JP2008100185A - 水処理用微生物担体 - Google Patents

Abstract

【課題】微生物による働きで溶存有機物を分解させる水処理方法において、曝気槽等に投入後速やかに水中に沈降してエアレーションにより旋回することができ、しかも溶出成分によって水質が汚染されるおそれの少ないポリウレタン発泡体からなる水処理用微生物担体の提供を目的とする。
【解決手段】あらかじめ所定サイズに裁断して得たポリウレタン発泡体５１の小片に、プロピレングリコール等からなる生分解性を有する親水化剤４１を付着させることにより、水中沈降性に優れ、しかも泡立ちが少なく、さらに水質汚染のおそれが少ない水処理用微生物担体を得た。
【選択図】図１

Description

本発明は、曝気槽等に投入される水処理用微生物担体に関する。

従来、水処理には、微生物による働きで溶存有機物を分解させる方法が多用されている。前記微生物を用いる水処理においては、樹脂発泡体からなる水処理用微生物担体を、浄化槽等に設けられた曝気槽（エアレーションタンク）等へ投入し、水処理用微生物担体に保持された微生物による働きで排水中の溶存有機物を分解させている。

しかし、水処理用微生物担体に用いられている樹脂発泡体は、通常、撥水性を示すことから、担体を曝気槽等に投入しても、担体表面が水に濡れ難く、水面上に浮上したままとなり易い。そのため、曝気槽等に投入された担体は、エアレーションによる排水の流動に応じて曝気槽等内の排水内を旋回せず、担体に保持された微生物と排水との接触効率が悪い問題がある。

特に、水処理用微生物担体をポリウレタン発泡体で構成する場合、ポリウレタン発泡体には良好な発泡を行うために整泡剤が添加されることが多く、この整泡剤によって発泡体が疎水性（撥水性）となる。そのため、ポリウレタン発泡体からなる水処理用微生物担体は、曝気槽等に投入されても、直ちに水中に沈まず、水面上に山のように盛り上がって投入作業が困難となるだけでなく、排水中を旋回するまでに時間がかかって本来の排水処理能力を充分に発揮できない問題がある。

そこで、ポリウレタン発泡体からなる水処理用微生物担体においては、ポリウレタン発泡体に親水性を付与するため、界面活性剤等を発泡体の原料中に予め添加してポリウレタン発泡体を成形することが提案されている。しかし、前記のように、水処理用微生物担体として用いられるポリウレタン発泡体には、疎水性を発揮する整泡剤が含まれているため、親水性を付与する界面活性剤等を添加する場合、少量の界面活性剤等では親水性を付与することができず、界面活性剤等を大量に添加する必要がある。ところが、親水性を付与するために界面活性剤等を大量に添加すると、ポリウレタン発泡体の製造時に発泡体を形成する気泡構造が形成されなくなって発泡体が得られない問題が発生する。また、ポリウレタン発泡体が得られた場合でも、得られたポリウレタン発泡体を微生物用担体として曝気槽の排水に投入した場合、界面活性剤等の影響で泡が発生し、しかも発生した泡がポリウレタン発泡体中に保持されて泡の浮力により水中への水処理用微生物担体の沈降が阻害されやすくなる。

また、セル膜のないポリウレタン発泡体を界面活性剤が分散した水中に入れ、十分に浸漬させた後に水を絞って乾燥させ、これによってセル膜のないポリウレタン発泡体に界面活性剤を付着させた水処理用微生物担体を得ることが提案されている。しかし、この水処理用微生物担体にあっては、曝気槽等の排水に投入されて使用されている間に、水処理用微生物担体から界面活性剤が溶け出し、曝気槽等内に滞留して水質を汚染させるおそれがある。

特開２００４−２５０５９３号公報 特開２００１−９６２８９号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、曝気槽等に投入後速やかに水中に沈降してエアレーションにより旋回することができ、しかも溶出成分によって水質が汚染されるおそれの少ないポリウレタン発泡体からなる水処理用微生物担体の提供を目的とする。

請求項１の発明は、ポリウレタン発泡体に、生分解性を有する親水化剤が付着してなることを特徴とする水処理用微生物担体に係る。

請求項２の発明は、請求項１において、ＢＯＤ／ＣＯＤｃｒ比が０．２〜０．６５であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２において、前記生分解性を有する親水化剤がプロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリンの何れか１種であることを特徴とする。

本発明の水処理用微生物担体によれば、ポリウレタン発泡体に、親水化剤が付着しているため、水処理用微生物担体が曝気槽等に投入された際には親水化剤によって水処理用微生物担体の表面が水に濡れ易くなり、しかも泡を生じにくく、泡が水処理用微生物担体内に保持されにくいことから、曝気槽等の排水内に水処理用微生物担体が速やかに沈降して、エアレーションによって旋回し、微生物による処理を効率よく行うことができる。また、ポリウレタン発泡体に付着している親水化剤は、生分解性を有するため、水処理用微生物担体から排水中に溶出して水質を汚染するおそれが少ない。

本発明における水処理用微生物担体は、ポリウレタン発泡体に、生分解性を有する親水化剤が付着したものからなる。なお、水処理用微生物担体のサイズ及び形状は適宜とされるが、一辺が数ｍｍ〜７０ｍｍ程度の直方体あるいは立方体形状のものが一般的である。

ポリウレタン発泡体は、ポリオールとイソシアネートを発泡剤及び触媒の存在下反応させることにより得られる公知の軟質ポリウレタン発泡体を使用することができる。また、ポリウレタン発泡体の密度は、２０〜７０ｋｇ／ｍ^３が好ましい。

ポリオールは、加水分解のし難いポリウレタン発泡体とするため、ポリエーテルポリオールからなるもの、あるいはポリエーテルポリオールを主体とするものが好ましく、一部にエステル基を含むポリエーテルポリエステルポリオールを用いることもできる。ポリエーテルポリオールとしては特に制限されるものではなく、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ハイドロキノン、水、レゾルシン、ビスフェノールＡ、水添ビスフェノールＡ、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、エチレンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、トリエチレンテトラアミン、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール等を出発原料として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加して得られるものなどを用いることができる。

本発明におけるイソシアネートは特に制限されるものではなく、芳香族系、脂環式、脂肪族系の何れでもよく、また、１分子中に２個のイソシアネート基を有する２官能のイソシアネート、あるいは１分子中に３個以上のイソシアネート基を有する３官能以上のイソシアネートであってもよく、それらを単独であるいは複数組み合わせて使用してもよい。

例えば、２官能のイソシアネートとしては、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、４，４’−フェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニレンジイソネート、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニレンジイソシアネートなどの芳香族系のもの、シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネートなどの脂環式のもの、ブタン−１，４−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、リジンイソシアネートなどの芳香族系のものを挙げることができる。

また、３官能以上のイソシアネートとしては、１−メチルベンゾール−２，４，６−トリイソシアネート、１，３，５−トリメチルベンゾール−２，４，６−トリイソシアネート、ビフェニル−２，４，４’−トリイソシアネート、ジフェニルメタン−２，４，４’−トリイソシアネート、メチルジフェニルメタン−４，６，４’−トリイソシアネート、４，４’−ジメチルジフェニルメタン−２，２’，５，５’テトライソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４”−トリイソシアネート、ポリメリックＭＤＩ等を挙げることができる。

発泡剤としては、水が好適である。水の添加量はポリオール１００重量部に対して１．５〜５重量部程度が一般的である。

触媒としては、ポリウレタン発泡体用として公知のものを用いることができ、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ジエタノールアミン、ジメチルアミノモルフォリン、Ｎ−エチルモルホリン、テトラメチルグアニジン等のアミン触媒や、スタナスオクトエートやジブチルチンジラウレート等の錫触媒やフェニル水銀プロピオン酸塩あるいはオクテン酸鉛等の金属触媒（有機金属触媒とも称される。）を挙げることができる。触媒の一般的な量は、ポリオール１００重量部に対して０．０５〜０．７重量部程度である。

その他、整泡剤、顔料などの添加剤を適宜配合することができる。整泡剤は、ポリウレタン発泡体に用いられるものであればよく、シリコーン系整泡剤、含フッ素化合物系整泡剤および公知の界面活性剤を挙げることができる。顔料は、求められる色に応じたものが用いられる。

なお、本発明のポリウレタン発泡体は、前記ポリオール、イソシアネート、発泡剤、触媒、及び適宜の添加剤からなるポリウレタン発泡原料を攪拌混合して前記ポリオールとイソシアネートを反応させ、発泡させる公知の発泡方法によって製造される。

ポリウレタン発泡体に付着させる生分解性を有する親水化剤としては、プロピレングリコール（ＰＧ）、エチレングリコール（ＥＧ）、グリセリン（Ｇｌｙ）の何れか一種を挙げることができる。なお、本発明において「生分解性を有する」とは、担体に付着して使用しても微生物による分解が行われることであり、生分解性を有する親水化剤であるか否かは、ＢＯＤ／ＣＯＤｃｒ比によって判断することができる。前記生分解性を有する親水化剤は、ポリウレタン発泡体に対する付着量が適宜の量とされるが、一般的には、ポリウレタン発泡体１００ｇに対して１〜１５ｇとされる。

前記水処理用微生物担体の製造は、ポリウレタン発泡体を所定サイズの小片、一般的には一辺が数ｍｍ〜７０ｍｍ程度の直方体あるいは立方体形状の小片に裁断した後、ポリウレタン発泡体の小片に前記生分解性を有する親水化剤を付着させることにより行うのが好ましい。なお、前記裁断と付着の順序を逆にする場合、すなわち、ポリウレタン発泡体に、生分解性を有する親水化剤を付着させた後に小片に裁断する場合、生分解性を有する親水化剤が付着したポリウレタン発泡体を裁断まで保管する間に、生分解性を有する親水化剤がポリウレタン発泡体から流出したり保管用梱包材に付着したり、あるいは裁断装置に付着したりしてポリウレタン発泡体に付着していた生分解性を有する親水化剤の量が少なくなり、効率が悪くなる。

前記ポリウレタン発泡体の小片に、生分解性を有する親水化剤を付着させる方法は、適宜の方法で行うことができる。例えば、図１の（１−Ａ）に示すように、攪拌槽１１に前記裁断で得られたポリウレタン発泡体の小片５１を所定量投入し、次に図１の（１−Ｂ）に示すように、前記ポリウレタン発泡体の小片５１を攪拌羽根２４で攪拌しながら、生分解性を有する親水化剤４１をスプレー塗布装置３１でポリウレタン発泡体の小片５１にスプレー塗布する方法を挙げることができる。符号２１は攪拌羽根２４が取り付けられた回転シャフト、２２は回転シャフト２１を回転させるモータである。

以下この発明の実施例について具体的に説明する。ポリエーテルポリオール（水酸基価５６ｍｇＫＯＨ／ｇ、品名：サンニックスＧＰ−３０５０、三洋化成工業株式会社製）１００重量部、発泡剤（水）１．７重量部、アミン触媒（品名：カオーライザーＮｏ．３１、花王株式会社製）０．３重量部、錫触媒（オクチル酸第一スズ、品名：ＭＲＨ１１０、城北化学工業株式会社製）０．２重量部、整泡剤（シリコーン系界面活性剤、品名：Ｂ８１１０、ゴールドシュミット株式会社製）１重量部、ポリイソシアネート（２，４−ＴＤＩ／２，６−ＴＤＩ＝８０／２０、品名：コロネートＴ−８０、日本ポリウレタン工業株式会社製）２７．７重量部、イソシアネートインデックス１１０からなる発泡原料を用い、公知のポリウレタンスラブ発泡方法によってポリウレタン発泡体のブロックを製造した。なお、スラブ発泡方法は、混合攪拌した発泡原料をベルトコンベア上に吐出し、ベルトコンベアが移動する間に、発泡原料を常温、大気圧下で自然発泡させて硬化させ、さらに乾燥炉でキュアさせた後に所定のブロック形状に裁断する方法である。得られたポリエーテル系ポリウレタン発泡体は、密度４８ｋｇ／ｍ^３でった。

このようにして製造されたポリウレタン発泡体のブロックをトムソン刃で一辺１０ｍｍの立方体の小片に裁断し、得られたポリウレタン発泡体の小片を図１に示す攪拌槽に６．７５ｋｇ投入し、直径８００ｍｍ、回転速度６０回／分のプロペラミキサーで攪拌しながら、生分解性を有する親水化剤としてプロピレングリコール（ＰＧ）、エチレングリコール（ＥＧ）、グリセリン（Ｇｌｙ）を、ポリウレタン発泡体の小片にスプレー塗布装置でそれぞれ塗布し、１５分間攪拌した。その後、攪拌を停止して実施例１〜５の水処理用微生物担体を得た。ポリウレタン発泡体の小片に対する、生分解性を有する親水化剤の塗布量（付着量）は、表１に示すとおりである。

このようにして得られた実施例１〜５の水処理用微生物担体を、静水面に落とし、３０分後の沈み具合を調べたところ、何れも全体が水面下に沈み、沈み性が良好であった。また、前記水面下に沈んだ実施例の水処理用微生物担体を攪拌棒で５分間かき混ぜたところ、泡立ちを殆ど生じないことが確認できた。また、実施例１〜５の水処理用微生物担体に手でふれてみてべたつきの有無を調べ、べたつきがない場合を（○）、ある場合を（×）とした。水処理用微生物担体にべたつきがあると、水処理用微生物担体を扱い難いうえに、曝気槽（エアレーションタンク）への投入時に水処理用微生物担体が梱包袋内に残量するおそれがある。

さらに、実施例の水処理用微生物担体について、溶出成分による水質の汚染を調べるため、ＣＯＤｃｒ（化学的酸素要求量）とＢＯＤ（生物学的酸素要求量）を測定した。ＣＯＤｃｒの測定は２クロム酸カリウムを用いる公知の方法で行った。測定結果は、表１に示すとおりである。

比較のため、生分解性を有する親水化剤に代えて界面活性剤を用いて比較例１〜７の水処理用微生物担体を製造した。界面活性剤は比較例１〜３では品名：アセチレノールＥＨ、川研ファインケミカル株式会社製、比較例４では品名：ＰＥＧ−２００、三洋化成工業株式会社製、比較例５では品名：ＰＥＧ−４００、三洋化成工業株式会社製、比較例６では品名：ＰＰ−２００、三洋化成工業株式会社製、比較例７では品名：ＰＰ−４００、三洋化成工業株式会社製である。なお、比較例におけるポリウレタン発泡体の小片に対する、界面活性剤の塗布量（付着量）は、表２に示すとおりである。また、比較例についても、ＣＯＤｃｒ（化学的酸素要求量）とＢＯＤ（生物学的酸素要求量）を測定すると共に、べたつきの有無についても調べた。結果は表２に示すとおりである。

表１および表２の結果から理解されるように、実施例の水処理用微生物担体は、比較例の水処理用微生物担体と比べて、ＢＯＤ／ＣＯＤｃｒ比が一桁以上高く、実施例の水処理用微生物担体は親水化剤の微生物による分解が促進される担体であることがわかる。また、実施例の水処理用微生物担体はべたつきが無かったのに対し、比較例の水処理用微生物担体はべたつきがあった。

ポリウレタン発泡体に、生分解性を有する親水化剤を塗布する方法の一例を示す図である。

符号の説明

１１ 攪拌槽
２４ 攪拌羽根
３１ スプレー塗布装置
４１ 生分解性を有する親水化剤
５１ ポリウレタン発泡体の小片

Claims (3)

1. ポリウレタン発泡体に、生分解性を有する親水化剤が付着してなることを特徴とする水処理用微生物担体。
2. ＢＯＤ／ＣＯＤｃｒ比が０．２〜０．６５であることを特徴とする請求項１に記載の水処理用微生物担体。
3. 前記生分解性を有する親水化剤がプロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリンの何れか１種であることを特徴とする請求項１または２に記載の水処理用微生物担体。

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