JPS5949075B2 - 微生物による廃水の処理方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微生物による廃水の処理方法およびその装置に
関し、詳しくは下向流で導入される廃水を、表面に微生
物を付着させた粉粒体の流動層ならびに輸送層とによっ
て処理する方法およびその装置に関する。

廃水の微生物処理法として近年、活性汚泥法等の浮遊性
微生物による処理法とは異なった方法として、微生物を
担体に付着せしめた固定微生物膜による方法、例えば高
速散水Ｐ床法、回転円板接触酸化法等が広く採用されて
いる。

この固定微生物膜による方法は運転管理が活性汚泥法に
比べ容易であるという特徴を有しているが、微生物の閉
塞という問題が存在するため、使用する微生物担体の表
面積をあまり大きくすることができないという欠点があ
る。

そこで、通常の担体としてはプラスチック板を様々な形
状に加工したものを使用するが、比表面積は概略１００
ｒｎ’／ｍ・前後を採用している。

上記の固定微生物膜法の欠点を解消する方法として、微
生物担体として粉粒体を使用し、担体の比表面積を著し
く増加せしめ、かつ該粉粒体を流動させることによって
表面に付着する余剰の微生物を剥離することを特色とす
る流動床式微生物処理法が研究開発されている。

この方法に使用する粉粒体の比表面積は、その粒径によ
り異なるが数１００〜数１０００ｍ２７ｍ３にすること
は容易に可能である。

本発明者らは、すでにこの流動床式微生物処理法による
廃水の処理技術を開発しており、その詳細を特開昭５４
−１０８４６４号公報に示している。

すなわち、粉粒体として比重が１以下で、水に浮上する
性質を有するものを廃水処理槽に入れ、上方より廃水を
下向流として導入することにより粉粒体を流動化させて
流動層を形成せしめて廃水の処理を行なう方法および装
置である。

同様の技術が、さらに実開昭５３−６９１７１号公報、
特開昭５４−８５５４２号公報等にも開示されている。

この廃水処理装置は主として廃水処理槽の中に空気を吹
き込む曝気槽と生物膜の付着した粉粒体群が存在する生
物酸化処理部から構成されており、通常は生物酸化処理
部の上部に水流を均一にするディストリビュータ−が設
置されている。

ところが、この装置を用いて廃水処理を行なうと、流動
層を形成する粉粒体の一部が離脱して浮上する現象が起
こり、特に下向流で導入する廃水の流速が粉粒体の終末
速度以上となると、この現象が著しくなる。

その結果、生物酸化処理部における粉粒体の容積が著し
く減少し、さらに浮上した粉粒体と該粉粒体に付着する
微生物とによって水の流れが妨げられることとなり連続
的に廃水処理を行なうことが不可能となる。

そこで本発明者らは、この流動床式微生物処理装置を用
いて廃水処理を長期間にわたって安定的に行なうための
条件を追求すべく鋭意研究を重ねた。

その結果、廃水処理装置において、既存の曝気部および
生物酸化処理部のほかに生物酸化処理部から流出する浮
上性の粉粒体を曝気部を通過した後に再び生物酸化処理
部へ導入するための粉粒体循環部を設けることが必要不
可欠であることを見出した。

すなわち、浮上性の粉粒体を使用した下向流流動層では
、廃水の下向流流速を一定にしておいた場合でも粉粒体
の表面に付着する微生物の量あるいは厚みにより該粉粒
体の比重が変化し、したがって流動層の膨張率が異なっ
てくる場合が多い。

粉粒体に付着する微生物の厚みは外気や廃水の温度、廃
水中の有機物濃度、該有機物の質等の条件により決定さ
れる。

本発明者らの実験結果では、温度の高いとき、有機物濃
度の高いとき、有機物として糖類を含有しているとき等
は粉粒体表面に付着する微生物の厚みは大きくなる。

さらに、導入される廃水中の有機物濃度が急に高くなっ
た場合などには曝気部において酸素を含むガスの供給量
を増加させなければならないが、このようなときにも流
動層の膨張率が大きくなる。

このような流動層の膨張は、人為的に行なわれる場合と
不可避な自然条件により起る場合があり、長期間にわた
って一定の膨張率を保つことは極めて困難なことである
。

また、廃水処理時に温度、田、有機物濃度、廃水供給速
度等の条件を一定にしておいても、一部の粉粒体に対し
特別に厚く微生物が付着し、これらが流動層下部を浮遊
する場合が多いことを経験している。

以上のような膨張率の増大、一部粉粒体への微生物の過
剰付着は必然的に生物酸化処理部からの粉粒体の流出を
招くことになる。

このようにして生物酸化処理部から離脱した粉粒体は曝
気部へ流入し、ガスリフトされて生物酸化処理部の上部
にあるディストリビュータ−の上方の水面に浮上する。

この粉粒体の生物酸化処理部からの離脱および浮上現象
は連続的に行なわれ、本来粉粒体が存在すべき生物酸化
処理部における粉粒体の容積が減少してくる。

前述の温度、廃水中の有機物濃度、有機物の質、供給ガ
ス量の変化等の因子によって粉粒体の流出が極端に大き
くなり、正常な運転が不可能になる場合が多い。

本発明者らは、長期間に及ぶ実験を重ねた結果、浮上性
の粉粒体を微生物担体として使用する生物処理方法およ
び装置においては、流動層および輸送層の混合型の装置
を用いることが極めて実用的であることを究明し、その
ために曝気部、生物酸化処理部および粉粒体循環部の三
位一体の装置を用いることが必要不可欠であることを見
出し、本発明を完成するに至ったのである。

すなわち第１に本発明は一種内に比重が１より小さく、
かつ水に浮上する粉粒体であって表面に微生物を付着せ
しめた粉粒体を充填した生物酸化処理部、曝気部および
粉粒体循環部を設け、該生物酸化処理部に廃水を下向流
として導入して前記粉粒体を流動層となして該粉粒体と
接触させることにより浄化し、浄化した廃水の一部は前
記生物酸化処理部を離脱した粉粒体とともに前記曝気部
および該曝気部から最も遠隔の部分に配置した前記粉粒
体循環部を通過させて粉粒体を前記生物酸化処理部に戻
すことを特徴とする微生物による廃水の処理方法を提供
するものである。

さらに本発明は、廃水の生物処理を行なう槽内を（ａ）
酸素を含むガスを供給する曝気部、（ｂ）比重が１より
小さく、かつ水に浮上する粉粒体であって表面に微生物
を付着せしめた粉粒体を充填し、かつ上方に該粉粒体の
浮上を阻止する板材であって廃水の通入用の小孔を有す
る板材を取付けた生物酸化処理部および（Ｃ）前記曝気
部から最も遠隔の部分に配置した粉粒体循環部より形成
せしめるとともに各部を連通させた槽、数種への廃水導
入管および数種からの処理水抜出し管を備えていること
を特徴とする微生物による廃水の処理装置を提供するも
のである。

次に、本発明の方法および装置を図面により説明する。

第１図および第２図は本発明の装置の実施例を示す説明
図であり、第１図は円型装置を、第２図は角型装置を示
している。

また第３図および第４図はそれぞれの平面図である。

処理すべき廃水、すなわち原水は原水導入管４より本装
置に導入される。

装置は主として生物酸化処理部１、曝気部２および粉粒
体循環部３より構成されており、曝気部２の下部に設け
た散気装置５より酸素含有ガスが供給される。

そのため、水流は上向きとなり生物酸化処理部１の上部
に流れ込み、ディストリビュータ−６によって流れが平
均化され、原水は生物酸化処理部１を下向きに流れるこ
ととなる。

この場合、原水の下向流速は粉粒体Ａの最低流動化速度
以上として浮上性の粉粒体を流動させ、流動層を形成せ
しめる。

こ・で粉粒体について言及すると、本発明に使用する粉
粒体は比重が１より小さく、かつ水に浮上するものであ
り、具体的には木材、合成樹脂などを素材としたもので
あり、特に発泡ポリプロピレンなどの合成樹脂発泡体が
好ましい。

また、粉粒体の表面は適当な手段によって粗面化処理さ
れていることが望ましい。

粉粒体として一般的には粒径０．５〜２０ ｍｍ程度で
、かつ比重が約０．２〜０．８（乾燥）のものを使用す
る。

この粉粒体表面には微生物が付着されており、流動層と
なって原水と接触する間に原水中の有機物を栄養源とし
て増殖する。

かくして原水は浄化されて装置の下部７より取出され、
処理水抜出し管８より処理水として系外へ排出される。

一方、一部の処理水は粉粒体循環部３を通過して生物酸
化処理部１へ流入する。

この際、該処理部１より離脱した粉粒体は曝気部２を通
り、さらにディストリビュータ−６の上方を通過して粉
粒体循環部３に入り、再び生物酸化処理部１に戻る。

この粉粒体Ａの循環は実際上、連続的に行なわれ、輸送
層が形成されている。

この場合、粉粒体が曝気部を通過する際に付着微生物の
一部が剥離して過剰付着が解消される。

微生物による廃水処理を長期にわたり安定的に行なうた
めには、処理槽内各部を仕切る隔壁の下端部の位置を槽
底より上方とし、かつ上端部の位置を槽上端部の下方と
することによって槽内各部を連通せしめた状態とするこ
とが必要である。

まずディストリビュータ−６と水面１１との距離は５０
ｍｍ以上とすることが望ましい。

最大距離については特に制限はないが、ディストリビュ
ータ−６の表面清掃の佳品さなどを考慮して約５００ｍ
ｍ以下とすることが適当である。

通常実施する望ましい距離は１００〜３００ｍｍである
。

なお、ディストリビュータ−６の開孔率、すなわちディ
ストリビュータ−の開孔面積と全面積の比は０．５％か
ら１５％の範囲とし、望ましくは２〜８％とする。

ディストリビュータ−の型式についても特に制限はなく
、例えば第５図に示す一重の多孔板あるいは二重の多孔
板、第６図に示すＶ型テ゛イストリビューターや邪魔付
Ｖ型ディストリビュータ−などが使用される。

次に、粉粒体循環部３の上端１０は水面１１より約５０
〜１００ｍｍの位置とすることにより水面上に浮ぶ粉粒
体を効率よく取り込んで循環させることができる。

一方、粉粒体循環部３の下端１３については生物酸化処
理部１内の流動層の中へ入れてもよいし、あるいは流動
層下部または槽底部に向けてもよい。

前者の場合は循環水が生物酸化処理されるメリットがあ
り、後者の場合には生物酸化処理を受けることはできな
いが、槽底部に汚泥などの固形物が沈積しているような
場合、攪拌効果によりこれらを浮上させ、沈積を防止さ
せるために有効である。

また、曝気部の下端については特に制限はないが、通常
は槽底より１００〜５００ｍｍ程度とする。

ところで、曝気部における通気量と槽内各部の水流の流
速との関係を調べるために、第７図に示したような曝気
槽（奥行１００１００Ｏを用いて実験を行なったところ
、次表のような結果が得られた。

この結果から明らかなように、曝気部から最も遠隔の部
分■における流速が■の水面流速に次いで大きい。

したがって、この結果は曝気部より適当な通気を行なう
ことによって槽内の水流を循環流とすることができるこ
とを示している。

よって、槽内に粉粒体循環部を設けることにより粉粒体
の輸送層を形成し、粉粒体の流動層と組合せた状態で廃
水の生物的処理を行なうことが可能である。

上記したように、本発明の装置は曝気部、生物酸化処理
部および粉粒体循環部を相互に密接に関連させたことに
特色があり、この装置を用いることによって廃水の生物
的処理を長期間安定した状態で行なうことができる。

特に、本発明は有機物含有廃水の処理や硝化等に有効に
利用することができる。

次に、本発明を実施例により詳しく説明する。

実施例 第２図に示した装置を用いて酢酸およびアミン類を主に
含有する工場廃水の処理を行なった。

装置とその構成材料の概要ならびに実験条件は以下の通
りである。

装置容積： １０００ （Ｌ） ｘ３００ （Ｗ） ｘ
１２５０（Ｈ） ＝３７５１ 流動床容積： ６５０ （Ｌ） ｘ３００ （Ｗ） ｘ
８５０（Ｈ） ＝１６６１ 粉粒体充填量ニア０１ 粉粒体形状：３．５（φ） Ｘ４ （Ｌ）粉粒体素材
：タルク５％含有の発泡ポリプロピレンで表面を粗にし
たちの 粉粒体の比重：０，５４（乾燥） ディストリビュータ一孔径： １０ｍｍ ディストリビュータ−の礼金面積： ９１．５ｃｍ”粉
粒体循環部面積： １２．５ｃｍ” 空気量：１〜３ｍ３／ｈｒ 微生物の増殖：活性汚泥の種菌を使用し約２週間増殖さ
せた。

実験結果は第２表に示す通りである。

比較例 魚肉エキスを水道水に溶解させた人工廃水を使用して粉
粒体循環部のない場合のテストを実施した。

実験装置ならびに実験条件は実施例の場合と同様である
。

但し粉粒体循環部をシールすることによって、粉粒体循
環部を設置しない場合とした。

水深はディストリビュータ−上方１８ｃｍの所とした。

実験結果は第３表に示す通りで、時間Ｏは平衡状態にな
っている時を示す。

平衡状態は約１ケ月で得られ、処理水ＢＯＤは１０〜３
０ｐＩｒｎの範囲にあった。

平衡状態より１．２・・・・・・・・・週と経過するに
従い粒子が生物酸化処理部より流出し、ディス） ＩＪ
ビューター上方の水面に貯よった。

この粒子は曝気槽内の曝気部と反対側に貯まり、粒子の
貯まっている部分の下向の流動状態は悪化した。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の装置の実施例の説明図で
あり、第１図は円型装置を、第２図は角型装置を示して
いる。 第３図ａ、 ｌ）および第４図ａ、 ｂはそれぞれ
平面図である。 第５図ａ、ｂ。Ｃおよび゛第６図ａ、 ｌ）、 ｃ
はディストリビュータ−の態様を示す説明図である。 第７図は実験用曝気槽の説明図である。 １・・・・・・生物酸化処理部、２・・・・・・曝気部
、３・・・・・・粉粒体循環部、４・・・・・・原水導
管、５・・・・・・散気装置、６・・・・・・ディスト
リビュータ−１８・・・・・・処理水抜出し管、Ａ・・
・・・・粉粒体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １一槽内に比重が１より小さく、かつ水に浮上する粉粒
   体であって表面に微生物を付着せしめた粉粒体を充填し
   た生物酸化処理部、曝気部および粉粒体循環部を設け、
   該生物酸化処理部に廃水を下向流として導入して前記粉
   粒体を流動層となして該粉粒体と接触させることにより
   浄化し、浄化した廃水の一部は前記生物酸化処理部を離
   脱した粉粒体とともに前記曝気部および該曝気部から最
   も遠隔の部分に配置した前記粉粒体循環部を通過させて
   粉粒体を前記生物酸化処理部に戻すことを特徴とする微
   生物による廃水の処理方法。 ２ 廃水の生物処理を行なう槽内を（ａ）酸素を含むガ
   スを供給する曝気部、（ｂ）比重が１よりＡ・さく、か
   つ水に浮上する粉粒体であって表面に微生物を付着せし
   めた粉粒体を充填し、かつ上方に該粉粒体の浮上を阻止
   する板材であって廃水の通入用の小孔を有する板材を取
   付けた生物酸化処理部および（Ｃ）前記曝気部から最も
   遠隔の部分に配置した粉粒体循環部より形成せしめると
   ともに各部を連通させた槽、該槽への廃水導入管および
   該槽からの処理水抜出し管を備えていることを特徴とす
   る微生物による廃水の処理装置。 ３ 生物酸化処理部に設けた板材がディストリビュータ
   −である特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 槽内各部を仕切る隔壁の下端部の位置を槽底より上
   方とし、かつ上端部の位置を槽上端部の下方とすること
   により槽内各部を・連通せしめた特許請求の範囲第２項
   記載の装置。