JPS6161878B2

JPS6161878B2 -

Info

Publication number: JPS6161878B2
Application number: JP2243783A
Authority: JP
Inventors: Keiji Nagashima
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-02-14
Filing date: 1983-02-14
Publication date: 1986-12-27
Also published as: JPS59147687A

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野本発明は、し尿、人糞、汚物等を含む家庭汚
水、産業汚水等の流出合併汚水の脱臭浄化、有機
物の分解減少、無機物の吸着等に使用するアルミ
ニウム置換体沸石クエン酸（又は芳香族を除くカ
ルボキシ基を含む有機酸）固体・液体混合物に関
するものである。背景技術近年、流出する合併汚水は、年々多様化された
複雑なものとなつて来ている。この汚水の浄化処
理についてはコミニテイプラントで処理されてい
るが、この処理方法は微生物による自然浄化作用
を利用した活性汚水処理方式であり、し尿、人
糞、汚物等を含む流出合併汚水を大型浄化槽に流
入して微生物を付加し、長時間曝気して微生物を
大量培養されることにより、脱臭浄化、有機物の
分解を行い、浄化された水は河川等に放流し、残
つた汚泥は汲み取り海洋投棄又は脱水ケーキにし
て所定場合に運こんで捨ている。このような従来の微生物による浄化処理だけで
は、大量の汚泥が残り、その捨て場所に困つてい
る。また、活性汚水処理方式の維持管理上における
重要な問題点は、糸状菌の発生である。この糸状
菌が発生し、優先種になつてくると、活性汚泥菌
の方が環境変化に弱く退化するため汚泥の沈降が
悪くなり汚泥の流出等が引き起される。このため
に、糸状菌が一優先種に繁殖してしまうと処理施
設の維持管理は全く不可能となつてしまう。発明の目的本発明の目的は、前記従来の浄化処理の問題点
を解決し、前記微生物による浄化処理後の残余汚
泥をさらに活性化して脱臭浄化、有機物の分解減
少、無機物の吸着等を行わせて浄化し、残余汚泥
を減少させるアルミニウム置換体沸石クエン酸固
体・液体混合物を提供することにある。発明の概要本発明は、アルミニウム0.05〜10重量％、クエ
ン酸（又は芳香族を除くカルボキシル基を含む有
機酸）0.5〜65重量％、沸石１〜25重量％、沸石
粉末0.1〜５重量％、過酸化水素0.01〜20重量
％、グリコール0.01〜１重量％、硫酸銅0.01〜0.1
重量％の成分比からなる混合物に、水を加えて
100重量％とした組成物を加熱することにより、
活性イオンを抽出したアルミニウム置換体沸石ク
エン酸（又は芳香族を除くカルボキシ基をむ有機
酸）固体・液体混合物である。実施例本発明の組成物の実施例を次に示す。なお、実施例の組成物の成分は重量％比で表わ
してある。ここで、沸石粉末は、100メツシユ通
過量99％以上の細い粒度のものを言い、通過残量
１％以上の粗い粒度のものを沸石と言う。前記
100メツシユは、その孔径が0.0058〔インチ〕、メ
ツシユを形成する針金の直径が0.0042〔インチ〕
のものからなつている。

【表】次に、前記実施例Ｃの組成物における本発明の
アルミニウム置換体沸石クエン酸固体・液体混合
物の製造方法の一実施例を説明する。沸石20ｇ、アルミニウム３ｇを55.45c.c.の水に
浸漬し、クエン酸結晶10ｇを投入してクエン酸が
溶解する迄煮沸加熱する。クエン酸結晶が溶解す
ると加熱を停止して、常温になつたとき沸石粉末
１ｇ、過酸化水素10ｇ、グリコール0.5ｇ、硫酸
銅0.05ｇを投入し、撹拌して十分に混合させる。本実施例のアルミニウム置換体沸石クエン酸固
体・液体混合物は、クエン酸を主体した沸石粉末
（ミセル状コロイド粒子）の固体・液体混合物
（金属及びアルカリ土金属のイオンを含む）であ
り、この固体・液体混合物中のクエン酸により侵
されて遊離したアルミニウムイオンは、液中にお
いてAl³⁺となり、沸石のSiO₄のＯが全部共有され
て立体的網目構造を形成しといる巨大分子でSiの
格子間に化合とも遊離ともつかないH₂Oがあり、
Al³⁺が入りやすくなつている。Alは原子価の不
足をアルカリ金属又は半数のアルカリ土金属によ
り満されている。また、Siに代わるAlがない場合
には、SiとＯが原子価を互に消し合うためSiとＯ
だけで完全な網目となる。したがつて、逆にAl³⁺
のイオンが多く出る（7.5mg／ｌ）。当該クエン酸
液中のAl³⁺の作用により目的のSiイオンが多く出
ることになる。沸石の種類によつては50mg〜700
mgものイオン量の検出結果が得られた。前記アルミニウムは、ボーキサイト、カリオン
等の鉱物、アルミニウム化合物、アルミニウム合
金、アルミン酸、アルミノケイ酸塩等を使用して
もよい。この場合、成分重量は純アルミニウムの
重量に換算して計測する。また、前記加熱は必ずしも煮沸させる必要はな
く、クエン酸結晶が溶解できればよい。例えば、
太陽熱で長期間加熱してクエン酸結晶を溶解して
もよい。このようにして製造されたアルミニウム置換体
沸石クエン酸固体・液体混合物は過酸化水素が光
によつて分解してしまうので、保存する場合、遮
光状態にして保存することが必要である。他の実施例においても同様の工程で製造する。次に、本発明のアルミニウム置換体沸石クエン
酸固体・液体混合物（以下、単に抽出液という）
の機能（作用）について説明する。 (1) 本発明の抽出液中の沸石は、一種の珪酸塩で
あり、ネソ珪酸、ソロ珪酸塩に大別され、ケイ
素酸素四面体（SiO₄）が構造の基本となつてい
る。沸石の代表的な化学分析値（％）を例記する
と、次の表１のようになる。

【表】沸石は連結酸素をもつており、ケイ素（Si）
の一部をアルミニウム（Al）、ホウ素（Ｂ）、
ベリリウム（Be）などに置換したイオンを持
ち、その隙間に金属イオンが入つていて、置換
で不足した正電荷を補う形になつている。そし
て、立体網状構造になり大きな隙間があるた
め、種々の重金属のイオン交換が行われる。 (2) 本発明の抽出液中のアルミニウムは、ケイ素
（Si）の置換を促進し、活性化イオン液にする
役目をしている。これは、アルミニウム・イオンの半径（0.55
オングストローム）がケイ素・イオンの半径
（0.50オングストローム）に近いため、それぞ
れの置換が行われてアルミノケイ酸塩
（xM′₂OyAl₂O₃zSiO₂nH₂O）ができる。 (3) 次に、本発明の実施例Ｃの抽出液（沸石粉末
１ｇ添加）の定量分析値を表２に示す。

【表】

【表】表２に示す各物質のイオンのうち、ケイ酸イ
オン（SiO₄）^-4、ヒドロカルボン酸イオン
（CH₂COO）はアミン系のイオン交換が速やか
であり、特に金属の陽イオンが元の構造の連結
酸素のイオン半径にしたがつて行われ、
Ca²⁺，Mg²⁺，Fe²⁺の相互置換、Al³⁺，とFe³⁺
などと置換する。また、モリブデンMo₆ ²⁺イオンは他の物質を
結合しながら酸化物として酸素の連結を行う。 (4) 脱水素的作用浄化とは、腐敗性有機物が分解され無機化さ
れることであるが、主として酸素の働きを中心
として、その変化がおこることである。いわゆ
るこれが脱水素的作用である。カルボン酸のあるものは、遊離又は誘導体と
して有機化合物を化学的酸化分解し、環境上の
芳香族と結合し、カルボン酸が形成されれば、
結合した他官能基をもつ化合物として、クラツ
キングされた側鎖をもつ炭化水素を酸化し、脱
水素をなして無機化する。また、カルボシ酸は
ペプチド分解に大きな位置をしめるため、アミ
ノ基（−NH₂）水素原子とカルボキシ基（−
COOH）の水酸基（−OH）とが水として脱離
し、分解していくのである。前記脱水素的作用の化学反応式を次に示す。 H₂O₂→H⁺HO₂ ^-→O₂ ^2-↑ 上記の化学反応は汚泥中にある少量の二酸化
マンガン又は微細分子を分解媒としている。前記カルボキシ基の水酸基が置換したものに
は、アシル化合物、酸アミド（RCONH₂）、酸
アジド（RCON₂）、ニトリル（RCN）がある。 (5) 好気的及び嫌気的状態下における有機物の分
解、微生物の好気的及び嫌気的状態下における
有機物環境中に本発明の抽出液を投入すると、
陽イオン交換による連結酸素の官能作用、過酸
化物の酸化作用、オキシカルボン酸の置換作用
が働く。それらの化学反応式及びその説明を次
に示す。〔連結酸素の官能作用〕このように、Ｃ，Ｏ，H₂，Ｎ，Ｓ等はO₂ ^2-
によつてCO₂，H₂O，NO₃，SO₄となり、
NO₃，SO₄は水素イオン作用により硝酸
（HNO₃）、硫酸（H₂SO₄）となる。〔ペプチド結合作用〕ここで、Ｒは他のアミノ基と結合しながら残
量中のカルボキシ基の水素基の置換したもので
あり、Ｒ＝CONH，R′＝CONH₂，R″＝CO
（NH）₂，Ｒ＝CO（NH）₃である。このペプチド結合の−CO−HN−の切断に際
して、カルボン酸イオンH⁺＋COO^-による脱
炭酸又はカルボキシ基−COOHの水素基が遊
離置換した残量中のアシル基RCO^-が他のアミ
ノ基（−NH₂）に結合しながら酸アミド
（RCONH₂）酸アジト（RCONH）又はニトリル
（RCN）になり、分解していくのである。小さ
なペプチドは、汚水プラントにて微生物又は機
械曝気により加水分解される。 (6) 汚泥繊維の減少汚泥中にあるペプチド・タンパク質脂肪酸等
の分解物の他に多糖類としての繊維素がある。これらは排泄物のうち約45〜50％もあり、汚
泥を膨化している。汚泥が一部嫌気性分解中に
発生する三酸化窒素（NO₃）が硝酸にいたつて
少量滞溜発酵すれば、セルロース誘導体として
の硝酸セルロース又はエステルになる。この生
成物質硝酸セルロースは当抽出液のグリコール
結合体でとける。主としてセルロール繊維は、
ミセル状の構造をもち、セルロース部分が一定
の配列をした結晶部分と乱雑に集合した非結晶
部分とからなり、両者は適当な配合によりな
り、硝酸セルロースのようにアルコールやエス
テルにはとけない。当抽出液の銅イオン、水酸
イオンが遊離してできる。コロイド溶液の銅酸
塩M₂〔Cu（OH）₄〕で環境上のアンモンニア水
に溶けて〔Cu（NH₃）₄〕（OH）₂となり不溶な繊
維素を溶解して減少させる。すなわち、膨化している余乗汚泥は、通常嫌
気性腐敗槽においてメタン及びアンモニアガス
として気化し消化しているが、装置費が大きい
ため、一般的でない。特に、生活排汚水中の繊
維蛋白質は分解しにくく、処理に難行している
のが現状である。本考案の液中のグリコールの
添加は、曝気槽中の空気酸化の進行中硝酸菌又
は脱水素作用により発生する亜硝酸が硝酸に変
化する過程において硝酸エステル化する環境中
で硝酸繊維に変化した一部の物質を二硝酸グリ
コール等の過程で変化して消化する。また、曝気槽内において活性汚泥のフロツク
を形成しているのは、主としてズーグレア菌で
ある。いかなる汚水処理場でもSV（汚泥容
積）の沈降性の悪化，SVI（汚泥容積示標）の
膨化の原因は糸状菌，ホーセン菌等の出現によ
るものであり、これらは死減させることが必要
である。したがつて、曝気槽内では流酸銅が選
択的に滅菌の作用をする。また、50℃〜70℃に加熱した嫌気性消化槽に
おいてはガス化による消化作用しか行われない
が、本実施例の抽出液を使用すると、
CuSO₄5H₂Oの水容液のアルカリ性環境下にお
いては銅酸塩Ｍ^１ _２〔Cu（OH）₄〕となり、さら
に、アンモニアの作用により〔Cu（NH₃）₄〕
（OH）₂となり、汚泥繊維の消化に寄与する。 (7) 嫌気的状態下無機物環境での作用微生物の嫌気的状態下における無機物環境中
に本発明の抽出液を投入すると、悪臭を発する
硫化水素（H₂S），アンモニア（NH₃），メルカ
プタン（C₂H₅SH），ピルビン酸
（CH₃COCOOH）等を分解して悪臭が消失され
る。 (a) 硫化水素（H₂S） FeSO₄＋H₂S＝FeS＋H₂SO₄ この化学反応式からもわかるように、硫化
水素は抽出液によつて発生した硫酸第一鉄
（FeSo₄）により硫化鉄となり黒色沈澱され、
硫化水素の悪臭は消失する。 (b) アンモンニア（NH₃）アンモンニア（NH₃）は抽出液によつて発
生する炭化水素と結合して、モノアミン
（CHNH₂），ジアミン（CHNH），トリアミン
（CH₃N）となり、カルボン酸の水酸基と置
換して、アシル化合物，RCONH₂，RCONH
となる。これによりアンモンニアの悪臭は消
失する。本過程においてトリアミンは異臭を発する
が、過酸化水素の作用で脱窒化されて三酸化
窒素（NO₃）やカルボン酸の作用によりケト
ン類になる。 (c) メルカプタン（C₂H₅SH）メルカプタン等のメルカプト基−SHを有
する有機化合物は、硫化水素と同様に２価鉄
と反応して硫化鉄となり悪臭は消失する。そ
の反応式は、 C₂H₅SH＋F₂SO₄＝FeS＋C₂H₅SO₄である (d) ピルビン酸（CH₃COCOOH）ピルビン酸は、抽出液による脱炭酸，脱水
素（O₂ ^2-）によつてアルデヒド（CH₃CHO）
に変化され、このアルデヒドはクエン酸
（C₆H₈O₇）により酸化され、CH₂COOH，
HCOOHとなる。 HCOOHは環境中の酸化物の作用により
CO₂とH₂Oになる。 CH₂COOHは脱水素作用によりCO₂とH₂に
分離される。又はＲ−CO−R′となる発明の効果 (1) 本発明の実施例Ａ〜Ｈの抽出液を、コミニテ
イ汚水処理場活性濃縮槽汚泥濃度19000ppmに
1000〜10000ppmを添加し、十分に撹拌（エア
ー曝気撹拌）して完全に混合し６時間静置した
後、化学分解消化減量を計測すると、第１図に
示すような結果が得られた。第１図からわかるように、本実施例Ｈを
5000ppm以上添加した20％乃至実施例Ｃを
2000ppm以上添加した90％を消化減少させる
ことができる。このようにして無機化した水又
は水溶液は、排水基準JISKO102の基準値にし
たがつて河川等に排水し、80％〜10％に減少さ
れた汚泥を運び出すだけでよい。 (2) また、本発明の抽出液の沸石粉末添加量
（ｇ）に対する亜鉛（Zn），銅（Cu），カドミウ
ム（Cd），鉛（Pb）等の重金属の吸着率（％）
を計測すると、第２図に示すような結果が得ら
れた。これは、本発明の抽出液が固体・液体混
合物であるため、重金属は固体にほぼ100％吸
着して沈澱させることができる（第２図参
照）。 (3) 前記機能の項７で述べたように本抽出液によ
れば悪臭を除去することができる。 (4) Ｓ町のＴプラントにおいて、糸状菌汚泥膨化
のためSVが高く流入水のピーク時に汚泥がキ
ヤリーオーバしてしまう状態下で本発明の実施
例Ｃの抽出液を添加して汚泥膨化防止効果を観
測した。表３は、その観測値を示したものであ
る。

【表】表３中、PHは水素イオン濃度、BODは生物
学的酸素消費量（ppm）、SSは有機浮遊物含量
（ppm）、MLSSは有機無機を含む浮遊物含有量
（ppm）、SVは30分間に1000mlのメスシリンダ
ーにおける汚泥沈降の高さを％で表したもので
ある。 (a) 本発明の抽出液添加前の状態を３日間観測
し、その５日間後から５日間隔で４回本抽出
液を４／日添加した結果、即当日から汚泥
の沈降性に改善がみられた。 (b) 糸状菌が減少し、添加第２回目には糸状菌
が本抽出液で死滅されていることが観測でき
た。 (c) 添加前の微生物相において、固着性微生物
は少なく、かつ、不活発であつたが、第１回
目の本抽出液添加以降は固着性微生物が多
く、活発に活動しているのがみられた。アス
ピデスカ，オツクストリカ，エピスデイリ
ス，コルビジユム，オイコモナス等も確認で
きた。これは微生物が増加できる酸素の補給
ができ環境を充足したことによるものと考え
られる。 (d) 第４回目の添加日に汚泥を１のポリ容器
に採取し、その後の微生物の追跡調査をした
結果、アスピデスカ，オツクストリカ，エピ
スデイリス，コルビジユム，オイコモナス等
の微生物が60時間生存したことを確認され
た。以上説明及び実験の結果からわかるように、本
発明によれば、家庭汚水，産業汚水等の流出合併
汚水の脱臭浄化，有機物の分解，無機物の吸着及
び活性汚泥菌の必須条件を満足し糸状菌に対する
天敵的処理能力をもつており、即効性があり活性
汚泥菌を優先することにより残余汚泥を減少させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の効果を説明する
ために実験データを示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１アルミニウム0.05〜10重量％、クエン酸0.5
〜65重量％、沸石１〜25重量％、沸石粉末0.1〜
５重量％、過酸化水素0.01〜20重量％、グリコー
ル0.01〜１重量％、硫酸銅0.01〜0.1重量％の成分
からなる混合物に、水を加えて100重量％とした
組成物を加熱することにより、活性イオンを抽出
したアルミニウム置換体沸石クエン酸固体・液体
混合物。２アルミニウム0.05〜10重量％、芳香族を除く
カルボキシル基を含む有機酸0.5〜65重量％、沸
石１〜25重量％、沸石粉末0.1〜５重量％、過酸
化水素0.01〜20重量％、グリコール0.01〜１重量
％、硫酸銅0.01〜0.1重量％の成分からなる混合
物に、水を加えて100重量％とした組成物を加熱
することにより、活性イオンを抽出したアルミニ
ウム置換体沸石芳香族を除くカルボキシル基を含
む有機酸固体・液体混合物。