JPH04334593A - 高度水処理システムおよび高度水処理システムの立ち上げ方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、上水道や下水道等の
分野における高度水処理技術に係わり、特にオゾン処理
および生物活性炭処理を組み合わせて水処理を行う技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、浄水プロセスの一般的な構成を
示す。河川１などから取水した原水はまず着水井２に着
水し、この後、凝集沈殿池３に送られる。この凝集沈殿
池３では、原水中に凝集剤が注入・混合され、撹拌・滞
留処理により原水中の懸濁物質（砂，粘土，藻類等の有
機物等）が凝集して沈澱・分離される。

【０００３】このプロセスでは、殺藻処理や鉄・マンガ
ンなどの色度成分の除去を目的とした塩素処理が組み込
まれている。大都市近郊においては河川１などの汚濁が
著しいため、アンモニアや、発ガン性物質のＴＨＭ（ト
リハロメタン）の前駆物質であるフミン質を含む色度成
分の含有率が高く、塩素処理により塩素とアンモニアが
反応してクロラミンを生成し、必要以上の塩素を消費し
てしまう。その結果、塩素注入率が高くなりＴＨＭ生成
能（ＴＨＭＦＰ）が増大する。

【０００４】このような背景から近年では、上述した物
質の除去を目的として高度浄水処理システム４を浄水プ
ロセスに組み込む方式が行われるようになってきた。高
度浄水処理には、オゾン処理や生物活性炭処理がある。 たとえば塩素処理の代替としてオゾン処理塔５によりオ
ゾン処理を行い、さらに活性炭処理塔６により色度成分
などを除去する。この後、砂ろ過池７によりろ過したう
えで浄水池８に送水する。活性炭処理塔６に充填される
粒状活性炭６−１は、硝化菌などの微生物を表面に繁殖
させたものであり、流入水中の微量有機物の吸着・除去
だけでなくアンモニア態窒素の除去も可能となっている
。生物活性炭処理の前にオゾン処理を行うことにより、
負荷変動に対する許容度や活性炭の寿命の向上を図って
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、生物活性炭処
理では、活性炭処理塔の立ち上げに時間がかかることが
問題となる。つまり活性炭処理塔の運転開始の際または
活性炭交換後の運転再開の際に、活性炭の表面に微生物
を増殖させ、その生物相を安定させるために立ち上げ運
転を行う必要があり、この立ち上げ運転に時間がかかっ
ていた。また表面に生物相が形成された活性炭は、生物
相により微量有機物の吸着・除去性能が阻害される可能
性があり、生物活性炭処理を行うにあたって、この点も
考慮する必要がある。

【０００６】この発明は、これらの問題点に鑑み、生物
活性炭処理手段を備えた高度水処理において、早期立ち
上げ期間を可能とし、しかも微量有機物等の除去性能お
よびアンモニア態窒素の除去性能ともに優れた処理を行
える技術を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するために、本発明者らが鋭意実験を重ねた結果、
次の点が確認された。すなわち微生物は主に処理塔上部
の活性炭に繁殖している。このためアンモニアの除去は
主に処理塔上部で行われる。一方、微量有機物の吸着・
除去は、処理塔上部では生物相に阻害される。またヤシ
ガラ系活性炭は微生物の付着・繁殖に優れ、石炭系活性
炭は微量有機物の除去にすぐれている。そこで請求項１
に係る発明では、固定床活性炭処理塔に充填する活性炭
として、ヤシガラ系活性炭を処理塔上部に配置し、石炭
系活性炭を処理塔下部に配置することとしている。微生
物の繁殖に適するヤシガラ系活性炭を処理塔上部に配置
することにより、微生物が早期に繁殖・安定化して早期
立ち上げが可能となり、優れたアンモニア態窒素の除去
性能が得られる。さらに、石炭系活性炭を処理塔下部に
配置することにより、微量有機物の吸着・除去能力も向
上する。生物相が形成されたヤシガラ系活性炭は見かけ
上の比重が小さくなるので、定常運転時あるいは逆洗後
も処理塔上部の位置に保たれる。

【０００８】また、オゾン処理の生物活性炭処理への影
響を考察すると、オゾン処理を生物活性炭処理の前段で
行う場合、生物活性炭処理手段の立ち上げが長期化する
ことが確認された。これは、硝化菌等、活性炭に繁殖さ
せるべき微生物も殺菌されてしまうためと考えられる。 そこで請求項２に係る発明では、生物活性炭処理手段の
立ち上げ期間中は、オゾン処理のオゾン注入率を低減す
ることとし、早期立ち上げを可能としている。この発明
は、立ち上げ期間中にオゾン処理を停止する態様を含む
。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。

【００１０】（１）高度浄水処理の室内実験本発明者ら
は、活性炭の早期立ち上げ等のための手法を確立するた
めに、種々の処理方式による高度浄水処理の室内実験を
行った。この実験では３系列の処理系を構成して各処理
系に共試原水を通水してアンモニア除去およびＴＨＭＦ
Ｐ除去の面での挙動を観察した。第１の処理系（ＡＣ１
）は、共試原水をオゾン処理したうえで固定床のヤシガ
ラ系粒状活性炭処理塔に通水するものである。第２の処
理系（ＡＣ２）は、同じく共試原水をオゾン処理したう
えで固定床石炭系粒状活性炭処理塔に通水するものであ
る。第３の処理系（ＡＣ３）は、共試原水を石炭系粒状
活性炭処理塔に直接通水するものである。

【００１１】共試原水は、浄水場の凝集沈殿水を想定し
たものであり、次の手順により調製した。まず腐葉土を
脱塩素水で煮沸抽出し、２００メッシュのフィルタでろ
過したうえで更に脱塩素水で希釈した。この希釈水に凝
集剤（ポリ塩化アンモニウム）を平均７５ｐｐｍの注入
率で添加し、ジャーテスタで急速撹拌１２０ｒｐｍ−３
分、緩速撹拌５０ｒｐｍ−１２分、静止沈降１５分で凝
集・沈殿分離後、上澄液を原液とした。さらに、この原
液が実凝集・沈殿処理水と同等の水質となるように原水
調整槽で脱塩素水と原液を混合希釈して共試原水とした
。

【００１２】実験条件は、オゾン処理においてオゾン注
入率１〜１０（ｍｇＯ３／ｌ）、オゾンガス流量１．５
〜３（ｌ／ｍｉｎ）、接触時間８〜１０ｍｉｎ、生物活
性炭処理においてＳＶ（空間速度）１．２〜４．２（ｌ
／ｈｒ）、活性炭充填高１００（ｃｍ）とした。活性炭
には、日本工業規格に基づいたヤシ殻系および石炭系粒
状を用いた。アンモニア態窒素については検水を直接イ
オンクロマトグラフで測定し、ＴＨＭＦＰについては溶
媒抽出法によりＥＣＤ付ガスクロマトグラフで測定した
。

【００１３】（２）ＡＣ１〜ＡＣ３の比較図２は、ＡＣ
１〜ＡＣ３の立ち上げの際の過程を示す。 ■はＡＣ３、■はＡＣ１、■はＡＣ２を示す。この結果
、立ち上げ期間は、ヤシガラ系粒状活性炭の場合は６３
〜７７日、石炭系粒状活性炭の場合は６３〜９１日、石
炭系粒状活性炭であってもオゾン処理を行わなければ６
０〜７０日であった。つまり微生物の付着・繁殖の面で
は、石炭系活性炭よりもヤシガラ系活性炭の方が優れて
いることが確認された。また、オゾン処理を行うと、立
ち上げ期間が長期化することが確認された。さらに、Ｔ
ＨＭＦＰ等の測定結果から、微量有機物の吸着・除去の
面では、ヤシガラ系活性炭よりも石炭系活性炭の方が優
れていることが確認された。

【００１４】（３）活性炭の配置 図１は、この実施例に係る生物活性炭処理塔の概要を示
す。この図に示すように、アンモニア除去能・ＴＨＭＦ
Ｐ除去能と塔高との関係をモニタリングした結果、主に
処理塔の上層にてアンモニアの除去が行われ、主に処理
塔の中層から下層にわたってＴＨＭＦＰの除去が行われ
ることが確認された。そこで、微生物の付着・繁殖の面
ではヤシガラ系活性炭の方が優れ、微量有機物の吸着・
除去の面では石炭系活性炭の方が優れていることに鑑み
、活性炭の上層にはヤシガラ系活性炭を充填して微生物
を繁殖させ、活性炭の中層から下層にわたっては石炭系
活性炭を充填して微量有機物除去を行わせることとすれ
ば、効率的な処理が可能となる。また、立ち上げ期間の
早期化も図れる。ヤシガラ系活性炭の容量Ｖ１と石炭系
活性炭の容量Ｖ２の比率は、アンモニア除去能のモニタ
リング結果から適宜設定すればよい。

【００１５】また、活性炭処理では活性炭が破過すると
活性炭を交換する必要があるが、この場合、活性炭の中
層・下層の石炭系活性炭のみを交換すればよい。これに
より活性炭交換時における活性炭に定着した生物量の減
少が抑えられ、交換後の早期立ち上げ・処理効率の安定
化を図ることができる。しかも、活性炭の交換補充量・
再生処理量を低減できる。

【００１６】（４）生物活性炭処理塔の立ち上げ生物活
性炭処理塔の立ち上げにあたっては、オゾン処理が立ち
上げ期間の長期化を招くことに鑑み、立ち上げ期間中は
オゾン処理を停止し、あるいは少なくともオゾン注入率
を低減することとする。これにより早期立ち上げが可能
となる。活性炭の構成を上記のようにヤシガラ系活性炭
および石炭系活性炭の２層構造としたうえで、この立ち
上げ方法を実施すれば、両者の相乗効果により極めて効
率的な生物活性炭処理が可能となる。

【００１７】（５）下水処理システムへの適用以上の説
明では、上水道の高度浄水処理システムを取り上げたが
、オゾン処理および生物活性炭処理による高度処理は、
図３に示すように、下水処理システムにも導入すること
が可能である。この場合、まず最初沈殿池９で汚水中の
沈殿可能な有機性浮遊物質を除去し、ばっ気槽１０で活
性汚泥により有機物を吸着・酸化・同化し、最終沈殿池
１１で活性汚泥を除去する。この後、オゾン処理塔５お
よび活性炭処理塔６を備えた高度処理システム４で高度
処理を行い、砂ろ過池７でろ過したうえで放流する。こ
の高度処理システム４において（３）（４）に記載した
手法を適用すれば、前記と同様に効率的な処理が可能と
なる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、処理塔上部に配置したヤシガラ系活性炭に微生物を繁
殖させるので、立ち上げ期間を早期化できる。しかも、
処理塔下部に配置した石炭系活性炭で微量有機物の除去
を行うので、アンモニア態窒素の除去能だけでなく、微
量有機物の除去能も向上する。

【００１９】また、生物活性炭処理手段の立ち上げ期間
中は、オゾン処理のオゾン注入率を低減することとし、
活性炭に繁殖させるべき微生物がオゾン処理により殺菌
されることを回避することにより、立ち上げ期間を早期
化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る生物活性炭処理塔の
概要を示す説明図。

【図２】ＡＣ１〜ＡＣ３の立ち上げ時のアンモニア除去
性能を示すグラフ。

【図３】高度処理システムを導入した下水処理システム
の概要を示す説明図。

【図４】浄水処理システムの概要を示す説明図。

【符号の説明】

Ａ…ヤシガラ系活性炭 Ｂ…石炭系活性炭

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　活性炭が充填される固定床活性炭処理
   塔を備え、前記活性炭に微生物を繁殖させて生物活性炭
   処理を行う高度水処理システムにおいて、前記活性炭と
   して、ヤシガラ系活性炭を処理塔上部に配置し、石炭系
   活性炭を処理塔下部に配置したことを特徴とする高度水
   処理システム。
2. 【請求項２】　　オゾン処理手段および生物活性炭処理
   手段を備えオゾン処理を行ったうえで生物活性炭処理を
   行う高度水処理システムを運転する方法において、前記
   生物活性炭処理手段の立ち上げ期間中は、オゾン処理の
   オゾン注入率を低減することを特徴とする高度水処理シ
   ステムの立ち上げ方法。