JPH01119395A - 微生物担体モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は固定床型廃水処理方法に用いられ、微生物を表
面に付着育成させる微生物担体モジュールに関する。

〔従来の技術〕

固定床型廃水処理に関しては二つの方法がよく知られて
おり、その一つは酸素を供給し、好気性微生物を付着さ
せた膜を用いて廃水を処理する接触酸化法であり、他の
一つは酸素を供給することなく嫌気性微生物を付着させ
た膜を用いて廃水を処理する嫌気性固定床法である。こ
れらの廃水処理方法はいずれも微生物を担体物質に保持
させて膜状（以下生物膜とする）とし、この生物膜を槽
内の廃水中に浸漬配置することにより行なわれ、以前か
ら微生物を保持する担体についての開発が活発になされ
ている。この担体の具備すべき要件として概ね次の諸点
を挙げることができる。

■微生物が表面に付着しやすいこと。

■生物膜の面積が大きい、すなわち担体の比表面積が大
きいこと。

■目づまりしにくいこと。

■逆洗が容易もしくは全く必要としないこと。

０強度が高く、水中で劣化しないこと。

ただ好気性固定床として用いるときはこれらの要件をほ
ぼ満足する担体が開発されてきたが、嫌気性固定床法に
対してはこの処理プロセス自体の歴史が浅く、その微生
物担体もまだ開発途上にあり、問題も多い。

ここで嫌気性固定床法に用いられる微生物担体について
の開発経過の概要を述べる。最初に用いられた担体は砕
石であって、これを槽内に充填し、砕石の表面と砕石同
志間の空隙に嫌気性菌を保持して嫌気性消化を行なうこ
とにより廃水を処理するものであるが、砕石は空隙率が
小さいために目づまりを生じやすく、しかも嫌気性菌の
付着性も良好ではない、これに代る担体として例えばハ
ニカム構造をもつ多孔性のセラミックのような一体成形
品を槽内に装入して、このセラミックの全面に微生物を
保持しようとする試みもなされてい条が、このような形
状のセラミック担体は多孔性であることから微生物が付
着しやすく、しかも比表面積も大きいという特徴を有し
ているにも拘らず、セラミックが破損しやすいために取
り扱いが容易でないことと、この構造ではセラミックの
厚さをあまり薄くできないので空隙率を大きくするため
には不利であることおよびセラミック成形品自体が極め
て高価であることなど実用上は多くの問題点が残る。

そこで最近では例えば実開昭６０−１４０６９８号公報
に記載されているように、空隙率の大きい化学繊維を利
用し、目の細かい網を重ねた嫌気性用担体も考案されて
いる。しかし、化学繊維の網は嫌気性微生物の保持能力
が小さく、しかも実際に設置可能な担体モジュールとし
て構成するには一定の間隔で重ねた担体ユニットを作製
し、別途用意した支持枠へその担体ユニットを組み込む
などの面倒な工程を必要とする。

一方、化学ｍｍを微生物担体に利用することに関しては
、例えば特開昭５６−２４０９５号公報に開示されてい
るように、好気性固定床用に不織布を用いる方法があり
、これは工さ０．５〜８ｆｌの不織布を担体として槽内
に設置し、好気性処理を行なうというものである。不織
布は立体網目構造を存する布であり、空隙率も大きく水
中で劣化しにくく、嫌気性微生物担体としても優れた材
料であると見られることから、前記特開昭５６−２４０
９５号公報に記載されている担体を嫌気性微生物用とし
て利用することが考えられる。ところがこの特開昭５６
−２４０９５号公報に記載されている不織布の設置方法
は左右ジグザグ状に配列立設した支持棒に、長尺の不織
布をジグザグ状に掛は渡すというものであって、強度が
低（、時間の経過とともに不織布が伸張し、下方への弛
みや互に隣り合う不織布の接触による目づまりを起こす
など問題も多い、さらにこの特許公報には不織布につい
て種々の設置形態が提案されているが、具体的な設置方
法は明らかにされていない、したがってこれをそのまま
嫌気性微生物担体として用いることはできない。

また実開昭５９−７０７９９号公報においても支持棒間
に不織布を張設して微生物担体とし、これを好気性処理
に用いるという考案がなされているが、この方法も上述
の特開昭５６−２４０９５号公報に記載されたものとほ
ぼ同様であって、嫌気性固定床への転用はむらかしいも
のである。

このような情況のもとに、これら問題に対して本発明者
らは不織布もしくは立体網状スポンジからなるマット状
の立体網状化学ｍ維とプラスチツク板を組み合わせた微
生物担体モジュールを特願昭６２−４０８０号により特
許出願中である。以下、これを不織布を用いた場合を例
として図面を参照して説明する。

第６ＴｙＪはこの微生物担体モジュールの部分縦断面図
であり、この担体モジュールは基板２の表裏両面に立体
網状化学繊維の不織布３を接着し嫌気性微生物の保持と
垂直、水平両方向への強度を維持する役割をもたせる支
持板１と、主として微生物を保持し、廃水との接触面を
提供する中間不織布３ａを主要部材として構成しており
、これらを所定の枚数比で補強バンド８とＬ字型スペー
サ４を介して所定の間隔に配列したものである。

ここで、支持板１は貫通ボルト５．す７ト６゜押さえ板
７によって相互に強固に連結し、担体モジュール全体の
構造体としての強度を維持するとともに、この担体モジ
ュールを２段以上積み重ねて用いる場合の上段の担体モ
ジュールを支持する役目も果している。さらに支持板１
は後述するように中間不織布３ａが担体モジュールの最
上位にあるボルト５に懸架されて配列されるという中間
不織布３ａを支持するための重要な役割をもっている。

したがって基板２は強度のある軽量の材料を用いるのが
よく、例えば塩化ビニール板などのプラスチックが適し
ており、厚さは２〜５鶴程度のものとする。支持板１の
縦方向寸法は中間不織布３ａの上面、下面よりそれぞれ
１０ｍｍ程度長くしておく。

これは担体モジュールを設置するとき、および２段以上
に積み重ねて用いるときに支持板１の上面。

下面で荷重を受けると同時に中間不織布３ａの上下面を
保護するためである。なお支持［１はその主面に不織布
３ａを貼着することなく単にプラスチックの基板２のみ
で用いてもよい。

次いで中間不織布３ａについてこれに付随する部材とと
もに第７図の部分斜視側に示し、第６図と併用して述べ
る。第７図において中間不織布３ａには縦方向の両端部
と中間の一表面に帯状の補強バンド８をそれぞれ全幅に
わたって接着し、各補強バンド８の上にさらに複数個の
Ｌ字型のスペーサ４を一定間隔で接着しである。上端部
の補強バンド８には中間不織布３ａとともに担体モジュ
ールの最上位にあるボルト５を通す孔９を設け、第６図
に示すように中間不織布３ａをこのポル）５ニＱｆｉす
る。また中間不織布３ａには最上位のボルト５以外のボ
ルト５を通すための縦方向に長い孔１ｏを設けである。

このようにして補強バンド８は中間不織布３ａが横方向
へ弛むのを防ぎ、縦長の孔１ｏは中間不織布３ａが伸び
たときにもボルト５と接触して弛まないための逃げとな
っている。すなわち中間不織布３ａをボルト５に懸架し
たこの担体モジュールは中間不織布３ａ自体の重さによ
り縦方向への弛みを防ぎ、横方向についても補強バンド
８が効果的に働いて中間不織布３ａを弛ませないように
してあり、たとえ長期間の使用により中間不織布３ａが
僅かに伸びたとしても孔１０を貫通しているボルト５は
中間不織布３ａと縦方向では接触することなく中間不織
布３ａに伸びる余裕を残しであるから弛みは生じないの
である。

かくして立方体に組み立てた担体モジュールの大きさは
例えば全体として縦、横、高さとも０．５〜１．　Ｏｍ
であり、支持板１同志の間隔は１００〜３００鶴、これ
らの間に懸架される中間不織布３ａは１０〜５０ｍの間
隔で配列される。これら支持板１や中間不織布３ａの使
用枚数や間隔寸法は廃水処理の実態に則して決定するこ
とができる。

この構造の担体モジュールは製造、＆１１立が簡単であ
ることに加え、不織布は大きな空隙率を持っているので
多量の微生物を保持し、廃水処理効率を大きく向上させ
ることができる。またこの担体モジュールは強度上から
は２段まで積み重ねて用いることができ、中間不織布３
ａは相互に平行で等しい間隔をもワているから、目づま
りしにくいという利点もある。

以上述べてきたように微生物担体の開発が進められてい
る中で本発明者らが特許出願中の微生物担体モジュール
は従来にない優れた特徴を有しているが、使用を重ねる
うち、未だ解決しなければならない次のごとき問題点が
あることが判明した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

最も重要な点は、前記微生物担体モジュールを用いて長
期にわたって嫌気性微生物処理を行なうと、発生するメ
タンガスの付着により中間不織布に浮力が生じ、そのた
め中間不織布が屈曲してしまうことである。すなわち、
下水など有機性廃水を嫌気性処理する場合、数カ月以上
を経過すると中間不織布に大量の酸生成菌、メタン生成
菌等の嫌気性微生物が固定化され、そのため発生するメ
タンガスの中間不織布への付着量も多くなり、中間不織
布に上方向への力がかかるのである。ところが、前述の
担体モジュールの中間不織布は最上位の貫通ボルトで懸
架、固定されているため、力の逃げ場がなく屈曲してし
まうのである。

したがって本発明は上述の点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は微生物の付着性と保持能力の高い不織布
のような立体網状化学繊維を用いて、上方向、下方向の
両方向の力に対して屈曲することのない構造を有し、比
表面積の大きい嫌気性固定床用の微生物担体モジュール
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は第１図の構造断面図、第２図の部材斜視図に示
したごとく、所定の間隔で並列する複数個の支持板１主
面と直角に貫通する複数本の互に平行なボルト５を各支
持板１に固定し、複数枚の立体網状繊維例えば中間不織
布３ａのそれぞれ少なくとも一主面の上端部及び下端部
において、下方向の力に対しては上端部が、上方向の力
に対しては下端部が支持部分となるように、両端部全幅
にわたってとりつけた補強バンド８上の懸架手段を用い
て中間不織布３ａの主面に配設した複数個のスペーサ４
を介して支持板１同志間にいずれも所定の間隔をもって
支持板ｌと並列するように各中間不織布３ａを、上端部
においては最上部に位置するボルト５に、下端部におい
ては最下部に位置するボルト５に取りつけた構造の微生
物担体モジュールである。

〔作用〕

本発明の構造を持つ微生物担体モジュールは、不織布の
高い空隙率をいかして多量の嫌気性微生物を固定化する
ことができ、しかも不織布に上方向、下方向どちらの力
が働いても不織布の支持部が力の方向に応じて変化する
ため不織布が屈曲することがないため、不織布の間隔が
常にほぼ平行に保たれ、目づまりを生じに＜＜、廃水の
流れも均等化され、その結果として微生物と廃水の接触
作用が極めて良好となり、廃水処理性能をより一層向上
させることができる。

〔実施例〕

本発明者らは、第６図、第７図に示した微生物担体モジ
ュールを用いて、嫌気性固定床、好気性固定床の研究を
行ってきた。その結果、このモジュールは好気性固定床
に用いた場合はほとんど問題はないが、嫌気性固定床に
用いた場合は嫌気性微生物の付着量が多（なりメタンガ
スの発生量が増加した場合、処理条件によっては不織布
に付着したメタンガスによって不織布に浮力が生じ、や
がて不織布が屈曲してしまうことがわかったのである０
本発明はこの経験に基づいてなされたものである。

以下本発明を実施例に基づき説明する。

第１図は本発明による微生物担体モジュールの部分縦断
面図であり、第２図は中間不織布３ａの部分斜視図であ
って、第６図、第７図に示した従来のものと共通部分に
は同一の番号を付しである。

また本発明の担体モジュールは構成部材について第６図
のものと同様であるから、第６図の説明と重複する点は
省略し、ここでは主として相違点について述べることに
する。第１図、第２図が第６図、第７図と基本的に異な
る点は第２図において縦方向に長い孔９が中間不織布３
ａの上端部、下端部においてそれぞれ中間不織布３ａ及
び補強バンド８の共通孔として設けられており、第１図
のモジュールでは、上端部の孔９を最上位のボルトが、
下端部の孔９を最下位のボルトが貫通するように組み立
てられていることである。すなわち、第１図の担体モジ
ュールは、第６図の担体モジュールと同様支持板１と中
間不織布３ａを主要部材とじて構成されているが、中間
不織布３ａの支持する部分が第６図は上端のみであった
のに対し、本発明では上端、下端の２箇所となっている
のである。すなわち、支持板１は後述するように中間不
織布３ａを重力のような下方向の力に対しては最上位の
ボルト５で、浮力のような上方向の力に対しては最下位
のボルト５で支持する役割を果している。

次いで第２図に示した中間不織布３ａについて、第１図
も併用して説明する。第２図において中間不織布３ａに
は縦方向の両端部と中間の一表面に帯状の補強バンド８
を全幅にわたって接着し、さらにその上にＬ字型スペー
サ４を接着しである。上端、下端部の補強バンド８には
中間不織布３ａとともに担体モジュールの最上位、最下
位にあるボルト５を通す縦方向に長い孔９を設けてあり
、また他の部位のボルト５を通すための縦方向に長い孔
１０も中間不織布３ａの上にあけである。このような構
造とすると、使用中に補強バンド８は中間不織布３ａが
横方向に弛むのを防ぐ、縦方向に関しては中間不織布３
ａにかかる力の方向により、中間不織布３ａがわずかに
上下方向に移動し、例えば下向きの力すなわち重力がか
かっているとき、中間不織布３ａは下向きに移動して最
上位のボルトで支えられ、上向きの力すなわち浮力がか
かっているとき、中間不織布３ａは上向きに移動して最
下位のボルトで支えられる。したがって下向きの力に対
しては、中間不織布３ａの下端部は縦方向に長い孔９に
よって拘束されることなく自由に動くことができ、同様
に上向きの力に対しては、中間不織布３ａの下端部は縦
方向に長い孔９によって拘束されることなく自由に動き
得るという関係をもつようになる。

そして中間不織布３ａの上下端部以外の中間部分は縦方
向に長い孔１０によって上下いずれの方向にも自由に動
き得る。このようにして中間不織布３ａは使用中に上下
方向に力がかかっても伸び代をもっているので横方向と
同様に弛むことがないのである。

このことを明らかにするために中間不織布３ａにかかる
力の方向、孔９．１０およびボルト５の位置関係を第３
図、第４図に模式的に示した。第３図。

第４図において矢印は力の方向を表わす、第３図は重力
などの下向きの力がかかった場合であり、そのとき最上
位にあるボルト５が孔９内の上先端に接し、最下位にあ
るボルト５は孔９の中間位置になる。第４図は浮力によ
る上向きの力がかかった場合であり、第３図とは逆に最
上位にあるボルト５は孔９の中間に位置し、最下位にあ
るボルト５が孔９の下先端に接する。そして孔１０を貫
通するボルト５は力の方向に拘らず常に孔ＩＯ内で上下
両先端部に接することなく中間位置を占めている。

このように第３図、第４図とも中間不織布３ａが受ける
力の方向に応じて上下にわずかに移動し、その結果伸び
代によって中間不織布３ａの支持位置が変わることを表
わすものである。なお孔ｌＯの長手方向の寸法は孔９の
長手方向の寸法よりやや長くしておく必要がある。

次に補強バンド８の材料はプラスチックを用いるのが適
切であり、厚さ０．５〜２．　Ｏｍのポリエチレン板や
塩化ビニール板とするのがよい、但し本発明の構成にお
いては中間不織布３ａの上端部に用いる補強バンド８は
比重が１より小さいポリエチレン板とし、下端部に用い
る補強バンド８は比重が１より大きい塩化ビニール板を
用いる方がよい。

上端部は軽く、下端部は重く、両者の間で補強バンド８
の材料を使い分けるのは、水中においてポリエチレンは
浮き、塩化ビニールは沈むという関係により、その間に
存在する中間不織布３ａは上下に引張られ、−層屈曲し
難い傾向に作用するからである。中間に位置する補強バ
ンド８はポリエチレン板を用いる。Ｌ字型スペーサ４も
同様にプラスチックが望ましいが、Ｌ字型スペーサ４自
体小さなものであるから、補強バンド８のような材料の
使い分けをする必要はない、不織布３および３ａの材料
はポリエステル、ポリプロピレン、ナイロンなどであり
、目の大きさが０．１〜１．　Ｏｖｍ　、厚さ２〜５鶴
のものが適当である。

第５図は中間不織布３ａの第２図とは異なる取り付は方
法を示すための中間不織布３ａと、これに取り付ける部
材を示した部分斜視図である。第５図では中間不織布３
ｍを支持する手段として、上下端部の補強バンド８に０
字フック１１を取り付け、各０字フック１１にボルト５
を貫通させるようにしてあり、また補強バンド８は中間
不織布３ａの上下端部のみに貼着し、その他の個所には
用いてなく、したがってスペーサ４は補強バンド８を設
けてない所では直接中間不織布３ａの表面に接着し、そ
の取付位置や数量を任意に設定することができる。

このようにすると、上下方向の力に対しては中間不織布
３ａがわずかに移動することが可能で弛むことがなく、
横方向に対してもスペーサ４に押さえられて弛みが生じ
にくい、比較的小型の担体モジュールには、第５図のよ
うな簡易な中間不織布が適切である。なおこの場合も補
強バンド８の材料の使い分けに関しては前述の通りであ
る。

なお第２図、第５図においてスペーサ４をいずれもＬ字
型のものとして説明してきたがスペーサ４の形状はＬ字
型に限ることなく、中間不織布３８同志の間隔を所定の
値に保つことができ、補強バンド８や中間不織布３ａの
表面に容易に取りつけ可能であって、汚泥が堆積しない
ものであればその形状を問わない、さらに、スペーサ４
や補強バンド８を中間不織布３ａに取り付ける方法には
、前述の接着のほかに縫合、リベット止め等種々の方法
がある。

嫌気性微生物を保持するのに有効な立体網状構造を有す
る材料として、これまで説明した不織布のほかに立体網
状スポンジがある。これを薄いマット状に加工したもの
を不織布の代りに使うことも可能である。ただしポリウ
レタン系の立体網状スポンジは水に対する耐久性がやや
弱く、かなり長期間にわたワて使用するときなど加水分
解により劣化を生ずる恐れがあるのでその点留意すべき
である。

次に以上のように構成した本発明の微生物担体モジュー
ルが、これまで得られたものに比べて廃水処理性能に優
れていることについて述べる。

担体の廃水処理機能は、微生物の固定化量、担体モジュ
ールの比表面積、モジュール内での流れに大きく影響さ
れると考えられているが、固定化量、比表面積について
は本発明は第６図に示した従来品と材料、見かけの全体
構造において同様であるため、従来品と同じく優れたも
のと言えるのは当然であるが、本発明ではさらに水の流
れについて従来のものに比べて大きく改善されている。

つまり従来の担体モジュールを用いると浮力により中間
不織布３ａが屈曲し廃水の流れが不均一になるが、本発
明の担体モジュールでは浮力が生じても中間不織布３ａ
が曲がることがないため、モジュール内での廃水の流れ
は常に均一であり、微生物と廃水の接触は良好で、効率
の良い処理が可能である。また、中間不織布３ａの間隔
が常に一定に維持されるため目詰まりが生じにり＜、そ
の意味でも処理効率は安定化される０以上のように、本
発明の担体モジュールは、機能的に明らかに従来品に優
り、総合的に見て廃水処理装置として橿めて優れたもの
である。

また本発明の微生物担体モジュールは嫌気性固定床に適
用して有効なものであるが、当然のことながら好気性の
接触酸化法に用いる微生物担体モジュールとしても有効
に作用するものである。

〔発明の効果〕

嫌気性固定床法により廃水処理を行なう際の微生物担体
について従来多（のちのが開発されてきたが、未だ不十
分な点があり、これを解決するために得られた本発明の
微生物風体モジュールは以下のごとく種々の利点を有す
る。

すなわち、本発明の微生物担体モジュールは、基板また
はこの基板の両面にマット状立体網状繊維材例えば不織
布を貼着した支持板を所定の間隔で対向させて、平行ボ
ルトで固定した立方体枠体を形成し、各支持板同志の間
に上記と同じ不織布を所定数並列に設！して、これら中
間不織布を上端部においては最上位に位置するボルトに
、下端部においては最下位に位置するボルトに取り付け
る構造とし、中間不織布にかかる力の方向に応じて中間
不織布支持部が上端または下端で十分に不織布を支持す
る役割を果たすように構成したため、中間不織布にかか
る主たる力が下向きの重力であっても、上向きの浮力で
あっても、中間不織布が屈曲することはない、そのため
中間不織布同志の間隔が一定に保たれ、モジュール全体
として目詰まりしに＜＜、水の流れも均一になるため、
水と微生物の接触効率が良くなり、廃水処理効率が向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の微生物担体モジュールの部分縦断面図
、第２図は中間不織布を取りつけ部材とともに示した部
分斜視図、第３図、第４図は中間不織布とボルトの位置
関係を示す模式図、第５図は第２図の変形を示した部分
斜視図、第６図は従来の微生物担体モジュールの部分縦
断面図、第７図は同じく部分斜視図である。 ｌ：支持板、２：基板、３：不織布、３ａ：中間不織布
、４ニスペーサ、５：ボルト、６：ナソト、７：押さえ
板、８：補強バンド、９，１０：孔、１１：フック。 第１図 １９図　　　　　　第４図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）廃水が流入する槽内に浸漬し、微生物を付着育成し
   て生物膜を形成することにより廃水処理を行なう微生物
   の担体モジュールであって、所定の間隔で並列する複数
   個の支持板主面と直交して貫通する複数本の互に平行な
   ボルトを前記各支持板に固定し、複数枚のマット状立体
   網状化学繊維材のそれぞれ少なくとも一主面の上端及び
   下端全幅にわたって取りつけた補強バンド上の懸架手段
   を用いて、前記立体網状繊維材をその主面に配設した複
   数個のスペーサを介して前記支持板間に、いずれも所定
   の間隔をもって前記支持板と並列するように、前記立体
   網状繊維材に作用する重力に対しては最上位に位置する
   前記ボルトで支持し、浮力に対しては最下位に位置する
   前記ボルトで支持したことを特徴とする微生物担体モジ
   ュール。 ２）特許請求の範囲第１項記載の担体モジュールにおい
   て、支持板はプラスチック板または該プラスチック板両
   主面にマット状立体網状化学繊維材を被覆したものであ
   ることを特徴とする微生物担体モジュール。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の担体モジ
   ュールにおいて、マット状立体網状化学繊維材は不織布
   であることを特徴とする微生物担体モジュール。 ４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の担体モジュールにおいて、懸架手段は補強バンドと
   立体網状化学繊維材とを貫通する孔であることを特徴と
   する微生物担体モジュール。 ５）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の担体モジュールにおいて、懸架手段は補強バンドに
   設けたフックであることを特徴とする微生物担体モジュ
   ール。