グラファイト吸着装置 グラファイト 吸着装置 GRAPHITE ADSORBER

弊社は新たに開発したリサイクルグラファイト粉末を、焼結させて作製したグラファイト多孔質焼結体を、吸着処理用フィルターとした高度糞尿排水処理システムの研究開発を行っています。

グラファイトろ過装置 グラファイトろ過装置

問題 Matter

畜産農家の家畜排泄物の処理問題

 畜産農家の家畜排せつ物(糞尿)の処理は深刻な問題で、地域の環境への影響が大きく、さらに地下水の汚染の原因にもなります。そのため「家畜排せつ物管理法」(農林水産省に)が施行され、家畜排せつ物の適正な処理を目的とした畜産排水処理施設の開発・導入が様々な企業などで進められています。

 現在一般的に行われている排水処理は1次処理(固液分離)、2次処理(微生物処理)の基本工程に分けられております。

 しかし、BOD(生物化学的酸素要求量)や浮遊物質の除去は可能ですが、COD(化学的酸素要求量)や着色、臭いは十分処理できないため、そのまま河川に放流するには問題があります。

 

 そこで基本工程の後、さらに高度な処理を行う必要があるのです。

  • STEP 01

    1次処理(固液分離)

    沈殿分離、ふるいやスクリーンにより固形物の除去を行います。

  • STEP 02

    2次処理(微生物処理)

    残存する有機物を微生物の働きによって除去する。

  • STEP 03

    高度処理(リン、難分解性物質、色の除去)

    様々な処理方法が研究されています。

基準値 Average level

基準値(健康項目)

畜産に関連する有害物質 基準値 適用対象

アンモニア、アンモニウム化合物、亜硝酸化合物及び硝酸性化合物注1)

(略称:硝酸性窒素等、硝酸性窒素類)

600mg/L注2)

(暫定平成31年6月末日まで)

全ての特定事業場

注1)こちらの式にて算出。
アンモニア性窒素×0.4+亜硝酸性窒素+硝酸性窒素

注2)今後さらに厳しくなることが想定。
一般排水基準値100mg/Lに向けた低減に努める必要がある。年1回の自主測定が義務化。

基準値(生活環境項目)

畜産に関連する項目 基準値  ( < >内は日間平均値) 適用対象
水素イオン濃度(pH)

海域以外:5.8~8.6

海域:5.0~9.0

特定事業場のうち、
1日の排水量が50m3以上のもの

BODまたはCOD注1)

160mg/L <120mg/L>

SS

200mg/L <150mg/L>

銅含有量

3mg/L

亜鉛含有量

2mg/L

大腸菌群数

<3,000個/cm3>

窒素含有量

120mg/L <60mg/L>

指定湖沼に係る特定事業場のうち、
1日の排水量が50m3以上のもの

リン含有量

16mg/L <8mg/L>

窒素含有量

豚房施設以外:120 mg/L<60 mg/L>

閉鎖性海域に係る特定事業場のうち、
1日の排水量が50m3以上のもの

豚房施設:170 mg/L<140 mg/L>
(暫定平成30年9月末日まで)

リン含有量

豚房施設以外:16mg/L<8 mg/L>

豚房施設:25 mg/L<20 mg/L>注2)
(暫定平成30年9月末日まで)

注1)BODの排水基準は海域及び湖沼以外の公共用水域への排水、CODの排水基準は海域及び湖沼への排水に限って適用。
注2)今後さらに厳しくなることが想定。
汚水浄化処理施設の適切な運転管理を行い、一般排水基準値である窒素 120mg/L <60mg/L>、リン16mg/L <8mg/L>に向けた低減に努める必要がある。

新技術 New technology

再生グラファイト吸着装置

高度処理の技術として、グラファイト粉末をセラミックスに混合して焼結させることで作製した、グラファイト多孔質焼結体の糞尿排水処理装置(再生グラファイトの筒)を開発しました。

再生グラファイトろ過装置

水中で微生物細胞は負の電気を帯びている(負電荷をもっている)ことが分かっています。

炭素繊維は負電荷が他の繊維に比べて少なく、また全ての物質には分子間力と呼ばれる互いに引き合う相互作用が働きますが、水中では微生物と炭素繊維間に働くこの相互作用が、微生物と他の繊維との間に働く相互作用より強くなります。したがって、炭素繊維に対しては、微生物は素早く、容易に付着することができるのです。

炭素繊維は硝化細菌の付着固定も可能であることが確認されており、安価で効果の高い水質浄化用吸着材の開発が期待されています。

再生グラファイトろ過装置

検証実験データ Verification experiment

糞尿排水基準値と糞尿原液、処理水の分析結果

下記がグラファイト多孔質焼結体容器により吸着処理した溶液の分析結果です。

このようにすべての項目で水質汚濁防止法に基づく排水基準値をクリアしているのがご覧いただけます。

色に着目した場合、未使用の焼結体で吸着した溶液は糞尿原液の濃い茶色の着色が薄い黄色に脱色していることがおわかりいただけます。繰り返し使用する場合には一度使用した後500℃で加熱処理することで脱色能は改善していることが分かり、適切な熱処理等を行うことで繰り返し使用することができるため、吸着材として使用できる可能性が十分にあります。

糞尿原液 基準値 グラファイト多孔質焼結体容器による
吸着処理
生物化学的酸素要求量(BOD) mg/L 210 160 34
化学的酸素要求量(COD) mg/L 620 160 100
浮遊物質量(SS) mg/L 12 200 4
窒素含有量 mg/L 800 120 110
リン含有量 mg/L 8.7 16 5.7
生物化学的酸素要求量(BOD) mg/L 210 160 34
排水の脱色 排水の脱色 排水の脱色

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