JPWO2004063097A1 - 浄水処理における活性炭の添加方法及び浄水処理方法 - Google Patents
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Abstract
原水（被処理水）ａを貯留する原水槽１１から原水ポンプＰ１により、ろ過用原水ｃを膜モジュールに送給する場合、活性炭タンク２１から送り出された活性炭原料を、混合用水ｄとともに湿式粉砕装置２２で粉砕し、平均粒度０．１μｍ〜１０μｍの活性炭微粒子を含む水懸濁液として、原水槽１１に添加、混合して、ろ過用原水（活性炭添加被処理水）ｃとする。このろ過用原水（活性炭添加被処理水）ｃを、後工程の膜モジュールで、ろ過処理することによって、浄水ｂを得る。
Description
本発明は、活性炭の吸着作用によって処理水質を向上させるようにした浄水処理における活性炭の添加方法及び浄水処理方法に関する。
河川水を浄化して高水質の浄水を得る浄水処理装置として、例えば、図２に示すような活性炭を利用したものが知られている。ここに開示された技術においては、原水ａを貯留する原水槽１１から原水ポンプＰ１、循環ポンプＰ２により流路１２、１３を経て送給される被処理水は膜モジュール１４でＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ：浮遊物質）が除去され、浄化水ｂとして取り出される。図示の例では、被処理水は流路１５により返送され循環するよう構成されている。
そして、図示の事例では、粉末活性炭注入手段１６から、従来用いられてきた、粒度１８μｍ程度の粉末活性炭に代えて、粒度０．０１μｍ〜１０μｍの超微粒状粉末活性炭を添加することにより、原水ａ中の異臭味、色度、トリハロメタン前駆体などの有機物質を効率よく除去することを開示している。
しかしながら、このような知られた方法では、予め何らかの方法で粒度０．０１μｍ〜１０μｍに粉砕して得た超微粒状粉末活性炭を用いることになるが、このような超微粒状粉末活性炭は、それ自体が凝集しやすく容易に２次凝集体を形成してしまうので、超微粒状粉末を精選した効果が十分に得られないという問題があった。さらに、超微粒状粉末はハンドリングにおいて粉塵発生の原因となるなどの不具合もあった。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、活性炭の吸着作用によって処理水質を向上させるようにした浄水処理において、活性炭微粒子の二次凝集を抑制して、その吸着性能を十分に活用することができるとともに、活性炭微粒子が粉塵の原因となるのを防止することができる浄水処理における活性炭の添加方法及び浄水処理方法を提供することを目的とする。
そして、図示の事例では、粉末活性炭注入手段１６から、従来用いられてきた、粒度１８μｍ程度の粉末活性炭に代えて、粒度０．０１μｍ〜１０μｍの超微粒状粉末活性炭を添加することにより、原水ａ中の異臭味、色度、トリハロメタン前駆体などの有機物質を効率よく除去することを開示している。
しかしながら、このような知られた方法では、予め何らかの方法で粒度０．０１μｍ〜１０μｍに粉砕して得た超微粒状粉末活性炭を用いることになるが、このような超微粒状粉末活性炭は、それ自体が凝集しやすく容易に２次凝集体を形成してしまうので、超微粒状粉末を精選した効果が十分に得られないという問題があった。さらに、超微粒状粉末はハンドリングにおいて粉塵発生の原因となるなどの不具合もあった。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、活性炭の吸着作用によって処理水質を向上させるようにした浄水処理において、活性炭微粒子の二次凝集を抑制して、その吸着性能を十分に活用することができるとともに、活性炭微粒子が粉塵の原因となるのを防止することができる浄水処理における活性炭の添加方法及び浄水処理方法を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明によれば、被処理水に活性炭を添加して被処理水を浄化する浄水処理における活性炭の添加方法であって、前記活性炭の粒子を湿式粉砕して得られた平均粒度０．１μｍ〜１０μｍの活性炭微粒子を含む水懸濁液を前記被処理水に添加することを特徴とする浄水処理における活性炭の添加方法が提供される。
また、本発明によれば、活性炭を用いて被処理水を浄化する浄水処理方法であって、前記活性炭の粒子を湿式粉砕して得られた平均粒度０．１μｍ〜１０μｍの活性炭微粒子を含む水懸濁液を前記被処理水に添加し、得られた活性炭添加被処理水をさらに膜分離処理することを特徴とする浄水処理方法が提供される。
本発明においては、前記活性炭微粒子を含む水懸濁液の活性炭濃度を０．１質量％〜１０質量％とすることが好ましい。
また、前記被処理水の流路またはそれを貯留する槽に粉砕機を付設し、その粉砕機で活性炭粒を湿式粉砕することが好ましい。
本発明の浄水処理における活性炭の添加方法及び浄水処理方法は、以上説明したように構成されているので、活性炭微粒子の二次凝集を抑制して、その吸着性能を十分に活用することができるとともに、活性炭微粒子が粉塵の原因となるのを防止することができる。また、安価な活性炭原料を用いることが可能でコストの低減を図ることができる。さらに、作業環境の改善を図ることができる。従って、本発明は、従来の問題点を解消した浄水処理における活性炭の添加方法及び浄水処理方法として、工業的価値はきわめて大なるものがある。
また、本発明によれば、活性炭を用いて被処理水を浄化する浄水処理方法であって、前記活性炭の粒子を湿式粉砕して得られた平均粒度０．１μｍ〜１０μｍの活性炭微粒子を含む水懸濁液を前記被処理水に添加し、得られた活性炭添加被処理水をさらに膜分離処理することを特徴とする浄水処理方法が提供される。
本発明においては、前記活性炭微粒子を含む水懸濁液の活性炭濃度を０．１質量％〜１０質量％とすることが好ましい。
また、前記被処理水の流路またはそれを貯留する槽に粉砕機を付設し、その粉砕機で活性炭粒を湿式粉砕することが好ましい。
本発明の浄水処理における活性炭の添加方法及び浄水処理方法は、以上説明したように構成されているので、活性炭微粒子の二次凝集を抑制して、その吸着性能を十分に活用することができるとともに、活性炭微粒子が粉塵の原因となるのを防止することができる。また、安価な活性炭原料を用いることが可能でコストの低減を図ることができる。さらに、作業環境の改善を図ることができる。従って、本発明は、従来の問題点を解消した浄水処理における活性炭の添加方法及び浄水処理方法として、工業的価値はきわめて大なるものがある。
図１は、本発明の活性炭添加方法を説明するための浄水処理装置の要部フロー図である。
図２は、従来の活性炭を用いた浄水処理装置のフロー図である。
図２は、従来の活性炭を用いた浄水処理装置のフロー図である。
以下、本発明の浄水処理における活性炭の添加方法及び浄水処理方法を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、本発明においては、河川水などの原水（被処理水）ａを貯留する原水槽１１から原水ポンプＰ１により、ろ過用原水ｃを膜モジュール（図示せず）に送給する場合、活性炭タンク２１から送り出された活性炭原料は、混合用水ｄに投入された後、湿式粉砕装置２２で粉砕され、平均粒度０．１μｍ〜１０μｍの活性炭微粒子を含む水懸濁液として、原水槽１１に添加、混合され、ろ過用原水（活性炭添加被処理水）ｃとされる。本発明は、このように粉砕された活性炭微粒子が、乾燥状態を経ることなく水分と共存した状態で用いられる点に特徴がある。
ここで、本発明に用いられる活性炭微粒子の平均粒度とは、体積平均径を意味し、レーザー回折散乱法を用いて測定することによって得られるものである。
このような活性炭微粒子を添加されたろ過用原水（活性炭添加被処理水）ｃは、図２に示す場合に同じく、後工程の膜モジュールによって、ろ過処理され、浄水ｂを得ることができるものである。この事例では、湿式粉砕装置２２で得られた活性炭微粒子を含む水懸濁液は、原水槽１１に添加されているが、原水（被処理水）ａの供給流路に直接注入して、ろ過用原水（活性炭添加被処理水）ｃとするようにしてもよい。
本発明に用いられる活性炭微粒子の平均粒度は、上述のように、０．１μｍ〜１０μｍの範囲内にあり、０．５μｍ〜１０μｍの範囲内にあることが好ましい。平均粒度が０．１μｍ未満の場合は、例えば、ＭＦ（Ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ：精密ろ過）膜処理と組み合わせて用いる場合、ＭＦ膜処理による活性炭微粒子の分離が困難になり、また、平均粒度が１０μｍを超える場合は、平均粒度が１０μｍを超える一般市販品を用いることができるため本発明の利点を十全に生かすことができない。さらに、平均粒度が０．５μｍ以上の場合は、ＭＦ膜表面で完全に捕捉することが可能であり、膜内部への活性炭微粒子の侵入が起こらず効率的な膜ろ過を実施することができる。
本発明によれば、活性炭原料は湿式粉砕され、得られた活性炭微粒子は水懸濁液中に分散され、二次凝集を生じない状態で添加されるので、原水中の有機物などの吸着効果を十分に発揮させることができる。そして、活性炭原料としては、平均粒度１０μｍ以上の一般市販品を利用することができ、調達が容易で原料コストが安く済むという利点がある。また、本発明で活性炭微粒子は水懸濁液として取り扱われるので粉塵の原因とはならないことに加え、用いられる活性炭原料も、粒度が粗なので粉塵の原因とならず取り扱いも楽になるという利点もある。
本発明において用いられる活性炭微粒子の好ましい粒度は、上記の通りであるが、浄化目的や後段の膜モジュールの、ろ過膜のろ過サイズに応じて、湿式粉砕装置２２の運転条件を調整して得られる粒度を最も適する値に適宜調整する（例えば、吸着性を優先する場合は粒径を小に、生物担持性を求める場合は粒径を大き目にするなど、使用対象や目的に応じて調整する）ことが可能であるという利点もある。
なお、本発明に用いられる膜分離処理（膜モジュール）としては、例えば、モノリス型のセラミック膜を好適例として挙げることができる。
また、本発明に用いられる湿式粉砕装置としては、混合用水ｄ中に活性炭を投入して分散させた後、粉砕することが可能な機種であれば特に限定されないが、ボールやロッドを粉砕メディアとした転動ボールミル、振動ボールミル、アトライターミルなどの微粉砕装置を好適例として挙げることができる。
さらに、本発明に用いられる活性炭微粒子を含む水懸濁液の活性炭濃度は、０．１質量％〜１０質量％の範囲内にあることが好ましい。０．１％未満の場合は、ろ過用原水ｃが希釈され、後段の膜モジュールでの処理効率が低下することがある。また、１０％を超える場合は、活性炭微粒子が二次凝集し易くなることがある。
図１に示すように、本発明においては、河川水などの原水（被処理水）ａを貯留する原水槽１１から原水ポンプＰ１により、ろ過用原水ｃを膜モジュール（図示せず）に送給する場合、活性炭タンク２１から送り出された活性炭原料は、混合用水ｄに投入された後、湿式粉砕装置２２で粉砕され、平均粒度０．１μｍ〜１０μｍの活性炭微粒子を含む水懸濁液として、原水槽１１に添加、混合され、ろ過用原水（活性炭添加被処理水）ｃとされる。本発明は、このように粉砕された活性炭微粒子が、乾燥状態を経ることなく水分と共存した状態で用いられる点に特徴がある。
ここで、本発明に用いられる活性炭微粒子の平均粒度とは、体積平均径を意味し、レーザー回折散乱法を用いて測定することによって得られるものである。
このような活性炭微粒子を添加されたろ過用原水（活性炭添加被処理水）ｃは、図２に示す場合に同じく、後工程の膜モジュールによって、ろ過処理され、浄水ｂを得ることができるものである。この事例では、湿式粉砕装置２２で得られた活性炭微粒子を含む水懸濁液は、原水槽１１に添加されているが、原水（被処理水）ａの供給流路に直接注入して、ろ過用原水（活性炭添加被処理水）ｃとするようにしてもよい。
本発明に用いられる活性炭微粒子の平均粒度は、上述のように、０．１μｍ〜１０μｍの範囲内にあり、０．５μｍ〜１０μｍの範囲内にあることが好ましい。平均粒度が０．１μｍ未満の場合は、例えば、ＭＦ（Ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ：精密ろ過）膜処理と組み合わせて用いる場合、ＭＦ膜処理による活性炭微粒子の分離が困難になり、また、平均粒度が１０μｍを超える場合は、平均粒度が１０μｍを超える一般市販品を用いることができるため本発明の利点を十全に生かすことができない。さらに、平均粒度が０．５μｍ以上の場合は、ＭＦ膜表面で完全に捕捉することが可能であり、膜内部への活性炭微粒子の侵入が起こらず効率的な膜ろ過を実施することができる。
本発明によれば、活性炭原料は湿式粉砕され、得られた活性炭微粒子は水懸濁液中に分散され、二次凝集を生じない状態で添加されるので、原水中の有機物などの吸着効果を十分に発揮させることができる。そして、活性炭原料としては、平均粒度１０μｍ以上の一般市販品を利用することができ、調達が容易で原料コストが安く済むという利点がある。また、本発明で活性炭微粒子は水懸濁液として取り扱われるので粉塵の原因とはならないことに加え、用いられる活性炭原料も、粒度が粗なので粉塵の原因とならず取り扱いも楽になるという利点もある。
本発明において用いられる活性炭微粒子の好ましい粒度は、上記の通りであるが、浄化目的や後段の膜モジュールの、ろ過膜のろ過サイズに応じて、湿式粉砕装置２２の運転条件を調整して得られる粒度を最も適する値に適宜調整する（例えば、吸着性を優先する場合は粒径を小に、生物担持性を求める場合は粒径を大き目にするなど、使用対象や目的に応じて調整する）ことが可能であるという利点もある。
なお、本発明に用いられる膜分離処理（膜モジュール）としては、例えば、モノリス型のセラミック膜を好適例として挙げることができる。
また、本発明に用いられる湿式粉砕装置としては、混合用水ｄ中に活性炭を投入して分散させた後、粉砕することが可能な機種であれば特に限定されないが、ボールやロッドを粉砕メディアとした転動ボールミル、振動ボールミル、アトライターミルなどの微粉砕装置を好適例として挙げることができる。
さらに、本発明に用いられる活性炭微粒子を含む水懸濁液の活性炭濃度は、０．１質量％〜１０質量％の範囲内にあることが好ましい。０．１％未満の場合は、ろ過用原水ｃが希釈され、後段の膜モジュールでの処理効率が低下することがある。また、１０％を超える場合は、活性炭微粒子が二次凝集し易くなることがある。
以下、表１に本発明の実施例と比較例を示す。表１では、本発明によって得られた活性炭微粒子を実施例とし、所定濃度の有機不純物を含む試験液につき、含有有機不純物を除去できたときの添加量を１００として、それぞれ比較例１、２の活性炭を用いたときに、同一効果が得られた活性炭の添加量を比較値で示した。
この結果によれば、本発明の場合、比較例１、２に比較して、活性炭の添加量は６７％、３３％で同等の効果が得られ、微細化の効果を十分に発揮することができることがわかった。
この結果によれば、本発明の場合、比較例１、２に比較して、活性炭の添加量は６７％、３３％で同等の効果が得られ、微細化の効果を十分に発揮することができることがわかった。
本発明は、河川水、各種工業用水等の被処理水を効率的に浄化して、高水質の浄水を得ることが必要な各種産業分野において好適に利用される。
Claims (6)
- 被処理水に活性炭を添加して被処理水を浄化する浄水処理における活性炭の添加方法であって、前記活性炭の粒子を湿式粉砕して得られた平均粒度０．１μｍ〜１０μｍの活性炭微粒子を含む水懸濁液を前記被処理水に添加することを特徴とする浄水処理における活性炭の添加方法。
- 前記活性炭微粒子を含む水懸濁液の活性炭濃度を０．１質量％〜１０質量％とする請求項１に記載の浄水処理における活性炭の添加方法。
- 前記被処理水の流路またはそれを貯留する槽に粉砕機を付設し、その粉砕機で活性炭粒を湿式粉砕する請求項１又は２に記載の浄水処理における活性炭の添加方法。
- 活性炭を用いて被処理水を浄化する浄水処理方法であって、前記活性炭の粒子を湿式粉砕して得られた平均粒度０．１μｍ〜１０μｍの活性炭微粒子を含む水懸濁液を前記被処理水に添加し、得られた活性炭添加被処理水をさらに膜分離処理することを特徴とする浄水処理方法。
- 前記活性炭微粒子を含む水懸濁液の活性炭濃度を０．１質量％〜１０質量％とする請求項４に記載の浄水処理方法。
- 前記被処理水の流路またはそれを貯留する槽に粉砕機を付設し、その粉砕機で活性炭粒を湿式粉砕する請求項４又は５に記載の浄水処理方法。
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