凝集剤とは？基礎編－初心者必見！5つのポイントでしっかり理解する
どうも！凝集剤．comアドバイザーの小西です。
凝集剤とは何なんだろう…と調べてみると、
難しい言葉が並んだサイトがたくさん出てきますが
しっかり理解できていますか？
最後まで読めば、凝集剤を使った水処理の基礎と基本が
理解できるようになっていますので、
いまさら聞けないなぁ…というあなたもこっそり？
読んで理解してください。
ポイントは5つです！！できる限りわかりやすく解説します！
それでは、始めますね。
凝集の原理
まずは原理！これです！
よく出てくる言葉を理解しておくとイメージがしやすくなります。
たくさんありますが、ここでは4つに絞っての説明です。
凝集
凝集剤を扱うのであれば、凝集って何なのかについて
理解しないといけませんね。
凝集とはたくさんのものを一つに「ギュっ」とまとめることです。
例えば、
土から泥団子を作るイメージ
消しゴムのかすをまとめる（まとまる君知ってますか？）
ひき肉をミートボールまたはハンバーグにする
こんな感じで理解できますかね？
今、「まとめる」とか「する」という言葉を使いましたが、
排水処理をする場合は、水の中の細かい汚れをギュっと
まとめることを凝集処理といいます。
まとめるのは手ではなく、さまざまな薬品を使うのですが、
水の中に入れるだけで、細かな汚れをまとめてしまうのが
凝集剤です。
このギュっとまとめる「凝集」という効果を理解して
もらえましたか？
ギュっ
ですよ！！
フロック
「ギュっ」は理解できましたね？
この「ギュっ」でできたかたまりのことをフロックと言います。
凝集物＝フロック＝かたまり
です。
これは単なる用語説明になってしまいますねm(__)m
このフロックも一次凝集…難しめな言葉はやめましょう。
1回目の凝集と2回目の凝集に分かれます。
1回目の凝集は基礎フロックなんて表現している場合もあります。
基礎フロックとは小さなかたまりです。
言ってみれば、雪の結晶を雪の玉にするようなイメージ
そして、2回目の凝集で大きなフロックを作ります。
これはいくつかの雪の玉をまとめて雪だるまを作る感じ
雪だるまを作るときは、小さな雪玉を転がして大きくしたり
大きくなってきた雪玉に雪をくっつけてさらに大きくしたり
しますよね？
まさに凝集効果と似た作業になるんです。
雪玉一つ一つがフロックというイメージを持っておきましょう！
コロイド粒子とブラウン運動
はい、来ましたね！
何じゃこりゃの第一弾です!!
コロイド粒子とは「と～っても小さい」粒のことです。
0.001～1ミクロン（μm）位のサイズなのですが、
定規の1ミリの中に1000本線を引いた時の1メモリです。
1ミリの中に1000本ですよ
と～っても小さいことが分かればOKです(笑)
そのちっさい粒がブラウン運動しているんです。
不規則にあっちこっちフラフラ動きまわってる感じです。
大量にそんな奴（コロイド粒子）が
フラフラ（ブラウン運動）しているのを
ビシッ！！
と、まとめるのが凝集処理です。
いいですか？イメージが大事です！
コロイド粒子が何μmのサイズでブラウン運動している状態と
言うことを理解するには、
ち～っさいやつらがフラフラ動きまわっているところ、
それを薬で眠らせて沈ませてやるわけです。
ちょっと危ない表現使いましたがイメージできましたね。
イオン・電荷
これがあのブラウン運動の黒幕です。
ここではイメージを大切にしているので表現を変えますが、
磁石知ってますよね？
S極とN極を近づけるとくっついて
SとS、NとNは反発すしてくっつかない
磁石です。
イオンや電荷にはプラスとマイナスがあるのですが、
仮にS極をプラス、N極をマイナスとすると、
汚れはN極の鎧を着ているのです。表現を変えると
汚れはN極で、大量の棒磁石（S側）を体にくっつけている
要するに、相手側にはN極しか見えていない
そんな鎧を着た汚れたちが一つの部屋の中に
大量に集まったらどうなるでしょうか？
ふれあうのはN極どうし…
あっち行けば反発され、そっちへ行っても反発…
隙間を見つけて動けばほかのやつも来て反発…
フラフラ不規則に動き回って…ブラウン運動ですね!!
ここにプラスのやつを少し加えてあげればそいつに
たくさんのやつがくっつくと思いませんか？
正解です!!
これぞ凝集処理の原理です!!
イオンや電荷はプラスとかマイナスのこと、
汚れはマイナスの鎧をまとっている。
イメージできましたか？
無機凝集剤と有機凝集剤
これはかなり難しい話ですよねぇ…
元素に炭素を含むかどうかで
炭素を含む ⇒有機物
炭素含まない⇒無機物
※一酸化炭素や二酸化炭素、炭酸カルシウムは例外
なんて書いてあるものを読んだところでさっぱりわかりませんね。
これを書いている私もしっかりと理解できているかといえば
疑わしい…(-_-;)
と、こんな私がお伝えする方法がこれです。
無機物⇒１回目の凝集（1次凝集）に使うもの
有機物⇒凝集物をさらに大きくするもの(2回目の凝集)
今は凝集剤の話ですので、有機が～無機が～というより
使われるポイントで分けるというのが一番でした。
結局よくわからないじゃん…て思いましたよね？
でもすべてではないですが、本当にそうなんです。
凝集剤を選定するうえでの基礎となる、
凝集剤の種類（すぐ下のお話し）で、
よく使われる凝集剤と有機無機について紹介します。
凝集剤の種類
凝集剤といっても種類は豊富にあるのですが、
ある理由によって、よく使われる凝集剤は
かなり絞られます!!それは、
・安いこと
・毒物ではないこと
・環境に与える影響が小さいこと
使うならかなり必要なことですよね！
硫酸使ってくださいね～とか言われても、買うどころか
触ることすら制限されていますからね(^_^;)
そこで無機凝集剤に使われる2TOPが
アルミニウムと鉄
アルミ系と鉄系といった方が正しいですかね。
あなたが凝集剤を調べる上でよく聞く名前もありますので
なるほど！！と思ってもらえると信じて、
さらっと覚えておいて損はない凝集剤の種類を教えます
【無機凝集剤】
硫酸アルミニウム（硫酸バンド）
PAC（ポリ塩化アルミニウム）
第二塩化鉄
ポリ硫酸第二鉄
硫酸第一鉄
消石灰（水酸化カルシウム）
【有機凝集剤】
高分子凝集剤
どうですか？
無機凝集剤は鉄系とアルミ系
有機凝集剤は高分子凝集剤
消石灰についてはここではふれませんが基本は
この2つを覚えておけば大丈夫です。
アニオン・ノニオン・カチオン
有機凝集剤は高分子で終わりかよ･･･
そう思った方!!
こちらで少しだけお話します。
有機凝集剤として使われる高分子凝集剤は2次凝集
つまり、フロックを大きくするために使われるのですが
高分子凝集剤には大きく分けて3つの種類があります。
アニオン系
ノニオン系
カチオン系
これは高分子が持っているイオン性（またイオン出ましたね！）に
よるのですが、イオン覚えてますか？
プラスとかマイナスのやつです！！
プラス＝勝ち ⇒勝ちイオン＝カチオン
マイナス≒an（否定） ⇒アンイオン＝アニオン
中性＝ノー電荷 ⇒ノーイオン＝ノニオン
無理やり感ありますが覚えやすいのでこうやって覚えました(笑)
ちなみに用途としては
カチオン⇒脱水性
アニオン⇒無機と協力
ノニオン⇒酸性排水
というような使われ方をしていたりします。
ここではカチオン、ノニオン、アニオンが
イオンと関連していることを覚えておけばいいかなと
思います。
液体と粉体
まずここでは、凝集剤には液体と粉体があるってことを
覚えておきましょう。
排水処理量や使い方によって液体を使うのか粉体を使うのかが
分かれてきます。
ざっくりとしたイメージはこんな感じ
【液体】
大規模排水に使用（数百㎥（立米）／日 以上）
粉体に比べて安価
使い方は要注意（量を間違えると水質悪化したりする）
目的に合わせて投入する必要がある
【粉体】
小規模排水に向く（20㎥（立米）／日以下目安）
液体と比べると高い
粉体どうし混ぜることができ、だれでも使いやすい
うまく配合すると1剤で凝集処理ができる。
水に溶かして使えないこともある
液体でも粉体でも、メリット・デメリットがあることがわかりますね。
そしてよく使われる凝集剤としては
PACは液体
硫酸アルミニウムは粉体
です。
高分子凝集剤は液体も粉体もありますね。
しかし、pH調整が必要だったりで硫酸や水酸化ナトリウムとか使うことを
考えると、粉体などで比較的安全に終わらせたいですよね！
ちなみにpH(ペーハーまたはペンハーと呼びます)はわかりますか？
水素イオン濃度指数とか、水素イオン指数とかって言われたりしますけど、
水素イオンというものの濃度とかで、酸性とかアルカリ性を数値化したもの
です。
昔リトマス試験紙で、
赤は酸性（酸は危険だから赤とか覚えました）
青はアルカリ性
どっちも危険なものには変わりないですが…
pHは「ｐH試験紙」というもので調べて数値は1～14の間になります。
覚えておくのはこの3つ
中性 ⇒7(5.8～8.6って表現している場合が多いです)
酸性 ⇒中性の数値より小さい数字
アルカリ性 ⇒中性の数値より大きい数字
話はずれてしまいましたが、液体と粉体の違いは
用途や規模、使いやすさなどで選ぶといいでしょう。
まとめ
5つのポイントをざっくりと簡単に…
と思いましたが、結構なボリュームになってしまいました(;’∀’)
ここまで読んでいただき本当にありがとうございます。
まとめなので、5つのポイントについて改めてまとめたいと思います。
(もしかしてここだけでも良かった…？)
1．凝集
とても小さな汚れを、薬品などを使うことによって少しづつ大きくすること
そうすることで、汚れが取れやすくなる
2．無機凝集剤と有機凝集剤
無機凝集剤：小さな汚れをちょっと大きくする
有機凝集剤：ちょっと大きくした汚れをさらに大きくする
3．凝集剤の種類
無機凝集剤：硫酸アルミニウム・PAC・第二塩化鉄など
鉄系とアルミ系が安価で毒性がないためよく使われる
有機凝集剤：高分子凝集剤
4．アニオン・カチオン・ノニオン
高分子凝集剤のイオン(プラスとかマイナスのやつ)の種類
覚え方は…
プラス＝勝ち ⇒勝ちイオン＝カチオン
マイナス≒an（否定） ⇒アンイオン＝アニオン
中性＝ノー電荷 ⇒ノーイオン＝ノニオン
5．液体と粉体
【液体】
大規模排水に使用（数百立米／日 以上）
粉体に比べて安価
使い方は要注意（量を間違えると水質悪化したりする）
目的に合わせて投入する必要がある
【粉体】
小規模排水に向く（20立米／日以下目安）
液体と比べると高い
粉体どうし混ぜることができ、だれでも使いやすい
うまく配合すると1剤で凝集処理ができる。
水に溶かして使えないこともある
以上となります。
この5つのポイントはしっかりと理解してください。
これを理解しておけば、有名企業が書いてくれている難しい話も
理解度が30％はアップします！！
※ブックマークして何度か読み直すことが大事！
とは言え、やってみることが一番であることは間違いありません。
今試さないと損しますよ！