JP2011200829A - Raw water purifying method and apparatus of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原水の浄化方法及びその装置に関し、特に、地下水等(以下、「原水」という場合がある。)に含まれる鉄、マンガン、アンモニア性窒素(NH4 +−N)等の飲用に適さない不純物質を除去する際、その除去能力を簡易な方法で向上させ、効率的に処理するようにした原水の浄化方法に関するものである。 The present invention relates to a purification method and apparatus for raw water, and particularly for drinking iron, manganese, ammonia nitrogen (NH 4 + -N), etc. contained in groundwater (hereinafter sometimes referred to as “raw water”). The present invention relates to a method for purifying raw water in which an unsuitable impurity is removed and its removal capability is improved by a simple method so as to treat efficiently.
従来、鉄、マンガン及びアンモニア性窒素等、飲用に適さない不純物質を含んだ地下水に対するこれら不純物質の除去処理方法として化学酸化法とバクテリア法がある。この化学酸化法は、原水に対して塩素と凝集剤注入を行い、凝集沈殿処理を経た後、マンガン砂濾過を行う方法であり、また他方のバクテリア法は原水近傍の土壌中に元々存在する糸状菌の一種であるLeptothrix sp.、Toxothrix sp.、Gallionella sp.などの鉄酸化細菌(鉄バクテリア)、マンガン酸化細菌(マンガンバクテリア)及び硝化細菌(硝化バクテリア)の働きにより、溶解性の鉄、マンガン、アンモニアが酸化され、鉄については水酸化物として細菌表面に不溶化した形で捕捉するようにした方法である。
近年、地下水を原水とする浄水場を中心に、70〜80m/日程度もしくはそれ以上の濾過速度で自動運転が可能なバクテリア処理施設が提案されている。
Conventionally, there are chemical oxidation methods and bacterial methods as methods for removing impurities from groundwater containing impurities that are not suitable for drinking such as iron, manganese and ammoniacal nitrogen. This chemical oxidation method is a method of injecting chlorine and a flocculant into raw water, followed by a coagulation sedimentation treatment, followed by manganese sand filtration, and the other bacterial method is a filamentous form originally present in the soil near the raw water. Leptothrix sp., Toxothrix sp., Gallionella sp. And other iron-oxidizing bacteria (iron bacteria), manganese-oxidizing bacteria (manganese bacteria), and nitrifying bacteria (nitrifying bacteria) In this method, ammonia is oxidized and iron is captured in the form of hydroxide insolubilized on the bacterial surface.
In recent years, bacterial treatment facilities that can be automatically operated at a filtration rate of about 70 to 80 m / day or more have been proposed, mainly in water purification plants that use groundwater as raw water.
ところで、上記の方法は、どの施設についても溶存酸素の一元的な供給で、鉄、マンガン及びアンモニア性窒素等不純物質の除去を行うものである。しかしながら、個々の物質に作用するバクテリアには最適溶存酸素濃度があり、従来法の場合、個々のバクテリアに最適になるようには溶存酸素濃度を調整できない。例えば、従来法の場合、自然流下などの簡易な曝気方式で溶存酸素供給することが多く、その場合、鉄バクテリアの最適溶存酸素濃度範囲にすることで精一杯であるから、この場合、マンガンバクテリアの最適溶存酸素濃度よりかなり低いため、安定的な除マンガン性能を発揮するまでにかなりの日数、特に限定されるものではないが、例えば、20〜50日を要するか、あるいはマンガン(Mn)の除去に対してほとんど効力を発揮し得ず、さらには、高濃度の鉄(Fe)、高濃度のマンガン(Mn)等の水源によっては十分な除マンガン性能を発揮し得ないという問題があった。 By the way, the above-mentioned method is to remove impurities such as iron, manganese and ammonia nitrogen by a unified supply of dissolved oxygen in any facility. However, bacteria that act on individual substances have an optimal dissolved oxygen concentration, and in the case of the conventional method, the dissolved oxygen concentration cannot be adjusted so as to be optimal for individual bacteria. For example, in the case of the conventional method, dissolved oxygen is often supplied by a simple aeration method such as natural flow, and in that case, the optimal dissolved oxygen concentration range of iron bacteria is fully used. Since it is considerably lower than the optimum dissolved oxygen concentration, it takes a considerable number of days to exhibit stable manganese removal performance, although it is not particularly limited. For example, it takes 20 to 50 days, or manganese (Mn) There was a problem that it could hardly exert its effect on removal, and further, depending on water sources such as high concentration of iron (Fe) and high concentration of manganese (Mn), sufficient manganese removal performance could not be exhibited. .
また、マンガン除去性能を上げるには溶存酸素濃度を上昇させる必要があるが、その場合一元的なバクテリア生育環境の調整であると、鉄バクテリアの最適溶存酸素範囲よりかなり高い濃度となるため、逆に除鉄性能が低下するという問題があった。
したがって、従来の方式で処理可能なのは、鉄(Fe)、マンガン(Mn)負荷が比較的低い原水水質である水源に限定されたり、あるいは除去対象物質が鉄のみという場合に限定されてしまうという問題があった。
In order to improve manganese removal performance, it is necessary to increase the dissolved oxygen concentration. In this case, if the adjustment of the unified bacterial growth environment is performed, the concentration will be considerably higher than the optimum dissolved oxygen range of iron bacteria. However, there is a problem that the iron removal performance is lowered.
Therefore, what can be processed by the conventional method is limited to a water source having a relatively low load of iron (Fe) and manganese (Mn), or limited to a case where the removal target substance is only iron. was there.
そこで、鉄・アンモニア性窒素の除去の部分と、マンガン除去の部分を分離し、鉄・アンモニア性窒素の除去に関わるバクテリア群と、マンガン除去を行うバクテリアとがそれぞれ要求する各々の最適溶存酸素濃度を設定することによって、高濃度の鉄、マンガン及びアンモニア性窒素によく対応し、最終的な処理水質を良好なものとできるようになった(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, separating the iron / ammonia nitrogen removal part and the manganese removal part, each optimal dissolved oxygen concentration required by the bacteria group involved in the removal of iron / ammonia nitrogen and the bacteria removing manganese respectively. Therefore, it is possible to cope with high concentrations of iron, manganese, and ammonia nitrogen, and to improve the final treated water quality (see, for example, Patent Document 1).
しかし、通水開始当初において、除鉄ゾーン(鉄バクテリア生育ゾーン)の下に発達するはずの硝化ゾーン(硝化バクテリア生育ゾーン)の活性度が不十分でアンモニア性窒素の除去率が順調に進まないという事例があった。この原因について考察を行っていった結果、原水中に含まれるリン分の影響の可能性が考えられた。
地下水中にはわずかではあるがリン化合物が含まれている。このリン化合物が同じ地下水中に含まれるアンモニア性窒素の酸化にとって大きな働きをする。
すなわち、バクテリア法除鉄においては地下水中のリン濃度が十分に高ければ、鉄バクテリアによるFe(II)の酸化によって生成するオキシ水酸化鉄の生成ゾーンにかなりのリン化合物が取り込まれながらも、より下層の硝化ゾーンで硝化が十分起こる濃度に到達し、その結果、アンモニア性窒素は除去されていく。
However, at the beginning of water flow, the activity of the nitrification zone (nitrification bacteria growth zone) that should develop under the iron removal zone (iron bacteria growth zone) is insufficient and the removal rate of ammonia nitrogen does not proceed smoothly. There was an example. As a result of considering this cause, the possibility of the phosphorus content contained in the raw water was considered.
The groundwater contains a small amount of phosphorus compounds. This phosphorus compound plays a major role in the oxidation of ammoniacal nitrogen contained in the same groundwater.
In other words, if the phosphorus concentration in groundwater is sufficiently high in the iron removal by bacteria method, even if a considerable phosphorus compound is taken into the production zone of iron oxyhydroxide produced by the oxidation of Fe (II) by iron bacteria, A concentration at which sufficient nitrification occurs in the lower nitrification zone is reached, with the result that ammoniacal nitrogen is removed.
一方、地下水中のリン化合物濃度が低い場合、もしくは除鉄ゾーンでのリン化合物の消費が著しい場合には、当然のことながらこのようなリン不足になる例はかなりの確率で見られ、何らかの対策が必要であると考えられる。
そうしなければ、塩素剤によるアンモニア性窒素の酸化などを行う別のアンモニア性窒素の除去工程が必要になり、浄水処理施設建造コストの増大に直結する。
鉄バクテリア処理槽内でのアンモニア性窒素の除去が不振であった例について、念のために除鉄ゾーン直下のリン化合物濃度を測定したところ、表1に示すように、リン化合物濃度は著しく低濃度であった(濾層表面からの高さ60cmに相当)。
On the other hand, if the phosphorus compound concentration in the groundwater is low, or if the phosphorus compound consumption in the iron removal zone is significant, it will be understood that there are quite a few examples of such phosphorus deficiency. Is considered necessary.
Otherwise, another ammonia nitrogen removal process, such as the oxidation of ammonia nitrogen by a chlorinating agent, becomes necessary, which directly leads to an increase in the cost of building a water treatment facility.
As for the case where the removal of ammonia nitrogen in the iron bacteria treatment tank was sluggish, the phosphorus compound concentration just under the iron removal zone was measured just in case. As shown in Table 1, the phosphorus compound concentration was extremely low. Concentration (corresponding to a height of 60 cm from the filter layer surface).
このことは、硝化バクテリアの活性度が低いか、又は菌数が少ないままであることを意味し、したがって原水中のアンモニア性窒素が十分に除去されず、その結果、塩素要求量の変動が大きいままであるので、除鉄処理より下段の工程での塩素剤注入の管理が難しくなることを意味している。
浄水処理では、このようなアンモニア性窒素の残留に起因する塩素要求量の変動は忌み嫌われるものである。
そのため、このような悪い特性をかかえた除鉄処理システム自体が受け入れられなくなる懸念もある。
This means that the activity of nitrifying bacteria is low or the number of bacteria remains low, and therefore ammonia nitrogen in raw water is not sufficiently removed, resulting in large fluctuations in chlorine demand. This means that it is difficult to manage the chlorine agent injection in the lower process than the iron removal process.
In the water purification treatment, variations in the chlorine demand due to such residual ammoniacal nitrogen are disliked.
For this reason, there is a concern that the iron removal processing system itself having such bad characteristics is not accepted.
かかる問題に対処するために、本発明者等が先に提案した原水の浄化方法は、鉄バクテリアを用いて原水中の除鉄処理を行うとともに、除マンガン濾材を用いて原水中の除マンガン処理を行う原水の浄化方法において、鉄バクテリアを用いて原水中の除鉄処理を行う除鉄ゾーンと、除鉄処理の後段で除マンガン濾材を用いて原水中の除マンガン処理を行う除マンガンゾーンとの間の硝化ゾーンにリン酸又はリン酸塩を添加し、硝化バクテリアによるアンモニア性窒素の除去能力を向上させるようにしている(特許文献2参照)。 In order to cope with this problem, the raw water purification method previously proposed by the present inventors performs iron removal treatment in raw water using iron bacteria and manganese removal treatment in raw water using a manganese removal filter medium. In the raw water purification method, the iron removal zone for removing iron in the raw water using iron bacteria, the manganese removal zone for removing manganese in the raw water using the manganese removal filter medium after the iron removal treatment, and Phosphoric acid or phosphate is added to the nitrification zone between the two to improve the ability to remove ammoniacal nitrogen by nitrifying bacteria (see Patent Document 2).
これによって、鉄バクテリアによる除鉄の直後の段階から硝化バクテリアによる原水中のアンモニア性窒素の酸化(硝化反応)を順調に進行させ、これにより、水源によりわずかなリン酸イオンしか含まない場合でも、アンモニア性窒素の除去を確実に行うことが可能となり、塩素剤の注入率の管理等、システムの維持管理が容易になった。 As a result, oxidation of ammonia nitrogen in the raw water by nitrifying bacteria (nitrification reaction) proceeds smoothly from the stage immediately after iron removal by iron bacteria, so even if the water source contains only a few phosphate ions, Ammonia nitrogen can be reliably removed, and system maintenance and management, such as management of the chlorinating rate, has become easier.
そして、この原水の浄化方法を使用する実際の装置では、リン酸又はリン酸塩を供給するための機構として、図7に示すように、濾材の圧力と水流に耐え、しかも抵抗の少ない断面形状が凸レンズ型の中空管50を格子状に結合し、互いに液体(リン酸又はリン酸塩溶液)が通導連絡できるように構成し、原水中の鉄分がほとんど除去完了する部分に、グリッド固定枠51により一次濾過槽2に固定するようにしている。
そして、このような格子状の中空管50の数ヶ所に、外部からの水や異物の管内浸入を防ぐようにしたリン酸又はリン酸塩溶液の濾材への注入口を設け、リン酸又はリン酸塩溶液の供給手段(薬注設備)と連結し、硝化バクテリアの作用するゾーンに対して片寄りなく拡散され、スムーズなアンモニア性窒素の除去が達成され、アンモニア性窒素除去性能を発揮するまでの運転立ち上げ期間を短縮させることができるようにしている。
And in the actual apparatus using this purification method of raw water, as a mechanism for supplying phosphoric acid or phosphate, as shown in FIG. 7, the cross-sectional shape withstands the pressure and water flow of the filter medium and has low resistance. Is connected to the convex lens-type
And, in several places of such a lattice-like
ところで、上記原水の浄化方法を使用する実際の装置におけるリン酸又はリン酸塩を供給するための機構は、図7に示すように、大きく複雑な形状の構造物となるため、その製作や設置にかなりの費用を要し、設備全体の費用が高騰するという問題があった。
また、その後の実験による検討により、リン酸又はリン酸塩の供給は、運転開始初期の立ち上げ時の比較的短期間のみで、スムーズなアンモニア性窒素の除去効果が得られることが明らかとなり、硝化バクテリアが増殖及び活性化し、十分な除アンモニア性窒素能力を発揮するようになった後は、リン酸又はリン酸塩の供給機構を撤去することが好ましいことが判明したが、従来のリン酸又はリン酸塩を供給するための機構は、大きく複雑な形状の構造物のため、撤去作業が容易に行えないという問題もあった。
By the way, the mechanism for supplying phosphoric acid or phosphate in an actual apparatus using the above raw water purification method is a large and complicated structure as shown in FIG. However, there was a problem that the cost of the entire equipment was soaring.
In addition, as a result of examination by subsequent experiments, it becomes clear that the supply of phosphoric acid or phosphate can provide a smooth removal effect of ammonia nitrogen only in a relatively short period at the start-up at the beginning of operation, After the nitrifying bacteria grew and activated and exhibited sufficient ammonia-ammonia capacity, it was found preferable to remove the phosphate or phosphate supply mechanism. Alternatively, the mechanism for supplying phosphate has a problem that the removal work cannot be easily performed because the structure has a large and complicated shape.
本発明は、上記従来の原水の浄化方法及びその装置が有する問題点に鑑み、リン酸又はリン酸塩の供給するための機構を、硝化バクテリアの作用するゾーンで、十分な除アンモニア性窒素能力を発揮するようになった後は、容易に撤去することができる仮設装置として、よりコンパクトな構造とした原水の浄化方法及びその装置を提供することを目的とする。 In view of the problems of the above-described conventional raw water purification method and apparatus, the present invention provides a mechanism for supplying phosphoric acid or phosphate with sufficient ammonia-removing ability in a zone where nitrifying bacteria act. After having come to exhibit, it aims at providing the purification method of raw water and its device which were made into a more compact structure as a temporary device which can be removed easily.
上記目的を達成するため、本発明の原水の浄化方法は、鉄バクテリアを用いて原水中の除鉄処理を行うとともに、硝化バクテリアを用いて原水中の除アンモニア性窒素処理を行った後、原水中の除マンガン処理を行う原水の浄化方法において、硝化バクテリアによる除アンモニア性窒素処理を行う硝化ゾーンに、周面に吐出孔を開口するとともに、該吐出孔を切り込みを形成した筒状の弾性部材で覆ったリン酸又はリン酸塩溶液の供給ノズルを位置させて、硝化ゾーンにリン酸又はリン酸塩を供給するようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the raw water purification method of the present invention performs the iron removal treatment in the raw water with the use of iron bacteria, and after the removal of ammoniacal nitrogen in the raw water with the use of nitrifying bacteria, In the purification method of raw water that performs manganese removal treatment in water, a cylindrical elastic member having a discharge hole formed in the peripheral surface and a cut formed in the discharge hole in a nitrification zone that performs ammonia removal nitrogen treatment by nitrifying bacteria The phosphoric acid or phosphate solution supply nozzle covered with the above is positioned to supply phosphoric acid or phosphate to the nitrification zone.
また、上記方法に使用する本発明の原水の浄化装置は、鉄バクテリアを用いて原水中の除鉄処理を行う除鉄ゾーンと、該除鉄ゾーンの下方に形成される硝化バクテリアを用いて原水中の除アンモニア性窒素処理を行う硝化ゾーンとからなる一次濾過槽と、原水中の除マンガン処理を行う二次濾過槽とを備えた原水の浄化装置において、周面に吐出孔を開口し、該吐出孔を切り込みを形成した筒状の弾性部材で覆うようにしたリン酸又はリン酸塩溶液の供給ノズルと、該ノズルにリン酸又はリン酸塩溶液を供給するリン酸又はリン酸塩溶液の供給手段とを備え、前記ノズルを一次濾過槽の硝化ゾーンに配設したことを特徴とする。 In addition, the raw water purification apparatus of the present invention used in the above method comprises a iron removal zone for performing iron removal treatment in raw water using iron bacteria, and a raw material using nitrifying bacteria formed under the iron removal zone. In the raw water purification apparatus comprising a primary filtration tank comprising a nitrification zone that performs deammonia nitrogen treatment in water, and a secondary filtration tank that performs manganese removal treatment in raw water, a discharge hole is opened on the peripheral surface, A phosphoric acid or phosphate solution supply nozzle configured to cover the discharge hole with a cylindrical elastic member having a cut, and a phosphoric acid or phosphate solution for supplying phosphoric acid or a phosphate solution to the nozzle And the nozzle is disposed in the nitrification zone of the primary filtration tank.
また、同じ目的を達成するため本第2発明の原水の浄化方法は、鉄バクテリアを用いて原水中の除鉄処理を行うとともに、硝化バクテリアを用いて原水中の除アンモニア性窒素処理を行った後、原水中の除マンガン処理を行う原水の浄化方法において、硝化バクテリアによる除アンモニア性窒素処理を行う硝化ゾーンに、リン酸イオンを結合させた濾材を配設し、原水中に含まれるイオンとのイオン交換作用によって硝化ゾーンにリン酸イオンを放出するようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the same object, the raw water purification method according to the second aspect of the present invention uses iron bacteria to remove iron from raw water and also uses nitrifying bacteria to remove ammonia nitrogen in raw water. Then, in the purification method of the raw water that performs the manganese removal treatment in the raw water, a filter medium combined with phosphate ions is disposed in the nitrification zone in which the denitrification nitrogen treatment by nitrifying bacteria is performed, and the ions contained in the raw water It is characterized in that phosphate ions are released into the nitrification zone by the ion exchange action.
また、上記方法に使用する本発明の原水の浄化装置は、鉄バクテリアを用いて原水中の除鉄処理を行う除鉄ゾーンと、該除鉄ゾーンの下方に形成される硝化バクテリアを用いて原水中の除アンモニア性窒素処理を行う硝化ゾーンとからなる一次濾過槽と、原水中の除マンガン処理を行う二次濾過槽とを備えた原水の浄化装置において、硝化ゾーンに、リン酸イオンを結合させた濾材を配設したことを特徴とする。 In addition, the raw water purification apparatus of the present invention used in the above method comprises a iron removal zone for performing iron removal treatment in raw water using iron bacteria, and a raw material using nitrifying bacteria formed under the iron removal zone. In a purification system for raw water that has a primary filtration tank consisting of a nitrification zone that performs denitrification treatment in water and a secondary filtration tank that carries out manganese removal treatment in raw water, phosphate ions are bound to the nitrification zone. It is characterized by disposing a filter medium.
本第1発明の原水の浄化方法及びその装置によれば、硝化バクテリアによる除アンモニア性窒素処理を行う硝化ゾーンに、周面に吐出孔を開口するとともに、該吐出孔を切り込みを形成した筒状の弾性部材で覆ったリン酸又はリン酸塩溶液の供給ノズルを位置させて、硝化ゾーンにリン酸又はリン酸塩を供給するようにし、特に、ノズル先端を尖頭形状にすることにより、硝化ゾーンへの供給ノズルの差し込みや引き抜きを容易に行うことができ、リン酸又はリン酸塩の作用によって、硝化バクテリアが増殖及び活性化し、十分な除アンモニア性窒素能力を発揮するようになった後は、リン酸又はリン酸塩の供給機構を簡単に撤去することができる。 According to the raw water purification method and apparatus therefor according to the first aspect of the present invention, a cylindrical shape in which a discharge hole is formed in the peripheral surface and a cut is formed in the discharge hole in the nitrification zone for performing the ammonia-removing nitrogen treatment by nitrifying bacteria. The supply nozzle of the phosphoric acid or phosphate solution covered with the elastic member is positioned so as to supply phosphoric acid or phosphate to the nitrification zone. The supply nozzle can be easily inserted and removed from the zone, and after the action of phosphoric acid or phosphate, the nitrifying bacteria grow and become active, so that sufficient ammonia-removing nitrogen ability is exhibited. Can easily remove the phosphate or phosphate supply mechanism.
また、本第2発明の原水の浄化方法及びその装置によれば、硝化バクテリアによる除アンモニア性窒素処理を行う硝化ゾーンに、リン酸イオンを結合させた濾材を配設し、原水中に含まれるイオンとのイオン交換作用によって硝化ゾーンにリン酸イオンを放出するようにすることにより、リン酸イオンを結合させた濾材に原水を通水させると、結合させていたリン酸イオンが原水中に含まれるイオンとの交換反応によって徐々に原水中へ放出され、硝化バクテリアが増殖及び活性化し、十分な除アンモニア性窒素能力が発揮される。
そして、アンモニア性窒素のほぼ完全な硝化が達成された頃には、リン酸イオンを結合させた濾材からすべてのリン酸イオンが放出されており、その後は、そのまま通常の濾材として使用することができる。
Further, according to the raw water purification method and apparatus therefor according to the second aspect of the present invention, a filter medium combined with phosphate ions is disposed in a nitrification zone for performing denitrification nitrogen treatment with nitrifying bacteria, and is contained in the raw water. By allowing phosphate ions to be released into the nitrification zone by ion exchange with ions, when the raw water is passed through a filter medium to which phosphate ions are bound, the bound phosphate ions are contained in the raw water. The nitrifying bacteria are gradually released into the raw water by the exchange reaction with the generated ions, and the nitrifying bacteria are proliferated and activated, thereby exhibiting sufficient ammonia-removing ability of nitrogen.
When almost complete nitrification of ammonia nitrogen was achieved, all phosphate ions were released from the filter medium combined with phosphate ions. After that, it can be used as a normal filter medium as it is. it can.
以下、本発明の原水の浄化方法及びその装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of a purification method and apparatus for raw water according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、本発明の原水の浄化方法及びその装置の第1実施例を示す。
この原水の浄化装置1Aは、鉄バクテリアを用いて原水中の除鉄処理を行う除鉄ゾーンZ1と、該除鉄ゾーンZ1の下方に形成される硝化バクテリアを用いて原水中の除アンモニア性窒素処理を行う硝化ゾーンZ2とからなる一次濾過槽2と、原水中の除マンガン処理を行う二次濾過槽3とを備え、周面に吐出孔10aを開口し、該吐出孔10aを切り込み11aを形成した筒状の弾性部材11で覆うようにしたリン酸又はリン酸塩溶液の供給ノズル10と、該ノズル10にリン酸又はリン酸塩溶液を供給するリン酸又はリン酸塩溶液の供給手段4とを備え、前記ノズル10を一次濾過槽2の硝化ゾーンZ2に配設するようにしている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the raw water purification method and apparatus according to the present invention.
This raw water purification apparatus 1A includes an iron-removing zone Z1 for removing iron in raw water using iron bacteria, and a denitrifying nitrogen in the raw water using nitrifying bacteria formed under the iron-removing zone Z1. A
具体的には、図1に示すように、地下水源より直接、あるいは地下水を汲み上げて一時的に貯水したタンクT1より原水供給ポンプP1及び原水供給管5を介して、筒状の筐体20からなる一次濾過槽2の上部に設けた給水口2Aへ原水(地下水)を供給する。
二次濾過槽3の上部に設けた給水口3Aは、一次濾過槽2の下部に設けた排水口2Bから配管6を介して、接続されている。
また、原水供給管5及び配管6には、適宜手段によって溶存酸素DO1及びDO2を供給するようにしている。
この場合、配管6の途中に曝気槽(図示省略)を設け、二次溶存酸素の供給を行ってから二次濾過槽3へ処理水を供給することもできる。
なお、図1に示す具体例は、例えば、工業製品の製造に使用される工業用水の供給用として利用されるものである。
Specifically, as shown in FIG. 1, from a
A water supply port 3 </ b> A provided in the upper part of the secondary filtration tank 3 is connected via a
Moreover, dissolved oxygen DO1 and DO2 are supplied to the raw
In this case, an aeration tank (not shown) may be provided in the middle of the
The specific example shown in FIG. 1 is used, for example, for supplying industrial water used for manufacturing industrial products.
一次濾過槽2は、その内部にアンスラサイト等からなる鉄バクテリア濾過材21(除鉄ゾーンZ1)を充填し、その下方に、支持層23によって支持された砂層からなる硝化バクテリアを用いて原水中の除アンモニア性窒素処理を行う硝化バクテリア濾過材22(硝化ゾーンZ2)を充填する。
The
そして、一次濾過槽2の硝化ゾーンZ2には、リン酸又はリン酸塩溶液の供給手段4と接続されるリン酸又はリン酸塩溶液の供給ノズル10を配設するようにしている。
In the nitrification zone Z2 of the
このノズル10は、その材質を特に限定するものではないが、本実施例においては、濾層への抜き差しの際の変形することのない強度と高い耐蝕性を有するSUS316等からなるステンレスを使用する。
そして、図2に示すように、先端部10bの近傍の周面に吐出孔10aを開口する。
吐出孔10aの数及び開口位置は、特に限定するものではないが、上下3箇所に、位相を120°ずらして開口するようにしている。
吐出孔10aは、筒状の弾性部材11で覆われ、ノズル10内への外部からの液体や異物の侵入を防止するようにしている。
Although the material of the
And as shown in FIG. 2, the
The number of the discharge holes 10a and the opening positions are not particularly limited, but the openings are opened at three positions above and below by shifting the phase by 120 °.
The
弾性部材11は、その材料を、特に限定するものではないが、本実施例においては、伸縮製のある有機高分子膜を使用するようにしている。
そして、弾性部材11は、取り付けたときに前記吐出孔10aと一致しない位置(ずれた位置)に小さな切り込み11aを形成する。
切り込み11aの数及び開口位置は、特に限定するものではないが、前記吐出孔10aと同様に上下3箇所に、位相を120°ずらして開口するようにしている。
The material of the
The
The number of the
弾性部材11は、吐出孔10aの開口位置に密着させ、上下をチューブバンド12で固定する。このとき、ノズル10の吐出孔10aの開口位置の上下に、ノズル10の外径よりも若干小径となる溝状の段部を形成することによって、チューブバンド12がノズル10の外周面から大きく突出することなく、濾層への抜き差しの際にノズル10から弾性部材11がずれたり脱落したりすることを防止する。
The
リン酸又はリン酸塩溶液の供給に際しては、リン酸又はリン酸塩溶液が、ノズル10の吐出孔10aから吐出され、密着している有機高分子膜からなる弾性部材11とノズル10の周面との間に満たされた状態となる。
このようになると、有機高分子膜の持つ弾性のゆえに先の切り込み11aが少し開くような形になり、外部へ(つまり硝化バクテリア濾過材22のある方へ)リン酸又はリン酸塩溶液が放出される。
このリン酸又はリン酸塩溶液の供給が停止されると、有機高分子膜はその弾性により液体の出口である切り込み11aを塞ぐような形に形状が復元し、外部からの液体や異物の侵入を防ぐ働きをする。
When supplying the phosphoric acid or phosphate solution, the phosphoric acid or phosphate solution is discharged from the
In this case, the
When the supply of the phosphoric acid or phosphate solution is stopped, the organic polymer film is restored in shape so as to block the
また、ノズル10の先端部10bは、先の尖った尖頭形状とし、濾層への差し込みや引き抜きが容易となるようにしている。
そして、ノズル10の他端10cは、外周面に雄ネジ又は内周面に雄ネジを形成し、配管、例えば、SUS316等のステンレス鋼管からなる配管13と接続する。
Further, the
The
リン酸又はリン酸塩溶液の供給手段4は、リン酸又はリン酸塩溶液を貯留する薬液槽40、薬液供給ポンプ41及び薬液供給ポンプ41と配管13と接続する薬液供給管42を備える。
薬液供給管42は、鋼管を使用するほか、可撓性材料からなるブレードホース等を使用することができる。
ここで、原水に対するリン酸又はリン酸塩の添加量は、後述のように、硝化バクテリアやマンガンバクテリアの菌数を増加させ、かつ、その活性を高める条件を満たす程度で、ごくわずかな量、特に限定されるものではないが、原水に対して、例えば、0.1mg/L程度になるように設定する。これによって、最終処理水中のリン酸イオンとしてほとんど検出されることはなく、浄水水質上も安全なものとなる。
The phosphoric acid or phosphate solution supply means 4 includes a
The chemical
Here, the amount of phosphoric acid or phosphate added to the raw water, as will be described later, increases the number of nitrifying bacteria and manganese bacteria, and is a very small amount, to the extent that satisfies the conditions for increasing its activity, Although it does not specifically limit, It sets so that it may become about 0.1 mg / L with respect to raw | natural water, for example. Thereby, it is hardly detected as phosphate ions in the final treated water, and the quality of the purified water becomes safe.
そして、リン酸又はリン酸塩溶液の供給手段4のリン酸又はリン酸塩溶液をノズル10から、除鉄ゾーンZ1の下部位置に形成した砂層からなる硝化ゾーンZ2に供給するようにする。
これにより、硝化ゾーンZ2における硝化バクテリアの増殖及び活性化を図り、硝化バクテリアによるアンモニア性窒素の除去能力を向上させることができ、専用の硝化槽を設ける必要がなくなる。
Then, the phosphoric acid or phosphate solution of the phosphoric acid or phosphate solution supply means 4 is supplied from the
As a result, the nitrifying bacteria can be grown and activated in the nitrifying zone Z2, the ammonia nitrogen removal ability by the nitrifying bacteria can be improved, and there is no need to provide a dedicated nitrifying tank.
原水中の除マンガン処理を行う二次濾過槽3は、筒状の筐体30の上部に設けた給水口3Aから供給される一次濾過槽2で除鉄及び除アンモニア性窒素処理がなされた一次処理水の除マンガン処理を行うもので、内部に所要のマンガンバクテリア濾過材31を充填するとともに、下部位置にはマンガンバクテリア濾過処理を行った最終処理水を排水し、最終処理水槽Tへ供水するための最終処理水配水管7が接続される配水口3Bを備えるようにしている。
The secondary filtration tank 3 that performs manganese removal treatment in the raw water is a primary filtration tank that has been subjected to iron removal and ammonia-removing nitrogen treatment in the
また、二次濾過槽3の手前において、わずかな量のリン酸又はリン酸塩が残留するように、ノズル10からのリン酸又はリン酸塩の注入量を設定することにより、マンガンバクテリアの菌数を増加させ、かつ、その活性を高め、その結果、マンガン除去性能を発揮するのに必要になる溶存酸素濃度を大幅に低下できる。
これにより、リン酸又はリン酸塩を添加しない場合に必要であったPSAなどの高濃度酸素ガス発生機器類や、酸素ガスを効率的に水中に溶解させるためのデバイスが不要となり、比較的簡易な曝気機構で目的の溶存酸素濃度が達成できることから、イニシャルコストの大幅な低減が図られる。
リン酸又はリン酸塩を添加することにより、マンガンバクテリアの適応溶存酸素濃度範囲が拡張されるため、それを保つための維持管理が容易になり、実用上好ましい。
Further, by setting the injection amount of phosphoric acid or phosphate from the
This eliminates the need for high-concentration oxygen gas generators such as PSA, which were necessary when phosphoric acid or phosphate was not added, and a device for efficiently dissolving oxygen gas in water. Since the target dissolved oxygen concentration can be achieved with a simple aeration mechanism, the initial cost can be greatly reduced.
By adding phosphoric acid or phosphate, the adaptive dissolved oxygen concentration range of manganese bacteria is expanded, so that it is easy to maintain and maintain it, which is preferable in practice.
また、ノズル10からの注入されるリン酸又はリン酸塩の残留が期待できない場合には、リン酸又はリン酸塩を、二次濾過槽3の手前位置で添加することもできる。
Moreover, when the residue of the phosphoric acid injected from the
除マンガン処理には、マンガンバクテリア濾過材31を使用するほか、上水道の供給用として利用される水浄化設備等では、塩素剤を含む水でもよいため(水道法では、残留塩素が存在することを要求している。)、一般的な除マンガン濾材を用いて原水中の除マンガン処理を行う除マンガン処理システムを採用することもできる。
Manganese
リン酸又はリン酸塩溶液の供給ノズル10を実施設において設置する際には、濾過池面積に応じて、図1に示すノズル10を、図3に示すように、配管を兼ねた固定枠14に格子状に等間隔で複数セットしたノズル群として設置することが好ましい。
そして、固定枠14からノズル10までの長さを、固定枠14が、除鉄ゾーンZ1の表面となるアンスラサイト等からなる鉄バクテリア濾過材21上に位置するときにノズル10が硝化ゾーンZ2に位置する長さとすることによって、固定枠14が鉄バクテリア濾過材21上に位置するまでノズル群を濾層に差し込むことで、各ノズル10が硝化ゾーンZ2の所定位置に到達し、硝化ゾーンZ2の全体にリン酸又はリン酸塩溶液が行き渡るようにすることができる。
When the
The length from the fixed
また、ノズル10又はノズル10を複数セットしたノズル群は、濾層への抜き差しが簡単に行えるから、一次濾過槽2での硝化バクテリアの増殖及び活性化が図られ、アンモニア性窒素のほぼ完全な硝化が達成された後は簡単に撤去することができる。
そして、ノズル10及び配管13を耐蝕性の高いステンレス材を使用しているから、撤去した後に、別の原水の処理システムにおいて再利用することもできる。
In addition, since the
And since the stainless steel material with high corrosion resistance is used for the
[実験例1]
図4に示すように、原水にリン酸又はリン酸塩溶液を補給するようにした場合、投与したリン酸又はリン酸塩溶液のうちほとんどは除鉄ゾーンで消費されるが、残余のものは除鉄ゾーンZ1を通過し、硝化ゾーンZ2へ到達し、硝化バクテリアによる原水中のアンモニア性窒素の酸化(硝化反応)が進むことが確認できた。
しかしながら、硝化の進展度は、図4の原水グラフに示すように、極めて緩慢であり、硝化によるアンモニア性窒素の除去率もさほど高くなっていない。
結論としては、このような除鉄ゾーンZ1を通過する前にリン酸又はリン酸塩溶液を注入する方法は、リン酸又はリン酸塩溶液の無駄な消費率が高く、効率的な手段とはいえない。
したがって、リン酸又はリン酸塩溶液の注入位置は、本発明で示したように、鉄バクテリア濾過工程において除鉄がほぼ完了した位置の濾層内(硝化ゾーンZ2)に設定することが好ましく、これによって、鉄バクテリアの作用によって生成した鉄酸化物によるリン酸又はリン酸塩溶液の無効な消費を防ぐことができる。
除鉄がほぼ完了した濾層中間部(硝化ゾーンZ2の上流側)に注入することによって、硝化細菌(硝化バクテリア)の繁殖のみにリン酸又はリン酸塩溶液が消費される環境を整えることができ、リン酸又はリン酸塩溶液注入点以降の濾層はアンモニア性窒素除去に特化した硝化ゾーンZ2とすることができる。
[Experimental Example 1]
As shown in FIG. 4, when the raw water is supplemented with phosphoric acid or a phosphate solution, most of the administered phosphoric acid or phosphate solution is consumed in the iron removal zone, but the rest is It passed through the iron removal zone Z1 and reached the nitrification zone Z2, and it was confirmed that the oxidation (nitrification reaction) of ammoniacal nitrogen in the raw water by nitrifying bacteria proceeded.
However, as shown in the raw water graph of FIG. 4, the progress of nitrification is extremely slow, and the removal rate of ammonia nitrogen by nitrification is not so high.
In conclusion, the method of injecting the phosphoric acid or phosphate solution before passing through the iron removal zone Z1 has a high wasteful consumption rate of the phosphoric acid or phosphate solution, and is an efficient means. I can't say that.
Therefore, as shown in the present invention, the injection position of the phosphoric acid or phosphate solution is preferably set in the filter layer (nitrification zone Z2) at the position where iron removal is almost completed in the iron bacteria filtration step, This can prevent ineffective consumption of the phosphoric acid or phosphate solution by the iron oxide produced by the action of iron bacteria.
By injecting into the middle part of the filter layer (upstream of the nitrification zone Z2) where iron removal has been almost completed, it is possible to prepare an environment where the phosphate or phosphate solution is consumed only for the growth of nitrifying bacteria (nitrifying bacteria). The filtration layer after the injection point of phosphoric acid or phosphate solution can be a nitrification zone Z2 specialized for ammoniacal nitrogen removal.
[実験例2]
鉄バクテリア濾過槽の運転立ち上げ時において、濾層中間部へのリン酸又はリン酸塩溶液添加の有無による比較実験を行った。
リン酸又はリン酸塩溶液を添加しない場合、原水中のアンモニア性窒素がほぼ完全に除去された状態に至るまでに、図5(a)に示すように、40日程度の運転期間を要したが、リン酸又はリン酸塩溶液を添加した場合、図5(b)に示すように20日程度で達成することができた。
よって、添加されたリン分によって硝化バクテリアの増殖能力が高まり、アンモニア性窒素の硝化能力向上につながったものと考えられる。
[Experiment 2]
When the operation of the iron bacteria filtration tank was started, a comparative experiment was performed depending on whether or not phosphoric acid or a phosphate solution was added to the middle part of the filter layer.
When the phosphoric acid or phosphate solution was not added, an operation period of about 40 days was required until ammonia nitrogen in the raw water was almost completely removed, as shown in FIG. 5 (a). However, when phosphoric acid or a phosphate solution was added, it could be achieved in about 20 days as shown in FIG.
Therefore, it is considered that the added phosphorus content increased the ability of nitrifying bacteria to grow, leading to an improvement in the nitrifying ability of ammoniacal nitrogen.
図6に、本発明の原水の浄化方法及びその装置の第2実施例を示す。
この原水の浄化装置1Bは、鉄バクテリアを用いて原水中の除鉄処理を行う除鉄ゾーンZ1と、該除鉄ゾーンZ1の下方に形成される硝化バクテリアを用いて原水中の除アンモニア性窒素処理を行う硝化ゾーンZ2とからなる一次濾過槽2と、原水中の除マンガン処理を行う二次濾過槽3とを備え、硝化ゾーンZ2に、リン酸イオンを結合させた濾材8を配設するようにした濾材8に結合させたリン酸イオンを、原水中に含まれるイオンとのイオン交換作用によって硝化ゾーンZ2に放出するようにしている。
FIG. 6 shows a second embodiment of the raw water purification method and apparatus according to the present invention.
This raw
具体的には、第1実施例と同様、図6に示すように、地下水源より直接、あるいは地下水を汲み上げて一時的に貯水したタンクT1より原水供給ポンプP1及び原水供給管5を介して、筒状の筐体20からなる一次濾過槽2の上部に設けた給水口2Aへ原水(地下水)を供給する。
二次濾過槽3の上部に設けた給水口3Aは、一次濾過槽2の下部に設けた排水口2Bから配管6を介して、接続されている。
Specifically, as in the first embodiment, as shown in FIG. 6, either directly from the groundwater source or from the tank T1 that is temporarily stored by pumping up the groundwater, through the raw water supply pump P1 and the raw
A water supply port 3 </ b> A provided in the upper part of the secondary filtration tank 3 is connected via a
一次濾過槽2は、その内部にアンスラサイト等からなる鉄バクテリア濾過材21(除鉄ゾーンZ1)を充填し、その下方に、支持層23によって支持された砂層からなる硝化バクテリアを用いて原水中の除アンモニア性窒素処理を行う硝化バクテリア濾過材22(硝化ゾーンZ2)を充填する。
The
そして、一次濾過槽2の硝化ゾーンZ2には、リン酸イオンを結合させた濾材8を配設するようにしている。具体的には、硝化バクテリア濾過材22の上流の砂層に濾材8を混合するか、又は、上流の砂層を濾材8に置き換えるようにする。
In the nitrification zone Z2 of the
この濾材8は、陰イオン交換能を有する鉄系化合物をケイ砂等の担持体に担持させたものに、あらかじめリン酸イオンを十分結合させたものである。また、これとは別にケイ砂等の担持体に水酸化物イオン供給体を担持させた濾材を混合し、その比率によって鉄系化合物からのリン酸イオンの放出量の制御を行うようにしている。
これを濾材8として使用し原水を通水させると、結合させていたリン酸イオンが原水中の他のイオンとの交換反応によって徐々に原水中へ放出されていき、第1実施例のリン酸又はリン酸塩溶液の供給ノズル10からのリン酸又はリン酸塩溶液の供給と同様の効果を得ることができる。
また、濾材8は、図6に示すように、硝化ゾーンZ2の上流に位置するように配設(充填)することによって、リン酸イオンが硝化ゾーンZ2全体に行き渡り、硝化ゾーンZ2における硝化バクテリアの増殖及び活性化を図り、硝化バクテリアによるアンモニア性窒素の除去能力を向上させることができ、専用の硝化槽を設ける必要がなくなる。
The filter medium 8 is obtained by sufficiently binding phosphate ions in advance to a support in which an iron-based compound having anion exchange ability is supported on a support such as silica sand. Separately, a filter medium in which a hydroxide ion supplier is supported on a support such as silica sand is mixed, and the amount of phosphate ions released from the iron-based compound is controlled by the ratio. .
When this is used as the filter medium 8 and raw water is passed through, the bound phosphate ions are gradually released into the raw water by exchange reaction with other ions in the raw water, and the phosphoric acid of the first embodiment. Alternatively, the same effect as the supply of the phosphoric acid or the phosphate solution from the phosphate
Further, as shown in FIG. 6, the filter medium 8 is disposed (filled) so as to be located upstream of the nitrification zone Z2, so that phosphate ions are spread throughout the nitrification zone Z2, and nitrifying bacteria in the nitrification zone Z2 are dispersed. Proliferation and activation can be achieved, the ability to remove ammoniacal nitrogen by nitrifying bacteria can be improved, and there is no need to provide a dedicated nitrification tank.
そして、リン酸イオンの効果によって、一次濾過槽2でのアンモニア性窒素のほぼ完全な硝化が達成された頃には、濾材8からすべてのリン酸イオンが放出されており、その後はそのまま通常の濾材として使用することができる。
この方法及び装置を用いることにより、第1実施例のようなリン酸又はリン酸塩溶液の供給用のノズル10からなるノズル群の仮設装置を設置したり撤去したりする手間が省けるのが大きな特徴である。
By the time when almost complete nitrification of ammonia nitrogen in the
By using this method and apparatus, it is possible to save the trouble of installing and removing the temporary device of the nozzle group including the
なお、本実施例のその他の構成及び作用は、上記第1実施例と同様である。 The other configuration and operation of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.
以上、本発明の原水の浄化方法及びその装置について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、リン酸又はリン酸塩溶液の供給ノズルとリン酸イオンを結合させた濾材を併用する等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。 As mentioned above, although the purification method and the apparatus of the raw water of this invention were demonstrated based on the several Example, this invention is not limited to the structure described in the said Example, A phosphoric acid or phosphate solution The configuration can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention, for example, by using a combination of a supply nozzle and a filter medium combined with phosphate ions.
本発明の原水の浄化方法及びその装置は、リン酸又はリン酸塩の供給するための機構を、硝化バクテリアの作用するゾーンで、十分な除アンモニア性窒素能力を発揮するようになった後は、容易に撤去することができるという特性を有していることから、安価で管理が容易な地下水等の原水の浄化システムとして広く好適に用いることができる。 The purification method and apparatus for raw water according to the present invention provides a mechanism for supplying phosphoric acid or phosphate after exhibiting sufficient nitrogen-removing ability in a zone where nitrifying bacteria act. Since it has a characteristic that it can be easily removed, it can be used widely and suitably as a purification system for raw water such as ground water that is inexpensive and easy to manage.
1A 浄化装置
1B 浄化装置
2 一次濾過槽
3 二次濾過槽
4 リン酸又はリン酸塩溶液の供給手段
5 原水供給管
6 配管
7 最終処理水配水管
8 濾材
10 リン酸又はリン酸塩溶液の供給ノズル
10a 吐出孔
11 弾性部材
11a 切り込み
14 固定枠
21 濾過材
22 濾過材
31 マンガンバクテリア濾過材
Z1 除鉄ゾーン
Z2 硝化ゾーン
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