JP2556309B2 - 懸濁水の処理方法及び凝集剤処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、懸濁水の処理方法及び凝集剤処理装置に係
り、特に上水道の原水等を急速撹拌、緩速撹拌、沈澱池
又は浮上分離池で順次処理する処理方法において、急速
撹拌槽において生成すべきフロックを別に作成して加え
るようにしたものに関する。

従来の技術 汚濁物質の懸濁する汚濁水から汚濁物質を除去して浄
化する水処理方法は各分野で行われている。例えば上水
道の原水をまず急速撹拌槽に導いて凝集剤を注入し、原
水と凝集剤を撹拌混合させる。これにより凝集剤の例え
ばPAC（ポリ塩化アルミニウム）は加水分解を起こし、
フロックを形成する。このフロックは原水とともに次の
工程の緩速撹拌槽に導かれ、ここで原水の汚濁物質とフ
ロックの接触がはかられ、汚濁物質は吸着される。そし
てこの汚濁物質を吸着したフロックは架橋し、原水とと
もに沈澱池に導かれ、ここで静置状態におかれて沈降分
離される。

このような上水道の水処理は、原水を連続的に導入し
て行われるので原水の急速撹拌槽に滞留する時間も制限
され、この制限された時間内で凝集剤の加水分解、フロ
ックの生成が十分に行なわれることが好ましい。しかし
ながら、例えば凝集剤PACの加水分解、フロックの生成
速度は、その濃度、撹拌条件、アルカリ度、共存イオ
ン、温度、PH等によって異なり、これらの加水分解、フ
ロックの生成が不十分なまま緩速撹拌槽に原水とともに
送られると、フロックによる原水中の汚濁物質の吸着が
十分に行われず、このままで沈澱池に送出されることに
なるとフロックに吸着されない汚濁物質は沈降されない
で水中に残されるため汚濁物質の除去効率が悪くなり、
取り出される上澄み液は飲料水として適さなくなること
もある。これを回避するには、上記の凝集剤の濃度等を
原水の状態により制御しなければならないが、原水は当
期と夏期では温度が違うというようにその処理される状
態が異なることがあるため実際にはその制御を行うのは
煩わしい。この場合、水処理速度を小さくしてどのよう
な原水に対しても凝集剤のフロックの生成をし易くする
ことも考えられるが、これは水処理効率を低くするので
好ましくない。特に冬場の水温の低い原水を処理すると
きには、凝集剤の加水分解等の水和反応、フロックの生
成は生じ難いので、水処理速度が低下してコスト高にな
りその改善がのぞまれている。

上記は汚濁物質を沈降分離させる場合であったが、浮
遊選鉱のように懸濁物を浮遊分離させることも行われて
おり、このような浮遊分離方法において例えば上記と同
様な工程により凝集剤を処理した後、沈澱池の代わりに
浮遊分離池を用いて懸濁物を凝集させ、この凝集粒子を
例えば空気泡により浮上分離させるときにも凝集剤の効
率的使用についての同様な問題点がある。

発明が解決しようとする問題点 以上説明したように、従来の水処理の際の凝集剤は被
処理水に直接加えられていたので、連続水処理を行うと
きには水和反応、フロックの生成効率が悪く、この悪い
状態で被処理水の懸濁物質との接触がはかられていたた
め、その沈降分離又は浮上分離効率の点で問題があっ
た。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、被処理水を
撹拌槽で凝集剤とともにフロックを形成する処理をする
工程を有し、被処理水中の懸濁物質を沈降分離又は浮上
分離する水処理方法において、被処理水に加える凝集剤
の全部又は一部を上記撹拌槽より容積の小さい凝集剤処
理槽で上記被処理水の一部を用いて処理してフロック及
び／又はその中間物を形成し、この形成したフロック及
び／又はその中間物を上記撹拌槽の被処理水に加えるこ
とを特徴とする懸濁水の処理方法を提供するものであ
る。

また、被処理水を撹拌槽で凝集剤とともにフロックを
形成する処理をする工程を有し、被処理水中の懸濁物質
を沈降分離又は浮上分離する水処理方法において、被処
理水に加える凝集剤の全部又は一部を上記撹拌槽より容
積の小さい凝集剤処理槽で上記被処理水の一部を用いて
処理し、かつこの凝集剤の処理の際に懸濁可能物質又は
上記分離した汚濁物の一部を加えてフロック及び／又は
その中間物を形成し、この形成したフロック及び／又は
その中間物を上記撹拌槽の被処理水に加えることを特徴
とする懸濁水の処理方法を提供するものである。

また、各種計器と、水、凝集剤、中和剤、懸濁可能物
質のフロック形成要素のうち少なくとも水、凝集剤を撹
拌混合処理してフロック及び／又はその中間物を形成す
る凝集剤処理槽と、少なくとも水、凝集剤のフロック形
成要素及び上記フロック及び／又はその中間物を輸送す
る輸送手段を有し、上記各種計器で測定した値に基づい
て少なくとも水、凝集剤のフロック形成要素を凝集剤処
理槽で処理してフロック及び／又はその中間物を形成
し、このフロック及び／又はその中間物を送出可能にし
たことを特徴とする凝集剤処理装置を提供するものであ
る。

作用 凝集剤を水と小容積の処理槽で処理すると、凝集剤濃
度を高濃度にでき、フロックやその中間物の生成を促進
できるので、被処理水を処理するものとは別系統の小容
積の処理槽でフロックやその中間物を形成してこれを被
処理水に加えると被処理水中に対するフロックの形成を
能率よく行なうことができるが、この際懸濁物質をフロ
ックの生成の際に加えると、これが核になりフロックを
作り易くする。また、凝集剤処理装置は付属装置として
ユニット化することができる。

実施例 次に本発明の一実施例を説明する。

第１図中、１は水処理槽で、この水処理槽１は急速撹
拌槽２、緩速撹拌槽３、沈澱池４を有し、急速撹拌槽
２、緩速撹拌槽３にはそれぞれ撹拌機2a、3aが設けら
れ、沈澱池４にはヒータをセラミックで被覆したヒート
パネル4aが入り口の各水深に設けられている。この水処
理槽１に対して凝集剤のフロック及び／又はその中間物
を供給できる凝集剤処理装置５が設けられている。

この凝集剤処理装置５は、ポンプ７により原水貯溜槽
８から水を汲み上げてこの水を流量計９、濃度計10、温
度計11、アルカリ度測定計12を順次介してラインミキサ
ー13に導入する。このラインミキサー13にはコンプレッ
サー15によりブロワー14から空気を吹き込むとともに、
酸系凝集剤タンク16からPAC、硫酸バンド、硫酸鉄、塩
化鉄等の無機系凝集剤をポンプ17により、また、高分子
凝集剤タンク18からポリアクリルアミド、アルギン酸、
澱粉等の高分子凝集剤をポンプ19によりそれぞれ注入
し、上記原水の一部とこれら凝集剤を空気により掻き回
して凝集剤処理槽20に送り、ここで第１撹拌室20aで上
記沈澱池４から汚泥の一部を汚泥注入ポンプ21により注
入してミキサー21aで撹拌する。ついで第２撹拌室20bで
中和剤タンク22からNaOH、Ca（OH）_２等の中和剤をポン
プ23で注入してミキサー21bで撹拌してオーバーフロー
させ、さらに第３撹拌室20c、第４撹拌室20dで順次ミキ
サー21c、21dにより撹拌してオーバーフローさせ、PH計
24、濃度計25を経て移送ポンプ26により上昇急速撹拌槽
２に注入する。

このような構成において上水道の連続水処理を行なう
には、懸濁物質としての汚濁物質を含む原水を通常の処
理方法にしたがって流入しておいた状態で、凝集剤処理
装置５を作動させる。これにより原水の一部はその流量
が測定されて急速撹拌槽２に注入される凝集剤の所定の
量になるようにポンプ７の汲み上げ量が制御される。こ
のように流量を決められた原水の一部の濁度、温度、ア
ルカリ度が測定され、これに基づいて酸系凝集剤、高分
子凝集剤の原水の一部に対する注入量が決められてこれ
らがラインミキサー13で分散され、凝集剤処理槽20の第
１撹拌室20aに送られ、ここで上記濁度を参照して所定
濃度になるように汚泥を注入し撹拌し、ついで第２撹拌
室20dで上記アルカリ度を参照し酸系凝集剤の注入量に
見合い、中性にできるように中和剤を注入し撹拌する。
この後第３撹拌室20c、第４撹拌室20dで撹拌される。こ
のように凝集剤は原水の一部と撹拌されることにより、
酸系凝集剤は加水分解し、金属水酸化物が種々の重合体
を形成して凝集核となるフロックを形成し、これが中性
状態に置かれる。

この際、凝集剤を加える水の温度を高くすると、フロ
ックやその中間物の生成速度も速くなる。例えばこの温
度の効果については、24℃から０℃まで下がるとフロッ
クの生成速度は30％遅くなり、4.4℃以下及び21℃以上
ではこの中間の水温のときよりも所要凝集剤量が増加す
るという実験結果がある。また、凝集剤に硫酸アルミニ
ウムと粘土を用いたときのプランクトンの凝集沈澱除去
率については５℃では52％、20℃では80％、30℃では96
％の実験結果が得られている。これらの点から実用的に
は凝集剤を加える水の温度は４〜40℃が例示されるが、
これにかぎるものではない。

ここで、この形成されたフロックを急速撹拌槽２に注
入しても良いが、中間物すなわち加水分解物等の水和反
応生成物及びその後のフロックに至る生成物を急速撹拌
槽２に注入することが望ましい。これは凝集剤の分散、
粒子間の衝突の良否が凝集効果を大きく左右し、特に塩
形の凝集剤の加水分解は極めて速く、その生成物の活性
は時間の経過とともに低下するので凝集剤添加後はでき
るだけ速く混合拡散される必要があるからである。

具体的には例えば急速撹拌槽で60m³の被処理水に凝集
剤濃度が20ppmであったとすると、1m³の凝集剤処理槽で
は凝集剤濃度1200ppmにしてこれを60m³の被処理水に加
えたこととほぼ同じになり、凝集剤濃度を1200ppmの方
が遥かにフロック及びその中間物の形成速度が大きい。
このように小容積の処理槽で凝集剤を処理すると、凝集
剤を水に注入直後の撹拌が極めて重要であるがこれが行
えること、撹拌速度は大きいほどよいがこれを大きくで
き、この撹拌時間を短縮できること、上記のようにライ
ンミキサーを用い空気泡を併用すると乱流効果を高めて
撹拌効果を向上できること等の撹拌を効率良く行える機
械的条件の制御が容易であり、これにより凝集剤の速や
かな分散が図られ、分散したものが互いに接触、衝突し
てフロック及びその中間物を形成し易くなる。また、水
中における凝集剤濃度もフロックを形成するのに最適な
範囲があるが、これも容易に制御できる。また、同様に
pH、アルカリ度、水温、共存物についてもその制御を容
易にすることができる。

上記のようにして急速撹拌槽２に加えられ、ここで撹
拌されるとフロックやその中間物は被処理水に分散混合
され汚濁粒子との接触が図られるが、これを次の緩速撹
拌槽３に送るとフロックが汚濁物質を吸着し、架橋す
る。これは沈澱池４に送られ静置状態に置かれると沈降
分離する。この際ヒートパネル4aにより温められるので
水の粘性が低下して固液分離が容易に行われ、しかも各
水深の温度差がないことによる対流の抑制で汚濁物質の
撹拌が抑制され、フロックに吸着した汚濁物質は効率良
く自然沈降して清澄な水が得られる。これが図示省略し
た殺菌槽に送られて飲料水とされる。沈降した汚濁物質
の一部は凝集剤処理槽20の第１撹拌室20aに帰還され
る。

このようにして水処理が行われるが、凝集剤のフロッ
ク及び／又はその中間物は予め凝集剤処理装置５で作ら
れ、これが急速撹拌槽２に導入された被処理水の原水に
加えられるから、急速撹拌槽２では原水とすでに作成さ
れたフロック及び／又はその中間物とを混合するだけで
良く、この混合は速やかに行われるので、その時間を短
縮できる。これは急速撹拌槽２の容積を小さくできると
ともに、滞留時間を短くすることができる。また、汚泥
の一部をフロックとともに原水に注入することにより、
原水の汚濁濃度の小さいときには汚濁物質と汚泥の接触
がはかられ、これらがフロックに吸収されてその沈降効
率が高められる。この際急速撹拌槽２、緩速撹拌槽３に
おいて被処理水の温度が高められると、水の粘性が低く
なり、汚濁物質とのいわゆる固液分離が容易になり、凝
集剤のフロックとの接触が促進されてその捕捉効率が良
くなる。

なお、原水の一部を汲み上げるポンプ、凝集剤、中和
剤、汚泥の注入量は各計器を目視して人手により制御す
ることもできるが、各計器の指示値をコンピューターで
管理し、これに基づいて水処理する被処理水量等を考慮
してこれらの原水の一部、凝集剤等の混合量、フロック
濃度、フロックの急速撹拌槽に対する送出量等を制御す
ることもできる。

上記は凝集剤をラインミキサー13に注入したが、第１
撹拌室20aにその一部又は全部を注入しても良く、後者
の場合にはラインミキサーは省くことができる。

下記は凝集剤を混合する水に被処理水の一部を使用し
たが、フロックの形成をよりよく行なうために凝集剤処
理槽にヒータを用いたり、蒸気を吹き込んだり、蒸気を
通した蛇管を浸漬したり、太陽光をソーラ板等により変
換した熱により温度を高めるようにしても良い。

また、上記は凝集剤処理装置５によりフロックやその
中間物を形成したが、従来の急速撹拌槽２に凝集剤を注
入してフロックを形成する方法を併用することもでき
る。

また、上記は沈澱池の汚泥を使用し、汚泥が原水にも
とづくもの以外から入らないようにしたが、カオリン、
シリカ、他の汚泥、繊維等の懸濁可能物質をこの汚泥と
ともに又はその代わりに用いることもできる。

上記は汚濁物質を沈降させたが、上記と同様な装置の
沈澱池の代わりに浮遊分離池を用いて懸濁物質を空気に
より浮遊分離させるような場合に使用する凝集剤につい
ても上記と同様にして用いることができる。

なお凝集剤は上記のように併用することもできるが、
単独で用いることもできる。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、小容積の処理
槽で凝集剤を被処理水の一部と処理してフロックやその
中間物を形成したので、小容積の処理槽で凝集剤濃度を
高めることにより撹拌効率が良く、その加水分解等の水
和速度、フロック生成速度等が速く、これらの水和速
度、フロック生成も凝集剤の接触回数、衝突頻度が多い
ことにより温度が低くても効率よく行われ、しかも凝集
剤を被処理水の一部と処理することによりその懸濁物質
が核となってフロックを作り易くしてその生成を一層促
進することができるほかに、その処理をするときの諸因
子の制御を容易に行え、所望の一定品質のフロックやそ
る中間物を作成することができる。

このように一定品質のフロックやその中間物を効率良
く、しかも容易に得られるから、これは被処理水に単に
混合すればよく、被処理水にフロックを均一分散した状
態が速やかに得られ、連続水処理する場合の特に水処理
速度が大きい場合に凝集剤の懸濁物質吸着効率を高める
ことができる。また、凝集剤とともに汚泥等の懸濁可能
物質を併用するとこのフロックの成長の核となり、また
懸濁物質濃度が希薄な被処理水の懸濁物質に対して新た
な懸濁物質が付着しその凝集効果を高め、好ましい。こ
のようにして小容積のところで集中的に凝集剤の処理が
行われると、その制御が容易であるので、従来の方法の
ように被処理水の温度、pH、懸濁物質濃度等の違いによ
り凝集剤の加水分解、フロックの生成が妨げられるよう
なことがないため、被処理水の状態により水処理効率が
大きくかわることがなく、特に凝集剤の加水分解、フロ
ックの生成の遅い冬場において極めて水処理効率を向上
することができる。また、このように凝集剤を処理して
被処理水に加えると、被処理水で直接処理するよりは効
率が良いので、例えば上水道の水処理の場合の急速撹拌
槽の容積を小さくすることができ、その分沈澱池の容積
を大きくできるとともに凝集剤の使用量を低減できる。
このようにして装置上、水処理効率上の多大のメリット
を与え、コストを低減することができる。また、凝集剤
処理装置を提供できるので、これをユニット化した付属
装置として利用すればその汎用性を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例の方法を実施する装置の概略説明
図である。 図中、２は急速撹拌槽、４は沈澱池、５は凝集剤処理装
置、7,17,19,26はポンプ、９は流量計、10は濁度計、11
は温度計、12はアルカリ度測定計、24はpH計、25は温度
計、20は凝集剤処理槽である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理水を撹拌槽で凝集剤とともにフロッ
   クを形成する処理をする工程を有し、被処理水中の懸濁
   物質を沈降分離又は浮上分離する水処理方法において、
   被処理水に加える凝集剤の全部又は一部を上記撹拌槽よ
   り容積の小さい凝集剤処理槽で上記被処理水の一部を用
   いて処理してフロック及び／又はその中間物を形成し、
   この形成したフロック及び／又はその中間物を上記撹拌
   槽の被処理水に加えることを特徴とする懸濁水の処理方
   法。
2. 【請求項２】被処理水を撹拌槽で凝集剤とともにフロッ
   クを形成する処理をする工程を有し、被処理水中の懸濁
   物質を沈降分離又は浮上分離する水処理方法において、
   被処理水に加える凝集剤の全部又は一部を上記撹拌槽よ
   り容積の小さい凝集剤処理槽で上記被処理水の一部を用
   いて処理し、かつこの凝集剤の処理の際に懸濁可能物質
   又は上記分離した汚濁物の一部を加えてフロック及び／
   又はその中間物を形成し、この形成したフロック及び／
   又はその中間物を上記撹拌槽の被処理水に加えることを
   特徴とする懸濁水の処理方法。
3. 【請求項３】各種計器と、水、凝集剤、中和剤、懸濁可
   能物質のブロック形成要素のうち少なくとも水、凝集剤
   を撹拌混合処理してフロック及び／又はその中間物を形
   成する凝集剤処理槽と、少なくとも水、凝集剤のフロッ
   ク形成要素及び上記フロック及び／又はその中間物を輸
   送する輸送手段を有し、上記各種計器で測定した値に基
   づいて少なくとも水、凝集剤のフロック形成要素を上記
   凝集剤処理槽で処理してフロック及び／又はその中間物
   を形成し、このフロック及び／又はその中間物を送出可
   能としたことを特徴とする凝集剤処理装置。