JP2016000375A - 生物支持体を備えた排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強度、耐久性を有し、安価で取扱性、加工性に優れたフレーム部材を備えた排水処理装置を提供する。【解決手段】排水処理槽中に、その表面に微生物を保持するための揺動性担体、該揺動性担体を排水中で揺動可能に支持するフレームを備えた排水処理装置において、該フレームが繊維強化プラスチック製の格子状部材であることを特徴とする排水処理装置。【選択図】なし

Description

本発明は、有機排水などを生物処理する微生物を担持させる微生物付着用担体を備えた排水処理装置に関する。

従来から家庭排水、工場排水などの有機性排水の処理には微生物処理が有効であり、下水処理場をはじめとする大規模処理場では、主に水中に浮遊させる微生物によって有機物の分解を行う活性汚泥処理が用いられている。また、排水負荷変動に強く、余剰汚泥発生量が少ない等の理由から小規模の排水処理を中心に、微生物を礫や布帛、紐や各種形状の支持担体に付着させる生物処理が行われている。

生物処理は支持担体に微生物を付着させ、排水を接触させて有機物を分解するものである。生物処理槽内に設置した繊維織布や不織布等を生物処理材として用い、ステンレスなどの支持棒で槽内に支持固定したり、フレームで固定したりする処理槽が知られている（特許文献１，２，３）。

特開２０１３−５９７３４号公報 特開２００２−３５５６８８号公報 米国特許第７７３１８５２号公報

繊維織物や不織布、紐状部材など、微生物担持用の揺動担体を用いる場合、生物処理槽中で支持担体は吸水し、微生物等が付着した重量物となるため、担体を支持するために支持部材には強度が必要である。また水中での錆腐食を防止する必要があることから、一般にステンレス製の支持枠が用いられている。

しかし、ステンレス鋼は強度、防錆性、耐久性に優れるものの、高級素材であり、材料費が高額になる難点がある。また揺動担体上に生物膜を均一に維持するためには、適切な張力を用いて一定間隔で支持部材であるフレームに固定する必要がある。揺動担体の張力が不足し、揺動担体相互の間隔が一定に保てない場合には、担体表面に形成された生物膜同士が固着し、生物膜が厚みを増す形態で成長し、重量に耐えきれずに脱落してしまうことがある。このため、フレームとしての強度を確保するために肉厚構造のステンレス部材が大量に必要となる。このことも材料費がかさむ要因になっている。
さらに繊維織物などの揺動担体をフレームに固定するためには、複数箇所を固定する必要があり、固定部であるフレームの該当箇所に穴を開ける必要が生じ、加工費も高額になる。

かかる課題を解決する手段として、本願発明者は強度、耐久性は勿論のこと、安価で取扱性、加工性に優れたフレーム部材を備えた以下の排水処理装置を見出した。
１．排水処理槽中に、その表面に生物を保持するための揺動性担体、該揺動性担体を排水中で揺動可能に支持するフレームを備えた排水処理装置において、該フレームが、繊維強化プラスチック製の格子状部材であることを特徴とする排水処理装置。
２．該繊維強化プラスチック製の格子状部材が、ガラス繊維強化プラスチックまたは炭素繊維強化プラスチック部材である、上記１記載の排水処理装置。
３．該格子状部材が、２０〜１００ｍｍの開口を備えた格子形状を備えた部材である上記２記載の排水処理装置。
４．該揺動性担体が繊維製織物であり、該格子状部材に該繊維製織物を固定する固定部材を備えたことを特徴とする、上記１記載の排水処理装置。
５．該固定部材が、ワイヤー、フックまたは結束バンドである上記４記載の排水処理装置。

本発明は、排水処理槽中に装填し、表面に生物を保持するための揺動性担体を繊維強化プラスチック製の格子状部材で構成したフレームに支持する処理ユニットを備えた排水処理装置であり、従来のステンレス製のフレーム部材を用いた場合と同様の強度、耐久性、耐腐食性等の性能を維持しつつ、安価で取扱性、加工性に優れた装置を提供することが出来る。

また格子状部材の特徴を生かし、フレームと揺動性担体との接続方法、接続箇所の自由度を確保し、特段の加工なしに接続できる優位性を備えている。さらに格子状の開口部を利用し、排水の好気性処理に必要な空気のバブリングをフレームの外から行うことができ、散気管を備えた排水処理槽への処理ユニットの設置、交換作業が容易に行うことが出来るなど、メンテナンス効率もアップする。

繊維強化プラスチック製の格子状部材で構成したフレームの模式図。 揺動性担体を取り付けた処理ユニットの模式図。 化学繊維製織物で作成された揺動性担体。 揺動性担体とフレームとの、ステンレスワイヤーによる接続を示す模式図。 揺動性担体とフレームとの、結束バンドによる接続を示す模式図。 排水処理槽に揺動性担体を取り付けた処理ユニットを装填した排水処理装置の模式図。

繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、軽量で耐久性が良いことから、航空機や船舶、自動車、鉄道車両の構造部材や、住宅設備や各種機器など幅広い分野で利用されている。軽量であり、強度に優れており、耐熱性、耐候性、耐薬品性にも優れている。また樹脂成型可能なことから形状の自由度も高く、鉄やアルミニウム、ステンレス等の金属部材からの切り替えが可能である。

繊維強化プラスチック製の格子状部材（以下、ＦＲＰグレーチングともいう）は、かかるＦＲＰを原料素材として用いた格子状の成形部材であり、軽量、高強度で、優れた耐性を持つ格子部材として、一般には、道路のＵ字溝蓋や建材など各種用途に使用されている。

本発明の排水処理装置では、ステンレス製のフレームに代えて、かかるＦＲＰグレーチングを、揺動性担体を支持する支持フレームに使用する。ＦＲＰグレーチングは、樹脂成型品であり、ステンレスなどの金属素材に比較して軽量であり、安価、耐腐食性にも優れており、ステンレス代替素材としては優れた性質を有している。ＦＲＰグレーチングは、フレーム枠の略全体が格子状形状をしていることから、格子の開口部の何処にでも揺動性担体を固定することが出来、腐食防止のためにステンレス鋼で作ったフレーム枠のように、担体を固定する箇所に開口穴を開けるといった加工作業を省略することが出来る。

本発明で使用する揺動性担体を排水中に固定支持するためのフレームは、格子状の方形枠として一体成型しても良いが、ＦＲＰグレーチングのパネルを４枚接続固定することでフレーム枠を形成しても良い。ＦＲＰグレーチングは樹脂製であり、切断加工が容易であることから、処理槽のサイズに応じた枠の製作が簡単に出来る。
揺動性担体とＦＲＰグレーチングとの固定には、強度および耐腐食性を有するステンレスワイヤーや結束バンドを用いる固定することが出来る。

本発明の使用する揺動性担体としては、繊維織物等を用いることが出来る。具体的には、Aquarius Technologies Inc.社の多段生物処理槽であるＭＳＡＢＰ（登録商標）などを用いるような、繊維表面に微生物を担持させ、排水中の有機物を分解する生物分解相を構成する繊維織物や不織布、繊維束等を用いることができる。

本システムに適用可能な排水は、生物により分解が可能な有機物を含んだ排水であり、生活排水、食品工場排水、化学工場排水、製薬工場排水など多岐にわたる。また、有機物を分解する微生物等に対して有毒物を含む排水であっても、これを前処理により、該有毒物を事前に除去することにより、処理が可能となる。

かかる生物処理槽は、嫌気処理槽と好気処理槽に区分される。
嫌気処理槽では内部に水を均一に流動させるための機構として攪拌機等を備え、嫌気性微生物と廃水中の有機物を接触させる構造になっている。

好気処理槽では、内部に散気管および送気用の空気配管を備え、生物槽内に空気を送ることができる構造となっている。該散気管は好気性微生物に酸素を供給することを目的としており、できるだけ水への溶存率を高めることが求められているが、同時に散気管の表面に微生物の繁殖による閉塞が起こらないことに配慮することも重要な要件となっている。散気管のタイプには酸素の溶存効率を優先させた微細散気管や微生物による耐閉塞性を優先させた粗気散気管など様々なタイプが使用可能である。

生物処理槽は、固定担体を使用した生物処理槽であることを特徴とする。かかる生物処理槽は、コンクリート、プラスチック、金属性などの仕切り壁によって区切られた空間を備え、一つの槽内に仕切り壁を入れることにより、２槽、３槽と多段に構成することも出来る。

図１に繊維強化プラスチック製の格子状部材で構成したフレームの模式図を示す。ガラス繊維強化プラチック製のＦＲＰグレーチングパネル４枚を組み合わせて作成したフレームであり、四面全て格子部材で作成されている。格子の形状、目開きは特に限定しないが、２５ｍｍ〜１００ｍｍ角の正方形や長方形の格子形状部材を使用することが、強度的にもコスト的にも好ましい。

図２には、かかるフレームに図３に示すポリエステルやレーヨン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリ乳酸等の化学繊維製織物で作成された揺動性担体を取り付けた処理ユニットの模式図、図６にはかかる処理ユニット排水処理槽に設置した排水処理装置の模式図を示す。

図４、図５に示すように揺動性担体とフレームの接続は、担体の四方端部とフレームの開口部とを、ステンレスワイヤーや結束バンドで固定することで、特に加工等が不要で容易に接合するが出来る。

排水処理槽中に散気管等で空気を供給し、溶存酸素濃度を維持し微生物による有機物の好気分解処理を促す際にも、フレームが格子形状部材で形成されているため、フレーム下部に散気管を設置することで、バブリングされた気泡はフレームの格子開口部から拡散されることから、配管の加工も不要で設置コスト削減にもつながる。

１ フレーム
２ 揺動性担体
Ａ 接続部

Claims (5)

1. 排水処理槽中に、その表面に生物を保持するための揺動性担体、該揺動性担体を排水中で揺動可能に支持するフレームを備えた排水処理装置において、該フレームが繊維強化プラスチック製の格子状部材であることを特徴とする排水処理装置。
2. 該繊維強化プラスチック製の格子状部材が、ガラス繊維強化プラスチックまたは炭素繊維強化プラスチック部材である、請求項１記載の排水処理装置。
3. 該格子状部材が、２０〜１００ｍｍの開口を備えた格子形状を備えた部材である請求項２記載の排水処理装置。
4. 該揺動性担体が繊維製織物であり、該格子状部材に該繊維製織物を固定する固定部材を備えたことを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の排水処理装置。
5. 該固定部材が、ワイヤー、フックまたは結束バンドである請求項４記載の排水処理装置。