WO2004103521A1

WO2004103521A1 - 凝集沈殿装置

Info

Publication number: WO2004103521A1
Application number: PCT/JP2004/006954
Authority: WO
Inventors: Sakae Kosanda; Ryosuke Hata; Hirotoshi Hinuma; Ken Suzuki; Tomoichi Fujihashi
Original assignee: Ebara Corporation
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2004-12-02
Also published as: CA2526524A1; EP1637205A1

Abstract

被処理水処理速度を、フロックの沈降速度以上とすることができ、被処理水の高速での処理を可能とする。　分割部材６４により上部室６１及び下部室６２とに分割された分離槽本体６０と、上部室内に被処理水を導入する被処理水導入管６６と、上部室から下部室へ被処理水の一部を導入する被処理水分流通路とを備える。上部室は第１被処理水排出口７６を、下部室は第２被処理水排出口７８を備え、上部室内での第１被処理水排出口７６へ向う被処理水の上向流の流速、及び、下部室内での第２被処理水排出口７８へ向う被処理水の上向流の流速を、それら上向流内でのフロックが下降しうる速度となるようにすることができるようにした凝集沈殿槽を有することを特徴とする凝集沈殿装置を提供する。

Description

明細書

凝集沈殿装置

技術分野

[0001] 本発明は、下水処理に係り、特に、被処理水すなわち下水に凝集剤を添加して下水中の懸濁物質を凝集沈殿して分離する凝集沈殿技術に関する。

背景技術

[0002] 懸濁物質の凝集沈殿技術に関しては、以下のような先行技術がある。

特許文献 1：特公昭 42-25986号

非特許文献 1：水処理工学 (第二版）、井出哲夫編（1995)、 P59 - P67

非特許文献 2：水処理管理便覧 (丸善株式会社発行： 1998年）、 P124-130 非特許文献 3：第 39回下水道研究会発表会講演集 (2002年)、セッション番号 2-6-2、

P380-382

[0003] 下水道には一般的に分流式と合流式とがある力合流式では、家庭等から排出される汚水と雨水とを一緒にした下水を処理するようになっている。合流式下水の場合、非降雨時に比べて降雨時には下水量が急激に増加するために、非降雨時に通常行われている一次処理（主に懸濁物質除去）及び二次処理（主に生物学的処理）のうち、処理速度の上げられない二次処理を省き、一次処理しただけのものを一般河川等に放流し、未処理で放流される量を少なくする手段がとられることがある。従って、未処理での放流をできるだけ少なくするためには、簡易処理（一時処理のみで放流する処理）を高速化することが望まれる。

簡易処理のための装置は、図 1に示す如ぐ下水 Sに無機系凝集剤を添加し攪拌する第 1攪拌槽 10と、有機系高分子凝集剤を添加し攪拌する第 2攪拌槽 12と、凝集剤が攪拌混合されて懸濁物質が凝集されて形成されるフロックを凝集沈殿させて下水から分離し、フロックを;凝集して汚泥 Fとして排出するとともに、固形物質を分離した処理水 Wを排出する固液分離槽 16とを有しており、この装置における簡易処理を効率的に且つ高速に行うためには、凝集剤の適正量供給、凝集剤の下水との適切な攪拌、懸濁物質の効率的な凝集沈殿等が必要となる。発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 本発明は、このような要件の改善を図り、下水の簡易処理をより効率的且つ高速で行えるようにした凝集沈殿装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0005] すなわち、本発明は、

分離槽本体と、

該分離槽本体内に設定され、当該分離槽本体内を上部室と下部室とに分割する分割部材と、

上部室内に被処理水を導入する被処理水導入管と、

上部室に開口した上部開口、及び、下部室に開口した下部開口を有し、上部室から下部室へ被処理水の一部を下部室に案内する被処理水分流通路と、

を備え、

上部室は、その上方部分に被処理水を外部に排出するための第 1被処理水排出口を備え、

下部室は、前記被処理水分流通路の下部開口よりも上方位置において被処理水を外部に排出するための第 2被処理水排出口、及び、前記被処理水分流通路の下部開口よりも下方位置において被処理水から分離されたフロックを排出するためのフロック排出口を備え、

上部室内での前記第 1被処理水排出口へ向う被処理水の上向流の流速、及び、下部室内での前記第 2被処理水排出口へ向う被処理水の上向流の流速を、それら上向流内でのフロックが下降しうる速度となるようにすることができるようにした凝集沈殿槽を有する

ことを特徴とする凝集沈殿装置を提供する。

具体的には、 /第 2被処理水排出ロカ排出される被処理水の排出量を調整することにより、上部室内での前記第 1被処理水排出口へ向う被処理水の上向流の流速、及び、下部室内での前記第 2被処理水排出口へ向う被処理水の上向流の流速を、それら上向流内でのフロックが下降しうる速度となるようにすることができるようにするこのようにすることにより、凝集沈殿装置全体としての被処理水処理速度を、フロックの沈降速度以上とすることができ、被処理水の高速での処理を可能とする。

具体的構造としては、前記分離槽本体が底壁部、及び、該底壁部から上方に延びる周壁部を有し、前記分割部材が、前記分離槽本体の周壁部内面から間隔をあけて設定されており、前記被処理水分流通路が、前記分割部材の下方位置に設定されて前記分離槽本体の周壁部内面から同分離槽本体の中央に向かって下方に傾斜する漏斗状部材と、前記分割部材との間に形成されるようにすることができる。

[0006] より具体的には、前記分割部材が、中央部分に向けて下方に凹んだ椀状に形成され、前記被処理水導入管は、被処理水を該分割部材の中央部分に向けて下向きに排出するようにしたものとすることができる。

また、前記第 1室の上方部分に、浮上濾材と、該浮上濾材の上方位置に濾材流出防止スクリーンと、該浮上濾材の下方位置に濾材受けスクリーンとが設けられ、前記第 1被処理水排出口が前記濾材流出防止スクリーンよりも上方位置に設けられているちのとすること力 Sできる。

[0007] さらに、本発明では、以上のような凝集沈殿装置において、

被処理水導入管によって分離槽本体に導入される被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加装置を備え、該凝集剤添加装置が

被処理水を通すための少なくとも 1つの下向流路と、少なくとも 1つの上向流路とを連続させた上下迂流路構造を有し、該上下迂流路構造の上流側で被処理水に凝集剤を添加して、該被処理水を上向流路及び下向流路を通して前記被処理水導入管へ供給するようにした凝集沈殿装置を提供する。

この凝集沈殿装置においては、被処理水を上下迂流路を通すことにより凝集剤を効率的且つ確実に混合することを可能とする。

[0008] 具体的には、前記凝集剤添加装置が、被処理水の流路に沿って順次配置された前記凝集剤添加槽を 2つ備え、上流側の凝集剤添加槽は無機系凝集剤を、下流側の凝集剤添加槽は有機系凝集剤を添加するようになされており、無機系凝集剤及び有機系凝集剤が添加された被処理水を前記被処理水導入管に供給するようにすること力 Sできる。

[0009] さらに、本発明では以上のような凝集沈殿装置において、

前記被処理水導入管によって前記分離槽に導入される被処理水の量を測定する流量計と、

同被処理水の Mアルカリ度を測定する Mアルカリ度計と、

同被処理水の懸濁物質濃度を測定する SS計又は濁度計と、

を備えることを特徴とする凝集沈殿装置を提供する。

具体的には、前記流量計、 Mアルカリ度計、及び、 SS計又は濁度計によって測定されたデータに基づき、被処理水に添加すべき凝集剤の適切な量を算定するための制御器を備えたものとすることができる。

より具体的には、前記流量計、 Mアルカリ度計、及び、 SS計又は濁度計によって測定されたデータに基づき、降雨時において、無降雨時における被処理水の懸濁物質に対する添加すべき凝集剤の適切な量を算定するとともに、降雨によって被処理水に加わった懸濁物質に対する添加すべき;凝集剤の適切な量を算定するための制御器を備えたものとすることもできる。

この凝集沈殿装置では、同じ凝集剤の量を添加してもその凝集効果が、当該被処理水の Mアルカリ度に応じて変化することに着目して、懸濁物質濃度及び Mアルカリ度を考慮して;凝集剤の添加量を決めることを可能とする。

[0010] また、本発明は、

同被処理水の電気伝導率を測定する電気伝導率計と、

同被処理水の懸濁物質濃度を測定する SS計又は濁度計と、

を備える凝集沈殿装置を提供する。

具体的には、前記流量計、電気伝導率計、及び、 SS計又は濁度計によって測定されたデータに基づき、被処理水に添加すべき凝集剤の適切な量を算定するための制御器を備えたものとすることができる。

より具体的には、前記流量計、電気伝導率計、及び、 SS計又は濁度計によって測定されたデータに基づき、降雨時において、無降雨時における被処理水の懸濁物質に対する添加すべき凝集剤の適切な量を算定するとともに、降雨によって被処理水に加わった懸濁物質に対する添加すべき;凝集剤の適切な量を算定するための制御器を備えたものとすることができる。

発明の効果

[0011] 以上に説明したように、本発明に係る凝集沈殿装置においては、下水である被処理水の処理にあたって、凝集剤により凝集され形成されるフロックの沈降速度よりも速い処理速度での凝集沈殿処理を行うことを可能とする。

また、凝集剤混合槽を迂流式とすることに、凝集剤を被処理水に効率的に且つ確実に混合することができ、凝集剤を効果的に使用することができる。

更に、降雨時においては、流入する雨水のために変化する被処理水の水質に応じて適切な量の凝集剤の量を添加することを可能とし、この点でも凝集剤を効果的に使用することを可能とする。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]従来の凝集沈殿装置の概念図である。

[図 2]本発明に係る凝集沈殿装置の概念図である。

[図 3]本発明で用いる迂流式混合槽の概略構成を示す図である。

[図 4]図 3と同様の迂流式混合槽であって、攪拌機を備えるものを示す図である。

[図 5]本発明の固液分離槽の一例を示す断面構成図である。

[図 6]本発明の固液分離槽の他の例を示す断面構成図である。

[図 7]図 5の固液分離槽により処理した処理水の結果を示すグラフである。

[図 8]硫酸を添加して Mアル力リ度を調整した被処理水と処理水濁度との関係を示すグラフである。

[図 9]降雨時流入水アル力リ度と処理水濁度との関係を示すグラフである。

[図 10]無降雨時汚水を雨水で希釈した場合の Mアルカリ度の変化を示すグラフである。

[図 11]混合液中の汚水の割合（％)と電気伝導率及び Mアルカリ度の関係を示すグラフである。 [図 12]降雨時流入水の懸濁物質濃度（SS)と Mアルカリ度の経時変化を示すグラフである。

[図 13]電気伝導率と Mアルカリ度の関係を示すグラフである。

符号の説明

20 凝集沈殿装置

22 無機系凝集剤混合槽

24 有機系高分子凝集剤混合槽

26 固液分離槽

30 流量計

32 Mアルカリ度計

34 SS計

36 制御器

38 無機系凝集剤槽

40 有機系凝集剤槽

42, 44 ポンプ

60 分離槽本体

61 上部室

62 下部室

64 分割部材

66 被処理水導入管

70 上部開口

72 下部開口

74 被処理水分流通路

76 第 1被処理水排出口

78 第 2被処理水排出口

80 汚泥排出口

81 漏斗状部材

82 浮上濾材 84 流出防止スクリーン

86 濾材受けスクリーン

88

90 モータ

94

96 整流板

98 ドラフトチューブ

S 被処理水（処理前）

W 被処理水（処理後）

F 亏泥）

発明を実施するための最良の形態

[0014] 以下、本発明を添付図面に示した実施例に基づき説明する。

図 2は、本発明に係る凝集沈殿装置 20の概要を示す。

すなわち、この凝集沈殿装置 20は、無機系凝集剤混合槽 22と、有機系凝集剤混合槽 24と、固液分離槽 26とを有しており、下水である被処理水 Sは、先ず無機系凝集剤混合槽 22において無機系凝集剤と混合され、次に有機系凝集剤混合槽 24において有機系高分子凝集剤と混合されて固液分離槽 26に送られ、該固液分離槽において被処理水中の懸濁物質が凝集されてフロック Fとされ、該フロックが固液分離槽 26の底部において沈殿濃縮され汚泥とされて排出されると共に、懸濁物質が除去された処理水 Wが固液分離槽 26の上部から排出されるようになっている。

[0015] 被処理水 Sを無機系凝集剤混合槽 22に導入する被処理水導管には被処理水 Sの流量を測定するための流量計 30、被処理水の Mアルカリ度を測定する Mアルカリ度計 32、被処理水の SS (懸濁物質濃度）を測定する SS計 34が設けられており、後述するとおり、制御器 36がそれらの測定器によって計測されたデータに基づき、無機系凝集剤槽 38及び有機系凝集剤槽 40のポンプ 42、 44を制御して、無機系凝集剤混合槽 22及び有機系凝集剤混合槽 24への無機系凝集剤及び有機系高分子凝集剤の供給量を制御するようになっている。 SS計 34を使用する代わりに、濁度計を使用して所要の測定を行うことができる。 [0016] 図 3は、本発明で用いる無機系凝集剤混合槽 22及び有機系凝集剤混合槽 24を一体化し、且つ、迂流式とした凝集剤混合槽 50を示す。すなわち、この混合槽 50は、被処理水の流れの上流側から下流側へ順に、下向流を生じる区画及び上向流を生じる区画を全部で 8区画連続して設けた上下迂流式の構造となっており、上流側から第 1区画一第 4区画が前述した無機系凝集剤混合槽 22に相当し、第 5区画一第 8区画が前述した有機系凝集剤混合槽 24に相当するものとなっている。

[0017] すなわち、被処理水 Sは無機系凝集剤混合槽 22の上流端にある被処理水入口部分において無機系凝集剤が添加され、下向流→上向流→下向流→上向流とされて、凝集剤との混合がなされ、有機系高分子凝集剤混合槽 24の上流端 (第 4区画の下流端）に供給され、同上流端部分で有機系凝集剤が添加され、無機系凝集剤と同様に迂流式混合槽の流れを利用して該有機系凝集剤との混合が行われ、懸濁物質のフロックを作りながら固液分離槽 26に送られるようになつている。

[0018] 迂流式混合槽では、無機系凝集剤を添加した後、流速 0. 15m/秒以上、好ましくは 0. 17m/秒以上に維持されて、有機系高分子凝集剤を添加するまでの滞留時間を 100秒以上とされ、また有機系高分子凝集剤を添加してからも同じぐ流速 0. 1 5m/秒以上、好ましくは 0. 17m/秒以上に維持されて固液分離槽に導入されるまでに 130秒以上の滞留時間を維持できることが望ましい。

[0019] また、図 4には、図 3のものと基本的には同じ構造を有する、本発明の他の実施例に係る迂流式混合槽が示されているが、該槽では、無機系凝集剤及び有機系高分子凝集剤を添加する地点において、凝集剤の分散を補助するために小型の撹拌機 52, 54を設置している。なお、拡散操作は、撹拌機以外に、添加ノズルに細かい孔を開けて添加することによつてもできる。

[0020] 図 1に示す従来装置及び図 3、図 4に示す本発明に係る装置について雨天時に流入する下水を被処理水 Sとして、無機系凝集剤として塩化第二鉄を、有機系高分子凝集剤としてァニオン系高分子凝集剤を用いて試験を行った。

図 3に示す本発明に係る迂流式混合槽 50は、寸法が一区画 370mm X 750mm X有効深さ 4550mmで、 8区画連続した上下迂流式とし、無機系凝集剤混合槽 22 をなす第 1区画では塩化第二鉄を添加して、有機系凝集剤混合槽の上流端をなす第 4区画の下流端ではァニオン系高分子凝集剤を添加した。後段には、従来例の固液分離装置を接続しで固液分離を行った。

図 4に示す本発明に係る迂流式混合槽では、凝集剤添加時に撹拌機 52， 54による撹拌操作を行った。ここで撹拌部分の水の滞留時間は 10秒である。

[0021] 図 3の装置及び図 4の装置を用いた凝集剤混合試験 (a)，（b)と、図 1の従来装置を用いた凝集剤混合試験による処理条件と処理成績を表 1に示す。

[表 1]

[0022] 本発明にかかる装置による試験（a)，（b)、従来装置による試験共に 180m3/hで各々 7時間の連続通水実験を行い、その間に装置に導入される処理水の SS (懸濁物質濃度）と固液分離装置で処理された処理水 Wの SSをモニタリングした。導入された処理水 Sの懸濁物質濃度 SSは、図 3の装置に関しては 120-320mg/L、図 4 の装置に関しては 110-300mg/L、図 1の従来装置に関しては 90_320m_g/ あり、ほぼ同等であった。凝集剤添加量はすべて同じで、塩化第二鉄添加量は 40m g/Lで、ァニオン系高分子凝集剤は 3. Omg/Lとした。図 4の装置及び図 1の従来装置での撹拌機の撹拌回転数は 180rpmとした。従来装置での混合槽は 2槽共に有効容量が 2. 7m3であり、水の滞留時間は 2槽共に各々 54秒となる。

[0023] 本発明に係る装置での塩化第二鉄添加後からァニオン系高分子凝集剤添加までの時間は 105秒、ァニオン系高分子凝集剤添加後から固液分離槽入口までの時間は 132秒であった。迂流式混合槽での流速は、全ての条件で 0. 18mZ秒とした。図 1の従来装置では固液分離装置で処理された処理水の SSが 19 - 72mg/Lであつたのに対し、図 3の装置では 15— 54mg/L、図 4の装置では 15— 42mg/Lまで低減した。これは、本発明に係る装置では、迂流式混合槽を用いることで、従来装置の凝集槽で生じると考えられる水流の短絡 (実質的攪拌が行われず下流に流れる）が起きず、十分に凝集剤の混和が行われフロック形成が行われたためと考えられる。

[0024] 図 5は、本発明に係る固液分離槽 26の一実施例を示す。

固液分離ネ曹は、基本的には;凝集剤を添加することにより生じる懸濁物質のフロックを沈殿させ、懸濁物質が除去された被処理液を当該固液分離槽の上方部分に設けられている排出口から排出する構造となっているが、従来の固液分離槽では、排出口に向う上向きの処理水の流量 (流速)を、フロックの沈殿速度よりも大きくすると、該フロックが排出口から外部へ排出されてしまうという問題を有している。本発明に係る固液分離槽 26は、以下に述べるように、そのようなフロックの流出を生ぜずに、被処理水の処理速度をフロック沈殿速度よりも大きくすることができるようにする。

[0025] 図 5の固液分離槽 26は、分離槽本体 60と、該分離槽本体内に設定され、当該分離槽本体内を上部室 61と下部室 62とに分割する分割部材 64と、上部室内に (前述の如くして)凝集剤が添加された被処理水 Sを導入する被処理水導入管 66と、上部室 61に開口した上部開口 70、及び、下部室 62に開口した下部開口 72を有し、被処理水の一部を上部室 61から下部室 62へ案内する被処理水分流通路 74とを備える。

[0026] 上部室 61は、その上方部分に、被処理水を外部に排出するための第 1被処理水排出口 76を備え、下部室 62は、前記被処理水分流通路の下部開口 72よりも上方位置において被処理水を排出するための第 2被処理水排出口 78、及び、前記被処理水分流通路 74の下部開口 72よりも下方位置において濃縮したフロックすなわち汚泥 Fを排出するための汚泥排出口 80を備える。

[0027] 図示の例では、分割部材 64は、分離槽本体 60の周壁内面から間隔をあけて設定されており、中央部分に向けて凹んだ椀状に形成されており、該分割部材 64の下方位置には、分離槽本体 60の周壁内面から同分離槽本体の中央に向かって下方に傾斜する漏斗状部材 81が設定されて、上記被処理水分流通路 74は、該漏斗状部材 81と分割部材 64との間に形成されている。被処理水分流通路 74は、フロックの破壊を防止するために、全域に渡って流下速度が大きく変化しないように、水平断面積がほぼ等しくなるようにしている。被処理水導入管 66は、被処理水 Sを該分割部材 6 4の中央部分に向けて下向きに排出するようになっている。

[0028] また、上部室 61の上方部分には、浮上濾材 82と、該浮上濾材 82の上方位置の濾材流出防止スクリーン 84と、該浮上濾材 82の下方位置の濾材受けスクリーン 86とが設けられている。

下部室 62内には搔寄機 88が設けられており、該搔寄機 88が当該分離槽本体 60 の頂部に設けられたモータ 90によりゆっくり回転されて該分離槽本体底部に沈殿したフロックを搔き寄せて、汚泥排出口 80から濃縮フロックすなわち汚泥 Fとして排出される。

また、第 2被処理水排出口 78には、該排出ロカ排出される被処理水の流量を制御するためのポンプ、弁、或いは可動堰などの流量制御装置 94が設けられており、該流量制御装置による流量制御を行うことにより、上部室内での第 1被処理水排出口 76へ向う被処理水の上向流の流速、及び、下部室内での第 2被処理水排出口 78 へ向う被処理水の上向流の流速を、それら上向流内でのフロックが下降しうる速度となるようにすることができるようにしてレ、る。下部室での固液分離作用を良好に維持し、分離水 Wの清澄化を行うために、下部室分離水の濁度を濁度計により連続測定し、それに基づいて第 2室分離水の流量を自動制御するようにすることができる。清澄化の指標は、濁度に限定されるものではなぐ SSでもよレ、。図中 96は、下部室内での上向流を整流するための整流板である。

[0029] 次に、図 5の凝集沈殿装置の運転操作について説明する。図 3及び図 4に基づき説明したように、予め塩化第 2鉄等の無機系凝集剤及びァニオン系高分子凝集剤等の有機系凝集剤が順次添加された被処理水 Sは、被処理水導入管 66から分割部材 64に向けて下向に供給される。供給された被処理水は分割部材 64において反転して上向流となり、該被処理水は撹拌されて被処理水中の懸濁物質が凝集されてフロックとなり、更に、上部室 61内を上昇する間にフロック同士の衝突、合体が進行する。第 2被処理水流出口 78を通じて下部室 62の上部の水を排出することにより、上部室 61における被処理水の一部は、上部開口 70、被処理水分流通路 74を通り、下部開口 72から下部室 62内に入る。このため、分割部材 64の上端縁よりも上方部分での被処理水の上向流速は、処理速度（すなわち、被処理水の水量を槽断面積で除した流速）よりも遅くなる。第 2被処理水排出口 78からの流出量を調整して、上部室内での上向流の流速を、フロックが沈降し得る流速にまで低減する。上部室 61では、分割部材 64の上方位置に、フロックが集合して滞留するフロックブランケット層も形成され、浮上濾材 82とともに、第 1被処理水排出口 76に向かう上向流中に残存する懸濁物質をろ過する機能を果たす。

[0030] 装置稼動の初期の段階では、フロックとフロックブランケット層の形成が不十分であり、沈降速度の遅いフロックは、処理水と共に上部室 61内を上昇する。このように上昇するフロックは、浮上濾材 82によって分離、除去され、清澄となった被処理水 Wが、第 1被処理水流出管 76から排出される。

[0031] 一方、下部室 62へ降下したフロックは、下部室 62内を下方に沈降し、搔寄機 88により集められて濃縮フロックすなわち汚泥とされ、汚泥排出部 80から排出される。フロックが沈降、除去された水は、上向流となって第 2被処理水流出部 78から清澄な第 2 室処理水 Wとして排出される。

[0032] 被処理水分流通路 74を通って上部室 61から下部室 62へ導入される被処理水の流速が速いと、下部室に堆積したフロックを巻き上げてしまうため、堆積フロックの卷き上げ防止のためは、下降流速は 5mZ分以下、望ましくは 2mZ分以下となるように調整する。

[0033] 図 6は、本発明の固液分離槽の他の例を示す断面構成図であり、図 5との相違点は、被処理水がドラフトチューブ 98を通って上部室 61に流入する点である。 [0034] 以下は、図 5の固液分離槽 26を使用して行った処理試験である。

分離ネ曹本体 60の内径 2, 000mm,高さ 6, 500mmのものを用いた。

処理条件は次のとおりである。

被処理水流入水量：176m3Zh

上部室処理水量：97m3/h

下部室処理水量：61m3/h

排泥量：18m3/h

上部室水分離面積： 2. 93m2

適用凝集剤：塩化第 2鉄、ァニオン系高分子凝集剤

濾材：未使用

[0035] 図 7は、降雨時の合流式下水の最初沈殿池流入水を被処理水とした場合の処理後の水質の変化を示すグラフである。

従来の固液分離槽においては、処理速度が 35m/hを超えるような超高速処理では、フロックは沈降せずに上向流に随伴して処理水と共に溢流してしまっていたが、本発明の固液分離槽では、処理速度が 60m/hの場合であっても、上部室上部の上向流速を 33m/h、下部室上部の上向流速を 35m/hに調整することにより、上部室と下部室の両方において良好な固液分離を行うことができた。 6時間の SSの平均値は、被処理水が 364mg/Lであるのに対して、上部室分離水では 47mg/L、下部室分離水では 41mg/L、全体の懸濁物質除去率の平均値は 88%であった。

[0036] 以上に述べたとおり、本発明に係る凝集沈殿装置においては、被処理水に凝集剤を添カ卩して、被処理水中の懸濁物質の凝集沈殿を行うものである力被処理水中の水質に応じて適切な量の凝集剤を添加し、最適な凝集反応を生じさせることが必要である。凝集反応の影響因子のうちで、被処理水の水質としては、粒子濃度、 pH、 Mアルカリ度、温度、共存イオン等がある。これら影響因子のうち、従来の凝集剤添加量制御は、粒子濃度に基づく制御が一般的である。即ち、被処理水中の懸濁物質濃度が低い場合には、凝集剤添加量も低くし、懸濁物質濃度が高い場合には、凝集剤添加量も高くするという制御である。

[0037] 降雨時に被処理水に雨水が混入する場合、例えば合流式下水道の場合には、雨水によって汚水が希釈される一方で、路面等の汚濁物質が雨水に流されて下水に混入する。更に、雨水の混入によって、下水流量が増加し、管渠堆積物が押し流される。これらの作用によって降雨時下水の懸濁物質濃度は、晴天時とは異なる変動をする。よって、降雨時下水を従来の方法により凝集処理する場合には、適切な凝集剤添力卩量をその時の被処理水の懸濁物質濃度に基づいて決定することになる。

[0038] 降雨時に雨水が混入する被処理水の凝集処理において、凝集剤添加量を懸濁物質濃度に基づいて制御することには、次の問題がある。

(1)雨水の混入によって、被処理水の Mアルカリ度は低下する。 Mアルカリ度が低下した場合には、懸濁物質濃度が同じであっても、適切な凝集剤添加量は少なくなる。よって、懸濁物質濃度に基づいて凝集剤添加量を制御すると、凝集剤を過剰添加することになり、ランニングコストの増加を招く。

(2)雨水の混入によって、被処理水の懸濁物質の組成は変化する。降雨時の被処理水に含まれる懸濁物質は、大きく 2種類に区分される。一方は、無降雨時の被処理水に含まれる懸濁物質が雨水によって希釈されるものであり、他方は、降雨時にのみ混入する懸濁物質である。これら 2種類の懸濁物質は、成分が異なっているために凝集剤の効き具合が異なり、同じ懸濁物質濃度であっても、適正凝集剤添加量は異なる。よって、これら 2種類の懸濁物質の混合液に対して、混合後の被処理液全体としての懸濁物質濃度に基づいて凝集剤添加量を設定することは、不適切である。凝集剤添加量が過剰の場合は、ランニングコストの増加を招き、添加量不足の場合には、処理水水質の悪化を招くことになる。よって、凝集剤の過剰添加や添加不足を防止するためには、各懸濁物質濃度に基づいて凝集剤添加量を制御することが望ましレ、。

[0039] 本発明では、このような点に鑑み、被処理水の水質に応じて適切な凝集剤添加量に制御できるようにしている。以下、この点につき説明する。

本発明では、被処理水の Mアルカリ度又は電気伝導率に基づいて凝集剤添加量の制御を行う。本発明は、合流式下水道においては、

(1)降雨時下水の Mアルカリ度及び電気伝導率は、無降雨時下水よりも低下する、

(2)凝集性は Mアルカリ度の低下によって向上する、 (3)無降雨時下水を雨水で希釈すると希釈倍率に応じて Mアルカリ度が低下し、 M アルカリ度の低下から雨水による希釈倍率を求めることができる、

(4)電気伝導率を用いることでも、 Mアルカリ度と同様に雨水による希釈倍率を求めること力 Sできる、

(6) Mアルカリ度の低下を電気伝導率の低下から推定可能である、という実験的知見に基づいてなされたものである。

[0040] 以下に、合流式下水道の降雨時下水を例として、本発明のアルカリ度と凝集特性との関係を説明する。ただし、本発明は、合流式下水道に限るものではなぐ降雨時に雨水の流入によって、 Mアルカリ度又は電気伝導率が変化する水を被処理水とする凝集処理について適用可能である。

[0041] 図 8は、無降雨時の下水に硫酸を添カ卩して Mアルカリ度を調整した水を被処理水として、同一薬品添加量でジャーテストを行った結果である。被処理水の懸濁物質濃度は同一であっても、 Mアルカリ度の低下に伴って処理水濁度は低下していることが明らかである。

[0042] 図 9は、下水処理場における降雨時流入下水を被処理水として、同一薬品添加量でジャーテストを行った結果である。被処理水の Mアルカリ度は、雨水の混入量が多くなるに従って低下しており、 Mアルカリ度の低下に伴って処理水濁度は低下している。

[0043] 図 8と図 9に示される通り、凝集剤添加量が同じであれば、被処理水の Mアルカリ度の低下に伴って処理水濁度が低下する。このことは、同一の処理水濁度を得るためには、 Mアルカリ度の低下に伴って凝集剤添力卩量を低減できることを意味している。

[0044] 図 10は、無降雨時の汚水を雨水で希釈した場合の Mアルカリ度を示したものであり、雨水と汚水との混合液中の汚水の割合に応じて Mアルカリ度が低下している。よつて無降雨時下水の Mアルカリ度を予め確認しておき、降雨時下水の Mアルカリ度を測定することによって、雨水による希釈倍率を算出することができる。無降雨時下水の Mアルカリ度は、一般的に 150 200mg/Las CaC〇3であり、時刻ゃ曜日によって異なるので、それらに応じた値を予め確認しておくことが望ましい。

[0045] 図 11は、無降雨時の汚水を雨水で希釈した場合の電気伝導率と Mアルカリ度を示したものであり、雨水と汚水との混合液中の汚水の割合に応じて電気伝導率が低下してレ、る。図 13は、図 11の電気伝導率と Mアルカリ度との関係を示した図であり、両者の相関は極めてよい。よって、 Mアルカリ度同様に、降雨時下水の電気伝導率を測定することによって雨水による希釈倍率を算出することができ、更に Mアルカリを推定すること力 Sできる。

[0046] 図 12は、下水処理場における降雨時流入下水の懸濁物質濃度（SS)と Mアルカリ度の経時変化の実測例である。降雨は 15 : 00から 19 : 00に発生しており、雨水が下水道へ流入することで汚水が希釈され、 Mアルカリ度は急激に低下している。降雨が終了した 19 : 00以降も Mアルカリ度が低下し続けているのは、雨水が管渠へ流入するまでの時間と管渠へ流入した雨水が処理場まで流れる時間が存在するからである。無降雨時の Mアルカリ度を、この Mアルカリ度で除することにより、雨水による希釈倍率が求まる。例えば、 20 : 00では、無降雨時下水の Mアルカリ度が約 180mgZL as CaC〇3であるのに対して、降雨時の値は約 80mg/Las CaC03である。よつて、無降雨時下水が、雨水によって約 2. 3倍に希釈されていることになる。

[0047] 一方、図 12の SSも経時的に変化している力 Mアルカリ度から算出される希釈倍率と同一の倍率で SSが希釈された場合よりも大きい値である。例えば、 20 : 00では、無降雨時下水の SSが約 200mg/Lであり、 Mアルカリ度から算出される希釈倍率 2 . 3倍に基づいて SSを計算すると、約 87mg/Lに低減しているはずである。実際の SSは、約 300mg/Lであり、雨水による希釈倍率から算出される値よりも、約 210m g/L大きい。この増加した懸濁物質としては、降雨前に路面に堆積していた汚濁物質が、雨水と共に流入したもの、下水管渠に堆積していた汚濁物質が、雨水流入による水量増加で押し流されたものが挙げられる。即ち、降雨時の被処理水に含まれる懸濁物質は、無降雨時の被処理水に含まれる懸濁物質が雨水によって希釈されるものと、降雨時に増加する懸濁物質との混合物であり、 Mアルカリ度に基づくことによつて、それぞれの濃度を算出することが可能となる。

[0048] 図 12に示す降雨時下水を対象に凝集処理を行う場合、従来は、被処理水の懸濁物質濃度（SS1)に基づいて、適正凝集添加量を算出することが一般的である。即ち、図 12の 20 : 00であれば、 SS1 =約 300mg/Lに基づレ、て、適正凝集剤添加量を算出する。これに対して、本発明では、図 8及び図 9に示した様に、被処理水の Mアルカリ度が低下すると、処理水濁度が低下するということに基づき、被処理水の懸濁物質濃度（SS1)に基づいて算出する凝集剤添加量 (M4)に対して、 Mァノレカリ度 (A1)に基づく補正を行うことによって、適正凝集剤添加量 (Ml)を演算する。更に、本発明では、被処理水の懸濁物質濃度（SS1)に基づいて、凝集剤添加量（ M4)を算出する際に、 Mアルカリ度 (A1)に基づいて SS1を無降雨時下水の懸濁物質が希釈された成分 (SS2)と、降雨時に増加した成分 (SS3)とに分割し、それぞれの成分に対する凝集剤添加量 (M2， M3)を算出して、その合計 M2 + M3を SS1に対応する凝集剤添加量 (Ml)とすることもできる。

[0049] 図 2に示す本発明に係る凝集沈殿装置においては、前述のように、流量計 30による流量測定と、 Mアルカリ度計 32による Mアルカリ度の測定と、 SS計 34による SSの測定が行われる。

測定した Mアルカリ度 (A1)と SS (SS1)に基づいて、以下の（1)_ (7)によって被処水の単位量当たりの適正な無機系凝集剤添加量 (N1)と有機系高分子凝集剤添加量 (P1)を演算し、それら添加量と流量 Q1とに基づいて被処理水全量に対する添加流量を算出し、無機凝集剤注入ポンプ 42と有機高分子凝集剤注入ポンプ 44の制御を行う。

[0050] (1) Mアルカリ度 (A1)を予め測定してある無降雨時の値と比較して、雨水による希釈倍率（D倍希釈）を求める。この際、無降雨時の値が曜日や時刻によって異なる場合には、曜日や時刻に応じた値を確認しておいて、比較を行う。

(2)希釈倍率 Dに基づいて、 SS1 (降雨時の懸濁物質濃度）を無降雨時の懸濁物質濃度 SSが希釈された成分の懸濁物質濃度 SS2と、降雨によって増加した成分の懸濁物質濃度 SS3とに分割する。

(3) SS2に対応する無機凝集剤添加量 N2と有機高分子凝集剤添加量 P2を演算する。

(4) SS3に対応する無機凝集剤添加量 N3と有機高分子凝集剤添加量 P3を演算する。

(5) SS1に対応する添カロ量として N4 = N2 + N3、 P4 = P2 + P3を算出する。 (6) N4に対して Mアルカリ度の低減効果を補正して被処理水の単量当たりの適正な無機凝集剤添加量 N1を演算する。

(7) P4に対して Mアルカリ度の低減効果を補正して被処理水の単量当たりの適正な有機高分子凝集剤添加量 P1を演算する。

Mアルカリ度の代わりに電気伝導率を測定し、電気伝導率に基づいて演算を行うこともできる。また、 SSの代わりに濁度を測定し、濁度から SSを換算してもよい。

以下に、図 2で示す凝集沈殿装置において行った具体的試験につき説明する。合流式下水道の降雨時下水を被処理水とし、無機凝集剤として塩化第二鉄、有機高分子凝集剤としてァニオン系高分子凝集剤を用い、処理水量 180m3Z時、水面積負荷 50m3Z (m2 '時）の条件で、 7時間の凝集沈殿処理を行った。被処理水の性状は、図 12で示したものであり、降雨前の Mアルカリ度は 178mg/Las CaC〇3、 SSは 328mg/L、試験終了時の Mアルカリ度は 63mg/Las CaC〇3、 SSは 200 mgZLであった。

[0051] 本発明に基づく制御と、従来方法に基づく制御の結果を表 2に示す。

[表 2]

[0052] 本発明に基づいて添カ卩量制御を行った場合、懸濁物質の平均除去率は 90%であり、従来の制御方法である被処理水 SSに基づく比例制御を行った場合に予想される SSの平均除去率と同等であった。一方、凝集剤添加量は表 2に示すとおり、本発明では、無機凝集剤を 24%、有機高分子凝集剤を 33%それぞれ低減することが可能であった。

[0053] 本発明のこの制御方法によれば、降雨時に雨水の流入によって被処理水の Mアルカリ度が変化する場合、被処理水の懸濁物質濃度と、 Mアルカリ度あるいは電気伝導率とを測定し、それらの値に基づいて適正凝集剤添加量を演算することによって、凝集剤の過剰添加を防止し、低コスト運転と良質の処理水を安定して提供できる。

Claims

請求の範囲

[1] 分離槽本体と、

上部室内に被処理水を導入する被処理水導入管と、

を備え、

ことを特徴とする凝集沈殿装置。

[2] 第 2被処理水排出ロカ排出される被処理水の排出量を調整することにより、上部室内での前記第 1被処理水排出口へ向う被処理水の上向流の流速、及び、下部室内での前記第 2被処理水排出口へ向う被処理水の上向流の流速を、それら上向流内でのフロックが下降しうる速度となるようにすることができるようにしたことを特徴とする請求項 1に記載の凝集沈殿装置。

[3] 前記分離槽本体が底壁部、及び、該底壁部から上方に延びる周壁部を有し、前記分割部材が、前記分離槽本体の周壁部内面から間隔をあけて設定されており前記被処理水分流通路が、前記分割部材の下方位置に設定されて前記分離槽本体の周壁部内面から同分離槽本体の中央に向かって下方に傾斜する漏斗状部材と

、前記分割部材との間に形成されていることを特徴とする請求項 2に記載の凝集沈

[4] 前記分割部材が、中央部分に向けて下方に凹んだ椀状に形成され、

前記被処理水導入管は、被処理水を該分割部材の中央部分に向けて下向きに排出するようにしたことを特徴とする請求項 3に記載の凝集沈殿装置。

[5] 前記第 1室の上方部分に、浮上濾材と、該浮上濾材の上方位置に濾材流出防止スクリーンと、該浮上濾材の下方位置に濾材受けスクリーンとが設けられ、

前記第 1被処理水排出口が前記濾材流出防止スクリーンよりも上方位置に設けられている

ことを特徴とする請求項 4に記載の凝集沈殿装置。

[6] 被処理水導入管によって分離槽本体に導入される被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加装置を備え、該凝集剤添加装置が

被処理水を通すための少なくとも 1つの下向流路と、少なくとも 1つの上向流路とを連続させた上下迂流路構造を有し、該上下迂流路構造の上流側で被処理水に凝集剤を添加して、該被処理水を上向流路及び下向流路を通して前記被処理水導入管へ供給するようにされていることを特徴とする請求項 1に記載の凝集沈殿装置。

[7] 前記凝集剤添加装置が、被処理水の流路に沿って順次配置された前記凝集剤添加槽を 2つ備え、上流側の凝集剤添加槽は無機系凝集剤を、下流側の凝集剤添カロ槽は有機系凝集剤を添加するようになされており、無機系凝集剤及び有機系凝集剤が添加された被処理水を前記被処理水導入管に供給するようにしたことを特徴とする請求項 6に記載の凝集沈殿装置。

[8] 前記被処理水導入管によって前記分離槽に導入される被処理水の量を測定する流量計と、

同被処理水の Mアルカリ度を測定する Mアルカリ度計と、

同被処理水の懸濁物質濃度を測定する SS計又は濁度計と、

を備えることを特徴とする請求項 6若しくは 7に記載の凝集沈殿装置。

[9] 前記流量計、 Mアルカリ度計、及び、 SS計又は濁度計によって測定されたデータに基づき、被処理水に添加すべき凝集剤の適切な量を算定するための制御器を備えることを特徴とする請求項 8に記載の凝集沈殿装置。

[10] 前記流量計、 Mアルカリ度計、及び、 SS計又は濁度計によって測定されたデータに基づき、降雨時において、無降雨時における被処理水の懸濁物質に対する添カロすべき凝集剤の適切な量を算定するとともに、降雨によって被処理水に加わった懸濁物質に対する添加すべき凝集剤の適切な量を算定するための制御器を備えることを特徴とする請求項 8に記載の凝集沈殿装置。

[11] 前記被処理水導入管によって前記分離槽に導入される被処理水の量を測定する流量計と、

同被処理水の電気伝導率を測定する電気伝導率計と、

同被処理水の懸濁物質濃度を測定する SS計又は濁度計と、

[12] 前記流量計、電気伝導率計、及び、 SS計又は濁度計によって測定されたデータに基づき、被処理水に添加すべき凝集剤の適切な量を算定するための制御器を備えることを特徴とする請求項 11に記載の凝集沈殿装置。

[13] 前記流量計、電気伝導率計、及び、 SS計又は濁度計によって測定されたデータに基づき、降雨時において、無降雨時における被処理水の懸濁物質に対する添加すべき凝集剤の適切な量を算定するとともに、降雨によって被処理水に加わった懸濁物質に対する添加すべき凝集剤の適切な量を算定するための制御器を備えることを特徴とする請求項 11に記載の凝集沈殿装置。