JPS60183084A - 富栄養汚水の処理法 - Google Patents

富栄養汚水の処理法

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JPS60183084A
JPS60183084A JP3729384A JP3729384A JPS60183084A JP S60183084 A JPS60183084 A JP S60183084A JP 3729384 A JP3729384 A JP 3729384A JP 3729384 A JP3729384 A JP 3729384A JP S60183084 A JPS60183084 A JP S60183084A
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JP
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eutrophic
sewage
ultrafiltration membrane
membrane module
adsorbent
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JP3729384A
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Kazuo Ono
大野 和雄
Eiichi Saito
栄一 斉藤
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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】 この発明は、アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態
窒素、アルブミノイド態窒素、リン酸イオンなどを含む
富栄養汚水の処理方法に関する。
近年、浄水池、河川、湖沼、海洋などの自然水の富栄養
化が水資源の確保、環境保全対策の面で社会的問題とな
っている。自然水の富栄養化は、水中にN−P−になど
の栄養塩が豊富にふくまれることによってもたらされる
もので、主に生活汚水や畜産汚水、工場排水、農地への
化学肥料の多投などによってもたらされるものである。
自然水の富栄養化を防くためには、汚水中に含まれる富
栄養物質を取り除くことが必要である。
富栄養汚水の処理法は第1表に示すような種々の方法が
開発され、実用化されているが、これらは操作、性能、
コストの面で一長一短があり、改良の余地がある。
富栄養汚水の処理がむつかしいのは、■濃度的に薄いも
のであること。■N−P−](といった化学的性質が異
なる栄養塩類を数PPM以下のレベルまで処理しなりれ
ばならないこと。によるもので、第1表のような種々の
方法を何段階に組合わせなければならない点にある。そ
こで、N−P−Kに代表されるこれらの複合的栄養塩を
簡単な方法で処理出来ないものかと考えて検討した結果
、イオン置換性のある鉱物類を微粉末化したものを汚水
中に加えて懸濁化した後、限外濾過膜によって透過処理
することを思いついた。
汚水中の窒素成分を除去する方法として、天然ゼオライ
ドを使用してアンモニアを吸着除去する方法がある。こ
れは、天然ゼオライトがアンモニアを良(吸着する性質
のあることを活用したもので、1gのゼオライトは約l
θ〜15gのアンモニウムイオンを吸着する。
汚水中のリン成分を除去する方法とし一ζ、石灰やアル
ミニウム塩、鉄塩を使用してリンを吸着除去する方法が
ある。これは、水中のリンを速溶性のヒドロオキシアパ
タイトやリン酸アルミニウム、リン酸鉄として共沈除去
する方法である。
アンモニアがゼオライトに吸着される現象やリンが石灰
と反応する状態は第1図に示す通りで、アンモニアおよ
びリン酸イオンが液体中からゼオライトや石灰粒子外部
の液体境膜を拡散によっ“C移動した後、その表面に吸
着するものである。このときの吸着速度は粒子周囲の物
質移動速度によって支配される。
この粒子周囲の物質移動速度は弐(1)によってしめさ
れる。
δg/δQ−δg/δt=KFa 、(C−Cs ) 
・・(1)ここに、t:時間(S) g:粒子単位容積当たり吸着量(■/−)KF :淡側
境膜物質移動係数(c+n/S)a:粒子表面積(cs
 −’ ) C:吸着物質イオン濃度(■/cd) Cs :粒子表面における淡側濃度(■/c+J)ここ
で、粒子周囲のE−g 、Kr −C,Csがある一定
の値と仮定した場合の物質移動速度は。
a (粒子比表面積)に比例することになる。
今、粒子の形状を球状粒子と仮定した場合、a=3/R
(悄−1)・・・(2) R:粒子半径(c3) となり、式+11と(2)から粒子半径が小さいもの程
、物質移動速度が速くなることを示している。
本発明者は、以上のようなアンモニアおよびリン酸イオ
ンの物質吸着に関する基礎的知識をもとに、吸着剤を微
粉末化したものを富栄養汚水に加えて懸濁化することに
よって、汚水中の富栄養物質を効率よく除去することを
思いついた。しかし、本発明者は、この実用化を図る上
において次のような問題に直面した。
その問題とは、汚水中に加えて懸濁化した微粉末状の吸
着剤の分離法に関する問題である。汚水中から富栄養物
質を除去するためには、吸収された富栄養物質を吸着剤
ごと回収してやることが必要だが、微粉末状の吸着剤は
汚水からの分離が非常にむづかしい。一般的には懸濁化
した汚水に凝集剤を加えて凝集沈澱させるか、濾紙を使
っζ濾し採ったりするが、この様な方法では効率が上が
らず、操作的にも繁雑である。特に、汚水中に多量の吸
着剤を投与してスラリー化した状態のところに汚水を加
えて連続的に処理しようとする場合には、スラリー濃度
の維持と、汚水(処理水)の能率的な分離が不可欠な要
素だが、先のような方法ではこれらの条件を整えること
が非常にむつかしい。そこで、これらの条件を念頭にお
きながらスラリー化した懸濁液の分離方法について検討
したところ、チューブラ型限外濾過膜モジュールを用い
て透過処理すれば良いことを経験的に知った限外濾過膜
はミクロンからオングストローム単位の極めて微細な孔
を無数に持ったフィルム状の物質であり、この極めて微
細な孔を介して溶液中の溶媒を圧力によって透過するも
のである。膜の厚さは100〜200μm前後であり、
膜の断面は厚さ1μm以下の極めて薄いスキン層と、そ
の外4R(1のスポンジ層から成っており、スキン層は
スポンジ層によって支えられている。
限外濾過膜は通常5〜10 kg / ctl にの条
件下で使用される。この膜は強度的に弱いものなので、
原形のま−では高圧力に耐えられない。そこで、限外濾
過膜を適当な支持体で支持し、硬いケースに納めて高圧
力条件に耐えられるようにするが、この支持体とケース
で保護された膜を膜モジュールと呼んでいる。膜モジュ
ールにはいろいろあって大別するとチューブラ(管状)
、キャピラリー(中空糸状)、スパイラル(のり巻状)
、プレートアンドフレーム(平膜状)型の4種類がある
チューブラ型モジュールは硬貨大の口径を持ったパイプ
状のFRP製のケースの中に管状の膜を収納したちであ
る。キビラリ−型モジュールは直径0.2〜2龍程度の
中空糸状の膜を数千本単位で束ねて一本の筒状のケース
に納めたものである。
スパイラル型モジュールはシート状の膜をのり巻状に巻
いて筒状のケースに納めたもである。プレートアンドフ
レーム型モジュールはシート状の平膜を何十枚も重合わ
せて箱状に締めつけたものである。これらのうち、キャ
ピラリー、スパイラル、プレー1−アンドフレーム型モ
ジュールは単位容積当たりの膜面積が大きい利点をもっ
ているが、その半面、膜間に物が詰まりゃすく、大型浮
遊物や懸濁物質が含まれる液体は処理できない。チュー
ブラ型モジュールは、第2図のような構造で膜が硬貨大
の口径を有する管状膜であるために懸濁物質が含まれて
いても閉塞されない。特に限外濾過膜による透過処理は
液の流れが第3図に示ずようなりロスフロ一方式である
ために濾布や砂濾過のような全景濾過方式に比べて分離
膜に対する固形物やケーキの堆積が起こらないので、懸
濁水を透過しても目詰まらない。そこで本発明者は、チ
ューブラ型モジュールの閉塞されにくい先ノような特徴
に着目し、懸濁液の分離のためにチューブラ型限外濾過
膜の利用を考えた。
以上のとおり、この発明は富栄養汚水に吸着性およびイ
オン置換性のある鉱物類を微粉末にしたものを加えて懸
濁化することによって汚水中の富栄養物を吸着処理する
方法と、チューブラ型限外濾過膜モジュールによる懸濁
液の透過処理方法上を組合わせることによって、その効
果を作り出したものである。
この発明の構成は次のとおりである。
アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素、アルブ
ミノイド態窒素、リン酸イオンなどを含む富栄養汚水に
、N−Pを吸着するが、またはイオン置換性のある鉱物
類を微粉末にしたものを加えて懸濁化した後、この懸濁
液をチューブラ型限外濾過膜モジュールにより透過処理
することによって汚水中の富栄養物質を除去することを
特徴とする富栄養汚水の処理方法や この発明でいう富栄養汚水とはN−P−になどの富栄養
物質が含まれる汚水のことである。その濃度、Q’lF
、染度については特に規定されず、種々の方法で浄化処
理された処理水であっても良い。また、処理に際して種
々の薬剤(中和剤、酸化剤、還元剤、界面活性剤など)
を添加することは自由であって、加温、加冷却も自由で
ある。
この発明でいうN−Pを吸着するか、またはイオン置換
性のある鉱物類とは、ゼオライトや炭酸カルシウム、麦
飯石などのようなN−Pを吸着するかイオン的に結合さ
れやすい鉱物類のことであり、その組成および形状には
特に限定されない。
そして、この鉱物類が人工的なものでも天然物であって
も良い。また、その種類は単体でも複合体のどちらでも
良い。
この発明でいう鉱物類を微粉末にしたものとは、鉱物類
を細か(砕いて粉末状にしたものであり、粉末の大きさ
は細かければ細かい程良く、その微粉末を焼成したり、
また焼成した鉱物類を微粉末加工したものであっ”Cも
良゛い。
次にこの発明の構成を実施例により説明する。
第4図はこの発明の構成をフロシート的に示したもので
ある。図中のイは富栄養汚水で、口は粉末状の鉱物、そ
してハは!!濁液のもどり液を示す。このイに口を加え
八に至る一連の工程中で、まず富栄養汚水イを反応槽l
にたくわえて粉末状の鉱物口を加えて攪拌機2で攪拌し
て懸濁化させ、これを圧力ポンプ2によってチューブラ
型限外濾過膜モジュール4へ送り、圧力弁5を至で反応
槽1に返す。この循環工程の中で圧力弁5を操作するこ
とにより限外濾過膜モジュール4への圧力を昇圧させて
、懸濁液中の水が限外濾過膜を透過し、清澄水となり系
外へ排出される。この操作により、汚水イ中の富栄養物
は微粉末の鉱物口に吸着され、限外濾過膜モジュール4
を介して分離除去されるものである。
次に、この発明の実施例をあげる。
実施例1 豚、約2,500頭を飼育している養豚場から排泄され
るふん尿を清水で希釈ご、活性汚泥法で処理された処理
水に、ゼオライトと炭酸カルシウムの微粉末を5:1の
重量比率で混合したものを約5%の濃度になるよう添加
して懸濁化し、この液を圧力ポンプで昇圧しながらチュ
ーブラ型限外濾過膜モジュールに送り込み、減少する懸
濁液量に合わせて原液を補給しながら連続的に透過処理
したところ、第2表のような結果が得られた。
実施例2 富栄養的にlη染された湖水を農業用に使用する目的で
潅激した用水に、麦飯石と炭酸カルシウムの微粉末を6
:1の重量比率で混合したものを約3%の濃度になるよ
う添加して懸濁化し、この液を圧力ポンプで昇圧しなが
らチューブラ型限外濾過n々モジュールに送り込み、減
少する懸濁液量に合せて原液を補給しながら連続的に透
過処理したところ、第3表のような結果が得られた。
実施例3 鯉を養殖している養殖池から富栄養化した池水を採取し
て、これに麦飯石とザンゴ礁の微粉末をIO:1の重量
比率で混合したものを約3%濃度になるよう添加して懸
濁化し、この液を圧力ポンプで昇圧しながらチューブラ
型限外濾過膜モジュールに送り込み、減少する懸濁液量
に合わせて原液を補給しながら連続的に透過処理したと
ころ、第4表のような結果かえられた。
最後に、この発明の効果について説明する。この発明の
意図は汚水中の冨栄養物を除去することにあるが、その
目的は構造が簡単で労力が掛からず、処理効率の高い富
栄養化した汚水の処理法を確立することにある。此の発
明と従来の生物化学的方法とを比較すると第5表のとお
りであり、操作性、経済性の面で、この発明の効果が大
きいことが理解される。特に、色度や浮遊物などが一緒
に除去される点や、農業用水や養魚池などの水質管理の
手段として利用できるなど、その活用分野は広範囲であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、吸着剤への吸着物質の移動状態をモデル化し
て表した説明図。 第2図は、ヂューブラ型モジュールの構造を示す説明図
。 第3図は、限外濾過と全量濾過方式の違いを示す説明図
。 第4図は、この発明による方法の一例をフロシート的に
表した説明図。図中の6は流量計、7.8は圧力計を示
す。 域 Y 第5表 発明の方法と従来法との比較 図面の浄書(内容に変更なし) 第1図 し:8i i1′:iの1“j・1°:(白宜に1勾史
なし)第2図 (コ [イ10−1の:5”J(内容に変更なし)第:3図 (a)。 (1す 第4図 手続補正書 1.事件の表示 昭和59年特許願第37293号2、
発明の名称 富栄養汚水の処理法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、補正命令の日付 昭和59年5月9日5、補正の対
象 「明細書の図面の簡単な説明の欄」と「図面」 6、補正の内容 「別紙の通り」 で昇圧しながらチューブラ型限外濾過膜モジュールに送
り込み、減少する懸濁液量に合わせて原液を補給しなが
ら連続的に透過処理したところ、第4表のような結果か
えられた。 最後に、この発明の効果につい゛ζ説明する。この発明
の意図は汚水中の富栄養物を除去することにあるが、そ
の目的は構造が簡単で労力が掛からず、処理効率の高い
富栄養化した汚水の処理法を確立するごとにある。此の
発明と従来の生物化学的方法とを比較すると第5表のと
おりであり、操作性、経済性の面で、この発明の効果が
大きいことが理解される。特に、色度や浮遊物などが一
緒に除去される点や、農業用水や養魚池などの水質管理
の手段として利用できるなど、その活用分野は広範囲で
ある。 4、図面の簡単な説明 第1図は、吸着剤への吸着物質の移動状態をモデル化し
て表した説明図。 イは吸着剤粒子、口は液体の流れ、ハは淡側境膜、二は
液面境膜、ホは粒子表面、cI+ 02は吸着物質濃度
、koは平均物質吸着濃度、k、、に2は粒子内物質吸
着濃度を示す。 第2図は、チューブラ型モジュールの構造を示す説明図
。 イは原液、口は濾過液、ハは濃縮液、1は膜、2は膜モ
ジュールを示す。 第3図は、限外濾過と全量濾過方式の違いを示す説明図
。 (a)はクロスフロ一方式、イは原液、口は透過液、ハ
は濃縮液、1は分離膜(限外濾過膜)、(b)は全量濾
過方式、二は原液、ボは透過液、2はケーキ、3は分離
膜(濾過膜)を示す。 第4図は、この発明による方法の一例をフロシート的に
表した説明図。図中の6は流量計、7.8は圧力計を示
す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素、アルブ
    ミノイド態窒素、リン酸イオンなどを含む富栄養汚水に
    N−Pを吸着するか、またはイオン置換性のある鉱物類
    を微粉末にしたものを加えて懸濁化した後、この懸濁液
    をチューブラ型限外ろ過膜モジュールにより透過処(1
    することによって、汚水中の富栄養物質を除去すること
    を特徴とする富栄養l行水の処理方法。
JP3729384A 1984-03-01 1984-03-01 富栄養汚水の処理法 Pending JPS60183084A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6363199U (ja) * 1986-10-07 1988-04-26
FR2628337A1 (fr) * 1988-03-11 1989-09-15 Lyonnaise Eaux Installation pour la filtration et l'epuration de fluides notamment de liquides, tels que l'eau
NL1018870C2 (nl) * 2001-09-03 2003-03-05 Waterleiding Mij Overijssel N Werkwijze en inrichting voor het zuiveren van afvalwater.
FR2835444A1 (fr) * 2002-02-07 2003-08-08 Ondeo Services Procede et installation de traitement d'effluents liquides contenant notamment des polluants en suspension
WO2004083132A1 (fr) * 2003-02-26 2004-09-30 Degremont Procede et installation de traitement d'effluents liquides contenant notamment des polluants en suspension

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FR2835444A1 (fr) * 2002-02-07 2003-08-08 Ondeo Services Procede et installation de traitement d'effluents liquides contenant notamment des polluants en suspension
WO2004083132A1 (fr) * 2003-02-26 2004-09-30 Degremont Procede et installation de traitement d'effluents liquides contenant notamment des polluants en suspension

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