JPS6333881B2

JPS6333881B2 -

Info

Publication number: JPS6333881B2
Application number: JP11861685A
Authority: JP
Inventors: Keiji Nagashima
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1985-05-31
Publication date: 1988-07-07
Also published as: JPS61278309A

Description

【発明の詳細な説明】

〔技術分野〕本発明は、水の浄化方法に係り、特に、水中の
汚濁物を凝集する技術に関するものである。〔背景技術〕産業の急速な発展と社会生活の向上は、工業用
水、上水の使用量を著しく増大し、また、各地で
水質汚濁の問題が発生し、これにともなつて廃下
水処理が大きくクローズアツプされてきている。
高度の生物分離膜処理、デプスフイルター、スク
リーンフイルター（メンブレン、ミクロフイルタ
ー）等の濾過処理が行なわれていても、やはり前
処理の凝集剤による沈降又は浮上スラジ処理によ
る上澄水処理が行なわれなければできない。前記凝集剤処理の凝集剤には大別して有機系と
無機系がある。無機系凝集剤としては、例えば、
ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸鉄、硫酸第一
鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム
等がある。しかし、いずれも酸性値PH0.3〜6.0の範囲の主
凝集剤であり、アルカリ中和剤を必要とするとい
う問題があつた。また、従来の凝集作用は、余剰の金属水酸化合
物が多量に発生し、縮少ボリウムにすれば汚水又
は浄水の清澄性が悪くなるため主凝集剤の添加量
を増加しなければならないという問題があつた。〔発明の目的〕本発明の目的は、凝集剤を用いて水中汚濁物の
綿状凝結沈澱物処理を行なう工程を有する水の浄
化方法において、主凝集剤の添加量を低減するこ
とができる技術を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特
徴は、本明細書の記述及び添付図面によつて明ら
かになるであろう。〔発明の概要〕本願において開示される発明のうち、代表的な
ものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。すなわち、水中汚濁物の綿状凝結沈澱物処理を
行なう工程を有する水の浄化方法において、前記
綿状凝結沈澱物処理工程における凝集剤としてポ
リ塩化アルミニウム（主凝集剤）と無機アルミン
酸カリ化合物とを用いて汚濁物を凝集分離するも
のである。以下、本発明の水の浄化方法の実施例について
説明する。なお、実施例を説明するための全図において、
同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰
り返しの説明は省略する。〔実施例〕第１図は、本発明の水の浄化方法を水処理施設
に適用した実施例を説明するための概略構成を
示す模写図である。第１図において、１は汚濁物を含んだ水であ
り、ポンプ２により着水井戸３に汲み上げ、前塩
素４を投入した後、混和池５に送られ、無機アル
ミン酸カリ化合物凝集溶液槽６からポンプ７によ
り、無機アルミン酸カリ化合物凝集溶液を添加し
て撹拌し、綿状凝結沈澱物（以下、フロツクとい
う）池８に搬送され、フロツクを形成した後、沈
澱分離された沈澱汚泥８Ａは、図示していない汚
泥処理場に搬送され、他の液体は、高速濾過池９
を通して浄化した後、浄水池１０に搬送され、貯
水されるようになつている。この浄水池１０から
各部所に配水される。無機アルミン酸カリ化合物は、電気的誘導が大
きく、PHが７以下５以上の範囲において、電気的
陽性を示す。アルカリ一価金属化合物は、容易に
最外殻の１個のＳ電子を失つて一価陽イオンとな
り、多くの汚濁物質の元素や化合物と作用し、非
金属元素とはイオン化物、金属とは金属間化合物
を作りフロツク架橋する。陽イオンと陰イオンとの距離は、イオン半径の
和によつてきまり、また、配位数、すなわち、陽
イオンのまわりに最も近接している陰イオン数
は、陽イオンと陰イオンの半径比によつて決ま
る。一価金属、特に、K⁺の陽イオンはこれをと
りまく水中イオンOH^-の半径より大きいため、
多くの陰イオンにかこまれることになる。水中濁
物質を分散安定化させている原因である濁質表面
の反発負荷電（−）の中和に寄与する。安定な構
造では、陰イオンとその近くのすべての陽イオン
とをつなぐ原子価結合の全結合力は、陰イオンの
電荷の総計に等しいこともあつて、水中分散安定
化している濁質は、通常容易に解体されない。 K⁺のイオン半径が1.45オングストローム［Å］
もあつて大きいため、表面水の分子（H₂O）に
水和されていても、表面電位の低下をなすことが
速やかになる。基核のアルミニウムは、酸化物、
水酸化物いずれも両性であるが、多価金属無機ア
ルミン酸カリ化合物は、水溶性でかつアルカリ性
である。この水溶液中のＨ〔Al（OH）₄（H₂O）₂〕^-1
のイオンも濁質分散安定させている原因である親
水コロイド表面の反発負荷働（−）を環境汚水中
のPHが8.5〜５においては酸化アルミニウム溶解
度が最低となり、プラス（＋）イオンが析出し中
和する。水に懸濁している粒子は一般に表面が負（−）
に帯電していてその静電反発力で結合せず分散安
定化している。これらの反発負荷電（−）を中和
するのに必要な反対電位（＋）の物質を添加して
やれば、粒子の表面電位（ゼーター電位）が低下
し結合しやすくなる。その結果として生じる微細
な凝集濁質を架橋により、さらに粗大化する過程
を通じて行なわれるので、前記の凝集剤中に含ま
れているイオンの陽電荷（＋）が高く、架橋安定
させるための陽電子の組み換えが必要となり、最
低のイオン化ポテンシヤルをもち、元素のうち最
も電気的陽性であることが要求される。無機アル
ミン酸カリ化合物がこれを充たし、アルミニウム
の多価イオンが重複する。また、コロイドのような親水性粒子も表面に水
の分子が吸着し、表面水和層に保護されて結合し
にくくなつている。この場合も正帯電物質（金属
イオンや正帯電高分子）を添加することにより、
表面電位の低下、親水基の封鎖、静電コロイド結
合等を生じて粒子は結合して行く。次に、凝集過程におけるイオン量（臨界凝集濃
度）と凝集について説明する。凝集剤イオンの原子価が一価から四価に増すに
つれて、一価のものの場合を「１」とすると、二
価のものの場合は「0.016」、三価のものの場合は
「0.0014」、四価のものの場合は「0.00024」の割
合で著しく少なくてすむことが理論的にも導かれ
る。経験的にもシユルツエ・ハーデイの法則とし
て知られている。この点無機アルミン酸カリ化合
物の複塩では、四価及び五価の陽イオン種と電気
的に強陽性をあらかじめ多量に含んでいるのでき
わめて有効である。汚水環境中のPHが低下すれば
正（＋）に逆転し有効となる。しかし、表面電位低下作用のみでは、粒子の結
合によるフロツクの生長は限定され、また時間も
要するので、巨大フロツク化は望めない。そこ
で、濁質間の架橋による結びつけは、凝集剤中の
アルミニウムイオンが水中で加水分解する際に生
じる高度の多価イオン、あるいは個体状の水酸化
アルミニウムやその他の金属水酸化物によつてな
されるので、フロツク生成の速さ、濁質表面への
親和力、吸着活性等、濁質の粗大化、すなわち、
沈澱速度に大きな影響を与えることになる。このように、前記無機アルミン酸カリ化合物凝
集剤は、塩基性凝集剤であり、アルカリ中和を必
要としないものである。そして、標準使用量が
20ppm〜200ppmのようにその使用量が少量のた
め排水PHは容易に5.8〜8.6の範囲に調整可能であ
り、また、塩化物を含んでいないため、施設金属
を腐食させる恐れがない。ここで、実用化テストに用いた無機アルミン酸
カリ化合物凝集溶液は、無機アルミン酸カリ化合
物を主成分とする50％水溶液であり、赤褐色液
体、比重（21℃）1.44〜1.46、PH（１ｇ／100ml、
21℃）11〜13、凍結温度−50℃以下である。この無機アルミン酸カリ化合物凝集溶液の特徴
は次のとおりである。 (1) 低温環境下においても、優れた凝集速行性を
発揮する。 (2) 苛性アルカリの負電荷は、低PH汚水中にあつ
ては電荷が正（＋）に逆転し、分子のうち最も
電気的陽性で（負電荷陰性度）他元素や化合物
との作用が大きい。 (3) 凍結点が低いので、寒冷地においても凍結し
ない。 (4) 塩化物を含まないので、鉄部、その他金属部
を腐食しない。また、有害な有機塩素の合成が
ない。 (5) 塩基性のため親水性と、均一系触媒性が大き
く、反応物質も溶媒（凝集剤）に溶け均一相と
なり反応が進行する。 (6) 遷移金属錯体相を作りやすく、また、均一系
触媒反応と遷移金属に配位子が配位した遷移金
属錯体があり、このような錯体が相互に溶け、
配位した配位子の一部が解離することにより、
空いた配位座ができる。その配位座に反応基質
が配位することにより反応が進行する独特な作
用により電気的凝集効果が大きい。一般的なイ
オン化作用が加速する。この無機アルミン酸カリ化合物凝集溶液の主な
用途は、上水処理、工業用水処理、下水処理、産
業排水処理（製鉄、自動車工業用廃水処理、製紙
排水処理、ガラス製造排水処理、砂利排水処理、
その他工場排水処理）、有価物質の回収（金属銅
粉、銀の回収など）等の水処理用及び蛋白質、動
植物油の酸化による汚れ洗浄用とて使用される。次に、本実施例の無機アルミン酸カリ化合物
凝集溶液を用いた実験例を示す。第２図は、動物油脂懸濁物、PH；6.8の試料に
おける実験結果を示す図である。第３図は、濁度9.0、PH；7.1、アルカリ度44の
低濁度水に対する除濁効果の実験結果を示す図で
ある。第４図は、浮遊物質（以下SSという）；
950ppm、PH；5.4、の原水に、50％水溶液の無機
アルミン酸カリ化合物凝集溶液を添加した場合の
下級紙白沈澱速度試験の結果を示す図である。第５図は、SS；1700ppm、PH；6.3の原水に、
50％水溶液の無機アルミン酸カリ化合物凝集溶液
を添加した場合の砂利廃水沈澱速度試験の結果を
示す図である。第６図は、SS；15000ppm、PH；4.0、の原水
に、50％水溶液の無機アルミン酸カリ化合物凝集
溶液を添加した場合の硫酸亜鉛液不純分の沈澱速
度試験の結果を示す図である。〔実施例〕第７図は、本発明の水の浄化方法を工場におけ
る汚水分離加圧浮上槽処理施設に適用した実施例
を説明するための概略構成を示す模写図であ
る。第７図において、１１は汚濁物を含んだ排水を
貯蔵する原水槽であり、ポンプ１２により凝集フ
ロツク槽１３に汲み上げ、無機アルミン酸化合物
凝集溶液槽１４からポンプ１５により、無機アル
ミン酸カリ化合物凝集溶液を添加して撹拌し、フ
ロツクを形成した後、加圧水タンク１７からの加
圧水と混合されて加圧分離浮上槽１６に搬送され
る。加圧分離浮上槽１６では、汚泥シユートガイド
部材１８及び汚泥かきよせ機１８Ａにより、汚泥
沈澱分離を促進させ、沈澱分離させた沈澱汚泥
は、汚泥シユートガイド部材１８及び残分汚泥沈
澱集積機１９により集収されて汚泥槽２０に搬送
される。一方、処理浄水２１は浄水受水槽２２に
搬送され、貯水されるようになつている。この浄
水受水槽２２から各部所に再利用配水として供給
される。また、この処理浄水２１は井戸水又は上
水２５と混合されて加圧水タンク１７に供給され
る。前記汚泥槽２０の汚泥は、ポンプ２３により汚
泥脱水機２４に送られ、この汚泥脱水機２４によ
り脱水されて汚泥ケイキにして搬送されるように
なつている。汚泥脱水機２４で脱水された水は排
水させて再度原水槽１１に搬送されるようになつ
ている。又、２５により、供給稀釈された余剰水
は、排水管２６により排水される。図中、Ｂはバ
ルブ、Ｐはポンプである。次に、本実施例を用いた実験例の結果を示す。第８図は、クロームメツキ、還元剤Na₂SO₃、
濁度；180度、PH；6.2、水温；15℃の原水に、50
％水溶液の無機アルミン酸カリ化合物凝集溶液を
添加した場合のメツキ廃水沈澱速度処理試験の結
果を示す図である。第９図は、SS；３％、PH；6.5の砂利洗じよ廃
水に硫酸アルミニウム６％液100ppmを添加し、
50％水溶液の無機アルミン酸カリ化合物凝集溶液
を添加した場合の濁度試験の結果を示す図であ
る。〔実施例〕本発明の水の浄化方法を板紙総合廃水凝集浮上
処理に適用した実施例の実験結果を次の表に
示す。〔実施例〕本発明の水の浄化方法をし尿処理場の余剰汚泥
（デカンター脱水、PH；7.1、SS；19500ppm、
VTS；68％）処理に適用した実施例の実験結
果を表に示す。〔実施例〕本発明の水の浄化方法を蛋白質、動植物油脂系
汚れの洗浄に適用した実施例の実験結果を次の
表に示す。

【表】

〔実施例〕

本実施例の水の浄化方法は、水中汚濁物の綿
状凝結沈澱物処理を行なう工程を有する水の浄化
方法において、前記フロツク処理用凝集剤として
無機アルミン酸カリ化合物とポリ塩化アルミニウ
ムを併用して汚濁物を凝集分離することを特徴と
するものである。例えば、濁度；25゜アルカリ度20度、PH；7.1、
水温；３℃の河川水に表に示すポリ塩化アルミ
ニウム及び50％水溶液の無機アルミン酸カリ化合
物を表に示すように、他のアルカリ剤添加との
比較した場合の実験結果は表のようになる。

〔効果〕

以上説明したように、本発明によれば、水中汚
濁物のフロツク処理を行なう工程を有する水の浄
化方法において、前記フロツク処理工程における
凝集剤として無機アルミン酸化合物とポリ塩化ア
ルミニウムを併用して汚濁物を凝集分離すること
により、水中汚濁物の凝集を効率良く行なうこと
ができ、かつ主凝集剤添加量を低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の水の浄化方法を上水場にお
ける河川水等濁度分離沈澱槽処理施設に適用した
実施例を説明するための実施施設の概略構成を
示す模写図、第２図乃至第６図は、実施例の実
験結果を示す図、第７図は、本発明の水の浄化方
法を工場における汚水分離加圧浮上槽処理施設に
適用した実施例を説明するための実施施設の概
略構成を示す模写図、第８図及び第９図は、実施
例の実験結果を示す図、第１０図は、実施例
の実験結果を示す図である。図中、６，１４……凝集溶液槽である。

Claims

【特許請求の範囲】

１水中汚濁物の綿状凝結沈澱物処理を行なう工
程を有する水の浄化方法において、前記綿状凝結
沈澱物処理工程における凝集剤としてポリ塩化ア
ルミニウムと無機アルミン酸カリ化合物とを併用
して汚濁物を凝集分離したことを特徴とする水の
浄化方法。