JP2003103280A

JP2003103280A - 排水の脱色方法および装置

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Publication number: JP2003103280A
Application number: JP2001303395A
Authority: JP
Inventors: Shoshuku Chin; 昌淑陳; Yasuo Tanaka; 康男田中
Original assignee: National Agricultural Research Organization
Current assignee: National Agricultural Research Organization
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-08
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP3477187B2

Abstract

(57)【要約】【課題】硫黄を用いた簡単な方法を利用して、低コス
トの着色排水の脱色技術を提供すること。【解決手段】硫黄又は硫黄と炭酸カルシウムとの混合
粒状体を充填した濾材２を収納した反応槽１を用いて、
流入水のｐＨを８−９に調整するか若しくはそのまま反
応槽に導入する。硫黄と炭酸カルシウムとの混合粒状体
からなる充填材には空気が直接接触するように上向流式
で少なくとも1.0ｍ³／ｍ³minの条件で通気し、好気条件
で硫黄酸化菌による好気性硫黄酸化反応を生起させ、着
色成分を酸化分解して脱色する。この装置での流入水の
ｐＨ調整にはｐＨメータ８と攪拌機９とを備え、更に酸
又はアルカリが自動的に供給されて所定のｐＨとなるよ
うに貯蔵槽１０、供給管１１を介してｐＨ調整槽７が設
けられる。脱色処理済の放流水５は、要すればｐＨ調整
を経て、放流される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、用水（排水等を含
む。以下「排水」と単に記す。）の脱色方法及びその装
置に関し、詳しくは、好気条件下における硫黄酸化反応
を利用し、排水に含有する呈色成分（有機物から生成さ
れたフミン質由来の難分解性成分）を脱色する脱色方法
および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高濃度有機排水である畜舎排水は、種々
な処理により汚濁成分を除去しても、排水に占める有機
物から生成されたフミン質由来の茶褐色を呈する着色成
分を除去できない場合が多い。色の着いた処理水は視覚
的に汚れて見え、放流の際に問題となることが多い。最
近、排水の色についての関心が高まり、規制を設けよう
とする動きがあり、畜舎排水も今後は脱色処理が求めら
れるようになる懸念がある。

【０００３】ところで、畜舎排水を始めとする着色排水
の脱色技術には、凝集沈澱法（特開２０００−２４６０
１３号公報、同２０００−１５３２８０号公報、同平７
−２９９４７４号公報、同平７−２９９４７５号公報、
同平１１−２３９７９５号公報など）、イオン交換処理
法（特開平６−３０４４０３号公報）、酸化分解法（特
開２０００−１５３２８６号公報、同２０００−２６３
０４９号公報、特開平７−２９９４７２号公報など）、
紫外線照射法（特開平１１−１１４５８５号公報）、過
酸化水素添加紫外線照射法（特開平１０−０８５７７１
号公報、特開平１１−０９０４６２号公報など）、膜濾
過法（特開平１１−０１０１４２号公報；水道公論１９
９６年４号、８６−８９頁）、土壌吸着法（特開平１０
−１５６３４７号公報、特開平１０−２０４４４６号公
報など）、活性炭吸着法（特開平９―２４８５６２号公
報、特開２０００―０２６１１４号公報など）、オゾン
注入法（特開２００１−０３８３４４号公報、同２００
０−０５１８７６号公報、特開平８−０５２４８２号公
報、特開平８−０２４８９８号公報など）等の手段があ
る。

【０００４】このうち、凝集沈殿法は、無機凝集剤であ
るアルミニウム塩類（硫酸アルミニウム、アルミン酸ナ
トリウム、塩基性塩化アルミニウム）、鉄塩類（硫酸第
１鉄、硫酸第２鉄、塩化第２鉄、塩素化コッパラス）及
び有機高分子凝集剤（陰イオン性ポリマー、陽イオン性
ポリマー、非イオン性ポリマーなど）を排水に添加し、
色成分を凝集させて除去する手法である。この手段は凝
集性の乏しい低分子の呈色物質に対してはは適用できな
い。

【０００５】イオン交換処理法は、イオン交換樹脂に色
度を有する不純物を吸着させて色を除去する方法であ
る。この方法は吸着が進むと、不純物が濃縮されて濃厚
な再生廃液が発生するので廃液の処理も考えなければな
らない。

【０００６】また、酸化分解法は、色度原因物質を酸化
剤である過酸化水素、次亜塩素酸などを投入して分解又
は電気分解して色度を低減させる手法である。最近で
は、オゾンを注入する方法も用いられている。しかしな
がら、これらの方法は薬品費などの処理コストが嵩み、
また電力消費コストも高いという問題を抱えている。

【０００７】更に、紫外線照射法、オゾン又は過酸化水
素添加紫外線照射法も広い意味では酸化分解法であり、
前述の酸化分解法と同様に、薬品処理コスト、電力消費
コストが高いという問題を有する。

【０００８】またさらに、処理コストが低い手段として
は土壌吸着法がある。もっとも、この手段は土壌の閉塞
の問題と破過した土壌の定期的な交換が必要となるとい
う課題を抱える。

【０００９】膜濾過法の場合は、主に飲料水の色を除去
するために開発された方法で、原水の色度成分の量が多
いときは凝集剤を添加してから膜濾過を施すか、又は活
性炭処理を追加する必要がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述の脱色方法の多く
は、コストが高いこと、運転及び維持管理が煩雑である
ことなどが難点とされており、処理コストが低い土壌吸
着法の場合は、土壌の閉塞の問題と破過した土壌の取替
えの問題とが存する。

【００１１】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みなされたものであって、安価な硫黄と炭酸カルシウム
(炭酸石灰)を用い、簡単な方法で着色した排水の脱色を
可能ならしめることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、硫黄の粒状体
又は硫黄と炭酸カルシウムとを混合した粒状体を充填し
た反応槽を用い、排水を曝気することにより好気条件下
において、硫黄酸化菌による硫黄酸化反応を生起させ、
着色物質(主にフミン質)を酸化分解して脱色を行うこと
を特徴とする。

【００１３】本発明は、硫黄又は硫黄と炭酸カルシウム
との混合物粒状体を充填した反応槽に着色した排水を導
入するに際し、この着色排水の流入水のｐＨを８．０乃
至９．０の範囲に保持しながら、曝気を施し、更に好気
条件において硫黄酸化反応を生じさせて、脱色すること
を特徴としている。流入する着色排水のｐＨが前記の範
囲にあれば、ｐＨ調整は不要である。本発明では、流入
水のｐＨを調整すると共に、通気により硫黄酸化菌の活
動を促し、反応槽内のｐＨを６．５乃至８．０の範囲に
維持すると、硫黄酸化反応を好適に進めることができ
る。

【００１４】これら排水処理は、生物処理が施された状
態の着色排水を脱色処理するとき、処理水の色度を低減
でき、好ましい結果が得られる。排水中に窒素成分が含
有されている場合にも本発明の技術は好ましく適用でき
る。脱色に際し使用する硫黄と炭酸カルシウムからなる
混合粒状体で形成されたもの（例えばペレット状）は、
アルカリ成分の放出が円滑に行われ、緩衝作用によりｐ
Ｈが適正に維持され、その取扱いも容易となる。

【００１５】本発明装置は、硫黄からなる粒状体又は硫
黄と炭酸カルシウムとの混合物からなる粒状体が充填さ
れた反応槽と、曝気装置と、処理水のｐＨに応じて通気
量を制御できる通気量制御手段と、酸やアルカリの添加
によるｐＨ調整装置と、着色した排水を該反応槽に導入
し、また脱色処理を経た後に処理水を導出する手段とを
備える。

【００１６】硫黄と炭酸カルシウムを含む混合物は粒状
体として硫黄含有濾材床を形成する。そして、反応層内
に固定又は流動する状態で配される。曝気装置は反応槽
の下方から送気管を介して空気又は酸素を含むガスを反
応槽内に導く機能を備える。通常はコンプレッサ（ブロ
ア）と通気管とを備える。これらの通気装置は機能的に
そのまま通気量制御手段となり得る。ｐＨ調整装置は排
水を反応槽に導入する前方に設ける。ｐＨ調整槽には、
ｐＨメータ、酸性の液（又はアルカリ液）を滴下できる
装備、攪拌機などが設けられ、自動的又は手動的に排水
が所定のｐＨとなるように調整される。本発明の場合
は、流入する着色排水の多くが中性乃至弱アルカリ性で
あることから通常では格別ｐＨ調整を要しない場合が多
い。処理水のｐＨが８未満の場合、通気量制御手段及び
／又はｐＨ調整装置を使用する。

【００１７】なお、硫黄酸化に伴い処理水のｐＨが低下
する場合があり、放流水をｐＨ調整して放流することも
あるが、この場合は流入水のｐＨ調整の要領を応用でき
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明装置の実施形態を示
す図面に基づき、本発明装置および方法について詳細に
説明する。図１は、後述する実施例に供したカラム型の
試験装置であり、模式的側断面図である。また、図５
は、本発明の実施態様の１つであって、中和槽及び曝気
装置を付加し、硫黄ペレットを充填した上向流式の脱色
処理装置の１例を示す模式的断面図である。

【００１９】更に、図６は、本発明における他の実施態
様の１つであって、ｐＨ調整槽、通気量調整装置及び曝
気装置を付加し、炭酸カルシウムと硫黄との混合物ペレ
ットを充填した脱色処理装置の１例を示す他の模式的断
面図である。

【００２０】また更に、図７は、本発明の別な実施態様
の１つであって、曝気装置を付加し、硫黄と炭酸カルシ
ウムとの混合物ペレットを充填した脱色処理装置の１例
を示す模式的断面図である。

【００２１】図５乃至図７の装置では、曝気手段を附加
し、硫黄ペレット又は硫黄と炭酸カルシウムとの混合物
ペレットを充填した脱色処理装置を用いることができ
る。曝気装置において間欠的曝気を施し、好気条件と嫌
気条件とを繰り返すと、単に脱色ができるだけでなく、
脱窒も可能となる。

【００２２】図１の試験装置において、処理槽カラム１
は縦型円筒状の槽体で、底部には通気装置３が設けら
れ、上部には排気栓が設けられ、また処理槽カラム１の
内部には硫黄又は硫黄・炭酸カルシウム混合物のペレッ
トが含有された硫黄含有濾材床２が配される。硫黄含有
濾材床２は固定床でも流動床でもよい。硫黄含有濾材床
２の下方には曝気手段である円板状の通気装置３が設け
られる。通気装置３は、槽外に設けられたブロアＢある
いはコンプレッサ（図示せず）からの空気を通気管３ａ
から供給され、空気は通気装置３の上面の多孔面から噴
出し、硫黄含有濾材床２に空気すなわち酸素を供給し、
好気層としている。

【００２３】本体１の内部には、硫黄と要すれば炭酸カ
ルシウムとからなる硫黄含有濾材を充填した硫黄含有濾
材床２が形成される。この粒状物は、例えば、特開平１
１−２８５３７７号公報に記載の組成物が好適に用いら
れるが、硫黄とアルカリ成分を含んでおれば、適宜の粒
状物を充填して硫黄含有濾材床２を形成することができ
る。

【００２４】排水供給手段である、ポンプ４ａを有する
排水供給管４は、硫黄含有濾材床２の上方で本体１の底
面近くの側壁に開口し、ここから排水を供給すると上向
流となって処理槽１の上方に向かい、排水は硫黄酸化さ
れつつ、槽外に流出する。

【００２５】なお、着色排水は被処理水タンク１２に貯
留することができ、この被処理水タンク１２には被処理
水の均一化のため攪拌機９が設けられているので、ｐＨ
調整などを施した際や馴養状態の調整などにおいて、こ
の攪拌機９は有効である。

【００２６】図５乃至図７は、後述する実施例の知見に
基づいて、着色排水の脱色処理を施す脱色処理装置を示
す。

【００２７】図５の装置について説明する。この装置
は、反応槽１と硫黄（Ｓ⁰）濾材２を用いたものであ
る。反応槽１は上向流式であり、反応槽の下部から着色
排水を排水供給管４により導入せしめる。また、反応槽
１の底部に曝気装置３が設けてあり、空気又は酸素含有
ガスが通気管を経て反応槽に供給され、着色排水は曝気
される。この結果、好気条件において硫黄酸化反応が進
み、着色排水の脱色が起きる。硫黄濾材２の場合、脱色
と共に処理水のｐＨが大きく低下する場合があるので、
放流の前にｐＨ調整をして処理水を放流する。なお、流
入水のｐＨが中性又はアルカリ性の場合、処理水のｐＨ
に応じてインバータIによって、ブロアを制御し、通気
量を変化させて硫黄酸化活性を適正化すると、処理水の
ｐＨを所定範囲に維持することが可能となる。

【００２８】次に、図６の装置について説明すると、こ
の装置は、反応槽１と硫黄（Ｓ⁰）と炭酸カルシウムと
の混合物からなる硫黄含有濾材床２とを用いている。ｐ
Ｈメータ８を設置したｐＨ調整槽７を設け、流入する着
色排水のｐＨを８〜９前後の所定の値に自動的に調整し
ながら、上向流式で反応槽１の下部から排水供給管４を
介して被処理水を流入させる。ここでも、反応槽１の底
部に曝気装置３が設けてあり、空気又は酸素含有ガスが
コンプレッサＢや通気管３を経て反応槽１に供給され、
着色排水は充分曝気される。

【００２９】なお、流入する非処理水のｐＨ調整には、
酸又はアルカリ（ｐＨ調整液）の貯蔵槽１０に蓄えられ
た酸又はアルカリをポンプで例示される酸又はアルカリ
（ｐＨ調整液）供給手段１１を介してｐＨ調整槽７に送
る。そこでは被処理水と酸（又はアルカリ）とが充分均
一に混ざるように攪拌機９が備えられ、所定のｐＨが維
持される。

【００３０】更に、硫黄と炭酸カルシウム又はその複合
濾材を用いる際に、流入する排水のｐＨが適正範囲であ
る場合には、図７のようにｐＨ調整機能部を省くことが
可能となる。また、図５乃至図７において、反応槽１は
下向流又は流動床の形式を採ることも可能である。既
に、述べたように、曝気を間欠曝気とすると、脱色に加
えて窒素成分の硝化・脱窒も可能となる。もっとも、脱
色効果は間欠曝気にすると連続曝気に比較して低減す
る。

【００３１】本発明の脱色処理では曝気は間欠的又は連
続的に実施される。この通気(曝気)は脱色には不可欠で
あって、通気量として例えば少なくとも１ｍ³／ｍ³・mi
nが目安となる。

【００３２】

【実施例】本発明は、好気条件において排水に硫黄酸化
反応を施すことにより、酸化反応に伴い着色物質（主に
フミン質に由来するもの）を酸化分解せしめ、排水を脱
色する方法及び装置であるが、以下に具体的な手法を示
す。

【００３３】被処理水として、排水、特に色度の低減乃
至高度な脱色を要する排水の代表例として畜舎排水を用
いる。着色した畜舎排水の色の除去に、本発明の方法及
び装置を適用した例示として畜舎排水を用いているが、
勿論本発明は畜舎排水に適用が限定されるものではな
い。

【００３４】豚舎汚水をＨＲＴ２日とし、ＵＡＳＢリア
クタで嫌気性処理した排水を、供給管から供給し、更に
硫黄含有濾材床に硫黄酸化菌を馴養、馴致し、濾床に微
生物相が安定した後、排水の脱色処理を行うものであ
る。

【００３５】実施例１−３における分析方法は以下の通
りである。着色度は着色度計（ＮＤＲ−２０００、日本
電色工業社）を用いて分析した。着色度は１５０００ｒ
ｐｍ、５分間遠心分離して浮遊物質（ＳＳ）を除去した
後測定した。この着色度計は「希釈法―ＸＹＺ濃度和
検量線」を使用する方法で着色度を測定する機器であ
る。硫酸態硫黄（ＳＯ₄ ^2-―Ｓ）は試料を５０倍に希釈
しミリポアＨＡフィルタで濾過してから、イオンクロ
マトグラフィ（ＩＣ７０００Ｙｏｋｏｇａｗａ社）
で測定した。＜実験例１＞実験は20℃で行い、全実験での流入水は畜
舎排水をUASBリアクタで嫌気処理した後、水道水で2倍
希釈して作成した。流入水の性状は表１に示した。植種
源としては独立行政法人農業技術研究機構の畜産草地研
究所（茨城県茎崎町）の畜舎排水を処理している施設の
活性汚泥を用いた。表１において、TOCとは全有機炭素
を、T-Nとは全窒素を、NH₄ ⁺-Nとはアンモニア態窒素
を、NO₃ ^--Nとは硝酸態窒素を、またNO₂ ^--Nとは亜硝酸態
窒素を示す。更にT-Pとは全燐を、PO₄ ^2--Pとは燐酸態燐
を、またSO₄ ^2--Sは硫酸態硫黄を示す。

【００３６】ここでは、脱色が硫黄酸化に付随する現象
であることを確認するため、硫黄と炭酸カルシウムとを
混合して造粒した濾材であるS^O+CaCO₃ ペレット(粒径5
―20mm) に加えてCaCO₃を含まない硫黄成分のみの硫黄
粒(S^Oペレット(粒径3―5mm))及び硫黄を含まない砕石
(粒径5―20mm)の3種類の濾材を各々1.4kg充填した図1の
カラムを用いて表２の条件で実験を行った。

【００３７】実験の結果を表３に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１は実験例１−３における全実験に用い
た流入水の性状を示すものである。

【００４０】

【表２】

【００４１】表２は実験例１における実験Ａの実験条件
を示したものである。この実験Ａの実験結果を次ぎの表
３に示す。

【００４２】

【表３】

【００４３】S^O ペレットでは実験前半は脱色ができな
かったが、実験後半には徐々に脱色率が高くなり、最大
44.7%まで達した。これにより、硫黄だけても脱色が生
じることが確認された。ただし、ｐＨは5.2まで低下し
た。一方、S^O+CaCO₃ ペレットでも脱色率は徐々に上昇
し最大56.6%を示した。なお、SO₄ ^2--S濃度はS^O ペレッ
トとほぼ同じ濃度まで高まったにも拘らずｐＨは6.8程
度であり、CaCO₃がｐＨの低下を抑制することが確認さ
れた。

【００４４】また、処理水のSO₄ ^2--S濃度と脱色率との
相関はS^O ペレットがr²=0.918、S^O+CaCO₃ペレットがr²
=0.824であった。砕石でも脱色率は徐々に上昇したが、
最大でも30%程度で他に比べて低かった。砕石での脱色
は砕石上の生物膜による好気分解や硝化が関与した可能
性が考えられる。

【００４５】S^O+CaCO₃ペレットとS^O ペレットの単位硫
黄酸化量当りの脱色量[△着色度／△SO₄ ^2--S (U/mg) ]
と処理水ｐＨとの関係から、どちらもｐＨが低いほど△
着色度／△SO₄ ^2_Sが高まる傾向が見られた。また、S^O+C
aCO₃ ペレットがS^O ペレットより△着色度／△SO₄ ^2--S
が大きいことも示された(S^O+CaCO₃ ペレット：最大1.
9、S^Oペレット: 最大1.2 ) (表３)。なお、1kgの硫黄が
1時間当たりに除去する脱色量を表した比脱色速度(U／k
g・h)はS^O+CaCO₃ペレットが最大22.8 U／kg・h、S^Oペレ
ットが最大18.0 U／kg・hであった(表３)。これより、
比脱色速度で示される硫黄酸化に由来する脱色の効率は
S^O+CaCO₃ ペレットの方がS^O ペレットより高いことが示
唆された。これらの結果より、硫黄単独に較べ、S^O+CaC
O₃ペレットの脱色性能が優れており、また中和処理も必
要ないことから、装置として一層簡便なものとなると考
えられる。＜実験例２＞脱色性能に及ぼす曝気方式及び曝気量の影
響を検討するため、実験装置として前記図１のカラムを
用いて、S^O+CaCO₃ を1.0~1.4kg充填し、表４の条件で2
系列の実験を行った。

【００４６】実験は20℃で行い、全実験での流入水は畜
舎排水をUASBリアクタで嫌気処理した後水道水で2倍希
釈して作成した。流入水の性状は表２に示した。植種源
としては、実施例１と同様に、畜産草地研究所の畜舎排
水を処理している施設の活性汚泥を用いた。流入水を3
週間通水し馴養させてから、実験データの採取を開始し
た。実験結果を表５に示す。

【００４７】

【表４】

【００４８】実験例２における実験Ｂ及び実験Ｃの試験
条件を示す。実験Ｂ及び実験Ｃの実験結果を、次ぎの表
５に掲記する。

【００４９】

【表５】

【００５０】脱色率は曝気を行ったカラム(間欠曝気(B-
1), 平均脱色率：24.6%、連続曝気(B-3), 平均脱色率：
32.6%)が無曝気(嫌気)のカラム(B-2, 平均脱色率：9.3
%)より高かった(表５)。SO₄ ^2--S濃度が100−150mg/Lの
範囲での△着色度を連続曝気と間欠曝気とで比較する
と、連続曝気の方が2倍近く高かった。このことから連
続曝気の方が効率的と云える。連続曝気ではSO₄ ^2--S濃
度によらず、ほぼ一定の△着色度を示したが、これは分
解可能な着色成分がSO₄ ^2--S濃度50mg/Lでも殆ど分解さ
れるため、SO₄ ^2--S濃度がこれ以上上昇しても脱色率の
増加が見られなかったものと推測される。無曝気でも硫
黄脱窒に由来すると考えられる硫酸の生成が見られ、脱
色も確認されたが、連続曝気及び間欠曝気に比較して低
いレベルであった。無曝気条件でもNOｘ-N濃度が高く、
硫黄脱窒に伴う硫酸生成量が上昇すれば、脱色量も高ま
る可能性がある。そこで、この点を確認するため、亜硝
酸を添加した流入水を用いて、硫酸生成と脱色の関係を
把握した。

【００５１】この試験では、他の条件を実験例２と同様
にして、無曝気条件下での硫黄酸化量を高めるために流
入水のNO₂ ^---N濃度が約500mg/LになるようにNaNO₂を添
加して、間欠曝気(E-1)及び無曝気(E-2)の条件でカラム
実験を行った。その結果を図２に示した。

【００５２】この図２から、無曝気条件下では硫黄酸化
反応に伴う硫酸生成量が約400mg/Lまで高くなっても脱
色量はあまり増加しなかった。一方、好気的硫黄酸化も
生じる条件の間欠曝気の場合、硫酸生成に伴う顕著な脱
色量の上昇が見られた。この結果から、嫌気条件下での
脱窒に伴う硫黄酸化の場合、△着色度／△SO₄ ^2--Sが好
気条件下での硫黄酸化に較べて小さいと考えられる。な
お、図３に示したように、無曝気、間欠曝気共に脱窒に
より亜硝酸は除去されていた。このことから、脱色と脱
窒とを同時に行う場合には間欠曝気が適切と考えられ
る。

【００５３】表５に示したように、△着色度／△SO₄ ^2--
S及び比脱色速度も連続曝気、間欠曝気、無曝気の順で
低くなり、単位硫黄酸化量当たりの脱色量及び硫黄酸化
に由来する脱色の効率共に連続曝気が高かった。従っ
て、脱色のみを目的とする場合には連続曝気を選択した
方がよいと考えられる。

【００５４】そこで、適切な通気量を調べるため、各通
気量における脱色性能を実験Cで検討した。全通気量に
おいて処理水のｐＨは７−８を呈し、通気量による差は
顕著ではなかった。処理水の着色度は通気量が高いほど
低くなる傾向が見られた。

【００５５】SO₄ ^2--Sは前半で全通気量において約100ｍ
ｇ/Lまで生成された。その後は通気量3.0及び5.0 m³／m
³・minでは、約250ｍｇ／Lまで徐々に増加したが、0.5
及び1.0 m³／m³・minでは殆ど変化しなかった。△着
色度／△SO₄ ^2--Sは通気量が少ない方が多少高く、その
ため比脱色速度は通気量が多い方が多少高かった(表
５)。また、生成されたSO₄ ^2--S量（△SO₄ ^2--S）と除去
された着色度（△着色度）との関係から、通気量が1.0
ｍ³／ｍ³・minより低いと△SO₄ ^2--Sが低下し、それに伴
い△着色度も低下することが示された。溶存酸素（DO）
の測定は行っていないが、通気量が1.0 m³／m³・min未
満ではDOが硫黄酸化には不充分になると考えられる。通
気量3.0及び5.0m³／m³・minの場合は、硫黄酸化量が増
加しても脱色量はあまり増加しなかったが、これは分解
され易い着色成分がほぼ分解され尽くしたためと考えら
れる。＜実験例３＞脱色性能に及ぼす流入水のｐＨの影響を検
討するため、塩酸により段階的にｐＨを調整した3種類
の原水を用い脱色性能の比較を行った。前記図1のカラ
ムを用いて、S^O+CaCO₃ ペレットを0.7kg充填し、表６の
条件で実験を行った。

【００５６】実験は20℃で行い、全実験での流入水は畜
舎排水をUASBリアクタで嫌気処理した後水道水で2倍希
釈して作成した。流入水の性状は表２に示した。植種源
としては、実施例１と同様に、畜産草地研究所の畜舎排
水を処理している施設の活性汚泥を用いた。実験結果を
表７に示す。

【００５７】

【表６】

【００５８】表6は実験例3における実験Dの実験条件を
示したものである。また、この実験Dの結果を表７に掲
記する。

【００５９】

【表７】

【００６０】ｐＨ調節の段階で、最大２０％程度の着色
度の変化があり、低いｐＨほど着色度も低くなった。流
入水のｐＨを6に調節したD-1の場合、処理水のｐＨは実
験初期に急激に低下して10日目には3.6までになった。
それに対して、ｐＨ 8に調整したD-2は徐々に6.4まで低
下した。ｐＨ 9に調整したD-3は実験初期には変化が小
さかったが、5日以後に7.1まで低下した。△着色度は全
ｐＨで大きな差が見られなかった。一方、△SO₄ ^2--S濃
度は流入水ｐＨによって大きく異なり、ｐＨ６の場合は
１日目に約600mg／Lが生成され、その後はあまり変化が
なかった。ｐＨ８の場合も1日目に△SO₄ ^2--Sが約600mg
／Lが生成されたが、その後は徐々に減少し、８日目に
は300ｍｇ／Lとなり安定した。これに対してｐＨ 9の場
合は1〜６日目まで約100 mg/Lであったが、その後徐々
に増加し、９日以降に約300 mg/Lとなった。

【００６１】比脱色速度は大きな差がなかったが、△着
色度／△SO₄ ^2--Sは流入水のｐＨが高くなると共に上昇
することが確認された（表７、図４）。

【００６２】以上の結果を纏めると、流入水のｐＨが低
いと硫黄酸化反応が促進されてSO₄ ² ^--Sの生成量は高く
なるが、それに伴って脱色に関与しない硫黄酸化の割合
が増加するために、△着色度／△SO₄ ^2--Sが低くなった
ものと考えられる。

【００６３】また、ｐＨが6程度の流入水の場合、処理
水のｐＨが約４まで低くなり、処理後に中和処理が必要
となるので、実用面では流入水のｐＨが低いことは好ま
しくないと言える。

【００６４】これに対し、流入水のｐＨが高いと硫黄酸
化反応は多少抑制されるものの、△着色度／△SO₄ ^2--S
は高まり、低いｐＨと同程度の脱色量が得られる。従っ
て、高いｐＨの方が相対的に少量の硫黄消費で脱色が可
能になると云える。

【００６５】前記の実験から得た知見を総合すると、硫
黄酸化反応を利用して着色排水の色を除去するために
は、原水のｐＨを8.0-9.0に保ち、連続曝気するのが良
いと考えられる。

【００６６】この知見を取り込んだ硫黄充填反応槽が図
５乃至図７に示されたものである。本発明の脱色処理方
法及び脱色処理装置は、既述の通り実験結果を総合し
て、完成されたものである。

【００６７】補説すると、図５の反応槽は、硫黄（S^o）
濾材を用いた場合の反応槽である。上向流式で反応槽の
下部から流入水を導入する。また反応槽の下部に曝気装
置を設けて曝気し、反応槽内の硫黄酸化反応が好気条件
で行われるようにする。硫黄（S^o）濾材の場合、脱色と
共にｐＨ低下が大きいので放流する前、中和槽で中和し
てから放流する。なお、硫黄（S^o）のみの場合、処理水
のｐＨと生成SO₄ ^2--S量との相関がｒ²＝0.909 である
ことから、流入水のｐＨが中性又はアルカリ性のとき
は、処理水のｐＨに応じてブロアの制御だけで、通気量
の調節によって処理水のｐＨを調整することができ、ｐ
Ｈ調節用の液を添加しなくてよい。

【００６８】図６の反応槽は、S^O+CaCO₃ペレットを用
いているが、ｐＨメータを設置したｐＨ調節槽を設け、
流入水のｐＨを８.0−９.0程度に自動的に調節しなが
ら、上向流式で反応槽の下部から流入水を導入させる。
曝気装置を設けて反応槽の下部から曝気するものであっ
て、反応槽内の硫黄酸化反応が好気条件で行われる。こ
の反応槽は、効率が優れているので少ない硫黄消費量で
脱色を実施する場合に適用できる。

【００６９】図７の反応槽は、流入水のｐＨが適正範囲
にある場合で、ｐＨ調整は不要となる。

【００７０】

【発明の効果】本発明は、曝気による好気条件下おける
硫黄酸化反応を利用する脱色方法及び装置であるが、硫
黄と炭酸カルシウム（炭酸石灰）という比較的安価で取
扱いが容易な材料を使用して、着色排水の脱色の課題を
解決できる。即ち、流入水の浮遊成分を除去してから、
要すれば流入水のｐＨを調節して導入するか、または原
水をそのまま流入して、連続又は間欠曝気すれば脱色で
きる。本発明の対象は、フミン質由来の着色がある放流
直前の排水である。即ち、畜舎排水、メタン発酵を始め
とする嫌気処理後の各種産業廃水、埋め立て地の浸出水
などに適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラム型実験装置の模式的側断面図で
ある。

【図２】本発明実施例2のS^O+CaCO₃ペレットを用いた間
欠曝気と無曝気の場合における硫酸イオン生成量と除去
された着色度の関係を比較したグラフである。

【図３】本発明実施例2のS^O+CaCO₃ペレットを用いた間
欠曝気と無曝気の場合における総窒素及び亜硝酸濃度の
径時変化を示すグラフである。

【図４】本発明実施例３のS^O+CaCO₃ペレットの各ｐＨ
における処理水のｐＨと△着色度／△SO₄ ^2--Sとの関係
を示す図である。

【図５】ｐＨ調整槽、通気量調節装置及び曝気装置を付
加した上向流式の本発明排水脱色処理装置の一実施形態
であって、硫黄粒を充填した場合の模式的側断面図であ
る。

【図６】ｐＨ調節槽及び曝気装置を付加した硫黄と炭酸
カルシウムの混合材を充填した本発明の上向流式からな
る排水脱色処理装置の他の一実施形態の模式的側断面図
である。

【図７】曝気装置を付加した硫黄と炭酸カルシウムの混
合材を充填した上向流式の本発明の排水脱色処理装置の
別な一実施形態の模式的側断面図である。

【符号の説明】

１処理槽本体又はカラム２硫黄含有濾材床３通気装置（曝気手段）４排水供給管（排水供給手段）５排出管（排出手段）７ｐＨ調整槽８ｐＨメータ９攪拌機１０酸又はアルカリ（ｐＨ調整）貯蔵槽１１酸又はアルカリ供給管（酸又はアルカリ供給手
段）１２被処理水（流入水）タンク１３処理水（処理済水）タンク１４通気量調節ライン（通気量調節手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中康男茨城県つくば市観音台３−１−１Ｆターム(参考） 4D003 AA01 AA02 AA08 BA03 CA08 EA01 EA14 EA23 FA06 4D040 BB02 BB07 BB42 BB52 BB82

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硫黄又は硫黄と炭酸カルシウムとの混合物
を充填した反応槽に着色した排水を導入するに際し、該
着色排水の流入水ｐＨを８．０−９．０に保持し、曝気
を施し、更に好気条件において硫黄酸化反応を生じさせ
て、該着色排水を脱色することからなる排水の脱色方
法。
【請求項２】生物処理を経た着色排水又は生物処理と硝
化脱窒処理とを経た着色排水を脱色処理する請求項１に
記載の排水の脱色方法。
【請求項３】硫黄の粒状体又は硫黄と炭酸カルシウムと
の混合物からなる粒状体を充填してなる反応槽と、曝気
装置と、処理水のｐＨに応じて通気量を制御する手段
と、ｐＨ調整手段と、着色した排水を該反応槽に導入す
る手段、及び脱色した処理水を導出する手段とを備えて
なる排水の脱色装置。
【請求項４】硫黄の粒状体又は硫黄と炭酸カルシウムを
含む混合物粒状体からなる硫黄含有濾材床を反応槽内に
形成してなる請求項３に記載の排水の脱色装置。