JP4584791B2 - 濁水凝集沈殿用攪拌棒 - Google Patents
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Description
本発明の攪拌棒1は、濁水中の懸濁物を凝集・沈殿させて分離するための濁水凝集沈殿用攪拌棒である。この目的のため攪拌棒1の一端には固形凝集剤2が保持されている。攪拌棒1の形状、長さ、太さなどは、使用条件により適宜選択でき、攪拌がしやすいものであれば特に制限は無いが、例えば、ドラム缶に濁水を入れて攪拌する場合を考えると、直径3〜5cm、長さ50〜100cmの円柱形状の攪拌棒などが攪拌しやすく好ましい。
ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどポリオレフィン系の樹脂、ナイロン、エポキシなどの樹脂やアルミニウムやステンレスなどの金属を挙げることができる。
しかし、上記のような簡単な方法での保持は、攪拌棒1を移動させる際や攪拌の際などに固形凝集剤2の保持端に不用意な衝撃を与えた場合、固形凝集剤2が外れてしまうおそれがある。また固形凝集剤2は、繰り返しの使用で小さくなるため、徐々に外れやすくなるものである。そこで、固形凝集剤2の保持のため、攪拌棒1には、固形凝集剤2が保持されている側の端に、前記固形凝集剤2の外側を被うスノコ状または網状のストレーナー3を設けることができる。ストレーナー3の材質は、攪拌棒本体の材質と同じく、耐腐食性を有するものであれば特に制限無く使用できる。
前記攪拌棒1に取り付ける凝集剤2は、固形の凝集剤(固形凝集材)とする。液体の凝集剤も存在するが、災害時に用いることを考慮すると取り扱いやすさに難点がある。本発明に用いる固形凝集剤2には、少なくとも、凝集成分と増粘・接着成分とが含まれている。この他、pH調整成分など他の成分が含まれていてもよい。
土木現場などで用いられる凝集剤の凝集成分には、一般にシリカ系、アルミニウム系、鉄系及び有機系のものが知られているが、本発明ではアルミニウム系のものを選択する。本発明の攪拌棒1で懸濁物が取り除かれた上澄み水は、その後飲料水とするため浄水装置で処理されることになる。このことを考慮すれば、鉄系の凝集成分は、浄水装置のフィルター目詰まりの要因となり、シリカ系及び有機系の凝集成分は、コンパクトな浄水装置では、これらの残留成分を取り除くのが困難であり、飲用に適する水とすることができないからである。
増粘・接着成分は、本発明が災害時の濁水凝集沈殿用攪拌棒1としたため必要とされる成分である。増粘・接着成分が存在しない凝集剤は、濁水の凝集効果は認められるものの、すぐ全量が溶解してしまう。このため、大規模な濁水処理施設において、当該処理施設に一気に凝集剤を投入し、一度で全量使用しきるような使用方法の場合には問題がない。しかし災害時に一回で少量の濁水処理終了後、また別の少量の濁水を処理するなど繰り返し使用したい場合には適切ではない。本発明では、このような災害時に使用することを考えているため、固体凝集剤に増粘・接着成分を含有させて、繰り返しの使用を可能にしたものである。
本発明は、地震などの災害時に使用されるものであり、かかる事態においては土砂災害などによって赤土が河川などに流入し、これを効果的に分離することが必要とされることが多い。硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウムを凝集成分とする凝集剤の場合、効果的に凝集が進むのはpHが6.5〜7.5程度である。しかし、赤土が流入した場合に濁水のpHは約5.2である。そこで濁水のpHを6.5〜7.5に調整するため、本発明においては固形凝集剤2に、塩基性塩のpH調整成分を含有させることが好ましい。具体的には、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどである。これら化合物は一種類で用いてもよいし、複数の化合物で用いても良い。pH調整剤は、固形凝集剤2に対して、0.5〜3重量%とすることが好ましい。あまり少なすぎても逆に多すぎても、濁水中の懸濁物を凝集に好ましいpHに調整することができなくなるからである。
本発明に使用する固体凝集剤2は、上記の凝集成分、増粘・接着成分、またpH調整成分など必要な成分の混合物に少量の水を含ませて粘土状にして、当該粘土状混合物を押出成形など公知の方法で混練および成形を行い、温風または自然乾燥にて含有する水分を蒸発させることによって製造することができる。
本発明の濁水凝集沈殿用攪拌棒1の使用方法の例を図4に模式的に示した。まずドラム缶など適当な容器5の中に、濁水4を入れる。この中に攪拌棒1の固体凝集剤2が保持されている側の先端を濁水4の中に浸し、図4のように攪拌棒1で濁水を攪拌する。適当な攪拌の回数や時間は、処理する濁水の量や懸濁物の量によっても異なるが、実施例の結果からは、5Lの濁水に対し、約20gの固体凝集剤2を浸して、10秒間20回転程度攪拌した場合、良好な効果が認められたので、この結果から水の量を考慮して計算すれば、およその攪拌時間・回数の目安を知ることができる。その後攪拌棒1を当該濁水4中から抜き取り、しばらく静置させると、濁水中の懸濁物が凝集・沈殿し、上澄み水と分離された状態となる。静置時間は、使用状況にもよるが、通常5〜10分間で効果が現れる。
本発明の濁水凝集沈殿用攪拌棒1で処理された上澄み水は、その後に浄水装置による処理を受ける(図示せず)。当該上澄み水は、上記処理でアルミニウムイオンを含んでいる。このため、当該上澄み液を用いて飲料水にまで浄化するために用いる浄水装置は、アルミニウムイオンを除去できるものであることが必要とされる。具体的には陽イオン交換樹脂を用いた浄水装置や逆浸透膜を用いた浄水装置を挙げることができる。また災害時に使用できるものであることが好ましいので、コンパクトに持ち運びができるものであって、電源が不要タイプのものであるか若しくは電池などで作動できる省電力タイプのものが好ましい。かかる浄水装置で処理された水は、災害時でも安全に飲むことができる飲料水として供することができる。
凝集成分として硫酸アルミニウム31〜36%を有する凝集剤である「ソリッドエースNCC」(日本ソリッド(株)製)100gを粉砕し、粉末状にした。これに純水35mL加え、手で混練し、粘土状にした。更に炭酸ナトリウム1gとアルギン酸ナトリウム10gを加え、再び混練した。これを手で直径20mm長さ80mmの円柱状に成形し、自然乾燥させて本発明に用いる固体凝集剤を得た。
5Lのビーカーに水道水4L(水温28℃)を入れた。上記で得られた本発明の攪拌棒の固体凝集剤部分をこの水の中に入れ、右旋回2回、左旋回2回を1セットとして、一分間30セットの速さで攪拌した。飽和濃度に近づくと固体凝集剤が溶出しにくくなるので、攪拌中、5分間おきに水道水を入れ替え、同じ条件で攪拌を続け、固体凝集剤の減少を観察した。なお、評価1で使用した凝集剤の乾燥質量は22.4gであったが、1350セット(通算浸水時間45分)終了した時点で、凝集剤はまだ攪拌棒の先端に残っており、水分を含む固体凝集剤の重量は22.5gであった。さらに2100セット(通算浸水時間70分)行ったが、固体凝集剤はまだ攪拌棒の先端に残っており、水分を含む固体凝集剤の重量は21.7gであった。
10Lのビーカーに水5Lと赤土50gを入れてかき混ぜ、赤土を懸濁物とする濁水のサンプルを作った。この中に上記で得られた本発明の攪拌棒(固形凝集剤20g)の固形凝集部分を浸し、10秒間20回転攪拌し、5分間静置したところ、赤土成分は泥土になってそのほとんどが沈殿した。さらに25分間(計30分間)静置させたところ、水と泥土成分ははっきりと分離し、上澄み水はほぼ透明であった。このときの水のpHは6.8であった。
2 固形凝集剤
3 ストレーナー
4 濁水
5 容器
Claims (6)
- 攪拌棒の一端に、固形凝集剤が保持されている濁水凝集沈殿用の攪拌棒であり、
前記固形凝集剤には、少なくとも、凝集成分と増粘・接着成分とが含まれており、
前記凝集成分が、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムのいずれかまたはその混合物である濁水凝集沈殿用攪拌棒。 - 前記固形凝集剤が、前記凝集成分及び前記増粘・接着成分に加え、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムからなる群から選ばれる1または2以上の化合物からなるpH調整成分を含んでいる請求項1記載の濁水凝集沈殿用攪拌棒。
- 前記増粘・接着成分が、多糖類である請求項1または2記載の濁水凝集沈殿用攪拌棒。
- 前記攪拌棒は、前記固形凝集剤が保持されている側の端に、前記固形凝集剤の外側を被うスノコ状または網状のストレーナーを有するものである請求項1〜3のいずれかの項に記載された濁水凝集沈殿用攪拌棒。
- 前記攪拌棒が伸縮可能であり、かつ完全に伸張させた状態での当該伸縮の固定が可能である請求項1〜4のいずれかの項に記載された濁水凝集沈殿用攪拌棒。
- 請求項1〜5のいずれかの項に記載された濁水凝集沈殿用攪拌棒の固形凝集剤が保持されている側の先端を濁水の中に浸して当該攪拌棒で当該濁水を攪拌した後、静置することで、当該濁水中の懸濁物を凝集・沈殿させ、当該懸濁物と上澄み水を分離する工程と、
前記工程で得られた当該上澄み水を、アルミニウムイオンを除去可能な浄水装置にて処理することで、飲料用の水を得る工程とを少なくとも備えた濁水の処理方法。
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