JPH02229595A - 生物活性炭による水処理方法 - Google Patents

生物活性炭による水処理方法

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JPH02229595A
JPH02229595A JP1050162A JP5016289A JPH02229595A JP H02229595 A JPH02229595 A JP H02229595A JP 1050162 A JP1050162 A JP 1050162A JP 5016289 A JP5016289 A JP 5016289A JP H02229595 A JPH02229595 A JP H02229595A
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裕一 府中
Shigeo Yasutake
安武 重雄
Eiji Tochikubo
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Ebara Research Co Ltd
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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水2次処理水、産業廃水や有機性汚染の進
行した上水用源水のような汚染水を生物の付着した活性
炭によって、汚染水中の微量有機物や臭気成分、アンモ
ニア性窒素(NH.−N)などを好気状態で生物分解す
る水処理方法に関する. 〔従来の技術〕 上水道分野では水源の汚染が進行しており、特に有機性
汚染が著しくなっているが、この水源の汚染に対応して
従来とは異なった浄化技術が研究開発されている.その
一つが生物活性炭処理の技術であり、この処理方法は、
溶存酸素を含む汚染水を活性炭層に通水すると、汚染水
中の汚濁物質が活性炭に吸着されるとともに生物学的分
解などの生物学的除去作用を受けるため、活性炭が理論
的に吸着できる量よりも多くの汚濁物質が除去されると
いうものである.〔黒沢ら「水質汚濁研究」第11巻第
9号590〜598頁(1988))。
ここでは、活性炭が吸着した汚濁物質が生物学的除去作
用によってなくなり、あたかも活性炭の吸着能力が回復
するようにみえるところから、この生物学的除去作用は
生物再生作用と呼ばれている.活性炭は高価であり、生
物再生効果がなければ、これは単なる吸着材となり、頻
繁な交換が必要になるため、経済的でない.したがって
、交換頻度の少ない、生物再生効果の期待できる生物活
性炭処理方法は、今後の発展が期待されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来の生物活性炭処理方法は、′“活性
炭吸着塔を設置したところ、生物活性炭効果がたまたま
認められた”という程度であり、生物再生の面からみる
と、十分な効果が引き出されているとはいいがたい. 本発明は、汚染水を生物の付着した活性炭によって好気
状態で浄化する水処理方法において、活性炭における生
物再生作用を最大限に発揮させることを目的とするもの
である。
〔諜題を解決するための手段〕
本発明は、汚染水を生物の付着した活性炭によって好気
状態で浄化する水処理方法において、汚染水を粒子密度
0.3〜0.6g/ccの活性炭の層、粒子密度0. 
 6〜1.0g/ccの活性炭の層の順に通すことを特
徴とする水処理方法によって、前記の課題を根本的に解
決した. 以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する. 第1図は、本発明の一実施態様を示したものであり、下
水2次処理水などの汚染水1は処理槽2の上部から入る
。処理槽2では活性炭(A)3と活性炭(B)4が固定
床に充填され、活性炭(A)3の層は処理槽2の上部に
、また活性炭(B)4の層は処理槽2の下部に形成され
ている.本発明で最も重要なことは、汚染水を粒子密度
0.3〜0.6g/ccの活性炭八の層、粒子密度0.
6〜1.0g/ccの活性炭Bの層の順に通すことであ
る. 従来、生物活性炭の処理効果については、そのミクロポ
ア(細孔)、とりわけ半径数十人の細孔の量に着目され
てきた。これは、水中に溶存する汚濁成分の大きさは数
十人程度であるため、孔径が数十人のミクロボアを多く
有する活性炭がこれらの汚濁成分に対する吸着量が多く
、したがってその吸着量が多いだけ生物再生作用が大き
くなるという考え方に基づいたものである。もっとも、
活性炭の吸着作用については、被吸着物質の大きさに関
する分子ふるい効果だけでなく、親水、疎水性や電位の
問題があるため、被吸着物質の大きさだけで論ずること
はできないが、それはかなりの影響力があるので、最も
影響の強い作用といわれている. しかし、発明者らは、生物再生作用は活性炭自体の吸着
能力ばかりでなく、微生物の保持量にも大きな関係があ
ると考えて実験したところ、微生物の保持量は活性炭の
粒子密度に依存することがわかった.すなわち、活性炭
はその粒子密度の低いものは微生物の保持量が大きいが
、その粒子密度の高いものは微生物の保持量が小さい.
これは、一般に粒子密度の低い活性炭は10μm(10
’入)オーダのマクロボアの比率が高く、数μmオーダ
である細菌が繁殖し易いためと思われる。
さらに、粒子密度の低い活性炭は、マクロボアの比率が
高いため、汚濁物質を吸着する数十人オーダのミクロポ
アが若干少なくなるという欠点があり、粒子密度の低い
活性炭だけを用いても、生物再住作用については大きな
改善は期待できず、かえって場合によっては生物再生作
用が低下することがある. そこで、粒子密度の異なる活性炭について、その活性炭
の細孔半径細孔容積などの性状との関連性やそれらと生
物再生作用との関係について検討したところ、それらの
粒子密度と細孔半径、細孔容積などとの関連性は、その
一例を挙げると第1表に示すようであった。
第1表 活性炭の性状 第1表からもわかるように、粒子密度の高い活性炭は1
0μm(10’人)オーダのマクロボアの比率が少なく
、数十人オーダのミクロポアの比率が若干高いものであ
る。このため、この活性炭は汚濁成分の吸着量が多いの
で、従来から汚濁成分の吸着剤として使用されている. これに対し、粒子密度の低い活性炭は、1μm以上のマ
クロポアが多いため汚濁物質を吸着する数十人オーダの
ミクロボアが少なくなる.そして、このような粒子密度
が異なった活性炭を用いて様々な実験を繰り返したとこ
ろ、粒子密度0.  3〜0.6g/ccの活性炭Aに
汚染水を通した後、粒子密度0.6〜1.0g/ccの
活性炭Bを通すと、生物再生効果が著しく増大すること
を発見した. 具体的には、活性炭Aと活性炭Bとを汚染水の流れ方゛
向に直列に充填配備して、それに汚染水を通す.例えば
、第1図に示されるように、活性炭Bの層の上に活性炭
八の層を形成し、活性炭A層の上方から汚染水を流下さ
せる形式を取ってもよい。
活性炭Aの粒子密度が余り小さ過ぎると、こわれ易くな
るので0.3g/cc以上であることが必要で、実用上
は、材質によっても異なるが、0.4〜0.6g/cc
程度が好ましい.活性炭Bの粒子密度は、0.6〜1.
0g/ccの範囲であるが、数十人オーダのミクロボア
が最も多いものが良い.活性炭Bは粒子密度が大き過ぎ
ると、活性炭の賦活度が低下するためミクロボアが少な
くなって好ましくない.このため、活性炭Bは、粒子密
度を0.7〜0.9g/ccとするのが好ましい.また
、生物活性炭を用いる汚染水の処理技術においては、そ
の生物作用を十分に行わせるためには、好気状態を良好
に維持することが重要である.比較的汚濁の少ない汚染
水であれば、それが処理槽2に入る前に汚染水に十分な
溶解酸素を付加するだけで良いが、そうでない場合には
、第1図に示すように、活性炭充填層全域を好気状態に
維持するための手段として、活性炭Bliよりも下部に
配備した散気管5より酸素含有ガス6を送入する方法を
採ってもよい。酸素含有ガスとしては、空気、酸素など
を使用する. その際、第1図に示すように、汚染水を下向流で通水す
ると、気液向流効果のため、接触効率が向上し、送気量
が節約でき、省エネルギーになる。
汚染水は上向流として流してもかまわない.この場合に
は、活性炭(A)3の層は下部層となる.また、汚染水
を下向流に通水し、活性炭八〇粒径を活性炭Bの粒径よ
りも大きくすると、複層濾過効果によって活性炭充填層
の目詰まりを防止することができるため、凝集沈澱設備
などの前処理を省略できる. 前記したように、活性炭(A)3と活性炭(B)4を通
過することによって汚染水1は浄化されて処理水8とな
り,処理水管7を通って排出される.なお、活性炭Aの
層と活性炭Bの層は直接積層させずに、別々に設けても
よい。
〔作用〕
本発明で用いる粒子密度が0.  3〜0.6g/CC
の活性炭(A)は、1μm以上のマクロボアの比率が高
く、かつ10μmオーダのマクロボアの比率が高いため
,大きさが数μmオーダである細菌が繁殖し易いため生
物作用が十分に行われる.また、粒子密度が0.  6
〜1.0g/ccと高い活性炭(B)は、1参μm以上
の74クロボアの比率が少なく、数十人のミクロボアの
比率が若干高いため、汚濁成分の吸着量が多い. そして、汚染水をこれらの活性炭Aと活性炭Bを順に通
すと、生物再生効果が著しく増大する理由は、明らかで
はないが、おそらく次のようなことであろうと推測され
る.活性炭Aには前記したように細菌が多量に付着する
が、その細菌群のなかには被吸着物質である汚濁物質を
分解する細菌も含まれるため、分解酵素を分泌し、一部
の酵素は活性炭A内で使用されるが、一部は汚染水とと
もに活性炭B内に至り、活性戻Bでの細菌数の不足を補
っているのではないかと考えられる。
〔実施例〕
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する.ただ
し、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない
. 実施例 下水2次処理水を被処理水として本発明に従って処理し
た.また、比較例として別の処理方法によって同じ被処
理水を処理した. 実験装置は径160mmX高さ5 5 0 0mmOカ
ラムを用いた.第2表に実験に使用した活性炭の仕様を
示し、また第3表に実験条件を示す.第3表に見えるよ
うに、比較例1は活性炭A単独を使用した場合であり、
比較例2は活性炭B単独を使用した場合であり、比較例
3は活性炭B、活性炭Aの順に充填した場合である. 第2表 活性炭の仕様 TOC除去率30%を破過とみなしたときの、交換まで
の活性炭使用可能期間と汚泥発生量を求めた.その結果
を第4表に示す. 第4表 処理効果 *  水質については運転開始後6ケ月後の値である. ** 逆洗は濾過圧力が100c11上昇した時点で行
った. 処理水SSは、運転初期からあまり変わらないが、処理
水TOCは経過日数とともに徐々に上昇する.本発明は
、比較例1,  2.  3に比べ、最も良好な水質の
処理水が得られた. 一方、本発明は、交換までの活性炭使用可能期間が比較
例の場合の1.5〜2倍程度延びている.また、汚泥発
生量は、活性炭A単独(比較例l)の場合とほとんど同
じであり、粒子密度の低い活性炭Aを全量用いなくとも
全量用いた場合とほぼ同様な効果が期待できる。
〔発明の効果〕
本発明は、粒子密度の低い活性炭と粒子密度の高い活性
炭とを直列に組み合わせることにより、生物再生作用が
増大し、それに伴い、活性炭の逆洗頻度が従来方法に比
べて少なくてすみ、また活性炭の交換までの使用期間が
従来方法の1.5倍程度まで延長することができたので
通水可能期間が著しく延長された.また、汚泥発生量に
ついても、粒子密度の低い活性炭を単独で行なった場合
とほぼ同様にすることができる. さらに、活性炭充填層下部に散気管を配備することによ
って、充填層全域を好気状態に維持することができるの
で、下水2次処理水のように酸素要求量の高い汚染水に
ついても有効に処理することができる.その際、被処理
水を下向流で通水すると、気液向流効果が発揮されるた
め、送気量の節約ができ、省エネルギーになる。
また、被処理水を下向流で通水し、かつ上層にある粒子
密度の低い活性炭の粒径を粒子密度の高い活性炭の粒径
よりも大きくすると、複層濾過効果によって活性炭の目
詰まりを防止することができるため、凝集沈澱設備など
の前処理を省略できる.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施態様を行うための装置の模式図
を示す. 符号の説明 1・・・汚染水     2・・・処理槽3・・・活性
炭A    4・・・活性炭B5・・・散気管    
 6・・・酸素含有ガス7・・・処理水管    8・
・・処理水手 続 ネfli 正 書 事件の表示 平成1年特許願第501 62号 発明の名称 生物活性炭による水処理方法 補正をする者 事件との関係: 特許出願人 名称: (040)荏原インフィルコ株式会社(ほか1
名)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 汚染水を生物の付着した活性炭によって好気状態で浄化
    する水処理方法において、汚染水を粒子密度0.3〜0
    .6g/ccの活性炭の層、粒子密度0.6〜1.0g
    /ccの活性炭の層の順に通すことを特徴とする水処理
    方法。
JP1050162A 1989-03-03 1989-03-03 生物活性炭による水処理方法 Granted JPH02229595A (ja)

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