JP2005230784A - 微生物固定化担体、生物学的廃水処理装置及び生物学的廃水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 微生物の付着量を増大する微生物固定化担体を提供することを課題とする。
【解決手段】 プラスチック又は無機質の基材表面に、微生物の付着機能を有する微粒子状の微生物付着物質を固定化して成る微生物固定化担体とすることで、吸着物質を基本構成材に含有し当該基本構成材から実際には露出・突出しない吸着物質が存在する特開平１１−１２３０７６号公報に記載の従来技術の微生物固定化担体に比して、微生物の付着面積を大とするように構成して成る。
【選択図】 無し

Description

本発明は、微生物固定化担体、この微生物固定化担体を用いた生物学的廃水処理装置及び生物学的廃水処理方法に関する。

廃水を生物学的処理する生物学的処理槽に、生物学的処理の性能を高めるべく投入される微生物固定化担体として、例えばポリエチレン等の基本構成材に、例えば活性炭、セラミックス等の微生物を吸着する物質、及び、例えば水難溶性アルカリ金属化合物等の微生物の生理活性を増進する物質を、混合、分散させて、多孔質構造の基本構成材に含有させ、この多孔質構造の基本構成材に含有される吸着物質に、微生物を固定化して成る微生物固定化担体が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１２３０７６号公報

しかしながら、上記微生物固定化担体にあっては、微生物の付着量が期待するほど多くは無い。従って、この微生物固定化担体を収容する生物学的処理槽では、菌体濃度を所望に高くしての高効率処理が難しい。また、この微生物を付着した微生物固定化担体が生物学的処理槽から後段に流出し後段に供する処理水の性状が悪化すると共に、微生物固定化担体の流出分の補填が必要でランニングコストが高くなる。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、微生物の付着量が増大される微生物固定化担体を提供すると共に、後段に供する処理水の性状の向上を図りつつ且つ微生物固定化担体の流出による高ランニングコスト化を防止しつつ、生物学的処理槽の高効率処理が可能とされる生物学的廃水処理装置、生物学的廃水処理方法を提供することを目的とする。

本発明による微生物固定化担体は、微生物の付着機能を有する微粒子状の微生物付着物質を、プラスチック又は無機質の基材表面に固定化して成る。

このような微生物固定化担体によれば、プラスチック又は無機質の基材表面に、微生物の付着機能を有する微粒子状の微生物付着物質が固定化されるため、吸着物質が基本構成材に含有され当該基本構成材から実際には露出・突出しない吸着物質が存在する従来技術に比して、微生物の付着面積が大とされる。

また、本発明による生物学的廃水処理装置は、廃水を微生物により生物学的処理する生物学的処理槽と、この生物学的処理槽で処理された処理水を固液分離する固液分離手段と、を備え、上記微生物固定化担体を、固液分離手段での固液分離を可能とする形態に構成して、生物学的処理槽内の廃水に混入し、固液分離手段で固液分離された微生物固定化担体が、生物学的処理槽に残留又は戻すべく返送されることを特徴としている。

また、本発明による生物学的廃水処理方法は、微生物を備える生物学的処理槽で廃水を生物学的処理する生物学的廃水処理方法において、上記微生物固定化担体を、固液分離手段での固液分離を可能とする形態に構成し、この微生物固定化担体を、生物学的処理槽内の廃水に混入し、この生物学的処理槽で処理された処理水を、固液分離手段で、微生物固定化担体と分離処理水とに固液分離し、分離した微生物固定化担体を、生物学的処理槽に残留又は戻すべく返送することを特徴としている。

このような生物学的廃水処理装置及び生物学的廃水処理方法によれば、上記微生物固定化担体の作用に加えて、微生物固定化担体が、固液分離手段での固液分離を可能とする形態に構成されて、生物学的処理槽内の廃水に混入されるため、生物学的処理槽で、微生物が多量に付着した微生物固定化担体により菌体濃度が高濃度とされて生物学的処理された処理水は、固液分離手段で容易に微生物固定化担体と分離処理水とに固液分離され、この固液分離手段から後段への微生物固定化担体の流出が防止されると共に、固液分離手段で固液分離された微生物固定化担体が、生物学的処理槽に残留又は戻すべく返送されるため、生物学的処理槽の菌体濃度が高濃度に維持される。

ここで、固液分離手段は、生物学的処理槽に接続される浮沈分離槽であり、微生物固定化担体は、浮沈分離槽での浮沈分離を可能とする重さに構成され、浮沈分離槽には、当該浮沈分離槽で固液分離された微生物固定化担体を生物学的処理槽に戻すべく返送する返送ラインが接続されていると、生物学的処理槽からの微生物固定化担体が、浮沈分離槽で容易且つ効率的に分離されて生物学的処理槽に戻され、浮沈分離槽から後段への微生物固定化担体の流出が防止されると共に、生物学的処理槽の菌体濃度が高濃度に維持される。

また、固液分離手段は、生物学的処理槽に配設されるスクリーンであり、微生物固定化担体は、スクリーンでの固液分離を可能とする大きさに構成されていると、生物学的処理槽の微生物固定化担体が、スクリーンで容易且つ効率的に分離されて生物学的処理槽に残留され、生物学的処理槽から後段への微生物固定化担体の流出が防止されると共に、生物学的処理槽の菌体濃度が高濃度に維持される。

ここで、生物学的硝化槽では、硝化菌の増殖速度が遅いことから保持量を多くすることが難しく、従って、滞留時間を長くして対処する必要があり当該硝化槽を大きくする必要がある。そこで、生物学的処理槽を、生物学的硝化槽とし、この生物学的硝化槽の処理水を固液分離手段が固液分離する構成とすると、微生物の付着面積が大とされ微生物が多量に付着した微生物固定化担体が、生物学的硝化槽に残留又は戻すべく返送されるため、生物学的硝化槽での硝化菌が高濃度に維持され、従来に比して生物学的硝化槽の小型化を図りつつ効果的に硝化が行われる。

また、生物学的硝化槽の上流又は固液分離手段の下流に接続される生物学的脱窒槽を備え、生物学的硝化槽、生物学的脱窒槽で、廃水を順次生物学的処理する構成であると、廃水に対して、生物学的脱窒槽による脱窒、硝化菌の濃度が高濃度に維持される生物学的硝化槽による硝化が、この順又は逆の順で行われ、効果的な廃水処理が実行される。

ここで、微粒子状の微生物付着物質を、微生物の付着効果が高く容易に手に入る燃焼飛灰とするのが好ましい。

本発明による微生物固定化担体によれば、プラスチック又は無機質の基材表面に、微生物の付着機能を有する微粒子状の微生物付着物質を固定化しているため、吸着物質を基本構成材に含有し当該基本構成材から実際には露出・突出しない吸着物質が存在する従来技術に比して、微生物の付着面積が大とされる。従って、微生物の付着量を増大することが可能となる。

また、本発明による生物学的廃水処理装置及び生物学的廃水処理方法は、上記微生物固定化担体の効果に加えて、微生物固定化担体を、固液分離手段での固液分離を可能とする形態に構成し、生物学的処理槽内の廃水に混入するため、生物学的処理槽で、微生物が多量に付着した微生物固定化担体により菌体濃度が高濃度とされて生物学的処理された処理水が、固液分離手段で容易に微生物固定化担体と分離処理水とに固液分離され、この固液分離手段から後段への微生物固定化担体の流出が防止されると共に、固液分離手段で固液分離された微生物固定化担体を、生物学的処理槽に残留又は戻すべく返送するようにしているため、生物学的処理槽の菌体濃度が高濃度に維持される。従って、後段に供する処理水の性状の向上を図りつつ且つ微生物固定化担体の流出による高ランニングコスト化を防止しつつ、生物学的処理槽の高効率処理が可能となる。

以下、本発明による微生物固定化担体、生物学的廃水処理装置及び生物学的廃水処理方法の好適な実施形態について図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す構成図である。

図１に示すように、第一実施形態に係る生物学的廃水処理装置１００は、廃水を生物学的硝化・脱窒処理する装置であって、上流から下流（図示左側から右側）に向かって、生物学的脱窒槽１と、曝気槽２と、固液分離槽としての沈殿槽３と、生物学的硝化槽４と、この生物学的硝化槽４の出口に設置される固液分離手段としてのスクリーン５と、生物学的硝化槽４に収容される微生物固定化担体６と、これらの槽１〜４を所定に接続する処理ラインＬ１と、を具備している。この処理ラインＬ１は、処理ラインＬ１ａ〜Ｌ１ｈを備え、主に廃水を所定の生物学的処理に順次供するように配設されている。

ここで、廃水としては、下水、屎尿、産業廃水、ごみ浸出水等が主に対象とされるが、特に図１に示す第一実施形態、図２に示す第二実施形態では、有機物（ＢＯＤ成分）を含有する下水等の廃水を対象とするのが好適である。

生物学的脱窒槽１には、廃水を供給する処理ラインＬ１ａが接続されている。この生物学的脱窒槽１は、槽内に脱窒菌を収容し、処理ラインＬ１ａからの廃水を生物学的脱窒処理する。この生物学的脱窒槽１には、当該脱窒槽１の処理水を曝気槽２へ供給する処理ラインＬ１ｂが接続されている。なお、処理ラインＬ１ａから供給される廃水に固形分が多い場合には、必要に応じて前段に沈殿槽等（不図示）を設置し予め固形分を分離処理することが好ましい。

曝気槽２は、槽内に空気が供給され槽内を好気条件下として、処理ラインＬ１ｂからの処理水を曝気処理する。この曝気槽２には、当該曝気槽２の処理水を沈殿槽３へ供給する処理ラインＬ１ｃが接続されている。

沈殿槽３は、処理ラインＬ１ｃからの処理水を、汚泥（分離固形分）と分離処理水とに固液分離する。この沈殿槽３には、分離処理水を生物学的硝化槽４へ供給する処理ラインＬ１ｄが接続されていると共に、分離固形分である汚泥の一部を生物学的脱窒槽１に返送する処理ラインＬ１ｅが接続され、さらに残りの汚泥を余剰汚泥として装置外に排出する処理ラインＬ１ｆが接続されている。

生物学的硝化槽４は、槽内に硝化菌及び微生物固定化担体６（詳しくは後述）を収容すると共に槽内に空気が供給され、処理ラインＬ１ｄからの分離処理水を生物学的硝化処理する。

この生物学的硝化槽４の出口に設置されるスクリーン５は、微生物固定化担体６を処理水から固液分離し当該硝化槽４に残留可能とする目開きに設定されている。この生物学的硝化槽４には、当該生物学的硝化槽４のスクリーン５を通過する処理水を生物学的脱窒槽１に返送する処理ラインＬ１ｇが接続されていると共に、スクリーン５を通過する処理水の一部を最終処理水として後段へ供給する処理ラインＬ１ｈが接続されている。

ここで、本実施形態の特徴を成す微生物固定化担体６について説明する。本実施形態の微生物固定化担体６は、微生物の付着機能を有する微粒子状の微生物付着物質を、プラスチック又は無機質の基材表面に固定化したものである。

この基材表面に固定化される微粒子状の微生物付着物質としては、本実施形態では、燃焼飛灰（フライアッシュ）が用いられている。この燃焼飛灰は、石炭を燃料とするボイラ等の燃焼排ガスに伴って排出されるもので、燃焼排ガスの経路に設置した電気集塵機やバグフィルタ等で捕集されたものである。

この燃焼飛灰は、そのまま用いることが可能であるが、飛灰には、一般的に、水銀、砒素、セレン等の有害な揮発性重金属や、ダイオキシン等の有害な有機塩素系化合物、並びに、硫安等の窒素化合物が多く含まれることがあるため、前処理して除去することが好ましい。

この燃焼飛灰の粒度は、燃焼させる石炭や燃焼条件により異なるが、一般的に０．１〜１０００μｍ、主に数μｍ〜数百μｍである。

このように微細な燃焼飛灰は、単位重量当たりの表面積が大きく、且つ、カチオン的性質を有し微生物の付着効果が高い（微生物が付着し易い）ため、微生物付着物質（微生物付着用材料）として適している。また、燃焼飛灰は、燃焼排ガスに随伴されるもので、容易に手に入ることから、微生物付着物質として適している。

なお、以上の好ましい観点から、本実施形態では、微粒子状の微生物付着物質として、特に石炭燃焼飛灰を採用しているが、汚泥燃焼飛灰等を採用することも可能である。さらには、微粒子状の微生物付着物質として、燃焼飛灰以外の例えば活性アルミナ、ゼオライト、酸化チタン、フェライト、各種炭素材（活性炭、木炭等）等や、それらの使用済み廃棄物等を採用することも可能である。

そして、上記燃焼飛灰は、プラスチック又は無機質の基材表面に固定化されている。固定化の方法としては、接着剤を用いる方法や、基材がプラスチックの場合には当該プラスチック基材を加熱して溶融し、接着剤を用いること無くその表面に燃焼飛灰を固定化する方法等が挙げられる。

ここで、プラスチック基材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニール、ポリエチレンテレフタート、ポリウレタン等を用いることが可能である。

また、無機質基材としては、例えば、天然ゼオライト、軽石、アルミナ、各種多孔性セラミックス等を用いることが可能である。

基材の形状としては、球状、円柱状、中空円柱状、直方体状、立方体状、各種ハニカム状等が挙げられる。

また、基材の大きさは、比重等によって変わるが、通常は、０．０１〜１０ｍｍ程度、好ましくは０．１〜数ｍｍ程度である。これは、基材が大き過ぎると、表面に固定化する燃焼飛灰の割合が低下し、一方、基材が細かすぎると、これに対応して目開きが小さくされたスクリーン５に目詰まりが生じるからである。

また、接着剤を用いる場合には、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採用され、このような接着剤により燃焼飛灰が容易且つ良好に基材表面に固定化される。

そして、上記燃焼飛灰をプラスチック又は無機質の基材表面に固定化して成る微生物固定化担体６は、その大きさが、スクリーン５での固液分離を可能とする大きさに構成されて、生物学的硝化槽４に収容されている。

なお、硝化槽４内の微生物固定化担体６の割合は、軽量基材であるプラスチック基材の場合には、通常約５〜４０％、好ましくは１０〜３０％程度、比較的重い無機質基材の場合には、小粒径のものが使用され、通常約０．２〜１００ｇ／Ｌ、好ましくは２〜２０ｇ／Ｌ程度である。

また、この微生物固定化担体６は、生物学的硝化槽４内に投入されても、沈殿槽３と生物学的硝化槽４とを接続する処理ラインＬ１ｄに投入されても良く、要は、生物学的硝化槽４内の処理水（廃水）に混入されれば良い。

このように構成された生物学的廃水処理装置１００によれば、廃水は、生物学的脱窒槽１で脱窒菌により脱窒処理され、亜硝酸性窒素や硝酸性窒素が窒素に変換され、ＢＯＤ成分の一部が分解除去されると共に有機性窒素化合物がアンモニア性窒素に変換される。この生物学的脱窒槽１からの処理水は、曝気槽２で曝気処理され、アンモニア性窒素の一部が硝化されると共にＢＯＤ成分の殆どが除去される。この曝気槽２からの処理水は、沈殿槽３で汚泥と分離処理水とに固液分離され、汚泥の一部は生物学的脱窒槽１へ戻され、残りの汚泥は余剰汚泥として装置外に排出される。

窒素成分が主体となった分離処理水は、微生物固定化担体６を収容している生物学的硝化槽４に供給される。この時、生物学的硝化槽４内のｐＨの低下が大きい場合等は、必要に応じて炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）等のアルカリ物質が生物学的硝化槽４内に供給される。

ここで、生物学的硝化槽４内の微生物固定化担体６にあっては、微粒子状の燃焼飛灰（微生物付着物質）が基材表面に固定化されているため、吸着物質が基本構成材に含有され当該基本構成材から実際には露出・突出しない吸着物質が存在する従来技術に比して、硝化菌の付着面積が大とされ、硝化菌の付着量が増大されている。

従って、沈殿槽３からの分離処理水は、硝化菌が多量に付着した微生物固定化担体６を収容する生物学的硝化槽４で、高菌体濃度で高効率に硝化処理され、アンモニア性窒素の殆どが亜硝酸性窒素や硝酸性窒素に変換される。

この生物学的硝化槽４の処理水は、出口のスクリーン５で固液分離される。この時、微生物固定化担体６は、その大きさが、スクリーン５での固液分離を可能とする大きさに構成されているため、硝化菌が付着している微生物固定化担体を含む微生物固定化担体６は、スクリーン５で容易且つ効率的に固液分離され、スクリーン５を通過すること無く生物学的硝化槽４に残留する。

従って、生物学的硝化槽４の菌体濃度が高濃度に維持され、従来に比して生物学的硝化槽の小型化を図りつつ高効率に硝化処理が行われる。

また、このように微生物固定化担体６が生物学的硝化槽４に残留するため、微生物固定化担体６の流出による高ランニングコスト化が防止されている。

そして、生物学的硝化槽４からの処理水は生物学的脱窒槽１へ戻され、生物学的脱窒槽１で脱窒処理され、亜硝酸性窒素や硝酸性窒素が窒素に変換され、以降は上述したのと同様な処理に供される。

一方、生物学的硝化槽４からの一部の処理水は最終処理水として後段へ供され、例えば消毒等されて河川に放流される。この時、硝化菌が付着した微生物固定化担体を含む微生物固定化担体６が生物学的硝化槽４に残留し当該微生物固定化担体６のスクリーン５から後段への流出が防止されているため、最終処理水の性状が向上されている。

また、本実施形態の生物学的廃水処理装置１００では、生物学的脱窒槽１による脱窒処理、硝化菌の濃度が高濃度に維持される生物学的硝化槽４による硝化処理が順次行われるため、効果的な硝化・脱窒による廃水処理が実行される。

加えて、生物学的脱窒槽１側では、沈殿槽３で脱窒菌を含む汚泥が、分離処理水と分離されて生物学的脱窒槽１に戻され、生物学的硝化槽４へ流出することが防止されていると共に、生物学的脱窒槽１の脱窒菌濃度が高濃度に維持され、且つ、生物学的硝化槽４側では、スクリーン５で、硝化菌が付着した微生物固定化担体を含む微生物固定化担体６が、分離処理水と分離されて生物学的硝化槽４に残留され、生物学的脱窒槽１及び処理装置１００から後段へ流出することが防止されていると共に、生物学的硝化槽４の硝化菌濃度が高濃度に維持されている。このため、生物学的硝化槽４への脱窒菌の混入、生物学的脱窒槽１への硝化菌の混入が防止されつつ、最終処理水への菌体等の混入が防止され、且つ、生物学的硝化槽４及び生物学的脱窒槽１の各々で高効率処理が行われる。従って、一連の硝化・脱窒処理を経た最終処理水の性状の向上が一層図られている。因みに、脱窒菌が生物学的硝化槽４に混入すると、当該硝化槽４での硝化菌の活性が特に低下することから、本実施形態のように、脱窒菌を含む汚泥を生物学的硝化槽４へ向かわないように固液分離することが、特に有効である。

図２は、本発明の第二実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す概略構成図である。

この第二実施形態の生物学的廃水処理装置２００が、第一実施形態の生物学的廃水処理装置１００と違う点は、生物学的硝化槽４の出口のスクリーン５に代えて、当該生物学的硝化槽４の後段に、固液分離手段としての沈殿槽７を設けた点である。

この沈殿槽７は、生物学的硝化槽４に接続される処理水供給ラインとしての処理ラインＬ１ｉからの処理水を、微生物固定化担体を含む汚泥（分離固形分）と分離処理水とに固液分離するもので、この沈殿槽７には、分離処理水を後段へ供給する上記処理ラインＬ１ｇ，Ｌ１ｈが接続されると共に、微生物固定化担体を含む汚泥を生物学的硝化槽４に返送する処理ライン（返送ライン）Ｌ１ｊが接続され、さらに、一部の汚泥を余剰汚泥として装置外に排出する処理ラインＬ１ｋが接続されている。

また、この沈殿槽７への変更に伴って、微生物固定化担体６が、沈殿槽７での沈降分離を可能とする重さに構成される微生物固定化担体１６とされている。具体的には、微生物固定化担体１６が沈降すべく、基材には例えば比重が１より大きい例えば天然ゼオライト等の無機質基材が用いられる。但し、重過ぎると生物学的硝化槽４内に沈降し堆積したままとなるのでその点の考慮が必要である。

このように構成された第二実施形態の生物学的廃水処理装置２００によれば、微生物固定化担体１６には、第一実施形態と同様に、高効率で硝化菌が付着し、この微生物固定化担体１６を収容する生物学的硝化槽４では、高効率に硝化処理が実施される。

そして、この生物学的硝化槽４からの処理水は、沈殿槽７に供給され、この時、微生物固定化担体１６が沈降する重さに構成されているため、硝化菌が付着している微生物固定化担体を含む微生物固定化担体１６及び汚泥は、沈殿槽７で容易且つ効率的に固液分離され、この分離回収された微生物固定化担体１６及び汚泥は、処理ライン（返送ライン）Ｌ１ｊを介して生物学的硝化槽４に戻される。なお、処理ラインＬ１ｋを介して排出される余剰汚泥は、オゾンやアルカリ等による可溶化処理を行った後に生物学的硝化槽４に戻すようにすれば、微生物固定化担体１６を無駄なく再利用することができる。

このように第二実施形態にあっては、生物学的硝化槽４から沈殿槽７へ流出した微生物固定化担体１６が、後段の沈殿槽７で分離回収されて当該生物学的硝化槽４に戻されるため、当該生物学的硝化槽４の菌体濃度が高濃度に維持され、高効率に硝化処理が行われると共に、微生物固定化担体１６が生物学的硝化槽４に戻されることから、微生物固定化担体１６の流出による高ランニングコスト化が防止され、且つ、微生物固定化担体１６の沈殿槽７から後段への流出が防止されていることから、最終処理水の性状が向上されている。すなわち、この第二実施形態にあっても、第一実施形態と同様な効果を得ることができる。

ここで、第一、第二実施形態にあっては、特に有機物（ＢＯＤ成分）を含有する下水等の廃水を専ら対象とした生物学的廃水処理について説明したが、次の第三実施形態では、有機物を殆ど含まない産業廃水、ごみ浸出水等を対象とした生物学的廃水処理について説明する。

図３は、本発明の第三実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す概略構成図である。

この第三実施形態の生物学的廃水処理装置３００は、上流から下流（図示左側から右側）に向かって、生物学的硝化槽４と、固液分離手段としての沈殿槽７と、生物学的脱窒槽１と、固液分離槽としての沈殿槽８と、酸化槽（曝気槽）９と、固液分離槽としての沈殿槽１０と、これらの槽１，４，７〜１０を所定に接続する処理ラインＬ２と、を具備している。この処理ラインＬ２は、処理ラインＬ２ａ〜Ｌ２ｍを備え、主に廃水を所定の生物学的処理に順次供するように配設されている。

生物学的硝化槽４には、廃水を供給する処理ラインＬ２ａが接続されていると共に、当該生物学的硝化槽４の処理水を沈殿槽７へ供給する処理ラインＬ２ｂが接続され、槽内には、第二実施形態と同様な微生物固定化担体１６が収容されている。

沈殿槽７には、当該沈殿槽７の分離処理水を生物学的脱窒槽１へ供給する処理ラインＬ２ｃが接続されると共に、微生物固定化担体１６を含む汚泥（分離固形分）を生物学的硝化槽４に返送する処理ライン（返送ライン）Ｌ２ｄが接続され、さらに、一部の汚泥を余剰汚泥として装置外に排出する処理ラインＬ２ｅが接続されている。

生物学的脱窒槽１には、当該生物学的脱窒槽１の処理水を沈殿槽８へ供給する処理ラインＬ２ｆが接続されている。

沈殿槽８には、当該沈殿槽８の分離処理水を酸化槽９へ供給する処理ラインＬ２ｇが接続されると共に、脱窒菌を含む汚泥（分離固形分）を生物学的脱窒槽１へ返送する処理ラインＬ２ｈが接続され、さらに、一部の汚泥を余剰汚泥として装置外に排出する処理ラインＬ２ｉが接続されている。

酸化槽９には、当該酸化槽９の処理水を沈殿槽１０へ供給する処理ラインＬ２ｊが接続されている。

沈殿槽１０には、当該沈殿槽１０の分離処理水を最終処理水として後段へ供給する処理ラインＬ２ｋが接続されると共に、汚泥（分離固形分）を酸化槽９へ返送する処理ラインＬ２ｌが接続され、さらに、一部の汚泥を余剰汚泥として装置外に排出する処理ラインＬ２ｍが接続されている。

このように構成された第三実施形態の生物学的廃水処理装置３００によれば、廃水は、硝化菌が多量に付着した微生物固定化担体１６を収容する生物学的硝化槽４で、高効率に硝化処理される。なお、生物学的硝化槽４内のｐＨの低下が大きい場合等は、必要に応じて炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）等のアルカリ物質が生物学的硝化槽４内に供給される。

この硝化処理された処理水は、沈殿槽７で固液分離されて、硝化菌が付着している微生物固定化担体を含む微生物固定化担体１６及び汚泥は、容易且つ効率的に分離回収され、この分離回収された微生物固定化担体１６及び汚泥は、処理ライン（返送ライン）Ｌ２ｄを介して生物学的硝化槽４に戻される。

沈殿槽７からの分離処理水は、メタノール等の有機源が供給される生物学的脱窒槽１で脱窒処理され、この脱窒処理された処理水は、沈殿槽８で固液分離されて、脱窒菌を含む汚泥は生物学的脱窒槽１に戻され、沈殿槽８からの分離処理水は、酸化槽９で酸化処理されて残存する有機物が分解処理され、この酸化処理された処理水は、沈殿槽１０で固液分離されて、汚泥は酸化槽９に戻され、沈殿槽１０からの分離処理水は最終処理水として後段へ供される。なお、生物学的脱窒槽１と酸化槽９との間の沈殿槽８は。装置の簡略化のために割愛しても良い。

このような第三実施形態にあっても、生物学的硝化槽４から沈殿槽７へ流出した微生物固定化担体１６が、沈殿槽７で分離回収されて当該生物学的硝化槽４に戻されるため、当該生物学的硝化槽４の菌体濃度が高濃度に維持され、高効率に硝化処理が行われると共に、微生物固定化担体１６が生物学的硝化槽４に戻されることから、微生物固定化担体１６の流出による高ランニングコスト化が防止され、且つ、微生物固定化担体１６の沈殿槽７から後段への流出が防止されていることから、最終処理水の性状が向上されている。すなわち、この第三実施形態にあっても、第一、第二実施形態と同様な効果を得ることができる。

なお、この第三実施形態にあっては、沈殿槽７に代えて、第一実施形態で説明したスクリーン５を生物学的硝化槽４の出口に配設しても良い。

また、第二、第三実施形態の沈殿槽７に代えて、浮上槽を用いることも可能である。この場合には、微生物固定化担体１６が浮上槽での浮上分離を可能とする重さに構成される。具体的には、微生物固定化担体１６が浮上すべく、基材には例えばプラスチック基材が用いられ、硝化菌が付着している微生物固定化担体を含む微生物固定化担体１６は、当該浮上槽で容易且つ効率的に固液分離されることになる。

さらにまた、第一実施形態〜第三実施形態においては、生物学的脱窒槽１の後段に沈殿槽３，８，１０を用いているが、他の固液分離槽であっても勿論良い。

因みに、上記各実施形態において、燃焼飛灰だけを投入した場合（燃焼飛灰を基材表面に固定化せずにそのまま投入した場合）には、その粒子が小さく、また、燃焼飛灰に微生物が付着した微生物凝集体（グラニュール）でも、大きさが百μｍ程度と小さいため、第一実施形態のスクリーン５では、固液分離が難しく、また、スクリーン５の目開きを小さくすると、スクリーン５の閉塞が頻繁に起こってしまい、また、第二、第三実施形態で説明した沈殿槽７、浮上槽（以降これらを纏めて浮沈槽と称す）では、上記のように燃焼飛灰の粒径が小さいため、かなりの割合で浮沈槽から後段へ流出し、後段への処理水の性状が悪化すると共に、燃焼飛灰の流出による損失を頻繁に補う必要がある。

また、上記燃焼飛灰を用いること無く、例えばポリウレタン等から構成されるスポンジ成形物やセラミックス等から構成される多孔性成形物等の微生物固定化担体を用いる場合には、形状の大きさから固液分離が容易とされるが、単位重量当たりの表面積が小さいことから、上記実施形態の微生物固定化担体６，１６に比して微生物の付着能力が低く、用いるには難がある。因みに、このスポンジ成形物や多孔性成形物等の微生物固定化担体を用いた場合、微生物の付着能力が低いことから、生物学的硝化槽の大きさは従来のものに対して約２０〜５０％程度しか小さくならず、上記実施形態の生物学的硝化槽４に比してその度合いは小さい。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、生物学的硝化槽では、硝化菌の増殖速度が遅く保持量を多くすることが難しい（結果的に従来は滞留時間を長くすべく当該硝化槽を大きくしていた）ことから、従来に比して生物学的硝化槽の小型化を図りつつ生物学的硝化処理を効果的に行うべく、微生物固定化担体６，１６を、生物学的硝化槽４内の廃水（処理水）に混入するようにしているが、例えば、生物学的脱窒槽１や曝気槽２等の生物学的処理槽内の廃水（処理水）にも混入させることが可能である。

以下、上記実施形態の効果を確認すべく、本発明者が実施した実施例１、２及び比較例１、２について述べる。

（実施例１）
石炭を燃料とするボイラの排ガスを電気集塵機に導入し、この電気集塵機で回収された石炭燃焼飛灰を加熱処理し、これを球状のポリプロピレン（直径２．５ｍｍ）の表面に接着剤を用いて固定化して微生物固定化担体とした。ＢＯＤ：１８０ｐｐｍ、ＮＨ_４−Ｎ：５０ｐｐｍ含有の合成廃水を図１に示す装置１００に供給し、上記得られた微生物固定化担体を、隙間間隔１．５ｍｍのスクリーンを有する硝化槽に容積率で１５％投入し、硝化性能を評価した。その結果、ＮＨ_４−Ｎの除去率は９５％であった。また、微生物固定化担体及び微生物が付着した微生物固定化担体のスクリーンからの流出は無く、最終処理水の性状は良好であった。

（比較例１）
実施例１の石炭燃焼飛灰を表面に固定化したポリプロピレン（直径２．５ｍｍ）に代えて、石炭燃焼飛灰を固定化していないポリプロピレン（直径２．５ｍｍ）をそのまま微生物固定化担体として用い、実施例１と同じ条件で硝化性能を評価した。その結果、微生物固定化担体（ポリプロピレンのみ）への微生物の付着が悪く、ＮＨ_４−Ｎの除去率は５０％であった。また、最終処理水の性状は悪化した。

（実施例２）
実施例１で用いた石炭燃焼飛灰を、天然ゼオライト（粒径約０．１ｍｍ）の表面に接着剤を用いて固定化して微生物固定化担体とした。ＢＯＤ：１８０ｐｐｍ、ＮＨ_４−Ｎ：５０ｐｐｍ含有の合成廃水を図２に示す装置２００に供給し、上記得られた微生物固定化担体を、後段に沈殿槽（表面積負荷１．５ｍ／ｈ）が接続される硝化槽に１０ｇ／Ｌの割合で投入し、硝化性能を評価した。その結果、ＮＨ_４−Ｎの除去率は９７％であった。また、硝化槽後段に設けた沈殿槽での微生物固定化担体及び微生物が付着した微生物固定化担体の分離回収は良好であった。その結果、最終処理水の性状は良好で、硝化槽の菌体濃度は安定に保持された。

（比較例２）
実施例１で用いた石炭燃焼飛灰を、天然ゼオライト（粒径約０．１ｍｍ）の表面に固定化せずに、そのまま微生物固定化担体として用い、実施例２と同じ条件で硝化性能を評価した。その結果、微生物固定化担体及び微生物が付着した微生物固定化担体の粒度が小さいため、硝化槽の後段に設けた沈殿槽での分離回収が不十分であり、ＮＨ_４−Ｎの除去率を９５％以上に保持するには、流出分に見合う石炭燃焼飛灰の補充が必要であった。また、石炭燃焼飛灰の流出により、最終処理水の性状が悪化した。

本発明の第一実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す概略構成図である。 本発明の第二実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す概略構成図である。 本発明の第三実施形態に係る生物学的廃水処理装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１…生物学的脱窒槽（生物学的処理槽）、２…曝気槽（生物学的処理槽）、４…生物学的硝化槽（生物学的処理槽）、５…スクリーン（固液分離手段）、６，１６…微生物固定化担体、７…沈殿槽（固液分離手段）、１００，２００，３００…生物学的廃水処理装置、Ｌ１ｊ，Ｌ２ｄ…処理ライン（返送ライン）。

Claims (8)

1. 微生物の付着機能を有する微粒子状の微生物付着物質を、プラスチック又は無機質の基材表面に固定化して成る微生物固定化担体。
2. 廃水を微生物により生物学的処理する生物学的処理槽と、
   この生物学的処理槽で処理された処理水を固液分離する固液分離手段と、を備え、
   請求項１に記載の微生物固定化担体を、前記固液分離手段での固液分離を可能とする形態に構成して、前記生物学的処理槽内の廃水に混入し、
   前記固液分離手段で分離された微生物固定化担体が、前記生物学的処理槽に残留又は戻すべく返送されることを特徴とする生物学的廃水処理装置。
3. 前記固液分離手段は、前記生物学的処理槽に接続される浮沈分離槽であり、
   前記微生物固定化担体は、前記浮沈分離槽での浮沈分離を可能とする重さに構成され、
   前記浮沈分離槽には、当該浮沈分離槽で固液分離された微生物固定化担体を前記生物学的処理槽に戻すべく返送する返送ラインが接続されて成る請求項２記載の生物学的廃水処理装置。
4. 前記固液分離手段は、前記生物学的処理槽に配設されるスクリーンであり、
   前記微生物固定化担体は、前記スクリーンでの固液分離を可能とする大きさに構成されていることを特徴とする請求項２記載の生物学的廃水処理装置。
5. 前記生物学的処理槽は、生物学的硝化槽であり、
   この生物学的硝化槽の処理水を前記固液分離手段が固液分離することを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の生物学的廃水処理装置。
6. 前記生物学的硝化槽の上流又は前記固液分離手段の下流に接続される生物学的脱窒槽を備え、
   前記生物学的硝化槽、前記生物学的脱窒槽で、前記廃水を順次生物学的処理することを特徴とする請求項５記載の生物学的廃水処理装置。
7. 前記微粒子状の微生物付着物質を、燃焼飛灰としたことを特徴とする請求項２〜６の何れか一項に記載の生物学的廃水処理装置。
8. 微生物を備える生物学的処理槽で廃水を生物学的処理する生物学的廃水処理方法において、
   請求項１に記載の微生物固定化担体を、固液分離手段での固液分離を可能とする形態に構成し、
   この微生物固定化担体を、前記生物学的処理槽内の廃水に混入し、
   この生物学的処理槽で処理された処理水を、固液分離手段で、前記微生物固定化担体と分離処理水とに固液分離し、
   分離した微生物固定化担体を、前記生物学的処理槽に残留又は戻すべく返送することを特徴とする生物学的廃水処理方法。

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