JPH03275194A

JPH03275194A - 汚水浄化用ろ材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH03275194A
Application number: JP2074747A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Hatano; 羽田野　一幸; Tadashi Tsubokura; 坪倉　忠; Osamu Yamada; 修山田
Original assignee: Onoda Autoclaved Light Weight Concrete Co Ltd
Current assignee: Onoda Autoclaved Light Weight Concrete Co Ltd
Priority date: 1990-03-24
Filing date: 1990-03-24
Publication date: 1991-12-05
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: JPH0818031B2

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、汚水浄化法の一つである浸漬ろ床法に使用さ
れるろ材とその製造方法に関するものである。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］浸漬ろ
床法は、ろ材を充填したろ床（以下、生物化学処理槽と
いう〉に汚水を通し、該ろ材に付着形成した生物膜によ
り汚水中の有機物を分解等して浄化する方法である。こ
のろ材には様々な種類があるが、本発明に関連ある従来
のろ材としては次のようなものがある。

（１）第８図に示すように多くの微孔を有する珪酸カル
シウム水和物よりなる直径２０〜４０ｍｍの粒状体く例
えば礫状〉であって、生物化学処理槽１２にバラの状態
で充填されるろ材２１このろ材２１は、直径が小さく充
填個数が多いため（例えば直径２０ｍｍの粒状体の充填
個数は約１５万個／１ｍ３である）、総表面積が大きく
なり汚水Ｗの浄化効率が高かった。また、適度な大きさ
（直径５００〜１０００μｍ）をもつ多くの微孔の存在
、珪酸カルシウム水和物のｐ　Ｈ緩衝能、微量Ｓ　ｉ　
Ｏ２の溶出といった性状が、微生物に好適な棲息環境を
作り出して該微生物の働きを高めたり、珪酸カルシウム
水和物が汚水Ｗ中のリンを晶析反応により吸着したりす
る効果もあった。

その反面、このろ材２１は直径が小さいことから互いに
接触する総面積も大きいため、曝気時のエアにより動い
て互いにぶつかり合うと、速く摩耗してしまうという問
題があった。また、同じく直径が小さいことがらろ材２
１相互間の隙間も小さいため、この隙間に汚水中の汚泥
固体分（ＳＳ）や前記粒状体自身の摩耗分がすぐ詰まっ
てしまい、曝気時の通気性が低下して嫌気状態に近付い
たり、生物化学処理槽１２が閉塞したりする問題もあっ
た。

（２）第９図に示すように、多くの微孔を有する珪酸カ
ルシウム水和物よりなる直径２０〜４０ｍｍの粒状体で
あって、適当な大きさの網袋２２に詰めた状態で生物化
学処理槽↑２に充填されるろ材１このろ材２１は、前記ろ材と同様の利点及び欠点を有す
るほか、網袋２２がろ材２１の動きを拘束するため、特
に網袋２２の中央部にあるろ材２１相互間が詰まりやす
いという問題があった。

（３）素焼、磁器、合成樹脂等により円筒状に形成され
たラシヒリング（図示略〉このろ材は、前述のような摩耗の問題はないが、珪酸カ
ルシウム水和物のような適度な大きさの微孔を有しない
（素焼表面の微孔は桁違いに小さい〉ため、該珪酸カル
シウム水和物はどの好適な微生物棲息環境を作り出すこ
とができず、浄化効率の点で及ばなかった。また、珪酸
カルシウム水和物のようなリンとの晶析反応が望めない
ため、汚水中のリンの除去が困難であった。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、微生物に好適な
棲息環境を作り出して該微生物による汚水の浄化効率を
高めたり、汚水中のリンを吸着したりすることができる
だけでなく、ろ材が備えた透孔又は溝部により総表面積
を稼いで高い浄化効率を確保しながら、ろ材が互いに接
触する総面積を小さくして曝気時の摩耗量を減少させ、
また、ろ材相互間及びろ材内に大きな隙間を作って汚水
中の汚泥固体分やろ材自身の摩耗分の詰まりを防ぐとと
もに、曝気時の通気性を確保し、もって高い浄化効率を
長時間維持することができる新規な汚水浄化用ろ材と、
このろ材を簡単な設備で容易に製造することができる新
規な製造方法とを提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を遠戚するために、請求項１記載の汚水浄化用
ろ材は、多くの微孔を有する珪酸カルシラム水和物より
なり、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向の長さの合計が１５
０〜６００ｍｍの範囲にある塊状体であって、孔内断面
積が３００１ＴＩ１１１２以上の透孔又は溝内断面積が
１００ｍｍ２以上の溝部を備えているものとした。

また、請求項２記載の汚水浄化用ろ材の製造方法は、珪
酸カルシウム水和物の原料スラリーから半硬化状態の板
状体を成形する工程と、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向の
長さの合計が１５０〜６００ｍｍの範囲にある塊状体で
あって、孔内断面積が３００１ＴＩ１１１２以上の透孔
又は溝内断面積が１００Ｔｒｎ２以上の溝部を備えてい
るものを前記板状体から打ち抜き加工する工程と、該塊
状体を高圧高温水蒸気養生する工程とを含む槽底とした
。

また、請求項３記載の汚水浄化用ろ材の製造方法は、型
枠のキャビティに珪酸カルシウム水和物の原料スラリー
を注入することにより、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向の
長さの合計が１５０〜６００ｍｍの範囲にある塊状体で
あって、孔内断面積が３００ＷＩＩ２以上の透孔又は溝
内断面積が↑００ｍｍ２以上の溝部を備えているものを
成形する工程と、該塊状体を高圧高温水蒸気養生する工
程とを含む構成とした。

上記において、「塊状体」の具体的形状としては、円柱
、角柱、球等を例示することができる。

また、「Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向の長さの合計が１
５０〜６００ｍｍの範囲にある塊状体」としたのは、１
５０ｍ＋ｎ未満とすると前記従来例のような摩耗や詰ま
り等の問題が生じてくるようになり、６００ｍｍを越え
ると該ろ材を生物化学処理槽に充填したときの充填個数
及び総表面積が減少して浄化効率が低下するからである
。該長さの合計についてさらに好ましいのは２００〜４
００ｍｍの範囲である。

次に、「透孔」としては、前記円柱や角柱を軸方向に貫
通する（従って塊状体は円筒や角筒となる〉ものや、同
じく軸方向と直交する方向に貫通するものや、前記法を
互いに直交する三つの方向に貫通するもの等を例示する
ことができる。また、「溝部」としては、前記円柱や角
柱の側壁に対し軸方向と平行に又は周方向に形成された
断面円弧状、Ｕ字状、Ｖ字状又は矩形状の溝部を例示す
ることができる。また、「孔内断面積が３００ｍｍ”以
上の透孔」又は「溝内断面積が１００ｍｍ２以上の溝部
」としたのは、各々の断面積をそれら未満とすると該透
孔又は溝部の詰まりの問題が生じてくるからである。孔
内断面積についてさらに好ましいのは７００Ｍ２以上で
あり、溝内断面積についてさらに好ましいのは２００ｍ
ｍ２以上である。

［作用］請求項１記載の汚水浄化用ろ材によれば、適度な大きさ
の多くの微孔の存在、珪酸カルシウム水和物のｐＨ緩衝
能、微量Ｓ　ｉ　Ｏ２の溶出といった性状により微生物
に好適な棲息環境を作り出して該微生物による汚水の浄
化効率を高めたり、珪酸カルシウム水和物と汚水中のリ
ンとの晶析反応により該リンを吸着したりすることがで
きるだけでなく、次のような作用を奏する。

■　このろ材は、従来の珪酸カルシウム水和物の粒状体
に比べて各部の寸法が大きいため、充填個数が減少する
。従って、互いに接触する総面積も小さくなり、曝気時
のエア流により該ろ材が動いたとしても互いにぶつかり
合う面積率が低くなるため、摩耗量は減少する。

■　このろ材は、上記の通り寸法が大きいためろ材相互
間に大きな隙間が生まれ、また透孔又は溝部の存在によ
りさらに隙間が増大する。従って、汚水中の汚泥固体骨
や前記ろ材自身の摩耗分が詰まりにくく、曝気時の通気
性が維持され、生物化学処理槽が閉塞しにくい。

■　ところで、ろ材の各部の寸法を大きくしただけであ
ると、総表面積が小さくなって浄化効率が低下する。し
かし、このろ材は透孔又は溝部により表面積を稼いでい
るため、高い浄化効率を確保することができる。

また、請求項２又は３記載の汚水浄化用ろ材の製造方法
によれば、上記作用を奏し得るろ材を簡単な設備で容易
に製造することができる。

［実施例］以下、本発明を具体化した汚水浄化用ろ材の第一実施例
について、第↑図〜第５図を参照して説明する。

本実施例のろ材１は、表面及び内部に直径５００〜１０
００μｍの多くの微孔３を有する珪酸カルシウム水和物
よりなる塊状体であって、軸方向に透孔２が形成されて
なる短い円筒状のものである。該ろ材１の各部の寸法は
次の範囲ａ〜ｄにあることが好ましい。

ａ：外径（Ｘ軸及びＹ軸方向の長さに相当〉は５０〜２
００ｍｙｎであり、さらに好ましくは７０〜１４０ｒＩ
Ｉｍである。

ｂ；高さくＺ軸方向の長さに相当〉は５０〜２００ｍｍ
であり、さらに好ましくは７０〜１４０ｍｍである。

Ｃ；透孔２の内径は２０〜１００ＩＴＩＩＴＩ（孔内断
面積：３■４〜７８５０ＩＴＩｍ２）であり、さらに好
ましくは３０〜８０ｍｍ（孔内断面積ニア０６〜５０２
４ｍｍ２）である。

ｄ；外径に対する内径の比は０．３〜０．６である。

０そして、後述する効果や扱い易さの点で最もバランスが
とれる寸法は、外径的１００〜１２０ｍｍ、高さ約１０
０〜１２０ｍｍ、透孔の内径的４０〜６０ｍｍ程度と考
えられる。

前記珪酸カルシウム水和物としては、例えばシリカのよ
うな珪酸質原料と石灰セメントのような酸化カルシウム
質原料とを混合、硬化及び高圧高温水蒸気養生してなる
多孔質の人工鉱物を挙げることができる。具体的成分と
しては、トバモライト、ゾノトライト、Ｃ−８−Ｈゲル
、フォシャジャイト、ジャイロライト又はヒレブタンダ
イトの群から選ばれる１種又は２種以上を主成分とする
ものを挙げることができる。Ｓ　ｉ　Ｏ２分とＣａ０分
との構成比率や、他の微量成分の有無・種類には限定さ
れない。また、珪酸カルシウム水和物の前記微孔３によ
る空隙率は５０〜９０％が適当であり、好ましくは６０
〜９０％である。空隙率が５０％未満では微生物の固定
が悪く、９０％を越えると浮き上がりが生じるからであ
る。本実施例では、トバモライトを主成分とし、空隙率
的７５↑１％の多孔質珪酸カルシウム水和物を使用した。

上記のように、ろ材１の材料に多孔質珪酸カルシウム水
和物を使用したのは、次の理由■〜■による。

■　多くの微孔による優れた微生物担持能力により、微
生物の密度が大きくなり種類も多種多様になる。また、
逆洗を行っても、全ての微生物が落ちてしまうことはな
い。

■　汚水中のリンは珪酸カルシウム水和物のカルシウム
との晶析反応によって、極めて高い除去率で除去できる
。

■　汚水はアンモニアの硝化が進むにつれて弱酸性とな
り硝化が抑制されるようになるが、珪酸カルシウム水和
物はｐＨを弱アルカリ性に保つｐＨ緩衝作用があるため
前記硝化が促進され、窒素の除去率も高くなる。

上記ろ材１は色々な方法により製造することができるが
、次の二種類の方法によれば、いずれも簡単な設備で容
易に製造することができる。

（１）第２図に示すように、珪石等の珪酸質原料と２生石灰、セメント等の酸化カルシウム質原料とを混合し
てなる原料スラリーから半硬化状態の板状体４を成形す
る。この半硬化状態の板状体４から複数個の未養生のろ
材１ａを打ち抜き形威し、該ろ材１ａを高圧高温水蒸気
養生して前記ろ材１を製造する方法。

（２）第３図及び第４図に示すように、型枠５に設けら
れた複数個の有底筒状のキャビティ６に前記原料スラリ
ーを注入して複数個の未養生のろ材１ａを成形し、該ろ
材１ａを脱型してから高圧高温水蒸気養生することによ
り前記ろ材１を製造する方法。この型枠５は、ろ材１の
内径形成用の複数個の凸部７と型合せ用の凸壁８を備え
た下側プレートつと、ろ材１の外径形成用の複数個の成
形穴１０を備えた上側プレート１１とから構成された簡
単なものであり、該凸部８及び成形穴１０にはテーパ状
の抜き勾配が設けられている。

さて、以上のように構成されたろ材１は、例えば第５図
に示すような生物化学処理槽↑２に充填される。このと
き、該ろ材１は従来の珪酸カルシ３ラム水和物の粒状体に比べて、寸法が大きくしかも透孔
２を備えているため、ろ材１相互間及びろ材１内に大き
な隙間が生まれ、互いに接触する総面積も小さくなる。

この生物化学処理槽１２には汚水Ｗを底部に導入する移
水流人管１３が設けられており、従って汚水Ｗは生物化
学処理槽■２内を下から上向きに流れる。また、生物化
学処理槽１２の底部には散気管１４が設けられ、図示し
ないブロワから送られる空気を吹き出して曝気するよう
になっている。

この生物化学処理槽１２は複数槽を直列的に併設するの
が一般的であるが、−槽だけ設ける場合もある。

なお、図示はしないが、汚水の流れから見て生物化学処
理槽１２より前には、汚水を貯留する汚水貯留槽、水位
レベルの変化を吸収する調整槽、汚水と浄化水とを混合
する混合槽等が必要に応じて設けられる。また、生物化
学処理槽１２より後には、生物化学処理槽で処理された
浄化水を貯留する浄化水貯留槽、該浄化水を消毒して滅
菌する４消毒槽、生物化学処理槽や汚水貯留槽の底部に溜った汚
泥を抜いて蓄える汚泥槽等が必要に応じて設けられる。

以上のように生物化学処理槽１２に充填された本実施例
のる材ｌによれば、適度な大きさの多くの微孔３の存在
、珪酸カルシウム水和物のｐＨ緩衝能、微量Ｓ　ｉ　Ｏ
２の溶出といった性状により微生物に好適な棲息環境を
作り出して該微生物による汚水の浄化効率を高めたり、
珪酸カルシウム水和物と汚水中のリンとの晶析反応によ
り該リンを吸着したりすることができるだけでなく、次
のような作用及び効果を奏する。

■　このろ材↑は、従来の珪酸カルシウム水和物の粒状
体に比べて各部の寸法が大きいため、充填個数が減少す
る。例えば、外径１００ｍｍ・高さ上００ｍｍのろ材１
−の充填個数は約↑０００個／　ｍ　３であり、外径１
２０ＩＴＩＩＩ＋・高さ１００ｍｍのろ材１の充填個数
は約８００個７ｍ３である。従って、前述したように互
いに接触する総面積も小さくなり、曝気時のエア流によ
り該ろ材１が動い５たとしても互いにぶつかり合う面積率が低くなるため、
摩耗量は減少する。

■　また、前述したようにろ材１相互間及びろ材■内に
大きな隙間が生まれるため、汚水中の汚泥固体骨や前記
ろ材１自身の摩耗分が詰まりにくく、曝気時の通気性が
維持され、生物化学処理槽が閉塞しにくい。

■　ところで、ろ材ｌの各部の寸法を大きくしただけで
あると、総表面積が小さくなって浄化効率が低下する。

しかし、本実施例のろ材１は透孔２により表面積を稼い
でいるため、高い浄化効率を確保することができる。

次に、第６図に示す第二実施例のろ材１は、互いに直交
する三つの方向に透孔２が形成された球体である点にお
いてのみ第一実施例と相違している。該ろ材ｌの各部の
寸法は次の範囲ａ〜Ｃにあることが好ましい。

ａ；外径（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の長さに相当）は５
０〜２００ｍｍであり、さらに好ましくは７０〜↑４０
ｍｍである。

６ｂ；透孔２の内径は２０〜１００ｍｍ（孔内断面積：３
１４〜７８５０ｍｍ２）であり、さらに好ましくは３０
〜８０ｍｎ＋（孔内断面積；７０６〜５０２４ＩｍＴ＋
２）である。

Ｃ：外径に対する内径の比は０．３〜０．６である。

そして、効果や扱い易さの点で最もバランスがとれる寸
法は、外径的１００〜１２０ｍｍ、透孔の内径約４０〜
６０ｍｍ程度と考えられる。

次に、第７図に示す第三実施例のろ材１は、側壁に四本
の断面四半円弧状の溝部１５が形成された角柱体である
点においてのみ第一実施例と相違している。該ろ材１は
、第２図に示した第一実施例の製造方法（２）において
、板状体４から未養生のろ材１ａを打ち抜いた後の残部
を分割して、高圧高温水蒸気養生することにより製造さ
れるものである。該ろ材■の各部の寸法は次の範囲ａ　
”’−ｃにあることが好ましい。

ａ；幅及び奥行（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の長さに相当
）は５０〜２００ｍｍであり、さらに好ま７しくは７０〜１４０ｍｍである。

ｂ；溝部１５の半径は２０〜↑ＯＯｍｍ　（孔内断面積
：　１１４〜２８５０ｍｍ２）であり、さらに好ましく
は３５〜７０　ｍｍ　（孔内断面積：３４９〜１３９７
ｍｍ２）である。

Ｃ：溝部１５間に残る部分の幅は］０〜３０ｍｍである
。

そして、効果や扱い易さの点で最もバランスがとれる寸
法は、幅及び奥行的１２０〜１４０ｒｌＴＩＴｌ、溝部
１５の半径的５０〜２００ｍｍ度と考えられる。

これらの第二及び第三実施例も前記第一実施例と同様の
作用及び効果を奏する。

なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるものでは
なく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で任意に変更して
具体化することもできる。

［発明の効果］本発明は、上記の通り構成されているので、次のような
優れた効果を奏する。

請求項１記載の汚水浄化用ろ材によれば、微生物に好適
な棲息環境を作り出して該微生物による８汚水の浄化効率を高めたり、汚水中のリンを吸着したり
することができるだけでなく、ろ材が備えた透孔又は溝
部により総表面積を稼いで高い浄化効率を確保しながら
、ろ材が互いに接触する総面積を小さくして曝気時の摩
耗量を減少させ、また、ろ材相互間及びろ材内に大きな
隙間を作って汚水中の汚泥固体分やろ材自身の摩耗分の
詰まりを防ぐとともに、曝気時の通気性を確保し、もっ
て高い浄化効率を長時間維持することができる。

また、請求項２記載の汚水浄化用ろ材の製造方法によれ
ば、上記効果を奏し得るろ材を簡単な設備で容易に製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例のる材を示す斜視図、第２
図は該ろ材の第一の製造方法を示す斜視図、第３図及び
第４図は該ろ材の第二の製造方法を示す斜視図、第５図
は該ろ材を充填した生物化学処理槽を示す断面図、第６
図は第二実施例のる材を示す正面図、第７図は第三実施
例のろ材を示す斜視図である。第８図は従来のろ材を充
填した９生物化学処理槽を示す断面図、第９図は従来の別のる材
を充填した生物化学処理槽を示す断面図である。工・・・ろ材、　　２・・・透孔、３・・・微孔、４・
・・板状体、　５・・・型枠、６・・・キャビティ、１
２・・・生物化学処理槽、１５・・・溝部。

Claims

【特許請求の範囲】１、多くの微孔（３）を有する珪酸カルシウム水和物よ
りなり、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向の長さの合計が１
５０〜６００ｍｍの範囲にある塊状体であって、孔内断
面積が３００ｍｍ＾２以上の透孔（２）又は溝内断面積
が１００ｍｍ＾２以上の溝部（１５）を備えている汚水
浄化用ろ材。２、珪酸カルシウム水和物の原料スラリーから半硬化状
態の板状体（４）を成形する工程と、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ
軸の各方向の長さの合計が１５０〜６００ｍｍの範囲に
ある塊状体であって、孔内断面積が３００ｍｍ＾２以上
の透孔（２）又は溝内断面積が１００ｍｍ＾２以上の溝
部（１５）を備えているものを前記板状体（４）から打
ち抜き加工する工程と、該塊状体を高圧高温水蒸気養生
する工程とを含む汚水浄化用ろ材の製造方法。３、型枠（５）のキャビティ（６）に珪酸カルシウム水
和物の原料スラリーを注入することにより、Ｘ軸、Ｙ軸
及びＺ軸の各方向の長さの合計が１５０〜６００ｍｍの
範囲にある塊状体であって、孔内断面積が３００ｍｍ＾
２以上の透孔（２）又は溝内断面積が１００ｍｍ＾２以
上の溝部（１５）を備えているものを成形する工程と、
該塊状体を高圧高温水蒸気養生する工程とを含む汚水浄
化用ろ材の製造方法。