(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取水した原水中の汚泥を凝集して沈殿させる凝集沈殿池と、この凝集沈殿池から排出された汚泥を濃縮する濃縮槽と、この濃縮槽で濃縮された汚泥を保持して脱水機に供給する給泥槽とを備えた浄水処理設備にあって、
当該浄水処理設備における上記凝集沈殿池からの沈殿処理水に粒状活性炭吸着設備において接触させられた使用済み粒状活性炭と、他の浄水処理設備における凝集沈殿池からの沈殿処理水に粒状活性炭吸着設備において接触させられた使用済み粒状活性炭とのうち少なくとも一方を粉砕して粉砕活性炭とし、
この粉砕活性炭を上記濃縮槽と給泥槽の少なくとも一方に供給し、
上記濃縮槽の上澄み水と上記脱水機において脱水された排水とを、取水した上記原水を一旦保持する着水井に返送することを特徴とする使用済み粒状活性炭の再利用方法。
【請求項２】
上記粉砕活性炭を、上記濃縮槽と給泥槽の双方に分配して供給することを特徴とする請求項１に記載の使用済み粒状活性炭の再利用方法。
【請求項３】
上記濃縮槽への粉砕活性炭の供給量を、上記給泥槽への粉砕活性炭の供給量よりも多くすることを特徴とする請求項２に記載の使用済み粒状活性炭の再利用方法。
【請求項４】
取水した原水中の汚泥を凝集して沈殿させる凝集沈殿池と、この凝集沈殿池から排出された汚泥を濃縮する濃縮槽と、この濃縮槽で濃縮された汚泥を保持して脱水機に供給する給泥槽とを備えた浄水処理設備において、
当該浄水処理設備における上記凝集沈殿池からの沈殿処理水に粒状活性炭吸着設備において接触させられた使用済み粒状活性炭と、他の浄水処理設備における凝集沈殿池からの沈殿処理水に粒状活性炭吸着設備において接触させられた使用済み粒状活性炭とのうち少なくとも一方を粉砕する粉砕手段と、
この粉砕手段により粉砕された粉砕活性炭を上記濃縮槽と給泥槽の少なくとも一方に供給する供給手段とを備え、
上記濃縮槽の上澄み水と上記脱水機において脱水された排水とが、取水した上記原水を一旦保持する着水井に返送されることを特徴とする浄水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水処理設備における粒状活性炭吸着設備において原水の沈殿池からの沈殿処理水に接触させられた使用済みの粒状活性炭を再利用するための使用済み粒状活性炭の再利用方法、およびかかる再利用方法を適用し得る浄水処理設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
浄水処理設備においては、河川等から取水した原水を凝集沈殿池に導入して濁質を汚泥として凝集、沈殿させ、こうして沈殿した汚泥は濃縮槽において濃縮して上澄み水は着水井等に戻すとともに、濃縮した汚泥は給泥槽に保持した上で脱水機に供給して脱水し、脱水ケーキは園芸用土などとして有効利用するとともに、脱水した水分はやはり着水井等に戻すようにしている。一方、凝集沈殿池から排出された沈殿処理水は、オゾン接触池などを経た後、粒状活性炭を充填した接触池などの吸着設備に供給されてこの粒状活性炭により臭気成分が除去されることがあり、こうして臭気が除かれた処理水は急速濾過池において濾過された後、浄水池を経て浄水として送水される。
【０００３】
このように粒状活性炭吸着設備を備えた浄水処理設備においては、粒状活性炭が破過する前に定期的に粒状活性炭を交換することになり、使用済みの粒状活性炭は従来は産業廃棄物として処分されたり再生して再利用されたりしていた。ところが、こうして交換される使用済み粒状活性炭は大量であるために産業廃棄物として処理するにも莫大な処理費用が必要となり、また再生するにしても多くのエネルギーが必要となって、やはりコスト高を招く結果になる。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１には、このような使用済み粒状活性炭の再利用方法として、使用済み粒状活性炭を粉砕して粉末活性炭とし、これを凝集沈殿設備の前段部に注入したり、急速濾過池の濾過砂に代わる濾材としたりして再利用することが提案されている。また、特許文献２にも、使用済みの粒状活性炭を回収し、熱再生処理した後、粉砕して凝集沈殿設備に供給することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４６５４８号公報
【特許文献２】特開２００５−０３４７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２のように使用済み粒状活性炭を熱処理によって再生するには、やはり多くのエネルギーを要することになって処理コストが高騰することが避けられない。さらに、こうして再生した粒状活性炭や使用済み粒状活性炭をそのまま粉砕して凝集沈殿設備に供給するにしても、水質改善には新炭を使用する場合と比べて数十倍の活性炭量が必要であり、さらに、一度は略破過した活性炭であるために吸着性能が不安定となっているおそれがあり、そのような粉砕活性炭を、浄水の精製工程の前段とはいえ、凝集沈殿設備において後々浄水となる原水に直接注入することは、水質リスクの上で好ましくない。
【０００７】
また、特許文献１に記載されているように、使用済み粒状活性炭を粒状のまま急速濾過池の濾材として再利用する場合も、浄水の精製工程に使用済みの、かつ一般的な砂濾過材と物性の異なる活性炭を直接利用することになるため、水質リスクが懸念されることは避けられない。しかも、濾材の必要量は再利用すべき使用済み活性炭の量と比べて少ないため、使用済み粒状活性炭の多くが再利用できなくなるおそれもある。これは、凝集沈殿設備に粉砕活性炭を供給する場合も同様であり、すなわち凝集沈殿設備への粉砕活性炭の必要供給量は原水の水質により変化するため、環境条件等により水質の良好な原水が取水される場合には粉砕活性炭の供給量も少なくなり、十分な再利用を図ることができなくなるおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような背景の下になされたもので、浄水処理設備における使用済みの活性炭を再利用するのに際して、低コストでより多くの使用済み粒状活性炭を再利用可能であるとともに、精製される浄水への水質リスクを抑えることが可能な使用済み粒状活性炭の再利用方法、およびかかる再利用方法を適用し得る浄水処理設備を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の使用済み粒状活性炭の再利用方法は、取水した原水中の汚泥を凝集して沈殿させる凝集沈殿池と、この凝集沈殿池から排出された汚泥を濃縮する濃縮槽と、この濃縮槽で濃縮された汚泥を保持して脱水機に供給する給泥槽とを備えた浄水処理設備にあって、当該浄水処理設備における上記凝集沈殿池からの沈殿処理水に粒状活性炭吸着設備において接触させられた使用済み粒状活性炭と、他の浄水処理設備における凝集沈殿池からの沈殿処理水に粒状活性炭吸着設備において接触させられた使用済み粒状活性炭とのうち少なくとも一方を粉砕して粉砕活性炭とし、この粉砕活性炭を上記濃縮槽と給泥槽の少なくとも一方に供給し、上記濃縮槽の上澄み水と上記脱水機において脱水された排水とを、取水した上記原水を一旦保持する着水井に返送することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の浄水処理設備は、取水した原水中の汚泥を凝集して沈殿させる凝集沈殿池と、この凝集沈殿池から排出された汚泥を濃縮する濃縮槽と、この濃縮槽で濃縮された汚泥を保持して脱水機に供給する給泥槽とを備えた浄水処理設備において、当該浄水処理設備における上記凝集沈殿池からの沈殿処理水に粒状活性炭吸着設備において接触させられた使用済み粒状活性炭と、他の浄水処理設備における凝集沈殿池からの沈殿処理水に粒状活性炭吸着設備において接触させられた使用済み粒状活性炭とのうち少なくとも一方を粉砕する粉砕手段と、この粉砕手段により粉砕された粉砕活性炭を上記濃縮槽と給泥槽の少なくとも一方に供給する供給手段とを備え、上記濃縮槽の上澄み水と上記脱水機において脱水された排水とが、取水した上記原水を一旦保持する着水井に返送されることを特徴とする。
【００１１】
このように、本発明の使用済み粒状活性炭の再利用方法および浄水処理設備においては、使用済み粒状活性炭を粉砕した粉砕活性炭は、凝集沈殿池から排出された汚泥を濃縮する濃縮槽と、この濃縮槽で濃縮された汚泥を保持して脱水機に供給する給泥槽とのうち少なくとも一方に供給されるため、濃縮槽の上澄み水や給泥槽からの汚泥から脱水機において脱水された排水が着水井に返送されるにしても、この着水井や凝集沈殿池、急速濾過池などの浄水の精製工程に使用済みの活性炭を直接供給するのに比べて水質リスクを大幅に低減することができ、むしろこうして返送される返送水の水質改善や脱水機から排出される脱水ケーキの臭気低減を図ることができる。
【００１２】
また、こうして濃縮槽や給泥槽に供給される使用済みの活性炭は粒状活性炭を粉砕したものであるので、粒状活性炭が略破過したものであっても新たな気孔が露出して吸着性が回復しており、熱再生処理を施したりすることなくそのまま濃縮槽や給泥槽に供給することができる。しかも、濃縮槽に供給された粉砕活性炭は汚泥の沈降助剤としての作用も奏功するとともに、こうして濃縮槽に供給された粉末活性炭も汚泥とともに給泥槽に排出されて脱水機により脱水されるが、粒径が粒状活性炭より小さくされているため、給泥槽に供給された粉砕活性炭ともども、脱水機における脱水ケーキの形成を阻害するようなこともない。
【００１３】
さらに、環境中の一般的な臭気物質濃度であれば濃縮槽や給泥槽に供給する粉砕活性炭の供給量も安定しており、また必要とされる供給量も急速濾過池の濾材などよりは多量であるので、使用済み粒状活性炭の安定した再利用を図ることができる。このため、こうして再利用する使用済み粒状活性炭が発生する粒状活性炭吸着設備が、粉砕活性炭が供給される濃縮槽や給泥槽を有する本発明の浄水処理設備自体に備えられている場合は勿論、他の浄水処理設備に備えられた粒状活性炭吸着設備で使用された活性炭を本発明の浄水処理設備に搬送して再利用することも可能であり、その場合には必ずしも本発明の浄水処理設備に粒状活性炭吸着設備が備えられている必要はない。
【００１４】
ここで、このような粉砕活性炭の供給量をより多量とするには、粉砕活性炭を、濃縮槽と給泥槽の双方に分配して供給するのが勿論望ましい。また、この場合には、凝集沈殿池から濃縮槽に供給される汚泥量の方が、濃縮槽から給泥槽に供給されて保持される汚泥量よりも多いので、濃縮槽への粉砕活性炭の供給量を、給泥槽への粉砕活性炭の供給量よりも多くすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、使用済み粒状活性炭を熱再生処理などすることなく多量に再利用することができて経済的であるとともに、精製される浄水への水質リスクを低減して、より安全な浄水処理を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の浄水処理設備の一実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の浄水処理設備の一実施形態を示す概略図である。以下、この浄水処理設備の説明と併せて、本発明の使用粒状済み活性炭の再利用方法の一実施形態について説明する。
【００１８】
河川等から取水された原水Ａは、着水井１に一旦保持された後、凝集沈殿池２に供給される。凝集沈殿池２は、上流側から順に混和池２Ａ、フロック形成池２Ｂ、および沈殿池２Ｃとから概ね構成されており、混和池２Ａに導入された原水Ａは凝集剤が添加されて攪拌されながら混和され、こうして凝集剤が混和した原水Ａはフロック形成池２Ｂにおいて濁質が凝集してフロックが形成され、さらにこうして形成されたフロックは沈殿池２Ｃにおいて汚泥Ｂとして沈殿させられる。
【００１９】
沈殿池２Ｃにおいて汚泥Ｂが沈殿して分離させられた沈殿処理水としての原水Ａは、オゾン接触池３に供給されてオゾンが吹き込まれることにより殺菌、消毒され、次いで本実施形態における粒状活性炭吸着設備である粒状活性炭接触池４に供給されて、粒径数ｍｍ程度の粒状活性炭に接触させられることにより臭気物質やトリハロメタン等の不純物が吸着されて除去される。さらに、こうして殺菌、消毒されるとともに不純物が除去された原水Ａは急速濾過池５において濾過され、浄水池６に保持された後、浄水Ｃとして送水される。
【００２０】
一方、凝集沈殿池２において原水Ａから沈殿して分離された汚泥Ｂは、濃縮槽７に供給されて濃縮させられる。図示の濃縮槽７は放射流式のものであって、沈降分離により濃縮された汚泥Ｂは濃縮槽７の底部中央から抜き出されて給泥槽８に供給される一方、濃縮槽７の上部の堰を越流した上澄み水Ｄは着水井１に返送される。
【００２１】
また、濃縮槽７から給泥槽８に供給された濃縮された汚泥Ｂは、この給泥槽８に一定量が保持された後に脱水機９に供給されて脱水させられる。脱水後の汚泥Ｂの脱水ケーキＥは乾燥させられて例えば園芸用土などとして有効利用される一方、脱水された排水Ｆは上澄み水Ｄと同様に着水井１に返送される。
【００２２】
このうち、上記粒状活性炭接触池４では、粒状活性炭が上述のような不純物を吸着することにより吸着能が徐々に低下し、やがて破過に至る。従って、破過に至る前に、通常は数年に１度程度の割合で粒状活性炭接触池４における粒状活性炭の交換を行うことになり、その際に大量の使用済み粒状活性炭Ｇが発生することになるが、本発明ではこの使用済み粒状活性炭Ｇを粉砕手段１０によって粉砕して上記濃縮槽７と給泥槽８のうち少なくとも一方に供給する。
【００２３】
すなわち、交換の際に発生した使用済み粒状活性炭Ｇは、本実施形態では熱再生処理などを施されることなく、そのまま粉砕手段１０によって粉砕させられて、例えば粒径が１ｍｍ以下のものが６０％以上含まれ、望ましくは粒径が１００μｍ以下のものが９０％以上含まれるような粉砕活性炭Ｈとされる。なお、この粉砕手段１０としては各種粉砕装置が使用可能であるが、粉砕メディアが高速回転する粉砕装置が好ましく、ハンマーミルやボールミルが特に好ましい。こうして使用済み粒状活性炭Ｇを粉砕することにより、粉砕活性炭Ｈにおいては不純物等を吸着していない気孔が露出することになり、吸着能の回復が図られる。
【００２４】
そこで、この粉砕活性炭Ｈを、例えばスラリー状として粉砕活性炭保持槽１１に保持して、図示されないポンプ等の給送装置により濃縮槽７と給泥槽８のいずれか一方、または双方に供給する。従って、本実施形態では、これら粉砕活性炭保持槽１１および給送装置が粉砕活性炭Ｈの供給手段とされる。また、本実施形態では図示のように濃縮槽７と給泥槽８の双方に粉砕活性炭Ｈを供給している。
【００２５】
このように粉砕活性炭Ｈが供給されることにより、濃縮槽７においては、露出した気孔に臭気物質等が吸着されて除去され、藻類が繁殖していたりしても悪臭を抑制することができる。また、濁質もこの粉砕活性炭Ｈに吸着されるので、着水井１に返送される上澄み水Ｄを清澄化して着水井１における水質の改善を図ることもできる。さらには、こうして濃縮槽７に供給された粉砕活性炭Ｈが沈降助剤として機能して汚泥Ｂの速やかな沈降分離を促し、濃縮槽７内の上澄み水Ｄとの界面の低下を図ることも可能となる。
【００２６】
また、給泥槽８においても、供給された粉砕活性炭Ｈにより臭気物質が吸着されて除去されるので、給泥槽８内の汚泥Ｂが腐敗していても悪臭を抑えることができる。これは、この給泥槽８から供給された汚泥Ｂを脱水機９によって脱水した脱水ケーキＥにおいても同様であり、また脱水機９から着水井１に返送される排水Ｆの清澄化も図られるので、やはり着水井１の水質を改善することもできる。
【００２７】
さらに、この粉砕活性炭Ｈは、望ましくは上述のような小さな粒径に粉砕されたものであるので、脱水機９において汚泥Ｂを脱水して脱水ケーキＥを形成する際に汚泥Ｂとの馴染みがよく、例えば粉砕していない使用済み粒状活性炭Ｇをそのまま供給して脱水ケーキを形成する場合のようにケーキ厚みに異常なムラができたり、いびつなケーキが形成されたり、あるいはケーキ自体が形成できなくなったりすることがない。また、粒径が小さいので脱水機９の配管や機器内において閉塞を生じることもない。
【００２８】
そして、このように、使用済み粒状活性炭Ｇを粉砕した粉砕活性炭Ｈは、着水井１から浄水池６に至る原水Ａから浄水Ｃへの精製工程に直接供給されるのではなく、濃縮槽７と給泥槽８の少なくとも一方に供給されて、最終的には脱水ケーキＥとして処理されるので、浄水Ｃの水質リスクを最小限に抑えて安全な浄水処理を促すことが可能となる。勿論、こうして処理された脱水ケーキＥを園芸用土などとして利用すれば、従来は莫大な費用を要して産業廃棄物として処理したり、大きなエネルギーを用いて再生処理したりしていた使用済み粒状活性炭Ｇをそのまま有効利用することができ、経済的である。ただし、使用済み粒状活性炭Ｇに乾燥処理や水溶処理等の前処理を施してから粉砕して粉砕活性炭Ｈとして供給するようにしてもよい。
【００２９】
また、濃縮槽７に供給されて濃縮させられる汚泥Ｂや、給泥槽８に保持される濃縮させられた汚泥Ｂの質は、天候や季節などの環境条件によってその水質が不安定となりがちであるが、環境中の一般的な臭気物質濃度であればこれら濃縮槽７や給泥槽８に供給する粉砕活性炭Ｈの供給量も安定している。従って、使用済み粒状活性炭Ｇの安定した再使用を図ることができ、数年に１度大量に発生する使用済み粒状活性炭Ｇを確実に処理することができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、この使用済み粒状活性炭Ｇが発生する粒状活性炭接触池４が本実施形態の浄水処理設備自体に備えられている場合について説明したが、例えば当該浄水処理設備自体には粒状活性炭接触池４が備えられていなくても、他の浄水処理設備に備えられた粒状活性炭接触池４等の粒状活性炭吸着設備において発生した使用済み粒状活性炭Ｇに対して本発明を適用して、この他の浄水処理設備の使用済み粒状活性炭Ｇを粉砕して本実施形態の浄水処理設備の濃縮槽７や給泥槽８に供給するようにしてもよい。また、上述のように大量に発生する使用済み粒状活性炭Ｇの確実な処理が可能であることから、本実施形態の浄水処理設備に粒状活性炭接触池４が備えられている場合でも、他の浄水処理設備で発生した使用済み粒状活性炭Ｇも併せて粉砕して再利用することも可能となる。
【００３１】
ここで、上記実施形態では粉砕活性炭Ｈを濃縮槽７と給泥槽８との双方に分配して供給するようにしているが、これら濃縮槽７と給泥槽８のいずれか一方に供給することも可能であり、その場合にも濃縮槽７と給泥槽８のそれぞれにおける上記効果は奏することができる。ただし、給泥槽８のみに粉砕活性炭Ｈを供給する場合には濃縮槽７における効果は得ることはできず、また濃縮槽７のみに供給する場合には、最終的には給泥槽８にも粉砕活性炭Ｈが供給されることになるとはいえ、粉砕活性炭Ｈの供給量、すなわち使用済み粒状活性炭Ｇの処理量が低減することは避けられない。
【００３２】
従って、粉砕活性炭Ｈは、本実施形態のように濃縮槽７と給泥槽８の双方に分配して供給されるのが望ましい。このとき、濃縮槽７と給泥槽８へのそれぞれの粉砕活性炭Ｈの供給量の比は、濃縮槽７に供給された粉砕活性炭Ｈが最終的には汚泥Ｂとともに給泥槽８に供給されることを考慮すると、重量比で９：１程度と濃縮槽７への供給量が給泥槽８への供給量より多くされるのが望ましい。
【００３３】
なお、こうして濃縮槽７と給泥槽８の双方に粉砕活性炭Ｈを分配して供給する場合や、給泥槽８のみに粉砕活性炭Ｈを供給する場合でも、給泥槽８での臭気の確実な除去や脱水機９からの排水Ｆの清澄化を図るには、給泥槽８内の溶液中における粉砕活性炭Ｈの濃度が常に０．１〜１重量％となるように、例えば自動制御されて粉砕活性炭Ｈのスラリーが、０．１〜１％の範囲の粉砕活性炭注入率で注入されるように構成されるのが望ましい。ここで、粉砕活性炭注入率とは、粉砕活性炭Ｈを添加する対象に含まれる粉砕活性炭Ｈの固形物重量濃度である。また、粉砕活性炭保持槽１１から濃縮槽７および給泥槽８に粉砕活性炭Ｈのスラリーを供給する配管にそれぞれバルブを設けておいて、これら濃縮槽７と給泥槽８のいずれか一方への粉砕活性炭Ｈの供給と双方への分配供給とを切り替え可能としてもよい。
【実施例】
【００３４】
以下、上記実施形態に基づく実施例を挙げて本発明の効果について実証する。本実施例では、凝集沈殿池２から排出される排泥量が１０００ｍ３／日、排泥濃度（固形物濃度）が０．５％、固形物量５ｔ−ｄｓ／日、臭気原因物質である２−メチルイソボルネオール濃度が１０〜２０ｎｇ／Ｌの汚泥Ｂに対して、粒径が１００μｍ以下のものが９０％以上含まれた粉砕活性炭Ｈを、容量１０００ｍ３の濃縮槽７に４．５ｔ−ｄｓ／日、容量１００ｍ３の給泥槽８に０．５ｔ−ｄｓ／日の割合で、合計５ｔ−ｄｓ／日で供給した。従って、粉砕活性炭Ｈの注入率は０．５％である。また、濃縮槽７から引き抜かれて給泥槽８に排出される濃縮槽引抜汚泥量は１００ｍ３／日、全固形物濃度は９．５％、全固形物量は９．５ｔ−ｄｓ／日であり、給泥槽８から排出されて脱水される脱水処理汚泥は１０ｔ−ｄｓ／日、そのうち粉砕活性炭Ｈは５ｔ−ｄｓ／日であった。
【００３５】
その結果、この脱水処理汚泥を脱水機９で脱水した１０ｔ−ｄｓ／日の脱水ケーキＥは、濃縮汚泥Ｂが５ｔ−ｄｓ／日、粉砕活性炭Ｈが５ｔ−ｄｓ／日で、重量比はｄｓ比率で濃縮汚泥Ｂが５０％、粉砕活性炭Ｈが５０％であり、ケーキ厚みにムラが生じたり、いびつなケーキが形成されたりすることなく確実にケーキ形成が可能であった。さらに、濃縮槽７から排出された上澄み水Ｄと脱水機９から排出された排水Ｆの２−メチルイソボルネオール濃度は、ともに１〜２ｎｇ／Ｌにまで低減されており、本発明により、着水井１に返送される返送水の水質改善が図られていることが分かった。ちなみに、上記と同じ条件で、粉砕活性炭Ｈとして粒径が１ｍｍ〜１００μｍのものが６０％以上含まれたものを供給した場合でも同様にムラや歪みのない確実なケーキの形成が可能であったのに対し、粒径が１ｍｍを越えるものが殆どを占める粉砕していない使用済み粒状活性炭Ｇを供給した場合には脱水機９においてケーキを形成することができなかった。
【符号の説明】
【００３６】
１  着水井
２  凝集沈殿池
２Ａ  混和池
２Ｂ  フロック形成池
２Ｃ  沈殿池
３  オゾン接触池
４  粒状活性炭接触池（粒状活性炭吸着設備）
５  急速濾過池
６  浄水池
７  濃縮槽
８  給泥槽
９  脱水機
１０  粉砕手段
１１  粉砕活性炭保持槽（供給手段）
Ａ  原水
Ｂ  汚泥
Ｃ  浄水
Ｄ  上澄み水
Ｅ  脱水ケーキ
Ｆ  沈殿処理水
Ｇ  使用済み粒状活性炭
Ｈ  粉砕活性炭
【図１】
0005809843.tif 000002