JP2002126772A - 活性汚泥処理方法および装置 - Google Patents

活性汚泥処理方法および装置

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JP2002126772A
JP2002126772A JP2000317640A JP2000317640A JP2002126772A JP 2002126772 A JP2002126772 A JP 2002126772A JP 2000317640 A JP2000317640 A JP 2000317640A JP 2000317640 A JP2000317640 A JP 2000317640A JP 2002126772 A JP2002126772 A JP 2002126772A
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activated sludge
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treatment method
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Tsuneo Tanaka
恒夫 田中
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

(57)【要約】 【課題】 担体を用い、簡易な装置で、効率的に硝化と
脱窒を促進する新規な活性汚泥処理方法および装置を提
供する。 【解決手段】 炭素繊維からなる三次元網目状構造のウ
ェブ担体40を浸漬した活性汚泥処理。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排水の活性汚泥処
理方法および装置に係り、詳しくは、排水中の窒素成分
を除去するに好適な活性汚泥処理方法および装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、生活排水、下水あるいは産業排水
などの汚水のうち有機成分を含む汚水は、主として微生
物分解による生物処理方法により処理されている。この
生物処理方法の一つとして、活性汚泥処理方法が広く採
用されている。活性汚泥処理方法は、下水あるいは産業
排水等の有機排水の処理に広く用いられているが、処理
速度が低く、大きな処理容積を要し有し、また、窒素成
分の除去が困難という課題がある。
【0003】窒素成分の除去のため、好気的硝化処理お
よび嫌気的脱窒処理を循環させる方法が提案されている
が、装置の運転制御が難しくまた、装置が大型になると
いう問題がある。また、単槽で脱窒を行うために、間欠
的に曝気を行い、好気状態と嫌気状態を繰り返して、硝
化と脱窒を行う方法も提案されているが、必ずしも効率
的ではない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのよう従来
の活性汚泥処理方法の問題点に鑑みなされたものであっ
て、特定の担体を用い、簡易な装置で、効率的に硝化と
脱窒を促進する新規な活性汚泥処理方法および装置を提
供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明方法は、炭素繊維
からなる三次元網目状構造のウェブ担体を浸漬したこと
を特徴とする活性汚泥処理方法であって、生物親和性の
高い炭素繊維のウェブの表面で硝化が促進され、また、
三次元網目状構造の内部で脱窒が促進されて窒素成分が
除去される。
【0006】ウェブ担体の槽容積(cm3)に対する表
面面積(cm2)の比である比表面積(cm2/cm3
を0.45以下となしたものは、浮遊汚泥と担体付着汚
泥のバランスが良くなり、効率的に処理が行われる。ま
た、前記ウェブ担体の厚みを3cm以下となしたもの
は、担体の表面積と内部空隙容積とのバランスが良く、
表面での硝化と内部空隙での脱窒がともに促進される。
ウェブ担体がピッチ系の炭素繊維の捲縮性短繊維を積層
したものは、比較的安価であって、適度の空隙率(嵩高
性)、圧縮弾性を有し、実用性が高い。また、間欠的に
曝気を施すことにより脱窒を促進することができる。な
お、空隙率とはウェブの見かけの全容積からウェブを構
成する繊維の全容積を引いた空隙容積の、ウェブの見か
けの全容積に対する比率(%)をいう。
【0007】上述の活性汚泥処理方法を実施する装置あ
って、活性汚泥を保持する槽と、槽に浸漬され、三次元
網目状構造のウェブ担体を収納した通水性のケーシング
と、槽内に酸素を供給する曝気手段と、を有するもの
は、簡易な装置で、三次元網目状構造のウェブ担体を効
率的に保持できる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明方法は、生物親和性の高い
炭素繊維からなる三次元網目状構造の担体を浸漬した活
性汚泥処理方法であり、担体表面における活性汚泥によ
る好気処理(硝化)と、担体内部における嫌気的脱窒処
理により排水の窒素除去を促進するものであるが、この
炭素繊維の三次元網目状構造のウェブ担体としては、軽
量防音断熱材として使用され、株式会社ドナックの製造
になる、ドナカーボ(登録商標)・ライトウール(DL
Wという)が挙げられる。
【0009】DLWは、汎用ピッチ系の炭素繊維の捲縮
性の短繊維からカード機を用いて形成される綿状の原料
ウェブ(綿状繊維シート)を多数積層してなる三次元網
目状構造を有するウェブである(特開平7-331572号公
報、特開平9-273059号公報あるいは特開平9-276087号公
報参照)。DLWは、炭素繊維の短繊維を適宜の厚さ
(1〜10mm程度)の綿状の原料ウェブに形成し、原料ウェ
ブの短繊維を網目状に接着しつつ、原料ウェブを多数積
層して所定の厚さ(15〜80mm)に成形した圧縮性、弾力
性、通気性などを有する三次元網目状構造体であるか
ら、原料ウェブにおいて各短繊維は面に平行に層をなす
と共に、構造体においては、各原料ウェブが積層されて
層を形成する。このように炭素繊維からなり、三次元網
目状構造を有し、嵩高で、空隙を有するウェブ構造体を
炭素繊維からなる三次元網目状構造のウェブという。
【0010】ウェブ担体としては、DLWのウェブを構
成するピッチ系の炭素繊維の短繊維の径が18μm、繊
維密度1.6g/cm3で、ウェブ密度0.04g/c
3、空隙率97%程度のものが好適に用いられる。ま
た、ウェブ担体の厚みは、処理方式により任意の厚みを
採用できるが、好ましくは、厚さ1cmを中心に0.5
cm以上、3cm以下が好適である。厚さ3cmを越え
ると表面積と担体内部容積の比が小さくなること、ある
いは、担体内部に十分な活性汚泥が保持されないことに
より、窒素除去性能が低下する。また、0.5cm以下
になるとウェブ内部での嫌気的部分の保持が困難になる
上ウェブの取り扱いも難しく、またエンジニアリングの
観点からもウェブの厚みは0.5cm以上が望ましい。
【0011】活性汚泥槽の容積(cm3)に対するウェ
ブ担体の全表面積(cm2)の比、比表面積(cm2/c
3)は、0.45以下が好ましい。この比表面積が
0.45を越えると、ウェブ担体に捕捉される微生物
(活性汚泥)が多くなり、浮遊汚泥が減少し、活性汚泥
処理性能が低下するためである。また、比表面積の下限
については、処理すべき排水の性状、窒素分量、処理量
などにより定められるべきものであるが、比表面積で
0.30以上が好ましい。
【0012】ウェブ担体の浸漬に際しては、形態保持性
のないウェブの薄片を浸漬するので、この単位ウェブを
金網で形成したケーシングに収納して、このケーシング
を必要数活性汚泥槽に浸漬する方式が簡易であり、調整
も容易である。金網ケーシングの活性汚泥槽への取り付
けは適宜の取り付け方法が採用できるが、装置が大型の
場合は、各ケーシングを間隔を持って多数保持するブラ
ケットにまとめ、ケーシング群毎にまとめて取り付ける
こともできる。
【0013】本発明の、炭素繊維からなる三次元網目状
構造のウェブついて、上述においては、株式会社ドナッ
クのDLW(ドナカーボ(登録商標)・ライトウール)
を例示した。このものは前述の通り、汎用ピッチ系炭素
繊維の短繊維を綿状繊維シート(原料ウェブ)に形成した
ものを多数積層して層をなす嵩高ウェブとしており、ま
た内部には三次元網目状構造を形成しているので、処理
水の層面に沿う透過性が良く、また、十分な空隙率を有
し、浸潤した活性汚泥の保持性能も優れ、ウェブ担体と
して好適である。さらに、ケーシングに収納する際も若
干の圧縮弾性を有するので、圧縮して収納することによ
り担体としての形態維持性も優れている。
【0014】特に、DLWのうち、嵩密度5〜15Kg/m
3、荷重100gf/cm2での圧縮硬さ0.7〜0.9の嵩高ウェブは
好適に用いられ、ウェブが、炭素繊維の短繊維からな
り、この短繊維が、捲縮性を有し、径10〜20μ、長さ0.
1〜10cmであるものについては担体としての性能を良く
発揮できる(圧縮硬さは、前記特開平9-273059号公報記
載の定義による)。
【0015】構成炭素繊維はピッチ系の短繊維に限ら
ず、長繊維で構成されるウェブでも良く、適度の三次元
網目状構造(微細空隙構造)を有し、できれば層をなす
構造で、活性汚泥を内部に保持できるものであればよ
い。従って、カーディングにより製造されるウェブの
他、いわゆる、スパンボンド方式により多数の長繊維を
ランダムに折りたたんで形成するウェブシート、その他
の方法で製造される三次元網目状構造のウェブであって
も、層内に網目状の空隙を有するものであればウェブ担
体として採用できる。さらに、網目状の構造は必ずしも
網の目様に均斉なものである必要はなく、ランダムな目
構造で空隙が形成されるものであれば良い。
【0016】なお、嵩高ウェブを構成する繊維は炭素繊
維100%が好適であるが、嵩高ウェブの製造の必要性、
物性、機械特性の必要から混合される若干の他の素材の
存在は許容できる。ただし、生体に有毒、有害な副材料
は許容できない。
【0017】なお、本発明において好適に用いられる炭
素繊維からなる三次元網目状構造のウェブであるDLW
は、前述の通り軽量防音材あるいは断熱材として使用さ
れるものであるが、これらは建築廃材として廃棄される
ものもあり、本発明に於いては、このような廃材も有効
に利用できるので環境保全の観点からも有用な発明であ
る。
【0018】
【実施例】以下、本発明方法を小規模実験装置で実施し
た実施例、比較例により本発明方法、装置を具体的に説
明する。図1は、実験に用いた活性汚泥処理装置の模式
的断面図であり、この装置は、容積4.5Lの活性汚泥
槽10と、仕切り板11で仕切られ、隣接して形成され
た容積0.8Lの沈殿槽20とからなる。沈殿槽20の
底面は傾斜板21で形成され、傾斜板21と仕切り板1
1との間に隙間が形成され、活性汚泥槽10の処理水が
沈殿槽20に導かれる。
【0019】排水は流入管11からポンプ11aにより
定量供給され、処理水は、沈殿槽20の溢流管22から
等量排出される。曝気用の空気はエアーポンプ12aに
より、槽底に開口する散気管12に供給される。槽内p
H調整のためのアルカリ剤はアルカリ剤供給ポンプ13
aを介してアルカリ剤供給管13から適宜供給される。
活性汚泥槽10内には、pH計14、DO(溶存酸素)
計15、ORP(酸化還元電位)計16が設置され、槽
内の処理状況を測定できるようになしている。
【0020】活性汚泥槽10内には、ステンレス金網で
形成された複数のケーシング30(幅5cm、高さ10
cm、厚さ0.5cm)が浸漬され、ケーシング30内
には前述のDLWのウェブ担体40(原糸径18μm、
原糸密度1.6g/cm3、担体密度0.039g/c
3、空隙率97.6%)が収納されている。このウェ
ブ担体40の厚さは0.5cmで、浸漬枚数を変えるこ
とにより、比表面積を各値に設定した。
【0021】活性汚泥槽10に培養した種汚泥を投入し
た後、表1に記載の人工下水を一日当たり4.5L供給
し(HRT:24時間)、MLSS濃度が約3000m
g/Lになるまで培養、馴致し、pHの低下が確認でき
たので、アルカリ剤(濃度1g/Lの水酸化ナトリウム
溶液)を一日当たり約150mL添加して、pHを中性
付近に制御した。馴致の後、表2に示した条件で処理を
行った。
【表1】
【表2】 実験1(RunNo.1)は、連続曝気処理(送気量
0.5L/min、DO4〜6mg/L)における比較
例であり、実験8(RunNo.8)は、間欠曝気処理
(3時間サイクル、好気時間比0.33)における比較
例で、それぞれウェブ担体の浸漬がないものである。実
験2〜6(RunNo.2〜RunNo.6)は、連続曝
気処理の実施例でそれぞれ比表面積を変えたものであっ
て、実験7(RunNo.7)は間欠曝気処理の実施例
である。
【0022】各実験における流入COD、流出COD、
流入TN(全窒素分)、流出TNの測定結果(経日変
化)を図2に示した。連続曝気処理、間欠曝気処理の各
比較例に対し、ウェブ担体の浸漬による実施例におい
て、窒素除去が促進されることが分かる。また、窒素除
去に対しては、間欠曝気処理における担体浸漬の効果が
大きいことが分かる(なお、間欠曝気処理時にはアルカ
リ剤を添加することなくpHは6〜8に維持できた)。
【0023】また、図3に各実験(実施例、比較例)に
おけるCOD除去速度、硝化速度、脱窒速度を計算した
結果とMLSS濃度の変化を示した。比較例に対し実施
例の方が除去性能に優れていることが分かる。また、比
表面積0.44の実験5(RunNo.5)において
は、MLSS濃度が1000mg/Lに低下し、窒素除
去性能には優れるもののCOD除去に低下が見られるこ
とから、MLSS濃度維持のためには比表面積0.45
近傍が限界と考えられる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、活性汚泥処理におい
て、炭素繊維からなる三次元網目状構造のウェブ担体を
浸漬したので、生物親和性の高い炭素繊維のウェブの表
面で硝化が促進され、また、三次元網目状構造の内部で
脱窒が促進されて窒素成分が効率よく除去される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の活性汚泥処理実験を実施した装置の模
式的断面図。
【図2】流入COD、流出COD、流入TN(全窒素
分)、流出TNの測定結果(経日変化)を示すグラフ。
【図3】COD除去速度、硝化速度、脱窒速度を計算し
た結果とMLSS濃度の変化を示すグラフ。
【符号の説明】 10 活性汚泥槽 20 沈殿槽 30 ケーシング 40 ウェブ担体

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭素繊維からなる三次元網目状構造のウェ
    ブ担体を浸漬したことを特徴とする活性汚泥処理方法。
  2. 【請求項2】前記ウェブ担体の槽容積(cm3)に対す
    る表面面積(cm2)の比である比表面積(cm2/cm
    3)を0.45以下となした請求項1に記載の活性汚泥
    処理方法。
  3. 【請求項3】前記ウェブ担体の厚みを3cm以下となし
    た請求項1または2に記載の活性汚泥処理方法。
  4. 【請求項4】前記ウェブ担体がピッチ系の炭素繊維の捲
    縮性短繊維を積層したものである請求項1、2または3
    に記載の活性汚泥処理方法。
  5. 【請求項5】間欠的に曝気を施す請求項1、2、3また
    は4に記載の活性汚泥処理方法。
  6. 【請求項6】請求項1、2、3、4または5に記載の活
    性汚泥処理方法を実施する装置あって、活性汚泥を保持
    する槽と、槽に浸漬され、三次元網目状構造のウェブ担
    体を収納した通水性のケーシングと、槽内に酸素を供給
    する曝気手段と、を有することを特徴とする活性汚泥処
    理装置。
  7. 【請求項7】前記ケーシングが板状ウェブ担体を圧縮保
    持する金網ケースである請求項6に記載の活性汚泥処理
    装置。
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Cited By (3)

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