JPS6350075B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、廃水や上水を活性炭と接触させて処
理する水処理方法に関する。 一般に、有機性廃水等の水処理等に使用される
粉末活性炭は、湿式酸化再生装置により再生して
繰り返し使用されている。ところで、活性炭を何
回も再生していると、再生時に生成した灰分と流
入水中の灰分とが水処理系内に蓄積する。このよ
うに水処理系内に灰分が蓄積すると、活性炭の物
理吸着能が低下するばかりか、灰分が処理後の浄
化水中に移行して浄化水が白濁したりあるいは再
生装置の再生能力が低下したりする等の問題が生
じる。このため、活性炭中から灰分を除去する必
要があるが、これまで開発された技術では粉末活
性炭や粒状活性炭の細かくなつたものの粒径と略
等しいかあるいはそれよりも小径の灰分を分離除
去することができず、活性炭を所定回数再生して
使用したら灰分とともに廃棄しているのが現状で
ある。 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、活性炭の再生時に生成し
た灰分が浄化水中に移行して白濁したり、あるい
は有効な活性炭を廃棄することがない水処理方法
を提供することである。 以下、本発明を説明する。 本発明においては、活性炭を用いる水処理装置
から排出された活性炭を湿式酸化処理し該活性炭
を再生する工程と、湿式酸化により処理された活
性炭と比較的粒径の小さい灰分を含むスラリーに
水を加えて希釈操作を行なうことにより、灰分粒
子の界面動電位を増大させて活性炭と灰分粒子の
解離を行ない、上記活性炭を沈降させることによ
り灰分を分離除去する工程と、上記沈降した活性
炭を上記水処理装置に再導入する工程とを有す
る。 一般に水処理に使用されている活性炭には、粒
度200メツシユ以下の粉末活性炭から、それ以上
の４〜50メツシユ程度までの粒状活性炭がある。
本発明においては、湿式酸化再生装置にかけられ
る活性炭であればどの様な粒度でもよいが、湿式
酸化再生装置では高圧による流動、高圧から常圧
に減圧する弁類の損傷等、装置面からおのずと限
度があり200メツシユ以下の粉末活性炭が最も望
ましい。 また、前記灰分は、その粒径が粉末活性炭や粒
状活性炭の細くくだけたものと略同じかそれより
も小さく、有機性汚泥や活性炭に吸着された有機
物が湿式酸化処理により酸化焼却されて生じた無
機物であり、JIS Ｋ 0102に規定されいる強熱残
留物に当る。 また前記活性炭を再生する湿式酸化処理は、ジ
ンマーマン法と呼ばれる液相酸化法で、特定温度
で水が液相を保持する圧力の下に、水中の活性炭
が吸着した有機物等を空気等の酸素含有ガスの酸
素を利用して酸化分離し再生するものであり、一
般には有機性汚泥が同時に燃焼処理され温度200
〜400℃、圧力40〜60Kg／cm²の条件下で行なわれ
るが、近年触媒を使用することによりその圧力、
温度が下げられている。なお、湿式酸化再生装置
により再生した場合、有機性汚泥を同時に処理し
ようと、活性炭のみを処理しようと、該湿式酸化
再生装置から出てくる処理物は、活性炭と灰分と
を含む固体混合液となり、スラリーの形態をと
る。 そして、この湿式酸化再生装置から排出された
スラリーの全硬度と希釈水の全硬度により該希釈
水の混合量が異なる。すなわち、水で希釈された
希釈スラリーの全硬度が低くないと十分に活性炭
と灰分とが分離せず希釈倍率を大きくしなければ
ならない。希釈スラリーの全硬度が低い場合、例
えば全硬度が100以下の場合には希釈水をスラリ
ーに対し２〜５倍加えれば、活性炭と灰分の分離
が行なえる。また、希釈スラリーの全硬度が高い
場合、例えば全硬度が100以上の場合には水を多
量に加え上記希釈倍率より高くする。なお、希釈
スラリーの全硬度が100以上の場合にはヘキサメ
タ燐酸ソーダ、EDTA等のイオン封鎖剤を加え
ると、希釈水をスラリーに対し２〜10倍加えれば
活性炭と灰分の分離が行なえる。これは次のよう
な理由による。一般に粒子の界面動電位ζは次式
により表わされる。 ζ＝4πEd／Ｄ ここで、Ｅ：粒子の荷電 ｄ：拡散二重槽の平均の厚さ Ｄ：分散媒の誘電率 希釈スラリーの全硬度が高い場合には、分散媒
の誘電率Ｄが大きく界面動電位ζが低い。界面動
電位ζが低いと、活性炭と灰分粒子との解離が充
分に行なわれない。このため、イオン封鎖剤を加
えて分散剤として働らかせることにより、活性炭
と灰分粒子の解離を助ける。 次に、図面を参照して本発明を具体的に説明す
る。第１図は本発明の一実施態様を示す工程図
で、本発明の水処理方法を廃水処理に適用した例
である。まず、有機性廃水は管１から曝気槽２に
送られる。この曝気槽２には管３から粉末活性炭
が送られ、また管４からは必要により水が送られ
ている。曝気槽２内では活性汚泥による生物処理
と粉末活性炭による物理吸着とが行なわれる。曝
気槽２内で処理された有機性廃水は粉末活性炭と
活性汚泥と共に管５により沈殿槽６に送られる。
沈殿槽６内では底部に粉末活性炭と活性汚泥とが
沈降し浄化水から分離される。浄化水は管７より
外部に排出される。一方、沈殿槽６の底部に沈降
した粉末活性炭と活性汚泥は管８より前記曝気槽
１に返送されるが、その一部は余剰汚泥として管
９より湿式酸化再生装置１０に送られる。この湿
式酸化再生装置１０内では粉末活性炭を再生する
と同時に活性汚泥を燃焼処理する。このとき、粉
末活性炭の一部と活性汚泥は空気酸化されて無機
質の灰分となる。湿式酸化再生装置１０で再生さ
れ取り出されたスラリーには再生粉末活性炭と灰
分とが含まれている。このスラリー中の粉末活性
炭と灰分の粒度分布は次の表に示す通りである。

【表】 各粒径における灰分含有率と粉末炭含有率の和
が100％でないのは、若干の有機物を含むためで
ある。この表より明らかなようにスラリー中の粉
末炭、灰分ともにほとんど74μ（200メツシユ）以
下の微細粒子である。 従来、上記スラリーはそのまま曝気槽１に返送
していた。しかし、この実施態様では本発明の方
法により灰分を分離除去するために管１１よりス
ラリーを灰分分離装置１２に送る。この灰分分離
装置１２には前記管４より分枝した管１３を通つ
て希釈水である工業用水、井戸水等の清水が送ら
れている。灰分分離装置１２内ではスラリーが清
水により希釈されて粉末活性炭と灰分とが分離さ
れる。ここで、あらかじめ希釈水で希釈された希
釈スラリーの全硬度と希釈倍率の関係を求めてお
き、希釈スラリーの全硬度によつて前述の如く希
釈水による希釈倍率を決定する。これは、処理す
る有機性廃水と希釈水の種類によつて希釈スラリ
ーの全硬度が異なり、それによつて最適希釈倍率
も異なるためである。希釈スラリーの全硬度が
100以下の場合には、２〜５倍希釈する。すると、
第２図のグラフに示すように、希釈倍率（希釈倍
率１倍のときは無希釈を意味する）に比例して灰
分分離除去率が増加し、５倍希釈したとき灰分分
離除去率が約46.5％となる。また、希釈スラリー
の全硬度が100以上の場合には前述の如く、ヘキ
サメタリン酸ソーダ、EDTA等のイオン封鎖剤
を添加し、２〜10倍希釈する。すると、第３図の
グラフに示すように、希釈倍率に比例して灰分分
離除去率が増加し、10倍希釈したとき灰分分離除
去率が約45％となる。なお、ヘキサメタリン酸ソ
ーダを添加する場合、おおよその添加量Ｑは次式
により求められる。 Ｑ＝（希釈水のドイツ硬度×希釈倍率−１／希釈倍率 ＋スラリーのドイツ硬度×１／希釈倍率） ×130（mg／） 但し、ドイツ硬度＝全硬度×0.056 上式は、理論的には希釈スラリーの硬度をゼロ
にする添加量であるが、実際にはスラリーや希釈
水中に存在する鉄イオン、バリウムイオン、亜鉛
イオン等によつて、ヘキサメタリン酸ソーダが消
費されるので、処理する有機性廃水や希釈水の種
類により異なるが、希釈スラリーの全硬度をほぼ
100以下にするめどとして利用出来る。 灰分分離装置１２内では再生粉末活性炭が沈降
して底部に沈降し（第４図のグラフの曲線Ａ参
照）、また灰分の絶対量の約50％が分離水中に解
離懸濁し、残りの約50％の灰分が再生粉末活性炭
中に残存したまま再生粉末活性炭と共に底部に沈
降する。灰分分離装置１２の底部に沈降し残存し
た灰分を含む再生粉末活性炭の沈殿物は管１５よ
り前記曝気槽２に返送されて再び使用される。ま
た、分離除去された灰分が懸濁した分離水は管１
６より灰分濃縮槽１７に送られる。この灰分濃縮
槽１７には管１８よりカチオン系凝集剤が１〜
2ppm添加されていて、灰分が凝集沈降する（第
４図に示すグラフの曲線Ｂ参照）。凝集沈降した
灰分は約10％の濃縮スラリーとなり、灰分濃縮槽
１７の底部より管１９を通つて脱水機２０に送ら
れ、脱水されて含水率約40％となつて外部に排出
される。また、灰分濃縮槽１７で灰分を分離した
後の清澄水は管２２より前記曝気槽２に送られ
る。 このようにして灰分を分離除去することによ
り、廃水処理系内の灰分濃度を一定の低い濃度に
保つことが可能となつて、廃水を安定した状態で
処理でき、処理効率が向上する。また、分離水中
には約0.5％以下の再生粉末活性炭が移行するだ
けで、99.5％以上の再生粉末活性炭は回収されて
再度曝気槽２に返送される。。さらに、浄化水中
に灰分が移行して白濁するようなおそれがない。
さらにまた、湿式酸化再生装置１０の再生能力が
低下するようなおそれもない。 第５図に示した工程図の実施態様は、第１図の
工業用水、井戸水等の清水に代えて処理すべき廃
水を希釈水に用いた例で、第１図の管４より分枝
した管１３がなく、これに代つて有機性廃水が送
られてくる管１より分枝した管２３が灰分分離装
置１２に接続しているのみで、他は変るところが
ないので、第１図に示したものと同一構成部分に
は同一符号を付してその説明を省略する。 この例においては、希釈水として処理すべき廃
水を使用している関係で、廃水の種類によつては
全硬度が高くヘキサメタリン酸ソーダ等のイオン
封鎖剤が多少多く使用しなければならない場合も
あるが、工業用水や井戸水等の有用な水を使用し
ないという利点がある上、曝気槽２より灰分分離
装置１２の方が有機性廃水濃度が高い為、再生さ
れた活性炭が灰分分離装置１２で有機性物質を非
常によく吸着し、吸着処理された該廃水が活性炭
と共に管１２によつて、又は灰分濃縮槽１７を介
して清澄水として管２２によつて曝気槽２に送ら
れるので、活性炭吸着処理にとつて処理対象物が
高濃度の所で処理出来、効率的であるという効果
を有する。 なお、以上の例では活性炭を用いる水処理装置
として活性炭を利用する活性汚泥装置を示した
が、これに代えて固定床や流動床式等の活性炭吸
着塔を使用してもよいのは無論である。さらに本
発明の希釈沈降分離工程の前又は後に公知の重力
分離により活性炭より沈降速度の速い不純物を除
去する様にしてもよいのは当然である。 また以上の例は廃水処理について述べたが上水
処理においても本発明を適用出来ることは無論で
ある。 以上説明したように本発明によれば、比較的小
径の灰分を効率よく分離除去することができる。
また、灰分を分離除去するのに水を使うだけであ
るから、経費がかからずにすむ。このように本発
明により灰分を除去すれば、活性炭の吸着能力の
低下をふせぐことができて、活性炭を廃棄しなく
ても済む上に、水処理において灰分が浄化水中に
移行して白濁したりあるいは再生装置の再生能力
が低下したりするような不都合を解消することが
できる。 また、イオン封鎖剤を添加すれば、さらに安定
した状態で灰分を分離除去することができ、湿式
酸化再生装置で再生されたスラリーや希釈水の全
硬度が変化しても何んら支障が生じない。 次に、実施例を示して本発明を具体的に説明す
る。 実施例 第１図に示す装置を用い活性炭を再成した後に
生成した灰分を分離除去した。これには、まず、
有機性廃水100m³／日と、粉末活性炭50Kg／日と、
清水780m³／日を曝気槽２に送り、有機性廃水を
処理した後、粉末活性炭12000mg／、灰分3000
mg／、活性汚泥3000mg／の処理済混合液を導
出して沈殿槽６に送り、沈殿分離した。沈殿槽６
から流量30m³／日、粉末活性炭48000mg／、灰
分12000mg／、余剰汚泥12000mg／の沈殿物を
導出し、これを湿式酸化再生装置１０に送り、再
生処理した。この再生処理時に灰分が生成され
た。次いで、湿式酸化再生装置１０から流量30
m³／日の割合で粉末活性炭46570mg／（1397
Kg／日）、灰分13200mg／（396Kg／日）のスラ
リーを導出して灰分分離装置１２に送つた。灰分
分離装置１２には清水120m³／日が送られており、
この清水により前記スラリーが希釈され、スラリ
ー中から灰分1480mg／が分離されて浮上する一
方、残りの灰分を含む再生物が沈降した。そし
て、灰分分離装置１２の底部から流量30m³／日の
割合で粉末活性炭46330mg／（1390Kg／日）、灰
分7270mg／（218Kg／日）の沈殿物を導出して
曝気槽２に返送した。この沈殿物（再生粉末活性
炭）中には灰分7270mg／が含まれているが、前
記湿式酸化再生装置１０で再生されたスラリー中
に含まれている灰分（13200mg／）よりも約半
分減つていることが分る。また、灰分分離装置１
２の上部から流量120m³／日の割合で粉末活性炭
58mg／（７Kg／日）、灰分1480mg／（178Kg／
日）の分離水を導出して灰分濃縮槽１７に送り、
灰分等をカチオン系凝集剤（濃度１mg／）によ
り凝集分離した。灰分濃縮槽１７の底部から流量
1.78m³／日の割合で粉末活性炭3930mg／（７
Kg／日）、灰分10％（178Kg／日）の濃縮スラリー
を導出して脱水機２０に送り、脱水した後、粉末
活性炭７Kg／日、灰分178Kg／日、含水率40％の
脱水ケーキとして廃棄した。また、灰分濃縮槽１
７の上部から清澄水118.22m³／日を導出して曝気
槽２に送つた。 この状態での灰分の発生量は36Kg／日であり、
本装置による灰分の除去量は178Kg／日となり、
この装置を連続運転することにより曝気槽内の灰
分濃度を極めて低い濃度で一定に保つことが明ら
かである。なお、灰分の分析はJIS Ｋ 0102に従
い600℃で２時間加熱した強熱残留物を用いた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第５図は本発明の方法を実施するた
めの装置のフローシート、第２図及び第３図は清
水の希釈倍率と灰分分離除去率との関係を示した
グラフ、第４図は粉末活性炭及び灰分の沈降時間
と沈降率との関係を示すグラフである。 １０，３５……再生装置、１２，４０……灰分
分離槽、１３……管、１７，４３……灰分濃縮
槽、２３……管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 廃水等を活性炭と接触させて処理する水処理
   方法において、 活性炭を用いる水処理装置から排出された活性
   炭を湿式酸化によつて再生処理する工程と、 湿式酸化により処理された活性炭と比較的粒径
   の小さい灰分を含むスラリーに水を加えて希釈操
   作を行なうことにより、灰分粒子の界面動電位を
   増大させて活性炭と灰分粒子の解離を行ない、上
   記活性炭を沈降させることにより灰分を分離除去
   する工程と、 上記沈降した活性炭を上記水処理装置に再導入
   する工程とを有することを特徴とする水処理方
   法。 ２ 前記水にはイオン封鎖剤が添加されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水処
   理方法。