JP2004313857A

JP2004313857A - 凝集沈降剤

Info

Publication number: JP2004313857A
Application number: JP2003108494A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Nakajima; 博己中島
Original assignee: SHOKUDAI HANBAI KK
Current assignee: SHOKUDAI HANBAI KK
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】生活排水や土木現場等で発生する汚濁水を放流可能な清浄水にする効果的な凝集沈降剤。
【解決手段】凝集沈降剤として硫酸カルシウム４０〜６０重量％、硫酸アルミニウム２０〜４０重量％、炭酸ナトリウム１０〜３０重量％、炭酸カルシウム５〜１０％、カチオン系高分子凝集剤１〜３重量％からなる。
【効果】凝集沈降剤は河川・水路の清掃、下水管の清掃、下水道の滞留汚水の処理、貯水池・貯留池の底部汚泥の処理などに使用される。また、水質源の開発の際発生する汚泥の排除として、湖沼の溜まり泥土と水の分離や浚渫泥水の分離に使用される。さらに、土木工事や土木構築物の保守管理にともなう各種の排水・排泥処理の分野で、粘土鉱物や一般土壌排水・排泥の処理、トンネル内の保全管理で発生する汚泥の処理などに従来のごとく大がかりな管理設備を要せず、効果的に使用することができる。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生活排水や土木現場等で発生する汚濁水を放流可能な清浄水にする凝集沈降剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル工事や河川工事では泥等を含む汚濁水が大量に発生し、工事現場でそのまま放流すると下流域で環境汚染を生じるので、通常は発生した汚濁水を汚泥吸引車のタンクに吸引した後、汚水処理場に運搬して処理していた。しかし、この処理方法では汚水処理場までの運搬に要する時間が可なりかかるので作業効率が悪く、工事費用もかさむので改善策が求められている。
【０００３】
また、河川の清掃においては水中ジェットポンプ等の高圧水で川底等の清掃作業がおこなわれているが、この際、川底に堆積しているヘドロ等が拡散して汚濁水が発生するので、そのまま放流することができず、汚泥吸引車で吸引した後、汚水処理場まで運搬して処理しなければならず、処理費用がかさむ。
【０００４】
ほかに、プールや貯水池ではアオコ等が発生しやすく、汚濁がすすむ。このため、従来は全量交換することが多く、それには時間と費用がかかる。
【０００５】
一般の道路や高速道路で白線の引き直しや清掃作業がおこなわれるが、自動車の排気ガスに含まれるススや鉱物油等が清掃後の汚水に混入するので、そのまま放流することができず、汚泥吸引車で吸引し運搬処理している。とくに、高速道路のトンネル内での清掃の際に顕著である。
【０００６】
下水道管や側溝清掃の場合は、各種の汚泥が流入・蓄積されるため、その汚泥に適当な洗浄剤を投入し水中ジェットポンプ等の高圧水で全体を攪拌処理する施工方法が実施されているが、通常数回程度の清掃処理を必要とするので、時間と費用の面で問題になっている。
【０００７】
河川や湖沼等には泥状土壌が多く沈積しており、その含水量が多い場合は、機械的に脱水するか、天日乾燥などによる処理方法が採用されている。このために高価な脱水装置や広大な乾燥用地を必要とするため容易でない。
【０００８】
従来の凝集剤は大別して有機系と無機系の２種類に分類される。有機系凝集剤は有機系高分子をもって凝集効果を引き出しているが、凝集によって形成されるフロックが大きく強い反面、処理水、処理スラッジが有機高分子特有の粘性を持ってしまい、各種脱水機及び脱水システムにおける脱水に際し、水分の分離に大きな難点を持つ。又当然の事ながら処理水中に多量の有機質成分が残存し、その水を放流することにより微生物環境を始めとっして環境全般に悪影響を及ぼすことになる。又一般的な有機高分子凝集剤は、その多くがアニオン乃至カチオン系のイオン系統に分かれており、処理することにより原水のｐＨ値を大幅に変動させてしまい、処理水がアルカリ性か酸性かに変化してしまう。そのため、ｐＨ値が上がり、アルカリ化した処理水には硫酸系統の薬品を投入し、酸性化した水にはカセイソーダを投入するなど放流に際しては中和槽におけるこれらの処置が必要になる。ただ実際に硫酸やカセイソーダが中和槽で馴染みｐＨ値が安定するまでにかなりの時間がかかるため中和槽における滞留時間が長くなり、連続的に排出される汚泥水の処理には不向きといえる。その点無機系凝集剤は処理水、スラッジともに粘性を持つことなく、水の分離性が大変良好であるが有機高分子系に比較して凝集力が弱く、又無機凝集剤はｐＨ値が低いので、放流のためには処理水のｐＨ調整による中和が必要である。
【０００９】
また、凝集沈降剤として従来ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）やカチオン系高分子凝集剤があり、ＰＡＣは上水道の汚泥処理などに用いられるが、前処理が必要なうえ生成するフロックが軽く、沈降速度が遅く、脱水状態がよくない。また、前処理の塩素と結びつきトリハロメタンが発生する場合がある。一方、カチオン系高分子凝集剤は工場排水処理や建設現場汚泥処理などに用いられるが、ＰＡＣと同様前処理が必要なうえ、扱う原水の種類により調合を必要とするため、取り扱いが難しい。また、調合を間違えたり、使用量を多くした場合には毒性を生じることもあり、脱水性も良くない。
【００１０】
以上に対して、従来、汚泥を分離する凝集剤の提案が種々なされており、無機系凝集剤では処理水の分離性が良好であるが、凝集力が弱く、また一般に液性が酸性となるので、放流に際しては中和する必要が生ずる。特殊なものとして、ポルトランドセメントを使用するもの（特許文献１参照）や、プライオゾーア化石（貝化石）を主原料とするもの（特許文献２参照）があるが、前者では六価クロムが溶出するおそれがあり、後者では凝集力が弱く、フロック化も遅く、連続的な汚泥処理には適さず、いずれも問題がある。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−１２９３０９号
【特許文献２】
特開２０００−１７６２０５号
【００１２】
また、有機系凝集剤の場合は有機高分子を用いているが、処理水、処理スラッジともに有機高分子特有の粘性を持ってしまい、脱水に際して水の分離が容易でないという問題がある。また、処理水の液性が酸性かアルカリ性のいずれかに変化するので、そのまま放流したのでは生物等の環境に悪影響を及ぼすので、中和する必要があり煩雑である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は生活排水や土木現場等で発生する汚濁水を放流可能な清浄水にする効果的な凝集沈降剤を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
ここにおいて、本発明者は硫酸カルシウム４０〜６０重量％、硫酸アルミニム２０〜４０重量％、炭酸ナトリウム１０〜３０重量％、炭酸カルシウム５〜１０％、カチオン系高分子凝集剤１〜３重量％からなる凝集沈降剤を見出すにいたった。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の凝集沈降剤は硫酸カルシウム（無水石膏）４０〜６０重量％、硫酸アルミニウム２０〜４０重量％、炭酸ナトリウム１０〜３０重量％、炭酸カルシウム５〜１０％、カチオン系高分子凝集剤１〜３重量％からなり、炭酸カルシウムとして、たとえば採取した貝化石を粉砕して使用することもでき、カチオン系高分子凝集剤には水沢化学工業製ミズフロック（登録商標）やダイヤニトリックス社製ダイヤフロック（登録商標）などを使用する。
【００１６】
本発明の凝集沈降剤は処理現場において処理対象の汚濁水に直接投入して攪拌混合するだけで、清浄処理水とフロック塊に短時間で分離することができるという大きな特徴を有している。しかも、強い力で攪拌するほど短時間で効率良く処理することができる。また、機械処理する場合でも、従来のように大掛かりな設備を必要としない。汚泥吸引車で吸引処理する場合でも、吸引時に本発明による凝集遅効剤を同時ニ吸引させることにより、タンク内で攪拌混合されるため、清浄水とフロック塊に分離され、清浄処理水のみその場で放流することができる。本発明の凝集沈降剤を使用して処理された処理水はＳＳ、ＢＯＤ、ＣＯＤ値を原水よりも劇的に減少させ、しかも鉛成分、鉱物油、動植物油、ときには大腸菌も除去することができる。
【００１７】
カチオン系高分子凝集剤は浮遊物質間で橋かけ凝集を進めるとともに、形成されたフロック塊を互いに緩く結着してフロック塊を清浄化された処理水から分離しやすくするために添加される成分である。この量が少なすぎると添加効果が充分に発揮されず、また逆に多すぎると形成された汚泥フロック塊にべとつきが生じるようになるのでその含有量は１〜３重量％にする。
【００１８】
なお、凝集沈降剤の使用にあたり、汚泥吸引車で汚泥とともに凝集沈降剤を吸引し、タンク内で攪拌混合して塊状のフロックから分離した清浄水のみをその場で放流することができる。
【００１９】
本発明の凝集沈降剤は汚濁水中の溶存有機物をも除去する作用があり、処理された清浄水はＳＳ、ＢＯＤ、ＣＯＤ値を汚濁原水よりも顕著に減少させ、しかも金属成分や鉱物油や動植物油、ときには大腸菌も除去することができる。
【００２０】
なお、ＳＳは水に不溶の直径２ｍｍ以下の浮遊物質の量（ｍｇ／ｌ）を表し、無機物、有機物からなる。浮遊物質は魚のえらに付着して呼吸を困難にしたり、水を不透明にするため藻類の光合成を阻害したり、沈降して水域の底を汚濁し、生息生物の生育を阻害したりする。
【００２１】
また、ＢＯＤは生物化学的酸素要求量（ｍｇ／ｌ）を表し、水中における有機物の量を間接的に表示するものである。すなわち、ＢＯＤは水中の微生物によって有機物が分解されるときに消費される酸素の量を示し、それが水中における有機物の量に比例するので、水中における有機物の量をもって水質汚濁の度合いを表すことにしている。
【００２２】
ＣＯＤは化学的酸素要求量（ｍｇ／ｌ）を指し、酸化剤を用いて水中の有機物っを分解し、その際消費される酸化剤中の酸素の量を表す。一般に海域の有機物含有量をＣＯＤで表すが、海域に注ぐ河川にっ排出される工場排水や下水処理水もＢＯＤとともにＣＯＤで表示することがある。
【００２３】
この凝集沈降剤の主成分は石膏である。石膏成分としては無水石膏・半水石膏・二水石膏があるが、これらのいずれであってもよい。特に無水石膏または半水石膏のなかでも焼石膏が好ましい。石膏成分は汚濁水や汚泥水のなかの浮遊物質（ＳＳ）などを速やかに凝集し、形成されたフロック塊の脱水効果を高める成分で、この量が４０重量％より少ないとフロック形成が小さすぎ、６０重量％より多いとフロック塊が固くなり脱水効果が減退する。
【００２４】
硫酸アルミニウムは水に溶解して電解質として機能し、汚水中の浮遊物質（ＳＳ）の凝集を促進し凝縮していく成分である。この硫酸アルミニウムの量が少ないと効果が充分に発揮されず短時間で汚水を正常化できず、逆に多すぎると処理水が白濁するので２０〜４０重量％にする。
【００２５】
炭酸ナトリウム（ソーダ灰）は中和剤として機能し処理水を中性にする。又汚濁水や汚泥水の中に存在する油分などを洗浄・除去する働きもあるので最適である。この炭酸ナトリウムの量が少ないとｐＨ値は酸性を示し、逆に多いとｐＨ値はアルカリ性を示し、処理水の水質低下を引き起こすので１０〜３０重量％にする。
【００２６】
貝化石は主成分が炭酸カルシウムでケイ酸や酸化マグネシウムも多く含まれることから微細な浮遊物質（ＳＳ）の凝集効果もあり、底泥より発生する有機物、硫化水素等を持続的に徐々に分解し、上澄みの好気的条件の環境を作り浄化機能を高度化させる。また、貝化石は多孔質物質であるためフロック塊をポーラス構造内に取り込みより大きなフロックを形成させることができる。そのため、量が少ないと大きなフロックができず、逆に多く投入しても大きな変化はないので５〜１０重量％にする。
【００２７】
高分子凝集剤は浮遊物質（ＳＳ）の間で橋かけ凝集をすすめるとともに、形成されたフロック塊をたがいに緩く結着してフロック塊を清浄化された処理水から分離しやすくするために添加される成分である。この量が少なすぎると上記の効果が充分に発揮されず、また逆に多すぎると形成された汚泥フロック塊にべとつきが生じるようになるのでその含有量は１〜３重量％にする。
【００２８】
【実施例１】以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。すなわち、トンネル内の高速道路を清掃した際の汚濁水（原水）を吸引し、攪拌槽内の汚濁水１ｍ^３当たり１５０ｇからなる下記組成（重量比）の凝集沈降剤を投入し、上澄液（処理水）を排水し、原水と処理水の水質を検査したところ表１に示す結果が北海道環境科学検査センターの調べで得られた。
硫酸カルシウム４５炭酸カルシウム１０
硫酸アルミニウム２５カチオン系高分子凝集剤２
炭酸ナトリウム１８
【００２９】
【表１】

【００３０】
【実施例２】また、用水池の汚濁水に汚濁水１ｍ^３当たり１５０ｇからなる下記組成（重量比）の凝集沈降剤を投入し浄化し、原土（ヘドロ）の重金属分析とフロック塊の溶出試験をしたところそれぞれ表２、表３に示す結果が宮城県公衆衛生検査センターの調べで得られた。この結果をみれば、フロック塊から溶出する有害成分は微量で問題ないということがいえる。
硫酸カルシウム４５炭酸カルシウム１０
硫酸アルミニウム２５カチオン系高分子凝集剤２
炭酸ナトリウム１８
【００３１】
【表２】

【００３２】
【表３】

【００３３】
【発明の効果】
本発明の凝集沈降剤は適用範囲が広く、上水、下水、工業用水の関連で発生する汚泥処理の分野で使用される。すなわち、河川・水路の清掃、下水管の清掃、下水道の滞留汚水の処理、貯水池・貯留池の底部汚泥の処理などが対象となる。また、水質源の開発の際発生する汚泥の排除として、湖沼の溜まり泥土と水の分離や浚渫泥水の分離に使用される。さらに、土木工事や土木構築物の保守管理にともなう各種の排水・排泥処理の分野で、粘土鉱物や一般土壌排水・排泥の処理、トンネル内の保全管理で発生する汚泥の処理などに従来のごとく大がかりな管理設備を要せず、効果的に使用することができる。また、取り扱いも簡単で安全性にもすぐれている。

Claims

硫酸カルシウム４０〜６０重量％、硫酸アルミニウム２０〜４０重量％、炭酸ナトリウム１０〜３０重量％、炭酸カルシウム５〜１０％、カチオン系高分子凝集剤１〜３重量％からなる凝集沈降剤。