JP7233848B2

JP7233848B2 - 凝集分離制御装置、凝集分離制御方法、凝集分離処理システム、および凝集分離処理方法

Info

Publication number: JP7233848B2
Application number: JP2018072999A
Authority: JP
Inventors: 佳介瀧口; 太郎大江
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2018-04-05
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2023-03-07
Anticipated expiration: 2038-04-05
Also published as: TWI809067B; TW201943653A; WO2019193849A1; JP2019181342A

Description

本発明は、凝集剤を含む被処理水中にフロックを形成し、形成されたフロックを分離する凝集分離装置、凝集分離方法、水質測定装置、水質測定方法、凝集分離処理システム、および凝集分離処理方法に関する。

水処理において、被処理水中に無機凝集剤や高分子凝集剤等の凝集剤を添加して、懸濁物質等を凝集させてフロックを形成し、固液分離する凝集分離処理が行われる。

凝集分離処理における凝集条件は、従来、回転数を制御できる複数の撹拌翼を備えるジャーテスタと呼ばれる試験装置を用い、凝集、固液分離に最適な凝集剤の添加量等を決定する試験（ジャーテスト）によって決めていた（特許文献１参照）。また、このジャーテストを自動化したオートジャーテスタも知られている（特許文献２参照）。

オートジャーテスタは部品点数が多く、メンテナンス性が悪い、高価になるという課題がある。また、ジャーテスタは、同時に４条件～６条件の試験が可能であるが、１回の試験には、通常、凝集剤の混和、フロック形成、重力による沈降分離、処理水質の測定に合計３０分以上要する。

実際の凝集分離処理において、被処理水の処理水質に応じてジャーテストで凝集条件を決める場合、急激な被処理水の水質変動があった場合に、合計３０分以上要するジャーテストでは時間遅れが生じてしまい、急激な被処理水の水質変動に追従できず、処理水質が悪化する場合がある。

特開２０１５－０１６４１５号公報特開２０１１－０１１１０７号公報

本発明の目的は、高速で凝集分離を行うことができる凝集分離装置および凝集分離方法、ならびにその凝集分離装置または凝集分離方法を用いた水質測定装置および水質測定方法を提供することにある。

また、本発明の目的は、急激な被処理水の水質変動があっても追従することができる凝集分離処理システムおよび凝集分離処理方法を提供することにある。

本発明は、被処理水と凝集剤とを混和するための混和手段と、前記混和された混和液中にフロックを形成するためのフロック形成手段と、前記形成されたフロックを含む濃縮水と処理水とに分離するための分離手段と、を備える凝集分離処理装置における前記被処理水の一部を用いて凝集分離性を評価するための凝集分離性評価手段と；前記凝集分離性評価手段により評価した凝集分離性に基づいて、前記凝集分離処理装置における凝集分離処理条件を制御する制御手段と；を備え、前記凝集分離性評価手段は、前記被処理水の一部と凝集剤とを混和するための評価用混和手段と；前記評価用混和手段により混和された評価用混和液中にフロックを形成するための評価用フロック形成手段と；前記評価用フロック形成手段により形成されたフロックを含む評価用濃縮水と評価用処理水とに分離するための評価用分離手段と；前記評価用処理水の水質を測定するための評価用処理水質測定手段と；を備え、前記評価用分離手段は、前記評価用混和液の入口と、矩形状の流路を有する配管が渦巻き状に形成された渦巻き状チャネルと、評価用処理水出口と、評価用濃縮水出口と、を有する曲がりチャネルである、凝集分離制御装置である。

前記評価用分離手段における流路は、ディーン数が１０～５００となる曲率を有することが好ましい。

前記凝集分離制御装置において、前記評価用処理水質測定手段は、濁度、色度、有機物濃度、粒子径、および粒子径分布のうちの少なくとも１つを測定する手段であることが好ましい。

前記凝集分離制御装置において、前記評価用処理水質測定手段は、画像解析によって前記粒子径および前記粒子径分布のうちの少なくとも１つを測定する手段であることが好ましい。

本発明は、被処理水と凝集剤とを混和する混和工程と、前記混和された混和液中にフロックを形成するフロック形成工程と、前記形成されたフロックを含む濃縮水と処理水とに分離する分離工程と、を含む凝集分離処理工程における前記被処理水の一部を用いて凝集分離性を評価する凝集分離性評価工程を含み；前記凝集分離性評価工程により評価した凝集分離性に基づいて、前記凝集分離処理工程における凝集分離処理条件を制御し；前記凝集分離性評価工程は、前記被処理水の一部と凝集剤とを混和する評価用混和工程と、前記評価用混和工程により混和された評価用混和液中にフロックを形成する評価用フロック形成工程と、前記評価用フロック形成工程により形成されたフロックを含む評価用濃縮水と評価用処理水とに分離する評価用分離工程と、前記評価用処理水の水質を測定する評価用処理水質測定工程と、を含み；前記評価用分離工程は、前記評価用混和液の入口と、矩形状の流路を有する配管が渦巻き状に形成された渦巻き状チャネルと、評価用処理水出口と、評価用濃縮水出口と、を有する曲がりチャネルである評価用分離手段を用いて行う、凝集分離制御方法である。

前記凝集分離制御方法において、前記評価用分離手段における流路は、ディーン数が１０～５００となる曲率を有することが好ましい。

前記凝集分離制御方法における前記評価用処理水質測定工程において、濁度、色度、有機物濃度、粒子径、および粒子径分布のうちの少なくとも１つを測定することが好ましい。

前記凝集分離制御方法における前記評価用処理水質測定工程において、画像解析によって前記粒子径および前記粒子径分布のうちの少なくとも１つを測定することが好ましい。

本発明は、被処理水と凝集剤とを混和するための混和手段と、前記混和された混和液中にフロックを形成するためのフロック形成手段と、前記形成されたフロックを含む濃縮水と処理水とに分離するための分離手段とを備える凝集分離処理装置と；前記被処理水の一部を用いて凝集分離性を評価するための凝集分離性評価手段と；前記凝集分離性評価手段により評価した凝集分離性に基づいて、前記凝集分離処理装置における凝集分離処理条件を制御する制御手段と；を備え、前記凝集分離性評価手段は、前記被処理水の一部と凝集剤とを混和するための評価用混和手段と、前記評価用混和手段により混和された評価用混和液中にフロックを形成するための評価用フロック形成手段と、前記評価用フロック形成手段により形成されたフロックを含む評価用濃縮水と評価用処理水とに分離するための評価用分離手段と、前記評価用処理水の水質を測定するための評価用処理水質測定手段と、を備え、前記評価用分離手段は、前記評価用混和液の入口と、矩形状の流路を有する配管が渦巻き状に形成された渦巻き状チャネルと、評価用処理水出口と、評価用濃縮水出口と、を有する曲がりチャネルである、凝集分離処理システムである。

本発明は、被処理水と凝集剤とを混和する混和工程と、前記混和された混和液中にフロックを形成するフロック形成工程と、前記形成されたフロックを含む濃縮水と処理水とに分離する分離工程とを含む凝集分離処理工程と；前記被処理水の一部を用いて凝集分離性を評価する凝集分離性評価工程と；を含み、前記凝集分離性評価工程により評価した凝集分離性に基づいて、前記凝集分離処理工程における凝集分離処理条件を制御し、前記凝集分離性評価工程は、前記被処理水の一部と凝集剤とを混和する評価用混和工程と、前記評価用混和工程により混和された評価用混和液中にフロックを形成する評価用フロック形成工程と、前記評価用フロック形成工程により形成されたフロックを含む評価用濃縮水と評価用処理水とに分離する評価用分離工程と、記評価用処理水の水質を測定する評価用処理水質測定工程と、を含み、前記評価用分離工程は、前記評価用混和液の入口と、矩形状の流路を有する配管が渦巻き状に形成された渦巻き状チャネルと、評価用処理水出口と、評価用濃縮水出口と、を有する曲がりチャネルである評価用分離手段を用いて行う、凝集分離処理方法である。

本発明では、高速で凝集分離を行うことができる凝集分離装置および凝集分離方法、ならびにその凝集分離装置または凝集分離方法を用いた水質測定装置および水質測定方法を提供することができる。

また、本発明では、急激な被処理水の水質変動があっても追従することができる凝集分離処理システムおよび凝集分離処理方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る水質測定装置の一例を示す概略構成図である。曲がりチャネルの流路の断面を示す概略図である。本発明の実施形態に係る水質測定装置の他の例を示す概略構成図である。本発明の実施形態に係る凝集分離システムの一例を示す概略構成図である。従来のジャーテストによる凝集条件決定方法の一例を示す概略図である。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る水質測定装置は、被処理水に凝集剤を添加するための凝集剤添加手段と、凝集剤が添加されて形成されたフロックを含む濃縮水と処理水とに分離するための分離手段と、を備える凝集分離装置と；処理水の水質を測定する処理水質測定手段と；を備える。凝集分離装置は、被処理水と凝集剤とを混和するための混和手段と、混和された混和液中にフロックを形成するためのフロック形成手段と、をさらに備えてもよい。凝集分離装置は、曲率を有する壁面を含む流路を有する。本実施形態に係る水質測定装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。

図１に示す水質測定装置１は、例えば、被処理水に凝集剤を添加するための凝集剤添加手段として凝集剤添加配管２４と、凝集剤と被処理水とを混和する混和手段としてラインミキサ１０と、混和された混和液中にフロックを形成するフロック形成手段、および形成されたフロックを含む濃縮水と処理水とに分離する分離手段として、流路を有する配管が例えば渦巻き状に形成された曲がりチャネル１２と、を備える凝集分離装置２と；処理水の水質を測定する処理水質測定手段として処理水質測定装置１４と；を備える。曲がりチャネル１２は、曲率を有する壁面を含む流路を有する。

図１の水質測定装置１において、ラインミキサ１０の入口に被処理水配管１６が接続されている。ラインミキサ１０の出口と曲がりチャネル１２の混和液入口とは、混和液配管１８により接続されている。曲がりチャネル１２の処理水出口には、処理水配管２０が接続され、濃縮水出口には、濃縮水配管２２が接続されている。被処理水配管１６には、凝集剤添加配管２４が接続されている。処理水配管２０には、処理水質測定装置１４が設置されている。

本実施形態に係る凝集分離方法を含む水質測定方法、および凝集分離装置２を備える水質測定装置１の動作について説明する。

図１の水質測定装置１において、懸濁物質等を含む被処理水は、被処理水配管１６を通して、ラインミキサ１０へ送液される。ここで、被処理水配管１６において、凝集剤添加配管２４を通して被処理水に凝集剤が添加され（凝集剤添加工程）、ラインミキサ１０において、凝集剤と被処理水とが撹拌されて混和される（混和工程）。凝集剤と被処理水とが混和された混和液は、混和液配管１８を通して、曲がりチャネル１２へ送液される。

曲がりチャネル１２は、混和液を流入するための混和液入口と、流体が流れるための例えば矩形状の流路を有する配管が渦巻き状に形成された渦巻き状チャネルと、処理水を排出するための、流路の例えば外周側から分かれた処理水出口と、濃縮水を排出するための、流路の例えば内周側から分かれた濃縮水出口と、を有する。図２に曲がりチャネル１２の流路の断面を示すが、粒子を含む流体が入口から渦巻き状チャネルに導入されると、矩形状の流路の断面には二次流れ（ディーン渦）が生じる。これは遠心力による外向きの流れと、直進しようとする流れが外壁により強制的に曲げられることによる内向きへの圧力によるものである。粒子はこの二次流れの中では内周側に集まるとされるが、粒子の密度、流路中を流れる流体の流束、流路の曲率等のバランスによっては、粒子が外周側に集まる場合もある。この場合には、曲がりチャネル１２は、流路の内周側から分かれた処理水出口と、流路の外周側から分かれた濃縮水出口と、を有していてもよい。曲がりチャネル１２は、曲がりチャネル１２における粒子の密度、流路中を流れる流体の流束、流路の曲率等のバランスを調整することにより、フロックと液体との密度差と、重力と、流体力学的作用とによって、フロックの形成および分離を行うことができ、さらには、凝集剤と被処理水との混和、フロックの形成および分離を行うことができる。

混和液は、曲がりチャネル１２の混和液入口から渦巻き状チャネルの流路に導入され、流路における流体力学的作用により撹拌が行われ、凝集剤と被処理水との混和、凝集により形成された微細なフロック同士が衝突して、フロックの粒子径が成長する（フロック形成工程）。流路を流れていくと、水とフロックとの密度差と重力と流体力学的作用とにより、流路の例えば外周側の処理水と流路の例えば内周側の濃縮水とに分離される（分離工程）。濃縮水は、濃縮水配管２２を通して排出され、処理水は、処理水配管２０を通して排出される（以上が、凝集分離工程）。

次に、処理水配管２０において、処理水質測定装置１４によって、処理水の水質が測定される（処理水質測定工程）。

本実施形態に係る凝集分離方法および凝集分離装置２により、高速で凝集分離を行うことができる。この凝集分離装置２を備える水質測定装置１をジャーテスタまたはオートジャーテスタとして用いることにより、ジャーテストの高速化が可能となり、処理水質測定装置１４によって測定された処理水の水質に基づいて迅速に凝集分離処理の凝集条件等を決定することができる。そのため、被処理水の水質変動があっても、特に被処理水の急激な水質変動があっても、最適な凝集条件を追従させることができるため、処理水質の悪化が抑制される。ジャーテストをインラインで行うことができ、連続的に最適な凝集分離処理条件を決定することができる。

図１の凝集分離装置２において、凝集剤と被処理水との混和（混和工程）は、ラインミキサ１０を用いて行われているが、ラインミキサ１０の代わりに、撹拌羽根等を有する撹拌装置を備える撹拌槽を混和手段として用いてもよいし、フロック形成手段および分離手段と同じ曲がりチャネル１２、またはフロック形成手段および分離手段とは別の曲がりチャネルを混和手段として用いてもよい。

分離手段は、曲率を有する壁面を含む流路を有するものであればよく、特に制限はない。分離手段は、例えば、曲率を有する壁面を含む流路を有する配管が渦巻き状に形成された曲がりチャネルであるが、ディーン渦の形成のためには、流路断面が矩形状であることが望ましい。図１の凝集分離装置２において、フロック形成手段および分離手段は曲がりチャネルであるが、混和手段、フロック形成手段および分離手段が曲がりチャネルであってもよい。すなわち、フロック形成工程および分離工程を、曲がりチャネルを用いて行うが、混和工程、フロック形成工程および分離工程を、曲がりチャネルを用いて行ってもよい。

図１の凝集分離装置２において、凝集剤と被処理水とを混和する混和工程に要する時間は、例えば、１秒～６０秒程度、好ましくは５秒～３０秒程度であり、凝集剤を含む被処理水中にフロックを形成するフロック形成工程に要する時間は、例えば、１０秒～１０分程度、好ましくは１分～５分程度であり、濃縮水と処理水とに分離する分離工程に要する時間は、例えば、１秒～５分程度、好ましくは１秒～１０秒程度であり、処理水の水質を測定する処理水質測定工程に要する時間は、例えば、１秒～３０秒程度である。したがって、混和工程から処理水質測定工程に要する時間は、１０秒～３分程度、好ましくは１０秒～６０秒程度である。

図５に、従来のジャーテストによる凝集条件決定方法の一例の概略を示す。評価用水質測定装置１００は、評価用混和手段として評価用混和槽１０２と、評価用フロック形成手段として評価用フロック形成槽１０４と、評価用分離手段として評価用固液分離装置１０６と、を備える評価用凝集分離装置１１０と；処理水質測定手段として処理水質測定装置１０８と；を備える。例えば、評価用混和槽１０２において、被処理水に凝集剤が添加されて混和され、評価用フロック形成槽１０４においてフロックが形成され、評価用固液分離装置１０６において重力による沈降分離、ろ過等により固液分離が行われ、濃縮水と処理水とに分離される。処理水の水質は、処理水質測定装置１０８により測定される。例えばジャーテストでは、混和に３分、フロック形成に１０分、固液分離に１０分、処理水質の測定に１０分、合計３３分以上要する。本実施形態に係る水質測定方法および水質測定装置により、従来の３０分以上要するジャーテストに比べて、大幅に処理時間が短縮される。

曲がりチャネル１２は、フロックの形成および分離の目的に応じて決められた所定の曲率、長さ、および幅を有することが好ましい。

曲率は、曲率半径の逆数として表される。曲率半径は、例えば、１～１５ｍｍの範囲、好ましくは５～１０ｍｍの範囲とすればよく、長さは、例えば、３ｍｍ～２０ｍｍとすればよく、幅は、例えば、０．１～１ｍｍの範囲、好ましくは０．５～１ｍｍの範囲とすればよい。

本実施形態において、上記サイズの曲がりチャネルに規定されるものではなく、レイノルズ数（Ｒｅ）と曲率半径（Ｒ）と管径（矩形断面の場合は水力直径）（ｄ）の関数で表されるディーン数（Ｄｅ）が一定となるようにスケールアップしてもよい。ディーン数（Ｄｅ）は、例えば、１０～５００の範囲、好ましくは５０～１００とすればよい。ディーン数（Ｄｅ）は、具体的には、下記式により求められる（参照：https://en.wikipedia.org/wiki/Dean_number）。
Ｄｅ＝Ｒｅ・（ｄ／Ｒ）^０．５
Ｒｅ：レイノルズ数
ｄ：管径［ｍ］
Ｒ＝Ｌ／（２πｎ）
Ｒ：曲率半径
Ｌ：曲がりチャネルの長さ
ｎ：曲がりチャネルの巻き数
Ｒｅ＝Ｑｄ／νＡ
Ｑ：体積流量［ｍ^３／ｓ］
ν：流体の動粘性係数［ｍ^２／ｓ］
Ａ：配管の断面積［ｍ^２］

フロックの分離に最適となる曲がりチャネルの仕様は、フロックの性状（密度、粒子径等）によって変化するため、流動解析ソフトを用いて決定することが望ましい。流動解析ソフトとしては、例えば、「ＡＮＳＹＳＦｌｕｅｎｔ」（ＡＮＳＹＳ社）等が挙げられる。

上記の通り、曲がりチャネル１２における粒子の密度、流路中を流れる流体の流束、流路の曲率等のバランスを調整することにより、フロックの形成および分離を行うことができ、さらには、凝集剤と被処理水との混和、フロックの形成および分離を行うことができる。例えば、曲がりチャネル１２において、分離に最適な曲率に向けて、小さい曲率から漸近させることによってフロックの形成および分離を連続した曲がりチャネルで行うことができる。流路の断面積を最適な値に向けて漸近させてもよい。狭い流路では流束が高く撹拌がなされ、断面積が分離に最適である流路では分離がなされる。

曲がりチャネル１２の流路の形状は、例えば、矩形状、円筒形状であり、好ましくは、矩形状である。

凝集剤としては、無機凝集剤および高分子凝集剤のうちの少なくとも１つが用いられる。

無機凝集剤としては、例えば、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の鉄系無機凝集剤、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等のアルミニウム系無機凝集剤等が挙げられる。

無機凝集剤の添加量は、例えば、１～１００ｍｇ／Ｌの範囲である。

高分子凝集剤としては、ノニオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤またはカチオン性高分子凝集剤等、特に制限されるものではないが、例えば、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリルアミド・アクリル酸塩共重合体、アクリルアミドプロパンスルフォン酸ナトリウム、キトサン、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートおよびポリアミジン等が挙げられる。高分子凝集剤は、１種単独でも、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

高分子凝集剤の添加量は、例えば、０．１～２ｍｇ／Ｌの範囲である。

混和工程において、必要に応じて、ｐＨ調整を行ってもよい（ｐＨ調整工程）。ｐＨ調整剤としては、塩酸、硫酸等の酸や、水酸化ナトリウム等のアルカリである。ｐＨは、例えば、４～１１の範囲に調整すればよい。

処理水質測定装置１４は、処理水の水質を測定することができるものであればよく、特に制限はないが、濁度、色度、有機物濃度、粒子径、および粒子径分布のうちの少なくとも１つを測定する装置であることが好ましく、画像解析によって粒子径および粒子径分布のうちの少なくとも１つを測定する手段であることがより好ましい。

凝集分離処理（混和工程、フロック形成工程、分離工程）における液温度は、特に制限はなく、例えば、１５～３５℃の範囲である。粘性等によって分離性が変わるため、液温度はできるだけ一定になるように調整することが望ましい。

処理対象である被処理水は、例えば、懸濁物質等を含む水であり、例えば、河川水、工業用水、排水等が挙げられる。

本実施形態に係る凝集分離方法および凝集分離装置により、例えば、懸濁物質濃度１～１０ｍｇ／Ｌの被処理水を、９０％～９９％の割合で除去することができる。

本実施形態に係る凝集分離方法および凝集分離装置において、混和工程、フロック形成工程、分離工程を、それぞれ曲がりチャネルを用いて行ってもよい。このような例を図３に示す。

図３の水質測定装置３は、被処理水と凝集剤とを混和する混和手段として曲がりチャネル３０と、混和された混和液中にフロックを形成するフロック形成手段として曲がりチャネル３２と、形成されたフロックを含む濃縮水と処理水とに分離する分離手段として曲がりチャネル３４と、を備える凝集分離装置４と；処理水の水質を測定する処理水質測定手段として処理水質測定装置３６と；を備える。

図３の水質測定装置３において、曲がりチャネル３０の入口に被処理水配管３８が接続されている。曲がりチャネル３０の出口と曲がりチャネル３２の入口とは、混和液配管４０により接続されている。曲がりチャネル３２の出口と曲がりチャネル３４の入口とは、凝集液配管４２により接続されている。曲がりチャネル３４の処理水出口には、処理水配管４４が接続され、濃縮水出口には、濃縮水配管４６が接続されている。被処理水配管３８には、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段として、凝集剤添加配管４８が接続されている。処理水配管４４には、処理水質測定装置３６が設置されている。

図３の水質測定装置３において、懸濁物質等を含む被処理水は、被処理水配管３８を通して、曲がりチャネル３０へ送液される。ここで、被処理水配管３８において、凝集剤添加配管４８を通して被処理水に凝集剤が添加され（凝集剤添加工程）、曲がりチャネル３０の入口から渦巻き状チャネルの流路に導入され、流路における流体力学的作用により、凝集剤と被処理水とが撹拌されて混和される（混和工程）。凝集剤と被処理水とが混和された混和液は、混和液配管４０を通して、曲がりチャネル３２へ送液される。

混和液は、曲がりチャネル３２の入口から渦巻き状チャネルの流路に導入され、流路における流体力学的作用により撹拌が行われ、凝集剤と被処理水との混和、凝集により形成された微細なフロック同士が衝突して、フロックの粒子径が成長する（フロック形成工程）。凝集液は、凝集液配管４２を通して、曲がりチャネル３４へ送液される。

凝集液は、曲がりチャネル３４の入口から渦巻き状チャネルの流路に導入され、流路において、水とフロックとの密度差と重力と流体力学的作用とにより、流路の例えば外周側の処理水と流路の例えば内周側の濃縮水とに分離される（分離工程）。濃縮水は、濃縮水配管４６を通して排出され、処理水は、処理水配管４４を通して排出される（以上が、凝集分離工程）。

次に、処理水配管４４において、処理水質測定装置３６によって、処理水の水質が測定される（処理水質測定工程）。

このように、凝集分離装置４において、混和手段、フロック形成手段および分離手段がそれぞれ曲がりチャネルである。すなわち、混和工程、フロック形成工程および分離工程を、それぞれ曲がりチャネルを用いて行う。例えば、曲がりチャネル３０において、分離に最適な曲率に向けて、小さい曲率から漸近させることによってフロックの形成および分離を連続した曲がりチャネルで行うことができる。流路の断面積を最適な値に向けて漸近させてもよい。狭い流路では流束が高く撹拌がなされ、断面積が分離に最適である流路では分離がなされる。

この凝集分離方法および凝集分離装置４により、高速で凝集分離を行うことができる。この凝集分離装置４を備える水質測定装置３をジャーテスタまたはオートジャーテスタとして用いることにより、ジャーテストの高速化が可能となり、処理水質測定装置３６によって測定された処理水の水質に基づいて迅速に凝集分離処理の凝集条件等を決定することができる。そのため、被処理水の水質変動があっても、特に被処理水の急激な水質変動があっても、最適な凝集条件を追従させることができるため、処理水質の悪化が抑制される。ジャーテストをインラインで行うことができ、連続的に最適な凝集分離処理条件を決定することができる。

図３の凝集分離装置４において、凝集剤と被処理水とを混和する混和工程に要する時間は、例えば、１秒～６０秒程度、好ましくは５秒～３０秒程度であり、凝集剤を含む被処理水中にフロックを形成するフロック形成工程に要する時間は、例えば、１０秒～１０分程度、好ましくは１分～５分程度であり、濃縮水と処理水とに分離する分離工程に要する時間は、例えば、１秒～５分程度、好ましくは１秒～１０秒程度であり、処理水の水質を測定する処理水質測定工程に要する時間は、例えば、１秒～３０秒程度である。したがって、混和工程から処理水質測定工程に要する時間は、１０秒～３分程度、好ましくは１０秒～６０秒程度である。

本実施形態に係る凝集分離方法および凝集分離装置、または水質測定方法および水質測定装置において、被処理水が、実機の凝集分離処理装置の入口水からサンプリングしたものであり、凝集分離装置の処理水質の測定結果に基づいて、凝集分離処理装置の凝集条件を制御してもよい。例えば、図１の凝集分離装置２の被処理水が実機の凝集分離処理装置の入口水からサンプリングしたものであり、凝集分離装置２の処理水質の測定結果に基づいて、凝集分離処理装置の凝集条件を制御する例を図４に示す。

図４の凝集分離処理システム７は、凝集分離処理装置５と、凝集分離性評価手段（凝集分離性評価装置）として水質測定装置１と、を備える。凝集分離処理システム７における凝集分離処理装置５は、混和手段として混和槽５２と、フロック形成手段としてフロック形成槽５４と、分離手段として固液分離装置５６と、処理水質測定手段として処理水質測定装置５８とを備える。凝集分離処理システム７は、制御手段として制御装置５０を備えてもよい。

凝集分離性評価手段である水質測定装置１は、凝集剤と被処理水の一部とを混和する評価用混和手段としてラインミキサ１０と、混和された評価用混和液中にフロックを形成する評価用フロック形成手段、および形成されたフロックを含む評価用濃縮水と評価用処理水とに分離する評価用分離手段として、流路を有する配管が渦巻き状に形成された曲がりチャネル１２と、を備える凝集分離装置２と；評価用処理水の水質を測定する評価用処理水質測定手段として処理水質測定装置１４と；を備える。

図４の凝集分離処理システム７において、混和槽５２の入口に被処理水配管６０が接続されている。混和槽５２の出口とフロック形成槽５４の入口とは、混和液配管６２により接続されている。フロック形成槽５４の出口と固液分離装置５６の入口とは、凝集液配管６４により接続されている。固液分離装置５６の出口には、処理水配管６６が接続されている。混和槽５２には、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段として、凝集剤添加配管６８が接続されている。処理水配管６６には、処理水質測定装置５８が設置されている。

被処理水配管６０から分岐された被処理水配管１６は、ラインミキサ１０の入口に接続されている。ラインミキサ１０の出口と曲がりチャネル１２の混和液入口とは、混和液配管１８により接続されている。曲がりチャネル１２の処理水出口には、処理水配管２０が接続され、濃縮水出口には、濃縮水配管２２が接続されている。被処理水配管１６には、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段として、凝集剤添加配管２４が接続されている。処理水配管２０には、処理水質測定装置１４が設置されている。制御装置５０は、処理水質測定装置１４、および凝集剤添加配管６８に設置された凝集剤の添加量を調整する凝集剤添加量調整手段（図示せず）と電気的接続等により接続されている。

図４の凝集分離処理システム７において、例えば、懸濁物質等を含む被処理水は被処理水配管６０を通して混和槽５２へ送液され、混和槽５２において、被処理水に凝集剤が凝集剤添加配管６８を通して添加されて混和される（混和工程）。混和液は、混和液配管６２を通してフロック形成槽５４へ送液され、フロック形成槽５４においてフロックが形成される（フロック形成工程）。凝集液は、凝集液配管６４を通して固液分離装置５６へ送液され、固液分離装置５６において重力による沈降分離、ろ過等により固液分離が行われ、濃縮水と処理水とに分離される（分離工程）。処理水は、処理水配管６６を通して排出され、処理水の水質は、処理水質測定装置５８により測定される。

一方、被処理水配管６０から分岐された被処理水は、被処理水配管１６を通して、ラインミキサ１０へ送液される。ここで、被処理水配管１６において、凝集剤添加配管２４を通して被処理水に凝集剤が添加され（評価用凝集剤添加工程）、ラインミキサ１０において、凝集剤と被処理水とが撹拌されて混和される（評価用混和工程）。凝集剤と被処理水とが混和された評価用混和液は、混和液配管１８を通して、曲がりチャネル１２へ送液される。

評価用混和液は、曲がりチャネル１２の混和液入口から渦巻き状チャネルの流路に導入され、凝集剤と被処理水との混和、凝集により形成された微細なフロック同士が衝突して、フロックの粒子径が成長する（評価用フロック形成工程）。流路を流れていくと、流路の例えば外周側の評価用処理水と流路の例えば内周側の評価用濃縮水とに分離される（評価用分離工程）。評価用濃縮水は、濃縮水配管２２を通して排出され、評価用処理水は、処理水配管２０を通して排出される（以上が、評価用凝集分離工程）。

次に、処理水配管２０において、処理水質測定装置１４によって、評価用処理水の水質が測定される（評価用処理水質測定工程）。

処理水質測定装置１４によって測定された評価用処理水の水質に基づいて、制御部５０によって、例えば、凝集剤添加配管６８に設置された凝集剤添加量調整手段、例えばポンプが制御され、混和槽５２において添加される凝集剤の量が制御される。

凝集分離処理システム７では、水質測定装置１により、ジャーテストの高速化が可能となる。また、処理水質測定装置１４によって測定された評価用処理水の水質に基づいて決定された凝集分離処理の凝集条件により、混和槽５２において添加される凝集剤の量が制御されるため、被処理水の水質変動があっても、特に被処理水の急激な水質変動があっても、最適な凝集条件を追従させることができるため、処理水質の悪化が抑制される。ジャーテストをインラインで行うことができ、連続的に最適な凝集分離処理条件を決定することができ、凝集分離処理装置５の凝集分離処理条件を制御することができる。

凝集分離処理システム７において、凝集分離性評価手段として曲がりチャネル１２を備える水質測定装置１を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、上記水質測定装置３であってもよいし、実機の凝集分離処理装置よりも小型であって等価の評価用混和槽、評価用フロック形成槽、評価用固液分離装置等を備える評価用凝集分離装置を備える水質測定装置であってもよい。

１，３水質測定装置、２，４凝集分離装置、５凝集分離処理装置、７凝集分離処理システム、１０ラインミキサ、１２，３０，３２，３４曲がりチャネル、１４，３６，５８，１０８処理水質測定装置、１６，３８，６０被処理水配管、１８混和液配管、２０，４４，６６処理水配管、２２，４６濃縮水配管、２４，４８，６８凝集剤添加配管、４０，６２混和液配管、４２，６４凝集液配管、５０制御装置、５２混和槽、５４フロック形成槽、５６固液分離装置、１００評価用水質測定装置、１０２評価用混和槽、１０４評価用フロック形成槽、１０６評価用固液分離装置、１１０評価用凝集分離装置。

Claims

被処理水と凝集剤とを混和するための混和手段と、前記混和された混和液中にフロックを形成するためのフロック形成手段と、前記形成されたフロックを含む濃縮水と処理水とに分離するための分離手段と、を備える凝集分離処理装置における前記被処理水の一部を用いて凝集分離性を評価するための凝集分離性評価手段と、
前記凝集分離性評価手段により評価した凝集分離性に基づいて、前記凝集分離処理装置における凝集分離処理条件を制御する制御手段と、
を備え、
前記凝集分離性評価手段は、
前記被処理水の一部と凝集剤とを混和するための評価用混和手段と、
前記評価用混和手段により混和された評価用混和液中にフロックを形成するための評価用フロック形成手段と、
前記評価用フロック形成手段により形成されたフロックを含む評価用濃縮水と評価用処理水とに分離するための評価用分離手段と、
前記評価用処理水の水質を測定するための評価用処理水質測定手段と、
を備え、
前記評価用分離手段は、前記評価用混和液の入口と、矩形状の流路を有する配管が渦巻き状に形成された渦巻き状チャネルと、評価用処理水出口と、評価用濃縮水出口と、を有する曲がりチャネルであることを特徴とする、凝集分離制御装置。
請求項１に記載の凝集分離制御装置であって、
前記評価用分離手段における流路は、ディーン数が１０～５００となる曲率を有することを特徴とする、凝集分離制御装置。
請求項１または２に記載の凝集分離制御装置であって、
前記評価用処理水質測定手段は、濁度、色度、有機物濃度、粒子径、および粒子径分布のうちの少なくとも１つを測定する手段であることを特徴とする凝集分離制御装置。
請求項３に記載の凝集分離制御装置であって、
前記評価用処理水質測定手段は、画像解析によって前記粒子径および前記粒子径分布のうちの少なくとも１つを測定する手段であることを特徴とする凝集分離制御装置。
被処理水と凝集剤とを混和する混和工程と、前記混和された混和液中にフロックを形成するフロック形成工程と、前記形成されたフロックを含む濃縮水と処理水とに分離する分離工程と、を含む凝集分離処理工程における前記被処理水の一部を用いて凝集分離性を評価する凝集分離性評価工程を含み、
前記凝集分離性評価工程により評価した凝集分離性に基づいて、前記凝集分離処理工程における凝集分離処理条件を制御し、
前記凝集分離性評価工程は、
前記被処理水の一部と凝集剤とを混和する評価用混和工程と、
前記評価用混和工程により混和された評価用混和液中にフロックを形成する評価用フロック形成工程と、
前記評価用フロック形成工程により形成されたフロックを含む評価用濃縮水と評価用処理水とに分離する評価用分離工程と、
前記評価用処理水の水質を測定する評価用処理水質測定工程と、
を含み、
前記評価用分離工程は、前記評価用混和液の入口と、矩形状の流路を有する配管が渦巻き状に形成された渦巻き状チャネルと、評価用処理水出口と、評価用濃縮水出口と、を有する曲がりチャネルである評価用分離手段を用いて行うことを特徴とする、凝集分離制御方法。
請求項５に記載の凝集分離制御方法であって、
前記評価用分離手段における流路は、ディーン数が１０～５００となる曲率を有することを特徴とする、凝集分離制御方法。
請求項５または６に記載の凝集分離制御方法であって、
前記評価用処理水質測定工程において、濁度、色度、有機物濃度、粒子径、および粒子径分布のうちの少なくとも１つを測定することを特徴とする凝集分離制御方法。
請求項７に記載の凝集分離制御方法であって、
前記評価用処理水質測定工程において、画像解析によって前記粒子径および前記粒子径分布のうちの少なくとも１つを測定することを特徴とする凝集分離制御方法。
被処理水と凝集剤とを混和するための混和手段と、前記混和された混和液中にフロックを形成するためのフロック形成手段と、前記形成されたフロックを含む濃縮水と処理水とに分離するための分離手段とを備える凝集分離処理装置と、
前記被処理水の一部を用いて凝集分離性を評価するための凝集分離性評価手段と、
前記凝集分離性評価手段により評価した凝集分離性に基づいて、前記凝集分離処理装置における凝集分離処理条件を制御する制御手段と、
を備え、
前記凝集分離性評価手段は、
前記被処理水の一部と凝集剤とを混和するための評価用混和手段と、
前記評価用混和手段により混和された評価用混和液中にフロックを形成するための評価用フロック形成手段と、
前記評価用フロック形成手段により形成されたフロックを含む評価用濃縮水と評価用処理水とに分離するための評価用分離手段と、
前記評価用処理水の水質を測定するための評価用処理水質測定手段と、
を備え、
前記評価用分離手段は、前記評価用混和液の入口と、矩形状の流路を有する配管が渦巻き状に形成された渦巻き状チャネルと、評価用処理水出口と、評価用濃縮水出口と、を有する曲がりチャネルであることを特徴とする、凝集分離処理システム。
被処理水と凝集剤とを混和する混和工程と、前記混和された混和液中にフロックを形成するフロック形成工程と、前記形成されたフロックを含む濃縮水と処理水とに分離する分離工程とを含む凝集分離処理工程と、
前記被処理水の一部を用いて凝集分離性を評価する凝集分離性評価工程と、
を含み、
前記凝集分離性評価工程により評価した凝集分離性に基づいて、前記凝集分離処理工程における凝集分離処理条件を制御し、
前記凝集分離性評価工程は、
前記被処理水の一部と凝集剤とを混和する評価用混和工程と、
前記評価用混和工程により混和された評価用混和液中にフロックを形成する評価用フロック形成工程と、
前記評価用フロック形成工程により形成されたフロックを含む評価用濃縮水と評価用処理水とに分離する評価用分離工程と、
前記評価用処理水の水質を測定する評価用処理水質測定工程と、
を含み、
前記評価用分離工程は、前記評価用混和液の入口と、矩形状の流路を有する配管が渦巻き状に形成された渦巻き状チャネルと、評価用処理水出口と、評価用濃縮水出口と、を有する曲がりチャネルである評価用分離手段を用いて行うことを特徴とする、凝集分離処理方法。