JPH0416297A

JPH0416297A - 廃水の固定床型活性汚泥処理用固定化担体と廃水処理方法

Info

Publication number: JPH0416297A
Application number: JP2119696A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Fujii; 正博藤井; Osamu Miki; 理三木; Yoshinori Takezaki; 義則竹崎; Yasushi Kamori; 裕史嘉森
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1990-05-11
Publication date: 1992-01-21

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）この発明は、廃水より生物化学的酸素要求量によって標
示される汚濁物質（Ｂ　ＯＤ　）を固定床型活性汚泥処
理により除去する技術に関するものである。

（従来の技術）一般に、下水等の廃水は処理場においてまず沈砂池、ス
クリーン等によって土砂、粗大な浮遊物質等の大部分を
除去した後、曝気槽（リアクター）において活性汚泥処
理を行うことにより前述の汚濁物質を分解、除去し、次
の汚泥沈降槽において活性汚泥を沈降分離して上澄水に
塩素消毒等を施して処理水として放流することにより処
理されている。この方法において、ＢＯＤは主に好気性
酸化分解により除去されている。

このような活性汚泥処理を効率よく行うためには、リア
クターにおける活性汚泥濃度を高く維持して汚濁物質を
効率よく分解、除去すると同時に、沈降槽における沈降
性をよくして上澄水との分離も効率よく１〒う必要があ
るが、活性汚泥のみではこれらを達成することは困難で
あった。そこで、従来がら各種の活性汚泥固定化担体が
使用されてきている。

固定化担体を使用する方法としては大きく別けて流動床
型と固定床型とがある。流動床型とは、活性炭の粒子や
有Ｗ１ｉｌＩｉ分子化合物の粒子、またはｖｆ闇昭６３
−２３０２１３号公報に記載されてぃるように高炉水砕
の粒子等をリアクターに添加して流動させ、これに活性
汚泥を付着させて活性汚泥の沈降性を改善して曝気槽の
活性汚泥濃度を高くする方法である。また、固定床型と
は、有機高分子化合物からなるハニカムチューブや多層
板、または特開昭６３−６２５９４号公報に記載されて
いるようにセラミックスのカセット等をす７クターに浸
漬し、これに活性汚泥を付着させて固定化する方法であ
る。固定床型では活性汚泥は固定化担体に固定されるの
で、リアクターから出た処理水は固定上担体から剥離し
た汚泥等の浮遊性物質を含有している。このため、処理
水から浮遊性物質を除去するため簡便な固液分離装置を
設ける必要がある。

従来、固定床型活性汚泥処理方法としては種々の担体を
用いるものが知られているが、その中で、製鉄の過程で
発生する鉱砕、特に高炉水砕はカルシウム、マグネシウ
ム、鉄、リンなど微生物の栄養源となる成分を含有し、
微生物との親和性に優れていて廃水処理に適した生物相
を形成するため、固定床の微生物用固定化担体として使
用されている。

たとえば、特開昭５７−７５１８９号公報に示されるよ
うに鉱砕をそのまま粉砕して利用したり、あるいは特開
昭６３−７７５９．６号公報に示されるように高炉水砕
を主原料とし、これに粘土等を混ぜ、一定形状に成形、
焼成して微生物用固定化担体としている。

また、特開昭６３−２９６８９１号公報には、粒状の高
炉水砕と合成樹脂とを混練し、サドル形またはリング形
に成形する微生物用固定化担体の製造方法が開示されて
いる。

（発明が解決しようとする課題）ところが、このような従来の技術においては次のような
欠点があった。

特開昭５７−７５１８９号公報に示されるものは鉱砕を
粉砕しただけであるためその形状は一定せず、しかもそ
の表面は極めて凹凸の激しいものであり、固定床中の汚
水の偏流が生じやすがったり、また微生物の付着量が多
くなりすぎ、目詰りが生じ、汚水の流動抵抗が大きくな
り、結局流動のために大きな動力を要するという欠点が
あった。

一方、特開昭６３−７７５９６号公報に示されるものは
このような欠点はないものの、高炉水砕を焼成するため
高温炉および高温〃スを必要とし、コスト高とならざる
を得なかった。

さらに、特開昭６３−２９６８９１号公報に示されるも
のはこれらの欠点を解消し、高炉水砕を低温で成形する
ことを可能としたが、活性汚泥の保持量がサドル型の例
で３〜６ｋｇ／ｍ’であり、さらにこれを増加させる余
地があると忍われる。

特開昭６３−７７５９６号公報および特開昭６３−２９
６８９１号公報に示されたサドル型の活性汚泥固定化担
体は、バイオリアクターに充填したときりアクタ−内の
デッドスペースが少なく、また供給した廃水、空気の偏
流が起りにくく、このため水理工学的に優れた活性汚泥
固定化担体である。

本発明は特開昭６３−７７５９６号公報および特開昭６
３−２９６８９１号公報に示されるものの利、直を生か
し、さらに活性汚泥の保持量が多く、廃水処理に適した
生物相を形成でき、高効率処理が可能な活性汚泥固定化
担体およびその担体を使用する固定床型活性汚泥処理方
法を提供する。

（８題を解決するための手段）本発明は、高炉水砕の微粉と合ＩＩ１．樹脂とを混練し
、格子状の筒型に成形したことを特徴とする廃水の固定
床型活性汚泥処理用固定化担体、および、この担体を固
定床型リアクターに充填し、活性汚泥をリアクターに導
入して担体に固定し、廃水を通水して廃水の汚濁物を分
解除去することを特徴とする廃水処理方法である。

（作用）まず、活性汚泥をサドル型固定化担体よりも多く、すな
わち固定化石体１ｍ’当り６ｋｇ以上保持する点につい
て説明する。

発明者らの研究によると、サドル型固定化担体をバイオ
リアクターに充填した場合、バイオリアクターの空間率
は７０〜８０％であり、バイオリアクター１曽５当りの
空間は７００〜８００１である。このため、この申開に
保持される活性汚泥の量には限界がある。一方、空間率
の大きい固定化担体を用いても活性汚泥の保持量は多く
ならない。

たとえば、活性汚泥の固定化担体に多く用いられている
ハニカムチューブは空間率が９５％以上もあるが、構造
的に活性汚泥が保持されに＜＜、バイオリアクターの系
外に流出してしまう。また、ハニカムチューブのように
空間率を大きくすると供給した廃水、曝気用の空気等が
短絡しやすく、このため廃水（汚濁物）と空気と活性汚
泥の三相の混合が不十分となって処理が十分に行われず
、良好な処理水が得られない。したがって、活性汚泥の
固定化担体は活性汚泥の保持量が多く、また廃水と空気
と活性汚泥の三相の混合が十分に行われるように水理工
学的に優紅ていることが必要である。

さらに重要なことは、固定化担体に形成される活性汚泥
の生物相、すなわち細菌、原生動物お上び後生動物の種
類、バランスが廃水処理に適していなければならないと
いうことである。

以上をまとめると、活性汚泥の固定化担体として要求さ
れる主な性状は次の三点である。

■活性汚泥の保持量が多いこと。

■廃水と空気と活性汚泥の混合等の水理工学的性状が優
れていること。

■固定化担体に保持される活性汚泥が廃水処理に適した
生物相を形成すること。

まず、活性汚泥を大量に保持し、しかも水理工学的に優
れていることは、固定化担体の構造による。そこで、研
究の結果、第１図に示すような構造の固定化担体が適切
であることが明らかになった。すなわち、格子状の筒型
の直径ｄを３０〜６０Ｍ１Ｉ＋、長さ１を３０〜５００
ｍｍにしてバイオリアクターに充填すると空間率は９０
〜９８％になり、サドル型固定化担体に比べてがなり大
きく取ることができる。＊た、格子状の筒型の側面の格
子状の間隔ａおよびｂは８〜１５鴫−にすると、格子状
の筒型の内に保持された活性汚泥がこの格子にからまっ
て外に逃げにくい、この格子のサイズを８置麟より狭く
すると、格子に活性汚泥がべったり付着してｍ１！シ、
あるいは供給した下水、曝気用空気等の短絡が起りやす
く、水理工学的に問題がある。

また、この格子の間隔を２０ｍｍ超にすると、格子の闇
から活性汚泥が逃げ出し、活性汚泥の保持量が低下する
と共に、格子の間隔があまり大きいと供給した廃水、空
気が十分に混合しない水理工学的問題点がある。

次に、廃水処理に適した生物相の形成であるが、前述の
高炉水砕を主ＩＩｔ分とするサドル型セラミックスは廃
水処理に適した生物相を形成する。このことがら、廃水
処理に適した生物相を形成する固定化担体としては高炉
水砕を用いるのが最適であるが、高炉水砕を第１図に示
したような形状に加工するのは困難である。しがし、加
工性が優れた高分子樹脂に高炉水砕を練り込むと、容易
に第１図に示すような形状にできることが明らかになっ
た。このとき、高炉水砕が固定化担体の表面に露出して
いないと適正な生物相を形成しない、そこで高炉水砕の
添加量について検討した結果、高分子樹脂１００重１部
に対して高炉水砕を１０重量部以上配合すれば高炉水砕
の一部が露出し、配合量が多くなる程高炉水砕の露出面
積が大量くなる。

しかし、高炉水砕の配合量が多くなると成形性が低下し
、また加工する治具を傷付けたりするので、その配合量
は５０重量部が限界であるにのような高炉水砕を配合し
た活性汚泥固定化担体は、高炉水砕を主原料にしたサド
ル型セラミックスとほぼ同じ生物相を形成し、処理水質
も良好である。

なお、高す子樹脂のみの固定化担体、たとえばハニカム
チューブ等を用いたバイオリアクターは、下水処理を行
うと処理水が白濁して処理水質が低ドすることがある。

このような状態の生物相を顕微鏡で観察すると、糸状性
細菌が大量に発生し、その反面処理水質の向上に著しく
効果がある後生動物である輪生、油ミミズ等が存在しな
い。このように、高分子樹脂に高炉水砕を配合すること
により廃水の処理に適した生物相を形成できることが明
らかになった。

固定化担体に使用する高炉水砕は粒径が１０〜２０μ輪
の微粉で、成分はＣａ０３９〜４５％、ＭｇＯ２〜８％
、Ｆ＠００，１　〜１．２％、Ｓｉ０．２８〜３７％、
Ａ１．０．１２〜２０％のものが好ましい。

また、合成ｔＭ脂としては、７エノール樹脂、キシレン
樹脂、ホルムアルデヒド樹脂お上びケトン樹脂、尿素樹
脂、メラミン樹脂、アニリン樹脂、スルホン７ミド樹脂
、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化
性樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン
、ポリスチレン、酢酸ビニル、ポリアクリレート、ポリ
メタクリレート、ポリ塩酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン
、ポリ７クリａニトリル、ポリビニルエーテル、ポリビ
ニルケトン、ポリエーテル、ポリカーボネート、熱可塑
性ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性の樹脂を用い
ることができる。

このように、＾分子樹脂１００重量部に＾炉水砕を１０
〜５０重ｊｉｓ配合して第１ｒＭに示すような格子状の
鋤型に成型して得られた活性汚泥固定化担体は、バイオ
リアクターに充填したとき空間率が９０〜９８％、活性
汚泥保持量が１０〜１５ｋｇ／簡コと、従来のサドル型
に比べて大幅な向上が認められる。さらに、活性汚泥と
廃水と空気の三相の混合が良く行われ、先に説明したよ
うに活性汚泥が廃水処理に適した生物相を形成する。

本発明の活性汚泥の固定化担体を用いたバイオリアクタ
ーは活性汚泥保持量が多く、水理工学的に優れており、
また廃水処理に適した生物相を形成するので、これらの
相乗効果により廃水の処理効率が従来法に比べて２〜５
倍も向上し、また処理水質が優れており、バイオリアク
ターがＷＩ寒しにくいため逆洗傾度を少なくすることが
できる。

次に、本発明の廃水処理方法について説明する。

第１図に示す固定化担体は、一般の固定床型バイオリア
クターの浄化槽等の固定化担体として使用することがで
きる。

まず、好気性固定床型バイオリアクターの場合の一例を
第２図に示す、下向流式パイオリ７ククー２に固定化担
体を１７７クター２の容積に対して５０〜８０％程度充
填し、これに均一混合型活性汚泥処理設備の曝気槽より
採取した活性汚泥混合液を入れて曝気用ルーツブロアー
６で下部より曝気を１６〜２４時間行うと、活性汚泥が
固定化担体に固定され、リアクター２の活性汚泥混合液
がほぼ透明になる。このような状態になったら、下水を
ポンプ５により所定の条件で通水して処理を行う、この
バイオリアクター２から排出された処理水は、固定化担
体より剥離した活性汚泥を含有しているので、良好な処
理水を得るためにはこれを除去する必要がある。バイオ
リアクター処理水より浮遊性物質を除去する方法として
、本発明の固定化担体またはサドル型セラミックスを充
填した濾過塔８により処理を行うと最終処理水１１が得
られる。なお、本発明の固定化担体を用いた場合の処理
条件は、好気性下向流式バイオリアクター２における下
水の滞留時間（処理時間）は２〜３時間、また濾過塔８
の表面積負荷量は４０〜７０ｓ　３　／　、　２・日で
、全体の処理時間は１．５〜４．５時間程度である。

次に、嫌×−好気循環方式による廃水の生物学的処理方
法の場合について説明する。＃３図に示すバイオリアク
ター２を嫌Ｘ槽１２．１３および好気槽１４に分割し、
各種に第１図に示した固定化担体を５０〜８０％程度充
屓する。これに的述の方法と同じ方法により活性汚泥を
固定化した後、下水をポンプ５により所定条件で通水す
る。なお、このとき、各種の処理水を循環ポンプ１５お
よび１６により循環させた方が処理水質が向上すること
がある。このときの循環比は１〜５程度が良い。

この場合も、バイオリアクター２の処理水は固定化担体
から剥離した活性汚泥を若干含有するので、この浮遊性
物質を除くため、前述と同様に本発明の固定化担体また
はサドル型セラミックスを充填した濾過塔８に通水して
濾過処理を行うと良好な処理水が得られる。

なお、第２図および第３図の好気槽への曝気は、好気槽
または好気槽出口の処理水にＯＲＰセンサー９を用いて
ＯＲＰを測定し、このＯＲＰを指標にして曝気量の管理
、制御を行うのが最適である。

また、このときに使用する電極は、白金電極よりも金電
極を使用するのが適している。

次に、本発明の実施例について説明する。

（実施例）実施例１第２図に概略を示す固定床型バイオリアクターと濾過＊
ａに、＠１図に示した本発明の固定化担体を直径６０糟
輸、長さ１００ｍ−に切断して充填し、均一混合型活性
汚泥処理設備の曝気槽より採取した活性汚泥混合成約６
００１をバイオリアクターに入れ、１６〜２４時間曝気
を行って固定化した後、所定の処理時間で沈砂池越流下
水を通水して下水の処理を行った。

なお、バイオリアクター２は直径５００ｍ５、高さ４０
００ｍ＋＊、固定化担体充填層３０００−羨、充填層容
積的５９０１で、下部より曝気を行い、上部より下向流
方式で下水を供給した。また、濾過装置は直径３００　
ａｍ、高さ４０００−一、固定化担体充填層３０００ｍ
ｍで、充填層容積は約２１０である。

バイオリアクター２の曝気は、バイオリアクター処理水
タンク７に金−塩化銀よりなるＯＲＰセンサー９を挿入
し、ＯＲＰ　１１１　ＩＩ装置１０により曝気用ルーツ
ブロアー６の回転数を制御して曝×量ノコントロールを
行い、バイオリアクター処理水のＯＲＰを４０〜６０−
■に維持した。

このような条件で下水の処理をイテったときのバイオリ
アクターにおける処理時間と濾過装置の表面積負荷量と
最終処理水質との関係を第１表に示す、なお、供給した
沈砂池越流下水は、ＢＯＤが８３〜２２９ｍＨ／ｌ、　
ＣＯＤ　が　９０〜１４７　■ｇ／Ｉ、ＳＳが９２〜２
９４ｍｇ／ｌである。

第１表の結果より、バイオリアクターにおける処理時間
が２〜３時間の短時間でも、濾過処理を行った最外処理
水は処理水質が者しく優れており、従来の均一混合型の
活性汚泥処理に比べ処理時開がｌ／２〜１／３に短縮で
き、処理設備が大幅にフンバクト化できることが明らか
になった。

実施例２第３図に示す循環式嫌気好気３床法により沈砂池越流ド
水の処理を行った。

嫌気Ｗ１１２、」３、および好気槽１４は有効大きさが
１．５Ｘ１．５Ｘ深さ１．５ｍ（容積的３．４ｍ’）で
、これに第１図の固定化担体（直径３０ｍｍ、長さ５０
１）を第３図のように充填し、活性汚泥を固定化して乳
製品工場の廃水を通水して処理を行った。なお、好気槽
の曝気は下部より行い、曝気量は好気槽出口のＯＲＰを
指標にして曝気用ルーツブロアー６の回転数を制御する
ことにより管理、制御した。また、好気槽より排出され
る処理水は固定化担体より剥離した活性汚泥を含有して
いるので、これを除去するため高炉水砕を主原料に用い
たサドル型セラミックス　（サイズ１インチ）を充填Ｌ
　？、：濾過塔８　（直ｆｆ：５０１１ＩＩ×光’ＩＥ
Ｍ１　、５　ｍ）を設けた６１Ｘ４１ｔの出口の処理水
を嫌×槽１２に戻す循環比は３〜４とした７ｔＩＳ２表に、バイオリアクター　（嫌気ｍおよび好気
槽）の処理時間と濾過塔における表面積負荷量と最終処
理水質との関係を示す、なお、これに用いた乳業廃水は
、ＢＯＤが４７〜５８７４１ｍｇ／ｌ、ＣＯＤが６３〜
１７３１ｍｇ／ｌ、ＳＳが４７〜２９８６輪ｇ／Ｉ″ｃ
ある。

第２表　乳業廃水の循環式嫌気好この廃水は、現在均一混合型活性汚泥法により４８時間
開処理を行っており、処理水はＢＯＤが１　８　−　８
　７ｗｇ／Ｉ、　　ＣＯＤ　が　３　８　−　５　７ａ
＋ｇ／ｌ、　ＳＳが２４〜７０　ｍｇ／ｌである。この
ように、本発明の方法で処理を行うと処ｊ！！時闇を大
幅に短縮で趣、しかも処理水質が優れていることが明ら
かになった。

（発明の効果）本発明は以上のように合成樹脂を使用して成形するため
高温による焼成工程がなく、低コストにて担体の成形体
を得ることができる。しかも高炉水砕と活性汚泥との親
和性はまったく損なわれることがなく、サドル型に比べ
ても活性汚泥の保持量を増加することができ、活性汚泥
処理を高効率で行わせることができるきわめて優れた活
性汚泥固定化担体である。

また、本発明の廃水処理力ｉは、このように活性汚泥の
保持量が多い固定化担体を使用するので廃水の生物学的
処理を高効率で行わせることができ、良好な処理水が得
られるきわめて優れた固定床型活性汚泥処理方法である
。

【図面の簡単な説明】

＃１図は本発明の固定化担体の一例を示す図、＃１１２
図は下向流式好気性固定床型バイオリアクターと固液分
離装置とを組み合せた廃水処理に本発明の固定化担体を
用いた一例を示す図、１ｌＩＢ３図は循環弐嫌篤好気３
床法による廃水処理に本発明の固定化担体を用いた一例
を示す図である。１・・・固定化担体、２・・・バイオリアクター　３・
・・固定化担体充填層、４・・・廃水調整槽、５・・・
ポンプ、６・・・曝気用ルーツブロアー　７・・・バイ
オリアクター処理水タンク、８・・・濾過塔、９・・・
ＯＲＰセンサ１０・・・ＯＲＰ制御装置、１１・・・最
終処理水、】２．１３・・・嫌χ槽、１４・・・好気槽
、１５．１６・・・循環ポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高炉水砕の微粉と合成樹脂とを混練し、格子状の
筒型に成形したことを特徴とする廃水の固定床型活性汚
泥処理用固定化担体。
（２）請求項１記載の担体を固定床型リアクターに充填
し、活性汚泥をリアクターに導入して担体に固定し、廃
水を通水して廃水の汚濁物を分解除去することを特徴と
する廃水処理方法。