JPH1157309A - 凝集処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理液に凝集剤を添加して凝集処理する方
法において、磁化磁性体粉末を用いることにより、凝集
処理を効率化し、しかも磁化磁性体粉末の回収も容易な
凝集処理方法を提案する。 【解決手段】 第１反応槽１に被処理液５を導入し、無
機凝集剤６ａを添加して凝集を行う際磁化磁性体粉末８
を添加し、強攪拌して反応させ、反応液１０に高分子凝
集剤６ｂを添加して第２反応槽２に導入し、緩速攪拌し
てフロックを生長させ沈殿槽３で固液分離し、濃縮フロ
ック１３を磁性体分離装置に通して磁化磁性体を回収
し、第１反応槽１に返送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水処理等において採
用される凝集処理方法および装置、詳細には被処理液に
凝集剤を添加して凝集フロックを形成して固液分離する
凝集処理方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上水、下水、廃水処理においては、被処
理液に凝集剤を添加して凝集処理を行い、生成するフロ
ックを固液分離により分離除去する凝集処理方法が行わ
れている。従来、例えば廃水の凝集処理は、鉄塩、アル
ミニウム塩等の無機凝集剤を単独、もしくはこれに高分
子凝集剤を併用して行っており、凝集したフロックの分
離は沈殿もしくは濾過により行っていた。この方式では
凝集沈殿の場合大きな沈殿池が必要であり、また濾過の
場合は大きな濾過器ならびに頻繁な逆洗が必要であっ
た。

【０００３】また生物フロックの固液分離方法として、
活性汚泥等の微生物フロックの懸濁液に磁性体粉末を添
加混合し、混合液を磁化処理することによりフロックを
凝集させ、固液分離する方法が提案されている（特開昭
４８−４２５７０号）。この方法は凝集剤を添加する凝
集処理法とは異なり、凝集剤を添加することなく、磁性
体粉末を添加して磁化処理することにより、固液分離困
難な微生物フロック汚泥を凝集させる方法である。この
方法では磁性体粉末を混合した懸濁液を磁界を通過させ
ることにより凝集させ、その後は沈殿分離のような固液
分離により分離される。

【０００４】しかしこの方法では、凝集性の悪い微生物
汚泥を凝集剤の添加なしに凝集分離する方法であるた
め、凝集剤を添加する一般の凝集処理への適用の可能性
については明らかにされていない。また磁性体粉末を添
加した混合液全体を磁化させる必要があるため、装置が
大型化し、運転費用も高くなり、磁性体の回収について
も示されていない。

【０００５】上記のような凝集フロックを磁石に付着さ
せて回収し、これを曝気槽に返送する方法も提案されて
いるが（特開昭５７−１３５０９１号）、この方法では
磁石に付着した汚泥を回収するために複雑な装置と操作
が要求され、また回収した汚泥から磁性体を分離する点
については示されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、被処
理液に凝集剤を添加して凝集処理する方法および装置に
おいて、磁化磁性体粉末を用いることにより、凝集処理
を効率化し、しかも磁化磁性体粉末の回収も容易な凝集
処理方法および装置を提案することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、次の凝集処理
方法および装置である。 （１） 被処理液に凝集剤を添加して凝集フロックを形
成するに際し、磁化磁性体粉末の存在下にフロックを形
成し、形成されたフロックを固液分離により分離するこ
とを特徴とする凝集処理方法。 （２） 固液分離により分離した濃縮フロックから磁化
磁性体粉末を磁石に吸引させて分離し返送する上記
（１）記載の方法。 （３） 被処理液に凝集剤を添加して凝集反応を行い、
フロックを形成させる反応槽と、反応槽に被処理液を供
給する被処理液供給路と、被処理液に凝集剤を添加する
凝集剤供給路と、被処理液または凝集反応液に磁化磁性
体粉末を添加する磁性体供給路と、磁化磁性体粉末の存
在下にフロックを形成した凝集処理液を固液分離する固
液分離装置とを含む凝集処理装置。 （４） 固液分離装置から得られる濃縮フロックから磁
化磁性体粉末を磁石に吸着させて分離する磁性体分離装
置を含む上記（３）記載の装置。

【０００８】本発明において、被処理液に凝集剤を添加
して凝集フロックを形成する凝集処理のための装置の基
本的な構成、および処理の基本的な操作は、従来より行
われている凝集処理と同様である。処理の対象となる被
処理液は凝集剤の添加による凝集処理が可能な液であれ
ばよく、河川水、地下水、下水、廃水汚泥など無機およ
び有機の濁質を含む液があげられる。

【０００９】凝集剤としては従来より凝集処理に用いら
れている無機凝集剤および高分子凝集剤が使用できる。
無機凝集剤としては、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ
鉄、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、水酸化
カルシウムなどがあげられる。これらの無機凝集剤の添
加量はその種類、被処理液の性状、その他の凝集条件に
よって異なるが、一般的には１〜１０００ｍｇ／ｌ、好
ましくは５〜２００ｍｇ／ｌ程度が適当である。

【００１０】高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミ
ド等のノニオン性ポリマー、ポリアクリル酸、ポリアク
リルアミド部分加水分解物等のアニオン性ポリマー、ポ
リエチレンイミン、アミノポリアクリレート、その四級
化物等のカチオン性ポリマー、これらに含まれるアニオ
ン基およびカチオン基を含む両性ポリマーなどが使用で
きる。これらの高分子凝集剤の添加量は被処理液の性
状、無機凝集剤の種類と添加量、その他の条件により異
なるが、一般的には０．１〜５ｍｇ／ｌ、好ましくは
０．２〜２ｍｇ／ｌ程度が適当である。

【００１１】磁化磁性体粉末は酸化鉄、ニッケル、フェ
ライト等の磁性体（強磁性体）が磁化されて永久磁石と
なった粉末であって、一般には上記磁性体のブロックを
粉末化して磁化したものが入手可能であるが、磁化した
永久磁石を粉末化したものであってもよい。磁化磁性体
粉末の平均粒径は０．１〜５００μｍ、好ましくは０．
５〜１０μｍ、磁束密度は１００〜５０００ガウス、好
ましくは１０００〜３０００ガウスが適しており、一般
的には粉末粒子が相互に吸引して集合し、攪拌により容
易に分散する程度の粒径と磁束密度のものを用いる。磁
化された磁性体とともに、磁化されない磁性体を用いて
もよい。この場合、磁化されない磁性体も磁化される。

【００１２】磁化磁性体粉末の添加量は被処理液の性
状、無機凝集剤および高分子凝集剤の種類、添加量、そ
の他の条件により異なるが、磁性体の磁界が強ければ添
加量が少なくて済み、弱ければ多く必要になる。また添
加量は多ければ多いほど効果が高いが、コストとの関係
で決定すればよく、目安としては、０．５〜１００００
ｍｇ／ｌ、好ましくは１〜１００ｍｇ／ｌで、特に好ま
しくは１０〜１００ｍｇ／ｌとすることができる。

【００１３】本発明の凝集処理方法は、基本的な操作は
従来の凝集方法と同様に行われる。すなわち反応槽に被
処理液供給路から被処理液を導入し、凝集剤供給路から
凝集剤を添加して凝集反応を行うが、このとき磁性体供
給路から磁化磁性体粉末を添加し、磁化磁性体粉末の存
在下にフロックを形成する。一般的には被処理液に無機
凝集剤およびｐＨ調整剤を添加し急速攪拌してｐＨ調整
し、さらに高分子凝集剤を添加して緩速攪拌してフロッ
クを生長させる。無機凝集剤と高分子凝集剤のいずれか
一方のみを用いることもでき、またこれらの凝集剤の添
加により所定ｐＨ範囲になるときはｐＨ調整剤の添加を
省略することもできる。

【００１４】磁化磁性体粉末はこれらの任意の段階で添
加することができるが、最初の凝集剤（無機凝集剤）添
加のときに同時に添加するのが好ましい。このときの攪
拌は磁化磁性体同士の付着をほぐして分散させる程度の
急速攪拌とするのが好ましく、その攪拌強度は攪拌機の
周速として１〜２０ｍ／秒、好ましくは３〜１０ｍ／秒
とすることができる。

【００１５】急速攪拌により凝集剤が反応し、磁化磁性
体粉末が分散した後は、分散した磁性体同士が再付着し
ない程度の緩速攪拌に調整してフロックを生長させるの
が好ましく、特に高分子凝集剤添加後はこのような緩速
攪拌とするのが好ましい。このときの攪拌強度は攪拌機
の周速で０．１〜５ｍ／秒、好ましくは０．２〜２ｍ／
秒とすることができる。

【００１６】こうしてフロックを形成した凝集処理液は
固液分離装置によりフロックを分離する。固液分離とし
ては従来より行われている沈殿分離、濾過分離、膜分離
など任意の分離操作を採用することができる。沈殿分離
は凝集処理液を沈殿槽に導入して静置しフロックを重力
により沈殿させて分離する方法である。濾過分離は濾材
を有する濾過槽に凝集処理液を導入して濾材にフロック
を捕捉させて分離する方法である。膜分離は凝集処理液
を透過膜装置に導入して膜分離装置によりフロックを除
去する方法である。

【００１７】いずれの場合もフロック中に存在する磁化
磁性体粉末が吸引し合って、引き締った重質で大形のフ
ロックが生成しているため、固液分離性に優れる。この
ため分離効率は高くなって、沈殿槽の容積は小さくても
よく、また濾過および膜分離効率は高くなって効率よく
固液分離して、処理液を得ることができる。

【００１８】使用された磁化磁性体粉末は高価であるた
め回収して再利用することが望ましい。凝集沈殿の場合
の回収は、引き抜いた汚泥を磁石の存在下で強攪拌すれ
ば、磁石に磁性体が吸引されて付着し、排水中のＳＳ、
無機凝集剤と磁性体が分離できる。凝集濾過の場合は、
逆洗により排出された汚泥に同様の操作を施すことによ
り、分離、回収することができる。回収した磁化磁性体
粉末はそのまま凝集工程に返送して再使用することがで
きる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、被処理液に凝集剤を添
加して凝集フロックを形成する際、磁化磁性体粉末の存
在下にフロックを形成して固液分離するようにしたの
で、重質で大形の引き締ったフロックを形成して凝集処
理および固液分離を効率化することができ、使用した磁
化磁性体粉末の回収も容易であるなどの効果が得られ
る。

【００２０】また分離したフロックから磁化磁性体粉末
を磁石に吸引させて分離することにより、磁化磁性体粉
末を容易に回収し、これを凝集処理に再利用することが
でき、凝集処理を低コスト化することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は実施形態の凝集処理装置を
示すフローシート、図２は磁性体分離装置の正面図であ
る。図１および２において、１は第１反応槽、２は第２
反応槽、３は沈殿槽、４ａ、４ｂ、４ｃはシリーズに連
絡する磁性体分離装置である。第１反応槽１には被処理
液供給路５、無機凝集剤供給路６ａ、ｐＨ調整剤供給路
７、磁性体供給路８が連絡し、攪拌機９ａが設けられて
いる。第１反応槽１から移送路１０が第２反応槽２に連
絡し、その途中に高分子凝集剤供給路６ｂが連絡してい
る。第２反応槽２には攪拌機９ｂが設けられ、移送路１
１が沈殿槽３に連絡している。沈殿槽３は上部から処理
液取出路１２が系外に連絡し、下部から濃縮フロック取
出路１３が磁性体分離装置４ａの下部に連絡している。

【００２２】磁性体分離装置４ａ、４ｂ、４ｃは図２に
示すように、円筒状の分離槽２１内に攪拌機２２が設け
られ、外周部にコイル状の磁石（永久磁石）２３がほぼ
分離槽２１の全長にわたって設けられ、攪拌機２２と磁
石２３はモータ１８により同時に回転するようになって
いる。これらの磁性体分離装置４ａ、４ｂ、４ｃはフロ
ック取出路１４ａ、１４ｂ、１４ｃによりシリーズに連
絡している。１５ａ、１５ｂ、１５ｃは磁性体取出路、
１６ａ、１６ｂはポンプ、１７ａ、１７ｂ、１７ｃはバ
ルブである。

【００２３】図１および２の処理方法は、第１反応槽１
に被処理液供給路５から被処理液を導入するとともに、
無機凝集剤供給路６ａから無機凝集剤、ｐＨ調整剤供給
路７からｐＨ調整剤および磁性体供給路８から磁性体
（磁化磁性体粉末）を添加し、攪拌機９ａで強攪拌して
混合および凝集反応を行う。第１反応槽１から移送路１
０を通して反応液を抜出し、高分子凝集剤供給路６ｂか
ら高分子凝集剤を添加して第２反応槽２に導入し、攪拌
機９ｂで緩速攪拌してフロックを生長させる。そしてフ
ロックの形成された凝集処理液を移送路１１から沈殿槽
３に導入して沈殿分離を行い、処理液と濃縮フロックに
分離する。磁性体の添加により引き締った大形で重質の
フロックが生成するため、固液分離性は良好であり、高
水質の処理液が得られる。処理液は処理液取出路１２か
ら系外に排出し、濃縮フロックは濃縮フロック取出路１
３から磁性体分離装置４ａ、４ｂ、４ｃに導いて磁性体
を回収して返送する。

【００２４】このとき沈殿槽３から取出される濃縮フロ
ックは順次磁性体分離装置４ａ、４ｂ、４ｃの分離槽２
１に入り、上向流で流れる間に攪拌機２２で攪拌され
る。このときフロックが磁石２３に近づくと、フロック
中の磁性体が磁石２３に吸引されてフロックから分離す
る。磁石２３は吸引された磁性体が下向に移動する方向
に回転することにより、吸着された磁性体が分離槽２１
の内壁から外れて底部に集められ、磁性体取出路１５
ａ、１５ｂ、１５ｃから取出され、第１反応槽１に返送
される。磁性体が分離されたフロックは順次磁性体分離
装置４ａ、４ｂ、４ｃの分離槽２１を上方向に流れる間
にさらに磁性体を分離し、最終的にフロック取出路１４
ｃから取出されて汚泥処理装置に送られる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２６】実施例１ 染色排水の凝集分離処理の適用例として、２００ｍｇ／
ｌのＣＯＤを含む染色排水に無機凝集剤として塩化鉄を
２００ｍｇ／ｌの濃度で添加しフロックを形成させた。
この際に、磁化磁性体粉末として磁化酸化鉄粉末（粒径
１μｍ、磁束密度１８００ガウス）を０ｍｇ／ｌ、５ｍ
ｇ／ｌ、１０ｍｇ／ｌとなるように添加し、磁化フロッ
クを形成させた。次にこのフロックを形成した反応液を
沈殿槽に導き、水面積負荷を変化させて固液分離を行
い、磁化フロックの沈降性の向上効果を検討した。固液
分離処理水のＳＳ濃度と沈殿池水面積負荷の関係を図３
（ａ）に示す。その結果、処理水のＳＳ濃度は沈殿池水
面積負荷の上昇に応じて増加した。しかし、処理水ＳＳ
濃度が増加する傾向はフロック中の磁化磁性体粉末の添
加濃度によって大きく異なった。

【００２７】磁化磁性体粉末を含まないフロックでは沈
殿池水面積負荷が２５ｍ／ｄａｙでは処理水のＳＳ濃度
は１００ｍｇ／ｌであり、約５０％の凝集フロックが流
出した。処理水のＳＳ濃度として１０ｍｇ／ｌ以下を保
つには沈殿池水面積負荷を１０ｍ／ｄａｙ以下で運転す
ることが必要であった。一方、磁化フロックを添加した
場合では、処理水ＳＳ濃度は磁化磁性体の添加濃度に応
じて処理水ＳＳ濃度は低下し、より高い水面積負荷でも
処理水の悪化は認められなかった。ここでは磁化磁性体
の添加濃度が１０ｍｇ／ｌ以上であれば、沈殿池水面積
負荷が４０ｍ／ｄａｙ以上でも処理水ＳＳ濃度は１０ｍ
ｇ／ｌ以下であった。従って、磁化磁性体を添加するこ
とにより、高い水面積負荷の運転であっても良好な処理
水質が得られることが確認された。

【００２８】本フロックを顕微鏡観察したところ、フロ
ック径は磁化酸化鉄を添加することにより大きくなって
いることが認められた。磁化酸化鉄を添加しないフロッ
クは、フロック径が２〜３ｍｍの間であったが、１０ｍ
ｇ／ｌ以上の磁化酸化鉄を加えたものではフロック径は
６〜８ｍｍの間であった。このようにフロック径が両者
の間で異なっていることから、磁化磁性体の添加により
フロックの沈降性が向上する理由は、フロック径が大き
くなることで沈降速度が増加するためと考えられる。

【００２９】次に、沈殿槽から引き抜いたフロックから
磁化磁性体粉末を回収するために、フロックを高さ２ｍ
のシリンダーに上向流で通液しながら強攪拌を行なっ
た。ここで、シリンダー外壁に永久磁石を螺旋状に配置
し、永久磁石を回転させながらフロックから磁化磁性体
を脱着させた。このときの磁化磁性体の脱着率とシリン
ダー内上昇流速との関係を図３（ｂ）に示す。図３
（ｂ）に示すように、フロックから脱着される磁化磁性
体の割合は、シリンダー内の上昇流速の影響を受けた。
上昇流速が３００ｍ／ｈ以下ではフロックからは７０％
の磁化磁性体が脱着されるものの、上昇流速が６００ｍ
／ｈ以上では脱着される磁化磁性体の割合は３０％以下
であった。この結果から、シリンダー内の上昇流速は３
００ｍ／ｈ以下が適していることが明らかとなった。

【００３０】次にフロックからの磁化磁性体の回収率を
更に上げるために、シリンダーの本数を増やして液を直
列で通液した。このときの磁化磁性体回収率とシリンダ
ー本数の関係を図４に示す。図４に示すように、磁化磁
性体の回収率はシリンダーの本数を多くすることで向上
し、３本のシリンダーと６本のシリンダーを用いること
によってフロックからの磁化磁性体はそれぞれ９０％、
９９％の回収率が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の凝集処理装置を示すフローシートで
ある。

【図２】実施形態の磁性体分離装置の正面図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は実施例の結果を示すグラフで
ある。

【図４】実施例の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 第１反応槽 ２ 第２反応槽 ３ 沈殿槽 ４ａ、４ｂ、４ｃ 磁性体分離装置 ５ 被処理液供給路 ６ａ 無機凝集剤供給路 ６ｂ 高分子凝集剤供給路 ７ ｐＨ調整剤供給路 ８ 磁性体供給路 ９ａ、９ｂ、２２ 攪拌機 １０ 移送路 １１ 移送路 １２ 処理液取出路 １３ 濃縮フロック取出路 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ フロック取出路 １５ａ、１５ｂ、１５ｃ 磁性体取出路 １６ａ、１６ｂ ポンプ １７ａ、１７ｂ、１７ｃ バルブ １８ モータ ２１ 分離槽 ２３ 磁石

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理液に凝集剤を添加して凝集フロッ
   クを形成するに際し、 磁化磁性体粉末の存在下にフロックを形成し、形成され
   たフロックを固液分離により分離することを特徴とする
   凝集処理方法。
2. 【請求項２】 固液分離により分離した濃縮フロックか
   ら磁化磁性体粉末を磁石に吸引させて分離し返送する請
   求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 被処理液に凝集剤を添加して凝集反応を
   行い、フロックを形成させる反応槽と、 反応槽に被処理液を供給する被処理液供給路と、 被処理液に凝集剤を添加する凝集剤供給路と、 被処理液または凝集反応液に磁化磁性体粉末を添加する
   磁性体供給路と、 磁化磁性体粉末の存在下にフロックを形成した凝集処理
   液を固液分離する固液分離装置とを含む凝集処理装置。
4. 【請求項４】 固液分離装置から得られる濃縮フロック
   から磁化磁性体粉末を磁石に吸着させて分離する磁性体
   分離装置を含む請求項３記載の装置。