JP2778644B2 - 活性汚泥処理用固体液体混合物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、活性汚泥処理用固体液体混合物に関し、特
に、火成岩・沸石・クエン酸・固体液体混合物又は火成
岩・沸石・芳香族を除くカルボキシル基を含む有機酸か
らなる活性汚泥処理用固体液体混合物に関するものであ
る。

〔従来技術〕

近年、流出する合併汚水は、年々多様化された複雑な
ものとなって来ている。この汚水の浄化処理については
合併汚水プラントで処理されているが、この処理方法は
微生物による酸化浄化作用を利用した活性汚水処理方式
を大型浄化槽に流入して微生物を付加し、長時間曝気し
て微生物を大量培養されることにより、浄化，脱臭，有
機物の分解を行い浄化された水は河川等に放流し、残っ
た汚泥は汲み取り海洋投棄又は脱水機により脱水ケーキ
として最終処分地に運んで埋め立て、焼却などの方法で
処分される。また、生産加工製造工場が排水されるもの
も同様に、専用施設にて処理し、残余汚泥は最終処分地
で処理を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、活性汚水処理方式の維持管理上におけ
る重要な問題は、余剰汚泥の引抜きによる汚泥量適正コ
ントロールであり、これを無視しては処理不能となる。
そのほかの問題としては、曝気槽における糸状菌の発生
である。

この糸状菌が発生し、優先種になってくると、他の活
性汚泥菌の方が環境変化に弱く退化するため汚泥の固体
と液体との分離（沈降性）が悪くなり汚泥の流出等が引
き起こされる。このため、糸状菌が一度優先種に繁殖し
てしまうと、処理施設の維持管理は不可能に近くなり苦
難の状況下になる。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもの
である。

本発明の目的は、曝気槽内の溶存酸素量を高め、有機
物の分解促進をなし、発生汚泥を減少させることによ
り、余剰汚泥の減少を計り、既存の不活性汚泥を活性化
分解して減少させ、汚泥量をコントロールして均一化す
ると共に浄化する火成岩・沸石・クエン酸・固体液体混
合物又は火成岩・沸石・芳香族を除くカルボキシル基を
含む有機酸からなる活性汚泥処理用固体液体混合物を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、火成岩１〜50重量％、クエン酸0.5〜65重
量％、沸石１〜25重量％、沸石粉末0.5〜５重量％の成
分からなる混合物に水を加えて100重量％とした組成物
を加熱して活性イオンを抽出した活性汚泥処理用固体液
体混合物である。

また、火成岩１〜50重量％、芳香族を除くカルボキシ
ル基を含む有機酸0.5〜65重量％、沸石１〜25重量％、
沸石粉末0.5〜５重量％の成分からなる混合物に水を加
えて100重量％とした組成物を加熱して活性イオンを抽
出した活性汚泥処理用固体液体混合物である。

ここで言う沸石粉末は、100メッシュ通過量99％以上
の細い粒度の沸石粉末を言い、通過残量１％以上の粗い
粒度を沸石と言う。前記100メッシュはその孔径が0.005
8〔インチ〕、メッシュを形成する針金の直径が0.0042
〔インチ〕のものからなっている。

〔作用〕

前記火成岩・沸石・クエン酸又は芳香族を除くカルボ
キシル基を含む有機酸固体液体混合物を、つまり、加熱
して金属イオンを抽出した状態で使用することにより、
曝気槽内の溶存酸素量を高め、有機物の分解促進をな
し、発生汚泥を減少させるので、余剰汚泥の減少を計
り、既存の不活性汚泥を活性化分解して減少させ、汚泥
量をコントロールして均一化すると共に浄化することが
できる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の組成物の一実施例について説明する。

表１は本発明の組成物の一実施例の成分を示す。

表１において、特に、各実施例の組成物の岩石成分を
示すと、Ａは火成岩を使用せず、B,D,Hは火成岩（石英
閃緑岩）、Ｃは火成岩（変性岩）、Ｅは火成岩（玄武
岩）、Ｆは火成岩（ハンレイ岩）、Ｇは火成岩（安山
岩）をそれぞれ使用したものである。

次に、前記各実施例の組成物における本発明の火成岩
・沸石・クエン酸固体・液体混合物の製造方法の一実施
例を説明する。

火成岩の成分中含有率のもっとも高いものはSiO₂であ
り、しかもそれはきわめて広い範囲（ほぼ35重量％〜80
重量％）にわたって変化しているが、火成岩の化学的分
類の一つとして、岩石中に含まれるSiO₂の重量百分率に
基づき66重量％,52重量％,45重量％で区切って火成岩を
４区分する方法がある。この分類法でSiO₂66重量％以上
を含む１群の火成岩にケイ質岩と言われる祖粒酸性岩
（水素イオン濃度とは全く関係がない。化学用語との混
同を避けるために酸性岩のかわりにケイ質岩と言う）の
石英閃緑岩があり、この岩石を使用した。他に好しくは
変性塩基性岩・変性火山岩と言うSiO₂の重量百分率が42
〜52重量％のもの（玄武岩，ハンレイ岩，安山岩等を含
む）がある。

石英閃緑岩（火成岩）25g沸石3g沸石粉末5gを水57cc
に浸漬し、クエン酸結晶が溶解すると加熱を停止し、冷
却して終了する。

また、前記加熱方法は如何なる方法でもよい。必ずし
も煮沸させる必要はなくクエン酸結晶が溶解できればよ
い。例えば太陽熱で長期間加熱してクエン酸結晶を溶解
してもよい。ただし、この場合クエン酸結晶溶解後は遮
光して数時間岩石・沸石に対する反応時間の必要があ
る。このようにして製造された火成岩・沸石・クエン酸
・固体液体混合物は、液体部分が淡黄色で日光により分
解され透明となり活性化を失うので保存する場合は遮光
状態にして保存することが必要である。

他の実施例においても同様の工程で製造する。

次に、本実施例の火成岩・沸石・クエン酸・固体液体
混合物（以下、単に固体液体混合物という）の作用につ
いて説明する。

（１）本実施例の固体液体混合物中の沸石には多くの種
類があって、その数は80種に及ぶ。その１種の珪酸塩で
あり、ネソ珪酸塩，ソロ珪酸塩に大別され珪素酸素四面
体（SiO₄）が構造の基本となっている。沸石の代表的化
学分析値（％）を表２に示し、物理的特性（28〜60メッ
シュ）を表３に示す。

沸石は連結酸素をもっており、珪素（Si）の一部とア
ルミニウム（Al），ホウ素（Ｂ），ベリリウム（Be）な
どに置換したイオンを持ち、その隙間に金属イオンが入
っていて置換で不足した正電荷を補う形になっている。
そして、立体網状構造になり大きな隙間があるため種々
の重金属の吸着が行われる。また、沸石の結晶は、立方
体になっており、ジャングルジム状のところナトリウ
ム，カルシウムイオンが含まれていて、外部の同種のイ
オンとその部分でイオン交換され、浄水などがなされて
行くのである。

（２）本実施例の固体液体混合物中のクエン酸結晶溶液
は、沸石の１部を酸化分解し、淡黄色の液体を作り、珪
酸イオン(SiO₂)^4-を遊離せしめ活性イオン液にする役目
をしている。

（３）次に、本実施例Ｄの固体液体混合物中１重量％の
定量分析値を表４に示す。表４は加熱した場合の電離し
た単位kg当りの元素・分子の定量を示すものである。

表４に示す各物質のイオンのうち珪酸イオン(Si
O₂)^4-，カルボン酸イオン（CH₂COO^-）はアミン系のイオ
ン交換が速やかであり、特に、金属の陽イオンが元の構
造の連結酸素のイオン半径にしたがって行われ、Ca²⁺，
Mg²⁺，Fe²⁺の相互置換Al³⁺とFe³⁺などと置換する。有機
物質にかかえられていた無機物が移行すると、有機物質
は解離しやすくなり浄化に寄与する。

前記火成岩・沸石・クエン酸又は芳香族を除くカルボ
キシル基を含む有機酸固体液体混合物を加熱すると、電
離した金属イオンの量が、表４に示すように、表９に示
す有機酸固体液体混合物の加熱前の金属イオンの量に比
べて多く含まれることがわかる。

次に、石英閃緑岩（火成岩）の定量分析を表５に示
す。

（４）表５に示すように、化学分析値（百分率）の内容
は沸石と近い値を示し、lg.Lossは沸石（11.55）に対し
てきわめて小さく、使用上便利性が高い。ミネラルイオ
ン濃度（金属イオン濃度）のバランスがとりやすい等で
ある。

（５）脱水素的作用 浄化とは腐敗性有機物が分解され無機化されることで
あるが、主として酸素の働きを中心としてその変化がお
こることである。いわゆるこれが脱水素的作用であり，
浄化分解の基本である。

次に、好気性分解の説明用モデルを示す。

カルボン酸のあるものは、環境上のバクテリヤの作用
と併行して、遊離又は誘導体として有機化合物を酸化分
解し、アシル解烈されたものは有機物の脱水素をはかり
無機化する。

（６）汚泥の減少 汚水が浄化されて行くことは、BOD（Biochemical Ox
ygen Demand）すなわち腐敗性有機物を分解し簡単な物
質にするバクテリヤの水中酸素の消費を意味するので、
腐敗性物質を植物源としている細菌又は微小動物（原生
動物）はBODが高い程増殖し、汚泥は無限に増え続け
る。

一般的に、BOD汚泥転換率は、0.5〜1.0と言われてい
る。基本的には溶存酸素存在下の水中において、腐敗性
有機物を食物源として増殖した細菌を微小動物である原
生動物が補食すると、生物量としては約1/2になり、汚
泥生成量は減少する。そこで、汚水をBOD流入負荷の時
点でBODを減少することが、発生汚泥の減少につながる
ので、本実施例の固体液体混合物は、腐敗性物質を曝気
水中において、化学的に分解してBOD値を下げることに
より汚泥の減少に寄与するものである。

本実施例の固体液体混合物は、有機酸及び無害ミネラ
ルイオン態で緩衝性が高いので、好気性細菌及び微小動
物への悪影響が全くない。

（７）本実施例の固体液体混合物に無機酸の添加による
汚泥の減少 環境中の汚泥蛋白質は、等電点よりもアルカリ側のPH
値を持つ溶液中（水中）では陰性荷電となり、酸側のPH
値を持つ溶液中（水中）では陽性荷電となる。水素イオ
ンは陽性であり、水酸イオンは陰性であるから、陽性荷
電の蛋白質に対しては水酸イオンが吸着し、水素イオン
が反発されるし、陰性荷電の蛋白質に対しては水素イオ
ンが吸着し、水酸イオンが反発されることになる。

この原理からみて、汚水汚泥蛋白の脱水素をより効率
よくするために、有機酸類、無機酸類の１種又は２種以
上の組合せで使用する。例えば、本実施例の固体液体混
合物に無機酸類を添加し、その実験をしてみたら、第１
図に示すような結果が得られた。

第１図は、標準活性汚泥方式で、曝気槽に本実施例の
固体液体混合物と無機酸類を添加した実験結果を示すグ
ラフである。

この実験条件は、浄化槽汚泥濃度4.500mg/l、流入汚
水BOD値550mg/l、日量流入汚水量1,000m³である。

第１図において、（イ）は本実施例の固体液体混合物
40mg/l、連続添加30日の場合、 （ロ）は12M純濃塩酸（比重1.19）10ccと本実施例の固
体液体混合物20lとの組成物であり、（イ）と同様の添
加条件の場合、 （ハ）は18M濃硫酸（比重1.84）10ccと本実施例の固体
液体混合物20lとの組成物であり、（イ）と同様の添加
条件の場合である。

（イ）の場合は、添加後30日で余剰汚泥（汚泥増加）は
ほとんどなく平均化している。

（ロ）の場合は、汚泥濃度が3.950mg/lで減少し安定し
ている。

（ハ）の場合は、汚泥濃度が3.170mg/lで減少し安定し
ている。

第１図からわかるように、本実施例の固体液体混合物
を添加することにより、添加しない場合に比較して汚泥
を減少することができ、浄化分解の効率を向上すること
ができる。特に、前記（ロ），（ハ）の場合はその効率
をより高くすることができる。

次に、本実施例の固体液体混合物Ａ〜Ｈを使用した合
併水処理場の処理手順を第２図に示す。

第２図において、処理条件は次のとおりである。

（１）BOD流入負荷は、500ppmである。

（２）流入量は、1,200（m³／日）である。

（３）送気量（m³）／汚水量（m³）は、18（m³／m³）で
ある。

（４）本実施例の固体液体混合物の添加場所は、曝気槽
流入口である。

（５）本実施例の固体液体混合物の添加量は、40ppm/流
入汚水量であり、連続30日間添加する。

（６）曝気槽汚泥濃度は、添加開始日において3,500ppm
であり、前記条件にて汚泥の増減の変化を測定し比較し
た。その結果を第３図に示す。

前記の本実施例の固体液体混合物Ａ〜Ｈ種の８種を第
３図を用いて比較してみると、固体液体混合物Ｄは、添
加日数15日間での経過では汚泥が増しているが、これは
槽壁付着汚泥の剥離によるものであり、再び25日間後の
測定日では減少し31日迄安定3,300mg/lとなっている。

固体液体混合物Ｃも同様に最終3,800mg/l附近で安定
している。

固体液体混合物Ｅも同様に最終4,000mg/l附近で安定
している。

固体液体混合物A,B,G,Fもかなりの効果が認められ
る。火成岩と沸石の組成比を増加することにより、固体
液体混合物D,C,Eの効果と同様の効果が得られた。

一般的に、汚泥は汚水浄化に比例して増え続けること
が通例であり、本実施例の固体液体混合物の無添加曲線
Ｘにも示す通りである。

また、本実施例の固体液体混合物を添加した場合は、
第３図に示すように、余剰汚泥の引抜きはほとんどなく
浄化処理施設の運転ができる。

無添加運転では適正汚泥3,500mg/lに対し30日間で7,5
60mg/lの汚泥の増加があり、余剰汚泥として引抜き処分
が必要となる。

次に、本実施例の固体液体混合物Ｄの組成物を食品製
造工場廃水浄化施設の曝気槽に添加した場合の処理結果
を表６に示す。

その処理条件は、次のとおりである。

（１）原水量（廃水量）は120m³／日である。

（２）BODは300ppmである。

（３）固体液体混合物Ｄの使用量は、40ppm/120m³であ
る。

表６において、SV30,SV60,SV120はそれぞれ同一汚泥
体積（％）で30分,60分,120分の経過時間を示す。

透視度は透視度計（透視度計30m/mφ,32cmH）による
処理水清澄度で表している。

MLSS（汚泥濃度）は曝気槽内混合汚泥を105℃で乾燥
させた時の重量mg/l又はppmで表している。

スカムは曝気槽水面浮上の汚泥（％）で表している。

表６からわかるように、本実施例の固体液体混合物Ｄ
の組成物を食品製造工場廃水浄化施設の曝気槽に添加す
ることにより、添加日から300日経過しても汚泥の増加
はほとんどなく、少々減少した処で安定し余剰汚泥の引
抜きがなく、適性汚泥濃度で運転されている。微生物層
も活性化となり良好である。

次に、本実施例の固体液体混合物Ｄの組成物を洗罎工
場廃水の曝気槽に添加した場合の処理結果を表７に示
す。

この処理条件は、廃水量（原水）400m³／日、固体液
体混合物Ｄ添加量40ppm/400m³である。

表７からわかるように、微細ガラス粉が曝気槽汚泥中
に混入しているため、使用した場合には、余剰汚泥の引
抜量は10m³／月であり、使用前の引抜量の1/10に減少し
ている。

次に、本実施例の固体液体混合物の沸石粉末添加量
（ｇ）に対する亜鉛（Zn），銅（Cu），カドミウム（C
d），鉛（Pb）等の重金属の吸着率（％）を計測する
と、第４図に示すような結果が得られた。第３図に示す
ように重金属は100％吸着して沈殿させることができ
る。

次に、乳酸飲料製造工場における廃水処理場の浄化施
設の曝気槽に本実施例の固体液体混合物を添加した場合
の糸状菌汚泥流出防止効果を観測した結果を、表８に示
す。

表８において、PHは水素イオン濃度,BODは生物化学的
酸素消量（ppm）、SSは有機浮遊含有量（ppm）、SV30は
30分間に1000mlのメスシリンダーにおける汚泥沈降の高
さを％で表したものである。

表８からわかるように、乳酸飲料製造工場における廃
水処理場の浄化施設の曝気槽に本実施例の固体液体混合
物を添加したことにより、次のような糸状菌汚泥流出防
止効果が得られた。

（ａ）本実施例の固体液体混合物添加前の状態を３日間
観測し、その５日間後から５日間隔で４回本実施例の固
体液体混合物15l/日添加した結果、即当日から汚泥の沈
降性に改善がみられた。

（ｂ）糸状菌が減少し、添加第２回目には糸状菌が本実
施例の固体液体混合物で死滅させられることが観測でき
た。

（ｃ）MLSSの増加もなく2,850ppmから2,500ppmに減少し
て安定した。

（ｄ）添加前の微生物相は、糸状菌に優先されて不活性
であったが、添加後は好気性微生物の増殖環境が改善さ
れ、増殖時間に従って適格に増え活性化が観測された。

以上、本発明を実施例にもとずき具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である
ことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明によれば、火成岩・沸
石・クエン酸又は芳香族を除くカルボキシル基を含む有
機酸固体液体混合物を、つまり、加熱して金属イオンを
抽出した状態で使用することにより、曝気槽内の溶存酸
素量を高め、有機物の分解促進をなし、発生汚泥を減少
させるので、余剰汚泥の減少を計り既存の不活性汚泥を
活性化し分解減少させ、汚泥量のコントロールをなし均
一化と共に浄化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、標準活性汚泥方式で、曝気槽に本実施例の固
体液体混合物を添加した実験結果を示すグラフ、 第２図は、本実施例の固体液体混合物Ａ〜Ｈ種の８種を
使用した合併汚水処理場の処理手順を示すフロー図、 第３図は、本実施例の固体液体混合物Ａ〜Ｈ種の添加後
の経過と曝気槽汚泥濃度を示す実験結果を示すグラフ、 第４図は、本実施例の固体液体混合物の沸石粉末添加量
（ｇ）に対する亜鉛（Zn），銅（Cu），カドミウム（C
d），鉛（Pb）等の重金属の吸着率（％）を計測した結
果を示すグラフである。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】火成岩１〜50重量％、クエン酸0.5〜65重
   量％、沸石１〜25重量％、沸石粉末0.5〜５重量％の成
   分からなる混合物に水を加えて100重量％とした組成物
   を加熱して活性イオンを抽出した活性汚泥処理用固体液
   体混合物。
2. 【請求項２】火成岩１〜50重量％、芳香族を除くカルボ
   キシル基を含む有機酸0.5〜65重量％、沸石１〜25重量
   ％、沸石粉末0.5〜５重量％の成分からなる混合物に水
   を加えて100重量％とした組成物を加熱して活性イオン
   を抽出した活性汚泥処理用固体液体混合物。