JPH1142401A

JPH1142401A - 凝集沈澱処理設備

Info

Publication number: JPH1142401A
Application number: JP19219597A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yo; 敏楊; Tomio Iwai; 富雄岩井
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 1999-02-16
Anticipated expiration: 2017-07-17
Also published as: JP3913843B2

Abstract

(57)【要約】【課題】より少ない設置面積で汚泥中のマンガンを効
率的に酸化分解する凝集沈殿処理設備を提供する。【解決手段】無機金属凝集剤の添加により原水中の懸
濁物質を凝集させる攪拌系と、凝結した懸濁物質を凝集
沈澱させて処理水と分離し、処理水は処理水系に流出さ
せると共に沈澱汚泥は回収する汚泥分離処理系と、沈澱
回収した汚泥の少なくとも一部を上記撹拌系に戻す汚泥
返送系と、を有する凝集沈澱処理設備において、汚泥返
送系の途中に、返送汚泥に酸化剤を添加して化学的に酸
化処理し、返送汚泥を改質する手段と、該返送汚泥中に
含まれる無機金属凝集剤のフロックをイオン化する酸添
加手段とを、この順序で設けたことを特徴とする凝集沈
殿処理設備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原水中の懸濁物質
を凝集沈澱法により固液分離する凝集沈澱処理設備に関
するものであり、詳しくは凝集沈澱により回収した汚泥
の少なくとも一部を、懸濁物質の凝結反応を行なう系に
戻すことにより、凝集沈澱の処理効率を向上させた凝集
沈澱処理設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】河川水，湖沼水などを原水にして浄水等
を製造する水処理設備においては、一般に、原水に含ま
れる懸濁物質（ＳＳ）分を除去するためにアルミニウム
系の凝集剤を添加して、懸濁物質を凝結させ、次いでこ
れを凝集フロックに成長させて、凝集フロック（汚泥）
の沈澱により処理水と汚泥を分離し、分離した処理水は
後段の処理水系に流出させ、他方、分離回収した汚泥
は、適宜濃縮などによって減容化を図り、脱水して廃棄
処分されている。しかしこの方法は、処理操作が簡単で
はあるが、使用する凝集剤の量が多いという問題のある
ことが知られている。

【０００３】上記方法における凝集剤使用量を低減する
目的で、分離回収した汚泥をｐＨ２程度にしてこれに含
まれている水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）₃）を溶
解させ、上澄液からアルミニウムイオンＡｌ³⁺を回収し
て凝集剤として再利用する方法も提案されている。これ
は一般に再生バンド方式と称され、再利用によって使用
する凝集剤の量が減少するため設備の運転コストが削減
されるという優れた利点がある。

【０００４】しかし、この再生バンド方式は、汚泥中の
アルミニウムを有効に利用できるためアルミニウム系凝
集剤の使用量を削減できるものの、アルミニウム回収後
の酸性の汚泥は消石灰等を添加して脱水処理しなければ
ならず汚泥量が増加するという欠点がある。また、アル
ミニウムイオンを含む上澄液と汚泥を分離するための沈
澱槽が必要となると共に、年間に１〜２回程度沈澱槽底
部に溜まった高濃度の汚泥を清掃処理しなければならな
いという欠点もある。

【０００５】これらの再生バンド方式の欠点を解消する
ため、本出願人は、懸濁物質を凝結させる撹拌系に、再
活性化したアルミニウムイオンのみを戻すのではなく、
沈澱回収した汚泥の一部を戻し、かつこの汚泥返送の途
中においてこれに含まれる水酸化アルミニウムのイオン
化のために酸を添加する方法（特開平２−１５７００５
号）や、さらにこの方法の改良法として汚泥返送系の途
中に、返送汚泥をこれに含まれる好気性微生物の至適環
境に所定時間保持する酸化手段（空気曝気）と、該返送
汚泥中に含まれるＡｌ（ＯＨ）₃をイオン化させる酸添
加手段とを、この順序で設けて返送汚泥の悪臭の発生を
防止した凝集沈澱処理設備（特開平７−３２８３２７
号）を提案している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら本発明者
らが、凝集沈澱処理設備で発生した汚泥に酸を添加して
汚泥を再利用する実験を繰り返したところ、空気曝気で
は、汚泥に含まれる鉄やマンガンの酸化効果に差がある
ことが判明した。すなわち空気曝気による酸化手段で
は、鉄は短時間で酸化されるが、マンガンを酸化するの
に数日ないし数週間必要であった。つまり、汚泥を空気
曝気で酸化処理するには、大容量の曝気槽が必要とな
り、また大きな曝気用のブロワーを必要とする点で、敷
地面積の狭い浄水場では問題があった。

【０００７】また、汚泥の一部を返送する凝集沈澱処理
設備では、原水中にクリプトスポリジウム等の塩素で死
滅しない耐塩素性病原体が含まれている場合、返送汚泥
中にクリプトスポリジウム等が混入してしまい、処理系
内でクリプトスポリジウム等の耐塩素性病原体が蓄積
し、浄水が耐塩素性病原体で汚染されてしまう欠点があ
る。

【０００８】本発明が解決しようとする課題は、より少
ない設置面積で汚泥中のマンガンを効率的に酸化する凝
集沈澱処理設備を提供することである。

【０００９】また汚泥の一部を返送する凝集沈澱設備で
は、返送汚泥中のＴＯＣがトリハロメタンの生成量を増
加させる要因となったり、あるいはＴＯＣ成分が凝集剤
のアルミニウムイオンと錯体を形成してしまい、そのた
め凝集作用を阻害し、併用使用する凝集剤の使用量を増
加させたり、処理水の濁度を悪化させたりすることがあ
るが、本発明の他の課題は、このような問題点を解決す
る凝集沈澱処理設備を提供することである。

【００１０】さらにまた本発明が解決しようとする他の
課題は、クリプトスポリジウム等の耐塩素性病原体で原
水が汚染されていても、クリプトスポリジウム等の耐塩
素性病原体を死滅除去できる凝集沈澱処理設備を提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を重ねた結果、化学的酸化方法または活性炭吸着法を組
み合わせることにより上記課題を解決できることを見い
だし、本発明を完成するに至った。

【００１２】すなわち、本発明は、無機金属凝集剤の添
加により原水中の懸濁物質を凝集させる攪拌系と、凝結
した懸濁物質を凝集沈澱させて処理水と分離し、処理水
は処理水系に流出させると共に沈澱汚泥は回収する汚泥
分離処理系と、沈澱回収した汚泥の少なくとも一部を上
記撹拌系に戻す汚泥返送系と、を有する凝集沈澱処理設
備において、汚泥返送系の途中に、返送汚泥に酸化剤を
添加して化学的に酸化処理し、返送汚泥を改質する手段
と、該返送汚泥中に含まれる無機金属凝集剤のフロック
をイオン化する酸添加手段とを、この順序で設けたこと
を特徴とする凝集沈澱処理設備、無機金属凝集剤の添加
により原水中の懸濁物質を凝集させる攪拌系と、凝結し
た懸濁物質を凝集沈澱させて処理水と分離し、処理水は
処理水系に流出させると共に沈澱汚泥は回収する汚泥分
離処理系と、沈澱回収した汚泥の少なくとも一部を上記
撹拌系に戻す汚泥返送系と、を有する凝集沈澱処理設備
において、汚泥返送系の途中に、返送汚泥に活性炭を添
加して返送汚泥を改質する手段と、該返送汚泥中に含ま
れる無機金属凝集剤のフロックをイオン化する酸添加手
段とを、設けたことを特徴とする凝集沈澱処理設備、お
よび、無機金属凝集剤の添加により原水中の懸濁物質を
凝集させる攪拌系と、凝結した懸濁物質を凝集沈澱させ
て処理水と分離し、処理水は処理水系に流出させると共
に沈澱汚泥は回収する汚泥分離処理系と、沈澱回収した
汚泥の少なくとも一部を上記撹拌系に戻す汚泥返送系
と、を有する凝集沈澱処理設備において、汚泥返送系の
途中に、返送汚泥を該返送汚泥中に含まれる無機金属凝
集剤のフロックをイオン化する酸添加手段と、過酸化水
素または過酸化水素とＦｅ²⁺を添加し酸性条件下で返送
汚泥を改質する手段とを設けたことを特徴とする凝集沈
澱処理設備に関するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】請求項１ないし請求項６に記載の
本発明の凝集沈澱処理装置に用いられる無機金属凝集剤
としては、凝集フロックが酸によりイオン化されるもの
であれば特に限定されないが、例えば硫酸アルミニウ
ム、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等のアルミニウム
系凝集剤や硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄等の鉄
系凝集剤等を挙げることができる。

【００１４】請求項１に記載の凝集沈澱処理装置は、無
機金属凝集剤の添加により原水中の懸濁物質を凝集させ
る攪拌系と、凝結した懸濁物質を凝集沈澱させて処理水
と分離し、処理水は処理水系に流出させると共に沈澱汚
泥は回収する汚泥分離処理系と、沈澱回収した汚泥の少
なくとも一部を上記撹拌系に戻す汚泥返送系と、を有す
る凝集沈澱処理設備において、汚泥返送系の途中に、返
送汚泥に酸化剤を添加して化学的に酸化処理し、返送汚
泥を改質する手段と、該返送汚泥中に含まれる無機金属
凝集剤のフロックをイオン化する酸添加手段とを、この
順序で設けたことを特徴とするものである。すなわち、
単なる空気曝気や好気性生物処理では酸化しきれないマ
ンガンやＴＯＣ成分を、オゾンや過酸化水素等の酸化剤
で化学的に短時間に酸化することを特徴としている。

【００１５】請求項２に記載の発明は、返送汚泥を所定
時間含酸素気体で曝気して、返送汚泥中の鉄を酸化し、
さらに汚泥が嫌気状態になって悪臭を発生するのを防止
し、含酸素気体による曝気では酸化しきれないマンガン
を、酸化剤を添加して化学的に酸化することを特徴とし
ている。これにより、酸化剤のみで鉄とマンガンおよび
ＴＯＣ成分の両方を酸化する場合に比べて酸化剤の添加
を減らすことができる。

【００１６】請求項３に記載の発明において活性炭を添
加する理由は、例えば酸化剤としてオゾンを使用する場
合、オゾン単独でＴＯＣを除去しようとすると、多量の
オゾンを必要とするためコストがかさむので、そこでオ
ゾン処理では主としてＦｅおよびＭｎの酸化とＴＯＣ成
分の低分子化への分解を行い、残留するＴＯＣを活性炭
で除去する際の効率を上げるようにしたものである。ま
た、オゾンと過酸化水素で処理した後に活性炭を添加す
る場合は、ＴＯＣをより効率的に除去することができ
る。活性炭の添加量は、汚泥１Ｌ当たり５０〜２００
０ｍｇ、好ましくは２００〜１０００ｍｇの範囲で適宜
選択すればよい。

【００１７】なお、原水に臭素イオン（Ｂｒ^-）が含ま
れている場合、オゾン処理によってＢｒ^-が酸化され、
人体に有害とされているＢｒＯ^- ₃が生成するが、活性炭
の添加により、生成したＢｒＯ^- ₃を活性炭の触媒作用で
分解することができる。

【００１８】活性炭を添加する位置は、汚泥に酸を添加
して汚泥中の無機金属凝集剤のフロックを溶解する反応
槽中に酸と同時に添加するか、あるいは汚泥に酸を添加
した後に活性炭を添加するのが好ましい。

【００１９】その理由は、汚泥に酸を添加して酸性に調
整することにより、汚泥中の固形物からＴＯＣ成分が溶
出し、汚泥のＴＯＣ濃度が増加するとともに、有機物に
対する活性炭の吸着効率は一般に中性よりも酸性側の方
が高いためである。

【００２０】なお、活性炭の添加により返送汚泥を改質
しようとする場合、請求項５に記載した凝集沈澱処理設
備のように、返送汚泥に酸化剤を添加して化学的に酸化
処理する手段を設けず、返送汚泥に活性炭を添加して返
送汚泥を改質する手段と、該返送汚泥中に含まれる無機
金属凝集剤のフロックをイオン化する酸添加手段とを、
設けた凝集沈澱処理設備としてもよい。

【００２１】請求項１ないし請求項７に記載の発明にお
いて、原水中の懸濁物質を凝結させる撹拌系とは、凝集
剤の添加により原水中の懸濁物質を微小な粒子に結合さ
せる反応（凝結反応）を行なう系として形成され、一般
的には、開放型の槽に導入された原水に対し凝集剤を添
加して急速に混和させる撹拌機付の槽（撹拌槽）として
設けられる。なお場合によっては比較的強い水流で撹拌
するタイプの撹拌槽も用いられる。この撹拌槽中（及び
／又は次記凝集沈澱槽）の原水に対しては従来法と同様
に塩素を添加するようにしてもよい。

【００２２】この撹拌系の次段に設けられ、凝結した懸
濁物質を凝集フロックとして成長させ沈澱させた汚泥を
処理水と分離して回収する上記汚泥分離処理系は、例え
ば、適度の緩速撹拌を行ないながら、凝結した懸濁物質
を凝集フロックとして成長させる領域と、この成長した
フロックを沈降により処理水と固液分離する領域とから
なる凝集沈澱槽として設けることができるが、特にこれ
に限定されるものではなく、既知の方式のいずれのもの
であってもよく、さらに上記撹拌系と汚泥分離処理系と
が一体として形成されている凝集沈澱槽も用いることが
できる。また、この凝集沈澱槽の汚泥引抜き系の次段
に、引抜いた汚泥を、原水側に戻すのに適した濃度に濃
縮調整するシックナー（沈降型濃縮槽）等の濃縮手段を
設けることが好ましい。

【００２３】沈澱回収した汚泥を上記撹拌系に戻す汚泥
返送系は、上記凝集沈澱槽，濃縮槽等から連続的あるい
は間欠的に汚泥返送する径路として設けられ、汚泥返送
のためのポンプなどが併設される。返送は通常は上記凝
集沈澱槽，濃縮槽等で回収された汚泥の一部とされるが
必要に応じて全部とすることもできる。汚泥の返送は、
上記撹拌系の槽に戻すようにしてもよいし、撹拌槽に原
水を導入する径路に戻すようにしてもよく、特に限定さ
れるものではない。

【００２４】返送汚泥を所定時間含酸素気体で曝気する
方法は、特に限定されず例えば曝気槽に返送汚泥を導入
し、一般的には１時間当たりの空気（１気圧）量が汚泥
量とほぼ同量とした曝気を０．５時間〜２４時間程度行
なうことにより、汚泥中の鉄が酸化され、さらに汚泥が
好気性状態となるため、返送汚泥が嫌気状態となること
による臭気発生を防止することができる。なお、鉄の酸
化や臭気の除去を主目的とした場合は曝気量にもよる
が、通常１時間〜１２時間の曝気で十分である。返送汚
泥を所定時間含酸素気体で曝気した後添加する酸化剤と
しては、オゾン、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム、
液化塩素、二酸化塩素等を挙げることができるが、酸化
力が強く後述するように耐塩素性病原体を死滅除去でき
る点とＴＯＣ成分の分解能力を高める点で、オゾンまた
はオゾンと過酸化水素の併用が好ましい。

【００２５】酸化剤としてオゾンを用いる場合は、曝気
によりオゾンを供給することが好ましい。

【００２６】また、酸化剤としてのオゾンは、クリプト
スポリジウム等の耐塩素性病原体を死滅させることがで
きる点でも好ましい。オゾンによるクリプトスポリジウ
ムの不活性（死滅）率は、ｃ×ｔ＝１０ｍｇ・ｍｉｎ／Ｌ（ただし、ｃ：溶存オゾン濃度（ｍｇ／Ｌ）、ｔ：反応
時間（ｍｉｎ））の条件で９９％である。

【００２７】したがって、オゾンで処理する場合は、ｃ
×ｔ値が１５ｍｇ・ｍｉｎ／Ｌ以上、好ましくは２０〜
６０ｍｇ・ｍｉｎ／Ｌとなるような条件でオゾン処理を
行うことにより、クリプトスポリジウムをほぼ完全に死
滅させることができる。

【００２８】一方、汚泥中には凝集剤に吸着したＴＯＣ
（Total Organic Carbon）成分が数十ｍｇ／Ｌ程度含ま
れている。このＴＯＣ成分は塩素処理によりトリハロメ
タンとなるので、汚泥中からできるだけ取り除くことが
好ましい。汚泥中のＴＯＣ成分は、オゾン単独ではＴＯ
Ｃ成分の低分子化が主な作用となりＴＯＣ濃度はほとん
ど低減できないが、オゾンと過酸化水素を併用すること
により大幅に低減できる。従って、オゾンと過酸化水素
処理により、汚泥中のマンガンの酸化だけではなく、Ｔ
ＯＣ成分も除去でき、よって凝集沈澱処理水中のマンガ
ンとトリハロメタン発生源であるＴＯＣ成分を低減する
ことができる。

【００２９】なお、オゾンと過酸化水素を併用して処理
する場合は、オゾンと過酸化水素を同時に使用するとオ
ゾン単独の場合と比べて殺菌力が弱くなるため、まず上
記条件に準じてオゾン処理を行って汚泥中のマンガンを
酸化するとともに耐塩素性病原体を死滅させ、次いでオ
ゾン処理後の汚泥に過酸化水素を添加し、その後再びオ
ゾンを吹き込んでＴＯＣの分解を行うようにするのが好
ましい。したがって、オゾンと過酸化水素を併用する場
合は、第１段目のオゾン処理槽と、過酸化水素添加後の
第２段目のオゾン処理槽の二つのオゾン処理槽を設ける
ことが望ましい。

【００３０】返送汚泥を酸化剤により化学処理した後、
無機金属凝集剤を回収再利用するためにフロックをイオ
ン化するための酸添加手段を設けるが、酸添加手段とし
ては硫酸，塩酸などの鉱酸、好ましくは硫酸を添加し
て、返送汚泥をｐＨ４以下、好ましくはｐＨ２〜３程度
にするものである。具体的には撹拌機を有する貯槽に酸
を添加する方式、汚泥返送径路に酸を注入して径路中で
撹拌する方式、汚泥返送径路に酸を注入して撹拌機で撹
拌する方式など種々のものを採用することができる。酸
添加手段にはｐＨメータ等を設けて添加量制御を行なう
ことも好ましい。酸添加手段により無機金属凝集剤のフ
ロックをイオン化することができ、イオン化された無機
金属凝集剤が凝集工程へ返送されるため、凝集工程で使
用する無機金属凝集剤の使用量を低減することができ
る。

【００３１】請求項６に記載の凝集沈澱処理設備は、無
機金属凝集剤の添加により原水中の懸濁物質を凝集させ
る攪拌系と、凝結した懸濁物質を凝集沈澱させて処理水
と分離し、処理水は処理水系に流出させると共に沈澱汚
泥は回収する汚泥分離処理系と、沈澱回収した汚泥の少
なくとも一部を上記撹拌系に戻す汚泥返送系を有する点
では請求項１記載の凝集沈澱処理設備と同様であるが、
返送汚泥を返送汚泥中に含まれる無機金属凝集剤のフロ
ックをイオン化する酸添加手段と、過酸化水素または過
酸化水素とＦｅ²⁺を添加し酸性条件下で返送汚泥を改質
する手段とを設けた点で異なる。

【００３２】請求項６に記載の発明は、濃縮した汚泥中
には通常第一鉄が含まれているため、酸を添加して無機
金属凝集剤のフロックを溶解しながら過酸化水素を添加
することにより、過酸化水素とＦｅ²⁺から構成されるい
わゆるフェントン試薬を形成させることを特徴とするも
のである。フェントン試薬は、きわめて強力な酸化剤で
あり、水酸基ラジカルを発生し、有機物を水素引き抜き
反応によって酸化分解することができる。過酸化水素と
Ｆｅ²⁺のフェントン試薬を形成することにより、汚泥中
のマンガン、ＴＯＣが酸化され、Ｍｎ²⁺がＭｎＯ₂とな
り、ＴＯＣ成分が二酸化炭素まで分解される。また、フ
ェントン試薬は強力な酸化剤であり、クリプトスポリジ
ウム等の耐塩素性病原体を死滅除去することができる。

【００３３】過酸化水素の添加量は、ＴＯＣ濃度の５０
〜３００％、第一鉄の濃度は過酸化水素の１／１０〜２
倍でよい。汚泥中の第一鉄がフェントン試薬の形成に不
十分な場合は、適宜フェントン試薬を形成するのに十分
な量を適宜添加してもよい。また、請求項６に記載の発
明において、無機金属凝集剤のフロックをイオン化する
酸の種類および添加濃度は、請求項１に記載の発明と同
様に、硫酸，塩酸などの鉱酸、好ましくは硫酸を添加し
て、返送汚泥をｐＨ４以下、好ましくはｐＨ２〜３程度
とすればよい。

【００３４】

【実施例】以下本発明を浄水製造設備に適用した場合の
実施例として、図面に基づいて更に説明する。

【００３５】実施例１図１において、２は凝集剤混和撹拌槽であり、回転羽根
型の撹拌装置を備えている。そしてこの撹拌槽２におい
て、原水導入管１から導入される原水と、凝集剤貯留槽
１６からポンプ等の凝集剤注入装置１５により注入され
る無機金属凝集剤を撹拌混和させ、原水中に含まれてい
る懸濁物質の凝結反応を行なわせる。

【００３６】この凝集剤混和撹拌槽２の後段には、凝集
沈澱槽３が配置されていて、凝結された懸濁物質の微粒
子を適度の緩速撹拌により凝集フロック化すると共に更
にこれを成長させて、沈降分離により該槽３の底部に汚
泥を沈澱させ、他方、処理水１８は、図示しない溢流路
を介して、同じく図示しない後段の浄水処理系に流出さ
せる。

【００３７】凝集沈澱槽３の底部に集められた汚泥は、
凝集汚泥引抜き管４により凝集汚泥濃縮槽５に適宜に引
抜かれ、この濃縮槽５において返送汚泥として原水側に
戻すのに適した濃度に濃縮（例えば２〜１０倍程度）さ
れる。そしてこの濃縮槽５の底部からは、第１の濃縮凝
集汚泥引抜き管６１を通して濃縮凝集汚泥移送ポンプ７
１により脱水装置などの濃縮凝集汚泥処理装置１７に適
宜間欠的に送泥し、余剰汚泥を脱水廃棄処分できるよう
に設けられている。また濃縮槽５の底部にはもう一つの
第２の濃縮凝集汚泥引抜き管６２が接続されていて、こ
れを通して濃縮凝集汚泥移送ポンプ７２により汚泥の一
部を曝気槽８に送泥するように設けられている。

【００３８】本例の曝気槽８は開放型横流槽をなしてい
て、上記第２の濃縮凝集汚泥引抜き管６２を通して導入
された汚泥が、後段の第１汚泥送泥ポンプ１０１により
送り出すまでの間において、ブロワ９により槽底部の散
気管９１から噴出させた空気により曝気され、例えば２
時間の間この曝気槽内に保持されるように設けられてい
る。なお、この曝気槽８は省略してもよい。曝気程度
は、上記のように時間で管理することができるが、工業
的規模の装置としては、曝気槽の出口において汚泥の酸
化還元電位を監視し、曝気槽８の曝気制御あるいは汚泥
通流制御にフィードバックして確実な酸化制御を行なわ
せるように設けることも好ましい。この曝気処理によ
り、汚泥中に含まれる鉄、臭気原因物質等が主に酸化さ
れる。

【００３９】この曝気槽８において所定の曝気処理が行
われた汚泥は、上記第１汚泥送泥ポンプ１０１により、
密閉型のオゾン反応槽１０２に導入され、オゾン発生機
１０３により供給されるオゾンにより曝気処理される。
処理後のオゾンは、排ガス排出管１０４により排出され
る。図示しないが、排出された廃オゾンは、排ガス処理
を施して系外へ排出する。なお、排オゾンガスを上記曝
気槽８に導入し、汚泥曝気用含酸素気体として利用する
こともできる。

【００４０】オゾンで曝気処理された汚泥は、中間槽１
０５へ導入し一時貯留し、第２汚泥送泥ポンプ１０によ
り汚泥返送管１９を通して途中酸貯留槽１２からの酸が
添加された後に撹拌装置１３に導入され、該汚泥中に含
まれる無機金属凝集剤のイオン化が行われた後、上記撹
拌槽２に返送される。１１は酸貯留槽１２内の酸を汚泥
返送管１９に注入するための酸注入ポンプである。また
１４は、撹拌装置１３からの出口における汚泥のｐＨを
測定するためのｐＨメータであり、この測定情報を上記
酸注入ポンプ１１にフィードバックして、酸添加量を例
えば該出口汚泥のｐＨを３以下に維持するように制御す
ることに用いられる。

【００４１】以上のように構成された本実施例１の凝集
沈澱処理設備によれば、凝集沈澱して集められた汚泥中
に発生している浄水処理に阻害となる成分を、まず曝気
処理により分解、不溶化した後、オゾン等の酸化剤によ
る化学的酸化処理を行い、しかる後に凝集剤の再利用を
図るための酸添加を行うので、上記汚泥が嫌気性になっ
ても、凝集剤の再利用に、この汚泥が嫌気性に移行して
いることの影響を解消でき、従来から原理的には可能と
されていた凝集剤の再利用を図ることができ、さらにオ
ゾン等の酸化剤による化学的酸化処理により返送汚泥中
のマンガン、ＴＯＣを酸化することができ、さらに原水
が耐塩素性病原体で汚染された場合でも耐塩素性病原体
を死滅除去することができるので、工業的規模の設備で
悪臭等の弊害を招くことなく理想的浄水処理を実現でき
るという利益が得られる。

【００４２】また、撹拌槽に返送された汚泥に含まれる
懸濁物質は原水に返送添加されることで凝集助剤として
機能し、原水が低濁度である場合には、従来の凝集剤添
加の量制御の困難性を改善し、また高い密度の凝集フロ
ックの成長にも貢献して汚泥の分離性を向上させるとい
う利益をもたらす。

【００４３】更に、使用凝集剤の削減、発生する廃棄汚
泥総量の削減、運転コストの削減等々の効果も、運転操
作の複雑化や新たな弊害を招致することなく実現できる
という効果も得られる。

【００４４】実施例２図２において、原水に無機金属凝集剤を添加し汚泥を凝
集分離する装置は図１に示した汚泥凝集処理装置と同様
であるので説明を省略する。

【００４５】凝集汚泥濃縮槽５の底部に設けられた第２
の濃縮凝集汚泥引抜管６２を介して第２の汚泥送泥ポン
プ７２により引き抜かれた返送汚泥は、密閉型のオゾン
反応槽１０２に導入され、オゾン発生機１０３により供
給されるオゾンにより曝気処理される。処理後のオゾン
は、排ガス排出管１０４により排出される。図示しない
が、排出された廃オゾンは、排ガス処理を施して系外へ
排出する。なお、排オゾンガスを上記曝気槽８に導入
し、汚泥曝気用含酸素気体として利用することもでき
る。

【００４６】オゾン処理された返送汚泥は、反応槽３０
２へ導入され、酸貯留槽１２からの酸が酸注入ポンプ１
１により注入添加され、返送汚泥中の無機金属凝集剤の
フロックがイオン化される。反応槽３０２には、酸の注
入と同時に粉末活性炭貯槽３００より粉末活性炭注入ポ
ンプにより活性炭が添加される。活性炭の添加により、
返送汚泥中のＴＯＣをより完全に除去することができ
る。また１４は、反応槽３０２における汚泥のｐＨを測
定するためのｐＨメータであり、この測定情報を上記酸
注入ポンプ１１にフィードバックして、酸添加量を例え
ば該出口汚泥のｐＨを３以下に維持するように制御する
ことに用いられる。

【００４７】酸および粉末活性炭で処理された汚泥は、
汚泥返送ポンプ１０により凝集剤混和攪拌槽２へ返送さ
れる。なお、添加された粉末活性炭は返送汚泥と共に、
凝集剤混和攪拌槽２に流入し、更に凝集沈澱槽３に流入
して原水中の懸濁物質と共に凝集フロック化され、底部
に沈澱する。

【００４８】実施例３図３において、原水に無機金属凝集剤を添加し汚泥を凝
集分離する装置は図１に示した汚泥凝集処理装置と同様
であるので説明を省略する。

【００４９】凝集汚泥濃縮槽５の底部に設けられた第２
の濃縮凝集汚泥引抜管６２を介して第２の汚泥送泥ポン
プ７２により引き抜かれた返送汚泥は、反応槽３０２へ
送出される。

【００５０】反応槽３０２へ導入された返送汚泥に、酸
貯留槽１２からの酸が酸注入ポンプ１１により注入添加
され、返送汚泥中の無機金属凝集剤のフロックがイオン
化される。反応槽３０２には、酸の注入と同時に粉末活
性炭貯槽３００より粉末活性炭注入ポンプにより活性炭
が添加される。活性炭の添加により、返送汚泥中のＴＯ
Ｃを除去することができる。また１４は、反応槽３０２
における汚泥のｐＨを測定するためのｐＨメータであ
り、この測定情報を上記酸注入ポンプ１１にフィードバ
ックして、酸添加量を例えば該出口汚泥のｐＨを３以下
に維持するように制御することに用いられる。

【００５１】酸および粉末活性炭で処理された汚泥は、
汚泥返送ポンプ１０により凝集剤混和攪拌槽２へ返送さ
れる。なお、添加された粉末活性炭は返送汚泥と共に、
凝集剤混和攪拌槽２に流入し、更に凝集沈澱槽３に流入
して原水中の懸濁物質と共に凝集フロック化され、底部
に沈澱する。

【００５２】実施例４図４において、原水に無機金属凝集剤を添加し汚泥を凝
集分離する装置は図１に示した汚泥凝集処理装置と同様
であるので説明を省略する。

【００５３】凝集汚泥濃縮槽５の底部に設けられた第２
の濃縮凝集汚泥引抜管６２を介して第２の汚泥送泥ポン
プ７２により引き抜かれた返送汚泥は、反応槽２０２へ
導入される。無機凝集剤のフロックをイオン化する酸は
貯留槽１２から酸注入ポンプ１１により返送汚泥に添加
される。添加する場所は、図２の実線で示したように汚
泥引抜管６２の途中でもよく、あるいは点線で示したよ
うに反応槽２０２へ添加してもよい。

【００５４】反応槽２０２は、攪拌装置とｐＨメータ１
４が設けられており、過酸化水素は過酸化水素溶液貯留
槽２００から過酸化水素注入ポンプ２０１により添加さ
れる。過酸化水素が添加されることにより、返送汚泥中
に含まれている第一鉄とフェントン試薬を形成し、返送
汚泥中の鉄、マンガン、ＴＯＣ等を酸化し、さらに原水
が耐塩素性病原体で汚染されていても耐塩素性病原体を
死滅除去することができる。

【００５５】鉄、マンガン、ＴＯＣ等が酸化され、無機
金属凝集剤のフロックがイオン化された返送汚泥は汚泥
送泥ポンプ１０により、凝集剤混和攪拌槽２へ返送され
る。この汚泥凝集処理装置は、曝気槽を必要としないた
め、より少ない設置面積で構成することができ、またフ
ェントン試薬により返送汚泥を酸化処理するので、汚泥
中の鉄、マンガン等の重金属が酸化され、またトリハロ
メタンの原因物質である有機物を効率よく酸化分解する
ことができる。また、原水がクリプトスポリジウム等の
耐塩素性病原体で汚染されていても耐塩素性病原体を死
滅除去することができる。

【００５６】以上の実施例装置の効果を確認するために
以下の試験を行った。

【００５７】比較試験例１無機凝集剤として、硫酸アルミニウムを使用している浄
水場の濃縮槽中の汚泥（固形物濃度２．５ＷＴ％）を抜
いて、３００ｍＬ／Ｌ／ｍｇの空気で曝気し、汚泥濾液
（汚泥をＮｏ．５の濾紙で濾過して得られる濾液）中に
含まれるＴＯＣ、Ｆｅ²⁺、Ｍｎ²⁺の経時変化を測定し
た。測定結果を図５に示した。なお、原汚泥の特性（汚
泥濾液中の各成分の初濃度）を表１に示した。

【００５８】図５から明らかなように、鉄は空気曝気の
みで非常に短い時間で酸化されて不溶化されたが、Ｍｎ
²⁺の酸化速度は２時間経過後に著しく低下し、空気曝気
のみで完全酸化するには数週間かかることが分かる。ま
た、ＴＯＣも空気曝気のみでは完全に酸化されないこと
が分かる。

【００５９】試験例１上記の汚泥を２時間空気曝気した後、オゾンを添加し
て、汚泥濾液中のＭｎ²⁺の濃度を経時的に測定した。そ
の結果を図６に示した。なお、比較のために、濃縮槽か
ら採取した汚泥を空気曝気せずに直接オゾン処理した結
果を図６に示した。

【００６０】図６の結果から明らかなように、オゾンを
添加することによりＭｎ²⁺が完全に酸化されて、不溶化
された。また、汚泥を直接オゾンで酸化処理するより、
あらかじめ空気曝気した汚泥をオゾンで酸化処理する方
が、Ｍｎ²⁺を速く酸化でき、オゾンの消費量を低減でき
た。

【００６１】

【表１】

【００６２】試験例２上記の汚泥を２時間空気曝気した後、オゾン濃度１０ｍ
ｇＯ₃／Ｌ、曝気量１Ｌ／Ｌ／ｍｉｎでオゾンガスを添
加した後過酸化水素を添加して、汚泥濾液中のＴＯＣ濃
度を経時的に測定した。過酸化水素の添加量は２０ｍｇ
／Ｌであった。その結果を図７に示した。

【００６３】比較のために、過酸化水素を添加せずにオ
ゾンのみを添加した場合の結果を図７に示した。

【００６４】図７の結果から明らかなように、オゾンと
過酸化水素を組み合わせて処理することによりオゾン処
理単独の場合に比べてＴＯＣの分解をより完全に行うこ
とができた。

【００６５】試験例３上記の汚泥を曝気せずに、硫酸を添加してｐＨ３．０と
した後、６００ｍｇ／Ｌの過酸化水素を添加し、汚泥濾
液中のＴＯＣの濃度を経時的に測定した。測定結果を図
８に示す。実験に用いた汚泥の第一鉄量が少なかったた
め、第一鉄（硫酸第一鉄）を１５０ｍｇＦｅ／Ｌ添加し
て行った実験結果も併せて図８に示した。

【００６６】図８から明らかなように、過酸化水素と第
一鉄とのフェントン試薬の酸化作用により、ＴＯＣは２
時間で約５ｍｇ／Ｌ以下になった。

【００６７】なお、図８において反応前のＴＯＣ濃度が
原汚泥のそれより高いのは、硫酸の添加によって汚泥の
固形物中からＴＯＣ成分が溶出するためである。

【００６８】試験例４原汚泥を空気曝気せずに、オゾン濃度１０ｍｇＯ₃／
Ｌ，曝気量１Ｌ／Ｌ／ｍｉｎで原汚泥に直接オゾンガス
を４５分間添加して汚泥中のＭｎ²⁺およびＦｅ²⁺を完全
に酸化した後、硫酸を添加してｐＨ３．０として汚泥中
のアルミフロックを溶解した。次いで、この汚泥に所定
量の粉末活性炭を添加して１時間攪拌した後、Ｎｏ．５
の濾紙で濾過して濾液中のＴＯＣ濃度を測定した。活性
炭添加量と濾液のＴＯＣ濃度との関係を図９に示す。な
お、オゾン処理を行なわず、活性炭および硫酸を添加し
て処理した結果も合わせて図９に示す。

【００６９】図９から明らかなように、活性炭により、
ＴＯＣ成分を効率よく吸着、除去できる。

【００７０】

【発明の効果】本願の請求項１の発明によれば、以下の
ような効果を奏することができる。

【００７１】：凝集沈澱により回収された汚泥を原水
側に戻す際に、この汚泥に含まれている腐敗臭等の原因
となる臭気物質を分解等により除去することができ、こ
の臭気物質が処理水に混入することによる弊害、例えば
処理水を浄水として利用する場合に、この処理水に対し
て更に通常の浄水処理を行なっても除去できない有機酸
や硫化水素による臭気を防止できる。

【００７２】：臭気物質を揮散させることなく分解等
により除去するので、設備の周囲環境を悪化するような
悪臭の発生を防止できる。

【００７３】：撹拌系や凝集沈澱処理系、更には流出
した処理水の例えば浄水処理設備などにおいて、鉄，マ
ンガン等の酸化のために塩素の消費量が増大するという
不具合が防止される。

【００７４】：凝集沈澱処理系から引抜かれる汚泥に
対し酸化処理した後、酸添加をするようにすることで、
上記〜の効果を有効に得ることができ、これらの操
作順序を逆にした場合の弊害、すなわち悪臭の発生、上
記塩素消費量の増大という弊害を招くことがない。

【００７５】：酸添加して汚泥に含まれる無機金属凝
集剤のフロックをイオン化し、これを汚泥と共に原水側
に戻すので、懸濁物質の除去のために使用される無機金
属凝集剤の添加量の削減、これに基づく設備運転コスト
の低減化、廃棄汚泥総量の削減化を図ることができる。

【００７６】：上記の効果を満足できる工業的規模
の設備を、容易かつ安定して操作，運転できる。

【００７７】：低濁度原水に対する凝結，凝集フロッ
ク成長の反応の安定化、処理水の水質向上などが実現で
きる。

【００７８】：含酸素気体による曝気でＭｎを完全に
酸化する必要はないため、曝気槽の容量を低減すること
ができる。

【００７９】請求項４に記載の発明により、クリプトス
ポリジウム等の耐塩素性病原体で原水が汚染されていて
も、オゾンにより耐塩素性病原体を死滅除去することが
できる。

【００８０】請求項３および請求項５に記載の発明によ
り、ＴＯＣ成分を活性炭で効率よく除去することがで
き、凝集処理設備における凝集剤使用量の増加や処理水
濁度の悪化あるいはトリハロメタン生成量の増加を防止
することができる。

【００８１】請求項６に記載の発明により、フェントン
試薬の酸化力により、鉄、マンガン等の重金属を酸化
し、トリハロメタンの原因物質となる有機物を酸化分解
することができ、さらに原水がクリプトスポリジウム等
の耐塩素性病原体で汚染されていても、耐塩素性病原体
を死滅除去することができる。また、曝気槽が不要であ
るので、より狭い面積に設置することができる。また、
請求項６の発明は、鉄系の無機金属凝集剤を用いた場合
に、フェントン試薬の成分として鉄系の無機金属凝集剤
を有効に活用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明よりなる凝集沈澱処理設備の実施例１の
構成概要をフロー図で示した一例を示す図である。

【図２】本発明よりなる凝集沈澱処理設備の実施例２の
構成概要をフロー図で示した一例を示す図である。

【図３】本発明よりなる凝集沈澱処理設備の実施例３の
構成概要をフロー図で示した一例を示す図である。

【図４】本発明よりなる凝集沈澱処理設備の実施例４の
構成概要をフロー図で示した一例を示す図である。

【図５】比較試験例１の濃縮汚泥を空気曝気した時の、
Ｆｅ²⁺とＭｎ²⁺およびＴＯＣの濃度を経時的に測定した
結果を示すグラフ。

【図６】試験例１の濃縮汚泥を空気曝気後オゾン処理し
た時の、Ｍｎ²⁺の濃度を経時的に測定した結果を示すグ
ラフ。

【図７】試験例２の濃縮汚泥を空気曝気後オゾン、過酸
化水素処理した時の、ＴＯＣの濃度を経時的に測定した
結果を示すグラフ。

【図８】試験例３の濃縮汚泥を過酸化水素、第一鉄処理
した時の、ＴＯＣ濃度を経時的に測定した結果を示すグ
ラフ。

【図９】試験例４の濃縮汚泥をオゾン処理した後、粉末
活性炭を添加した時、およびオゾン処理を行なわず、粉
末活性炭を添加した時の活性炭添加量とＴＯＣ濃度との
関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１原水導入管２凝集剤混和撹拌槽３凝集沈澱槽４凝集汚泥引抜き管５凝集汚泥濃縮槽６１，６２濃縮凝集汚泥引抜き管７１，７２濃縮凝集汚泥移送ポンプ８曝気槽９ブロワ１０汚泥移送ポンプ１１酸注入ポンプ１２酸貯留槽１３撹拌装置１４ｐＨメータ１５凝集剤注入装置１６凝集剤貯留槽１７凝集汚泥処理装置１８処理水１９汚泥返送管１０１第１汚泥送泥ポンプ１０２オゾン反応槽１０３オゾン発生機１０４排ガス排出管１０５中間槽２００過酸化水素溶液貯留槽２０１過酸化水素注入ポンプ２０２反応槽３００粉末活性炭貯槽３０１粉末活性炭注入ポンプ３０２反応槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機金属凝集剤の添加により原水中の懸
濁物質を凝集させる攪拌系と、凝結した懸濁物質を凝集
沈澱させて処理水と分離し、処理水は処理水系に流出さ
せると共に沈澱汚泥は回収する汚泥分離処理系と、沈澱
回収した汚泥の少なくとも一部を上記撹拌系に戻す汚泥
返送系と、を有する凝集沈澱処理設備において、汚泥返
送系の途中に、返送汚泥に酸化剤を添加して化学的に酸
化処理し、返送汚泥を改質する手段と、該返送汚泥中に
含まれる無機金属凝集剤のフロックをイオン化する酸添
加手段とを、この順序で設けたことを特徴とする凝集沈
澱処理設備。
【請求項２】返送汚泥に酸化剤を添加して化学的に酸
化処理し、返送汚泥を改質する手段の上流側に、返送汚
泥を所定時間含酸素気体で曝気する手段を設けたことを
特徴とする請求項１に記載の凝集沈澱処理設備。
【請求項３】返送汚泥に酸化剤を添加して化学的に酸
化処理し、返送汚泥を改質する手段の下流側に、返送汚
泥に活性炭を添加する手段を設けたことを特徴とする請
求項１に記載の凝集沈澱処理設備。
【請求項４】酸化剤がオゾンまたはオゾンおよび過酸
化水素であることを特徴とする請求項１ないし請求項３
のいずれか１項に記載の凝集沈澱処理設備。
【請求項５】無機金属凝集剤の添加により原水中の懸
濁物質を凝集させる攪拌系と、凝結した懸濁物質を凝集
沈澱させて処理水と分離し、処理水は処理水系に流出さ
せると共に沈澱汚泥は回収する汚泥分離処理系と、沈澱
回収した汚泥の少なくとも一部を上記撹拌系に戻す汚泥
返送系と、を有する凝集沈澱処理設備において、汚泥返
送系の途中に、返送汚泥に活性炭を添加して返送汚泥を
改質する手段と、該返送汚泥中に含まれる無機金属凝集
剤のフロックをイオン化する酸添加手段とを、設けたこ
とを特徴とする凝集沈澱処理設備。
【請求項６】無機金属凝集剤の添加により原水中の懸
濁物質を凝集させる攪拌系と、凝結した懸濁物質を凝集
沈澱させて処理水と分離し、処理水は処理水系に流出さ
せると共に沈澱汚泥は回収する汚泥分離処理系と、沈澱
回収した汚泥の少なくとも一部を上記撹拌系に戻す汚泥
返送系と、を有する凝集沈澱処理設備において、汚泥返
送系の途中に、返送汚泥を該返送汚泥中に含まれる無機
金属凝集剤のフロックをイオン化する酸添加手段と、過
酸化水素または過酸化水素とＦｅ²⁺を添加し酸性条件下
で返送汚泥を改質する手段とを設けたことを特徴とする
凝集沈澱処理設備。
【請求項７】無機金属凝集剤がアルミニウム系凝集剤
であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいず
れか１項に記載の凝集沈澱処理設備。