JPH0338291A - 上水高度処理方法およびそれに用いる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、粉状生物活性炭を用いる上水高度処理方法
およびそれに用いる装置に関する。

（従来の技術） 近年、生活水準の向上、人口増加により水道使用量が増
加し、水道水源も地下水から河川、ダム、湖など表流水
利用率が高まってきている。この表流水は人間活動によ
り直接汚染を受は易く、経年的に富栄養価が進行し、湖
沼ではプランクトンやあおこの増殖によるかび臭の問題
も生じている。したがって、上水道における効果的な水
処理の要望は年々高まっている。

上水道は一般に前塩素、凝集沈殿、砂濾過、塩素消毒の
水処理を施して゛浄化し、給水されている。

さらに原水の水質によっては各種薬品注入、粉末活性炭
投入、粒状活性炭、オゾン処理、紫外線処理などが個々
に取り入れられている。

上水浄化工程での生物障害防止やアンモニア性窒素除去
のために行われる前塩素処理では、水質汚濁が進み、溶
存有機物を多く含有する原水への塩素処理により塩素と
溶存有機物の反応により発癌性のトリハロメタンが生成
するので、この効果的な除去も重要である。

そこで水道水源の汚濁に対して安全でおいしい水の要望
に対応するために上水高度処理が検討され、実機基で実
施されている。この実施されている上水高度処理は、オ
ゾン処理と粒状活性炭処理とを組み合わせたもので、基
本的な処理フローは特開昭５４−９９３４４号公報や特
開昭６２−１７１７９７号公報などに示された方法であ
る。

この上水高度処理において、前塩素処理を省略した処理
フローの粒状活性炭処理槽では、濾材である粒状活性炭
の表面に微生物が繁殖し、この微生物代謝によりアンモ
ニア性窒素の硝化除去、さらに活性炭へ吸着された溶存
有機物を除去するので、粒状活性炭の吸着のみでは３〜
６か月の寿命しかもたないものが、微生物の再生効果に
より２〜３年と大幅に延長する。このような特性を有す
るようになった活性炭を生物活性炭と称するが、この生
物活性炭の利用により活性炭そのものが長寿命化し、再
生インターバルが長くなってランニングコストが大幅に
削減できるようになり、実用上極めて有利なものである
。

ところが従来、上水高度処理に利用されている生物活性
炭は０．３〜３．０＋ｎφの粒径の粒状活性炭であり、
これをカラムに０．５〜３．０ｍの高さに充填し、下向
流あるいは上向流に被処理水を通水処理するものである
。この従来の粒状生物活性炭を用いる上水高度処理シス
テムの一例が第３図に示されている。

第３図の上水高度処理システムにおいて、水道用原水は
まず原水受槽１に貯えられ、砂などを分離した後に凝集
槽２に入り、ここでパン土、ＰＡＣなとの凝集剤３、さ
らに水質に応じて酸やアルカリのｐＨｊｌ整剤を添加し
て水中の懸濁物やコロイドを凝集させる。

次に沈降槽４に入り、凝集フロックを沈降分離し、沈降
したフロックを濃縮して下部からスラリー水５として排
出する。この沈降槽４における上澄液は高度処理部６に
送られ、オゾン処理槽７に導入される。

オゾン処理槽７では、下部からオゾン８が散気管を通し
て注入され、気液接触により水中の有機物などがオゾン
で脱臭、脱色、あるいは酸化分解、変成される。反応後
の残留オゾンは排オゾン９として槽外に排出される。

次に、オゾン処理水は生物活性炭１１０へ下向流式ある
いは上向流式に通水される。

生物活性炭槽１０では、粒状活性炭の吸着、活性炭表面
に繁殖した微生物によるアンモニアの硝化、有機物の代
謝除去、さらには粒状活性炭に吸着された有機物の微生
物による除去、つまり生物による再生も行われる。

こうして上水高度処理部６で処理された浄化水は濁質を
含有しており、これを除くためにＰＡＣ。

あるいはパン土の凝集剤１１を加えてマイクロフロック
化し、また微小動物の抑制を目的に塩素剤を加え、次の
砂濾過器１２へ導入する。ここで、マイクロフロックは
濾過により除去され、清浄となった浄化水は殺菌槽１３
へ送られ、殺菌槽１３では塩素ガス、次亜塩素酸ナトリ
ウムなどの塩素剤１４を加えて溶存バクテリアを殺菌す
る。

殺菌され、高度処理飲料水となった処理水は処理水受槽
１５に貯えられ、給水される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の上水高度処理システム
で利用する生物活性炭は粒状活性炭であって、その粒状
活性炭をカラムに充填して通水により微生物を活性炭表
面に成育させるようにしたものである。つまり、従来の
生物活性炭は固定床として作用させるものであり、この
ような固定床型粒状生物活性炭は懸濁物の濾過作用を有
するが、実用面では次のような問題点をもっていた。

（１）固定床の濾過作用で目詰りが生じ、圧損上昇が大
きくなり、処理流量も低下する。

（２）圧損上昇のため、２〜７日程度の期間で定期的に
逆洗洗浄が不可欠であり、洗浄設備の設置も必要である
。

（３）生物活性炭槽内へのエアーバブリングは固定床の
安定性からできないので、アンモニアの硝化やその他溶
存酸素を消費する場合、槽内での酸素補給ができないた
めに被処理水が含有する溶存酸素のみでは不足し、十分
な処理効果を上げることが困難となる。

（４）使用する粒状活性炭は０．３〜３．０ｍ■φの粒
子であるため、溶存有機物の吸着および特に吸着有機物
の微生物による代謝除去が活性炭粒子内部まで有効に機
能せず、し、たがって活性炭が持っている処理性能や破
過時間、寿命などの性能を最大限に発揮させることがで
きない。

この発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、粒状生物活性炭に代えて粉状生物活性炭を用いるこ
とにより、微生物の固定化可能表面積を格段に大きくし
、活性炭表面に吸着された溶存有機物を内部まで容易に
代謝除去でき、処理性能の向上と活性炭寿命の向上とが
図れ、さらに粒状生物活性炭の場合のような固定床を組
む必要がなくて懸濁状態で被処理水と接触反応させるこ
とができるためにエアーバブリングが可能であり、十分
な酸素供給ができ、加えて粒状生物活性炭の場合のよう
に固定床を用いるために目詰りに起因する処理流量の減
少がなく、定期的な逆洗洗浄設備を必要としない上水高
度処理方法およびそれに用いる装置を提供することを目
的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明の上水高度処理方法は、粉状生物活性炭に被処
理水を接触反応させて被処理水中の不純物を除去し、こ
の後、粉状生物活性炭と被処理水とを固液分離し、粉状
生物活性炭を再使用のために返送すると共に、被処理水
を高度処理水として取り出すことを特徴とする。

またこの発明の上水高度処理装置は上記の上水高度処理
方法を実現するもので、粉状生物活性炭と被処理水とを
接触反応させる生物活性炭槽と、この生物活性炭槽から
の溢出水を粉状活性炭と被処理水とに固液分離し、被処
理水を上澄液として取り出す固液分離槽と、この固液分
離槽で分離した粉状活性炭をスラリー液で前記反応槽に
返送する返送ラインとを備えたものである。

（作用） この発明の上水高度処理装置では、生物活性炭槽におい
て被処理水を粉状生物活性炭と接触反応させて非処理水
中の不純物を除去し、次の固液分離槽において被処理水
を粉状生物活性炭から分離して清澄な高度処理水として
取り出すことができる。

また、固液分離槽では被処理水から分離した粉状生物活
性炭のスラリー液を返送ラインによって生物活性炭槽に
返送することにより再使用することができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。

第１図はこの発明の上水高度処理方法を使用する上水高
度処理装置の一実施例を示し、第３図に示した従来の上
水高度処理システムの高度処理部６に適用したものであ
る。この実施例に係る高度処理部６では、従来と同様の
オゾン処理＃ｆＩ７の次段にこの発明の実施例の上水高
度処理装置１６が設けられている。

上水高度処理装置１６は、粉状生物活性炭を被処理水と
接触させて反応させる生物活性炭槽１７と、生物活性炭
槽１７から送り出されてくる被処理水と粉状生物活性炭
との混和液から粉状生物活性炭を固液分離し、上澄液と
しての被処理水を取り出す固液分離層１つと、この固液
性ＭＮ！１９において分離された粉状生物活性炭スラリ
ーを生物活性炭槽１７に返送する返送ライン２０とを備
えている。

オゾン処理槽７には凝集沈降の前処理を行った被処理水
が導入され、下部から注入されるオゾン８が散気管を通
して被処理水中に注入され、気液接触により水中の有機
物などがオゾンで酸化分解、あるいは変成される。

反応後の残留オゾンは排オゾンつとして槽７外へ排出さ
れ、オゾン処理水は返送ライン２０からの返送粉状生物
活性炭スラリーと混和され、生物活性炭槽１７へ導入さ
れる。

粉状生物活性炭槽１７は、内部に何も設置しない空槽の
もの、あるいはハニカムチューブなどの固定床を設けた
ものなどが利用される。この生物活性炭槽１７への酸素
供給は空気また酸素含有がス１８を散気管を通して導入
する。

この空気または酸素含有ガス１８の導入により粉状生物
活性炭は懸濁状態となり、水中の溶存有機物を吸着除去
する。同時に、活性炭表面に付着した微生物が吸着有機
物を内部まで効率的に生物代謝により除去する。つまり
、使用活性炭が粉状であるため、粒状生物活性炭よりも
生物再生が容易かつ十分に行われるのである。なお、こ
の反応に関わる酸素は、空気または酸素含有ガス１８の
直接注入により十分に供給されるので、被処理水の溶存
酸素のみに頼る従来の粒状生物活性炭槽に比べて酸素リ
ッチ状態で処理することができ、処理効果を向上させる
ことができる。

生物活性炭槽１７を出た粉状生物活性炭を含有した被処
理水は固液分離槽１９に導入される。

固液分離ｔ！１つには重力沈降方式、フィルタ方式、サ
イクロン方式などがあるが、ここでは重力沈降方式が取
られており、沈降した粉状生物活性炭が返送ライン２０
を通してスラリーとして生物活性炭Ｗ１１７に返送され
、オゾン処理槽７からのオゾン処理水と共にして生物活
性炭槽１７に再投入されることになる。

なお、粉状生物活性炭として用いる活性炭は、上記の固
液分離槽１９に混在する不純物である各種懸濁物、フロ
ックなどから効率良く分離するために、粒径を０．５以
下、好ましくは０．０１〜０．３１−φに調整すること
が必要である。また、炭種としては耐磨耗性のある石炭
系のものが好ましい。

粉状生物活性炭を分離し、固液分離槽１９を出た若干懸
濁物を含む高度処理水は、第３図に示すような高度処理
部６の次の工程へ送られることになる。

第２図はこの発明の上水高度処理方法を使用する上水高
度処理装置のさらに具体的な実施例を示したものであり
、高度処理部６としてのオゾン処理ＷＪ７にはオゾン原
料空気を吹き込むブロア２１、オゾン原料空気中の含有
水分を除去する脱湿装置２２、無声放電によりオゾンを
発生させるオゾン発生器２３、このオゾン発生器２３か
らのオゾン８を槽内に散気する散気管２４、未反応オゾ
ンの再利用を行うためのオゾン循環ブロア２５、排オゾ
ン９を分解する排オゾン分解器２６が備えられている。

上水高度処理袋ｆｔ１６の生物活性炭槽１７は、内部に
ハニガムチューブなどの固定床２７が設けられ、下部に
散気管２８が設けられ、エアレーションブロア２９から
送り込まれる空気または酸素含有ガス１８が散気管２８
から注入されて固定床２７に被処理水が下向流で接触す
るようになっている。

固液分離槽１９は重力沈降方式のもので、生物活性炭槽
１７からの処理水が導入され、重力沈降により被処理水
から粉状生物活性炭３０が分離させ、返送ライン２０を
通して循環スラリーポンプ３１により生物活性炭槽１７
に返送されるようになっている。

次に、上記の構成の上水高度処理装置の動作について説
明する。

第３図に示したように沈降槽４から送り込まれてくる被
処理水はまず、オゾン処理槽７に導入され、ここでオゾ
ンと気液接触により酸化処理される。

使用するオゾンは、オゾン原料空気ブロア２１で昇圧さ
れた空気を脱湿装置１２２へ送って含有水分を除去し、
ついでオゾン発生器２３に送って無声放電することによ
り得られるもので、このオゾン含有ガス８が散気管２４
からオゾン処理槽７の被処理水に導入される。

未反応のオゾンは再利用のためにオゾンガス循環ポンプ
２５により再びオゾン処理ｔｆ！７内に散気管２４から
導入し、再利用する。

十分反応したオゾンについては、排オゾン９としてオゾ
ン分解剤を充填したオゾン分解器２６に通し、ここで環
境基準以下の濃度になるまで分解、除去した後大気へ放
出する。

オゾン処理槽７を出たオゾン処理水は返送ライン２０か
らの返送粉状生物活性炭のスラリーと混和して生物活性
炭槽１７へ導入される。

生物活性炭槽１７では、エアレーションブロア２９によ
り加圧された空気または酸素含有ガス１８が下部から散
気管２８を通じて導入される。

内部ではこの散気管２８からの酸素含有ガス１８の上昇
により対流を発生した被処理水が粉状生物活性炭と共に
固定床２７の部分を下向流として流下し、粉状生物活性
炭の表面に形成されている生物膜が溶存酸素を添加され
た被処理水と接触し、水中のアンモニアを硝化、分解す
る。一方、粉状生物活性炭は溶存有機物を吸着除去する
と共に、付着微生物が活性炭内部まで効率良く生物代謝
により吸着した溶存有機物を除去する。

この生物活性炭槽１７で溶存有機物やアンモニアなどの
浄化された被処理水は、固液分離槽１９に送り込まれ、
ここで粉状生物活性炭と被処理水とが固液分離され、上
澄液が高度処理水として取り出され、次段の処理槽へ送
り出される。

固液分離槽１っで分離された粉状生物活性炭は、下部か
らスラリー状で引き抜かれ、循環スラリーポンプ３１に
より返送ライン２０から生物活性炭槽１７に戻され、循
環使用される。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明の上水高度処理方法によれば粉状
生物活性炭を用いて被処理水の高度処理を行い１．溶存
有機物の除去の後には処理水から粉状生物活性炭を固液
分離して再使用するようにしているため、表面積が大き
くて被処理水中の溶存有機物の効果的な吸着が可能であ
り、同時に粒径が小さくて内部まで生物による生物代謝
ができ、効果的に溶存有機物除去ができ、生物代謝が生
物活性炭内部まで行えるために活性炭寿命を延ばすこと
もでき、活性炭コストを低くすることができる。

また、粉状生物活性炭を用いているために被処理水との
混合液に空気または酸素含有ガスを直接供給することが
できて溶存酸素量を大きくすることができ、生物代謝を
活発化することができ、これにより生物活性炭処理の効
率をさらに高めることができる。

またこの発明の上水高度処理装置によれば、上記の上水
高度処理方法を使用することができ、効果的な溶存有機
物の除去ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の上水高度処理装置の一実施例を示す
系統図、第２図はこの発明の上水高度処理装置の他の実
施例を示す系統図、第３図は従来の上水高度処理システ
ムの説明図である。 １７・・・生物活性炭槽　　１８・・・酸素含有ガス１
９・・・固液分離Ｎ１　　２０・・・返送ライン３０・
・・粉状生物活性炭 ３１・・・循環スラリーポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉状生物活性炭に被処理水を接触反応させて被処
   理水中の不純物を除去し、この後、粉状生物活性炭と被
   処理水とを固液分離し、粉状生物活性炭を再使用のため
   に返送すると共に、被処理水を高度処理水として取り出
   すことを特徴とする上水高度処理方法。
2. （２）粉状生物活性炭と被処理水とを接触反応させる生
   物活性炭槽と、この生物活性炭槽からの溢出水を粉状活
   性炭と被処理水とに固液分離し、被処理水を上澄液とし
   て取り出す固液分離槽と、この固液分離槽で分離した粉
   状活性炭スラリーを前記反応槽に返送する返送ラインと
   を備えて成る上水高度処理装置。