JPH0487688A - 生物活性炭処理塔の洗浄方法 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、高度浄水処理技術における生物活性炭処理
に係わり、特に生物活性炭処理塔の洗浄方法に関する。

Ｂ０発明の概要 この発明は、活性炭層の上部が生物活性炭層である生物
活性炭処理塔の洗浄方法において、空気洗浄工程と逆洗
洗浄工程を行うこととし、生物活性炭層の生物膜を破壊
することなく効率的な洗浄を行えるようにしたものであ
る。

Ｃ１従来の技術 第５図は、浄水プロセスの一般的な構成を示す。

河川、湖沼から取水した原水が着水井１に入る。

次に、原水中の濁質成分（砂、粘土、藻類等の有機物等
）を除去する目的で凝集剤を注入、混合する混和池２を
へてフロック形成池３に入る。フロック形成池３では、
撹拌力と滞留時間により徐々にフロックを成長させる。

最大成長したフロックは沈澱池４にて沈澱・分離される
。さらに、沈澱池で除去できない微フロックは、濾過池
５で除去される。

このプロセスでは、殺藻処理、鉄、マンガン。

色度分解、除去を目的とした塩素処理が組み込まれてい
る。特に、大都市近郊においては、河川・湖沼の汚濁が
著しく、アンモニアの含有率が高く、さらに発ガン性物
質のＴＨＭ（）リハロメタン）の前駆物質であるフミン
質を含む色度成分も高い。

高含有の両者に塩素処理を行った場合、アンモニアと反
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、塩素注入率か高くなりＴＨＭ生成能
（ＴＨＭＦＰ）が増大する。

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６を浄水フロセスに組み
込む方式か行われるようになってきた。

高度浄水処理には、塩素処理の代替としてオゾン単独処
理を行う方式や、健康に有害な微量物質を除去するため
に活性炭単独処理を行う方式がある。さらに、この両者
を組み合わせた組み合わせ処理も行われている。

この組み合わせ処理の場合、沈澱池４からの処理水はオ
ゾン接触塔７に流入してオゾン処理が行われ、この後、
活性炭充填塔８にて活性炭処理が行われ、濾過池５に流
入する。

また現在では、アンモニアを効率的に除去するために、
硝化菌等による生物処理が行われている。

この生物処理では、取水した原水に空気を送り曝気処理
（好気処理）によって微生物を繁殖させ、微生物の代謝
能によってアンモニアを除去している。

この生物処理は、浄水場の施設に余裕があれば良好な方
式であるが、施設に制限がある場合、この方式を採用で
きない。その結果、最良の手段として考えられた方式が
生物活性炭処理であった。

生物活性炭処理とは、高度処理プロセスにおける活性炭
処理の変法で活性炭表面に微生物を繁殖させ、流入水中
のアンモニアを除去するものであり、微量有機物の吸着
・除去も可能である。この生物活性炭処理では、活性炭
の吸着能に限度があるため、効率・寿命の向上か研究課
題となっている。

この生物活性炭処理は、被処理水を生物活性炭処理塔の
上方から通水する下向流固定床方式と、下方から通水す
る上向流式流動床とかある。

下向流固定床方式では、除去対象物質の除去効率が高い
反面、懸濁物質（Ｓ　Ｓ）成分等により床の閉塞が起こ
りやすいため、洗浄周期が短いという難点がある。

一方、上向流式流動床では、除去効率が比較的低い反面
、濾床の閉塞が起こりにくい利点がある。

このように両方式には一長一短がある。

濾床の閉塞とは、充填した活性炭の間隙が目詰まりを起
こして水頭が上昇し、通水能力が低下する現象である。

主な濾床の閉塞原因を次に掲げる。

（ａ）被処理水中のＳＳ成分 （ｂ）活性炭の微粉化 （ｃ）生物（藻類、微生物等） 生物活性炭処理では、（ａ）と（ｃ）が主要因となると
考えられる。ＳＳ成分による閉塞は、物理的な閉塞（目
詰まり）で活性炭に付着し、一方生物による閉塞は、微
生物（藻類、硝化菌等）が活性炭表面に粘性物質を代謝
し生物膜を形成する。

そのため生物膜（硝化菌等）は、ＳＳ成分による閉塞よ
りもはるかに吸着能が高い。

これらの閉塞原因を解消するには、生物活性炭処理塔の
洗浄が主も効果的である。

下向流固定床方式の場合、生物活性炭処理塔の底部から
被処理水を上向ぎに流入させることにより、閉塞原因物
質を系外に洗い出す逆洗洗浄方式や、濾床上層部の汚れ
が著しい表面を洗う機械的撹拌と処理水洗浄とを組み合
わせた表洗方式、気泡のせん断部力を利用した空気洗浄
方式などがある。

生物活性炭処理塔の洗浄プロセスの高効率化は、生物活
性炭処理を確立するうえで極めて重要である。

Ｄ９発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記した各種の洗浄方式にはそれぞれ問
題がある。

まず、逆洗洗浄方式の場合、活性炭のみかけ比重が小さ
い浮遊性ＳＳ成分等は洗い出すことが可能であるが、活
性炭の微粉や生物膜による活性炭固化物（砂製床で呼ば
れるマッドボール状）等は活性炭とのみかけ比重差がな
いために洗い出しや破砕が困難である。

また、近年利用され始めた表洗浄洗浄方式の場合、機械
的撹拌力（せん断部力）により上層部の活性炭固化物の
破砕−洗浄が可能であるが、構造が複雑になり、しかも
上層部に生物活性炭層を有する生物活性炭処理塔の場合
、生物膜が破壊される難点があった。

また、空気洗浄方式の場合、エアリフト効果により気泡
のせん断部力も強く洗浄効率も高いが、主に上向流流動
床方式で利用されている技術であり、下向流固定床方式
では活性炭の下層部が圧密状態となっているため、次の
ような問題を生じる。

（ａ）圧密状態である下層部において気泡溜りが生じ、
この気泡溜りにより活性炭の被処理水との接触効率が著
しく低下する。

（ｂ）下層部を撹拌するためにかなりのエネルギーを必
要とするため、活性炭が粉砕される危険性がある。

（ｃ）気泡溜りができないような処理塔構造にすると活
性炭充填密度が低くなり、また製作コスト高になる。

（ｄ）深層部から空気吐出を行うと気泡径が大きくなり
エアリフト効果が逆に悪影響し、上層部の活性炭流出す
る危険性が生じる。

この発明は、これらの事情に鑑み、生物相を破壊するこ
となく、微粉炭やＳＳ成分を効率的に除去できる生物活
性炭処理塔の洗浄方法を提供することを目的とする。

Ｅ０課題を解決するための手段 この発明は、内部の活性炭層のうち上部が生物活性炭層
である下向流方式の生物活性炭処理塔を洗浄する方法に
おいて、次の工程を順次行うものである。

（ａ）設定水位まで水頭を下げる排水工程。

（ｂ）生物活性炭処理塔の内部の生物活性炭層より若干
下方の位置に設置された空気吐出口から空気を送入する
空気洗浄工程。

（ｃ）生物活性炭処理塔の下部から洗浄水を流入させて
上部から排水する逆洗洗浄工程。

Ｆ１作用 この発明によれば、ます、排水工程にて設定水位まで水
頭を下げたうえで、空気洗浄工程にて主に生物活性炭層
を対象として空気洗浄を行い、ＳＳ成分等を脱離させる
。

次に、逆洗洗浄工程にて活性炭層全域にわたって逆洗洗
浄を行い、ＳＳ成分等を外部に排出する。

必要により、これらの一連の工程を紀り返すことによっ
て、生物活性炭層を含む活性炭層全域にわたって効率的
な洗浄を行える。

Ｇ、実施例 Ｇ、１．活性炭濾床内の生物相の分布状態の検証生物相
を破壊する危険性のない清浄方法を確立するために、活
性炭濾床内の生物相の分布状態を調べた。

第２図は、下向流固定床方式の生物活性炭処理塔の概略
を示す。この生物活性炭処理塔は、濾高が１ｍであり、
２０ｃｍごとに採水口１〜４を配置している。

この生物活性炭処理塔に、通水量６０　ｖＩｉ／　ｍｉ
ｎ。

線速度（ＬＶ）３．６ｍ／時、通水倍率（総連水量／活
性炭充填容量）５０００倍の条件をもって被処理水を通
水し、採水口１〜４からサンプリングしてアンモニア除
去率を測定した。この結果を第３図に示す。第３図にお
いて、縦軸は活性炭充填部の採水位置を示し、横軸はそ
のときのアンモニア態窒素濃度を示す。

この図に示すように、沫入水のアンモニア態窒素濃度は
０．４４ｍｙ／１で、活性炭上部界面から２０ｃｘＣ４
段目）の位置でのアンモニア態窒素除去率は８０％であ
った。更に深層部の２段目（界面から６０ｃ冨）になる
と９５％程度の除去率で、流出水もほぼ同等の値であっ
た。

この結果から、活性炭充填塔の上層部に生物相が高いこ
とが確認された。つまり、生物活性炭処理塔では生物に
よる活性炭閉塞の原因が上層部にあり、上層部の生物相
を破壊することなくＳＳ成分等を除去できればよいこと
が判明した。

Ｇ、２、実施例の構成 上記の検証結果をふまえて、この実施例では、機械撹拌
より比較的せん断力か弱く、またエアリフト効果による
活性炭の混合撹拌か容易な空気洗浄方式と、逆洗洗浄方
式を結合した洗浄方式を採用している。

第４図は、この実施例に係る生物活性炭処理塔の概要を
示す。

この図において、９は生物活性炭処理塔の本体である。

この本体９の頂部に取り付けられた被処理水流入管路１
０には、電磁弁１１か設置されている。また、本体１の
底部に取り付けられた彼処理水流出管路１２には、電磁
弁１３が設置されている。

本体９の内部の活性炭充填部１４の界面の上方において
、最高水位および最低水位が設定されており、最高水位
位置には最高水位センサ１５が取り付けられると共に、
最低水位位置には最低水位排出口１６が形成され、最高
水位位置より上方の位置に逆洗排水口１７が形成されて
いる。

最低水位排水口１６からの管路１８は、電磁弁１９が設
置され、排水ポンプ２０に連結されている。

活性炭充填部１４には、界面から高さ１／３だけ下方の
位置に空気吐出部２１が設置されている。

空気ブロワ２２は、空気吐出部２１に空気を供給するも
のであり、空気ブロワ２２から空気吐出部２１への管路
２３には、電磁弁２４が設置されている。

空気吐出部２１の設置位置を上記の位置に決定した理由
は、空気洗浄の主対象である生物相が活性炭充填部１４
の上層部に存在し、圧密状態である活性炭充填部１４の
下層部を空気洗浄すると前記した種々の弊害が生じるた
めである。これらの点を考慮して実験を行った結果、生
物相の高い上層部から若干下方の上記の位置が最適であ
ることが確認された。

制御部２５は、所定のシーケンスに基づいて各部を制御
するものである。変換部２６は最高水位センサ１５の出
力を変換して制御部２５に出力するものである。

Ｇ、３．実施例の作用 次に、この装置の動作を説明する。

第１図は、この装置の制御シーケンスを示す。

活性炭充填部の閉塞の度合が高まってくると、水頭が上
昇する。水頭が最高水位に達すると、最高水位センサ１
５がこれを検出し、センサ検出信号を受けて制御部２５
が通水モードから洗浄モードに切替える。洗浄モードで
は、電磁弁１１，１３が閉となり、被処理水の流通が停
止する。

次に電磁弁１９が開となると共に排水ポンプ２０が駆動
し、水頭が最低水位まで排水が行われる。

この後、電磁弁２４が開になると共に空気ブロワ２２が
駆動し、空気吐出部２１から活性炭充填部１４に空気を
所定時間継続して吐出する。これにより活性炭充填部１
４の上層部の生物層に付着しているＳＳ成分等を脱離さ
せる。

この後、電磁弁１３を開とすると共に逆洗ポンプ（図示
せず）を駆動し、本体１の底部から逆洗洗浄水を所定時
間継続して注入する。脱離したＳＳ成分等は逆洗洗浄水
と共に逆洗排水口１７から外部に排出される。

逆洗工程を行った後、活性炭か沈降して活性炭充填部１
４としての原形を取り戻すが、この際、生物膜が表面に
形成されている活性炭はみかけ上の比重が小さいので、
生物層は活性炭充填部１４の上層部に再び形成される。

排水工程、空気洗浄工程および逆洗工程からなる一連の
工程を１〜３回行って洗浄が終了し、洗浄モードから通
水モードに切替わる。上記の一連の工程を数回繰り返す
ことにより、活性炭充填部１４の中層部の洗浄効率を高
めることができる。

Ｈ０発明の詳細 な説明したようにこの発明によれば、次の効果がある。

（ａ）生物活性炭層をエアリフト効果により撹拌でき、
滞積したＳＳ成分、微生物を効率的に脱離・除去するこ
とができる。

（ｂ）機械撹拌等と比較してせん断力が小さいので、活
性炭閉塞の一要因となる活性炭粉砕（微粉炭の発生）を
回避できる。

（ｃ）生物膜を破壊することなく洗浄を行えるので、ア
ンモニア除去能の低減を招来することなく効率的な洗浄
が可能となる。

（ｄ）生物活性炭処理塔の構造が簡素になり、低廉性が
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る生物活性炭処理塔の
制御シーケンスを示すタイムチャート、第２図は下向流
固定床方式の生物活性炭処理塔の概略を示す説明図、第
３図は第２図の生物活性炭処理塔におけるアンモニア除
去率の分布図、第４図は一実施例に係る生物活性炭処理
塔の概要を示す説明図、第５図は浄水プロセスの一般的
な構成を示す説明図である。 ９・・・生物活性炭処理塔の本体、１１．１３．１９．
２４・・・電磁弁、１４・・・活性炭充填部、１６・・
・最低水位排出口、２１・・・空気吐出部、２２・・空
気ブロワ、２５・・・制御部。 外１名 ＮＨ４ Ｎ渫富（ｍｇ／Ｑ） （１００ｃｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部の活性炭層のうち上部が生物活性炭層である
   下向流方式の生物活性炭処理塔を洗浄する方法において
   、 設定水位まで水頭を下げる排水工程と、 生物活性炭処理塔の内部の生物活性炭層より若干下方の
   位置に設置された空気吐出口から空気を送入する空気洗
   浄工程と、 生物活性炭処理塔の下部から洗浄水を流入させて上部か
   ら排水する逆洗浄工程と、 を順次行うことを特徴とする生物活性炭処理塔の洗浄方
   法。