JPH05169090A - 生物活性炭処理塔の硝化菌供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水の浄化処理に利用される生物活性炭処理塔
の早期立ち上げを可能とし、しかも微量有機物等の除去
性能およびアンモニア態窒素の除去性能ともに優れた処
理を行える装置を提供することを目的とする。 【構成】 粒状活性炭３が充填された生物活性炭処理塔
２とは別途に硝化菌培養槽４を配設するとともに、該硝
化菌培養槽４に、槽内の硝化菌６への酸素供給機構及び
撹拌機構を配備し、更に上記生物活性炭処理塔２から硝
化菌培養槽４へ粒状活性炭３の一部を送り込む返送系１
１と、硝化菌培養槽４から生物活性炭処理塔２へ培養さ
れた硝化菌６が付着された粒状活性炭３を送り込む供給
系１２とを具備した構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水道水の浄化処理に利
用される生物活性炭処理塔（生物濾過処理塔を含む）へ
の硝化菌供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に河川などから取水した原水とか下
水２次処理水を浄化するに際して、先ず凝集沈殿池で原
水中に凝集剤を注入，混合し、撹拌及び滞留処理により
原水中の懸濁物質（砂，粘土，藻類等の有機物等）を凝
集して沈澱，分離する。このプロセスでは殺藻処理や
鉄，マンガンなどの色度成分の除去を目的とした塩素処
理が組み込まれている。特に大都市近郊においては、河
川の汚濁が著しいため、アンモニアや、発ガン性物質の
ＴＨＭ（トリハロメタン）の前駆物質であるフミン質を
含む色度成分の含有率が高く、塩素処理により塩素とア
ンモニアが反応してクロラミンを生成し、必要以上の塩
素を消費してしまう結果、塩素注入率が高くなってＴＨ
Ｍ生成能（ＴＨＭＦＰ）が増大する。

【０００３】このような背景から、近年上述した物質の
除去を目的として高度浄水処理システムを浄水プロセス
に組み込む方式が行われるようになってきた。この高度
浄水処理方法には、オゾン処理や生物活性炭処理があ
り、例えば塩素処理の代替としてオゾン処理塔によりオ
ゾン処理を行い、更に活性炭処理塔もしくは生物濾過塔
により色度成分などを除去する。この後、砂濾過池等で
濾過し、浄水池に送水する。

【０００４】活性炭処理塔に充填される粒状活性炭は、
硝化菌などの微生物を表面に繁殖させたものであり、流
入される水中の微量有機物の吸着及び除去だけでなく、
アンモニアの除去も可能となっている。更に生物活性炭
処理の前にオゾン処理を行うことにより、負荷変動に対
する許容度や活性炭の寿命の向上をはかることができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の高度浄水処理シ
ステムに用いられる生物活性炭処理では、活性炭処理塔
の立ち上げに時間がかかることが問題となる。つまり活
性炭処理塔の運転開始の際とか、活性炭交換後の運転再
開の際に、活性炭の表面に微生物を増殖させ、その生物
相を安定させるために立ち上げ運転を行う必要がある。
そして活性炭表面における微生物の増殖速度が低下した
場合、換言すれば硝化菌の活性度が低下した場合には、
前記立ち上げ時間の延長に加えて微生物によるアンモニ
アの除去率が著しく低下してしまうという難点が生じ
る。

【０００６】上記硝化菌の活性は、水温にも影響される
ことが知られており、夏期の高水温時に比して水温が１
０℃以下に下がる冬期は硝化菌の活性度が低下してしま
い、河川等の水量低減に伴ってアンモニア濃度は逆に増
加するという現象が発生する。特に硝化菌の増殖速度
は、有機物等を除去する他の微生物に比して相当遅くて
少なくとも１〜３日程度は必要であり、特に水温が２０
℃の時の硝化菌による定常的なアンモニア除去処理が達
成される期間に比べて、水温が１０℃の場合には同定常
的処理に要する期間が２倍以上もかかってしまうことが
あり、アンモニア処理効率が著しく悪化するという問題
点が生じる。

【０００７】更に表面に生物相が形成された活性炭は、
生物相により微量有機物の吸着，除去性能が阻害される
可能性があり、生物活性炭処理を行うにあたって、この
点も考慮する必要がある。

【０００８】本発明はこれらの問題点に鑑み、生物活性
炭処理塔の早期立ち上げを可能とし、しかも微量有機物
等の除去性能およびアンモニア態窒素の除去性能ともに
優れた処理を行える装置を提供することを目的とするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、先ず請求項１により、粒状活性炭が充填された生
物活性炭処理塔とは別途に硝化菌培養槽を配設するとと
もに、該硝化菌培養槽に、槽内の硝化菌への酸素供給機
構及び撹拌機構を配備し、更に上記生物活性炭処理塔か
ら硝化菌培養槽へ粒状活性炭の一部を送り込む返送系
と、硝化菌培養槽から生物活性炭処理塔へ培養された硝
化菌が付着された粒状活性炭を送り込む供給系とを具備
した生物活性炭処理塔の硝化菌供給装置の構成にしてあ
る。又、請求項２により、上記生物活性炭処理塔に代え
て微生物活性の高い生物濾材が充填された生物濾過処理
塔を用いており、請求項３により、前記硝化菌培養槽
を、２０℃〜３０℃の範囲に保持された恒温槽内に配置
してあり、更に請求項４により、前記硝化菌培養槽に、
アンモニアを含有する原水を一定時間毎又は連続的に供
給する原水供給部を配備した構成にしてある。

【００１０】

【作用】かかる構成によれば、平常の原水処理時には原
水が生物活性炭処理塔又は生物濾過処理塔内の粒状活性
炭もしくは生物濾材により浄化処理されるとともに、こ
の粒状活性炭とか生物濾材の表面に繁殖している硝化菌
の作用により、微量有機物の吸着，除去だけでなく、ア
ンモニアも除去される。

【００１１】そして生物活性炭処理塔もしくは生物濾過
処理塔から返送系を介して硝化菌培養槽に硝化菌が付着
した粒状活性炭もしくは生物濾材の一部を返送すると、
硝化菌培養槽内での曝気と撹拌により、好気性菌である
硝化菌に酸素が供給されて該硝化菌が増殖し、粒状活性
炭もしくは生物濾材の表面に増殖した硝化菌が多量に付
着する。この時に原水供給部からアンモニアを含有する
原水を一定時間毎又は連続的に供給することにより、硝
化菌の増殖効率が向上する。

【００１２】次に供給系を介して硝化菌が多量に付着し
た粒状活性炭もしくは生物濾材を生物活性炭処理塔又は
生物濾過処理塔に戻すことにより、生物活性炭処理塔も
しくは生物濾過処理塔内の活性炭表面における微生物の
付着量が増大して硝化菌の活性度が向上し、その結果と
して原水のアンモニアの除去率が高められる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明にかかる生物活性炭処理塔の硝
化菌供給装置の一実施例を説明する。図１に示した本実
施例の概略図において、１は原水、２は原水１が流入さ
れる生物活性炭処理塔であり、この生物活性炭処理塔２
内に粒状活性炭３が充填されている。尚、上記生物活性
炭処理塔２に代えて生物濾過処理塔を用いることも可能
であり、この場合には該生物濾過処理塔内に微生物活性
の高い生物濾材が充填される。

【００１４】一方、４は生物活性炭処理塔２とは別途に
配設した硝化菌培養槽であり、この硝化菌培養槽４は全
体的に恒温槽５内に配置されている。該恒温槽５によっ
て硝化菌培養槽４は２０〜３０℃の範囲に保持されてい
る。

【００１５】硝化菌培養槽４内には、活性炭もしくは生
物濾材に付着させる硝化菌６を流入し、好気性菌である
硝化菌に酸素を供給するため、硝化菌培養槽４の内方底
部に散気管７が配置されている。この散気管７には、外
部に配備されたブロワ８から空気が送り込まれるように
なっている。９はアンモニアを含有する原水を一定時間
毎又は連続的に硝化菌培養槽４に供給する原水供給部で
ある。

【００１６】上記の硝化菌培養槽４，恒温槽５，散気管
７及びブロワ８によって硝化菌供給装置１０が構成され
ている。

【００１７】１１は生物活性炭処理塔２から硝化菌培養
槽４へ前記粒状活性炭３もしくは生物濾材の一部を送り
込む返送系であり、１２は逆に硝化菌培養槽４から生物
活性炭処理塔２へ硝化菌が培養された粒状活性炭３もし
くは生物濾材を送り込む供給系である。この供給系１２
の中途部には、ポンプ１３及び流量調整弁１４が設けら
れている。１５は逆洗用排水口、１６は処理水流出口で
ある。

【００１８】かかる構成によれば、平常の原水処理を行
う場合には、原水１が生物活性炭処理塔２又は図示しな
い生物濾過処理塔に流入して、粒状活性炭３もしくは生
物濾材により浄化処理されるとともに、この粒状活性炭
３とか生物濾材の表面に繁殖している硝化菌の作用によ
り、微量有機物の吸着，除去だけでなく、アンモニアも
除去される。尚、生物活性炭処理の前にオゾン処理を行
うことによって粒状活性炭３の寿命が向上する。

【００１９】他方で、生物活性炭処理塔２もしくは生物
濾過処理塔の処理能力を高めるために、該生物活性炭処
理塔２もしくは生物濾過処理塔から返送系１１を介して
硝化菌培養槽４に硝化菌が付着した粒状活性炭３もしく
は生物濾材の一部を返送する。この硝化菌培養槽４は恒
温槽５によって２０〜３０℃の範囲に保持されており、
更に外部に配備されたブロワ８から硝化菌培養槽の内方
底部に配置された散気管７に空気を供給することによ
り、硝化菌培養槽４内で曝気と撹拌が行われ、好気性菌
である硝化菌６に酸素が供給されて、該硝化菌６が増殖
する。

【００２０】図２の模式図に示したように、上記曝気と
撹拌によって粒状活性炭３もしくは図示しない生物濾材
の表面に、増殖した硝化菌６，６が多量に付着する。こ
の時、原水供給部９からアンモニアを含有する原水を一
定時間毎又は連続的に供給することにより、硝化菌６の
増殖効率が向上する。

【００２１】次に供給系１２に設けられたポンプ１３を
稼働しながら流量調整弁１４を適度に開くことにより、
硝化菌６が多量に付着した粒状活性炭３もしくは生物濾
材が生物活性炭処理塔２もしくは生物濾過処理塔に戻る
ので、この生物活性炭処理塔２又は生物濾過処理塔内の
活性炭表面における微生物の付着量が増大して硝化菌の
活性度が向上し、その結果として原水１のアンモニアの
除去率を高めることができる。

【００２２】上記硝化菌６の活性は水温にも影響され、
夏期の高水温時に比して水温が１０℃以下に下がる冬期
には硝化菌６の活性度が低下し易いため、冬期に本実施
例にかかる硝化菌供給装置１０を用いることが有効であ
り、それに伴って水温低下時における硝化菌６による定
常的なアンモニア除去処理を達成する時間が短縮され
る。そして処理水は処理水流出口１６から流出する。

【００２３】更に生物活性炭処理塔２の運転開始の際、
又は活性炭交換後の運転再開の際に、活性炭の表面に微
生物を増殖させ、生物相を安定させるための立ち上げ運
転を行う場合にあっても、硝化菌供給装置１０から硝化
菌６を供給することによって微生物の増殖速度が加速さ
れるので、立ち上げ運転時間を短縮することが可能とな
る。

【００２４】図３は上記生物活性炭処理塔２内での硝化
菌層の厚みの変化を示す模式図であり、図中のＡ層は硝
化菌層、Ｂ層はＴＨＭ生成能除去層である。前記したよ
うに生物活性炭処理塔２から返送系１１を介して硝化菌
培養槽４に硝化菌が付着した粒状活性炭３の一部を返送
すると、硝化菌層であるＡ層が厚みが小さくなり、その
分だけ流入する原水の処理量が高められ、又、硝化菌層
Ａの厚みを大きくすることによって前記したように該硝
化菌の活性によりアンモニアの除去率が高められる。従
って原水１の状態とか生物活性炭処理塔２の処理能力等
を勘案して、硝化菌供給装置１０に対する粒状活性炭２
もしくは生物濾材の返送量と、硝化菌培養槽４から生物
活性炭処理塔２に対する硝化菌の供給量を決定すること
により、アンモニア濃度の負荷変動に対応することがで
きる。

【００２５】更に図３に示すように、アンモニア除去能
とＴＨＭＦＰ除去能との関係をモニタリングした結果、
主に処理塔の上層にてアンモニアの除去が行われ、主に
処理塔の中層から下層にわたってＴＨＭＦＰの除去が行
われることが確認された。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
生物活性炭処理塔もしくは生物濾過処理塔から返送系を
介して硝化菌培養槽に硝化菌が付着した粒状活性炭もし
くは生物濾材の一部を返送することにより、硝化菌培養
槽内で硝化菌が増殖するので、供給系を介して硝化菌が
多量に付着した粒状活性炭もしくは生物濾材を生物活性
炭処理塔又は生物濾過処理塔に戻すことにより、生物活
性炭処理塔もしくは生物濾過処理塔内の活性炭表面にお
ける微生物の付着量を増大させて硝化菌の活性度が向上
し、原水のアンモニア除去率を高めることができる。特
に夏期の高水温時に比して水温が下がる冬期には硝化菌
の活性度が低下し易いため、冬期に本発明を適用するこ
とが有効であり、それに伴って水温低下時における硝化
菌による定常的なアンモニア除去処理を達成する時間を
短縮することが出来る。

【００２７】又、生物活性炭処理塔もしくは生物濾過処
理塔の逆洗時に、誤操作によって硝化菌の付着した粒状
活性炭又は濾材が流出した場合には、本発明にかかる硝
化菌供給装置をタイムリーに利用することにより、処理
塔に直ちに硝化菌を補充することが可能であり、アンモ
ニア除去率の低下を防止することができる。

【００２８】更に生物活性炭処理塔の運転開始の際とか
活性炭交換後の運転再開の際に、活性炭の表面の微生物
増殖速度を加速することが出来るので、立ち上げ運転時
間を短縮することが可能とし、しかも微量有機物等の除
去性能及びアンモニア態窒素の除去性能ともに優れた処
理を行える装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる生物活性炭処理塔の硝化菌供給
装置の一実施例を示す概略図。

【図２】粒状活性炭に対する硝化菌の付着状態を示す模
式図。

【図３】生物活性炭処理塔内での硝化菌層の厚みの変化
を示す模式図。

【符号の説明】

１…原水、２…生物活性炭処理塔、３…粒状活性炭、４
…硝化菌培養槽、５…恒温槽、６…硝化菌、７…散気
管、８…ブロワ、９…原水供給部、１０…硝化菌供給装
置、１１…返送系、１２…供給系、１３…ポンプ、１４
…流量調整弁、１５…逆洗用排水口、１６…処理水流出
口。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒状活性炭が充填された生物活性炭処理
   塔とは別途に硝化菌培養槽を配設するとともに、該硝化
   菌培養槽に、槽内の硝化菌への酸素供給機構及び撹拌機
   構を配備し、更に上記生物活性炭処理塔から硝化菌培養
   槽へ粒状活性炭の一部を送り込む返送系と、硝化菌培養
   槽から生物活性炭処理塔へ培養された硝化菌が付着され
   た粒状活性炭を送り込む供給系とを具備して成ることを
   特徴とする生物活性炭処理塔の硝化菌供給装置。
2. 【請求項２】 上記生物活性炭処理塔に代えて、微生物
   活性の高い生物濾材が充填された生物濾過処理塔を用い
   た請求項１記載の生物活性炭処理塔の硝化菌供給装置。
3. 【請求項３】 前記硝化菌培養槽を、２０℃〜３０℃の
   範囲に保持された恒温槽内に配置した請求項１記載の生
   物活性炭処理塔の硝化菌供給装置。
4. 【請求項４】 前記硝化菌培養槽に、アンモニアを含有
   する原水を一定時間毎又は連続的に供給する原水供給部
   を配備した請求項１記載の生物活性炭処理塔の硝化菌供
   給装置。