生物活性炭を用いた水処理における吸着と生物分解の役割に関する研究

本研究では,フミン質等の有機物を多く含むモデル表流水を用いて,水処理用生物活性炭カラムにおける吸着と生物分解の役割を検討した。生物活性炭における有機物の除去機構は生物効果,吸着効果,生物再生効果の3つであり,それぞれの速度論的役割について以下の結論を得た。(1)生物膜効果:砂カラムの通水実験結果から,活性炭表面に付着・形成した生物膜で分解可能な成分は,モデル表流水中の全有機物成分の約42%であり,接触時間20min程度の処理でほぼ完全に除去された。また,安定した生物膜について,生物濃度込みの生物分解速度定数が実験的にカラムの各位置(任意の接触時間の位置)ごとに得られ,これより推定したカラム内の微生物濃度は3,200mg-C/L〜240mg-C/Lと妥当な値であった。(2)吸着効果:十分に砂カラムで処理した水を活性炭カラムに通水し,生物膜効果の影響を無視して吸着による除去のみを解析した。物質移動容量係数から求めた粒内拡散律速の場合の有効拡散係数は10^<-10>cm^2/s〜10^<-11>cm^2/sとなり,回分実験より求めた値とほぼ一致した。(3)生物再生効果:(生物再生量)=(一度吸着した量) -(吸着して蓄積している量)=(活性炭での除去量)-(砂での除去量)-(細孔容積減少量から求めた吸着量)を求め,この経時測定から生物再生速度定数を計算したところ約0.02(1/d)となり,吸着成分が1日あたり約2%分解されることにより活性炭が生物再生されていたことがわかった。

本研究では,フミン質等の有機物を多く含むモデル表流水を用いて,水処理用生物活性炭カラムにおける吸着と生物分解の役割を検討した。生物活性炭における有機物の除去機構は生物効果,吸着効果,生物再生効果の3つであり,それぞれの速度論的役割について以下の結論を得た。(1)生物膜効果:砂カラムの通水実験結果から,活性炭表面に付着・形成した生物膜で分解可能な成分は,モデル表流水中の全有機物成分の約42%であり,接触時間20min程度の処理でほぼ完全に除去された。また,安定した生物膜について,生物濃度込みの生物分解速度定数が実験的にカラムの各位置(任意の接触時間の位置)ごとに得られ,これより推定したカラム内の微生物濃度は3,200mg-C/L〜240mg-C/Lと妥当な値であった。(2)吸着効果:十分に砂カラムで処理した水を活性炭カラムに通水し,生物膜効果の影響を無視して吸着による除去のみを解析した。物質移動容量係数から求めた粒内拡散律速の場合の有効拡散係数は10^<-10>cm^2/s〜10^<-11>cm^2/sとなり,回分実験より求めた値とほぼ一致した。(3)生物再生効果:(生物再生量)=(一度吸着した量) -(吸着して蓄積している量)=(活性炭での除去量)-(砂での除去量)-(細孔容積減少量から求めた吸着量)を求め,この経時測定から生物再生速度定数を計算したところ約0.02(1/d)となり,吸着成分が1日あたり約2%分解されることにより活性炭が生物再生されていたことがわかった。