JPS60251989A - 廃水の処理方法および装置 - 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】 （１）発明の目的 本発明は公害関連防止技術である。本発明は廃水の生物
学的処理、特に接触酸化法による処理に顕著な効果を奏
する。

従来の技術 本発明で使用する用語１接触酸化法１とは活性汚泥法の
改良法の一つといえる方法で、曝気槽のなかに微生物を
増殖・馴養する枝篠などの接触材を入れて曝気する方法
である。

本発明で使用する用語１接触材１とは上水取水、用水、
汚水、汚泥等の生物学的処理において微生物が集落を形
成して増殖・馴養するための担体を意味し、−微生物集
落共生体”６るいは“微生物いは定義する。

従来の技術 廃水の生物学的処理方法としては現在活性汚泥法が広く
採用されている。活性汚泥法は通常、最初沈殿池、曝気
槽、最後沈殿池および活性汚泥の曝気槽への返送の４段
階で構成される。活性汚泥法は一般には有機質の多い廃
水の処理に適するが、この方法をうまく操作するには、
浄化に必要な微生物が活性汚泥中に適当に存在し、十分
活動するようにすることが必要である。更に、活性汚泥
法は長い曝気時間と大儀の空気を必要とし、曝気操作が
運転管理費の大きな部分を占める。そこで、操作の安定
性、処理効率、維持管理の難易性、経済性などを考慮し
て各種の改良法が開発されてき几。

活性汚泥法の嵯良法の−っである接触酸化法は曝気槽の
なかに微生物を固定するための接触材全入れて曝気する
方法である。接触酸化法の効果としては、曝気槽内の微
生物量が多くなるので処理効率が向上すること、接触材
に増殖・馴養する多数の原生動物によって細菌が捕食さ
れるれめ、余剰汚泥量が少なくなることである。反面、
接触材に微生物が過剰に増殖して、混合液の流動が悪く
なシ、酸素移動が妨げられｌこシする欠点がある。

従って、接触材に如何なる材質、形状および物性のもの
を選択するかということが接触酸化法の重要課題である
。

従来、接触酸化、法に使用されている接触材の考え方“
・微１物０増殖°馴養１板状″紅求６・　・。

この面が多くなれば多くの微生物が何着保持され得ると
の考え方からハニカム状、棒状、線状やその他の変形プ
ラスチックが採用されてきた。この種の面状接触材は微
生物が接触材に比較的厚く増殖・馴養されるが一定以上
の厚さになると閉塞を招来したル剥離脱落するという欠
点がある。そのため処理装置に対するＢＯＤ　量の負荷
を限定し之シあるいは接触材の洗浄機構を設けなければ
ならないというわずられしい何加的処理操作金必要とす
る。

本発明によって接触材に増殖・＃ｌ　養した微生物が剥
離、脱落することなく高い処理効率を奏する廃水の接触
酸化法が提供される。

本発明によって増殖・馴養した微生物が剥離脱落しない
接触材を備え、曝気量も従来のＡ程度で酸素吸収率が大
きい曝気槽が提供される。

本発明によって曝気槽を多段に配列することによシ各槽
の生物相に濃度勾配を設は処理目標数値、リン分除去等
効率ヲ顕著に上昇せしめる廃水の接触酸化法および装置
が提供される。

本発明によって余剰汚泥が非量に少量で返送汚泥が不用
な廃水の接触酸化法および装置が提供される。

本発明によって解決される問題点は以下逐次間らかにさ
れる。

（２）発明の構成 上述した問題点は廃水の処理において、多段階に行なう
接触酸化工程において適当な芯線材の周辺斜め方向に互
に交差する如く配列して成る複数本の不撚集束糸と不撚
ポリ塩化ビニリデンフィラメントとより成り、該フィラ
メントを該集束糸の巻回部分間より引出して各フィラメ
ントで芯線材の半径方向外方へ１１〜１４酩の無結束状
態の独立した放射状ループを形成させて成る接触材を配
列して成る曝気槽を使用することによって解決される。

本発明で使用する接触材は水中の微視的イオン濃度で荷
電しそのループに水中で発生し几微生物を効率良く増殖
・馴養し酸素その他の条件で複数的増殖を繰返してルー
プを埋めつくシ、接触材全体が棒状を呈する様になる。

このときの最大径は約２０〜３５ｍ／ｍであり、その状
態を越えて肥大することはない。この状態に至る過程か
ら水中で供給される酸素は各表層から逐次消費され、中
芯部に向うごとに少なくなり通性嫌気状態になる。これ
は堆積汚泥中での微生物活動が微視的変化を起し、生物
遺体の分解、０２の消費、炭酸ガス、メタンガス等の気
体物質の放出、各種無機体の微生物による変化等測れも
微視的環境の条件を大きく変える。前記状態で放射状ル
ープに多数絡まった微生物、藍藻類の間隙を原生動物が
泳ぎ、バクテリアやクロレラが浮んでいる。又、藍藻の
表面には多数のバクテリアやクロレラがしりかシと何着
している。こうした微生物群の集落は生物学的にどのよ
うな意味があるかを、次の様な考察結果が報告されてい
る。それは全く同じ条件で培養した二つの生物相、即ち
一方は集落をつくらせ、その一方はつくらせないものと
して両者間の生物相を比較すればよい、として次の様な
実験結果が報告されている。すなわち微生物を培養した
水を一日数十秒間攪拌するだけで集落を形成しない安定
相となり、静置した方は集落全形成する。この両者の生
物を調べると、前者はイトミミズが全く発生せず、しか
もワム７、原生動物のような微生物は個体数の減少が著
しく約１／１ｏ　程度になる。この実験はシステムの構
造の破壊が種の多様化と個体数の増加を抑制することを
実験的に示したものである。・・・と云っている。従っ
てより多くの種がより多く共存し安定するには７ステム
の構造性は不可欠の要件である。それでは集落を形成す
ると何故に種の多様化と数の増加が認められるかは恐ら
く環境構造の多様化がより多くの種に好適な棲息場所を
提供し、而も生物相聞のエネルギー物質の授受、伝達が
効率よく行なわれているからと推察することが出来る。

集落が形成すると生物群は互に接近した位置にいて、補
食者は効率よく餌をとれ、餌生物は集落の中に潜んで補
食されることｔ避けることが出来る。そのためにバクテ
リアやクロレラ、原生動物もイトミミズやワム７に食べ
つくされることがない。次に集落内部は代謝物が吸着さ
れ濃縮された部位が存在すると考えられ、これがバクテ
リア、クロレラ、藍藻のように代謝物を交換し合って増
える生物にとっては都合のよい環境であるが、その周辺
部では代謝物の濃度は液状部に拡散して薄まると考えら
れ、このことはワムシや原生動物やイトミミズのような
代謝物に弱い生物を集落に共存させることを可能とする
。このような局部的に代謝物の濃度が異なっていること
は様々な生物を集落に共存させる互の距離が短縮、効率
よい再生産、再利用の環境を形成することを助長し、し
かも集落はエネルギーの授受、転送、物質循環に必要な
生産者、消費者、分解者を含んでいて、はｙ自給自足の
形態を満足させる。

なお、集落がはｙ等間隔に多数存在し、かつ液層部、上
層部に囲まれていることは特定の集落内部に欠損若しく
はアンバランスが生じたときの補償を行うと考えられ、
この構造分化はシステムな外乱から保護する役割を果し
ていると考えられる。

以上、いくつかの説を引用して論証した如＜、種々の生
物間のバランスが微妙なバランスを得て、次々と供給さ
れる栄養物により安定的な集落活動を繰返し、本発明の
巧妙な構造の接触材の中で世代交代が行なわれ、１ノン
グに何着した汚泥は無制限に側渦することなく、その形
状が２０〜３５ｍ／ｍ径程度　を維持しな力ζら初期の
目的達成に寄与するものである。勿論この状態を安定さ
せるには水中酸素の量奮各槽に於いてどの様に調節する
かが最も重要ｆ！、要件として認識されなければならＪ
′、従来法の如き、単なる酸素供給手段及び水ｍｋ発生
させて接触効果全針ると云う単純な発想での曝気ではな
く、各生物相に見合った酸素値の供給が、径２９〜３５
ｍ／ｍ程度、トｊ着汚泥径３５ｍ／ｍ前後という中芯部
に対する酸素量配分の適正化によ＃）満されるべき条件
であシ、この条件を満足すれば何着汚泥は無制限に肥大
しない。

以上本発明の接触材の独特の形状および構造とそれに増
殖・馴養される微生物と水中での食物連鎖について詳述
したが以下に本発明の構成を解説する。

本発明は、芯線材の周辺斜め方向に互に交差する如く配
列して成る複数本の不燃集束糸と不撚ポリ塩化ビニリデ
ンフィラメントとより成り、該フィラメントを該集束糸
の巻回部分間よシ引出して各フィラメントで芯線材の半
径方向外方へ１１〜１４籠の無結束状態の独立した放射
状ループを形成させて成る接触材を曝気酸化槽中で使用
すること全特徴とする。以下、図面に基いて本発明の接
触材の形状および構造、使用の態様等について説明する
。

第１図（１）および（２）は各々本発明で使用する接触
材の側面図および半径方向断面図である。本発明で使用
する接触材は直径２ｍｗ程度のアルミニウム合金等芯線
材１０半径方向に放射状のループ２を形成させたもので
ループの先端から先端の長さａは四〜３５ｍｍの範囲で
ある。芯線材１の長さは使用する曝気酸化槽の大きさに
応じて任意に選定される。本発明の接触材を曝気酸化槽
中で使用する場合には棒状、螺旋状等積々の形状に成形
されるが、空隙容積、換言すれば単位容積の廃水が接触
材と接触する面積の大きさを考えた場合螺旋状に成形す
ることが好ましい。第２図（１）および（２）は各々螺
旋状に成形した接触材の側面図および半径方向断面図で
ある。第２図（１）においてｂはループとループの先端
で測定した螺旋ピッチで３５朋以上とする。

第２図（２）においてＣはループ先端で測定した内径で
３５悶以上とする。即ち、本発明は芯線材の周辺斜め方
向に互に交差する如く配列して成る複数本の不撚集束糸
と不撚ポリ塩化ビニリデンフィラメントとよシ成シ該フ
ィラメントを該集束糸の巻回部分間より引出して各フィ
ラメントで芯線材の半径方向外方へ１１〜１４ｍｍの無
結束状態の独立した放射状ループを形成させて成るルー
プ先端での直径が２０〜３５ｍの接触材ケループ先端で
のピッチ３５闘以上およびループ先端での内径３５闘以
上で螺旋状に成形して使用する（以下、螺旋状に成形し
た接触材を１接触材ユニツト１と呼称する場合があム）
このような構造に螺旋状接触材を配列することによって
従来の接触材の欠点の一つである微生物の過剰何着に起
因する閉塞は防止される。

本発明は上述した螺旋状の接触材ユニットの複数本を適
当な耐食性材料で製造されたフレームに保持させて用い
る。第３図（１）および（２）は各々接触材ユニツ）３
ｔ−適当な耐食性材料で製造されたフレーム４に保持さ
せた状態の正面図および側面図を示す。ｄは各接触材ユ
ニットのループ先端での間隔で３５龍以上に設定する。

本発明ではこのように複数本の接触材ユニットをフレー
ムに保持させた構造体ｔ−”接触材モジュール雪と呼称
する。本発明で使用する接触材モジュール鉱挿入すべき
曝気槽の容積、水深等諸条件に応じて任意に設計するこ
とが出来る。例えば、大型設備の場合は小ブロツク毎に
製作し現場で組立てることも出来る。

第４図は４個の接触材モジュールを曝気槽５に挿入させ
次状態を示す部分断面図である。６は余水送入口および
７は処理水排出口會示す。

本発明は接触酸化法による廃水の処理方法に利用するも
のである。接触酸化全行う曝気槽は１槽でも所期の目的
を達すること扛出来るが、接触酸化法は本来連続処理で
あり、原水が連続して供給されるので、原水濃度および
処理水質の条件等から判断して同一容積の曝気槽でも多
段に区分して処理する方が良い効果を奏する。即ち、曝
気槽を数段に区分することによって各曝気槽の水質に見
合った微生物集落が有効に作用し原水濃度にかかわらず
必要に応じて２〜５−程度にまですることも可能である
。この様に曝気槽會区分して各種に濃度勾配ヲ句けるに
は各種を完全に区分する必要があル連通管を除き遮断す
る様設計配置する。

本発明の構成゛および効果全第５図全参照し従来法と比
較して論する。第５図（１）は従来の活性汚泥法で使用
される装置の一例のフローシートである。

第５図（２）は本発明の方法を実施する装置の一例のフ
ローシートである。第５図（２）は２次処理曝気槽が４
段そして３次処理曝気槽が３段から構成されている態様
ケ示している。第５図で６は廃水供給槽、辷は本発明の
３次処理槽、川は接触材モジュール、１１はコンプレッ
サー、１２は沈澱槽、１３は脱水機、１４社焼却炉を示
している。従来の活性汚泥法で虹予備処理された廃水は
廃水供給ライン旦より調整槽差に導入され、ついで曝気
槽隻］内に導入され、あらかじめ対象とする廃水で増殖
・馴養された微生物と接触され一定時間曝気混合され、
ついで曝気槽内の汚泥と処理水の混合液は自然流によっ
て静かに沈澱槽１２に導入され、ここで、混合液に適当
な表面負荷を与えて、汚泥が沈降分離される。上澄液（
処理水）は通常排ｂ・ライン７よシ放流され、一方、沈
澱槽の底部に沈降した汚泥は、連続的に曝気槽へライン
１７によル返送され再び新しく流入した廃水と混合され
る。一方、余剰汚泥は脱水機１３によシ脱水され焼却炉
１４で焼却処分され廃棄される。一方、本発明では予備
処理され次廃水は廃水供給ライン旦よＱ調整槽重に導入
されついで２次処理曝気槽９ｂ内に導入される。

曝気槽９ｂは４槽に区分されていて各種には前述した形
状・構造の接触材モジュールが挿入されている。各種の
容積拡開じでも、又条件に応じて容積を変化させてもよ
い。曝気槽且±に導入された廃水は先ず第１槽内で、接
触材に増殖・馴養された微生物と接触され一定時間曝気
混合されてＢＯＤおよびＣＯＤ成分等が原水の捧程度に
除去された後第２槽、第３槽および第４槽と順次移送さ
れ最終的にＢＯＤおよびＣＯＤかはは１００％除去され
た上澄液（処理水）＃ｉライン７よ夕放流される。一方
、廃水の種類によっては上澄液の一部は３次処理槽９ｃ
に導入され２次処理槽９ｂ内と同じメカニズムによって
脱室、脱リンされた上澄液（処理水）はライン７よシ放
流される。

以上、従来の活性汚泥と本発明の接触酸化法の構成上の
相違全比較して論じ九が、要約すると、従来の活性汚泥
法では必須の操作である沈殿槽の底部に沈降した汚泥を
連続的に曝気槽へ返送するという操作（返送汚泥）が不
用となること、余剰汚泥の発生量が軽減されること、曝
気量が少なくてよいこと等の本質的利点の他処理槽が小
型化されること、沈殿槽、脱水機、焼却炉等の諸設備が
不用となる等設備、構造上の利点がある。

以下、実施例および比較例を掲げて本発明を具体的に解
説する。

実施例１ 第５図（２）に示しｆｃ４槽構造の曝気槽を備えた装置
を用いて生活廃水を連続処理した結果を下記に記録する
。

実施例２〜３ 第５図（２）に示しｆｃ４槽構造の曝気槽を備えた装置
を用いて糖廃水および水産加工廃水を連続処理して得た
結果全表示する。

比較例 第５図（１）に示した従来の装置および第５図（２）に
示し几本発明の装置を使用して住宅用地生活戻水ｔ−３
次処理して得た結果を比較の丸めに表示する。

（ただし、本発明における３次処理槽は１槽構造を用い
た） （３）発明の効果 本発明で得られる技術的効果を具体的に例示する。

（１）廃水中に増殖する微生物が全量接触材に付着保持
され、且つ、従来余剰汚泥に混入引抜いていた浮遊固形
物も何着分解処理される。又、返送汚泥も必要なく、好
気的、嫌気的処理を同一微生物集落の中で連続的に活用
して行うので、従来法の嫌気処理からの脱離液による好
気処理に対する大きな問題であるバルキング現象が全く
発生せず、過曝気による解体も心配することなくメイン
テナンスフリーに近い状態で操作出来る。

（２）従来法と比較して処理ダ１率が高い為、処理槽も
小さくてよく、沈澱分離槽、汚泥貯槽、汚泥濃縮槽、脱
水機等が不用になシ、既設能力不足の設備を改善するの
にも適している。

（３）啼気槽金多段構造にした場合、各種の濃度勾配全
配慮して、多種類の微生物全各種毎に区分して何着増殖
させることが出来るので、流入原水、温度、水質の変動
に対しても従来法よシも優れた処理能力がある。

（４）各種微生物の排泄物による共生作用の自己調整が
期待でき、数千四の高濃度廃水をｌ０ＰＩＩＧ以下に処
理することも可能である。

（５）従来法の曝気は単に微生物等により消費される水
中の酸素（Ｄｏ）　’に供給し、且つ、汚水に流れをあ
良えて、何着し７も菌との接触効果を計る目的でのみ行
われてい之が、本発明は接触材に何着した表面の菌（好
気性）と中心部に発生する嫌気性菌に対する酸素量を調
整することが重点で、連続運転時は空気量も少なくてす
む。

（６ン　従来法では長時間滞流を必要とする難分解の有
機基質に対しても、接触材に何着させた微生物共生集落
によジ効率よく分解されるので、処理時間が短縮（曝気
槽が小さく）出来る。

（７）硝化菌、脱窒菌も積極的に増殖出来る方法であり
、将来、窒素、かｉの規制が法制化された場合も濃度勾
配を適当に分割することで対応が可能である。

（８）学校等の様に長期間の休日〃ある場合も微生物の
活性助低下が少なく、又、長時間停電時も問題は起こら
ず、再曝気で安定相に戻る立ち上９時間が短かくてすむ
。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）および（２）は各ノ・本発明で使用される
接融材の側面図および半径方向断面図である。第２図（
１）および（２）は各々本発明で使用されるＩ＋接触材
ユニットゞの側面図および半径方向断面、図である。 第３図（１）および（２）は各々接触材ユニット全フレ
ー活性汚泥法および本発明の方法を実施する装置の一例
のフローンートである。 特許出願人　東洋実業株式会社 （７− 代理人　弁理士湯浅恭王・ （ （外５名） 第１図 （１） 第３図 （１）　（２） 第４図　リ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）（１）　廃水を予備処理して夾雑物、浮遊物、油
   分等を分離、除去すること、
2. （２）予備処理した一次処理水を曝気槽内に導入し、あ
   らかじめ対象とする廃水で接触材に増殖・馴養された微
   生物と接触させ一定時間曝気混合することから実質的に
   成る廃水の処理方法において；芯線材の周辺斜め方向に
   互に交差する如く配列して成る複数本の不燃集束糸と不
   燃ポリ塩化ビニリデンフィラメントとよシ成シ、該フィ
   ラメントを該集束糸の巻回部分間よシ引出して各フィラ
   メントで芯線材の半径方向外方へ無結束状態の独立した
   放射状ループを形成させて成不接触材金曝気槽で使用す
   ることを特徴とする前記方法。 （２）（１）　処理する廃水を予備処理するための装置
   、（２）予備処理された廃水と微生物と接触させつつ曝
   気混合するための曝気槽とから実質的に構成される廃水
   の処理装置にして、該曝気槽が、芯線材の周辺斜め方向
   に互に交差する如く配列して成る複数本の不燃集束糸と
   不燃ポリ塩化ビニリデンフィラメントより成シ、該フィ
   ラメントを該集束糸の巻回部分間よシ引出して各フィラ
   メントで芯線材の半径方向外方へ無結束状態の独立した
   放射状ループを形成させて成る接触材を螺旋状に成形し
   た構造体を挿入して成ることを特徴とする前記装置。
3. （３）　６ｍ気槽が多槽構造である特許請求の範囲第２
   項記載の装置。