部をオーバーフローさせて濃縮部３３に移し、それを濃縮部３３の内部で沈降させて濃縮する。濃縮部３３の下部には、濃縮部３３に堆積した濃縮汚泥（高濃度に濃縮されたペレット）の層Ｚ３から濃縮汚泥を引き抜くためのラインＬ５が接続される。ポンプＰにより、ラインＬ５から濃縮汚泥が凝集沈殿装置の外部に排出される。

〔試験Ａ〕
＜実施例Ａ１～Ａ４＞
図１に示す構成を有する水処理装置を用いて連続通水試験を実施した。すなわちＰＡＣとカチオン系高分子凝集剤は別々の槽で添加した。試験条件は次のとおりとした。

試験条件
原水：カオリン模擬排水（カオリンを濃度１００ｍｇ／Ｌで含む。模擬排水作成用の水は地下水をろ過したものを使用した。導電率：０．３ｍＳ／ｃｍ）。
反応槽及び一次凝集槽の容量：それぞれ２３．８Ｌ。
反応槽及び一次凝集槽における攪拌強度Ｇ値：それぞれ１０５ｓ^－１。
原水通水量：
・実施例Ａ１：４０Ｌ／ｈ（沈殿槽通水ＬＶ（線速度）：５ｍ／ｈ、反応槽及び一次凝集槽における滞留時間：それぞれ３６．４分）。
・実施例Ａ２：８０Ｌ／ｈ（沈殿槽通水ＬＶ：１０ｍ／ｈ、反応槽及び一次凝集槽における滞留時間：それぞれ１８．２分）。
・実施例Ａ３：１２０Ｌ／ｈ（沈殿槽通水ＬＶ：１５ｍ／ｈ、反応槽及び一次凝集槽における滞留時間：それぞれ１２．１分）。
・実施例Ａ４：２４０Ｌ／ｈ（沈殿槽通水ＬＶ：３０ｍ／ｈ、反応槽及び一次凝集槽における滞留時間：それぞれ６．１分）。
ＰＡＣ添加量（添加後の被処理水中の濃度）：１２０ｍｇ／Ｌ。
カチオン系高分子凝集剤添加量（添加後の被処理水中の濃度）：０．５ｍｇ／Ｌ。
カチオン系高分子凝集剤のカチオン基比率：８モル％。
アニオン系高分子凝集剤添加量（添加後の被処理水中の濃度）：１．０ｍｇ／Ｌ。
アニオン系高分子凝集剤のアニオン基比率：４モル％。
沈殿槽径：φ（直径）１００ｍｍ。

なお、沈殿槽の通水ＬＶは、沈殿槽のスラッジブランケットＺ１部における流路断面積を基準とする。すなわち、この通水ＬＶを算出するにあたっては、濃縮部３３は考慮しない。

＜比較例Ａ１～Ａ４＞
図２に示す水処理装置を用いて連続通水試験を実施した。この水処理装置は、実施例Ａ１で用いた水処理装置に次の改造を加えたものである。すなわち、原水を、ラインＬ２から供給した。また、ＰＡＣ供給ラインＬ６とアルカリ供給ラインＬ７を、一次凝集槽２０に接続した。反応槽１０は用いなかった。

すなわち本例では、ＰＡＣ及びカチオン系高分子凝集剤を同じ槽において被処理水に添加した。換言すれば、ＰＡＣとカチオン系高分子凝集剤とを、実質的に同時に被処理水に添加した。

比較例Ａ１～Ａ４において、上記以外は実施例Ａ１～Ａ４とそれぞれ同様にして、連続通水試験を実施した。したがって、比較例Ａ１～Ａ４において、一次凝集槽における滞留時間は、それぞれ実施例Ａ１～Ａ４と同じである。

図３に、試験結果を示す。図３において、横軸は沈殿槽３０の通水ＬＶ、縦軸は処理水のＳＳ濃度である。図３中、「別添加」は実施例Ａ１～Ａ４のデータを意味し、「同時添加」は比較例Ａ１～Ａ４のデータを意味する。

無機凝集剤とカチオン系高分子凝集剤を同時に（同じ反応槽に）添加する場合よりも、別々に（別々の反応槽に）添加する場合のほうが、清澄な処理水を得ることができることが明らかとなった。また処理水ＳＳ濃度の差（同時添加の場合と別添加の場合との間の差）は、沈殿槽通水ＬＶが上昇するほど顕著となった。

さらに、沈殿槽通水ＬＶが３０ｍ／ｈの試験（実施例Ａ４及び比較例Ａ４）において、スラッジブランケットＺ１部から越流した汚泥を３０分沈降濃縮させて、濃縮汚泥を引抜いた。それぞれの濃縮汚泥の汚泥濃度を測定したところ、次のとおりであった。
同時添加（比較例Ａ４）の場合の汚泥濃度：２．４質量％。
別添加（実施例Ａ４）の場合の汚泥濃度：３．５質量％。

汚泥濃度については、無機凝集剤とカチオン系高分子凝集剤を同一槽に添加する場合よりも、別の槽に添加する場合のほうが高い値を示した。すなわち、後者のほうが、沈降速度が速く、濃縮性の高い凝集物を形成できていたといえる。

〔試験Ｂ〕
本試験では、工程１の滞留時間の影響について調査した。実施例Ａ１で用いた水処理装置を用いた。ただし無機凝集剤反応槽１０の大きさを変更することによって、この槽における滞留時間、すなわち工程１の滞留時間を変化させた。沈殿槽３０の通水ＬＶは３０ｍ／ｈとした。実施例Ｂ１～Ｂ２においては、それぞれ工程１の滞留時間を１（反応槽容量４Ｌ）、２（反応槽容量８Ｌ）分とした。比較例Ｂ１においては、工程１の滞留時間を０．５分（反応槽容量２Ｌ）とした。本試験では一次凝集槽の滞留時間は全て６．１分とした。

上記以外は、実施例Ａ１と同様の試験を行った。図４に試験結果を示す。この図には、実施例Ａ４（工程１の滞留時間：６．１分。沈殿槽通水ＬＶ３０ｍ／ｈ）、比較例Ａ４（工程１の滞留時間：０分。沈殿槽通水ＬＶ：３０ｍ/ｈ）も併せて示す。図４において、横軸は工程１の滞留時間、縦軸は得られた処理水のＳＳ濃度である。

実験の結果、工程１の滞留時間を１分以上とすることによって、したがって無機凝集剤による凝結反応を１分以上行った後にカチオン系高分子凝集剤を添加することで、沈殿槽の通水ＬＶが高くても、清澄な処理水を得ることができることが明らかとなった。

〔試験Ｃ〕
＜実施例Ｃ１及び比較例Ｃ１＞
大型の水処理装置を用いて、連続通水試験を行った。実施例Ｃ１及び比較例Ｃ１では、それぞれ実施例Ａ１及び比較例Ａ１で使用した水処理装置と同様の構成を有するが、より大型の水処理装置を用いた。試験条件は次のとおりである。

試験条件
原水：カオリン模擬排水（カオリンを濃度１００ｍｇ／Ｌで含む。模擬排水作成用の水は地下水をろ過したものを使用した）。
原水通水量：１９ｍ^３／ｈ（沈殿槽通水ＬＶ：２０ｍ／ｈ、反応槽及び一次凝集槽における滞留時間：それぞれ３．２分）。
反応槽及び一次凝集槽の容量：それぞれ１０００Ｌ。
反応槽及び一次凝集槽における攪拌強度Ｇ値：３８７ｓ^－１。
ＰＡＣ添加量（添加後の被処理水中の濃度）：１２０ｍｇ／Ｌ。
カチオン系高分子凝集剤添加量（添加後の被処理水中の濃度）：０．５ｍｇ／Ｌ。
カチオン系高分子凝集剤のカチオン基比率：８モル％。
アニオン系高分子凝集剤添加量（添加後の被処理水中の濃度）：１．０ｍｇ／Ｌ。
アニオン系高分子凝集剤のアニオン基比率：４モル％。
沈殿槽径：φ１１００ｍｍ。

上記以外は、実施例Ａ１と同様にして（実施例Ｃ１）、あるいは比較例Ａ１と同様にして（比較例Ｃ１）、連続通水試験を行って、得られた処理水のＳＳ濃度を測定した。結果は次の通りであった。
実施例Ｃ１：１．８ｍｇ／Ｌ。
比較例Ｃ１：５．２ｍｇ／Ｌ。

＜実施例Ｃ２及び比較例Ｃ２＞
実施例Ｃ２及び比較例Ｃ２においてそれぞれ、カチオン系高分子凝集剤としてカチオン基比率が３モル％のカチオン系高分子凝集剤を用いたこと以外は、実施例Ｃ１及び比較例Ｃ１と同様にして、連続通水試験を行って、得られた処理水のＳＳ濃度を測定した。結果は次の通りであった。
実施例Ｃ２：１．２ｍｇ／Ｌ。
比較例Ｃ２：４．３ｍｇ／Ｌ。

この結果から、装置を大型化した場合でも、無機凝集剤とカチオン系高分子凝集剤を別に添加した方が良いことが明らかとなった。

〔試験Ｄ〕
原水の種類を変えた場合の水処理性能について調査した。原水としては、フッ素含有水を用いた。

＜実施例Ｄ１～Ｄ２、比較例Ｄ１～Ｄ４＞
実施例Ｄ１及びＤ２では、実施例Ａ１で用いた水処理装置を、次のように改造して用いた。すなわち、反応槽１０の上流側に、攪拌機を備える槽（不図示）を追加した。この槽に原水を供給した。またこの槽において、Ｃａ（ＯＨ）_２（消石灰水溶液）とＨＣｌ（塩酸）を原水に添加して、攪拌した。この槽から、難溶性のフッ素化合物（ＣａＦ_２）を懸濁物質として含む被処理水を抜き出し、この被処理水をラインＬ１に供給した。

比較例Ｄ１～Ｄ４では、比較例Ａ１で用いた水処理装置を、上記と同様に改造して用いた。ただし、難溶性のフッ素化合物（ＣａＦ_２）を含む被処理水は、ラインＬ２に供給した。

なお、実施例Ｄ１では反応槽及び一次凝集槽の滞留時間はそれぞれ６．１分、実施例Ｄ２では反応槽及び一次凝集槽の滞留時間はそれぞれ５．２分である。また比較例Ｄ１～Ｄ４では反応槽は無く、比較例Ｄ１及びＤ３の一次凝集槽の滞留時間はそれぞれ６．１分、比較例Ｄ２及びＤ４の一次凝集槽の滞留時間はそれぞれ５．２分である。

試験条件
試験条件は次のとおりである。
原水：フッ素含有模擬排水（フッ素を濃度５２０ｍｇ／Ｌ、その他多数イオン類を含む水。導電率３．６ｍＳ／ｃｍ）。
原水通水量：表１に示す。
反応槽、一次凝集槽容量：２３．８Ｌ。
反応槽、一次凝集槽攪拌強度Ｇ値：１０５ｓ^－１。
ＰＡＣ添加量（添加後の被処理水中の濃度）：７００ｍｇ／Ｌ。
カチオン系高分子凝集剤添加量（添加後の被処理水中の濃度）：表１に示す。
カチオン系高分子凝集剤カチオン基比率：８モル％。
アニオン系高分子凝集剤添加量（添加後の被処理水中の濃度）：表１に示す。
アニオン系高分子凝集剤アニオン基比率：４モル％。
沈殿槽径：φ１００ｍｍ。

上記以外は、実施例Ａ１と同様にして（実施例Ｄ１～Ｄ２）、あるいは比較例Ａ１と同様にして（比較例Ｄ１～Ｄ４）、連続通水試験を行って、得られた処理水のＳＳ濃度を測定した。結果を表１に示す。

実験の結果、原水の種類を変えても、無機凝集剤とカチオン系高分子凝集剤を同じ反応槽に添加した場合（比較例Ｄ１～Ｄ４）より、別々の反応槽に添加した場合（実施例Ｄ１、Ｄ２）のほうが清澄な処理水を得ることができることが明らかとなった。

また無機凝集剤とカチオン系高分子凝集剤を同時添加し、高分子凝集剤の合計添加量を６ｍｇ／Ｌに増やした場合（比較例Ｄ３及びＤ４）と比べても、無機凝集剤とカチオン系高分子凝集剤を別添加し、高分子凝集剤の合計添加量を３ｍｇ／Ｌとした場合（実施例Ｄ１及びＤ２）のほうが、処理水ＳＳが低く清澄な処理水を得ている。したがって、高分子凝集剤の使用量の削減も見込める。

〔試験Ｅ〕
以下の手順にてジャーテストを行い、凝集物の大きさを調べた。

＜ジャーテストＥ１＞
原水として、実施例Ａ１で用いたものと同じ原水を用いた。ビーカーに原水５００ｍＬを入れ、そこに無機凝集剤（ＰＡＣ）を１２０ｍｇ／Ｌの濃度になるように添加し、ＮａＯＨにてｐＨ７に調整し、１５０ｒｐｍで５分急速撹拌を実施した。続いて、カチオン系高分子凝集剤を０．５ｍｇ／Ｌの濃度になるように添加し、１５０ｒｐｍで１分急速撹拌を実施した。続いてアニオン系高分子凝集剤を１ｍｇ／Ｌの濃度になるように添加し、１５０ｒｐｍの急速撹拌を１分行った後、４０ｒｐｍの緩速撹拌を３分実施した。

＜ジャーテストＥ２＞
カチオン系高分子凝集剤の添加後、アニオン系高分子凝集剤の添加前の急速撹拌時間を２分にしたこと以外はジャーテストＥ１と同様の試験を行った。

＜ジャーテストＥ３＞
無機凝集剤添加後の急速撹拌（５分）まではジャーテストＥ１と同様の操作を行った。続いて、カチオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤を同時に添加し、１５０ｒｐｍの急速撹拌を１分行った後、４０ｒｐｍの緩速撹拌を５分実施した。

＜ジャーテストＥ４＞
カチオン系高分子凝集剤の添加後、アニオン系高分子凝集剤の添加前の急速撹拌時間を３０秒にしたこと以外はジャーテストＥ１と同様の試験を行った。

各ジャーテストにおいて、得られた液に含まれる凝集物の大きさ（凝集フロック径）を測定した。結果を表２に示す。

この結果より、カチオン系高分子凝集剤を添加してからアニオン系高分子凝集剤を添加するまでの攪拌時間は１分以上が好ましく、したがって工程２の滞留時間は１分以上が好ましいと言える。

以上の結果、次のことが言える。すなわち、無機凝集剤を添加してから１分以上攪拌して反応させ（工程１の滞留時間を１分以上とし）、次いでカチオン系高分子凝集剤を添加し、最後にアニオン系高分子凝集剤を添加して凝集物を形成することで、例えば沈殿槽の通水ＬＶが５ｍ／ｈ以上、特には１０ｍ／ｈ以上と高い場合に、高分子凝集剤の添加量が少なくても、清澄な処理水を得ることができる。また凝集物自体の沈降速度が上昇し、そのため、沈降濃縮も進みやすい。したがって、汚泥を沈降濃縮させた場合には、より高濃度の濃縮汚泥を得ることができる。

Claims

無機凝集剤を添加した被処理水を攪拌槽内で攪拌する工程であって、該被処理水の攪拌槽における滞留時間を１分以上とする工程と、
前記撹拌槽から抜き出された被処理水に、カチオン系高分子凝集剤を添加する工程と、
カチオン系高分子凝集剤が添加された被処理水に、アニオン系高分子凝集剤を添加する工程と、
沈殿槽において、アニオン系高分子凝集剤が添加された被処理水から、固液分離によって凝集フロックを分離する工程と、を含み
前記無機凝集剤が、アルミニウム塩および第二鉄塩からなる群より選択される少なくとも１種である、
水処理方法。
前記アルミニウム塩が、硫酸アルミニウムおよびポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１に記載の水処理方法。
前記第二鉄塩が、塩基第二鉄およびポリ硫酸第二鉄からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１に記載の水処理方法。
カチオン系高分子凝集剤を添加してから、アニオン系高分子凝集剤を添加するまでの、被処理水の滞留時間を１分以上とする、請求項１～３のいずれか1項に記載の水処理方法。
前記沈殿槽への被処理水の供給流路または前記沈殿槽において、前記アニオン系高分子凝集剤の添加を行い、
前記アニオン系高分子凝集剤が添加された被処理水を沈殿槽内で撹拌することによって造粒を行い、ペレット状汚泥でスラッジブランケットを形成させる、請求項１～４のいずれか１項に記載の水処理方法。
前記スラッジブランケットを形成するペレット状汚泥の一部を別の槽に移し、該別の槽において沈降させて濃縮する、請求項５に記載の水処理方法。
前記沈殿槽における通水線速度が５ｍ／ｈ以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載の水処理方法。
前記沈殿槽における通水線速度が１０ｍ／ｈ以上である、請求項７に記載の水処理方法。
無機凝集剤を添加した被処理水を槽内で攪拌する攪拌槽であって、該被処理水の滞留時間が１分以上となるよう構成された攪拌槽と、
前記撹拌槽から排出された被処理水に、カチオン系高分子凝集剤を添加する手段と、
カチオン系高分子凝集剤が添加された被処理水に、アニオン系高分子凝集剤を添加する手段と、
アニオン系高分子凝集剤が添加された被処理水から、固液分離によって凝集フロックを分離する沈殿槽と、を含み
前記無機凝集剤が、アルミニウム塩および第二鉄塩からなる群より選択される少なくとも１種である、
水処理装置。
前記アルミニウム塩が、硫酸アルミニウムおよびポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項９に記載の水処理装置。
前記第二鉄塩が、塩基第二鉄およびポリ硫酸第二鉄からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項９に記載の水処理装置。