JPH08229599A - 汚泥の凝集・回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 河川等の流水域または池等の静水域の水質を
改善し、かつ前記水域の底部に堆積した汚泥を、後工程
における脱水処理等の水処理の問題を回避し、効率的に
回収する方法の提供。 【構成】 底部に汚泥が堆積した水域において、該水域
の水中に側壁および散気口を配設し、該散気口からの気
泡噴流により、上下方向の循環水流を形成せしめ、前記
汚泥を浮上せしめると共に、前記循環水流中に凝集剤を
添加し、前記汚泥を凝集せしめ、生成したフロックを回
収する。生成したフロックの回収は回収ネットで行うの
が好ましく、凝集剤は有機酸含有糖類を主成分とする凝
集剤であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として河川等の流水
域または池、堀、湖・沼等静水域の底部の汚泥の凝集・
回収方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】河川、池、堀、または湖・沼等において
は、従来家庭等からの生活系排水、工場系排水等の排水
が流入し、前記水域の底部に汚泥が堆積する。該汚泥は
有機性の汚濁物質等を含有し、嫌気状態となり、多くの
場合、アンモニア、硫化水素、メタンなどのガスを発生
するようになる。この結果、悪臭を発生したり、魚介類
に悪影響を与え、異臭魚の原因となる。

【０００３】さらに、特に夏場において渇水時は、アオ
コの異常発生、または前記水域の底部の汚泥の発酵分解
により悪臭が発生し、好適な生活環境の阻害原因となっ
ていた。従来は、河川域等の浄化対策としては、ポンプ
やグラブ等による浚渫によって汚泥を除去することが唯
一の方法であった。

【０００４】しかし、ポンプやグラブ等による浚渫は、
多量の水分を含む汚泥を取り扱うこととなり、所要動
力、汚泥に付随する多量の水の取扱い等に問題があっ
た。一方、水中に円筒管または矩形型筒および空気の散
気口を設置したエアリフトによる感潮河川の水質浄化に
関して研究が行われ、その結果エアリフトによる河川水
中の溶存酸素（ＤＯ）の増加効果が示され、今後のエア
リフトによる河川の水質浄化が期待される。（平３．都
土木技研年報 Annual Report I.C.E.of TMG1991 P.171
〜178 ）しかし、従来のエアリフトによる河川等の水
質浄化法の場合、溶存酸素の上昇により有機物の酸化、
NH₃ 等の酸化により水質の浄化が期待されるが、エアレ
ーションにより浮上した汚泥が下流側に流入し、下流側
の水質が悪化する可能性が指摘され、また干潮河川、渇
水期の汚泥露出水域の悪臭対策の面からも、基本的対策
として河川等の流水域または池等の静水域の底部の汚泥
を除去する方法が望まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
を解決し、河川等の流水域または池等の静水域の水質を
改善し、かつ前記水域の底部に堆積した汚泥を、簡易な
装置により経済的に回収、除去し、後工程における脱水
処理等の水処理も効率的に行える方法の提供を目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
に関して鋭意検討した結果、本発明に到った。すなわ
ち、本発明は、底部に汚泥が堆積した水域において、該
水域の水中に側壁、および散気口を配設し、該散気口か
らの気泡噴流により、上下方向の循環水流を形成し、前
記汚泥を浮上せしめると共に、前記循環水流中に凝集剤
を添加し、前記汚泥を凝集させて、生成したフロックを
回収することを特徴とする汚泥の凝集・回収方法であ
り、また本発明は、前記水域において、止水カーテンに
より閉鎖水域を形成し、該閉鎖水域の水中に前記側壁と
してエアリフト管で形成される側壁を配設することが好
ましい。また本発明は、前記の生成したフロックの回収
を、水面下に設置した回収ネットにより行うことが好ま
しく、また本発明は、前記回収ネットが浮子付の回収ネ
ットであることが好ましく、また本発明は、前記凝集剤
が、有機酸含有糖類を主成分とする凝集剤であることが
好ましく、さらに本発明は、前記凝集剤が、微生物産生
凝集剤を主成分とする凝集剤であることが好ましい。

【０００７】なお、本発明において用いるエアリフトと
は、図１において、散気管３および水面から水中底部の
方向に形成された側壁６を有する装置であって、側壁６
で囲まれるか、または挟まれることにより形成される領
域８内を散気管３からの空気等の気泡７が上昇し、前記
領域８の外側に下向流を生ぜしめ、その結果循環流９を
形成せしめるように構成されていれば、その具体的構
成、形式は特に限定されるものではない。

【０００８】例えば、側壁６で形成される前記領域８
を、２個の側壁６から形成する方式、３個の側壁６
から形成する方式、または筒で形成する方式（図１に
おけるエアリフト管５）が例示される。また、前記散気
管３は、散気管３からの噴出空気が実質的に大部分前記
領域８内を上昇する位置に配設されればよく、好ましく
は前記領域８の最下部の水平断面の領域内または該水平
断面に対向する位置に散気管３からの噴出空気の流出口
が設定されていることが好ましい。

【０００９】また、前記循環流９を形成せしめるために
は、前記側壁６で形成される領域８内にポンプによる水
流を附加することも好ましい。このためには、例えば領
域８内の上部に上向きの水吐出ノズル等を設置すればよ
い。以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【００１０】

【作用】すなわち、本発明方法によれば、エアリフト側
壁内およびエアリフト管から吹き出した気泡噴流のエア
リフト側壁外側での水の循環に伴う細かい気泡の巻き込
みにより、水中の溶存酸素が著しく上昇すると共に、水
の循環流の中に凝集剤を添加することにより、凝集剤の
散逸が防止可能となり、凝集剤が極めて有効に活用さ
れ、さらに循環流により粗大フロックの母体となるマイ
クロフロック群の形成およびマイクロフロック同士の衝
突合一の機会が増加し、容易にフロックが粗大化し、捕
集・分離が容易となる。

【００１１】さらに、エアリフトにおける散気管からの
噴出空気の流量と凝集剤注入量を計測、制御することに
より、凝集剤注入量等の面において効率的な水質浄化が
達成できる。本発明においては、さらに好ましくは循環
流中から試料を随時サンプリングし、フロック形成状況
を目視等で測定し、前記散気管からの噴出空気の流量、
凝集剤注入量を制御することが好ましい。

【００１２】また、本発明においては、予め対象河川等
の水、河床等の汚泥をサンプリングし、ジャーテスト等
で凝集剤の種類の選定、凝集剤注入量を選定しておくこ
とが好ましい。また、本発明においては、前記散気管か
らの空気の噴出方向が河床等の汚泥側になるように、散
気管を配設することが汚泥の浮上を促進する面から好ま
しい。

【００１３】また、本発明においては、別途設置したノ
ズルから堆積汚泥の方向に水を噴出せしめる等の手段に
より、対象とする水域底部の汚泥の浮上をさらに促進す
ることもでき、これらの手段は特に限定されるものでは
ない。以上述べたように、本発明方法によれば、エアリ
フトにより得られる水の循環流を有効に用いて、河川等
の水中の溶存酸素の増加、および河床等の汚泥の凝集・
回収を効率的に行うことができる。

【００１４】また、本発明によれば、所要エネルギーが
散気管からの空気の噴出用のコンプレッサ等空気圧縮機
に必要なエネルギーのみであるため、従来のポンプやグ
ラブ等による浚渫に対して、所要エネルギーが少なくて
済む利点もある。本発明においては、前記の通り、生成
したフロックを好ましくは回収ネット、より好ましく
は、浮子付の回収ネット、さらに好ましくは前記回収ネ
ットが図３で示すような筒状部１４および絞り部１５か
ら形成され、絞り部１５の下端が開閉可能なように形成
された浮子付の回収ネット１０で回収することが好まし
い。

【００１５】これは、回収ネットを用いることによっ
て、循環流の形成を阻害せずに、生成したフロックを回
収できるためである。図３において、回収ネットを筒状
部１４および絞り部１５から形成し、絞り部１５の下端
が開閉可能なように形成された回収ネットを用いるの
は、前記と同様に循環流の形成を阻害せずに生成したフ
ロックを回収でき、且つ回収したフロックの処理時にフ
ロックの排出が容易にできるためである。

【００１６】また、浮子付の回収ネットとすることによ
り、レッカー、クレーン等によるネットのハンドリング
が容易となり、また浮子付の回収ネットを複数個配設し
て、個々の回収ネットにおけるフロックの堆積状況を観
察することにより、十分堆積した回収ネットを優先的に
水中から引き上げることが可能となり、処理効率を上げ
ることができる。

【００１７】さらには、浮子付の回収ネットの場合、回
収ネットと生成したフロックの両者が河川等の水の流れ
と同一方向に移動するため、生成したフロックが回収ネ
ットにより効率良く捕集可能となる。なお、前記回収ネ
ットは網目状のネットであればよく、その素材は特に制
限されるものではない。

【００１８】本発明において用いる凝集剤としては、
Ａ．合成高分子凝集剤、Ｂ．無機系凝集剤、Ｃ．天然系
凝集剤、およびＤ．微生物産生凝集剤から選ばれる凝集
剤を用いることができる。また、本発明においてはこれ
らの凝集剤の二種以上を併用して用いることもできる。
前記合成高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド系
等が例示され、無機系凝集剤としては、硫酸アルミニウ
ム、ポリアルミニウムクロライド、アルミン酸ナトリウ
ム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸第一鉄、
硫酸第二鉄、塩化第二鉄等が例示される。

【００１９】前記天然系凝集剤としては、キトサン、ま
たはキトサン酢酸塩等のキトサンの誘導体、カチオン化
スターチ、カチオン化セルロース、カチオン化グアーガ
ム、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルス
ターチ、アルギン酸ナトリウム、甲殻類の外皮の粉体等
が例示される。微生物産生凝集剤としては、微生物産生
の単糖、二糖、三糖および四糖以上の多糖から選ばれる
糖を主成分とする凝集剤が例示される。また、微生物産
生の糖は、有機酸、好ましくは、ピルビン酸、コハク
酸、ミコール酸、ミコレン酸、パルミチン酸、ステアリ
ン酸、アラキン酸等の脂肪酸を含有し、カルボキシル基
が糖の水酸基とエステル結合を有していることが好まし
い。また、さらに糖の水酸基がアセチル化された微生物
産生凝集剤を用いることも好ましい。

【００２０】前記糖類としては、グルコース、マンノー
ス、グルクロン酸、ガラクトース、アラビノース、フル
クトース、トレハロース、ラクトース、マルトース、シ
ュクロース、ラフィノース、スタキオース等またはそれ
らの混合物が例示される。前記微生物産生凝集剤として
は、例えば特開平５−262801号公報で示される有機酸が
結合した多糖類が例示される。

【００２１】本発明においては、好ましくは、生分解性
を有し、安全で且つ二次公害の恐れの無い前記天然系凝
集剤および／または前記微生物産生凝集剤を用いること
が好ましい。凝集剤として、前記天然系凝集剤および／
または前記微生物産生凝集剤を用いた場合、回収される
凝集汚泥は、安全性に優れており、肥料、埋め立て材料
等として有効に活用することができる。

【００２２】さらに、凝集剤として、前記天然系凝集剤
および／または前記微生物産生凝集剤を用いた場合、回
収される凝集汚泥は、脱水性が良好であり、本発明で回
収された汚泥のコンポスト化が必要な場合、好適であ
る。さらに、本発明においては、凝集剤として、前記微
生物産生凝集剤を主成分とする凝集剤を用いることがよ
り好ましい。

【００２３】これは、安全性が高い他に、微生物産生凝
集剤を用いて得られたフロック、特に硫酸アルミニウ
ム、塩化カルシウム等のカチオン性無機塩を共存させた
場合に得られる粗大フロックは、微生物産生凝集剤とカ
チオン性無機塩との相互作用により、強度が大であり、
壊れにくく、循環下降流中にネットを設置することによ
り、生成した粗大フロックがより回収率良く捕集・回収
されるためである。

【００２４】なお、本発明において用いる有機酸含有糖
類を主成分とする凝集剤としては、微生物産生によるも
のが安全性の面から好ましいが、安全性に問題がなけれ
ば、糖類と脂肪酸等の有機酸を常法に従いエステル化反
応させ、必要に応じて無水酢酸等でアセチル化させて得
られる化学合成法による有機酸含有糖類を主成分とする
凝集剤を用いてもよい。

【００２５】本発明において、微生物産生等による有機
酸含有糖類を使用する時は、水中でカチオンを生成する
カチオン系物質、好ましくは２価以上の多価カチオンを
生成するカチオン系物質を併用することが好ましい。こ
れは、有機酸含有糖類を主成分とする凝集剤は、アニオ
ン性であることが多く、カチオン系物質の添加により、
汚泥粒子を電気的に中和し、凝集速度を早める効果があ
ると共に、有機酸含有糖類とカチオン系物質との併用に
よって得られたフロックの強度が大で、フロックの回収
効率が高くなるためである。

【００２６】この場合のカチオン系物質としては、前記
の硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウ
ム等が例示され、安全性等の面から硫酸アルミニウムを
用いることが好ましい。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図４に
より説明する。なお、本発明は本実施例の詳細な具体例
に限定されるものではなく、河川、堀、池、湖・沼等の
底部に汚泥が堆積する水域全てに適用される。図１は本
発明の全体構成を示す縦断面図で、１は河床、２は底泥
（汚泥）、３は散気管、４は凝集剤注入口、５はエアリ
フト管、６はエアリフト管を構成する側壁、７は気泡、
８は側壁６と気泡で構成される気泡の上昇領域、９は水
の循環流、１０は回収ネット、１１−ａ、１１−ｂ、１
１−ｃは浮子、１２は止水カーテン、１３は止水カーテ
ンの重りである。

【００２８】図２は本発明の全体構成を示す図１の平面
図である。図３（ａ）は本発明の浮子付の回収ネット１
０、および凝集汚泥（フロック）を回収した状態を示す
縦断面図、図３（ｂ）は本発明において回収した凝集汚
泥（フロック）を貯槽２０に排出する状況を示す縦断面
図である。図３（ａ）、（ｂ）において、１１−ａは浮
子、１４、１５はそれぞれ回収ネット１０を構成する筒
状部、絞り部、１６はロープ、１７はフレーム、１８は
回収ネット絞り部底部開閉用の紐、１９は回収した凝集
汚泥（フロック）、２０は貯槽を示す。

【００２９】なお、図３（ａ）において筒状部１４、絞
り部１５はいずれも網（ネット）で構成されている。図
４は図３（ａ）に示した回収ネット１０の平面形状の一
例を示し、図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、回収ネット
のフレームが四角形、または円形の場合を示す。

【００３０】本発明の一実施例における施工順序を以下
に示す。 １）ビニールシート等の止水カーテン１２により、対象
水域を囲い、閉鎖水域とし、この水域内の中央部分にエ
アリフト管５、散気管３、凝集剤注入口４等を配置す
る。 ２）散気管３から空気圧縮機等を用い、空気を排出さ
せ、空気の気泡をエアリフト管５内を浮上させ水流を生
じせしめる。

【００３１】浮上した水は、エアリフト管５の周囲から
下降し循環水流９を形成する。また、本発明において
は、循環水流の形成のために、エアリフト管内にポンプ
による水流を附加することも好ましい。このためには、
例えばエアリフト管内の上部に上向きの水吐出ノズル等
を設置すればよい。 ３）この循環水流中に凝集剤注入口４から凝集剤を添加
する。凝集剤の添加方法は、凝集剤そのものを添加して
もよく、また予め水で希釈した水溶液の形で添加しても
よい。

【００３２】また、凝集剤の添加位置は特に制限される
ものではないが、凝集剤の使用効率の面から、散気管３
の近傍で添加するのが好ましい。添加する凝集剤として
は、安全性および二次公害防止の面から、微生物産生凝
集剤である糖を主成分とし、有機酸を含有する微生物産
生凝集剤、例えばアミー〔商品名：（株）ソフィ社
製〕、またはケルザン（商品名：米国ケルコ社製）等を
用いればよい。なお、これらの微生物産生凝集剤の内容
を下記に示す。

【００３３】アミー：微生物黒色菌科(Dematiaceae) の
Aureobasidium属に属する凝集活性物質産生菌により生
産された多糖を主成分とし、化学構造はβ−1,3 、1,6
グルカンと部分的に有機酸が結合した多糖高分子。 ケルザン：化学名ザンサンガム、微生物ザンソモナス・
カンベストリスの醗酵生産物、Ｄ−グルコース、Ｄ−マ
ンノース、Ｄ−グルクロン酸を構成糖分とし、糖以外の
成分としてピルビン酸を含有し、一部がアセチル化され
た分子量が約２００万程度の水溶性高分子多糖。

【００３４】なお、本汚泥粒子の凝集剤によるフロック
形成に際しては、微生物産生凝集剤添加前あるいは添加
時あるいは添加後に硫酸アルミニウム等の前記カチオン
系物質を添加することが好ましい。これは、微生物産生
凝集剤がアニオン性を有するものが多く、汚泥粒子によ
ってはカチオン系物質の添加により、汚泥粒子を中和す
ることにより、微生物産生凝集剤の凝集効果が向上し、
さらに微生物産生凝集剤とカチオン系物質の相互作用に
より、生成フロックの強度が大となり、本発明のフロッ
ク回収方式と組み合わせることにより、浮上せしめた汚
泥の回収効率が向上するためである。

【００３５】４）生成した凝集汚泥（フロック）は、水
中に設置した回収ネット、好ましくは、浮子付の回収ネ
ット１０で回収する。 ５）回収ネットに捕捉された凝集汚泥１９は、回収ネッ
ト１０に一杯となった時点で、回収ネット１０および浮
子１１−ａとともに引き上げて、底部を開いて貯槽２０
に排出する。〔図３〕 ６）貯槽２０の凝集汚泥１９は、汚泥脱水機により、脱
水・固化する。

【００３６】７）脱水・固化した汚泥は、肥料、埋め立
て材料等として有効活用を行う。以上、本発明の具体的
実施例について述べたが、本発明の技術の特徴は下記の
通りである。 １）底部に汚泥が堆積した水域にエアリフトを配設し、
その域内で上下方向に循環水流を発生させ、河床等の水
域の底部の堆積汚泥を上下方向にまきあげて、この循環
流中に適量の凝集剤を添加してフロックを形成せしめ
る。

【００３７】本発明における循環水流の形成により、粗
大フロックの母体となるマイクロフロック群の形成およ
びマイクロフロック同士の衝突合一の機会が増加し、容
易にフロックが粗大化し、捕集・分離が容易になる。 ２）エアリフト管の外側の水中に設置したネットによ
り、生成した粗大フロックを回収するため、エアリフト
により形成される循環下降流と共に移動する粗大フロッ
クが回収率良く捕集・回収される。

【００３８】３）微生物産生凝集剤を用いて得られたフ
ロック、特に硫酸アルミニウム、塩化カルシウム等のカ
チオン性無機塩を共存させた場合に得られる粗大フロッ
クは、微生物産生凝集剤とカチオン性無機塩との相互作
用により、強度が大であり、壊れにくく、循環下降流中
にネットを設置することにより、生成した粗大フロック
がより回収率良く捕集・回収される。

【００３９】即ち、本発明方法のフロック形成、回収方
法と、微生物産生凝集剤とを組み合わせることにより、
汚泥の回収効率が向上する。 ４）浮子付の回収ネットを用いることにより、回収ネッ
トのハンドリングが容易となり、またそのため常に生成
フロックの回収にとって効率の良い位置にネットを配置
できる効果がある。

【００４０】

【発明の効果】本発明方法によれば、河川等の流水域、
または池等の静水域の底部に堆積した汚泥のまきあげ、
凝集剤による粗大フロックの形成が容易に起こり、汚泥
の凝集・回収が容易になる。また、循環流を用いること
により、凝集剤の損失を最小限とし、有効に使用するこ
とが可能となる。

【００４１】また、生成したフロックの回収を水中に設
置した回収ネットで行うことにより、エアリフトにより
形成される循環下降流と共に移動する粗大フロックが回
収率良く捕集・回収される。また、凝集剤として微生物
産生凝集剤を用いることにより、安全性が確保され、二
次公害の恐れもなく、凝集汚泥は肥料、埋め立て材料と
して有効に活用でききる。

【００４２】さらに、凝集剤として微生物産生凝集剤を
用いた場合、特にカチオン性無機塩例えば硫酸アルミニ
ウムを併用することにより、微生物産生凝集剤とカチオ
ン性無機塩との相互作用により、得られる生成フロック
が強固となり、循環下降流中にネットを設置する本発明
の構成要件と組み合わせることにより、浮上汚泥の回収
が、回収効率良く、かつ容易に達成できる。

【００４３】また、浮子付の回収ネットを用いることに
より、回収ネットのハンドリングが容易となり、またそ
のため常に生成フロックの回収にとって効率の良い位置
にネットを配置できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成を示す縦断面図である。

【図２】本発明の全体構成を示す図１の平面図である。

【図３】図３（ａ）は本発明の浮子付の回収ネットを示
す縦断面図、図３（ｂ）は回収した凝集汚泥を貯槽に排
出する状況を示す縦断面図である。

【図４】図４（ａ）、（ｂ）は図３（ａ）の回収ネット
の平面形状の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 河床 ２ 底泥（汚泥） ３ 散気管 ４ 凝集剤注入口 ５ エアリフト管 ６ 側壁 ７ 気泡 ８ 気泡の上昇領域 ９ 水の循環流 １０ 回収ネット １１−ａ 浮子 １１−ｂ 浮子 １１−ｃ 浮子 １２ 止水カーテン １９ 回収した凝集汚泥 ２０ 貯槽

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底部に汚泥が堆積した水域において、該
   水域の水中に側壁、および散気口を配設し、該散気口か
   らの気泡噴流により、上下方向の循環水流を形成し、前
   記汚泥を浮上せしめると共に、前記循環水流中に凝集剤
   を添加し、前記汚泥を凝集させて、生成したフロックを
   回収することを特徴とする汚泥の凝集・回収方法。
2. 【請求項２】 底部に汚泥が堆積した水域において、止
   水カーテンにより閉鎖水域を形成し、該閉鎖水域の水中
   に側壁としてエアリフト管で形成される側壁を配設する
   請求項１記載の汚泥の凝集・回収方法。
3. 【請求項３】 生成したフロックの回収を、水面下に設
   置した回収ネットにより行う請求項１または２記載の汚
   泥の凝集・回収方法。
4. 【請求項４】 回収ネットが浮子付の回収ネットである
   請求項３記載の汚泥の凝集・回収方法。
5. 【請求項５】 凝集剤が、有機酸含有糖類を主成分とす
   る凝集剤である請求項１〜４いずれかに記載の汚泥の凝
   集・回収方法。
6. 【請求項６】 凝集剤が、微生物産生凝集剤を主成分と
   する凝集剤である請求項１〜５いずれかに記載の汚泥の
   凝集・回収方法。