JPH1157310A - 凝集処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理液に凝集剤を添加して凝集処理する方
法において、磁化磁性体粉末を用いることにより、凝集
フロックの分離を効率化し、これにより簡単な装置によ
り凝集処理して高水質の処理液を得ることができ、しか
も磁化磁性体粉末の回収も容易な凝集処理方法を提案す
る。 【解決手段】 第１反応槽１に被処理液５を導入し、無
機凝集剤６ａを添加し、強攪拌して反応させ、反応液１
０に高分子凝集剤６ｂを添加して第２反応槽２に導入
し、緩速攪拌してフロックを生長させ、フロック捕捉槽
３に導入して、磁化磁性体粉末の流動床８を上向流で通
過させてフロックを捕捉し、磁性体粉末を含む濃縮フロ
ック１３を磁性体分離装置に通して磁化磁性体を回収
し、フロック捕捉槽３に返送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水処理等において採
用される凝集処理方法および装置、詳細には被処理液に
凝集剤を添加して凝集を行い、凝集フロックを分離する
凝集処理方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上水、下水、廃水処理においては、被処
理液に凝集剤を添加して凝集処理を行い、生成するフロ
ックを固液分離により分離除去する凝集処理方法が行わ
れている。従来、例えば廃水の凝集処理は、鉄塩、アル
ミニウム塩等の無機凝集剤を単独、もしくはこれに高分
子凝集剤を併用して凝集を行っており、凝集したフロッ
クの分離は沈殿もしくは濾過により行っていた。この方
式では凝集沈殿の場合大きな沈殿池が必要であり、また
濾過の場合は大きな濾過器ならびに頻繁な逆洗が必要で
あった。

【０００３】また生物フロックの固液分離方法として、
活性汚泥等の微生物フロックの懸濁液に磁化されていな
い磁性体粉末を添加混合し、混合液を磁化処理すること
によりフロックを凝集させ、固液分離する方法が提案さ
れている（特開昭４８−４２５７０号）。この方法は凝
集剤を添加する凝集処理法とは異なり、凝集剤を添加す
ることなく、磁性体粉末を添加して磁化処理することに
より、固液分離困難な微生物フロック汚泥を凝集させる
方法である。この方法では磁性体粉末を混合した懸濁液
を磁界を通過させることにより凝集させ、その後は沈殿
分離のような固液分離により分離される。

【０００４】しかしこの方法では、凝集性の悪い微生物
汚泥を凝集剤の添加なしに凝集分離する方法であるた
め、凝集剤を添加する一般の凝集処理への適用の可能性
については明らかにされていない。また磁性体粉末を添
加した混合液全体を磁化させる必要があるため、装置が
大型化し、運転費用も高くなり、磁性体の回収について
も示されていない。

【０００５】上記のような凝集フロックを磁石に付着さ
せて回収し、これを曝気槽に返送する方法も提案されて
いるが（特開昭５７−１３５０９１号）、この方法では
磁石に付着した汚泥を回収するために複雑な装置と操作
が要求され、また回収した汚泥から磁性体を分離する点
については示されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、被処
理液に凝集剤を添加して凝集処理する方法および装置に
おいて、磁化磁性体粉末を用いることにより、凝集フロ
ックの分離を効率化し、これにより簡単な装置により凝
集処理して高水質の処理液を得ることができ、しかも磁
化磁性体粉末の回収も容易な凝集処理方法および装置を
提案することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、次の凝集処理
方法および装置である。 （１） 被処理液に凝集剤を添加して凝集を行い、凝集
を行った被処理液を磁化磁性体粉末を含む流動床を通過
させ、凝集フロックを捕捉して分離することを特徴とす
る凝集処理方法。 （２） 磁化磁性体粉末に捕捉されたフロックから磁化
磁性体粉末を磁石により吸引させて分離し返送する上記
（１）記載の方法。 （３） 被処理液に凝集剤を添加して凝集を行う反応槽
と、反応槽に被処理液を供給する被処理液供給路と、被
処理液に凝集剤を添加する凝集剤供給路と、磁化磁性体
粉末を含む流動床を形成し、凝集を行った被処理液を通
過させて凝集フロックを捕捉して分離するフロック捕捉
槽とを含む凝集処理装置。 （４） 磁化磁性体粉末に捕捉されたフロックから磁化
磁性体粉末を磁石に吸着させて分離する磁性体分離装置
を含む上記（３）記載の装置。

【０００８】本発明において、被処理液に凝集剤を添加
して凝集フロックを形成する凝集のための装置の基本的
な構造、および処理の基本的な操作は、従来より行われ
ている凝集と同様である。処理の対象となる被処理液は
凝集剤の添加による凝集処理が可能な液であればよく、
河川水、地下水、下水、廃水汚泥など無機および有機の
濁質を含む液があげられる。

【０００９】凝集剤としては従来より凝集処理に用いら
れている無機凝集剤および高分子凝集剤が使用できる。
無機凝集剤としては、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ
鉄、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、水酸化
カルシウムなどがあげられる。これらの無機凝集剤の添
加量はその種類、被処理液の性状、その他の凝集条件に
よって異なるが、一般的には１〜１０００ｍｇ／ｌ、好
ましくは５〜２００ｍｇ／ｌ程度が適当である。

【００１０】高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミ
ド等のノニオン性ポリマー、ポリアクリル酸、ポリアク
リルアミド部分加水分解物等のアニオン性ポリマー、ポ
リエチレンイミン、アミノポリアクリレート、その四級
化物等のカチオン性ポリマー、これらに含まれるアニオ
ン基およびカチオン基を含む両性ポリマーなどが使用で
きる。これらの高分子凝集剤の添加量は被処理液の性
状、無機凝集剤の種類と添加量、その他の条件により異
なるが、一般的には０．１〜５ｍｇ／ｌ、好ましくは
０．２〜２ｍｇ／ｌ程度が適当である。

【００１１】磁化磁性体粉末は酸化鉄、ニッケル、フェ
ライト等の磁性体（強磁性体）が磁化されて永久磁石と
なった粉末であって、一般には上記磁性体のブロックを
粉末化して磁化したものが入手可能であるが、磁化した
永久磁石を粉末化したものであってもよい。磁化磁性体
粉末の平均粒径は０．１〜５００μｍ、好ましくは０．
５〜１０μｍ、磁束密度は１００〜５０００ガウス、好
ましくは１０００〜３０００ガウスが適しており、一般
的には粉末粒子が相互に吸引して集合し、攪拌により容
易に分散する程度の粒径と磁束密度のものを用いる。

【００１２】このような磁化磁性体粉末は攪拌して流動
床を形成した状態で使用する。この場合磁化された磁性
体とともに、磁化されない磁性体を用いてもよい。この
場合、磁化されない磁性体も磁化されて流動床を形成す
る。このときの攪拌は磁性体粉末が分散して流動床を形
成する攪拌強度とし、攪拌機の周速で０．０１〜２０ｍ
／秒、好ましくは０．０５〜１ｍ／秒程度とする。

【００１３】本発明の凝集の基本的な操作は従来の凝集
方法と同様に行われる。すなわち反応槽に被処理液供給
路から被処理液を導入し、凝集剤供給路から凝集剤を添
加して凝集反応を行う。一般的には被処理液に無機凝集
剤およびｐＨ調整剤を添加し急速攪拌してｐＨ調整し、
さらに高分子凝集剤を添加して緩速攪拌してフロックを
生長させる。無機凝集剤と高分子凝集剤のいずれか一方
のみを用いることもでき、またこれらの凝集剤の添加に
より所定ｐＨ範囲になるときはｐＨ調整剤の添加を省略
することもできる。

【００１４】この凝集に際して磁化磁性体粉末を添加す
る必要はないがこれらの任意の段階で添加してもよい。
無機凝集剤添加後の急速攪拌は通常の凝集における急速
攪拌と同程度であるが、磁化磁性体粉末を添加した場合
の攪拌は磁化磁性体同士の付着をほぐして分散させる程
度の急速攪拌とするのが好ましく、その攪拌強度は攪拌
機の周速として１〜２０ｍ／秒、好ましくは３〜１０ｍ
／秒とすることができる。

【００１５】急速攪拌により凝集剤が反応し、磁化磁性
体粉末が分散した後は、分散した磁性体同士が再付着し
ない程度の緩速攪拌に調整してフロックを生長させるの
が好ましく、特に高分子凝集剤添加後はこのような緩速
攪拌とするのが好ましい。このときの攪拌強度は攪拌機
の周速で０．１〜５ｍ／秒、好ましくは０．２〜２ｍ／
秒とすることができる。

【００１６】上記の凝集操作において、磁化磁性体粉末
を添加する場合、ならびに添加しない場合のいずれの場
合も、上記のように緩速攪拌によりフロックを生長させ
た後、磁化磁性体粉末の流動床に供給するのが好ましい
が、緩速攪拌によるフロックの生長工程を省略し、無機
凝集剤を添加して急速攪拌により凝集反応を行い、必要
によりさらに高分子凝集剤を添加した凝集反応液を直接
磁化磁性体粉末の流動床に供給することにより、フロッ
クの捕捉とフロックの生長を同時に行うこともできる。

【００１７】いずれの場合も攪拌により磁化磁性体粉末
が分散した流動床に凝集反応液を供給することにより、
フロックと磁化磁性体粉末が混合され、フロックは磁化
磁性体粉末を抱き込む形で集合して捕捉され、フロック
が生長し、フロックと磁化磁性体粉末が一体化した流動
床が形成される。この場合磁化磁性体粉末は重いため流
動床は下方に沈降する傾向があるので、フロックを含む
反応液を上向流で通液することにより、フロックは容易
に分離し、処理流を上部から取り出すことができ、従来
の凝集濾過におけるフロックを分離するための濾材は不
要になる。

【００１８】磁化磁性体粉末の流動床は最初からフロッ
クを含む状態で形成してもよく、また最初は磁化磁性体
粉末のみからなるものでもよい。いずれの場合もフロッ
クを含む凝集反応を通すことにより、フロックを有効に
捕捉することができる。最初からフロックを含む流動床
を形成する場合は、被処理液に凝集剤と磁化磁性体粉末
とを添加して磁化磁性体粉末を含むフロックを形成さ
せ、これを流動化することにより、流動床を形成するこ
とができる。

【００１９】磁化磁性体粉末の流動床を形成するために
は下部に磁化磁性体粉末を充填し、その部分に攪拌器を
設置して攪拌する。充填する磁性体はすべてが磁化され
ているものでもよいが、必ずしもその必要は無く、一部
が磁化されているだけでもよい。磁性体の添加量は静置
時槽底部から５ｃｍ以上となるよう、できれば１０ｃｍ
以上となるよう充填することが望ましい。

【００２０】このようにして磁化磁性体を充填し、凝集
剤と混合された被処理液を槽下部より導入して攪拌する
と、凝集フロックは磁性体と混合攪拌され、磁性体を含
有するフロックとなる。このフロックは磁化磁性体がフ
ロックを捕捉して形成され、凝集反応液は磁性体部分を
通過する際、フロックが捕捉されて清澄な処理水とな
る。処理を継続すると、フロックに付着していない磁性
体は重いため、槽下部に集まり、新たに流入した凝集反
応液と接触し、フロックに取り込まれる。さらに処理を
継続すると、すべての磁性体はフロックに取り込まれ、
フロックの占める容積が徐々に大きくなる。さらに継続
すると、最後には一部フロックが処理水中に流出するよ
うになる。

【００２１】この時点で通水を止め、フロックを沈殿さ
せて、槽下部の攪拌部分に磁石を近づけると、攪拌によ
りフロックから離された磁性体が磁石に付着し、磁性体
粉末とそれ以外のＳＳや無機凝集フロックを分離するこ
とができる。分離したＳＳやフロックは処理水側に引き
抜いてもよいし、槽下部から引き抜いてもよい。磁化さ
れた磁性体粉末は磁石に付着し槽から出ていくことはな
い。

【００２２】また磁化磁性体粉末の流動床から磁化磁性
体粉末を含むフロックを連続的に一部ずつ抜き出し、こ
れらを磁性体分離装置に供給して、磁化磁性体粉末を磁
石に吸着させて分離し、分離した磁化磁性体粉末を流動
床に返送することにより、処理を中断することなく、連
続処理を行うことができる。

【００２３】上記の流動床による処理では、槽全体がフ
ックの捕捉部分として作用することに加えて、砂やアン
スラサイトなどの濾材を必要としないため、きわめて多
量のＳＳが捕捉できる。通常の濾過器であれば濾層１ｍ
³あたり多くても５ｋｇ−ＳＳが限度であるが、本法で
はこの１０倍程度の除去が可能である。さらに、逆洗も
磁性体充填部分に電磁石を設置し、逆洗時のみ磁化する
ことにより、きわめて容易に逆洗できる。しかも、逆洗
後の逆洗排水量は、ＳＳが容易に５％程度に濃縮される
ため、少ない量ですむ。さらに磁化磁性体粉末を連続的
に分離することにより、処理効率はさらに高くなる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、被処理液に凝集剤を添
加して凝集を行い、磁化磁性体粉末の流動床によりフロ
ックを捕捉するようにしたので、凝集およびフロックの
分離を効率化することができ、これにより簡単な装置と
操作により凝集処理して高水質の処理液を得ることがで
き、使用した磁化磁性体粉末の回収も容易であるなどの
効果が得られる。

【００２５】また分離したフロックから磁化磁性体粉末
を磁石に吸引させて分離することにより、磁化磁性体粉
末を容易に回収し、これを凝集処理に再利用することが
でき、凝集処理を低コスト化することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面に基づいて説明する。図１は実施形態の凝集処
理装置を示すフローシート、図２は磁性体分離装置の正
面図である。図１および２において、１は第１反応槽、
２は第２反応槽、３はフロック捕捉槽、４ａ、４ｂ、４
ｃはシリーズに連絡する磁性体分離装置である。第１反
応槽１には被処理液供給路５、無機凝集剤供給路６ａ、
ｐＨ調整剤供給路７、磁性体供給路８ａが連絡し、攪拌
機９ａが設けられている。第１反応槽１から移送路１０
が第２反応槽２に連絡し、その途中に高分子凝集剤供給
路６ｂが連絡している。第２反応槽２には攪拌機９ｂが
設けられ、移送路１１がフロック捕捉槽３の下部に連絡
している。フロック捕捉槽３は磁性体供給路８ｂが連絡
し、攪拌機９ｃにより攪拌されて下部に磁化磁性体の流
動床８が形成されるようになっており、上部に処理液取
出路１２が系外に連絡し、流動床８中に設けられたコン
セントレータ３ａから濃縮フロック取出路１３が磁性体
分離装置４ａの下部に連絡している。

【００２７】磁性体分離装置４ａ、４ｂ、４ｃは図２に
示すように、円筒状の分離槽２１内に攪拌機２２が設け
られ、外周部にコイル状の磁石（永久磁石）２３がほぼ
分離槽２１の全長にわたって設けられ、攪拌機２２と磁
石２３はモータ１８により同時に回転するようになって
いる。これらの磁性体分離装置４ａ、４ｂ、４ｃはフロ
ック取出路１４ａ、１４ｂ、１４ｃによりシリーズに連
絡している。１５ａ、１５ｂ、１５ｃは磁性体取出路、
１６ａ、１６ｂはポンプ、１７ａ、１７ｂ、１７ｃはバ
ルブである。

【００２８】図１および２の処理方法は、第１反応槽１
に被処理液供給路５から被処理液を導入するとともに、
無機凝集剤供給路６ａから無機凝集剤、ｐＨ調整剤供給
路７からｐＨ調整剤および必要により磁性体供給路８ａ
から磁性体（磁化磁性体粉末）を添加し、攪拌機９ａで
強攪拌して混合および凝集反応を行う。第１反応槽１か
ら移送路１０を通して反応液を抜き出し、高分子凝集剤
供給路６ｂから高分子凝集剤を添加して第２反応槽２に
導入し、攪拌機９ｂで緩速攪拌してフロックを生長させ
る。第１反応槽１および第２反応槽２は省略してもよ
く、配管の途中に凝集剤を添加して凝集反応を行うこと
もできる。

【００２９】フロックの形成された凝集反応液を移送路
１１からフロック捕捉槽３に導入し、磁化磁性体粉末の
流動床８にフロックを捕捉させる。流動床８は磁性体供
給路８ｂから磁性体（磁化磁性体粉末）をフロック捕捉
槽３に導入し、攪拌機９ｃで攪拌して形成する。この流
動床８に凝集反応液を上向流で流すことによりフロック
が捕捉される。磁化磁性体粉末を抱き込むようにフロッ
クが捕捉されて生長するため、フロックの捕捉性は良好
であり、ＳＳの少ない高水質の処理液が得られ、処理液
取出路１２から系外に排出する。流動床８に捕捉され生
長したフロックは磁性体を抱き込んだ状態で、コンセン
トレータ３ａで濃縮し、濃縮フロックとして濃縮フロッ
ク取出路１３から磁性体分離装置４ａ、４ｂ、４ｃに導
いて磁性体を回収し、磁性体供給路８ｂへ返送する。

【００３０】フロック捕捉槽３から取出される濃縮フロ
ックは順次磁性体分離装置４ａ、４ｂ、４ｃの分離槽２
１に入り、上向流で流れる間に攪拌機２２で攪拌され
る。このときフロックが磁石２３に近づくと、フロック
中の磁性体が磁石２３に吸引されてフロックから分離す
る。磁石２３は吸引された磁性体が下向に移動する方向
に回転することにより、吸着された磁性体が分離槽２１
の内壁からはずれて底部に集められ、磁性体取出路１５
ａ、１５ｂ、１５ｃから取出され、第１反応槽１または
フロック捕捉槽３に返送される。磁性体が分離されたフ
ロックは順次磁性体分離装置４ａ、４ｂ、４ｃの分離槽
２１を上方向に流れる間にさらに磁性体を分離し、最終
的にフロック取出路１４ｃから取出されて汚泥処理装置
に送られる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００３２】実施例１ 直径１０ｃｍ、高さ５０ｃｍのポリ塩化ビニル製カラム
に平羽タービン型（直径３０ｍｍ）の攪拌機を槽底部近
傍に設置し、磁化磁性体粉末として磁化酸化鉄粉末（平
均粒径１．５μｍ、磁束密度１８００ガウス）を１０ｃ
ｍ充填した。攪拌機を２４０ｒｐｍで攪拌し、下水の生
物処理水に塩化第二鉄を鉄として２０ｍｇ／ｌならびに
高分子凝集剤を１ｍｇ／ｌとなるように添加し、１０ｍ
／ｈｒの線速度で通水した。被処理水はＳＳ１０〜２５
ｍｇ／ｌであったが、処理水ＳＳは０．５〜１ｍｇ／ｌ
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の凝集処理方法を示すフローシートで
ある。

【図２】実施形態の磁性体分離装置の正面図である。

【符号の説明】

１ 第１反応槽 ２ 第２反応槽 ３ フロック捕捉槽 ３ａ コンセントレータ ４ａ、４ｂ、４ｃ 磁性体分離装置 ５ 被処理液供給路 ６ａ 無機凝集剤供給路 ６ｂ 高分子凝集剤供給路 ７ ｐＨ調整剤供給路 ８ 流動床 ８ａ、８ｂ 磁性体供給路 ９ａ、９ｂ、９ｃ、２２ 攪拌機 １０ 移送路 １１ 移送路 １２ 処理液取出路 １３ 濃縮フロック取出路 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ フロック取出路 １５ａ、１５ｂ、１５ｃ 磁性体取出路 １６ａ、１６ｂ ポンプ １７ａ、１７ｂ、１７ｃ バルブ １８ モータ ２１ 分離槽 ２３ 磁石

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理液に凝集剤を添加して凝集を行
   い、 凝集を行った被処理液を磁化磁性体粉末を含む流動床を
   通過させ、凝集フロックを捕捉して分離することを特徴
   とする凝集処理方法。
2. 【請求項２】 磁化磁性体粉末に捕捉されたフロックか
   ら磁化磁性体粉末を磁石により吸引させて分離し返送す
   る請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 被処理液に凝集剤を添加して凝集を行う
   反応槽と、 反応槽に被処理液を供給する被処理液供給路と、 被処理液に凝集剤を添加する凝集剤供給路と、 磁化磁性体粉末を含む流動床を形成し、凝集を行った被
   処理液を通過させて凝集フロックを捕捉して分離するフ
   ロック捕捉槽とを含む凝集処理装置。
4. 【請求項４】 磁化磁性体粉末に捕捉されたフロックか
   ら磁化磁性体粉末を磁石に吸着させて分離する磁性体分
   離装置を含む請求項３記載の装置。