JP2004298701A

JP2004298701A - 担体の減容方法及び運搬方法

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Publication number: JP2004298701A
Application number: JP2003092979A
Authority: JP
Inventors: Takako Ogasawara; 多佳子小笠原; Tatsuo Sumino; 立夫角野
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP3945439B2

Abstract

【課題】微生物を固定化する担体としての本来の性能を低下させることなく、担体を減容することができる担体の減容方法、及びその減容方法を用いた担体の運搬方法を提供する。
【解決手段】担体製造工程１０で製造した担体は、加熱処理工程１２において特定の加熱条件で加熱処理される。特定の加熱条件としては、微生物を包括固定化した担体の場合、４０〜１００℃の加熱温度で、０．５〜５分の加熱時間である。このような加熱条件で加熱処理を行うと、後段の生物処理工程１８における担体としての本来の性能を低下させることがなく、担体を大きく減容することができる。したがって、運搬工程１４で容易に運搬することができる。減容した担体は、戻し工程１６において、常温の水に所定時間浸漬することによって、元の体積に戻すことができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は担体の減容方法及び運搬方法に係り、特に廃水処理設備で使用される微生物の固定化担体を減容する減容方法、及びそれを用いた担体の運搬方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃水処理に用いられる活性汚泥中に含まれる硝化細菌や難分解物質の分解菌等の有用菌は、一般の細菌に比べて増殖速度が遅く、特に冬場の低水温時期に細菌数が少なくなり、微生物活性が著しく低下する。このことから、硝化細菌等の有用菌を含む活性汚泥を担体の表面や内部に固定化して硝化細菌を高濃度化し、これにより処理性能を改善することが行なわれている。
【０００３】
担体には、微生物を担体の表面に自然付着させる付着型と、微生物を担体の内部に保持する包括型がある。包括型の担体は、活性汚泥を高分子化合物等の固定化剤と混合して原料液を調製し、その原料液を重合開始剤で重合してゲル化することにより製造される（特許文献１参照）。
【０００４】
こうして製造された微生物の包括固定化担体は、若干の水とともに袋やケースに詰められて運搬される。そして、廃水処理設備において袋やケースから取り出され、生物処理槽に投入される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−０３３５７８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、包括固定化担体は、ゲル材料の含水率が約８０〜９０％であり、体積が非常に大きいため、運搬時に嵩張り、運搬の手間やコストがかかるという欠点があった。
【０００７】
そこで、包括固定化担体を脱水して運搬したいという要望があるが、包括固定化担体を脱水すると、担体が元の体積に戻らなかったり、担体の形状が崩れたり、或いは担体内に保持した微生物の活性が低下したりし、担体としての本来の性能を損なうおそれがあった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、微生物を固定化する担体としての本来の性能を低下させることなく、担体を減容することができる担体の減容方法を提供することを目的とする。さらに、その減容方法を用いて担体を減容することにより、担体を低コストで容易に運搬することができる担体の運搬方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、含水性固定化材料を用いて製造されるとともに微生物が固定される担体を減容する減容方法において、前記担体を加熱処理することによって減容し、該減容した担体を水中に浸して元の体積に戻すことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は前記目的を達成するために、含水性固定化材料を用いて製造されるとともに微生物が包括固定された担体を減容する減容方法において、前記担体を４０〜１００℃温度で、０．５〜５分間、加熱処理することにより減容し、該減容した担体を水中に浸して元の体積に戻すことを特徴としている。
【００１１】
本発明の発明者は、担体を特定の加熱条件で加熱処理すると、担体が減容されるとともに、その減容された担体は水中に浸すだけで元の体積に戻すことができ、さらに担体としての本来の性能を損なわないという知見を得た。また、本発明の発明者は、微生物を包括固定化した担体を加熱する際の条件として、４０〜１００℃の加熱温度で０．５〜５分加熱処理することが好ましいという知見を得た。
【００１２】
請求項１及び２に記載の発明は、このような知見に基づいて成されたもので、担体を加熱処理することによって、担体としての本来の性能を損なうことなく、且つ水に浸すだけで元の体積に戻せる状態に減容することができる。特に請求項２に記載の発明は、微生物が包括固定化された担体を、４０〜１００℃の加熱温度で０．５〜５分加熱処理することによって、微生物の活性が低下することを防止できる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は前記目的を達成するために、含水性固定化材料を用いて製造されるとともに微生物が固定された担体を運搬する運搬方法において、前記担体を４０〜１００℃の温度で、０．５〜５分間、加熱処理することにより減容する減容工程と、該減容工程で減容された担体を運搬する運搬工程と、該運搬工程で運搬された担体を水中に浸すことによって元の体積に戻す戻し工程と、を備えたことを特徴としている。したがって、請求項３に記載の発明によれば、担体を減容して運搬するので、運搬のコストと手間を大幅に削減することができる。
【００１４】
なお、本発明の固定化材料はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドから成るポリマーのアクリレートまたはジアクリレート誘導体であり、分子量１０００から６０００のプレポリマーを使用することが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る担体の減容方法及び運搬方法の好ましい実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る担体の運搬方法のフローを示すブロック図である。同図に示す運搬方法は、担体製造工程１０で製造した微生物の包括固定化担体（以下、たんに担体という）を、生物処理工程１８を行う生物処理槽に運搬する方法である。
【００１７】
図１に示すように本発明に係る運搬方法は、加熱処理工程１２、運搬工程１４、及び戻し工程１６を備える。担体製造工程１０で製造された担体は、加熱処理工程１２において加熱処理されて減容される。減容された担体は、運搬工程１４において、生物処理工程１８を行う生物処理槽に運搬される。そして、戻し工程１６において元の体積に戻された後、生物処理工程１８で生物処理に使用される。以下、各工程について説明する。
【００１８】
担体製造工程１０では、まず、活性汚泥とゲル材料とを混合して原料液を調製する。そして、この原料液に重合開始剤を添加して、重合反応を開始させる。これによってゲル化したものをシート状に成型し、さらに角型（例えば３ｍｍ角程度）に切断する。これにより、微生物が包括固定化された担体が製造される。担体に固定される微生物としては、活性汚泥に限定されるものではなく、純粋培養した微生物を使用してもよい。微生物の種類としては、例えばＢＯＤ成分酸化細菌、ダイオキシン分解菌、ビスフェノールＡ分解菌、アオコ分解菌、硝化菌、脱窒菌等が担体に保持される。また、ゲル材料としては、例えばポリエチレングリコール系のポリマ、ポリビニルアルコール系の樹脂等が使用され、具体例としては、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの含有比が７：３のもので、末端基がジアクリレートである分子量４０００のプレポリマが使用される。この材料以外には、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールメタアクリレートなどを使用してもよい。なお、担体の製造方法は、上記のシート成形法に限定されるものではなく、チューブ成形法や滴下造粒法を行ってもよい。
【００１９】
加熱処理工程１２は、担体製造工程１０で製造された担体を特定の加熱条件で加熱することによって、担体を体積減容する。ここで、特定の条件とは、包括固定化担体の場合、４０〜１００℃、好ましくは、５０〜８０℃の加熱温度であり、０．５〜５分の加熱時間である。加熱処理の方法は、例えば、攪拌機付きの水槽に上記の加熱温度に加熱した温水を貯留し、この温水に担体を投入して上記の加熱時間だけ滞留させる。これにより、担体が特定の加熱条件で加熱処理され、担体が減容化される。なお、加熱処理の方法は、上述した方法に限定されるものではなく、加熱温度と加熱時間を上記の範囲に制御できる方法であればよい。例えば、パンチングプレート上に担体を保持し、その上方から温水をスプレーすることにより、担体を加熱処理してもよい。その場合、スプレーする温水の温度とスプレーする時間を上記の時間に設定するとよい。
【００２０】
運搬工程１４は、加熱処理工程１２において減容された担体を、袋やケース等の収納容器に詰め込み、この収納容器をダンプ等の運搬装置によって廃水処理設備に運搬する。そして、運搬した担体を、収納容器から取り出し、廃水処理設備の生物処理槽に投入する。生物処理槽には常温の水が貯留されており、担体はこの水に浸漬される。これにより、担体を元の体積に戻す戻し工程が行われる。
【００２１】
戻し工程は、担体を常温の水に所定の時間、浸漬することによって、担体を減容前の元の形状（体積）に戻す工程である。担体を水に浸漬する時間（以下、戻し時間という）は、２４時間以上が好ましく、４８時間以上がより好ましい。なお、担体を浸漬する水は常温に限定するものではなく、２０〜２５℃程度に温度調節するようにしてもよい。また、生物処理槽とは別の水槽に水を貯留し、この水に担体を浸漬して戻し工程を行うようにしてもよい。戻し工程の後、生物処理槽に原水を投入することにより、生物処理工程１８が行われる。
【００２２】
生物処理工程１８は、担体に保持された微生物を用いて生物処理槽内の原水を生物処理する工程であり、例えば、硝化反応を行っている。生物処理槽の流出口にはストレーナが設けられており、このストレーナによって担体の流出が防止される。これにより、担体が生物処理槽内に保持されるので、高い生物処理性能が維持される。
【００２３】
次に本発明に係る担体の運搬方法の作用について説明する。
【００２４】
上述したように加熱処理工程１２では、担体を４０〜１００℃、好ましくは５０〜８０℃の加熱温度で０．５〜５分間加熱処理することにより、担体を減容している。このような加熱条件で加熱処理して減容した担体は、常温の水に浸漬するだけで元の形状に回復するとともに、元の形状に回復した際に、担体に保持された微生物の活性が減容前と同じレベルで維持される。したがって、生物処理工程１８で生物処理を行った際に高い処理性能が得られる。すなわち、本実施の形態によれば、減容しない担体を用いて生物処理を行った場合と比較して同等の処理性能が得られる。
【００２５】
また、本実施の形態によれば、戻し工程１６において担体を元の形状に回復させるので、生物処理工程１８において担体が生物処理槽のストレーナを通過して流出することを防止できる。
【００２６】
以上説明したように本実施の形態によれば、加熱処理工程１２において担体を特定の加熱条件で加熱処理するようにしたので、生物処理工程１８での処理性能を低下させることなく担体を減容することができ、その結果、運搬工程１４において担体を低コストで容易に運搬することができる。
【００２７】
次に上記の加熱条件を求めた試験結果について説明する。
【００２８】
図２は、試験により得られた加熱時間と担体体積との関係を示している。この試験では、微生物を包括固定化した担体（一辺３ｍｍの立方体：体積２７ｍｍ^３）を所定の加熱温度（３０℃、４０℃、５０℃、６０℃、１００℃）で加熱処理しながら、担体体積の経時変化を調べた。
【００２９】
図２から分かるように、加熱温度が３０℃の場合には、担体体積が殆ど減容しなかったのに対し、加熱温度が４０℃以上の場合には、担体体積の減容効果が見られた。担体の減容効果は、加熱温度が高いほど大きく、例えば加熱温度が５０℃の場合には担体体積を８０％以下（減容率２０％以上）にすることができた。さらに、加熱温度が１００℃の場合は、担体体積を４０％以下（減容率６０％）にすることができた。したがって、担体体積の減容効果を考えると、加熱温度は高いほど好ましく、４０℃以上、望ましくは５０℃以上に設定するとよい。
【００３０】
また、図２から分かるように、担体体積の減容効果は、加熱処理を開始した直後に表れ、０．５分以上加熱処理すれば十分な減容効果が見られた。したがって、加熱時間は０．５分以上に設定することが好ましい。また、加熱時間が５分を超えても、経時的な担体体積の変化が小さいので、５分以下に設定することが好ましい。
【００３１】
図３は、試験により得られた加熱時間と、戻し工程後の担体の硝化活性との関係を示している。この試験では、所定の加熱温度（４０℃、５０℃、６０℃、８０℃、１００℃、１０５℃、１１０℃）で加熱処理した担体（一辺３ｍｍの立方体：体積２７ｍｍ^３）を戻し工程で形状回復させた後、担体の硝化活性を求めた。なお、硝化活性の値は、加熱処理前の担体の硝化活性の値を１００として求めた数値である。
【００３２】
図３から分かるように、加熱処理した時間が長くなるほど、戻し工程後の担体の硝化活性が低下する。特に、加熱時間が５分を超えると、戻し工程後の担体の硝化活性は著しく低下する。これに対し、加熱時間が５分以下であれば、担体の硝化活性の低下幅が非常に小さい。したがって、加熱時間が５分以下が好ましい。前述したように、加熱時間は担体体積の減容効果を考えると０．５分以上が好ましいので、最適な加熱時間は０．５〜５分となる。
【００３３】
図３の試験結果において、最適な加熱時間（０．５〜５分）の範囲で、加熱温度の異なる試験結果を比較すると、高い温度で加熱処理した担体ほど、戻し工程後の硝化活性が低下しているのが分かる。例えば、加熱温度が８０℃の場合は略９０％の硝化活性を維持でき、加熱温度が１００℃の場合は８０％以上の硝化活性を維持できるのに対し、１０５℃の温度で加熱処理した場合は硝化活性が大幅に低下して７０％以下になる。したがって、加熱温度は、微生物の活性を維持することを考えると、１００℃以下、好ましくは８０℃以下に設定することが好ましい。
【００３４】
図４は、戻し工程における担体の体積回復効果を求めた試験結果を示している。この試験では、約６０％に体積減容された担体１２０ｍ^３を、２０００ｍ^３の水槽の水に投入した。このときの槽内の水温は２３℃であった。
【００３５】
図４から分かるように、減容した担体は、水中に浸漬する時間が長いほど元の形状に回復する。例えば水中に２４ｈ浸漬することによって担体の体積が９０％に回復し、４８ｈ浸漬することによって約１００％に回復した。その結果、担体の体積が２００ｍ^３になった。こうして約１００％に回復した担体の菌数を測定したところ、担体製造時と同等数以上が確認され、硝化活性にも問題がないことが分かった。この結果により、戻し工程において担体を浸漬する時間は、２４ｈ以上が好ましく、４８ｈ以上がより好ましい。
【００３６】
以上の結果をまとめると、加熱温度は４０〜１００℃が好ましく、５０〜８０℃がより好ましい。また、最適な加熱時間としては０．５〜５分が好ましい。このような加熱条件で包括固定化担体を加熱処理することによって、担体に包括固定された微生物の活性を低下させることなく、担体を減容することができる。また、上記の如く減容された担体は、常温の水に２４ｈ以上、好ましくは４８ｈ以上浸漬することによって、元の形状に回復することができる。
【００３７】
なお、上述した実施の形態は、担体製造工程１０と加熱処理工程１２とを別々に説明したが、両方の工程を担体製造装置によって連続して行うようにしてもよい。例えば、上記の如くシート成形法によって担体を製造した場合、角型に切断した担体を貯留する槽が設けられるが、この槽において加熱処理工程１２を行うようにしてもよい。
【００３８】
また、上述した実施の形態では、担体を運搬する目的で担体の減容化を行ったが、これに限定するものではなく、例えば、担体を倉庫等に保管する目的で、担体の減容化を行ってもよい。
【００３９】
また、上述した実施の形態は、微生物を包括固定した包括固定化担体を減容する例を示したが、本発明で減容する担体は包括型に限定されるものではなく、付着型であってもよい。付着型の担体の場合、微生物を固定化しない状態で減容し、運搬する。その際の加熱条件としては、加熱温度を４０〜１００℃、好ましくは５０〜８０℃、加熱時間を０．５〜５分にするとよい。このような加熱温度で加熱処理を行うことによって、担体の大きな減容効果を得ることができるとともに、戻し工程で担体を確実に元の形状に回復させることができる。すなわち、担体が欠けたり変形したりすることを防止でき、担体への微生物の付着性や担体の寿命が低下したりすることを防止できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る担体の減容方法によれば、担体を特定の加熱条件で加熱処理するようにしたので、担体の本来の性能、すなわち、包括固定した微生物の活性や担体への微生物の付着性を損なうことなく、担体を減容することができるとともに、減容した担体を水に浸漬しただけで元の形状に回復させることができる。
【００４１】
本発明に係る担体の運搬方法によれば、上記の如く担体を減容したので、担体を効率良く運搬することができるとともに、運搬した担体を用いて生物処理を行った際に高い生物処理性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る担体の運搬方法のフローを示すブロック図
【図２】加熱処理時間と減容効果との関係を示す図
【図３】加熱処理時間と硝化活性との関係を示す図
【図４】戻し時間と担体の体積との関係を示す図
【符号の説明】
１０…担体製造工程、１２…加熱処理工程、１４…運搬工程、１６…戻し工程、１８…生物処理工程

Claims

含水性固定化材料を用いて製造されるとともに微生物が固定される担体を減容する減容方法において、
前記担体を加熱処理することによって減容し、
該減容した担体を水中に浸して元の体積に戻すことを特徴とする担体の減容方法。
含水性固定化材料を用いて製造されるとともに微生物が包括固定された担体を減容する減容方法において、
前記担体を４０〜１００℃の温度で、０．５〜５分間、加熱処理することにより減容し、
該減容した担体を水中に浸して元の体積に戻すことを特徴とする担体の減容方法。
含水性固定化材料を用いて製造されるとともに微生物が固定された担体を運搬する運搬方法において、
前記担体を４０〜１００℃の温度で、０．５〜５分間、加熱処理することにより減容する減容工程と、
該減容工程で減容された担体を運搬する運搬工程と、
該運搬工程で運搬された担体を水中に浸すことによって元の体積に戻す戻し工程と、
を備えたことを特徴とする担体の運搬方法。