JP7312032B2 - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents
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Description
(1)沈殿装置から排出される汚泥を反応槽に返送することで、装置内での酸化マグネシウム滞留時間を長くとることができ、除去対象物質の吸着が進み、処理水中の除去対象物質残留濃度がより低減される。
(2)スラッジブランケット型の沈殿装置を採用することで、固液分離性が向上するため、酸化マグネシウム粉末等の処理水への流出をより抑えることができ、また、高速での固液分離が可能となる。
(3)また、酸化マグネシウム滞留時間を長くとることができることで、反応槽容量を小さくすることが可能となる。また、反応槽内の固形物濃度を30g/L以下に制限することで、処理水質が良好に保たれ、固液分離速度も上げることができるため、沈殿槽容量が小さくなり、結果として設備費を削減することが可能となる。
(4)処理水への酸化マグネシウム粉末を含む固形物の流出が減ることで、水処理装置の後段におけるろ過等の後処理の負荷が小さくなり、後段処理が簡便となる。したがって、後段処理を含めた処理システム全体の運転コストを削減することができる。
(5)また、これらに付随して、沈殿槽への流入固形物濃度が制限され、固液分離において排出される汚泥の濃度が上がり過ぎず、配管が酸化マグネシウム粉末で閉塞され難くなり、装置の運転管理が容易になる。
純水にホウ酸をホウ素濃度が500mgB/Lになるよう添加し、水酸化ナトリウム溶液及び塩酸でpHを6.5~7.0の範囲に調整したものを被処理水として用いた。
水酸化マグネシウム(和光純薬製 試薬1級)を550℃で90分焼成して得た酸化マグネシウム粉末を用いた。得られた酸化マグネシウム粉末は、BET法で測定した細孔表面積が150m2/gであった。
アニオン性アクリルアミド(オルガノ株式会社製)を、純水で100mg/Lの濃度で溶解したものを有機高分子凝集剤として用いた。
第1反応槽容量:1L
第2反応槽容量:1L
混合槽容量:0.5L
沈殿装置:上向流式(スラッジブランケット層なし)
沈殿槽の形状:直動部円筒、底部ホッパー
沈殿槽容量:2L
酸化マグネシウム粉末の添加:第1反応槽
汚泥の返送:第2反応槽
第2反応槽内の固形物濃度測定方法:JIS K0102(懸濁物質)に記載の方法
被処理水通水流量:3.6L/h
酸化マグネシウム粉末添加量:4.0g/L
有機高分子凝集剤添加量:3mg/L
汚泥の返送流量:1.1L/h
反応槽水滞留時間:第1反応槽は17分、第2反応槽2は17分、合計33分
系外への汚泥の排出:定常時は15分毎にバルブを手動で開け、所定量排出。所定量とは、15分間に装置に添加する酸化マグネシウム粉末を被処理水900mLに添加し2時間反応させて5分間沈殿させた沈殿物の体積と同等の沈殿物体積となる汚泥量。
通水開始時において、第2反応槽への汚泥返送を行わず、被処理水を5時間通水した。4.5時間の時点で、第2反応槽内の固形物濃度、沈殿装置から排出された処理水のSS及び残存ホウ素濃度を測定した。また、残存ホウ素濃度の測定値をもとに、被処理水からのホウ素除去率を計算した。処理水のSSの測定は、JIS K0102(懸濁物質)に記載の方法、処理水の残存ホウ素濃度の測定はJIS K0102(ホウ素 メチレンブルー吸光光度法)に記載の方法に基づいて行った。
その後、被処理水の通水、酸化マグネシウム粉末の添加を行いつつ、第2反応槽への汚泥返送をしばらく行い(系外への汚泥排出は行わない)、第2反応槽内の固形物濃度を増大させた。そして、上記条件で、汚泥の系外排出を開始した。これを5時間継続した。4.5時間の時点で、第2反応槽内の固形物濃度、沈殿装置から排出された処理水のSS及び残存ホウ素濃度を測定し、残存ホウ素濃度の測定値をもとに、被処理水からのホウ素除去率を計算した(実施例1)。さらに、この操作を5回繰り返し、第2反応槽内の固形物濃度を増大させながら、各サイクルにおいて、4.5時間の時点で、第2反応槽内の固形物濃度、沈殿装置から排出された処理水のSS及び残存ホウ素濃度を測定し、残存ホウ素濃度の測定値をもとに、被処理水からのホウ素除去率を計算した(実施例2~4、比較例2~3)。
Claims (8)
- 撹拌機を備え、前記撹拌機により、除去対象物質を含む被処理水と酸化マグネシウム粉末とを混合し、前記除去対象物質を前記酸化マグネシウム粉末に吸着させる反応槽と、
前記反応槽で得られた除去対象物質吸着マグネシウム粉末を含む溶液に有機高分子凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、
前記有機高分子凝集剤が添加された、前記除去対象物質吸着マグネシウム粉末を含む溶液を汚泥と処理水とに分離する固液分離手段と、
前記固液分離手段で分離した前記汚泥の少なくとも一部を前記反応槽に返送する汚泥返送手段と、
前記固液分離手段で分離した前記汚泥の少なくとも一部を系外へ排出する汚泥排出手段と、
前記反応槽内の固形物濃度が5g/L~30g/Lの範囲となるように、前記汚泥返送手段によって前記反応槽に返送される前記汚泥の返送量を制御する制御部と、を有することを特徴とする水処理装置。 - 除去対象物質を含む被処理水と酸化マグネシウム粉末とを混合し、前記除去対象物質を前記酸化マグネシウム粉末に吸着させる第1反応槽と、
前記第1反応槽で得られた除去対象物質吸着マグネシウム粉末を含む溶液を貯留する第2反応槽と、
前記第2反応槽から排出された前記除去対象物質吸着マグネシウム粉末を含む溶液に有機高分子凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、
前記有機高分子凝集剤が添加された、前記除去対象物質吸着マグネシウム粉末を含む溶液を汚泥と処理水とに分離する固液分離手段と、
前記固液分離手段で分離した前記汚泥の少なくとも一部を前記第2反応槽に返送する汚泥返送手段と、
前記固液分離手段で分離した前記汚泥の少なくとも一部を系外へ排出する汚泥排出手段と、
前記第2反応槽内の固形物濃度が5g/L~30g/Lの範囲となるように、前記汚泥返送手段によって前記第2反応槽に返送される前記汚泥の返送量を制御する制御部と、を有することを特徴とする水処理装置。 - 前記酸化マグネシウム粉末は、細孔表面積が80m2/gであり、
請求項1に記載の前記反応槽又は請求項2に記載の前記第2反応槽に添加される前記酸化マグネシウム粉末の添加量は、1g/L以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の水処理装置。 - 前記除去対象物質は、ホウ酸、ホウ素イオン、フッ化物イオン、溶存シリカのうちの少なくともいずれか1つを含むことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の水処理装置。
- 除去対象物質を含む被処理水と酸化マグネシウム粉末とを混合し、前記除去対象物質を前記酸化マグネシウム粉末に吸着させる反応工程と、
前記反応工程で得られた除去対象物質吸着マグネシウム粉末を含む溶液に有機高分子凝集剤を添加する凝集剤添加工程と、
前記有機高分子凝集剤が添加された、前記除去対象物質吸着マグネシウム粉末を含む溶液を汚泥と処理水とに分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で分離した前記汚泥の少なくとも一部を前記反応工程に返送する汚泥返送工程と、
前記固液分離工程で分離した前記汚泥の少なくとも一部を系外へ排出する汚泥排出工程と、を有し、
前記汚泥返送工程では、前記反応工程の固形物濃度が5g/L~30g/Lの範囲となるように、前記反応工程に返送される前記汚泥の返送量を制御することを特徴とする水処理方法。 - 除去対象物質を含む被処理水と酸化マグネシウム粉末とを混合し、前記除去対象物質を前記酸化マグネシウム粉末に吸着させる第1反応工程と、
前記第1反応工程で得られた除去対象物質吸着マグネシウム粉末を含む溶液を貯留する第2反応工程と、
前記第2反応工程で得られた前記除去対象物質吸着マグネシウム粉末を含む溶液に有機高分子凝集剤を添加する凝集剤添加工程と、
前記有機高分子凝集剤が添加された、前記除去対象物質吸着マグネシウム粉末を含む溶液を汚泥と処理水とに分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で分離した前記汚泥の少なくとも一部を前記第2反応工程に返送する汚泥返送工程と、
前記固液分離工程で分離した前記汚泥の少なくとも一部を系外へ排出する汚泥排出工程と、を有し、
前記汚泥返送工程では、前記第2反応工程の固形物濃度が5g/L~30g/Lの範囲となるように、前記第2反応工程に返送される前記汚泥の返送量を制御することを特徴とする水処理方法。 - 前記酸化マグネシウム粉末は、細孔表面積が80m2/gであり、
請求項5に記載の前記反応工程又は請求項6に記載の前記第2反応工程に添加される前記酸化マグネシウム粉末の添加量は、1g/L以上であることを特徴とする請求項5又は6に記載の水処理方法。 - 前記除去対象物質は、ホウ素イオン、フッ素イオン、溶存シリカのうちの少なくともいずれか1つを含むことを特徴とする請求項6~7のいずれか1項に記載の水処理方法。
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