JPH0636917B2

JPH0636917B2 - 廃水処理法

Info

Publication number: JPH0636917B2
Application number: JP60047289A
Authority: JP
Inventors: 千明丹羽
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1985-03-09
Filing date: 1985-03-09
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPS61209090A

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」この発明は、微生物が付着あるいは包蔵された粒子（微
粒子担体）を懸濁して廃水を生物学的に処理する廃水処
理法に関するものである。

「従来技術およびその問題点」有機性廃水を処理する方法として、活性汚泥法がある。
活性汚泥法は、フロック化した微生物（活性汚泥）を廃
水中に浮遊させながら廃水の有機性物質を処理する方法
である。この活性汚泥法にあっては、処理槽内の活性汚
泥濃度を７，０００ppm 未満（通常はそれより低い２，
０００〜４，０００ppm ）に維持しなければ、沈澱槽で
汚泥分離ができないため、実質的に運転できない。この
結果、処理槽の深１kg−ＢＯＤ／m ^３／日程度が実用上
の上限になるため、活性汚泥法の容積効率の低いもので
あった。

また、活性汚泥法は、全汚濁物の余剰汚泥への転換率が
４５％〜６０％と高いので、汚泥を沈澱分離して処理水
を得るのに大きな沈澱槽を必要とするうえ、余剰汚泥の
処理、処分に多額の費用がかかる欠点があった。このた
め、活性汚泥法で廃水処理を行うには、大形の処理施設
が必要となり、広い用地と多額の建設コストを要すると
共に、汚泥処理に多額の費用を要する問題があった。

このような問題を解決できる廃水処理法として、近年、
懸濁粒子法あるいは流動床法と称される（以下、懸濁粒
子法と記す。）処理法が注目されている。この懸濁粒子
法は、微生物担体を被処理廃水中に懸濁して、生物学的
に廃水を処理する方法である。ここで用いられる微生物
担体とは、微生物に分解されない物質からなる粒子の表
面に微生物を付着させるか、粒子中に微生物を包含させ
るか、粒子の細孔中に微生物を捕捉させるなどして、中
に微生物が棲息せしめられている粒子である。懸濁粒子
法では、この微生物担体が、収容されている処理槽の中
に被処理廃水を流入させ、これらを混合攪拌して被処理
廃水中に微生物担体を分散し、流動状態の微生物担体に
被処理廃水を接触させて廃水を処理する。被処理廃水
（以下廃水と記す）と微生物担体とを混合攪拌するに
は、酸素富化ガス、空気、装置の上部ガス等を散気装置
で槽底部から吹込む方法や、ポンプ、攪拌羽等を用いた
機械的な方法が用いられる。

この懸濁粒子法には、次のような利点がある。特定の
微生物を優占種として保持しやすい。処理槽からの微
生物の担体ウオッシュアウトが起きずらい。処理槽中
の微生物濃度を高くすることができる。そして、なかん
ずくこの懸濁粒子法には、処理槽に３〜４kg−ＢＯＤ／
m ^３／日という高い負荷をかけることができ、高い容積
効率を実現できる長所があるので、上記活性汚泥法の欠
点に対処できる。

しかしながら、従来の懸濁粒子法にあっては、微生物担
体の表面に発生した汚泥が剥離して、微細な、あるいは
コロイド状の性状を有する非常に沈降し難い剥離汚泥と
なって被処理廃水中に混入する不都合があった。

この剥離汚泥は、そのままの状態では沈降分離しずらい
ものであるので、従来は、これを硫酸アルミニウム等の
凝集剤を用いた凝集沈澱法や膜分離法によって除去して
いた。第２図は、従来の懸濁粒子法で廃水を処理した
後、凝集沈澱法で汚泥を除去した場合に得られた処理水
と、凝集沈澱法を行わない場合に得られた処理水のＢＯ
Ｄを比較したものである。この図から懸濁粒子法で廃水
を処理した場合には、自然沈澱分離によっては除去し難
い汚泥が多量に混入していることがわかる。

処理水の水質を向上するためには、この除去し難い汚泥
を分離しなければならないが、それに用いられる上記汚
泥除去方法は、面倒な処理工程を要するうえ、多額のラ
ンニングコストを必要とする（凝集沈澱法では、２０〜
５０円／廃水m ^３、膜分離法では１００〜２００円／／
廃水m ^３）。

このように、従来の懸濁粒子法にあっては、沈降分離で
きない剥離汚泥が発生するため、その汚泥除去に多額の
費用がかかり、廃水処理コストが高騰してしまう問題が
あり、同処理法の普及を阻んでいた。

「問題点を解決するための手段」そこで、本発明にあっては、廃水を処理する際に微生物
を包蔵された有機性粒子と共に無機性粒子を懸濁させ、
前記無機性粒子の粒径が０．１〜０．５ｍｍに、かつ該
無機性粒子の比重を前記有機性粒子の比重の１．２倍以
上に設定することにより、上記問題点を解決した。

ここで、前記無機性粒子の粒径を０．１〜０．５ｍｍに
設定したのは、粒径が０．１ｍｍ未満であると、廃水処
理を一時休止して、無機性粒子が沈降したときに固く締
った状態となって、廃水処理を再開するとき、粒子を流
動化するのに多くのエネルギを要するからであるととも
に、単位重量に対する表面積が大きくなるので、粒子表
面に発生する微生物によって粒子の比重が小さくなりす
ぎて、処理された廃水とともに流出するからであり、一
方、粒径が０．５ｍｍを越えると、粒子を流動化させる
のに大きなエネルギが必要になるので、不経済であるか
らである。

また、該無機性粒子の比重を前記有機性粒子の比重の
１．２倍以上に設定したのは、比重が等しいと、無機性
粒子と有機性粒子とが同様な流動速度や挙動を示すの
で、これら粒子どうしが衝突しにくくなって、この衝突
の剪断力により成長前の微生物膜の削り取り効果が期待
できなくなり、粒子の表面に微生物膜が成長して、微細
なあるいはコロイド状の沈降しにくい剥離汚泥となって
処理された廃水中へ混入するからであり、また、等しい
比重を除く、１・２倍未満の比重では、粒子どうしの衝
突はある程度行われるが、無機性粒子が衝突によって有
機性粒子に与える衝撃力が小さく、前記削り取り効果が
それほど期待できなくなるからである。

「作用」微生物を包蔵された有機性粒子と共に無機性粒子を懸濁
させると、発生する剥離汚泥は沈降性の良いものとな
る。この剥離汚泥は、沈降分離で容易に除去できる。

「実施例」以下、この発明の廃水処理法を実施例に沿って説明す
る。

第１図は、この発明の一実施例に好適に用いられる処理
装置を示すものである。この処理装置は、流動槽１と沈
澱槽２とからなるものである。流動槽１は、その中心に
ドラフトチューブ３が立設され、上部に越流せき４が設
けられ、このせき４とチューブ３との間に汚泥分離用円
塔６が設けられてなるものである。ドラフトチューブ３
の下部には、ブロア７につながる散気装置８が設けられ
ている。この流動槽１の廃水は、散気装置８によって図
中矢印方向に流動せしめられている。処理された廃水
は、越流せき４と汚泥分離用円塔６の間の固定物分離部
１３で、粒子を除去された後、越流せき４を越えて流出
水となって沈澱槽２に送られる。沈澱槽２では、流動槽
１からの流出水に含まれている汚泥を沈澱除去して、処
理水を得る。

この発明の廃水処理法にあっては、流動槽１の微生物を
包蔵された有機性粒子（以下、微生物担体と略称する）
のみでなく、無機性粒子を収容しておき、これらを流動
させながら廃水処理を行う。

微生物担体としては、微生物により弁解されない高分子
物質からなる粒子の中に、あるいはその細孔に微生物が
包蔵されているものが用いられる。ここで、用いられる
高分子物質としては、ポリアクリルアマイド、アルギン
酸ソーダ、ポリビニールアルコールなど種々のものがあ
る。また、包蔵される微生物にも、脱窒菌、硝化菌、活
性汚泥性生物（Ｚooglea. Ｍicrococcus. etc.）など多
種のものが利用できる。この微生物担体の大きさとして
は、一般に８〜２７mm^３程度が好ましいようである。ま
た、その比重は１．１〜１．３程度が好ましい。

無機性粒子は水に不溶の無機物からなる粒子であって、
ケイソウ土、砂、活性炭、炭酸カルシウムからなる粒子
などの種々のものを利用できる。無機性粒子としては、
粒径０．１〜０．５mm程度のものが好ましい。粒径０．
１mm未満のものは、運転休止時に槽１の下部に沈降した
とき固く締った状態になるので、運転を再開する時、粒
子を流動化するのに多くのエネルギを要し好ましくな
い。また、粒径が０．１mm未満であると、単位重量に対
する表面積が大きくなるので、粒子表面に発生する微生
物によって粒子の比重が小さくなりすぎて、流動槽１か
ら流出し易くなり、好ましくない。また、粒径が０．５
mmを越えると、粒子を流動化させるのに大きなエネルギ
が必要になるので、不経済である。この無機性粒子は、
上記微生物担体と比重が異なるものであることが望まし
く、微生物担体の比重の１．２倍以上の比重のものが好
ましく用いられる。また、この無機性粒子の比重が３を
越えると、流動化させることが困難になるので好ましく
ない。

この発明の廃水処理法にあっては、微生物担体中の微生
物や、無機性粒子の表面に生じた微生物によって、廃水
の生物学的処理がなされる。そして処理後の流出水に
は、グラニューレーション（柔らかい粒状化）が著しく
進行して粒状あるいはフロック状になった汚泥が混入さ
れて出てくる。この粒状あるいはフロック状になった汚
泥（以下粒状汚泥と称する）は、沈降性の良いものなの
で、沈澱槽２で容易に除去される。なお、この粒状汚泥
にも廃水を生物学的に処理する能力があるので、流動槽
１中ではこの粒状汚泥も廃水の処理に寄与している。

無機性粒子を懸濁させることによって、発生する汚泥の
グラニューレーションが進行する理由は解明されていな
いが、本発明者は、次のような理由によるものと考えて
いる。

（１）廃水に懸濁されたものが微生物担体のみの場合で
も、無機性粒子のみの場合でも、粒子の表面にはもやの
かかったように微生物層が生長し、流出水中には沈澱し
難い汚泥が混入する。これに対して、廃水に微生物担体
と無機性粒子とを共に懸濁せしめると、各粒子の周囲は
いつも粒子自体が露出しており、微生物層で覆われるこ
とがない。そして流出水中に混入する汚泥は、グラニュ
ーレーションした汚泥となる。

このことから、本発明の処理法にあっては各粒子の表面
に剪断力が作用しており、この剪断力によって生長する
前に微生物膜が削り取られてしまうため、微生物膜が微
細なあるいはコロイド状の汚泥となることがなく、流出
水に混入する汚泥は粒状のものになると考えられる。上
記剪断力は、無機性粒子と微生物担体が衝突することに
より生じると考えられる。この衝突は流動槽１内での各
粒子の流動状態（流動速度、挙動）が異なっているため
に生ずると思われる。

（２）また、無機性粒子としてケイソウ土等を用いた場
合などは、粒子中の成分が徐々に溶解し、あるいは触媒
作用を果し、汚泥のグラニューレーションを進行させて
いることも考えられる。

「実験例」本発明の廃水処理法の効果を確かめるため人口下水と生
活廃水を用いて実験を行った。比較のため活性汚泥法に
よる廃水処理も同時に行った。

本発明の廃水処理法は、第１図に示した装置を用いて行
った。また、流動槽１に投入する微生物担体および無機
性粒子には次のものを用いた。

無機性粒子；ケイソウ土、粒径０．３〜０．４mm。

微生物担体；ポリアクリルアマイドからなる粒子に微
生物を包蔵せしめたもの。３mm×３mm×３mm。

製法……カラギーナンを加温して溶かしこれに微生物を
添加する。これを冷却し固化ないしゲル化せしめた後、
粉砕する。これをアクリルアマイド、架橋剤、重合開始
剤などの混合液と混合する。次に、液温を４０℃以下に
保ってアクリルアマイドを重合させる。これを冷却し固
化せしめた後、成形あるいは切断して微生物担体とす
る。カラギーナンは微生物によって徐々に分解され、カ
ラギーナンのあった部分は、空孔となり、この部分に微
生物は捕捉された状態になる。

次に、本発明の方法による処理条件を示す。

流動槽１の容積５．５滞留時間２時間沈澱処理時間２．５時間廃水処理量約６．６／日微生物担体充填量１．７（みかけ容量）無機性粒子充填量０．６（みかけ容量）次に、比較例としての活性汚泥法の処理条件を示す。

曝気槽容量５滞留時間２時間沈澱処理時間２．５時間廃水処理量約１７／日以上の条件で廃水を処理した結果を次表に示す。

上記の結果からわかるように、本発明の廃水処理法にあ
っては多量の廃水を高度に処理することができるうえ、
発生する余剰汚泥は濃縮されており、汚泥発生量が少な
いことがわかる。

「発明の効果」以上詳しく説明したように、本発明の廃水処理法にあっ
ては、微生物を包蔵された有機性粒子と無機性粒子を懸
濁せしめて廃水を処理するので、発生する汚泥はグラニ
ューレーションの進行した粒状汚泥になる。この粒状汚
泥は沈降性の良いものなので、一般の沈澱池を利用した
沈澱分離によって容易に除去できる。特に前記無機性粒
子の粒径を０．１〜０．５ｍｍに設定したので、粒子を
流動化に大きなエネルギを要することなく、しかも、処
理された廃水とともに流出することがない。さらに、無
機性粒子の比重を前記有機性粒子の比重の１．２倍以上
に設定したので、これら粒子どうしが衝突し易く、この
衝突の剪断力による成長前の微生物膜の削り取り効果に
よって、粒子の表面に微生物膜が成長することがなく、
よって、微細なあるいはコロイド状の沈降しにくい剥離
汚泥となって処理された廃水中へ混入することがない。
この結果、得られる処理水のＳＳ値を生活廃水では５〜
８mg／以下にすることが可能になる（因みに、従来の
懸濁粒子法では３０〜７０mg／が限界であった）。ま
た、処理水のＢＯＤ、ＣＯＤなどは従来の懸濁粒子法に
より廃水処理した場合の３０〜４０％程度にまで低減す
ることができる。例えば、ＢＯＤなどは４〜１０mg／
程度にすることができる（因みに、生活廃水を従来の懸
濁粒子法で処理し、一般的な沈澱池で処理するとＢＯＤ
は３０〜５０mg／になる）。

また、本発明の廃水処理法で発生する粒状汚泥は、凝縮
した状態であるので、量が少なく、従来の懸濁粒子法の
場合の約１／２以下になる。このように、処理しなけれ
ばならない汚泥の量が大幅に削減されるので、本発明の
廃水処理方法によれば、ランニングコストの大幅な低減
を実現できる（因みに、一般的な活性汚泥法で廃水を処
理した場合の余剰汚泥発生量は、廃水の流入量に対して
約１v ／v ％、除去ＢＯＤに対して４０〜６０wt／wt％
であるが、本発明の方法にあっては、前者で０．２〜
０．５v ／v ％後者で２０wt／wt％にできる）。

さらに、本発明の処理法にあっては、発生する汚泥が沈
降性に優れたものなので、一般的で安価な沈澱分離法に
より容易に除去できる。従って、本発明の処理法によれ
ば、汚泥の除去に費用のかかる凝集沈澱法や膜分離法を
用いる必要がなく、従来懸濁粒子法で問題になってい
た、汚泥除去費用により廃水処理コストが上昇する問題
を解決できる。

すなわち、本発明の方法によれば、微生物担体を懸濁さ
せて廃水を処理する懸濁粒子法の廃水処理コストを大幅
に引き下げることができる。

懸濁粒子法は、元来、容積効率が高く、小形の装置で実
施できる長所がある。本発明によれば、そのうえに廃水
処理コストの低減を実現できる。従って、本発明の廃水
処理法は従来処理コストの問題から活性汚泥法が主流で
あった有機性廃水の処理を一新するものと思われる。そ
して本発明の方法によれば、処理装置の小型化が図れ、
処理施設の用地を縮小でき、建設コストを低減できる。
特に、その効果は、地価が高く、土地の有効利用が求め
られる都市部の事務所ビルにあっては莫大なものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の廃水処理法の一実施例に好適に用いら
れる装置を示す概略構成図、第２図は従来の懸濁粒子法
で得られる処理水の水質とＢＯＤ容積負荷との関係を示
す関係図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃水に粒子を懸濁して生物学的に処理する
に際して、微生物を包蔵された有機性粒子と無機性粒子とを懸濁せ
しめてなり、前記無機性粒子の粒径が０．１〜０．５ｍ
ｍでありかつ該無機性粒子の比重が前記有機性粒子の比
重の１．２倍以上であることを特徴とする廃水処理法。