JPH04334586A - 活性炭破過予測方法 - Google Patents

活性炭破過予測方法

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JPH04334586A
JPH04334586A JP10713191A JP10713191A JPH04334586A JP H04334586 A JPH04334586 A JP H04334586A JP 10713191 A JP10713191 A JP 10713191A JP 10713191 A JP10713191 A JP 10713191A JP H04334586 A JPH04334586 A JP H04334586A
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月足 圭一
Hiroshi Shimazaki
弘志 島崎
Hiroshi Tsukura
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高度浄水処理である
活性炭処理の管理技術に係わり、特に活性炭の破過を予
測する方法と、活性炭の適切な交換量を演算する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】現在、浄水処理において、色度や臭気、
トリハロメタン、アンモニア態窒素等を有効に除去する
ために高度浄水処理が考えられている。高度浄水処理に
は、オゾン処理の他、活性炭処理や生物活性炭処理など
があり、これらの単独処理または組み合わせ処理により
上記の物質を除去する。
【0003】ここで活性炭吸着は、1)被吸着物質の活
性炭表面への移動、2)活性炭表面から微細孔内への移
動、3)微細孔内での吸着、のメカニズムで行われる(
「活性炭  基礎と応用」,炭素材料学会編,講談社,
1975,p19」参照)。活性炭の微細孔内への被吸
着物質の吸着が進むにつれ、活性炭の吸着効果が低下す
る。つまり、被吸着物質が活性炭により除去されないで
流出し、安定した活性炭処理効果が得られなくなる。被
吸着物質が除去されずに流出してしまうに至った状態を
破過という。
【0004】従来、高度浄水処理では、流入濃度Cin
および流出濃度Coutをモニタリングし、破過が確認
されると、活性炭を新しいものに交換する等の措置を講
じていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の活
性炭処理または生物活性炭処理では、破過を確認した後
に措置を講じるため、破過への対応が遅れざるを得ない
。さらに、活性炭処理の除去対象物質のうち特に重要な
トリハロメタンや臭気に対するモニタリングシステムは
確立されていないため両物質とも手分析でしか分析でき
ず、しかもその分析法は簡便でなく、この点も破過への
対応が遅れる要因となる。活性炭を交換する場合、処理
を中断する必要がある。特に生物活性炭処理の場合、活
性炭の1部を交換するときは1カ月以上、活性炭全量交
換のときは2カ月以上(前段にオゾン処理を行うときは
2カ月半以上)の立ち上げ期間を要する。このため、活
性炭交換の際には計画処理量に大幅な支障が生じ、活性
炭処理効率が不安定化していた。
【0006】この発明は、これらの問題点に鑑み、破過
への迅速な対処を可能とするために、破過を予測する技
術を提供すると共に、破過が生じた際の活性炭の適切な
交換量を求める技術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および作用】この発明では
、被吸着物質の活性炭単位重量当たりの積算吸着量qお
よび通水倍率BVの関係に着目し、この関係を線形近似
して演算を行い、破過の予測や活性炭交換量の算出を行
うこととしている。
【0008】つまり、処理流量Qや予測時における処理
経過日数Dなどから通水倍率BVが定まるので、q−B
Vの線形近似式を使用して予測時における積算吸着量q
が求まる。あらかじめ飽和積算吸着量qmaxを定めて
おけば、予測時から破過が生じるまでの日数ΔDをq,
qmax値の比率に基づいて求めることができる。
【0009】また、積算吸着量qの許容上下限値qH,
qLを定めれば、q−BVの線形近似式を使用して活性
炭交換量ΔXを求めることができる。つまり、q−BV
の線形近似式を使用してqL値からqH値に至るまでの
処理日数ΔDを求める。さらにq−BVの線形近似式を
変形して得られる積算吸着量qや処理日数Dと活性炭重
量Xとの関係式を使用し、この関係式にΔD値や(qH
−qL)値を代入して活性炭重量ΔXを求めれば、この
ΔX値が交換すべき活性炭の量となる。
【0010】
【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。
【0011】図2は、高度浄水処理における固定床活性
炭処理の計画フローを示す。活性炭破過予測演算は、活
性炭破過時期の予測と活性炭交換量の演算とからなる。 この演算結果から活性炭処理計画つまり活性炭処理日数
決定と活性炭再生処理計画とを立案する。
【0012】(1)高度浄水処理の室内実験本発明者ら
は、活性炭の破過時期の予測等の手法を確立するために
、種々の処理方式による高度浄水処理室内実験を行った
。図3は、実験装置の概要を示す。この装置は、オゾン
反応槽1と3つの活性炭吸着カラム2と3つの処理水槽
3とからなる。活性炭吸着カラム2は、それぞれヤシ殻
系粒状活性炭または石炭系粒状活性炭が充填され、固定
床の活性炭処理塔を模擬している。この活性炭吸着カラ
ム2により、3系列の処理系が構成されている。第1は
、人工沈殿水をオゾン処理したうえで固定床のヤシ殻系
粒状活性炭処理塔に通水する処理系(以下AC1という
)である。第2は、同じく人工沈殿水をオゾン処理した
うえで固定床の石炭系粒状活性炭処理塔に通水する処理
系(以下AC2という)である。第3は、人工沈殿水を
石炭系粒状活性炭処理塔に直接通水する処理系(以下A
C3という)である。
【0013】人工沈殿水は、浄水場の凝集沈殿水を想定
したものであり、次の手順により調製した。まず腐葉土
を脱塩素水で煮沸抽出し、200メッシュのフィルタで
濾過したうえで更に脱塩素水で希釈する。この希釈水に
凝集剤(ポリ塩化アンモニウム)を平均75ppmの注
入率で添加し、ジャーテスタで急速撹拌120rpm−
3分、緩速撹拌50rpm−12分、静止沈降15分で
凝集・沈殿分離後、上澄液を原液とした。さらに、この
原液が実凝集・沈殿処理水と同等の水質となるように原
水調整槽で脱塩素水と原液を混合希釈して人工沈殿水と
した。
【0014】実験条件は、オゾン処理槽1においてオゾ
ン注入率1〜10(mgO3/l)、オゾンガス流量1
.5〜3(l/min)、接触時間8〜10minであ
り、活性炭吸着カラム2においてSV(空間速度)1.
2〜4.2(l/hr)、活性炭充填高100(cm)
である。活性炭には、日本工業規格に基づいたヤシ殻系
および石炭系粒状を用いた。ここでは実際の活性炭処理
の除去対象物質で発癌性物質であるトリハロメタン(以
下THMという)を例にとり説明する。
【0015】(2)積算吸着量と通水倍率の関係この実
験より求められた単位活性炭重量当たりのトリハロメタ
ン生成能(以下THMFPという)積算吸着量と通水倍
率との関係を図4に示す。通水倍率は、活性炭容積当た
りの処理水積算流量(l/l−活性炭)である。
【0016】ここでAC3系では、オゾン前処理を行わ
ずに直接原水を流入させているため、活性炭により吸着
されたTHMFP積算吸着量がそのままTHMFP吸着
能力となる。よって活性炭のTHMFP吸着能力が維持
されている間は、THMFP積算吸着量は増加傾向であ
るが、THMFP吸着能力の低下に伴い、積算吸着量は
平衡に近付く。平衡に達したときのTHMFP積算吸着
量を石炭系活性炭の飽和積算吸着量とする。すなわち通
水倍率BV=26,000におけるAC3系のTHMF
P積算吸着量1.35(mg−THMFP/g−活性炭
)を石炭系活性炭のTHMFP飽和積算吸着量qmax
とし、このときの通水倍率BVを飽和通水倍率BVma
xとする。
【0017】図中に示すように、(BVmax,qma
x)点と原点を結ぶ直線は次の式で表される。
【0018】 qmax=a・BVmax             
     …(1)a=qmax/BVmax    
              …(2)同様に、AC2
系の通水倍率BV1=25,000の時点のTHMFP
積算吸着量qを直線で結ぶとqとBV1は次の式で表さ
れる。
【0019】 q=a1・BV1                 
     …(3)a1=q/BV1        
              …(4)(3)式をTH
MFP積算吸着量qmaxまで直線外挿すると、つまり
q=qmaxとすると、AC2系が飽和積算吸着量qm
axに達したときの通水倍率BV2は次の式で表される
【0020】 qmax=a1・BV2              
     …(5)したがって(1)(5)式より次の
ようになる。
【0021】 BV2=(a/a1)・BVmax         
…(6)さらに(2)(4)式より次のようになる。
【0022】 BV2=(qmax/q)・BV1         
…(7)したがってqmax=1.35、q=1.05
、BV1=25,000を(7)式に代入すると、AC
2系がTHMFP飽和積算吸着量に達したときの通水倍
率は32,000となる。このようにTHMFP積算吸
着量qと通水倍率BVの関係を線形式で表せば、その線
形式を使用して通水倍率BVからTHMFP積算吸着量
qを求めることが可能となる。
【0023】(3)活性炭の破過予測 THMFP積算吸着量qが求まれば、その値から活性炭
の破過予測が可能となる。図1は、破過予測の手法を示
す。活性炭単位重量当たりの任意の除去対象物質の積算
吸着量qは以下の式で表される。Cinは除去対象物質
の流入濃度、Coutは除去対象物質の流出濃度、Qは
処理流量、Dは処理経過日数、Xは活性炭充填量である
【0024】 q=(Cin−Cout)・Q・D/X     …(
8)図中の飽和積算吸着量qHは、あらかじめ室内実験
等で求めておけば、以下の式で表される。
【0025】 qH=(Cin−Cout)・Q・DH/X …(9)
処理負荷が同じならば、(8)(9)式より次のように
なる。
【0026】 DH/D=qH/q                
    …(10)D日から活性炭が破過するまでに要
する日数ΔD(ΔD=DH−D)は、次の式で表される
【0027】 ΔD=D・{(qH/q)−1}       …(1
1)(4)活性炭交換量の演算 活性炭の交換量ΔXは、あらかじめ積算吸着量の許容上
限値qHおよび許容下限値qLを設定し、これらの値q
H,qLに基づいて決定するものとする。図5は、活性
炭交換量の演算手法を示す。交換する活性炭の量ΔXは
、ΔD(=DH−DL)の間にΔq(=qH−qL)だ
け吸着できる量であればよく、したがって次の式で求め
られる。
【0028】 ΔX=(Cin−Cout)・Q・D/q   …(1
2)固定床活性炭処理塔では、生物は活性炭処理塔上段
の活性炭表面に多く付着すると考えられる。それゆえ除
去対象物質は、塔上段では活性炭表面の生物膜に阻害さ
れてあまり活性炭に吸着されず、主に塔中段から下段に
わたって吸着されると考えられる。したがって活性炭の
交換は、活性炭処理塔の中段から下段にわたる部位の活
性炭を対象とすればよく、これにより活性炭に定着した
生物量の減少が抑えられ、処理効率の安定化を図ること
ができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、次のような効果を奏する。
【0030】(1)活性炭の飽和積算吸着量と通水倍率
を求めれば、それらの値から破過時期を簡単に予測する
ことができる。
【0031】(2)破過時期の予測が可能となるので、
活性炭処理計画の立案・修正等が容易になる。
【0032】(3)トリハロメタンや臭気など、連続モ
ニタリングが困難な物質についても破過への対応を容易
に行える。
【0033】(4)活性炭の飽和積算吸着量に基づいて
積算吸着量の許容上下限値を設定し、この許容上下限値
を用いて演算を行うことにより、適切な活性炭の交換量
を算出できる。それゆえ活性炭が飽和積算吸着量に達す
る前に活性炭の交換を行って新しい活性炭を少しづつ補
充することができ、安定した活性炭処理効率が得られる
【0034】(5)適切な活性炭交換量が決定されるた
め、必要量以上の活性炭を使用せずに済み、しかも活性
炭の再生処理量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】破過予測の手法を示すグラフ。
【図2】高度浄水処理における固定床活性炭処理の計画
フローを示す説明図。
【図3】実験装置の概要を示す説明図。
【図4】単位活性炭重量当たりのTHMFP積算吸着量
と通水倍率との関係を示すグラフ。
【図5】活性炭交換量の演算手法を示すグラフ。
【符号の説明】
1…オゾン反応槽 2…活性炭吸着カラム 3…処理水槽

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  活性炭処理における活性炭の破過が生
    じるまでの日数を求める方法であって、被吸着物質の活
    性炭単位重量当たりの積算吸着量および通水倍率の関係
    を線形近似し、この線形近似式を使用して予測時におけ
    る積算吸着量を求め、この積算吸着量およびあらかじめ
    与えられた飽和積算吸着量の比率から前記日数を求める
    ことを特徴とする活性炭破過予測方法。
  2. 【請求項2】  活性炭処理における活性炭の適切な交
    換量を求める方法であって、被吸着物質の活性炭単位重
    量当たりの積算吸着量および通水倍率の関係を線形近似
    して活性炭単位重量当たりの積算吸着量、処理日数およ
    び活性炭重量の関係式を求めると共に活性炭単位重量当
    たりの積算吸着量の許容上下限値を設定し、この許容上
    下限値の比率を用いて交換後における活性炭の破過が生
    じるまでの処理可能日数を求め、前記関係式を使用して
    処理可能日数および許容上下限値の差から活性炭重量を
    求めてこの値を活性炭の交換量とすることを特徴とする
    活性炭交換量演算方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007172158A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Ebara Engineering Service Co Ltd 浄水処理活性炭情報管理センタ及び該センタを備えた活性炭管理システム
CN114733326A (zh) * 2022-05-09 2022-07-12 北京市科学技术研究院资源环境研究所 废气排放设备的有机废气治理监测方法及装置
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