JP4526312B2 - Water purification method using charcoal grains - Google Patents
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Description
本発明は、木炭粒を用いた河川水及び浄化槽排水等の水質浄化方法に関するものである。 The present invention relates to a water purification method for river water and septic tank drainage using charcoal particles.
経済の発達、産業の高度化により、豊かな社会生活を送れるようになった反面、多種多様な廃棄物が大量に排出されるようになり大きな社会問題となっている。また、限りある地球資源を保護する観点から、バイオマス(生物資源)の有効利用が提唱されている。この様な状況は木材資源についても例外ではない。山間部では、木の生長を促して森林の健康を守るため一部の木を伐採する「間伐」が行われており、伐採された材木(間伐材)は、これまで再利用用途が少なく山中に放置されたままの状態となっていることが多かった。2001年4月に施行されたグリーン購入法で間伐材が環境物品として位置付けられたことから、間伐材のリサイクルが進みつつあり、業界では間伐材のチップ化(木材チップ化)に積極的に取り組んでいる。しかし、間伐材のみならず建設産業から排出される木材構造物、製材加工屑等の廃棄物も増加していることに加えて、木材チップの需要自体が伸び悩んでいることから、大量在庫問題が発生しつつあるのが現状である。そこで、木材チップを炭化させて木炭粒に加工し、水質浄化に使用する試みがなされている。 While economic development and industrial sophistication have made it possible to live a rich social life, a wide variety of waste is being discharged in large quantities, which has become a major social problem. In addition, effective use of biomass (biological resources) has been proposed from the viewpoint of protecting limited earth resources. This situation is no exception for timber resources. In the mountainous area, “thinning” is carried out to cut some trees in order to promote the growth of trees and protect the health of the forest. In many cases, it was left unattended. Since thinned wood has been positioned as an environmental article under the Green Purchasing Law that took effect in April 2001, thinned wood is being recycled, and the industry is actively working on making thinned wood into chips (wood chips). It is out. However, in addition to the increase in wastes such as timber structures and sawn processing scrap discharged from the construction industry as well as thinned wood, the demand for wood chips itself has been sluggish, which has led to the problem of mass inventory. It is the current situation that is occurring. Thus, attempts have been made to carbonize wood chips, process them into charcoal grains, and use them for water purification.
特許文献1〜4には河川等の水質浄化に木炭粒(特許文献1〜4では木炭片、木炭、木材炭化チップ、活性炭とそれぞれ表現)を用いる例が記載されている。これらの発明によれば、木炭粒の吸着作用により河川等の水質浄化を行うことが可能となり、比較的多くの木材チップを木炭粒に加工して有効利用することができる。しかし、水質浄化装置に使用されて河川等の汚染物質を吸着した使用済みの木炭粒(吸着済み木炭粒)についても、その一部は再度熱処理を行って土壌改良材として再使用されているものの、大量在庫問題が発生しつつあり再利用、有効利用の用途が切望されていた。
本発明の目的は、木炭粒の吸着効果を利用しつつ、河川等の汚染物質を吸着した使用済み木炭粒を再度有効利用する、木炭粒による水質浄化方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a water quality purification method using charcoal particles that effectively uses again the used charcoal particles adsorbing pollutants such as rivers while utilizing the charcoal particle adsorption effect.
上記課題を解決するため、建設発生木材、製材加工屑又は間伐材等の廃棄物からなる木材廃材をチップ化した木材チップを低温炭化焼成して得られる軽量多孔性木炭粒の製造工程、該軽量多孔性木炭粒を籠に詰めた木炭粒カセットを容器に収納して河川水、浄化槽排水等の流路に配置して水質を浄化する工程(水質浄化工程1)、該水質浄化工程1で水質浄化、脱臭、脱色操作を行い吸着済みの軽量多孔性木炭粒を高温で再生して硬質炭粒子又はそれを賦活して活性炭とする再生木炭粒の製造工程からなり、該再生木炭粒の製造工程で得られた再生木炭粒を前記水質浄化工程の木炭粒カセットへ還元して単独又は軽量多孔性木炭粒と共に水質浄化工程(水質浄化工程2)を循環して行うことを特徴とする木炭粒による水質浄化方法とした。また、建設産業から排出される木材構造物(建設発生木材)、製材加工屑又は間伐材等の廃棄物からなる木材廃材をチップ化した木材チップを低温炭化焼成して得られる軽量多孔性木炭粒の製造工程、該軽量多孔性木炭粒を籠に詰めた木炭粒カセットを容器に収納して河川水、浄化槽排水等の流路に配置して水質を浄化する工程(水質浄化工程1)、該水質浄化工程1で水質浄化、脱臭、脱色操作を行い吸着済みの軽量多孔性木炭粒を高温で再生して硬質炭粒子又はそれを賦活して活性炭とする再生木炭粒の製造工程、該再生木炭粒の製造工程で得られた再生木炭粒を前記水質浄化工程の木炭粒カセットに還元して単独又は軽量多孔性木炭粒と共に水質を浄化する工程(水質浄化工程2)、該水質浄化工程2で重金属を優先吸着した再生木炭粒については高温焼成処理する工程からなり、前記水質浄化工程2で重金属以外を優先吸着した再生木炭粒については高温で再生して再々生木炭粒として前記水質浄化工程2の木炭粒カセットに還元して、単独又は軽量多孔性木炭粒と共に水質を浄化する工程(水質浄化工程3)を繰り返して、木炭粒を循環して水質浄化を行うことを特徴とする水質浄化方法とした。
In order to solve the above-mentioned problems, a process for producing lightweight porous charcoal particles obtained by low-temperature carbonization firing of wood chips made from waste wood such as construction-generated wood, sawdust, thinned wood, etc. A process of purifying water quality by storing a charcoal grain cassette filled with porous charcoal grains in a container and placing it in a flow path such as river water or septic tank drainage (water purification process 1), water quality in the
木材廃材をチップ化した木材チップを低温炭化焼成して得られる軽量多孔性木炭粒の製造工程からなることで、木材チップを軽量多孔性木炭粒に加工して有効利用することができる。また、軽量多孔性木炭粒を籠に詰めた木炭粒カセットを容器に収納して、河川水、浄化槽排水等の流路に配置して水質を浄化する工程(水質浄化工程1)からなることで、木炭粒の吸着効果を利用した水質浄化方法となると同時に、吸着済み軽量多孔性木炭粒等の交換作業が容易でメンテナンス性に優れた水質浄化方法となる。さらに、水質浄化工程1で水質浄化、脱臭、脱色操作を行い、吸着済みの軽量多孔性木炭粒を高温で再生して硬質炭粒子又はそれを賦活して活性炭とする再生木炭粒の製造工程からなることで、汚染物質を吸着した軽量多孔性木炭粒を再生することができる。加えて、再生木炭粒を前記水質浄化工程の木炭粒カセットへ還元して単独又は軽量多孔性木炭粒と共に水質を浄化する工程(水質浄化工程2)からなることで、汚染物質を吸着した使用済み木炭粒を有効利用することができる。さらに加えて、吸着済みの軽量多孔性木炭粒を高温で再生すると体積収縮が生じるため、より多くの吸着済み軽量多孔性木炭粒を再生木炭粒として前記水質浄化工程の木炭粒カセットへ還元することができ、汚染物質を吸着した使用済み軽量多孔性木炭粒をより多く有効利用することができる。体積収縮が生じた分だけ、新しい軽量多孔性木炭粒を加えて軽量多孔性木炭粒と共に水質浄化を行うこともできる。吸着済みの軽量多孔性木炭粒は900〜1200℃の高温還元雰囲気下での熱処理により内部空間構造が重金属吸着に適した形状の再生木炭粒となり、重金属を含む水質浄化工程においては再生木炭粒を用いて重金属を吸着除去する方法が効率的となる。重金属を優先吸着した再生木炭粒は1200〜1400℃の高温酸化雰囲気において吸着した重金属とともに焼成処理を行う。水質浄化工程2で重金属以外を優先吸着した再生木炭粒については高温で再生して再々生木炭粒として前記水質浄化工程2の木炭粒カセットに還元して、単独又は軽量多孔性木炭粒と共に水質を浄化する工程(水質浄化工程3)を繰り返して、木炭粒を循環して水質浄化を行うことで、木炭粒をより有効利用することができる。本明細書において「重金属を優先吸着した」とは、主に重金属(水銀、クロム、ニッケル、コバルト等)を吸着している状態をいう。
By comprising the manufacturing process of the lightweight porous charcoal grain obtained by carrying out low-temperature carbonization baking of the wood chip which made wood waste material into a chip | tip, a wood chip can be processed into a lightweight porous charcoal grain, and can be used effectively. In addition, it consists of a process (water purification process 1) in which a charcoal grain cassette packed with lightweight porous charcoal grains is stored in a container and placed in a flow path such as river water or septic tank drainage to purify water quality. In addition to the water purification method utilizing the charcoal grain adsorption effect, the water quality purification method is easy to replace the adsorbed light-weight porous charcoal grains and has excellent maintainability. Furthermore, water purification, deodorization, and decolorization operations are performed in the
このとき、軽量多孔性木炭粒は、建設発生木材、製材加工屑又は木材構造物等の廃棄物を400〜900℃の還元雰囲気で熱処理して製造される木炭粒による水質浄化方法とすることができる。木炭の吸着性については、比較的低温(400〜900℃)で加熱された場合、アンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を吸着しやすく、比較的高温(900℃以上)で加熱された場合、水銀、カドミウムといった重金属に対して一定の吸着性を示すことが知られている。すなわち、400〜900℃で熱処理することで河川の主要な汚染物質とされるアンモニア性窒素や、亜硝酸性窒素の吸着性に優れた水質浄化方法となる。 At this time, the lightweight porous charcoal grains may be a water purification method using charcoal grains produced by heat-treating wastes such as construction-generated wood, lumber processing scraps or wood structures in a reducing atmosphere at 400 to 900 ° C. it can. As for charcoal adsorption, when it is heated at a relatively low temperature (400 to 900 ° C.), it easily adsorbs ammonia nitrogen and nitrite nitrogen, and when heated at a relatively high temperature (900 ° C. or higher), mercury. It is known to exhibit a certain adsorptivity to heavy metals such as cadmium. That is, it becomes the water purification method which was excellent in the adsorptivity of ammonia nitrogen and nitrite nitrogen which are the main pollutants of a river by heat-processing at 400-900 degreeC.
水質浄化工程は、軽量多孔性木炭粒を籠に詰めた木炭粒カセットを特定のコンクリート枡に収納して河川水の流路に配置して水質を浄化する木炭粒による水質浄化方法とすることが好ましい。木炭粒カセットを特定のコンクリート枡に収容して河川床等に設置することで、河川の増水等、水流の激しい場合であっても木炭粒カセットが流されにくくなる。 The water quality purification process may be a water quality purification method using charcoal grains in which a charcoal grain cassette filled with lightweight porous charcoal grains is stored in a specific concrete wall and placed in a channel of river water to purify the water quality. preferable. By storing the charcoal grain cassette in a specific concrete fence and installing it on the riverbed or the like, the charcoal grain cassette is less likely to be washed away even when the water flow is intense, such as when the river water increases.
水質浄化工程は、浄化槽の排水を受け入れるよう、軽量多孔性木炭粒を籠に詰めた木炭粒カセットを特定の容器に収納して浄化槽排水の流路に配置して水質を浄化する木炭粒による水質浄化方法とすることも好ましい。これにより、浄化槽の排水を木炭粒による水質浄化方法によってさらに浄化することができ、浄化された排水を直接水道水に導入することが可能となる。 The water quality purification process uses a charcoal grain that purifies the water quality by storing a charcoal grain cassette filled with lightweight porous charcoal grains in a tub in a specific container and placing it in the flow path of the septic tank drainage so as to accept the wastewater from the septic tank. A purification method is also preferred. Thereby, the waste water from the septic tank can be further purified by the water quality purification method using charcoal grains, and the purified waste water can be directly introduced into the tap water.
再生木炭粒は、吸着済みの軽量多孔性木炭粒を900〜1200℃の還元雰囲気で熱処理置して製造される木炭粒による水質浄化方法とすることも好ましい。これにより、水銀、カドミウムといった重金属の吸着に適した内部空間構造を持つ再生木炭粒となる。前述した様に、吸着済みの軽量多孔性木炭粒は900〜1200℃の高温還元雰囲気下での熱処理により内部空間構造が重金属吸着に適した形状の再生木炭粒となるのである。 The regenerated charcoal grain is also preferably a water purification method using charcoal grains produced by heat-treating adsorbed lightweight porous charcoal grains in a reducing atmosphere at 900 to 1200 ° C. Thereby, it becomes a regenerated charcoal grain having an internal space structure suitable for adsorption of heavy metals such as mercury and cadmium. As described above, the adsorbed lightweight porous charcoal particles become regenerated charcoal particles whose internal space structure is suitable for heavy metal adsorption by heat treatment in a high-temperature reducing atmosphere at 900 to 1200 ° C.
水質浄化工程は軽量多孔性木炭粒を籠に詰めた複数個の木炭粒カセットを容器に収納して、河川水、浄化槽排水等の流路に配置してなり、水質浄化工程2及び水質浄化工程3は再生木炭粒及び再々生木炭粒を前記複数個の木炭粒カセットのうち一部の木炭粒カセットへ単独又は軽量多孔性木炭粒と共に還元し、軽量多孔性木炭粒を投入した残りの木炭粒カセットと共に容器にセットして軽量多孔性木炭粒と共に水質浄化を行うことを特徴とする木炭粒による水質浄化方法とすることも好ましい。
The water purification process consists of storing a plurality of charcoal grain cassettes filled with lightweight porous charcoal grains in a container and placing them in a flow path such as river water or septic tank drainage.
水質浄化工程は、軽量多孔性木炭粒を籠に詰めた複数個の木炭粒カセットを容器に収納して、河川水、浄化槽排水等の流路に配置してなることで、木炭粒カセット内の吸着済み軽量多孔性木炭粒等の交換作業がより容易になる。また、水質浄化と一口で言っても、汚染物質にはアンモニア性窒素や、水銀、カドミウムといった重金属まで様々であり、これら種々の汚染物質を除去する河川等の水質浄化方法が望まれていた。そこで、水質浄工程2及び水質浄化工程3は再生木炭粒及び再々生木炭粒を前記複数個の木炭粒カセットのうち一部の木炭粒カセットへ単独又は軽量多孔性木炭粒と共に還元し、軽量多孔性木炭粒のみを投入した残りの木炭粒カセットと共に容器にセットして軽量多孔性木炭粒と共に水質浄化を行うことで、河川の主要な汚染物質とされるアンモニア性窒素、亜硝酸性窒素に加えて、水銀、カドミウム等の重金属の吸着にも適した浄化効率の高い水質浄化方法となる。さらに、再生木炭粒又は再々生木炭粒を単体でカセットに還元した場合、木炭粒カセット単位で内容物(軽量多孔性木炭粒又は再生木炭粒)を区別できるため、吸着済みの軽量多孔性木炭粒と吸着済みの再生木炭粒とを分別回収することが容易であり、例えば、吸着済みの軽量多孔性木炭粒のみを高温処理して再生木炭粒とする際、重金属を優先吸着した再生木炭粒を高温焼成処理する際および重金属以外を優先吸着した再生木炭粒を高温で再生する際における、吸着済みの軽量多孔性木炭粒、再生木炭粒及び再々生木炭粒の回収時の作業性が良好な水質浄化方法となる。
The water purification process consists of storing a plurality of charcoal grain cassettes filled with lightweight porous charcoal granules in a container and placing them in a flow path such as river water or septic tank drainage. Exchange work of adsorbed lightweight porous charcoal grains etc. becomes easier. Moreover, even if it says with water quality purification, there are various pollutants, such as ammonia nitrogen, heavy metals such as mercury and cadmium, and a water quality purification method for rivers and the like for removing these various pollutants has been desired. Therefore, the
高温焼成処理は、重金属を優先吸着した再生木炭粒を1200〜1400℃の高温酸化雰囲気で重金属とともに焼成処理することを特徴とする木炭粒による水質浄化方法とすることも好ましい。高温焼成処理により、重金属を優先吸着した再生木炭粒は、ガス化した重金属と灰分に分離され、灰分は土壌改良材として森林に散布されることとなる。 The high-temperature firing treatment is preferably a water purification method using charcoal grains characterized by firing the regenerated charcoal grains preferentially adsorbing heavy metals together with heavy metals in a high-temperature oxidizing atmosphere of 1200 to 1400 ° C. The regenerated charcoal grains preferentially adsorbing heavy metals are separated into gasified heavy metals and ash by the high-temperature firing treatment, and the ash is dispersed in the forest as a soil conditioner.
本発明の木炭粒による水質浄化方法は、木炭の吸着効果を利用しつつ、河川等の汚染物質を吸着した使用済み木炭粒を再生木炭粒又は再々生木炭粒として循環させることにより有効利用できるものである。 The water purification method using charcoal particles of the present invention can be used effectively by circulating used charcoal particles adsorbing pollutants such as rivers as recycled charcoal particles or regenerated charcoal particles while utilizing the charcoal adsorption effect. It is.
以下、図面を用いて本発明の木炭粒を用いた水質浄化方法を詳細に説明する。図1は木質バイオマスの流れの一例を示す模式図であり、図2は本発明の、木炭粒を用いた水質浄化方法を説明するための模式図である。図3は本発明の水質浄化方法の実施態様の第1例で用いられる籠に、木炭粒を投入する様子を示した斜視図、図4は本発明の水質浄化方法の実施態様の第1例で用いられる浄水ユニットの分解斜視図、図5は本発明の水質浄化方法の実施態様の第1例で用いられる浄水ユニットの外形斜視図、図6は本発明の水質浄化方法の実施態様の第1例で用いられる浄水ユニットの別例の分解斜視図であり、図7は図5の浄水ユニットを河川に設置した斜視図である。また、図8は本発明の水質浄化方法の実施態様の第2例で用いられる浄水ユニットを、合併浄化槽排水の流路に設置した状態を示す正面図である。本明細書中「浄水ユニット」とは、木炭粒を籠に詰めた木炭粒カセットを容器に収納したものである。また、説明の都合上、図7において河川手前の土手等を省略してあり、図8において浄水ユニットの手前の外装部を取り払った状態を想定している。 Hereinafter, the water purification method using the charcoal particles of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the flow of woody biomass, and FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a water purification method using charcoal grains according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing a state in which charcoal particles are put into the straw used in the first example of the embodiment of the water purification method of the present invention, and FIG. 4 is a first example of the embodiment of the water purification method of the present invention. 5 is an exploded perspective view of the water purification unit used in FIG. 5, FIG. 5 is an external perspective view of the water purification unit used in the first example of the embodiment of the water purification method of the present invention, and FIG. 6 is the first embodiment of the water purification method of the present invention. FIG. 7 is an exploded perspective view of another example of the water purification unit used in one example, and FIG. 7 is a perspective view in which the water purification unit of FIG. 5 is installed in a river. FIG. 8 is a front view showing a state in which the water purification unit used in the second example of the embodiment of the water purification method of the present invention is installed in the flow path of the combined septic tank drainage. In the present specification, the “water purification unit” is a container in which a charcoal grain cassette filled with charcoal grains is stored in a container. For convenience of explanation, the bank in front of the river is omitted in FIG. 7, and the state in which the exterior part in front of the water purification unit is removed in FIG. 8 is assumed.
まず、図1を用いて、木質バイオマスの流れの一例について説明する。森林に放置された間伐材等は破砕機等によって木材チップに加工される。この木材チップは炭化装置によって炭化されて木炭粒となり、水質浄化装置の浄水ユニットに使用される。浄水ユニット内で不純物を吸着した吸着済み木炭粒の一部は再び炭化装置で熱処理され、土壌改良材として森林等に散布される。土壌改良材の散布された森林に木が成長し、再び間伐材が排出されるというサイクルを繰り返すことになる。前述した様に、このサイクルにおいて吸着済み木炭粒の在庫問題を抱えており、その有効利用が課題となっている。そこで、図2に示す様に、本発明の木炭粒による水質浄化方法は、木材チップを炭化装置で低温炭化焼成して軽量多孔性木炭粒とし、木炭粒カセットに投入して水質浄化装置の浄水ユニットに使用する。その後、吸着済み軽量多孔性木炭粒を炭化装置で高温再生して再生木炭粒とし、浄水ユニットの木炭粒カセットへ還元し、重金属を優先吸着した再生木炭粒は高温焼成処理するのである。重金属以外の不純物を優先吸着した再生木炭粒は再度炭化装置で高温再生して再々生木炭粒とする。 First, an example of the flow of woody biomass will be described with reference to FIG. Thinned wood left in the forest is processed into wood chips by a crusher. This wood chip is carbonized by the carbonization device to become charcoal particles, and is used in the water purification unit of the water purification device. A part of the adsorbed charcoal particles adsorbing impurities in the water purification unit is again heat-treated in a carbonization device and dispersed in a forest or the like as a soil conditioner. The tree grows in the forest where the soil conditioner is spread, and the thinned wood is discharged again. As described above, this cycle has a problem of inventory of adsorbed charcoal grains, and its effective use is a problem. Therefore, as shown in FIG. 2, the water purification method using charcoal grains according to the present invention is a low-temperature carbonization firing of wood chips by a carbonization device to form lightweight porous charcoal granules, which are put into a charcoal grain cassette and purified by the water purification apparatus. Used for units. Thereafter, the adsorbed lightweight porous charcoal particles are regenerated at a high temperature by a carbonization device to be regenerated charcoal particles, which are reduced to a charcoal particle cassette of the water purification unit, and the regenerated charcoal particles preferentially adsorbing heavy metals are subjected to a high temperature firing treatment. The regenerated charcoal particles preferentially adsorbing impurities other than heavy metals are regenerated again at a high temperature in a carbonization device to be regenerated charcoal particles.
本発明の木炭粒による水質浄化方法において、木材チップを低温炭化焼成する際の焼成温度は400〜900℃が好ましい。400〜900℃で熱処理することで河川の主要な汚染物質とされるアンモニア性窒素や、亜硝酸性窒素の吸着性に優れた水質浄化方法となる。また、400℃以上であると比較的短時間で十分炭化させることができる。900℃以下であると適度なエネルギー量で比較的短時間に炭化させることができる。焼成温度はより好ましくは500〜800℃である。炭化焼成は還元雰囲気で行われる。 In the water purification method using charcoal grains according to the present invention, the firing temperature at the time of low-temperature carbonization firing of wood chips is preferably 400 to 900 ° C. By performing heat treatment at 400 to 900 ° C., it becomes a water purification method that is excellent in adsorbability of ammonia nitrogen and nitrite nitrogen, which are major pollutants in rivers. Moreover, it can fully carbonize in a comparatively short time as it is 400 degreeC or more. When the temperature is 900 ° C. or lower, carbonization can be performed in a relatively short time with an appropriate amount of energy. The firing temperature is more preferably 500 to 800 ° C. Carbonization firing is performed in a reducing atmosphere.
図3に示す様に、低温炭化焼成して得られた軽量多孔性木炭粒11を籠120に投入する。籠120には多くの通水孔121が形成されており、木炭粒カセット12を収納した浄水ユニット1(図4参照)を河川床に設置等した場合に、軽量多孔性木炭粒11に多くの水が行き渡って水質浄化効果を向上する様に構成されている。籠120の材質は樹脂性、金属性等が使用できるが、価格面、作業性を考慮すると安価かつ軽量な樹脂製が好ましい。籠120への木炭粒11の投入量は任意であるが、河川等の浄化効率を考慮すると、籠120満杯の量を投入することが好ましい。籠120に木炭粒11を投入後、通水性蓋13を木炭粒11上に載置する。通水性蓋13は例えばスポンジ等を使用できる。通水性蓋13は載置しなくても良いが、浄水ユニット1を流れの強い深めの河川等に設置する場合には、通水孔151(後述)からの木炭粒11の流出を避けるため、設けることが好ましい。
As shown in FIG. 3, lightweight
図4に示す様に、本実施の形態では、軽量多孔性木炭粒11が投入された木炭粒カセット12を4個準備する。各木炭粒カセット12上にそれぞれ通水性蓋13を載置する。そして、コンクリート枡(容器)14に、通水性蓋13が載置された木炭粒カセット12を横2列に並べたものを2段重ねにして載置後、コンクリート蓋15で蓋をするのである。コンクリート蓋15は、浅瀬の河川等に浄水ユニット1を設置する場合等には設けなくてもよい。軽量多孔性木炭粒11が河川に流される可能性が低いためである。しかし、浅瀬の河川等であっても増水等を考慮すると、コンクリート蓋15で蓋をしておくことが好ましい。コンクリート枡14には、通水性を高めるため側面に開口部142が設けられている。本実施の形態では、コンクリート製の枡と蓋とを使用しているが、これに限定されない。例えば河川に流されない程度の重量があれば、樹脂製や金属製でも良い。しかし、コスト、耐久性及び河川での流されにくさを考慮すると本実施の形態の様にコンクリート製が好ましい。コンクリート枡14の底と、コンクリート蓋15には通水孔141,151が設けられており木炭粒カセット12中の木炭粒11により多くの河川の水が行き渡る様に構成されている。コンクリート枡14に、コンクリート蓋15を固定して浄水ユニット1が完成する(図5)。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, four
本実施の形態では、木炭粒カセット12の数は4個であるがこれに制限されず、図6に示す様に、コンクリート枡14内側の空間を占有する程度の大きさの木炭粒カセット12を1個のみでも良い。しかし、吸着済み軽量多孔性木炭粒11を木炭粒カセット12から取出す際及び再生木炭粒111を木炭粒カセット12に還元する際等の作業性を考慮すると、木炭粒カセット12は複数個であることが好ましい。これらの作業は安全面を考慮すると吸着済み軽量多孔性木炭粒11を木炭粒カセット12ごと河川岸まで運搬してから河川岸で行うことが好ましい。しかし、木炭粒カセットが1個の場合には、その重量がかさむため、コンクリート枡14から木炭粒カセットを取出して岸まで移動させる際に多大な労力を要することとなる。すなわち、大勢の人間が河川に入って木炭粒カセット12を岸まで移動させるか、場合によってはクレーン等でコンクリート枡14ごと岸に移動させることにならざるを得ない。しかし、図4に示す様に、木炭粒カセット12が複数個であるとその1個1個は軽量となるため、少人数、場合によっては一人の人間で直接コンクリート枡14から木炭粒カセットを1個ずつ取出して岸に移動させることができ、クレーン等を必要とせずより作業性に優れた水質浄化方法となるのである。また、後述する様に木炭粒カセット12内に再生木炭粒111と軽量多孔性木炭粒11とが混合して投入されている場合に、炭化装置で高温再生すること等を目的として、そこから吸着済み軽量多孔性木炭粒11のみを分別して取出すことは多大な労力がかかる。しかし、木炭粒カセット12を複数個設けて木炭粒カセット12ごとに軽量多孔性木炭粒11と再生木炭粒111とを分けて投入しておくことで、吸着済み軽量多孔性木炭粒11あるいは再生木炭粒111のみを瞬時にコンクリート枡14から取出すことができ、作業性がさらに向上する。再生木炭粒111を投入した木炭粒カセット12と軽量多孔性木炭粒11を投入した木炭粒カセット12とで籠120の色を変えても良い。これにより、どちらの木炭粒が投入された木炭粒カセット12であるか一目瞭然となり、より一層作業性が向上する。さらに、軽量多孔性木炭粒11と再生木炭粒111とを併用する場合に、後述する様に、河川の汚染状況によって再生木炭粒111が投入された木炭粒カセット12と木炭粒11が投入された木炭粒カセット12の数を変更して浄化効率を向上することが可能である点を考慮しても、浄水ユニット1は複数個の木炭粒カセットで構成されることがやはり好ましい。
In the present embodiment, the number of the
木炭粒カセットの数はより好ましくは2〜6個である。6個以内であると、浄水ユニット1内部において籠120本体の占める体積が少なくなるため、多くの木炭粒11を浄水ユニット1内部に設けることができ浄水効率が向上する。木炭粒カセットの数は最も好ましくは4個である。4個であると、河川等の汚染状況に応じて軽量多孔性木炭粒11と再生木炭粒111との比率を細かく(約25%ごと)かつ容易に変更可能であり、浄水効率を容易に向上することができる。また、多くの木炭粒を浄水ユニット1内部に設けることができより浄水効率が向上する。
More preferably, the number of charcoal grain cassettes is 2-6. If the number is six or less, the volume occupied by the main body of the
図7はこの浄水ユニット1を、河川2の河川床に設置した状態を示している。河川2の幅方向に3列、水流方向に3段の合計9個の浄水ユニット1を設置している。浄水ユニット1の川上には、2個のフトンカゴ21が二段に設置されている。フトンカゴ21は例えば瓦礫を網状鉄線で包んだ構成とすることができ、雑草等比較的大きなゴミを捕獲して、これらが浄水ユニット1内部に入らない様にしている。浄水ユニット1の下部には、砂利22が敷き詰められており、浄化した水がコンクリート枡14の通水孔141(図4参照)から地下に浸透しやすい様に構成している。浄水ユニット1を水の流れ方向に段差を設けて3段設置しているのは、より浄化効率を上げるためである。
FIG. 7 shows a state in which the
このようにして、河川2等の浄化に使用されて不純物が吸着された、浄水ユニット1内の軽量多孔性木炭粒11は、浄水ユニット1から木炭粒カセット12ごとに取出すことができる。取出された吸着済みの木炭粒11は、炭化装置で高温再生されて再生木炭粒111となる。処理温度は900〜1200℃が好ましい。これにより、水銀、カドミウムといった重金属の吸着に適した内部構造を持つ再生木炭粒となる。また、900℃以上であると吸着済みの不純物を十分分解することができる。1200℃以下であると高温処理後の再生木炭粒が脆くならず、かつ、適度なエネルギー量で短時間に吸着済みの不純物を分解することができる。処理温度はより好ましくは1000〜1100℃である。また、賦活処理により活性炭としても良い。
In this way, the lightweight
図4に示す様に、再生木炭粒111を籠120に投入して木炭粒カセット12とし、コンクリート枡14に通水性蓋13を被せた4個の木炭粒カセット12を載置後、コンクリート蓋15で蓋をするのである。このとき、4個の籠120の全てに再生木炭粒111を投入しても良いが、一部の籠120にのみ再生木炭粒111を投入し、残りの籠120には、木材チップを低温炭化焼成して得られる軽量多孔性木炭粒11を投入することが好ましい。また、河川2の汚染状況によって、再生木炭粒111が投入された木炭粒カセット12と軽量多孔性木炭粒11が投入された木炭粒カセット12の数を変更して、浄化作用を向上することがより好ましい。例えば、汚染が進んだ都市部の河川2では、水銀、カドミウムといった重金属の吸着に適した再生木炭粒111を投入した木炭粒カセット12を3個、アンモニア性窒素等の吸着性に優れた軽量多孔性木炭粒11を投入した木炭粒カセット12を1個、浄水ユニット1内に設置することができる。4個の木炭粒カセット12内の吸着済みの軽量多孔性木炭粒11全てを高温で再生すると、3個の籠120を満たす程度の再生木炭粒111に体積が収縮する。そこで、再生木炭粒111を投入した3個の木炭粒カセット12に多孔性木炭粒11を投入した木炭粒カセット12を1個加えて、浄水ユニット1内に設置すればよい。
As shown in FIG. 4, the
本実施の形態では木炭粒カセット12の数は4個であるが、前述した様に、これに制限されずコンクリート枡14内部の空間を占有する程度の大きさの木炭粒カセット12は1個でも良い(図6参照)。その場合は木炭粒カセット12内に再生木炭粒111と軽量多孔性木炭粒11とを混合して投入することになる。しかし、木炭粒カセット12を複数個設けて、木炭粒カセットごとに軽量多孔性木炭粒11と再生木炭粒111とを分けて投入しておくことが好ましいことは前述した通りである。重金属を優先吸着した再生木炭粒は1200〜1400℃の高温酸化雰囲気において吸着した重金属とともに焼成処理を行い、得られた灰分については土壌改良材として森林中に散布等される。重金属以外の不純物を吸優先吸着した再生木炭粒111は、再度炭化装置で高温再生して再生木炭粒(再々生木炭粒)とし、再び水質浄化工程の木炭粒カセットに還元して、単独又は軽量多孔性木炭粒と共に水質浄化を繰り返して行うことになる。
In the present embodiment, the number of
図8に、本発明の水質浄化方法の実施態様の第2例を示す。本実施態様では、合併浄化槽3の排水口31に浄水器(浄水ユニット)4が連結されており、浄水器4は合併浄化槽3の排水の流路に設置されていることとなっている。排水口31にはシャワーパイプ42が、木炭粒カセット45の出し入れの邪魔にならないように浄水器外装部(容器)41の内側に沿って取付けられている。浄水器4内部は、第1のスペース401,第2のスペース402,第3のスペース403,第4のスペース404からなり、それらの下部には、通水孔44が設けられている。そして、これら4つのスペース401,402,403,404それぞれに木材チップを低温炭化焼成して得られる軽量多孔性木炭粒11が投入された籠450が2段に載置されている。籠450はパンチングメタルで形成されている。
FIG. 8 shows a second example of the embodiment of the water purification method of the present invention. In this embodiment, a water purifier (water purification unit) 4 is connected to the
合併浄化槽3の排水口31からの排水は、第1のスペース401に設けられたシャワーパイプ42から第1のスペース401内部に設置された木炭粒カセット45上に降り注ぐ。シャワーパイプ42から降り注いだ排水は、第1のスペース401内部に設置された2つの木炭粒カセット45を通過して浄化され、さらに第2のスペース402、第3のスペース403、第4のスペース404にそれぞれ設けられた木炭粒カセット45を順次通過することでより浄化され、浄化排水口43から排水される。
The drainage from the
本実施の形態においても、水質浄化を行った吸着済みの木炭粒11を900〜1200℃で高温処理して再生木炭粒111とし、再び籠450に投入して(木炭粒カセット45に還元して)排水の浄化を行う。上下の籠450のどちらかにのみ再生木炭粒111を投入して、他の一方には木材チップを低温炭化焼成して得られる軽量多孔性木炭粒11を投入しても良い。本実施の形態において木炭粒カセット45は8個であるが、これに限定されず例えば1個でも良い。しかし、木炭粒カセット45を複数個設けて木炭粒カセット45ごとに軽量多孔性木炭粒11と再生木炭粒111とを分けて投入しておくことで、吸着済み軽量多孔性木炭粒11あるいは再生木炭粒111のみを瞬時に浄水器外装部(容器)41から取出すことができ、作業性がより向上する。
Also in the present embodiment, the adsorbed
1 浄水ユニット
11 軽量多孔性木炭粒
111 再生木炭粒
12,45 木炭粒カセット
120,450 籠
13 通水性蓋
14 コンクリート枡(容器)
142 開口部
15 コンクリート蓋
151 通水孔
2 河川
3 合併浄化槽
31 排水口
4 浄水器(浄水ユニット)
41 浄水器外装部(容器)
44 通水孔
1 Water purification unit
11 Lightweight porous charcoal grains
111 Recycled charcoal grains
12,45 Charcoal grain cassette
120,450 籠
13 Water-permeable lid
14 Concrete fence (container)
142 opening
15 Concrete lid
151
31
41 Water purifier exterior (container)
44 Water vent
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