JP5753702B2 - Formation method of initial mother floc in high speed coagulation sedimentation basin - Google Patents
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- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Description
本発明は、水道水、工業用水などを製造する水処理分野や、下水を処理する水処理分野などで実施されている高速凝集沈澱池において、高速凝集沈澱池を立ち上げる際、すなわち高速凝集沈澱池の運転を開始又は再開する際に行う初期母フロックの形成方法に関する。 The present invention is a high-speed coagulation sedimentation basin implemented in the water treatment field for producing tap water, industrial water and the like, and the water treatment field for treating sewage. The present invention relates to a method of forming an initial mother floc that is performed when starting or restarting a pond.
河川水、地下水、雨水等の水処理では、凝集沈澱処理や砂ろ過処理などの固液分離技術によって、不溶解性分である濁度成分や藻類等を除去する処理が行われている。
このうち凝集沈澱処理は、無機凝集剤やpH調整剤を原水に添加して、原水中の汚濁物質を析出させたり、無機凝集剤から生成するフロックに汚濁物質を吸着させたりした後に、汚濁物質を含むフロックを原水から沈降除去して清浄化する処理方法である。
In water treatment of river water, groundwater, rainwater, etc., treatment for removing turbidity components, algae and the like, which are insoluble components, is performed by solid-liquid separation techniques such as coagulation sedimentation treatment and sand filtration treatment.
Among these, the coagulation-precipitation treatment is performed by adding an inorganic coagulant or pH adjuster to the raw water to precipitate the pollutant in the raw water, or adsorbing the pollutant on the flocs generated from the inorganic coagulant. Is a treatment method in which flocs containing water are settled and removed from raw water.
従来の凝集沈澱処理では、混和槽、フロック形成槽及び沈澱槽を連続して設置し、混和槽で原水(被処理水)と無機凝集剤を混合した後、これをフロック形成槽、沈澱槽へと移しながらフロックを形成させて原水の浄化を図る、いわゆる横流式沈澱池が採用されていた。しかし、この方法は、フロックの沈澱速度が遅く、一定の原水を処理するのに広い面積が必要であるという問題があった。 In the conventional coagulation-precipitation treatment, a mixing tank, a floc-forming tank and a precipitation tank are installed in succession, and after mixing raw water (treated water) and the inorganic flocculant in the mixing tank, this is transferred to the flock-forming tank and the precipitation tank. The so-called cross-flow type sedimentation basin was adopted, in which flocks were formed while purifying the raw water. However, this method has a problem that a flocs sedimentation rate is slow and a large area is required to treat certain raw water.
そこで、沈澱部の上昇流速を速くして沈澱部の設備面積を小さくすることができる“高速凝集沈澱池”が提案された。
図2は、高速凝集沈澱池の実施設の構成例を示す模式図である。原水51に無機凝集剤58が添加された後、一次撹拌室52および二次撹拌室53を備えた撹拌部に送られ、ここでスラリが生成される。そして、このスラリが沈澱部54内でスラリ界面を形成する一方、沈澱部54の下部は1次撹拌室52と連通しており、沈澱部54内のスラリ(;フロックを含有している)は1次撹拌室52に返送され、1次撹拌室52内では既存のスラリの存在下で新たなスラリが生成されるようになっている。他方、沈澱部54内の沈澱水55は上方の越流口からオーバーフローして沈澱処理水として流出するようになっている。
Therefore, a “high-speed coagulating sedimentation basin” was proposed in which the ascending flow rate of the sedimentation section can be increased to reduce the facility area of the sedimentation section.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of an implementation of the high-speed coagulation sedimentation basin. After the inorganic flocculant 58 is added to the raw water 51, it is sent to a stirring unit having a primary stirring chamber 52 and a
高速凝集沈澱池は、フロック形成速度がフロック粒子数の2乗及びフロック粒径の3乗に比例することを利用して、フロックの濃度が高い部分を設けて、原水がここを通るようにすることで、初期の微細なフロックを、既に成長したフロック(これを本発明では「母フロック」と称する)に補足させながら凝集させて凝集沈澱の効率を高める方法である(非特許文献1)。よって、高速凝集沈澱池によれば、迅速にフロックを形成することができ、しかも、生成されたフロックが粗大で大きな沈降速度を有するため沈澱池面積が小さく済ませることもできる。また、高分子凝集剤を用いる必要が無いため、水道等、安全・安心を要求される水処理分野にも広く利用されている。 The high-speed coagulation sedimentation basin makes use of the fact that the floc formation speed is proportional to the square of the number of floc particles and the cube of the floc particle size, so that a portion having a high floc concentration is provided to allow raw water to pass therethrough. In this way, the initial fine flocs are aggregated while supplementing the already grown flocs (referred to as “mother flocs” in the present invention) to increase the efficiency of aggregation precipitation (Non-patent Document 1). Therefore, according to the high-speed coagulating sedimentation basin, flocs can be formed quickly, and the generated flocs are coarse and have a large sedimentation rate, so that the sedimentation basin area can be reduced. Further, since it is not necessary to use a polymer flocculant, it is widely used in the water treatment field where safety and security are required, such as waterworks.
このような高速凝集沈澱地に関して、特許文献1には、無機凝集剤とともに被処理水に添加する不溶解性凝集助剤として、被処理水に添加した場合のゼータ電位が−40mV以下であり、比重が2.0以上4.0以下であり、粒度分布が100μm以上の粒子の存在割合が5質量%以下でかつ10μm以下の粒子の存在割合が30質量%以下である凝集助剤が開示されている。 Regarding such a high-speed coagulation sedimentation site, Patent Document 1 discloses that the zeta potential when added to the water to be treated is -40 mV or less as an insoluble coagulant auxiliary agent to be added to the water to be treated together with the inorganic flocculant. An agglomeration aid having a specific gravity of 2.0 or more and 4.0 or less, an abundance ratio of particles having a particle size distribution of 100 μm or more is 5 mass% or less, and an abundance ratio of particles of 10 μm or less is 30 mass% or less is disclosed. ing.
この種の高速凝集沈澱池では、点検及び修繕を1年に1回程度の頻度で行う必要があり、その都度、沈澱池をいったん空にして点検及び修繕を行い、その後、空となった沈澱池内に新たな原水を引き込み、原水由来の濁質分をもとにして、フロック形成の種となる母フロック(本発明では、「初期母フロック」と称する)を形成して沈澱池内に滞留させる必要がある。
従来は、初期母フロックを形成して沈澱池内に十分滞留させるまでに長期間を要していたため、高速凝集沈澱池を新設した際或いはメンテナンスした際、通常運転に復帰させるまでに長期間を要するという課題を抱えていた。しかも、近年、ダム設置等の河川改修が進み、取水源となる河川水の濁度はますます低くなる傾向にあるため、初期母フロックの形成に要する期間がさらに長期化する傾向にあった。
In this type of high-speed coagulation sedimentation basin, it is necessary to perform inspections and repairs about once a year. In each case, the sedimentation basin is emptied for inspection and repairs, and then the sedimentation becomes empty. New raw water is drawn into the pond, and based on the turbid content derived from the raw water, a mother flock (referred to as “initial mother flock” in the present invention) that becomes a seed for flock formation is formed and retained in the sedimentation pond. There is a need.
Conventionally, it took a long time to form the initial mother floc and allow it to stay in the sedimentation basin sufficiently. I had a problem. Moreover, in recent years, river repairs such as dam installations have progressed, and the turbidity of river water as a water intake source tends to become lower, and therefore the period required to form the initial mother floc tends to be further prolonged.
そこで本発明の目的は、高速凝集沈澱池を立ち上げる際、すなわち、高速凝集沈澱池の運転を開始又は再開する際に行う初期母フロックの形成を、より短時間で行うことができる方法を提案することにある。 Therefore, an object of the present invention is to propose a method capable of forming the initial mother floc in a shorter time when starting up the high-speed coagulation sedimentation basin, that is, when starting or restarting the operation of the high-speed coagulation sedimentation basin. There is to do.
本発明は、水槽内に、初期原水と、無機凝集剤と、100μm以上の質量割合が5%以下で、且つ10μm以下の質量割合が30%以下である粒度分布を有し、且つ、比重が2.0〜4.0であり、水槽内における濃度が100mg/L〜4000mg/Lで、原水に添加した場合のゼータ電位が−30mV〜−60mVである微細砂からなる凝集助剤と、を添加して、前記初期原水から初期母フロックを形成し、その後、当該初期母フロックの存在下で原水からフロックを形成することを特徴とする高速凝集沈澱池を立ち上げる際に行う初期母フロックの形成方法を提案するものである。 The present invention, in the water tank has an initial raw water, and an inorganic coagulant, at a mass ratio of more than 100μm is less than 5%, a and particle size distribution mass ratio of less 10μm is 30% or less, and a specific gravity Agglomeration aid comprising fine sand having a zeta potential of −30 mV to −60 mV when added to the raw water at a concentration of 100 mg / L to 4000 mg / L in the water tank , was added and the initial mother floc was formed from the initial raw water, then, the initial base floc performed when starting up the suspended solids ponds and forming a floc from the raw water in the presence of the initial base floc The formation method of this is proposed.
高速凝集沈澱池の「水槽」とは、高速凝集沈澱池において初期原水が滞留する槽全体を意味し、例えば混和槽、フロック形成槽及び沈澱槽を別々に設けている場合には、その全てを包含する意味である。 The `` water tank '' of the high-speed coagulation sedimentation basin means the entire tank in which the initial raw water stays in the high-speed coagulation sedimentation basin. It means to include.
本発明が提案する初期母フロックの形成方法によれば、高速凝集沈澱池を立ち上げる際、すなわち、高速凝集沈澱池の運転を開始又は再開する際に行う初期母フロックの形成を、従来に比べて短時間で行うことができる。 According to the method for forming the initial mother floc proposed by the present invention, the initial mother floc is formed when the high-speed coagulation sedimentation basin is started up, that is, when the operation of the high-speed coagulation sedimentation basin is started or restarted. Can be done in a short time.
次に、本発明の実施形態の一例について説明する。但し、本発明がここで説明する実施形態に限定されるものではない。 Next, an example of an embodiment of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the embodiment described here.
<本初期母フロック形成方法>
本実施形態における初期母フロック形成方法は、高速凝集沈澱池を立ち上げる際、水槽内において、初期原水と共に無機凝集剤及び凝集助剤を存在させて前記初期原水から初期母フロックを形成する方法(「本初期母フロック形成方法」と称する)に関するものである。
このように初期母フロックを形成した後は、水槽内に原水、すなわち被処理水を引き込み、初期母フロックの存在下で原水(被処理水)からフロックを形成し、清浄化した処理水を水槽から流出する一連の通常運転を開始又は再開することができる。
<Initial mother floc formation method>
The initial mother floc formation method in the present embodiment is a method of forming an initial mother floc from the initial raw water by causing an inorganic flocculant and a coagulant auxiliary to exist together with the initial raw water in the water tank when the high-speed coagulation sedimentation basin is started up ( (Referred to as “this initial mother floc forming method”).
After forming the initial mother floc in this way, the raw water, that is, the water to be treated is drawn into the water tank, the floc is formed from the raw water (treated water) in the presence of the initial mother floc, and the purified treated water is A series of normal operations can be started or resumed.
具体的な初期母フロック形成法としては、例えば、空の水槽内に初期原水を導入して必要量を溜めた後、或いは、初期原水を水槽内に溜める途中から、無機凝集剤及び凝集助剤を初期原水に加えて撹拌し、処理水を流出させることなく、初期原水から初期母フロックを形成する方法(「バッチ式形成法」と称する)を挙げることができる。
また、初期原水と共に無機凝集剤及び凝集助剤を空の水槽内に導入し、水槽内において撹拌して初期原水から初期母フロックを形成する一方、その際に水槽から処理水を流出させる方法(「フロー式形成法」と称する)を挙げることができる。
ただし、これらの方法に限定するものではなく、これら以外の方法を採用することも可能である。
As a specific method for forming an initial mother floc, for example, an inorganic flocculant and a coagulant auxiliary agent are introduced after the initial raw water is introduced into an empty water tank and the necessary amount is stored, or while the initial raw water is stored in the water tank. Can be added to the initial raw water and stirred to form an initial mother floc from the initial raw water without causing the treated water to flow out (referred to as “batch type forming method”).
In addition, an inorganic flocculant and a coagulant auxiliary agent are introduced into an empty water tank together with the initial raw water, and stirred in the water tank to form an initial mother floc from the initial raw water, while the treated water is discharged from the water tank at that time ( (Referred to as “flow type forming method”).
However, it is not limited to these methods, and methods other than these methods can also be adopted.
(初期原水)
本発明において「初期原水」とは、初期母フロックを形成するために用いられる原水(被処理水)の意味である。バッチ式形成法においては、初期母フロック形成のために水槽内に溜める原水であり、フロー式形成法においては、初期母フロック形成のために水槽内に導入した原水全てである。
(Initial raw water)
In the present invention, “initial raw water” means raw water (treated water) used to form an initial mother floc. In the batch type forming method, the raw water is stored in the water tank for the initial mother floc formation, and in the flow type forming method, it is all the raw water introduced into the water tank for the initial mother flock formation.
初期原水としては、例えば河川水、地下水及び雨水のほか、下水、し尿、産業排水等の排水の処理水など、浄化を必要とする水全般を包含する。 The initial raw water includes, for example, river water, groundwater and rainwater, as well as water that requires purification, such as treated water for sewage, human waste, and industrial wastewater.
初期原水の濁度は10度以下であるのが好ましい。初期原水の濁度が10度より高ければ、本初期母フロック形成方法を採用しなくても、通常運転時のフロック形成条件によって、十分短時間のうちに初期母フロックを形成できる可能性があるからである。
このように本発明の効果をより一層享受できる観点からすると、初期原水の濁度は5度以下であるのがさらに好ましく、その中でも3度以下であるのがより一層好ましい。
The initial raw water turbidity is preferably 10 degrees or less. If the turbidity of the initial raw water is higher than 10 degrees, there is a possibility that the initial mother floc can be formed in a sufficiently short time depending on the floc forming conditions during normal operation without adopting this initial mother floc forming method. Because.
Thus, from the viewpoint of further enjoying the effects of the present invention, the turbidity of the initial raw water is more preferably 5 degrees or less, and even more preferably 3 degrees or less.
初期原水のpHは6.0〜8.0の範囲に調整するのが好ましい。
原水(被処理水)が強酸性であると、例えばアルミニウムや鉄などの金属塩を含有する凝集剤などを使用する場合、アルミニウムが単純イオン(Al3+)の形で存在することになるため、フロックを形成させることが困難になる。また、原水が酸性の場合、Al3+としてアルミニウムが溶解する割合が多く、またその後の処理で被処理水を中性域にした場合に固形分が析出するようになる。その一方、原水(被処理水)がアルカリ性であると、アルミニウムは負電荷(AlO2−)として溶解する割合が増加し、その後の処理で被処理水を中性にすると固形分が析出する。これに対し、原水(被処理水)のpHが中性付近であると、Al3+と水酸化物イオンとが結合する割合が増加し、電気的に中性で不溶性の水酸化アルミニウムになる。この不溶性水酸化アルミニウムが濁度成分と凝集助剤とを取り込んでフロックになる。
このような観点から、初期原水のpHは6.0〜8.0、特に7.0以上或いは7.5以下の範囲に調整するのが好ましい。
It is preferable to adjust the pH of the initial raw water to a range of 6.0 to 8.0.
If the raw water (treated water) is strongly acidic, for example, when using a flocculant containing a metal salt such as aluminum or iron, aluminum exists in the form of simple ions (Al 3+ ), It becomes difficult to form a floc. Moreover, when raw | natural water is acidic, there are many ratios which aluminum melt | dissolves as Al3 + , and solid content comes to precipitate when to-be-processed water is made into a neutral region by subsequent processing. On the other hand, when the raw water (treated water) is alkaline, the proportion of aluminum dissolved as a negative charge (AlO 2− ) increases, and solids are deposited when the treated water is neutralized in the subsequent treatment. On the other hand, when the pH of the raw water (treated water) is near neutral, the proportion of Al 3+ and hydroxide ions combined increases, resulting in electrically neutral and insoluble aluminum hydroxide. This insoluble aluminum hydroxide takes in the turbidity component and the coagulation aid to form a floc.
From such a viewpoint, it is preferable to adjust the pH of the initial raw water to a range of 6.0 to 8.0, particularly 7.0 or more and 7.5 or less.
よって、必要に応じて、初期原水にpH調整剤を加えてpHを調整した後、無機凝集剤及び凝集助剤を添加するのが好ましい。
この際、アルミニウムや鉄などの金属塩を凝集剤として用いる場合、金属塩が弱酸性であるため、水に加えるとpHが低下する。このときに必要以上にpHの低下が起こると、上述のようにフロックが形成しなくなるおそれがあるため、その場合には、アルカリ(苛性ソーダ、石灰、重炭酸ソーダなど)を用いて初期原水のpHを調整することが望ましい。
Therefore, it is preferable to add an inorganic flocculant and an agglomeration aid after adjusting the pH by adding a pH adjuster to the initial raw water as necessary.
At this time, when a metal salt such as aluminum or iron is used as a flocculant, the metal salt is weakly acidic, so that the pH is lowered when added to water. If the pH drops more than necessary at this time, flocs may not be formed as described above. In this case, the pH of the initial raw water is adjusted using alkali (caustic soda, lime, sodium bicarbonate, etc.). It is desirable to do.
(凝集助剤)
凝集助剤としての微細砂は、100μm以上の質量割合が5%以下であり、且つ10μm以下の質量割合が30%以下である粒度分布を有し、且つ比重が2.0〜4.0であることが重要である。
このような微細砂を凝集助剤として用いれば、粘土、色コロイド、有機コロイド等、種々の濁度成分の凝集沈澱処理において、効果的にフロックの形成及び成長を促進することができる。
(Aggregating aid)
The fine sand as an agglomerating aid has a particle size distribution in which the mass ratio of 100 μm or more is 5% or less and the mass ratio of 10 μm or less is 30% or less, and the specific gravity is 2.0 to 4.0. It is important to be.
When such fine sand is used as an agglomeration aid, floc formation and growth can be effectively promoted in agglomeration and precipitation treatment of various turbidity components such as clay, color colloid, and organic colloid.
微細砂は、100μm以上の質量割合が5%以下で、10μm以下の質量割合が30%以下である粒度分布を有することが重要である。
粒径が100μm以上の粒子は、通常微粒子と呼ばれる粒子に比べて大きく、沈降速度も大きいため、沈積を防止して原水中に均一に分散させるためには、撹拌速度を大きくしなければならない。また凝集助剤の粒径が大きいということは、質量基準の添加量が同じでも粒子表面積は小さくなることを意味し、これにより凝集助剤と無機凝集剤との接触確率が減少しうる。したがって、凝集助剤として100μm以上の粒子があまり多く存在しないことがより好ましいと言える。さらに、10μm以下の粒子は、質量基準の添加量が同じでも粒子数が多くなることを意味し、これによりフロックに取り込まれない凝集助剤の割合も増加しうる。したがって、凝集助剤として10μm以下の粒子が必要以上に多く存在しないことが好ましいと言える。すなわち、フロックに取り込まれなかった凝集助剤が、自身で沈降し、処理水に混入することがないようにするためには、粒径が細かすぎず、かつ一定以上の沈降速度(すなわち一定以上の比重)を有することが必要となる。
It is important that the fine sand has a particle size distribution in which the mass ratio of 100 μm or more is 5% or less and the mass ratio of 10 μm or less is 30% or less.
Particles having a particle size of 100 μm or more are larger than particles usually called fine particles and have a high sedimentation speed. Therefore, in order to prevent sedimentation and uniformly disperse in raw water, the stirring speed must be increased. In addition, the fact that the particle size of the coagulation aid is large means that the particle surface area becomes small even if the addition amount on the mass basis is the same, and the contact probability between the coagulation aid and the inorganic coagulant can be reduced. Therefore, it can be said that it is more preferable that there are not so many particles having a size of 100 μm or more as the aggregation assistant. Furthermore, particles having a size of 10 μm or less mean that the number of particles is increased even if the addition amount on the mass basis is the same, and this can increase the proportion of the coagulation aid that is not taken into the floc. Therefore, it can be said that it is preferable that there are not more particles of 10 μm or less than necessary as an aggregation aid. That is, in order to prevent the coagulation aid that has not been taken into the flocs from being settled by itself and mixed into the treated water, the particle size is not too fine and a settling rate of a certain level (that is, a certain level or more). Specific gravity).
微細砂はさらに、比重が2.0〜4.0であることが重要である。比重が大きすぎると、被処理水中に均一に分散させるために撹拌速度を増大させる必要が生じ、比重が小さすぎると、フロックの沈降速度を増加する作用が不十分となる上、フロックに取り込まれなかった場合に凝集助剤自身で沈降することが困難であるため、被処理水に凝集助剤が混入するおそれがある。
かかる観点から、微細砂の比重は2.4以上或いは2.7以下であるのがさらに好ましい。
なお、凝集助剤については、特開2006−7086号公報の段落[0022]−[0034]の記載も引用する。
微細砂の添加形態としては、注入ラインで閉塞しないようにすれば、粉体でも、溶液でもよい。
It is further important that the fine sand has a specific gravity of 2.0 to 4.0. If the specific gravity is too large, it is necessary to increase the stirring speed in order to uniformly disperse it in the water to be treated. If the specific gravity is too small, the action of increasing the sedimentation speed of the floc becomes insufficient and it is taken into the floc. Otherwise, it is difficult for the flocculation aid itself to settle, and the flocculation aid may be mixed into the water to be treated.
From this viewpoint, the specific gravity of fine sand is more preferably 2.4 or more or 2.7 or less.
Regarding the coagulation aid, the description in paragraphs [0022]-[0034] of JP-A-2006-7086 is also cited.
The fine sand may be added in the form of powder or solution as long as it is not blocked by the injection line.
微細砂は、水に不溶解性で、かつ被処理水に添加した場合のゼータ電位が−30mV〜−60mVであることが重要である。
ゼータ電位とは、液体中の粒子が動くときに、同時に動く層と動かない層とのせん断面における電位、すなわち粒子のすべり面の電位のことであり、凝集状態の良否の判定指標として広く用いられる値である。
このようなゼータ電位を有する微細砂であれば、無機凝集剤から生成するフロックに効率的に取り込まれ、処理水に残留することがほとんどないという点で好ましい。凝集剤(PAC、硫酸アルミニウムなど)が水中で水酸化アルミニウムを生成する過程で、濁度成分と共に凝集助剤をも取り込んでフロックを形成するが、凝集助剤のゼータ電位が−30mV〜−60mVであることでフロックに取り込まれやすくなる。
かかる観点から、微細砂のゼータ電位は、特に−50mV以下であるのが好ましい。
It is important that the fine sand is insoluble in water and has a zeta potential of −30 mV to −60 mV when added to the water to be treated.
The zeta potential is the potential at the shear plane between the moving and non-moving layers at the same time when the particles in the liquid move, that is, the potential at the sliding surface of the particles. Value.
Such fine sand having a zeta potential is preferable in that it is efficiently taken into flocs produced from the inorganic flocculant and hardly remains in the treated water. While the flocculant (PAC, aluminum sulfate, etc.) produces aluminum hydroxide in water, it takes in the flocculant together with the turbidity component to form a floc. The flocculent aid has a zeta potential of -30 mV to -60 mV. It becomes easy to be taken in by the floc.
From this viewpoint, the zeta potential of the fine sand is particularly preferably −50 mV or less.
このような微細砂は、水槽内における微細砂の濃度(初期原水に対する濃度)が100〜4000mg/Lとなるようにその添加量を調整するのが好ましい。すなわち、バッチ式形成法であれば、初期原水に対する微細砂の添加量が100〜4000mg/Lとするのが好ましく、フロー式形成法であれば、添加した微細砂が水槽から流出されることはないから、初期原水に対する微細砂の濃度が100〜4000mg/Lの範囲内となるように制御するのが好ましい。
微細砂が少ないと、凝集不良が生じて初期母フロックが十分生成せず、凝集で捕捉されなかった濁質分は浮遊し、立ち上げ時に処理水と共に越流して処理水濁度が上昇し、長時間を要するようになる。一方、微細砂が多すぎると、余分な微細砂が処理水中に残留して処理水水質の低下を招いたりする可能性がある。
よって、かかる観点から、微細砂の添加量は、水槽内における、初期原水に対する微細砂の濃度が200mg/L以上或いは2000mg/L以下、その中でも350mg/L以上或いは1200mg/L以下、さらにその中でも900mg/L以下となるように、その添加量を調整するのがさらに好ましい。
It is preferable to adjust the amount of such fine sand so that the concentration of fine sand in the water tank (concentration with respect to the initial raw water) is 100 to 4000 mg / L. That is, if it is a batch type formation method, it is preferable that the addition amount of the fine sand with respect to initial raw water is 100-4000 mg / L, and if it is a flow type formation method, the added fine sand will flow out of a water tank. Therefore, it is preferable to control so that the concentration of the fine sand with respect to the initial raw water is within the range of 100 to 4000 mg / L.
If there is little fine sand, coagulation failure will occur and the initial mother floc will not be generated sufficiently, the turbid matter that was not trapped by aggregation will float, overflow with the treated water at startup, and the treated water turbidity will increase, It takes a long time. On the other hand, when there is too much fine sand, extra fine sand may remain in the treated water, leading to a decrease in the quality of the treated water.
Therefore, from this point of view, the amount of fine sand added is such that the concentration of fine sand relative to the initial raw water in the aquarium is 200 mg / L or more or 2000 mg / L or less, of which 350 mg / L or more or 1200 mg / L or less. It is more preferable to adjust the addition amount so that it becomes 900 mg / L or less.
微細砂の添加速度に関しては、バッチ式形成法においては、微細砂を水槽内に投入開始してからの、微細砂の水槽内平均濃度の上昇速度が1〜90mg/L/minの範囲内となるように制御するのが好ましい。微細砂平均濃度の上昇速度が低過ぎては効率が悪い一方、高過ぎると、凝集不良を起こして初期母フロックの形成効率が低下してしまうことが確認されている。かかる観点から、バッチ式形成法においては、微細砂を水槽内に投入開始してからの、微細砂の水槽内平均濃度の上昇速度が60mg/L/min以下となるように制御するのがより一層好ましい。
他方、フロー式形成法においては、上記と同様の理由から、微細砂を水槽内に投入開始してからの、微細砂の水槽内平均濃度の上昇速度が120mg/L/min以下となるように制御するのが好ましく、中でも1mg/L/min以上或いは90mg/L/min以下、その中でも60mg/L/min以下となるように制御するのがより一層好ましい。
Regarding the addition rate of fine sand, in the batch-type forming method, the rate of increase in the average concentration of fine sand in the water tank after the start of introduction of fine sand into the water tank is in the range of 1 to 90 mg / L / min. It is preferable to control so that it becomes. It has been confirmed that if the rate of increase in the average concentration of fine sand is too low, the efficiency is poor, whereas if it is too high, agglomeration failure occurs and the formation efficiency of the initial mother flocs decreases. From this point of view, in the batch-type forming method, it is more preferable to control so that the rate of increase in the average concentration of fine sand in the water tank after starting the introduction of fine sand into the water tank is 60 mg / L / min or less. Even more preferred.
On the other hand, in the flow-type forming method, for the same reason as described above, the rate of increase in the average concentration of fine sand in the water tank after starting the introduction of fine sand into the water tank is 120 mg / L / min or less. It is preferable to control, in particular, it is more preferable to control to be 1 mg / L / min or more or 90 mg / L / min or less, and particularly, 60 mg / L / min or less.
(凝集剤)
初期母フロック形成時に添加する無機凝集剤は、通常の凝集沈澱水処理方法において使用される一般的な凝集剤を用いることができる。例えばポリ塩化アルミニウム(PAC)、硫酸ばん土、固形硫酸アルミニウム、液体硫酸アルミニウム、硫酸第二鉄等を挙げることができる。これらのうちの1種或いは2種類以上を組み合わせて使用することができる。
(Flocculant)
As the inorganic flocculant to be added at the time of forming the initial mother floc, a general flocculant used in an ordinary flocculent precipitation water treatment method can be used. Examples thereof include polyaluminum chloride (PAC), sulfated clay, solid aluminum sulfate, liquid aluminum sulfate, and ferric sulfate. One or more of these can be used in combination.
凝集剤は、微細砂100質量部に対して10〜150質量部加えるのが好ましい。
通常運転時には、凝集剤に対する凝集助剤の比率を一定範囲内になるように、両者の量を調整するのが好ましいが、初期母ブロック形成時には、微細砂に対する凝集剤の添加量が一定範囲内になるように調整するのが好ましい。そしてこの際、微細砂に対する凝集剤の量が少な過ぎると、凝集に取り込まれない微細砂が生じることになり、逆に多すぎると、フロックが膨化して沈降性に乏しいフロックが形成されるようになり、その結果、運転開始後に水質の低下を招く一因となる可能性がある。
よって、かかる観点から、微細砂100質量部に対して25質量部以上或いは100質量部以下の割合で凝集剤を加えるのがより一層好ましく、その中でも、40質量部以上或いは60質量部以下の割合で凝集剤を加えるのがさらにより一層好ましい。
The flocculant is preferably added in an amount of 10 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of fine sand.
During normal operation, it is preferable to adjust both amounts so that the ratio of the coagulant aid to the coagulant is within a certain range, but when the initial mother block is formed, the amount of coagulant added to the fine sand is within the range. It is preferable to adjust so that it becomes. At this time, if the amount of the flocculant with respect to the fine sand is too small, fine sand that is not taken into the agglomeration will be generated. Conversely, if the amount is too large, the floc swells and flocs with poor sedimentation are formed. As a result, there is a possibility that the water quality is lowered after the operation is started.
Therefore, from such a viewpoint, it is more preferable to add the flocculant at a ratio of 25 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of fine sand, and among them, a ratio of 40 parts by mass or more or 60 parts by mass or less. It is even more preferred to add a flocculant at
(初期母フロック形成方法)
凝集助剤と微細砂の添加の順序はいずれでもよいし、同時に添加してもよい。
凝集剤と微細砂の注入点は同じとすることが好ましいが、凝集剤や微細砂を処理水中に残留させないという観点からすると、沈降性を有する微細砂を先に添加することが好ましい。
(Initial mother flock formation method)
The order of adding the coagulant aid and fine sand may be any, or may be added simultaneously.
The injection point of the flocculant and the fine sand is preferably the same, but from the viewpoint of preventing the flocculant and fine sand from remaining in the treated water, it is preferable to add the fine sand having sedimentation property first.
初期原水、凝集剤及び微細砂を水槽内に導入すると共に、或いは、導入した後、水槽内の初期原水を撹拌するのが好ましい。 The initial raw water, the flocculant and the fine sand are preferably introduced into the water tank or after the initial raw water in the water tank is stirred.
(高速凝集沈澱池の構成)
高速凝集沈澱池の構成は、特に限定するものではない。例えば高速凝集沈澱池の原理及び機構を分類した、参考文献(設計指針)記載の分類で説明すると“スラリ循環型“、”スラッジブランケット型“、”複合型“の全てにおいて、本初期母フロック形成方法を適用することができる。
また、高速凝集沈澱池に傾斜板等沈降装置を組み合わせた構成など、水処理一般に用いられている変形や組合せにも、適用可能である。
(Configuration of high-speed coagulation sedimentation pond)
The configuration of the high-speed coagulation sedimentation basin is not particularly limited. For example, the classification of the principle and mechanism of the high-speed coagulation sedimentation basin, and the classification described in the reference (design guideline), the “slurry circulation type”, “sludge blanket type”, “composite type” all forms the initial mother floc formation. The method can be applied.
Moreover, it is applicable also to the deformation | transformation and combination which are generally used for water treatment, such as the structure which combined sedimentation apparatuses, such as an inclined plate, with the high-speed coagulation sedimentation basin.
<用語の説明>
本発明において、「X〜Y」(X,Yは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」及び「好ましくはYより小さい」の意を包含する。
また、本発明において、「X以上」(Xは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り「好ましくはXより大きい」の意を包含し、「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り「好ましくはYより小さい」の意を包含する。
<Explanation of terms>
In the present invention, when expressed as “X to Y” (X and Y are arbitrary numbers), “X is preferably greater than X” and “preferably Y”, with the meaning of “X to Y” unless otherwise specified. It means “smaller”.
Further, in the present invention, when expressed as “X or more” (X is an arbitrary number), it means “preferably larger than X” unless otherwise specified, and “Y or less” (Y is an arbitrary number). ) Includes the meaning of “preferably smaller than Y” unless otherwise specified.
以下、実施例および比較例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例によって制限を受けるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not restrict | limited by the following Example.
(実験装置)
図1は、実施例及び比較例で使用した実験装置(以下「本実験装置」と称する)、すなわち、実設備の高速凝集沈澱池を模擬した実験装置の構成を示した模式図である。
原水貯槽の下流側に、一次撹拌室2(5.0L)及び二次撹拌室3(1.5L)を備えた撹拌部、沈澱部4が順次配設されている。沈澱部4は、径が120mm、高さ1500mmであり、上昇流速(標準)は50mm/minであり、原水ポンプ注入量で水量(上昇流速)が可変である。沈澱部4の下流側には、循環ポンプP3を経由して撹拌部の一次撹拌室2へスラリを返送するラインが設けられている。また、沈澱部4には、上方に越流口が設けられ、通常運転時、すなわち初期母フロック形成終了後に被処理水を処理する時には、オーバーフローした処理水が越流口から沈澱処理水5として流出するようになっている。
(Experimental device)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an experimental apparatus used in Examples and Comparative Examples (hereinafter referred to as “the present experimental apparatus”), that is, an experimental apparatus simulating a high-speed coagulation sedimentation basin of actual equipment.
On the downstream side of the raw water storage tank, a stirring unit including a primary stirring chamber 2 (5.0 L) and a secondary stirring chamber 3 (1.5 L) and a precipitation unit 4 are sequentially arranged. The sedimentation part 4 has a diameter of 120 mm and a height of 1500 mm, an ascending flow rate (standard) of 50 mm / min, and the amount of water (ascending flow rate) is variable depending on the raw water pump injection amount. A line for returning the slurry to the primary stirring chamber 2 of the stirring unit via the circulation pump P3 is provided on the downstream side of the precipitation unit 4. Moreover, the overflow part is provided in the sedimentation part 4, and when processing to-be-processed water at the time of a normal driving | operation, ie, completion | finish of initial stage mother floc formation, the overflowed treated water is set to the sedimentation treated
なお、実施例及び比較例の初期母フロック形成処理時においては、一次撹拌室内の原水のみに凝集剤及び微細砂を加えるようにした。
また、実施例及び比較例の初期母フロック形成処理中は、循環ポンプP3を常時稼動させて、沈澱部の越流口からオーバーフローしないようにすると共に、排泥に利用するポンプP4は稼働させないようにした。
In the initial mother floc forming process of the examples and comparative examples, the flocculant and fine sand were added only to the raw water in the primary stirring chamber.
In addition, during the initial mother floc forming process of the example and the comparative example, the circulation pump P3 is always operated so as not to overflow from the overflow port of the sedimentation section, and the pump P4 used for draining mud is not operated. I made it.
(実施例1−8及び比較例1−3)
本実験装置を用いて、濁質源としてのカオリンを市水(藤沢市水道水)に添加して原水貯槽内で混合撹拌し、初期原水を調製した(濁度1度、pH7、水温15℃(室温))。
次に、調製した初期原水を一次撹拌室2内に導入し、撹拌羽が完全に浸漬する量の初期原水を撹拌部内に溜めた後、表1に示した量及び添加速度で凝集剤及び微細砂を加えて撹拌を開始した。
凝集剤及び微細砂を加えてから、表1に示した時間(初期母フロック形成時間)後に、沈澱部4内にスラリ界面が形成したことを目視で確認できたため、この時点で初期母フロック形成完了とした。
(Example 1-8 and Comparative Example 1-3)
Using this experimental apparatus, kaolin as a turbidity source was added to city water (Fujisawa city tap water) and mixed and stirred in the raw water storage tank to prepare initial raw water (turbidity 1 degree, pH 7, water temperature 15 ° C. (room temperature)).
Next, the prepared initial raw water is introduced into the primary stirring chamber 2, and after the initial raw water of the amount that the stirring blades are completely immersed is accumulated in the stirring portion, the flocculant and fine particles are added at the amount and addition rate shown in Table 1. Sand was added and stirring was started.
After adding the flocculant and fine sand, after the time shown in Table 1 (initial mother floc formation time), it was confirmed that a slurry interface was formed in the sedimentation portion 4, so at this time the initial mother floc was formed. Completed.
なお、「凝集剤」として、PAC(既存化学物質官報公示整理番号:1-12および1-17、CASNo.1327-41-9、JIS規格水道用ポリ塩化アルミニウムJISK1475、一般式[Al2(OH)nCl6-n]m(0<n<6、m≦10、塩基度=n/6×100%)、比重1.25/20℃、粘度11cps/20℃、pH2.5/20℃)を用いた。
「微細砂」として、成分:SiO294%以上、Al2O35%以下、Fe2O30.5%以下、粒度分布(レーザー回折 粒度分布測定装置 SALD-2100(島津製作所):100μm以上の質量割合3%、10μm以下の質量割合20%、比重:2.7、ゼータ電位が−50mVである微細砂を用いた。
なお、凝集操作においては、当然のことながら、凝集剤を注入するとアルカリ分が消費されて、アルカリ分が不足すると凝集反応に阻害を生じる。そこで、実施例および比較例では、適時苛性ソーダを注入し、水槽内のpHを7.0±0.5になるよう制御しているが、ここでは特に表記しない。
また、比較例3では、微細砂の代わりに、カオリンを加えた。
In addition, as "flocculating agent", PAC (existing chemical substance official gazette announcement number: 1-12 and 1-17, CAS No.1327-41-9, JIS standard polyaluminum chloride JISK1475, general formula [Al 2 (OH ) nC l6-n ] m (0 <n <6, m ≦ 10, basicity = n / 6 × 100%), specific gravity 1.25 / 20 ° C., viscosity 11 cps / 20 ° C., pH 2.5 / 20 ° C.) Was used.
As “fine sand”, components: SiO 2 94% or more, Al 2 O 3 5% or less, Fe 2 O 3 0.5% or less, particle size distribution (laser diffraction particle size distribution measuring device SALD-2100 (Shimadzu Corporation): 100 μm Fine sand having a mass ratio of 3% and a mass ratio of 10 μm or less of 20%, a specific gravity of 2.7, and a zeta potential of −50 mV was used.
In the agglomeration operation, as a matter of course, when the aggregating agent is injected, the alkali is consumed, and when the alkali is insufficient, the agglutination reaction is inhibited. Therefore, in Examples and Comparative Examples, caustic soda is injected in a timely manner and the pH in the water tank is controlled to be 7.0 ± 0.5, but is not particularly described here.
In Comparative Example 3, kaolin was added instead of fine sand.
表1において、「微細砂及び凝集剤の濃度」とは、初期原水量に対する添加した微細砂又は凝集剤の比率、すなわち、撹拌部及び沈澱部内に存在する初期原水量(L)に対する、添加した微細砂又は凝集剤の量(mg)の割合(mg/L)を示している。
「微細砂及び凝集剤の濃度上昇速度」は、撹拌部及び沈澱部内に存在する微細砂又は凝集剤の平均濃度の投入開始してからの上昇速度(mg/L/min)を示している。
「初期母フロック形成時間」は、凝集剤及び微細砂を添加後に、沈澱部4内にスラリ界面が形成したことを目視で確認できた時間を示している。
「スラリ界面(mm)」は、ドラフトチューブ下端を基準として、スラリ界面の厚さを、直視型水面計を用いて測定した。
In Table 1, “concentration of fine sand and flocculant” refers to the ratio of fine sand or flocculant added to the initial raw water amount, that is, added to the initial raw water amount (L) present in the agitation part and the precipitation part. The ratio (mg / L) of the amount (mg) of fine sand or flocculant is shown.
“Concentration increase rate of fine sand and flocculant” indicates the increase rate (mg / L / min) after the start of the average concentration of fine sand or flocculant present in the stirring part and the precipitation part.
The “initial mother floc formation time” indicates a time during which it was possible to visually confirm that a slurry interface was formed in the settled portion 4 after adding the flocculant and fine sand.
“Slurry interface (mm)” was measured using a direct-view water level gauge with reference to the lower end of the draft tube.
また、表1の「SV値(%)」は、次のように測定した。
1)先ず、第2撹拌室上方でスラリ(母フロック)を採取し、メスシリンダに入れて体積(体積量1)を測定した。
2)そのまま5分間静置し、スラリを濃縮されながら沈積させた。
3)沈積したスラリ部の体積(体積2)を測定した。
4)そして、 SV値(%)=体積2÷体積1×100の計算式でSV値(%)を算出した。
The “SV value (%)” in Table 1 was measured as follows.
1) First, slurry (mother floc) was collected above the second stirring chamber, put into a measuring cylinder, and the volume (volume 1) was measured.
2) The mixture was allowed to stand for 5 minutes, and the slurry was deposited while being concentrated.
3) The volume (volume 2) of the deposited slurry was measured.
4) Then, SV value (%) was calculated by the formula: SV value (%) = volume 2 ÷ volume 1 × 100.
表1における「処理水濁度」は、通常運転を開始した後の処理水濁度を測定することを目的として、上記の如き初期母フロック形成終了後に、設計処理量0.5L/minで原水を流入させつつ、沈澱部4の越流口から沈澱処理水5を流出させて得られる処理水の濁度を測定した。その際、高感度濁度計(笠原理化工業株式会社製「TR-55」)で濁度を測定した。
“Processed water turbidity” in Table 1 is intended to measure the treated water turbidity after starting normal operation, after the formation of the initial mother floc as described above, at a design throughput of 0.5 L / min. The turbidity of the treated water obtained by allowing the precipitated treated
実施例1−8に示した条件、すなわち、高速凝集沈澱池を立ち上げる際、水槽内における微細砂の濃度を100mg/L〜4000mg/Lの範囲に設定することにより、初期原水から初期母フロックを形成するまでの時間を、比較例1及び3よりも短時間にすることができ、しかも処理水濁度が原水濁度よりも常に低くなる通常の処理に移行することができることが分かった。よって、このような初期母フロックの形成方法によれば、高速凝集沈澱池の運転を開始又は再開する際に行う初期母フロックの形成を、従来に比べて短時間で行うことができる。 The conditions shown in Example 1-8, that is, when starting up the high-speed coagulation sedimentation basin, by setting the concentration of fine sand in the water tank to a range of 100 mg / L to 4000 mg / L, the initial raw water to the initial mother floc It has been found that the time until the formation of can be made shorter than those in Comparative Examples 1 and 3, and the process can be shifted to a normal process in which the treated water turbidity is always lower than the raw water turbidity. Therefore, according to such a method for forming the initial mother floc, the initial mother floc can be formed in a shorter time than before when the operation of the high-speed coagulation sedimentation basin is started or restarted.
1 原水
2 一次撹拌室
3 二次撹拌室
4 沈澱部
5 沈澱処理水
7 排泥
9 撹拌翼
11 凝集剤及び微細砂
P1、P2、P3、P4、P5 ポンプ
51 原水
52 一次撹拌室
53 二次撹拌室
54 沈澱部
55 沈澱水
57 排泥
58 無機凝集剤
59 撹拌翼
60 外側ドラフトチューブ
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