JP4489893B2 - Water treatment carrier, method for producing water treatment carrier and water treatment device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物を用いる各種の水処理に使用される水処理用担体、その水処理用担体の製造方法、および、その水処理用担体が用いられる水処理用装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、微生物を用いる廃水処理などの水処理においては、例えば、嫌気槽や好気槽などの水処理槽に、流動床として、合成樹脂の成形物からなる水処理用担体が投入されている。この水処理用担体は、槽内において、微生物を付着して、その付着した微生物を増殖させることによって、水処理を行なうものであり、通常、押出成形などによって、円筒形あるいは円柱形に成形されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような、円筒形あるいは円柱形に成形されている水処理用担体では、使用とともにその角が削れてしまい、削れた部分が汚染の原因となったり、また、その削れた部分に起因して、化学的酸素要求量(C.O.D.)が高くなってしまう場合があり、長期にわたって安定して使用することができないという不具合を有する。一方、通常の押出成形では、全く角のない形状に成形することは困難である。
【0004】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、簡易かつ確実な方法により得られ、長期にわたって安定して使用することができ、耐久性に優れる水処理用担体、その水処理用担体の製造方法、および、その水処理用担体が用いられる水処理用装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、
(1)親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂を溶融成形してなり、親水性の熱可塑性樹脂が、ポリオキシエチレンを含む親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび/またはポリオキシブチレンを含む疎水性ユニットとを、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、10〜95重量%となるように含む親水性のポリウレタン樹脂であり、熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得られる、角がない形状を有していることを特徴とする、水処理用担体、
(2)表面に凹凸を有していることを特徴とする、(1)に記載の水処理用担体、
(3)親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂を溶融成形してなる水処理用担体の製造方法であって、親水性の熱可塑性樹脂が、ポリオキシエチレンを含む親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび/またはポリオキシブチレンを含む疎水性ユニットとを、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、10〜95重量%となるように含む親水性のポリウレタン樹脂であり、熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法でカットして、角がない形状とすることを特徴とする、水処理用担体の製造方法、
(4)親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなり、親水性の熱可塑性樹脂が、親水性のポリウレタン樹脂である熱可塑性樹脂を、発泡剤とともに溶融成形した後、ホットカットまたはミストカットにより、カットすることを特徴とする、(3)に記載の水処理用担体の製造方法、
(5)親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなり、親水性の熱可塑性樹脂が、親水性のポリウレタン樹脂である熱可塑性樹脂を、可溶性粒子とともに溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法により、カットし、次いで、得られた成形物の表面にある可溶性粒子を溶解除去することを特徴とする、(3)または(4)に記載の水処理用担体の製造方法、
(6)親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂を溶融成形してなる水処理用担体が用いられている水処理用装置であって、親水性の熱可塑性樹脂が、ポリオキシエチレンを含む親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび/またはポリオキシブチレンを含む疎水性ユニットとを、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、10〜95重量%となるように含む親水性のポリウレタン樹脂であり、熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得られる、角がない形状を有している水処理用担体が用いられていることを特徴とする、水処理用装置
を含むものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の水処理用担体は、微生物を用いる水処理などに用いられ、角がない形状を有している。ここで、角がない形状とは、その全体の形状は問わないが、角張ったところや尖ったところのない表面を有する形状を指称する。
【0007】
このような、角がない形状を有する本発明の水処理用担体は、熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得られる。
【0008】
熱可塑性樹脂としては、親水性の熱可塑性樹脂と疎水性の熱可塑性樹脂とを配合して得られる、親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂を用いることで、溶融成形によって任意の形状に成形することができるとともに、その熱可塑性樹脂が親水性であれば、初期の吸水性がよく、微生物の親和性が高いので、微生物の付着および増殖を向上させることができ、これによって、効率的な水処理を行なうことができる。なお、本発明において、親水性の熱可塑性樹脂とは、水により膨潤する樹脂をいう。また、親水性の熱可塑性樹脂と疎水性の熱可塑性樹脂とを配合すれば、適宜比重を調整することができ、例えば、流動床として用いる場合には、その流動性を向上させることができる。さらに、疎水性の熱可塑性樹脂を用いれば、その疎水性の熱可塑性樹脂が疎水部分となるので、水の浸入を防止でき、その結果、微生物による分解を防止することができ、水処理用担体の強度を保持することができる。
【0009】
このような親水性の熱可塑性樹脂としては、親水性のポリウレタン樹脂が用いられる。また、疎水性の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリル−スチレン(AS)樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンポリプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニリデン樹脂などが挙げられる。
【0010】
親水性の熱可塑性樹脂と疎水性の熱可塑性樹脂との配合割合としては、親水性の熱可塑性樹脂の割合が、親水性の熱可塑性樹脂と疎水性の熱可塑性樹脂との合計に対して、5〜99重量%、好ましくは、10〜95重量%である。
【0011】
なお、親水性のポリウレタン樹脂は、ポリオキシエチレンなどの親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび/またはポリオキシブチレンなどの疎水性ユニットとを含んでいる。親水性のポリウレタン樹脂中に、親水性ユニットと疎水性ユニットとを含むことで、親水性ユニットによって、初期の吸水性を向上させて、微生物の親和性を高めて、微生物の付着および増殖を向上させる一方で、疎水性ユニットによって、長期の使用によっても、微生物により分解されにくくし、強度を保持して、安定した使用を確保することができる。また、親水性のポリウレタン樹脂では、親水性ユニットと疎水性ユニットとを含む場合には、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、10〜95重量%であり、好ましくは、20〜90重量%である。
【0012】
また、本発明の水処理用担体には、基質吸着物質、および/または、酵素活性を向上させるあるいは生育促進する物質を含有させることが好ましい。これらを含有させることで、水処理用担体の表面に、より一層、容易に微生物を付着および増殖させることができ、さらに効率的な水処理を行なうことができる。
【0013】
このような基質吸着物質としては、例えば、自然石を含む天然セラミックス、人工セラミックス、活性炭、カーボンブラック、ケイ酸塩化合物などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、また、2種類以上併用してもよい。好ましくは、活性炭、カーボンブラックが挙げられる。また、基質吸着物質を配合する割合は、例えば、熱可塑性樹脂100重量部に対して、0.1〜40重量部、好ましくは、0.5〜30重量部である。
【0014】
また、酵素活性を向上させるあるいは生育促進する物質としては、例えば、銅や亜鉛などの金属や、そのような金属の、水に不溶あるいは難溶の塩、酸化物、硫化物、水酸化物など、さらには、そのような金属または金属化合物に、無機物および/または有機物が含有されているものなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、また、2種類以上併用してもよい。好ましくは、酸化銅、硫化銅、水酸化銅が挙げられる。また、酵素活性を向上させるあるいは生育促進する物質を配合する割合は、例えば、熱可塑性樹脂100重量部に対して、0.005〜5重量部、好ましくは、0.01〜3重量部である。
【0015】
なお、基質吸着物質や、酵素活性を向上させるあるいは生育促進する物質は、例えば、マスターバッチとして調製されていてもよい。
【0016】
そして、本発明の水処理用担体は、例えば、熱可塑性樹脂と、必要により、基質吸着物質、および/または、酵素活性を向上させるあるいは生育促進する物質とともに、例えば、押出成形機などの公知の溶融成形機によって、用いられる原料以上の溶融温度において溶融成形後、ダイから吐出させた後に、水中カット、ホットカット、ミストカットから選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得ることができる。
【0017】
水中カットでは、例えば、ダイから吐出された溶融している熱可塑性樹脂を、水中でカットする。また、ホットカットでは、例えば、ダイから吐出された溶融している熱可塑性樹脂を、その溶融している間にカットし、水中に落下させる。また、ミストカットでは、例えば、ダイから吐出された溶融している熱可塑性樹脂に霧状に水を吹きかけながらカットする。このような、水中カット、ホットカット、ミストカットによってカットすれば、成形物を、簡易かつ確実に、角のない形状、すなわち、角張ったところや尖ったところのない表面を有する形状に成形することができる。
【0018】
なお、このような水処理用担体の成形条件としては、例えば、押出成形の条件として、スクリュー径90mmφの時の吐出量が10〜100kg/hr、吐出するダイの温度が110〜250℃、好ましくは、130〜220℃である。また、カットの条件としては、カッタの回転数が100〜5000min-1、好ましくは、500〜4000min-1、水温が5〜80℃、好ましくは、10〜70℃である。
【0019】
また、成形する形状は、例えば、流動床として用いる場合には、粒状、球状、円柱状、円筒状、俵状、米粒状、ラグビーボール状など、任意の形状に成形すればよい。また、そのサイズも適宜選択され、例えば、1〜50mm程度のものが好ましい。
【0020】
そして、このようにして得られる本発明の水処理用担体は、角がない形状を有しているので、例えば、流動床として用いて、機械攪拌されても、摩耗および形状の変化が少ない。そのため、水処理用担体の削れに起因する汚染や、化学的酸素要求量(C.O.D.)の上昇を招くことがなく、長期にわたって安定して、微生物を付着および増殖させることができ、これによって、効率的な水処理を行なうことができる。
【0021】
また、本発明の水処理用担体は、その表面に、凹凸が形成されていることが好ましい。表面に凹凸が形成されることにより、その表面に、微生物を付着させやすくすることができ、さらに効率的な水処理を行なうことができる。
【0022】
なお、凹凸とは、例えば、幅5〜1000μm、好ましくは、10〜750μm、深さ0.01〜100μm、好ましくは、0.1〜75μmの起伏を有する形状を指称する。
【0023】
このような凹凸の形成は、例えば、熱可塑性樹脂を、発泡剤とともに溶融成形し、所定のカットを行なうことにより、得られた成形物を多孔質化することにより形成することができる。
【0024】
用いられる発泡剤としては、例えば、通常使用される、化学的発泡剤や物理的発泡剤などが挙げられる。化学的発泡剤としては、例えば、アゾ化合物(例えば、アゾジカルボンアミド(ADCA)、バリウムアゾジカルボキシレート(Ba/AC)など)、ニトロソ化合物(例えば、N,N−ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DPT)など)、ヒドラジン誘導体(例えば、4,4’−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)(OBSH)など)、セミカルバジド化合物、アジド化合物、トリアゾール化合物、イソシアネート化合物、重炭酸塩(例えば、重炭酸ナトリウムなど)、炭酸塩、亜硝酸塩、水素化物、重炭酸ナトリウムと酸の混合物(例えば、重炭酸ナトリウムとクエン酸など)、過酸化水素と酵母との混合物、亜鉛粉末と酸との混合物などが挙げられる。
【0025】
また、物理発泡剤としては、例えば、脂肪族炭化水素類(例えば、ブタン、ペンタン、ヘキサンなど)、塩化炭化水素類(例えば、ジクロロエタン、ジクロロメタンなど)、フッ化塩化炭化水素類(例えば、トリクロロモノフロロメタン、ジクロロジフロロメタン、ジクロロモノフロロメタン、ジクロロテトラフロロエタンなど)、代替フロン類、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、また、2種類以上併用してもよい。好ましくは、ADCA、OBSH、重炭酸ナトリウムと酸の混合物が挙げられる。
【0026】
また、発泡剤を配合する割合は、例えば、熱可塑性樹脂100重量部に対して、0.01〜20重量部、好ましくは、0.05〜15重量部である。なお、これら発泡剤は、例えば、マスターバッチとして調製されていてもよい。
【0027】
このような発泡剤を用いて、水処理用担体の表面に凹凸を形成すれば、その表面のみならず、その内部も多孔質化されるので、発泡剤の配合量を加減してその水処理用担体の空孔率(ポロシティまたは気孔率ともいう)を適宜選択することにより、水処理用担体の比重を調整することができる。その結果、例えば、流動床として用いた場合における、流動性の向上を図ることができる。なお、このような流動床として用いる場合には、その比重を水の比重(1.0)に近づけるべく、その空孔率を5〜95%、さらには、10〜90%とすることが好ましい。また、多孔質化は、連続気泡であっても独立気泡であってもよく、例えば、独立気泡である場合には、その気泡のサイズが、1〜3000μm、さらには、10〜2000μmであることが好ましい。
【0028】
また、発泡剤によって水処理用担体の表面に凹凸を形成するには、ホットカット、ミストカットによりカットすることが好ましい。水中カットによると、多孔質化された表面が塞がる場合がある。また、ホットカットによる場合においても、多孔質化された表面の閉塞を防止すべく、例えば、ダイのサイズが外径3mmφの時における発泡剤の割合が、例えば、熱可塑性樹脂100重量部に対して、2重量部を超えるようにすることが好ましい。
【0029】
また、凹凸の形成は、例えば、熱可塑性樹脂を、可溶性粒子とともに溶融成形し、所定のカットの終了後に、得られた成形物の表面にある可溶性粒子を溶解除去することによっても形成することができる。
【0030】
可溶性粒子としては、溶融成形時において、熱可塑性樹脂中に良好に分散して、その表面に均一に分布するものが好ましく、例えば、炭酸カルシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどの無機塩類が挙げられる。このような可溶性粒子の粒子径は、例えば、0.1〜2000μm、さらには、1〜1000μmであることが好ましく、配合する割合は、例えば、溶融成形する成分中、5〜80重量%、好ましくは、10〜75重量%である。
【0031】
より具体的には、例えば、炭酸カルシウムが用いられる場合には、溶融成形して、所定のカットをした後に、酸処理すればよい。酸処理としては、例えば、カットして得られた成形物に、例えば、塩酸水溶液などの酸の溶液を含浸させればよい。これによって、得られた成形物の表面にある炭酸カルシウムが溶解されて、細孔が形成され、その結果、水処理用担体の表面に凹凸が形成される。
【0032】
また、例えば、塩化ナトリウムが用いられる場合には、溶融成形して、所定のカットをした後に、水洗処理すればよい。水洗処理としては、例えば、カットして得られた成形物を水中に浸漬すればよい。これによって、得られた成形物の表面にある塩化ナトリウムが溶解されて、細孔が形成され、その結果、水処理用担体の表面に凹凸が形成される。
【0033】
なお、このような凹凸の形成は、発泡剤と可溶性粒子とを、それぞれ単独で使用してもよく、また、これらを併用してもよい。例えば、上記したように、発泡剤のみを用いた場合には、水中カットによると、多孔質化された表面が塞がる場合があるが、発泡剤と可溶性粒子とを併用して、水中カットすることにより、表面に凹凸が形成され、かつ、その内部も多孔質化される水処理用担体を形成することができる。
【0034】
このようにして得られる本発明の水処理用担体は、各種の水処理、例えば、産業廃水や生活廃水などの廃水処理などに用いることができ、より具体的には、微生物を用いた水処理、例えば、硝化菌(例えば、アンモニア酸化菌、亜硝酸酸化菌など)などの好気性微生物により処理するための好気槽、脱窒菌などの嫌気性微生物により処理するための嫌気槽の、流動床や固定床、とりわけ、流動床として用いることができる。図1には、そのような水処理装置の一実施形態が示されている。すなわち、図1において、この水処理装置は、好気槽や嫌気槽として用いられる水処理槽1と、この水処理槽1に接続される給水管2および排水管3とを備えている。水処理槽1には、本発明の水処理用担体4が流動床として投入されており、水処理槽1内に回転可能に設けられる攪拌機5によって、攪拌されている。このような水処理装置には、角がない形状を有している水処理用担体4が、流動床として用いられているので、攪拌機5によって攪拌されても、摩耗や形状の変化が少ない。そのため、水処理用担体4の削れに起因する汚染や、化学的酸素要求量(C.O.D.)の上昇を招くことがなく、耐久性に優れ、メンテナンスの容易な装置として、長期にわたって安定して用いることができる。
【0035】
なお、本発明の水処理用担体は、上記したように、本来、水処理に用いられるものであるが、気相での処理、例えば、アンモニア、硫化水素などの脱臭に用いることもできる。
【0036】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示し本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されることはない。
【0037】
比較例1
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂(ジフェニルメタンジイソシアネート/ポリオキシエチレンプロピレングリコール(エチレンオキサイド含量80重量%)80重量部とポリテトラメチレングリコール20重量部との混合物/1,4−ブタンジオール、商品名:エラストラン OH3−37、武田バーディシェウレタン工業社製、以下同じ)100重量部を、押出成形機(90mmφ単軸押出機、L/D=34、ダイ温度190℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッター(カッタ回転数2700min−1、水温35〜40℃、Gala社製、以下同じ)を使用して、水中カットし、4mmφの球状の担体を得た。
【0038】
比較例2
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂100重量部に、発泡剤(ポリ酢酸ビニル樹脂70重量%、ADCA30重量%のマスターバッチ、商品名:ポリスレンEV306、永和化成社製)5重量部を添加し、押出成形機(90mmφ単軸押出機、L/D=34、ダイ温度190℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、4mmφの球状の担体を得た。
【0039】
比較例3
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂100重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ(親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂に、炭酸カルシウム(商品名:SS30、日東粉化工業社製)が40重量%混練されたもの、以下同じ)100重量部、および、発泡剤(ポリ酢酸ビニル樹脂70重量%、ADCA30重量%のマスターバッチ、商品名:ポリスレンEV306、永和化成社製)5重量部を添加し、押出成形機(120mmφ単軸押出機、L/D=34、ダイ温度190℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に2N−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する4mmφの球状の担体を得た。
【0040】
実施例1
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹脂(商品名:エボリュー SP0510、三井化学社製、以下同じ)とが、重量比で8/2の割合で配合される混合物100重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ100重量部、および、発泡剤(ポリ酢酸ビニル樹脂70重量%、ADCA30重量%のマスターバッチ、商品名:ポリスレンEV306、永和化成社製)5重量部を添加し、押出成形機(90mmφ単軸押出機、L/D=34、ダイ温度190℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に2N−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する4mmφの球状の担体を得た。
【0041】
実施例2
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹脂とが、重量比で6/4の割合で配合される混合物100重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ100部、および、発泡剤(ポリ酢酸ビニル樹脂70重量%、ADCA30重量%のマスターバッチ、商品名:ポリスレンEV306、永和化成社製)5重量部を添加し、押出成形機(90mmφ単軸押出機、L/D=34、ダイ温度190℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に2N−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する4mmφの球状の担体を得た。
【0042】
実施例3
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ABS樹脂(商品名:SWR−1、三菱レイヨン社製、以下同じ) とが、重量比で8/2の割合で配合される混合物100重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ100重量部、および、発泡剤(ポリエチレン樹脂60重量%、重炭酸ナトリウムとクエン酸との混合物40重量%のマスターバッチ、商品名:ハイドロセロール−CF40E、ベーリンガーインゲルハイム社製)6重量部を添加し、押出成形機(90mmφ単軸押出機、L/D=34、ダイ温度190℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に2N−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する4mmφの球状の担体を得た。
【0043】
実施例4
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ABS樹脂とが、重量比で6/4の割合で配合される混合物100重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ100重量部、および、発泡剤(ポリエチレン樹脂60重量%、重炭酸ナトリウムとクエン酸との混合物40重量%のマスターバッチ、商品名:ハイドロセロール−CF40E、ベーリンガーインゲルハイム社製)6重量部を添加し、押出成形機(90mmφ単軸押出機、L/D=34、ダイ温度190℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に2N−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する4mmφの球状の担体を得た。
【0044】
比較例4
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂100重量部に、発泡剤(ポリ酢酸ビニル樹脂70重量%、ADCA30重量%のマスターバッチ、商品名:ポリスレンEV306、永和化成社製)5重量部、活性炭(商品名:DO−5、武田薬品工業社製、以下同じ) 2重量部、酸化銅(和光純薬社製、以下同じ)0.2重量部を添加し、押出成形機(50mmφ単軸押出機、L/D=34、ダイ温度190℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後にミストカッターを使用して、シャワー状に水をかけながらミストカットし、表面に細孔を有する4〜5mmφの球状の担体を得た。
【0045】
実施例5
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹脂とが、重量比で8/2の割合で配合される混合物100重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ100重量部、および、発泡剤(ポリ酢酸ビニル樹脂70重量%、ADCA30重量%のマスターバッチ、商品名:ポリスレンEV306、永和化成社製)5重量部、活性炭5重量部、酸化銅0.2重量部を添加し、押出成形機(90mmφ単軸押出機、L/D=34、ダイ温度190℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に2N−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する4mmφの球状の担体を得た。
【0046】
実施例6
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹脂とが、重量比で6/4の割合で配合される混合物100重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ100重量部、発泡剤(ポリ酢酸ビニル樹脂70重量%、ADCA30重量%のマスターバッチ、商品名:ポリスレンEV306、永和化成社製)5重量部、活性炭5重量部、酸化銅0.2重量部を添加し、押出成形機(90mmφ単軸押出機、L/D=34、ダイ温度190℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に2N−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する4mmφの球状の担体を得た。
【0047】
比較例5
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂100重量部に、塩化ナトリウム(ナイカイ食塩、ネオライト興産社製、以下同じ)100重量部を添加し、押出成形機(90mmφ単軸押出機、L/D=34、ダイ温度190℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物を水に浸漬させて、その表面の塩化ナトリウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する4mmφの球状の担体を得た。
【0048】
実施例7
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹脂とが、重量比で8/2の割合で配合される混合物100重量部に、塩化ナトリウム100重量部、発泡剤(ポリ酢酸ビニル樹脂70重量%、ADCA30重量%のマスターバッチ、商品名:ポリスレンEV306、永和化成社製)5重量部、活性炭5重量部、酸化銅0.1重量部を添加し、押出成形機(90mmφ単軸押出機、L/D=34、ダイ温度190℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物を水に浸漬させて、その表面の塩化ナトリウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する4mmφの球状の担体を得た。
【0049】
比較例6
ポリエチレン樹脂と炭酸カルシウムとが、重量比で7/3の割合で配合される混合物100重量部を、押出成形機(90mmφ単軸押出機、L/D=34、ダイ温度190℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイから吐出後、冷却してからカットし、外径4mmφ、長さ5mmの円柱状の担体を得た。
【0050】
試験例1
実施例1〜7、および、比較例1〜5で得られた各担体を、実体積で0.5m3用い、これを5m3の水槽(充填量10%) に投入し、機械攪拌式エアレータ(出力0.75kw、新明和工業社製)を使用して耐久試験を行なった。
【0051】
実施例1〜7および比較例1〜5の担体は、試験開始から2週間経過しても、目視では表面が摩耗しているように見えず、また、走査型電子顕微鏡(SEM)により詳細に観察した結果、摩耗していないことが確認された。それに対し、比較例6の担体は、試験開始から1週間経過した時点で、目視では表面が摩耗しているように見え、また、水に濁りも見られた。また、走査型電子顕微鏡(SEM)により詳細に観察した結果、全体的に摩耗していることが確認された。
【0052】
試験例2
実施例1〜4、6、7、および、比較例3、6の担体を活性汚泥に浸漬し、微生物を吸着させた。すなわち、嵩体積250mLの担体をドラフト流式水槽5Lに投入し、以下に示す組成をもつ無機人工廃水を使用し、水温20℃、pHは7.0〜7.5、水理学的滞留時間5時間の条件で、亜硝酸生成量から算出したアンモニア酸化速度を求めることで評価した。
【0053】
無機人工廃水組成(1Lあたり)
(NH4)2SO4 0.0943g
KH2PO4 0.6g
NaHCO3 0.375g
MgSO4・7H2O 10mg
CaCl2・2H2O 1.8mg
Fe−EDTA 1mg
各担体にアンモニア酸化細菌を付着させ評価した結果を図2に示す。図2において、実施例1〜4、6、7および比較例3の担体は、その表面に形成された凹凸に菌が付着し増殖したため、比較例6と比較して、アンモニア酸化速度が良好に上昇していることがわかる。また、基質吸着物質、および、酵素活性を向上させるあるいは生育促進する物質を含有している実施例6、7は、アンモニア酸化速度の立ち上りが速く、しかも最大活性が高くなっていることがわかる。
【0054】
また、各担体表面でのアンモニア酸化細菌の増殖(優占化) を、DNAプローブ法(FISH法)を用いて評価した。 その結果、実施例1〜4、6、7および比較例3の担体の表面でアンモニア酸化細菌が増殖し優先化していることが確認された。観察では、90%がアンモニア酸化細菌であった。
【0055】
試験例3
実施例5および比較例5、6の担体を、活性汚泥嫌気好気法処理装置(嫌気槽3L、好気槽2L)の好気槽に400mL投入し、20℃にて、以下に示す組成をもつ生活系人工廃水の連続通水処理を行なった。好気槽の水理学的滞留時間は1.6時間とし、担体の活性は、人工廃水と処理水の水質から硝化率を算出することにより評価した。その結果を、図3に示す。なお、図3には、担体を投入しなかった活性汚泥のみの系の硝化率をも併せて示す。図3において、実施例5および比較例5の担体は、比較例6および活性汚泥のみの系と比較して、明らかに硝化率が高く、効率的な硝化が行なえていることがわかる。
【0056】
生活系人工廃水組成(1Lあたり)
ポリペプトン 140mg/mL
グルコース 140mg/mL
(NH4)2SO4 220mg/mL
KH2PO4 25mg/mL
NaHCO3 150mg/mL
NaCl 100mg/mL
また、各担体表面でのアンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌の増殖(優占化)を、DNAプローブ法(FISH法)を用いて評価した。その結果、実施例5および比較例5の担体の表面でアンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌がコロニーを形成し、増殖し優先化していることが確認された。観察では、90%がアンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌であった。
【0057】
【発明の効果】
本発明の水処理用担体は、角がない形状を有しているので、処理中において、角が削れることがなく、削れた部分に起因する汚染や化学的酸素要求量(C.O.D.)の上昇を有効に防止することができる。これによって、長期にわたって安定して、微生物を付着および増殖させることができ、効率的な水処理を行なうことができる。しかも、本発明の水処理用担体は、熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより、簡易かつ確実に角がない形状として得ることができる。
【0058】
また、本発明の水処理用担体は、親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂によって形成されているため、初期の吸水性がよく、微生物の親和性が高いので、微生物の付着および増殖を向上させることができ、これによって、より一層、効率的な水処理を行なうことができる。
また、親水性の熱可塑性樹脂として、親水性のポリウレタン樹脂が用いられるため、水処理用担体の初期の吸水性を向上させて、微生物の親和性を高めて、微生物の付着および増殖を向上させることができる。
【0059】
さらに、本発明の水処理用担体において、その表面に凹凸を有していれば、表面に、微生物が付着しやすく、より一層、効率的な水処理を行なうことができる。
【0060】
そして、このような水処理用担体が用いられる水処理用装置は、水処理用担体の削れに起因する汚染や、化学的酸素要求量(C.O.D.)の上昇を招くことがない、耐久性に優れ、メンテナンスの容易な装置として、長期にわたって安定して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水処理装置の一実施形態を示す、概略構成図である。
【図2】試験例2の評価結果であって、経過日数に対してアンモニア酸化速度がプロットされている図である。
【図3】試験例3の評価結果であって、経過日数に対して硝化率がプロットされている図である。
【符号の説明】
1 水処理槽
2 給水管
3 排水管
4 水処理用担体
5 攪拌機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water treatment carrier used for various types of water treatment using microorganisms, a method for producing the water treatment carrier, and a water treatment apparatus using the water treatment carrier.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in water treatment such as waste water treatment using microorganisms, for example, a water treatment carrier made of a molded product of synthetic resin is introduced as a fluidized bed into a water treatment tank such as an anaerobic tank or an aerobic tank. . This carrier for water treatment is for water treatment by adhering microorganisms in the tank and allowing the adhering microorganisms to grow, and is usually formed into a cylindrical shape or a cylindrical shape by extrusion molding or the like. ing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a water treatment carrier molded into a cylindrical shape or a columnar shape, the corners of the water treatment carrier are scraped with use, and the shaved portion may cause contamination or the shaved portion. As a result, the chemical oxygen demand (C.O.D.) may become high, and there is a problem that it cannot be used stably over a long period of time. On the other hand, in ordinary extrusion molding, it is difficult to form a shape having no corners.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to obtain a water treatment carrier that is obtained by a simple and reliable method, can be used stably over a long period of time, and has excellent durability. Another object of the present invention is to provide a method for producing the water treatment carrier and a water treatment apparatus using the water treatment carrier.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides:
(1) It consists of a hydrophilic thermoplastic resin and a hydrophobic thermoplastic resin.Do not melt mold the thermoplastic resinThe hydrophilic thermoplastic resinThe hydrophilic unit containing polyoxyethylene and the hydrophobic unit containing polyoxypropylene and / or polyoxybutylene are included so that the ratio of the hydrophilic unit is 10 to 95% by weight based on the total.Hydrophilic polyurethane resinTheIt is characterized by having a shape without corners obtained by melt-molding a thermoplastic resin and then cutting by a method selected from the group consisting of underwater cut, hot cut, and mist cut. , Water treatment carrier,
(2) The water treatment carrier according to (1), wherein the surface has irregularities,
(3) It consists of a hydrophilic thermoplastic resin and a hydrophobic thermoplastic resin.A method for producing a water treatment carrier obtained by melt molding a thermoplastic resin comprising:A hydrophilic thermoplastic resinThe hydrophilic unit containing polyoxyethylene and the hydrophobic unit containing polyoxypropylene and / or polyoxybutylene are included so that the ratio of the hydrophilic unit is 10 to 95% by weight based on the total.Hydrophilic polyurethane resinTheProduction of a carrier for water treatment, wherein the thermoplastic resin is melt-molded and then cut by any method selected from the group consisting of underwater cut, hot cut, and mist cut to form a shape having no corners. Method,
(4) A thermoplastic resin comprising a hydrophilic thermoplastic resin and a hydrophobic thermoplastic resin, wherein the hydrophilic thermoplastic resin is a hydrophilic polyurethane resin and melt-molded with a foaming agent, and then hot cut or The method for producing a water treatment carrier according to (3), characterized by cutting by mist cutting,
(5) It is composed of a hydrophilic thermoplastic resin and a hydrophobic thermoplastic resin, and the hydrophilic thermoplastic resin is melt-molded together with soluble particles, and is then cut in water. (3) or (4), characterized in that cutting is performed by any method selected from the group consisting of hot cut and mist cut, and then soluble particles on the surface of the obtained molded product are dissolved and removed. A method for producing a water treatment carrier according to claim 1,
(6) It consists of a hydrophilic thermoplastic resin and a hydrophobic thermoplastic resin.A water treatment apparatus using a water treatment carrier formed by melt-molding a thermoplastic resin.A hydrophilic thermoplastic resinThe hydrophilic unit containing polyoxyethylene and the hydrophobic unit containing polyoxypropylene and / or polyoxybutylene are included so that the ratio of the hydrophilic unit is 10 to 95% by weight based on the total.Hydrophilic polyurethane resinTheA water treatment carrier having a shape with no corners, obtained by melt-molding a thermoplastic resin and then being cut by any method selected from the group consisting of underwater cut, hot cut, and mist cut Water treatment apparatus characterized by being used
Is included.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The carrier for water treatment of the present invention is used for water treatment using microorganisms and has a shape with no corners. Here, the shape having no corners refers to a shape having a surface with no corners or sharp points, although the overall shape is not limited.
[0007]
The carrier for water treatment of the present invention having such a shape having no corners is cut by any method selected from the group consisting of underwater cut, hot cut and mist cut after melt-molding a thermoplastic resin. Can be obtained.
[0008]
As a thermoplastic resin,parentWith water-based thermoplastic resinHydrophobicWith a thermoplastic resinA thermoplastic resin comprising a hydrophilic thermoplastic resin and a hydrophobic thermoplastic resin obtained byUsed. By using a thermoplastic resin, it can be molded into an arbitrary shape by melt molding, and if the thermoplastic resin is hydrophilic, the initial water absorption is good and the affinity of microorganisms is high. Adhesion and growth can be improved, thereby enabling efficient water treatment. In the present invention, the hydrophilic thermoplastic resin refers to a resin that swells with water. Also, a hydrophilic thermoplastic resin andHydrophobicThe specific gravity can be adjusted as appropriate if it is blended with the thermoplastic resin. For example, when it is used as a fluidized bed, its fluidity can be improved. furtherSparseIf an aqueous thermoplastic resin is used, the hydrophobic thermoplastic resin becomes a hydrophobic portion, so that water can be prevented from entering, and as a result, decomposition by microorganisms can be prevented, and the strength of the water treatment carrier can be increased. Can be held.
[0009]
As such a hydrophilic thermoplastic resin,, HydrophilicRiurethane treeFat is used. Also,HydrophobicAs a thermoplastic resin, ExampleFor example, polyethylene resin, polypropylene resin, polyvinyl acetate resin, polyacetal resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, acrylonitrile-styrene (AS) resin, polyvinyl chloride resin, polycarbonate resin, polyethylene polypropylene copolymer, polychlorinated Examples include vinylidene resin.
[0010]
parentWith water-based thermoplastic resinHydrophobicWith thermoplastic resinAs a blending ratio ofThe ratio of the hydrophilic thermoplastic resin is different from the hydrophilic thermoplastic resin.Hydrophobic5 to 99% by weight, preferably 10 to 95% by weight, based on the total of the thermoplastic resin.
[0011]
The hydrophilic polyurethane resin isTheContains hydrophilic units such as reoxyethylene and hydrophobic units such as polyoxypropylene and / or polyoxybutyleneTheBy including a hydrophilic unit and a hydrophobic unit in the hydrophilic polyurethane resin, the hydrophilic unit improves the initial water absorption, increases the affinity of microorganisms, and improves the adhesion and growth of microorganisms. On the other hand, the hydrophobic unit makes it difficult to be decomposed by microorganisms even when used for a long time, maintains strength, and ensures stable use. Also,In hydrophilic polyurethane resin,When the hydrophilic unit and the hydrophobic unit are included, the ratio of the hydrophilic unit is 10 to 95% by weight with respect to the total.And preferably20-90% by weightThe
[0012]
In addition, the water treatment carrier of the present invention preferably contains a substrate adsorbing substance and / or a substance that improves enzyme activity or promotes growth. By containing these, microorganisms can be more easily attached and grown on the surface of the water treatment carrier, and more efficient water treatment can be performed.
[0013]
Examples of such substrate-adsorbing substances include natural ceramics containing natural stone, artificial ceramics, activated carbon, carbon black, and silicate compounds. These may be used alone or in combination of two or more. Preferably, activated carbon and carbon black are used. Moreover, the ratio which mix | blends a substrate adsorption substance is 0.1-40 weight part with respect to 100 weight part of thermoplastic resins, for example, Preferably, it is 0.5-30 weight part.
[0014]
Examples of substances that improve enzyme activity or promote growth include metals such as copper and zinc, and salts, oxides, sulfides and hydroxides of such metals that are insoluble or sparingly soluble in water. Furthermore, those containing an inorganic substance and / or an organic substance in such a metal or metal compound can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Preferably, copper oxide, copper sulfide, and copper hydroxide are used. Moreover, the ratio which mix | blends the substance which improves enzyme activity or promotes growth is 0.005-5 weight part with respect to 100 weight part of thermoplastic resins, Preferably, it is 0.01-3 weight part. .
[0015]
The substrate adsorbing substance and the substance that improves enzyme activity or promotes growth may be prepared as a master batch, for example.
[0016]
The water treatment carrier of the present invention includes, for example, a thermoplastic resin and, if necessary, a substrate-adsorbing substance and / or a substance that improves enzyme activity or a substance that promotes growth. It can be obtained by a melt molding machine after melt molding at a melting temperature equal to or higher than the raw material to be used, after discharging from a die, and then cutting by any method selected from underwater cut, hot cut, and mist cut.
[0017]
In the underwater cutting, for example, a molten thermoplastic resin discharged from a die is cut in water. In the hot cut, for example, a molten thermoplastic resin discharged from a die is cut while being melted and dropped into water. In the mist cutting, for example, cutting is performed while spraying water on a molten thermoplastic resin discharged from a die in a mist form. If cut by such underwater cut, hot cut, mist cut, the molded product is easily and reliably formed into a shape without corners, that is, a shape having a surface with no corners or sharp points. Can do.
[0018]
As the molding conditions for such a water treatment carrier, for example, the extrusion rate is 10 to 100 kg / hr when the screw diameter is 90 mmφ, and the temperature of the die to be discharged is preferably 110 to 250 ° C. Is 130-220 ° C. Moreover, as a cutting condition, the rotational speed of the cutter is 100 to 5000 min.-1, Preferably, 500 to 4000 min-1The water temperature is 5 to 80 ° C, preferably 10 to 70 ° C.
[0019]
Moreover, what is necessary is just to shape | mold the shape to shape | mold, for example, when using as a fluidized bed, arbitrary shapes, such as a granular form, a spherical form, a column shape, a cylindrical shape, a bowl shape, a rice grain shape, and a rugby ball shape. Moreover, the size is also selected suitably, for example, the thing of about 1-50 mm is preferable.
[0020]
And since the water treatment support | carrier of this invention obtained in this way has a shape without an angle | corner, even if it uses it, for example as a fluidized bed, and mechanically stirs, there are few abrasion and a shape change. Therefore, it is possible to attach and grow microorganisms stably over a long period of time without causing contamination due to scraping of the water treatment carrier or increasing the chemical oxygen demand (C.O.D.). Thereby, an efficient water treatment can be performed.
[0021]
The water treatment carrier of the present invention preferably has irregularities formed on the surface thereof. By forming irregularities on the surface, microorganisms can be easily attached to the surface, and more efficient water treatment can be performed.
[0022]
In addition, an unevenness | corrugation refers to the shape which has the unevenness | corrugation of width 5-1000 micrometers, for example, Preferably, 10-750 micrometers, depth 0.01-100 micrometers, Preferably it is 0.1-75 micrometers.
[0023]
Such unevenness can be formed, for example, by melt-molding a thermoplastic resin together with a foaming agent and making the resulting molded product porous by performing a predetermined cut.
[0024]
Examples of the foaming agent to be used include chemical foaming agents and physical foaming agents that are usually used. Examples of the chemical blowing agent include azo compounds (for example, azodicarbonamide (ADCA), barium azodicarboxylate (Ba / AC), etc.), nitroso compounds (for example, N, N-dinitrosopentamethylenetetramine (DPT). )), Hydrazine derivatives (such as 4,4′-oxybis (benzenesulfonylhydrazide) (OBSH)), semicarbazide compounds, azide compounds, triazole compounds, isocyanate compounds, bicarbonates (such as sodium bicarbonate), Examples thereof include carbonate, nitrite, hydride, a mixture of sodium bicarbonate and acid (for example, sodium bicarbonate and citric acid), a mixture of hydrogen peroxide and yeast, a mixture of zinc powder and acid, and the like.
[0025]
Examples of the physical foaming agent include aliphatic hydrocarbons (eg, butane, pentane, hexane, etc.), chlorinated hydrocarbons (eg, dichloroethane, dichloromethane, etc.), fluorinated chlorohydrocarbons (eg, trichloromono). Fluoromethane, dichlorodifluoromethane, dichloromonofluoromethane, dichlorotetrafluoroethane, etc.), alternative chlorofluorocarbons, air, carbon dioxide, nitrogen gas, water and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Preferably, ADCA, OBSH, and a mixture of sodium bicarbonate and acid are used.
[0026]
Moreover, the ratio which mix | blends a foaming agent is 0.01-20 weight part with respect to 100 weight part of thermoplastic resins, for example, Preferably, it is 0.05-15 weight part. In addition, these foaming agents may be prepared as a masterbatch, for example.
[0027]
If such a foaming agent is used to form irregularities on the surface of the water treatment carrier, not only the surface but also the inside of the carrier is made porous. The specific gravity of the water treatment carrier can be adjusted by appropriately selecting the porosity (also referred to as porosity or porosity) of the carrier for water treatment. As a result, for example, fluidity can be improved when used as a fluidized bed. When used as such a fluidized bed, the porosity is preferably 5 to 95%, more preferably 10 to 90% in order to bring the specific gravity close to the specific gravity of water (1.0). . The porosity may be open cells or closed cells. For example, in the case of closed cells, the size of the bubbles is 1 to 3000 μm, and further 10 to 2000 μm. Is preferred.
[0028]
Moreover, in order to form an unevenness | corrugation on the surface of the carrier for water treatment with a foaming agent, it is preferable to cut by a hot cut and a mist cut. According to the underwater cut, the porous surface may be blocked. Further, even in the case of hot cutting, in order to prevent clogging of the porous surface, for example, the ratio of the foaming agent when the die size is 3 mmφ is, for example, 100 parts by weight of the thermoplastic resin. It is preferable to exceed 2 parts by weight.
[0029]
In addition, the formation of the unevenness may be formed, for example, by melt-molding a thermoplastic resin together with soluble particles and dissolving and removing soluble particles on the surface of the obtained molded product after completion of a predetermined cut. it can.
[0030]
The soluble particles are preferably those that are well dispersed in the thermoplastic resin and uniformly distributed on the surface thereof during melt molding, and examples thereof include inorganic salts such as calcium carbonate, sodium chloride, and potassium chloride. The particle diameter of such soluble particles is, for example, preferably from 0.1 to 2000 μm, and more preferably from 1 to 1000 μm, and the blending ratio is, for example, 5 to 80% by weight in the component to be melt-molded, preferably Is from 10 to 75% by weight.
[0031]
More specifically, for example, when calcium carbonate is used, it may be melt-molded and subjected to acid treatment after a predetermined cut. As the acid treatment, for example, a molded product obtained by cutting may be impregnated with an acid solution such as an aqueous hydrochloric acid solution. Thereby, calcium carbonate on the surface of the obtained molded product is dissolved to form pores, and as a result, irregularities are formed on the surface of the water treatment carrier.
[0032]
Further, for example, when sodium chloride is used, it may be melt-molded and subjected to a water washing treatment after a predetermined cut. As the water washing treatment, for example, a molded product obtained by cutting may be immersed in water. Thereby, sodium chloride on the surface of the obtained molded product is dissolved to form pores, and as a result, irregularities are formed on the surface of the water treatment carrier.
[0033]
In addition, formation of such an unevenness | corrugation may use a foaming agent and a soluble particle individually, respectively, and may use these together. For example, as described above, when only the foaming agent is used, according to the underwater cutting, the porous surface may be blocked, but the foaming agent and soluble particles are used in combination, and the underwater cutting is performed. Thus, it is possible to form a water treatment carrier in which irregularities are formed on the surface and the inside thereof is also made porous.
[0034]
The water treatment carrier of the present invention thus obtained can be used for various types of water treatment, for example, waste water treatment such as industrial waste water and domestic waste water, and more specifically, water treatment using microorganisms. For example, an aerobic tank for treating with an aerobic microorganism such as nitrifying bacteria (for example, ammonia oxidizing bacteria, nitrite oxidizing bacteria, etc.), an anaerobic tank for treating with anaerobic microorganisms such as denitrifying bacteria, It can be used as a fixed bed, in particular as a fluidized bed. FIG. 1 shows an embodiment of such a water treatment apparatus. That is, in FIG. 1, the water treatment apparatus includes a water treatment tank 1 used as an aerobic tank or an anaerobic tank, and a
[0035]
The water treatment carrier of the present invention is originally used for water treatment as described above, but can also be used for treatment in a gas phase, for example, deodorization of ammonia, hydrogen sulfide, and the like.
[0036]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the examples and comparative examples.
[0037]
ComparisonExample 1
Hydrophilic thermoplastic polyurethane resin (mixture of 80 parts by weight of diphenylmethane diisocyanate / polyoxyethylene propylene glycol (
[0038]
5 parts by weight of a foaming agent (master batch of polyvinyl acetate resin 70% by weight,
[0039]
ComparisonExample 3
100 parts by weight of hydrophilic thermoplastic polyurethane resin, calcium carbonate masterbatch (a mixture of hydrophilic thermoplastic polyurethane resin and calcium carbonate (trade name: SS30, manufactured by Nitto Flour & Chemical Co., Ltd.) 40% by weight, The same applies hereinafter) 100 parts by weight and 5 parts by weight of a foaming agent (master batch of polyvinyl acetate resin 70% by weight,
[0040]
Example1
Calcium carbonate master is added to 100 parts by weight of a mixture in which a hydrophilic thermoplastic polyurethane resin and a polyethylene resin (trade name: Evolue SP0510, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., the same applies hereinafter) are blended at a ratio of 8/2 by weight. 100 parts by weight of a batch and 5 parts by weight of a foaming agent (master batch of polyvinyl acetate resin 70% by weight,
[0041]
Example2
100 parts by weight of a mixture in which a hydrophilic thermoplastic polyurethane resin and a polyethylene resin are blended in a ratio of 6/4 by weight, 100 parts of calcium carbonate masterbatch, and a foaming agent (70 parts by weight of polyvinyl acetate resin) %,
[0042]
Example3
Calcium carbonate is added to 100 parts by weight of a mixture in which a hydrophilic thermoplastic polyurethane resin and an ABS resin (trade name: SWR-1, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., hereinafter the same) are blended at a ratio of 8/2 by weight. 100 parts by weight of master batch and 6 parts by weight of blowing agent (60% by weight of polyethylene resin, 40% by weight of a mixture of sodium bicarbonate and citric acid, trade name: Hydrocerol-CF40E, manufactured by Boehringer Ingelheim) Part is molded using an extrusion molding machine (90 mmφ single-screw extruder, L / D = 34, die temperature 190 ° C., manufactured by Ikegai Co., Ltd.), and using an underwater cutter immediately after discharge from the die, Cut in water, impregnate the resulting molded product with 2N-hydrochloric acid aqueous solution, dissolve calcium carbonate on the surface, and have 4mmφ pores on the surface It was obtained Jo of the carrier.
[0043]
Example4
100 parts by weight of a mixture of a hydrophilic thermoplastic polyurethane resin and an ABS resin in a ratio of 6/4 by weight, 100 parts by weight of a calcium carbonate masterbatch, and a blowing agent (60% by weight of polyethylene resin) , 6 parts by weight of a master batch of 40% by weight of a mixture of sodium bicarbonate and citric acid, trade name: Hydrocerol-CF40E, manufactured by Boehringer Ingelheim Co., Ltd., and an extrusion molding machine (90 mmφ single screw extruder, L / D = 34, die temperature 190 ° C., manufactured by Ikegai Co., Ltd.) and immediately after discharging from the die, it is cut in water using an underwater cutter, and the resulting molded product is impregnated with 2N hydrochloric acid aqueous solution. Then, by dissolving calcium carbonate on the surface, a 4 mmφ spherical carrier having pores on the surface was obtained.
[0044]
ComparisonExample4
100 parts by weight of a hydrophilic thermoplastic polyurethane resin, 5 parts by weight of a foaming agent (70% by weight of polyvinyl acetate resin, 30% by weight of master batch of ADCA, trade name: Polyslen EV306, manufactured by Eiwa Chemical Co., Ltd.), activated carbon (trade name: 2 parts by weight of DO-5, manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd., the same shall apply hereinafter) and 0.2 parts by weight of copper oxide (manufactured by Wako Pure Chemicals, the same shall apply hereinafter) D = 34, die temperature 190 ° C., manufactured by Ikegai Co., Ltd.) and immediately after discharging from the die, a mist cutter is used, and mist cutting is performed while water is poured in a shower shape, and the surface has pores. A spherical carrier having a diameter of 4 to 5 mmφ was obtained.
[0045]
Example5
In 100 parts by weight of a mixture in which a hydrophilic thermoplastic polyurethane resin and a polyethylene resin are blended at a ratio of 8/2 by weight, 100 parts by weight of a calcium carbonate masterbatch and a foaming agent (polyvinyl acetate resin 70 5% by weight, 5% by weight of master batch of ADCA, 30% by weight of ADCA, trade name: Polyslen EV306, manufactured by Eiwa Kasei Co., Ltd., 5 parts by weight of activated carbon, and 0.2 parts by weight of copper oxide are added to an extruder (90 mmφ single screw extruder) L / D = 34, die temperature 190 ° C., manufactured by Ikegai Co., Ltd.), immediately after discharging from the die, using an underwater cutter to cut in water, and the resulting molded product is 2N-hydrochloric acid aqueous solution. Was impregnated, and calcium carbonate on the surface thereof was dissolved to obtain a 4 mmφ spherical carrier having pores on the surface.
[0046]
Example6
100 parts by weight of a mixture of hydrophilic thermoplastic polyurethane resin and polyethylene resin in a ratio of 6/4 by weight, 100 parts by weight of calcium carbonate masterbatch, and blowing agent (70% by weight of polyvinyl acetate resin) ,
[0047]
ComparisonExample5
100 parts by weight of sodium chloride (Naikai salt, manufactured by Neolite Kosan Co., Ltd., hereinafter the same) is added to 100 parts by weight of a hydrophilic thermoplastic polyurethane resin, and an extrusion molding machine (90 mmφ single screw extruder, L / D = 34, die At a temperature of 190 ° C., manufactured by Ikegai Co., Ltd.), immediately after discharging from the die, using an underwater cutter, and cutting in water, immersing the resulting molded product in water, and removing sodium chloride on the surface. By dissolving, a 4 mmφ spherical carrier having pores on the surface was obtained.
[0048]
Example7
100 parts by weight of a mixture in which a hydrophilic thermoplastic polyurethane resin and a polyethylene resin are blended at a ratio of 8/2 by weight, 100 parts by weight of sodium chloride, a foaming agent (70% by weight of polyvinyl acetate resin, ADCA30) 5% by weight master batch, trade name: Polyslen EV306, manufactured by Eiwa Kasei Co., Ltd.), 5 parts by weight of activated carbon, 0.1 parts by weight of copper oxide were added, and an extruder (90 mmφ single screw extruder, L / D) = 34, die temperature 190 ° C, manufactured by Ikegai Co., Ltd.), immediately after discharging from the die, using an underwater cutter to cut in water, and immersing the resulting molded product in water, Was dissolved to obtain a 4 mmφ spherical carrier having pores on the surface.
[0049]
Comparative example6
100 parts by weight of a mixture in which a polyethylene resin and calcium carbonate are blended at a ratio of 7/3 by weight ratio, an extrusion molding machine (90 mmφ single screw extruder, L / D = 34, die temperature 190 ° C., manufactured by Ikekai ), Discharged from the die, cooled, and cut to obtain a columnar carrier having an outer diameter of 4 mmφ and a length of 5 mm.
[0050]
Test example 1
Example 17And Comparative Example 1~ 5Each carrier obtained in 1) is 0.5 m in actual volume.3Use this 5m3And a durability test was conducted using a mechanical stirring aerator (output 0.75 kw, manufactured by Shin Meiwa Kogyo Co., Ltd.).
[0051]
Example 17 and comparative examples1 to5Even after 2 weeks from the start of the test, the surface of this carrier does not appear to be worn on the surface, and as a result of detailed observation with a scanning electron microscope (SEM), it is confirmed that the carrier is not worn. It was done. On the other hand, comparative example6When 1 week had elapsed from the start of the test, the carrier of No. 1 seemed to have a worn surface, and water was also turbid. Further, as a result of detailed observation with a scanning electron microscope (SEM), it was confirmed that the entire surface was worn.
[0052]
Test example 2
Example1-4,6,7And comparative examples3, 6Was immersed in activated sludge to adsorb microorganisms. That is, a carrier having a bulk volume of 250 mL is put into a draft flow water tank 5 L, inorganic artificial wastewater having the following composition is used,
[0053]
Inorganic artificial wastewater composition (per liter)
(NH4)2SO40.0943g
KH2PO40.6g
NaHCO30.375g
MgSO4・ 7H2O 10mg
CaCl2・ 2H2O 1.8mg
Fe-EDTA 1mg
FIG. 2 shows the results of evaluation by attaching ammonia oxidizing bacteria to each carrier. In FIG.1-4, 6, 7 and Comparative Example 3The carrier in this example was a comparative example because bacteria adhered to the irregularities formed on its surface and grew.6It can be seen that the ammonia oxidation rate is increased favorably. Examples containing a substrate-adsorbing substance and a substance that improves enzyme activity or promotes growth6,7It can be seen that the rise of the ammonia oxidation rate is fast and the maximum activity is high.
[0054]
In addition, the growth (dominance) of ammonia-oxidizing bacteria on the surface of each carrier was evaluated using the DNA probe method (FISH method). As a result, the example1-4, 6, 7 and Comparative Example 3It was confirmed that ammonia-oxidizing bacteria grew and preferred on the surface of the carrier. On observation, 90% were ammonia oxidizing bacteria.
[0055]
Test example 3
Example5And comparative examples5, 6400 mL of this carrier is introduced into an aerobic tank of an activated sludge anaerobic aerobic treatment apparatus (anaerobic tank 3L, aerobic tank 2L), and at 20 ° C., continuous flow of artificial artificial wastewater having the composition shown below. Processing was performed. The hydraulic residence time in the aerobic tank was 1.6 hours, and the activity of the carrier was evaluated by calculating the nitrification rate from the quality of artificial wastewater and treated water. The result is shown in FIG. In addition, in FIG. 3, the nitrification rate of the system of only the activated sludge which did not throw a support | carrier is also shown collectively. In FIG. 3, the embodiment5 and Comparative Example 5The carrier is a comparative example6It can be seen that the nitrification rate is clearly higher than that of the system of only activated sludge, and that efficient nitrification can be performed.
[0056]
Living system artificial wastewater composition (per liter)
Polypeptone 140 mg / mL
glucose 140 mg / mL
(NH4)2SO4220 mg / mL
KH2PO425 mg / mL
NaHCO3150 mg / mL
In addition, the growth (dominance) of ammonia-oxidizing bacteria and nitrite-oxidizing bacteria on the surface of each carrier was evaluated using the DNA probe method (FISH method). As a result, the example5 and Comparative Example 5It was confirmed that ammonia-oxidizing bacteria and nitrite-oxidizing bacteria formed colonies on the surface of the carrier and proliferated and preferred. In observation, 90% were ammonia oxidizing bacteria and nitrite oxidizing bacteria.
[0057]
【The invention's effect】
Since the water treatment carrier of the present invention has a shape with no corners, the corners are not scraped during the treatment, and contamination and chemical oxygen demand (C.O.D. .) Can be effectively prevented. Thereby, microorganisms can adhere and propagate stably over a long period of time, and an efficient water treatment can be performed. Moreover, the carrier for water treatment of the present invention can be easily and reliably squared by melt-molding a thermoplastic resin and then cutting it by any method selected from the group consisting of underwater cut, hot cut and mist cut. It can be obtained as a shape without.
[0058]
Also, the water treatment carrier of the present inventionIs, Hydrophilic thermoplastic resinAnd hydrophobic thermoplastic resinFormed byForSince the initial water absorption is good and the affinity of microorganisms is high, the adhesion and growth of microorganisms can be improved, and thereby more efficient water treatment can be performed.
Further, since a hydrophilic polyurethane resin is used as the hydrophilic thermoplastic resin, the initial water absorption of the water treatment carrier is improved, the affinity of microorganisms is increased, and the adhesion and growth of microorganisms are improved. be able to.
[0059]
Further, in the water treatment carrier of the present invention, if the surface has irregularities, microorganisms are likely to adhere to the surface, and more efficient water treatment can be performed.
[0060]
And the water treatment apparatus in which such a water treatment carrier is used does not cause contamination due to scraping of the water treatment carrier or increase in chemical oxygen demand (C.O.D.). As a device having excellent durability and easy maintenance, it can be used stably over a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a water treatment apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the evaluation result of Test Example 2 in which the ammonia oxidation rate is plotted against the elapsed days.
FIG. 3 shows the evaluation results of Test Example 3, in which the nitrification rate is plotted against the elapsed days.
[Explanation of symbols]
1 Water treatment tank
2 Water supply pipe
3 Drainage pipe
4 Water treatment carrier
5 Stirrer
Claims (6)
親水性の熱可塑性樹脂が、ポリオキシエチレンを含む親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび/またはポリオキシブチレンを含む疎水性ユニットとを、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、10〜95重量%となるように含む親水性のポリウレタン樹脂であり、
熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得られる、角がない形状を有していることを特徴とする、水処理用担体。 The thermoplastic resin ing a hydrophilic thermoplastic resin and a hydrophobic thermoplastic resin Ri name by melting,
The hydrophilic thermoplastic resin is composed of a hydrophilic unit containing polyoxyethylene and a hydrophobic unit containing polyoxypropylene and / or polyoxybutylene. Ri hydrophilic polyurethane resins der containing such that 95% by weight,
It is characterized by having a shape without corners obtained by melt-molding a thermoplastic resin and then cutting by a method selected from the group consisting of underwater cut, hot cut, and mist cut. Water treatment carrier.
親水性の熱可塑性樹脂が、ポリオキシエチレンを含む親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび/またはポリオキシブチレンを含む疎水性ユニットとを、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、10〜95重量%となるように含む親水性のポリウレタン樹脂であり、
熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法でカットして、角がない形状とすることを特徴とする、水処理用担体の製造方法。 A method of manufacturing a hydrophilic thermoplastic resin and a hydrophobic thermoplastic a ing thermoplastic resin from a resin formed by melting water treating carrier,
The hydrophilic thermoplastic resin is composed of a hydrophilic unit containing polyoxyethylene and a hydrophobic unit containing polyoxypropylene and / or polyoxybutylene. Ri hydrophilic polyurethane resins der containing such that 95% by weight,
Production of a carrier for water treatment, wherein the thermoplastic resin is melt-molded and then cut by any method selected from the group consisting of underwater cut, hot cut, and mist cut to form a shape having no corners. Method.
親水性の熱可塑性樹脂が、ポリオキシエチレンを含む親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび/またはポリオキシブチレンを含む疎水性ユニットとを、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、10〜95重量%となるように含む親水性のポリウレタン樹脂であり、
熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得られる、角がない形状を有している水処理用担体が用いられていることを特徴とする、水処理用装置。 An apparatus for water treatment which hydrophilic thermoplastic resin and a hydrophobic thermoplastic comprising a ing thermoplastic resin from the resin melt molding water treating carrier is used,
The hydrophilic thermoplastic resin is composed of a hydrophilic unit containing polyoxyethylene and a hydrophobic unit containing polyoxypropylene and / or polyoxybutylene. Ri hydrophilic polyurethane resins der containing such that 95% by weight,
A water treatment carrier having a shape with no corners, obtained by melt-molding a thermoplastic resin and then being cut by any method selected from the group consisting of underwater cut, hot cut, and mist cut An apparatus for water treatment, which is used.
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