JP4065170B2

JP4065170B2 - 凝集方法

Info

Publication number: JP4065170B2
Application number: JP2002271671A
Authority: JP
Inventors: 嘉郎脇村
Original assignee: 嘉郎脇村
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: JP2004105850A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚濁水（ヘドロ状態を含む）中の懸濁物質の凝集方法及び窒素を除去する水処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水、製紙排水、あるいは一般工場廃液に大量に含まれるＳＳと称される微細浮遊物質は水中浮遊物となって河川や海に廃棄されて公害の原因となっている。そこで最近では上記廃液等は該水中浮遊物や溶解物質が基準の濃度以下になるように処理されてから廃棄されているのであるが、その処理に要する時間と費用は莫大なものとなっている（特開平０９−１９２６７９号公報）。
【０００３】
例えば、下水処理では被処理液に有機凝集剤を投入し、大容量の沈殿槽に長時間滞留させて懸濁物質を沈殿させ、必要に応じて活性炭処理、バイオ処理を付加してＳＳ、ＢＯＤ、ＣＯＤ値が所定の値以下になるように処理した後、廃棄するようにしている。
【０００４】
また、製紙工場よりの排水には紙表面を滑らかにするために汎用されている酸化チタンの微粒粉あるいは、パルプ繊維の微粒粉が含まれている。これらの微粒粉を除去するために、一旦貯水槽に溜めて有機系あるいは無機系の凝集剤を添加し、凝集、沈澱させてから排水するようにしている。
【０００５】
そして、これらの処理装置としては、一般的に、図２に示すように、一旦、貯蔵タンク５０に溜めた被処理液を、薬液槽５１からの薬液と混合しながら凝集槽５２に導き、当該凝集槽５２で薬液と混合反応させた後、沈殿槽５３に導いて固液分離し、沈殿物を遠心分離機５４により脱水ケーキとして除去し、上澄液を放流するようにしてなるものが使用されている。
【０００６】
このため、莫大な面積の沈殿槽を必要とし、処理装置が大がかりなものとなり、広い設置面積を必要とし、処理時間が長くかかり、コスト高になっていた。
【０００７】
又、上記凝集処理に使用される凝集剤としては、種々のものが開発されている。例えば無機系では、アルミニウム塩（硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、アンモニウムミョウバン、カリミョウバン、アルミン酸ナトリウム、ポリ塩化アルミニウム）、鉄塩（塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等）、有機系では、低分子塩、界面活性剤、天然あるいは合成高分子物質等が開発使用されている。
【０００８】
また、上記下水、製紙排水、あるいは一般工場廃液には多量の窒素が含まれている。窒素の除去は、バイオ処理等による生物脱窒処理を施すのが一般的であるが、その処理に要する時間と費用は莫大なものとなっている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０９−１９２６７９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、僅かな量の薬剤を用いて処理でき、その処理時間も短く、処理費用が少ない凝集方法及び窒素を除去する水処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次亜塩素酸ナトリウムからなる第一処理剤と、塩化カルシウムからなる第二処理剤とを添加した被処理液に、炭酸カルシウムからなる第三処理剤を添加することにより被処理液中にフロックを形成し、被処理液中の固形分を凝集させる構成である。
【００１２】
この構成によれば、各薬剤の相乗効果により、被処理液中の各種汚濁原因物質がフロック、沈殿物等の水不溶性物質に短時間でなり、沈澱除去しやすく、僅かな量の薬剤を用いて処理でき、その処理時間も短く、処理費用も少なくすることができる。
【００１３】
さらに、必要に応じて有機凝集剤または無機凝集剤からなる処理剤を、少なくとも一方または両方を添加して処理することで、被処理液中に形成されるフロックが大きくなり、凝集効果を高めることができる。
【００１４】
また、本発明者は、数々の水処理方法を実験した結果、カルシウム化合物の添加により窒素が除去できることを見いだした。本発明は、窒素除去は生物脱窒処理で行うものという一般論を覆すものであり、産業的利用価値が非常に高いものである。
【００１５】
すなわち、本発明は、窒素を含む被処理液にカルシウム化合物を０．０１重量％〜５重量％添加する構成である。
【００１６】
この構成により、被処理液中の窒素を僅かな薬剤で排水基準以下にまで容易に除去することができ、処理時間は短く、処理費用も格段に少なくすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
【００１８】
本発明に係る凝集方法は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の次亜塩素酸塩からなる第一処理剤、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩化物からなる第二処理剤、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩からなる第三処理剤を、被処理液に順次添加することを特徴とするものである。
【００１９】
第一処理剤は、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム等を用いることができる。第一処理剤の添加量は、被処理液に対して、０．００３〜０．０３重量％（３％濃度の次亜塩素酸ナトリウムで被処理液１０００ｍｌに対して１ｇ〜１０ｇ）とするのが好ましい。該第一処理剤の添加量が、０．００３重量％より少ないと凝集効果が得られないためであり、０．０３重量％より多いと、コスト高になり対費用効果が上がらないためである。
【００２０】
第二処理剤としては、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム等を用いることができる。第二処理剤の添加量は、被処理液に対して、０．０３〜０．３重量％（３５％濃度の塩化カルシウムで被処理液１０００ｍｌに対して１ｇ〜１０ｇ）とするのが好ましい。該第二処理剤の添加量が、０．０３重量％より少ないと凝集効果が得られないためであり、０.３重量％より多いと、コスト高になり対費用効果が上がらないためである。
【００２１】
第三処理剤としては、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム重炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸カリ等のいずれをも用いることができる。第三処理剤の添加量は、被処理液に対して、０．０１〜０．１重量％（炭酸カルシウムで被処理液１０００ｍｌに対して０．１ｇ〜１ｇ）とするのが好ましい。該第三処理剤の添加量は、０．０１重量％より少ないと凝集効果が得られないためであり、０．１重量％より多いと、コスト高になり対費用効果が上がらないためである。
【００２２】
上記第一処理剤、第二処理剤、第三処理剤を順次添加すると、第三処理剤添加時に被処理液中にフロックが形成され固形分を凝集させることができる。
【００２３】
又、凝集効果は第三処理剤添加時に生じるので、第一処理剤、第二処理剤の添加順序を逆としても、上記効果を損なうことはない。
【００２４】
更に、上記第一処理剤、第二処理剤、第三処理剤の添加に加え、有機凝集剤または無機凝集剤の少なくとも一方もしくは両方を、添加することにより形成されるフロックが更に大きくなり凝集効果を高めることができる。
【００２５】
有機凝集剤の添加量は、被処理液に対して、１重量％以下とするのが好ましい。有機凝集剤の添加量は、極微量、例えば１重量％の有機凝集剤を被処理液に対して最大１ｇ程度でよい。有機凝集剤の添加量がこの範囲より多いと、コスト高となる上、沈殿物の脱水処理がしにくくなるため好ましくない。
【００２６】
該有機凝集剤としては、アニオン系（例えば、アルギン酸ナトリウム、ＣＭＣナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミドの部分加水分解塩、マレイン酸重合物等）、ノニオン系（例えば、ポリアクリルアミド、ポリオキシエチレン、苛性化デンプン等）、カチオン系（ポリアクリル酸エステル、水溶性アニリン樹脂、ポリチオ尿素、ポリエチレンイミン、第四級アンモニウム塩、ポリビニルピリジン類等）等を用いることができる。
【００２７】
又、上記有機凝集剤に代えて、あるいは、上記有機凝集剤に加えて更に、無機凝集剤を添加することもフロックの形成を促進する。この無機凝集剤の添加量は、被処理液に対して、３重量％（３５％濃度の硫酸アルミニウムで１０００ｍｌの被処理液に対して１０ｇ）以下とするのが好ましい。無機凝集剤の添加量は、３重量％より多いと、コスト高になり対費用効果が上がらないためである。
【００２８】
該無機凝集剤としては、アルミニウム塩（硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、アンモニウムミョウバン、カリミョウバン、アルミン酸ナトリウム、ポリ塩化アルミニウム）、鉄塩（塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等）等を用いることができる。
【００２９】
上記、第一処理剤、第二処理剤及、第三処理剤及び凝集剤の添加量は、（実施例１）に記載の浮遊物濃度を有する被処理液を対象とする値であり、当然のことながら、被処理液の浮遊物濃度が高い程、多くの量の添加が必要となる。したがって、上記数値は、本発明の効果を制限するものではない。
【００３０】
（実施例１）
ＳＳが１６０ｐｐｍの被処理液１０００ｍｌに対し、濃度３％の次亜塩素酸ナトリウムを３ｇ、濃度３５％の塩化カルシウムを３ｇ、炭酸カルシウムを０．３ｇ添加して攪拌したところ、３０秒程度でフロックが形成された。この液をろ紙で濾過したところ、下記の結果を得た。ＣＯＤ（ｐｐｍ）、全窒素（ｐｐｍ）、全りん（ｐｐｍ）とも、排水基準を満たしていることが理解できる。
【００３１】
上記各剤に加えて、更に、濃度３５％の硫酸アルミニウム（硫酸バンド）を２ｇ、濃度１％の有機凝集剤を２ｇ添加したところ、より早い凝集効果が得られたが、分析結果は同じであった。
【００３２】
尚、この分析は鳥取大学農学部の吉田教授によって行われたものである。

処理後のＳＳの値は未測定であるが、被処理液の濁りが目視により確認できない程に減少している。
【００３３】
本発明の処理方法は、図１に示すような装置で現実に適用することができる。
【００３４】
被処理液を導入路１から処理槽２に導き、この導入路１に処理剤を添加する添加部を所定間隔で設ける。処理槽２は、導入側から排出側に行くに従って高さを低くした複数の仕切壁３ａ、３ｂ、・・・・で仕切られた、複数の分離室１０ａ、１０ｂ、・・・・からなる。各分離室には底から上方に向かって排出側に傾斜した邪魔板４と、邪魔板４の上端上方に導入側から排出側に向かって下方に傾斜した整流板５を、整流板５の上端が邪魔板４の上端の上方に、下端が邪魔板４の上端より下方になるよう設ける。上記構成により各分離室は、被処理液が流れる順に沈澱部２１、整流部２２及び溢出部２３を備えることになる。
【００３５】
前記導入路１の添加部から、被処理液に第一処理剤、第二処理剤、第三処理剤を順次添加し、この被処理液が、添加した各種処理剤と反応しながら、処理槽２の第一番目の分離室１０ａに導かれる。
【００３６】
被処理液は、まず第一番目の分離室１０ａの沈澱部２１に導入され、各種処理剤により形成されたフロックは、被処理液中の固形分を凝集し沈澱部２１に沈澱する。沈殿部２１の上澄液は邪魔板４の上端を超えて整流部２２に流入し、一部フロックを沈澱させながら整流板５の下端をくぐり溢出部２３に流入する。溢出部２３の上澄液は、第一番目の仕切板７ａの上端を溢れて第二番目の分離室１０ｂの沈澱部２１に導入される。
【００３７】
この後、各分離室において同様の処理が行われ、固形物を凝集したフロックは沈澱し、放流部６から清澄化した被処理液が排出される。
【００３８】
又、沈澱した水不溶性物質は各排出口７からポンプ等により連続式脱水機に送られ固液分離して除去処理される。
【００３９】
上記実施例の処理装置では、第一処理剤、第二処理剤及び第三処理剤を別個に順次添加する例で説明したが、有機凝集剤または無機凝集剤の一方もしくは両方を添加する添加部を設けて添加してもよい。また、第一処理剤、第二処理剤、第三処理剤の中の少なくともいずれか一方に予め含有させておき、有機凝集剤、無機凝集剤の含有処理剤を添加する方法を用いてもよい。さらに、前記のように第一処理剤と第二処理剤の添加順序を逆としてもよい。
【００４０】
（実施の形態２）
次に、被処理液中の窒素を除去する方法に関し、実施例に基づき説明する。
【００４１】
本発明に係る窒素除去を行う水処理方法は、被処理液にカルシウム化合物を０．０１重量％〜５重量％添加して窒素を除去することを特徴とするものである。
【００４２】
カルシウム化合物は、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、乳酸カルシウム、酸化カルシウム等を用いることができる。カルシウム化合物の添加量は、被処理液に対して、０．０１〜１重量％（炭酸カルシウムまたは硫酸カルシウムで被処理液１０００ｍｌに対して０．１ｇ〜１０ｇ）とするのが好ましい。該第一処理剤の添加量が、０．０１重量％より少ないと窒素除去効果が得られないためであり、１重量％より多いと、コスト高になり対費用効果が上がらないためである。
【００４３】
上記カルシウム化合物の添加量は、（実施例１）及び（実施例２）に記載の全窒素値である被処理液を対象とする値であり、当然のことながら、被処理液の全窒素値が高い程、多くの量の添加が必要となる。したがって、上記数値は、本発明の効果を制限するものではない。
【００４４】
（実施例１）
全窒素が２４ｐｐｍの被処理液１０００ｍｌに対し、炭酸カルシウムを１ｇ添加して攪拌した。全窒素の排水基準は２０ｐｐｍ以下であり、排水基準を満たしていることが理解できる。

（実施例２）
全窒素が２４ｐｐｍの被処理液１０００ｍｌに対し、硫酸カルシウムを１ｇ添加して攪拌した。全窒素の排水基準は２０ｐｐｍ以下であり、排水基準を満たしていることが理解できる。

【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明に係る凝集方法は、以下に列挙する実用上の様々の優れた効果を有する。
【００４６】
本発明に係る凝集方法は、第一処理剤、第二処理剤及び第三処理剤を順次被処理液に添加しているため、各薬剤の相乗効果により、被処理液中の各種汚濁原因物質がフロック、沈殿物等の水不溶性物質に短時間でなり、沈澱除去しやすく、僅かな量の薬剤を用いて処理でき、その処理時間も短く、処理費用が少ないものである。
【００４７】
また、必要により有機凝集剤または無機凝集剤の一方もしくは両方を、添加することにより上記効果を高めることができる。
【００４８】
さらに、本発明に係る窒素を除去する水処理方法は、カルシウム化合物を添加することで、被処理液中の窒素を排水基準以下とすることができる。また、添加する薬剤は僅かであり、その処理時間は短く、処理費用も少ないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る凝集方法の説明断面図である。
【図２】従来の処理方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
Ａ被処理液
１導入路
２処理槽
３ａ、３ｂ、・・・仕切壁
４邪魔板
５整流板
６放流部
７排出口
１０ａ、１０ｂ、・・・分離室
２１沈澱部
２２整流部
２３溢出部
５０貯蔵タンク
５１薬液槽
５２凝集槽
５３沈殿槽
５４遠心分離機

Claims

次亜塩素酸ナトリウムからなる第一処理剤と、塩化カルシウムからなる第二処理剤とを添加した被処理液に、炭酸カルシウムからなる第三処理剤を添加することにより被処理液中にフロックを形成し、被処理液中の固形分を凝集させることを特徴とする凝集方法。
有機凝集剤または無機凝集剤からなる処理剤を、少なくとも一方または両方を、添加する請求項１に記載の凝集方法。