JP2002159985A - 微生物付着担体及びこれを用いた廃水処理方法 - Google Patents
微生物付着担体及びこれを用いた廃水処理方法Info
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Abstract
ることができる微生物付着担体及びこれを用いた廃水処
理方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、アンモニア又はアンモニウム
塩の存在下で炭素質材料を加熱し、窒素化された炭素質
材料からなる生成物を得る工程と、上記生成物に微生物
を付着させる工程とを含む方法により得られる微生物付
着担体である。この発明によれば、第1工程の生成物が
カチオン性を有するため、その電気的引力によりアニオ
ン性の微生物を十分に保持することが可能となる。ま
た、生成物が化学的に安定となるため、生成物からカチ
オン性基が溶出するようなことがなく、また、生成物の
表面が摩耗消滅しても新しい表面にカチオン性基が存在
する。このため、微生物を長期間にわたって保持するこ
とが可能となる。
Description
た微生物付着担体及びこれを用いた廃水処理方法に関す
る。
に付着させて廃水を処理する方法がよく知られている。
この方法によると、処理槽内に微生物を高濃度に保持す
ることができるため、廃水の処理効率を十分に高めるこ
とができるという利点がある。
あるため、本来ノニオン性の高分子材料からなる担体や
その他のアニオン性材質の担体には付着させ難い傾向が
ある。このため、廃水処理用微生物を付着させる担体は
カチオン性を有することが望ましい。
従来、ポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチック
材の表面に、低分子アルキル化した長鎖アルキルアミン
等からなるカチオン性界面活性剤を含浸させる方法が提
案されている(特開平11−166号公報)。
ニウム塩等からなるカチオン性界面活性剤又はポリアク
リルアミド等からなるカチオン系ポリマーを塗布したも
のが提案されている(特開2000−90号公報)。
た従来の公報に記載の担体は以下に示す課題を有してい
た。
担体は、カチオン性界面活性剤をプラスチック材に添加
し混練して成型されるものであるが、その成型にあたっ
て、カチオン性界面活性剤のほとんどがプラスチック材
の内部に包含されてしまうため、微生物を十分に付着さ
せることができない。
担体は、カチオン性界面活性剤又はカチオン性ポリマー
を有するが、これらは、使用している過程で溶解した
り、他の担体との衝突による摩耗で表面から剥離して消
滅してしまう。
であり、微生物を十分に且つ長期間にわたって保持する
ことができる微生物付着担体及びこれを用いた廃水の処
理方法を提供することを目的とする。
した結果、炭素質材料をアンモニア又はアンモニウム塩
の存在下に加熱し、その生成物に微生物を付着させるこ
とにより、上記目的を達成し得る微生物付着担体が得ら
れることを見出し、本発明を完成するに至った。
ウム塩の存在下で炭素質材料を加熱し、窒素化された炭
素質材料からなる生成物を得る第1工程と、第1工程で
得られる生成物に微生物を付着させる第2工程とを含む
方法により得られることを特徴とする微生物付着担体で
ある。
チオン性を有するため、その電気的引力によりアニオン
性の微生物を十分に保持することが可能となる。また、
生成物が化学的に安定となるため、生成物からカチオン
性基が溶出するようなことがなく、また、生成物の表面
が摩耗消滅しても新しい表面にカチオン性基が存在す
る。このため、微生物を長期間にわたって保持すること
が可能となる。
アンモニアを添加して脱硫を行う乾式脱硫装置において
脱硫に使用された吸着剤に微生物を付着してなることを
特徴とする微生物付着担体である。
いて脱硫に使用された炭素質吸着剤は、窒素を多く含有
しており、カチオン性を有する。このため、アニオン性
を有する微生物の付着に有効である。また、上記生成物
と同様、上記炭素質吸着剤も化学的に安定となるため、
廃水中でカチオン性基が溶出するようなことがなく、ま
た、その表面が摩耗消滅しても新しい表面にカチオン性
基が存在する。このため、微生物を長期間にわたって保
持することが可能となる。
廃水を処理することを特徴とする廃水の処理方法であ
る。
物を十分に且つ長期間にわたって保持するため、長期間
にわたって効率よく廃水処理を行うことが可能となる。
詳細に説明する。
はアンモニウム塩の存在下で炭素質材料を加熱し、窒素
化された炭素質材料からなる生成物を得る第1工程と、
前記生成物に微生物を付着させる第2工程とを含む方法
により得られるものである。
又はアンモニウム塩の存在下に加熱して、窒素化された
炭素質材料からなる生成物を得るものであり、具体的に
は以下の第1〜第3の方法によって行われる。
モニアガスを供給する方法である。炭素質材料として
は、活性炭、活性コークス、活性チャー等が用いられ
る。また、炭素質材料の加熱温度は好ましくは250〜
600℃であり、より好ましくは300〜400℃であ
る。250℃未満では、窒素化合物の生成が遅くなる傾
向があり、600℃を超えると、炭素質材料中に窒素が
侵入し難くなる傾向がある。また、炭素質材料の加熱
は、不活性ガス又は還元性ガス雰囲気下で行うことが好
ましい。この場合、炭素質材料の酸化、ひいては炭素質
材料のガス化を十分に防止することが可能となる。不活
性ガスとしては通常、窒素、炭酸ガス、水蒸気、低酸素
の燃焼排ガス等が用いられる。還元性ガスとしては通
常、水素、一酸化炭素等が用いられる。
H2O、NH3を含有するガスを供給して炭素質材料の表
面に硫酸のアンモニウム塩を吸着させ(吸着工程)、そ
の後、炭素質材料を加熱する(加熱工程)方法である。
この方法で用いられる炭素質材料は、上記第1の方法で
用いられる炭素質材料と同じであり、炭素質材料の加熱
温度も上記第1の方法と同じである。更に、炭素質材料
の加熱を、不活性ガス又は還元性ガス雰囲気下で行う点
についても上記第1の方法と同じである。なお、上記の
吸着操作と、加熱操作を繰り返して炭素質材料に窒素を
導入することが好ましい。この場合、担体中の窒素濃度
がより高められるため、カチオン性が増し、微生物をよ
り十分に付着することが可能となる。
安、酸性硫安等)の水溶液を用意し、この水溶液を炭素
質材料に含浸させた後、炭素質材料を加熱する方法であ
る。この方法において、炭素質材料は、上記第1の方法
と同じであり、炭素質材料の加熱温度も上記第1の方法
と同じである。更に、炭素質材料の加熱を、不活性ガス
又は還元性ガス雰囲気下で行う点についても上記第1の
方法と同じである。
成型されていればそのまま使用可能であるが、生成物が
粉末状又は粒度の細かいものである場合は、プラスチッ
ク基材に生成物を固定化することが好ましい。これは、
生成物がプラスチック基材に固定化されることによっ
て、生成物の流出が防止され廃水の処理効率の低下を十
分に防止できるからである。プラスチック基材に生成物
を固定化する方法としては、例えば接着剤を用いたり、
プラスチック基材を加熱して溶融化させ、接着剤を用い
ることなくその表面に生成物を固定化する方法が挙げら
れる。
チレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレ
ンテレフタレート等が用いられる。プラスチック基材の
形状としては、通常球状、円柱状、中空円柱状、立方
体、直方体、各種のハニカム状等が挙げられる。またプ
ラスチック基材の大きさは比重等によっても変わるが、
通常は数mm〜数cmである。プラスチック基材の比重
は、廃水中で流動化することが重要であり、通常は0.
8〜3、好ましくは0.9〜2程度である。比重が上記
範囲を外れると、流動や混合が困難となる傾向がある。
また、上記接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤、
フェノール系接着剤、アクリル系接着剤等の公知の接着
剤が用いられる。
よって得られる生成物に微生物を付着させることにより
得られる。微生物を付着させるためには、生成物を廃水
に投入すればよい。この場合、生成物がカチオン性を有
するので、アニオン性を有する微生物が電気的な引力に
よって生成物に付着される。廃水の種類は特に限定され
るものではなく、例えば活性汚泥槽、硝化槽、脱窒槽内
の廃水等が挙げられる。この場合、廃水の種類に応じた
アニオン性の微生物が生成物に付着されることになる。
ることもできる。
アを添加して脱硫を行う装置として乾式脱硫装置が知ら
れているが、微生物付着担体の製造にあたって、まず、
この乾式脱硫装置において脱硫に使用された炭素質吸着
剤を用意する。この炭素質吸着剤は、窒素を多く含有し
ており、カチオン性を有するため、アニオン性を有する
微生物の付着に有効である。また、上述した生成物と同
様、上記炭素質吸着剤も化学的に安定となるため、廃水
中でカチオン性基が溶出するようなことがなく、また、
その表面が摩耗消滅しても新しい表面にカチオン性基が
存在する。このため、微生物を長期間にわたって保持す
ることが可能となる。
窒素を含有するのは次の理由によるものと考えられる。
即ち、乾式脱硫装置は、反応器中に炭素質吸着剤を収容
しており、この反応器に、硫黄酸化物を含有する排ガス
とアンモニアを添加して流通させると、吸着剤の表面に
硫酸及びそのアンモニウム塩が生成して排ガスが脱硫さ
れる。その後性能が低下した吸着剤は、不活性ガス又は
還元性ガス雰囲気下、通常300〜500℃で加熱再生
される。この時に吸着剤中に窒素が導入されるのであ
る。そして、上記吸着、再生を繰返して使用されるうち
に窒素含有量が増加してカチオン性が増加する。特に窒
素含有量は、使用初期には顕著に増加し、次第に安定化
する。
装置である場合、粉化摩耗した炭素質材料が取り出され
るが、この粉化摩耗した炭素質材料は、窒素含有量の高
い粒状成型炭素質材料の表面が摩耗したものが主であ
る。従って、乾式脱硫装置で得られる粉化摩耗した炭素
質材料は、本発明の微生物付着担体の原料として好適で
ある。特に、粉化摩耗した炭素質材料は通常焼却処分さ
れるものであるため、粉化摩耗した炭素質材料を微生物
付着担体に使用することは資源の再利用という観点から
好ましい。
物を付着させることにより微生物付着担体が得られる。
窒素化炭素質材料に微生物を付着させる方法は、上述し
た窒素化された炭素質材料からなる生成物に微生物を付
着させる方法と同じである。
理方法について説明する。
廃水処理装置の一例を示すフロー図である。
有機物を含む廃水から最初沈殿池1で固形物を取り除
き、最初沈殿池1で処理した最初沈殿池処理水を生物反
応槽2に流入する。生物反応槽2内には、本発明による
微生物付着担体3が流動状態で存在しており、最初沈殿
池処理水は嫌気条件下又は好気条件下で微生物付着担体
3により生物学的に処理される。このとき、微生物付着
担体3を構成する窒素化炭素質材料は化学的に安定であ
るため、廃水中でカチオン性基を溶出するようなことが
ない。また、窒素化炭素質材料の表面が摩耗消滅しても
新しい表面にカチオン性基が存在するため、微生物付着
能力の低下が十分に防止される。従って、微生物付着担
体3は、微生物を十分に且つ長期間にわたって保持する
ことができ、微生物付着担体3により廃水の処理を長期
間にわたって効率良く行うことができる。なお、生物反
応槽2には、スクリーン等の分離機4が設けられ、これ
により微生物付着担体3の流出が防止されている。
水は、最終沈殿池(汚泥分離槽)5に導入され、上澄液
はラインAを経て処理水として排出され、沈殿汚泥の一
部はポンプ6により排出され、汚泥処理系で処理され、
残りはポンプ7により生物反応槽2に戻される。
る生物反応槽2の例を示したものであり、生物反応槽2
には散気装置8が設けられている。散気装置8はブロワ
9と散気管10とからなる。この場合は、生物反応槽2
内には活性汚泥が投入されており、微生物付着担体3は
活性汚泥菌を備えることになる。
廃水処理装置の他の例を示すフロー図である。なお、図
1と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付
すものとする。
有機物を含む廃水から最初沈殿池1で固形物を取り除
き、最初沈殿池1で処理した最初沈殿池処理水を脱窒槽
11に導入する。脱窒槽11には攪拌のための水中攪拌
機12が設けられている。脱窒槽11で処理された脱窒
処理水は硝化槽13に導入する。硝化槽13には散気装
置8が設けられ、硝化槽13内には、本発明による微生
物付着担体3が流動状態で存在している。このため、廃
水は好気条件下で微生物付着担体3により生物学的に処
理される。このとき、微生物付着担体3を構成する窒素
化炭素質材料は化学的に安定であるため、廃水中でカチ
オン性基を溶出するようなことがない。また、窒素化炭
素質材料の表面が摩耗消滅しても新しい表面にカチオン
性基が存在するため、微生物付着能力の低下が十分に防
止される。従って、微生物付着担体3は、微生物を十分
に且つ長期間にわたって保持することができ、微生物付
着担体3により廃水の処理を長期間にわたって効率良く
行うことができる。また、微生物付着担体3は硝化菌を
有するため、廃水中の有機体窒素がアンモニア態窒素、
更に硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素に変換される。硝化槽
13から排出された硝化処理水の一部はポンプ14によ
り脱窒槽11に戻され、残りは最終沈殿池5に導入され
る。脱窒槽11においては、廃水中の硝酸態窒素又は亜
硝酸態窒素が脱窒素菌により窒素に変換される。一方、
最終沈殿池(汚泥分離槽)5で処理された上澄液はライ
ンBを経て処理水として排出され、沈殿汚泥の一部はポ
ンプ7により脱窒槽11に戻される。なお、図2では、
硝化槽13内にのみ微生物付着担体3が存在している
が、脱窒槽11に微生物付着担体が設けられてもよい。
この場合、微生物付着担体3は脱窒素菌を備えることに
なる。
処理に使用した例を示したが、本発明の微生物付着担体
は、脱臭材として脱臭処理に使用することも可能であ
る。
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。
00m2/g、粒径約1mm)に3%のアンモニアガス
を含有する窒素ガスを450℃の温度条件下で10時間
供給して処理し、窒素化した活性炭Bを得た。
素、窒素)元素分析装置で窒素を分析し、その含有量を
求めた。分析方法は、サンプルを燃焼し、その後、還元
銅で還元して窒素に転換し、クロマトグラフィーで測定
する方法である。
カチオン性の評価を行った。即ちカチオン性の評価は、
アニオン性の安息香酸の吸着量の大小により行い、安息
香酸の吸着量は以下の方法によって測定した。
mlに上記活性炭Bを0.2g投入し、これを25℃の
恒温槽中で72時間保持した後、ろ紙でろ過し、ろ液を
0.01規定の水酸化ナトリウムで滴定して安息香酸の
残量を求めた。そして、安息香酸の減量より活性炭Bへ
の安息香酸の吸着量を算出した。その結果を活性炭Bの
窒素含有量とともに表1に示す。
ロピレン(外径4mm、内径3.5mm、長さ5mm)
の表面にエポキシ系樹脂からなる接着剤を用いて固定化
した(以下、「担体B−1」という)。そして、この担
体B−1の廃水処理性能を以下のようにして調べた。
lである活性汚泥槽に、担体B−1を容積率で15%投
入した。その後、活性汚泥槽にBOD濃度180mg/
lの合成下水を投入して処理した。そして、投入後、性
能が安定した10日経過後のBOD濃度を測定し、BO
D除去率を算出した。その結果を表2に示す。
に代えて硝化槽に容積率で15%投入し、続いてNH4
−N濃度50ppmの合成下水を硝化槽に投入して処理
した。そして、合成下水を投入後、性能が安定した10
日経過後のNH4−N濃度を測定し、NH4−Nの除去率
を算出した。その結果を表2に示す。なお、NH4−N
濃度は、分析計でアンモニア濃度を測定し、このアンモ
ニア濃度に基づいて算出したものである。
25%の酸性硫酸アンモニウムの水溶液を含浸させ、こ
れを約100℃で乾燥後、窒素気流中で450℃に加熱
し、付着していた酸性硫酸アンモニウムを分解除去する
と同時に窒素化した活性炭Cを得た。
して窒素含有量を測定すると共に、カチオン性評価を行
った。その結果を表1に示す。
円柱状のポリプロピレンに固定化した(以下、「担体C
−1」という)。そして、実施例1と同様にして、担体
C−1を活性汚泥槽、硝化槽のそれぞれに投入し、BO
D除去率及びNH4−N除去率を算出し、担体C−1の
廃水処理性能を調べた。その結果を表2に示す。
に、SO2(1000ppm)、H2O(10%)、O2
(6%)、NH3(500ppm)を含む混合ガスを供
給して温度150℃で活性炭Aの表面に硫酸及び硫安等
のアンモニウム塩を吸着させた。その後、窒素気流中、
450℃で活性炭を再生した。この吸着と再生を10回
(サイクル)繰り返して窒素化した活性炭Dを得た。
して窒素含有量を測定すると共に、カチオン性評価を行
った。その結果を表1に示す。
円柱状のポリプロピレンに固定化した(以下、「担体D
−1」という)。そして、実施例1と同様にして、担体
D−1を活性汚泥槽、硝化槽のそれぞれに投入し、BO
D除去率及びNH4−N除去率を算出し、この担体D−
1の廃水処理性能を調べた。その結果を表2に示す。
H2O(約7%)、O2(約6%)を含有するボイラー排
ガスに、NH3を300ppmとなるように添加し、こ
の排ガスを、約9mmの粒状活性コークス(比表面積が
平均で約750m2)が充填された移動層式の乾式脱硫
装置に導入した後、振動スクリーンにより粒状活性コー
クスと粉化活性コークスとに分離して、窒素化された粉
化活性コークスEを得た。
て中空円柱状のポリプロピレンに固定化した(以下、
「担体E−1」という)。そして、実施例1と同様にし
て、担体E−1を活性汚泥槽、硝化槽のそれぞれに投入
し、BOD除去率及びNH4−N除去率を算出し、この
担体E−1の廃水処理性能を調べた。その結果を表2に
示す。
ついて、実施例1と同様にして窒素含有量を測定すると
共にカチオン性評価を行った。その結果を表1に示す。
様にして中空円柱状のポリプロピレンに固定化した(以
下、「担体A−1」という)。そして、実施例1と同様
にして、担体A−1を活性汚泥槽、硝化槽のそれぞれに
投入し、BOD除去率及びNH4−N除去率を算出し、
この担体A−1の廃水処理性能を調べた。その結果を表
2に示す。
窒素気流中450℃で処理した活性炭A’について、実
施例1と同様にして窒素含有量を測定すると共にカチオ
ン性評価を行った。その結果を表1に示す。
空円柱状のポリプロピレンに固定化した(以下、「担体
A’−1」という)。そして、実施例1と同様にして、
担体A’−1を活性汚泥槽、硝化槽のそれぞれに投入
し、BOD除去率及びNH4−N除去率を算出し、この
担体A’−1の廃水処理性能を調べた。その結果を表2
に示す。
(活性炭B〜D、活性コークスE)は、安息香酸吸着量
及び窒素含有量が、比較例1〜2のサンプル(活性炭
A、A’)に比べて大きくなることが分かった。
体(担体B−1、C−1、D−1、E−1)はいずれ
も、比較例1〜2の担体(担体A−1、A’−1)に比
べてBOD除去率、NH4−N除去率が大きく、廃水を
効率よく処理できることが分かった。また、肉眼観察よ
り、実施例1〜4の担体に付着している微生物量も比較
例1〜2の担体に比べて多いことが分かった。
担体によれば、それを構成する窒素化炭素質材料が化学
的に安定であるため、廃水中でカチオン性基を溶出する
ようなことがなく、また、その表面が摩耗消滅しても新
しい表面にカチオン性基が存在するため、微生物を十分
に且つ長期間にわたって保持することができる。
記微生物付着担体を用いるので、廃水の処理を長期間に
わたって効率良く行うことができる。
の一例を示すフロー図である。
の他の例を示すフロー図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 アンモニア又はアンモニウム塩の存在下
で炭素質材料を加熱して窒素化された炭素質材料からな
る生成物を得る第1工程と、 前記生成物に微生物を付着させる第2工程と、を含む方
法により得られることを特徴とする微生物付着担体。 - 【請求項2】 前記第1工程が、前記炭素質材料に、S
O2、H2O、O2及びアンモニアを含有するガスを晒す
ことにより前記アンモニウム塩としての硫酸アンモニウ
ム塩を吸着させる吸着工程と、 前記炭素質材料を加熱することにより前記生成物を得る
加熱工程と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の
微生物付着担体。 - 【請求項3】 前記方法が、前記生成物をプラスチック
基材に固定化させる第3工程を更に含むことを特徴とす
る請求項1又は2に記載の微生物付着担体。 - 【請求項4】 硫黄酸化物を含む排ガスにアンモニアを
添加して脱硫を行う乾式脱硫装置において脱硫に使用さ
れた吸着剤に微生物を付着してなることを特徴とする微
生物付着担体。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項に記載の微
生物付着担体の存在下に廃水を処理することを特徴とす
る廃水処理方法。
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---|---|---|---|
JP2000361454A JP2002159985A (ja) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | 微生物付着担体及びこれを用いた廃水処理方法 |
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