JPH09225475A

JPH09225475A - 廃水の凝集分離方法及び装置

Info

Publication number: JPH09225475A
Application number: JP3521396A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Tsubokawa; 恒夫坪川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1996-02-22
Publication date: 1997-09-02

Abstract

(57)【要約】【目的】廃水中の汚染物質（ＣＯＤ）を除去する効率
が高く、処理前と処理後とで被処理水のｐＨがほとんど
低下する事なく、また脱水性のよい凝集汚泥を得る事が
できる廃水の凝集分離方法及び装置を提供する。【構成】ベントナイトを水に溶解し、少なくとも１時
間以上撹拌することにより、あらかじめベントナイト溶
解液を調製し、これを廃水に加えて撹拌した後、高分子
凝集剤溶液の添加、混合、次いで加圧浮上槽または沈殿
槽での分離処理を行う廃水の凝集分離方法。撹拌機を備
え、廃水流入管の排出側が接続されている撹拌槽にベン
トナイト溶解槽からのベントナイト溶解液流入管を接続
し、撹拌槽の排出側を、混合機を備え、高分子凝集剤溶
解槽の排出側が接続されている混合槽へ接続し、当該混
合槽の排出側を加圧浮上槽または沈殿槽へ接続した廃水
の凝集分離装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ベントナイトを凝集助
剤として使用し、つぎに高分子凝集剤を加えてフロック
を形成させて廃水中の汚染物質を凝集し、凝集したフロ
ックを加圧浮上槽または沈殿槽で分離して廃水を浄化す
る廃水の凝集分離方法及び装置に関する。

【０００２】本発明において、廃水とは、一般の生活廃
水、都市下水、各種の産業廃水において、ベントナイト
を凝集助剤として汚染物質とくにＣＯＤの除去に使用す
ることができるすべての廃水を包括するものとする。

【０００３】

【従来の技術】これまで廃水の凝集分離方法及び装置で
は、例えば紙・パルプ工場廃水の白水を処理する場合、
通常、白水に硫酸バンドと高分子凝集剤（またはポリ塩
化アルミニウム＝ＰＡＣ）を加えてフロックを形成して
から、加圧浮上槽でこのフロックを分離して除去してい
た。また活性汚泥法で処理した処理水をさらに高度に浄
化する場合にも、通常、硫酸バンドと高分子凝集剤（ま
たはＰＡＣ）を加えてフロックを形成してから、沈殿槽
または加圧浮上槽でこのフロックを分離して除去してい
た。

【０００４】また、ベントナイトに関しては、一般に
は、ａ．鋳物砂型の粘結剤、ｂ．製鉄・非鉄ペレタイジ
ング（団鉱）のバインダー、ｃ．農薬、粒剤用、ｄ．土
木建築工事用、ｅ．農業用土壌改良材、ｆ．窒業方面、
ｇ．粉末石鹸の混和用などに用いられているものである
が、ベントナイトを無機性凝集助剤として使用し、ベン
トナイトと硫酸バンドなどの無機凝集剤を併用して廃水
の凝集分離を行う方法も提案されていた。ベントナイト
を無機性凝集助剤として使用する技術に関しては、例え
ば、鈴木静夫著の「工業用水処理」内田老鶴圃新社発行
１９６８の第６２頁に“ベントナイトは生じたフロック
が小さくて軽い場合、あるいは用水中の懸濁物が少なす
ぎてフロックが生じにくい場合に使用される。これはベ
ントナイトがフロック形成のための核となり、生じたフ
ロックの沈降速度も大きく、沈殿したスラッジ量も少な
くなる。”との記載がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記廃水の凝集分離方
法及び装置では、これまで凝集剤として、通常、硫酸バ
ンド単独、または硫酸バンドと高分子凝集剤（またはＰ
ＡＣ）が使われていた。しかし硫酸バンドは汚染物質と
くにＣＯＤの除去率が比較的低く、また硫酸バンドを使
用すると処理水のｐＨが低くなるという問題点があっ
た。また硫酸バンドを使用して発生した凝集汚泥は脱水
性が悪く、脱水機で脱水しても含水率が低くならないな
どの問題点があった。

【０００６】また、ベントナイトを無機性凝集助剤とし
て使用する場合には、「ベントナイトがフロック形成の
ための核」となる点に着目されていた。

【０００７】本発明は、既述した従来の廃水の凝集分離
方法及び装置が有していた問題点を解決する高効率の廃
水の凝集分離方法と装置を提供することを目的としてい
る。すなわち、本発明は、ＣＯＤの除去率が高く、処理
水のｐＨが殆ど低下せず、さらに従来よりも脱水性の良
い凝集汚泥を得ることができる廃水の凝集分離方法と装
置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の廃水の凝集分離方法の特徴は、ベントナイト
を水に溶解し、少なくとも１時間以上撹拌することによ
り、あらかじめベントナイト溶解液を調製し、これを廃
水に加えて撹拌した後、高分子凝集剤溶液の添加、混
合、次いで加圧浮上槽または沈殿槽での分離処理を行う
ものである。

【０００９】また、本発明の廃水の凝集分離装置の特徴
は、少なくとも１時間以上撹拌可能な容量を有し、撹拌
手段が付設されたベントナイト溶解槽を独立に準備する
とともに、ベントナイト溶解液と廃水とを撹拌する撹拌
槽と、ベントナイト溶解液と撹拌された廃水に高分子凝
集剤溶液を混合する混合槽とを廃水処理系統にそれぞれ
設けた点にある。撹拌機を備え、廃水流入管の排出側が
接続されている撹拌槽に前記ベントナイト溶解槽からの
ベントナイト溶解液流入管を接続し、撹拌槽の排出側
を、混合機を備え、高分子凝集剤溶解槽の排出側が接続
されている混合槽へ接続し、当該混合槽の排出側を加圧
浮上槽または沈殿槽へ接続して本発明の廃水の凝集分離
装置を構成したものである。

【００１０】前記におけるベントナイト溶解液の調製
は、あらかじめ３〜５パーセント程度の濃度に溶解した
ベントナイト溶解液を少なくとも１時間以上撹拌するこ
とによって行ったものである。

【００１１】

【作用】本発明は、ベントナイトを水に溶解してから少
なくとも１時間以上撹拌してベントナイトと水とを十分
に混合すると、ベントナイトが膨潤し、廃水中の汚染物
質、特にＣＯＤを吸着、結合する性質が大きくなること
を発見し、これを廃水の凝集分離方法及び装置に応用し
たものである。

【００１２】すなわち、水に加えてから１時間以上の撹
拌によって膨潤し、廃水中の汚染物質、特にＣＯＤを吸
着、結合する性質の大きくなったベントナイトの溶解液
を最初に廃水に加えて撹拌し、廃水中の汚染物質（ＣＯ
Ｄ物質）を吸着させることによって、以降の高分子凝集
剤の添加、混合によるフロック形成、汚染物質の分離、
除去を効率よく行うものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の方法は、ベントナイトを
水に加えてから少なくとも１時間以上撹拌して調製した
ベントナイト溶解液を廃水に加えて撹拌することにより
ベントナイトに廃水中の汚染物質（ＣＯＤ物質）を吸着
させ、つぎにこの汚染物質を吸着したベントナイトとそ
の他の汚染物質を高分子凝集剤で凝集してフロックを形
成させ、つぎに加圧浮上槽または沈殿槽で、これらのフ
ロックを分離して除去するものである。

【００１４】前記方法を実施するための本発明の装置
は、少なくとも１時間以上撹拌可能な容量を有し、撹拌
手段が付設されたベントナイト溶解槽を独立に準備する
とともに、ベントナイト溶解液と廃水とを撹拌する撹拌
槽に続いて、ベントナイト溶解液と撹拌された後の廃水
に、高分子凝集剤溶液を混合する混合槽を順次設けるこ
とによって、ベントナイトを水に加えて撹拌によりベン
トナイト溶解液を調製する工程を独自に行うと共に、廃
水への当該ベントナイト溶解液混合による廃水中の汚染
物質（ＣＯＤ物質）の吸着、次いで高分子凝集剤による
フロック形成を順次行うことを可能としたものである。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図１および
図２を用いて説明する。

【００１６】図１は、本発明の廃水の凝集分離方法及び
装置のフローシートの一例で、紙・パルプ工場では、通
常、白水の処理に用いられている。

【００１７】図１に示す本発明の廃水の凝集分離方法及
び装置は、つぎの通り進行し、作動される。廃水は流入
管１より廃水貯留槽２に入り、ここから廃水ポンプ３で
撹拌槽４に送られる。撹拌槽４には、ベントナイトを水
に混合してから少なくとも１時間あるいはそれ以上撹拌
して貯留しているベントナイト溶解槽５から、ベントナ
イトの溶解液をベントナイト注入ポンプ７で送る。そし
て撹拌機８で廃水とベントナイト溶解液を撹拌し、撹拌
後の廃水を混合槽１１へ送る。ここで、高分子凝集剤溶
解槽９から、高分子凝集剤の溶液を高分子凝集剤注入ポ
ンプ１０で混合槽１１に送り、混合機１２で混合してフ
ロックを形成する。つぎに、混合後のフロックを形成し
た廃水をを加圧浮上槽または沈殿槽１３へ送り、ここ
で、形成されていたフロックは、分離されて清澄な水に
なり、この清澄な水は、流出管１４で流出される。加圧
浮上槽または沈殿槽１３で除去されたフロック＝汚泥
は、汚泥ポンプ１５で取り出し、汚泥脱水機１６で脱水
する。また脱水ケーキ１７は、搬出または焼却するなど
の方法で処分する。

【００１８】前記においては、ベントナイト溶解槽５
は、ベントナイトを水に混合してから少なくとも１時間
あるいはそれ以上撹拌したベントナイト溶解液を貯留す
るものとしたが、ベントナイト溶解槽５そのものに公知
の撹拌手段を付設して、ベントナイト溶解槽５において
１時間以上の撹拌・混合を行うこともできる。この場
合、ベントナイト溶解槽５は、少なくとも１時間以上撹
拌可能な容量とする必要がある。１時間以上の撹拌によ
ってベントナイトを膨潤させ、汚染物質の吸着能力を高
めるためである。ベントナイトの廃水への好ましい注入
量は後述のとおり、廃水に対して、通常、１００mg／ｌ
乃至４００mg／ｌ程度であるので、ベントナイト溶解槽
５は、この注入量に対応でき、少なくとも１時間以上撹
拌可能な容量を有していれば十分である。

【００１９】前記において使用した撹拌槽４、混合槽１
１、混合機１２、加圧浮上槽または沈殿槽１３などは、
従来この技術分野において公知のものを使用する事がで
きるので、説明を省略する。

【００２０】ベントナイトの注入量は、廃水に対して、
通常、１００mg／ｌ乃至４００mg／ｌ程度である。この
範囲としたのは、数多くのテスト結果より確認されたも
のであり、この範囲とすることが汚染物質（ＣＯＤ）除
去率及び費用対効果の観点から最も好ましいからであ
る。

【００２１】本発明の方法において、最も重要なこと
は、ベントナイトを水に加えてから少なくとも１時間あ
るいはそれ以上撹拌することである。撹拌時間を少なく
とも１時間以上とした理由は、後述する実験で確認でき
たように、撹拌時間が１時間未満の場合に、１時間以上
の撹拌に比べて処理後の水のＣＯＤ除去率が劣るためで
ある。

【００２２】また、ベントナイト溶解液を調製する際
の、ベントナイトの水に対する溶解濃度は、３パーセン
ト（重量濃度）乃至５パーセント（重量濃度）程度とす
ることが好ましい。後述した実験で確認できたように、
かかる範囲において汚染物質（ＣＯＤ）の除去率が最も
高くなるからである。

【００２３】Ｎ製紙東京工場の白水（抄紙工程廃水）
を、ベントナイトと高分子凝集剤を用いた本発明の方法
と装置で凝集分離した場合と、硫酸バンドと高分子凝集
剤を用いた従来の方法と装置で凝集分離した場合の比較
テストのデータをつぎに記載する。流入廃水の水質は、
ＳＳ１４６mg／ｌ、ＣＯＤ２１０mg／ｌ、ｐＨ７．
５であった。

【００２４】１）硫酸バンドを用いて凝集分離（凝集剤
注入量：硫酸バンド４００mg／ｌ＝Ａｌ₂Ｏ₃として
３２mg／ｌ、高分子凝集剤１mg／ｌ）した処理水の水質

【００２５】２）ベントナイトを用いて凝集分離（凝集
剤注入量：溶解濃度３パーセントのベントナイト３０
０mg／ｌ、高分子凝集剤１mg／ｌ）した処理水の水質ａ．ベントナイト溶解後の撹拌時間が１時間以上の場合ｂ．ベントナイトの溶解後の撹拌時間が１０分間の場合

【００２６】以上のテスト結果より、ベントナイトを水
に混合してから少なくとも１時間以上撹拌したベントナ
イトの溶解液を用いて凝集分離した処理水は、硫酸バン
ドを用いて従来方法及び装置で凝集分離した処理水より
もＣＯＤ除去率が高く、さらに処理水のｐＨは殆ど変化
しないことが分かった。

【００２７】また、処理水におけるＣＯＤ除去率を高め
るためには、ベントナイトを水に混合してから少なくと
も１時間以上撹拌する必要があることが判明した。

【００２８】図２は、活性汚泥法で処理した二次処理水
を三次処理、あるいは工場内で循環再利用するために高
度処理する場合などに用いる一般的なフローシートを示
したものである。図２に示す場合、本発明の廃水の凝集
分離方法及び装置は、つぎの通り進められ、作動する。
廃水は流入管より廃水貯留槽１９に入り、ここから廃水
ポンプ２０で最初の沈殿槽２１に送る。最初の沈殿槽２
１の流出水は、ばっ気槽２２および最終沈殿槽２３で、
生物学的処理法である活性汚泥法で処理される。この処
理法は、都市下水、生活廃水および各種の工場廃水の処
理に広く使われている生物処理法で、紙・パルプ工場で
は、通常、パルプ工程からの廃水の処理に使われてい
る。

【００２９】活性汚泥法で処理した二次処理水をさらに
高度処理する場合、あるいは処理水を工場内で循環再利
用する場合などには、いわゆる三次処理が行われる。こ
の三次処理法には、通常、活性汚泥法の二次処理水に硫
酸バンドと高分子凝集剤を加えて形成されたフロック
を、沈殿槽または加圧浮上槽で分離する凝集分離処理法
が使われている。

【００３０】本発明による廃水の凝集分離装置を三次処
理に用いる場合について、以下、図２に従って説明す
る。

【００３１】最終沈殿槽２３の流出水は、撹拌槽２４に
入る。撹拌槽２４には、ベントナイトを水に混合してか
ら少なくとも１時間あるいはそれ以上撹拌して貯留して
いるベントナイト溶解槽２５から、ベントナイトの溶解
液をベントナイト注入ポンプ２６で送る。そして撹拌機
２７で廃水とベントナイト溶解液を撹拌し、撹拌後の廃
水を混合槽１１へ送る。ここで、高分子凝集剤溶解槽２
８から、高分子凝集剤の溶液を高分子凝集注入ポンプ２
９で混合槽３０に送り、混合機３１で混合してフロック
を形成する。

【００３２】形成されたフロックを含む廃水は加圧浮上
槽または沈殿槽３２に入り、ここでフロックが分離され
て清澄な水になり、この清澄な水は、流出管３３で流出
される。加圧浮上槽または沈殿槽３２で除去されたフロ
ック＝汚泥は、汚泥ポンプ３４で取り出し脱水機３５で
脱水する。脱水ケーキ３６は、搬出または焼却するなど
の方法で処分する。

【００３３】ベントナイト溶解液の廃水への注入量は、
図１で説明した本発明による凝集処理方法及び装置の場
合と同じく、通常１００mg／ｌ乃至４００mg／ｌ程度
で、またベントナイト溶解液を調製する際の、ベントナ
イトの水に対する溶解濃度は３パーセント（重量濃度）
〜５パーセント（重量濃度）程度である。

【００３４】Ｓ製紙東京工場のパルプ工程からの廃水の
活性汚泥法による処理水を、ベントナイトと高分子凝集
剤を用いた本発明の方法と装置で分離凝集した場合と、
硫酸バンドと高分子凝集剤を用いた従来の方法と装置で
凝集分離した場合の比較テストのデータをつぎに記載す
る。活性汚泥法処理水の水質は、ＳＳ５３mg／ｌ、Ｃ
ＯＤ６３mg／ｌ、ｐＨ７．３であった。

【００３５】３）硫酸バンドを用いて凝集分離（凝集剤
注入量：硫酸バンド４００mg／ｌ＝Ａｌ₂Ｏ₃として
３２mg／ｌ、高分子凝集剤１mg／ｌ）した処理水の水質

【００３６】４）ベントナイトを用いて凝集分離（凝集
剤注入量：溶解濃度３パーセント、溶解後の撹拌時間６
０分間のベントナイト２００mg／ｌ、高分子凝集剤
１mg／ｌ）した処理水の水質

【００３７】以上の結果により、製紙工場のパルプ工程
からの廃水の活性汚泥法による二次処理水の凝集分離処
理においても、従来の硫酸バンドと高分子凝集剤を使用
するよりも本発明のベントナイトと高分子凝集剤を使用
する方法と装置によるほうがＣＯＤ除去率が高いことが
分かった。

【００３８】つぎに、ベントナイトを、水に１、３、
４、５、７および１０パーセントの濃度（重量濃度）に
溶解し、おおむね１時間撹拌したベントナイト溶解液を
用い、Ｎ製紙東京工場の白水を凝集分離するテストを行
った。この比較テストのデータをつぎに記載する。白水
の水質は、ＳＳ１３８mg／ｌ、ＣＯＤ２２８mg／
ｌ、ｐＨ７．４であった。ベントナイトの白水への注入
量は、いずれも３００mg／ｌである。

【００３９】５）ベントナイトの溶解濃度パーセント処理水のＣＯＤ mg／ｌ１１８３２１７３３１５２４１５１５１４８７１７３１０１９１

【００４０】以上のテスト結果より、ベントナイト溶解
溶液を調製する際の、ベントナイトの水に対する溶解濃
度は、３パーセント〜５パーセント（重量濃度）程度と
するのが最も処理効果が高いことが分かった。この理由
は、テスト中の観察により、ベントナイトと水との溶解
濃度が比較的高いほうが、ベントナイトと水との溶解濃
度が低い場合よりも、ベントナイトが廃水中の汚染物質
をすみやかに吸着するためと考えられる。一方、ベント
ナイトと水との溶解濃度があまりに高いと、ベントナイ
トの溶解液を廃水に注入して撹拌してもベントナイトと
廃水がすぐに混合せず、ベントナイトが粒状になって廃
水中に残ってしまった。この結果、ベントナイトと水と
の溶解濃度があまりに高くなると、汚染物質（ＣＯＤ）
の除去率が低下するものと考えられる。

【００４１】つぎに、Ｓ製紙東京工場の白水を、硫酸バ
ンドと高分子凝集剤を用いて従来の方法及び装置によっ
て凝集分離した汚泥と、ベントナイトと高分子凝集剤を
用いて本発明の方法及び装置によって凝集分離した汚泥
を脱水機（ベルトプレス型）で脱水し、脱水ケーキの含
水率を測定、比較した。この比較テストのデータをつぎ
に記載する。

【００４２】６）脱水テストのデータ（１）硫酸バンドと高分子凝集剤による凝集分離汚泥の
脱水原汚泥濃度脱水汚泥含水率５６００mg／ｌ６８．４パーセント（２）ベントナイトと高分子凝集剤による凝集分離汚泥
の脱水原汚泥濃度脱水汚泥含水率７３００mg／ｌ６０．５パーセント

【００４３】この脱水テストの結果より、ベントナイト
と高分子凝集剤を用いて本発明の方法及び装置によって
凝集分離したフロック＝汚泥は、硫酸バンドと高分子凝
集剤を用いて従来の方法及び装置によって凝集分離した
フロック＝汚泥よりも、低含水率に脱水できることが明
らかになった。この理由の一つは、硫酸バンドは、それ
自体が結晶水を持っているためと考えられる。また、ベ
ントナイトと高分子凝集剤を用いて本発明の方法及び装
置によって凝集分離した汚泥は、圧縮性がよく、十分に
圧縮して脱水できるためである。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、これまで一般に行われ
ていた硫酸バンドを用いる凝集分離方法及び装置より
も、一般的に、ＣＯＤの低い良質の処理水を得ることが
可能になる。

【００４５】また本発明によれば、凝集分離汚泥を低含
水率に脱水できるので、脱水汚泥の処分費をいちじるし
く節約することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃水の凝集分離方法を現す流れ図。

【図２】本発明の廃水の凝集分離方法を廃水の三次処
理に用いる場合の流れ図。

【符号の説明】

２廃水貯留槽４撹拌槽５ベントナイト溶解槽９高分子凝集剤溶解槽１１混合槽１３加圧浮上槽または沈殿槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃水中の汚染物質を凝集分離するために
凝集剤として凝集助剤と高分子凝集剤を併用する廃水の
凝集分離方法において、ベントナイトを水に３パーセン
ト乃至５パーセントの濃度に溶解して少なくとも１時間
以上撹拌することにより調製したベントナイト溶解液を
廃水に加えて撹拌し、これに高分子凝集剤の溶液を加え
て混合した後、加圧浮上槽または沈殿槽で分離処理する
ことを特徴とする廃水の凝集分離方法。
【請求項２】撹拌機を備え廃水流入管の排出側が接続
されている撹拌槽にベントナイト溶解槽からのベントナ
イト溶解液流入管の排出側を接続し、当該撹拌槽の排出
側を、混合機を備え、高分子凝集剤溶解槽の排出側が接
続されている混合槽へ接続し、当該混合槽の排出側を加
圧浮上槽または沈殿槽へ接続したことを特徴とする廃水
の凝集分離装置。
【請求項３】ベントナイト溶解槽は、少なくとも１時
間以上撹拌可能な容量を有し、ベントナイト溶解液撹拌
手段が付設されていることを特徴とする請求項２記載の
廃水の凝集分離装置。