JP2000237785A - 廃水処理に適した磁性スラッジおよびその製造方法と廃水処理方法 - Google Patents
廃水処理に適した磁性スラッジおよびその製造方法と廃水処理方法Info
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- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
なシラッジを提供し、しかもこれを用いた生物膜の動作
制御を容易とすることによって廃水処理効率を向上させ
ることのできる方法を提供する。 【解決手段】 微生物を含有し、磁界反応性を有する磁
性スラッジを用いる。
Description
に適した磁性スラッジおよびその製造方法並びにその利
用による廃水処理方法に関するものである。
降流嫌気性固定床リアクターが知られている。しかしこ
の技術には、廃水中の浮遊物や増殖した微生物が固定床
に閉塞して通水の圧力損失を引き起こしたり、廃水の通
水の短絡化現象を引き起こすという欠点があった。また
固定床に微生物担体を用いる場合、自身から発生するガ
ス浮力によって担体が水面に浮上し、処理効率および装
置の設計に悪影響を与えることになる。一方、上昇流ス
ラッジブランケットリアクターは上記の諸問題を解決で
きる装置であると考えられている。しかしながら、実際
には、この装置にはガス−汚泥分離装置が必須であり、
反応器底部の均一分散流入システムの適正な設計が不可
欠であることなど、装置設計上煩雑であるという問題が
ある。さらに、この装置内で形成されるグラニュール汚
泥はその形成に3〜4ヶ月を要するなど、処理運転の立
ち上げ期間の長さが大きな問題となっている。またこの
グラニュール汚泥生成は微生物の付着・集塊機能を利用
したものであって、蛋白質や脂質を含む廃水ではうまく
機能しないことが報告されている。
含むスラッジを短時間で作成しこれを生物膜として利用
すること、さらにはこの生物膜の動作を制御することが
有効であると考えられるが、これまでのところ、このよ
うな技術手段は提供されていないのが実情である。
記のとおりの従来の技術の問題点を解消し、廃水処理に
適しているとともに、製造が簡便なスラッジを提供し、
しかもこれを用いた生物膜の動作制御を容易とすること
によって廃水処理効率を向上させることのできる方法を
提供することを課題としている。
の課題を解決するものとして、第1には、微生物を含有
し、磁界反応性を有することを特徴とする磁性スラッジ
を提供する。また、この出願の発明は、第2には、超常
磁性体が含有されている磁性スラッジを、第3には、重
合体を支持体としている磁性スラッジを、第4には、重
合体が不溶化キトサンまたはポリビニルアルコールであ
る磁性スラッジを提供する。
生物を含有し、磁界反応性を有する磁性スラッジの製造
方法であって、支持体としての重合体に超常磁性体と濃
縮汚泥とを捕捉支持させることを特徴とする磁性スラッ
ジの製造方法を、第6には、重合体が不溶化キトサンま
たはポリビニルアルコールである製造方法を提供する。
第1ないし第4のいずれかの発明の磁性スラッジを用い
る廃水処理方法であって、磁性スラッジの動作を磁力に
より制御することを特徴とする廃水処理方法を提供し、
第8には、一槽中で脱窒とメタン発酵とを同時に行う廃
水処理方法を、第9には、多孔質コンクリートに磁性ス
ラッジを保持する廃水処理方法をも提供する。
の特徴を持つものであるが、次にその実施の形態につい
て説明する。まず、この出願の発明の磁性スラッジにつ
いては、適宜な支持体を用い、これに濃縮汚泥が支持さ
れ、かつ微生物が保持され、しかも磁性スラッジとし
て、磁界に対して敏感な反応(応答)性を有しているも
のとする。
例示説明すると、たとえば、酢酸−キトサン溶液中に超
常磁性体と濃縮汚泥を懸濁し、キトサンの架橋反応を利
用してこれらを固定したものとすることができる。キト
サンは酢酸溶液中で溶解し、溶液に懸濁物がある場合こ
れらを凝集沈殿させる作用がある。これに水酸化ナトリ
ウムなどのアルカリ溶液を加えるとキトサンが不溶化
し、超常磁性体と濃縮汚泥をしっかりと捕捉したスラッ
ジが生成する。不溶化に要する反応時間は数分程度で十
分であり、微生物に対する悪影響は非常に少ない。こう
して生成したスラッジを十分水洗いし、永久磁石を用い
て回収すると磁性スラッジが得られる。
れる特殊な磁性体であり、磁場に入れても残留磁化がな
く、通常の磁性体に見られるように磁場から外した後も
くっ付き合うということはない。この性質は廃水処理で
は好ましいものであり、その材質としてはマグネタイ
ト、フェライトなどの酸化鉄の微粉末を挙げることがで
きる。
微生物を捕捉した形だが、不溶化したキトサンの表面は
粗く多孔状であるので、ここに微生物が吸着増殖する。
したがって、処理が進行するにつれてスラッジ表面にも
生物膜が形成される。支持体については上記のキトサン
重合体に限られることはない。廃水処理用微生物に悪い
影響を与えない、もしくはその影響の少ないものであれ
ばよい。たとえばポリビニルアルコール等も使用するこ
とができる。これらの重合体については、その表面が多
孔質であることがより適当でもある。
として各種のものが考慮される。たとえば以下の二つを
例示することができる。もちろん利用法はこれに限定さ
れることはない。第1の例は後述の実施例2でも用いて
いるが、図1のように、磁性スラッジでスラッジヘッド
を形成した上向流嫌気スラッジベットリアクターとして
の利用である。スラッジベット内には、多量の微生物が
磁性スラッジの内部および表面に保持され、有機物や硝
酸態窒素を分解してガスを生成する。スラッジベットは
磁気コイル等による外部からの磁界を受けてわずかに振
動し、これによって生成ガスの放出が促進され、閉塞や
短絡化も防止できることになる。第2の例は、図2のよ
うに、下降流嫌気スラッジベットリアクターである。装
置外部からの磁界を利用して、分解成分の違う二種類の
スラッジベットを形成する。上部では、硝酸態窒素が、
下部では有機成分が消費される。これによって、微生物
の分解成分の違いから二槽に分けられていた処理が、一
槽で完了することになる。さらにまた、この発明におい
ては、前記の磁性スラッジを河川水の処理に応用する例
を示すこともできる。図3(A)(B)の縦断図と平面
面図に例示したように多孔性コンクリートに孔を開け、
この中に、永久磁石を配置することによって磁性スラッ
ジを保持する。穴上面のスクリーンの上を河川水が通水
されるようにする。この構成は、図4のようにすること
もできる。あるいは、河川での利用については、図5
(A)(B)(縦断面図および側面図)、図6のように
してもよい。
る。そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく説明す
る。
の製造) 希酢酸溶液50〜100mlにキトサンを200〜30
0mg溶解する。ここへ1.5〜3.0gのマグネタイ
トと濃縮汚泥(固形分濃度約3%)15〜30gを混合
して懸濁させる。マグネタイトと濃縮汚泥が凝集してき
たらこれに水酸化ナトリウム溶液(1N)を5〜30m
l加えて激しく攪拌する。2〜3分間でキトサンが不溶
化しマグネタイトと濃縮汚泥が捕捉される。これを多量
の水で洗い、3000rpmで15分間遠心分離すると
約10gの磁性スラッジが得られる。図7に示すように
この磁性スラッジを用いた半連続培養の脱窒反応実験で
は、硝酸態窒素負荷量1.8mg/g磁性スラッジ/
日、水理学的滞留時間1日の条件で培養三日目で除去率
100%を達成した。 (実施例2)磁性スラッジベットを形成した上向流嫌気
スラッジベットリアクターを図1のように構成する。ス
ラッジベット内には、多量の微生物が磁性スラッジの内
部および表面に保持され、有機物や硝酸態窒素を分解し
てガスを生成する。磁性スラッジには通常の処理に比べ
て多量の微生物が保持されていることから、処理効率が
向上する。スラッジベッドへ装置外部から磁気コイル等
を用いて磁界をかける。磁気コイルを二方向以上設置
し、これに時間をずらして電流を流すことによって、定
期的に磁界の方向をかえる。この操作によってスラッジ
ベットが少しずつ移動することによって生成ガスの放出
が促進され、閉塞や短絡化も防止できる。 (実施例3)下降流嫌気スラッジベットリアクターを図
2のように構成する。装置外部からの磁界を下降流嫌気
スラッジベットリアクターである。装置外部からの磁界
を利用して、分解成分の違う二種類のスラッジベットを
形成する。上部の脱窒菌スラッジベットでは、脱窒菌に
より硝酸態窒素が下部のメタン生成菌スラッジベットで
は、メタン生成菌により有機成分が消費される。上部で
は廃水中に含まれる炭素源を利用して脱窒菌が硝酸態窒
素を消費するが、この時利用されなかった余分な炭素源
は下部へ向かう。ここでは上部から流入した炭素源をメ
タン生成菌が分解する。この際、炭酸ガスとメタンガス
が発生するが、これらは上方へ向かい一部は脱窒菌の炭
素源として利用される。この操作によって、二槽に分け
られていた処理が、一槽で完了することになる。なお磁
性スラッジベットを移動させる方法は実施例2と同様で
ある。 (実施例4)磁性スラッジを多孔性コンクリートに開け
た孔に保持し、河川・湖沼の水浄化に応用する。コンク
リートに開けた孔の入口の側面にドーナツ状の永久磁石
を図3(A)(B)のように埋め込む。この磁力により
磁性スラッジは孔の外にこぼれ出ない。入口には、夾雑
物の進入を防ぐためにスクリーンを設ける。図4のよう
に、このような孔を多数設けたコンクリートを河川・湖
沼中に設置し、この中に入り込む汚水が磁性スラッジに
よって浄化される。磁性スラッジからこぼれだしたり、
増殖して浮遊している微生物は、コンクリートの細孔に
付着し処理効率の向上に役立つ。 (実施例5)磁性スラッジを多孔性コンクリートに開け
た孔に保持し、河川・湖沼の水浄化に応用する。コンク
リートに開けた孔の入口・出口の側面にドーナツ状の永
久磁石を図5(A)(B)のように埋め込む。この磁力
により磁性スラッジは孔の外にこぼれ出ない。入口・出
口には、夾雑物の侵入を防ぐためにスクリーンを設け
る。設置するコンクリートの方向を図6のように水の流
れに対して平行にする。これによって汚水がより積極的
に磁性スラッジに接することになる。
適したこの発明の磁性スラッジにより、以下のような効
果が得られる。 1.キトサン等の重合体の応用により、微生物を含む濃
縮汚泥と超常磁性体を短時間で多量に捕捉することがで
きる。
より高濃度の微生物を装置内に確実に保持できる。 3.図1のように磁性スラッジを移動させることで、生
成ガスの放出を促進し、閉塞、短絡化を防ぐことができ
る。 4.図2のように一槽内で、違い分解能を持つ微生物を
同時に培養することが可能になる。
の効率の向上が可能になる。
で、違う分解能を持つ微生物を同時に培養することを例
示している。
ある。河川への利用を例示している。
である。河川への利用を例示している。
を例示した図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 微生物を含有し、磁界反応性を有するこ
とを特徴とする磁性スラッジ。 - 【請求項2】 超常磁性体が含有されている請求項1の
磁性スラッジ。 - 【請求項3】 重合体を支持体としている請求項1また
は2の磁性スラッジ。 - 【請求項4】 重合体が不溶化キトサンまたはポリビニ
ルアルコールである請求項3の磁性スラッジ。 - 【請求項5】 微生物を含有し、磁界反応性を有する磁
性スラッジの製造方法であって、支持体としての重合体
に超常磁性体と濃縮汚泥とを捕捉支持させることを特徴
とする磁性スラッジの製造方法。 - 【請求項6】 重合体が不溶化キトサンまたはポリビニ
ルアルコールである請求項5の製造方法。 - 【請求項7】 請求項1ないし4のいずれかの磁性スラ
ッジを用いる廃水処理方法であって、磁性スラッジの動
作を磁力により制御することを特徴とする廃水処理方
法。 - 【請求項8】 一槽中で脱窒とメタン発酵とを同時に行
う請求項7の廃水処理方法。 - 【請求項9】 多孔質コンクリートに磁性スラッジを保
持する請求項7または8の廃水処理方法。
Priority Applications (7)
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---|---|---|---|
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DE60044806T DE60044806D1 (de) | 1999-02-19 | 2000-02-18 | Zur wasserbehandlung geeigneter magnetischer schlamm, verfahren zu seiner herstellung und verfahren zur wasserbehandlung |
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Cited By (4)
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1999
- 1999-02-19 JP JP4196899A patent/JP4375832B2/ja not_active Expired - Lifetime
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