JPH0137991B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

(1) 発明の目的 産業上の利用分野 本発明は公害関連防止技術である。本発明は廃
水の生物学的処理、特に接触酸化法による処理に
顕著な効果を奏する。 従来の技術 本発明で使用する用語“接触酸化法”とは活性
汚泥法の改良法の一つといえる方法で、曝気槽の
なかに微生物を増殖・馴養する枝篠などの接触材
を入れて曝気する方法である。 本発明で使用する用語“接触材”とは上水取
水、用水、汚水、汚泥等の生物学的処理において
微生物が集落を形成して増殖・馴養するための担
体を意味し、“微生物集落共生体”あるいは“微
生物共生担体”等と同義語である。 本発明で使用するその他の用語は逐次解説ある
いは定義する。 従来の技術 廃水の生物学的処理方法としては現在活性汚泥
法が広く採用されている。活性汚泥法は通常、最
初沈殿池、曝気槽、最後沈殿池および活性汚泥の
曝気槽への返送の４段階で構成される。活性汚泥
法は一般には有機質の多い廃水の処理に適する
が、この方法をうまく操作するには、浄化に必要
な微生物が活性汚泥中に適当に存在し、十分活動
するようにすることが必要である。更に、活性汚
泥法は長い曝気時間と大量の空気を必要とし、曝
気操作が運転管理費の大きな部分を占める。そこ
で、操作の安定性、処理効率、維持管理の難易
性、経済性などを考慮して各種の改良法が開発さ
れてきた。 活性汚泥法の改良法の一つである接触酸化法は
曝気槽のなかに微生物を固定するための接触材を
入れて曝気する方法である。接触酸化法の効果と
しては、曝気槽内の微生物量が多くなるので処理
効率が向上すること、接触材に増殖・馴養する多
数の原生動物によつて細菌が捕食されるれめ、余
剰汚泥量が少なくなることである。反面、接触材
に微生物が過剰に増殖して、混合液の流動が悪く
なり、酸素移動が妨げられたりする欠点がある。
従つて、接触材に如何なる材質、形状および物性
のものを選択するかということが接触酸化法の重
要課題である。 従来、接触酸化法に使用されている接触材の考
え方は、微生物の増殖・馴養を板状の面に求め、
この面が多くなれば多くの微生物が付着保持され
得るとの考え方からハニカム状、棒状、線状やそ
の他の変形プラスチツクが採用されてきた。この
種の面状接触材は微生物が接触材に比較的厚く増
殖・馴養されるが一定以上の厚さになると閉塞を
招来したり剥離脱落するという欠点がある。その
ため処理装置に対するBOD量の負荷を限定した
りあるは接触材の洗浄機構を設けなければならな
いというわずらわしい付加的処理操作を必要とす
る。 発明が解決しようとする問題点 本発明によつて接触材に増殖・馴養した微生物
が剥離、脱落することなく高い処理効率を奏する
廃水の接触酸化法が提供される。 本発明によつて増殖・馴養した微生物が剥離脱
落しない接触材を備え、曝気量も従来の1/2程度
で酸素吸収率が大きい曝気槽が提供される。 本発明によつて曝気槽を多段に配列することに
より各槽の生物相に濃度勾配を設け処理目標数
値、リン分除去等効率を顕著に上昇せしめる廃水
の接触酸化法および装置が提供される。 本発明によつて余剰汚泥が非量に少量で返送汚
泥が不用な廃水の接触酸化法および装置が提供さ
れる。 本発明によつて解決される問題点は以下逐次明
らかにされる。 (2) 発明の構成 上述した問題点は廃水の処理において、多段階
に行なう接触酸化工程において適当な芯線材の周
辺斜め方向に互に交差する如く配列して成る複数
本の不撚集束糸と不撚ポリ塩化ビニリデンフイラ
メントとより成り、該フイラメントを該集束糸の
巻回部分間より引出して各フイラメントで芯線材
の半径方向外方へ11〜14mmの無結束状態の独立し
た放射状ループを形成させて成る接触材を配列し
て成る曝気槽を使用することによつて解決され
る。 本発明で使用する接触材は水中の微視的イオン
濃度で荷電しそのループに水中で発生した微生物
を効率良く増殖・馴養し酸素その他の条件で複数
的増殖を繰返してループを埋めつくし、接触材全
体が棒状を呈する様になる。このときの最大径は
約20〜35ｍ／ｍであり、その状態を越えて肥大す
ることはない。この状態に至る過程から水中で供
給される酸素は各表層から逐次消費され、中芯部
に向うごとに少なくなり通性嫌気状態になる。こ
れは堆積汚泥中での微生物活動が微視的変化を起
し、生物造体の分解、O₂の消費、炭酸ガス、メ
タンガス等の気体物質の放出、各種無機体の微生
物による変化等何れも微視的環境の条件を大きく
変える。前記状態で放射状ループに多数絡まつた
微生物、藍藻類の間隙を原生動物が泳ぎ、バクテ
リアやクロレラが浮んでいる。又、藍藻の表面に
は多数のバクテリアやクロレラがしつかりと付着
している。こうした微生物群の集落は生物学的に
どのような意味があるかを、次の様な考察結果が
報告されている。それは全く同じ条件で培養した
二つの生物相、即ち一方は集落をつくらせ、その
一方はつくらせないものとして両者間の生物相を
比較すればよい、として次の様な実験結果が報告
されている。すなわち微生物を培養した水を一日
数十秒間撹拌するだけで集落を形成しない安定相
となり、静置した方は集落を形成する。この両者
の生物を調べると、前者はイトミミズが全く発生
せず、しかもワムシ、原生動物のような微生物は
個体数の減少が著しく約1/10程度になる。この実
験はシステムの構造の破壊が種の多様化と個体数
の増加を抑制することを実験的に示したものであ
る。…と云つている。従つてより多くの種がより
多く共存し安定するにはシステムの構造性は不可
欠の要件である。それでは集落を形成すると何故
に種の多様化と数の増加が認められるかは恐らく
環境構造の多様化がより多くの種に好適な棲息場
所を提供し、而も生物相間のエネルギー物質の授
受、伝達が効率よく行なわれているからと推察す
ることが出来る。集落が形成すると生物群は互い
に接近した位置にいて、哺食者は効率よく餌をと
れ、餌生物は集落の中に潜んで哺食されることを
避けることが出来る。そのためにバクテリアやク
ロレラ、原生動物もイトミミズもワムシに食べつ
くされることがない。次に集落内部は代謝物が吸
着され濃縮された部位が存在すると考えられ、こ
れがバクテリア、クロレラ、藍藻のように代謝物
を交換し合つて増える生物にとつては都合のよい
環境であるが、その周辺部では代謝物の濃度は液
状部に拡散して薄まると考えられ、このことはワ
ムシや原生動物やイトミミズのような代謝物に弱
い生物を集落に共存させることを可能とする。こ
のような局部的に代謝物の濃度が異なつているこ
とは様々な生物を集落に共存させる互の距離が短
縮、効率よい再生産、再利用の環境を形成するこ
とを助長し、しかも集落はエネルギーの授受、転
送、物質循環に必要な生産者、消費者、分解者を
含んでいて、ほゞ自給自足の形態を満足させる。
なお、集落がほゞ等間隔に多数存在し、かつ液層
部、上層部に囲まれていることは特定の集落内部
に欠損若しくはアンバランスが生じたときの補償
を行うと考えられ、この構造分化はシステムを外
乱から保護する役割を果していると考えられる。
以上、いくつかの説を引用して論証した如く、
種々の生物のバランスが微妙なバランスを得て、
次々と供給される栄養物により安定的な集落活動
を繰返し、本発明の巧妙な構造の接触材の中で世
代交代が行なわれ、リングに付着した汚泥は無制
限に肥満することなく、その形状が20〜35ｍ／ｍ
径程度を維持しながら初期の目的達成に寄与する
ものである。勿論この状態を安定させるには水中
酸素の量を各槽に於いてどの様に調節するかが最
も重要な要件として認識されなければならず、従
来法の如き、単なる酸素供給手段及び水流を発生
させて接触効果を計ると云う単純な発想での曝気
ではなく、各生物相に見合つた酸素量の供給が、
径29〜35ｍ／ｍ程度、付着汚泥径35ｍ／ｍ前後と
いう中芯部に対する酸素量の配分の適正化により
満されるべき条件であり、この条件を満足すれば
付着汚泥は無制限に肥大しない。 以上本発明の接触材の独特の形状および構造と
それに増殖・馴養される微生物と水中での食物連
鎖について詳述したが以下に本発明の構成を解説
する。 本発明は、芯線材の周辺斜め方向に互に交差す
る如く配列して成る複数本の不撚集束糸と不撚ポ
リ塩化ビニリデンフイラメントとより成り、該フ
イラメントを該集束糸の巻回部分間より引出して
各フイラメントで芯線材の半径方向外方へ11〜14
mmの無結束状態の独立した放射状ループを形成さ
せて成る接触材を曝気酸化槽中で使用することを
特徴とする。以下、図面に基いて本発明の接触材
の形状および構造、使用の態様等について説明す
る。 第１図１および２は各々本発明で使用する接触
材の側面図および半径方向断面図である。本発明
で使用する接触材は直径２mm程度のアルミニウム
合金等芯線材１の半径方向に放射状のループ２を
形成させたものでループの先端から先端の長さａ
は20〜35mmの範囲である。芯線材１の長さは使用
する曝気酸化槽の大きさに応じて任意に選定され
る。本発明の接触材を曝気酸化槽中で使用する場
合には棒状、螺旋状等種々の形状に成形される
が、空隙容積、換言すれば単位容積の廃水が接触
材と接触する面積の大きさを考えた場合螺旋状に
成形することが好ましい。第２図１および２は
各々螺旋状に成形した接触材の側面図および半径
方向断面図である。第２図１においてｂはループ
とループの先端で測定した螺旋ピツチで35mm以上
とする。第２図２においてｃはループ先端で測定
した内径で35mm以上とする。即ち、本発明は芯線
材の周辺斜め方向に互に交差する如く配列して成
る複数本の不撚集束糸と不撚ポリ塩化ビニリデン
フイラメントとより成り該フイラメントを該集束
糸の巻回部分間より引出して各フイラメントで芯
線材の半径方向外方へ11〜14mmの無結束状態の独
立した放射状ループを形成させて成るループ先端
での直径が20〜35mmの接触材をループ先端でのピ
ツチ35mm以上およびループ先端での内径35mm以上
で螺旋状に成形して使用する（以下、螺旋状に成
形した接触材を“接触材ユニツト”と呼称する場
合がある。）このような構造に螺旋状接触材を配
列することによつて従来の接触材の欠点の一つで
ある微生物の過剰付着に起因する閉塞は防止され
る。 本発明は上述した螺旋状の接触材ユニツトの複
数本を適当な耐食性材料で製造されたフレームに
保持させて用いる。第３図１および２は各々接触
材ユニツト３を適当な耐食性材料で製造されたフ
レーム４に保持させた状態の正面図および側面図
を示す。ｄは各接触材ユニツトのループ先端での
間隔で35mm以上に設定する。本発明ではこのよう
に複数本の接触材ユニツトをフレームに保持させ
た構造体を“接触材モジユール”と呼称する。本
発明で使用する接触材モジユールは挿入すべき曝
気槽の容積、水深等諸条件に応じて任意に設計す
ることが出来る。例えば、大型設備の場合は小ブ
ロツク毎に製作し現場で組立てることも出来る。 第４図は４個の接触材モジユールを曝気槽５に
挿入させた状態を示す部分断面図である。６は余
水送入口および７は処理水排出口を示す。 本発明は接触酸化法による廃水の処理方法に利
用するものである。接触酸化を行う曝気槽は一槽
でも所期の目的を達することは出来るが、接触酸
化法は本来連続処理であり、原水が連続して供給
されるので、原水濃度および処理水質の条件等か
ら判断して同一容積の曝気槽でも多段に区分して
処理する方が良い効果を奏する。即ち、曝気槽を
数段に区分することによつて各曝気槽の水質に見
合つた微生物集落が有効に作用し原水濃度にかか
わらず必要に応じて２〜5ppm程度にまでするこ
とも可能である。この様に曝気槽を区分して各槽
に濃度勾配を付けるには各槽を完全に区分する必
要があり連通管を除き遮断する様設計配置する。 本発明の構成および効果を第５図を参照し従来
法と比較して論ずる。第５図１は従来の活性汚泥
法で使用される装置の一例のフローシートであ
る。第５図２は本発明の方法を実施する装置の一
例のフローシートである。第５図２は２次処理曝
気槽が４段そして３次処理曝気槽が３段から構成
されている態様を示している。第５図で６は廃水
供給ライン、７は処理水排出ライン、８は調整
槽、９ａは従来法の曝気槽、９ｂは本発明の２次
処理槽、９ｃは本発明の３次処理槽、１０は接触
材モジユール、１１はコンプレツサー、１２は沈
澱槽、１３は脱水機、１４は焼却炉を示してい
る。従来の活性汚泥法では予備処理された廃水は
廃水供給ライン６より調整槽８に導入され、つい
で曝気槽９ａ内に導入され、あらかじめ対象とす
る廃水で増殖・馴養された微生物と接触され一定
時間曝気混合され、ついで曝気槽内の汚泥と処理
水の混合液は自然流によつて静かに沈澱槽１２に
導入され、ここで、混合液に適当な表面負荷を与
えて、汚泥が沈降分離される。上澄液（処理水）
は通常排出ライン７より放流され、一方、沈澱槽
の底部に沈降した汚泥は、連続的に曝気槽へライ
ン１７により返送され再び新しく流入した廃水と
混合される。一方、余剰汚泥は脱水機１３により
脱水され焼却炉１４で焼却処分され廃棄される。
一方、本発明では予備処理された廃水は廃水供給
ライン６より調整槽８に導入されついで２次処理
曝気槽９ｂ内に導入される。曝気槽９ｂは４槽に
区分されていて各槽には前述した形状・構造の接
触材モジユールが挿入されている。各槽の容積は
同じでも、又条件に応じて容積を変化させてもよ
い。曝気槽９ｂに導入された廃水は先ず第１槽内
で、接触材に増殖・馴養された微生物と接触され
一定時間曝気混合されてBODおよびCOD成分等
が原水の1/2程度に除去された後第２槽、第３槽
および第４槽と順次移送され最終的BODおよび
CODがほぼ100％除去された上澄液（処理水）は
ライン７より放流される。一方、廃水の種類によ
つては上澄液の一部は３次処理槽９ｃに導入され
２次処理槽９ｂ内と同じメカニズムによつて脱
室、脱リンされた上澄液（処理水）はライン７よ
り放流される。 以上、従来の活性汚泥と本発明の接触酸化法の
構成上の相違を比較して論じたが、要約すると、
従来の活性汚泥法では必須の操作である沈澱槽の
底部に沈降した汚泥を連続的に曝気槽へ返送する
という操作（返送汚泥）が不用となること、余剰
汚泥の発生量が軽減されること、曝気量が少なく
てよいこと等の本質的利点の他処理槽が小型化さ
れること、沈澱槽、脱水機、焼却炉等の諸設備が
不用となる等設備、構造上の利点がある。 以下、実施例および比較例を掲げて本発明を具
体的に解説する。 実施例 １ 第５図２に示した４槽構造の曝気槽を備えた装
置を用いて生活廃水を連続処理した結果を下記に
記録する。

【表】 実施例 ２〜３ 第５図２に示した４槽構造の曝気槽を備えた装
置を用いて糖廃水および水産加工廃水を連続処理
して得た結果を表示する。

【表】

【表】 比較例 第５図１に示した従来の装置および第５図２に
示した本発明の装置を使用して住宅用地生活廃水
を３次処理して得た結果を比較のために表示す
る。（ただし、本発明における３次処理槽は１槽
構造を用いた）

【表】 (3) 発明の効果 本発明で得られる技術的効果を具体的に例示す
る。 (1) 廃水中に増殖する微生物が全量接触材に付着
保持され、且つ、従来余剰汚泥に混入引抜いて
いた浮遊固形物も付着分解処理される。又、返
送汚泥も必要なく、好気的、嫌気的処理を同一
微生物集落の中で連続的に活用して行うので、
従来法の嫌気処理からの脱離液による好気処理
に対する大きな問題であるバルキング現象が全
く発生せず、過曝気による解体も必配すること
なくメインテナンスフリーに近い状態で操作出
来る。 (2) 従来法と比較して処理効率が高い為、処理槽
も小さくてよく、沈澱分離槽、汚泥貯槽、汚泥
濃縮槽、脱水機等が不用になり、既設能力不足
の設備を改善するのにも適している。 (3) 曝気槽を多段構造にした場合、各槽の濃度勾
配を配慮して、多種類の微生物を各槽毎に区分
して付着増殖させることが出来るので、流入原
水、温度、水質の変動に対しても従来法よりも
優れた処理能力がある。 (4) 各種微生物の排泄物による共生作用の自己調
整が期待でき、数千ppmの高濃度廃水を10ppm
以下に処理することも可能である。 (5) 従来法の曝気は単に微生物等により消費され
る水中の酸素（DO）を供給し、且つ、汚水に
流れをあたえて、付着した菌との接触効果を計
る目的でのみ行われていたが、本発明は接触材
に付着した表面の菌（好気性）と中心部に発生
する嫌気性菌に対する酸素量を調整することが
重点で、連続運転時は空気量も少なくてすむ。 (6) 従来法では長時間滞流を必要とする難分解の
有機基質に対しても、接触材に付着させた微生
物共生集落により効率よく分解されるので、処
理時間が短縮（曝気槽が小さく）出来る。 (7) 硝化菌、脱窒菌も積極的に増殖出来る方法で
あり、将来、窒素、燐の規制が法制化された場
合も濃度勾配を適当に分割することで対応が可
能である。 (8) 学校等の様に長期間の休日がある場合も微生
物の活性度低下が少なく、又、長時間停電時も
問題は起こらず、再曝気で安定相に戻る立ち上
り時間が短かくてすむ。 (9) 本発明の接触材は芯線材を使用しているため
空気等の曝気により発生する振動により付着微
生物群を振り落としてしまうことはなく、十分
な曝気効率を得ることができる。 (10) 本発明の接触材は芯線材に二種の糸が固定さ
れているためループが安定し、そのため嵩体積
（見かけの体積）を大きく取れる。この結果、
微生物群の保持量が大きいため、曝気効率は大
きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図１および２は各々本発明で使用される接
触材の側面図および半径方向断面図である。第２
図１および２は各々本発明で使用される“接触材
ユニツト”の側面図および半径方向断面図であ
る。第３図１および２は各々接触材ユニツトをフ
レームに保持固定した接触材モジユールの正面図
および側面図である。第４図は接触材モジユール
を使用した曝気槽の断面図である。第５図１およ
び２は各々従来の活性汚泥法および本発明の方法
を実施する装置の一例のフローシートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 排水を予備処理して夾雑物、浮遊物、油
   分等を分離、除去すること、 (b) 予備処理した一次処理水を曝気槽内に導入
   し、あらかじめ対象とする廃水で処理材に増
   殖・馴養された微生物と接触させ一定時間曝気
   混合することから実質的に成る廃水の処理方法
   において； 芯線材の周辺斜め方向に互いに交差するごと
   く配列して成る複数本の不撚集束糸と不撚ポリ
   塩化ビニリデンフイラメントとより成り、該フ
   イラメントを該集束糸の巻回部分間より引き出
   して各フイラメントで芯線材の半径方向外方へ
   無結束状態の独立した放射状ループを形成させ
   て成る接触材を曝気槽で使用することを特徴と
   する前記方法。 ２ (a) 処理する廃水を予備処理するための装
   置、および (b) 予備処理された廃水と微水物とを接触させつ
   つ曝気混合するための曝気槽、 から実質的に構成される廃水の処理装置にお
   いて、 該曝気槽が、芯線材の周辺斜め方向に互いに
   交差するごとく配列して成る複数本の不撚集束
   糸と不撚ポリ塩化ビニリデンフイラメントとよ
   り成り、該フイラメントを該集束糸の巻回部分
   間より引き出して各フイラメントで芯線材の半
   径方向外方へ無結束状態の独立した放射状ルー
   プを形成させて成る接触材からなる構造体を挿
   入して成ることを特徴とする前記装置。 ３ 前記曝気槽が多槽構造である特許請求の範囲
   第２項記載の装置。 ４ 前記接触材が螺旋状に成形されたものである
   特許請求の範囲第２項記載の装置。