JP4353584B2 - Sand-added coagulating sedimentation equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原水中の懸濁物質を砂と凝集剤とを用いた凝集沈澱により汚泥と処理水とに分離する砂添加凝集沈澱装置に関し、とくに、特定の凝集剤を用いることにより、凝集性能を向上しつつ系全体の簡素化をはかった砂添加凝集沈澱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
原水中に懸濁している物質(以下、SS[Suspended Solid] と称することもある。)を沈澱により分離除去する装置が知られている。従来の原水中のSSを除去するための凝集沈澱装置として、原水に単に凝集剤を添加して凝集物を沈澱させ、凝集物を汚泥として引き抜くとともに上部から処理水を導出するようにした装置はよく知られている。
【0003】
このような一般的な凝集沈澱装置では、凝集物の沈澱に長時間を要し、沈澱槽としても極めて大型のものが要求されることから、より効率よく凝集沈澱を行わせるようにした凝集沈澱装置が提案されている。
【0004】
たとえばフランス特許第1411792号には、凝集槽において、原水に凝集剤とともに、粒径10〜200μm程度の粒状物(代表的には、砂)を添加し、凝集槽内を攪拌して、原水中のSSを比重の大きい粒状物を含んだ比較的大きなフロックとして凝集させ、沈澱槽において凝集槽から導入された被処理水中のフロックを沈澱させて処理水と分離する凝集沈澱装置が開示されている。沈澱槽から引き抜かれた沈澱フロックは、分離器としてのサイクロンにより汚泥と粒状物とに分離され、分離された粒状物は凝集槽に戻されて循環使用される。
【0005】
このような凝集沈澱装置における処理工程は、たとえば、図2のように表すことができる。図2に示す工程においては、供給されてくる原水101に無機凝集剤102が混和槽103にて添加され、その原水に高分子凝集剤104が添加され、さらに循環使用される砂105が添加されて、フロック形成槽106で凝集フロックが形成される。凝集フロックを含む被処理水(原水)は沈澱槽107に導入され、そこで凝集フロックが沈澱されて処理水108と分離される。沈澱物は汚泥引き抜きポンプ109によって引き抜かれ、引き抜きライン110を通してサイクロン111に送られる。サイクロン111では、遠心分離により汚泥112と砂105とに分離され、分離された砂105がフロック形成槽106に戻されて循環使用されるようになっている。図2においては、混和槽103とフロック形成槽106とが別の槽として示されているが、一つの槽(凝集槽)として兼用させることも可能であり、その場合には、たとえば、無機凝集剤はラインミキサー等を用いてライン注入されて原水中にミキシングされ、凝集槽にて高分子凝集剤と砂が添加される。
【0006】
このような粒状物添加タイプの凝集沈澱装置の構造とは別に、一般の水処理用凝集剤として、水ガラス等を用いたケイ酸溶液に鉄イオン等を含有せしめ、ゲル化の進行を抑えた無機高分子凝集剤が知られている(たとえば、特開平1−284314号公報)。
【0007】
この種の無機高分子凝集剤を、上述のような粒状物添加タイプの凝集沈澱装置に適用した例は未だ見当たらない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような粒状物添加タイプの凝集沈澱装置では、とくに無機凝集剤を混合するための特別の混和槽を設けたり、ラインミキサー等を設けたりする必要があり、その分、フロック形成槽(凝集槽)までの系が複雑になっている。
【0009】
本発明者は、このような系の複雑化に関する問題点に着目するとともに、前述の無機高分子凝集剤の粒状物添加タイプの凝集沈澱装置への適用の可能性を鋭意検討した結果、とくに粒状物として砂を用いる場合に、無機高分子凝集剤あるいはそれに類似の特定の凝集剤が、凝集性能の向上とともに系の簡素化にも寄与できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0010】
すなわち、本発明の課題は、特に砂添加凝集沈澱装置において、特定の凝集剤を用いることにより、凝集剤添加系を簡素化して装置全体の簡素化をはかるとともに、凝集性能を向上させて装置の性能向上をはかることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る砂添加凝集沈澱装置は、原水中の懸濁物質を凝集剤とケイ砂の添加により凝集させる凝集槽と、凝集槽から導入される被処理水中の凝集物を沈澱させ処理水と沈澱物とに分離する沈澱槽と、沈澱槽から沈澱物を引き抜き、引き抜かれた沈澱物を汚泥と砂とに分離して分離された砂を凝集槽に戻す引き抜き分離ラインとを備えた砂添加凝集沈澱装置において、前記凝集剤に、シリカ成分とともに鉄成分を有する一種の無機高分子凝集剤のみを用いたことを特徴とするものからなる。
【0012】
上記無機高分子凝集剤としては、たとえば、水ガラスをベース成分としたものを使用することができる。
【0013】
上記のような本発明に係る砂添加凝集沈澱装置においては、シリカ成分を有する高分子凝集剤が、同じくシリカ成分を有するケイ砂に対し優れた親和性をもつので、このシリカ成分を有する高分子凝集剤を、従来の無機凝集剤および有機高分子凝集剤の両凝集剤の添加に代えて添加すれば、一種の高分子凝集剤でありながら、極めて優れた凝集特性を発揮することができる。とくに、シリカ成分を有する高分子凝集剤が有する良好な凝集性能により、凝集槽における滞留時間を短縮でき、系全体としての処理能力を向上できる。
【0014】
また、特定の高分子凝集剤一種を添加するだけでよいから、無機凝集剤および有機高分子凝集剤の両凝集剤を用いていた場合の従来装置に使用されていたラインミキサーや添加混合用の特別の混和槽等の廃止が可能になり、しかも、上記特定の高分子凝集剤を1箇所にて添加すればよいから、とくに凝集剤添加系が大幅に簡素化され、装置全体としても大幅な簡素化が可能になる。系全体の簡素化により、メンテナンスも容易化される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施態様に係る砂添加凝集沈澱装置1を示している。凝集沈澱装置1は、凝集槽2と、それに隣接配置された沈澱槽3を備えている。凝集槽2には、原水供給ライン4を介して原水5が供給され、本実施態様では、凝集槽2の入口部あるいは凝集槽2と実質的に一体に構成された混和部6で、シリカ成分を有する高分子凝集剤7が原水に添加される。
【0016】
凝集槽2には、比較的大きくかつ重い凝集フロックを形成するための粒状物として、砂8が添加される。上記シリカ成分を有する高分子凝集剤7と砂8とが添加された原水は、凝集槽2内において、モータ9により駆動される攪拌機10によって攪拌され、該攪拌によって原水中の懸濁物質が、高分子凝集剤7と砂8を含むフロックとして凝集される。
【0017】
シリカ成分を有する高分子凝集剤7としては、たとえば、水ガラス(無機高分子)をベース成分としてシリカ成分を所定割合含有させ、そのシリカ成分とともに、鉄成分を含有するものから構成できる。つまり、有機成分を実質的に含有しない、無機高分子凝集剤として調製される。また、特開平1−284314号公報に記載されているような、鉄イオンやそれに加えて他の金属イオンを含有せしめたケイ酸溶液から調製した高分子凝集剤も使用可能である。
【0018】
ただし本発明では、上記特開平1−284314号公報に開示されたようなもののみに限らず、基本的にシリカ成分とともに鉄成分を有する無機高分子凝集剤であればよく、シリカ成分を含有することによって、同じくシリカ成分を含有する砂8との良好な親和性が得られ、高分子形態の構造を有することにより、砂8を絡めて比較的大きなフロックを形成する、優れた凝集性能が発揮される。
【0019】
すなわち、この凝集槽2内での凝集においては、シリカ成分を含有する高分子凝集剤7が懸濁物質を凝集させ、そのとき高分子凝集剤7が絡まってより大きなフロックに成長させるとともに、比重の大きい砂8が含有されて、全体として比較的大きな、比重の大きい沈澱しやすいフロックに成長する。この成長過程では、ともにシリカ成分を含有する高分子凝集剤7と砂8との良好な親和性が作用するから、凝集フロックの生成は極めて効率よく行われ、凝集性能が向上される。
【0020】
このような高分子凝集剤の添加量については、たとえば、1〜30mg/l程度の範囲から、原水の状態や処理速度を勘案して適宜決定すればよい。
【0021】
成長した凝集フロックを含む被処理水は、本実施態様では、水中ぜき11を介して沈澱槽3へと導入される。この水中ぜき11の代わりに越流ぜきを用いてもよい。沈澱槽3では、導入水中の凝集フロックが下方に沈澱され、沈澱物12は上方の処理水13に対して分離される。沈澱槽3内の上部には、複数の傾斜板14が並設されており、処理水13とともにフロック(沈澱物)が流出するのを抑制している。
【0022】
沈澱槽3の底部には、沈澱槽3からスラリー状の沈澱物12を引き抜き、引き抜かれた沈澱物12を汚泥15と砂8とに分離して分離された砂8を直接凝集槽2に戻す引き抜き分離ライン16が接続されている。サイクロン17等の分離器で分離された砂8は、再び凝集槽2内に戻されて循環使用される。
【0023】
上記のように構成された砂添加凝集沈澱装置1においては、ともにシリカ成分を含有する高分子凝集剤7と砂8との良好な親和性により、凝集槽2内でのフロックへの凝集性能が高められて、所望の凝集フロックが効果的に生成される。所望の凝集フロックが効率よく生成される結果、次の沈澱工程でも、効率のよい沈降動作が得られ、沈澱物と処理水とが効率よく分離されて、装置全体としての性能、能力が向上する。
【0024】
また、凝集剤としては、特定の高分子凝集剤7一種類のみを添加すればよく、しかも、その高分子凝集剤7を1箇所にて添加すればよいことになるから、とくに凝集剤添加系が大幅に簡素化され、その結果、系全体、つまり装置全体としても、大幅に簡素化されることになる。したがって、メンテナンスも大幅に容易化される。
【0025】
本発明による効果を確認するために、図1に示した本発明に係る装置および図2に示したような従来装置を用いて、以下のような条件で実験を行った。
【0026】
〔従来装置〕
従来装置のラインミキサー前で無機凝集剤として塩化第二鉄を3mg/l注入し、凝集槽に高分子凝集剤としてアニオン系有機高分子凝集剤を1mg/lと砂を添加し、凝集槽滞留時間を5minと4minとして処理した結果を表1に示す。
【0028】
〔本発明装置〕
図1に示したように、1箇所にて、シリカ成分を有する無機高分子凝集剤として鉄シリカ凝集剤15mg/lを添加し、凝集槽滞留時間を4minとして処理した結果を表1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】
表1に示すように、特定の高分子凝集剤を添加することにより、一種の凝集剤の添加でありながら、同等程度の処理水の濁度を得るのに、凝集槽での滞留時間を約20%短縮することができた。また、1箇所からの添加のみでよいため、凝集剤添加系を大幅に簡素化できた。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の砂添加凝集沈澱装置によれば、シリカ成分を有する特定の高分子凝集剤を用いることにより、凝集剤添加系を大幅に簡素化でき、それによって装置全体の大幅な簡素化をはかることができる。装置の簡素化により、メンテナンスの容易化をはかることもできる。
【0032】
また、シリカ成分を有する特定の高分子凝集剤の砂との良好な親和性により、優れた凝集性能を発揮でき、所望の凝集フロックを効率よく生成することができるとともに、凝集槽での滞留時間の短縮も達成できる。その結果、装置の処理性能、処理能力の向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様に係る凝集沈澱装置の全体構成図である。
【図2】従来の凝集沈澱装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1 砂添加凝集沈澱装置
2 凝集槽
3 沈澱槽
4 原水供給ライン
5 原水
6 混和部
7 高分子凝集剤
8 砂
9 モータ
10 攪拌機
11 せき
12 沈澱物
13 処理水
14 傾斜板
15 汚泥
16 引き抜き分離ライン
17 サイクロン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sand-added coagulating sedimentation apparatus that separates suspended substances in raw water into sludge and treated water by coagulating sedimentation using sand and a coagulant, and in particular, by using a specific coagulant, coagulation performance. The present invention relates to a sand-added coagulating sedimentation apparatus that improves the overall system and simplifies the entire system.
[0002]
[Prior art]
An apparatus for separating and removing substances suspended in raw water (hereinafter sometimes referred to as SS [Suspended Solid]) by precipitation is known. As a conventional coagulating sedimentation apparatus for removing SS in raw water, an apparatus that simply adds a coagulant to raw water to precipitate the aggregate, pulls the aggregate as sludge, and derives treated water from the top is well known.
[0003]
In such a general coagulation precipitation apparatus, it takes a long time to precipitate the coagulum, and a very large sedimentation tank is required. Therefore, the coagulation precipitation can be performed more efficiently. A device has been proposed.
[0004]
For example, in French Patent No. 1411792, in a flocculation tank, a granular material (typically sand) having a particle size of about 10 to 200 μm is added to raw water together with a flocculating agent, and the inside of the flocculation tank is agitated. Is agglomerated as a relatively large floc containing particulate matter having a large specific gravity and a floc in the water to be treated introduced from the coagulating tank is precipitated in the precipitation tank to separate it from the treated water. . The sediment floc extracted from the sedimentation tank is separated into sludge and particulates by a cyclone as a separator, and the separated particulates are returned to the agglomeration tank and recycled.
[0005]
The processing steps in such a coagulating sedimentation apparatus can be expressed as shown in FIG. 2, for example. In the process shown in FIG. 2, the
[0006]
Apart from the structure of such a granular material addition type coagulation sedimentation apparatus, as a general water treatment coagulant, a silicic acid solution using water glass or the like was incorporated with iron ions to suppress the progress of gelation. Inorganic polymer flocculants are known (for example, JP-A-1-284314).
[0007]
An example in which this type of inorganic polymer flocculant is applied to the above-mentioned granular material addition type coagulating precipitation apparatus has not yet been found.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the agglomeration precipitation apparatus of the above-mentioned granular material addition type, it is necessary to provide a special mixing tank for mixing the inorganic flocculant or a line mixer, etc. The system up to (tank) is complicated.
[0009]
The present inventor has paid attention to such problems related to the complication of the system and, as a result of earnestly examining the possibility of applying the above-mentioned inorganic polymer flocculant to the particulate addition type coagulation precipitation apparatus, In the case where sand is used as an object, the present inventors have found that an inorganic polymer flocculant or a specific flocculant similar thereto can contribute to the improvement of the aggregation performance and the simplification of the system, thereby completing the present invention.
[0010]
That is, the object of the present invention is to simplify the entire flocculant addition system by using a specific flocculant, particularly in a sand-added flocculent precipitation apparatus, thereby simplifying the entire apparatus and improving the flocculant performance. The goal is to improve performance.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a sand-added coagulating sedimentation apparatus according to the present invention comprises a coagulating tank for coagulating suspended substances in raw water by adding a coagulant and silica sand, and an untreated water introduced from the coagulating tank. A sedimentation tank that precipitates agglomerates and separates them into treated water and sediments, withdraws the sediments from the sedimentation tank, separates the extracted sediments into sludge and sand, and returns the separated sand to the agglomeration tank A sand-added coagulating sedimentation apparatus equipped with a separation line is characterized in that only one kind of inorganic polymer coagulant having an iron component together with a silica component is used as the coagulant.
[0012]
The inorganic polymer flocculant, for example, can be used after the water glass-based component.
[0013]
In the sand added flocculator apparatus according to the present invention as described above, polymeric flocculants having a silica component, so also have excellent affinity for silica sand having a silica component, a polymer having the silica component If the flocculant is added in place of the conventional addition of both the inorganic flocculant and the organic polymer flocculant, extremely excellent flocculant properties can be exhibited while being a kind of polymer flocculant. In particular, due to the good coagulation performance of the polymer flocculant having a silica component, the residence time in the coagulation tank can be shortened, and the processing capacity of the entire system can be improved.
[0014]
In addition, since it is only necessary to add one specific polymer flocculant, the line mixer used for the conventional apparatus when both the inorganic flocculant and the organic polymer flocculant are used, and for addition mixing Special mixing tanks can be abolished, and the above-mentioned specific polymer flocculant only needs to be added at one place. In particular, the flocculant addition system is greatly simplified, and the entire apparatus is greatly reduced. Simplification is possible. Maintenance is also facilitated by simplifying the entire system.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a sand-added coagulating sedimentation apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The coagulation precipitation apparatus 1 includes a
[0016]
In the
[0017]
As the
[0018]
However, in the present invention, not only those disclosed in the above-mentioned JP-A-1-284314, but basically any inorganic polymer flocculant having an iron component together with a silica component, which contains a silica component. By this, good affinity with the sand 8 containing the silica component is obtained, and by having a polymer form structure, the sand 8 is entangled to form a relatively large floc and exhibits excellent cohesive performance. Is done.
[0019]
That is, in the agglomeration in the
[0020]
The addition amount of such a polymer flocculant may be appropriately determined from the range of about 1 to 30 mg / l in consideration of the state of raw water and the processing speed.
[0021]
In the present embodiment, the water to be treated containing the grown flocculated floc is introduced into the
[0022]
At the bottom of the
[0023]
In the sand-added coagulating sedimentation apparatus 1 configured as described above, the coagulation performance to floc in the
[0024]
Further, as the flocculant, only one kind of the
[0025]
In order to confirm the effect of the present invention, an experiment was conducted under the following conditions using the apparatus according to the present invention shown in FIG. 1 and the conventional apparatus shown in FIG.
[0026]
[0027]
[Conventional device]
3 mg / l of ferric chloride was injected as an inorganic flocculant before the line mixer of the conventional equipment, and 1 mg / l of an anionic organic polymer flocculant and sand were added to the flocculant as a polymer flocculant, and the flocculant stayed Table 1 shows the results of processing with time of 5 min and 4 min.
[0028]
[Device of the present invention]
As shown in FIG. 1, Table 1 shows the results of processing at a location where iron silica flocculant 15 mg / l was added as an inorganic polymer flocculant having a silica component and the flocculation tank residence time was 4 min.
[0029]
[Table 1]
[0030]
As shown in Table 1, by adding a specific polymer flocculant, in order to obtain a turbidity of the same level of treated water while adding a kind of flocculant, the residence time in the flocculant tank is about It could be shortened by 20%. Moreover, since the addition from one place is sufficient, the flocculant addition system can be greatly simplified.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the sand addition agglomeration precipitation apparatus of the present invention, the use of a specific polymer flocculant having a silica component can greatly simplify the flocculant addition system, thereby greatly increasing the overall apparatus. Simplification can be achieved. Maintenance can also be facilitated by simplifying the apparatus.
[0032]
In addition, because of the good affinity of the specific polymer flocculant having a silica component with the sand, it can exhibit excellent agglomeration performance, can efficiently generate the desired agglomeration floc, and the residence time in the agglomeration tank Can also be achieved. As a result, the processing performance and processing capacity of the apparatus can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a coagulation precipitation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional coagulation precipitation apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sand addition
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