JPH10202283A

JPH10202283A - 生物接触濾過用濾材

Info

Publication number: JPH10202283A
Application number: JP9006366A
Authority: JP
Inventors: Takao Shudo; 孝雄周藤; Tatsuo Takechi; 辰夫武智; Kenichiro Mizuno; 健一郎水野; Koji Fuchigami; 浩司渕上
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1998-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミック製などの濾材を使用して生物接触
濾過処理をした場合、生物難分解性物質は殆ど除去され
ない。また、吸着機能を有する活性炭を濾材にした場
合、活性炭の粒は強度が小さいので、損耗が激しい。【解決手段】濾材１はプラスチック２に活性炭粉末お
よび不溶性の無機物粉末を分散させて含有させた粒状物
であり、円筒状に形成されている。活性炭粉末の粒子３
は濾材全体に分散している。そして、濾材１には、発泡
処理によって設けられた多数の気孔があり、彫りの深い
凹凸が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上水道の浄化処理
に用いる生物接触濾過用濾材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、特に、大都市近郊における上水道
の浄化処理においては、水源の水質の悪化に伴い、処理
後の水道水からかび臭などの臭気が発生すると言う問題
などが起こっている。このような問題に対処し、臭気成
分などを除去するための高度処理技術が開発されてい
る。この高度処理においては、一般に、原水を凝集沈澱
処理および砂濾過処理をして原水中の懸濁物を除去した
後、活性炭による吸着処理あるいはオゾンによる酸化分
解処理、あるいは上記二つの処理の組合せによる処理が
なされるが、最近、上記二つの処理に代えて、生物接触
濾過処理が導入されるようになってきた。

【０００３】この生物接触濾過処理は、原水を濾材が充
填された濾層に導入して通過させ、濾層に懸濁物を捕捉
させる濾過処理と、濾材の表面に着生した微生物によっ
て臭気を発する有機物を生物学的に除去する処理を同時
に行う技術である。このため、生物接触濾過処理は、臭
気成分などの有機物を除去する技術であると共に、凝集
沈澱処理または砂濾過処理の前処理を兼ねた技術として
採用されている。生物接触濾過処理において、濾材とし
て使用されるものは、一般に、アンスラサイトやセラミ
ック類で造られた粒状物である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上水道の浄化
処理においては、水質を悪化させている汚濁物質が臭気
成分だけではなく、この他に浄水処理過程でトリハロメ
タンが生成する原因物質となる有機物（前駆物質）やア
ンモニア性窒素なども汚濁物質として挙げられており、
これらの物質を除去する必要も生じている。そして、上
記従来の濾材を使用して生物接触濾過処理をした場合、
上記のような汚濁物質のうち、臭気を発する有機物など
は生物学的に分解されて除去されるが、トリハロメタン
の前駆物質は生物難分解性物質であるため、殆ど除去さ
れない。また、窒素成分も除去されない。

【０００５】ところで、このような物質を除去するため
には、一般に、活性炭を使用して吸着させる除去方法が
採用されるが、活性炭を濾材として使用した場合、活性
炭の粒は強度が小さいので、濾層を洗浄した際に、壊れ
たり、磨耗したりする。このため、高価な活性炭が多量
に消耗し、処理コストが高くなるので、濾材として活性
炭を用いることは、得策とは言えない。

【０００６】本発明は、生物難分解性物質をも除去する
ことができ、かつ強度が大きい生物接触濾過用濾材を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る生物接触濾過用濾材は、プラスチ
ックに活性炭粉末および不溶性の無機物粉末を分散させ
て含有させた粒状物であることを特徴としている。

【０００８】また、請求項２に係る生物接触濾過用濾材
は、請求項１の濾材において、粒状物に貫通孔が設けら
れていることを特徴としている。

【０００９】また、請求項３に係る生物接触濾過用濾材
は、請求項２の濾材において、粒状物が筒形に形成され
ていることを特徴としている。

【００１０】また、請求項４に係る生物接触濾過用濾材
は、請求項１〜請求項３の何れかの濾材において、粒状
物に気孔が形成されていることを特徴としている。

【００１１】本発明の濾材は、プラスチックを基材と
し、これに活性炭粉末が添加され、さらに不溶性の無機
物粉末が添加されたものであり、活性炭の添加によって
生物難分解性物質やアンモニア性窒素などを除去する機
能を有すると共に、プラスチックによって補強されてい
るため、濾層を洗浄する際の流動に耐えるだけの必要強
度が確保され、さらに、不溶性の無機物が添加されて比
重が望ましい範囲に調整されている。

【００１２】上記のように、本発明の濾材はプラスチッ
クを基材とするものであるが、このプラスチックは濾材
の強度向上を図ることの外に軽量化を図るために使用さ
れる。生物接触濾過装置の濾層を洗浄する際には、圧縮
空気を吹き込んで濾材を流動させる操作が行われるの
で、この濾層洗浄時のエネルギー消費をできるだけ少な
くすることが望ましい。このため、本発明の濾材におい
ては、プラスチックを基材として軽量化を図ると共に、
濾材の比重が、安定な充填状態の濾層が形成できる範囲
に収まるように、添加物の割合が調整されている。

【００１３】プラスチック製の濾材を製造する場合、加
工性がよいものであることが要件の一つに挙げられるの
で、通常、ポリオレフィン系のプラスチックなどが使用
される。しかし、これらのプラスチックは比重が１より
も小さいため、比重があまり大きくない活性炭を添加し
ただけでは、濾材の比重を望ましい値まで上げることは
できないので、活性炭と一緒に不溶性の無機物を添加
し、比重が所望の値になるように調整する。この際添加
する不溶性の無機物としては、粘土、ベントナイト、タ
ルク、アルミナ、シリカなどの粉末、或いは金属の粉末
であって、溶解成分が殆ど含まれていないものである。

【００１４】上述のように、本発明の濾材は、プラスチ
ックに活性炭粉末が添加された粒状物であり、生物難分
解性物質やアンモニア性窒素などの除去機能を有するも
のであるが、活性炭粉末はプラスチック中に分散されて
配合されているので、配合された活性炭のすべてが生物
難分解性物質などを除去するものとして働く訳ではな
く、原水と接触する活性炭だけが有効に機能する。

【００１５】このため、本発明においては、濾材を筒形
に形成したりして貫通孔を設け、その比表面積を大きく
して、原水と接触する活性炭の量（有効に作用する活性
炭の量）を増加させている。

【００１６】さらに、本発明においては、製造時に発泡
剤を添加することなどの処理によって、粒状物に気孔を
形成させ、比表面積を一層大きくしている。

【００１７】上記のようにして、濾材に貫通孔が形成さ
れていたり、気孔が形成されて表面に多数の凹凸ができ
た状態になっていると、孔部や凹部などの入り組んだ箇
所に着生する微生物の割合が多くなる。このため、濾層
の洗浄時に濾材が流動して、濾材同士が擦り合ったり、
衝突したりする運動が繰り返されても、微生物膜の剥離
が起こりにくい。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る濾材の一形態
を示す図である。この濾材１はプラスチック２、活性炭
粒子３、および不溶性の無機物質（図示せず）よりなる
ものであって、円筒状に形成されている。活性炭粒子３
は粒径が数μｍ〜数十μｍ程度の粉末活性炭が配合され
たものであって、濾材全体に分散している。そして、こ
の濾材には、発泡処理によって設けられた多数の気孔が
あり、彫りの深い凹凸が形成されている。

【００１９】上記濾材を構成するもののうち、活性炭の
含有率は５〜４０ｗｔ％であるのがよく、この含有率の
範囲は後記の試験結果によって決められた。

【００２０】また、無機物質は比重調整用の添加剤であ
って、その含有率は製造する濾材の比重値に基づいて決
められる。そして、本発明の濾材においては、上述のよ
うに、濾層が安定な充填状態に保たれる範囲において、
濾層洗浄時のエネルギー消費を減少させるための軽量化
が図られているので、その比重が１．０５〜１．２程
度、好ましくは１．１前後になるような割合で無機物が
添加される。

【００２１】なお、図１に示した濾材の形状は円筒状で
あるが、本発明の濾材の形状は円筒形に限定されるもの
ではなく、貫通孔を有するものであればよい。そして、
貫通孔を有する濾材としては、その形状が円筒状のよう
な貫通孔が一つだけのものだけではなく、方向が違う複
数の貫通孔を有する形状のものも含まれる。

【００２２】

【実施例１】（濾材の製造試験１）ポリプロピレン樹脂に、粒度が数
μｍ〜数十μｍ程度の石炭系の粉末活性炭および乾燥し
た粘土の粉末を添加して混合した後、加熱してポリプロ
ピレンを溶融させ、押出し成型してマカロニ状（円筒
状）の粒状物を製造した。そして、活性炭の含有率を種
々変えた粒状物、および有効径を種々変えた粒状物を製
造した。これらの粒状物の製造に際しては、成型品の比
重が１．１程度になるように、活性炭および粘土を配合
した。

【００２３】（濾材の製造試験２）上記と同様にして、
ポリプロピレン、活性炭、および粘土よりなる円筒状の
粒状物を製造した。ただし、加熱溶融時に発泡剤を添加
してポリプロピレンを発泡させ、発泡させた粒状物を得
た。そして、活性炭の含有率を種々変えた粒状物、およ
び有効径を種々変えた粒状物を製造した。

【００２４】（吸着試験１）上記製造試験１，２で製造
された粒状物について、水道原水中の溶解性有機物の吸
着量を調べる試験を行った。上記粒状物は形状が円筒形
で、大きさが外径４mm、内径１mm、長さ４mmのものであ
った。溶解性有機物としては、生物難分解性物質に属す
るトリハロメタンの前駆物質を対象とした。なお、この
試験においては、参考のために、活性炭を配合しなかっ
たこと以外は上記ものと同様に製造したポリプロピレン
製の粒状物（プラスチック＋粘土）、およびセラミック
製の濾材についても、同様の試験を行った。

【００２５】（吸着試験２）上記吸着試験１で使用した
ものと同じ粒状物について、別の吸着試験を行った。こ
の試験においては、純水にポリビニルアルコールを添加
し、このポリビニルアルコールを吸着させた。この試験
においても、吸着試験１の場合と同様に、活性炭を配合
しなかった粒状物およびセラミック製の濾材について
も、吸着量を調べた。

【００２６】吸着試験１，２で使用した粒状物（濾材）
の性状および吸着量の測定値を表１に示す。また、吸着
量の測定値をグラフ化して図２に示す。図中、実線は発
泡させた粒状物でトリハロメタンの前駆物質を吸着させ
た場合、点線は発泡させた粒状物でポリビニルアルコー
ルを吸着させた場合を示す。

【００２７】表１および図２によれば、粒状物中の活性
炭含有率と吸着量の関係は、２種類の生物難分解性物質
が共に同様の傾向を示し、活性炭含有率が５ｗｔ％付近
より多くなると、吸着率は急激に大きくなる。しかし、
活性炭含有率が４０ｗｔ％付近まで増加すると、吸着率
の増加度合いは僅かになる。このため、濾材の活性炭含
有率は５〜４０ｗｔ％程度、好ましくは１０〜４０ｗｔ
％程度にするのがよい。

【００２８】また、活性炭含有率が同じ粒状物につい
て、発泡粒状物と無発泡粒状物の吸着量を比較してみる
と（表１の実施例No.12 とNo.15 の比較）、発泡粒状物
の値は無発泡粒状物の値に対し、約２倍であった。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る生物接触濾過用濾材はプラ
スチックに活性炭粉末および不溶性の無機物粉末を分散
させて含有させた粒状物である。このため、生物難分解
性物質などを除去する機能を有すると共に、濾層を洗浄
する際の流動に耐えるだけの必要強度が確保されてお
り、さらに、比重が望ましい範囲に調整されている。

【００３１】また、本発明においては、上記粒状物を筒
形にするなどして貫通孔を設けると、その比表面積が大
きくなって、原水と接触する活性炭の量が増加し、生物
難分解性物質などの除去能力が大きくなる。

【００３２】またさらに、本発明においては、粒状物に
気孔を形成させると、比表面積が一層大きくなり、生物
難分解性物質などの除去能力がさらに大きくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る濾材の一形態を示す図である。

【図２】濾材中の活性炭含有率と吸着量の関係を示す図
である。

【符号の説明】

１濾材２プラスチック３活性炭粒子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渕上浩司東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチックに活性炭粉末および不溶性
の無機物粉末を分散させて含有させた粒状物であること
を特徴とする生物接触濾過用濾材。
【請求項２】粒状物に貫通孔が設けられていることを
特徴とする請求項１に記載の生物接触濾過用濾材。
【請求項３】粒状物が筒形に形成されていることを特
徴とする請求項２に記載の生物接触濾過用濾材。
【請求項４】粒状物に気孔が形成されていることを特
徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の生物接触
濾過用濾材。