活性炭カラムによる都市部の雨水を模倣した化合物の吸着 溶存有機窒素

Activated Carbon Column Adsorption of Compounds that Mimic Urban Stormwater Dissolved Organic Nitrogen.

• Mehrdad Mohtadi
• Bruce R James
• Allen P Davis

抄録

雨水によって動員された栄養素は、受入水域の富栄養化を悪化させる可能性があります。雨水の水質を改善するためにバイオリテンションシステムを採用するケースが増えているが、通常、これらのシステムには溶存有機窒素（DON）を除去するための設計特性は組み込まれていない。そこで、本研究では、石炭活性炭と石英砂を混合した媒体を用いた雨水のDONの連続的なカラム吸着に焦点を当てた。8種類のモデル有機窒素化合物の吸着を調べた結果、ピロールのみが顕著な吸着性能を示し、他の有機窒素化合物は吸着が弱かった。その結果、ピロールの吸着深さは88m(降水深4.4m)、表面速度は61cm/h、流入DON濃度は1mg N/Lであった。その後の実験の結果、ピロールの吸着は表層速度の影響をほとんど受けず、すべての表層速度（7〜489cm/h）で91%以上のDON除去効率を示した。このことから、ピロールと同様の挙動を示す雨水のDON除去には、吸着プロセスを用いることができる可能性があると考えられる。

Nutrients mobilized by stormwater can exacerbate eutrophication in receiving waters. While bioretention systems are increasingly employed to improve stormwater quality, they do not normally incorporate design attributes for removal of dissolved organic nitrogen (DON). Thus, the current study concentrated on continuous column adsorption of stormwater DON using a media mixture of coal activated carbon and quartz sand. Adsorption of eight model organic nitrogenous compounds was studied and only pyrrole showed an appreciable adsorption performance; other organic nitrogen compounds were weakly adsorbed. The breakthrough depth for pyrrole was 88 m (equivalent to 4.4 m simulated rainfall depth), at a superficial velocity of 61 cm/h and influent DON concentration of 1 mg N/L. Subsequent experiments revealed that adsorption of pyrrole was minimally affected by superficial velocity, such that its DON removal efficiency was greater than 91% for all tested superficial velocities (7 to 489 cm/h). Accordingly, adsorption processes may be employed for removing stormwater DON fractions behaving similarly to pyrrole; data suggest DON removal initially at greater than 95%, gradually falling to 30% through 25 years of service.

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