JPH0645038B2 - セラミックスによる水の浄化方法 - Google Patents

セラミックスによる水の浄化方法

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JPH0645038B2
JPH0645038B2 JP62310594A JP31059487A JPH0645038B2 JP H0645038 B2 JPH0645038 B2 JP H0645038B2 JP 62310594 A JP62310594 A JP 62310594A JP 31059487 A JP31059487 A JP 31059487A JP H0645038 B2 JPH0645038 B2 JP H0645038B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は都市下水、醸造工業・食品加工・鉄鋼業等の産
業廃水、河川・湖沼等の水道原水、風呂循環水およびい
けす等の水産養殖循環水を浄化する方法に関するもので
ある。
(従来の技術) 都市下水、産業廃水などに含有されている有機物を除去
するために、微生物を利用した生物化学的処理方法が広
く用いられている。従来、この方法は活性汚泥処理装置
の曝気槽に活性汚泥(微生物の集合体)を浮遊させ、汚
濁物を分解・除去する活性汚泥処理が一般的であった。
しかし、この方法は活性汚泥を沈降分離する工程でバル
キング現象をおこしやすく、活性汚泥の高濃度化がかな
り困難である。又、汚泥の沈降性、圧密性が悪いために
余剰汚泥量の増大を招き、この処理が大きな問題となっ
ている。
このような標準活性汚泥法の問題点を解決するために、
本発明者等は、既にセラミックスを活性汚泥の固定化担
体に用いた固定床型バイオリアクターによる都市下水お
よび産業廃水の処理方法を開発している(特願昭61−18
4935号)。このセラミックス固定床型バイオリアクター
は、活性汚泥を高濃度に維持することができるため、標
準活性汚泥法と比較すると処理効率を3〜4倍にあげる
ことが可能であり、又余剰汚泥の発生量を著しく削減す
ることができる。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、固定床型バイオリアクターは、従来からあるハ
ニコムチューブ等の固定化担体を含め、固定化担体の種
類にかかわらず次のような問題点を有している。すなわ
ち、OD容積負荷が2kg/m3日程度にまで大きくなる
と、廃水中の溶存態の有機物は除去できるが、セラミッ
クス等の固定化担体に付着している汚泥が剥離し、処理
水中に流出してくる。しかもこのような汚泥は糸状の性
状を示し、きわめて沈降性が悪いため、沈降分離装置で
2〜3時間の滞留時間により除去するのはかなり困難で
ある。このため、セラミックス等を活性汚泥の固定化担
体とする固定床型バイオリアクターの処理水質は、高負
荷処理において、この流出汚泥によってやや悪化するこ
とがしばしば知見される。
このような糸状の汚泥を除去し、処理水質を改善する方
法として、硫酸ばんどやポリマー等を注入し凝集沈澱さ
せる方法、もしくは砂濾過等により除去する方法等が従
来技術として存在しているが(例えば用水廃水ハンドブ
ック(2)、産業用水調査会発行)、いずれも設備費、ラ
ンニングコストの増大を招き、かつ操業技術が頻雑とな
ることを余儀なくされてしまう。
本発明は、前述した従来の水の浄化方法において用いら
れる標準活性汚泥法およびセラミックス等を固定化担体
とする固定床方式の活性汚泥処理方法の問題点を解決す
るため、新しい浄化方法を提供する。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、都市下水、産業廃水、水道原水、風呂循環
水、水産養殖循環水の生物化学的処理において、微生物
を付着させたサドル型および/またはリング型の多孔性
セラミックス固定床に酸素を溶存させた原水を通水して
生物化学的に処理した後、サドル型および/またはリン
グ型の多孔性セラミックスを濾過材として充填した濾過
槽に通水して処理することを特徴とするセラミックスに
よる水の浄化方法である。
(作用) 本発明者等は、下水の活性汚泥処理方法について研究す
る過程で、活性汚泥が存在する曝気槽にセラミックスを
浸漬すると活性汚泥がセラミックス内部に積極的に入り
込むことを知見した。そして、この知見を基にセラミッ
クスを下水の活性汚泥処理における担体として利用し、
下水を効率的に処理する方法を確立している。
又、本発明者等は、高負荷処理において、セラミックス
固定床から剥離する汚泥の除去方法を研究する過程で、
サドル型および/またはリング型の多孔性セラミックス
が砂、アンスラサイト等の従来の濾材と比較してきわめ
てすぐれた濾過性能を有していることを知見した。
このセラミックスを濾材として充填したセラミックス濾
過装置は以下のような特徴を有している。まず60m3
m2日以下の濾過速度においても剥離汚泥をほぼ完全に除
去でき、しかもサドル型および/またはリング型の多孔
性セラミックスの空間率が70%以上と大きいため、
砂、アンスラサイト等の他の濾材と比較して濾過継続時
間を5〜10倍も長くとることができる。又、砂、アン
スラサイト等の濾材では、逆洗時に濾材の流出を余儀な
くされるが、セラミックス濾材の場合は流出を考慮しな
くてもすむため維持管理がきわめて容易であり、排水樋
を濾材表面近辺に設置することも可能であるため、逆洗
水量も削減できる。
本発明は以上のような知見に基づいてなされたものであ
り、本発明によれば浄化処理を高効率で行なうことがで
き、しかもSSを0〜5mg/程度まで除去できるので
極めてすぐれた処理水質が得られる。
まず、本発明を実施するために用いるセラミックス固定
床からなる固定床型バイオリアクターおよびセラミック
スを充てんした濾過装置の構造について第1図によって
説明する。第1図はセラミックス(例えばサドル型)の
充填材を充填したセラミックス固定床型バイオリアクタ
と、濾過材としてセラミックスを充填したセラミッ
クス濾過装置とから構成される水の浄化装置を示す。
バイオリアクターの中心部にはエアリフト管6が設け
られ、その下部には曝気用の散気管4がパイプを介して
曝気用ブロア3に接続されて設けられている。また、セ
ラミックス固定床5の下部にガスノズル14を配設して
逆洗用ブロア7からエアーをふきこみ、余剰に付着した
活性汚泥を剥離・除去できるようになっている。セラミ
ックス濾過装置にはセラミックス濾過槽12を設け、
濾材としてセラミックス(例えばサドル型)が0.6〜2
m程度の高さの範囲で充填されている。セラミックス濾
過槽12の下部には逆洗用の散気管13がパイプを介し
て逆洗用ブロア7および逆洗用ポンプ11に接続され設
けられている。バイオリアクターの逆洗水9もセラミ
ックス濾過装置に流入させることによって処理が可能
である。
次にこの装置を用いて処理する方法について説明する。
バイオリアクターのセラミックス固定床5内に活性汚
泥混合液を通してエアレーションを行い、セラミックス
に微生物を付着させた後、原水供給ポンプ2によって処
理原水1をバイオリアクターの底部に供給すると同時
に散気管4より曝気を行うことにより、原水はエアリフ
ト管6を上昇しながら酸素を溶存させられ、セラミック
ス固定床5に上方から供給され、セラミックス固定床5
中を下向流になって通水されながら微生物により生物化
学的に処理される。処理後の生物膜処理水8はセラミッ
クス濾過装置の上方からセラミックス濾過槽12に導
入されて濾過され、下方から清浄な処理水10として排
出される。
セラミックス固定床5およびセラミックス濾過槽12が
閉塞した場合も再生利用が可能である。セラミックス固
定床5の閉塞が起った場合、或いは閉塞に近い状態にな
ったら、逆洗用ブロア7によって空気を1m3/m2・分程
度の流速でガスノズル14から15分間程度曝気すると
同時に原水を通水し、余剰の活性汚泥だけを簡易に除去
することができる。逆洗の頻度は対象原水の種類によっ
て多少異なるが、通常、1回/週程度の逆洗で問題は無
い。又、セラミックス固定床5からの逆洗水は、セラミ
ックス濾過装置もしくは図示していない汚泥濃縮槽に通
水することによって濃縮汚泥と透過液(上澄液)に分離
する。又、セラミックス濾過槽12が閉塞に近い状態に
なった場合は、逆洗用ブロア7によって散気管13より
空気を1m3/m2分程度の流速で流すと同時に逆洗ポンプ
11によって水を0.2〜0.3m3/m2分程度の流速で5〜1
5分程度流し、空気と水を同時に流入させることにより
閉塞している活性汚泥をほぼ完全に除去することができ
る。逆洗の頻度はバイオリアクターから流出する汚泥
量により決定されるが、通常の場合、セラミックス1m3
あたり3〜4kgの汚泥を保持することができる。逆洗水
は図示してない汚泥濃縮槽に通水し、濃縮汚泥と上澄液
に分離する。このように再生したセラミックスは、活性
汚泥の固定化性能が損われず、また濾過性能も損われる
こともないため、再使用が何度でも可能である。
本発明に使用されるセラミックスの原料としては、例え
ばアルミナ、シリカあるいはこれらの混合物、更に金属
を精錬する際に発生するスラグ、あるいは高炉水砕の微
粉末を混合したものなどを用いることができる。中で
も、セラミックスの素材として種々の素材について検討
した結果、製鉄所の溶鉱炉において銑鉄を製造する際に
副産物として得られるスラグを高圧水により急冷した、
いわゆる高炉水砕を主原料に用いるのが最適である。こ
のセラミックスは例えば高炉水砕に粘土及び気孔形成材
を配合し、サドル形あるいはリング形、球形等の一定の
形状に成形したのち、焼成することによって得られるも
のである(特願昭61−221651号)。
高炉水砕を廃水処理用微生物の固定化担体および濾過材
の主原料に用いる理由は次の通りである。
(1)高炉水砕は、製鉄所の副産物として得られるので安
価であり、また、組成的にも安定している。
(2)高炉水砕の微粉は活性汚泥の固定化担体として優れ
ており、高炉水砕を原料としたセラミックスは、活性汚
泥の固定化性能が優れている。
(3)高炉水砕はCaOを42〜45%も含有しているので、
高炉水砕を主原料とすると、アルミナ又はシリカを原料
にしたセラミックスよりも低温度でセラミックスが得ら
れる。
このように高炉水砕を主原料にしたセラミックスからな
る廃水処理用微生物の固定化担体は、一般のセラミック
スよりも微生物の固定化性能が優れ、また安価に製造で
きる。また、濾過材としても濾過性能、効率が特にすぐ
れ、安価に製造できる。
(実施例) 次に、本発明の実施例について説明する。
実施例1(下水の処理) 第1図の浄化装置のセラミックス固定床型バイオリアク
ターに高炉水砕を主原料とするサドル型のセラミック
ス(3/4インチ)を50、又セラミックス濾過装置
に前記と同じセラミックスを8充填した。次に市下
水処理場の曝気槽から採取した活性汚泥混合液をバイオ
リアクターに入れて16〜24時間程度エアレーショ
ンを行ない、活性汚泥をセラミックスに固定化した。
この状態になったら第1表に示す人工下水を原水供給ポ
ンプ2でセラミックス固定床5内の滞留時間が6時間に
なるように通水し、順次2週間毎に滞留時間を6時間→
4時間→3時間→2時間に変更した。次いで生物化学処
理後の処理水を前記と同じサドル型セラミックスを充填
したセラミックス濾過装置に通水して濾過処理した。
処理結果を第2表に示す。
第2表の結果から、処理時間2h、BOD容積負荷量2.4kg
/m3・日という高負荷処理においても、濾過水の水質は
BOD5mg/以下、SSが2mg/以下、CODが10mg/
以下であり、良好な処理が可能である。このことから
セラミックス固定床型バイオリアクターによる処理とセ
ラミックスを濾過材に用いた濾過装置による処理とを組
みあわせた本法は、一般の下水の活性汚泥法と比べて、
処理水質がすぐれ、しかも4〜5倍の高効率処理が可能
であることが明らかになった。
実施例2(産業廃水の処理) 第1図の浄化装置のセラミックス固定床型バイオリアク
ターに高炉水砕を主原料とするリング型セラミックス
(直径8mm、長さ12mm)を50、又セラミックス濾
過装置に前記と同じセラミックスを8充填し、コー
クス工場から発生するガス廃液を処理している活性汚泥
処理装置の曝気槽から採取した活性汚泥混合液をバイオ
リアクターに20入れて16〜24時間程度エアレ
ーションを行い、活性汚泥をセラミックスに固定化し
た。そこで、第3表に示すコークス工場から発生したガ
ス廃液を4倍に希釈した廃水をCODMn負荷量が1.5kg/m3
・日になるように原水供給ポンプ2で供給し、処理を行
った。
固定化した活性汚泥が第3表の廃水に馴養して処理水の
CODMnが100mmg/以下になるまで同じ条件で処理を行
い、処理水のCODMnが100mg/以下になったら遂次COD
負荷量を増加して処理を行った。次いで生物化学処理後
の処理水をセラミックス濾過装置に通水して濾過処理
した。その結果を第4図に示す。
第4表に示すように、コークス工場から発生するガス廃
液を本発明の方法で処理した結果、COD容積負荷量4kg
/m3・日の高負荷処理を行ってもCODが90mg/以
下、SSが40mg/以下の処理水が得られた。
実施例3(河川水等水道原水の処理) 河川水、湖沼水等の水道原水のCOD、NH3-N、臭味の高効
率除去方法としても本法を用いることができる。
実施例1と同様にセラミックス固定床型バイオリアクタ
およびセラミックス濾過装置にセラミックスを充
てんした後、セラミックス固定床内の滞留時間が6hに
なるように水道原水の通水を開始した。通常2〜3週間
で微生物がセラミックス固定床5に固定化されるため、
この後、順次2週間に滞留時間を短縮し、最終的には固
定床5内の滞留時間を1h、濾過装置の濾過速度を50
m3/m2・日になるように設定し、次いで生物化学処理後
の処理水をセラミックス濾過装置に通水して濾過処理を
行う長期間の実験を実施した。この結果を第5表に示
す。
第5表の結果から、セラミックス固定床での滞留時間が
1時間という高効率処理でも、濾過水中のKMnO4消費量
は10mg/、NH3-Nが0.01mg/、臭味2倍であり、
良好な処理が可能である。特に本法は臭味の除去につい
て効果的である(除去率90%)ことが明らかになっ
た。又、後工程の砂濾過の負荷を著しく低減でき、施設
全体の小型化が可能である。
(発明の効果) (1)セラミックス固定床型バイオリアクターは活性汚泥
を高濃度に保つことが可能であるため、原水中に溶存し
ている有機物を高効率に処理することが可能である。し
たがって、例えば都市下水の場合であれば、従来法と比
較して生物化学的反応槽の容量を1/3〜1/4にすることが
できる。
(2)後処理工程に用いるセラミックス濾過装置はバイオ
リアクターから剥離する微生物を保持する機能がすぐれ
ているため、処理水中に浮遊物がほとんど流出しない。
したがって、きわめて良好な水質を得ることができると
ともに、沈澱池等の重力式沈降分離装置を省略すること
ができる。
(3)一般の活性汚泥処理に多く用いられている均一混合
型に比べて、生物化学的反応槽内に活性汚泥を均一に混
合する必要がなく、単に原水に酸素を溶解させるのみで
良いので、従来の方法と比べて曝気用空気に必要な動力
が少なくてすむ。
(4)活性汚泥等の微生物がセラミックス内に固定化され
ているので、一般の均一混合型活性汚泥処理に発生しや
すい活性汚泥のバルキングが発生しないので、処理が安
定しており、また良好な処理ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するための浄化装置の例を示す図
である。 1…原水、2…原水供給ポンプ、3…曝気用ブロア、4
…散気管、5…セラミックス固定床、6…エアリフト
管、7…逆洗用ブロア、8…生物膜処理水、9…逆洗
水、10…処理水、11…逆洗ポンプ、12…セラミッ
クス濾過槽、13…散気管、14…ガスノズル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室氷 武久 佐賀県西松浦郡有田町1288番地 岩尾磁器 工業株式会社内 (72)発明者 古賀 昭憲 佐賀県西松浦郡有田町1288番地 岩尾磁器 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−122996(JP,A) 特開 昭61−157396(JP,A) 特開 昭62−11596(JP,A) 特開 昭60−261586(JP,A) 実開 昭54−158377(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】都市下水、産業廃水、水道原水、風呂循環
    水、水産養殖循環水の生物化学的処理において、微生物
    を付着させたサドル型および/またはリング型の多孔性
    セラミックス固定床に酸素を溶存させた原水を通水して
    生物化学的に処理した後、サドル型および/またはリン
    グ型の多孔性セラミックスを濾過材として充填した濾過
    槽に通水して処理することを特徴とするセラミックスに
    よる水の浄化方法。
  2. 【請求項2】金属を精錬する際に発生するスラグを原料
    の一部に使用したセラミックスを用いる特許請求の範囲
    第1項に記載の方法。
  3. 【請求項3】高炉水砕スラグを原料の一部に使用したセ
    ラミックスを用いる特許請求の範囲第1項に記載の方
    法。
JP62310594A 1987-12-08 1987-12-08 セラミックスによる水の浄化方法 Expired - Lifetime JPH0645038B2 (ja)

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