JP2009011883A - Apparatus and method for natural penetration clarification of polluted water using sand recycled from incinerator fly ash - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼却灰リサイクル砂を用いた汚染水の浸透浄化装置および自然浸透浄化方法に関するもので、詳しくは、焼却灰リサイクル砂を汚染水の自然浸透浄化（ろ過）材として使用し、汚染水に含まれる濁度を低減し全リン酸の除去を行い水質改善を図る自然浸透浄化装置及び自然浸透浄化方法である。 The present invention relates to a contaminated water permeation purification apparatus and a natural permeation purification method using incinerated ash recycled sand, and more specifically, uses incinerated ash recycled sand as a natural permeation purification (filtering) material for contaminated water. The natural osmosis purification device and the natural osmosis purification method are intended to improve the water quality by reducing the turbidity contained in water and removing total phosphoric acid.
従来、もっとも一般的な水質の改善のための自然浸透浄化（ろ過）法の一つとして、活性炭をろ過材に用いる方法がある。これは、活性炭が多孔質で、100ｍ2/g以上の大きな比表面積を有することを利用するものである。また、最近では、活性炭に代わる材料として、廃材チップから低温炭化焼成して得られる軽量多孔性木炭粒を使用して浄化する方法も考案されている（たとえば、特許文献１参照）。これらの浄化メカニズムは、大きな比表面積を有する多孔質の物性である吸着（以下、「メカニカル吸着」という。）を利用したものと考えられている。 Conventionally, as one of the most common natural osmosis purification (filtration) methods for improving water quality, there is a method of using activated carbon as a filter medium. This utilizes the fact that activated carbon is porous and has a large specific surface area of 100 m 2 / g or more. Recently, a method of purifying by using lightweight porous charcoal particles obtained by low-temperature carbonization firing from waste wood chips as a material to replace activated carbon has been devised (for example, see Patent Document 1). These purification mechanisms are considered to utilize adsorption (hereinafter referred to as “mechanical adsorption”), which is a porous physical property having a large specific surface area.
これら従来の汚染水の自然浸透浄化法は、わが国で年間約５千万トン排出される廃棄物の焼却灰を利用するものでなく、資源のリサイクル化という面では、十分ではなかった。 These conventional methods for the natural permeation purification of polluted water do not use the incinerated ash of about 50 million tons discharged annually in Japan, and are not sufficient in terms of resource recycling.
一方、廃棄物の焼却灰を焼成リサイクルした人工砂については、道路の路盤材などの土木資材としてリサイクルできることについて、土木学会誌に報告がある（非特許文献１参照）。しかしながら、これを水質改善のためのろ過材として利用することは、今までなかった。そもそも、廃棄物の焼却灰は、活性炭や木炭粒のような大きな比表面積を有していないことから、このようなものをろ過材として使用するということも知られていなかった。ちなみに、活性炭は一般に100m2/g以上の比表面積を有するのに対し、廃棄物の焼却灰は、0.3m2/g程度であり、約３００分の１である。 On the other hand, there is a report in the Journal of Japan Society of Civil Engineers that artificial sand obtained by firing and recycling waste incineration ash can be recycled as civil engineering materials such as roadbed materials (see Non-Patent Document 1). However, this has never been used as a filter material for improving water quality. In the first place, since the incineration ash of waste does not have a large specific surface area such as activated carbon and charcoal grains, it has not been known to use such a thing as a filter medium. By the way, activated carbon generally has a specific surface area of 100 m 2 / g or more, while incineration ash of waste is about 0.3 m 2 / g, which is about 1/300.
本発明は、資源のリサイクル化を実現しつつ、汚染水の水質を改善するという観点から、廃棄物の焼却灰をろ過材として使用した場合に、大きな水質改善効果を有することに着目して、なされたものである。 From the viewpoint of improving the quality of contaminated water while realizing the recycling of resources, the present invention has a great water quality improvement effect when using the incineration ash of waste as a filter medium, It was made.
本発明は、上記の従来事情に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、廃棄物の焼却灰をろ過材として利用することにより、社会的問題である廃棄物の減量化に貢献しつつ、低コストで簡素な汚染水の自然浸透浄化装置と自然浸透浄化方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and the subject is to contribute to the reduction of waste, which is a social problem, by using the incineration ash of waste as a filter medium. However, it is to provide a natural osmosis purification device and a natural osmosis purification method at low cost and simple.
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも、焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターを含むことを特徴とする汚染水の自然浸透浄化装置とした。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a natural osmosis purification device for contaminated water, which includes at least an incinerated ash recycled sand filter on which incinerated ash recycled sand granulated by firing is deposited.
この装置を使用することにより、汚染水の濁度の改善および全リン酸の減少を図ることができ、低コストで簡素な構成の自然浸透浄化装置を提供できる。また、埋立廃棄物の約６割を占め、廃棄物として捨てられている焼却灰をリサイクルできる。 By using this device, it is possible to improve the turbidity of contaminated water and reduce the total phosphoric acid, and it is possible to provide a natural osmosis purification device having a simple configuration at low cost. Incineration ash occupies about 60% of landfill waste and can be recycled as waste.
本発明の浄化のメカニズムについては、焼却灰リサイクル砂に負うものであるが、前述のように焼却灰リサイクル砂の比表面積は活性炭の比表面積の３００分の１しかないため、メカニカル吸着によるろ過だけでは考えられない。おそらく、このメカニズムは、焼却灰に含まれるカルシウムやマグネシウムなどのプラスイオンを有する鉱物によるイオン吸着とメカニカル吸着の両方が働き、相乗効果により、大きな浄化能力を示すものと考えられる。すなわち、プラスイオンを有する焼却灰リサイクル砂がマイナスイオンを有する懸濁粒子やリン酸をイオン結合で捕獲したと考えられる。 The purification mechanism of the present invention depends on the incinerated ash recycled sand, but as described above, the specific surface area of the incinerated ash recycled sand is only 1/300 of the specific surface area of the activated carbon, so only filtration by mechanical adsorption. I can't think of it. Presumably, this mechanism is thought to exhibit a large purification capacity due to synergistic effects of both ion adsorption and mechanical adsorption by minerals having positive ions such as calcium and magnesium contained in incinerated ash. That is, it is considered that the incinerated ash recycled sand having positive ions captured suspended particles having negative ions and phosphoric acid by ionic bonds.
本発明で用いられる焼却灰リサイクル砂は、廃棄物を焼成法で造粒して製造された人工砂のことをいう。たとえば、次のような製法で作られた砂状物が該当する。すなわち、一般廃棄物を焼却した後に、生じた焼却灰を磁力選別および粒度調整をし、重金属を不溶化・無害化するためにリン酸カルシウウムを主成分として加えた後、ロータリーキルンで材料温度が１０００℃以上かつ溶融しないように焼成を行う。その後、ロータリークーラーで冷却し、得られた焼成灰をセメントと同程度まで微粉砕する。その後、消石灰、活性炭を吹き込み酸性ガスの中和とダイオキシン類の吸着を行う。さらに、セメントを乾燥重量比で１０〜３０％と、水、重金属安定剤（主成分は硫酸鉄）を加え、造粒機で造粒し、養生した後に得られる砂状物である。このような重金属に対する処理をしているため、この人工砂は環境庁告示第４６号の土壌汚染環境基準を満足している。また、造粒機の調整により、いろいろな種類の粒度の人工砂を得ることができる。 The incinerated ash recycled sand used in the present invention refers to artificial sand produced by granulating waste by a firing method. For example, sandy objects made by the following manufacturing method are applicable. That is, after incinerating municipal waste, the resulting incineration ash is magnetically sorted and the particle size is adjusted, and calcium phosphate is added as a main component in order to insolubilize and detoxify heavy metals. Firing is performed so as not to melt. Then, it cools with a rotary cooler and the obtained baked ash is pulverized to the same extent as cement. Then, slaked lime and activated carbon are blown in to neutralize the acid gas and adsorb dioxins. Furthermore, it is a sandy substance obtained after adding cement and 10-30% by dry weight ratio, adding water and a heavy metal stabilizer (main component is iron sulfate), granulating with a granulator, and curing. Due to the treatment of such heavy metals, this artificial sand satisfies the environmental pollution standard of Environment Agency Notification No. 46. Moreover, various types of artificial sand can be obtained by adjusting the granulator.
また、焼却灰リサイクル砂フィルターは、堆積させた焼却灰リサイクル砂の厚さが６０ｃｍ以上であり、かつ、前記焼却灰リサイクル砂の粒度が最大１０ｍｍであることが好ましい。なお、堆積させた焼却灰リサイクル砂の厚さが８０ｃｍ以上あると、さらに、好ましい。 The incinerated ash recycled sand filter preferably has a thickness of the deposited incinerated ash recycled sand of 60 cm or more, and the incinerated ash recycled sand has a maximum particle size of 10 mm. In addition, it is further more preferable that the thickness of the deposited incinerated ash recycled sand is 80 cm or more.
堆積させた焼却灰リサイクル砂の厚さ（浸透距離）が6０cm以上であり、かつ、焼却灰リサイクル砂の粒度が最大１０ｍｍであると、本発明の自然浸透浄化装置の使用により、汚染水の濁度をほぼ０にすることができる。 When the deposited incinerated ash recycled sand has a thickness (penetration distance) of 60 cm or more and the incinerated ash recycled sand has a maximum particle size of 10 mm, the use of the natural osmosis purification device of the present invention can cause turbid water contamination. The degree can be almost zero.
さらに、焼却灰リサイクル砂フィルターは、複数の最大粒度の焼却灰リサイクル砂を堆積させて構成されることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the incinerated ash recycled sand filter is configured by depositing a plurality of incinerated ash recycled sand having a maximum particle size.
複数の最大粒度の焼却灰リサイクル砂を用いると、汚染水を繰り返しろ過しても、目詰まりがおきないようにすることができる。 When the incinerated ash recycled sand having a plurality of maximum particle sizes is used, clogging can be prevented from occurring even if the contaminated water is repeatedly filtered.
さらに、礫または砂からなる第１フィルターと、この第１フィルターの下部に焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターと、この焼却灰リサイクル砂フィルターの下部に礫または砂からなる第３フィルターとを積層させて構成されることが好ましい。 Furthermore, a first filter made of gravel or sand, an incinerated ash recycled sand filter in which incinerated ash recycled sand granulated by firing is deposited at the lower part of the first filter, and a gravel at the lower part of the incinerated ash recycled sand filter Or it is preferable to comprise by laminating | stacking with the 3rd filter which consists of sand.
第１フィルターは、礫または砂からなるので、汚染水を浸透させる際の目詰まりが防止され、第３フィルターは、礫または砂からなるので、浸透水が効率的に採取できる。 Since the 1st filter consists of gravel or sand, clogging at the time of infiltrating polluted water is prevented, and since the 3rd filter consists of gravel or sand, permeated water can be collected efficiently.
また、上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも、焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターの上部から汚染水を供給し、自然浸透させ、前記焼却灰リサイクル砂フィルターの下部から浸透水を取り出すことを特徴とする汚染水の自然浸透浄化方法とした。 In order to solve the above problems, the present invention supplies at least contaminated water from the upper part of the incinerated ash recycled sand filter on which the incinerated ash recycled sand granulated by firing is deposited, and naturally infiltrates the incinerated ash. It was set as the natural osmosis purification method of contaminated water characterized by taking out osmotic water from the lower part of a recycle sand filter.
自然浸透させることにより、汚染水の濁度および全リン酸に関し、水質を改善することができる。 By allowing natural penetration, water quality can be improved with respect to the turbidity of contaminated water and total phosphoric acid.
この場合、礫または砂からなる第１フィルターの上部から汚染水を供給し、この第１フィルターから順次焼却灰リサイクル砂フィルターを通して礫または砂からなる第３フィルターまで汚染水を自然浸透させ、この第３フィルターの下部から浸透水を取り出すことが好ましい。 In this case, the contaminated water is supplied from the upper part of the first filter made of gravel or sand, and the contaminated water is naturally permeated from the first filter through the incinerated ash recycling sand filter to the third filter made of gravel or sand. It is preferable to take out permeated water from the lower part of the three filters.
汚染水を礫または砂からなる第１フィルターに通すことにより、目詰まりが防止され、礫または砂からなる第３フィルターを通すことにより、浸透水が効率的に採取できる。 By passing the contaminated water through the first filter made of gravel or sand, clogging is prevented, and by passing the third filter made of gravel or sand, the permeated water can be collected efficiently.
さらに、上記課題を解決するために、焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と濁度の関係は、おおよそ下記式で示されることを特徴とする汚染水の浸透浄化方法：
Ps＝117・exp（-5.7665x）、ここに、Ps：濁度（mg/l）、x：浸透距離（m）、
とした。
Furthermore, in order to solve the above-mentioned problem, infiltration purification method of polluted water using incineration ash recycling sand deposited and used as a natural infiltration purification material, the maximum particle size of incineration ash recycling sand is 10 mm or less, The relationship between turbidity is approximately expressed by the following equation:
P s = 117 · exp (-5.7665x), where P s : turbidity (mg / l), x: penetration distance (m),
It was.
この汚染水の浸透浄化方法により、浸透距離を６０ｃｍとすると、初期濁度が117mg/l以下であれば、濁度は、ほぼ０とすることができる。 When the permeation distance is 60 cm and the initial turbidity is 117 mg / l or less by this contaminated water permeation purification method, the turbidity can be substantially zero.
さらに、焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と全リン酸の関係は、おおよそ下記式で示されることを特徴とする汚染水の浸透浄化方法：
P＝0.66・exp（-4.2x）、ここに、P：全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（ｍ）、
とした。
Furthermore, it is a method for infiltrating and purifying contaminated water by depositing incinerated ash recycled sand and using it as a natural infiltration purification material. The maximum particle size of incinerated ash recycled sand is 10 mm or less, and the relationship between the infiltration distance and total phosphoric acid is approximately Infiltration purification method for contaminated water characterized by the following formula:
P = 0.66 · exp (-4.2x), where P: total phosphoric acid (mg / l), x: penetration distance (m),
It was.
この汚染水の浸透浄化方法により、浸透距離を８０ｃｍとすると、初期全リン酸濃度が0.66mg/l以下であれば、全リン酸は、初期濃度の１０％まで減少させることができ、0.1mg/l以下にすることができる。 By this permeation purification method of contaminated water, if the permeation distance is 80 cm, if the initial total phosphoric acid concentration is 0.66 mg / l or less, the total phosphoric acid can be reduced to 10% of the initial concentration, 0.1 mg Can be less than / l.
さらに、焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と濁度及び全リン酸の関係は、それぞれおおよそ下記二式で示されることを特徴とする汚染水の浸透浄化方法：
Ps＝117・exp（-5.7665x）、P＝0.66・exp（-4.2x）、ここに、Ps：濁度（mg/l）、P：全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（m）、
とした。
Furthermore, it is a method for seeping and purifying contaminated water by depositing incinerated ash recycled sand and using it as a natural infiltration purification material. The maximum particle size of incinerated ash recycled sand is 10 mm or less, and the relationship between infiltration distance, turbidity and total phosphoric acid Is a method for seepage and purification of contaminated water, characterized by the following two formulas:
P s = 117 · exp (-5.7665x), P = 0.66 · exp (-4.2x), where P s : turbidity (mg / l), P: total phosphoric acid (mg / l), x: Penetration distance (m),
It was.
この汚染水の浸透浄化方法により、浸透距離を８０ｃｍとすると、初期濁度が117mg/l以下であれば、濁度は、ほぼ０とすることができるだけでなく、初期全リン酸も濃度も0.66mg/l以下であれば、全リン酸も、初期濃度の１０％以下程度まで減少させることができ、具体的には0.1mg/l以下まで減少させることができる。 When the permeation distance is 80 cm by this permeation purification method for contaminated water, if the initial turbidity is 117 mg / l or less, not only can the turbidity be almost zero, but also the initial total phosphoric acid and concentration are 0.66. If it is mg / l or less, total phosphoric acid can also be reduced to about 10% or less of the initial concentration, specifically, it can be reduced to 0.1 mg / l or less.
本発明に係る焼却灰リサイクル砂を用いた汚染水の自然浸透浄化装置及び自然浸透浄化方法により、汚染水の濁度はほぼゼロとなり、全リン酸も１０％以下程度まで低下させることができ、全リン酸濃度も0.1mg/l以下まで減少させることができる。したがって、低コストで簡素な構成の自然浸透浄化装置を提供できる。 By the natural osmosis purification device and the natural osmosis purification method using the incinerated ash recycled sand according to the present invention, the turbidity of the contaminated water becomes almost zero, and the total phosphoric acid can be reduced to about 10% or less, The total phosphoric acid concentration can also be reduced to 0.1 mg / l or less. Therefore, it is possible to provide a natural permeation purification device having a simple configuration at low cost.
また、本発明に係る焼却灰リサイクル砂を用いた汚染水の自然浸透浄化装置は、焼却灰リサイクル砂をろ過材として利用しているので、社会的問題となっている廃棄物を焼却した場合に残る埋立て廃棄物を減量することができる。 Moreover, since the natural osmosis purification device for contaminated water using the incinerated ash recycled sand according to the present invention uses the incinerated ash recycled sand as a filter medium, when waste that has become a social problem is incinerated. Remaining landfill waste can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（実施例１）
本発明の自然浸透浄化装置の実施例１および比較例１の構成をそれぞれ、図２(a)および(b)に示す。本装置１０は、アクリル製の円筒部６の最上部に第１フィルター１として礫フィルターがあり、この下部に焼却灰リサイクル砂フィルター２として焼却灰リサイクル砂を堆積させ、さらにその下部に第３フィルター３として礫フィルターを積層させて構成される。
Example 1
The configurations of Example 1 and Comparative Example 1 of the natural osmosis purification device of the present invention are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), respectively. The apparatus 10 has a gravel filter as a first filter 1 at the top of an acrylic cylindrical portion 6, deposits incinerated ash recycled sand as an incinerated ash recycled sand filter 2 at the lower part, and further a third filter at the lower part. 3 is constructed by stacking gravel filters.
この円筒部６は、内径５cm、高さ１００cmの透明のアクリル製である。第１フィルター１である礫フィルターは、目詰まり防止のために用いられるもので、礫により構成される。礫は9.5mmふるいと4.75mmふるい間に残留した川砂を用いている。礫は同じ機能を果たすものであれば、砂であってもよい。第１フィルター１の厚さは適宜であるが、本装置では、約２cmである。 The cylindrical portion 6 is made of transparent acrylic having an inner diameter of 5 cm and a height of 100 cm. The gravel filter as the first filter 1 is used for preventing clogging, and is composed of gravel. Gravel uses river sand left between 9.5mm and 4.75mm sieves. Gravel may be sand as long as it performs the same function. The thickness of the first filter 1 is appropriate, but is about 2 cm in this apparatus.
この第１フィルター１の下部には、焼却灰リサイクル砂フィルター２である焼却灰リサイクル砂からなる層を設けている。このリサイクル砂の厚さは８０cmである。砂の粒度は最大径が１０mmであり、図1で示す粒度分布（平均粒径０．８ｍｍ、粒径範囲０．０７〜１０ｍｍ）を持つAf砂を用いている。このAf砂の粒度は、地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔S〕、分類名〔砂〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝3.1であり、均等な砂といえる。 A layer made of incinerated ash recycled sand, which is the incinerated ash recycled sand filter 2, is provided below the first filter 1. The thickness of this recycled sand is 80 cm. The maximum particle size of the sand is 10 mm, and Af sand having a particle size distribution (average particle size 0.8 mm, particle size range 0.07 to 10 mm) shown in FIG. 1 is used. This Af sand particle size is classified by the ground material classification method (JGS0051). The classification symbol [S], the classification name [sand], and the uniformity coefficient Uc = 3.1 indicating the distribution state of the particle size can be said to be uniform sand. .
この焼却灰リサイクル砂フィルター２の下部には、第３フィルター３として礫フィルターの層が積層されている。第３フィルター３は、浸透水を採集するために用いられるもので、礫により構成される。礫は、第１フィルターと同様、9.5mmふるいと4.75mmふるい間に残留した川砂を用いている。礫は砂であってもよい。この厚さは適宜であるが、本装置では、約２cmである。 Under the incinerated ash recycled sand filter 2, a gravel filter layer is laminated as a third filter 3. The third filter 3 is used for collecting the permeated water, and is composed of gravel. The gravel uses river sand left between the 9.5mm and 4.75mm sieves, just like the first filter. The gravel may be sand. This thickness is appropriate, but is about 2 cm in this apparatus.
本実施例１の自然浸透浄化装置１０に、第１フィルター１の上部から汚染水を自然浸透させ、焼却灰リサイクル砂フィルター２を通して、第３フィルター３の下部から得られた浸透水の濁度、全リン酸の濃度、および全窒素の濃度を測定した。また、比較のため、比較例１として、焼却灰リサイクル砂フィルター２に代えて図１で示す粒度分布（平均粒径０．６ｍｍ、粒径範囲０．２〜２ｍｍ）を有する川砂を８０cm詰めた第２フィルター７を用意し、同様に汚染水を自然浸透させた。この川砂の粒度は、地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔S〕、分類名〔砂〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝2.1であり、均等な砂といえる。 The natural osmosis purification apparatus 10 of Example 1 allows natural water to permeate contaminated water from the upper part of the first filter 1 and passes through the incinerated ash recycled sand filter 2 to turbidity of the osmotic water obtained from the lower part of the third filter 3; Total phosphoric acid concentration and total nitrogen concentration were measured. For comparison, as Comparative Example 1, 80 cm of river sand having the particle size distribution (average particle size 0.6 mm, particle size range 0.2 to 2 mm) shown in FIG. 1 instead of the incinerated ash recycled sand filter 2 was packed. A second filter 7 was prepared, and the contaminated water was allowed to naturally penetrate in the same manner. The grain size of this river sand is classified by the ground material classification method (JGS0051), and the classification symbol [S], the classification name [sand], and the uniformity coefficient Uc = 2.1 indicating the distribution state of the grain size can be said to be uniform sand.
その測定結果を表１及び図８に示す。図8より、川砂に比較して、焼却灰リサイクル砂を用いた場合の濁度に対する浸透浄化の効果が明らかである。また、表１に示されるように、本実施例１の自然浸透浄化装置１０では、浸透水の濁度は0.5mg/lであり、ほぼ０mg/lと評価できる。全リン酸（PO4）は環境基準Vの0.1mg/lを下回る0.085mg/lとなり、汚染水と比べて、一桁小さい値となっている。一方、比較例１では、濁度および全リン酸に改善がみられるものの、実施例１には及ばない。したがって、実施例１は、汚染水の濁度と全リン酸について、優れた水質改善効果を有することが示された。全窒素に関しては、大きな変化はなかった。 The measurement results are shown in Table 1 and FIG. From FIG. 8, the effect of osmotic purification on turbidity when using incinerated ash recycled sand is clear compared to river sand. As shown in Table 1, in the natural osmosis purification device 10 of Example 1, the turbidity of the osmotic water is 0.5 mg / l and can be evaluated as approximately 0 mg / l. Total phosphoric acid (PO 4 ) is 0.085 mg / l, which is less than 0.1 mg / l of environmental standard V, and is an order of magnitude smaller than contaminated water. On the other hand, in Comparative Example 1, although turbidity and total phosphoric acid are improved, they are not as good as Example 1. Therefore, Example 1 was shown to have an excellent water quality improvement effect for the turbidity of contaminated water and total phosphoric acid. There was no significant change in total nitrogen.
なお、環境基準Vは、環境省で定めたもので、人の健康の保護及び生活環境の保全のうえで維持されることが望ましい基準として、終局的に、大気、水、土壌、騒音をどの程度に保つかという目標を定めたものである。この中で、水質汚濁に関わる環境基準として、「工業用水２級、環境保全」の項目においては、全リン酸は０．１mg/l以下となっている。
比較例１の川砂を用いた場合と比較しても、濁度と全リン酸において、焼却灰リサイクル砂を用いた本実施例１の自然浸透浄化装置１０は、浄化能力が優れていることがわかった。 Even when compared with the case where the river sand of Comparative Example 1 is used, the natural osmosis purification device 10 of Example 1 using incinerated ash recycled sand is superior in purification ability in terms of turbidity and total phosphoric acid. all right.
なお、窒素に関しては、実施例１、比較例１とも浄化効果はほとんど示されなかった。この原因については、表１の汚染水の採取は１２月下旬の外気温が０℃前後の時に行われたため、有機窒素物は微生物による分解がほとんどされず、汚染水に含まれている窒素の形態が無機窒素状態になっていなかったためと考えられる。この結果、焼却灰リサイクル砂のイオン結合による捕獲ができなかったものと考えられる。したがって、未分解窒素状態での窒素の捕獲は、主としてメカニカルな吸着によることとなり、この場合でも汚染水の全窒素を低下させるためには、浸透距離（焼却灰リサイクル砂の厚さ）を長くするか、浸透速度を遅くする必要がある。 As for nitrogen, almost no purification effect was shown in both Example 1 and Comparative Example 1. Regarding this cause, the polluted water in Table 1 was collected when the outside air temperature was around 0 ° C in late December, so organic nitrogenous substances were hardly decomposed by microorganisms, and the nitrogen contained in the polluted water This is probably because the form was not in an inorganic nitrogen state. As a result, it is considered that the incinerated ash recycled sand could not be captured by ionic bonds. Therefore, nitrogen capture in the undecomposed nitrogen state is mainly due to mechanical adsorption. Even in this case, in order to reduce the total nitrogen of the contaminated water, the permeation distance (thickness of the incinerated ash recycling sand) is increased. Or it is necessary to slow down the penetration rate.
次に、本実施例１の自然浸透浄化装置１０の汚染水の浸透距離（焼却灰のリサイクル砂の厚さ）と浄化の関係を調べた。この本実施例１のリサイクル砂の厚さを８０cm、６０cm、４０cm、２０cmと変えて濁度と全リン酸の値を測定した。 Next, the relationship between the polluted water permeation distance (thickness of the recycled sand of incinerated ash) of the natural permeation purification apparatus 10 of Example 1 and purification was examined. The thickness of the recycled sand of Example 1 was changed to 80 cm, 60 cm, 40 cm, and 20 cm, and the turbidity and total phosphoric acid values were measured.
この結果を、濁度について図３に、全リン酸について図４に、示す。 The results are shown in FIG. 3 for turbidity and in FIG. 4 for total phosphoric acid.
まず、濁度については、図３に示す各値から、浸透距離と濁度の関係は、次の指数関数で整理できる。 First, regarding turbidity, the relationship between the permeation distance and turbidity can be organized by the following exponential function from the values shown in FIG.
Ps＝P0s・exp（-k0x） （式１） P s = P 0s · exp (-k 0 x) (Formula 1)
ここで、Ps：濁度（mg/l）、P0s：初期濁度（mg/l）、x：浸透距離（m）、k0：係数である。 Here, P s : turbidity (mg / l), P 0s : initial turbidity (mg / l), x: penetration distance (m), k 0 : coefficient.
この浸透浄化装置１０で得られた図３に示す各値に（式１）を適用すると、次のようになる。 When (Equation 1) is applied to each value shown in FIG. 3 obtained by the osmosis purification device 10, the result is as follows.
Ps＝117・exp（-5.7665x） （式２） P s = 117 · exp (-5.7665x) (Formula 2)
この（式２）は、本実施例１の浸透浄化装置１０の濁度低減の性能を表すものである。この（式２）から、浸透距離xが６０cmあれば、初期濁度が117mg/l以下であることを条件に、ほぼ濁度は０となると評価できる。 This (Expression 2) represents the turbidity reduction performance of the osmosis purification device 10 of the first embodiment. From this (Equation 2), it can be evaluated that if the permeation distance x is 60 cm, the turbidity is almost 0 on condition that the initial turbidity is 117 mg / l or less.
なお、（式１）を透水係数kと浸透時間ｔで表すと、x=kitであるので、（式３）のように浸透時間ｔで濁度を予測することもできる。 In addition, when (Equation 1) is expressed by the hydraulic conductivity k and the infiltration time t, since x = kit, the turbidity can be predicted by the infiltration time t as in (Equation 3).
Ps＝P0s・exp（-k0kit） （式３） P s = P 0s · exp (-k 0 kit) (Formula 3)
ここで、k0：係数、k：透水係数（m/h）、i：動水勾配、t：時間（ｈ）である。 Here, k 0 : coefficient, k: hydraulic conductivity (m / h), i: hydraulic gradient, t: time (h).
次に、全リン酸については、図４に示す各値から、浸透距離と全リン酸の関係は、濁度について行ったのと同様に、次の指数関数で整理できる。 Next, regarding the total phosphoric acid, from the values shown in FIG. 4, the relationship between the permeation distance and the total phosphoric acid can be organized by the following exponential function, as in the case of turbidity.
P＝P0・exp（-k0x） （式４） P = P 0 · exp (-k 0 x) (Formula 4)
ここで、P：全リン酸（mg/l）、P0：初期全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（ｍ）、k0：係数である。 Here, P: total phosphoric acid (mg / l), P 0 : initial total phosphoric acid (mg / l), x: penetration distance (m), k 0 : coefficient.
本実施例１の浸透浄化装置１０で得られた図4に示す各値に（式４）を適用すると、次のようになる。 When (Equation 4) is applied to each value shown in FIG. 4 obtained by the osmosis purification device 10 of the first embodiment, the following is obtained.
P＝0.66・exp（-4.2x） （式５） P = 0.66 · exp (-4.2x) (Formula 5)
この（式５）は、本実施例１の浸透浄化装置の全リン酸除去に対する性能を表すものである。この（式５）から浸透距離ｘが８０cmあれば、全リン酸の濃度は約１０％まで減少させることができると評価できる。また、浸透距離ｘが５０ｃｍあれば、初期全リン酸濃度が0.66mg/l以下であることを条件に、全リン酸の濃度を0.1mg/l以下まで減少させることができる。 This (Formula 5) represents the performance of the permeation purification apparatus of Example 1 for removing all phosphoric acid. From this (Expression 5), it can be evaluated that if the penetration distance x is 80 cm, the concentration of total phosphoric acid can be reduced to about 10%. If the penetration distance x is 50 cm, the total phosphoric acid concentration can be reduced to 0.1 mg / l or less on condition that the initial total phosphoric acid concentration is 0.66 mg / l or less.
また、（式４）を透水係数kと浸透時間ｔで表すと、濁度と同様に、（式６）のように浸透時間ｔで全リン酸を予測することもできる。 Further, when (Equation 4) is expressed by the hydraulic conductivity k and the permeation time t, the total phosphoric acid can also be predicted by the permeation time t as in (Equation 6), similarly to the turbidity.
P＝P0・exp（-k0kit） （式６） P = P 0 · exp (-k 0 kit) (Formula 6)
ここで、k0：係数、k：透水係数（m/h）、i：動水勾配、t：時間（ｈ）である。 Here, k 0 : coefficient, k: hydraulic conductivity (m / h), i: hydraulic gradient, t: time (h).
（実施例２、３）
本発明の自然浸透浄化装置２０の実施例２および３の構成を図５に示す。本装置２０は、アクリル製の円筒部２６内の最上部に第１フィルター１として砂フィルターを設け、この下部に焼却灰リサイクル砂フィルター２として焼却灰リサイクル砂を堆積させ、さらにその下部に第３フィルター３として砂フィルターを積層させて構成される。
(Examples 2 and 3)
The configuration of Examples 2 and 3 of the natural osmosis purification device 20 of the present invention is shown in FIG. The apparatus 20 is provided with a sand filter as the first filter 1 at the top of the acrylic cylindrical portion 26, and deposits incinerated ash recycled sand as the incinerated ash recycled sand filter 2 at the lower part. The filter 3 is configured by laminating sand filters.
この円筒部２６は、直径３０cm、高さ１００cmの透明のアクリル製である。第１フィルター１である砂フィルターを円筒部２６の最上部に設けている。この第１フィルター１は、目詰まり防止のために用いられるもので、たとえば川砂により構成される。砂は礫であっても、同じ機能を果たすものであれば差し支えない。第１フィルター１の厚さは適宜であるが、本装置では、約２cmである。 The cylindrical portion 26 is made of transparent acrylic having a diameter of 30 cm and a height of 100 cm. A sand filter which is the first filter 1 is provided at the uppermost portion of the cylindrical portion 26. The first filter 1 is used for preventing clogging, and is made of, for example, river sand. Even if the sand is gravel, it does not matter if it performs the same function. The thickness of the first filter 1 is appropriate, but is about 2 cm in this apparatus.
この第１フィルター１の下部には、焼却灰リサイクル砂フィルター２である焼却灰リサイクル砂からなる層が積層されている。このリサイクル砂の層は厚さ８０cmである。実施例１と異なるのは、粒度の異なる砂を２層用いている点である。第１フィルター１の直下には図１で示す粒度分布を有するAc砂（平均粒径３．５ｍｍ、粒径範囲０．２〜２５ｍｍ）層２１があり、その下に同じく図１で示す粒度分布を有するAf砂（平均粒径０．８ｍｍ、粒径範囲０．０７〜１０ｍｍ）層２２がある。Ac砂は、比較的粗い砂であり、Af砂は比較的細かい砂である。実施例２として、Af砂層２２を６８ｃｍとし、その上のAc砂層２１を１２cmとしたものと、実施例３として、Af砂層２２を２５ｃｍとし、その上のAc砂層２１を５５cmとしたものの２種類とした。比較例２として、第２フィルター１２について、焼却灰リサイクル砂に代えて、図１で示す粒度分布（平均粒径０．６ｍｍ、粒径範囲０．２〜２ｍｍ）を有する川砂だけの層を８０cmとしたものと比べた。 A layer made of incinerated ash recycled sand, which is the incinerated ash recycled sand filter 2, is laminated below the first filter 1. This layer of recycled sand is 80 cm thick. The difference from Example 1 is that two layers of sand having different particle sizes are used. Immediately below the first filter 1 is an Ac sand (average particle size 3.5 mm, particle size range 0.2 to 25 mm) layer 21 having the particle size distribution shown in FIG. 1, and the particle size distribution shown in FIG. There is a layer 22 of Af sand (average particle size 0.8 mm, particle size range 0.07 to 10 mm). Ac sand is relatively coarse sand, and Af sand is relatively fine sand. In Example 2, the Af sand layer 22 is 68 cm, and the Ac sand layer 21 is 12 cm. In Example 3, the Af sand layer 22 is 25 cm, and the Ac sand layer 21 is 55 cm. It was. As Comparative Example 2, for the second filter 12, instead of incinerated ash recycled sand, a layer of only river sand having a particle size distribution (average particle size 0.6 mm, particle size range 0.2 to 2 mm) shown in FIG. Compared to
なお、このAf砂の粒度は、実施例1と同様、地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔S〕、分類名〔砂〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝3.1であり、均等な砂といえる。 The particle size of the Af sand is classified by the classification method of the ground material (JGS0051) as in Example 1, and the classification symbol [S], the classification name [sand], and the uniformity coefficient Uc = 3.1 indicating the particle size distribution state It can be said to be even sand.
また、Ac砂の粒度も、同じく地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔GS〕、分類名〔砂質礫〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝3.1であり、均等な砂といえる。 In addition, the particle size of Ac sand is also classified according to the ground material classification method (JGS0051). The classification symbol [GS], the classification name [sandy gravel], and the uniformity coefficient Uc = 3.1 indicating the particle size distribution state are equal. Sand.
さらに、川砂の粒度も、同じく地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔S〕、分類名〔砂質礫〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝2.1であり、均等な砂といえる。 Furthermore, the river sand grain size is also classified according to the ground material classification method (JGS0051). The classification symbol [S], the classification name [sandy gravel], and the uniformity coefficient Uc = 2.1 indicating the distribution state of the particle size are equivalent. It can be said sand.
この焼却灰リサイクル砂フィルター２の下部には、第３フィルター３として砂フィルターの層が積層されている。第３フィルター３は、浸透水を採集するために用いられるもので、川砂により構成されるものである。この厚さは適宜であるが、本装置２０では、約２cmである。 A sand filter layer is laminated as a third filter 3 below the incinerated ash recycled sand filter 2. The 3rd filter 3 is used in order to collect permeated water, and is comprised with river sand. Although this thickness is appropriate, in this apparatus 20, it is about 2 cm.
この実施例２、３及び比較例２に対して上部の貯水タンク２３から汚染水を流して自然浸透させ、浸透水を貯水槽２４に集め、貯水タンク２３の汚染水がなくなると、ポンプで貯水タンク２３に浸透水を汲み上げ再度自然浸透させた。この操作を１０回繰り返した。浸透距離は１回の自然浸透浄化では、８０cmであり、ｎ回行った際の浸透距離は、８０cm×ｎである。なお、浸透速度は、おおよそ８．５m/dayである。 In contrast to Examples 2 and 3 and Comparative Example 2, the contaminated water is allowed to flow naturally from the upper storage tank 23, and the permeated water is collected in the water storage tank 24. Osmotic water was pumped into the tank 23 and allowed to naturally permeate again. This operation was repeated 10 times. The permeation distance is 80 cm in one natural permeation purification, and the permeation distance after n times is 80 cm × n. The permeation rate is approximately 8.5 m / day.
実施例２，３及び比較例２の浸透水の濁度と全リン酸について、測定した結果を、それぞれ、図６と図7に示す。図６に示されるように、濁度については、実施例２および３のいずれも浸透距離が８０cmでほぼ０mg/lと評価できる。浸透距離が８０cmまでの濁度と浸透距離の関係は、実施例１で導出した（式２）に沿っていると考えられる。（式２）の場合も、浸透距離８０cmで濁度が０と評価できるからである。 The measured results for the turbidity and total phosphoric acid of the permeated water of Examples 2 and 3 and Comparative Example 2 are shown in FIGS. 6 and 7, respectively. As shown in FIG. 6, the turbidity can be evaluated to be almost 0 mg / l when the penetration distance is 80 cm in both Examples 2 and 3. The relationship between the turbidity up to 80 cm and the penetration distance is considered to be in line with (Equation 2) derived in Example 1. This is because the turbidity can be evaluated as 0 at an infiltration distance of 80 cm in the case of (Formula 2).
これに対して、比較例２の焼却灰リサイクル砂フィルター２に川砂を用いた場合は、浸透距離が８０cmを越え、８００ｃｍになっても、濁度の値は６mg/l以下にならなかった。この結果から、本発明の実施例２、３の自然浸透浄化装置２０は、比較例２の川砂を用いたものに比較して、濁度の改善が顕著である。すなわち、懸濁物を吸着する能力が高いことが示された。なお、実施例２と３では、顕著な違いはなかった。 On the other hand, when river sand was used for the incinerated ash recycled sand filter 2 of Comparative Example 2, the turbidity value did not become 6 mg / l or less even when the permeation distance exceeded 80 cm and reached 800 cm. From this result, the natural osmosis purification apparatus 20 of Examples 2 and 3 of the present invention has a remarkable improvement in turbidity compared to the apparatus using the river sand of Comparative Example 2. That is, it was shown that the ability to adsorb suspension was high. In Examples 2 and 3, there was no significant difference.
この実施例２、３では、図７に示されるように、全リン酸（PO4）はおおむね０．０８〜０．１０mg/lまで低減され、環境基準Vの０．１mg/lを下回ることがわかった。 In Examples 2 and 3, as shown in FIG. 7, the total phosphoric acid (PO 4 ) is reduced to about 0.08 to 0.10 mg / l, and is below the environmental standard V of 0.1 mg / l. I understood.
本発明の浸透浄化装置１０、２０では、濁度および全リン酸の点で、汚染水の浄化に優れていることが示された。したがって、湖沼に流入する畔や小川に本発明の浸透浄化装置１０、２０を設ければ、その水質の改善に大いに役立つであろう。 The permeation purification apparatuses 10 and 20 of the present invention were shown to be excellent in purification of contaminated water in terms of turbidity and total phosphoric acid. Therefore, if the osmosis purification devices 10 and 20 of the present invention are provided on the banks or streams flowing into the lakes, it will greatly help to improve the water quality.
１：第１フィルター
２：焼却灰リサイクル砂フィルター
３：第３フィルター
４：汚染水
５：浸透水
６：円筒部
７：第２フィルター
１０：自然浸透浄化装置の一例
１２：焼却灰リサイクル砂フィルター
２０：自然浸透浄化装置の他例
２１：Ac砂層
２２：Af砂層
２３：貯水タンク
２４：貯水槽
２６：円筒部
1: First filter 2: Incinerated ash recycled sand filter 3: Third filter 4: Contaminated water 5: Permeated water 6: Cylindrical part 7: Second filter 10: Example of natural osmosis purification device 12: Incinerated ash recycled sand filter 20 : Other examples of natural osmosis purification device 21: Ac sand layer 22: Af sand layer 23: Water tank 24: Water tank 26: Cylindrical portion
Claims (9)
Ps＝117・exp（-5.7665x）
ここに、Ps：濁度（mg/l）、x：浸透距離（m）。 A method for permeating and purifying contaminated water using accumulated incinerated ash recycled sand as a natural permeation purification material, wherein the maximum particle size of the incinerated ash recycled sand is 10 mm or less, and the relationship between permeation distance and turbidity is approximately the following formula: A natural seepage purification method for contaminated water characterized by:
P s = 117 · exp (-5.7665x)
Here, P s : turbidity (mg / l), x: penetration distance (m).
P＝0.66・exp（-4.2x）
ここに、P：全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（ｍ）。 A method for infiltrating and purifying contaminated water using accumulated incinerated ash recycled sand as a natural infiltration purification material, wherein the maximum particle size of the incinerated ash recycled sand is 10 mm or less, and the relationship between the infiltration distance and total phosphoric acid is approximately as follows: Natural permeation purification method of contaminated water characterized by the following formula:
P = 0.66 · exp (-4.2x)
Here, P: total phosphoric acid (mg / l), x: penetration distance (m).
Ps＝117・exp（-5.7665x）
P＝0.66・exp（-4.2x）
ここに、Ps：濁度（mg/l）、P：全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（m）。 A method for permeating and purifying contaminated water using accumulated incinerated ash recycled sand as a natural permeation purification material, wherein the maximum particle size of the incinerated ash recycled sand is 10 mm or less, and the relationship between permeation distance, turbidity and total phosphoric acid is Naturally osmotic purification method for contaminated water, characterized by the following two formulas:
P s = 117 · exp (-5.7665x)
P = 0.66 · exp (-4.2x)
Here, P s : turbidity (mg / l), P: total phosphoric acid (mg / l), x: penetration distance (m).
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Citations (3)
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| JPS63305991A (en) * | 1987-06-05 | 1988-12-13 | Takuma Co Ltd | Process for removing phosphorus by utilizing burnt ashes |
| JPH03101834A (en) * | 1989-09-14 | 1991-04-26 | Iseki Tory Tech Inc | Adsorbent and water treatments using it adsorbent |
| JPH1072213A (en) * | 1996-05-30 | 1998-03-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Production of granular zeolite and nitrogen-containing soil conditioner from incineration ash of sewage sludge |
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