JPS596715B2 - 排水の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は排水を処理して、その内に含まれる油分および
ＣＯＤを除去する方法に関するものである。

近年重化学工業の著るしい発展により排水の量も膨大と
なっており、これを処理して油分および／又はＣＯＤを
除去する方法は数多《提案されている。

これらのうち、静置分離又はセパレータ一方式による油
分除去方法は前処理としては有効であるが完全に油分を
除去するには充分でな《、各種塩類・凝集剤を添加する
方法はこれらの薬剤を添加する欠点とともに二次汚染も
配慮しなければならない。

また油分およびＣＯＤを除去する微生物の資化能力を応
用する活性汚泥法は運転管埋の困難と余剰汚泥の処理に
問題がある。

また各種フィルター、コアレツザーを用いる方法も提案
されているが、小粒径油滴およびエマルジョンを形成し
ている油滴などの処理についてはまだ充分でない。

さらに、各種吸着剤を使用する方法はこれらの欠点はな
く、小粒径、エマルジョン油滴およびＣＯＤの除去もよ
り確実にできるが、吸着容量に限界があり、吸着剤をか
なりのびん度で再生に供しなげればならない。

吸着剤を固定充てん床として用いる場合は、再生時にお
いて排水の通水を中断しなければならないとともに、充
てん床から活性炭をかき出して再生するという繁雑がと
もなう。

他方、吸着と再生を連続的に行なうため吸着剤粒子を流
動床として用いる方法も提案されているが、通常の流動
床を用いる場合は、流動床内の粒子密度が往々低くなり
、充分な接触が得られ難いとともに吸着剤粒子の接触容
器からの飛び出しに充分の注意を払わなければならない
。

また、接触をより密にして、吸着効率を高めるためには
、吸着剤粒子は小粒径ほど好ましいが、小粒径にするほ
ど、飛び出しがはげしくなるという不都合が生ずる。

さらに、排水中にイオウ化合物が存在していると、吸着
剤との接触の過程で嫌気性微生物が吸着剤表面に発生し
、イオウ化合物を還元し硫化水素又はコロイド状イオウ
を生成し、被処理排水が着臭したり白濁したりする。

この幣害を防ぐために、接触時に排水と共に空気などの
含酸素ガスを導入すると好ましいことが知られている。

しかしこのようにガス状物をもし流動床に導入すると、
吸着粒子の接触容器からの飛散はよりはげし《なり、接
触容器からの下流の各種装置に吸着剤が移転して閉鎖す
るなどの欠点を生ずる。

本発明はこれらの欠点を解決したすぐれた排水の処理方
法に関するものである。

すなわち本発明の方法は、排水を処理し、その中に含ま
れる油分および／又はＣＯＤを除去する方法に於で、容
器内に固体多孔充てん物および活性炭粒子を収容し、該
多孔充てん物は静止した多孔充てん物層を形成し、多孔
充てん物の平均孔径は活性炭粒子の１．５〜８倍とし、
容器の下部から排水および必要に応じて含酸素ガスおよ
び／または酸化性ガスを導入し、該活性炭粒子を多孔充
てん物の多孔内および隣接する多孔充てん物間の間隙内
で流動化運動させるとともに、排水と活性炭粒子を接触
させ、流動化した活性炭粒子層の上限は多孔充てん物層
の上限よりも５に以上下部に保持し、接触を受けた排水
を容器上部から抜き出すことを特徴とする方法である。

以下に本発明の方法をさらに詳細に記載する。

本発明の装置により処理される排水は、淡水または海水
中に種々の未使用または使用済の油分および／又はＣＯ
Ｄが含まれる排水で、その油成分は通常ガソリン留分か
ら重油までの鉱油、あるいは食物油等のものであり、油
分の形状はきわめて微細（たとえば１０μ以下）のもの
であっても良く、エマルジョンを形成しているものであ
っても良い。

ビルジ排水（船舶のエンジンルームなどにたまる排水）
、バラスト排水、各種機械工場から排出される潤滑油を
含んだ排水、各種製油所または油槽所排水その他ＣＯＤ
の含有が検知される各種の排水などがその具体的な例で
ある。

本発明において用いる接触容器の形状は特に限定されな
いが、両端に蓋を有するたて長の円筒形のものが好まし
く用いられる。

この容器内に多孔充填物および活性炭粒子を収容する。

本発明で使用する多孔充てん物の形状は、円筒、リング
、網、コイル、星形などの任意の形状とすることができ
る。

また多孔充てん物の材質は接触条件に応じ適切なものを
使用すれば良く、例えば、金属類、陶土、シリカ、アル
ミナ、マグネシアその他の耐火性無機物、あるいは、ポ
リエチレン、プロピレン、ポリ塩化ビニール、ポリ四フ
ソ化エチレン等の高分子化合物を使用することができる
。

多孔充てん物の大きさは、通常３〜４０羽程度のもので
ある。

多孔充てん物は１個以上の孔を有し、その孔の平均孔径
は後記する活性炭粒子の径の１．５〜８倍、好ましくは
２〜５倍である。

この比の値が１．５より小であると、固体粒子が多孔充
てん物の孔を自由に移動することが困難となり、接触容
器内および接触容器上部の多孔充てん層内の固体粒子の
均一な流動状態を維持することは不可能となる。

またこの比の値が８より犬となると、多孔充てん物が固
体粒子の運動を制御する作用が小となり、本発明におけ
る所期の流動状態を達成することができなくなり、接触
容器外への固体粒子の流出を防止できな《なる。

「多孔充てん物の孔の平均孔径」とは、多孔充てん物の
孔の大きさを示す尺度であり、多孔充てん物の孔の面積
の平均値を求め、この平均面積と同じ面積の円の直径と
して定義される値である。

ここで注意すべきことは、多孔充てん物がたとえば多孔
板で作ったラシツヒリングの場合には、上述の孔の面積
の平均値は材料の多孔板にうがたれた小孔の面積のみを
用いて計算すべきであり、ラシツヒリングの円筒形の上
面及び底面の孔の面積はこの計算において使用しないと
いうことである。

同様に網を用いて小片物体を作り、これを多孔充てん物
として使用した場合には、その網の網目の面積のみを用
いて孔の面積の平均値を算出すべきである。

また本発明で使用する多孔充てん物がコイル状の充てん
物の場合には、コイルを形成している線の間の間隙を多
孔充てん物の孔と見做し、コイルを形成している線の間
隙を多孔充てん物の孔の平均孔径と定義することにする
。

これらの多孔充てん物を容器に収容して静止した充てん
層を形成させるが、その際好ましくは次のような充てん
状態が用いられる。

すなわち、多孔充てん物層空間占有体積／多孔充てん物
実体積の比を１．５以上とすることである。

ここで言う「多孔充てん物実体積」という言葉は、本発
明で使用する多孔充てん物の実質のみが占める体積を意
味するものである。

また「多孔充てん物層空間占有体積」とは、多孔充てん
物の充てんによって形成された多孔充てん層が空間で占
有する体積のことであり、これは全充てん物の嵩体積と
隣接する充てん物間の空隙空間の体積との総和に等しい
。

この比の値が１．５より小であると、固体粒子の流動が
不安定となり、固体粒子を適度な流動状態に維持するこ
とができな《なり、また、多孔充てん層内に占める多孔
充てん物の実体積が犬となりすぎ、その結果、有効な接
触空間が小となりすぎて不利である。

多孔充てん物が金網でできている場合は多孔充てん層空
間占有体積／多孔充てん物実体積の比を非常に太き《と
ることが可能であり、１００以上であっても良好な接触
を維持することが可能であるが、金属材質強度の面から
１００以下が望ましい。

また、多孔充てん物の材質が陶土等の耐火性あるいは高
分子化合物の場合は、強度の面から５０以下が望ましい
と云える。

本発明に用いる活性炭粒子は通常粒径０．１〜８鼎φ好
ましくは０．３〜３ｍｍφのものであり、形状は球状の
ものが好ましいが、比較的粒径のそろった破砕活性炭を
用いることもできる。

強度が比較的強いものまた油分の吸着能力が太きいもの
が好ましく用いられるが、本発明においては後記するよ
うに連続的に廃活性炭と新活性炭の置換ができるので、
特に大きな吸着能力を有していな《とも実際に有利に使
用される。

上記のように多孔充てん物および活性炭粒子を収容した
接触容器の下部から排水が供給される。

排水の供給は好まし《は容器下部の分散器（デイストリ
ビューター）を通じて行なう。

この排水の供給により活性炭粒子を流動化運動させる。

すなわち、排水を、活性炭粒子の流動化開始速度より犬
なる速度で容器に供給する。

活性炭粒子は多孔充てん物の多孔内および隣接する多孔
充てん物間の間隙内で流動化運動する。

流動化により活性炭粒子は初めの収容状態よりも膨張し
た活性炭粒子層を形成するが、その粒子層の上限は多孔
充てん物層の上限よりも５ｃｆｒＬ以上下部、好まし《
は１０〜２０ｍ下部に保持する。

流動化した活性炭粒子層が多孔充てん物層により近づく
と、さらには粒子層が充てん物層よりも上方になると、
活性炭粒子の接触容器からの飛び出しが起こり好ましく
ない。

このような接触状態を得るには、通常排水の接触容器内
での線速度を空塔基準で０．１〜６ｃｒｎ／ Ｓｅｅ
，好ましくは０． ２ 〜１． ５ ｃｒｎ／ ｓｅ
ｃとなるように排水を導入すると良い。

また、液空間速度は通常２〜４０（■ｏｌ排水／ｖｏｌ
活性炭／ ｓｅｃ ）好ましくは４〜２０程度である。

本発明においては、前記したように、嫌気性微生物の発
生を防止するため、継続的又は断続的に排水と共に空気
などの含酸素ガスを容器下部から導入することが好まし
く採用される。

含酸素ガスを供給する場合通常空塔基準で０．１〜４α
／ｓｅｃ好ましくは０．３〜１、Ｑ ｃｒｎ／ ｓｅｃ
の線速度となるように導入する。

導入された酸素含有ガスは気泡となり容器中を上昇する
。

本発明の場合多孔充てん物層が存在するので、気泡は微
細なものになるので、接触はより密に行なわれると同時
に、気泡の界面に同伴して容器から飛び出る活性炭粒子
はきわめて小となる。

本発明においては、酸素含有ガスの他に排水中のＣＯＤ
をさらに低下させるために、オゾンガスなどの酸化性ガ
スを導入することもできる。

本発明の処理方法において、温度は特に限定されないが
通常Ｏ〜８０℃であり、５〜４０℃の常温近くの温度が
好ましい。

また圧力も特に限定されないが１〜２０ｋｇ／ｃｒｒＬ
Ｇ好ましくは２〜５ｋｇ／ｃｒＡ Ｇなとの若干加圧で
行なうほうが、装置の運転上有利である。

次に図面により本発明の好適な一実施形態を説明すると
、第１図に示す如く円筒形の接触容器１に多孔充てん物
２を充てんして静止した充てん層３を作るが、この際に
使用する充てん物２は多孔性のものでなげればならない
。

そのためには例えば、多数の小孔をうがった多孔板また
は適当な大きさの網目を有する網を用いて適当な形状の
小片物体を作り、これを本発明の多孔充てん物として使
用伊ればよい。

たとえば多孔性ラシツヒリングが、本発明で使用する好
適な多孔充てん物の一態様である。

多孔性充てん物２は多孔充てん層３中で一様な密度で充
てんされており、そのため接触容器下部に多孔性充てん
物２の支持板（金網状）５を設置し、ここに高さがＬ３
の多孔充てん物層が形成される。

この場合、支持板５を底部より適当な高さの所に設置す
ることによって、多孔充てん物層を容器の上部のみに存
在させ、容器の下部には活性炭粒子は存在するが、多孔
充てん物を存在させないこともできる。

次に活性炭粒子を接触容器内に入れる。

第１図に示されている高さＬ１は静置した際の活性炭粒
子の高さを示すものである。

排水は管４より接触容器１中に導入され、分散板５を通
って、活性炭粒子の収容されている接触区域６に入り、
活性炭粒子はこの含油排水の流れによって流動化を起し
、その結果活性炭粒子の層は膨張する。

第１図でＬ２で示されている高さは、活性炭粒子が流動
している際の高さを示している。

このように活性炭粒子は流動化して膨張するけれども、
本発明の方法における流動化を、多孔充てん物を入れな
い流動床における流動化と比較すると、本発明において
は活性炭粒子の膨張率を著しく低《押えることができる
ので、より濃厚な流動床が形成されるのである。

また、より密なる接触が行なわれ、活性炭粒子の飛び出
しもより完全に防止される。

容器内６で接触が行なわれた排水は管７から接触容器の
外に出る。

活性炭粒子が劣化した場合は管８から活性炭粒子を装置
の運転を中止することなく連続的又は断続的に抜き出し
、管９より新しい活性炭粒子を注入する。

この時流体である排水の流動速度を変えることなしに活
性炭粒子の注入、取出しが可能であり、この操作によっ
て流動条件は殆んど変動しない。

取り出した活性は通常の方法で系外で再生して再使用す
ることができる。

管１０からは、空気を導入して、嫌気性微生物の発生を
防止する。

又、オゾンなどの酸化性ガスを導入することもできる。

本発明の方法により処理する排水は前記したとおりであ
るが、本発明の方法により有効に排水を処理するには、
好ましくはＣＯＤ１０〜１００ｐｐｍ、油分２〜５０
、さらに好まし《はｐｐｍ ＣＯＤ １ ５〜５ ０ ｐｐｍ，油分１０〜５ｐｐｍ
の排水を供給し、ＣＯＤ １ ０ 以下、油分
１ ｐｐｍｐｐｍ 以下の清浄化した処理排水を得るように接触を行なうこ
とである。

このような条件で装置を運転することにより、より安定
して継続して長期間本発明の方法による排水処理が有効
に実施される。

以下の実施例は、本発明を製油所排水の処理に応用した
実験結果を示すものである。

実施例 １ 直径１１．４ｃｒＩ′Ｌ、高さ２ ５ ０ｃｍの接触容
器に、多孔充てん物を２５ｌ入れた。

多孔充てん物は金網製で、材質はＳＵＳ２７、寸法は直
径１０騙、高さ１０ｍｒＩＬ１網目は］．． ５ Ｘ
１．５ｍｍ、全網の太サハ０．４２ｍｍでアッタ。

吸着剤として球状活性炭を使用した。

この活性炭は平均直径Ｑ， ４ ｍｍ，真比重２．０５
、見かげ比重０．５５で接触容器に１４ｌ充てんした。

ＣＯＤ約３ ０ ｐｐｍ， ｎ−ヘキサン法で測定した
油分約６ｐｐｍ を含む製油所排水を１． Ｏ ｃｘ
／ ｓｅｃの線速度で接触容器の下部より導入した。

流動化した活性炭層は、多孔充てん物層の上限より１０
函下方であった。

上部より排出された処理水はＣＯＤ約３ ｐｐｍ， ｎ
−ヘキサン法での油分約０、８ｐｐｍ となった。

球状活性炭はきわめて均一な流動状態を示し、飛び出し
は全く認められなかった。

比較例 １ 活性炭による水処理装置を使用する場合、もし被処理水
中にいおう化合物を含有していると、長期の使用中に嫌
気性微生物が繁殖し、その微生物がいおう化合物を還元
してＨ２Ｓあるいはコロイド状いおうを生成させるため
、処理後の水が着臭したり、白濁したりすることが知ら
れている。

実施例１と全く同じ状態、同じ性状の排水を用いて２週
間の連続通水を実施したところ、処理後の水はＨ２Ｓ臭
がつき、白濁が認められた。

これは球状活性炭上に嫌気性微生物が発生したことを示
すものである。

実施例 ２ 比較例１と全《同じ状態、同じ性状の排水を用いて４週
間の連続通水試験を行った。

ただし活性炭上における嫌気性微生物の発生を防止する
ため、接触容器下部より１００ｌ／ｈｒ の空気を連続
的に注入した。

その結果、４週間後においても処理後の水に着臭、白濁
は認められず、空気注入により嫌気性微生物の発生が抑
制されていることが明らかであった。

また空気注入にもかかわらず、球状活性炭の飛び出しは
全《認められず、また空気気泡はきわめて細かい気泡に
分散することが確認された。

実施例 ３ 排水中のＣＯＤをオゾンで酸化除去する排水の浄化方法
は公知である。

本実施例は、活性炭による吸着と、オゾンによる酸化を
組み合わせて排水処理に応用した例を示すものである。

内径１１．４ＣｒｒＬ，高さ２ ５ ０ｃｍの接触容器
に高さ１５ｍｙｘ，直径１５ｍｍのポールリング２５ｌ
を充てんした。

さらに吸着剤として平均直径０．７ｍｍ、真比重２．１
０、みかげ比重０．５０の球状活性炭１２ｌを充てんし
た。

ＣＯＤ約２ ６ ｐｐｍ， ｎ−ヘキサン法で測定した
油分約７ｐｐｍ を含む製油所排水を０． ８ ａｍ
／ ｓｅｅｏ線速度で接触容器の下部より導入した。

流動化した活性炭層は多孔充てん物層の上限よりも約’
１５ｃｒｒＬ下方であった。

上部より排出された処理水は、ＣＯＤ約５ｐｐｍ，ｎ−
ヘキサン法での油分約１．４ｐｐｍ であった。

この状態で通水を続けながら、接触容器下部より、オゾ
ン１０％を含む空気９０ｌを連続的に注入した。

その結果、排出された処理水は、ＣＯＤ約ａｌ）ｉ）ｍ
．油分１．０ｐｐｍ に低下した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法に使用する装置の一態様である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 排水を処理し、その内に含まれる油分および／又は
   ＣＯＤを除去する方法に於で、容器内に固体多孔充てん
   物および活性炭粒子を収容し、該多孔充てん物は静止し
   た多孔充てん物層を形成し、多孔充てん物の平均孔径は
   活性炭粒子の１，５〜８倍とし、容器の下部から排水を
   導入し、該活性炭粒子を多孔充てん物の多孔内および隣
   接する多孔充てん物間の間隙内で流動化運動させるとと
   もに、排水と活性炭粒子を接触させ、流動化した活性炭
   粒子層の上限は多孔充てん物層の上限よりも５ＣｒｒＬ
   以上下部に保持し、接触を受けた排水を容器上部から抜
   き出すことを特徴とする排水の処理方法。 ２ 該静止した多孔充てん物層は多孔充てん物層空間占
   有体積／多孔充てん物実体積の比を１６５〜１００とす
   ることを特徴とする特許請求の範囲１記載の方法。 ３ 該排水はＣＯＤ１０〜１００ｐｐｍ、油分２〜５
   ０ ｐｐｍ であることを特徴とする特許請求の範囲
   １記載の方法。 ４ 該接触を受けた排水はＣＯＤ１０ｐｐｍ 以下、油
   分１ 以下であることを特徴とする特許請ｐｐｍ 求の範囲１記載の方法。 ５ 排水を処理しその内に含まれる油分および／又はＣ
   ＯＤを除去する方法に於で、容器内に固体多孔充てん物
   および活性炭粒子を収容し、該多孔充てん物は静止した
   多孔充てん物層を形成し、多孔充てん物の平均孔径は活
   性炭粒子の１．５〜８倍とし、容器の下部から排水およ
   び空気を導入し、活性炭粒子を多孔充てん物の多孔内お
   よび隣接する多孔充てん物間の間隙内で流動化運動させ
   、容器内における排水の線速度を０．１〜６ｃＩｒＬ／
   ｓｅＣ、液空間速度を２〜４０、空気の線速度を０．１
   〜４ｃｒｒＬ／ｓｅｃとして、排水空気および活性炭の
   王者を接触させ、流動化した活性炭粒子層の上限は多孔
   充てん物層の上限よりも５ＣｒＩｌ以上下部に保持し、
   接触を受けた排水を容器上部から抜き出すことを特徴と
   する排水の処理方法。 ６ 該静止した多孔充てん物層は多孔充てん物層空間占
   有体積／多孔充てん物実体積の比を１．５〜１００とす
   ることを特徴とする特許請求の範囲５記載の方法。 ７ 該排水はＣＯＤ１０−１００ｐｐｍ、油分２〜５
   ０ ｐｐｍ であることを特徴とする特許請求の範囲５
   記載の方法。 ８ 空気の代りにオゾン又はオゾンと空気の混合物を導
   入する特許請求の範囲５記載の方法。 ９ 該接触を受けた排水はＣＯＤ１０ｐｐｍ 以下、油
   分１ 以下であることを特徴とする特許請ｐｐｍ 求の範囲５記載の方法。