JPH0716584A - 水の生物学的処理方法 - Google Patents

水の生物学的処理方法

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JPH0716584A
JPH0716584A JP14152594A JP14152594A JPH0716584A JP H0716584 A JPH0716584 A JP H0716584A JP 14152594 A JP14152594 A JP 14152594A JP 14152594 A JP14152594 A JP 14152594A JP H0716584 A JPH0716584 A JP H0716584A
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パベル シュードバ
Michele Pannier
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 小さな粒度のバイオマス支持物質を使用す
る、水の生物学的処理方法の提供を目的とする。 【構成】 粒状の支持物質に固定された微生物の培養基
を包む生物学的反応器を使用する水の生物学的方法であ
って、消費されてもよい粉末物質が前記反応器に注入さ
れ、該方法は生物学的プロセスに必要な粒度を持つ、支
持物質の自己選択及び自己調整を確実にするために実施
される水の生物学的処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水の生物学的処理方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の水処理方法は固定化された培養を
ますます含むようになってきていることが公知である。
バイオマスが支持物質上で固定されると、生物学的処理
プラントの体積単位当たりの濃度を増すことが可能とな
る。このように、生物学的反応及び物質移動は一般によ
り急速な反応速度に伴って発生する。
【０００３】更に、バイオマスの活動は生分解プロセス
において必要不可欠な役割を演じることが知られてい
る。膨張、運動、乱流もしくは流動化される粒状物は、
いわゆる流動床反応器において、好ましくは三相培地
（気体−水−粒子）において、支持物質としてますます
使用されるようになってきている。粒子の運動は気泡と
前記粒子間に多少頻繁で、粗暴な衝突を生じさせる。こ
れらの衝突は生物粒子の表面で薄い活性生物膜（摩損力
及びせん断力）の良好な制御ができるようにする。特定
のプロセスを実施する際に、支持物質／バイオマスの分
離のための外部システムが必要である。
【０００４】バイオマスの固定化のために利用できる支
持物質の表面部分は、処理方法の効率を決定する要素で
あるので、これは微細な（従って大きい表面積を提供す
る）物質、あるいは生物学的反応器のためにより高い充
填比を必要とする粒径の大きい物質のいずれかの選択を
必要とする。
【０００５】微細な物質を使用した場合の欠点は、反応
器の操作中の浸出によりこの物質を失う危険があること
である。結果として反応器のための高い充填比を生じさ
せる、より粒子の大きい支持物質を使用すると、特に減
少した酸素移動、及び高いエネルギー消費に結び付く流
体力学的束縛を生じさせる。これらの欠点にもかかわら
ず、水の生物学的処理方法は、ほとんどの場合、バイオ
マス用の支持物質として粒子の大きい支持物質を利用
し、この場合、この物質は充分限定された粒度の特徴を
持つ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は小さな粒度の
バイオマス支持物質を使用する、水の生物学的処理方法
を提供することを目的とし、この方法は水処理用の生物
学的プロセスにおいて、支持物質の自己選択を提供す
る。
【０００７】従って、本発明の課題は、粒状の支持物質
に固定された微生物の培養基を含む生物学的反応器を使
用する、水の生物学的処理方法であり、該方法によれ
ば、消費されてもよい粉末物質が前記反応器に注入さ
れ、該方法は生物学的プロセスに必要な粒度を持つ、支
持物質の自己選択及び自己調節を確実にするために実施
されることを特徴とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの特徴によ
れば、前記消費されてもよい粉末物質は０〜５００ミク
ロン、好ましくは０〜２５０ミクロンの粒度、１５００
ｋｇ／ｍ3 以上の密度、及び８００〜５０００ｍ2 ／ｍ
3 のオーダーである利用可能な表面積を持つ。
【０００９】本発明によれば、前記消費されてもよい粉
末物質の注入は、連続的にあるいはバッチ量で行われ
る。
【００１０】本発明の課題である処理方法の好ましい態
様によれば、この粉末物質は例えばカオリン廃棄物から
なっていてもよい。
【００１１】本発明によれば、生物学的反応器の充填比
は５体積％以下である。
【００１２】
【作用】理解されるように、本発明による処理方法は、
微細な粒状物を微生物（接種物質）の培養基を含む適切
な生物学的反応器の中に連続的に、あるいはバッチ注入
することからなる。生物学的反応器には被処理水が送ら
れ、微細な／中位の気泡を送り込む空気混和装置によっ
て空気が供給される。酸素欠乏（脱窒処理）培地もしく
は嫌気性（リン酸塩除去処理）培地においては、空気混
和装置は当然取り除かれる。液体及び気体流体の運動は
（限定される気体及び液体の速度に応じて）共通の流れ
方向に、また上昇方向に発生する。更に、反応器は機械
的攪拌手段（攪拌反応器）を含んでもよい。
【００１３】本発明の課題である方法は、生物粒子を形
成する一方で、薄い活性生物膜を固定化するのに適した
粒状物の粒度を非常に高速に予め選択できるようにし、
生物粒子は事実上、システム、流体力学的状態、及び自
由なバイオマスの展開を許さない非常に短い滞留時間に
おける全てのバイオマスを構成する。
【００１４】最も微細な無機粒子は、反応器内の生物学
的反応中に生じるバイオマスと共に浸出される。この遊
離バイオマスは粒子間及び粒子と気泡間の衝突から生じ
る。こうして、平衡状態が時を越えてシステム内に作り
出され、微細な粒状物の一部が作り出されたバイオマス
と共に排出され、周期的に新しい物質が供給されて、生
物学的反応器の必要な充填比を保持することができる。
望ましい充填比の関数として、このプロセスが周期的に
繰り返される。
【００１５】事実上、全てのバイオマス（独立栄養生物
＋従属栄養生物）は生物粒子上に固定され、得られた薄
い生物膜によって助長される変換は、大きな反応速度ま
たは処理速度及び結果として生じる反応器における短い
流体力学的滞留時間を助長する。
【００１６】培地の活発な攪拌を考慮すれば、摩損及び
せん断現象はかなりなものであるので、生物膜は「統計
的に」大きく成長しない傾向がある。しかしながら、何
等かの理由で、粒子はこれらの状態に順応し、その結果
として、培養基の成長が生物膜の厚さを増加させること
ができ、生物粒子の直径の増加に、またその密度の連続
減少につながり、その結果システムからの生物粒子の浸
出が起こる。
【００１７】本発明の方法において、損失は新しい物質
の周期的もしくは連続的な注入によって補われ、またこ
れらの生物粒子の急速な形成は以前に作り出された平衡
状態に何の影響も与えない。換言すれば、システム内の
生物粒子の濃度が設定値付近で変動しても、収率は変化
せず、高いままである。
【００１８】更に、本発明による方法は、反応速度を補
い、またこうしてプロセスの不変かつ最大の収率を守る
ために、温度の関数、また適当な場合は、予測できる負
荷（可変人口、季節的産業等を抱える地域）の関数とし
て、充填比を容易に調整することを可能にする。
【００１９】このように、広い範囲で充分限定された粒
度を持つ、消費されてもよい粗粉末物質で開始し、固定
化のための大きな表面積を提供する適切なフラクション
が選択され、本発明による方法によって保持される。
【００２０】添付図面の図１は本発明による方法の様々
な段階を示すブロック線図である。この線図は充分に明
白なものであり、付加的なコメントを必要としない。
【００２１】消費されてもよい粉末物質の選択は、一方
で、新たに注入されたフラクションの微生物による非常
に急速な棲みつきと、他方、使用される粗生成物向けの
低価格を要求する。
【００２２】前述したように、生物学的反応器に注入さ
れるこの微細な粒状物は、例えば、カオリン廃棄物から
なっていてよい。
【００２３】この物質が持つべき特徴は以下の通りであ
る： ・小さな粒度（０〜５００ミクロン） ・密度＞１５００ｋｇ／ｍ3 ・低い充填比（５体積％以下） ・高い利用可能表面積（８００〜５０００ｍ2 ／ｍ3 ） ・非常に粗い物質 ・「消費されてもよい」、損失を受け入れられる、置き
換えられること。
【００２４】本発明の課題である方法を実施することが
できる模範的なプラントを指標として説明するが、如何
なる制限をも意図していない。この説明は、各々三相反
応器（図２）及び二相と三相の反応器（図３）からなる
水の生物学的処理プラントを各々示す添付図面の図２と
図３を参照して行う。
【００２５】図２及び図３において、本発明による方法
を実施するための装置は、基本的に、流動床生物学的反
応２（硝化−図２）、あるいは図３に示した模範的な態
様による二相の流動床反応器７（脱窒）と三相の流動床
反応器２（硝化）のいずれかからなる。この装置はそれ
に加えて、水＋スラッジ／生物粒子分離器４、及び最後
の清澄器５あるいは浮遊選鉱デバイスを含む。
【００２６】被処理水１は反応器２もしくは反応器７に
ポンプで注入され、そこで空気の存在下（三相反応器
２）、もしくは空気の不在下（二相反応器７）で、生物
粒子３と接触させられる。これらの反応器２及び７は、
現在使用されている方法に反して、５体積％以下の非常
に低い充填比を持つ。
【００２７】汚染（Ｃ／Ｎ）から開放された後、水は生
物学的反応器の内側もしくは外側のいずれにも置くこと
ができる分離器４の中で、生物粒子と分離される。懸濁
物質、及び特に支持物質の微細な粒子を含む処理水は清
澄器５に送られ、そこで水の浄化と、微細粒子及び作り
出されたバイオマスの抽出が行われる。浄化された水は
次に、自然培地に排出される。
【００２８】分離器４に保持される生物粒子は、再循環
ダクト６によって、新しい処理サイクルのために反応器
２の中で連続的に再循環される。第二の再循環回路８
は、図３の模範的態様の反応器７の中のプラントの最上
部における硝酸塩の供給を保証し、そこで硝酸塩は生物
粒子３によって、気体窒素９に転換される。
【００２９】本発明によれば、組織的に除去される粒子
のパージは、三相反応器２（図２）、及び／もしくは二
相反応器７（図３）のいずれかへの新鮮な物質１０の周
期的注入によって補われる。生物学的プロセス中に生じ
るバイオマスの抽出は、最後の清澄器５から、例えばバ
ルブ１１の助けによって実行される。
【００３０】
【発明の効果】本発明の課題である方法によって提供さ
れる利点としては、以下のものが挙げられる： −広い粒度範囲を持つ粗生成物から、微生物用の支持物
質を適切に選択すること； −このような生物学的処理方法に使用されている従来の
物質（砂、活性炭素、バイオライト等）より５０〜１０
０倍のオーダーで安い価格の、再生可能で、消費されて
もよい物質を使用すること； −固定化のための高い表面積及び低い充填比との交換； −大きな反応速度（活性スラッジに比べて２０倍程度ま
で高い）； −その処理の故に、高品質のスラッジ（低い体積／濃度
比；高濃度のスラッジ製造、それによりその品質を改善
する）； −活性スラッジ（１時間当たり５〜１０ｋｇ／ｍ2 ）に
対して、高い質量の流れ（１時間当たり６００ｋｇ／ｍ
2 まで）； −水処理における広い応用分野： ・窒素（第三級硝化）：三相流動床（図２）； ・炭素／窒素（硝化）：三相流動床； ・全体として炭素／窒素（硝化／脱窒）：二相７流動床
と三相２流動床の連結（図３）； ・リン：システムが脱窒及び嫌気性領域に連結される場
合。
【００３１】下記の表において、本発明による方法と、
公知の方法の反応速度との比較を示す。
【００３２】
【表１】 ──────────────────────────────────── 方法 １３−１５℃での反応速度 （平均）（ｍｇＮ／ｇＶＭ．ｈ） ──────────────────────────────────── 本発明による充填比１．６％ １０−２０ 活性スラッジ １− ３ バイオフィルター ４− ５ 活性スラッジ＋固形支持体上に固定された培養 ４− ６ １０％の充填比を持つ気泡ポンプ固定化培養 ３−１４ ───────────────────────────────────
【００３３】本発明は本明細書において説明し、及び／
もしくは表した模範的態様に制限されることはなく、そ
の全ての変形を含むものであることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法による処理工程を示す説明図であ
る。
【図２】三相反応器からなる水の生物学的処理プラント
を示す概要図である。
【図３】二相と三相の反応器からなる水の生物学的処理
プラントを示す概要図である。
【符号の説明】
１ 被処理水 ２ 反応器 ４ 分離器 ５ 清澄器 ６ 再循環ダクト ７ 反応器 ８ 再循環回路 １１ バルブ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 粒状の支持物質に固定された微生物の培
    養基を包む生物学的反応器を使用する水の生物学的処理
    方法であって、該方法によれば、消費されてもよい粉末
    物質が前記反応器に注入され、該方法は生物学的プロセ
    スに必要な粒度を持つ、支持物質の自己選択及び自己調
    整を確実にするために実施されることを特徴とする水の
    生物学的処理方法。
  2. 【請求項２】 生物学的反応器の充填比が５体積％以下
    であることを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の処理方法であって、前
    記消費されてもよい粉末物質は０〜５００ミクロン、好
    ましくは０〜２５０ミクロンの粒度、１５００ｋｇ／ｍ
    3 以上の密度、及び８００〜５０００ｍ2 ／ｍ3 のオー
    ダーである利用可能な表面積を持つことを特徴とする処
    理方法。
  4. 【請求項４】 前記消費されてもよい粉末物質の注入が
    連続して行われることを特徴とする前記請求項１〜３の
    いずれかに記載の処理方法。
  5. 【請求項５】 前記消費されてもよい粉末物質の注入が
    バッチ量で行われることを特徴とする請求項１〜３のい
    ずれかに記載の処理方法。
  6. 【請求項６】 前記消費されてもよい粉末物質がカオリ
    ン廃棄物からなることを特徴とする前記請求項１〜５の
    いずれかに記載の処理方法。
JP14152594A 1993-06-23 1994-06-23 水の生物学的処理方法 Pending JPH0716584A (ja)

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DE (2) DE69403140T2 (ja)
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