JPH0576897A - 浄水処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】生物酸化処理の微生物濃度を高めて水中の汚濁
成分を高度に除去し、同時に水中の懸濁物質をも凝集沈
殿により除去する。 【構成】スラリー循環式の凝集沈殿処理装置に微生物の
担体となる生物処理促進材を生物処理促進材投入部１０
から加え、スラリーと共に循環返送しながら微生物濃度
を高めた生物酸化処理と凝集沈殿処理を同時に行い、高
度の浄水処理を行うもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中の懸濁物質、アン
モニア性窒素、ＢＯＤ成分、臭気物質などを効率良く除
去する方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上水道において最も普及している通常の
処理方法は、前塩素凝集沈殿ろ過処理であり、次のフロ
ーからなる。 原水 → 前塩素 → 凝集沈殿 → 砂ろ過 → 後
塩素 → 浄水 しかしながら、近年の水源の富栄養化の進行に伴う水質
の悪化、カビ臭の発生、および水中の有機物と塩素の反
応によって生成するトリハロメタン等の有機塩素化合物
の問題は、上記の通常の処理では対応しきれないケース
も生じており、より高度な処理方法が必要となってきて
いる。これが、いわゆる高度処理で、オゾン処理、活性
炭処理、ＢＡＣ（生物活性炭）処理、生物酸化処理など
がある。オゾン処理は、オゾンの持つ強力な酸化力を利
用して、原水中の有機物、カビ臭、色度などを除去する
もので、特にカビ臭に対して優れた効果を有するがアン
モニア性窒素は除去できない。有機塩素化合物の生成抑
制に関しては、原水中の有機物質の性状によって効果の
ある場合とない場合があるといわれる。また、オゾン処
理は上記の通常の処理フローにおいて砂ろ過の後段に設
置されるが、現在はオゾン処理の後には必ず活性炭処理
を必要とし、イニシアルコストが高いのが問題点であ
る。活性炭処理には粉末活性炭法と粒状活性炭法があ
る。処理の対象は何れも原水中の有機物、カビ臭物質な
どであるが、粒状活性炭法が活性炭の再生使用を行う恒
久的な施設を前提としているのに対し、粉末活性炭法は
カビ臭発生時などにのみ使用する使い捨ての対症療法的
な処理である点が異なる。粉末活性炭法は上記の通常の
処理フローにおいて前塩素の前段に適用されるが、この
場合、前塩素は粉末活性炭により消失する。定常的な処
理を要する場合には粒状活性炭処理の方がコスト的に有
利であり、砂ろ過の後段に設置される。活性炭処理は非
常に優れた処理方式であるが、処理寿命が短く、処理コ
ストが高いのが最大の問題点である。ＢＡＣ処理はオゾ
ン＋活性炭の処理で、処理寿命の短い活性炭処理の前段
でオゾン処理を行うことにより、活性炭の処理寿命を長
くしようというものである。これはオゾン処理によって
後段の活性炭処理の負荷を軽減すると共に、原水中の難
生物分解性有機物質を生物が利用できる形態に変化さ
せ、活性炭に吸着された有機物の生物分解機能を高める
ことができるためと説明されている。上記の通常の処理
フローにおいて、砂ろ過の前、あるいは後に設置する案
などが検討されている。ＢＡＣ処理は、高度処理の中で
最高級の処理であるが、コストが高いのと広大な設置面
積を要するのが問題点である。生物酸化処理は各種媒体
に微生物を担持させ、その代謝を利用して有機物質等を
除去するもので、使用する媒体によってハニカムチュー
ブ法、回転円板法、固定床式粒状媒体法、流動床式粒状
媒体法などがある。この処理法は原水中のアンモニア性
窒素、ＢＯＤ成分、カビ臭物質、および還元性物質を対
象としたもので、運転管理に高度の技術を要せず、上記
の通常の処理フローにおいて、主として前塩素の前段に
設置される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、運転管理に
高度の技術を要せず、水中のアンモニア性窒素、ＢＯＤ
成分、カビ臭物質および還元性物質の除去を行う生物酸
化処理を採用するものであるが、従来の生物酸化処理で
は生物濃度をあまり大きくできないため高濃度のカビ臭
には対応しきれず、生物活性の低下する低水温時にはア
ンモニア性窒素の硝化能力が著しく低下するなどの問題
が生じ、また、上水道水源などでは、生物分解できる有
機塩素化合物前駆物質が元々があまり多くないため、汚
染の進んだ水源では有機塩素化合物生成抑制の面でも対
応できない場合も起こっていた。さらに、従来の生物酸
化処理の場合、通常の処理設備以外に広大な設置面積が
必要であることも用地確保の面で問題であった。本発明
は、生物酸化処理の上記問題点を解決すべく、生物酸化
処理のリアクターと凝集沈殿設備を一体化させて生物濃
度を高め、処理効果を著しく向上させる浄水処理方法お
よびその装置を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、凝集剤等の混
合を行う急速攪拌部、フロック形成を行う緩速攪拌部お
よびフロック沈殿部にて凝集沈殿処理するに際し、微生
物の担体となる生物処理促進材を投入すると共に、前記
フロック沈殿部で濃縮されたスラリーおよび生物処理促
進材の混合物の全部もしくは一部を前記急速攪拌部もし
くは緩速攪拌部に循環返送し、スラリー中の微生物濃度
を高めて生物酸化処理と凝集沈殿処理を同時に行うこと
を特徴とする浄水処理方法であり、また、凝集剤等の混
合を行う急速攪拌部、フロック形成を行う緩速攪拌部お
よびフロック沈殿部を備え、該フロック沈殿部で濃縮さ
れたスラリーの全部もしくは一部を前記急速攪拌部もし
くは緩速攪拌部へ循環返送するように構成したスラリー
循環型凝集沈殿装置に、微生物の担体となる生物処理促
進材投入部を設けたことを特徴とする浄水処理装置であ
る。

【０００５】

【作用】本発明では、アルミニウム塩、鉄塩などを代表
とする無機凝集剤による、もしくはこれらの無機凝集剤
と無機および有機の凝集助剤等の組合せによる凝集沈殿
処理方法において、原水中、あるいは凝集剤等の混合を
行う急速攪拌部、フロック形成を行う緩速攪拌部等に微
生物の担体となる生物処理促進材を所定の濃度となるよ
うに投入し、その後は沈殿スラリーの引き抜きにより失
われる量に見合った量が補給され、一定濃度に保たれ
る。生物処理促進材としては、材質、形状、大きさなど
については特に限定するものではなく、微生物が付着す
るものならば何でもよく、単一物質でも複数物質でもか
まわないが、植物、動植物の化石、石油、合成樹脂など
を原料とする粒状，粉状の活性炭、炭あるいはそれらを
主成分とした造粒物やキトサンビーズが好ましい。そし
て、通水に伴い、生物処理促進材には各種分解菌、硝化
細菌等が高濃度に繁殖して生物酸化処理能力が高まり、
原水中のアンモニア性窒素、ＢＯＤ成分、臭気物質など
は高レベルに分解される。また、スラリー濃度を一定の
レベルに保持するために適宜スラリーが引き抜かれる
が、スラリーと共に引き抜かれ量に見合った量の生物処
理促進材が補給される。引き抜かれたスラリー中の生物
処理促進材は、回収、再使用するのが好ましく、このス
ラリーを回収槽へ導き、凝集剤フロックと生物処理促進
材の比重差を利用した分離方法、ｐＨ値調整による凝集
剤フロックの溶解を利用した分離方法などによる生物処
理促進材の回収を行えば、この生物処理促進材を再使用
することができ極めて経済的となる。また、回収した生
物処理促進材に対して加熱再生、水蒸気再生、薬液再生
などの賦活再生を実施してから再利用する方法を取るこ
ともできる。

【０００６】本発明の最大の利点でもある一つ目の特長
は、生物酸化処理と凝集沈殿処理を一体化させたことに
ある。このことにより、前記の通常の浄水処理を実施し
ている施設であって、高度処理導入を必要としている施
設にあっては、既設の凝集沈殿処理設備を本発明による
高度処理設備に改造すること、もしくは既設の凝集沈殿
処理設備の敷地を利用して本発明による高度処理設備を
新設することが可能であり、高度処理設備設置のための
新たな用地の確保が不要となり、高度処理導入のための
経済的負担が極めて軽減される。なお、本発明は他の高
度処理との併用を妨げるものではないから、本発明によ
る高度処理設備の前段もしくは後段に、オゾン処理、活
性炭処理、ＢＡＣ処理などの処理を組合せることも可能
である。この場合、本発明単独の処理よりもさらに効率
的な、さらに高度の処理が実施できるのは勿論のこと、
併設する他の高度処理設備への負荷を軽減できるため、
その設備ならびに用地を小さくすることが可能となる。
本発明の特長の二つ目は、処理フローの中で生物処理
促進材を凝集フロック・スラリーとともに循環させるこ
とにより、生物濃度を高めたことである。本発明の実施
形態としては、スラリー循環型の高速凝集沈殿設備のよ
うにスラリー濃度を任意に調整可能なものが最適である
が、沈殿部からの濃縮スラリーを攪拌部へ循環返送する
機構を設けた横流式沈殿設備のような形態も可能であ
る。なお、上水道の原水においては、元々ＢＯＤが低
く、かつ溶存酸素も飽和に近い形で含まれ、生物処理プ
ロセスで必要とされる酸素を既に保持している場合が殆
どであるため、エアレーションなどによる酸素供給は本
発明の実施にあたっての必ずしも必須要件とならない場
合が多いが、酸素供給を行った方が生物処理上有利とな
ることは言うまでもない。また、原水中のアンモニア性
窒素、カビ臭物質、還元性物質などの生物処理対象物質
濃度が高く、原水の溶存酸素だけでは酸素が不足する場
合には、酸素供給を行うことが望ましい。これらの場合
の酸素供給方法についても特に限定するものではない
が、原水流入部もしくは急速攪拌部などに対しエアレー
ションする方法が最適である。また、生物処理促進材の
回収再利用を行う際に、回収後の生物処理促進材に対し
て水中でエアレーションを行い、生物活性を高めた上で
再利用することなども有効な方法である。

【０００７】

【実施例】本発明の一実施例を、スラリー循環型高速凝
集沈殿装置の設備を例にとり図面をもって説明すると、
以下のとおりである。図１において、原水流入管１は槽
内中央部の急速攪拌室２内に開口しており、急速攪拌室
２には凝集剤注入管３が開口すると共に中央上部はイン
ペラ５を介して緩速攪拌室６に連なり、緩速攪拌室６の
上部は外周のスラリー分離部７に連なり、スラリー分離
部７の下部はスラリー濃縮部４を介して急速攪拌室２の
下部に連なっている。８はスラリー分離部７の上部の集
水部である。さらに、微生物の担体となる生物処理促進
材投入部１０が原水流入管１に設けられるが、直接槽内
の適宜の箇所に設けることもできる。しかして、原水は
原水流入管１を通って急速攪拌室２に流入するが、急速
攪拌室２には凝集剤３が注入されるとともに、外周に位
置するスラリー濃縮部４より一部が循環返送スラリーと
して返送されており、急速攪拌室２中央上部に配された
インペラ５により良く攪拌混合される。次いで、インペ
ラ５の側面より上部の緩速攪拌室６に導かれ、緩速攪拌
効果によって凝集フロックが形成された後、外周に位置
するスラリー分離部７において処理水とスラリーに分離
され、処理水は集水部８を通って後段に送られる。ここ
で、生物処理促進材は運転開始時に所定の濃度となるよ
うに原水又は槽内へ一括投入、もしくは所定の濃度とな
るまで運転中に投入するなどの方式で凝集スラリー内に
均一に分散されており、その後は沈殿スラリーの引き抜
きにより失われる量に見合った量が適宜急速攪拌室２へ
添加補給され、一定濃度に保たれる。通水に伴い、生物
処理促進材には原水中のカビ臭物質分解菌、アンモニア
硝化菌などが高濃度に繁殖してスラリーの生物酸化処理
能力が高まり、原水中のカビ臭物質、アンモニア性窒
素、ＢＯＤ成分などは急速攪拌室２、緩速攪拌室６、ス
ラリー分離部７でのスラリーとの接触を通し、高レベル
に分解される。また、スラリー濃度を一定レベルに保持
するためにスラリー濃縮部４より適宜引き抜かれたスラ
リーは、生物処理促進材回収槽９送られ、生物処理促進
材が回収、再利用できる。

【０００８】次に実験例を示す実験例１ 平均内径１０ｍｍのハニカムチューブを用いた、処理水
量１００ｍ³/日のハニカムチューブ式生物処理装置とス
ラリー循環型凝集沈殿装置の組合せによる従来法と、生
物処理促進材とスラリー循環型凝集沈殿装置を用いた本
発明法のアンモニア性窒素除去性能の比較を表１に示
す。両者共に凝集剤として硫酸ばん土を２０〜３０mg/l
急速攪拌部に添加し、本発明ではさらに生物処理促進材
として１〜３mmφのキトサンビーズを２００mg/l投入し
た。従来法の場合水温の低下する１２月以降のアンモニ
ア性窒素除去率が極端に低下したが、本発明法では良好
な処理が行われていた。

【０００９】

【表１】

【００１０】実験例２ 平均内径１０ｍｍのハニカムチューブを用いた、処理水
量１００ｍ³/日のハニカムチューブ式生物処理装置とス
ラリー循環型凝集沈殿装置の組合せによる従来法と、生
物処理促進材とスラリー循環型凝集沈殿装置を用いた本
発明法のカビ臭物質除去性能の比較を表２に示す。表２
の通り従来法では除去能が低下する時においても、本発
明法は安定した高い除去能を示した。なお、凝集剤及び
生物処理促進材は実験例１と同様である。

【００１１】

【表２】

【００１２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、微
生物濃度を高めた生物酸化処理と凝集沈殿処理とを同時
に行い、水中のアンモニア性窒素、ＢＯＤ成分、臭気物
質を高度に除去すると共に懸濁物質も除去し、既設設備
の利用を容易に可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に使用されるスラリー循環型
高速凝集沈殿装置の縦断面図である。

【符号の説明】 １ 原水流入管 ２ 急速攪拌室 ３ 凝集剤注入管 ４ スラリー濃縮部 ５ インペラ ６ 緩速攪拌室 ７ スラリー分離部 ８ 集水部 ９ 生物処理促進材回収槽 10 生物処理促進材投入部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凝集剤等の混合を行う急速攪拌部、フロ
   ック形成を行う緩速攪拌部およびフロック沈殿部にて凝
   集沈殿処理するに際し、微生物の担体となる生物処理促
   進材を投入すると共に、前記フロック沈殿部で濃縮され
   たスラリーおよび生物処理促進材の混合物の全部もしく
   は一部を前記急速攪拌部もしくは緩速攪拌部に循環返送
   し、スラリー中の微生物濃度を高めて生物酸化処理と凝
   集沈殿処理を同時に行うことを特徴とする浄水処理方
   法。
2. 【請求項２】 凝集剤等の混合を行う急速攪拌部、フロ
   ック形成を行う緩速攪拌部およびフロック沈殿部を備
   え、該フロック沈殿部で濃縮されたスラリーの全部もし
   くは一部を前記急速攪拌部もしくは緩速攪拌部へ循環返
   送するように構成したスラリー循環型凝集沈殿装置に、
   微生物の担体となる生物処理促進材投入部を設けたこと
   を特徴とする浄水処理装置。