JP2007245099A - 排水処理用担体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
担体加工時の静電気を抑制することによって、くっついて塊になり易い担体同士をバラケ易くし、作業性改善・作業時間短縮を目的とした排水処理用担体およびその製造方法を提供するものである。
【解決手段】
担体加工時において、水又は界面活性剤を含む水溶液を裁断刃および／又はプラスチック発泡材料に付着させてプラスチック発泡シートを裁断することによって、プラスチック発泡材料の摩擦による静電気の発生を抑制する。

Description

本発明は、排水中に浮遊させて微生物を固定化し、排水中の有機物などを除去する排水処理用担体の製造方法に関する。

都市部の中小河川や、湖沼、内湾、内海などの閉鎖性水域などにおいて、富栄養化や、工場廃水などによる水質の悪化が問題視されており，環境への悪影響を軽減する為，排水中の有機物除去などによる水質保全を行う必要がある。これを受けて、汚水、泥水、工場廃水などの排水中の有機物を除去する方法として、微生物を利用した活性汚泥法が開発されている。

上記活性汚泥法では、微生物を固定化するための排水処理用担体として、プラスチック製発泡体が使用されており、該排水処理用担体に使用されるプラスチック製発泡体としては、例えば特開２００２−２９２３８４には軟質ポリウレタンフォームが挙げられている。しかしながら、軟質ポリウレタンフォーム等のプラスチック製発泡体は、裁断時に多くの静電気を帯び、発泡体同士等のくっ付き合いがあり、担体同士がバラケにくく大きな塊になりやすく、また、担体の袋詰めや取り出し時においても梱包資材等とのくっ付き合いにより出し入れが厄介で作業効率が悪化する等の欠点があった。
特開２００２−２９２３８４号公報

本発明はこれらの欠点に鑑み、担体加工時の静電気を抑制することによって、くっついて塊になり易い担体同士をバラケ易くし、作業性改善・作業時間短縮を目的とした排水処理用担体およびその製造方法に関するものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために種々検討を重ねた結果、水又は界面活性剤を含む水溶液をプラスチック発泡材料に付着させることによって、プラスチック発泡材料の摩擦による静電気の発生を抑制し、作業性の改善・作業時間短縮が図れることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の請求項１記載の発明は、発泡プラスチックシートおよび／又は裁断刃に水又は界面活性剤を含む水溶液を付着させ、発泡プラスチックシートをサイコロ状に裁断することを特徴とする排水処理用担体の製造方法である。

また、本発明の請求項２記載の発明は、発泡プラスチックシートをサイコロ状に裁断した後、該サイコロ状物に水又は界面活性剤を含む水溶液を付着させることを特徴とする請求項１記載の排水処理用担体の製造方法である。

また、本発明の請求項３記載の発明は、発泡プラスチックシートが軟質ポリウレタンフォームシートであることを特徴とする請求項１又は２に記載の排水処理用担体の製造方法である。

さらに、本発明の請求項４記載の発明は、サイコロ状発泡プラスチックの少なくとも一面に、界面活性剤が付着していることを特徴とする排水処理用担体である。

本発明によれば、担体の裁断加工時あるいは梱包作業時等で発生する静電気を抑制することによって、担体同士をバラケさせることが容易となり、一連の作業性が著しく改善され、それに伴いコストダウン図れる。また、界面活性剤を含む水溶液を用いた場合、排水処理浄化槽に担体を投入した際に担体が沈降し易くなるといった効果も奏する。

本件発明の排水処理用担体は、小さなサイコロ状の五面体や六面体の立体形状であって、短尺ブロックあるいは長尺ブロックのプラスチック製発泡体を所定の厚さでスライス加工したプラスチック発泡シートを、その厚さ方向に裁断することで得られる。

プラスチック発泡シートから排水処理用の担体に加工する方法としては、具体的にバーチカルカッターなど回転刃を用いてタチ切る方法や、打ち抜き加工法、押し切り加工法がある。タチ切りする方法は、まず発泡シートを所望の幅で縦または横方向に裁断して角材状（或いは角紐状、角棒状）にし、その後短く裁断してサイコロ状の担体を得る。打ち抜き加工法は、裁断刃が格子状に形成されている刃型を用いてプレスして裁断する方法や、刃が平行に並んだ柵状の刃型を用いて発泡シートを縦方向に裁断し、刃の向きを変えて横方向に裁断して担体を得る方法がある。打ち抜き加工法が一工程で裁断できるために好適である。

本発明の排水処理用担体の材料であるプラスチック製発泡体としては、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ポリスチレンフォーム等が挙げられるが、微生物生息に適する連通性、セル形状、比表面積等々の点から軟質ポリウレタンフォームが好ましい。また軟質ポリウレタンフォームは裁断性・加工性といった点でも優れているので好ましい。

軟質ポリウレタンフォームは、中でも、密度が１５〜８０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは２０〜６０ｋｇ／ｍ^３の連続気泡構造体が適している。軟質ポリウレタンフォームの密度が８０ｋｇ／ｍ^３以上の場合、独立気泡になり易く発泡安定性が乏しくなるばかりでなく、重量が重くなり作業性に支障をきたす事があり、また、コストアップになるので実用的ではない。また、密度が１５ｋｇ／ｍ^３以下の場合、機械的強度が低下しやすく排水処理用担体として耐摩耗性などの物性低下があり好ましくない。

また、排水処理用担体としての軟質ポリウレタンフォームは、その伸び率が５０〜５００％、好ましくは１５０〜４５０％であって、引張強度が５０〜１５０ｋＰａ程度のものを用いることが加工面や使用面で好ましいが、これらに限定されるものではない。このような発泡材料を用いることにより、機械的強度や耐摩耗性が向上するため、形状維持力が高まり、活性汚泥処理時における担体の流動などにおいても摩耗されにくく、発泡材料の削れかすが生ぜず、フィルターの目詰まりも防止でき、かつ、耐久性がアップする。

排水処理用担体の大きさや形状は、加工性や使用面の観点から外径３〜２５ｍｍで、一面が正方形、長方形、ひし形のサイコロ状物が好ましい。最も好ましいのは略立方体である。

本発明では、発泡プラスチックシートを裁断する時に、発泡プラスチックシートおよび／又は裁断刃に水又は界面活性剤を含む水溶液を付着させることに特徴がある。

本発明に使用する界面活性剤としては、親水性を有するものであれば特に制限されるものではない。具体的には、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物等の陰イオン界面活性剤；ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪族エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪族エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアルカノールアミド等の非イオン性界面活性剤；アルキルアミン塩、第４級アンモニウム塩等の陽イオン界面活性剤；アルキルベタイン、アミンオキサイド等の両性界面活性剤等が挙げられる。界面活性剤の配合量は０．１〜１０重量％、特に１〜５重量％の水溶液とすることが好ましい。

裁断時に界面活性剤を含む水溶液を用いると、発泡プラスチックのセル内に水が染み込み易くなるため好ましい。また、界面活性剤が付着した担体は浄化槽投入時に担体の吸水性が高まり沈み易くなるといった効果も奏する。

発泡プラスチックシートを裁断するに際して、水又は界面活性剤を含む水溶液を、裁断刃又は発泡プラスチックシートの少なくとも一部に付着させればよいが、裁断刃とシートの両方に付着させた場合、裁断刃の滑りが良好となり、静電気の発生を抑制する効果、静電気漏洩効果、静電気蓄積を防止する効果といった点で好ましい。静電気はシートと裁断刃の摩擦、シート相互の摩擦、発泡プラスチックシート自体の圧縮等によって主に発生し、裁断後の担体に蓄積される。水又は水溶液を付着させるには、従来公知の任意の方法が採用される。具体的には、水又は水溶液を吹き付ける（スプレー塗布）方法、ロールにより塗布する方法、刷毛により塗布する方法、水又は水溶液に含浸する方法等が挙げられる。作業性、自動化の点で吹き付けが好ましい。

水又は界面活性剤を含む水溶液は、発泡プラスチックシートの表面に、単位面積あたり５〜５００ｇ／ｍ^２、好ましくは１０〜３００ｇ／ｍ^２程度付着するのが好ましい。５００ｇ／ｍ^２より多くても、静電気抑止効果はほとんど変わらず、噴霧作業時間が長くなるばかりか、このときに界面活性剤を含む水溶液を用いると界面活性剤の使用量が多くなることによる経済的な不利益が生じるため好ましくない。またシートの表面側に付着させれば必ずしも裏面側に付着させる必要はない。

なお、裁断後のサイコロ状担体にも、水又は界面活性剤を含む水溶液を付着させてもよい。裁断後にも付着させると裁断面にも付着させることができるため担体の梱包作業や、梱包資材からの取り出し、浄化槽への投入等、裁断後の作業がさらに容易になる。この際の水又は水溶液の使用量は軟質ポリウレタンフォームの単位面積あたりで換算して１０〜２００ｇ／ｍ^２程度で有ればよい。２００ｇ／ｍ^２より多くても梱包作業性はほとんど変化しない。

水または界面活性剤を含む水溶液には、必要に応じて予め消泡剤、アルコール類などを添加しておいてもよい。アルコール類を添加すれば軟質ポリウレタンフォームのセル内への浸透性が更に高まるが、静電気に対する危険性を考慮して数％程度とすべきである。

（実施例１）
１０ｍｍ厚軟質ウレタンフォームシート５枚のそれぞれの表面に、水を１００ｇ／ｍ^２吹き付けた後、この５枚のシートを、１０ｍｍピッチの格子状裁断刃がセットされたプレス機に重ね合わせて載置し、裁断に先立って裁断刃にも水膜ができる程度に水を吹き付けておき、裁断刃を降下させて一面が略１０ｍｍ角の略立方体に裁断した。裁断刃を上昇させて裁断状態を確認したところ、裁断刃に一部付着していた。また５枚重ねで裁断した結果生じた２から５個連なった小さな塊と、担体相互が静電気で引き寄せられた小さな集合体が見られた。裁断した後、水を２０ｇ／ｍ^２吹き付けながら手で掻きまわすようにして担体を個々にバラケさせたが、担体相互が再びくっつきあうことはほとんどなく、バラケ易かった。その後、担体を湿潤状態のままポリエチレン袋に入れたが、ポリエチレン袋に引き寄せられる量も少なく、計量梱包作業をスムースに行えた。この梱包した担体を排水処理施設に搬入してポリエチレン袋からサイコロ状の担体を取り出して浄化槽へ投入したところ、担体の一部が袋に付着して残ったが、作業性に問題はなかった。

（実施例２）
１０ｍｍ厚の軟質ウレタンフォームシートに非イオン界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキルエーテル５重量％を含む水溶液を１００ｇ／ｍ^２吹き付けた後、５枚を重ね合わせて実施例１と同様にしてプレス機を用いて１０ｍｍ角のサイコロ状物に裁断して担体を得、手で掻きまわすようにして担体相互を個々にバラケさせた。裁断時に、担体が裁断刃に付着して残ることもなく、連接した小さな塊はあるものの静電気で集まった集合体は見られず、また裁断後に担体をばらす際にも担体相互が再びくっつきあうこともなかった。その後担体をポリエチレン袋に入れたがポリエチレン袋に引き寄せられる量もわずかで計量梱包作業をスムースに行えた。この梱包された担体を排水処理施設場にてポリエチレン袋から取り出して浄化槽へ投入した。このとき僅かに袋に付着して残ったが、作業性に問題はなく、さらに、浄化槽投入時に水面上で集合体を作ることなく広がりもスムースであった。

（実施例３）
実施例２と同様にして裁断して担体を得た。その後、非イオン界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキルエーテル５重量％を含む水溶液をほぼ全面に１５０ｇ／ｍ^２の割合で吹き付け、手で掻きまわすようにして繋がった担体を個々にバラケさせたが、担体相互が静電気でくっつきあうことなく、非常にバラケ易かった。その後担体ポリエチレン袋に入れたがポリエチレン袋に引き寄せられる量も極めてわずかで計量梱包作業をスムースに行えた。実施例２と同様に取り出す際にも極めて僅かな量しか袋に付着して残らず、投入作業に問題は無かった。この担体は、浄化槽投入時に水面での広がりもスムースで、しかも広がりながら排水中に沈降した。

（実施例４）
実施例１の水を非イオン界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキルエーテル５重量％を含む水溶液に変えて用い、フォームシートに９ｇ／ｍ^２、裁断刃にも実施例１と同様に吹き付けて、担体を得た。裁断状態を確認したところ、裁断刃への担体の付着は極めて僅かなものであったが、２から５個連なった小さな塊と、担体相互が静電気で引き寄せられた小さな集合体が見られた。裁断して後、上記水溶液を２００ｇ／ｍ^２吹き付けながら手で掻きまわすようにして連なった担体を個々にバラケさせたが、担体相互が再びくっつきあうことはなく、バラケ易かった。計量も梱包作業も実施例３と同様にスムースに、取り出しもスムースであった。この担体も実施例３と同様に速やかに水面で広がり、しかも広がりながら排水中に沈降する担体であった。

（比較例１）
水を付着させることなく実施例１と同様にして軟質ポリウレタンフォームシートをサイコロ状に裁断した。軟質ポリウレタンシート５枚を重ね合わせるに際して、シート相互の静電気の作用によってシートが部分的に浮き上がったように重ねられ、シートの四周も不揃いとなった結果、担体の大きさにばらつきが生じ、目視で１０ｍｍ以上の直方体と１０ｍｍ以下の直方体が増えた。また、裁断刃に付着して残り、プレス台の担体相互も静電気で引き寄せられた大きな集合体となっており、２から５個連なった小さな塊を個々に分離する作業も手間取り、しかもポリエチレン袋に付着して、一連の作業に手間取った。また、裁断刃に付着させたまま次の裁断作業に取りかかると付着して残った担体が更に小さく裁断されて品質低下を招く原因となるために、残された担体を除去する必要があるが、この除去作業にも手間取った。このように裁断して得た担体を実施例と同様に排水処理施設にて開梱し、浄化槽に投入したところ、担体が袋に２割程付着して残り、振り落としても完全に取り出すことができなかった。しかも個々の担体が水面に広がることなく、担体相互が静電気でくっついた集合体で浮いたままであった。

実施例、比較例の担体の製造方法を以下の項目で評価した結果を表１に示した。

（裁断）
打ち抜き刃型で、軟質ウレタンフォームシートを裁断したときの、刃に担体が付着した割合を以下のように評価した。
◎ 刃にくっついた担体は１％未満であった。
〇 刃にくっついた担体は１％〜５％であった。
× 刃にくっついた担体は５％以上であった。

（バラケ）
軟質ウレタンフォームシートを裁断した後、手で解したときの担体のバラケ易さを以下のように評価した。
◎ 担体が相互に付着しない
〇 一部担体が相互に付着するが作業性に問題はない
× 担体相互が付着し、バラケ難い

（梱包）
加工した担体を、ポリエチレン製の梱包資材（袋）に入れるとき、または梱包資材から取り出すときの担体の梱包資材に付着した割合を以下のように評価した。
◎ 梱包資材にくっついた担体は５％未満であった。
〇 梱包資材にくっついた担体は５％〜１０％であった。
× 梱包資材にくっついた担体は１０％以上であった。

Claims (4)

1. 発泡プラスチックシートおよび／又は裁断刃に水又は界面活性剤を含む水溶液を付着させ、発泡プラスチックシートをサイコロ状に裁断することを特徴とする排水処理用担体の製造方法。
2. 発泡プラスチックシートをサイコロ状に裁断した後、該サイコロ状物にさらに水又は界面活性剤を含む水溶液を付着させることを特徴とする請求項１記載の排水処理用担体の製造方法。
3. 発泡プラスチックシートが軟質ポリウレタンフォームシートであることを特徴とする請求項１又は２に記載の排水処理用担体の製造方法。
4. サイコロ状発泡プラスチックの少なくとも一面に、界面活性剤が付着していることを特徴とする排水処理用担体。