JPS6213056B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、活性炭の再生時に生成した比較的小
径の灰分を分離除去する方法に関する。 一般に、有機性廃水の廃水処理等に使用される
粉末活性炭は、湿式酸化再生装置により再生して
繰り返し使用されている。ところで、活性炭を何
回も再生していると、再生時に生成した灰分と流
入廃水中の灰分とが廃水処理系内に蓄積する。こ
のように廃水処理系内に灰分が蓄積すると、活性
炭の物理吸着能が低下するばかりか、灰分が処理
後の浄化水中に移行して浄化水が白濁したりある
いは再生装置の再生能力が低下したりする等の問
題が生じる。このため、活性炭中から灰分を除去
する必要があるが、これまで開発された技術では
粉末活性炭や粒状活性炭の細かくなつたものの粒
径と略等しいかあるいはそれよりも小径の灰分を
分離除去することができず、活性炭を所定回数再
生して使用したら灰分とともに廃棄しているのが
現状である。 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、活性炭から比較的小径の
灰分を効率よく分離除去することができる方法を
提供することである。 以下、本発明を説明する。 本発明では、湿式酸化再生装置により再生され
た活性炭と比較的粒径の小さい灰分とを含むスラ
リーに清水を加えて稀釈操作を行なうことによ
り、灰分粒子の界面動電位を増大させて活性炭と
灰分粒子を解離し、活性炭を沈降させることによ
り灰分を分離除去する。 一般に使用されている活性炭には、粒度200メ
ツシユ以下の粉末活性炭から、それ以上の４〜50
メツシユ程度までの粒状活性炭がある。本発明に
おいては、湿式酸化再生装置にかけられる活性炭
であればどの様な粒度でもよいが、湿式酸化再生
装置では高圧による流動、高圧から常圧に減圧す
る弁類の損傷等、装置面からおのずと限度があり
200メツシユ以下の粉末活性炭が最も望ましい。 また、前記灰分は、その粒径が粉末活性炭や粒
状活性炭の細くくだけたものと略同じかそれより
も小さく、余剰汚泥や活性炭に吸着された有機物
が湿式酸化再生装置により酸化焼却されて生じた
無機物であり、JIS K0102に規定されている強熱
残留物に当る。 この灰分は、余剰汚泥や活性炭に吸着された有
機物等を湿式酸化で焼却したものであるので、そ
の成分としては、P₂O₅、CaO、MgOなどが多く
含まれ、これに少量のSiO₂、Al₂O₃などが含まれ
たもので、このためイオン性を帯び、その粒子は
再生された活性炭粒子と電気的に結合した状態と
なつている。 また、前記活性炭を再生する湿式酸化再生装置
は、ジンマーマン法と呼ばれる液相酸化で、特定
温度で水が液相を保持する圧力の下に水中の活性
炭が吸着した有機物等を空気等の酸素含有ガスの
酸素を利用して酸化分解し再生するものであり、
一般には余剰汚泥が同時に燃焼処理され温度200
〜240℃、圧力40〜60Kg/cm²の条件下で行なわれる
が、近年触媒を使用することによりその圧力、温
度が下げられている。なお、湿式酸化再生装置に
より再生した場合、余剰汚泥を同時に処理しよう
と、活性炭のみを処理しようと、該湿式酸化再生
装置から出てくる処理物は、活性炭と灰分とを含
む固体混合液となり、スラリーの形態をとる。 そして、この湿式酸化再生装置から排出された
スラリーの全硬度と前記清水の全硬度により該清
水の混合量が異なる。すなわち、清水で希釈され
た希釈スラリーの全硬度が低くないと十分に活性
炭と灰分とが分離せず希釈倍率を大きくしなけれ
ばならない。希釈スラリーの全硬度が低い場合、
例えば全硬度が100以下の場合には清水をスラリ
ーに対し２〜５倍加えれば、活性炭と灰分の分離
が行なえる。また、希釈スラリーの全硬度が高い
場合、例えば全硬度が100以上の場合には清水を
多量に加え上記希釈倍率より高くする。なお、希
釈スラリーの全硬度が100以上の場合にはヘキサ
メタ燐酸ソーダ、EDTA等のイオン封鎖剤を加え
ると、清水をスラリーに対し２〜10倍加えれば活
性炭と灰分の分離が行なえる。これは次のような
理由による。一般に粒子の界面動電位ζは次式に
より表わされる。 ζ＝４πEd／Ｄ ここで、Ｅ：粒子の荷電 ｄ：拡散二重層の平均の厚さ Ｄ：分散媒の誘電率 希釈スラリーの全硬度が高い場合には、分散媒
の誘電率Ｄが大きく界面動電位ζが低い。界面動
電位ζが低いと、活性炭と灰分粒子との解離が充
分に行なわれない。このため、イオン封鎖剤を加
えて分散剤として働らかせることにより、活性炭
と灰分粒子の解離を助ける。 次に、上記方法を実施するための装置について
説明する。まず、第１図に示された装置について
説明すると、有機性廃水は管１から曝気槽２に送
られる。この曝気槽２には管３から粉末活性炭が
送られ、また管４からは必要により清水が送られ
ている。曝気槽２内では活性汚泥による生物処理
と粉末活性炭による物理吸着とが行なわれる。曝
気槽２内で処理された有機性廃水は粉末活性炭と
活性汚泥と共に管５により沈殿槽６に送られる。
沈殿槽６内では底部に粉末活性炭と活性汚泥とが
沈降し浄化水から分離される。浄化水は管７より
外部に排出される。一方、沈殿槽６の底部に沈降
した粉末活性炭と活性汚泥は管８より前記曝気槽
１に返送されるが、その一部は余剰汚泥として管
９より湿式酸化再生装置１０に送られる。この湿
式酸化再生装置１０内では粉末活性炭を再生する
と同時に活性汚泥を燃焼処理する。このとき、粉
末活性炭の一部と活性汚泥は空気酸化されて無機
質の灰分となる。湿式酸化再生装置１０で再生さ
れ取り出されたスラリーには再生粉末活性炭と灰
分とが含まれている。このスラリー中の粉末活性
炭と灰分の粒度分布は次の表に示す通りである。

【表】 各粒径における灰分含有率と粉末炭含有率の和
が100％でないのは、若干の有機物を含むためで
ある。この表より明らかなようにスラリー中の粉
末炭、灰分ともほとんど74μ（200メツシユ）以
下の微細粒子である。 従来、上記スラリーはそのまま曝気槽１に返送
していた。しかし、この装置では本発明の方法に
より灰分を分離除去するために管１１よりスラリ
ーを灰分分離装置１２に送る。この灰分分離装置
１２には前記管４より分岐した管１３を通つて工
業用水、井戸水等の清水が送られている。灰分分
離装置１２内ではスラリーが清水により希釈され
て粉末活性炭と灰分とが分離される。ここで、あ
らかじめ清水で希釈された希釈スラリーの全硬度
と希釈倍率の関係を求めておき、希釈スラリーの
全硬度によつて前述の如く清水による希釈倍率を
決定する。これは、処理する有機性廃水と清水の
種類によつて希釈スラリーの全硬度が異なり、そ
れによつて最適希釈倍率も異なるためである。希
釈スラリーの全硬度が100以下の場合には、２〜
５倍希釈する。すると、第２図のグラフに示すよ
うに、希釈倍率（希釈倍率１倍のときは無希釈を
意味する）に比例して灰分分離除去率が増加し、
５倍希釈したとき灰分分離除去率が約46.5％とな
る。また、希釈スラリーの全硬度が100以上の場
合には前述の如く、ヘキサメタリン酸ソーダ、
EDTA等のイオン封鎖剤を添加し、２〜10倍希釈
する。すると、第３図のグラフに示すように、希
釈倍率に比例して灰分分離除去率が増加し、10倍
希釈したとき灰分分離除去率が約45％となる。な
お、ヘキサメタリン酸ソーダを添加する場合、お
およその添加量Ｑは次式により求められる。 Ｑ＝ドイツ硬度×130（mg/） 但し、ドイツ硬度＝全硬度×0.056 上式は、理論的には希釈スラリーの硬度をゼロ
にする添加量であるが、実際にはスラリーや清水
中に存在する鉄イオン、バリウムイオン、亜鉛イ
オン等によつて、ヘキサメタリン酸ソーダが消費
されるので、処理する有機性廃水や清水の種類に
より異なるが、希釈スラリーの全硬度をほぼ100
以下にするめどとして利用出来る。 灰分分離装置１２内では再生粉末活性炭が沈降
して底部に沈降し（第４図のグラフの曲線Ａ参
照）、また灰分の絶対量の約50％が分離水中に解
離懸濁し、残りの約50％の灰分が再生粉末活性炭
中に残存したまま再生粉末活性炭と共に底部に沈
降する。灰分分離装置１２の底部に沈降し残存し
た灰分を含む再生粉末活性炭の沈殿槽は管１５よ
り前記曝気槽２に返送されて再び使用される。ま
た、分離除去された灰分が懸濁した分離水は管１
６より灰分濃縮槽１７に送られる。この灰分濃縮
槽１７には管１８よりカチオン系凝集剤が１〜
2ppm添加されていて、灰分が凝集沈降する（第
４図に示すグラフの曲線Ｂ参照）。凝集沈降した
灰分は約10％の濃縮スラリーとなり、灰分濃縮槽
１７の底部より管１９を通つて脱水機２０に送ら
れ、脱水されて含水率約40％となつて外部に排出
される。また、灰分濃縮槽１７で灰分を分離した
後の清澄水は管２２より前記曝気槽２に送られ
る。 このようにして灰分を分離除去することによ
り、廃水処理系内の灰分濃度を一定の低い濃度に
保つことが可能となつて、廃水を安定した状態で
処理でき、処理効率が向上する。また、分離水中
には約0.5％以下の再生粉末活性炭が移行するだ
けで、99.5％以上の再生粉末活性炭は回収されて
再度曝気槽２に返送される。さらに、浄化水中に
灰分が移行して白濁するようなおそれがない。さ
らにまた、湿式酸化再生装置１０の再生能力が低
下するようなおそれもない。なお、上記例は廃水
処理について述べたが上水処理においても同様の
効果を有するのは無論である。 また、本発明の希釈分離方法を実施する前又は
実施した後に、湿式酸化再生装置から導出された
スラリーから公知の沈降分離により活性炭より沈
降速度の速い不純物を除去する様にしてもよいの
は当然である。 以上説明したように本発明によれば、比較的小
径の灰分を効率よく分離除去することができる。
また、灰分を分離除去するのに清水を使うだけで
あるから、経費がかからずにすむ。このように本
発明により灰分を除去すれば、活性炭を廃棄しな
くても済む。 また、イオン封鎖剤を添加すれば、さらに安定
した状態で灰分を分離除去することができ、湿式
酸化再生装置で再生されたスラリーの全硬度が変
化しても何んら支障が生じない。 次に、実施例を示して本発明を具体的に説明す
る。 実施例 第１図に示す装置を用い活性炭を再生した後に
生成した灰分を分離除去した。これには、まず、
有機性廃水100m³／日と、粉末活性炭50Kg／日
と、清水780m³／日を曝気槽２に送り、有機性廃
水を処理した後、粉末活性炭12000mg/、灰分
3000mg/、活性汚泥3000mg/の処理済混合液を
導出して沈殿槽６に送り、沈殿分離した。沈殿槽
６から流量30m³／日、粉末活性炭48000mg/、灰
分12000mg/、余剰汚泥12000mg/の沈殿物を導
出し、これを湿式酸化再生装置１０に送り、再生
処理した。この再生処理時に灰分が生成された。
次いで、湿式酸化再生装置１０から流量30m³／日
の割合で粉末活性炭46570mg/（1397Kg／日）、
灰分13200mg/（396Kg／日）のスラリーを導出
して灰分分離装置１２に送つた。灰分分離装置１
２には清水120m³／日が送られており、この清水
により前記スラリーが希釈され、スラリー中から
灰分1480mg/が分離されて浮上する一方、残り
の灰分を含む再生物が沈降した。そして、灰分分
離槽１２の底部から流量30m³／日の割合で粉末活
性炭46330mg/（1390Kg／日）、灰分7270mg/
（218Kg／日）の沈殿物を導出して曝気槽２に返送
した。この沈殿物（再生粉末活性炭）中には灰分
7270mg/が含まれているが、前記湿式酸化再生
装置１０で再生されたスラリー中に含まれている
灰分（13200mg/）よりも約半分減つていること
が分る。また、灰分分離槽１２の上部から流量
120m³／日の割合で粉末活性炭58mg/（７Kg／
日）、灰分1480mg/（178Kg／日）の分離水を導
出して灰分濃縮槽１７に送り、灰分等をカチオン
系凝集剤（濃度１mg/）により凝集分離した。
灰分濃縮槽１７の底部から流量1.78m³／日の割合
で粉末活性炭3930mg/（７Kg／日）、灰分10％
（178Kg／日）の濃縮スラリーを導出して脱水機２
０に送り、脱水した後、粉末活性炭７Kg／日、灰
分178Kg／日、含水率40％の脱水ケーキとして廃
棄した。また、灰分濃縮槽１７の上部から清澄水
118.22m³／日を導出して曝気槽２に送つた。 この状態での灰分の発生量は36Kg／日であり、
本装置による灰分の除去量は178Kg／日となり、
この装置を連続運転することにより曝気槽内の灰
分濃度を極めて低い濃度で一定に保つことが明ら
かである。なお灰分の分析はJIS K0102に従い
600℃で２時間加熱した強熱残留物を用いた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための装置の
フローシート、第２図及び第３図は清水の希釈倍
率と灰分分離除去率との関係を示したグラフ、第
４図は粉末活性炭及び灰分の沈降時間と沈降率と
の関係を示すグラフである。 １０…再生装置、１２…灰分分離槽、１３…
管、１７…灰分濃縮槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 湿式酸化再生装置で処理され、これから排出
   された活性炭と灰分とを含み、かつ粒径が活性炭
   粒子の粒径と概ね等しいかもしくはこれより小さ
   い灰分粒子と活性炭粒子とが電気的に結合してい
   るスラリーに、清水を加えて希釈操作を行なうこ
   とにより、灰分粒子の界面動電位を増大させて活
   性炭粒子と灰分粒子の解離を行ない、活性炭を沈
   降させることにより灰分を分離除去することを特
   徴とする活性炭に混入した灰分の分離除去方法。 ２ 前記清水にはイオン封鎖剤が添加されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の活
   性炭に混入した灰分の分離除去方法。