JPH01242187A - 単一槽における懸濁水の処理方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、上水処理、工業用水処理、下水処理あるいは
土木工事に伴う排水処理、し尿処理、産業廃水処理等に
おいて、懸濁水の除濁と急速濾過、または吸着、または
リン除去、または選択的用イオン交換とを単一槽におい
て同時に行なうことを可能ならしめる懸濁水の処理方法
およびその装置に関するものである。

〔従来の技術〕

水中の懸濁物質の除去（除濁）方法としては従来凝集分
離法が一般的に適用されてきた。この凝集分離法は凝集
剤を懸濁水に添加し、急速に攪拌して、水中で負に荷電
した状態で電気的斥力によって懸濁粒子相互が集合する
のを妨げられながら浮遊している懸濁粒子の表面電荷を
中和する工程（急速攪拌工程）と、引き続いて緩やかに
攪拌し荷電中和のなされた懸濁粒子相互を衝突集合させ
てフロック（塊）化する工程（緩速攪拌工程）と、形成
されたフロックと清澄水とに分離する工程（固液分離工
程〉より成っている。そして前記固液分離法としては形
成されたフロックと水との密度差を利用し、フロック形
成水を乱れのない静止状態に近い状態として、フロック
を下向きに沈降分離する方法（重力沈降あるいは沈Ｒ）
と、形成されたフロックに微細な気泡を付着させ、フロ
ックと気泡との会合物の見掛の密度を水よりも小さくし
て、フロックを分離槽水面方向上向きに分離させる方法
（加圧浮上分離）とが一般的に適用される。

凝集分離水の浮遊物質Ｉｔ（以下ＳＳと記す）は一般的
に排水処理の場合２０〜６０ｍｇ／父程度、上水処理、
工業用水処理では５暉／又程度である。

上水処理、工業用水処理の場合、除濁処理水の用途に応
じて、また排水処理の場合、放流水の水質基準に応じて
、凝集分離による除濁処理水のＳＳ濃度をさらに低減さ
せる必要があり、この場合、凝集分離槽に後設して濾過
速度を概ね１２０　　／ｄ・日〜２４０　　／ｒｌ・日
とする急速濾過槽を設け、急速濾過処理を行なうことに
より、排水処理の場合、ＳＳ濃度を概ね１０ｍｇ／Ｊｊ
以下、上水処理、工業用水処理の場合、ＳＳ濃度を概ね
１ｍｇ／ｉ以下とする。

急速濾過の濾材としては、砂あるいは砂とアンスラサイ
トとの組み合せが用いられ、濾過の方向としては下向き
（下向流ｒＩｉ過）、上向き（上向流濾過）とがあり、
濾過圧力によって、重力式と圧力式とがある。これらの
要素の組み合せにより、種々の急速濾過装置が考案され
実施されている。

また、凝集分離水の用途によっては除濁のみでは不十分
で、水中の有機物や臭気、色度等をも除去する必要もあ
り、この場合、凝集分離による除濁を行なった後、概ね
８〜３２メツシユの粒度分布を有する粒状活性炭による
吸着処理を後設する。粒状活性炭による吸着処理は原理
・作用は急速濾過とは異なるが、その実施形態は急速濾
過と同様とみなしうる。

さらに、凝集分離水の用途によっては除濁に加えて、赤
瀬に代表されるリンやアンモニア性窒素（以下ＮＨ４”
　　Ｎと記す）の除去をも必要とする場合があり、前者
の場合活性アルミナや骨炭による作用、後者の場合、選
択的陽イオン交換材によるイオン交換作用により除去す
る。

上記のリン、ＮＨａ”−Ｎ除去においても粒状活性炭吸
着と同様、原理・作用は急速濾過と異なるが実施形態は
急速濾過と同様である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来法の如く、凝集分離と急速濾過、凝集分離と粒状活
性炭吸着、凝集分離とリン除去、凝集分離と選択的陽イ
オン交換という組み合せにより、目的・用途に応じて高
度の水質を有する処理水を得ることができるが、従来の
技術の如く上記組み合せを構成する二つの単位処理操作
を単純に直列的に組み合わせると、必然的に二つの処理
槽を必要とし、施設の設置面積が大きくなると共に、施
設建設費の面から不経済となっていた。また上記凝集分
離との絹み合せを構成する処理操作において、圧力（水
頭）を必要とする場合、凝集分離水を一時的に貯留する
ための水槽と、凝集分離水を加圧するためのポンプとを
付加的に要し、さらに施設建設費の面で不経済となって
いた。

また、従来技術の如く、上記組み合せを直列的に行なう
と、運転操作上の煩雑さはまぬがれ得なかった。

〔課題を解決するための手段〕

従来技術における上記課題を解決するため、本発明にお
いては、凝集分離の一方法である加圧浮上分離と急速濾
過もしくは吸着処理、もしくはリン除去、もしくは選択
的陽イオン交換とを同一槽において同時に行なうもので
、浮上分離槽の下部もしくは底部に、砂、アンスラサイ
ト等のいわゆる濾材、もしくは活性炭等の吸着材、もし
くは、活性アルミナ、骨炭等のリン除去材、もしくは天
然ゼオライト等の選択的陽イオン交換材で構成する濾過
層、もしくは吸着層、イオン交換層を設置し、フロック
形成水を導くことにより、上部加圧浮上分離部において
、大部分の濁質フロックを水面上向きに分離して一次除
濁を行ない、下部において、急速濾過による二次除濁も
しくは吸着処理、イオン交換処理を行なう。

〔作　用〕

単一槽において上部に浮上外扉部を、下部に急速濾過部
もしくは吸着部もしくはイオン交換部を設けることによ
り、凝集分離と急速濾過、もしくは吸着もしくはイオン
交換を同時に実施し、よりコンパクトなＨａと腰　施設
に要する用地および建設費の低減をはかりながら、清澄
で高度の水質の処理水を得られる。さらに浮上分離槽下
部に砂、アンスラサイト等のいわゆる濾材で濾過層を構
成することにより、加圧浮上分離で一次除濁を行ない、
下部で急速濾過を行なう二次除濁により、廃水処理の場
合、ｓｓ濃度として１０ｍｇ／ｆ以下、上水処理や工業
用水処理の場合ＳＳ濃度１ｍｇ／ｆ以下の処理水が得ら
れる。

また、本発明においては砂、アンスラサイト等の濾材に
代えて、活性炭等の吸着材により浮上分離槽下部に吸着
層を設置することにより、単一装置に於いて加圧浮上分
離にょる除濁のみならず、臭気除去（脱臭）、色度除去
（脱色）、化学的酸素要求量（以下ＣＯＤと記す）を指
標とする有機物やトリハロメタン等の発ガン性有機塩素
化合物の除去が可能である。

また、濾材に代えて、活性アルミナ、骨炭等のリン除去
能を有する吸着材で、浮上分離層下部に吸着層を設置す
ることにより、単一装置において加圧浮上分離による除
濁のみならず、赤潮に代表される水域の富栄養化現象の
原因物質とされるリンの除去が可能である。

また、濾材に代えて、天然ゼオライトの如く選択的陽イ
オン交換能を有する粒子を用いて浮上分離槽下部に選択
的陽イオン交換層を設置することにより、単一装置にお
いて加圧浮上分離による除濁のみならず、上記のリン同
様、富栄養化現象の原因物質であるＮ　Ｈａｏ−Ｎの除
去が可能となる。

選択的陽イオン交換 ＺＭ＋ＮＨ４’→Ｍ　Ｎ　Ｈａ　＋　Ｍ　”Ｚ：　天然
ゼオライト粒子 Ｍｏ：　金属イオン 〔実施例〕 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

上水・工業用水・下水・産業廃水・土木工事排水・し尿
処理水などの懸濁水（原水）を原水流入自動弁ｌを介し
て、連続的かつ定量的に急速攪拌槽２に供給しなから該
槽内に注入される凝集剤と原水とを急速攪拌装置３によ
り急速攪拌する。

この急速攪拌により、凝集剤の作用によって生成した微
小なフロックと共に急速攪拌槽３に隣接させた緩速攪拌
槽４に流入させ、ここで緩速攪拌装置５によって緩速攪
拌する。緩速攪拌工程では急速攪拌工程で生じた微小な
フロック同志が相互に衝突付着することにより、直径が
１ｍ以上の大きなフロックが形成される。

なお、本発明において、処理対象とする原水が汚水の活
性汚泥処理水の如く、濁質が主として活性汚泥のフロッ
クから成る場合においては急速攪拌［２、急速攪拌装置
３より成る急速攪拌工程及び緩速攪拌槽４、緩速攪拌装
置５よりなる緩速攪拌工程さらには凝集剤の注入等を省
くことを得、これらは本発明を構成する必須の要素では
ない。

上述の如くしてフロックを形成させた原水をついで浮上
分離槽６に供給し、該槽内に隔壁７にて形成する流入部
底部に設置した減圧気泡発生装置９によって発生させた
直径が概ね３０〜６０μのｖｌＩ緒な気泡群と混合接触
させる。フロックに気泡が付着したフロック・気泡会合
物は一体として挙動しその見掛の密度が水の密度より小
さくなるので、浮上分離槽内に斜めに設置した隔壁８に
沿って上昇し浮上分離槽水面にて分離し、分離したフロ
ックが集積して浮上汚泥層１１を形成する。浮上分離槽
水面に形成された浮上汚泥層１１は該槽水面上に配設さ
れた浮上汚泥排出装置１０により間歇的あるいは連続的
に掻き寄せ、浮上分離槽６に隣接した浮上汚泥排出槽２
７内へ排出し、核種２７を介して該槽外へ排出される。

また前記浮上分離槽６の下部には濾過槽２８を一体に設
け、この槽２８内に濾過層もしくは吸着層もしくはイオ
ン交換層１２を形成し、さらにこの濾過層等１２の下部
にはこれらを物理的に支持するための支持砂利Ｐｉ１３
を形成し、この層１３の下部には支持砂利層１３を透過
した処理水を該槽平面にわたって均一に集めるために集
水装置１４を設ける。

浮上分層槽下部に設けた濾過槽内の濾過層、吸着層もし
くはイオン交換層を下向きに通過して処理された処理水
は集水装置１４に接続された処理水自動弁１７、処理水
量自動調節弁１８を介して処理水貯槽２１に流入する。

浮上分離槽下部の濾過槽内では、その槽内に形成される
濾過層、吸着層もしくはイオン交換層では浮上分離によ
る一次除濁で残留する濁質が、核層の作用形態にかかわ
らず、濾過作用により除去されるので、処理の継続につ
れて、目詰まりが進行し損失水頭が上昇することにより
、処理を連続的に継続すると、本発明装置における水位
が上昇する。水位の上昇によって、浮上汚泥排出用傾斜
板２６天端より溢流すると、該装置による処理の継続が
困難となる。これを防止するため本発明装置においては
濾過層等の表面および底面での水位争差圧を検出するた
めの水位・差圧発振器１５、処理水量自動調節弁１日お
よび水位調節計１９より構成する水位制御装置を設置す
る。これにより本発明装置内の運転水位を常に一定に保
つようになす。

この水位制御装置は処理開始直後においては、装置下部
に設けた濾過層等１２における濁質の目詰まりによる損
失水頭（圧力損失）は小さいので、処理水量自動調節弁
１８は閉状態に近い状態とし、該弁において見掛上の損
失水頭をもたせ、処理の継続につれてｎ１過層等の目詰
まりの進行程度つまり濾過層等の損失水頭の上昇の度合
に応じて、処理水量自動調節弁１８の開度を徐々に大き
くして濾過層等の上面と処理水量自動調節弁下流との間
における損失水頭が一定となるようにして、本発明装置
運転時における水位が常に一定となるようにする。

なお図示の処理水量自動ＦＡ節弁Ｉ８は、弁の開度を調
節することにより上記目的を達成しうるものであるが該
弁に代えて、処理水管を装置水面まで立ち上げ、この先
端に、装置水面から装置下端までの距離範囲において上
下方向に可動し、その天端から処理水が溢流するように
した可動堰であっても上記の目的は達成し得る。

また懸濁水の処理を長時間継続することにより、装置水
位を処理水量自動調節弁１日を全開としても、一定に保
ち得なくなる。この時点で、原水流入自動弁１および処
理水自動弁１７を閉じ、処理を一時的に停止した後、逆
洗水自動弁１６を間とし、逆洗ポンプ２０を運転して、
処理水貯槽２１より処理水を濾過層等の底部に設置した
集水装置１４を介して、均等にかつ、濾過層等における
流速が概ね０．４〜０．７ｍ／分となるように供給し、
濾過層等を上記供給水の圧力により膨張させて洗浄し、
濾過層等内部に捕捉されている濁質を供給水とともに、
浮上汚泥排出用傾斜板２６の天端より溢流させ、浮上汚
ｎ排出槽２７を介して槽外へ排出する。上記操作を概ね
５〜ｌＯ分間継続した後、逆洗ポンプ２０を停止し、逆
洗自動弁１６を閉、原水自動弁ｌおよび処理水自動弁１
７を開として、処理を再開する。

上記工程を繰り返し対象とする原水の処理を継続する。

なお、本発明方法において、浮上分離槽下部に設置する
濾過槽２８内の濾過層を構成する砂、アンスラサイト等
のいわゆる濾材は半永久的に継続して使用が可能である
が、吸着層を構成する活性炭および活性アルミナ、骨炭
等の吸着材およびイオン交換層を構成する天然ゼオライ
ト等の選択的陽イオン交換材については、一定時間処理
を継続して、吸着材あるいはイオン交換材としての機能
が飽和になった時点で、装置より取り出し、機能を賦活
して（再生）、反復して使用する。

本発明装置において、対象とする原水の処理を継続中に
おいては、処理水貯槽２１から加圧水ポンプ２２により
、処理水の一部を概ね４ｋｇ／１２の圧力で加圧して、
加圧水タンク２３に供給する。加圧水タンク２３内では
コンプレッサー２４より供給される空気が、加圧水タン
ク内の圧力に比例して、大気圧下と比較して過剰に溶解
する。

過剰に空気を溶解させた加圧水を加圧水供給管２５を介
して、減圧気泡発生装ａ９に供給し、該装置において加
圧水を急激に大気圧まで減圧することにより、本発明装
置に流入するフロックの浮上分離に必要とする微細な気
泡を発生させる。

なお加圧浮上分離と急速濾過、吸着処理、イオン交換処
理のいずれの方法においても、その処理速度が概ね１２
０〜２４０／ぜ・日の範囲にあること、および浮上分離
に要する水深が概ね１゜５〜２．０ｍの範囲にあり、浮
上分離槽下部に設けた急速濾過、吸着処理、イオン交換
処理に要する水頭あるいは圧力に適合するようになす。

〔発明の効果〕

本発明は装置として、浮上分離槽下部に砂、アンスラサ
イト等の濾材で構成した濾過層を設け、単一槽において
、加圧浮上分離と急速濾過という二つの処理操作が可能
となしたことによ　ｌす、上水処理、工業用水処理、下
水処理、廃水処理等の水処理の分野において、ＳＳａ度
の低い清澄水を得る場合、従来法と比べ、装置として著
しくコンパクトになり、用地、建設費を低減できるとと
もに、単一装置において二つの処理操作を可能となした
ことにより、運転操作が容易となる効果をもたらす。

また、上記濾過層に代えて、浮上分離槽下部に、活性天
および活性アルミナ、骨炭等の吸着材で構成した吸着層
または天然ゼオライト等の選択的陽イオン交換材で構成
したイオン交換層を設置することにより、加圧浮上分離
による除濁と同時に、有機物除去、臭気除去、色度除去
、リン除去、ＮＨａ’Ｎ除去が単一槽で可能になるとい
う秀れた効果が得られる。

また本発明において排出される汚泥は加圧浮上分離にお
いて濃縮された状態で排出されるので汚泥処理操作にお
いて、濃縮工程は不要とな

【図面の簡単な説明】

図面は本発明単一槽における懸濁水の処理方法及び装置
を示す一実施例である。 ６は浮上分離槽、１２は濾過層又は吸着層又はイオン交
換層、１３は支持砂利層、１４は集水装置、２１は処理
水貯槽、２日は濾過槽。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）浮上分離槽の下部に濾過槽を一体に形成した単一
   槽とし、該分離槽に供給されるフロックが形成された、
   もしくは形成されつつある原水を浮上分離槽上部にて凝
   集分離して浮上汚泥を除去し、かつ下部の濾過槽内で、
   急速濾過処理を行なうようになしたことを特徴とする単
   一槽における懸濁水の処理方法。
2. （２）請求項１記載の濾過槽内に吸着材を充填すること
   により原水の凝集分離とリンあるいはの有機物・発ガン
   性有機塩素化合物の除去とを単一槽にて行なうことを特
   徴とする単一槽における懸濁水の処理方法。
3. （３）請求項１記載の濾過槽内にイオン交換層を形成し
   、原水の凝集分離と選択的陽イオン交換とを行なうよう
   にしたことを特徴とする単一槽における懸濁水の処理方
   法。
4. （４）浮上分離槽の下部に濾過槽を一体に配設して単一
   槽とし、かつのこ濾過槽内に濾材層、支持砂利層、集水
   装置を形成し、この集水装置に逆洗可能にして処理水貯
   槽を配設してなる単一槽における懸濁水の処理装置。
5. （５）請求項（４）記載の濾過槽内に濾過層に代えて充
   填層又はイオン交換層を形成する懸濁水の処理装置。