JP2003094082A - 包括固定化担体及びその担体を用いた廃水処理方法 - Google Patents

包括固定化担体及びその担体を用いた廃水処理方法

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JP2003094082A
JP2003094082A JP2001288253A JP2001288253A JP2003094082A JP 2003094082 A JP2003094082 A JP 2003094082A JP 2001288253 A JP2001288253 A JP 2001288253A JP 2001288253 A JP2001288253 A JP 2001288253A JP 2003094082 A JP2003094082 A JP 2003094082A
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wastewater
indicator
nitrification
microorganisms
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Naoki Abe
直樹 安部
Kazuichi Isaka
和一 井坂
Hironori Nakamura
裕紀 中村
Tatsuo Sumino
立夫 角野
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    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

(57)【要約】 【課題】担体中の微生物の活性状態を目視で判断でき、
且つ担体製造時の品質確認も簡単に行うことができる。 【解決手段】高分子含水ゲル12中に微生物14が包括
固定化された担体中にpH指示薬16が含有されて構成
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は包括固定化担体及び
その担体を用いた廃水処理方法に係り、特に硝化処理や
脱窒処理おいて使用される包括固定化担体に関する。
【0002】
【従来技術】廃水を効率よく生物学的に浄化処理する方
法として、図3に示すように、高分子含水ゲル12中に
微生物14を包括固定した包括固定化担体1を用いた廃
水処理方法がある。この廃水処理方法では、担体1中に
微生物14を高濃度に保持しているため、処理性能が良
好であり、また馴養期間が短く、立ち上がりが早いとい
う長所がある。
【0003】その一方、包括固定化担体を用いた廃水処
理方法は、担体1中の微生物の活性により、その処理性
能が大きく左右されるため、担体1中の微生物14の活
性を調べ、活性低下時には処理負荷等の運転条件を適切
に変更する必要がある。特に馴養時には、その担体1の
活性を知ることで馴養状態を把握するため、反応槽内の
担体1を採取し、回分試験により基質の消費速度を求め
て活性の測定を行わなくてはならなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回分試
験により基質の消費速度を求めて担体1中の微生物14
の活性を知る方法は、その回分試験の水質分析を行わな
くてはならず、すぐに担体1中における微生物14の活
性状態を判断することができないという欠点がある。こ
のために処理負荷等の適切な運転条件への変更遅れなど
が発生し、処理トラブルが生じることもあった。
【0005】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、担体中の微生物の活性状態を目視で直ちに判断
することができると共に、担体製造時の品質確認をも簡
単に行うことができる包括固定化担体、及びその担体を
用いた廃水処理装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、高分子含水ゲル中に微生物が包括固定化さ
れた担体中にpH指示薬が含有されていることを特徴と
する。
【0007】また、本発明は前記目的を達成するため
に、高分子含水ゲル中に微生物が包括固定化された担体
と、廃水とを接触させることにより前記廃水を生物学的
に浄化処理する廃水処理方法において、前記担体中には
pH指示薬が含有されていることを特徴とする。
【0008】本発明によれば、高分子含水ゲル中に微生
物が包括固定化された担体中にpH指示薬が含有されて
いるので、担体のpH変化によって担体中のpH指示薬
が変色して担体自体の色が変わる。従って、この担体を
廃水処理、例えば硝化処理に使用すると、担体中の微生
物の活性状態が良好で硝化反応が進行することによって
水素イオンが生成される。従って、担体中のpH指示薬
が変色するので、担体自体の色もpH指示薬に合わせて
変色する。一方、担体中の微生物の活性状態が悪いと、
硝化反応がほとんど進行しないので、水素イオンが生成
されないか、pH指示薬が変色するほどまで水素イオン
が生成されない。従って、担体自体も変色しない。これ
により、担体中の微生物の活性状態を目視で直ちに判断
することができる。この結果、処理負荷等の運転条件を
適切且つ迅速に変更することができるので、処理水の水
質を常に良好に維持することができる。
【0009】また、担体を製造する際にも、多くの化学
薬品を使用するので、化学薬品の種類や使用量の違いな
どによっては担体内部のpHが変動することがある。担
体内部のpHがアルカリ性や酸性の状態では、包括保持
された微生物がpHショックによりその活性を低下させ
てしまう。従って、製造された担体のpHは中性である
必要があるが、担体内部のpHをpHメータで測定する
ことは困難である。この場合にも、本発明は担体自体の
色を見るだけで、担体のpHがアルカリ性や酸性になっ
ていないかを目視で判断できるので、担体製造時の担体
品質を簡単、且つ確実に把握することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に
係る包括固定化担体及びその担体を用いた廃水処理方法
の好ましい実施の形態について詳説する。
【0011】図1に示すように、本発明の包括固定化担
体10は、高分子含水ゲル中に、微生物14とともにp
H指示薬16を一緒に包括固定化することにより製造さ
れる。ここで使用するpH指示薬としては、pH中性付
近に変色域のあるpH指示薬であればなんでもよいが、
メチルレッド(変色域…pH4.4〜6.2)、ブロモ
チモルブルー(変色域…pH6.0〜7.6)、クレゾ
ールレッド(変色域…pH7.2〜8.8)を好適に使
用することができる。しかし。担体内のpHがあまりア
ルカリ性側や酸性側に寄りすぎた時点で変色するpH指
示薬の場合には、担体中の微生物の棲息に悪影響がでる
ので、ブロモチモルブルーが特に好ましい。
【0012】また、高分子含水ゲルとしては、ポリエチ
レングリコール、ポリビニルアルコール、ポリアクリル
アミド、ポリビニルホルマール等をゲル化したものを好
適に使用することができる。
【0013】図2は、本発明の包括固定化担体10を用
いた廃水処理の一例として、アンモニア含有廃水を浄化
する硝化・脱窒装置の構成図である。
【0014】図2に示すように、硝化・脱窒装置18
は、主として、原水配管19から見て前段側に設けられ
た脱窒槽20と、後段側に設けられた硝化槽22と、固
液分離槽24とで構成される。硝化槽22内には、槽内
に好気性条件を形成する曝気装置26が設けられると共
に、高分子含水ゲル中に高濃度の硝化菌14AとpH指
示薬16を一緒に包括固定化した硝化用包括固定化担体
10Aが投入されている。一方、脱窒槽20内には、高
分子含水ゲル中に高濃度の脱窒菌14BとpH指示薬1
6を一緒に包括固定化した脱窒用包括固定化担体10B
が投入されている。また、硝化槽22及び脱窒槽20に
は、包括固定化担体10A、10Bが流出しないように
スクリーン28が配設される。そして、脱窒槽20では
嫌気性条件下で脱窒用包括固定化担体10B中の脱窒菌
14Bより廃水中のBOD成分の分解と硝酸性窒素、亜
硝酸性窒素を窒素ガスに変換する脱窒処理を行う。一
方、硝化槽22では好気性条件下で硝化用包括固定化担
体10A中の硝化菌14Aにより廃水中のアンモニア性
窒素を硝酸性窒素、亜硝酸性窒素に変換する硝化処理を
行う。
【0015】上記の如く構成された硝化・脱窒装置18
では、原水配管19から脱窒槽20に流入したアンモニ
ア含有廃水が、脱窒槽20、硝化槽22の順に流れ、硝
化槽22で硝化処理された硝化液が硝化液循環路30を
介して脱窒槽20に循環されることにより廃水中の窒素
成分は窒素ガスとして大気に放出される。この循環され
る液の一部が処理水として固液分離槽24に排出され
る。固液分離槽24では処理水に同伴される活性汚泥を
沈降分離し、余剰汚泥を排出管32から排出すると共に
残りを返送汚泥路34を介して原水配管19に返送す
る。
【0016】かかる硝化・脱窒処理において、硝化槽2
2における硝化用包括固定化担体10Aの内部では、N
4 + +2O2 →NO3 - +H2 O+2H+ の硝化反応
が生じ、水素イオンが生じるためにpHが低下する。こ
れにより、硝化用包括固定化担体10AのpHが酸性側
に移行して担体10A内に含有されるpH指示薬16が
変色するので、担体10A自体の外観色も変色する。こ
の場合、硝化用包括固定化担体10A中の硝化菌14A
の活性が不十分で硝化反応が進行しない場合には、pH
指示薬16が変色しないので、担体10A自体の外観色
も変色しない。これにより、硝化用包括固定化担体10
A中の硝化菌14Aの活性状態を目視で直ちに判断する
ことができる。
【0017】一方、脱窒槽20における脱窒用包括固定
化担体の内部では、NO3 - +5H + →1/2N2 +2
2 O+OH- の脱窒反応が生じ、水酸化物イオンが生
成されるため、担体10B内のpH値が上昇する。これ
により、脱窒用包括固定化担体10BのpHがアルカリ
性側に移行して担体10B内に含有されるpH指示薬1
6の色が変色するので、担体10B自体の外観色も変色
する。この場合、担体10B中の脱窒菌14Bの活性が
不十分で脱窒反応が進行しない場合には、担体10Bの
pHがアルカリ性側に移行しないので、担体10B自体
の外観色も変色しない。これにより、脱窒用包括固定化
担体10B中の脱窒菌14Bの活性状態をすぐに目視で
判断することができる。
【0018】尚、本発明は、高分子含水ゲル中に微生物
を包括固定する担体に好適であるが、高分子含水ゲル等
の固定化材料の表面に微生物を付着させる付着型の担体
にも適用できる。この場合には、pH指示薬を固定化材
料の表層部に含有させることが好ましい。
【0019】
【実施例】ポリエチレングリコールを主成分とした包括
固定化担体の製造時に、pH指示薬としてブロモチモル
ブルー (BTB試薬)を含有させて、種汚泥である活性
汚泥の固定化を行った。担体は、3mmの立方体に切断
して本発明の包括固定化担体を製造した。得られた包括
固定化担体を曝気槽に投入し、原水としてアンモニア含
有廃水を曝気槽に連続通水して活性汚泥中の硝化菌の馴
養を行った。担体の投入量は10%(v/v)、廃水原
水のアンモニア性窒素濃度は40mg/L、廃水の曝気
槽での滞留時間を3時間とした。
【0020】この結果、連続通水開始時の担体の外観色
は、担体のpHが中性であるため、BTB試薬の中性域
を示す緑色であった。馴養日数の経過に伴い、担体の外
観色は、BTB試薬の酸性域を示す黄色に変色してい
き、連続通水7日目には担体の外観色は完全に黄色にな
った。また、処理水の水質も馴養日数にともなって良好
になっていった。これにより、馴養日数にともなって硝
化菌の馴養が順調に推移していることが確認された。
【0021】比較のために、廃水原水中にアリルチオ尿
素を5mg/L添加して硝化阻害を生じさせた以外は同
装置、同条件で比較試験を行った。
【0022】この結果、担体の外観色は、連続通水日数
が経過しても緑色から変化しなかった。また、処理水に
はアンモニア性窒素が残存しており、硝化処理がほとん
ど進行していなかった。
【0023】このように、本発明の包括固定化担体は、
外観色で微生物の活性状態をすぐに目視で判断すること
ができるので、処理トラブルを未然に防止することがで
きる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る包括
固定化担体及びその担体を用いた廃水処理方法によれ
ば、担体中の微生物の活性状態を目視で直ちに判断する
ことができると共に、担体製造時の品質確認をも簡単に
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の包括固定化担体を模式的に示した概念
【図2】本発明の包括固定化担体を用いた廃水処理の一
例として示した硝化・脱窒装置の構成図
【図3】従来の包括固定化担体を模式的に示した概念図
【符号の説明】
10…包括固定化担体、12…高分子含水ゲル、14…
微生物、14A…硝化菌、14B…脱窒菌、16…pH
指示薬、18…硝化・脱窒装置、19…原水配管、20
…脱窒槽、22…硝化槽、24…固液分離槽、26…曝
気装置、28…スクリーン、30…硝化液循環路、34
…返送汚泥路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角野 立夫 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日 立プラント建設株式会社内 Fターム(参考) 4B033 NA02 NA12 NB34 NB35 NB36 NB66 NC06 ND04 NF06 4B065 AA99X BC41 BD05 BD06 BD50 CA56 4D003 AA12 AB02 BA01 BA02 BA04 CA08 EA14 EA19 EA30 FA10 4D040 BB05 BB42 BB57 BB82 BB91

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高分子含水ゲル中に微生物が包括固定化さ
    れた担体中にpH指示薬が含有されていることを特徴と
    する包括固定化担体。
  2. 【請求項2】前記pH指示薬はpH6〜8に変色域があ
    ることを特徴とする請求項1の包括固定化担体。
  3. 【請求項3】高分子含水ゲル中に微生物が包括固定化さ
    れた担体と、廃水とを接触させることにより前記廃水を
    生物学的に浄化処理する廃水処理方法において、前記担
    体中にはpH指示薬が含有されていることを特徴とする
    廃水処理方法。
  4. 【請求項4】前記浄化処理は、前記担体で廃水中のアン
    モニア性窒素を硝酸性窒素、亜硝酸性窒素に変換する硝
    化処理であることを特徴とする請求項3の廃水処理方
    法。
  5. 【請求項5】前記浄化処理は、前記担体で廃水中の硝酸
    性窒素、亜硝酸性窒素を窒素ガスに変換する脱窒処理で
    あることを特徴とする請求項3の廃水処理方法。
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