WO1999033541A1

WO1999033541A1 - Precipitateur de coagulation

Info

Publication number: WO1999033541A1
Application number: PCT/JP1998/005901
Authority: WO
Inventors: Hisaaki Ochiai; Tomoaki Miyanoshita
Original assignee: Organo Corporation
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 1999-07-08
Also published as: JPH11188206A; JP3640285B2; EP0965374A1; CN1136025C; EP0965374A4; AU1689099A; CA2282578A1; CN1248924A; US6428698B1

Description

明細

「技術分野」

本発明は、凝集剤、特にアルミニウム系等の無機凝集剤を原水に添加して原水中の懸濁物を凝集沈殿分離する凝集沈殿装置に関する。

「背景技術」

河川水などを処理して上水や工業用水を製造する場合、又は公共下水及び工場廃水等の排水を基準のレベルまで処理する場合等に用いる水処理装置として、凝集沈殿装置が利用される。特に、このような水処理装置として、凝集沈殿性能及び濾過性能が高く、しかも運転が容易である等の理由から、いわゆる上昇流式凝集沈殿装置が採用されることが多い。

この上昇流式凝集沈殿装置は、凝集剤が添加された原水を、空隙率の大きな小片接触材を集積させてなる接触材集積層内を上向流で流して、原水中の懸濁物を凝集、沈殿させる。

ここで、図 5を参照して、従来の上昇流式凝集沈殿装置 1 0の構成及び運転を説明する。

従来の上昇流式凝集沈殿装置 1 0は、図 5に示すように、原水槽 1 2と、原水槽 1 2から原水を汲み出し、送水する原水ポンプ 1 4と、凝集剤添加装置 1 6と、薬品混和槽 1 8と、凝集沈殿槽 2 0とを備えている。

凝集剤添加装置 1 6は、原水の濁度を測定する濁度計 2 2と、凝集剤槽 2 4と、濁度計 2 2の下流の原水供給管 2 6に凝集剤槽 2 4から凝集剤を注入する凝集剤ポンプ 2 8とを備え、濁度計 2 2の計測値に基づいて所要の凝集剤を原水に注入する。

薬品混和槽 1 8は、攪拌機 2 9を備えた容器であって、凝集剤が注入された原水を一次的に滞留させ、攪拌機 2 9により原水を攪拌して、原水と凝集剤とを急速混和し、流入管 3 0を介して原水を凝集沈殿槽 2 0に流入させる。凝集沈殿槽 2 0は、原水中の懸濁物が凝集剤によってフロック化した凝集フロックを凝集、濾過、分離する槽であって、図 6に示すように、下から、順次、区画された原水の流入ゾーン 3 2、接触材集積ゾーン 3 4、集水ゾーン 3 6とから構成されている。

接触材集積ゾーン 3 4は、ゾーンの上部及び下部に設けられた目板状の流出防止板 3 8， 4 0で区画形成されいる。そして、この接触剤集積ゾーン 3 4には、比重が小さく、空隙率の大きな小片接触材を多数収容し、原水の上向流により上部流出防止板 3 8の下に接触材集積層 4 4を形成するようになっている。接触材集積層 4 4を形成する小片接触剤としては、例えば、図 7に示すような短尺チューブ形状の比較的比重の小さいプラスチック製小片接触材 4 2が採用される。集水ゾーン 3 6は、接触材集積ゾーン 3 4を流過して処理された処理水を集水する領域であって、接触材集積ゾーン 3 4の流出防止板 3 8の直ぐ上に設けられた集水部 4 6と、集水部 4 6の上端から溢流する処理水を集める集水トラフ 4 8 と、集水トラフ 4 8に接続されて、処理水を流出させる流出管 5 0とから構成され、処理水を処理水槽 5 2 (図 5参照）に送水する。

流入ゾーン 3 2には、薬品混和槽 1 8から出た原水が流入管 3 0を介して流入する。流入管 3 0は、流入ゾーン 3 2の中央にまで至り、その先端に下向きの開口を備えている。流入管 3 0の開口の下方には、下向きに流入した原水の向きを上方に変えるために、傘を逆にした形状の変流板 5 4が設けてある。また、流入管 3 0には、アルカリ剤注入管 5 6が接続され、必要に応じてアルカリ溶液を注入して原水の p Hを調整するようになっている。

流入ゾーン 3 2の底部、即ち変流板 5 4の下方は、汚泥を集積するためにホッパー状の汚泥貯留ゾーン 5 8になっていて、汚泥を排出する排泥管 6 0がその最下部に接続されている。

また、流入ゾーン 3 2の上部には、上方に向け空気を噴射する空気ノズルを多数備えた空気供給管 6 2が設けられ、空気ブロア一 6 4で送入された空気を噴出して、接触材集積ゾーン 3 4の接触材 4 2を攪拌洗浄するようになっている。凝集沈殿槽 2 0では、凝集剤が添加された原水は、先ず、流入ゾーン 3 2に流入する。流入ゾーン 3 2では、原水中の懸濁物が凝集して形成されたフロックのうち比較的大きなフロックが、先ず、沈降分離される。

次いで、原水は接触材集積ゾーン 3 4に流入する。そこでは、原水中の残りの微小フロックが、接触材と接触して接触材表面に付着したり、あるいは接触材と接触材との間隙に捕捉されたりし、分離される。一方、原水は、接触材の空隙、或いは接触材と接触材との間を流れて上方へ至るが、空隙内或いは接触材間に形成されたフロック層により濾過されると共に、原水中の微小フロックがフロック層に捕捉される。

接触材 4 2に付着した、あるいは接触材 4 2間に捕捉されたフロックは、後続する微小フロックとの接触等によって徐々に成長し、フロック径が大きくなる。そして、原水の上昇流速より沈降速度が大きいフロックが形成されるにつれて、このフロックが、原水の流れによって接触材 4 2から剥離し、更には原水の流れに逆らって沈降して、汚泥貯留ゾーン 5 8に堆積し、次いで排泥管 6 0により排出される。

このように、原水中の懸濁物は、懸濁物フロックの凝集作用、原水に対する濾過作用、フロックの分離及び沈殿作用等により、原水から分離され、汚泥貯留ゾ —ン 5 8に沈殿する。一方、原水は、処理水となって上部の集水ゾーン 3 6から処理水槽 5 2に流出する。

なお、接触材集積ゾーン 3 4の接触材集積層 4 4が目詰まりしてきた場合には、空気供給管 6 2の空気ノズルから空気を噴出し、接触材集積層 4 4を攪拌洗浄する。

本上昇流式凝集沈殿装置は、粗大化した凝集フロックの密度が高く、大きな沈降速度を有することから、高速処理が可能になる。よって、設備がコンパクトになって、設備面積が小さくなり、しかも薬品使用量も少なく、発生汚泥の処理処分が容易であると評価されている。

ところで、上昇流式凝集沈殿装置は多数の利点を有するものの、更に、その処理効率の向上を図って種々の改良が図られている。

例えば、接触材集積層を構成する小片接触材に大きな寸法の接触材を使用して洗浄処理と洗浄処理との間の原水処理時間を長くすることも試みられているが、処理水の濁度が高くなるという問題がある。逆に、小さな寸法の接触材を使用して、処理水の濁度を低くしょうとすると、接触材集積層の洗浄頻度が高くなつて、原水処理時間が短くなるという問題が生じる。

そこで、本発明の目的は、処理水を低い濁度に維持しつつ、洗浄操作の頻度を低くすることができる凝集沈殿装置を提供することにある。

「発明の開示」

本発明に係る凝集沈殿装置は、前段凝集部を有している。この前段凝集部は、後段の部の接触材集積層中の空塔通水速度より高い空塔通水速度で原水を通水する接触材集積層を少なくとも一層有している。そこで、前段凝集部の接触材集積層内で凝集させた一次処理水を後段の凝集沈殿部に流入させることができる。前段凝集部の接触材集積層中の空塔通水速度（通水流量を接触材集積層の横断面積で除した速度）は、凝集沈殿部の接触材集積層の空塔通水速度（例えば 1 5 O m S O O mZ日、好ましくは 3 0 0〜 5 0 0 m/日）より大きければ良く、例えば 2倍程度にすることができる。

前段凝集部及び凝集沈殿部の接触材集積層を構成する小片接触材は、空隙率の大きな小片である。この小片接触材は、集積して接触材集積層を形成できる限り、その形状、材質、材料の種類に制約はないが、小片の外観的な輪郭内に通水路として機能する空隙を例えば 6 0 %以上の大きな空隙率で有し、集積した時の接触材容量 1 m³ 当りの表面積が 2 0 0 c m ² 以上、好ましくは 3 0 0 c m² 以上になるような大きな表面積を有するものが好ましい。

例えば、直径及び長さが共に 4 mm程度のプラスチック製のチューブ、内部中空の球体の球面に多数の孔を穿ったもの、或いはテラレツトパッキン等が好ましく使用されるが、特にこれらに限定されるものではない。

前段凝集部の接触材集積層を構成する小片接触材は、その形状及び寸法が凝集沈殿部の接触材集積層を構成する小片接触材と同じでも良く、また、前段凝集部の接触材集積層を構成する小片接触材の形状及び寸法の少なくとも一方が、凝集沈殿部の接触材集積層を構成する小片接触材のそれと異なっていても良い。

好適には、凝集沈殿部の接触材集積層を構成する小片接触材は、形状が前段凝集部の接触材集積層を構成する小片接触材と同じであって、寸法が前段凝集部の接触材集積層を構成する小片接触材より小さいものが使用される。

本発明の凝集沈殿装置で処理できる原水は、その水源、水質に制約はなく、例えば濁度が数度〜 2 0 0 0度の範囲にわたる原水に適用できる。尚、原水とは、凝集沈殿装置に導入される被処理水の意味であって、河川水、井戸水、湖沼水等の上水用の原水のみならず、公共下水及び工場廃水を処理する凝集沈殿装置では、凝集沈殿装置に導入される排水を原水と言う。

原水に添加する凝集剤は、原水中の懸濁物に対して凝集効果がある限り制約はなく、例えば硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム塩を好適に使用できる。

接触材集積層に通水する原水中に含まれる凝集フロックのうち 1 0 0 z mを越えるものの割合が多くなると、接触材に付着、成長したフロックの粘稠性が増大し、接触材からの剥離性や汚泥として回収した後の脱水性等が低下して望ましくない。従って、 1 0 0〃mを越えるフロックの割合は、出来るだけ少ないことが望まれ、 5 %を越えることがないように凝集剤の添加率を調整することが必要である。凝集剤の添加率は、その種類、原水の水質、濁度等により異なるので、予め実験等により好ましい値に設定する。

凝集剤としてアルミニウム系無機凝集剤を使用する場合に、その添加率は、原水の濁度によっても変わるが、一般的には、 A L T比（原水濁度に対するアルミニゥム（A L ) の注入量比）で 0 . 1〜0 . 0 0 1、好ましくは 0 . 5〜0 . 0 0 5である。この範囲の A L T比により、原水中の懸濁物は、 1 0 0〃m以下、好ましくは数〃 m〜数 1 0 m程度の大きさの懸濁物の微小フロックを形成するように調整される。

前段凝集部を設け、前段凝集部の接触材集積層中の空塔通水速度を凝集沈殿部の接触材集積層中の空塔通水速度より高くすることにより、前段凝集部では微小フロックを大きな寸法の粗大凝集フロックに成長させると共に粗大化した凝集フ口ックの大部分を接触材層中に留まらせることなく接触材層外に流出させることができる。従って、後段の凝集沈殿部では、この流出した粗大凝集フロックをできるだけ重力によって沈殿させて除去すると共に残部の微小フロックのみを接触材集積層中に導いて粗大フロックに成長させ、捕捉することができる。即ち、前段凝集部で、原水への凝集剤の添加によって生成された微小フロックを粗大化し、粗大化した凝集フロックを後段の凝集沈殿部で沈殿、分離させて、後段の凝集沈殿部の接触材集積層内に流入する単位原水量当りのフロック量を減少させることにより、後段の凝集沈殿部における接触集積層の目詰まりの発生を減少し、洗浄間隔を長くすることができる。

特に、凝集沈殿部の接触材集積層を構成する小片接触材を、前段凝集部の接触材集積層を構成する小片接触材と同じ形状であって、前段凝集部の接触材集積層を構成する小片接触材ょ,り小さい寸法にすることにより、処理水の濁度を低減することができる。また、前段凝集部では微小フロックを粗大化させはするが粗大化したフロックを接触材集積層内に留まらせることなくなるべく層外に流出させる。一方、後段の凝集沈殿部の接触材集積層では前段凝集部で粗大化されなかつた微小フロックを確実に捕捉する。このように、機能分担が一層明瞭になって、本発明の効果を向上させることができる。

更に言えば、本発明では、微小フロックの相当量が前段凝集部で大きな寸法の凝集フロックに成長し、後段の凝集沈殿部を流入した初期の段階で沈殿分離される結果、後段の凝集沈殿部の接触材集積層に流入する微小な凝集フロックの量が減少するので、凝集沈殿部の接触材集積層の洗浄間隔を短くすることなく、従来に比べて小さな小片接触材を使用することができる。

そして、より小さな小片接触材の使用により、接触材集積層内に密に凝集フロックを保持させることが可能となり、凝集フロックと後続の微小フロック等との邂逅機会がより増加し、処理水の濁度を低減することができる。

前段凝集部の接触材集積層及び凝集沈殿部の接触材集積層が、同じ処理槽内に下から上に順次に設けられ、原水及び一次処理水はそれぞれを上向流で流れるようにしても良い。この場合には、各接触材集積層は、それぞれの接触材集積層を構成する小片接触材が相互に混じり合わない目開きの多孔状仕切り板により間仕切りされる。

また、前段凝集部の接触材集積層及び凝集沈殿部の接触材集積層が、同じ処理槽内に並置され、原水は前段凝集部の接触材集積層を上向流又は下向流で流れ、一次処理水は凝集沈殿部の接触材集積層を上向流で流れるようにしても良い。更には、前段凝集部の接触材集積層が、凝集沈殿部の接触材集積層とは別の処理槽内に設けられ、原水が前段凝集部の接触材集積層を上向流又は下向流で流れるようにしても良い。

また、好適には、原水の濁度を測定する濁度検出部と、濁度検出部の検出部に基づいて、添加部によるアルミニウム塩の添加量を A L T比で 0 . 1〜0 . 0 0 1の範囲に制御する添加量制御部を設ける。

更には、処理水の濁度検出部の検出結果に基づいて、処理水の濁度が予め定めた濁度以上になった時点で、後段の凝集沈殿部の接触材集積層を自動的に洗浄するようにすることもできる。

「図面の簡単な説明」

図 1は、実施形態例 1の凝集沈殿槽の構成を示す模式図である。

図 2は、実施形態例 2の凝集沈殿槽の構成を示す模式図である。

図 3は、実施形態例 3の凝集沈殿槽の構成を示す模式図である。

図 4は、実施形態例 4の凝集沈殿槽の構成を示す模式図である。

図 5は、従来の凝集沈殿装置の構成を示すフローシートである。

図 6は、従来の凝集沈殿装置に設けた凝集沈殿槽の構成を示す模式図である。図 7は、接触材の一例を示す斜視図である。

「符号の説明」

1 0 従来の上昇流式凝集沈殿装置、 1 2 原水槽、 1 4 原水ポンプ、 1 6 凝集剤添加装置、 1 8 薬品混和槽、 2 0 凝集沈殿槽、 2 2 濁度計、 2 4 凝集剤槽、 2 6 原水供給管、 2 8 凝集剤ポンプ、 2 9 攪拌機、 3 0 流入管、 3 2 原水の流入ゾーン、 3 4 接触材集積ゾーン、 3 6 集水ゾーン、 3 8 , 4 0 流出防止板、 4 2 小片接触材、 4 4 接触材集積層、 4 6 集水部、 4 8 集水トラフ、 5 0 流出管、 5 2 処理水槽、 5 4 変流板、 5 6 アルカリ剤注入管、 5 8 汚泥貯留ゾーン、 6 0 排泥管、 6 2 空気供給管、 6 4 空気ブロア一、 7 0 実施形態例 1の凝集沈殿装置、 7 2 凝集沈殿槽、 7 4 第 2の接触材集積ゾーン、 7 6 集水ゾーン、 7 8 第 1の接触材集積ゾ —ン、 79 分離ゾーン、 80 汚泥貯留ゾーン、 8 1 容器、 82 第 1の接触材集積層、 84 第 2の接触材集積層、 86 円筒部、 88 逆円錐状部、 9 0, 92 流出防止板、 94 排水管、 100 実施形態例 2の凝集沈殿槽、 1 02 第 2の接触材集積層、 104 第 1の接触材集積層、 1 06 容器、 10 8 スクレーバ付き汚泥接き寄せ機、 1 10 汚泥貯留ゾーン、 1 12 実施形態例 3の凝集沈殿槽、 1 13, 1 14 接触材集積層、 1 1 5 後段凝集沈殿槽、 1 16, 1 1 7 汚泥貯留ゾーン、 1 18 接触材集積層、 1 20 実施形態例 4の凝集沈殿装置、 122 第 1の処理槽、 124 第 1の接触材集積層、 12 6 凝集沈殿槽、 128, 130 流出防止板、 132 一次処理水管。

「発明を実施するための最良の形態」

以下に、実施形態例を挙げ、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施形態例 1

本実施形態例は、本発明に係る凝集沈殿装置の実施形態の一例であって、図 1 は本実施形態例の凝集沈殿装置の凝集沈殿槽（処理槽）の構成を示す模式図である。尚、図 1及び以下の図 2から図 4の模式図に示したもののうち、図 5から図 7と同じものには同じ符号を付して説明を省略している。また、開閉弁、計器等の付属部品は、特に本発明に直接関連するものを除いて記載しない。

本実施形態例の凝集沈殿装置 70は、凝集沈殿槽 72の構成を除いて、図 5に示す従来の上昇流式凝集沈殿装置 10と同じ構成を備えている。

凝集沈殿槽 72は、図 1に示すように、従来の凝集沈殿槽 20の接触材集積ゾーン 34及び集水ゾーン 36とそれぞれ同じ構成の第 2の接触材集積ゾーン 74 及び集水ゾーン 76を備え、第 2の接触材集積ゾーン 74の下に別の第 1の接触材集積ゾーン 78、更にその下に汚泥貯留ゾーン 80を備えている。また、第 1 の接触材集積ゾーン 78と第 2の接触材集積ゾーン 74との間には、単なる空間領域からなる分離ゾーン Ί 9を有する。

第 1の接触材集積ゾーン 78に形成される第 1の接触材集積層 82は前段凝集部の接触材集積層として機能し、第 2の接触材集積ゾーン 74に形成される第 2 の接触材集積層 8 4は後段の凝集沈殿部の接触材集積層として機能する。

第 1の接触材集積ゾーン 7 8には、円筒部 8 6を上部に、円筒部 8 6に連続して逆円錐状部 8 8を下部に備えた容器 8 1が設けられ、円筒部 8 6は多数個の小片接触材（以下、簡単に接触材と言う）を収容し、原水の通水に伴い第 1の接触材集積層 8 2を形成する。なお、容器 8 1は円筒状のものに限定されるものではなく、角型等の形状であってもよいことは勿論である。

円筒部 8 6の上端部と下端部には、収容した接触材が原水と共に流出しないように、目板状の流出防止板 9 0及び 9 2が設けてある。逆円錐状部 8 8は、底部で原水の流入管 3 0と接続し、原水を円筒部 8 6に一様に分散して導水するために設けてある。

本実施形態例では、円筒部 8 6内に形成される第 1の接触材集積層 8 2での空塔通水速度を第 2の接触材集積層 8 4での空塔通水速度より大きくなるように設定するために、円筒部 8 6の直径は凝集沈殿槽 7 2の直径より小さくなつている _c また、第 1の接触材集積層 8 2を構成する接触材は、例えば図 7に示した短尺チュ一ブ等であって、その形状が第 2の接触材集積層 8 4を構成する接触材と同じであって、その寸法が大きいものが好ましいが、勿論、寸法が同じであってもよい。

第 1及び第 2接触材集積層を構成する接触材は、流出防止板 9 0 , 9 2 , 3 8， 4 0で囲まれているので、比重の大小を問わず、浮上性接触材及び沈降性接触材のいずれでも使用できる。更に、真比重がほぼ 1で、通水前は下部流出防止板 9 2 , 4 0上に沈積し、 1 5 O m/ d以上の上向流で原水又は一次処理水を通水することによって浮上し、上部流出防止板 9 0， 3 8の下で接触材集積層を形成するような接触材を使用することもできる。

分離ゾーン 7 9は、凝集沈殿槽 7 2と同じ直径の空間を設けることにより、第 1の接触材集積層 8 2から流出した一次処理水の流速を急激に低下させ、一次処理水に同伴された粗大な凝集フロックを流体力学的に一次処理水から分離する領域である。

分離ゾーン 7 9の上部、流出防止板 4 0の下には、排水管 9 4が設けてある。排水管 9 4は、槽内では上半分の無い半割パイプ状の集水管となっている。また、流出防止板 4 0の下には、従来の凝集沈殿槽 2 0と同様に、上方に向け空気を噴射する空気ノズルを多数備えた空気供給管 6 2が設けられ、空気ブロア一 6 4で送入された空気を噴出して、第 2の接触材集積層 8 4の接触材を攪拌洗浄するようになっている。

汚泥貯留ゾーン 8 0は、容器 8 1と凝集沈殿槽 7 2との環状領域及び容器 8 1 の下方領域であって、図 6に示した従来の凝集沈殿槽 2 0と同じように構成されている。

以下に、本実施形態例の凝集沈殿装置 7 0による水処理方法及び接触材集積層の機能を説明する。

先ず、凝集沈殿装置 7 0に導入した原水に、 A L T比が 0 . 1から 0 . 0 0 1 となるようにアルミニウム系無機凝集剤を注入し、薬品混和槽 1 8で急速混和した後、流入管 3 0を介して原水を凝集沈殿槽 7 2内に内蔵された容器 8 1の逆円錐状部 8 8に導入する。

薬品混和槽 1 8内及び流入管 3 0内で、原水中の懸濁物は、凝結反応によって直径十〜数十ミクロン程度の微小フロックを形成する。

原水の通水開始当初は、容器 8 1内に形成されている第 1の接触材集積層 8 2 に流入した原水中の微小フロックは、接触材の「さえぎり」の効果によって、接触材の表面に付着して表面を覆うようにして捕捉されていく。

一旦、接触材の表面に微小フロックが付着し始めると、後続する微小フロックは接触材の未付着面に付着して捕捉されることに加えて、付着した微小フロック自体が凝集付着力を持っているので、既に接触材の表面に付着した微小フロックに衝突した微小フロックは、その微小フロックに捕捉される。このようにして、微小フロック同士の邂逅が、加速度的に進み、接触材上のフロック層が成長していく。

付着当初の微小フロックの接触材に対する付着力は、比較的強いために簡単に剥離することはないものの、後続する微小フロックを逐次吸着して次第に粗大化すると原水の水流による剪断力によって剥離する。また、それほど粗大化しないうちに剥離した微小フロックであっても、一定以上の寸法にまで成長した微小フロックは、第 1の接触材集積層 8 2内の水流の遅い所や、水流の影響の及ばない接触材の裏側又は内部空隙内に沈積するようになる。

原水に対する凝集剤注入率が、従来の凝集沈殿法の A L T比の 0 . 1から 0 . 4に比べて 0 . 1から 0 . 0 0 1と低いため、成長した微小フロックは、大きな密度とフロック強度を持ち、接触材から剥離する際にも解体することはなく、従つて、大きな沈降速度を有する。

このようにして、原水中の懸濁物の捕捉が進行すると、接触材表面に付着している微小フロックから大きな沈降速度を持つ粗大な凝集フロックまで多様なフロック群が第 1の接触材集積層 8 2内に包含されるようになる。フロックの堆積が進んで、一部では接触材内部及び接触材同士の間隙を閉塞するが、通過する原水流の圧力によって堆積フロック群が上方に噴出する。

フロック群の噴出現象は、噴出したフロック群を分級する効果を有する。すなわち、粗大化されていないフロック粒子は、原水の流速によって上部に巻き上げられるものの、上部の接触材に接触すると、そこに沈積する。一方、粗大な凝集フロックは、流れに逆らって、噴出した近傍の接触材上に留まる。

微小フロックの付着、成長が進行するにつれて、このようにして、第 1の接触材集積層 8 2内は、粗大化した凝集フロック群によって充満することになり、やがて、凝集フロック群は、一次処理水に伴われて第 1の接触材集積層 8 2を離れ、上部の流出防止板 9 0から上方に流出する。

第 1の接触材集積層 8 2から流出した一次処理水は、流出した直後には一定の流速を有しているものの、第 2の接触材集積層 8 4までの分離ゾーン 7 9でその流速が急速に低下するので、粗大な粒子径と大きな密度を持つ凝集フロックは、一次処理水の流れから離れ、その大部分が静水状態の凝集沈殿槽 7 2と容器 8 1 との間の空間を通過して沈降し、汚泥貯留ゾーン 8 0に達して、沈殿汚泥として貯留される。

即ち、薬品混和槽 1 8内及び流入管 3 0内で形成された微小フロックは、そのうち相当の割合のものが粗大凝集フロックとなって汚泥貯留ゾーン 8 0に沈降分離される。その結果、下流の第 2の接触材集積層 8 4に流入する一次処理水中の懸濁物の量は、大幅に減少すると共に流入する懸濁物自体も大部分が微小フロックということになる。第 1の接触材集積層 8 2内の空塔速度を速めているので、第 1の接触材集積層 8 2で粗大化した凝集フロックは、機械的な剥離部を必要とすることなく、原水の水流により、随時、剥離、同伴される。

従って、特別の洗浄操作を行わなくとも、第 1の接触材集積層 8 2のフロック凝集吸着活性を常に高く保持することができ、また、第 1の接触材集積層 8 2が目詰まりすることもほとんどない。

一方、第 2の接触材集積層 8 4では、そこに流入する微小フロック量が大幅に減少しているので、従来より寸法の小さい接触材を第 2の接触材集積層 8 4の接触材として使用することができ、このように寸法の小さい接触材を使用した場合は、洗浄処理の間隔を短くすることなく、処理水の濁度を低下させることができる。

第 2の接触材集積層 8 4における微小フロックの捕捉メカニズムは、第 1の接触材集積層 8 2の捕捉メカニズムと同じであって、しかも、空塔通水速度が第 1 の接触材集積層 8 2のそれよりも遅いため、一次処理水の流れによる凝集フロック群の崩壊、分級作用は、第 1の接触材集積層 8 2より緩やかであって、上方に運ばれる凝集フロックの粒子径は小さくなる。

その結果、通水開始当初は、微小フロックの流入する最下部の接触材の周囲で、凝集フロックの存在量が急激に増大してゆき、恰も、凝集濾過処理の表面濾過的なフロックの捕捉減少が見られ、徐々に閉塞が進行する。しかし、接触材集積層の最下部が完全閉塞に至る前に、一次処理水が圧力損失の少ない場所に集中して流れ、そこで、流れによる崩壊、分級作用が起こっていく。従って、このような微小フロックの捕捉領域は、一次処理水の通水時間の経過とともに第 2の接触材集積層 8 4の下部から上部へと拡大していく。

なお、第 2の接触材集積層 8 4が凝集フロックによって充満されていっても、接触材が大きな表面積及び空隙率を持つているので、第 2の接触材集積層 8 4での損失水頭の増大は緩やかである。

また、第 2の接触材集積層 8 4のフロック負荷が小さくなつているので、洗浄処理の間隔が長くなる。

上で述べたように、第 2の接触材集積層 8 4における凝集フロックの捕捉のメ力ニズムは、一次処理水の通水当初の段階で、表面濾過的に行われ、逐次、崩壊 '分級作用によって堆積濾過的に凝集フロックの捕捉が継続する。その結果、後続の凝集フロックは、密に存在する凝集フロック群の中を通過していくので、その強い付着作用とも相まって、確実に凝集フロック群に吸着される。

従って、たとえ原水濁度が急激に高くなつたとしても、粗大フロック或いは微小フロックが第 2の接触材集積層 8 4から一気に流出することが無く、原水通水開始当初から洗浄操作の必要段階まで、常に、低濁度の処理水が安定して得られる。

上述のように、第 1の接触材集積層 8 2内では、空塔通水速度が大であるため、粗大化した凝集フロックを含めて一次処理水と共に流出していくので、接触材の洗浄をほとんど行うことなく、長期の通水処理が可能である。

一方、第 2の接触材集積層 8 4では、上記第 1の接触材集積層 8 2内におけるよりも小さな空塔通水速度であって、凝集フロック粒子の剥離、沈殿が広く行われるものの、流入する微小フロックの大半は、第 2の接触材集積層 8 4内に捕捉されるような通水速度で通水されるため、接触材を定期的に洗浄することが必要である。第 2の接触材集積層 8 4で捕捉され、凝集フロックに成長したフロックは、従来の凝集剤過剰添加による粘稠なフロックと異なり、接触材から剥離し易い。そこで、一次処理水の通水を停止し、排水管 9 4から排水して第 2の接触材集積層 8 4内の保留水を下向流で流すことにより、接触材から簡単に付着フロックを剥離し、同伴、除去して、接触材集積層の目詰まりを解消することができると共に接触材の付着活性を回復することができる。

なお、従来と同様に、通水を停止し、空気ブロア一 6 4を起動して空気供給管 6 2から圧縮空気を第 2の接触材集積層 8 4に送って接触材を攪拌洗浄し、次いで排水管 9 4から排水するようにしても良い。

汚泥貯留ゾーン 8 0に貯留された沈殿汚泥は、排泥管 6 0から排出される。本実施形態例では、沈殿汚泥は、少量の凝集剤注入によって凝集処理されたものであるから、凝縮性が良好であり、槽内で 5〜 1 5 %と高濃度に濃縮できる。また得られた濃縮汚泥は、脱水性も極めて良好で、脱水装置が小さくて済み、更にケ —キ含水率が低下するので処分費の低減が図れる。また、本実施形態例では、槽内で 5〜 1 5 %と高濃度に濃縮できるので、接触材集積層を有しない従来の高速凝集沈殿池のように、槽内での沈殿汚泥の濃度が 1〜 2 %程度にしかならない低濃度の汚泥を頻繁に引き抜くことによる水損失を招くこともない。

本実施形態例の凝集沈殿装置 7 0について述べた以上の利点及び効果は、 1 ) 装置に導入した原水に必要最小限度の量の無機凝集剤を注入すること、 2 ) 大きな表面積及び空隙率を持つ多数個の接触材を集積した第 1の接触材集積層 8 2を前処理部として設けたこと、 3 ) 第 1の接触材集積層 8 2から流出する粗大な凝集フロックを沈殿分離するために分離ゾーン 7 9を設けたこと、及び、 4 ) 第 2 の接触材集積層 8 4を単独洗浄できるようにしたことの四つの特長により、もたらされるものである。

実施形態例 2

本実施形態例は、実施形態例 1の改変例であって、図 2は実施形態例 2の凝集沈殿装置の要部、即ち凝集沈殿槽の構成を示す模式図である。

実施形態例 2の凝集沈殿槽 1 0 0は、図 2に示すように、凝集沈殿槽 1 0 0の槽内に第 2の接触材集積層 1 0 2を備えていて、更に、第 2の接触材集積層 1 0 2の側方に、該第 2の接触材集積層 1 0 2の横断面積に比べて、横断面積の小さい第 1の接触材集積層 1 0 4を形成する容器 1 0 6を備えている。

本実施形態例の第 1の接触材集積層 1 0 4及び第 2の接触材集積層 1 0 2は、それぞれ、実施形態例 1の第 1の接触材集積層 8 2及び第 2の接触材集積層 8 4 と同じ機能を果たし、第 1の接触材集積層 8 2から第 2の接触材集積層 8 4に到る凝集沈殿槽 1 0 0の槽内領域 1 0 7は、分離ゾーンとして機能する。

本実施形態例では、従来から使用されているスクレーバ付き汚泥搔き寄せ機 1 0 8を凝集沈殿槽 1 0 0の底部に設け、槽内領域 1 0 7及び第 2の接触材集積層 1 0 2から沈殿した凝集フロックを汚泥接き寄せ機 1 0 8により汚泥貯留ゾーン 1 1 0に集泥し、排出している。

実施形熊例 3

本実施形態例は、実施形態例 1の別の改変例であって、図 3は実施形態例 3の凝集沈殿装置の要部、即ち凝集沈殿槽の構成を示す模式図である。実施形態例 3の凝集沈殿槽 1 1 2は、図 3に示すように、一つの処理槽内に隔壁 1 1 1で区画した各区画に、前段凝集部として設けられた 2層の接触材集積層 1 1 3 , 1 1 4と、従来の凝集沈殿槽 2 0と同じ構成を備えて、後段の凝集沈殿部として設けられた後段凝集沈殿槽 1 1 5とを備えており、接触材集積層 1 1 3 : 1 1 4の横断面積は後段凝集沈殿槽 1 1 5内の接触材集積層 1 1 8の横断面積より小さく形成されている。

本実施形態例では、原水は接触材集積層 1 1 3内を上向流で流れ、次いで接触材集積層 1 1 4を下向流で流れ、後段凝集沈殿槽 1 1 5内を上向流で流れる。凝集沈殿槽 1 1 2は、接触材集積層 1 1 3の下方に原水流入管 3 0が接続され、また、凝集沈殿槽 1 1 5の下部に設けられた汚泥貯留ゾーン 8 0及び排泥管 6 O A に加えて、接触材集積層 1 1 3， 1 1 4の下部にも排泥管 6 0 B , 6 0 Cを有する汚泥貯留ゾーン 1 1 6， 1 1 7を備えている。

なお、図示していないが、前段凝集部として設けられた前記接触材集積層 1 1 3及び 1 1 4の下部に、これらの接触材集積層を洗浄するための空気供給管を付設してもよい。

実施形態例 4

本実施形態例は、本発明に係る凝集沈殿装置の実施形態の別の例であって、図 4は本実施形態例の凝集沈殿装置の要部、即ち凝集沈殿槽の構成を示すフローシ一トである。

本実施形態例の凝集沈殿装置 1 2 0は、その要部として、図 4に示すように、前段凝集部として第 1の処理槽 1 2 2内に形成された第 1の接触材集積層 1 2 4 と、第 1の処理槽 1 2 2の下流に、該第 1の処理槽 1 2 2とは別の槽として形成された従来の凝集沈殿槽 2 0と同じ構成の凝集沈殿槽 1 2 6を備えており、第 1 の接触材集積槽 1 2 4の横断面積は、後段の凝集沈殿槽 1 2 6内の接触材集積層 4 4の横断面積より小さく形成されている。

第 1の処理槽 1 2 2は、堅型の円筒槽であって、円筒槽の上部と下部に接触材の流出防止板 1 2 8 , 1 3 0を備え、その間に接触材を収容し、原水の導入と共に第 1の接触材集積層 1 2 4を形成する。

原水は、第 1の接触材集積層 1 2 4内を下向流で流れる。原水中の微小フロックは、実施形態例 1の第 1の接触材集積層 82と同じ凝集作用により凝集し、凝集したフロックは、一次処理水と共に一次処理水管 132から凝集沈殿槽 126 に流入する。

尚、別法として、実施形態例 1と同様に、原水が第 1の接触材集積層 124内を上向流で流れるようにしても良い。

実施形態例 5

本実施形態例は、実施形態例 4の改変例であって、第 1の処理槽 1 22と、第 1の処理槽 122の下流に並列に配列された複数個の凝集沈殿槽 126とを備えた例である。

この例では、少なくとも一つの凝集沈殿槽 126を通水状態に維持し、他の凝集沈殿槽 126を洗浄処理することにより、原水の通水及び処理水の導出を常に維持できる。

実施形態例 1の凝集沈殿装置の試験例

本発明に係る凝集沈殿装置の性能を評価するために、実施形態例 1の凝集沈殿槽 72と同じ構成の実験槽を以下の仕様で作製した。

1 ) 実験槽

寸法：直径 X高さ /400 mmx 3500 mm

2 ) 第 1の接触材集積層

円筒部の寸法：直径 X高さ /30 Ommx 50 Omm

接触材集積層：高さ /50 Omm

接触材：短尺チューブ状

内径 X長さ /10 mmx 10 mm

比重 /0. 98

3 ) 第 2の接触材集積層

接触材集積層：高さ/ 1000 mm

接触材：短尺チューブ状

内径 X長さ / 4 mmx 4 mm

比重/ 0. 98 原水濁度が 1 5度程度の低濁度の河川表流水を原水として用い、 ALT比が 0. 007となるようにポリ塩化アルミニウムを原水に添加して、低濁度の試料原水を調製した。また、これとは別に、同じ河川水に濁質としてカオリンを添加し、人工的に 500度程度の高濁度カオリン原水を調製し、更に、 ALT比が 0. 0 05となるようにポリ塩化アルミニウムを添加して高濁度の試料原水を調製した。そして、第 2の接触材集積層に対する空塔通水速度（LV) = 40 Om/d (従って、第 1の接触材集積層に対する空塔通水速度（LV) = 7 1 Om/d) で 2通りの試料原水を実験槽にそれそれ通水して除濁試験を行つた。除濁試験で得た処理水濁度、濁度除去率、および汚泥貯留ゾーンからの引き抜き汚泥等の測定結果は、表 1に示す通りであった。

[表 1]

河川水力オリン原水原水濁度 (度） 15 500

処理水濁度 (度） 0. 4 1. 2

運転継続時間 (時間） 17 6

水回収率 (%) 99. 6 98. 5 引抜き汚泥の固型物濃度（％) 3. 3 8， 5 従来の凝集沈殿装置の試験例

また、従来の凝集沈殿装置 10の凝集沈殿槽 20と同じ構成の実験槽を以下の仕様で作製した。

1) 実験槽直径 X高さ/ 40 Ommx 350 Omm

2 ) 接触材集積層高さ /1000 mm

接触材短尺チューブ状

内径 X長さ /4 mm X 4 mm

比重/ 0. 98 次いで、実施形態例 1の凝集沈殿装置の試験例と同じようにして、除濁試験を行ったところ、除濁試験で得た処理水濁度、濁度除去率、および汚泥貯留ゾーンからの引き抜き汚泥等の測定結果は、表 2に示す通りであった。 2]

河川水力オリン原水原水濁度 (度） 15 500

処理水濁度 (度） 1. 2 3. 5

運転継続時間 (時間） 1 2 4 - 5

水回収率 (%) 98. 5 96. 0 引抜き汚泥の固型物濃度（％) 2. 4 6. 2 表 1及び表 2から明らかな如く、実施形態例 1では、濁度 1 5度程度の低濁水を ALT比 = 0. 007という極めて低率の凝集剤添加率、しかも LV=400 m/dという高い空塔通水速度の条件で、 0. 4度という低濁度の処理水を得ることができ、原水中の濁度を約 97%以上の除去率で除去することができた。また、固型物濃度が約 3. 3%という比較的高い濃度で脱水性の良好な引抜き汚泥として得ることができた。

また、人工的に調製した高濁水であっても、低濁水の場合と同様に、原水中の濁度を約 99%以上の除去率で除去することができた。また、固型物濃度が約 8. 5 %という高濃度で脱水性の良好な引抜き汚泥として得ることができた。

一方、従来の凝集沈殿槽では、実施形態例 1に比べて、運転継続時間が短く、また、処理水の濁度が著しく高かった。

なお、以上の説明では、上水及び工業用水を得る浄水処理に本発明を適用した例を中心に述べてきたが、浄水処理に限らず、下水、排水処理等においても、本発明を適用することができ、使用する凝集剤としても、アルミニウム系のものに限らず、例えば鉄系無機凝集剤を用いることができる。この場合には、上述した ALT比に代えて Fe T比（原水濁度に対する鉄イオンの注入量比）、又は F e S S比（原水濁質濃度に対する鉄イオンの注入量比）を使用して、フロックの寸法を調製するようにする。このように、本発明によれば、従来の凝集沈殿装置の凝集沈殿部と添加部との間に、前処理部として、凝集沈殿部の接触材集積層中の空塔通水速度より高い空塔通水速度で原水を通水する接触材集積層を少なくとも一層有する前段凝集部を備え、該前段凝集部の接触材集積層内で凝集させた粗大フロックと共に一次処理水を前段凝集部から流出させ、後段の凝集沈殿部に流入させることにより、従来の凝集沈殿装置に比べて、後段の凝集沈殿部における接触材集積層の洗浄操作と洗浄操作との間の通水時間を長時間にすると共に濁度の低い処理水を得ることができる。

「産業上の利用可能性」

本発明に係る凝集沈殿装置は、河川水などを原水とし、水処理して上水や工業用水を製造する場合や、公共下水及び工場廃水等の排水を基準のレベルまで水処理する場合等に用いられる。

Claims

請求の範囲

1 . 凝集剤が添加された原水を受け入れ、原水中の懸濁物を凝集沈殿させる凝集沈殿装置であって、

空隙率の大きな小片接触材を集積させてなる接触材集積層を有し、接触材集積層内を上向流で原水を流して、原水中の懸濁物を凝集、沈殿させる凝集沈殿部と、凝集沈殿部の前段に設けられ、凝集沈殿部の接触材集積層中の空塔通水速度より高い空塔通水速度で原水を通水する接触材集積層を少なくとも一層有する前段凝集部と、

を備え、

前段凝集部の接触材集積層内で凝集処理された一次処理水を前段凝集部から流出させ、凝集沈殿部に流入させる凝集沈殿装置。

2 . 請求項 1に記載の装置において、

前段凝集部の接触材集積層を構成する小片接触材の形状及び寸法の少なくとも一方が、凝集沈殿部の接触材集積層を構成する小片接触材のそれと異なる凝集沈

3 . 請求項 2に記載の装置において、

凝集沈殿部の接触材集積層を構成する小片接触材は、形状が前段凝集部の接触材集積層を構成する小片接触材と同じであって、寸法が前段凝集部の接触材集積層を構成する小片接触材より小さい凝集沈殿装置。

4 . 請求項 1〜 3のいずれか 1つに記載の装置において、

前段凝集部の接触材集積層及び凝集沈殿部の接触材集積層が、同じ処理槽内に下から上に順次に設けられ、原水及び一次処理水はそれぞれ上向流で流れる凝集沈殿装置。

5 . 請求項 1〜 3のいずれか 1つに記載の装置において、

前段凝集部の接触材集積層及び凝集沈殿部の接触材集積層が、同じ処理槽内に並置され、原水は前段凝集部の接触材集積層を上向流又は下向流で流れ、一次処理水は凝集沈殿部の接触材集積層を上向流で流れる凝集沈殿装置。

6 . 請求項 1〜 3のいずれか 1つに記載の装置において、

前段凝集部の接触材集積層が、凝集沈殿部の接触材集積層とは別の処理槽内に設けられ、原水が前段凝集部の接触材集積層を上向流又は下向流で流れる凝集沈