JPH0516300B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、クン炭と土壌を一定の割合で混合、
またはそれらを固形化、あるいは粒状化したもの
を主成分とする吸着除去剤およびそれを水中なら
びに気中に存在する各種の汚染物質を除去する方
法に関する。

従来の技術 従来から水中や気中の有害物質、微量汚染物質
の除去には活性炭などの固体吸着剤が広く使用さ
れているが、これらの吸着剤はいずれも対象物質
の吸着にたいして非常に強い選択性をもつてい
る。このために、化学的特性が大きく異なる多数
の物質が共存している複合汚染系である実際の水
中や気中から全汚染物質を効果的に除去すること
はきわめて困難である。例えば、最も一般的に利
用されている活性炭の場合では、アンモニア、ア
ミンなどのアルカリ性物質や染料微粒子などの着
色物質に対する吸着力は極めて弱く、活性炭濾過
層を通過した処理後の水中や気中の汚染物質濃度
が濾過層通過前の濃度と殆ど変わらない場合が多
い。また、処理対象となる水や空気中の汚染、汚
濁物質の組成が変化する場合の、活性炭吸着法で
は、それまでに活性炭の表面に吸着保持されてい
る物質よりも親和力が大きい物質が層内に入つて
くると、活性炭表面での既吸着物質と後から入つ
てきた汚染物質との置換現象が容易に起こる。す
なわち、新たに入つてきた汚染物質のために、活
性炭表面に吸着、蓄積されていた多量の汚染物質
が一気に活性炭表面から脱離して系外に放出され
る。この様な現象にもとづく一時的な放出は処理
対象の水や空気中の濃度に比べて著しく高濃度汚
染を生じることになり、実際の活性炭吸着装置で
はしばしばみられており、大きな問題となつてい
る。

さらに、活性炭などの固体吸着剤は、いずれも
吸着剤表面での物質吸着、および吸着剤細孔内表
面での物質吸着によつて対象成分を捕捉する機構
となつている。それゆえ、汚染物質や共存する物
質でそれらの表面が覆われると吸着力が急速に低
下、消失する。この様な吸着力の低下が起こるま
での時間は対象物質の特性と濃度に依存するが、
一般に、実際の現場試料では、メーカー公称値の
１／３〜1/5と非常に短く、これは、前述のように共
存する他の物質が同時に吸着されるためで、この
ように吸着が飽和に達した吸着剤は直ちに新しい
吸着剤と交換しなければならない。しかし、実際
に使用されている吸着剤は、いずれもきわめて高
価であること及び交換の作業が大変であることか
ら、吸着が飽和に達しているにもかかわらずメー
カーの指示する期間まで吸着剤を交換せずに放置
されているのが通常である。しかし、このメーカ
ーの指示値は、処理の対象となる水や空気中の特
定の物質について実験室で測定された値を基にし
たもので、共存する物質の影響が全く考慮されて
おらず、実際の装置での複合系の処理では吸着剤
の寿命がメーカー値を大幅に下回る結果となつて
いる。

発明が解決しようとする問題点 このように、現在利用されている活性炭などの
固体吸着剤、極性などの化学的特性が異なる物質
が共存する実際の汚水や汚染空気の吸着浄化に
は、極めて無力である場合が多く、かつ、活性炭
吸着層が汚染物質の濃縮層になつている場合も多
い。また、このことは、吸着剤の頻繁な交換が従
来の方法では不可欠であることを示している。以
上のことから、広い範囲の物質群にたいする捕捉
能力をもち、吸着または捕捉能力の大きいより効
果的な吸着剤の開発、ならびに吸着剤の実際的な
寿命の大幅な増大あるいは吸着力の自己再生能力
を持つ吸着剤の開発が望まれている。

問題点を解決するための手段 本発明は、各種の産業排水や汚廃水、ならびに
それらの処理施設や浄化槽からの放流水中に残留
する汚濁物質や着色物質、各種の物質で汚染、汚
濁、または富栄養化した河川水や湖沼水中に含ま
れる汚染物質や着色・着臭物質、水道水中に存在
するジオスミンや２−メチルイソボルネオールな
どの着臭物質やトリハロメタン等の有機塩素化合
物、水泳プール水中に存在する有害なクロラミン
などの塩素化合物や濁質、さらには、各種の硫黄
酸化物、窒素酸化物、塩素化合物、炭化水素とそ
の酸化物等の大気汚染物質、種々の臭気物質が存
在する汚染大気について、クン炭と黒ぼく土など
の土壌との混合物を用いることにより、それらの
水や大気中に存在する有害、または汚染、汚濁物
質を短時間で効果的、かつ経済的に捕捉除去、ま
たは分解除去する水質の改善、浄化、ならびに大
気の清浄化、臭気の除去をするものである。

すなわち、水中および気中に存在する有害、汚
染、汚濁物質の特性、組成、存在量ならびに存在
条件にもとづいて、クン炭と混合する土壌の種
類、ならびにその混合割合を選定するとともに、
それらの混合物を適用する場所や条件に対応して
一定の容器に充填、あるいは固形化、造粒化した
のち容器に充填する。ついで、このクン炭と土壌
の混合物の充填層中に浄化を必要とする対象水ま
たは大気、ガスを一定の条件で通過させて、それ
らに含まれている有害、汚染、汚濁物質を効果的
に除去する。

なお、各種の汚排水の流路や河川、農用水路な
どに適用する場合には、クン炭と土壌の混合物を
対象汚水の流路内の越流堰、底床や側面に固定し
て、対象汚水を一定の流速で流下、あるいは越流
させ、水中の汚染、汚濁物質を除去、分解するこ
とによつて水質の浄化が得られる。

一般に「クン炭」と呼ばれているものは、籾殻
をいぶし焼き（蒸し焼き）したものを意味してお
り、農業用に土壌改良、苗床、発芽用被覆として
古くから使用され、ほとんどは自家製であつた。
最近では、カントリーエレベーターの普及によつ
て、多量の稲籾の脱穀が集中的に行われており、
その際にできる多量の籾殻は焼却処理、あるいは
連続炉で籾殻のいぶし焼きにより「クン炭」が製
造されている。

本発明では、籾殻から作られたいわゆる籾殻ク
ン炭以外に、材木のチツプ、間伐材のチツプ、オ
ガクズ植物の樹皮や葉など植物性の材料を乾留ま
たは炭化したもの簡単にいえば「木炭」や「カラ
ケシ炭」などを使用することによつて同様の機
能、効果が期待できることから、単に、クン炭と
いうときは、籾殻クン炭以外のそれらをも包含す
るものとする。

すなわち、本発明の特色は、第一に植物性の材
料の炭化物、または乾留物がもつ汚染物質の吸着
性である。第二には、これらの材料の炭素化が高
度に進んでいないために多量の有機物が残つてい
る。それが、微生物繁殖の栄養源となるために、
浄化剤として使用したときに、有機炭素による汚
染物の吸着と繁殖する微生物による吸着物質の分
解作用が並行して進行する。以上の二つの特徴か
ら長期間の浄化機能が維持される。これに対し
て、活性炭も本発明と同様に植物（木材、ヤシガ
ラなど）の炭化物が原料となつているが、高温度
の乾留により炭素化が非常に進んでおり、組織の
大半が炭素のみである。クン炭は比較的低い温度
で炭化するために多量の有機物等が残留してお
り、この点が活性炭と大きく異なる。

クロボク土は火山灰土壌で、クロボク土のみを
用いた脱臭はすでに利用されているが（たとえば
特開昭58−61821号公報、同58−11023号公報参
照）、クロボク土とクン炭との混合利用は本発明
が最初である。

クロボク土の他にローム層土壌の使用も考えら
れ、その場合の効果はクロボク土の場合と大差は
ないと考えられるが、他の土壌はクロボク土より
も通気性、通水性が劣る。また、このことは土壌
層内での微生物の繁殖に有利である。

クロボク土と土壌の混合割合を変えることは、
除去対象となる汚染物質に無機系のものが多いと
きにはクン炭の吸着量を主に利用し、有機系のも
のが多いときには微生物分解をより進行させるた
めにクロボク土を増加するためで、それらの混合
の割合は実施対象となる汚水や排気を用いた予備
実験から決定する。またその際に、混合層の通過
時間や除去層の交換時期、あるいは層内に捕捉さ
れた物質の分解に要する時間、すなわちクロボク
土やクン炭のもつ除去能の自己再生能をも決定す
る。クン炭とクロボク土の混合物は、処理対象と
なる汚水や排気が非常に多量である場合に、これ
らを充填する槽が非常に大きくなり、かつ粒子径
が小さい槽内での通気、通水抵抗が大きくなるこ
とから、直径１〜３cmの塊に造粒することが必要
となる。このように造粒化または固形化した場合
には、多量の汚水や廃気が短時間で処理できるこ
とになり、かつ送水、送気のための動力費も大幅
に軽減されることになる。

なお、後述する実施例ではクロボク土とクン炭
の混合割合を体積比で１：３の割合にしている
が、これは除対象についての検討から最も除去効
果が大きい値を示したものをのべているもので、
実際の使用では対象の汚水や排気中の汚染成分と
その量から配合割合を選定することになる。

作 用 本発明の特色は、水中や気中の有機系または無
機系の汚染、汚濁物質、着色物質、臭気物質、あ
るいは微量の難分解性物質をクン炭および土壌で
捕捉するが、その捕捉の機構は単なる物理吸着だ
けでなく、クン炭や土壌に含まれている各種の有
機および無機物質との化学反応による不可逆吸着
が同時に進行すること、ならびに土壌やクン炭層
に一旦、捕捉された物質が土壌層内に棲息、繁殖
する各種の微生物群によつて分解、消費、無害化
されることにある。

すなわち、本発明の特色は、第一に植物性の材
料の炭化物、または乾留物がもつ汚染物質の吸着
性である。第二には、これらの材料の炭素化が高
度に進んでいないために多量の有機物が残つてい
る。それが、微生物繁殖の栄養源となるために、
浄化剤として使用したときに、有機炭素による汚
染物の吸着と繁殖する微生物による吸着物質の分
解作用が並行して進行する。以上の二つの特徴か
ら長期間の浄化機能が維持される。これに対し
て、活性炭も本発明と同様に植物（木材、ヤシガ
ラなど）の炭化物が原料となつているが、高温度
の乾留により炭素化が非常に進んでおり、組織の
大半が炭素のみである。クン炭は比較的低い温度
で炭化するために多量の有機物等が残留してお
り、この点が活性炭と大きく異なる。

実施例 第１図は、本発明の効果を実験室的に証明する
ために行つた測定の例である。すなわち、メチレ
ンブルーを着色剤として蒸留水中に溶解させて調
整した着色水（５万倍溶液）の脱色に、本発明の
吸着除去剤を適用した場合の脱色効果を吸光度の
測定で試験した結果の例である。色度の除去剤と
して、籾殻クン炭とクロボク土を体積比で３：１
に混合したのちカラムに充填し、着色水を４cm／
minの速度で通過させ、カラムの出入口での着色
度を測定したものである。図中には、比較のため
に、除去剤に活性炭、籾殻クン炭およびクロボク
土を用いて、同じ条件下でおこなつた測定の結果
をも示す。図から明らかなように、活性炭にはメ
チレンブルーにたいする吸着能力が全くない。籾
殻クン炭とクロボク土はともに優れた吸着性を示
すが、両者を混合した吸着除去剤を使用すると、
メチレンブルー色度の除去効果はそれぞれを個別
に用いたときよりも30〜50％も増進し、連続使用
での吸着除去剤の寿命が1.5〜２倍も大きくなり、
実際の汚水や廃水の着色除去にきわめて大きな利
益をもたらすことになる。このことは、籾殻クン
炭に土壌を加えることによつて、籾殻クン炭の表
面に吸着した物質が土壌微生物によつて逐次分解
されているために、吸着除去剤表面の更新が同時
に進行していることを示している。

第２図は、実際の染色工場の廃水処理装置から
放流されている処理水に着色が残つているため
に、放流先の河川で大きな問題になつている事例
について、本発明を適用した結果である。図中に
は、比較のために、同時に同じ処理条件で活性
炭、クロボク土および籾殻クン炭を個別に用いた
場合の結果をも示す。すなわち、この染色廃水の
脱色に対して活性炭は全く無力であることが明ら
かである。一方、、クロボク土や籾殻クン炭は個
別に用いてもかなりの脱色効果をもつことが認め
られるが、両者を混合した場合、すなわち、体積
比でクロボク土１：籾殻クン炭３を吸着除去剤と
した場合の脱色効果は各々の個別使用に比べて著
しく大きくなる。また、吸着除去剤としての寿命
もほぼ２倍と大幅に改善、伸張されている。この
ことは、経済性の点からも実用上きわめて大きな
利益をもたらすことになる。これは、籾殻クン炭
とクロボク土が幅広い吸着選択性をもつているこ
とと土壌微生物による捕捉物質の分解が同時に系
内で進行していることを示しており、本発明の画
期性、独創性がここにある。

第３図は、本法の大きな特徴の一つである吸着
除去剤が吸着能力の自己再生機能をもつているこ
とを明示する例である。すなわち、有機溶剤系の
物質で汚染された空気の浄化に本法を適用した場
合について吸着層の吸着能力の自己再生度合を測
定した例である。測定は、クロボク土と籾殻クン
炭の混合物（体積比で１：４）を充填した吸着層
中に、汚染空気（トルエン300ppm）を連続的に
通過させて吸着層の出入口において測定したトル
エン濃度から吸着層の破過曲線を求めたものが図
中の初期吸着プロツトである。このようにして吸
着層が飽和吸着に達したのち、汚染空気の通過を
止めて嫌気または好気条件下で吸着層（充填カラ
ム）を約20日間室温下で保存する。ついで、この
充填層を用いて再びトルエン300ppmの汚染空気
を通過させて吸着層での除去率の測定から求めた
破過曲線が図中に示す再吸着のプロツトである。

この結果から、本発明の吸着除去剤は吸着が一
旦飽和に達したのちに、単に、一定の時間を置く
ことだけで吸着能力をほぼ完全に回復するという
大きな特徴をもつており、従来からの活性炭吸着
法では全く期待できない機能である。すなわち、
活性炭法では、吸着剤の活性炭の吸着が飽和に達
すると充填槽からとりだして新しい活性炭と交換
しなければならない。また、吸着が飽和に達した
活性炭は高温、高圧下での賦活処理により再生さ
れるが、この再生の経費は高価で、装置も簡単で
ないことから、廃棄処分されるのが一般で、この
ために活性炭処理法は処理コストが非常に高くな
ることが最大の欠点になつている。これに対し
て、本発明の吸着除去剤は、吸着物質にたいする
分解能をも併せてもつていることから、活性炭の
ような大がかりな再生処理や吸着除去剤の頻繁な
交換を必要とせず、実際の汚染物質の除去におい
てきわめて画期的な効果で機能を発揮する吸着除
去剤で、実用上の経済性においても従来法にくら
べて抜群の有利性を持つている。

発明の効果 本発明は、上述のとおり処理の対象となる汚水
や空気中の汚染物質の特性や組成にもとづいて、
クン炭などの炭化物とクロボク土などの土壌を一
定の割合で配合した混合物を吸着除去剤として使
用し、両者のもつ汚染物除去機能を同時に発揮さ
せて水および空気の処理、浄化をおこなうもので
ある。すなわち、籾殻クン炭などの植物種皮、樹
皮のくん製、あるいは乾留、炭化物が広い範囲の
無機系、有機系の物質に対して優れた吸着保持能
をもち、活性炭のような大きな吸着選択性がない
こと、クロボク土などの土壌は大きな緩衝作用を
もつとともに土壌成分による汚染物質の物理−化
学的吸着除去がえられること、さらには土壌中に
存在、生息する微生物による捕捉物質の生化学的
分解、無害化が同時進行的にえられることを特徴
とする。また、クン炭などの炭化物中には土壌微
生物の増殖にとつて必要な栄養源物質が多く含ま
れており、汚染物質の除去と並行して微生物の自
己増殖が活発に進行するから、比較的短期間での
クン炭や土壌の吸着能の自己再生がえられ、吸着
除去剤の寿命を数年、あるいは十数年にまで伸張
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はメチレンブルー液について、通過量に
対する色度残留率をプロツトしたグラフ、第２図
は染色廃水について、通過量に対する色度除去率
をプロツトしたグラフ、第３図は経過時間に対す
る残留率をプロツトしたグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 籾殻クン炭とクロボク土の混合物を主成分と
   する、水中または気中の汚染物質の吸着除去剤。 ２ 上記混合物を固形化したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の吸着除去剤。 ３ 上記混合物を粒状化したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の吸着除去剤。 ４ 上記混合物における籾殻クン炭とクロボク土
   の体積比が３：１であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の吸着除去剤。 ５ 上記混合物における籾殻クン炭とクロボク土
   の体積比が約４：１であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の吸着除去剤。 ６ 籾殻クン炭とクロボク土の混合物を主成分と
   する吸着除去剤中に処理対象流体を通過させるこ
   とを特徴とする水中または気中の汚染物質の除去
   方法。