JP2017221873A - 被処理水の浄化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タンパク質を含む有機物含有材料を有する第1処理床と、硫酸還元菌及び穀物殻を含む生物処理材料を有する第2処理床との順に、金属イオン及び硫酸イオンを含有する被処理水を通流させて、前記被処理水から前記金属イオンを除去する被処理水の浄化方法において、前記第1処理床と前記第2処理床との順に前記被処理水を通流させつつ、前記第2処理床における硫酸還元菌を増殖させる増殖工程を有する、被処理水の浄化方法である。
【選択図】図1
Description
[1] タンパク質を含む有機物含有材料を有する第1処理床と、硫酸還元菌及び穀物殻を含む生物処理材料を有する第2処理床との順に、金属イオン及び硫酸イオンを含有する被処理水を通流させて、前記被処理水から前記金属イオンを除去する被処理水の浄化方法において、前記第1処理床と前記第2処理床との順に前記被処理水を通流させつつ、前記第2処理床における硫酸還元菌を増殖させる増殖工程を有する、被処理水の浄化方法。
[2] 前記第1処理床を前記第2処理床に載置し、前記第1処理床を前記第2処理床の表面を覆って設け、前記被処理水を前記第1処理床、ついで前記第2処理床に通流させる、[1]記載の被処理水の浄化方法。
[3] 前記増殖工程についで、前記第1処理床と前記第2処理床との順に前記被処理水を通流させつつ、前記第2処理床における硫酸還元菌の菌数を維持する維持工程をさらに有する、[1]又は[2]に記載の被処理水の浄化方法。
[4] 前記増殖工程では、前記第2処理槽における前記被処理水の流量Qw(L/hr)と前記反応槽の断面積S(m2)とで表される値が、0.122〜18.4(L/hr/m2)となるような通流速度とする、[1]から[3]のいずれか1に記載の被処理水の浄化方法。
以下、実施態様に係る被処理水の浄化装置及び被処理水の浄化方法について、実施形態を示して説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図1に示すように、本実施形態の被処理水の浄化装置100は、被処理水槽40と、水質調整槽60と、反応槽30とを備える。反応槽30は、第1処理床10と、第2処理床20とを備える。
被処理水槽40と水質調整槽60の間は、配管51で接続されている。水質調整槽60と反応槽30の間は、配管52で接続されている。反応槽30には配管53の一端が接続され、配管53の他端は排出口56となっている。配管52にはポンプ55が設けられている。配管51及び配管52には、開閉可能なバルブ51a及び52aがそれぞれ設けられている。本実施形態では、配管51、52及び53、バルブ51a及び52a、並びにポンプ55が、流通手段50を構成している。
本実施形態では、配管53の排出口56の高さを、反応槽30内の水位と同じ高さに調節することで、反応槽30の端部に供給された被処理水41が配管53から排水され、反応槽30内を通流するよう形成されている。
収納体12は通水性を有する。通水性を有するとは、本実施形態においては通水性を有する材料を構成素材としていることを指す。通水性を有する材料とは、液体を素通りさせることができる材料である。特に、一定の径や粘度以上の固体は通さないか、又は通過に時間を要するが、液体はほぼ素通りできる材料を指す。こうした材料としては、例えば、多孔、格子、ネット(網)又はメッシュ等に形成されたシート等が挙げられる。このような材料を用いた場合、収納体12は、前記シートにより仕切、箱体、又は袋体等に形成されている。
本実施形態では、有機物含有材料11には米ぬかを用いている。米ぬかは供給しやすく、特に加工する必要なく、上述の適切な範囲の径を有する粉体の状態で得られ、また必要であれば成形物等への加工も容易である。そのため、有機物含有材料11として米ぬかを使用することで、被処理水41の通流と、硫酸還元菌の活性化を好適に両立することができる利点がある。
ここで硫酸還元菌は、主に中性(pH5〜8)の条件において、有機物を呼吸基質として、嫌気的な条件で硫酸を還元する菌である。このような菌としては、例えばDesulfovibrio vulgaris, Desulfovibrio magneticus,Desulfarrculus baariss,Desulfotomaculum acetoxidans,及びDesulfobulbus propionicus等が挙げられる。硫酸還元菌は、穀物殻に付着しており、被処理水の浄化装置100内で繁殖して、被処理水41の金属イオンの浄化に用いることができる。
本実施形態では、水質調整材料61としては石灰石を用いている。水質調整材料61は、粒状などの表面積の大きい材料を用いることが好ましい。粒状などの表面積の大きい水質調整材料61を用いると被処理水41と接触する面積が大きく、水質の改善をより好適に行うことができる。例えば石灰石ならば粉砕する等によって粒状としたものを用いることができる。前記粒状の形状や径は適宜選択できる。なお、水質調整材料61には石灰石の他にもpHを上昇させる材料等を用いることができる。pHを上昇させる材料としては、ドロマイト、セメント骨材、またはコンクリート廃材等を用いることもできる。
次に、本実施形態の被処理水の浄化装置100を用いた被処理水の浄化方法の一例を説明する。
被処理水の浄化装置100を最初に設置した際には、反応槽30内に前記浄化方法に適した微生物を繁殖させる増殖工程を行う。
また、第2処理床20内において、前記被処理水の流量Qw(L/hr)と前記反応槽の断面積S(m2)とで表される値が、0.122〜18.4L/hr/m2となるような通流速度とする。
前記通流速度をこえて通流すると、生物処理材料21に含まれる硫酸還元菌と被処理水41との接触時間が少なくなり、被処理水41から充分に金属が除去されない場合がある。
反応槽30内への被処理水41の供給速度は、ポンプ55によって調整することができる。
なお、この増殖工程においても、排出口56から排出される処理済水42からは、金属イオンが除去されている。これは被処理水の浄化装置100内において被処理水41に接触する有機物含有材料11等の構成要素は、それ自体が金属イオンを吸着等により除去する能力を有しているためと考えられる。
被処理水の浄化に適した微生物の環境を維持するには、例えば菌数をモニタする、その結果に応じて温度又は流速等の条件を調整する、外部から菌を追加する等の手段を適宜用いることができる。
維持工程では、被処理水41の通流を増殖工程と同じ条件で行うこともできるが、被処理水41の処理量及び微生物の環境の維持の観点から、温度又は流速等を適宜最適な条件に変更しつつ通流を行うのがより好ましい。
増殖工程と維持工程を同様の条件で行っている場合、処理済水42の水質などから、増殖工程が終了したことを確認できる。すなわち、ORP値が0mVを下回り、0〜−200mVの還元環境となった場合、硫酸還元菌が増殖し硫酸の還元を行っていることを意味するので、ORP値が低下した際に増殖工程が終了したことを判断できる。また、処理済水42内のCOD値が低下しはじめた際、硫酸還元菌等の細菌が増殖して有機物含有材料11由来の有機物を栄養として消費していることを示しているので、増殖工程が終了したことを判断できる。または、処理済水42内の硫酸イオンが低下しはじめた際、硫酸還元菌が増殖し硫酸の還元を行っていることを意味するので、増殖工程が終了したことを判断できる。それまでの数日間に比べて、継続的にこれらの値の変化が見られた場合、変化が開始した時を増殖工程の終了時として、以後は維持工程として細菌の生息環境の維持のための操作を行うことができる。
本実施形態によれば、前述したように、有機物供給体13において、有機物含有材料11が収納体12に収納されていることで、被処理水41が第1処理床10内を滞りなく通流する。そのため、被処理水41を通流させる流速を大きくしても通流が滞ることがなく、処理を長時間継続して行うことができる。それと共に、単位時間あたり多くの被処理水41を処理することができ、前記処理の効率が向上する。
これに対して、本実施形態では水質が調整された状態の被処理水41が第1処理床10及び第2処理床20に供給されるので、第1処理床10及び第2処理床20内の部位によって被処理水41の水質がほぼ一定である。この作用が、第2処理床20内での微生物の生息環境及び硫酸還元菌による金属イオンの除去に良好な影響を及ぼしている可能性がある。
例えば、水質調整材料61が石灰石である場合、本実施形態の被処理水の浄化方法を実施するにしたがって、石灰石が消費される。ここで、従来の処理装置において、水質調整のための石灰石が処理装置本体内のみに含まれている場合、石灰石の追加又は交換には、処理装置本体内の有機物含有材料及び生物処理材料とあわせて交換する必要があった。
これに対して、本実施形態では水質調整材料61は水質調整槽60に収納されているので、容易に水質調整材料61を追加又は交換することができる。水質調整槽60への水質調整材料61の追加は、被処理水41の通流を継続したままでも行うことができ、被処理水の連続的な処理が可能である。したがって、メンテナンスの時間及び費用面で有利であると共に、水質調整槽60による水質の調整の効果を維持でき、被処理水41からの金属イオンをより効果的に処理することができる。
本実施形態の変更態様として、被処理槽40、水質調整槽60、又は反応槽30が別の形態でもよい。例えば、被処理槽40がプール又は溜池等であってもよい。被処理槽40をプール又は溜池とすることで、多量の被処理水41を収納することができる。水質調整槽60がプール又は溜池等であってもよい。被処理槽40をプール又は溜池とすることで、多量の被処理水41の水質を短い滞留時間で調整することができる。反応槽30がプール又は溜池等であってもよい。反応槽30をプール又は溜池等とすることで、多量の被処理水41を処理することができる。さらに、被処理槽40、水質調整槽60、及び反応槽30のうち複数又は全てをプール又は溜池としてもよい。これにより、特に多量の被処理水41を処理できる大規模な被処理水の浄化装置とすることができる。
例えば、被処理水41に対して、添加後の全体質量に対して生物処理材料21が5〜20質量%となるように生物処理材料21を添加し、嫌気状態かつ水温20〜30℃で7〜14日間培養してもよい。この培養により、被処理水41及び生物処理材料21に細菌群が増殖し、かつ活性化する。さらに、この被処理水41及び生物処理材料21を5〜20倍量の被処理水41及び生物処理材料21に添加し、水温10〜40℃で7〜14日間培養してもよい。この培養により、さらに多くの被処理水41及び生物処理材料21に細菌群が増殖し、かつ活性化する。このとき、温度は硫酸還元菌の増殖や活動に最適な温度に最適でなくとも細菌群の増殖及び活性化は行われる。これらの操作で得られた生物処理材料21を反応槽30に設けて第2処理床としてもよいし、これらの操作で得られた被処理水41を被処理水の浄化装置100で浄化してもよい。
(硫酸イオン濃度、ORP値)
図1に示す被処理水の浄化装置100を、装置本体30に直径10cm、長さ40cmのカラムを用い、第2処理床20としてもみがら300gに石灰石1200gを収納し、第2処理床20を覆うように第1処理床10として土壌75g、米ぬか300gを充填して設置した。
上述の実施例1の処理済水42に対して、2〜5日置きにCOD値を測定した。
また、装置本体30のカラム内に被処理水を3000mL添加し、嫌気状態かつ水温15℃で14日間静置して、硫酸還元菌を含む硫酸イオン還元活性に関わる細菌群を馴養し、然る後に第2処理床20及び第1処理床10の収納を行ったほかは実施例1と同様にした比較例1を作成した。比較例1に対しても、2〜5日置きにCOD値を測定した。COD値はJIS K 0102による分析方法で測定した。結果を図3に示す。
11 有機物含有材料
12 収納体
13 有機物供給体
20 第2処理床
21 生物処理材料
30 反応槽
31 反応槽本体
40 被処理水槽
41 被処理水
42 処理済水
50 通流手段
51、52、53、54 配管
51a、52a バルブ
55 ポンプ
56 排出口
60 水質調整槽
61 水質調整材料
100 被処理水の浄化装置
Claims (4)
- タンパク質を含む有機物含有材料を有する第1処理床と、硫酸還元菌及び穀物殻を含む生物処理材料を有する第2処理床との順に、金属イオン及び硫酸イオンを含有する被処理水を通流させて、前記被処理水から前記金属イオンを除去する被処理水の浄化方法において、
前記第1処理床と前記第2処理床との順に前記被処理水を通流させつつ、前記第2処理床における硫酸還元菌を増殖させる増殖工程を有する、被処理水の浄化方法。 - 前記第1処理床を前記第2処理床に載置し、前記第1処理床を前記第2処理床の表面を覆って設け、
前記被処理水を前記第1処理床、ついで前記第2処理床に通流させる、請求項1記載の被処理水の浄化方法。 - 前記増殖工程についで、前記第1処理床と前記第2処理床との順に前記被処理水を通流させつつ、前記第2処理床における硫酸還元菌の菌数を維持する維持工程をさらに有する、請求項1又は2に記載の被処理水の浄化方法。
- 前記増殖工程では、前記第2処理槽における前記被処理水の流量Qw(L/hr)と前記反応槽の断面積S(m2)とで表される値が、0.122〜18.4L/hr/m2となるような通流速度とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の被処理水の浄化方法。
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