JPH0734913B2

JPH0734913B2 - 活性汚泥の処理方法

Info

Publication number: JPH0734913B2
Application number: JP17372386A
Authority: JP
Inventors: 栄一中村; 久吉皆方; 剛彦高野
Original assignee: 建設省土木研究所長; 浅野工事株式会社
Priority date: 1986-07-25
Filing date: 1986-07-25
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPS6331596A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、活性汚泥の処理方法に関するものであり、更
に詳細には、カチオンに帯電させた担体を用い、また他
方では活性汚泥をアニオン処理して、担体と活性汚泥と
を強固に結合せしめ、もって、下水処理を有利に実施す
るための方法に関するものである。

したがって本発明は、下水処理技術、公害防止技術の産
業分野において重要な役割を果すものである。

（従来の技術）活性汚泥法による下水処理において、活性汚泥を担体に
固定することができれば、活性汚泥濃度を高めることが
できるので高負荷処理が可能となるし、粒子の沈降速度
を高めることができるので固液分離が容易となり、非常
に効率よく低コストで下水処理を実施することができる
はずである。

しかしながら、このような活性汚泥の固定化において、
撹拌や振動といつた機械的力を及ぼしても活性汚泥を遊
離することなく強固に結合し且つ活性汚泥の活性には全
く影響を与えることのない担体は開発されていないし、
ましてや活性汚泥の方を処理するという技術思想にいた
っては全く知られておらず、結局、上記したような下水
処理は実施されていないのが技術の現状である。

（発明の目的）本発明はこのような技術の現状に鑑みてなされたもので
あって、上記した新規にして有用な担体を開発し、これ
を用いて更に効率よく下水処理を行なう新規な方法を開
発する目的でなされたものである。

（発明の構成）本発明は上記目的を達成するためになされたものであっ
て、物理化学、生化学、生物学、微生物学、無機化学そ
の立各種の分野から検討した結果、担体の物理性、電気
性といった従来全く検討されていなかった側面に着目す
るに到った。

そして研究を続けた結果、担体の帯電が活性汚泥の固定
化に直接且つ極めて大きく影響するという新知見を得、
これを基礎として更に研究の結果、活性汚泥の担体への
固定化を更に推進せしめるためには担体の帯電のほかに
活性汚泥自体も処理する必要があることを認め、担体と
汚泥の双方を処理するという全く発想を異にする新規な
技術思想を着想するに到り、これが端緒となって本発明
が完成されたのである。

すなわち、本発明は、担体をカチオンに帯電させると同
時に活性汚泥はアニオン処理しておくことを重要なポイ
ントとするものである。

固定化用担体としては、無機物、有機物、低分子物質、
高分子物質、天然物、合成物のいずれもが広く使用で
き、その例としては次のものが列挙される：砂、硅砂、
貝化石、クリストバル石、活性炭、ゼオライト、石炭、
コークス粒、鉄粉、磁鉄鉱、粘土鉱物（モンモリロナイ
ト、ベントナイト、酸性白土、カオリナイト等）、多孔
性ガラス、アルミナ、シリカゲル、ヒドロキシルアパタ
イト、リン酸カルシウムゲル；ポリスチレン、ナイロ
ン、ポリウレア、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリア
クリルアミドゲル、ポリアクリレート、ケイ素樹脂、ポ
リビニルアルコールゲル、各種共重合体といった合成樹
脂；デンプン、コンニャク粉、寒天、アガローズゲル、
グルテン、セルロース、DEAE（又はDEAA、TEAE、CM）−
セルロース、セルロースエステル等の天然物；担体は、
これらに限定されるものではなく、各種のものが広く使
用される。

担体の大きさ、形状は必要に応じて適宜選択するもので
あり、球状、棒状、角状、中空状、膜状、筒状、ホロー
ファイバー状等に成形できる。その表面は滑面としても
よいし、付着性を向上させるために粗面としたり、ま
た、多孔質にしたりしてもよい。担体の種類も目的に応
じて選択するのが良いが、活性汚泥を固定する場合に
は、大量に使用するために価格が問題となり且つ攪拌や
振動等の機械的処理にも耐えねばならないので、硅砂、
貝化石、クリストバライト、活性炭、ゼオライトといっ
た無機系の担体が好都合であるが、これらのものに限定
されるものではなく、その他有機系の担体も適宜使用で
きる。

本発明においてはこの担体をカチオンに帯電せしめるの
であるが、このためには、担体を高分子凝集剤で処理す
るのである。高分子凝集剤としては、分子量500〜1500
万、好適には1000〜1000万のカチオン性高分子凝集剤が
使用され、その例としては次のものが挙げられる。

○ポリジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート ○ポリジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート
−ポリアクリルアミド共重合物 ○ポリエチレンイミン CH₂CH₂NHｎ ○キトサン ○ポリビニルピリジン塩酸塩 ○ビニルピリジン共重合物塩上記のように担体をカチオン性高分子凝集剤で処理すれ
ば、担体が直接カチオン化される。しかしながら、カチ
オン処理した担体を乾燥し又は乾燥することなくアニオ
ン性高分子凝集剤で処理すると、カチオン化されるだけ
でなく、両者が反応して水不溶性の繊維状析出物が担体
表面に生成するので、このような処理も有利である。こ
のようにして、必要であれば、カチオン性及びアニオン
性高分子凝集剤処理を多数回くり返して、全体として担
体をカチオン性に帯電させることもでき、しかも生成し
た繊維状物によって活性汚泥を更に強固に結合固定する
こともできる。

これらの高分子凝集剤は、上記したように交互に層状に
処理してもよいし、これらで担体を同時に処理して、担
体表面上にカチオンとアニオンとを混在せしめるように
してもよい。ただ、カチオン性高分子凝集剤とアニオン
性高分子凝集剤とを併用する場合には、併用した後、全
体として帯電性がカチオンとなるようにその使用比率を
調整しなければならない。その、その使用比率をを変え
ることによって、活性汚泥の性質や下水処理の性質に応
じて、カチオン帯電性の強度を適正値にもっていくこと
ができる。カチオン性高分子凝集剤のみを使用する場合
であっても、その使用量及び／又はその種類を変えるこ
とによって、同じくカチオン帯電性の強度を適正な範囲
に調節することができる。

陰イオン性高分子凝集剤としては、分子量500〜1500
万、好適には1000〜1000万のアニオン性高分子凝集剤を
使用するのが良く、次のものが例示される。

○ポリアクリル酸塩 ○ポリ（アクリルアミド−アクリル酸塩）共重合物 ○アルギン酸ナトリウム ○マレイン酸共重合物塩 ○その他本発明においては、担体と活性汚泥との結合をより有利
に行うために、担体のカチオン化のみでなく、活性汚泥
の方はアニオン化するという全く新規な技術を採用し且
つこれらの技術を併用するものである。活性汚泥のアニ
オン化は、アニオン源を汚泥と混合接触せしめたり、イ
オン交換樹脂で処理したり、また、前記したアニオン性
高分子凝集剤と接触せしめたりして行うが、他のアニオ
ン化処理も適宜必要に応じて行うとができる。

カチオン化担体とアニオン化活性汚泥による活性汚泥の
固定化処理の具体的態様は、次のとおりである。

方法１砂等の担体に、カチオン性高分子凝集剤の水溶液を添加
して、混合し、30〜150℃で乾燥すると、担体表面に高
分子凝集剤が付着する。

一方、固定化しようとする活性汚泥にあらかじめ、アニ
オン性高分子水溶液を添加し充分に混合しておく。これ
に上記により処理した担体を投入し攪拌すると、担体の
表面のカチオンは、活性汚泥を凝集付着させると同時
に、アニオンと不溶性の繊維状反応物を作るので、活性
汚泥はカチオンの凝集作用と、繊維物の包括安定化の両
作用により非常に安定化する。

方法２上記カチオン処理を行なった担体に、アニオン性高分子
凝集剤の水溶液を添加して混合すると、担体表面に付着
したカチオン性高分子凝集剤とアニオンが反応して、水
不溶性の繊維状析出物が担体表面に生成する。この場
合、アニオンの量は、カチオンとの反応当量と同じか少
ない量とする。次いで、30〜150℃で乾燥すると、担体
粒子表面には、カチオンとそれを包括する繊維状反応物
が付着し、方法１の場合よりもカチオンが更に強固に担
体に付着する。

ただこの場合は、活性汚泥自体もアニオン化されている
ので、カチオン化担体との反応が更に迅速に行われて活
性汚泥と担体との結合固定化がきわめて短時間に行われ
る。また、この方法によれば、担体と活性汚泥との結合
が更に強固なものとなり、しかもそれにもかかわらず活
性汚泥の活性の低下率が極端に低下し且つ活性汚泥の増
殖が更に大巾に増加する。そのメカニズムの詳細は今後
の研究にまたねばならないが、先ず第１に、担体上のカ
チオンとアニオン性高分子凝集剤のアニオンとが反応し
て水不溶性の繊維状析出物が生成し、担体にカチオンが
強力に結合固定される。次に第２に、これをアニオン処
理した活性汚泥中に投入し攪拌すると、アニオン処理を
行なわない活性汚泥の場合よりも更に、両者の付着力が
増加するのみでなく水不溶性の繊維状反応物の生成が更
に促進増強されて活性汚泥が迅速に凝集付着し、また該
繊維状物の包括安定化作用によって活性汚泥と担体とが
更に強固に結合固定化される。つまりこの方法によれ
ば、活性汚泥と担体とが上記したように第１及び第２の
作用によって二重に処理されて、両者間の結合が更に強
固なものとなると推定される。

担体の粒径は、担体の種類、その形状、固定化すべき活
性汚泥の種類、目的等によっても相違するが、小球状と
した場合は0.001〜10mm程度が好ましく、特に好ましい
範囲は、0.05〜0.3mm程度であるが、この範囲に限定さ
れるものではなく、必要に応じて適宜選択する。

これらの高分子凝集剤は、これを水溶液若しくはペース
ト状とした後これに担体を加えて混合攪拌してもよい
し、それとは逆に、担体に該水溶液若しくはペーストを
加えて混合攪拌しても、高分子凝集剤を担体に付着せし
め、担体をカチオン化することができる。

これらの高分子凝集剤は、これを水溶液として使用する
場合には、0.05〜5w/v％、好ましくは0.1〜1.0w/v％と
するのがよく、高分子の粉末の状態で担体と混合して、
水を添加する場合は、水の量は担体がわずかに水没する
程度とするのが好ましい。必要ある場合には、高分子凝
集剤は、その水溶液を担体に直接スプレーしたり、又は
粉末をスプレーした後、水をスプレーしたりして、該粉
末を担体に付着せしめて担体をカチオン化することも可
能である。

担体とカチオン高分子凝集剤の割合は、乾物量換算で 100:0.2〜100:2程度とし、担体とアニオン高分子凝集剤の割合は、乾物量換算で 100:0.2〜100:2程度とするのが好ましい。

このようにして高分子凝集剤によってカチオンに帯電さ
せた担体は、乾燥させた後又は乾燥させることなく、ア
ニオン化した活性汚泥の処理に使用し、活性汚泥を付着
させる。

すなわち、カチオンに帯電した担体をアニオン化した活
性汚泥中に投入したりこれとは逆に該担体にアニオン化
した活性汚泥を加えて、両者を接触させれば活性汚泥の
処理が完了し、担体に活性汚泥が付着する。具体的に
は、該担体をアニオン化した活性汚泥中に投入し、両者
を静置したり、混合、攪拌したり、軽く遠心処理したり
して、両者を直接々触せしめればおく、この処理方法が
極めてシンプルな点も、下水の工業的ないし大量処理を
目的とする本発明の重要な特徴の１つである。

活性汚泥のアニオン化は前記した方法によって行うので
あるが、例えばアニオン性高分子凝集剤を使用してアニ
オン化する混合には、アニオン性高分子凝集剤の0.01〜
10％程度の水溶液を調製しておき、これと活性汚泥とを
混合させれば容易にアニオン化が完了する。担体のカチ
オン強度に応じて、アニオン性高分子凝集剤の濃度及び
使用量を変えることによって、担体と活性汚泥との結
合、固定化の程度を自由に変化させ、目的とする値にす
ることができる。

本発明によれば、このようにして活性汚泥を固定化した
担体は、エアレーションや機械的攪拌又は下水中の化学
成分等による物理的ないし化学的な作用によっても活性
汚泥を剥離することなく強固に固定し、しかも活性汚泥
の活性はいささかも衰えることがないばかりでなく、き
わめて短時日に増殖し、その結果下水処理がきわめて迅
速に行われるのである。

したがって本発明によって得られた活性汚泥固定化担体
は、常法にしたがって通常の活性汚泥と同様に下水処理
場における反応槽において使用することにより、きわめ
て効率よく下水を処理することができる。この担体は、
このように地方自治体における様な大規模な下水処理施
設で有利に使用できるのみでなく、工場の廃水処理設備
はもとより家庭用の浄化槽や屎尿処理装置においても有
利に使用できる。また、畜舎や鶏舎に併設してこれらか
らの排出物も有利に処理するのに利用できる。

（発明の効果）本発明は、担体をカチオンに帯電せしめるという全く新
規なメカニズムを発見し、これを工業的に応用すること
に成功したものである。

すなわち具体的には、本発明によれば、担体を高分子凝
集剤で処理するというきわめて簡単な操作により、この
処理された担体とアニオン化した活性汚泥とを単に接触
混合するだけで、直ちに活性汚泥を付着せしめることが
できる。しかもこのようにして付着固定化された活性汚
泥は、反応槽や大型処理タンク等において激しく攪拌し
ても、担体から分離することがなく、そのうえ、その生
理活性はいささかも劣化することなく安定である。

換言すれば本発明によれば、両者を単に接触するという
きわめて簡単な処理方法によって担体と活性汚泥を付着
せしめることができ、それでいて、一旦付着固定化した
ら、激しく攪拌しても両者が分離することがなく、しか
も活性汚泥の活性、品質、力価、性能は全く衰えること
がなく活性汚泥の増殖もスムースに行われるので処理が
スピードアップされる。という新規にして顕著な効果が
奏されるのである。

そのうえ、本発明は各種の活性汚泥を広く固定化するこ
とができ、各種の下水や廃出物の処理に広く応用できる
ことも本発明のすぐれた特徴の１つである。

本発明によって処理された活性汚泥を用いると、活性汚
泥濃度を高くする事ができるので、高負荷処理ができ、
また粒子の沈降速度が速いので、固液分離が容易である
などの効果が得られる。そして、この方法によれば、投
入した担体に、活性汚泥が付着し、所定の付着性活性汚
泥濃度となるまでには、少なくとも２ケ月、長くて６ケ
月程の馴養期間を要し、その間の汚水処理方法が問題と
なる事や、投入した担体のうち、活性汚泥の付着する割
合が限られるといった従来からの下水処理技術の欠点が
完全に解決されるという著効もられる。また本発明によ
れば、上記したように粒子の体積、重量が増大するの
で、担体粒子と液体とを、遠心分離、濾過、凝集剤処理
等によって分離する必要がなく、静置したりデカンテー
ションするだけで迅速且つ容易に分離でき、省エネルギ
ー化、低コスト化が望まれる下水処理において本発明は
非常に有利である。担体として鉄粉等磁性粒子を用いる
と、磁場を作用させることによって上記処理が更に容易
に実施される。

以下、本発明の実施例について述べる。

実施例１硅砂（0.074〜0.149mm）50gに強カチオン性高分子凝集
剤＊１ 0.3％水溶液80mlを加え、90℃で４時間乾燥さ
せ水分を蒸発させる。次いでこれを、室温に冷却してカ
チオン化した担体を得た。

一方、下水処理場から採取した活性汚泥（MLSS2500mg/
）１に、中アニオン性高分子凝集剤＊２ 0.2％水
溶液25mlを加えて混合する。この中に上記によりカチオ
ン処理した担体を投入し、ジャーテスターにて150rpmで
数分間攪拌処理を行なうと、粒径5mm〜1cm位のやや大き
な凝集体が生成する。これを更に150rpmで１時間程攪拌
すると2mm以下の大きさに均一化できた。

このようにして凝集付着した活性汚泥の活性残存率は約
100％であった。

実施例２硅砂（0.074〜0.149mm）50gに強カチオン性高分子凝集
剤＊１ 0.3％水溶液80mlを加え、90℃で４時間乾燥さ
せ水分を蒸発させる。次いでこれを室温に冷却する。

このようにして強カチオン性高分子凝集剤の処理を行っ
たあと、中アニオン性高分子凝集剤＊２ 0.2％水溶液3
0mlを加えて混合して、90℃で４時間乾燥させて、室温
まで冷却して、カチオン化した担体を得た。

一方、下水処理場より採取した活性汚泥（MLSS2500mg/
）１に、上記と同じ中アニオン水溶液25mlを加えて
混合する。この中に上記によりカチオン化した担体を投
入実施例１と同じく攪拌処理を行なうと、粒径5mm〜10m
m位のやや大きな凝集体が生成する。これを更に150rpm
で１時間程撹拌すると2mm以下の大きさに均一化する。

この場合の活性残存率は約100％であった。

＊１カチオン性高分子凝集剤 X:Y≒0.1:0.9 ＊アニオン性高分子凝集剤 X:Y≒0.85:0.15 実施例３実施例１において、硅砂をポリスチレン小球に代えアニ
オン凝集剤濃度を0.1％に代えた以外は同様に処理し
て、活性汚泥をその表面に強固に凝集付着せしめたポリ
スチレン担体を得た。

この場合の活性残存率を測定したところ、約100％であ
った。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−31595（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−4898（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−153998（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アニオン処理活性汚泥と、カチオンに帯電
させてなる担体とを接触させることを特徴とする活性汚
泥の処理方法。