JP2954509B2 - Contact filter media in catalytic oxidation water purifier - Google Patents
Contact filter media in catalytic oxidation water purifierInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、上下水道や河川や
湖沼等の水を生物膜を使って浄化する方法（以下、これ
を接触酸化法という）に使用される生物膜担体である接
触濾材に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact filter medium which is a biofilm carrier used in a method for purifying water from water supply and sewage systems, rivers, lakes and marshes using a biofilm (hereinafter referred to as a catalytic oxidation method). About.
【０００２】[0002]
【従来の技術】生物膜担体に形成されたバクテリアや原
生動物や後生動物等からなる生物膜と排水を接触させる
ことにより、排水中のＢＯＤやＣＯＤや微細な有機質Ｓ
Ｓ・濁度成分等を除去する接触酸化法が知られている。
図７は、接触酸化法を使った河川の水浄化装置の一例を
示している。2. Description of the Related Art By contacting wastewater with a biofilm composed of bacteria, protozoa, metazoans and the like formed on a biofilm carrier, BOD, COD and fine organic S in wastewater are brought into contact.
A catalytic oxidation method for removing S and turbidity components is known.
FIG. 7 shows an example of a river water purification apparatus using a catalytic oxidation method.
【０００３】河川１の水は、スクリーン２によって浮遊
物を除去されて沈砂池３に送られ、ここで小石や砂等を
除去された後、ポンプＰによって接触酸化水路４に送ら
れる。接触酸化水路４は、蛇行する水路内に、生物膜担
体である多数のプラスチック製の波板５が所定の隙間を
もって平行に積層されて構成された接触濾材が配設され
た構造で、水が波板５，５間の隙間を流れる際に、波板
５の表面に形成されている生物膜と接触して浄化され
る。接触酸化水路４を通ることで浄化された水は、排水
路６から河川１に放流される。The water in the river 1 is sent to a sand basin 3 after removing suspended matter by a screen 2, where pebbles and sand are removed therefrom, and then sent to a contact oxidation water channel 4 by a pump P. The contact oxidation water channel 4 has a structure in which a contact filter medium formed by laminating a large number of plastic corrugated sheets 5 serving as biofilm carriers in parallel with a predetermined gap in a meandering water channel is provided. When flowing through the gap between the corrugated sheets 5, 5, it is purified by contacting a biofilm formed on the surface of the corrugated sheet 5. The water purified by passing through the contact oxidation water channel 4 is discharged from the drainage channel 6 to the river 1.
【０００４】[0004]
【発明の解決しようとする課題】しかし前記した従来の
接触濾材を構成する生物膜担体としては、軽量にして加
工のし易い合成樹脂が広く用いられているが、合成樹脂
は、生体親和性および生物親和性が低く、さらにこれら
が大量に放置されると産業廃棄物ともなり、公害問題を
引き起こしかねないし、地球環境上においても好ましく
ない。また従来の生物膜担体は、接触表面積を大きくす
るべく波形とされているが、波板の表面積（生物膜の付
着形成される面積）にはどうしても限界があった。However, as a biofilm carrier constituting the above-mentioned conventional contact filter medium, a synthetic resin which is light in weight and easy to process is widely used. It has low biocompatibility and, if left in large quantities, becomes industrial waste, which may cause pollution problems and is not desirable in the global environment. Further, the conventional biofilm carrier is corrugated to increase the contact surface area, but the surface area of the corrugated sheet (the area where the biofilm is formed) is inevitably limited.
【０００５】そこで発明者は、自然界に存在する難分解
性物質である炭素材に注目した。即ち、まず第１に、炭
素材は生体親和性および生物親和性に非常に優れてい
る。第２に、炭素材はプラスの電荷をもつことから、主
としてマイナスの電荷をもつ微生物にとっては非常に定
着し易い場所であると考えられる。また炭素材には、各
種黒鉛材，ガラス状炭素材，カーボンブラック，活性
炭，木炭，コークス等様々なものがある。炭素材を使用
する際には、用途に応じた形状に成形加工して使用す
る。そして炭素材の１つに炭素繊維がある。炭素繊維
は、比強度，比弾性率および耐薬品性等に優れているこ
とから、宇宙・航空産業やスポーツ用品等に広く使用さ
れている。第３に、炭素繊維は、樹脂やコンクリートと
複合化することで成形できることは勿論、炭素繊維単独
でも、炭素繊維自体に可撓性があることから任意の形態
に成形でき、かつ耐久性にも優れている。さらに、炭素
繊維によって成形した生物膜担体への微生物（生物膜）
の定着度を実験で調べたところ、非常に良好な結果が得
られ、この結果を基に、発明者は本発明を提案するにい
たったものである。[0005] Therefore, the inventor paid attention to a carbon material which is a hardly decomposable substance existing in nature. That is, first of all, the carbon material is very excellent in biocompatibility and biocompatibility. Second, since the carbon material has a positive charge, it is considered to be a very easy place for microorganisms mainly having a negative charge to be established. The carbon materials include various graphite materials, glassy carbon materials, carbon black, activated carbon, charcoal, and coke. When a carbon material is used, it is formed into a shape according to the intended use. One of the carbon materials is carbon fiber. Carbon fibers are widely used in the space and aviation industries, sports equipment, and the like because of their excellent specific strength, specific elastic modulus, chemical resistance, and the like. Thirdly, the carbon fiber can be formed by compounding with resin or concrete, and of course, it can be formed into any shape because the carbon fiber itself is flexible, and the durability is also improved. Are better. In addition, microorganisms (biofilm) on biofilm carriers formed by carbon fiber
When the degree of fixation was examined by an experiment, a very good result was obtained, and based on the result, the inventor proposed the present invention.
【０００６】本発明は前記従来技術の問題点および前記
した発明者による考察のもとになされたもので、その目
的は、生体親和性および生物親和性に優れ、安価にして
耐久性があり、かつ浄化作用に優れた接触酸化式水浄化
装置における接触濾材を提供することにある。The present invention has been made based on the above-mentioned problems of the prior art and the above-described consideration by the present inventors. The object of the present invention is to provide excellent biocompatibility and biocompatibility, low cost and durability, Another object of the present invention is to provide a contact filter in a catalytic oxidation water purifying apparatus which is excellent in purifying action.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】 前記目的を達成するた
めに、本発明に係る接触酸化式水浄化装置における接触
濾材においては、予めサイジング剤が除去されたＰＡＮ
系の炭素繊維フィラメントによって生物膜担体を形成す
るとともに、前記生物膜担体を、柔軟性及び可撓性に富
む極細の多数の前記炭素繊維フィラメントが結束された
り圧縮されたり編まれたり織られたりして、水中に設置
した場合には、多数の前記各炭素繊維フィラメントが水
中でばらけて露出し、泳動することにより、大きな微生
物付着表面積を確保する成形体に形成する。そして、前
記成形体を、前記炭素繊維フィラメントによって形成さ
れたストランド基幹部に対して、複数本の前記炭素繊維
フィラメントからなる炭素繊維ストランドを連結一体化
することによってほうき状に形成されたほうき型ストラ
ンド成形体とする。 この手段では、まず、炭素繊維が、
プラスの電荷を帯び易く、マイナスの電荷帯び易い微生
物が付着し易い性質を有することによって生体親和性お
よび生物親和性が高いので、微生物付着担体としての役
割を有効に果たすことになる。また、この手段において
採用するＰＡＮ系炭素繊維は、炭素繊維表面に塗布され
ているサイジング剤を予め除去して使用することによっ
て、炭素繊維への微生物の定着度を向上させることがで
きる。更に、炭素繊維は、比強度、比弾性率および耐薬
品性等に優れ耐久性があり、かつ可撓性があり、任意の
形態に成形しやすいという特性を有することから、水中
で多数の炭素繊維フィラメントを水中でばらけさせて微
生物との接触表面積を大きくできる、ほうき型ストラン
ド成形体に成形することができるため、汚泥付着量、即
ち生物膜定着度を向上させることができるとともに、Ｃ
ＯＤ値も大きく減少させることができる。 Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, in a contact filter medium in a catalytic oxidation water purification apparatus according to the present invention, a PAN from which a sizing agent has been removed in advance.
Of biofilm carriers by carbon fiber filaments
In addition, the biofilm carrier has high flexibility and flexibility.
Many ultra-fine carbon fiber filaments are bound
Compressed, knitted or woven and installed underwater
In this case, many of the carbon fiber filaments
Exposed and electrophoresed in the middle
It is formed into a molded body that secures a surface area for adhering substances. And before
The molded body is formed by the carbon fiber filament.
A plurality of carbon fibers
Connecting and integrating carbon fiber strands consisting of filaments
Broom-shaped strap
And a molded body. In this means, first, carbon fiber is
Vegetables that tend to have a positive charge and a negative charge
It has bio-affinity and
Role as a microbial carrier
It will fulfill its share effectively. Also in this means
The adopted PAN-based carbon fiber is applied to the carbon fiber surface
By removing the used sizing agent beforehand.
Therefore, it is possible to improve the degree of colonization of microorganisms on carbon fiber.
Wear. In addition, carbon fiber has specific strength, specific elastic modulus and chemical resistance.
It is excellent in quality, durable, and flexible,
Because it has the property of being easily formed into a form,
A large number of carbon fiber filaments in water
Broom-type strand that can increase the contact surface area with living things
Can be molded into a compact, so that the amount of sludge
In addition to improving the biofilm fixation degree,
The OD value can also be greatly reduced.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施例で
ある接触濾材を示す図である。符号１０は、例えば直径
７μｍ〜１５μｍの炭素繊維フィラメント１２の多数本
（数万本）が束ねられて、両端部が結束された炭素繊維
ストランドから構成された生物膜担体である。この生物
膜担体１０の一端部は、例えば図７に示すような接触酸
化水路４の底に固定されたアンカーボルト１３に支持さ
れたロープ等の紐状連結部材１４に連結支持され、他端
部はフロート１５にロープ等の紐状連結部材１６を介し
連結されたパイプ１７に連結支持されて、生物膜担体１
０が所定間隔に配列された構造の接触濾材が構成されて
いる。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a contact filter medium according to a first embodiment of the present invention. Reference numeral 10 denotes a biofilm carrier formed of a carbon fiber strand in which a large number (tens of thousands) of carbon fiber filaments 12 having a diameter of, for example, 7 μm to 15 μm are bundled and both ends are bound. One end of the biofilm carrier 10 is connected and supported by a string-like connecting member 14 such as a rope supported by an anchor bolt 13 fixed to the bottom of the contact oxidation water channel 4 as shown in FIG. Is connected to and supported by a pipe 17 connected to a float 15 via a string-shaped connecting member 16 such as a rope.
The contact filter medium has a structure in which 0s are arranged at predetermined intervals.
【０００９】生物膜担体１０は、各フィラメント１２の
表面に塗布されている結束剤の粘性によって、空気中で
は見掛け上一本の束となっているが、海中や水中では、
各フィラメント１２は互いにばらけた紡錘型となって、
潮の動きに応じて海草の如く揺動できる。このため水中
においては、生物膜担体１０（炭素繊維フィラメント１
２）の微生物との接触表面積が増えて、それだけ微生物
が生物膜担体１０（生物膜担体１０を構成する炭素繊維
フィラメント１２）に付着し易く、生物膜の定着速度お
よび定着量も多い。The biofilm carrier 10 apparently forms a single bundle in the air due to the viscosity of the binding agent applied to the surface of each filament 12, but does not appear in the sea or underwater.
Each filament 12 is a spindle type separated from each other,
Can swing like seaweed in response to the movement of the tide. Therefore, in water, the biofilm carrier 10 (carbon fiber filament 1
2) The contact surface area with the microorganism increases, so that the microorganism easily adheres to the biofilm carrier 10 (the carbon fiber filaments 12 constituting the biofilm carrier 10), and the fixing speed and amount of the biofilm are large.
【００１０】 また、生物膜担体としては、図１に示す
ような、炭素繊維ストランドの両端を結束した紡錘状成
形体の他に、図２（ａ）〜（ｇ）に示す様な種々の形態
が考えられる。図２（ａ）は、炭素繊維フィラメント１
２を編んで組紐状となし、長手方向所定間隔にフィラメ
ント１２をふさ状に膨出させた組紐状ストランド成形体
である。[0010] As the biofilm carrier, as shown in FIG. 1, in addition to the spindle-shaped formed <br/> configuration that bind the ends of the carbon fiber strand, as shown in FIG. 2 (a) ~ (g) Various forms are conceivable. FIG. 2A shows a carbon fiber filament 1.
2 is a braided strand formed body in which the filaments 12 are bulged into a braid at predetermined intervals in the longitudinal direction.
【００１１】図２（ｂ）は、炭素繊維フィラメント１２
のストランド基幹部１２ａから幾本にもストランドを枝
分かれさせた樹枝状ストランド成形体である。図２
（ｃ）は、炭素繊維フィラメント１２のストランド基幹
部１２ａに複数本の炭素繊維ストランド１２ｂを連結一
体化したほうき型ストランド成形体である。FIG. 2B shows a carbon fiber filament 12.
This is a dendritic strand molded product obtained by branching a number of strands from the strand backbone 12a. FIG.
(C) is a broom-type strand molded body in which a plurality of carbon fiber strands 12b are connected and integrated with a strand base 12a of the carbon fiber filament 12.
【００１２】図２（ｄ）は、炭素繊維フィラメント１２
のストランド基幹部１２ａの途中に複数本の円弧型のス
トランド１２ｃを形成したちょうちん型ストランド成形
体である。図２（ｅ）は、炭素繊維フィラメント１２の
ストランド基幹部１２ａに長手方向所定間隔に炭素繊維
ストランド１２ｂを連結一体化した秋田のかんとう型ス
トランド成形体である。FIG. 2D shows the carbon fiber filament 12.
A plurality of arc-shaped strands 12c are formed in the middle of the strand backbone 12a to form a lantern-shaped strand molded body. FIG. 2 (e) is an Akita straight strand molded product in which carbon fiber strands 12 b are connected and integrated at predetermined longitudinal intervals to the strand base 12 a of the carbon fiber filament 12.
【００１３】図２（ｆ）は、所定間隔にロープ等の紐状
連結部材２２を配設し、炭素繊維ストランド１２ｂを捩
じって各ロープ間にストランドがリング状となる様に連
結一体化したものである。符号２４は、連結部を示す。
図２（ｇ）は、炭素繊維ストランド１２ｂを亀甲状に編
んだネット状ストランド成形体である。FIG. 2 (f) shows a string-like connecting member 22 such as a rope disposed at a predetermined interval, and a carbon fiber strand 12b is twisted so that the strand is connected and integrated between the ropes in a ring shape. It was done. Reference numeral 24 indicates a connecting portion.
FIG. 2 (g) shows a net-like strand formed body in which the carbon fiber strands 12b are braided in a tortoiseshell shape.
【００１４】また炭素繊維フィラメントの成形体のその
他の例としては、ストランドをフェルト状に圧縮成形し
たもの、ストランドに巻きぐせをつけてコイル状にした
もの、撚り糸状にしたもの、平織あるいは朱子織等の各
種様式で織った織物状成形体等が考えられる。なお生物
膜担体としては、生物膜担体構成部材である炭素繊維フ
ィラメント１２が海中や水中でばらけて揺動できるとと
もに、生物膜担体である炭素繊維フィラメント１２の微
生物との接触表面積が大きくなる形態の成形体であれ
ば、前記した形態の成形体に限るものではない。Other examples of the carbon fiber filament molded article include a strand obtained by compression molding into a felt shape, a strand wound into a coil, a twisted yarn, a plain weave or a satin weave. And woven fabrics woven in various modes. As the biofilm carrier, the carbon fiber filaments 12 constituting the biofilm carrier can be separated and rocked in the sea or water, and the contact surface area of the carbon fiber filaments 12 as the biofilm carrier with microorganisms is increased. The molded body is not limited to the above-described molded body.
【００１５】図３は、生物膜担体の試材として、組紐状
の炭素繊維ストランド（以下、組紐という），図１に示
すような形態の紐状の炭素繊維ストランド（以下、揺動
直線型ストランドという），フェルト状炭素繊維（以
下、フェルトという），ナイロン紐およびポリエチレン
テープをそれぞれ人工下水を入れた水槽に吊るして、人
工下水中のＣＯＤ（化学的酸素要求量）の変化特性を調
べた結果を示す図表である。FIG. 3 shows a braided carbon fiber strand (hereinafter referred to as a braid) and a string-shaped carbon fiber strand having the form shown in FIG. ), Felt-like carbon fiber (hereinafter referred to as felt), nylon string and polyethylene tape were suspended in a water tank containing artificial sewage, and the change characteristics of COD (chemical oxygen demand) in the artificial sewage were examined. FIG.
【００１６】試材である組紐，揺動直線型ストランド，
フェルト，ナイロン紐およびポリエチレンテープは、い
ずれも同一重量（１８．９ｇ）で、図１に示すように、
水中で揺動できるように上下両端を固定した。透明水槽
に入れる人工下水は、まず水１リットルの中に試薬（グ
ルコース，硫酸アンモニウム，リン酸二カリウム，塩化
ナトリウム，硫酸マグネシウム，塩化カリウム等）を溶
かしてＢＯＤ５００ｐｐｍ相当の人工下水をつくり、こ
の人工下水に対し１０倍容の池水を加え、全容を約８０
リットルとした水を用いた。そして前記した各試材（組
紐，揺動直線型ストランド，フェルト，ナイロン紐およ
びポリエチレンテープ）を水槽内に吊るし、曝気を行い
ながら、約１週間日向でこれらの試材に微生物を定着さ
せる実験を行った。そして人工下水中のＣＯＤの変化を
過マンガン酸カリウム滴定法により測定した。[0016] Braids, oscillating linear strands as test materials,
Felt, nylon string and polyethylene tape were all the same weight (18.9 g), and as shown in FIG.
The upper and lower ends were fixed so as to be able to swing in water. The artificial sewage to be placed in the transparent water tank is prepared by dissolving reagents (glucose, ammonium sulfate, dipotassium phosphate, sodium chloride, magnesium sulfate, potassium chloride, etc.) in 1 liter of water to produce an artificial sewage equivalent to 500 ppm of BOD. And add 10 times the volume of pond water to make the total volume about 80
One liter of water was used. An experiment was conducted in which each of the above-mentioned test materials (braid, oscillating linear type strand, felt, nylon string, and polyethylene tape) was suspended in a water tank, and microorganisms were fixed on these test materials for about one week in the sun while performing aeration. went. And the change of COD in artificial sewage was measured by potassium permanganate titration method.
【００１７】図３（ａ）は第１回目の実験結果（３日
後）、図３（ｂ）は第２回目の実験結果（１日後）をそ
れぞれ示すものである。第１回目の実験（図３（ａ））
によれば、いずれの試材においてもＣＯＤ値の差があま
り見られないが、第２回目の実験（図３（ｂ））によれ
ば、試材の違いによりＣＯＤ値に大きな差が見られる。
即ち、炭素繊維材料で、しかも表面積の大きいもの（フ
ェルト）を用いた場合に最もＣＯＤ値の減少が著しい。FIG. 3A shows the results of the first experiment (after 3 days), and FIG. 3B shows the results of the second experiment (after 1 day). First experiment (Fig. 3 (a))
According to the test, there is little difference in the COD value in any of the test materials, but according to the second experiment (FIG. 3 (b)), a large difference is observed in the COD value due to the difference in the test material. .
That is, when a carbon fiber material having a large surface area (felt) is used, the COD value is most significantly reduced.
【００１８】図４は、試材であるＰＡＮ系の炭素繊維ス
トランド（１２Ｋ揺動直線型ストランド）と比較材料で
あるテープ状ポリエチレンをそれぞれ活性汚泥中で曝気
し、これらの試材への生物膜の定着度の比較を行い、材
料の違いによる生物膜定着度を検討した図表で、図４
（ａ）は１日間放置後３０分沈降させたときの汚泥量
を、図４（ｂ）はＣＯＤの経時変化を、図４（ｃ）は試
材の重量の変化をそれぞれ示している。FIG. 4 shows a PAN-based carbon fiber strand (12K oscillating linear type strand) as a test material and a tape-shaped polyethylene as a comparative material, which were aerated in activated sludge, respectively. Fig. 4 is a table showing the comparison of the degree of fixation of biofilms and the degree of fixation of biofilm due to the difference in materials.
(A) shows the amount of sludge when settled for 30 minutes after being left for one day, FIG. 4 (b) shows the change with time of COD, and FIG. 4 (c) shows the change in the weight of the test material.
【００１９】揺動直線型の炭素繊維ストランド成形体
は、炭素繊維ストランド（１２Ｋ）を５本（１２Ｋ×５
＝６０Ｋ）束ねて、上端部と下端部をそれぞれ結束一体
化した図１に示すような成形体を用いた。炭素繊維スト
ランドの長さは３０ｃｍで、５本束ねた炭素繊維ストラ
ンド成形体全体の重量は約０．３ｇであった。この炭素
繊維ストランド成形体を５組用意し、一組毎に重量を測
定しておいた。The oscillating linear carbon fiber strand molded body has five carbon fiber strands (12K) (12K × 5).
= 60K) A molded body as shown in Fig. 1 was bundled, and the upper end and the lower end were respectively bound and integrated. The length of the carbon fiber strand was 30 cm, and the total weight of the five carbon fiber strand molded bodies bundled was about 0.3 g. Five sets of this carbon fiber strand molded body were prepared, and the weight was measured for each set.
【００２０】また、２つの５リットル集気瓶に活性汚泥
をそれぞれ約５００ｍｌずつ加え、水で全容を約３リッ
トルとした。集気瓶の内容物はよく攪拌し、３０分間自
然沈降させ、沈積した汚泥量の測定を行った（０分後の
沈降汚泥量）。次に、重量を測定してある炭素繊維スト
ランド成形体５組を活性汚泥の入った集気瓶中に吊る
し、曝気した。またＢＯＤを１０００ｐｐｍ相当に調整
した人工下水を、微生物の養分として全容の約５％を加
えた。曝気で攪拌されている集気瓶中の液を採取し、３
０分汚泥を沈降させたのち、上澄み液のＣＯＤを過マン
ガン酸カリウム滴定法により測定した。一方、重量が
０．３ｇ〜０．４ｇの範囲に調整されたポリエチレンテ
ープ（幅５ｃｍ）５組についても、上記と同様の処理を
行い、共に１日間日向で曝気しながら放置した。Approximately 500 ml of activated sludge was added to each of the two 5-liter air collection bottles, and the total volume was made up to about 3 liters with water. The contents of the air collection bottle were stirred well, allowed to settle naturally for 30 minutes, and the amount of sludge deposited was measured (the amount of settled sludge after 0 minutes). Next, five sets of carbon fiber strand molded bodies whose weights were measured were suspended in an air collection bottle containing activated sludge and aerated. About 5% of the total volume of artificial sewage whose BOD was adjusted to 1000 ppm was added as nutrients for microorganisms. Collect the liquid in the air collection bottle stirred by aeration,
After allowing the sludge to settle for 0 minutes, the COD of the supernatant was measured by potassium permanganate titration. On the other hand, the same treatment as described above was carried out for five sets of polyethylene tapes (5 cm wide) adjusted to have a weight in the range of 0.3 g to 0.4 g, and both were left aerated for one day in the sun.
【００２１】１日間放置後、３０分自然沈降させて沈積
した汚泥量の測定を行った。さらに、上澄み液を採取し
ＣＯＤを測定した。また、各試材を取り出してその重量
を測定し、重量の増加量を生物膜の定着量として、各試
材における生物膜定着度を検討した。図４（ａ）では、
ポリエチレンテープの場合には、全く沈降汚泥量に変化
が見られないのに対し、揺動直線型炭素繊維ストランド
成形体の場合には、沈降汚泥量が著しく減少している。
これは炭素繊維に生物膜が定着したことによるもので、
炭素繊維ストランドに、８４９ｃｍ3相当の汚泥、即
ち、微生物が定着したと言える。また視覚的観察による
と、炭素繊維ストランド成形体には、球形状の大きな塊
が付着しているのに対し、ポリエチレンテープには付着
物がほとんど見られない。このことからもポリエチレン
テープへの生物膜定着度に比べて炭素繊維への生物膜定
着度が著しく高いと言える。After allowing to stand for 1 day, the amount of sludge settled by natural settling for 30 minutes was measured. Further, the supernatant was collected and COD was measured. Further, each sample was taken out and its weight was measured, and the amount of increase in the weight was defined as the amount of biofilm fixed, and the degree of biofilm fixation in each sample was examined. In FIG. 4A,
In the case of polyethylene tape, the amount of settled sludge is not changed at all, whereas in the case of the oscillating linear carbon fiber strand molded body, the amount of settled sludge is significantly reduced.
This is due to the biofilm settling on the carbon fiber,
It can be said that sludge equivalent to 849 cm 3 , that is, microorganisms, has settled on the carbon fiber strand. According to the visual observation, a large spherical mass adheres to the carbon fiber strand molded body, whereas almost no adherence is observed on the polyethylene tape. This also indicates that the degree of biofilm fixation on carbon fibers is significantly higher than the degree of biofilm fixation on polyethylene tape.
【００２２】また、図４（ｃ）では、炭素繊維ストラン
ド成形体とポリエチレンテープにおける付着物を含む総
重量の変化が示されており、両者の間には、極めて大き
な差があった。即ち、前者の場合には、１日後に、９．
２０ｇ〜３１．１ｇ（平均１６．３２ｇ）の重量増（付
着物による重量増）があった。これに対し、後者におけ
る重量増（付着物による重量増）は０．１ｇ以下であっ
た。FIG. 4 (c) shows a change in the total weight of the carbon fiber strand molded product and the polyethylene tape including the deposits on the polyethylene tape, and there was an extremely large difference between the two. That is, in the case of the former, after one day, 9.
There was a weight increase (weight increase due to deposits) of 20 g to 31.1 g (average 16.32 g). On the other hand, the weight increase (weight increase due to attached matter) in the latter was 0.1 g or less.
【００２３】次に、炭素繊維ストランド成形体の形態の
生物膜定着度への影響について、同様の実験を行った。
実験に用いた炭素繊維ストランド成形体は、図２（ｄ）
に示すちょうちん型と、図２（ｃ）に示すほうき型と、
図２（ｅ）に示す秋田のかんとう型を用いた。またポリ
エチレンテープを、炭素繊維ストランド成形体と同重量
を量りとり、比較試材とした。４個の５リットル集気瓶
に活性汚泥をそれぞれ約５００ｍｌずつ加え、水で全容
を約４リットルとした。各集気瓶の内容物はよく攪拌
し、３０分間自然沈降させ沈積した汚泥量の測定を行っ
た（０分後の沈降汚泥量）。Next, a similar experiment was conducted on the influence of the form of the carbon fiber strand molded body on the degree of biofilm fixation.
The carbon fiber strand molded product used in the experiment is shown in FIG.
And the broom type shown in FIG. 2 (c),
The Akita Kanto type shown in FIG. 2 (e) was used. A polyethylene tape was weighed in the same manner as the carbon fiber strand molded body, and used as a comparative sample. Approximately 500 ml of each activated sludge was added to each of the four 5-liter air collection bottles, and the total volume was made up to about 4 liters with water. The contents of each air collection bottle were stirred well, allowed to settle naturally for 30 minutes, and the amount of sludge deposited was measured (the amount of settled sludge after 0 minutes).
【００２４】重量測定をした各試材を活性汚泥の入った
それぞれの集気瓶内に吊るし、曝気で酸素を送りなが
ら、またＣＯＤ１０００ｐｐｍ相当に調整した人工下水
を、微生物の養分として全容の約５％を加えた。曝気で
攪拌されている集気瓶中の液を採取し、３０分汚泥を沈
降させた後、上澄み液のＣＯＤを過マンガン酸カリウム
滴定法により測定した。ポリエチレンテープについても
上記と同様の処理を行い、共に１日間日向で曝気しなが
ら放置した。Each of the sample materials whose weight was measured was suspended in a respective air-collecting bottle containing activated sludge, and oxygen was fed by aeration, and artificial sewage adjusted to a COD of 1000 ppm was used as nutrients for microorganisms in an amount of about 5% of the total volume. % Was added. The liquid in the air collection bottle stirred by aeration was collected, and the sludge was settled for 30 minutes, and then the COD of the supernatant was measured by potassium permanganate titration. The same treatment as described above was performed for the polyethylene tape, and both were left for one day while being aerated in the sun.
【００２５】図５（ａ）は、沈降汚泥量を示すもので、
１日後の沈降汚泥量は、炭素繊維ストランドを用いた場
合には７４２〜８８４ｃｍ3であることから、炭素繊維
ストランドには、２４７〜４０７ｃｍ3の汚泥が付着し
たこととなる。一方、ポリエチレンテープの場合には、
付着汚泥量がわずか８ｃｍ3で、炭素繊維ストランドの
場合の約１／３０〜１／５０程度である。また炭素繊維
ストランドの形態による付着量への影響では、「秋田の
かんとう型」が最も効果大（汚泥付着量大）であった。FIG. 5 (a) shows the amount of settled sludge.
The amount of settled sludge after one day is 742 to 884 cm 3 when the carbon fiber strand is used, which means that 247 to 407 cm 3 of sludge has adhered to the carbon fiber strand. On the other hand, in the case of polyethylene tape,
The amount of adhering sludge is only 8 cm 3 , which is about 1/30 to 1/50 of the carbon fiber strand. Regarding the effect of the carbon fiber strand shape on the amount of adhesion, “Akita's canto type” had the largest effect (large amount of sludge adhesion).
【００２６】図５（ｂ）は、ＣＯＤの測定結果を示すも
ので、いずれの場合にも、一日でＣＯＤ値は７〜１１ｐ
ｐｍ程度減少しており、試材の種類および炭素繊維スト
ランドの形態の違いによる顕著な差異は見られなかっ
た。図５（ｃ）は、炭素繊維ストランドおよびポリエチ
レンテープに付着した汚泥量を示すもので、試材の種類
と形態の違いによって顕著な差異が見られた。即ち、炭
素繊維ストランドの場合には、２２〜３８ｇも増加した
のに対し、ポリエチレンテープの場合にはわずか９ｇ程
度の増加で、炭素繊維ストランドの付着汚泥量は、ポリ
エチレンテープの場合の２．７〜４．２倍であった。炭
素繊維ストランドの形態による付着量への影響では、
「ほうき型」の場合が最も大であった。この結果は、図
５（ｂ）のＣＯＤ減少量とも一致していた。また図５
（ａ）の沈降汚泥量の結果とも矛盾しない。FIG. 5 (b) shows the results of COD measurement. In each case, the COD value is 7 to 11 p / day.
pm, and no remarkable difference due to the difference in the type of the test material and the form of the carbon fiber strand was not observed. FIG. 5 (c) shows the amount of sludge adhering to the carbon fiber strand and the polyethylene tape. A remarkable difference was observed depending on the type and form of the test material. That is, while the carbon fiber strand increased by 22 to 38 g, the polyethylene tape increased by only about 9 g, and the amount of the attached sludge of the carbon fiber strand was 2.7 as compared with the polyethylene tape. ４4.2 times. The effect of carbon fiber strand morphology on the amount of
"Broom type" was the largest. This result was also consistent with the COD reduction amount in FIG. FIG.
It does not contradict the result of the settled sludge amount of (a).
【００２７】次に炭素繊維の種類およびストランドの形
による生物膜定着度への影響について検討した。炭素繊
維はＰＡＮ系炭素繊維ストランド（１２Ｋ，東レ，Ｔ−
３００であって、塗布されたサイジング剤を除去したも
の）とピッチ系炭素繊維の撚糸（２本のファイバーを撚
ったもの）の２種類を用いた。炭素繊維表面にサイジン
グ剤層が形成されていると、生物膜の炭素繊維への付着
率が悪いので、炭素繊維ストランドにサイジング剤が塗
布されている場合には、予めサイジング剤を除去してお
くことが必要である。また炭素繊維の形態としては、図
１に示す「揺動直線型」および図２（ｃ）に示す「ほう
き型」であった。前者の場合は、長さ４５ｃｍ（重さ約
０．３ｇ）の炭素繊維ストランドを５本束ねて用いた。
後者「ほうき型」では、長さ３０ｃｍの１２Ｋストラン
ド５本を束ねて、重さを約１．６ｇとした。図６（ａ）
は、一日後の沈降汚泥量の変化を示すが、ＰＡＮ系炭素
繊維ストランドの場合には、「揺動直線型」の方が「ほ
うき型」よりも定着量が多い。また図６（ｂ）は、ＣＯ
Ｄ量の変化を示すが、ＰＡＮ系の方がピッチ系より大き
く、しかも「揺動直線型」よりも「ほうき型」の方が大
であった。Next, the influence of the type of carbon fiber and the shape of the strand on the degree of biofilm fixation was examined. Carbon fiber is PAN-based carbon fiber strand (12K, Toray, T-
300, from which the applied sizing agent was removed) and a pitch-based carbon fiber twisted yarn (twisted two fibers). If the sizing agent layer is formed on the surface of the carbon fiber, the adhesion rate of the biofilm to the carbon fiber is poor. Therefore, when the sizing agent is applied to the carbon fiber strand, the sizing agent is removed in advance. It is necessary. The form of the carbon fiber was a “swinging linear type” shown in FIG. 1 and a “broom type” shown in FIG. 2C. In the former case, five carbon fiber strands each having a length of 45 cm (weight about 0.3 g) were bundled and used.
In the latter “broom type”, five 12K strands each having a length of 30 cm were bundled and weighed to about 1.6 g. FIG. 6 (a)
Indicates the change in the amount of settled sludge after one day. In the case of the PAN-based carbon fiber strand, the “swinging linear type” has a larger fixing amount than the “broom type”. Also, FIG.
Although the amount of D changes, the PAN type is larger than the pitch type, and the "broom type" is larger than the "oscillating linear type".
【００２８】また図６（ｃ）は、一日後における炭素繊
維ストランドの重量変化を示す。ＰＡＮ系の方が、ピッ
チ系よりも効果は大（汚泥付着量、即ち、微生物付着量
（生物膜定着度）大）であった。ここで、ＰＡＮ系の場
合のデータ中に、重量の増加が１．５ｇしかないものが
あるが、これは試材が捩れてしまった場合であり、デー
タ外のものである。 また、ピッチ系よりもＰＡＮ系の炭
素繊維の方が汚泥の付着量（生物膜の定着度）は大であ
るが、これは、ＰＡＮ系の炭素繊維がストランド状であ
るのに対し、ピッチ系の炭素繊維では撚り糸状態になっ
ているため、両者に接触表面積の差異が生じ、ピッチ系
の炭素繊維に対する付着汚泥量を低下させたものと考え
られる。Further FIG. 6 (c) shows the change in weight of the carbon fiber strand after one day. The effect of the PAN system is greater than that of the pitch system (sludge adhesion amount, that is, microorganism adhesion amount).
(Biofilm fixation degree) was large. Here, in the data in the case of the PAN system, there is a case where the weight increase is only 1.5 g, but this is a case where the test material is twisted and is outside the data . In addition, the amount of sludge attached (the degree of biofilm fixation) is larger in PAN-based carbon fibers than in pitch-based carbon fibers. Because the carbon fiber is in a twisted yarn state, there is a difference in the contact surface area between the two,
It is considered that the amount of sludge adhering to carbon fiber was reduced.
【００２９】前記した図３〜６に示す実験結果から、炭
素繊維は、ナイロンやポリエチレンと比べて短時間のう
ちに多量の微生物が付着する、即ち、非常に生物膜定着
度に優れているといえる。しかも、炭素繊維フィラメン
トがばらけて表面積が大きい形態である程、生物膜定着
度が高いといえる。From the experimental results shown in FIGS. 3 to 6 above, it is found that a large amount of microorganisms adhere to carbon fibers in a short time as compared with nylon and polyethylene, that is, carbon fibers have a very high degree of biofilm settlement. I can say. In addition, it can be said that the more the carbon fiber filaments are dispersed and the surface area is larger, the higher the biofilm fixation degree.
【００３０】[0030]
【００３１】また前記第１の実施例における接触濾材は
本発明の一実施例にすぎず、アンカーボルト１３に代え
て重りを使用することで、生物膜担体１０を常に一定の
水深位置に保持できる構造とする等、生物膜担体１０の
配設の仕様により種々の構造のものが考えられることは
いうまでもない。The contact filter medium in the first embodiment is merely an embodiment of the present invention. By using a weight instead of the anchor bolt 13, the biofilm carrier 10 can always be held at a constant water depth position. Needless to say, various structures can be considered depending on the specification of the arrangement of the biofilm carrier 10, such as a structure.
【００３２】[0032]
【発明の効果】 以上の説明から明らかなように、本願
発明による効果は以下の通りである。 （１）生物膜担体が、生体親和性および生物親和性が高
く、産業廃棄物となるおそれのない炭素繊維によって構
成されているので、自然環境に合致させることができ
る。また、炭素繊維は、プラスの電荷を帯び易いので、
マイナスの電荷を帯び易い微生物にとっては非常に付着
し易く、従って、炭素繊維によって構成された微生物担
体への微生物の定着度は極めて高いので、それだけ水質
浄化作用に優れたものとなる。更に、炭素繊維は、安価
であることから、水質浄化作用にすぐれた水浄化装置を
安価に提供できることとなる。（２）炭素繊維を、炭素繊維フィラメントから形成され
たストランド基幹部に対して、複数本の炭素繊維ストラ
ンドを連結一体化することにより、ほうき状に形成され
たほうき型ストランド成形体から構成することによっ
て、炭素繊維により大量の微生物が付着させることがで
きるとともに、ＣＯＤ値もより大きく減少させることが
できる。 （３）このように本願発明は、柔軟かつ可撓な多数の極
細の炭素繊維フィラメントを束ねたり圧縮したり編んだ
り織ったりして水中でばらけるように形成した炭素繊維
ストランドからなる所定形状の成形体を水中に設置し
て、炭素繊維ストランドを構成する多数の炭素繊維フィ
ラメントをばらけさせて揺動させることにより、炭素繊
維の露出面積を飛躍的に増加させて、炭素繊維フィラメ
ントに大量の微生物を付着させて生物膜の定着度を高
め、水質の浄化を促進させることができる。 As is clear from the above description, the effects of the present invention are as follows. (1) Since the biofilm carrier is made of carbon fiber which has high biocompatibility and biocompatibility and is not likely to become industrial waste, it can be adapted to the natural environment.
You. In addition, carbon fiber is easy to take a positive charge,
Microorganisms that tend to have a negative charge are very easily attached to the microorganisms, and thus have a very high degree of colonization of the microorganisms on the microbial carrier constituted by carbon fibers. Furthermore, since carbon fibers are inexpensive, it is possible to provide an inexpensive water purification apparatus having an excellent water purification action. (2) The carbon fiber is formed from a carbon fiber filament.
Multiple strands of carbon fiber
The bund is formed by connecting and integrating the
By constructing a broom-type strand
Therefore, a large amount of microorganisms can adhere to carbon fiber.
And the COD value can be greatly reduced
it can. (3) As described above, the present invention provides a flexible and flexible
Bundle, compress or knit fine carbon fiber filaments
Carbon fiber formed so that it can be woven and separated in water
A molded body of a predetermined shape consisting of strands is placed in water
The carbon fiber strands that make up the carbon fiber strand
By swinging the lament apart, the carbon fiber
By dramatically increasing the exposed area of the fiber,
A large amount of microorganisms on the biomass
Therefore, purification of water quality can be promoted.
【図１】本発明の第１の実施例である接触濾材を構成す
る生物膜担体の概要図FIG. 1 is a schematic diagram of a biofilm carrier constituting a contact filter medium according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の接触濾材を構成する各種生物膜担体の
概要図FIG. 2 is a schematic diagram of various biofilm carriers constituting the contact filter medium of the present invention.
【図３】炭素繊維ストランド，ナイロン紐およびポリエ
チレンテープにおけるＣＯＤの変化を示す図FIG. 3 is a diagram showing a change in COD in a carbon fiber strand, a nylon string, and a polyethylene tape.
【図４】（ａ） 炭素繊維ストランドとポリエチレンテ
ープにおける沈降汚泥量の変化特性図 （ｂ） 炭素繊維ストランドとポリエチレンテープにお
けるＣＯＤの経時変化特性図 （ｃ） 炭素繊維ストランドとポリエチレンテープにお
ける重量変化特性図Fig. 4 (a) Change in sedimentation amount of carbon fiber strand and polyethylene tape (b) Change in COD over time in carbon fiber strand and polyethylene tape (c) Weight change in carbon fiber strand and polyethylene tape Figure
【図５】（ａ） 炭素繊維ストランドの形態別沈降汚泥
量の変化特性図 （ｂ） 炭素繊維ストランドの形態別ＣＯＤ経時変化特
性図 （ｃ） 炭素繊維ストランドの形態別重量変化特性図FIG. 5 (a) Change characteristic diagram of settled sludge amount by type of carbon fiber strand (b) COD time-dependent characteristic diagram by type of carbon fiber strand (c) Weight change characteristic diagram by type of carbon fiber strand
【図６】（ａ） 炭素繊維の種類別沈降汚泥量の変化特
性図 （ｂ） 炭素繊維の種類別ＣＯＤ経時変化特性図 （ｃ） 炭素繊維の種類別重量変化特性図FIG. 6 (a) Change characteristic diagram of settled sludge amount by type of carbon fiber (b) Characteristic diagram of COD change over time by type of carbon fiber (c) Characteristic diagram of weight change by type of carbon fiber
【図７】従来の接触酸化法による水浄化装置の全体構成
図FIG. 7 is an overall configuration diagram of a conventional water purification device using a catalytic oxidation method.
１０ 生物膜担体である炭素繊維ストランド １２ 炭素繊維フィラメント 10 carbon fiber strand as biofilm carrier 12 carbon fiber filament
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−24489（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−112816（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−27705（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−97695（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−220497（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−11864（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−122560（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C02F 3/02 - 3/10 Continuation of the front page (56) References JP-A-7-24489 (JP, A) JP-A-59-112816 (JP, A) JP-A-6-27705 (JP, A) JP-A-62-29795 (JP, A) JP-A-5-220497 (JP, A) JP-A-53-11864 (JP, U) JP-A-52-122560 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB Name) C02F 3/02-3/10
Claims (1)
の炭素繊維フィラメントによって生物膜担体が形成され
るとともに、 前記生物膜担体は、柔軟性及び可撓性に富む極細の多数
の前記炭素繊維フィラメントが結束されたり圧縮された
り編まれたり織られたりして、水中に設置した場合に
は、多数の前記各炭素繊維フィラメントが水中でばらけ
て露出し、泳動することにより、大きな微生物付着表面
積を確保する成形体に形成され、 前記成形体は、前記炭素繊維フィラメントによって形成
されたストランド基幹部に対して、複数本の前記炭素繊
維フィラメントからなる炭素繊維ストランドを連結一体
化することによってほうき状に形成されたほうき型スト
ランド成形体から構成された ことを特徴とする接触酸化
式水浄化装置における接触濾材。1. A PAN system from which a sizing agent has been removed in advance.
Biofilm carrier is formed by carbon fiber filaments
In addition, the biofilm carrier has a very large number of ultra-fine and flexible materials.
Of said carbon fiber filaments are bound or compressed
When woven or woven and installed underwater
Means that a large number of each of the carbon fiber filaments
Exposed and electrophoresed to provide a large microbial attachment surface
Formed into a molded body that secures the product, and the molded body is formed by the carbon fiber filaments.
A plurality of the carbon fibers
Combined carbon fiber strands composed of fiber filaments
Broom-shaped strike formed by baking
A contact filter medium in a contact oxidation type water purification device, comprising a land compact .
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