JP2014111251A - 汚水の浄化方法、浄化装置およびそれらに用い得る粒状活性炭 - Google Patents
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Abstract
【課題】脱窒能および懸濁物質除去能を高位に維持しつつ、長時間の浄化処理を行うことが可能な汚水の浄化装置の提供。
【解決手段】有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下であって、メチロトローフが付着している粒状活性炭を充填したろ材層を有し、メタノールを添加した汚水を前記ろ材層を通過させることで、脱窒およびろ過処理された処理水を得ることができる脱窒ろ過装置を含む、汚水の浄化装置。
【選択図】図２
【解決手段】有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下であって、メチロトローフが付着している粒状活性炭を充填したろ材層を有し、メタノールを添加した汚水を前記ろ材層を通過させることで、脱窒およびろ過処理された処理水を得ることができる脱窒ろ過装置を含む、汚水の浄化装置。
【選択図】図２
Description
本発明は汚水の浄化方法、浄化装置およびそれらに用い得る活性炭に関する。
下水等の汚水を脱窒処理したり、懸濁物質を除去したりする方法が、従来提案されている。
例えば特許文献１には、下水などの汚水を沈殿させＳＳを除去したのち生物学的硝化脱窒素法で処理し、該工程からの活性汚泥を沈殿分離し生物処理水を得る方法において、前記生物処理前の沈殿汚泥（初沈汚泥）を嫌気性生物により可溶化したのち固液分離し、得られた汚泥可溶化液を前記生物処理水に添加し、脱窒素菌を付着させた粒状ろ材充填層に供給し、ＳＳ、硝酸性窒素を同時に除去することを特徴とする汚水処理方法が記載されている。
例えば特許文献１には、下水などの汚水を沈殿させＳＳを除去したのち生物学的硝化脱窒素法で処理し、該工程からの活性汚泥を沈殿分離し生物処理水を得る方法において、前記生物処理前の沈殿汚泥（初沈汚泥）を嫌気性生物により可溶化したのち固液分離し、得られた汚泥可溶化液を前記生物処理水に添加し、脱窒素菌を付着させた粒状ろ材充填層に供給し、ＳＳ、硝酸性窒素を同時に除去することを特徴とする汚水処理方法が記載されている。
例えば特許文献２には、ろ材を充填したろ床に汚水を通水し、ろ材間を通過させる間にろ材の表面に付着した生物膜により有機性汚濁物質の分解とＳＳの捕捉とを行わせる生物膜ろ過法において、微生物の呼吸や有機物の代謝、酸化分解に必要な酸素の供給を、ろ床の下部から間欠的に行うことを特徴とする生物膜ろ過法が記載されている。
例えば特許文献３には、浮遊物質を含有する水の浄化方法において、前記水に溶存酸素を供給した後、粒状担体を充填したろ材層を通してろ過処理することで硝化反応をさせることを特徴とする水の浄化方法が記載されている。
上記のような従来法では、脱窒能および懸濁物質除去能を高位に維持しつつ、長時間の浄化処理を行うことは困難であった。
本発明は、上記のような課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明の目的は、脱窒能および懸濁物質除去能を高位に維持しつつ、長時間の浄化処理を行うことが可能な汚水の浄化方法、浄化装置およびそれらに用いることができる粒状活性炭を提供することである。
すなわち、本発明の目的は、脱窒能および懸濁物質除去能を高位に維持しつつ、長時間の浄化処理を行うことが可能な汚水の浄化方法、浄化装置およびそれらに用いることができる粒状活性炭を提供することである。
本発明者は上記のような課題を解決するために鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は、以下の（１）〜（４）である。
（１）有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下であって、メチロトローフが付着している粒状活性炭を充填したろ材層を有し、メタノールを添加した汚水を前記ろ材層を通過させることで、脱窒およびろ過処理された処理水を得ることができる脱窒ろ過装置を含む、汚水の浄化装置。
（２）メタノールを添加した汚水を、有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下であって、メチロトローフが付着している粒状活性炭を充填したろ材層を通過させて、脱窒およびろ過処理された処理水を得る脱窒ろ過工程を備える、汚水の浄化方法。
（３）前記脱窒ろ過工程が、前記汚水を、上から下へ向かって前記ろ材層を通過させて、前記処理水を得る工程である、上記（２）に記載の汚水の浄化方法。
（４）有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下である粒状活性炭。
本発明は、以下の（１）〜（４）である。
（１）有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下であって、メチロトローフが付着している粒状活性炭を充填したろ材層を有し、メタノールを添加した汚水を前記ろ材層を通過させることで、脱窒およびろ過処理された処理水を得ることができる脱窒ろ過装置を含む、汚水の浄化装置。
（２）メタノールを添加した汚水を、有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下であって、メチロトローフが付着している粒状活性炭を充填したろ材層を通過させて、脱窒およびろ過処理された処理水を得る脱窒ろ過工程を備える、汚水の浄化方法。
（３）前記脱窒ろ過工程が、前記汚水を、上から下へ向かって前記ろ材層を通過させて、前記処理水を得る工程である、上記（２）に記載の汚水の浄化方法。
（４）有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下である粒状活性炭。
本発明によれば、脱窒能および懸濁物質除去能を高位に維持しつつ、長時間の浄化処理を行うことが可能な汚水の浄化方法、浄化装置およびそれらに用いることができる粒状活性炭を提供することができる。
本発明について説明する。
本発明は有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下である粒状活性炭である。
このような粒状活性炭を、以下では「本発明の活性炭」ともいう。
本発明は有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下である粒状活性炭である。
このような粒状活性炭を、以下では「本発明の活性炭」ともいう。
また、本発明は、メタノールを添加した汚水を、有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下であって、メチロトローフが付着している粒状活性炭を充填したろ材層を通過させて、脱窒およびろ過処理された処理水を得る脱窒ろ過工程を備える、汚水の浄化方法である。
このような汚水の浄化方法を、以下では「本発明の浄化方法」ともいう。
すなわち、本発明の浄化方法は、メタノールを添加した汚水を、メチロトローフが付着している本発明の活性炭を充填したろ材層を通過させて、脱窒およびろ過処理された処理水を得る脱窒ろ過工程を備える、汚水の浄化方法である。
このような汚水の浄化方法を、以下では「本発明の浄化方法」ともいう。
すなわち、本発明の浄化方法は、メタノールを添加した汚水を、メチロトローフが付着している本発明の活性炭を充填したろ材層を通過させて、脱窒およびろ過処理された処理水を得る脱窒ろ過工程を備える、汚水の浄化方法である。
また、本発明は、有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下であって、メチロトローフが付着している粒状活性炭を充填したろ材層を有し、メタノールを添加した汚水を前記ろ材層を通過させることで、脱窒およびろ過処理された処理水を得ることができる脱窒ろ過装置を含む、汚水の浄化装置である。
このような汚水の浄化方法を、以下では「本発明の浄化装置」ともいう。
すなわち、本発明の浄化装置は、メチロトローフが付着している本発明の活性炭を充填したろ材層を有し、メタノールを添加した汚水を前記ろ材層を通過させることで、脱窒およびろ過処理された処理水を得ることができる脱窒ろ過装置を含む、汚水の浄化装置である。
このような汚水の浄化方法を、以下では「本発明の浄化装置」ともいう。
すなわち、本発明の浄化装置は、メチロトローフが付着している本発明の活性炭を充填したろ材層を有し、メタノールを添加した汚水を前記ろ材層を通過させることで、脱窒およびろ過処理された処理水を得ることができる脱窒ろ過装置を含む、汚水の浄化装置である。
本発明の浄化方法は、本発明の浄化装置を用いて行うことが好ましい。
以下において、単に「本発明」と記した場合、本発明の浄化方法、本発明の浄化装置および本発明の活性炭のいずれをも意味するものとする。
＜汚水＞
本発明における処理対象である汚水について説明する。
本発明において汚水とは、懸濁物質（ＳＳ）を含み、さらに硝酸性窒素（ＮＯ3―Ｎ）および／または亜硝酸性窒素（ＮＯ2―Ｎ）を含む水を意味するものとする。
また、以下において、単に「硝酸性窒素」と記した場合、「硝酸性窒素および／または亜硝酸性窒素」を意味するものとする。
汚水における懸濁物質の濃度は特に限定されないが、２〜３０ｍｇ／Ｌであることが好ましく、２〜２０ｍｇ／Ｌであることがより好ましい。
汚水における硝酸性窒素の濃度は特に限定されないが、５〜１００ｍｇ／Ｌであることが好ましく、５〜３０ｍｇ／Ｌであることがより好ましい。
本発明における処理対象である汚水について説明する。
本発明において汚水とは、懸濁物質（ＳＳ）を含み、さらに硝酸性窒素（ＮＯ3―Ｎ）および／または亜硝酸性窒素（ＮＯ2―Ｎ）を含む水を意味するものとする。
また、以下において、単に「硝酸性窒素」と記した場合、「硝酸性窒素および／または亜硝酸性窒素」を意味するものとする。
汚水における懸濁物質の濃度は特に限定されないが、２〜３０ｍｇ／Ｌであることが好ましく、２〜２０ｍｇ／Ｌであることがより好ましい。
汚水における硝酸性窒素の濃度は特に限定されないが、５〜１００ｍｇ／Ｌであることが好ましく、５〜３０ｍｇ／Ｌであることがより好ましい。
汚水として、具体的には下水が挙げられる。また、下水に従来公知の浄化処理、例えば沈降分離、活性汚泥処理、生物膜処理、凝集分離、浮上分離、ろ過、膜分離などを適用して得られる浄化処理後の下水も、汚水に該当する。これら以外にも、汚水として、し尿、ごみ浸出水、硝酸性窒素を含んだ雨水・地下水、各種産業廃水などが挙げられ、これらを従来公知の浄化処理、例えば沈降分離、活性汚泥処理、生物膜処理、凝集分離、浮上分離、ろ過、膜分離などを適用して得られる浄化処理後の水も、汚水に該当する。
汚水の温度は特に限定されないが、２５℃以下であることが好ましく、１５〜２０℃であることがより好ましい。本発明の浄化方法および本発明の浄化装置を用いると、汚水の温度が例えば１５℃以下であっても、効果を奏することができる。従来の方法では、汚水の温度が例えば１５℃以下のような厳しい条件の場合、脱窒素菌の活性が低下する。本発明の浄化方法および本発明の浄化装置は従来法に比べて高い性能を発揮する。
＜本発明の活性炭＞
本発明の活性炭について説明する。
本発明の活性炭は、有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下である粒状活性炭である。
本発明の活性炭について説明する。
本発明の活性炭は、有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下である粒状活性炭である。
ここで有効径とは、ふるいわけ試験において、通過重量百分率１０％のろ材粒子径をｍｍ単位で表したものであり、ＪＩＳ Ｋ １４７４（２００７年）に規定される方法で測定される値を意味するものとする。
また、均等係数とは、ふるいわけ試験において、粒径累積曲線での６０％通過径（ｄ60）と１０％通過径（ｄ10）との比（ｄ60／ｄ10）であり、ＪＩＳ Ｋ １４７４（２００７年）に規定される方法で測定される値を意味するものとする。
なお、均等係数の下限は１．０である。
粒状活性炭の品質表示として、ＪＩＳ Ｋ １４７４（２００７年）のふるいわけ試験で得られた結果を、例えば、“粒度０．０５〜０．２６ｍｍ ９０％以上”のように表すのが一般的であるが、これは、目開き０．０５ｍｍのふるい上と目開き０．２６ｍｍのふるい下に９０％の重量分率で活性炭が存在することを意味する。有効径２．５〜３．５ｍｍ、均等係数１．３以下の品質を、同じように表した場合、“粒度２．８５〜４．７５ｍｍ ９０％以上”のものがこれに相当することが発明者らの検討の結果明らかになっている。したがって、本発明の活性炭は、“粒度２．８５〜４．７５ｍｍ ９０％以上”である活性炭と置き換えることもできる。また、単位をｍｍからｍｅｓｈに換えて、“粒度４〜７ｍｅｓｈ ９０％以上”である活性炭と表すこともできる。
有効径の範囲は、２．７〜３．３ｍｍであることがより好ましく、２．８５〜３．１５ｍｍであることがより好ましい。均等係数は、１．２５以下であることがより好ましく、１．２以下であることがより好ましい。
なお、均等係数の下限は１．０である。
粒状活性炭の品質表示として、ＪＩＳ Ｋ １４７４（２００７年）のふるいわけ試験で得られた結果を、例えば、“粒度０．０５〜０．２６ｍｍ ９０％以上”のように表すのが一般的であるが、これは、目開き０．０５ｍｍのふるい上と目開き０．２６ｍｍのふるい下に９０％の重量分率で活性炭が存在することを意味する。有効径２．５〜３．５ｍｍ、均等係数１．３以下の品質を、同じように表した場合、“粒度２．８５〜４．７５ｍｍ ９０％以上”のものがこれに相当することが発明者らの検討の結果明らかになっている。したがって、本発明の活性炭は、“粒度２．８５〜４．７５ｍｍ ９０％以上”である活性炭と置き換えることもできる。また、単位をｍｍからｍｅｓｈに換えて、“粒度４〜７ｍｅｓｈ ９０％以上”である活性炭と表すこともできる。
有効径の範囲は、２．７〜３．３ｍｍであることがより好ましく、２．８５〜３．１５ｍｍであることがより好ましい。均等係数は、１．２５以下であることがより好ましく、１．２以下であることがより好ましい。
また、活性炭の品質は従来公知のものであれば特に限定されない。
活性炭は、微生物の付着性の観点から、比表面積が５００ｍ2／ｇ以上であることが好ましい。さらには、１０００ｍ2／ｇ以上であることが好ましい。
ただし、本発明の活性炭は物質の吸着を目的にした一般的な用途とは異なるため、比表面積の増加に比例して脱窒能が上昇するわけではない。したがって、コスト面や入手の難易、物理的性質などその他の活性炭の品質を考慮して、好ましくは９００〜１０００ｍ2／ｇ、より好ましくは８００〜９００ｍ2／ｇ、より好ましくは７００〜８００ｍ2／ｇ、より好ましくは６００〜７００ｍ2／ｇ、さらに好ましくは５００〜６００ｍ2／ｇの範囲で適宜選択しても良い。
また、ヨウ素吸着性能は５００ｍｇ／ｇ以上であることが好ましく、さらには１０００ｍｇ／ｇ以上であることが好ましい。ただし、本発明の活性炭は物質の吸着を目的にした一般的な用途とは異なるため、ヨウ素吸着性能の増加に比例して脱窒能が上昇するわけではない。したがって、コスト面や入手の難易、物理的性質などその他の活性炭の品質を考慮して、好ましくは９００〜１０００ｍｇ／ｇ、より好ましくは８００〜９００ｍｇ／ｇ、より好ましくは７００〜８００ｍｇ／ｇ、より好ましくは６００〜７００ｍｇ／ｇ、さらに好ましくは５００〜６００ｍｇ／ｇの範囲で適宜選択しても良い。
また、細孔容積が０．５ｃｍ3以上であることが好ましい。
また、真比重が２．０〜２．２ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。
また、見掛け比重が１．４〜１．５ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。
また、充填密度０．４〜０．５５ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。
また、硬さが９０％以上であることが好ましい。
活性炭は、微生物の付着性の観点から、比表面積が５００ｍ2／ｇ以上であることが好ましい。さらには、１０００ｍ2／ｇ以上であることが好ましい。
ただし、本発明の活性炭は物質の吸着を目的にした一般的な用途とは異なるため、比表面積の増加に比例して脱窒能が上昇するわけではない。したがって、コスト面や入手の難易、物理的性質などその他の活性炭の品質を考慮して、好ましくは９００〜１０００ｍ2／ｇ、より好ましくは８００〜９００ｍ2／ｇ、より好ましくは７００〜８００ｍ2／ｇ、より好ましくは６００〜７００ｍ2／ｇ、さらに好ましくは５００〜６００ｍ2／ｇの範囲で適宜選択しても良い。
また、ヨウ素吸着性能は５００ｍｇ／ｇ以上であることが好ましく、さらには１０００ｍｇ／ｇ以上であることが好ましい。ただし、本発明の活性炭は物質の吸着を目的にした一般的な用途とは異なるため、ヨウ素吸着性能の増加に比例して脱窒能が上昇するわけではない。したがって、コスト面や入手の難易、物理的性質などその他の活性炭の品質を考慮して、好ましくは９００〜１０００ｍｇ／ｇ、より好ましくは８００〜９００ｍｇ／ｇ、より好ましくは７００〜８００ｍｇ／ｇ、より好ましくは６００〜７００ｍｇ／ｇ、さらに好ましくは５００〜６００ｍｇ／ｇの範囲で適宜選択しても良い。
また、細孔容積が０．５ｃｍ3以上であることが好ましい。
また、真比重が２．０〜２．２ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。
また、見掛け比重が１．４〜１．５ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。
また、充填密度０．４〜０．５５ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。
また、硬さが９０％以上であることが好ましい。
また、活性炭の形状は破砕状、円柱状、球状などであってよいが、破砕状であることが好ましい。破砕状であると、脱窒能および懸濁物質除去能をより高位に維持しつつ、より長時間の浄化処理を行うことが可能であり、さらにコスト面にも優れることを、本発明者は見出した。
本発明者は鋭意検討し、特定範囲の有効径であり、かつ、特定範囲の均等係数である活性炭を用い、本発明の浄化方法または本発明の浄化装置によって汚水を処理すると、脱窒能および懸濁物質除去能を高位に維持しつつ、長時間の浄化処理を行うことが可能であることを見出した。このような優れた効果を奏する理由は現段階では明らかでないが、活性炭の持つ微生物の付着特性と、ろ材洗浄による微生物剥離のバランスによって高い性能を発揮できるものと推定される。すなわち、活性炭が微生物付着に有利であっても、もともと付着性の良い微生物の場合、新品の活性炭への付着に要する期間（処理の立ち上げ期間）は短くてすむものの、徐々に多量の微生物がろ材表面を覆ってしまうことにより、他のろ材を用いた場合と何ら性能の差異はないという事例も少なくない。しかしながら、本発明のように、メタノールを用いた脱窒素におけるメチロトローフではろ材への付着性がそれほど強固でないために、洗浄による剥離・排出作用の影響の方が大きく、それに耐えうるだけの付着性を有する活性炭の効果が顕著に出るものと考えられる。そして、活性炭の表面構造だけでなく、用いる活性炭が特定範囲の有効径であることで、メチロトローフが保持されるための活性炭の表面積が確保できるとともに、特定範囲の均等係数であることで、逆洗洗浄を行った場合にろ材層を構成する活性炭が粒度偏析し難く、空隙が均一に保たれるために捕捉できるＳＳ量が多く、流入するＳＳや脱窒素の結果生じるＳＳが比較的多い条件であっても、長時間の浄化処理が可能となる。長時間の浄化処理ができるということは、微生物を剥離・排出してしまう要因である洗浄回数を少なくできるということであるから、微生物を維持し易くなる。このように、本発明者が見出した条件の相乗効果により、特段の性能を発揮しているものと推定される。
これらのことは、同じ有効径であり、かつ同じ均等係数であっても、活性炭でない場合は、脱窒能を高位に維持することができないことや、活性炭であっても、有効径または均等係数のいずれかが特定範囲でない場合には、同様に、脱窒能および懸濁物質除去能を高位に維持しつつ、長時間の浄化処理を行うことが困難であるという研究の結果から本発明者が導き出した推定である。
これらのことは、同じ有効径であり、かつ同じ均等係数であっても、活性炭でない場合は、脱窒能を高位に維持することができないことや、活性炭であっても、有効径または均等係数のいずれかが特定範囲でない場合には、同様に、脱窒能および懸濁物質除去能を高位に維持しつつ、長時間の浄化処理を行うことが困難であるという研究の結果から本発明者が導き出した推定である。
＜メチロトローフ＞
次に本発明におけるメチロトローフについて説明する。
本発明の浄化方法および本発明の浄化装置では、メチロトローフが付着した本発明の活性炭を用いる。
本発明においてメチロトローフとは、メタノールを炭素源として利用して、前記汚水に含まれる硝酸性窒素を分解する能力を備える微生物を意味する。メタノール資化性菌と呼ばれる場合もある。
本発明の浄化方法および本発明の浄化装置では、メタノールを添加した汚水を処理対象とする。添加されたメタノールを利用して微生物は分解能を保持する。メタノールは安価であるため、本発明の浄化方法および本発明の浄化装置は、コスト面でも優れる。
次に本発明におけるメチロトローフについて説明する。
本発明の浄化方法および本発明の浄化装置では、メチロトローフが付着した本発明の活性炭を用いる。
本発明においてメチロトローフとは、メタノールを炭素源として利用して、前記汚水に含まれる硝酸性窒素を分解する能力を備える微生物を意味する。メタノール資化性菌と呼ばれる場合もある。
本発明の浄化方法および本発明の浄化装置では、メタノールを添加した汚水を処理対象とする。添加されたメタノールを利用して微生物は分解能を保持する。メタノールは安価であるため、本発明の浄化方法および本発明の浄化装置は、コスト面でも優れる。
＜本発明の浄化装置＞
本発明の浄化装置における脱窒ろ過装置について、好適態様を例示して説明する。
図１に示す脱窒ろ過装置１０は、メチロトローフが付着している本発明の活性炭を充填したろ材層１２を有するろ過塔である。
本発明の浄化装置における脱窒ろ過装置について、好適態様を例示して説明する。
図１に示す脱窒ろ過装置１０は、メチロトローフが付着している本発明の活性炭を充填したろ材層１２を有するろ過塔である。
ろ過塔（脱窒ろ過装置１０）の上部から、メタノールを添加した汚水１を供給すると、重力によって下方へ移動してろ材層１２を通過して、下部から処理水３として排出される。本発明の活性炭にはメチロトローフが付着しているので、汚水１を通過させることで脱窒およびろ過処理を行うことができる。
図１に示す脱窒ろ過装置１０では、前記汚水を、上から下へ向かって前記ろ材層を通過させるが、逆に、下から上に向かって、前記汚水について前記ろ過層を通過させてもよい。
ただし、本発明の浄化装置における脱窒ろ過装置では、前記汚水を、上から下へ向かって前記ろ材層を通過させることが好ましい。この場合、脱窒能および懸濁物質除去能をより高位に維持しつつ、より長時間の浄化処理を行うことが可能であることを、本発明者は見出した。
ただし、本発明の浄化装置における脱窒ろ過装置では、前記汚水を、上から下へ向かって前記ろ材層を通過させることが好ましい。この場合、脱窒能および懸濁物質除去能をより高位に維持しつつ、より長時間の浄化処理を行うことが可能であることを、本発明者は見出した。
本発明の浄化装置において、ろ材層の高さは特に限定されないが、１〜３ｍであることが好ましく、１．５〜２．５ｍであることがより好ましい。
本発明の浄化装置では、汚水の温度が２５℃以下であっても、例えばろ材層の高さを１〜３ｍとすると、脱窒能および懸濁物質除去能を高位に維持しつつ、長時間の浄化処理を行い得る。汚水の温度が低く、例えば２５℃以下であると微生物の活性が低くなるので、敷地面積が限られている場合は、ろ材層の高さを高くする必要が生じるが、本発明の浄化装置では、ろ材層の高さを低くしても、優れた性能を発揮する。
なお、ろ材層の高さとは、鉛直方向において、ろ材層における最も低い位置から最も高い位置までの長さを意味するものとする。
なお、ろ材層の高さとは、鉛直方向において、ろ材層における最も低い位置から最も高い位置までの長さを意味するものとする。
本発明の浄化装置は、上記のような脱窒ろ過装置を含むものであり、さらにその他の装置を含むものであってもよい。ただし、本発明の浄化装置は、その他のものを含まず、脱窒ろ過装置そのものであってもよい。
本発明の浄化装置は、脱窒ろ過装置の他に、例えば、従来公知の最初沈澱池、脱窒槽、硝化槽、最終沈澱池、原水槽、処理水槽、逆洗排水槽等の中の１以上を含んでもよい。
本発明の浄化装置は、脱窒ろ過装置の他に、例えば、従来公知の最初沈澱池、脱窒槽、硝化槽、最終沈澱池、原水槽、処理水槽、逆洗排水槽等の中の１以上を含んでもよい。
その他、好ましい態様等は、本発明の活性炭および本発明の浄化方法の場合と同様であってよい。
＜本発明の浄化方法＞
本発明の浄化方法は、メタノールを添加した汚水を、メチロトローフが付着している本発明の活性炭を充填したろ材層を通過させて、脱窒およびろ過処理された処理水を得る脱窒ろ過工程を備える、汚水の浄化方法であり、図１を用いて説明した脱窒ろ過装置を用いて好ましく実施することができる。
本発明の浄化方法は、メタノールを添加した汚水を、メチロトローフが付着している本発明の活性炭を充填したろ材層を通過させて、脱窒およびろ過処理された処理水を得る脱窒ろ過工程を備える、汚水の浄化方法であり、図１を用いて説明した脱窒ろ過装置を用いて好ましく実施することができる。
また、本発明の浄化装置の場合と同様に、本発明の浄化方法は、前記脱窒ろ過工程が、前記汚水を、上から下へ向かって前記ろ材層を通過させて、前記処理水を得る工程であることが好ましい。
前記汚水について前記ろ材層を通過させる速度（ろ過速度）は特に限定されないが、５０〜３００ｍ／ｄであることが好ましく、１００〜２００ｍ／ｄであることがより好ましい。
メチロトローフの付着方法は特に限定されず、硝酸性窒素を含んだ汚水とメタノールを供給しながら活性炭上に自然発生させることができる。この際、活性汚泥などを種汚泥としてろ材層に投入しておくと、付着に要する期間が短くて済むので好ましい。ここで活性汚泥はメチロトローフを多く含むものであるとより好ましい。また、ろ材層へ酸素等を供給して曝気することができる。
また、本発明の浄化方法は、脱窒ろ過工程の他に、さらに別の工程を含んでもよく、例えば従来公知の水処理工程を含んでもよい。例えば、従来公知の最初沈澱池や最終沈澱池を用いた沈降分離工程、脱窒槽や硝化槽を用いた活性汚泥処理工程、他の生物膜処理工程、ろ材層を逆洗洗浄する逆洗洗浄工程などを含んでもよい。また、脱窒ろ過工程内に別の目的（硝化やＢＯＤ除去など）のためのろ材層や複数の脱窒用のろ材層を設けても良い。さらに脱窒ろ過工程は一段処理でも多段処理でも良い。
その他、好ましい態様等は、本発明の活性炭および本発明の浄化装置の場合と同様であってよい。
＜実施例１＞
図２に示す装置３０を用いて汚水４０を処理した。装置３０は本発明の浄化装置に相当する。
汚水４０として下水二次処理水を用いた。具体的には、下水を最初沈澱池を用いて処理し、その上澄みに活性汚泥法を適用し、さらに最後沈澱池を用いて処理した後の上澄みを、汚水４０とした。汚水４０の硝酸性窒素（ＮＯX−Ｎ）の平均値は１６．７ｍｇ／Ｌ、ＳＳの平均値は１０ｍｇ／Ｌであった。
図２に示す装置３０を用いて汚水４０を処理した。装置３０は本発明の浄化装置に相当する。
汚水４０として下水二次処理水を用いた。具体的には、下水を最初沈澱池を用いて処理し、その上澄みに活性汚泥法を適用し、さらに最後沈澱池を用いて処理した後の上澄みを、汚水４０とした。汚水４０の硝酸性窒素（ＮＯX−Ｎ）の平均値は１６．７ｍｇ／Ｌ、ＳＳの平均値は１０ｍｇ／Ｌであった。
装置３０は原水槽３２、ろ床塔３４、処理水槽３６および逆洗排水槽３８を有するものである。
原水槽３２は従来公知のタンクであり、汚水４０を貯留することができる。原水槽３２からろ床塔３４の上部までがパイプで繋がれていて、原水槽３２に貯留されている汚水４０は、ポンプの作用によって原水槽３２から汲み上げられて、上部からろ床塔３４へ流入される。また、パイプの途中からメタノールを添加できる構造を備えている。
ろ床塔３４は内部にろ材層３５を備えており、ろ材層３５を構成するろ材にはメチロトローフが付着している。メチロトローフは、上記のようにパイプの途中から添加されたメタノールを利用して活性を保つことができる。ろ床塔３４の上部から下部へ汚水４０を通過させることでＳＳを除去しながら、メチロトローフの作用によって脱窒処理することができる。
実施例１においては、ろ材層３５を構成するろ材として、有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭を用いた。また、ろ材層３５の高さは２ｍとした。
汚水４０は、ろ床塔３４を通過した後、処理水４２として処理水槽３６へ送られる。処理水槽３６は従来公知のタンクであり、処理水４２を貯留し、余剰となった処理水を越流することができる。
また、ろ床塔３４は、下部に空洗ブロアを備えており、処理水槽３６から処理水４２を下部から通水しながら空洗ブロアを稼働させることで、ろ材層３５を逆洗洗浄することができる構造を備えている。また、逆洗洗浄することでろ床塔３４内の上部に達した処理水４２である排水４４を受け入れて、これを逆洗排水槽３８に貯留することができる構造を備えている。
また、ろ床塔３４は、下部に空洗ブロアを備えており、処理水槽３６から処理水４２を下部から通水しながら空洗ブロアを稼働させることで、ろ材層３５を逆洗洗浄することができる構造を備えている。また、逆洗洗浄することでろ床塔３４内の上部に達した処理水４２である排水４４を受け入れて、これを逆洗排水槽３８に貯留することができる構造を備えている。
逆洗排水槽３８は従来公知のタンクであり、ろ床塔３４を逆洗洗浄することでろ床塔３４の上部にて発生した排水４４を受け入れて、これを貯留することができる。そして、上澄みを排出することができる。
このような装置３０を用いて汚水４０を処理した。ろ過を行い、ろ過抵抗が１．５ｍまで上昇したところで、逆洗洗浄を行った。
結果を第１表に示す。なお、第１表に、上記以外の処理条件についても示す。また、第１表に示す値は、特に記載がなくても平均値を意味する。
結果を第１表に示す。なお、第１表に、上記以外の処理条件についても示す。また、第１表に示す値は、特に記載がなくても平均値を意味する。
＜実施例２＞
実施例１では、ろ材層３５を構成するろ材として、有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭を用いたが、これを有効径が３ｍｍ、均等係数が１．３の活性炭に変更したこと以外は、全て実施例１と同様にして汚水４０を処理した。
結果を第１表に示す。
実施例１では、ろ材層３５を構成するろ材として、有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭を用いたが、これを有効径が３ｍｍ、均等係数が１．３の活性炭に変更したこと以外は、全て実施例１と同様にして汚水４０を処理した。
結果を第１表に示す。
＜比較例１＞
実施例１では、ろ材層３５を構成するろ材として、有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭を用いたが、これを有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２のアンスラサイトに変更したこと以外は、全て実施例１と同様にして汚水４０を処理した。
結果を第１表に示す。
実施例１では、ろ材層３５を構成するろ材として、有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭を用いたが、これを有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２のアンスラサイトに変更したこと以外は、全て実施例１と同様にして汚水４０を処理した。
結果を第１表に示す。
＜比較例２＞
実施例１では、ろ材層３５を構成するろ材として、有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭を用いたが、これを有効径が３ｍｍ、均等係数が１．５の活性炭に変更したこと以外は、全て実施例１と同様にして汚水４０を処理した。
結果を第１表に示す。
実施例１では、ろ材層３５を構成するろ材として、有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭を用いたが、これを有効径が３ｍｍ、均等係数が１．５の活性炭に変更したこと以外は、全て実施例１と同様にして汚水４０を処理した。
結果を第１表に示す。
＜比較例３＞
実施例１では、ろ材層３５を構成するろ材として、有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭を用いたが、これを有効径が２ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭に変更したこと以外は、全て実施例１と同様にして汚水４０を処理した。
結果を第１表に示す。
実施例１では、ろ材層３５を構成するろ材として、有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭を用いたが、これを有効径が２ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭に変更したこと以外は、全て実施例１と同様にして汚水４０を処理した。
結果を第１表に示す。
＜比較例４＞
実施例１では、ろ材層３５を構成するろ材として、有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭を用いたが、これを有効径が４．５ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭に変更したこと以外は、全て実施例１と同様にして汚水４０を処理した。
結果を第１表に示す。
実施例１では、ろ材層３５を構成するろ材として、有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭を用いたが、これを有効径が４．５ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭に変更したこと以外は、全て実施例１と同様にして汚水４０を処理した。
結果を第１表に示す。
＜比較例５＞
実施例１では、ろ材層３５を構成するろ材として、有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭を用いたが、これを有効径が３ｍｍ、均等係数が１．３のアンスラサイトに変更したこと以外は、全て実施例１と同様にして汚水４０を処理した。
結果を第１表に示す。
実施例１では、ろ材層３５を構成するろ材として、有効径が３ｍｍ、均等係数が１．２の活性炭を用いたが、これを有効径が３ｍｍ、均等係数が１．３のアンスラサイトに変更したこと以外は、全て実施例１と同様にして汚水４０を処理した。
結果を第１表に示す。
実施例１および実施例２では、得られた処理水４２のＳＳおよびＮＯX−Ｎは共に低くなった。また、脱窒速度は１．２ｋｇ／（ｍ3・ｄ）、ＳＳ捕捉量は１．１〜１．２ｋｇ／ｍ3となり、良好であった。さらに、ろ過継続時間が１６ｈとなり、連続ろ過が可能であることが確認できた。
これに対して比較例１および比較例５の場合、処理水４２のＮＯX−Ｎが高くなった。これは脱窒菌（メチロトローフ）の保持量が低いためと考えられる。また、ろ過継続時間は２１ｈとなったが、脱窒性能が低いため、発生するＳＳ量が少なくなったことが原因と考えられる。さらに、脱窒速度は０．８ｋｇ／（ｍ3・ｄ）と低くなった。ＳＳ捕捉量は１．１〜１．２ｋｇ／ｍ3と実施例１および実施例２と同等となった。
比較例２の場合、ろ過継続時間が７ｈと短くなった。これはろ材の均等係数が１．５と大きく、均一性に劣るため、逆洗洗浄を行うたびに小粒径のろ材が上部（特に表層部）に集まり、この部分のろ材層の空隙が減少したためと考えられる。また、脱窒速度は１．０ｋｇ／（ｍ3・ｄ）、ＳＳ捕捉量は０．４ｋｇ／ｍ3となり、共に実施例１よりも低くなった。
比較例３の場合、ろ過継続時間が９ｈと短くなった。これは有効径が２．０と小さいため、ろ材層における空隙が少ないことが要因と考えられる。また、脱窒速度は１．２ｋｇ／（ｍ3・ｄ）となり実施例１と同等であったが、ＳＳ捕捉量は０．７ｋｇ／ｍ3となり、実施例１よりも低くなった。
比較例４の場合、得られた処理水４２のＳＳおよびＮＯX−Ｎは共に高くなった。これは、ろ材の有効径が４．５ｍｍと大きいため、ろ材層の空隙が多いことが要因と考えられる。また、ろ過継続時間は４０ｈとなったが、脱窒性能およびＳＳ除去性能が低いことが原因と考えられる。また、脱窒速度は０．９ｋｇ／（ｍ3・ｄ）となり実施例１よりも低くなった。ＳＳ捕捉量は１．７ｋｇ／ｍ3となり、実施例１よりも高くなった。
上記のような実施例１および比較例１〜４の結果より、ろ材として有効径が２．５〜３．５ｍｍｍ、均等係数が１．３以下の活性炭を使用した場合のみ、脱窒能および懸濁物質除去能（ＳＳ除去能）を高位に維持しつつ、連続してろ過処理することが可能であることが確認できた。
１、４０ 汚水
３、４２ 処理水
４４ 排水
１０ 脱窒ろ過装置
１２ ろ材層
３０ 装置
３２ 原水槽
３４ ろ床塔
３５ ろ材層
３６ 処理水槽
３８ 逆洗排水槽
３、４２ 処理水
４４ 排水
１０ 脱窒ろ過装置
１２ ろ材層
３０ 装置
３２ 原水槽
３４ ろ床塔
３５ ろ材層
３６ 処理水槽
３８ 逆洗排水槽
Claims (4)
- 有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下であって、メチロトローフが付着している粒状活性炭を充填したろ材層を有し、メタノールを添加した汚水を前記ろ材層を通過させることで、脱窒およびろ過処理された処理水を得ることができる脱窒ろ過装置を含む、汚水の浄化装置。
- メタノールを添加した汚水を、有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下であって、メチロトローフが付着している粒状活性炭を充填したろ材層を通過させて、脱窒およびろ過処理された処理水を得る脱窒ろ過工程を備える、汚水の浄化方法。
- 前記脱窒ろ過工程が、前記汚水を、上から下へ向かって前記ろ材層を通過させて、前記処理水を得る工程である、請求項２に記載の汚水の浄化方法。
- 有効径が２．５〜３．５ｍｍ、均等係数が１．３以下である粒状活性炭。
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