JPH02211292A

JPH02211292A - 微生物付着用粒子

Info

Publication number: JPH02211292A
Application number: JP2873489A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Kanamori; 聖一金森; Toshiaki Tsubone; 俊明局; Yoji Ogaki; 陽二大垣; Yuji Yoshii; 吉井　裕二
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1989-02-09
Filing date: 1989-02-09
Publication date: 1990-08-22

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、排水処理や醗酵生産において微生物担持体と
して使用される微生物付着用粒子に関し、特に全面曝気
方式の流動床式生物反応装置に適合し得る微生物付着用
粒子に関するものである。

［従来の技術］この種の微生物付着用粒子に関しては従来より多くの提
案がなされている。例えば、特開昭５８−１９８２８９
号公報には比重が１未満の合成樹脂製の筒状粒子につい
て示されている。この公知の粒子は、特に粒子から剥離
してくる余剰微生物の沈降分離の困難性に鑑み、沈降性
の良好な余剰微生物を排出すること、及び余剰微生物の
発生量が少ないことを目的として開発されたものである
。

一方、粒子を使用する生物反応装置の使用形態としては
、固定床式、流動床式及び混合床式があるが、特に流動
床式に用いる場合には、粒子の比重が問題となる。その
理由は、粒子の比重が水よりも小さいと、水面付近に粒
子が集合し、粒子の流動及び攪拌分散が困難となり、ま
た粒子の比重があまり水よりも大きくなるとかえって粒
子の攪拌分散のために多大のエネルギーが必要になって
くるからである。例えば、第４図は流動床式生物反応装
置の例としてドラフトチューブ式リアクターを示すもの
であるが、粒子１は反応槽２内に供給された原水３中に
分散し、反応槽２底部の散気装置４より吹き込まれた空
気の気泡５によって内筒６内を上昇し、内筒６の上端よ
り出ると次に内筒６と外筒７の間の流路を下降し、再び
内筒６内を上昇するといった循環を繰り返す。このよう
な循環を繰り返す過程で微生物が粒子１の表面に付着・
成長し、原水との間で生物反応が生じる。そのため、原
水中の有機物質は生物分解され、原水を浄化するととも
に、反応槽２の上部に仕切板８により隔てられた重力分
離部９において粒子１を沈降分離させ、処理水を外部に
取り出すようになっている。しかしながら、上述したよ
うな粒子１の循環作用は粒子１の比重がある程度水より
も大きい場合に有効であり、比重が１未満の場合は粒子
１を循環させることがきわめて困難である。そのため、
このような場合には粒子１を積層状態にして反応槽２内
に固定し、原水のみを循環させるようにしている。また
、粒子１の比重があまり水よりも大きくても、かえって
散気装置４の空気供給エネルギーが莫大なものになり、
コストアップをまねく。

［発明が解決しようとする課題］ところで、上記のように粒子１を積層状態にして反応槽
２内に固定した場合であっても、粒子１の表面には微生
物が固定化し増殖するため通水抵抗が増加する。また、
微生物と排水の接触効率が低下する。そこで、粒子層の
目づまりを防止し、微生物と排水の接触効率を向上させ
るために適当な時間間隔で粒子層の洗浄を行わなければ
ならない。このことは、それだけ生物反応装置を複雑に
し、また省エネルギー化を阻害する要因ともなる。

粒子の比重が水よりもあまり大きい場合も省エネルギー
化には都合が悪い。このように粒子の比重調整は流動床
式生物反応装置では特に重要である。

一方、流動床式生物反応装置では後述するように全面曝
気方式のものがコンパクト化、省エネルギー化の面から
きわめて都合が良いものである。

全面曝気方式の生物反応装置は反応槽の底部全体に設け
られた散気装置から空気を吹き込み原水と粒子を全体的
に攪拌混合し曝気させるものであるから、低エネルギー
のもとでも粒子の流動・拡散が十分に行われることを要
する。また、微生物の付着・成長を促進し、生物反応を
効率的に行わせるためには粒子の材質及び形状について
も十分に考慮する必要がある。

本発明は、このような見地から全面曝気方式の生物反応
装置を実現するのに好適な微生物付着用粒子を提供する
ことを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］本発明に係る微生物付着用粒子は、全面曝気方式の生物
反応装置に使用される粒子であって、該粒子は合成樹脂
と無機質材料を主成分とし、比重が１．０〜１．０２．
外径が２，０〜２０ｍｍ、長さと外径の比が０．３〜３
．０であり、かつ少なくとも１個以上の内径１１ＩＩ１
１以上の貫通孔を有する構成としたものである。また、
上記粒子は発泡性のものにすることもできる。

［作　用］粒子の比重について、比重が１未満であると、前述のよ
うに粒子の流動化が難しくなり、また比重が１．０２を
超えると散気装置の空気供給エネルギーが急激に増大し
て全面曝気方式の生物反応装置の利点が失われることに
なる。したがって、本発明による粒子の比重は１．０〜
１．０２が適当である。この結果、粒子の比重が水の比
重と同等か、またはそれよりも若干大きい程度のもので
あるため、流動性が良く、また全面曝気方式であるため
、気液接触時間が大であり酸素溶解効率が向上する。

本発明の粒子は、その材質が合成樹脂と無機質材料とか
ら成るものであり、合成樹脂としてはポリプロピレン、
ポリエチレン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂が好適で
ある。また、無機質材料としてはタルク、炭酸カルシウ
ム、炭酸バリウム等が用いられる。このような無機質材
料を上記の合成樹脂に対して重量比で１０〜５０％添加
して得られた粒子は親水性にすぐれ、微生物の付着力が
きわめて大きい。さらに発泡性の粒子とすることにより
親水性、付着性は一層増大する。

粒子の外径は小さいほど比表面積が大きくなり好ましい
が、外径が２市未満であると、反応装置内に粒子を閉じ
込めておくことが難しくなる。つまり、スクリーンのメ
ツシュが大きくなるため目づまりを起こしやすく、目づ
まりを起こすとスクリーンを越流して粒子が反応装置外
に排出される割合（粒子の損失量）が多くなる。一方、
外径が２０　ａｍを超えると、比表面積の低下に伴い微
生物保持量が低下し、単位容積あたりの反応速度が低下
してしまい本発明の特色が失われる。したがって、反応
速度の面からみると、粒子の外径は２゜０〜２０ＩＩ１
１が最も好ましい範囲である。

次に粒子の長さしと外径りの比Ｌ／Ｄについては、粒子
の流動性から０．３〜３．０とすべきであり、Ｌ／Ｄが
０．３未満や３．０を超えるものでは粒子形状が偏平あ
るいは細長いものとなって流動性が低下する。

本発明の粒子は１個または２個以上の貫通孔を有する。

この貫通孔の内径は貫通孔内表面に付着した微生物によ
って閉塞されるのを防止するため１　ｍｍ以上であるこ
とがよく、好ましくは１〜３關の範囲が適当である。粒
子の外形形状は製作の面から一般には円筒形であるが、
貫通孔付きの立方体・直方体・円錐台・球・星形断面等
任意に選定でき特に限定はない。

［実施例］以下、本発明の実施例を図により説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の粒子の実施例を示す斜
視図であり、同図（ａ）は１個の貫通孔を有する場合を
、同図（ｂ）は複数個の貫通孔を有する場合を示してい
る。粒子１１の外形形状はいずれも円筒形の場合を示し
ており、射出成形品を粒子１１の長さしと外径りの比Ｌ
／Ｄが０．３〜３．０となるような長さに切断してつく
る。貫通孔１２の個数は特に制限はないが、粒子１１の
外径りと各貫通孔１２の内径ｄにそれぞれ要求される寸
法関係からその個数も定まる。また、粒子１１の表面は
成形特発泡剤を添加して発泡させている。

第２図は本発明の粒子による排水処理実験に供した全面
曝気方式の流動床式生物反応装置の概略構成図である。

図において、２１は反応槽、２２は反応槽２１の底部全
体に設けられた散気装置、２３はブロワ−（０，３ｋｇ
／ｃｊ）、２４は粒子分離用スクリーン（７メツシユ）
である。

実験においては、反応槽２１に原水と本発明の粒子１１
を投入し、散気装置２２より全体的に空気を吹き込み、
原水と粒子１１を攪拌混合し生物反応を起こさせて処理
した。処理水は粒子分離用スクリーン２４を通じて取り
出す。処理条件は次の通りであり、実験結果は第１表の
通りであった。

表中の数値は平均値である。

反応槽：　５ＵＳ３０４製１２０ｃｍＸ　４０ｃｍＸ　２５０ｃｃｎ（有効内容積
　１００（１）粒子投入量：４００ｐ、なお、粒子１１は第１図（ａ）
に示したものを用いた。

空気供給量＝５Ｎｍ３／ｈｒ原水：下水処理場最初沈澱池越流氷原水供給量：１０００１）／ｈｒ処理期間＝３ケ月第１表第１表から明らかなように、本発明の粒子を用いた場合
、ＢＯＤ処理は従来の粒子に比べて効率が向上している
。またＳＳ発生量は極端に少なくなっている。これは、
本発明の粒子の場合、その比重が全面曝気方式の流動床
反応装置によく適合しているためであり、比重の小さい
粒子の場合、同じ空気供給量のもとでは粒子がほとんど
水面付近に集合し、原水中に分散せず生物反応に寄与す
る割合が少ないからである。また、反対に比重が大きい
場合は、比重の小さいものよりも原水中に分散するため
効果はあるが、流動化に要する空気量が増大し、本発明
の粒子に比べて効果は小さい。

そこで、種々の比重の円柱状（４ＩＩｍφ×４韻）担体
を用いて行った担体の流動化実験の結果を第３図に示し
た。実験は、幅３ｍ、奥行１ｍ、高さ５ｍの水槽を用い
て行った。散気は、ディスク型のデイフユーザ−を用い
て、全面曝気方式で行った。

担体のみかけ充填率は４４％である。

第３図より、ごく僅かな比重の増大により、流動性が極
端に低下することがわかる。これは、流動性が“担体と
水との比重差“に強く影響されるためである。

ここで、比重１．０４の担体は、吹き込み空気量（速度
）を５．３Ｎｍ　　−Ａ１ｒ／ｍ’−リアクタ／ｈｒ程
度とすれば、９０％以上の担体が流動する。しかしなが
ら、−船釣組成の下水を高負荷処理（リアクター内滞留
時間２時間・・・標準活性汚泥法の３〜４倍の負荷）で
処理し、処理水に対する吹き込み空気量の容積比（通気
倍率）を７倍（標準活性汚泥法では３〜７倍）としても
、吹き込み空気量は、３　、　５　Ｎ　ｍ　　−Ａｉｒ
／　ｍ　ｓ−リアクター／ｈｒである。このため、比重
１，０４の担体では、（生物反応のために必要とされる
吹き込み空気量）く（流動化のために必要とされる吹き
込み空気ｆｆ１）・・・・・・（１）となり、担体流動化のために、余分なエネルギーが消費
されることになる。

これに対して、比重１．００５，１．０２の担体は、こ
の１．３Ｎｍ　　−Ａｌｔ／ｍｓ−リアクター／ｈｒ程
度の吹き込み空気量で９０％以上の担体が流動化し、（
１）式の不等号が逆転し、高いエネルギー効率が得られ
る。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、全面曝気式の流動床式生
物反応装置にきわめてよく適合した微生物付着用粒子を
得ることができた。換言すれば、かかる粒子を用いるこ
とにより、きわめてコンパクト、省エネルギーの反応装
置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の粒子の実施例を示す斜
視図、第２図は全面曝気式の流動床式生物反応装置の概
略構成図、第３図は坦体の比重ごとの流動化実験の結果
を示した図、第４図は従来のドラフトチューブ式リアク
ターの概略構成図である。１１・・・粒子　　　　　　　１２・・・貫通孔２１・
・・反応槽　　　　　　２２・・・散気装置第１図（ｂ）第２図り４代理人　弁理士　　佐々木　宗　治担捧次勲化牢（％）

Claims

【特許請求の範囲】

全面曝気方式の流動床式生物反応装置に用いられる粒子
であり、該粒子は合成樹脂と無機質材料を主成分とし、
比重が１．０〜１．０２、外径が２．０〜２０ｍｍ、長
さと外径の比が０．３〜３．０であり、かつ少なくとも
１個以上の内径１ｍｍ以上の貫通孔を有するものである
ことを特徴とする微生物付着用粒子。