JPH0466196A - 廃水浄化用多孔質粒体 - 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、廃水浄化用の多孔性粒体、詳しくは廃水中に
含有する有機質汚染成分を酸化分解する微生物を効果的
に担持し、かつ汚染成分に対する吸着能力に優れる組織
構造の多孔質粒体に関する。

（従来の技術〕 従来、水の浄化法には膜処理法と生物学的処理法とがあ
り、これら両者の組合わせによる効率的な処理の条件が
検討されている。このうち生物学的処理法は、微生物に
より有機質汚染成分を酸化分解して安定物質に転化させ
る機構のもので、微生物の生息と繁殖が浄化作用の必要
条件となる。

微生物を繁殖させるためには、微生物が生息するに十分
な広い場所と、微生物が廃水ないしその中の汚染成分と
効果的に接触する環境を確保しなければならない、すな
わち、微生物の活性を高め、組織内部で密度の高い接触
がおこなわれるような支持体材料が必要となる。最近の
研究報告によると、嫌気性微生物の支持体を対象に各種
の材料について検討したところ、直径ｌＯ〜３０μ園の
気孔をもつ多孔質炭素材料が最も固定微生物量が多かっ
たとの結果が得られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に水中に存在する微生物（細菌）の大きさは約０．
５〜１０μｍであって、生息にはその大きさの１０倍程
度の孔を好むとも言われている。

また、微生物と有機質汚染成分との十分な接触を得るた
めには、これら汚染成分を効果的に吸着する能力がなけ
ればならない。

したがって、微生物を担持する支持体としては、１〜１
００μ■範囲の気孔を多くもち、かつ吸着性能に優れる
高比表面積で低密度多孔質組織の材料が最も適している
ことになる。さらに、廃水処理を目的とする支持体は粒
状であることが好適であり、性状的に内部が軟質な多孔
組織であって外殻は破壊抵抗性のある組織形態が理想的
なものとなる。

しかし、従来から水処理用として汎用されている粒状活
性炭では、ミクロ的な孔が多過ぎて微生物担持としては
効率面で十分な結果は得られない。

本発明の目的は、微生物が着生繁殖するに最適な細孔径
と細孔容積をもち、有機質汚染成分を捕捉するための高
度な吸着性能と容易に崩壊することのない粒強度を備え
る廃水浄化用多孔質粒体を提供するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明による廃水浄化用多
孔質粒体は、多孔性無機質粉の造粒体を硬質炭素膜で被
覆した組織構造であって、気孔径１μｍ以下の細孔容積
が０　、　５　ｃｃ／ｇ以上で、かつ気孔径１〜１００
μｍの範囲における細孔容積が０．５ｃｃ／ｇ以上の多
孔特性を備えることを構成上の特徴とするものである。

本発明の目的には、上記の要件に加え、窒素吸着比表面
積が５００＋”／ｇ以上の特性を付与させることが好ま
しい。

本発明による廃水浄化用多孔質粒体は、例えば活性炭、
ゼオライト、モンモリロナイトなどの多孔質無機質粉を
ベレタイジングした造粒体の表層部を硬質炭素膜により
被覆した組織構造からなるもので、この粒体組織が上記
の多孔特性を付与するとともに容易に崩壊しない性状を
形成するための重要な要素となる。

気孔径１μｍ以下の細孔容積を０　、　５　ｃｃ／ｇ以
上とする限定は、廃水中の有機質汚染成分を効果的に吸
着させるために機能する要件で、前記細孔容積が０　、
　５　ｃｃ／ｇを下廻ると汚染成分の吸着能力が減退し
、生息微生物との接触機会が少なくなるため浄化効率が
低下する。

気孔径１〜１００μ鞘の範囲における細孔容積を０．　
６ｃｃ／ｇ以上にする限定は、多孔組織内に微生物を着
生繁殖させる場を多く存在させて担持機能を増大させる
ための要件である。前記細孔容積が０　、　６　ｃｃ／
ｇ未満の場合には微生物の担持機能が低下して良好な浄
化作用が得られなくなる。

このような組織性状を備える本発明の廃水浄化用多孔質
粒体は、多孔性無機質粉末を水もしくは適宜なバインダ
ー成分を含む水溶液で造粒・乾燥したのち加熱転動しな
がら液状の有機高分子物質を噴霧するとともに粒表面に
付着した有機高分子物質を硬化し、ついで焼成炭化処理
するプロセスによって製造することができる。

多孔性無機質粉は、活性炭、ゼオライト、モンモリロナ
イト等を粉砕したもので、粉末粒度が２００μｍ以下の
微粉末が好適に用いられる。粉末粒度が２００μｍを越
えると造粒化が困難となり、ダストの発生が多くなる。

多孔性無機質粉は、造粒媒体となる水もしくはバインダ
ー成分として例えばキサンタンガム、グアーガムなどの
天然水溶性ガム物質を溶解した水溶液とともに攪拌造粒
機に投入し、回転運動を与えなから造粒化する。バイン
ダー成分を添加する場合には、添加量を多孔性無機質粉
１００重量部に対し３重量％以下に設定することが好ま
しく、３重量％を越える添加は細孔の閉塞化を招く。ま
た、造粒装置としてはカーボンブラックの湿式造粒に常
用されるようなビン型タイプのものが量産に適している
。

造粒体の乾燥処理は、静置乾燥でもよいし、また後工程
の加熱転勤の過程でおこなってもよい。

加熱転動させる操作は加熱式の回転ドラムを用いておこ
なわれ、この段階で液状の有機高分子物質を均質に噴霧
する。この工程で使用される有機高分子物質は、水また
は有機溶媒に易溶解性で、かつ焼成時に容易に炭化して
外殻として残留する性質のものから選択される。この種
の物質としては、フェノール系樹脂、フラン系樹脂、エ
ポキシ樹脂、タール、ピッチ、リグニン、澱粉などを挙
げることができる。

噴霧される有機高分子物質の量は、多孔性無機質粉１０
０重量部に対し１０〜２００重量部の範囲に設定するこ
とが望ましい。噴霧量が１０重量部未満であると容易に
破壊しない粒強度を得ることが困難となり、他方２００
重量部を越えると硬質炭素膜層が厚くなり過ぎて目的と
する多孔組織性状が得られなくなる。噴霧された有機高
分子物質は該工程の加熱転勤を介して粒表層部で直ちに
硬化される。

焼成炭化処理には、静置炭化法、流動炭化法のいずれか
の方法を適用することができ、焼成には特に厳密な昇温
速度の制御は必要ない。炭化温度は１０００°Ｃ以下、
外殻の有機高分子付着層のみを炭化する場合には４００
〜６００℃の範囲でおこなわれる。

上記のプロセスにおいて、多孔性無機質粉の粒度、噴霧
する有機高分子物質の量、焼成炭化温度等の諸条件を制
御することによって本発明で特定した多孔組織構造の粒
体が形成される。

〔作　用〕

本発明による廃水浄化用多孔質粒体は、多孔性無機質粉
の造粒体からなる軟質多孔組織の骨格が硬質の炭素膜に
より被覆された独特の多孔質組織構造を備え、気孔径１
μｍ以下の細孔容積が０゜５　ｃｃ／ｇ以上で、かつ気
孔径１〜１００μｍ範囲における細孔容積が０．　５ｃ
ｃ／ｇ以上の多孔特性を有している。

これら多孔特性のうち、気孔径１μｍ以下の細孔容積が
０．５ｃｃ／ｇ以上の特性はミクロな細孔が一定容量以
上含有されている高表面積の性状に特徴づけられ、廃水
中の有機質汚染成分を効果的に吸着して生息微生物との
接触機会を頻繁にするために機能する。また、気孔径１
〜１００μ蒙範囲における細孔容積が０　、　６　ｃｃ
／ｇ以上の特性は比較的マクロな細孔が一定容量以上含
有されている性状によって特徴づけられ、多孔組織内に
微生物を効果的に生息繁殖させる場を多く存在させる担
持機能を発揮する。

そのうえ、形状は処理に都合のよい粒体であり、内部が
軟質の多孔組織で外殻が破壊抵抗性の高い硬質炭素膜で
被覆された粒性状を備えるからハンドリングにより破粒
することはない。また、外殻の硬質炭素膜は微生物の付
着を促進させる作用を営む利点もある。

これらの機能・作用が相乗して常に安定した状態で廃水
中の有機物成分を効率よく酸化分解させ迅速に浄化させ
ることが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例 （１）廃水浄化用多孔質粒体の製造 粒度５０μＩ以下の粉末活性炭を水とともにピン型造粒
機に投入して造粒処理をおこなったのち、造粒物を１３
０°Ｃの温度で乾燥した。ついで、造粒体を噴霧用ノズ
ルを装着した加熱式回転ドラムに入れ、フェノール樹脂
水溶液を噴霧量を変えて噴霧しながら転勤加熱し、噴霧
を停止したのちも加熱を継続して粒表面に付着したフェ
ノール樹脂成分を硬化させた。この際の条件は、温度１
３０°Ｃ１回転速度１　ｍ／ｓｅｃ、に設定した。

引き続き、粒体を窒素ガス雰囲気に保持された焼成炉に
移し、５００°Ｃの温度により焼成してフェノール樹脂
成分を炭化した。

このようにして、表１に示す性状の廃水浄化用多孔質粒
体（３種類）を得た。

表１ ＲＵＮＮｏ、１〜３ともに優れた粒破壊強度であること
が認められた。

（２）微生物担持評価 回転円板型水処理装置の回転円板に付着している微生物
を培養し、その中に上記ＲＵＮＮｏ、１〜３の廃水浄化
用多孔質粒体を１週間浸漬して微生物を付着担持させた
。ついで、浸漬後の粒体を取り出して水洗したのち、ｌ
Ｎ−ＮａＯＨ水溶液で溶菌・抽出した蛋白質の量を定量
し、夾雑物の影響を補正して付着した微生物量を算定し
た。

得られた結果を、粒体１ｇに付着した微生物由来の蛋白
質量（μｇ）として表２に示した。

なお、比較のために市販の粒状活性炭および木炭を担持
体として同様に試験した結果についても表２に併載した
。

表２ 表２の結果から、ＲＵＮＮｏ、１．２の廃水浄化用多孔
質粒体はいずれも従来の粒状活性炭および木炭と比べて
著増した微生物担持性能を示したが、細孔容積が本発明
の要件を満たさないＲＵＮＮｏ。

３は十分な性能を示さなかった。

（３）廃水浄化処理評価 ＲＵＮ　Ｎｏ、　１〜３の廃水浄化用多孔質粒体０．５
ｋｇを、ＢＯＤ２５ｍｇを含有する２０１の廃水中に浸
漬してｌＯ日間保持してＢＯＤの除去率を測定しその結
果を表３に示した。

表３ の浄化材料として多大の効果が発揮される。

出願人　　東海カーボン株式会社 代理人　弁理士　高　畑　正　也 表３から、ＲＵＮＮｏ、１．２の廃水浄化用多孔質粒体
は８５％を越える高位のＢＯＤ除去率を示したが、ＲＵ
ＮＮｏ、３は良好な除去率を示さなかった。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明によれば微生物担持による効率的
な浄化機能を有し、容易に破壊することのない粒強度を
備える高性能の廃水浄化用多孔質粒体を提供することが
できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多孔性無機質粉の造粒体を硬質炭素膜で被覆した組
   織構造であって、気孔径１μｍ以下の細孔容積が０．５
   ｃｃ／ｇ以上で、かつ気孔径１〜１００μｍの範囲にお
   ける細孔容積が０．６ｃｃ／ｇ以上の多孔特性を備える
   ことを特徴とする廃水浄化用多孔質粒体。 ２、窒素吸着比表面積が５００ｍ＾２／ｇ以上である請
   求項１記載の廃水浄化用多孔質粒体。