JP813H - 廃水を生物学的に浄化する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、廃水にリアクタ中で軟質ポリウレタンフォー
ムより成る粒状物であるキャリヤ物質上に固定されたバ
イオマスの存在下で空気および／または純粋な酸素を通
気し、引続き該廃水を後沈殿部中で浄化された水と汚泥
に分離し、かつリアクタ中で微生物のためのキャリヤ物
質として多孔質粒状物を砕片および／または粒状の形で
導入することにより、有機不純物を含有する廃水を生物
学的に浄化する方法に関する。 従来の活性汚泥法の場合、処理すべき廃水に、活性化槽
として形成されたリアクタ中で活性汚泥が酸素の同時供
給下に混合される。活性汚泥中に含有された好気性微生
物の作用により、溶解状態またはコロイド状で存在す
る、廃水の有機性汚物が、１部分は細菌性物質へ変換さ
れ、かつ１部分が大体においてＣＯ_２と水に反応せしめ
られる。活性化槽に後接された沈殿部により、活性汚泥
が大てい沈殿により浄水と分離される。後沈殿部中で沈
殿せる少くとも１部分の汚泥が、活性化槽中の所望の汚
泥濃度を維持するため返流汚泥として再び活性化槽中へ
戻される。 この場合、廃水の十分な浄化を得るため、活性化槽中で
できるだけ大きい汚泥濃度を維持する必要がある。活性
汚泥の全く制限された濃縮能により、それでも最高３〜
８ｇ／lの汚泥濃度が得られることができるにすぎな
い。このことが、相応に大量の返流汚泥を活性化槽中へ
戻す必要のあることを表わし、これが大きいポンプエネ
ルギを必要とする。活性化槽中の汚泥濃度が大きい場合
は後沈殿槽中の負荷量も相応に大であることにより、従
って後沈殿槽が相対的に大きい寸法とされる必要があ
る。 本発明の根底をなす課題は、前記せる種類の方法並びに
該方法を実施する装置を、簡単かつ経済的な方法で、な
かんずく高負荷廃水の大きい浄化率が得られることがで
きるように形成することである。 本発明によればこの課題は、僅かな比重、５〜５０ｍｍ
の粒度および０．１〜３ｍｍの連続気泡を有する粒状物
を、個々の粒状物が廃水中で自由に移動できるように浮
遊する、リアクタ容積の５〜７０％の容積分に相応する
量で装入し、粒状物の容積分５〜４０％の場合はリアク
タを完全混合型の活性化槽として運転し、少なくとも一
時的に活性汚泥を後沈殿部からリアクタ中へ返送し、リ
アクタ中でキャリヤ物質上に固定されたバイオマスとと
もに自由な活性汚泥をも維持することにより解決され
る。 わずかな比重を有する多孔質の粒状物を使用することに
より、微生物に繁殖用の大きい活性表面積が提供され
る。この場合、多孔質の粒状物により、バクテリアに分
散せる生育が強制され、それにより従来の活性汚泥フレ
ークにおけるよりも著しく大きい物質交換面積が得られ
る。さらに、廃水内容物により成長する微生物が強固に
気孔中で粒状物の内部にまで繁殖しかつ粒状物が容易に
リアクタ中に保留されるので、リアクタ中に、従来の活
性汚泥法における乾燥物質濃度をはるかに上廻る１５ｇ
／l以上の価を有する極めて大きい乾燥物質濃度が維持
されることができ、この乾燥物質濃度が、１方で相応に
わずかな過剰汚泥除去率を必要としかつ他方で極めて大
きい廃水の負荷容積もしくは、逆に表わせば、リアクタ
容積の節減と関連する廃水のリアクタ中のわずかな滞留
時間を生じる。この場合、リアクタ中で合成されるバイ
オマスの主量の保留が可能であることにより、大きい乾
燥物質濃度にもかかわらず、従来の活性汚泥法における
よりも大きい後沈殿槽は不必要である。さらに、固定さ
れないバイオマスによるわずかな汚泥容積により、後沈
殿槽容積を常用の活性汚泥法で必要な容積と比べ低減さ
せることが可能である。もはやリアクタ中へ返流汚泥が
ポンプ返流されない極端な場合でも、さらに過剰量の汚
泥を分離するため極めて小さい後沈殿槽が必要であるに
すぎない。それはともかく、大きい乾燥物質濃度が汚泥
返流比の低減を可能にし、このことが返流汚泥を搬送す
る際のポンプエネルギの節減を生じる。 それぞれの物質粒子を自由運動可能に廃水中で浮遊させ
るという方法により、大きい物質交換が保証される。こ
の場合粒状物の自由分配が、有利に２０〜８０ｋｇ／ｍ
^３であるそのわずかな比重並びに、下降運動と反対方向
の気体−または液体流動により促進される。これに必要
なのは、微生物の補給に必要な、空気および／または工
業用酸素の形の酸素含有ガスをリアクタの槽底から例え
ば従来からの微細−、中間−または粗大気泡の通気を経
て導入するか、または処理すべき廃水を同じくリアクタ
の槽底から導入することだけである。それと関連する、
場合によりさらに旋転装置により増強されてもよいそれ
ぞれの粒状物の旋転上昇により、反応率の改善が得られ
る。この場合、バイオマスの損失を危惧すべきではな
い、それというのも廃水内容物により生育する微生物が
気孔中でそれぞれの粒状物の内部にまで強固に繁殖し、
従って機械的な作用に際し摩耗から保護されるからであ
る。 それぞれの粒状物の浮遊運動を過度に阻止しないため、
キャリヤ物質として使用される粒状物は、リアクタ容積
の５〜７０％の容積分に相応する量でリアクタ中へ装入
される。従って、粒状物の充填密度と性状に応じ、処理
すべき廃水の負荷容積との関連において特定形式のリア
クタが製造されることができる。従ってリアクタは、粒
状物の容積分５〜４０％の場合は有利に完全混合型の活
性化槽として、かつ粒状物の容積分４０〜７０％の場合
は浮遊床−および／または流動床リアクタとして運転さ
れる。キャリヤ物質としては、５〜５０ｍｍの粒度およ
び０．１〜３ｍｍの連続気泡を有する粒状物が使用され
る。これら粒度のそれぞれの粒状物が安定なバクテリア
集結を生じ、かつ酸素供給および、全ての個々の粒状物
の内部にまでの物質搬送を保証する。他方でこれが所望
される場合、溶存酸素の濃度を制限するかまたは、それ
ぞれの粒状物の直径を所定の価の上部範囲内で選択する
ことにより、キャリヤ物質の内部に付加的な無酸素性領
域がつくられることができる。その結果、リアクタ中で
場合により脱窒工程をも進行させることができる。粒状
物中の、前記寸法のそれぞれの巨大気孔は、不純物によ
る気孔の閉塞を阻止し、かつ微生物に、大きい表面積を
繁殖に使用することを可能にする。 さらに同じく、とくにリアクタを浮遊床−または流動床
リアクタとして形成した場合、キャリヤ物質として粒状
の粒子を使用することが可能である。 キャリヤ物質としては、有機ポリマー化合物より成る粒
状物が使用される。なかんずく、プラスチック加工工業
で得られるような、連続気孔を有するポリウレタン軟質
フォームまたは類似の材料より成る粒状物が、適当なキ
ャリヤ物質に必要な全ての前記特性を満たし、その場合
さらにこれには残存−および廃却品の破片が使用される
ことができる。 明白なように、このようなポリウレタン軟質フォーム粒
子の丁度１ｍ^３が生物学的乾燥物質３０ｋｇ以上を吸収
および結合し、その結果リアクタ容積の５０％に及ぶフ
ォーム容積率で、リアクタ中の汚泥乾燥物質は１５ｇ／
lを上廻る価が得られることができる。 本発明による方法は、キャリヤ物質へ、廃水をリアクタ
を通して導く前に粉末活性炭が施こされた場合が殊に有
利である。従って、酸素搬入のための不変のエネルギ消
費で、有利な場合酸素搬入効率の倍加が得られることが
できる。 さらに本発明による方法は、高負荷廃水の経済的浄化と
ともに、従来より不完全な浄化効率が許容されたにすぎ
ないこのような廃水浄化装置にも適用されることができ
る。この場合殊に有利なのは、リアクタ中へ、浄化すべ
き廃水として生物学的フィルタおよび／または化学的お
よび／または物理的浄化工程の排液が導入された場合で
ある。リアクタ中でバイオマス濃度がキャリヤ粒子の存
在により大きく維持されることができるので、この排液
を処理するのにわずかな通気時間で十分である。さら
に、後沈殿槽の極めてわずかな負荷が生じるにすぎず、
かつはじめから、とりわけ生物学的フィルタ排液中で通
気の場合に生じることのある気泡汚泥の形成が阻止され
る。 該方法を実施する装置は、リアクタおよび、リアクタに
排液管を経て後接された後沈殿部を包含する。本発明に
よれば、リアクタ中に微生物用のキャリヤ物質として、
破片状および／または粒状の形の僅かな比重を有する多
孔質の粒状物は、自由に移動できるように存在してい
る。有利に、粒状物をリアクタ中に保留するため、リア
クタの排液管に、例えば簡単な金網のような分離装置が
配置される。 以下に、本発明を図面実施例につき詳説する。 図面中で、１は、大気に対し密閉されかつ、完全混合型
の活性化槽として形成されたリアクタを表わす。活性化
槽１中で、平行線として表わされたように、微生物用の
キャリヤ物質として、直径５〜５０ｍｍ、比重２０〜８
０ｋｇ／ｍ^３および連続気泡０．１〜３ｍｍを有し、な
かんずくポリウレタン軟質フォームより成る多孔質の粒
状物１３が、活性化槽容積の５〜７０％の容積部に相応
する量で自由移動可能に配置されている。 処理すべき排水が、供給管２を経て活性化槽１中へ導入
されるとともに、処理された廃水が、活性化槽１の上部
に接続された排液管３を経て除去され、その場合この排
液管には、それぞれの粒状物を保留するための、例えば
簡単な金網であればよい分離装置４が備えられている。
活性化槽１の排液管３に、沈降槽として形成された後沈
殿部５が接続され、この沈殿部が、浄化せる水の導出管
６、汚泥を活性化槽１中へ戻すためのポンプを有する汚
泥返流管７、並びに過剰汚泥のための汚泥導出管８を有
する。 微生物の酸素供給のため、活性化槽１の蓋の下側の形成
された気室に、工業純の酸素または少くとも空気よりも
多量の酸素を含有するガスを導入し、かつ気室中に存在
するガスを、導管を経て、活性化槽１の槽底付近に配置
されたガス分配装置１０に供給するように備えられる。
廃気が、弁制御される排気管１１を経て除去される。こ
の場合、上昇する通気ガスの気泡が、比重が一般に水の
比重を極めてわずかに上廻る、バイオマスの負荷された
粒状物１３を浮遊状態に維持するために十分な浮揚力を
生じる。 できるだけ良好な混合および良好な反応率を得るため
に、例えば、電動機駆動装置を有する簡単な撹拌装置よ
り成る旋転装置１２がガス分配装置１０の直上に配置さ
れる。 処理ガス用供給管９の図面に示した配置とともに、ま
た、ガス供給管を直接に多数の接続管を経て活性化槽１
の槽底に接続しかつこの方法で上方へ向けた付加的な気
流を得ることが可能である。同じく廃水供給管２は、活
性化槽中でまた上方へ向けられた液流を維持するため、
槽底上に分配せる多数の接続管を有することができる。 また、高負荷廃水を処理する場合、フォーム１ｍ^３は生
物学的乾燥物質３０ｋｇ以上を吸収および結合しうるの
で、活性化槽１および後沈殿部５の容積を、従来の活性
化法で必要な槽容積と比べ低減させることができる。こ
の場合、後沈殿部５から活性化槽中へ戻すべき活性汚泥
量は極めてわずかに維持されることができる。少くとも
１時的に汚泥返流を、汚泥返流管７中のポンプをスイッ
チ切断することにより阻止することさえ可能である。 以下の第１表に、本発明による方法により運転される活
性化装置の１実施例の数値を、従来の活性化装置と比べ
記載する：

【図面の簡単な説明】 図面は、本発明による装置の１実施例を略示する系統図
である。 １…リアクタ、２…廃水供給管、３…排液管、４…分離
装置、５…後沈殿部、６…浄水導出管、７…汚泥返流
管、８…汚泥導出管、９…ガス用供給管、１０…ガス分
配装置、１１…排気管、１２…旋転装置、１３…粒状
物。

Claims (1)

1. 【訂正明細書】 【特許請求の範囲】 【請求項１】廃水にリアクタ中で軟質ポリウレタンフォ
   ームより成る粒状物であるキャリヤ物質上に固定された
   バイオマスの存在下で空気および／または純粋な酸素を
   通気し、引続き該廃水を後沈殿部中で浄化された水と汚
   泥に分離し、かつリアクタ中で微生物のためのキャリヤ
   物質として多孔質粒状物を砕片および／または粒状の形
   で導入することにより、有機不純物を含有する廃水を生
   物学的に浄化する方法において、僅かな比重、５〜５０
   ｍｍの粒度および０．１〜３ｍｍの連続気泡を有する粒
   状物を、個々の粒状物が廃水中で自由に移動できるよう
   に浮遊する、リアクタ容積の５〜７０％の容積分に相応
   する量で装入し、粒状物の容積分５〜４０％の場合はリ
   アクタを完全混合型の活性化槽として運転し、少なくと
   も一時的に活性汚泥を後沈殿部からリアクタ中へ返送
   し、リアクタ中でキャリヤ物質上に固定されたバイオマ
   スとともに自由な活性汚泥をも維持することを特徴とす
   る、廃水を生物学的に浄化する方法。 【請求項２】リアクタ中へ、浄化すべき廃水として、生
   物学的フィルタおよび／または化学的浄化工程および／
   または化学的物理学的浄化工程の排液を導入する、特許
   請求の範囲第１項に記載の廃水を生物学的に浄化する方
   法。