特開 2023-169926 水処理方法、水処理装置、および凝集剤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023169926

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】水処理方法、水処理装置、および凝集剤

(51)【国際特許分類】

   B01D 21/01 20060101AFI20231124BHJP

   C02F 1/52 20230101ALI20231124BHJP

【ＦＩ】

B01D21/01 102

C02F1/52 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022081265

(22)【出願日】2022-05-18

(71)【出願人】

【識別番号】591030651

【氏名又は名称】水ｉｎｇ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(72)【発明者】

【氏名】上條 太治

(72)【発明者】

【氏名】日高 秀敏

(72)【発明者】

【氏名】西村 究

(72)【発明者】

【氏名】安永 利幸

【テーマコード（参考）】

4D015

【Ｆターム（参考）】

4D015BA08

4D015BA19

4D015BA22

4D015BB05

4D015CA20

4D015DA04

4D015DC02

4D015EA03

4D015EA33

4D015EA35

4D015EA36

4D015EA37

4D015FA02

4D015FA11

4D015FA13

4D015FA15

4D015FA17

4D015FA24

4D015FA26

(57)【要約】

【課題】被処理水中に含まれる懸濁物質を効果的に凝集させるとともに、凝集剤の注入率を自動で決定し、浄化処理することができる水処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】水処理方法は、懸濁物質を含む被処理水に凝集剤を注入し、凝集剤が注入された被処理水を撹拌し、撹拌された被処理水を浄化装置２０により浄化することを含み、凝集剤は、塩基度が６５～８０％であり、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１２万個以上含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

懸濁物質を含む被処理水を浄化するための水処理方法であって、
前記被処理水に凝集剤を注入し、
前記凝集剤が注入された前記被処理水を撹拌し、
前記撹拌された前記被処理水を浄化装置により浄化することを含み、
前記凝集剤は、塩基度が６５～８０％であり、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１２万個以上含む、水処理方法。

【請求項2】

前記被処理水の性状指標値を取得し、
前記性状指標値に基づいて、前記凝集剤の注入率を決定し、
前記決定した注入率で前記凝集剤を注入することをさらに含む、請求項１に記載の水処理方法。

【請求項3】

前記性状指標値は、前記被処理水の濁度、ＳＳ濃度、および単位体積当たりの微粒子数のうちの少なくとも１つである、請求項２に記載の水処理方法。

【請求項4】

前記濁度と前記ＳＳ濃度との相関関係を予め取得することをさらに含み、
前記性状指標値を取得することは、測定したＳＳ濃度および前記相関関係に基づいて濁度を算出すること、または測定した濁度と前記相関関係に基づいてＳＳ濃度を算出することである、請求項３に記載の水処理方法。

【請求項5】

前記浄化装置は、砂ろ過装置を備えている、請求項１に記載の水処理方法。

【請求項6】

前記被処理水の塩化物イオン濃度は、１，０００～２２，０００ｍｇ／Ｌの範囲内にある、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の水処理方法。

【請求項7】

懸濁物質を含む被処理水を浄化するための水処理装置であって、
前記被処理水に凝集剤を注入する凝集剤注入装置と、
前記凝集剤が注入された前記被処理水を撹拌する撹拌機と、
前記撹拌された前記被処理水を浄化する浄化装置を備え、
前記凝集剤は、塩基度が６５～８０％であり、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１２万個以上含む、水処理装置。

【請求項8】

前記被処理水の性状指標値を取得する性状測定装置と、
前記性状指標値に基づいて、前記凝集剤の注入率を決定する制御装置をさらに備えている、請求項７に記載の水処理装置。

【請求項9】

前記性状測定装置は、濁度測定装置、ＳＳ濃度測定装置、および微粒子カウンターのうちの少なくとも１つである、請求項８に記載の水処理装置。

【請求項10】

前記浄化装置は、砂ろ過装置を備えている、請求項７に記載の水処理装置。

【請求項11】

前記被処理水の塩化物イオン濃度は、１，０００～２２，０００ｍｇ／Ｌの範囲内にある、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の水処理装置。

【請求項12】

懸濁物質を含む被処理水を凝集処理するための凝集剤であって、
塩基度が６５～８０％であり、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１２万個以上含む、凝集剤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、懸濁物質を含む被処理水を浄化する水処理方法および水処理装置に関する。また、本発明はこのような水処理方法に用いられる凝集剤に関する。

【背景技術】

【0002】

水族館等における魚類、海獣類等の水生生物の展示および飼育や、魚介類の養殖に使用される水槽内の水には、清浄な海水を使用する必要がある。沖合から清浄な海水を運搬することは現実的ではないため、通常、比較的清浄度の低い港湾内や沿岸付近の海水や汽水を浄化した水が使用されている。

【0003】

清浄度の低い海水（以下、被処理水ともいう）を浄化する方法としては、被処理水にポリ塩化アルミニウムなどの凝集剤を注入し、被処理水に含まれる懸濁物質を凝集させて、砂ろ過装置などを用いて被処理水を浄化する方法がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－４９４４２号公報

【特許文献2】特開２０２１－２０１６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

被処理水は、その水質（濁度、懸濁物質の量など）が環境の変化に伴って大きく変動する。そのため、被処理水の水質に応じて、凝集剤を適正な注入率に調節する必要がある。凝集剤が適正な注入率に対して過剰であると、懸濁物質の凝集に寄与しない凝集剤のアルミニウム成分が、浄化処理後の被処理水に流出してしまう。また、凝集剤が適正な注入率に対して不足すると、懸濁物質が十分に凝集せず、被処理水を浄化することができない。

【0006】

水族館や養殖場では、２４時間被処理水の浄化処理を行って水槽の水をメンテナンスする必要がある。しかしながら、作業者が被処理水の水質を常時モニタリングして、凝集剤を適正な注入率に調節することは、コストなどの問題があり困難である。

【0007】

そこで、本発明は、被処理水中に含まれる懸濁物質を効果的に凝集させ、被処理水を浄化処理することができる水処理方法および水処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、このような水処理方法に用いられる懸濁物質を効果的に凝集させることができる凝集剤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】

【0008】

一態様では、懸濁物質を含む被処理水を浄化するための水処理方法であって、前記被処理水に凝集剤を注入し、前記凝集剤が注入された前記被処理水を撹拌し、前記撹拌された前記被処理水を浄化装置により浄化することを含み、前記凝集剤は、塩基度が６５～８０％であり、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１２万個以上含む、水処理方法が提供される。
一態様では、前記水処理方法は、前記被処理水の性状指標値を取得し、前記性状指標値に基づいて、前記凝集剤の注入率を決定し、前記決定した注入率で前記凝集剤を注入することをさらに含む。

【0009】

一態様では、前記性状指標値は、前記被処理水の濁度、ＳＳ濃度、および単位体積当たりの微粒子数のうちの少なくとも１つである。
一態様では、前記水処理方法は、前記濁度と前記ＳＳ濃度との相関関係を予め取得することをさらに含み、前記性状指標値を取得することは、測定したＳＳ濃度および前記相関関係に基づいて濁度を算出すること、または測定した濁度と前記相関関係に基づいてＳＳ濃度を算出することである。
一態様では、前記浄化装置は、砂ろ過装置を備えている。
一態様では、前記被処理水の塩化物イオン濃度は、１，０００～２２，０００ｍｇ／Ｌの範囲内にある。

【0010】

一態様では、懸濁物質を含む被処理水を浄化するための水処理装置であって、前記被処理水に凝集剤を注入する凝集剤注入装置と、前記凝集剤が注入された前記被処理水を撹拌する撹拌機と、前記撹拌された前記被処理水を浄化する浄化装置を備え、前記凝集剤は、塩基度が６５～８０％であり、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１２万個以上含む、水処理装置が提供される。
一態様では、前記水処理装置は、前記被処理水の性状指標値を取得する性状測定装置と、前記性状指標値に基づいて、前記凝集剤の注入率を決定する制御装置をさらに備えている。
一態様では、前記性状測定装置は、濁度測定装置、ＳＳ濃度測定装置、および微粒子カウンターのうちの少なくとも１つである。
一態様では、前記浄化装置は、砂ろ過装置を備えている。
一態様では、前記被処理水の塩化物イオン濃度は、１，０００～２２，０００ｍｇ／Ｌの範囲内にある。

【0011】

一態様では、懸濁物質を含む被処理水を凝集処理するための凝集剤であって、塩基度が６５～８０％であり、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１２万個以上含む、凝集剤が提供される。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、塩基度が６５～８０％であり、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１２万個以上含む凝集剤を用いて凝集処理することで、被処理水中に含まれる懸濁物質を効果的、かつ安定的に凝集させることができる。さらに、本発明によれば、被処理水の性状指標値を取得して、取得した性状指標値に基づいて、凝集剤の注入率を決定するため、凝集剤の注入率を自動で決定し、浄化処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】水処理装置の一実施形態を示す図である。

【図2】被処理水の濁度とＳＳ濃度の相関関係を示すグラフである。

【図3】ジャーテストの結果を示す表である。

【図4】水処理装置を用いた試験結果を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、水処理装置１の一実施形態を示す図である。本実施形態に係る水処理装置１は、懸濁物質を含む被処理水を浄化するための装置である。本実施形態の被処理水は、比較的清浄度の低い港湾内や沿岸付近の海水や汽水である。被処理水の塩化物イオン濃度は、１，０００～２２，０００ｍｇ／Ｌの範囲内にある。ただし、被処理水は懸濁物質を含むものであれば、これに限定されることなく、例えば淡水であってもよい。

【0015】

水処理装置１は、被処理水供給配管２、性状測定装置３、凝集剤供給配管５、撹拌機１０、浄化装置２０、および制御装置３０を備えている。被処理水供給配管２は、水処理装置１の最も上流側に配置されている。被処理水供給配管２は、水処理装置１に隣接する港湾や沿岸付近から被処理水を導入するための導入配管（図示せず）に連結されてもよいし、被処理水を貯留する貯留槽（図示せず）に連結されてもよい。導入配管または貯留槽から供給された被処理水は、被処理水供給配管２を流れる。

【0016】

性状測定装置３は、被処理水供給配管２に配置されている。性状測定装置３は、後述するように、被処理水供給配管２を流れる被処理水の性状指標値を取得するように構成されている。凝集剤供給配管５は、性状測定装置３よりも下流側の位置で、被処理水供給配管２に連結されている。凝集剤供給配管５は、凝集剤を貯留する凝集剤貯槽７に連結されている。凝集剤供給配管５には、懸濁物質を含む被処理水に凝集剤を所定の注入率で注入する凝集剤注入装置８が配置されている。凝集剤注入装置８は、例えば、ポンプ、またはバルブ、またはポンプとバルブの組み合わせである。

【0017】

本実施形態の凝集剤は、ポリ塩化アルミニウムのうち、塩基度が６５～８０％の高塩基度であり、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を１ｍＬ当たり１２万個以上含むものが使用されている。ポリ塩化アルミニウムの一般式は、［Ａｌ_２（ＯＨ）_ｎ・Ｃｌ_６－ｎ］_ｍ（１≦ｎ≦５、ｍ≦１０）で表され、塩基度は、ｎ／６×１００％で定義される。凝集剤については、詳細を後述する。

【0018】

被処理水供給配管２は、凝集剤供給配管５よりも下流側の位置で、撹拌機１０に連結されている。凝集剤注入装置８により凝集剤が注入された被処理水は、撹拌機１０に供給される。一実施形態では、凝集剤供給配管５は、被処理水供給配管２に代えて撹拌機１０に連結されており、撹拌機１０内の被処理水に凝集剤が注入されてもよい。

【0019】

撹拌機１０は、被処理水供給配管２から供給された被処理水を収容する撹拌槽１２と、被処理水を撹拌する撹拌翼１３と、撹拌翼１３を回転させる駆動装置としてのモータ１５を備えている。被処理水供給配管２は、撹拌槽１２に連結されており、凝集剤が注入された被処理水は、撹拌槽１２内に供給される。本実施形態の撹拌機１０は、撹拌翼１３の回転速度が３０～２２０ｍｉｎ^－１に設定された撹拌機として構成されている。撹拌翼１３の回転速度は、懸濁物質を含む被処理水の性状（例えば、濁度、ＳＳ（Suspended Solids）濃度、単位体積当たりの微粒子数、粘度など）などに基づいて、調整される。

【0020】

凝集剤が注入された被処理水が撹拌槽１２内で撹拌されると、凝集剤が被処理水中に均一に分散される。被処理水に含まれる懸濁物質は、分散した凝集剤により表面電荷が中和され、被処理水中に懸濁物質のフロックが形成される。以下、この処理を「凝集処理」と呼ぶことがある。

【0021】

一実施形態では、撹拌機１０としてラインミキサーを用いてもよい。ラインミキサーとは、配管に組み込まれたミキサーである。ラインミキサーの利点はミキサーが密封されているため、ラインミキサーの上流にある被処理水用ポンプ、および凝集剤用ポンプの２台のポンプがあれば、ラインミキサーの下流に被処理水を送ることができる点である。一方、撹拌槽１２内に撹拌翼１３が設置された撹拌機１０の場合、撹拌槽１２の上部が開放されているので、撹拌機１０の下流に液を送るためのポンプ或いはポンプ相当の機器がさらに必要である。そのため、通常は、ポンプを設置せず、高低差で下流に液を送るのが一般的である。他の実施形態では、撹拌機およびラインミキサーを備えることなく、被処理水が流れるラインに直接凝集剤を注入して、ライン内の被処理水の流れによって被処理水と凝集剤を混合してもよい。

【0022】

撹拌機１０は、浄化装置２０に連結されている。浄化装置２０は、撹拌水移送配管２１、砂ろ過装置２５、および浄化水移送配管２６を備えている。撹拌水移送配管２１は、上流側において撹拌機１０の撹拌槽１２に連結されており、下流側において砂ろ過装置２５に連結されている。撹拌機１０により撹拌され、フロックが形成された被処理水は、撹拌水移送配管２１を流れ、砂ろ過装置２５に供給される。

【0023】

フロックが形成された被処理水は、砂ろ過装置２５を通過することにより、フロックとろ液とに分離される。浄化水移送配管２６は、砂ろ過装置２５の下流側に連結されている。砂ろ過装置２５により分離されたろ液は、清浄な水として、浄化水移送配管２６を通じて、水槽５０に供給される。このようにして、水処理装置１は、懸濁物質を含む被処理水を浄化して、清浄な水を水槽５０に供給する。

【0024】

砂ろ過装置２５は、単層の砂ろ過層を有する単層ろ過装置であってもよい。あるいは、砂ろ過装置２５は、アンスラサイトやガーネット等の密度および粒径の異なる砂状ろ材が、水流方向に粗粒から細粒となるように構成された、多層の砂ろ過層を有する多層ろ過装置であってもよい。

【0025】

砂ろ過装置２５の砂状ろ材は、均等係数（砂の粒度加積曲線上における、全試料の６０％が通過する砂の粒径と、全試料の１０％が通過する砂の粒径との比）が１．７以下であってもよい。砂状ろ材の均等係数が１の場合、砂状ろ材の粒径がすべて同じであることを示す。砂状ろ材の均等係数が１に近いほど、ろ過層の空隙率が大きく、濁質抑留量（例えば、フロックの抑留量）が増える。すなわち、砂状ろ材の均等係数が１に近いほど、砂ろ過装置２５の浄化性能が上がる。

【0026】

また、浄化処理を繰り返すことにより砂状ろ材が破砕、摩耗すると、砂状ろ材が流出して、砂ろ過層の粒度構成や厚さが変化することがある。そのため、砂ろ過装置２５の砂状ろ材は、夾雑物が少なく、摩耗しにくいものが好ましい。より具体的には、砂状ろ材の比重は２．５７～２．６７の範囲内であってもよい。比重が２．５７よりも小さい砂状ろ材には、有機性物質や多孔性の砂が混入している場合があり、比重が２．６７よりも大きい砂状ろ材には、石灰石や重金属類の鉱石が混入している場合があるため、好ましくない。

【0027】

さらに、砂状ろ材の有効径（砂の粒度加積曲線上における、全試料の１０％が通過する砂の粒径）は、濁質阻止率、ろ過持続時間、および逆流洗浄速度の観点、並びに広範な被処理水の性状に対応するために、０．４５～０．７０ｍｍの範囲内であってもよい。有効径が０．４５ｍｍよりも小さい砂状ろ材では、ろ材が後段の浄化水移送配管２６に流出するおそれがあり、有効径が０．７０ｍｍよりも大きい砂状ろ材では、フロックを捕捉（阻止）する能力が低く、十分な浄化性能を得ることができないため、好ましくない。

【0028】

本実施形態では、浄化装置２０は、ろ材として砂状ろ材を用いた砂ろ過装置２５を備えているが、ろ過装置に用いられるろ材の種類（素材、サイズ、形状等）は、特に限定されない。ろ材の素材としては、例えば、アンスラサイト、ウレタンフォーム、活性炭、ポリスチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。一実施形態では、浄化装置２０は、砂ろ過装置２５に加えて、または代えて、浮上ろ過装置、繊維ろ過装置、膜ろ過装置などの種々のろ過装置、泡沫分離処理装置、オゾン処理装置、ＵＶ処理装置、接触酸化処理装置のうちの少なくとも１つを備えてもよい。

【0029】

水槽５０は、特に限定されるものではなく、水族館の展示水槽、養殖用水槽、活魚水槽等の種々の形状及び大きさの水槽であってよい。本実施形態の水処理装置１は、特に、高い清浄度が要求される展示用の水槽５０に水を供給する際に、好適に使用される。

【0030】

水槽５０内には、魚介類、甲殻類、海水ほ乳類、水生植物、海草等を含む水生生物を収容することができる。水槽５０の容量は、特に限定されるものではなく、数ｍ^３～数万ｍ^３程度の容量の水槽５０を用いることができる。例えば、容量が１ｍ^３以上、更には１０００ｍ^３以上、更には５０００ｍ^３以上の容量を持つ水槽５０を用いることができる。

【0031】

次に、凝集剤の注入率を決定する方法について説明する。凝集剤が適正な注入率に対して過剰であると、懸濁物質の凝集に寄与しない凝集剤のアルミニウム成分が、浄化処理後の被処理水に流出してしまう。また、凝集剤が適正な注入率に対して不足すると、懸濁物質が十分に凝集せず、浄化処理後に所望の水質の水を得ることができない。そこで、本実施形態の水処理装置１は、性状測定装置３により取得された被処理水の性状指標値に基づいて、凝集剤の注入率を決定する。

【0032】

性状測定装置３は、被処理水の濁度を測定する濁度測定装置、ＳＳ濃度測定装置、および微粒子カウンターのうちの少なくとも１つである。濁度測定装置は、被処理水の濁度を性状指標値として取得する。ＳＳ濃度測定装置は、被処理水のＳＳ濃度を性状指標値として取得する。微粒子カウンターは、被処理水の単位体積当たりの微粒子数を性状指標値として取得する。濁度測定装置、ＳＳ濃度測定装置、および微粒子カウンターには、いずれも市販品を使用することができる。

【0033】

凝集剤の適正な注入率とは、凝集処理において被処理水に含まれる懸濁物質のフロックが良好に形成される程度の注入率である。被処理水の濁度、ＳＳ濃度、および単位体積当たりの微粒子数は、いずれも被処理水に含まれる懸濁物質の状態を示す数値である。したがって、凝集剤の適正な注入率は、被処理水の濁度、ＳＳ濃度、および単位体積当たりの微粒子数のうちの少なくとも１つの性状指標値に基づいて、決定することができる。

【0034】

図１に示すように、性状測定装置３および凝集剤注入装置８は、制御装置３０に電気的に接続されている。制御装置３０は、性状測定装置３により取得した性状指標値に基づいて、凝集剤の注入率を決定するように構成されている。制御装置３０は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。制御装置３０は、プログラムが格納された記憶装置３０ａと、記憶装置３０ａに格納されたプログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置３０ｂを備えている。

【0035】

記憶装置３０ａには、被処理水の濁度と凝集剤の適正な注入率の関係、被処理水のＳＳ濃度と凝集剤の適正な注入率の関係、および被処理水の単位体積当たりの微粒子数と凝集剤の適正な注入率の関係のうちの少なくとも１つを示す適正注入率データが格納されている。性状測定装置３により取得された被処理水の性状指標値は、制御装置３０に送られる。演算装置３０ｂは、性状測定装置３により取得された被処理水の性状指標値、および記憶装置３０ａに格納された適正注入率データに基づいて、凝集剤の注入率を決定するように構成されている。決定された注入率は、凝集剤注入装置８に送られ、凝集剤注入装置８は、決定された注入率で、凝集剤を注入する。

【0036】

性状測定装置３による被処理水の性状指標値の取得は、所定の時間毎に自動的に実行され、被処理水の性状を常時モニタリングすることができる。また、制御装置３０は、取得された被処理水の性状測定値に基づいて、凝集剤の注入率を自動で決定することができる。これにより、作業者が被処理水の水質を常時モニタリングして、凝集剤の注入率を調節することなく、被処理水の性状変化に応じて、適正に浄化処理を行うことができる。結果的に、人件費などのコストを削減し、メンテナンスを簡易化することができる。

【0037】

図２は、被処理水の濁度とＳＳ濃度の相関関係を示すグラフである。図２において、縦軸は濁度を表し、横軸はＳＳ濃度を表している。図２に示すように、被処理水の濁度とＳＳ濃度には相関関係がある。そこで、一実施形態では、性状測定装置３は、被処理水の濁度とＳＳ濃度の相関関係（検量線）を予め取得し、測定した被処理水のＳＳ濃度と該相関関係から被処理水の濁度を算出して、性状指標値として取得してもよい。あるいは、性状測定装置３は、測定した被処理水の濁度と該相関関係から被処理水のＳＳ濃度を算出して、性状指標値として取得してもよい。

【0038】

制御装置３０は、このようにして取得した被処理水の性状指標値である濁度またはＳＳ濃度に基づいて、凝集剤の注入率を決定する。他の実施形態では、被処理水の濁度とＳＳ濃度の相関関係は、制御装置３０の記憶装置３０ａに格納されてもよい。この場合、演算装置３０ｂは、性状測定装置３により測定された被処理水のＳＳ濃度と、記憶装置３０ａに格納された該相関関係から、被処理水の濁度を算出してもよい。あるいは、演算装置３０ｂは、性状測定装置３により測定された被処理水の濁度と、記憶装置３０ａに格納された該相関関係から、被処理水のＳＳ濃度を算出してもよい。

【0039】

一実施形態では、制御装置３０は、被処理水の濁度、ＳＳ濃度、および単位体積当たりの微粒子数のうちの２つ以上の性状指標値に基づいて、凝集剤の注入率を決定してもよい。この場合、性状測定装置３は、濁度測定装置、ＳＳ濃度測定装置、および微粒子カウンターのうちの２つ以上であってもよい。あるいは、被処理水の濁度の測定値と、被処理水の濁度とＳＳ濃度の相関関係から算出された被処理水のＳＳ濃度の２つの性状指標値、または被処理水のＳＳ濃度の測定値と、被処理水の濁度とＳＳ濃度の相関関係から算出された被処理水の濁度の２つの性状指標値を用いてもよい。複数の性状指標値を用いることで、より精度よく凝集剤の注入率を決定することができる。

【0040】

一実施形態では、予め定められた凝集剤の注入率の下限値または上限値が記憶装置３０ａに格納されており、著しく被処理水の性状指標値が低下または上昇しても、制御装置３０は、当該下限値および／または上限値の範囲内で凝集剤の注入率を決定するように構成されてもよい。

【0041】

次に、凝集処理に用いられる凝集剤について説明する。一般に、凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、硫酸第二鉄、ポリシリカ鉄などの無機凝集剤や、有機凝集剤、高分子凝集剤などが使用されている。本実施形態では、ポリ塩化アルミニウムのうち、塩基度が６５～８０％の高塩基度であり、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を１ｍＬ当たり１２万個以上含む凝集剤が使用されている。

【0042】

発明者らは、本実施形態について、以下に説明する試験を行った。試験に使用した被処理水は、ｐＨが７．９、単位体積当たりの微粒子数が１８，７００個／ｍＬ、電気伝導率が４，０００ｍＳ／ｍ、酸消費量が７９ＣａＣＯ_３ｍｇ／Ｌであった。この被処理水を対象として、凝集処理、浄化処理のジャーテスト、および水処理装置１を用いた試験を行った。

【0043】

図３は、ジャーテストの結果を示す表である。ジャーテストは、以下の手順で行った。

【0044】

＜実施例１～３＞
被処理水５００ｍＬに対して、塩基度が７０％、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１６万個含む凝集剤を所定の注入率で注入し、回転速度１５０ｍｉｎ^－１で１分間撹拌を行った。撹拌後、直ちにろ紙（ＪＩＳ Ｐ ３８０１、化学分析用、５種Ａ）でろ過を行い、ろ液の濁度、単位体積当たりの微粒子数、およびアルミニウム濃度を測定した。凝集剤の注入率は、実施例１では２．５ｍｇ／Ｌ、実施例２では５．０ｍｇ／Ｌ、実施例３では７．５ｍｇ／Ｌとした。

【0045】

＜比較例１～３＞
被処理水５００ｍＬに対して、塩基度が５１％、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり９．３万個含む凝集剤を所定の注入率で注入し、回転速度１５０ｍｉｎ^－１で１分間撹拌を行った。撹拌後、直ちにろ紙（ＪＩＳ Ｐ ３８０１、化学分析用、５種Ａ）でろ過を行い、ろ液の濁度、単位体積当たりの微粒子数、およびアルミニウム濃度を測定した。凝集剤の注入率は、比較例１では２．５ｍｇ／Ｌ、比較例２では５．０ｍｇ／Ｌ、比較例３では７．５ｍｇ／Ｌとした。凝集剤の種類、凝集剤の注入率以外は、実施例１～３と同じ条件で行った。

【0046】

図３に示す試験結果より、実施例３において被処理水が最も浄化されていることが確認された。また、実施例１～３と比較例１～３を比較すると、同じ凝集剤の注入率であっても、塩基度が７０％、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１６万個含む凝集剤を用いた実施例１～３の方が被処理水を効果的に浄化できることが確認された。

【0047】

図４は、水処理装置１を用いた試験結果を示す表である。水処理装置１を用いた試験は、以下の手順で行った。

【0048】

＜実施例４～６＞
被処理水が処理量１２０ｍ^３／時間で流れるラインに、塩基度が７０％、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１６万個含む凝集剤を所定の注入率で注入した。ライン内で被処理水と凝集剤が混合された後、浄化装置２０を用いて砂ろ過を行い、ろ液の濁度、単位体積当たりの微粒子数、およびアルミニウム濃度を測定した。凝集剤の注入率は、実施例４では６．３ｍｇ／Ｌ、実施例５では７．２ｍｇ／Ｌ、実施例６では９．０ｍｇ／Ｌとした。

【0049】

＜比較例４＞
被処理水が処理量１２０ｍ^３／時間で流れるラインに、塩基度が５１％、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり９．３万個含む凝集剤を注入率９．０ｍｇ／Ｌで注入した。ライン内で被処理水と凝集剤が混合された後、浄化装置２０を用いて砂ろ過を行い、ろ液の濁度、単位体積当たりの微粒子数、およびアルミニウム濃度を測定した。凝集剤の種類、凝集剤の注入率以外は、実施例４～６と同じ条件で行った。

【0050】

図４に示す試験結果より、実施例４～６のいずれにおいても、被処理水が効果的に浄化されていることが確認された。すなわち、実施例４～６で用いた塩基度が７０％、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１６万個含む凝集剤は、適正な注入率の範囲が広く、効果的かつ安定的に凝集処理を行うことができることが分かった。また、実施例６と比較例４を比較すると、同じ凝集剤の注入率であっても、塩基度が７０％、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１６万個含む凝集剤を用いた実施例６の方が被処理水を効果的に浄化できることが確認された。

【0051】

発明者らは、塩基度が６５～８０％の高塩基度であり、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１２万個以上含む凝集剤を用いることにより、効果的かつ安定的に凝集処理できることを見出した。塩基度が６５％未満のポリ塩化アルミニウムでは、被処理水に含まれる懸濁物質が十分に凝集せず、フロックを良好に形成することができない。塩基度が８０％を超えるポリ塩化アルミニウムでは、ポリ塩化アルミニウムの安定性が低下してしまう。

【0052】

また、塩基度が６５～８０％のポリ塩化アルミニウムにおいて、粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムが１ｍＬ当たり１２万個未満の場合、粒径が０．５μｍよりも小さいか、粒径が１μｍよりも大きいポリ塩化アルミニウムを多く含むこととなる。粒径が０．５μｍよりも小さいポリ塩化アルミニウムを多く含む場合、懸濁物質の凝集に効果的に作用せず、フロックを良好に形成することができない。また、浄化処理後の被処理水にポリ塩化アルミニウムが流出するおそれがある。粒径が１μｍよりも大きいポリ塩化アルミニウムを多く含む場合、被処理水の濁度に影響を及ぼすおそれがあるため、凝集剤として適さない。

【0053】

一実施形態では、上述した塩基度が６５～８０％の高塩基度であり、かつ粒径が０．５μｍ～１μｍのポリ塩化アルミニウムを１ｍＬ当たり１２万個以上含む凝集剤に加えて、公知の無機凝集剤、あるいは有機凝集剤を併用してもよい。

【0054】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0055】

１ 水処理装置
２ 被処理水供給配管
３ 性状測定装置
５ 凝集剤供給配管
７ 凝集剤貯槽
８ 凝集剤注入装置
１０ 撹拌機
１２ 撹拌槽
１３ 撹拌翼
１５ モータ
２０ 浄化装置
２１ 撹拌水移送配管
２５ 砂ろ過装置
２６ 浄化水移送配管
３０ 制御装置
５０ 水槽

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】