JP4446418B2 - 凝集沈澱システム - Google Patents
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Description
【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により汚泥と処理水とに分離する凝集沈澱システムに関し、とくに高濁度の原水の処理に好適な凝集沈澱システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
原水中に懸濁している物質(以下、SS〔Suspended Solid〕と称することもある。)を沈澱により分離除去する装置が知られている。従来の原水中のSSを除去するための凝集沈澱装置として、原水に単に凝集剤を添加して凝集物を沈澱させ、凝集物を汚泥として引き抜くとともに上部から処理水を導出するようにした装置はよく知られている。
【0003】
このような一般的な凝集沈澱装置では、凝集物の沈澱に長時間を要し、沈澱槽としても極めて大型のものが要求されることから、より効率よく凝集沈澱を行わせるようにした凝集沈澱装置が先に本出願人により提案されている。
【0004】
例えば特願平11−130978号にて、原水に凝集剤とともに粒状物として砂を添加し、原水中のSSを比重の大きい粒状物を含んだ比較的大きなフロックとして凝集させ、沈澱槽において凝集槽から導入された被処理水中のフロックを沈降させて処理水と分離する凝集沈澱装置を提案した。沈澱槽から引き抜かれた沈澱フロックは、サイクロン等の分離器により汚泥と粒状物とに分離され、分離された粒状物は凝集槽に戻されて循環使用される。
【0005】
この先に提案した凝集沈澱装置は、例えば図4に示すように構成されている。図4に示す凝集沈澱装置においては、原水5に無機凝集剤6と高分子凝集剤7がライン4にて注入された後、ミキサー8を介して凝集槽2に導入され、凝集槽2では粒状物としての砂9が添加されて、モータ10で駆動される攪拌機11で攪拌されつつフロック13が成長される。成長したフロックを含有する被処理水は、越流ぜき12を通して沈澱槽3に導入され、沈降するフロックと反転上昇流としての処理水14とに分離される。処理水14は、例えば沈澱槽3内の上部に配置された傾斜板15を介して外部へ排出される。沈澱した汚泥は汚泥引抜きポンプ17によって引き抜かれ、ライン16を介してサイクロン等の分離器18に送られ、該分離器18によって、汚泥19と、循環使用される粒状物(砂9)とに分離される。また、凝集効果を高めるために汚泥19の一部がバルブ21、22の操作により汚泥返送ライン20を介して返送される場合もある。
【0006】
上記のような凝集沈澱装置においては、粒状物とともに凝集したフロックは、粒状物を含まないフロックに比較してその密度が大きいために非常に速い沈降速度が得られ、沈澱槽における線速度(LV)が50m/h以上という高流速の処理も可能となる。従って沈澱槽を小さなものとすることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような凝集沈澱装置を用いて高濁度(例えば、数百度以上)の原水を処理しようとする場合には、沈澱槽へのSS負荷が増大しすぎることがあり、そのため処理水質が悪化してしまうおそれがあるという問題点がある。
【0008】
そこで本発明の課題は、原水が高濁度となった場合でも、良好にかつ効率的に凝集沈澱を行うことができる処理システムを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る凝集沈澱システムは、原水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加によりフロックとして凝集させる凝集槽と、凝集槽からの被処理水中のフロックを沈降させ処理水とフロックとに分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置を2段直列に配置し、原水濁度に応じて1段目または2段目の凝集沈澱装置による処理を省略するバイパスラインが前記1段目または2段目の凝集沈澱装置に対して設けられたことを特徴とするものからなる。
【0010】
上記凝集沈澱システムにおいては、原水の濁度が低く、1段処理で十分と考えられる場合には、従前と同様の1段処理に切り替えるようにすることができる。すなわち、1段目または2段目の凝集沈澱装置に対し、原水濁度に応じて1段処理と2段処理とに選択的に切替可能なバイパスラインを設けておき、1段処理を行う場合にはバイパスラインに通して1段目または2段目の凝集沈澱装置による処理を省略する構成とする。
【0011】
上記凝集沈澱システムにおいては、1段目の処理は、2段目で安定した処理が行えるようにするための、原水の濁度低減手段、つまり2段目の被処理水を導入前に濁度を予め低減しておく手段と考えることができるので、1段目における線速度(LV)を比較的高くしても別段問題は生じない。むしろシステム全体の処理速度の向上を考慮すると、1段目における線速度は高く設定されている方が好ましい。つまり、1段目沈澱槽における線速度が2段目沈澱槽における線速度よりも高く設定されていることが好ましい。
【0012】
また、上記凝集沈澱システムにおいては、1段目凝集槽と2段目凝集槽に互いに異なる凝集剤を添加するようにすることもできる。
【0013】
このような本発明に係る凝集沈澱システムにおいては、原水濁度上昇時でも1段目の凝集沈澱装置により濁度の低減が行えるので、2段目の凝集沈澱装置の負荷を大幅に低減でき、該2段目凝集沈澱装置での処理を、常時安定して行うことができる。
【0014】
また、原水の濁度に応じて1段処理と2段処理とを選択的に切り替えることにより、原水の濁度に応じた最も効率のよい処理を行うことができる。つまり、原水の濁度が高い場合には、本発明に係る2段処理とし、原水の濁度が低い場合には、従前と同様の1段処理に切り替えることができる。
【0015】
また、1段目沈澱槽処理の線速度を2段目のそれよりも速くしておくことにより、とくに1段目の沈澱槽の断面積を低減することができ、それを介してシステム全体の小型化をはかることが可能になる。
【0016】
さらに、1段目と2段目に互いに異なる凝集剤、例えば、イオン性や分子量等が異なる高分子を使うことにより、1段目、2段目それぞれに最適な凝集を行うことができるので、システム全体としての処理性能をより高めることができる。また、1段目において、鉄−シリカ系無機凝集剤等の、モノマー(例えば、アクリルアミドモノマー)を含まない高分子凝集剤を用いれば、モノマーを含む有機高分子凝集剤の総注入量を低く抑えることが可能となり、処理水中への好ましくないモノマーの含有量の抑制をはかることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施態様に係る凝集沈澱システムの全体の処理フローを示しており、図2は、図1のフローにおいて2段直列に配置される凝集沈澱装置の一例を示している。
【0018】
図2に示す凝集沈澱装置1は、基本的には図4に示した装置と同じ構成を有しているので、図4に示した各部材、各部位と対応するものに図4と同一の符号を付すことにより説明を省略する。但し本発明に係るシステムは、とくに高濁度の原水に対する処理に有効なものであるから、図4に示した汚泥返送ライン20およびそのための切替バルブ21、22は不要であり、省略することができる。
【0019】
図1に示す凝集沈澱システム31においては、図2に示したような凝集沈澱装置1(図1では1a、1bで表してある)が2段直列に配置されている。供給されてきた原水32は、まず原水濁度計33によって、濁度が測定される。本実施態様では、測定された濁度に応じて、その測定値が予め定められた所定濁度(例えば200度)以下の場合は、1段処理にて良好な処理水が得られるので、弁34を閉じて1段目の凝集沈澱装置1aへは通水せず、弁35を開いてバイパスライン36を介して2段目の凝集沈澱装置1bのみに原水を通水する。原水濁度測定値が所定濁度以上となった場合は、1段処理にて良好な処理水を得ることが困難となるので、弁34、35を切り替え1段目の凝集沈澱装置1aへ原水を通水し、その濁度を2段目において良好な処理が可能なレベルまで低減する。そして、1段目処理水を、2段目の凝集沈澱装置1bに導水し、最終的に濁度が低減された良好な処理水37を得る。なお、バイパスラインを2段目の凝集沈澱装置1bに対して設けることも可能であるが、1段目処理を2段目処理の前処理とする考え方からは、1段目の凝集沈澱装置1aに対しバイパスライン36を設ける方が好ましい。
【0020】
上記の1段処理と2段処理の切替は、例えば図3に示すように行われる。すなわち、ステップS1で原水の濁度を測定し、原水濁度が所定濁度(例えば200度)以上の場合には(ステップS2)、1段目の凝集沈澱装置1a(設計LV:例えば90m/h)に通水し(ステップS3)、しかる後に2段目の凝集沈澱装置1b(設計LV:例えば25m/h)に通水して(ステップS4)、2段処理した処理水を得る。測定した原水の濁度が所定濁度(例えば200度)未満である場合には(ステップS5)、1段目の凝集沈澱装置1aを通さずにバイパスさせ、直接2段目の凝集沈澱装置1bに通水して処理水を得る。
【0021】
各凝集沈澱装置1a、1bにおいて添加する無機凝集剤6としては、例えばポリ塩化アルミニウム(PAC)、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、鉄−シリカ系凝集剤を使用でき、高分子凝集剤としては、例えばノニオン性、アニオン性、両性の有機高分子凝集剤を使用でき、さらには無機凝集剤と高分子凝集剤の作用を併有する無機高分子凝集剤、例えば鉄−シリカ系高分子凝集剤を用いることができる。上記アニオン性の高分子凝集剤としては、例えば、アクリル酸またはその塩の重合物、アクリル酸またはその塩とアクリルアミドとの共重合物、アクリルアミドと2−アクリルアミド−2メチルプロパンスルホン酸塩の共重合物、アクリル酸またはその塩とアクリルアミドと2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸塩の3元共重合物、ポリアクリルアミドの部分加水分解物などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。ノニオン性の高分子凝集剤としては、代表的なものとしてポリアクリルアミドが挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。両性の高分子凝集剤としては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートの3級塩および4級塩(塩化メチル塩等)等の少なくとも1種のカチオン性単量体と、アクリル酸およびその塩(ナトリウム、カルシウム等の塩類)、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸塩(ナトリウム、カルシウム等の塩類)等の少なくとも1種のアニオン性単量体の共重合物、あるいは、上記の少なくとも1種のカチオン性単量体および上記の少なくとも1種のアニオン性単量体とアクリルアミド等の少なくとも1種のノニオン性単量体との三元もしくは四元以上の共重合物等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。高分子凝集剤の分子量の範囲は特に限定されないが、500万〜2000万の範囲が好ましい。これらの高分子凝集剤は、単独で又は混合物として用いることができる。高分子凝集剤の添加量は、一般的に経済的な観点から0.3〜2mg/L程度である。
【0022】
また、上記のような凝集剤の添加においては、各段で異なる凝集剤を用いることも可能である。例えば1段目では無機高分子凝集剤のみを添加し、2段目では無機凝集剤と有機高分子凝集剤を添加するといった方法が挙げられる。
【0023】
1段目及び2段目の沈澱槽における線速度(LV)については、前述の如く1段目処理は2段目処理の前処理と位置づけることができるので、最終処理用の2段目よりも大きなLVに設定することができる。
【0024】
また、凝集に使用する粒状物としては、代表的には砂(例えば珪砂)を使用することができ、とくに粒径を揃えたものが好ましい。
【0025】
【実施例】
実験1
本発明による効果を確認するため、まず次のような実験1を行った。懸濁物質としてカオリンを用い、濁度を1000度に調整した人工濁水を準備し、この人工濁水に対し、1系列は2段処理(実施例1〜3)、もう1系列は1段処理(比較例1〜3)にて処理を行い、それぞれの処理水濁度を測定した。
【0026】
各実施例及び比較例の運転条件は以下の通りであり、実施例1〜3、比較例1〜3における各運転の条件を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】
上記実験の結果、処理水濁度測定結果は表2に示すようになった。
【0029】
【表2】
【0030】
表1、表2に示したように、濁度1000度の人工濁水を濁度1度以下(浄水処理における凝集沈澱処理水の一般的目標値)にまで処理するには、実施例では1段目沈澱槽LV=104m/h、2段目沈澱槽LV=33m/hで処理すればよいのに対し(実施例3)、比較例では沈澱槽LV=8m/hまで下げる必要があった(比較例1)。
この場合の処理量1m3 /h当りの沈澱槽総断面積は、実施例3では0.04m2 、比較例1では0.13m2 となり、本発明の有効性が確認できた。
【0031】
実験2
実験1の実施例3と同様の実験機及び人工濁水を用いて、1段目と2段目の薬品注入条件を変えて、より具体的には2段目の高分子凝集剤の種類を変更して、運転を実施した。この実施例4の運転条件は表3の通りである。
【0032】
【表3】
【0033】
上記実験2の結果、処理水濁度測定結果は表4のようになった。
【0034】
【表4】
【0035】
この実施例4と、前述の実施例3の結果との比較から判るように、1段目と2段目で異なる高分子凝集剤を使用することにより、処理水質をさらに向上させることができた。
【0036】
このように、本発明に係る凝集沈澱システムでは、次のようなことが明らかになった。すなわち、一般に、凝集沈澱装置においては凝集槽や沈澱槽の断面積(換言すれば、原水の流速)が大きい方が(流速の遅い方が)処理水質は良くなる。したがって、1段処理の場合の凝集沈澱装置(従前装置)の断面積が、本発明に係る2段処理の場合の総断面積と同じであれば、同等の処理水質が得られるようにも思える。しかし実際には、前記実施例と比較例との比較からも明らかなように、2段処理の方が処理水質が良くなり、同等の処理水質を得るには、前記実施例3と比較例1との比較からも判るように、2段処理の方が単位処理量当たりの総断面積は少なくて済む。つまり、本発明に係る2段処理システムは、格別の効果を奏する。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の凝集沈澱システムによれば、凝集沈澱装置を2段直列に配置することにより、常時良好な処理水を得ることができる。また、原水濁度上昇時のみ2段処理を行うことにより、エネルギーの浪費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様に係る凝集沈澱システムの概略構成図である。
【図2】図1のシステムにおける各凝集沈澱装置の一例を示す概略構成図である。
【図3】図1のシステムの運転切替条件の一例を示すフローチャートである。
【図4】本出願人より先に提案された凝集沈澱装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1 凝集沈澱装置
1a 1段目凝集沈澱装置
1b 2段目凝集沈澱装置
2 凝集槽
3 沈澱槽
4 原水供給ライン
5 原水
6 無機凝集剤
7 高分子凝集剤
8 ミキサー
9 粒状物としての砂
10 モータ
11 攪拌機
12 越流ぜき
13 成長したフロック
14 処理水
15 傾斜板
16 引抜ライン
17 汚泥引抜ポンプ
18 分離器としてのサイクロン
19 汚泥
31 凝集沈澱システム
32 原水
33 原水濁度計
34、35 弁
36 バイパスライン
37 処理水
Claims (4)
- 原水中の懸濁物質を凝集剤と粒状物の添加によりフロックとして凝集させる凝集槽と、凝集槽からの被処理水中のフロックを沈降させ処理水とフロックとに分離する沈澱槽とを備えた凝集沈澱装置を2段直列に配置し、原水濁度に応じて1段目または2段目の凝集沈澱装置による処理を省略するバイパスラインが前記1段目または2段目の凝集沈澱装置に対して設けられたことを特徴とする凝集沈澱システム。
- 予め定められた所定濁度以下の場合に、前記バイパスラインが前記1段目または2段目の凝集沈澱装置による処理を省略することにより、1段処理と2段処理とを選択的に切替える、請求項1に記載の凝集沈澱システム。
- 1段目沈澱槽における線速度が2段目沈澱槽における線速度よりも高く設定されている、請求項1または2の凝集沈澱システム。
- 1段目凝集槽と2段目凝集槽に互いに異なる凝集剤が添加されている、請求項1ないし3のいずれかに記載の凝集沈澱システム。
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