JP3465419B2 - 廃水の処理剤及び廃水の処理方法 - Google Patents

廃水の処理剤及び廃水の処理方法

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多佳子 小笠原
立夫 角野
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日立プラント建設株式会社
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、廃水中の有機化合物や
無機化合物を微生物学的に酸化・還元処理するため使用
する廃水の処理剤及びこれを用いた廃水の処理方法に係
り、特に、高分子ゲル内部に微生物を包括固定した廃水
の処理剤及びこれを用いた廃水の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】地球環境規模での水質汚染防止策が問わ
れている昨今、生物学的廃水処理においては、開発課題
の一つとして廃水中の窒素の除去の高効率化があり、様
々な検討が行われている。従来、生物学的な窒素の除去
では活性汚泥循環変法が用いられている。この方法は、
嫌気槽と好気槽とから成る処理装置が用いられ、原水は
まず嫌気槽に投入され、嫌気槽では脱窒細菌により有機
物の分解と脱窒が行われる。次に、好気槽に入り、ここ
では硝化細菌によりアンモニアの酸化が行われ、硝酸に
まで酸化される。好気槽の混合液は脱窒槽に循環され、
脱窒されるわけである。この方法では硝化効率を上げる
ために硝化細菌を固定化して硝化細菌を高濃度化するこ
とが検討されており、このような固定化硝化細菌を好気
槽に入れたプロセスが提案されている。
【0003】固定化微生物担体を用いる処理方法は、余
剰汚泥発生量が少ないこと及び難分解性有機物の分解が
可能である等の利点を有するために注目されている(角
野ら;固定化微生物による下水利用技術、日本工業用水
会第19回研究発表会要旨集、昭和59年3月発行及び
特開昭59−127693号明細書参照)。しかしなが
ら、固定化微生物担体を有意義に活用するためには、有
機炭素源の供給が不可欠である。その供給方法は、従
来、メタノールの添加、下水中に存在する有機物の
利用などである。このため、固定化微生物にとって充分
な有機炭素は得られず、担体内部での微生物の増殖が遅
く、脱窒活性が上がらないため廃水処理での立ち上げ期
間が長いという問題があった。ここで言う立ち上げ期間
とは、固定化微生物担体を廃水処理槽に投入してから所
定の処理水質が得られるまでの期間である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の欠点を解消し、短い立ち上げ期間で高い処理水質を
得ることができ、しかも長期間安定した処理を行いうる
廃水の処理剤及び廃水の処理方法を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、有機炭素源と
して粉末、顆粒などの粒子状のものを用い、これを微生
物と一緒に包括固定化することによって、上記の目的を
達成しうることを見出し、完成したものである。すなわ
ち、本発明による廃水の処理剤は、多孔質被膜で被覆さ
れている有機炭素源粒子及び微生物をゲル状固定化剤で
固定してなる固定化微生物担体よりなることを特徴とす
る。また、本発明による廃水の処理方法は、廃水処理槽
内で本発明に係る廃水の処理剤と廃水とを接触させるこ
とを特徴とする。
【0006】本発明において固定化する微生物は、細
菌、放線菌、カビ、酵母など、任意の微生物を純粋培養
若しくは混合培養したもの、活性汚泥又は土壌中に付着
した微生物などでもよい。
【0007】また、本発明に用いる有機炭素源粒子は、
粉末、顆粒などの粒子状のものであって、微生物の栄養
源となるものであれば特に制限はなく、例えば、デンプ
ン、セルロースなどが挙げられる。これらの有機炭素源
粒子は、担体の強度を維持するため、1mm以下の粒径
を有するものが好ましい。これらの有機炭素源粒子は、
微生物の固定化時にそのまま添加することができるが、
多孔質被膜で被覆した徐放性有機炭素源であってもよ
い。徐放性有機炭素源を用いると、有機炭素源が徐々に
放出されるため長期間安定した処理を行うことができ
る。ここで、多孔質被膜としては、ポリエチレン、ポリ
アクリレート、エポキシ樹脂、ポリウレタン等の高分子
物質から成るものが好適であり、孔径は、有機炭素源が
徐々に放出される程度であれば、制限はない。また、多
孔質被膜がネット状被膜の状態になっていてもよい。多
孔質被膜で被覆された有機炭素源は、常法で製造するこ
とができ、例えば、有機炭素源粒子に被膜原材料を塗布
し、熱をかけて固定することにより製造することができ
る。
【0008】ゲル状固定化剤としては、特に制限はな
く、ポリエチレングリコール系樹脂、ポリアクリルアミ
ド、ポリビニルアルコール、寒天、カラギーナン、アル
ギン酸塩などが挙げられる。
【0009】本発明の廃水の処理剤は、有機炭素源粒子
と微生物と未ゲル化固定化剤(モノマーあるいはオリゴ
マー、架橋剤、重合促進剤、重合開始剤など及び必要に
応じて分散媒)とを混合し、ゲル化し、ペレット化する
ことによって製造することができる。本発明の廃水の処
理剤中には、有機炭素源粒子と微生物が、通常、0.1
〜5重量%の割合で含まれるのが、担体の強度と活性を
維持する上で好ましい。
【0010】こうして得られる本発明の廃水の処理剤の
模式図を図1に示す。図1に示した処理剤ペレット1
は、微生物2及びネット状被膜3で覆われた有機炭素源
4をゲル状固定化剤5中に分散して含むものである。
【0011】本発明の廃水の処理剤は、微生物を高濃度
で含むとともに、有機炭素源も含有するため、微生物が
効率よく増殖できる。したがって、この処理剤を廃水の
処理に使用すると、所定の処理水質が短時間に得られ、
安定して長期間高い処理水質が得られる。本発明におい
ては、廃水の曝気処理でも、脱窒処理でも行うことがで
きる。
【0012】
【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明
するが、本発明はこれらによって制限されるものではな
い。
【0013】実施例1 某下水処理場の活性汚泥をMLSS40000mg/l
に濃縮した。ポリエチレングリコール系樹脂(ポリエチ
レングリコールジアクリレート等の混合プレポリマー)
30重量%及びN,N,N’,N’−テトラメチルエチ
レンジアミン(重合促進剤)0.2重量%を含む水溶液
を作り、これに上記の活性汚泥濃縮液を等容量懸濁し
た。この懸濁液にデンプン粒子(粉末)を0.5重量%
になるように添加した後、過硫酸カリウム(重合開始
剤)を0.25重量%になるように添加し、重合させ、
得られたゲルを切断して3mm角の処理剤ペレットを得
た。この処理剤ペレット200ミリリットルを1リット
ルの反応槽に投入し、滞留時間1時間でNO3 −Nを4
0mg/l含有する廃水を処理した。処理剤ペレットと
廃水の接触をよくするために反応槽内を攪拌した。ま
た、反応槽からの処理剤ペレットの流出を防止するため
に処理水出口にプラスチック網を設置した。処理水質は
1〜2日目にNO3 −N2〜5mg/lであったが、3
日目にはNO3−N1mg/l以下になり、その後1m
g/l以下で安定した。また、ペレット内の脱窒細菌数
は、固定化時に107 cells /cm3 −ペレットであっ
たが、3日目には1010cells /cm3 −ペレットに達
した。このときの処理水のNO3−Nの経日変化を図2
に実線で示す。
【0014】比較例1 デンプン粒子を添加固定しない以外は実施例1と同様に
して処理剤ペレットを作製し、同様の処理運転を行った
ところ、処理水質は1〜9日目までNO3 −N2〜8m
g/lで不安定であり、10日目以降にようやく1mg
/l以下で安定した。また、ペレット内の脱窒細菌数
は、固定化時に107 cells /cm3 −ペレットであっ
たが、10日目に1010cells /cm3 −ペレットに達
した。この実験における処理水のNO3 −Nの経日変化
を図2に点線で示す。
【0015】実施例2 某下水処理場の活性汚泥をMLSS40000mg/l
に濃縮した。ポリエチレングリコール系樹脂(ポリエチ
レングリコールジアクリレート等の混合プレポリマー)
30重量%及びN,N,N’,N’−テトラメチルエチ
レンジアミン(重合促進剤)0.2重量%を含む水溶液
を作り、これに上記の活性汚泥濃縮液を等容量懸濁し
た。この懸濁液にセルロース粉末(旭化成社製、商品名
アビセル)を1重量%になるように添加した後、過硫酸
カリウム(重合開始剤)を0.25重量%になるように
添加し、重合させ、得られたゲルを切断して3mm角の
処理剤ペレットを得た。この処理剤ペレット300ミリ
リットルを1リットルの曝気槽に投入し、滞留時間24
時間でリグニン系物質を含有するCOD140〜180
mg/lの廃水を処理した。処理剤ペレットの攪拌と酸
素の供給のために空気量毎分5リットルで曝気した。曝
気槽からの処理剤ペレットの流出を防止するために処理
水出口にプラスチック網を設置した。処理水質は46日
目までCOD54〜70mg/lであったが、47日目
以後は30〜50mg/lで安定した。比較のため、セ
ルロース粉末を添加固定しない以外は同じ処理剤ペレッ
トを作製し、同様の処理運転を行ったところ、処理水質
は3ケ月経過してもCOD50mg/l以上で不安定で
あった。
【0016】実施例3 某下水処理場の活性汚泥をMLSS40000mg/l
に濃縮した。ポリエチレングリコール系樹脂(ポリエチ
レングリコールジアクリレート等の混合プレポリマー)
30重量%及びN,N,N’,N’−テトラメチルエチ
レンジアミン(重合促進剤)0.2重量%を含む水溶液
を作り、これに上記の活性汚泥濃縮液を等容量懸濁し
た。この懸濁液にデンプン粒子(粒径0.05mm)を
ネット状ポリエチレンで被覆した徐放性有機炭素源を1
重量%になるように添加した後、過硫酸カリウム(重合
開始剤)を0.25重量%になるように添加し、重合さ
せ、得られたゲルを切断して3mm角の処理剤ペレット
を得た。この処理剤ペレット200ミリリットルを1リ
ットルの反応槽に投入し、滞留時間3時間でNO3 −N
を20mg/l含有する無機質しか含有していない廃水
を処理した。処理剤ペレットと廃水との接触をよくする
ために反応槽内を攪拌した。また、反応槽からの処理剤
ペレットの流出を防止するために処理水出口にプラスチ
ック網を設置した。処理水質は12日目以後にNO3
N1mg/l以下になり、その後1mg/l以下で安定
した。比較のため、徐放性有機炭素源を添加固定しない
以外は同じ処理剤ペレットを作製し、同様の処理運転を
行ったところ、処理水質は2ケ月経過してもNO3 −N
12〜20mg/l以上で不安定であった。
【0017】上記の本発明の実施例1及び3おいて、N
3 −N1mg/l以下になったのは、ペレット内に微
生物と一緒に固定化した有機炭素源が脱窒反応の水素供
与体として作用したためと考えられる。これらの実施例
での脱窒効果は3ケ月以上継続した。実施例2において
は、固定化した有機炭素源を利用した共役反応によりC
ODが分解されたものと考えられる。
【0018】
【発明の効果】本発明の廃水の処理剤は、微生物の増殖
に必要な有機炭素源を一緒に固定化して含むので、固定
化微生物に充分な有機炭素が提供され、固定化ペレット
内での微生物の増殖が迅速に行われる。したがって、本
発明の廃水の処理剤を廃水の処理に用いれば、短時間に
所定の処理水質を達成することができ、長期間安定して
高い処理水質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の廃水の処理剤の模式図である。
【図2】実施例1及び比較例1における処理水のNO3
−N濃度の経日変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 処理剤ペレット 2 微生物 3 ネット状被膜 4 有機炭素源 5 ゲル状固定化剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/02 - 3/10 C12N 11/00 - 13/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多孔質被膜で被覆されている有機炭素源粒
    子及び微生物をゲル状固定化剤で固定してなる固定化微
    生物担体よりなることを特徴とする廃水の処理剤。
  2. 【請求項2】廃水処理槽内で請求項の廃水の処理剤と
    廃水とを接触させることを特徴とする廃水の処理方法。
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