JP2001121179A - 多孔質浄化材及びその製造方法 - Google Patents

多孔質浄化材及びその製造方法

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JP2001121179A
JP2001121179A JP29901699A JP29901699A JP2001121179A JP 2001121179 A JP2001121179 A JP 2001121179A JP 29901699 A JP29901699 A JP 29901699A JP 29901699 A JP29901699 A JP 29901699A JP 2001121179 A JP2001121179 A JP 2001121179A
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water
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Keishin Kato
敬信 加藤
Hirozumi Yamanoi
洋純 山野井
Jun Uematsu
純 植松
Kenji Kamihatsu
憲治 神初
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Clion Co Ltd
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Clion Co Ltd
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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微生物を良好に担持できると共に、それ自体
に優れた水質浄化機能を有する多孔質浄化材を安価に提
供すること。 【解決手段】 珪酸カルシウム水和物、石英及び活性炭
を主の構成成分とし、空隙率が50〜90%である多孔
質浄化材とし、またこの多孔質浄化材は、珪酸質原料粉
末、石灰質原料粉末及び活性炭粉末を主原料とした水ス
ラリーを調整し、該水スラリー中に発泡剤或いは起泡剤
によって気泡を含有せしめた後に凝固硬化させ、さらに
高温高圧にて水蒸気養生して製造することとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質浄化材及び
その製造方法に関し、特に水槽、河川、池、湖沼等の有
機性汚染水を浄化するのに好適に使用される多孔質浄化
材及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及びその課題】例えば、水槽で魚類を育て
る場合、餌の残渣、或いは魚類の排泄物に由来する有機
物及びその有機物の分解により発生する窒素化合物及び
リン酸,リン酸塩(以下、単に「リン」と言う。)等
は、水槽に溜まって水を汚すだけではなく、富栄養化の
原因となり、微生物や藻を大量に発生させる。そのた
め、水槽内の水を酸素不足の状態とし、飼っている魚類
を死滅させる場合がある。
【0003】また、生活雑廃水、下水が流れ込む河川、
池、湖沼等も、生活雑廃水等に含まれている有機物、窒
素化合物及びリン等により、上記水槽内と同様に汚染さ
れ、特に富栄養化が進行すると、アオコや赤潮のような
有害な植物プランクトンが大発生し、水は緑色又は褐色
となり、しばしば産業養殖に多大な被害を与える場合が
ある。
【0004】そこで、従来より、上記のような有機性汚
染水を浄化するために、生物膜法による生物処理を行う
ことがなされている。この生物膜法は、微生物の分解力
を利用するもので、担体に微生物の生息している膜を付
着形成させ、これに有機性汚染水を接触させることによ
って、有機物質などを二酸化炭素と水とに酸化分解する
ものである。
【0005】ここで、従来、生物膜を形成する上記担体
としては、ハニコームチューブ、ナイロン製のリボンや
ひも、硬質プラスチック片、砂利等が用いられていた。
しかし、上記したような担体は、専ら微生物を担持し、
そこに生物膜を形成させる作用のみを果たすものであ
り、それ自体に水質浄化機能を有するものではなかっ
た。
【0006】そのため、担持した微生物が有機物質など
を酸化分解することなどによるpHの低下を緩和でき
ず、徐々に水質が酸性となってしまうことから、生物が
生息するための良好な環境(弱アルカリ性のpH8〜
9)を長期間に渡って維持し得るものではなかった。ま
た、このような担体を用いて形成された生物膜は、有機
物質は微生物による酸化分解により有効に除去できる
が、窒素化合物及びリン等は十分には除去できず、別
途、脱窒素及び脱リンを行う必要があった。
【0007】また、近年においては、珪酸質原料粉末と
石灰質原料粉末とを主原料とし、発泡剤或いは起泡剤を
使用して発泡・硬化させた後、高温高圧にて水蒸気養生
して得られる軽量気泡コンクリート(以下、「ALC」
と言う。)に水質浄化機能が認められ、このALCの製
造工程で発生した不良品や建築中に発生するALCの端
材を粉砕し、ALCの破砕物そのもの、或いはその表面
を炭酸ガスで中性化処理したものを浄化材(生物膜を形
成する担体)として用いた技術(特開昭63−4278
8、特開平3−114592)が存在する。このような
浄化材は、pH緩衝作用を有し、有機性汚染水の生物膜
法による処理において微生物の生息に良好なpH8〜9
の環境を維持できると共に、表面から溶出されるカルシ
ウムイオンと反応してリン酸イオンをカルシウムヒドロ
キシアパタイトの形で晶析除去し、且つアンモニアの硝
化を促進する作用を果たすものではあったが、ALCの
破砕物そのものにおいては、上記したようなpH緩衝作
用、リン酸イオンの晶析除去作用等の水質浄化機能はま
だまだ十分なものとは言い難く、また、その表面を炭酸
ガスで中性化処理したものにおいては、水質浄化機能は
向上しているものの、その製造に際して炭酸化装置等の
特別の設備を必要とし、また炭酸化等のために長い処理
時間がかかると言う課題が存在した。
【0008】一方、活性炭は、それ自体に優れた水質浄
化機能があることが広く知られており、カビ臭などの微
生物による臭気、また残存する微量の有害な溶存有機
物、農薬、重金属化合物などの吸着除去、そして最近で
は、水の除菌等のため添加される塩素と反応してトリハ
ロメタンを生成する前駆物質,所謂フミン質などの除去
に使用されている。しかし、活性炭は高価で、広範囲の
浄化材として使用するには経済的ではなく、また、活性
炭の細孔構造から考えると、大きな有機物質が共存して
いる濁度の激しい段階で使用すると、活性炭の細孔の入
口が直ちに閉塞してしまい、内部細孔がまだ十分な吸着
能力を持っているにもかかわらずその後の吸着を妨げる
ことが起こり得るため、専ら水の高次処理において最終
段階で添加されることが一般的に成されてきた。
【0009】本発明は、上述した従来の水質浄化材(生
物膜を形成する担体)が有する種々の課題に鑑みなされ
たものであって、その目的は、微生物を良好に担持でき
ると共に、それ自体に優れた水質浄化機能を有する多孔
質浄化材を安価に提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
目的を達成すべく試験研究を重ねた結果、吸着除去によ
る優れた水質浄化機能を有する活性炭と、多孔質でpH
緩衝作用を有し、且つリン酸イオンの晶析除去及びアン
モニアの硝化を促進する作用を有する軽量気泡コンクリ
ートとを組み合わせれば、両者の特長を兼ね備えた上記
した目的を達成し得る多孔質浄化材を安価に提供できる
ことを見いだし、本発明を完成させた。
【0011】即ち、本発明は、珪酸カルシウム水和物、
石英及び活性炭を主の構成成分とし、空隙率が50〜9
0%である多孔質浄化材とした。また、本発明は、珪酸
質原料粉末、石灰質原料粉末及び活性炭粉末を主原料と
した水スラリーを調整し、該水スラリー中に発泡剤或い
は起泡剤によって気泡を含有せしめた後に凝固硬化さ
せ、さらに高温高圧にて水蒸気養生して製造する多孔質
浄化材の製造方法とした。
【0012】上記した本発明にかかる多孔質浄化材にお
いては、構成成分中に活性炭が含まれていると共に、そ
の空隙率が50〜90%であることが重要である。これ
は、空隙率が50%未満では、比表面積が少なく、微生
物の着床が悪くなると共に、リン除去率が低下するため
であり、また逆に空隙率が90%を越えると、密度が低
くなり、水表面への浮き上がりが生じると共に強度低下
が著しく、また、pH緩衝能力及びリン除去効果等の水
質浄化機能の持続性が悪くなるためである。
【0013】また、上記本発明における多孔質浄化材の
製造に際しては、活性炭粉末を、珪酸質原料粉末、石灰
質原料粉末等の他の原料粉末の総重量に対し、1〜25
重量%、更に好ましくは4〜25重量%配合することが
好ましい。これは、活性炭粉末の配合量が1重量%に満
たない場合には、十分な水質浄化機能を有する製品が得
られないためであり、また25重量%を越える量を配合
すると、混練水の必要量が増加し、高温高圧にて水蒸気
養生した際に爆裂が生じる憂いが高くなるために好まし
くない。
【0014】なお、上記原料として使用する活性炭に
は、塩化亜鉛賦活炭、水蒸気賦活炭、ヤシ殻破砕炭、石
炭系破砕炭等があるが、特には限定されるものはない。
また使用する活性炭の粒度も、特には限定されない。
【0015】更に、上記原料として使用する石灰質原料
粉末としては、通常のALC製造時と同様にセメント、
生石灰、石膏等を使用でき、また、珪酸質原料粉末とし
ては、珪石、珪砂、高炉スラグ、フライアッシュ等のS
iO含有化合物を使用できる。また、上記珪酸質原料
粉末と石灰質原料粉末との混合割合も、通常のALC製
造時と同様に酸化カルシウム(CaO)/シリカ(Si
)のモル比にして0.3〜0.8程度とすれば良
い。
【0016】
【試験例】以下、上記した本発明にかかる多孔質浄化材
及びその製造方法を見出した試験例につき説明する。
【0017】−使用原料− 生石灰 :市販の軽量気泡コンクリート用硬焼(高
温・高熱量焼成)生石灰を、ブレーン比表面積4,000cm
/gに粉砕調整した生石灰微粉末を使用した。 セメント:太平洋セメント株式会社製の普通ポルト
ランドセメントを使用した。 珪 石 :東海工業株式会社製の伊豆・宇久須珪石
を、ブレーン比表面積2,500cm/gに粉砕調整した珪石
粉末を使用した。 活性炭 :関東化学株式会社製の粒度0.6mm以
下に調整された活性炭粉末を使用した。 アルミニウム粉:大和金属粉工業株式会社製の軽量
気泡コンクリート用ファイン粉を使用した。
【0018】−試験体の製造− 上記珪石粉末50重量%、上記生石灰微粉末16重量%
及び上記セメント10重量%、繰り返し原料(ALCの
微粉砕物)24重量%の合計100重量%に対し、外割
りで上記活性炭粉末及び混練水を表1に示す割合で各々
混練し、スラリーを作製した。
【0019】
【表1】
【0020】得られたスラリーに発泡剤である上記アル
ミニウム粉を0.06重量%添加し、型枠に打設して発
泡硬化させた後、型枠から脱型してオートクレーブに入
れ、約180℃、約10気圧の水蒸気雰囲気で約6時間
養生を施し、多孔質成形体(No.1〜4)を得た。但
し、活性炭粉末を36重量%配合したNo.5の配合組
成のものにおいては、オートクレーブ内で爆裂が生じ、
成形体は得られなかった。
【0021】−上記試験体等を用いた水質浄化試験− 得られた上記多孔質成形体(No.1〜4)及び木炭
(市販の備長炭)を、それぞれ2g計り取り、pH3に
調整した500mlのリン酸水溶液内に各々投入し、マ
グネチックスターラーにて攪拌した際のpHの経時変化
を各々測定した。なお、pHの経時変化の測定は、横河
電気株式会社製のModel PH82パーソナルpH
メータを用いて測定した。その測定結果を、図1に示
す。
【0022】また、上記試験No.4の多孔質成形体
(活性炭粉末を外割りで25重量%添加した多孔質成形
体)、上記試験No.1の多孔質成形体(活性炭粉末が
添加されていない所謂通常のALC)、試験No.1の
多孔質成形体の炭酸化処理物(炭酸ガスを充満させた容
器内に3日間放置して表面の一部を炭酸化処理した多孔
質成形体)、及び木炭(市販の備長炭)を使用し、粒度
5〜10mmに破砕し、該破砕物を直径75mm、高さ
45mmの円筒状フイルター内に各々充填し、その後、
該円筒状フイルターを汚濁水の満たされた170mm×
300mm×230mmの水槽中に入れ、エアーポンプ
にて汚濁水を循環攪拌し、その際の濁度の経時変化を各
々測定した。なお、濁度の経時変化の測定は、東亜電波
工業株式会社製の水質チェッカWQC−22Aを用いて
測定した。その測定結果を、図2に示す。
【0023】上記の試験例より、活性炭を含有した本発
明にかかる多孔質浄化材は、通常のALC、或いはAL
Cの炭酸化処理物に比して、その水質浄化機能が優れた
ものとなることが判明した。また、この多孔質浄化材の
製造に際しては、活性炭粉末を、珪酸質原料粉末、石灰
質原料粉末等の他の原料粉末の総重量に対し、1重量%
以上は配合することが、十分な水質浄化機能を有する製
品とするために必要であり、また、25重量%を越える
量を配合すると、混練水の必要量が増加し、高温高圧に
て水蒸気養生した際に爆裂が生じる憂いがあるために好
ましくないことが判明した。
【0024】
【発明の効果】以上、記載した本発明にかかる多孔質浄
化材によれば、通常のALC、或いはALCの炭酸化処
理物に比して、その水質浄化機能が優れたものとなると
共に、含有された活性炭によりカビ臭などの微生物によ
る臭気、また残存する微量の有害な溶存有機物、農薬、
重金属化合物などの吸着除去、そして更には脱色を期待
できる多孔質浄化材となる。また、本発明にかかる多孔
質浄化材の製造方法によれば、上記本発明にかかる多孔
質浄化材を、従来のALC製造設備をそのまま利用して
安価に製造できる。従って、この多孔質浄化材を水槽、
河川、池、湖沼等の有機性汚染水の浄化に使用すると、
主成分である珪酸カルシウム水和物により富栄養化の原
因であるリン酸イオンの晶析除去や、浄化に必要な微生
物の生息に適したpHが維持できると共に、臭気の除
去、脱色等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】活性炭含有量の異なる多孔質浄化材及び木炭を
各々リン酸水溶液に投入した場合のpHの経時変化を示
した図である。
【図2】本発明にかかる多孔質浄化材と、その他の公知
の水質浄化材とを汚濁水の浄化に各々使用した場合の濁
度の経時変化を示した図である。
フロントページの続き (72)発明者 神初 憲治 東京都中央区日本橋蛎殻町1丁目10番7号 日本イトン工業株式会社内 Fターム(参考) 2B104 EE09 4D003 AA01 AB01 BA07 EA01 EA19 EA22 EA23 EA25 EA38 FA02 4D024 AA05 AA06 AA07 AB02 AB12 AB16 BA02 BA03 BA05 BA11 BB01 BC01 CA01 DB14

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 珪酸カルシウム水和物、石英及び活性炭
    を主の構成成分とし、空隙率が50〜90%であること
    を特徴とする多孔質浄化材。
  2. 【請求項2】 珪酸質原料粉末、石灰質原料粉末及び活
    性炭粉末を主原料とした水スラリーを調整し、該水スラ
    リー中に発泡剤或いは起泡剤によって気泡を含有せしめ
    た後に凝固硬化させ、さらに高温高圧にて水蒸気養生し
    て製造することを特徴とする多孔質浄化材の製造方法。
  3. 【請求項3】 活性炭粉末の配合割合が、他の原料粉末
    の総重量に対して1〜25重量%であることを特徴とす
    る請求項2記載の多孔質浄化材の製造方法。
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