JPS58153590A - 排水の好気的微生物処理方法およびその装置 - 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】 本発明は排水の好気的微生物処理方法およびその装置に
関する。さらに詳しくは水に浮上性の担体粒子に微生物
を付着せしめて排水処理槽に充填すると共に排水を下向
流で導入して前記担体粒子に付着した微生物と好気的条
件下で接触させて処理し、その際に該担体粒子の充填層
の下部又は下方より曝気して排水と向流的に接触させる
ことによって酸素の溶解効率を飛躍的に増大せしめて効
率的に排水を処理する方法およびその装置Ｋｌｌするも
のである。

微生物を利用する排水処理法は従来から活性汚泥に代表
される微生物単独の浮遊処理法や散水Ｐ床、浸漬式ｐ床
９回転円板法に見られるような微生物をプラスチック板
に付着させる固定微生物膜処理法等が存在し、これらが
何れも広く用いられていることは周知のとおりである。

さらに、最近では水に浮上性の粒子を微生物の担体とし
て使用し、排水を下向流で通水して好気的に処理する方
法や装置が提案されている。この場合、処理水の一部を
揚水、１ｉｌｌして排水と共に下向流を形成せしめて連
続的に処理する方法や装置が知られており、揚水手段と
しては処理槽内に設けたドラフトチューブなどの揚水部
に散気機構から通気してエアリフト効果によって行なう
方法や処理槽外に設けたポンプを利用する方法が主たる
ものである。たとえば前者の例として■実開昭５３−６
９１７１号、■４Ｉ開昭５４−８５５４２号および■４
Ｉ１１昭５６−７６２９５号がある。■〜■の技術の共
通点は酸素供給を行なう曝気部と浮上性担体粒子の存在
する好気的微生物反応部とが区分され、両者が連通して
曝気部で供給された酸素、すなわち溶存酸素が微生物反
応部へ移行し、下向流で反応することおよびそのために
曝気部はエアリフト効果により水を循環せしめる機能と
酸素を溶解せしめる機能の２つを持たしめることである
。また、■は処理槽内の担体粒子充填層の下部より直接
に空気等を吹き込んで対流状の循環流を生ぜしめている
ことが特色と゛なっている。さらに後者の例として■特
開昭５４−１４２８６３号がある。

水に浮上性の担体粒子を使用する排水の好気的微生物反
応部は従来の活性汚泥法や生物接触酸化法に比べ微生物
の保持量を増大することができ。

反応速度を高くとれる利点がある。たとえば、活性汚泥
法などの従来技術ではＢＯＤの反応速度が約１　ｋｙ　
ＢＯＤ／ｍ”−日であるのに対して５〜１ｏｋＩＢＯＤ
／ａ＋Ａ・日　もしくはそれ以上の反応速度とすること
ができる。このような利点を十分に活かすためＫは反応
に４ｂＩＥな酸素を十分に供給することができなければ
ならない。。

しかしながら、前述した如〈従来のエアリフト型エアレ
ーション方式等によって溶存酸素を増大させて微生物反
応部へ移送する方法では、飽和溶存酸素濃度が一定であ
るため、多量の酸素を必要とする場合には循環水量を増
加させなければならない。しかし、たとえば水＃！３　
ｍの位置よりガス吹き込みを見なった場合のニアリフ）
Ｉ［エアレーション方式の酸素溶解効率は４〜１２≦程
度であり、循環水量を増加させるために多量の空気等、
を吹き込むと酸素の溶解効率はむしろ低下する。

本発明は、このような間履点を解消した排水のおよびそ
の装置を提供する ことを目的としている。

本発明は第−Ｋ、微生物を付着した見掛は比重が１．０
以下で且つ水に浮上する担体粒子（以下、単に担体粒子
と云う。）の充填層に排水を下向流で導入し、鋏層な通
過する際に好気的条件下で微生物と接触することによっ
て排水を処理し、得られる処理水の一部を揚水して循環
し排水と共に下向流を形成せしめて連続的に排水を処理
、し、処理水を回収することよりなる排水の好気的徽生
物旭理方法において、前記担体粒子の充填層の下部又は
下方より空気１．純酸素ガスまたヲキ酸素含有ガスを該
充填層の単位、断画積轟り５．　ＯＮｌ１１８／１ｍ！
・ｈｒ以下の割合で吹き込んで排水と向流的に接触させ
るよ５Ｋしたことを特徴とする排水の好気的微生物旭鳳
方法である。

本発明の第二は排水の導入口、微生物を付着した担体粒
子の充填部、多孔板型排水ディストリビュータ−１処理
水、の一部を揚水する手段および処理水の抜出し口を、
備えた排水のＩＪ＆履槽において前記担体粒子の充填層
の下部又は下方全面に空気。

純酸素ガスまたは酸素含有ガスの曝気手段を設け。

かつ前記ディストリビュータ−に気泡抜き口と担体粒子
戻り口を設けたことを特徴とする排水の好気的微生物処
理装置である。本発明で言う充填層の下部とは充填層内
の下方部分を意味し５通常は充填層の下端より約３０憾
程度以内の位置を言う。

また、充填層の下方とは充填層外の下方部分を意味し、
通常は充填層の下端より約１ｍ以内を言う。

微生物を付着した担体粒子の充填層に直接−気すること
は、微生物の剥離を促進し反応速度の低下が避けられず
、しかも誼担体粒子の存在する微生物反応部へ曝気を行
なうことは気泡の合体２合一を促進し曝気効果が低減す
ると考えられていたが１本発明者らは実験を重ねて検討
し７た結果、このような予想された現象は生起せず、む
しろ本発明による効果は一着であることを確認したので
ある。すなわち、本発明は浮上性の担体粒子に微生ザ　
　物を付着させた、該担体粒子の充一層に排水を下向流
で導入して処理することを基本とし、この際に該充填層
の下部又は下方全面より一気を行ない。

下向流の排水と向流的に接触せしめると、浮上する気泡
が下向流によって上昇を抑えられ、滞留時間が長くなり
、接触時間が長くなるため、効率的な酸素の溶解が可能
となるのである。また、気泡は担体粒子（微生物）表面
に付着して止まることが観察され、その結果気泡の合体
１合一が促進されることなく効率よく酸素の溶解が行な
われるのである。この場合、溶存酸素は微生物によって
旺盛に消費されるため、溶存酸素濃度は飽和に達するこ
とがなく、常に高い酸素溶解率を維持することができる
、のである。

一方、微生物の剥離に関しては、担体粒子として合成樹
脂を素材として表′面に微生物が付着しやすい細かな凹
凸があるものを使用することおよび本発明では酸素溶解
効率が非常に高いため、担体粒子充填層の下部又は下方
より供給する通気量は少量でよいことの理由によって全
くトラブルが生よ、、５、。　　　　１″ 本発明の方法を実施する場合、微生物付着担体粒子の充
填層単位断面積当りの下向流流速を１〜７２０１ｍ／ｈ
ｒ　、好ましくは１〜１５０ｍ／ｈｒとし、該充填層単
位断面積当りの吹き込みガス量を１〜５　Ｑ　Ｎｍａ／
ｍコ・ｈｒ、好ましくは１〜３０　Ｎｍ”７ｍ”−ｂｒ
とすることにより酸素の溶解効率を高い値に維持し、＾
い反応速度で排水の処理を行なうことができる。以上の
数値範囲は向流接触のフローパターンを破壊せず、酸素
溶解を向上させる上に必要であり、また担体粒子表面に
付着した微生物の顕着な剥離を生じさせない曝気条件で
ある。しかも空気等の炊き込み量ならびに消費電力等を
節減することができる。なお、排水を下向流で導入する
ことにより前記担体粒子の充填層は所定の下向流速以上
では膨張し、流動層を形成するが、このときの膨張率は
１．０〜２．５となるように調節することが望ましい。

本発明において使用する担体粒子は、見掛は比重が１．
０以下の粒子であって水中に存在するとき水を吸収して
沈降しないものが適している。一般的には発泡合成樹脂
に無機物質を添加して造粒したもの１発泡合成樹脂粒子
の表面に無機物質および有機物質の中から選ばれたＩＩ
Ｉまたは２種以上の物質を付着させたもの等があげられ
る。この場合に用いられる合成樹脂としてはポリエチレ
ン。

ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどが
あり、粒子の形状は球形、角柱形９円柱形など任意であ
る。また、無機物質としては砂、天然の砕石、活性炭、
パーライト、シラスバルーン。

石こう、アルミナ、ゼオライト、セラミックス勢があり
、有機物質としてはアンスラサイト、石炭。

コークス、ピッチ、廃イオン交換樹脂、ゴム等がある。

この担体粒子の表面には微細な凹凸が多数形成されるた
め、微生物は付着しやすく、かつ爛離し難いという特色
がある。

次に、本発明の装置の実施例について図面により説明す
る。第１図は本発明の基本原理を示して（・る。すなわ
ち、排水ａは排水導入管５より処理槽１の上部Ｋｍけで
ある排水ディストリビュータ−３を経て担体粒子充填層
２を下向流にて＠Ｔ−Ｌ、処理槽ｌの底、部に設けであ
る処理水抜出し管６より処理水すと１７て回収される。

この際、担体粒子充填層２において微生物と接触すると
とＫより浄化される。この浄化の際に好気性微生物処理
に必要とされる酸素は、処理槽１の底部に設けである暖
気手段４よりガス（空気、純酸素ガスある〜・は酸素含
有ガス）Ｃを炊き込むことによって供給される。Ｉｌ暖
気手段としてはディフューザーなどが用いられる。なお
１図中７はガス吹き込み管である。

第２図（ａ）、（ｂ）および第３図は処理水の一部を揚
水する手段としてドラフトチューブ８等の揚水部と散気
機構９を備えている場合を示しており、第２図（ａ）、
　（ｂ）は多孔板型排水ディストリビュータ−３を排水
分散用のみに使用する例であり、第３図は担体粒子の浮
上防止と排水分散とを兼ねている例である。この排水デ
ィストリビュータ−３の下方に気泡が溜ってくるため、
気泡抜き口１ｏが設けてあり、さらに担体粒子がドラフ
トチューブ等や該気泡抜き口より排水ディストリビュー
タ−の上部に流出してくるため、該担体粒子を担体粒子
充填層に戻すための担体粒子戻り口１１が設けである。

気泡抜き口１０は排水ディストリビュータ−上部の水面
より上方の位置に上部開口を有しており、担体粒子戻り
口１１の上部開口は水面と同じかやや下方に位置せしめ
る。また、担体粒子戻り口のＴｓＭ口部は排水ディスト
リビュータ−よりも下方に位置しており、該開口部の下
側には下方より上昇してくる気泡の流入を防止するため
のバッフル板を設けておくことが望ましい。

第４図（ａ）、　（ｂ）および第５図は処理水の一部を
揚水する手段としてポンプ１２を用いる場合を示してお
り、第４図−）、（２）は多孔板型排水ディストリビュ
ータ−３が浮上している型式であり、第５図は＃排水デ
ィストリビューターが浸漬している型式である。図中１
３および１４は配管である。なおドラフトチューブ８は
一部の担体粒子循環のために設けである。

１１゜ 本発明では、上記した如き手段によって揚水された処理
水の一部は排水ディストリビュータ−３より排水と共に
下向流として処塩槽ＩＫ導入され、担体粒子充填層２の
下部又は下方全面より供給される空気等と向流的Ｅｌｌ
触する。本発明において該担体粒子充填層２の下部又は
下方全面より供給するガスとして純酸素ガスや酸素含有
カスを使用する場合、これらガスを有効に利用するため
に処理槽を密閉構造として該処理槽上部に設けたガス循
環口よりガスを配管を経てプロワ−等により吸引して再
び処理槽内へ流入させることができる。

第６図（ａ）と（ｂ）は多孔板蓋排水ディス）　ＩＪビ
ューター３の実施例の平面図である。図中１５は孔であ
る。また、第７図は曝気手段たるディフューザーの配置
例を示す平面図である。ｍ８図および第９図は担体粒子
戻り口についての詳細説明図である。図から明らかなよ
うＫ、担体粒子戻り口の上部開口は水面１７と同じかあ
るいはやや下方に位置している。図中１６は担体粒子、
１８はバッフル板である。

次に、本発明を実施例および実施例によって詳しく説明
する。

実験例（水道水を使用した向流式曝気テスト）処理槽と
してポリ塩化ビニル製の直径１ｏｏＩＩＩＩ×高さ５０
００ｆｉの装置を用い、曝気手段として散気＆（ダイセ
ル化学工業（株）　ＩＩＢＰ−２３）を使用した。また
、処理槽内のガス吹き込み位置は水面下１．６ｍまたは
３，２ｍとし、ガスとして空気を使用した。担体粒子と
して巾３．　ＯＭ　Ｘ　ａさ２，５鵬Ｘ長さ３．０　ｍ
で比重０．５６の無機材（タルク）含有発泡ポリプロピ
レン粒子を使用して処理槽に充填した。実験結果を第１
表に示す。

亭１　担体粒子充填層単位断面積当りの下向流流速＊２
　担体粒子充填層単位断面積当りのガス吹き込み量の清
水における値 ネ６　処理槽に充填した担体粒子の層厚、但し充填時の
空線率６は０．５である。

実施例および比較例 処理槽として第１＃ＡＫ示した基本型式でポリ塩化ビニ
ル製の直径５００編×高さ５０００■の装置（有効容積
７８５１！□１）を用（・、ドジフトチ一ブ（直１１ｉ
　１００　ｅｌｌ　Ｘ長さ４０００ＣＩｍ）を設置した
。　　゛□−気手段は実験例と同じものを用〜・た。ま
た、担体粒子とし、てタルク含有発泡ポリプロピレン粒
子（直径３．５　ｔｍ　×長さ４．０１）を使用し、排
水として有機性人工排水（ＢＯＤ　７３〜２１０ダ／１
．基質ニゲルコース、クエン酸ソーダ、魚肉エキスの混
合物）を使用した。処理条件と結果を第２表に示す。一
方、比較として従来のニアリフ）Ｉｆ装置を用いたとき
の結果を第３表に示す。装置の寸法や処理条件は同一と
した。

／ 、／′ 、、、、、／ ／′ ７７′ ７／ 第　　３　　表 表から嬰らかなように、本発明では曝気用空気の酸素溶
解効率は従来・法に比べ極めて高い値を水足した高いＢ
ＯＤ除去率を示している。なお充填層の下部に吹き込ん
だ場合も同様の結果を確認でき本発明において担体粒子
充填層の下部又は下方□に設置する曝気手段は該充填層
の全面に散気するように適当な間隔で設置することが望
ましい。これＫより吹き込みガスと液との向流接触が有
効に行なわれ酸素溶解効率が大きくなり、その結果ガス
の吹き込み量を低減でき、それに伴なって消費動力を節
減することができる。本発明者らの試算では消費電力が
標準活性汚泥法の場合的１７２〜１１５となる。さらＫ
、本発明では担体粒子充填層単位容積当りの担体表面積
が従来の固定微生物膜法の装置よりも１０〜２０倍大き
いため、単位容積当りの保持微生物量が大きくなり、反
応速度は標準活性汚泥法に比べ５倍以上も大きくなる。

それ故、処理槽の小麺化が可能で建設用地も縮少できる
。また、本発明では酸素溶解量はガス吹き込み量にほぼ
比例するので負荷変動に対処することが非常に容易であ
る。しかも、負荷変動に対しても下向流の流速な一；：
動させる必要がないため、担体粒子充填層の微生物保持
量を常に一定に保つことができる。さらに１本発ＩＪｉ
Ｋよれば担体粒子充填層の下部又は下方より吹き込まれ
るガスは気泡として該充填層を液と自流接触により上昇
して行くため、酸素溶解な生せしめる□推進力が骸充填
層全域にわたり常に大きい。しかも、微生物反応に必要
な酸素量に応じてガス吹き込み量を調節することができ
、その場合でも酸素溶解効率ははぼ一定となるので負荷
に応じて適量のガスを吹き込めばよく省エネルギーを図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の基本原理の説明図、第２嫡〜菖
５図は本発明の装置の実施例の説明図。 第″６図仏）、（ｂ）は排水ディストリビュータ−の１
態様の平面図、９７図は曝気手段の１態様の平面図であ
暮。第８図および籐９図は担体粒子戻り口の詳細説明図
である。 ａ・・・排水、ｂ・・・処理水、Ｃ・・・ガス、ｌ・・
・処理艷　２−・・担体粒子充填層、３・・・排水ディ
ストリビュータ−１４・・・曝気手段、５・・・排水導
入管、６・・・処理水抜出こ管、７・・；ガス吹き込み
管、８・−・ドラフトチューブ、１０・・・気泡抜き口
、１１・・・担体粒子戻り０．１２・・−ボンプ第１図 第４図（Ｑ） 第４図（ｂ） 第５図 第６図（ａ） １ 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）微生物を付着した見掛は比重が１．０以下で且つ水
   に浮上する担体粒子の充填層に排水を下向流で導入し、
   該層を通過する際粂好気的条件下で微生物と接触するこ
   とによって排水を処理し、得られる処理水の一部を揚水
   し【循環し排水と共に下向流を形成せしめて一統的に排
   水を処理し、処理水を回収することよりなる排水の好気
   的微生物処理方法において、前記担体粒子の充填層の下
   部又は下方より空気、純酸素ガスまたは酸素含有ガスを
   諌充填層の単位断面積当り５　Ｑ　Ｎｍａ／ｗ＊冨・ｈ
   ｒ以下の割合で吹き込んで排水と向流的に接触させるよ
   うにしたεとを特徴とする排水の好気的微生物処理方法
   。 ２）処理水の一部をエアリフトによって揚水する特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３）処理水の一部をポンプを用いて揚水する特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ４）排水の導入口、微生物を付着した見掛は比重が１，
   ０以下で且つ水に浮上する担体粒子の充填部、多孔板型
   排水ディストリビュータ−１処理水の一部を揚水する手
   段および処理水の抜出し口を備えた排水の処理槽におい
   て、前記担体粒子の充填部の下部又は下方企画に空気、
   純酸素ガスまたは酸素含有ガスの曝気手段を設け、かつ
   前記ディストリビュータ−に気泡抜き口と曽記担体粒子
   戻り口を設けたことを特徴とする排水の好気的微生物処
   理方法。 ５）処理水の一部を揚水する手段が排水の処理槽内に設
   けた揚水部と散気機構である特許請求の範囲第４項記載
   の装置。 ６）処理水の一部を揚水する手段が排水の処理槽の下部
   と上部な通過する配管および該配管の途中に設けたポン
   プである特許請求の範囲第４項記載の装置。