JP5599668B2

JP5599668B2 - 汚水処理用微生物担持体及び汚水処理用具

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Publication number: JP5599668B2
Application number: JP2010166094A
Authority: JP
Inventors: 元一上本
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2014-10-01
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Also published as: TWM425869U; JP2012024700A; CN202246233U

Description

本発明は、汚水処理用微生物担持体及び汚水処理用具に関するものであり、特に、活性汚泥槽等の汚水処理槽内に収容され且つ流水条件下に微生物が着床した担持体を流動接触させて、排水中の汚染物質を処理することに好適に用いられる汚水処理用微生物担持体及び汚水処理用具に関するものである。

従来より、汚水処理槽内の流水条件下で使用される汚水処理用微生物担持体、いわゆる流動担体としては、種々の形状のものが提案されている。例えば、特許文献１には、捲縮を付与した細い繊維集合体により形成されたボール状(マリモ形態)の汚水処理用微生物担持体が提案されている。また、これらのボール状繊維集合体を保護容器に入れた汚水処理用微生物担持体の提案もなされており、例えば特許文献２には、保形性網状容器と複数個の保水性団塊物とから成り、複数個の保水性団塊物が、汚水処理槽内の流水条件下、保形性網状容器内で流動可能に収容されていることを特徴とする汚水処理用微生物担持体が提案されている。

実開昭６２−２４９９７号公報特開平７−２９００７９号公報

前記のボール状繊維集合体を流動担体として用いた場合は、既存の流動担体として広く用いられているスポンジ状や中空円筒状と比較した場合、体積に比べ比表面積が大きく、バクテリアなどの小さい微生物群の着床は有利であると考えられるが、実際には比表面積の割にはバクテリアの付着が不均一となり水処理効果が上がらない。

これは、例えば曝気式汚水処理槽の場合、エアーレーションによる酸素が繊維集合体内部まで入り込めず、バクテリアが着床出来ない、あるいはミミズなどの比較的大きい原生動物群がボール状繊維集合体の内部に入り込めず、系内の食物連鎖が不完全となっている事が原因と推定され、汚泥減少も含めた汚水処理能力が向上しないという問題があり、現在までボール状繊維集合体を用いた汚水処理用微生物担持体は普及していないのが実情である。特にボール状繊維集合体を形成する繊維が細く密に詰まった状態や、繊維をラテックスなどの接着剤で固めた場合等は、この欠点は特に顕著となる。

さらにボール状繊維集合体を、汚水処理槽内の流水条件下で流動する流動担体として用いた場合は、水流の作用、ボール状繊維集合体同志の衝突、あるいはボール状繊維集合体と処理槽壁との衝突等による衝撃や変形により、せっかくボール状繊維集合体に着床した活性微生物群や、ミミズなどの原生動物群が脱落し、汚水処理能力が落ちてしまうといった欠点もある場合がある。この種の汚水処理用微生物担持体においては、上記のような従来の汚水処理微生物担持体が有する種々の欠点を解決した、新規な高性能の担持体が望まれていた。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、汚水処理槽内の流水条件下に流動させて使用される場合に、高い汚水処理効果を発揮する汚水処理用微生物担持体及びこれを用いた汚水処理用具を提供することにある。

本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、汚水処理槽内の流水条件下で流動し得る汚水処理用微生物担持体として、ボール状繊維集合体を用いた場合、ボール状繊維集合体の見掛けの体積と空隙率を乗じた数値を繊維の総長さで除した数式により求められる繊維間平均間隔について、ある特定の範囲において、極めて高い汚水浄化能力を発揮する事を見出し、ついに本発明を完成するに至った。

具体的には、本発明の汚水処理用微生物担持体は、塩化ビニリデン樹脂を８０〜９９重量％含有するポリ塩化ビニリデン系繊維を集合させた繊維集合体からなる汚水処理用微生物担持体であって、前記繊維集合体は、ボール状をなすボール状部と当該ボール状部の端部に形成され前記繊維を集束する集束部とを備え、前記ボール状部の空隙率は、前記ボール状部の見掛けの体積に対して９０〜９９容積％であり、前記ボール状部を構成する繊維の、下式（１）で表される平均間隔が０．２〜０．３である汚水処理用微生物担持体である。
平均間隔＝ボール状部の見掛けの体積（立方ｃｍ）×ボール状部の空隙率（容積％）／ボール状部を構成する繊維の総長さ（ｃｍ） …（１）

上記の条件を満たす汚水処理用微生物担持体は、驚くべき事にバクテリアなどの小さい微生物分がボール状部の内部まで均一に生息し、それに加えてさらにミミズなどの比較的大きい原生動物群も大量に生息し、系内の微生物の食物連鎖システムが機能し、汚泥減少も含めた汚水処理能力が飛躍的に向上する。

また前記繊維集合体を構成する繊維が、塩化ビニリデン樹脂を８０〜９９重量％含有するポリ塩化ビニリデン系繊維である。この構成によれば、理由は不明であるが、微生物や原生動物群の着床が、ポリプロピレンやポリエステル等の他の樹脂に比べて非常に早くなり、さらに汚水処理能力が高くなる。
また、繊維集合体は、捲縮の程度が５〜４０回／１０ｃｍであり、繊維の太さが直径０．０３〜０．２ｍｍである捲縮繊維からなることが好ましい。

また、前記繊維集合体が、複数の前記ボール状部を備え、複数の前記ボール状部が前記集束部を介して数珠繋ぎに連結された数珠状繊維集合体であると好ましい。例えば、繊維集合体をカプセル等に収納する場合を考えると、ボール状の繊維集合体を複数カプセル等に収納する場合に比べ、数珠状繊維集合体を収納する方が、カプセル等から離脱しにくくなるので好ましい。

また、本発明の汚水処理用具は、上記いずれかの汚水処理用微生物担持体と、当該汚水処理用微生物担持体を収納する球形格子形状のカプセル収納具と、を備え、前記カプセル収納具の見掛けの体積に対して、収納する前記汚水処理用微生物担持体の見掛けの総体積が１０〜５０容積％である、汚水処理用具である。前記汚水処理用微生物担持体が、球形格子形状のカプセル収納具に収納されると、汚水処理槽内の流水条件下において、外部からの衝撃から守られたり、槽外への担持体の流出や槽内のポンプ等設備への担持体の詰まりを防止したり、繊維集合体同士が絡まりあって流動性が低下するなどといった問題を防止する事が出来る。

特に、カプセル収納具の見掛けの体積に対して、収納する汚水処理用微生物担持体の見掛けの総体積が１０〜５０容積％である汚水処理用具は、カプセル収納具内部での繊維集合体の適度な動きと、適度な汚水との接触性、微生物の保持性が得られて、汚水処理能力が向上する為により好ましい。

球形格子形状カプセル収納具の形状については、球形格子を構成するフレームの内側の少なくとも一部にフィンを有すると好ましい。この構成によれば、上記フィンが水流コントロールの為に機能し、汚水処理槽内の流水条件下において、カプセル収納具内部へ一定方向の水流が流れ込む。その結果、カプセル収納具内部の繊維状集合体と汚水との接触性が向上し、汚水処理能力が向上する。

本発明の汚水処理用微生物担持体及びこれを用いた汚水処理用具によれば、汚水処理槽内の流水条件下で流動する汚水処理用微生物担持体として用いた場合、バクテリアなどの小さい微生物分がボール状繊維集合体の内部まで均一に生息するだけでなく、さらにミミズなどの比較的大きい原生動物群も大量に生息できるため、系内の微生物の食物連鎖システムが機能し、極めて高い汚水処理効果を発揮する。

本発明の汚水処理用微生物担持体の一例を示す図である。本発明の汚水処理用具の一例を示す図である。本発明の球形格子形状カプセル収納具の分解斜視図である。本発明の球形格子形状カプセル収納具の正面図である。本発明の球形格子形状カプセル収納具のフィンを含むフレームの断面図である。本発明の球形格子形状カプセル収納具内部を示す図である。

以下、本発明の汚水処理用微生物担持体及び汚水処理用具の一実施形態について説明する。

図１には、本発明の汚水処理用微生物担持体の好適な一例である汚水処理用微生物担持体１の外観を示している。微生物担持体１は、捲縮繊維束を束ねて形成される繊維集合体からなる。微生物担持体１をなす繊維集合体は、束ねた捲縮繊維束を両端で集束し、両方の集束部分に挟まれた中央部分がボール状（略球状）に形成された構造をなす。以下、中央のボール状の部分を「ボール状部」と称し符号”３”を付して表す、また、ボール状部３の両端に形成される集束部分を「集束部」と称し符号”５”を付して表す。ボール状部３の直径は、概ね３ｃｍ程度とされる。捲縮繊維束を収束する構造により、槽内の流水条件下において、繊維がばらけたり、絡みついたりすることがなくなる為、好ましい。

上記捲縮繊維における捲縮の程度は５〜４０回／１０ｃｍが好ましく、繊維の太さは、直径０．０３〜０．２ｍｍが好ましく、繊維の断面形状は円形が好ましいが、円形に限らず、楕円形、長方形、三角形、中空形状などを用いても良い。繊維の比重は制限される事はないが、０．９〜１．７が好ましい。また繊度については比重により異なるが、例えば比重が１．７の繊維の場合１０ｄ〜２００ｄが好ましい。

また、繊維集合体のボール状部３の空隙率は、ボール状部３の見掛けの体積に対して９０〜９９容積％である。空隙率が９０容積％未満では、担持体重量あたりの浄化効率が低下し、逆に９９容積％を超えるとボール状部３のこしがなく、変形しやすくなり、実用に不向きである。また、ボール状部３の見掛けの体積とは、ボール状部の外形をなす球の体積である。

さらに収束部を除いたボール状部の各々の繊維同士の平均間隔は、０．０１〜０．５である。ここで言う繊維同士の平均間隔とは下記計算式（１）から求められる数値である。
平均間隔＝ボール状部３の見掛けの体積（立方ｃｍ）×ボール状部３の空隙率（％）／ボール状部３を構成する繊維の総長さ（ｃｍ） …（１）

ここでいう繊維の総長さとは、ボール状部３を構成するすべての繊維の長さを足したものである。繊維の長さは、ボール状部３を構成する繊維の重量を測定する事で、下記式から計算できる。
繊維の長さ（ｃｍ）＝繊維の重量（ｇ）／繊度（デニール）×９０００００ｃｍ
なお、繊度（デニール）９０００００ｃｍあたりの重量（ｇ）を表している。あるいは、繊維の断面が円状の場合は、繊維の直径、比重から計算してもよい。

空隙率が９０〜９９容積％のボール状部３において、上記平均間隔が、０．０１未満であると繊維が密になりすぎ、ボール状部３内部にまでミミズ等の大型の原生動物が入り込めず、系内の食物連鎖システムが成り立たず、汚泥減少も含めた汚水処理能力が発揮されない。また曝気槽では、曝気による空気がボール状部３の中心部に行きわたらず、汚水処理能力が低下する。

逆に、上記平均間隔が０．５を超えると、繊維間の間隔が開きすぎ、汚水処理槽内の流水条件下での水流の作用や衝撃により、せっかく繊維集合体に着床した活性微生物群や、ミミズなどの原生動物群が脱落し、汚水処理能力が発揮されない。

上記平均間隔が０．０１以上０．５以内であるとバクテリア等微生物だけではなく、ミミズなどの原生動物も発生し、かつ汚水処理槽内の流水条件下での水流の作用、処理槽壁との衝突等による衝撃でも、ボール状部３に着床した活性微生物群や、ミミズなどの原生動物群の脱落が起こらず、さらにボール状部３の表面にまとわりついた汚泥も適度にふるい落とされ、水との接触性が向上し、また曝気槽では、曝気による空気がボール状部３の中心部に行きわたり、汚水処理能力が飛躍的に向上する。

特に上記平均間隔が０．１〜０．３であるとさらにバクテリア等の微生物とミミズ等の大型の原生動物がさらにバランスよく存在しやすくなるため、より好ましい。上記平均間隔が０．２０〜０．２５であると、さらに好ましい。

捲縮繊維束を収束する方法は、超音波や高周波により熱融着する方法、プラスチック製
バンドや金属性クリップの緊迫により収束する方法等がある。その中でも、図１に例示されるように、ソーセージ等で見られるようなアルミニウムワイヤ７による緊縛は、収束が容易である事、収束が強く糸が抜け落ちにくい事、安価である事から好ましい。また繊維集合体を収束する場合、集束する位置は、中央部、或いは両端のどちらでも良い。

一つのボール状部３を構成する繊維の本数は、特に限定されるものではないが通常１００〜１０，０００本の捲縮繊維から構成される。繊維の種類としては、いずれの合成繊維であってもよく、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン系繊維等が挙げられる。特に、塩化ビニリデン系樹脂繊維がより好ましい。ここで言う塩化ビニリデン系樹脂繊維とは、塩化ビニリデン系樹脂を８０〜９９重量％含有するポリ塩化ビニリデン系繊維であるが、この繊維を用いた場合、理由は不明であるが、バクテリア等の微生物の着床やミミズ等の原生動物の着床に優れているのでより好ましい。

塩化ビニリデン系樹脂とは、塩化ビニリデンモノマーを主体とし、塩化ビニリデンモノマーと共重合可能な少なくとも１種類のエチレン誘導体モノマーを含めたモノマー混合物を重合して得たものである。ここで主体とするとは、塩化ビニリデンモノマーがモノマー混合物全体の７０重量％以上を占めることを言う。

モノマー混合物に含めても良いエチレン誘導体モノマーとしては、アクリルニトリルやメタクリロニトリルのごときエチレン性不飽和カルボン酸のニトリル、メチルアクリレートやメチルメタクリレートのごときアクリル酸やメタクリル酸のアルキルエステル、ヒドロキシプロピルアクリレートやヒドロキシエチルアクリレートやヒドロキシブチルアクリレートのごときヒドロキシアルキルエステル、酢酸ビニルのごとき飽和カルボン酸のビニルエステル、アクリルアミドのごときエチレン性不飽和カルボン酸のアミド、アクリル酸のごときエチレン性不飽和カルボン酸、アリルアルコールのごときエチレン性不飽和アルコール、塩化ビニルのごときハロゲン化ビニルなどが例示される。これらの中で塩化ビニルを共重合体としたものが、繊維のしなやかさと耐久性の面で優れており、さらにより好ましい。

モノマー組成物における塩化ビニリデンモノマーとエチレン誘導体モノマーの好ましい重量比は、使用されるエチレン誘導体モノマーによって異なるものの、例えば、エチレン誘導体モノマーが塩化ビニルの場合には、塩化ビニリデンモノマー／塩化ビニルモノマーの好ましい重量比は７０／３０以上９８／２以下である。塩化ビニリデンモノマーを７０重量％以上とすることで得られる塩化ビニリデン系樹脂として結晶化が促進し、繊維の収縮が小さくなり、寸法安定性が維持されて好ましい。逆に塩化ビニリデンモノマーを９８重量％以下とすることで塩化ビニリデン系樹脂の脆さがなくなり強度が維持されて、繊維集合体の耐久性がより向上するため好ましい。より好ましくは、塩化ビニリデンモノマー／塩化ビニルモノマーの重量比が８０／２０以上９５／５以下である。

本発明の汚水処理用微生物担持体は、カプセル収納具に収納されることが好ましい。よって、本発明の汚水処理用具は、カプセル収納具と、当該カプセル収納具に収納された微生物担持体とを備えるものである。本発明の汚水処理用具の一例として、汚水処理用具２００を、図２に示す。汚水処理用具２００は、カプセル収納具１００と、当該カプセル収納具１００の内部に収納された多数の微生物担持体１とを備える。

カプセル収納具１００は、球形格子形状をなし、この収納具の大きさは特に制限はないが、通常、直径（外径）が１００〜３００ｍｍの範囲にあるものが用いられる。また、カプセル収納具１００の格子の隙間は、微生物担持体１のボール状部３の直径よりも小さい。また、詳細は後述するが、多数の微生物担持体１を収納する代わりに、図６に示されるように、数珠状繊維集合体をなす微生物担持体１０７をカプセル収納具１００内に収納してもよい。微生物担持体１０７は、複数の微生物担持体１を、集束部５を介して数珠繋ぎにしたものである。

例えば図３及び図４に示すように、２つの半球状部材１００ａ同士を、上下一対組み合わせて構成することにより、容易にカプセル収納具１００が得られる。すなわち、微生物担持体を内部に収納した後に、２つの半球状部材１００ａを結合すれば、カプセル収納具１００内に微生物担持体を脱落不可能に収納することができる。半球状部材１００ａ同士を結合する方法は嵌合、バンド絞め、接着剤、或いは超音波融着や熱融着等がある。

カプセル収納具１００は、一例としては、図４に示すように、環状フレーム１０１，１０２，１０３と、放射状フレーム１０４からなる。各フレーム同士の間隔は、収納具の大きさ，材質、内部に収納される繊維集合体の大きさ等を考慮して決定すればよいが、通常はカプセル収納具１００として、環状フレーム１０１〜１０３は４〜８本程度であり、放射状フレーム１０４は２０〜５０本程度であり、放射状フレーム１０４の間隔は１０〜２０ｍｍ程度である。また、放射状フレーム１０４の形状は、強度の面からは内側にリブ状を有するものがよい。また各フレームの厚さや幅は特に制限はないが、各フレームの厚さは、通常２〜５ｍｍが好ましい。カプセル収納具の材質は、特に限定されるものではないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレートが強度の面から好ましい。中でも、ポリプロピレンとポリエチレンは、安価である事から、より好ましい。特に、内部に収納される微生物担持体に比重の重いポリ塩化ビニリデン系繊維を用いる場合は、全体の比重を適度に調整する事が容易である事から、カプセル収納具の材料として、軽比重のポリプロピレンを用いる事はさらにより好ましい。

さらに、カプセル収納具においては、球形格子を構成するフレームの内側の少なくとも一部に水流コントロールの為のフィンを有するものが、さらにより好ましい。フィンの形状や大きさは特に限定されるものではないが、例えば図３及び図５に例示する様に、球形格子を構成する放射状フレーム１０４から一体成型品として形成され、中心部に向かって径方向に１〜２ｃｍ程度延びる板状のフィン１０５などが例としてあげられる。

カプセル収納具に収納する微生物担持体の収納量としては、カプセル収納具の見掛けの体積（例えばカプセル収納具１００の外形をなす球の体積）に対して、収納する微生物担持体の見掛けの総体積が１０〜５０容積％であることが好ましい。上記の値が１０容積％以上であれば、カプセルあたりの微生物担持性能が良くコストパフォーマンスに優れ好ましい。また５０容積％以内であるとカプセル収納具内部で繊維集合体が動きやすくなり、汚泥を抱え込んで団塊状になりにくく、好ましい。より好ましくは、１５〜３０％である。

また、カプセル収納具に収納される繊維集合体は、複数のボール状部を備え、複数のボール状部が集束部を介して数珠繋ぎに連結された数珠状繊維集合体であることが好ましい。例えば、図６に例示するように、複数の微生物担持体１（図１参照）を、集束部５を介し数珠繋ぎにして数珠状繊維集合体１０７を形成し、数珠状繊維集合体１０７をカプセル収納具１００の内部に収納すればよい。このような数珠状繊維集合体であれば、汚水処理槽内の流水条件下の激しい水流下でも、カプセル収納具からの脱落が起こり難くなり、好ましい。カプセル収納具内には、1本の長鎖状に繋がっている数珠状繊維集合体を収納しても良く、或いは短鎖の数珠状繊維集合体を複数個収納しても良い。

更に、これら数珠状繊維集合体の一部が、カプセル収納具に固定されている場合、カプセル収納具からの数珠状繊維集合体の脱落がさらに起こり難くなるのでより好ましい。さらに、例えば図６に示すように、複数個の数珠状繊維集合体１０７の両端１０８をカプセル収納具１００のフレームに固定することが好ましい。この場合、長期間の流動によって数珠状繊維集合体１０７がお互いに絡まりあい団塊状になる事を防止でき、水処理性能が向上する。

数珠状繊維集合体をカプセル収納具に固定する方法としては、例えば、図５に示すように、カプセル収納具の内側フィン１０５に開口部１０６を設け、その開口部１０６に数珠状繊維集合体の末端を差込んで固定する方法などがある。

本発明の汚水処理用微生物担持体及び汚水処理用具は、主に活性汚泥法等の好気性の排液処理装置の曝気槽に投入して使用され、汚泥を減少させ放流水水質浄化能力を向上させる。もちろん嫌気性の排液処理装置の嫌気槽に用いる事も可能である。

特に汚水の再生水システムにおいては、活性汚泥槽と中空糸膜や逆浸透膜等を用いた膜分離槽を組み合わせた汚水処理装置があるが、活性汚泥槽、あるいは膜分離槽に本発明の汚水処理用微生物担持体及び汚水処理用具を用いる事で、汚泥が減少し、膜分離における負荷が減少し、膜の能力が向上し、消費電力の減少や膜の耐用年数の向上が図られるのである。

本発明を実施例に基づいて説明する。

以下の実施例で用いられる物性の測定方法及び条件は以下の通りである。
１）空隙率（容積％）
ノギス等でボール状部の直径を測定し、見掛けの体積Ａを計算する。ボール状部の重量を測定し、比重で除する事で繊維のみの体積Ｂを出す。
下記式より、空隙率を計算する。
空隙率＝（Ａ−Ｂ）／Ａ

２）ボール状部における繊維の平均間隔
下式（１）により求める。
平均間隔＝ボール状部の見掛けの体積（ｃｍ^３）×ボール状部の空隙率（％）／ボール状部を構成する繊維の総長さ（ｃｍ） …（１）

３）曝気処理後の水質分析
・ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）
測定法：ＪＩＳＫ０１０２：２００８
水中の有機物などの量を、その酸化分解のために微生物が必要とする酸素の量で表した水質指標。
・全窒素
測定法：総和法
水中の硝酸、亜硝酸、アンモニア等全窒化物の量。
・アンモニア性窒素
測定方法：インドフェノールブルー吸光光度法
水中のアンモニアの量。
・ＳＳ（浮遊物質濃度）
測定方法：日本下水道協会「下水試験方法」１９９７
水中の浮遊物質の量を測定し、水中の水の濁りを表した水質指標。

［参考例１］
塩化ビニリデンモノマー８３ｗｔ％、塩化ビニルモノマー１７ｗｔ％の仕込み比からなる塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体樹脂と、可塑剤としてクエン酸アセトトリブチル５ｗｔ％、熱安定剤としてエポキシ化大豆油２ｗｔ％をＶ型ブレンダーで混合して混合物とし、次に該混合物を５５ｍｍφスクリュー押出機で溶融し、合計３２００ホールの丸穴紡口から３２００本のトウ状繊維を溶融紡出し、空冷した後、速度差ローラーで２倍延伸した後、室温で１０分間張力をかけずにリラックス状態で放置して倦縮を付与した後、４８０００デニール／３２００フィラメント（単糸１５デニール）の塩化ビニリデン系倦縮繊維を得た。

さらにこの繊維を３束にまとめてトウ状繊維にしたのちに、アルミクリップによる結束とカットを行い、両サイドがアルミクリップで結束された直径３ｃｍのボール状部をもつ繊維集合体を得た。この繊維集合体のボール状部では、表１の参考例１に示す通りの空隙率、見掛けの体積、繊維の総長さ、平均間隔であった。この繊維集合体を用いて次のとおり排水処理の試験を行った。

排水処理装置としては、槽の下部から曝気を送り込む活性汚泥流動槽を採用した。この槽は、容積が約１．５ｍ³（高さ１．５ｍ×幅１ｍ×長さ１ｍ）のものであり、これに高さ１ｍの位置まで、約１ｍ³の畜肉工場排水（原水）を投入した。次にこの曝気槽に上記のボール状部をもつ繊維集合体を１４０００個（排水量に対して担持体の見掛けの容積率が２１容量％）を汚水処理用微生物担持体として投入した。この処理槽において、約２２時間曝気処理を行った後、処理水の半分を放流して再び原水を投入した。これを６０日間繰り返し、繊維集合体へ微生物を付着させた。

６０日目の曝気処理後の水質分析を行った結果を表１の参考例１に示す。表１の参考例１に示す結果から、当該参考例１の汚水処理用微生物担持体は、汚水の浄化作用に優れ、また汚泥の減少にも優れた効果がある事が確認された。

［参考例２］
参考例１と同様の樹脂組成物を用いて、６４０ホールの丸穴紡口から６４０本のトウ状繊維を溶融紡出し空冷した後、速度差ローラーで２倍延伸した後、室温で１０分間張力をかけずにリラックス状態で放置して倦縮を付与した後、４８０００デニール／６４０フィラメント（単糸７５デニール）の塩化ビニリデン系倦縮繊維を得た。

さらにこの繊維を３束にまとめてトウ状繊維にしたのちに、アルミクリップによる結束とカットを行い、両サイドがアルミクリップで結束された直径３ｃｍのボール状部をもつ繊維集合体を得た。この維集合体のボール状部では、表１の参考例２に示す通りの空隙率、見掛けの体積、繊維の総長さ、平均間隔であった。この繊維集合体を用いる以外は、参考例１と同様の曝気処理を行い、曝気処理後の水質分析を行った結果を表１の参考例２に示す。表１の参考例２に示す結果から、本発明の汚水処理用微生物担持体は、汚水の浄化作用に優れ、また汚泥の減少にも優れた効果がある事が確認された。

［実施例３］
参考例１と同様の樹脂組成物を用いて、３２０ホールの丸穴紡口から３２０本のトウ状繊維を溶融紡出し空冷した後、速度差ローラーで２倍延伸した後、室温で１０分間張力をかけずにリラックス状態で放置して倦縮を付与した後、４８０００デニール／３２０フィラメント（単糸１５０デニール）の塩化ビニリデン系倦縮繊維を得た。さらにこの繊維を３束にまとめてトウ状繊維にしたのちに、アルミクリップによる結束とカットを行い、両サイドがアルミクリップで結束された直径３ｃｍのボール状部をもつ繊維集合体を得た。この繊維集合体のボール状部では、表１の実施例３に示す通りの空隙率、見掛けの体積、繊維の総長さ、平均間隔であった。

この繊維集合体を用いる以外は、参考例１と同様の曝気処理を行い、曝気処理後の水質分析を行った結果を表１の実施例３に示す。表１の実施例３に示す結果から、本発明の汚水処理用微生物担持体は、汚水の浄化作用に非常に優れ、また汚泥の減少にも非常に優れた効果がある事が確認された。

［比較例１］
汚水処理用微生物担持体を投入しない事以外は、参考例１と同様の曝気処理を行った。その結果表１の比較例１に示す結果から、参考例１〜２及び実施例３と比較し、汚水の浄化作用は劣るものであった。

［比較例２］
参考例１と同様の樹脂組成物を用いて、合計９６００ホールの丸穴紡口から９６００本のトウ状繊維を溶融紡出し空冷した後、速度差ローラーで２倍延伸した後、室温で１０分間張力をかけずにリラックス状態で放置して倦縮を付与した後、４８０００デニール／９６００フィラメント（単糸５デニール）の塩化ビニリデン系倦縮繊維を得た。さらにこの繊維を３束にまとめてトウ状繊維にしたのちに、アルミクリップによる結束とカットを行い、両サイドがアルミクリップで結束された直径３ｃｍのボール状部をもつ繊維集合体を得た。この繊維集合体のボール状部では、表１の比較例２に示す通りの空隙率、見掛けの体積、繊維の総長さ、平均間隔であった。

この繊維集合体を用いる以外は、参考例１と同様の曝気処理を行い、曝気処理後の水質分析を行った結果を表１の比較例２に示す。表１の比較例２に示す結果から、比較例２の汚水処理用微生物担持体は、参考例１〜２及び実施例３に比較し、汚水の浄化作用は劣るものであった。

［比較例３］
参考例１と同様の樹脂組成物を用いて、合計９６ホールの丸穴紡口から９６本のトウ状繊維を溶融紡出し空冷した後、速度差ローラーで２倍延伸した後、室温で１０分間張力をかけずにリラックス状態で放置して倦縮を付与した後、４８０００デニール／９６フィラメント（単糸５００デニール）の塩化ビニリデン系倦縮繊維を得た。さらにこの繊維を３束にまとめてトウ状繊維にしたのちに、アルミクリップによる結束とカットを行い、両サイドがアルミクリップで結束された直径３ｃｍのボール状部をもつ繊維集合体を得た。この繊維集合体のボール状部では、表１の比較例３に示す通りの空隙率、見掛けの体積、繊維の総長さ、平均間隔であった。

この繊維集合体を用いる以外は、参考例１と同様の曝気処理を行い、曝気処理後の水質分析を行った結果を表１の比較例３に示す。表１の比較例３に示す結果から、比較例３の汚水処理用微生物担持体は、参考例１〜２及び実施例３に比較し、汚水の浄化作用は劣るものであった。

［比較例４］
ポリプロピレン樹脂を用いて、合計２４０ホールの丸穴紡口から２４０本のトウ状繊維を溶融紡出し空冷した後、速度差ローラーで２倍延伸した後、室温で１０分間張力をかけずにリラックス状態で放置して倦縮を付与した後、４８０００デニール／２４０フィラメント（単糸２００デニール）のポリプロピレン倦縮繊維を得た。さらにこの繊維を３束にまとめてトウ状繊維にしたのちに、アルミクリップによる結束とカットを行い、両サイドがアルミクリップで結束された直径３ｃｍのボール状部をもつ繊維集合体を得た。この繊維集合体のボール状部では、表１の比較例４に示す通りの空隙率、見掛けの体積、繊維の総長さ、平均間隔であった。

この繊維集合体を用いる以外は、参考例１と同様の曝気処理を行い、曝気処理後の水質分析を行った結果を表１の比較例４に示す。表１の比較例４に示す結果から、比較例４の汚水処理用微生物担持体は、参考例１〜２及び実施例３に比較し、汚水の浄化作用は劣るものであった。

［比較例５］
ポリエチレンテレフタレート樹脂を用いて、合計１２０００ホールの丸穴紡口から１２０００本のトウ状繊維を溶融紡出し空冷した後、速度差ローラーで２倍延伸した後、室温で１０分間張力をかけずにリラックス状態で放置して倦縮を付与した後、４８０００デニール／１２０００フィラメント（単糸４デニール）のポリエチレンテレフタレート倦縮繊維を得た。

さらにこの繊維を３束にまとめてトウ状繊維にしたのちに、アルミクリップによる結束とカットを行い、両サイドがアルミクリップで結束された直径３ｃｍのボール状部をもつ繊維集合体を得た。この繊維集合体のボール状部では、表１の比較例５に示す通りの空隙率、見掛けの体積、繊維の総長さ、平均間隔であった。

この繊維集合体を用いる以外は、参考例１と同様の曝気処理を行い、曝気処理後の水質分析を行った結果を表１の比較例５に示す。表１の比較例５に示す結果から、比較例５の汚水処理用微生物担持体は、参考例１〜２及び実施例３に比較し、汚水の浄化作用は劣るものであった。

［実施例４］
第２図〜第５図に示したカプセル収納具（ポリプロピレン製、直径２０ｃｍ）に、実施例３と同様の直径３ｃｍのボール状部をもつ繊維集合体を６０個（カプセル見掛けの体積に対して、ボールの見掛けの総体積が２０容積％）収納した汚水処理用具を作成した。

排水処理装置としては、曝気回流式活性汚泥槽を採用したが、この槽は、容積が約４．５ｍ³（高さ１．５ｍ×幅１ｍ×長さ３ｍ）のものであり、これに高さ１ｍの位置まで、約３ｍ³の食品工場排水（原水）を投入した。次にこの曝気槽に上記の汚水処理用具（カプセル）を１５０個（排水量に対して担持体の見掛けの容積率が２１容積％）を投入した。この処理槽において、約２０時間曝気処理を行い、２時間曝気を停止して沈殿させ、半分の１．５ｍ^３の上澄みを放流したのち再び約１．５ｍ³の食品工場排水を投入するサイクルを約３ヶ月間繰り返し、担持体にバクテリアや原生動物が安定して着床するのを待った。

担持体投入３ヶ月後、食品工場排水（原水）と曝気処理後の放流水の水質分析を行った結果を表２に示す。（ただしＳＳに関しては、放流水ではなく曝気終了直後、沈殿前の処理水を採取した。）この時同時に、投入した汚水処理用具を回収し、内部の状態を確認したところ、繊維集合体に多数のミミズ等の原生動物の着床が見られ、バクテリアだけでなく原生動物の着床にも優れる事が確認された。

表２の実施例４に示す結果から、本発明の汚水処理用微生物担持体及び汚水処理用具は、汚水の浄化作用に非常に優れ、また汚泥の減少にも非常に優れた効果がある事が確認された。

［比較例６］
汚水処理用微生物担持体を投入しない事以外は、実施例４と同様の曝気処理実験を行った。その結果表２の比較例４に示す結果から、実施例４と比較し、汚水の浄化作用は劣るものであった。

本発明の汚水処理用微生物担持体は、既存の活性汚泥槽に対して特別な改造工事等を必要とせず、単に投入するだけで排液処理能力を大幅に向上させることができる。

また膜分離槽を用いた汚水の再生水システムにおいては、本発明の汚水処理用微生物担持体を用いる事で、汚泥が減少し、膜分離における負荷が減少し、膜の能力が向上し、消費電力の減少や膜の耐用年数の向上を図ることができる。

１汚水処理用微生物担持体
３ボール状部
５集束部
１００カプセル収納具
１０１環状フレーム（大）
１０２環状フレーム（中）
１０３環状フレーム（小）
１０４放射状フレーム
１０５フィン
１０６フィンの開口部
１０７数珠状繊維集合体
１０８数珠状繊維集合体の固定された端部
２００汚水処理用具

Claims

塩化ビニリデン樹脂を８０〜９９重量％含有するポリ塩化ビニリデン系繊維を集合させた繊維集合体からなる汚水処理用微生物担持体であって、
前記繊維集合体は、ボール状をなすボール状部と当該ボール状部の端部に形成され前記繊維を集束する集束部とを備え、
前記ボール状部の空隙率は、前記ボール状部の見掛けの体積に対して９０〜９９容積％であり、
前記ボール状部を構成する繊維の、下式（１）で表される平均間隔が０．２〜０．３である汚水処理用微生物担持体。
平均間隔＝ボール状部の見掛けの体積（立方ｃｍ）×ボール状部の空隙率（容積％）／ボール状部を構成する繊維の総長さ（ｃｍ） …（１）
前記繊維集合体は、複数の前記ボール状部を備え、複数の前記ボール状部が前記集束部を介して数珠繋ぎに連結された数珠状繊維集合体である、請求項１に記載の汚水処理用微生物担持体。
請求項１又は２に記載の汚水処理用微生物担持体と、当該汚水処理用微生物担持体を収納する球形格子形状のカプセル収納具と、を備え、
前記カプセル収納具の見掛けの体積に対して、収納する前記汚水処理用微生物担持体の見掛けの総体積が１０〜５０容積％である、汚水処理用具。
前記球形格子形状のカプセル収納具が、球形格子を構成するフレームの内側の少なくとも一部にフィンを有する、請求項３に記載の汚水処理用具。
前記繊維集合体は、捲縮の程度が５〜４０回／１０ｃｍであり、繊維の太さが直径０．０３〜０．２ｍｍである捲縮繊維からなる、請求項１に記載の汚水処理用微生物担持体。