JPH03127679A - 生物活性炭による上水処理装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、生物活性炭を用いて上水中に含有する有機物
を除去する上水処理装置に関する。

（従来の技術） 近年、生活水準の向上、人口の増加で水道水の使用量が
増加しており、これに伴なって水道水源の利用率が地下
水から河川、ダム、湖酒などの表流水へ移行しつつある
。

これら表流水は人間活動により直接汚染されやすく、経
年的に富栄養化が進行し、副層ではアオコなどの繁殖に
よるカビ臭の問題も生じている。

このような水道水源から安全かつおいして水を供給する
ために上水処理が行なわれており、従来より第４図に示
す処理工程によるものが多く採用されている。

水ｉｔｌ用原氷原水ず原水受槽１に貯留され、砂などの
粗い濁質が沈降分離された後、凝集槽２に供給される。

そして、この凝集槽２ではパン土、ＰＡＣ等の凝集剤３
及び酸、アルカリのｐＨＷ４整剤１７を添加して原水中
の懸濁物、コロイドを凝集させる。

次いで、凝集ｊｆＪ２で処理された水は沈降槽４に供給
され、凝集フロックを沈降分離した後、上澄液は高度処
理系５のオゾン処理槽６に供給される。

また、沈降分離した凝集フロックは濃縮され、沈降槽４
の下部からスラリー水７として脱水処理系（不図示〉へ
送られる。

オゾン処理槽６では、オゾン８が注入されており、供給
された水はオゾン８との気液接触により脱臭、脱色、あ
るいは酸化分解・変成される。そして、処理された水は
生物活性炭槽１０へ供給され、反応後の未反応オゾンは
排オゾン９として槽外へ排出され排オゾン処理槽（不図
示）へ送られる。

生物活性炭槽１０内には、粒状活性炭の表面に微生物を
付着繁殖させて形成する生物活性炭が投入さ、れており
、これによって、水中に含まれるアンモニア成分の硝化
、及び有機物の除去が行なわれる。

このような生物活性炭槽１０で処理された浄化水には濁
質が含まれており、これを除去するために、再度ＰＡＣ
やパン上等の凝集剤１１を注入し、更に、微小動物抑制
のために塩素剤１２を加える。

そして、この浄化水は砂濾過器１３に供給される。

砂濾過器１３では、凝集剤１１でマイクロフロック化し
た濁質が濾過され、清浄となった浄化水は殺菌槽１４に
供給される。そして、塩素ガス。

次亜塩素酸ナトリウムなどの塩素剤１５が加えられ殺菌
される。

その後、殺菌された浄化水は、高度処理水として処理水
受槽１６に貯留され給水される。

このような処理工程め生物活性炭槽１０内に投入される
生物活性炭は、処理時間の経過と共に溶存有機物（ＴＯ
Ｃ）除去率が減衰する。

第５図はＴＯＣ除去率の時間経過に対する変化を示す特
性図であり、生物活性炭、及び微生物が付着していない
通常の活性炭についての変化特性が示されている。同図
において、生物活性炭及び活性炭は処理開始時点から３
〜６ケ月程度までは、はぼ１００［％］の除去率を維持
している。その後、活性炭は除去率が急激に低下し、そ
のままＯ［％］に達する。

一方、生物活性炭は、微生物の形成・繁殖による生物再
生効果のために除去率の著しい低下はなく、徐々に一定
の除去率〈２０〜４０％程度〉に達し、この除去特性が
長時間（２〜３年）継続するようになる。

従来においては、このような生物活性炭のＴＯＣ除去特
性に基づき、２０〜４０％程度の除去率で２〜３年間の
連続処理を行ない、水に含まれる溶存有機物を除去して
いた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の溶存有機物の除去方法
では、その除去率が非常に低く、より高い比率での有機
物の除去が望まれている。

特に、原水中に含まれる発癌性のトリハロメタンは共在
の規定値では１００　ｐｐｂ以下であるので従来の除去
率で満足できるが、今後、規定値が下がった場合には処
理できなくなってしまうという課題があった。

この発明はこのような従来の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、原水ψの有機物
を高い比率で除去することのできる生物活性炭による上
水処理装置を提供することにある。

［発明の構成］ （ｎ題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、請求項１では粒状
活性炭の表面に微生物を付着させて生物活性炭を形成し
、この生物活性炭で処理水中に含まれる有機物を除去す
る上水処理装置において、前記生物活性炭が投入された
複数の活性炭性と、循環水を曝気して送り出す循環水処
理手段と、前記いくつかの活性炭槽には有機物を吸着除
去すべく処理水を流入させ、他の活性炭槽には生物再生
処理を行なうための循環水が供給されるように各活性炭
槽の流入弁、及び流出弁を操作し、かつ、該流入弁、及
び流出弁を所定周期で切換え゛て各活性炭槽での吸着除
去処理と生物再生処理とを交互に切換える切換え手段と
、を有することが特徴である。

また、請求項２では、請求項１において、前記生物再生
処理中にある活性炭槽に有効微生物、又は該微生物を活
性化させる特定基質を添加することが特徴である。

更に、請求項３では請求項１、又は２において前記循環
水処理手段から送り出される循環水が所定温度となるよ
うに温度制御することが特徴である。

（作用） 上述の如く構成すれば、上流工程から送り出された処理
水は、複数の生物活性炭槽のうちいくつかの槽に流入し
て有機物が吸着除去される。またこのとき、他の生物活
性炭槽には循環゛水処理手段から循環水が流入し生物再
生処理が施される。

そして、所定の期間が経過し、有機物を吸着してい、る
生物活性炭の有機物（ＴＯＣ）除去率が低下すると、各
生物活性炭槽では有機物処理と生物再生処理とが切換え
られる。これによって、生物再生処理が施された生物活
性炭による処理が可能となり、この切換え操作は所定の
周期で順次繰り返される。

したがって、常に有機物（ＴＯＣ＞除去率の高い生物活
性炭で処理水中に含まれる有機物を吸着除去することが
できるようになる。

また、循環水を過熱して生物再生処理に好適となる温度
に制御したり、循環水中に微生物や特定の基質を添加す
ると、生物再生処理が著しく促進され、効率の良い生物
再生処理が可能となる。

（実施例） 第１図は本発明が適用された生物活性炭による上水処理
装置の一実施例を示す構成図である。

同図に示すように、上流工程であるオゾン槽がら送り出
される処理水は２系統に分岐し、一方は電磁弁２０を介
して生物活性炭槽〈Ａ槽〉２１の上部に導びかれ、他方
は電磁弁２２を介して生物活性炭槽（Ｂ槽）２３の上部
に導びかれている。

Ａ槽２１、及びＢ槽２３にはそれぞれ生物活性炭３７が
適宜量だけ投入されており、供給された処理水に含まれ
る有機物を吸着除去する。

また、有機物を吸着した生物活性炭に生物再生処理を施
す目的で曝気［２４が設けられている。

この曝気層２４内部には充填材２５が投入されており、
上方には循環水をシャワー状に噴出する散水管２６が設
置されている。

また、曝気ｆｆ１２４の天井部には槽内の空気を循環さ
せるために排気ファン２７が取付けられており、下部に
は履気された循環水を蓄積する貯水槽２８が設けられて
いる。この貯水槽２８にはヒータ２９が設置されており
、循環水の水温が生物再生処理にとって最適となるよう
にｍ度制御している。

貯留ＩｆＩ２８に蓄積された循環水は循環ポンプ３Ｏに
よって引抜かれるようになっており、該ポンプ３０の出
口側配管は有機性汚泥槽３５、及び基質槽３６と接続さ
れている。

有、＊性汚泥槽３５は＠環水中に活性微生物を含む有機
性汚泥を添加し、基質槽３６は循環水中にリン、窒素分
、微量必須物質等を添加して生物活性炭３７の生物再生
を促進させている。

有機性汚泥、及び基質が添加された循環水は２系統に分
岐し、このうち、一方ｔよ１！磁弁３１を介して１ｆＪ
２１の上部に、他方は電磁弁３２を介してＢ槽２３の上
部にそれぞれ導びかれている。

Ａ槽２１の底部には槽内に供給された処理水、又は循環
水を放出する配管が接続されており、２系統に分岐して
いる。このうち、一方は電磁弁３３を介して下流工程に
送り出され、他方は電磁弁３４を介して曝気槽２４の散
水管２６に接続されている。

これと同様に、Ｂ槽２３の底部に接続された配管は２系
統に分岐し、一方は電磁弁３８を介して下流工程へ送り
出され、他方はＷｉ磁弁３９を介して曝気槽２４の散水
管２６に接続されている。

また、Ａ槽２１、及び８Ｗ！２３の流入、流出経路に取
付けられた各電磁弁２０．２２．３１．３２．３３，３
４，３８．３９は制御装置４０と電線やケーブル等で電
気的に接続されており、所定のシーケンス動作によって
各電磁弁が操作されるようになっている。

次に、動作について説明する。

運転開始時にはまず、Ａ槽２１による有機物処理が行な
われる。このため、制ｍ＋装＠４０によるシーケンス操
作によって電磁弁２０．３３はｒ開」とされ、ｆ直の電
磁弁３１．３４．２２．３２．３８．３９はすべて「閉
」とされる。

その結果、上流工程であるオゾン処理槽から送り出され
た処理水は、電磁弁２０を介してＡ槽２１内に流入する
。そして、この処理水はＡ槽２１内の生物活性炭３７に
よって有機物が除去された後、底部の配管から電磁弁３
３を介して下流工程の砂濾過器へ送り出される。

このような生物活性炭による有機物処理では、従来例で
説明した第５図に示すように、３〜６ケ月程度で生物活
性炭のｌ１Ｉａ物（ＴＯＣ）除去率が低下し始める。そ
こで、運転開始から３〜６ケ月経過、後に制御装置４０
は電磁弁２２．３８．３１゜３４を「開」とし、電磁弁
２０．３３．３２．３９を「閉」として、有機物処理を
行なう生物活性炭槽をＡ槽２１からＢ槽２３に切換える
。

これによって、処理水は電磁弁２２を介してＢ槽２３内
に流入し、新たな生物活性炭３７による有機物処理が行
なわれる。その後、処理水は電磁弁３８を介して下流工
程へ送り出される。

一方、Ｂ槽２３で有機物処理が行なわれている間、Ａ＃
！２１には電磁弁３１を介して循環水が送り込まれ、生
物再生処理が行なわれる。ここで、生物再生処理とは、
後述するように有機物を充分に吸着して吸着能が低下し
た生物活性炭を、微生物や基質を含んだ循環水で洗浄す
る゛ことにより、有機物の吸着能を再生する処理のこと
である。

Ａ槽を経過した循環水は、電磁弁３４を経過して曝気槽
２４の散水管２６に送られ、シャワー状に曝気槽２４内
に流入する。その後、循環水は充填材２５中を通過しな
がら空気と接触し、溶存酸素濃度が高くなって貯留槽２
８に蓄わえられる。

そして、ヒータ２９によって所定の温度まで加熱された
後、循環ポンプ３０によって送り出され、有機性汚泥槽
３５から微生物が添加され、がっ、基質槽３６から微生
物の生育に必要な基質が添加される。

その後、この循環水はＮ磁弁３１を通過してＡ槽２１に
流入する。以下、同様の順序で循環水がＡ槽２１と曝気
ＰＭ２４を循環しながら、Ａ槽２１内の生物活性炭３７
に生物再生処理を施す。

また、このような生物再生処理で生物活性炭３７が完全
に再生するための所要期間は、有機物処理時に生物活性
炭３７のＴＯＣ除去率が低下するまでの期間（３〜６か
月）よりも短いので、Ｂ槽２３内で有機物処理を行なっ
ている間に、Ａ槽２１内では完全に生物活性炭３７を再
生することができる。

そして、Ｂ槽２３内での有機物処理が終了すると°、制
御Ｉｌ装置４０は、電磁弁２０，３３．３２゜３９を「
開」とし、電磁弁３１．３４．２２，３８を「閉」とし
てＡ槽２１による有機物処理、及びＢ槽２３での生物再
生処理に切換える。

コウシテ、１ＩＪｉ１１１１［４０Ｇｔ、Ａｌｌ！２１
　トＢｍ２３との間で有機物処理、及び生物再生処理を
所定周期毎に切換え、連続した有機物処理を可能にして
いる。

次に、各槽２１，２３内に投入された生物活性炭３７の
ＴＯＣ除去率が変化するしくみについて第２図を参照し
ながら説明する。

同図に示すように、新しい活性炭４１に微生物を付着さ
せ繁殖させると、５〜２０分程度で生物活性炭３７が生
成される。

この生物活性炭３７は、表面に付着した微生物によって
処理水中に含まれる有機物を吸着除去するものであり、
発明者らの鋭意検討の結果、次の領域に区分されること
が見出された。

（１）　　生物再生領域 生物活性炭３７の表面付近であり、有機物の吸智速度と
生物再生速度とがバランスし、２〜３年程度有機物の吸
着が可能な領１１（以下、単に可能領域という）。

〈２）　　生物再生不可能領域 前記可能領域よりもやや内部であり、有機物の吸着速度
に比べ生物再生速度が非常に遅く、３〜６か月程度で有
機物の吸着が不可能となってしまう領１１４（以下、単
に不可能領域という）。

〈３〉　　吸着不可能領域 前記不可能領域よりも更に内部であり被吸着心機物の分
子量、極性、粒径などの関係から有機物を吸着できない
領域。

このような３領域に基づいて第５図に示した生物活性炭
におけるＴＯＣ除去率の変化を説明すると、処理開始初
期においては、可能領域、及び不可能領域が共に作用す
るので、ＴＯＣ除去率は高レベルである。ところが、処
理開始から３〜６か月が経過すると、不可能領域では有
機物を吸着できなくなってしまうのでＴＯＣ除去率は急
激に低下し、その後、可能領域のみによる有機物の吸着
が２〜３年継続されるのである。

また、発明者らは、不可能領域で有機物の吸着ができな
くなった生物活性炭に、溶存酸素が充分台まれた水を栄
養源を遮断した状態で長時間通水すると、この不可能領
域の有機物が代謝除去され生物再生されることを見出し
た。

このため、第１図に示す本発明の実施例では、不可能領
域による有機物の吸着ができなくなる３〜６か月程度で
、有機物処理を行なう生物活性炭槽と生物再生処理を行
なう生物活性炭槽とを切換え、不可能領域を再生してい
るのである。

また、第３図には、Ａ槽２１、及びＢ槽２３内に投入さ
れた生物活性炭３７の不可能領域内に吸着された有機物
量の変動が示されており、同図からも理解されるように
、有機物処理工程で不可能領域内に吸着された有機物は
、生物再生工程で除去され、両工程を交互に繰り返しな
がら生物活性炭のＴＯＣ除去率を常に高いレベルに維持
している。

このようにして、本実施例では、ＡＷ！２１とＢ１２３
に生物活性炭３７を投入し、一方の槽内で有機物処理を
行なっているときに他方の槽内では生物再生処理を行な
うようにしている。そして、この処理を両生物活性炭槽
２１．２３の間で所定周期で切換えながら、オゾン処理
槽から送り出される処理水含まれる有機物を吸着除去し
ている。

従って、常にＴＯＣ除去率の高い生物活性炭３７で有機
物を処理することができるようになり、例えばトリハロ
メタンなどの有害な成分を高い除去率で取除くことがで
きるようになる。

また、生物再生処理に用いる循環水は、貯水槽２日内で
所定温度まで加熱され、かつ、微生物や基質が添加され
るので生物再生処理が促進され、効率の良い生物再生処
理が可能となる。

なお、本実施例では生物活性炭槽を２１１設けた構成と
したが、本発明は２ＪＩに限らず、より多くの生物活性
炭槽を設置し、このうちいくつかの槽で有機物処理を行
ない、他の槽で生物再生処理を行なうようにしても良い
。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明では、複数台設置された活
性炭槽のうちいくつかの槽で有機物処理を行ない、他の
槽で生物再生処理を行なうようにしている。そして、有
機物処理と生物再生処理とを所定局別で切換えながら、
処理水中に含まれる好機物を連続的に吸着除去している
。

従って、常に有機物（ＴＯＣ）除去等の高い生物活性炭
で処理水中の有機物を除去することができ、トリハロメ
タン等の有害な成分を高効率で除去することが可能とな
る。その結果、安全でおいしい水を供給することができ
るようになる。

また、生物再生処理に使用する循環水を所定温度に加熱
し、かつ、微生物の特定基質を添加しているので効率の
良い生物再生処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は生物
活性炭が有機物を吸着するしくみを示す説明図、第３図
は各生物活性炭槽（Ａ槽、ＢＩＢ＞内に充填された各生
物活性炭の生物再生不可能領域内に吸着される有機物層
の時間変化を示す図である。 また、第４図は上水処理の一般的なフローを示すブロッ
ク図、第５図は生物活性炭、及び活性炭における有機物
（ＴＯＣ＞除去等の時間変化を示す特性図である。 ２０．２２．３１．３２・・・電磁弁 ３３．３４，３８．３９・・・電磁弁 ２１・・・生物活性炭！ｆｉ（Ａ４ｆり２３・・・生物
活性炭槽（Ｂ槽） ２４・・・曝気槽　　　　　２９・・・ヒータ３０・・
・循環ポンプ　　　３５・・・有機性汚泥槽３６・・・
基質槽　　　　　３７・・・生物活性炭４０・・・制ｉ
装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒状活性炭の表面に微生物を付着させて生物活性
   炭を形成し、この生物活性炭で処理水中に含まれる有機
   物を除去する上水処理装置において、前記生物活性炭が
   投入された複数の活性炭槽と、循環水を曝気して送り出
   す循環水処理手段と、前記いくつかの活性炭槽には有機
   物を吸着除去すべく処理水を流入させ、他の活性炭槽に
   は生物再生処理を行なうための循環水が供給されるよう
   に各活性炭槽の流入弁、及び流出弁を操作し、かつ、該
   流入弁、及び流出弁を所定周期で切換えて各活性炭槽で
   の吸着除去処理と生物再生処理とを交互に切換える切換
   え手段と、 を有することを特徴とする生物活性炭による上水処理装
   置。
2. （２）前記生物再生処理中にある活性炭槽に有効微生物
   、又は該微生物を活性化させる特定基質を添加する請求
   項１記載の生物活性炭による上水処理装置。
3. （３）前記循環水処理手段から送り出される循環水が所
   定温度となるように温度制御する請求項１、又は２記載
   の生物活性炭による上水処理装置。