JPS63141699A - 微生物担体板 - 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】 【発明の、属する技術分野】

本発明は固定床型廃水処理方法に用いられ、微生物を表
面に付着育成させる微生物の↑担体板に関する。

【従来技術とその問題点】

固定床型廃水処理に関しては二つの方法がよく知られて
おり、その一つは酸素を供給し、好気性微生物を付着さ
せた膜を用いて廃水を処理する接触酸化法であり、他の
一つは酸素を供給することな（嫌気性微生物を付着させ
た膜を用いて廃水を処理する嫌気性固定床法である。こ
れらの廃水処理方法はいずれも微生物を担体物質に保持
させて膜状（以下生物膜とする）とし、この生物膜を槽
内の廃水中に浸漬配置することにより行なわれ従来微生
物を保持する担体材料についての開発が活発になされて
きた。この担体材料の具備すべき要件として概ね下記の
諸点を挙げることができる。 ■生物膜が表面に付着しやすいこと。 ■生物膜の面積が大きい、すなわち担体の比表面積が大
きいこと。 ■目づまりしにくいこと。 ■逆洗が容易もしくは全く必要としないこと。 ０強度が高く、水中で劣化しないこと。 例えば塩化ビニールのシートを担体とし、これを一定の
間隔で平行に複数枚固定した構造体として好気性処理で
ある接触酸化法に用いるときは、上記の要件をほぼ満足
することができるが、嫌気性固定床法に対しては嫌気性
菌の付着力が弱いために好気性固定床法に用いられる担
体をそのまま転用することはできない。嫌気性固定床法
はこの処理プロセス自体の歴史が浅くその微生物担体も
まだ開発途上にあるが、これまで開発されてきた嫌気性
固定床法の担体には以下のような種々の問題点がある。 最初に用いられた担体は砕石であって、これを槽内に充
填し、砕石の表面と砕石同志間の空隙に嫌気性菌を保持
して嫌気性消化を行なうことにより廃水を処理するもの
であるが、砕石は空隙率が小さく、目づまりしやすいた
めに、これに代えて長さほぼｌ０Ｃ１１のプラスチック
円筒や、径がほぼ１゜１で内部が空洞であり表面に多く
の貫通孔を存するプラスチック球体が用いられた。しか
しこれらプラスチック製の担体は空隙率を大きくするこ
とはできるが、固定床（濾床）の目づまりを生しやすい
という欠点を除くことはできなかった。 一方小片の担体を槽内に多数充填する方式の代わりに、
例えばハニカム構造をもつ多孔性のセラミックのような
一体成型品を槽内に装入して、このセラミックの全面に
微生物を保持しようとする試みもなされており、このよ
うな形状のセラミック担体は多孔性であることから微生
物が付着しやすり、シかも比表面積も大きいという特徴
を有しているにも拘らず、セラミックが破損しやすいた
めに取り扱いが容易でないことと、この構造ではセラミ
ックの厚さをあまり薄くできないので、空隙率を大きく
するためには不利であること、およびセラミック成型品
自体が極めて高価であることなど実用上は問題点が多い
。 微生物担体として一体成型品を用いるという考え方は当
然プラスチックについても適用され、例えば特開昭５７
−２０７５９７号公報に記載されているように、平板状
のプラスチック基板に枝状もしくはループ状の接触技が
１０〜２０ｍの長さに多数突出した形状のものもあるが
、微生物の付着性に関しては検討されておらず、この担
体は製造方法が簡単でないために、成型品としては極め
て高価になることを見込まなければならない。 空隙率の大きい化学繊維を利用した担体も提案されてお
り、例えば実開昭６０−１４０６９８号公報に記載され
ている目の細かい網を数枚重ねたものや、実開昭５９−
７０７９９号公報に記載されているような厚さＩｏｔａ
程度の立体網状化学繊維をマント状に形成し、薄くて空
隙率の大きい担体としこれを複数枚用いて互いに一定間
隔となるよう配置し、全体を固定枠によって固定した構
造体として構成し、これを嫌気槽内の廃水に浸漬するも
のもある。このような繊維を用いた担体は、網目の大き
さが適切であれば多量の微生物を保持できるというすぐ
れた点はあるものの、槽内に担体主面と直角な方向の水
流が生じた場合は、嫌気性微生物の付着力が非常に弱い
ため、水流の攪拌作用や圧力によってマント内に保持さ
れた微生物の一部が剥離して生物膜に孔があくという恐
れがある。微生物の剥離が生じないようにマントを厚く
すると微生物の保持量が過剰となり、その結果空隙率を
低下させてしまう。さらにマット状の担体は通常主面方
向が床面に対して垂直となるように懸架して用いられる
ので、長期間使用したとき担体自体が伸長し、下端部の
方は折れ曲がり、互いに隣接する担体同志が接触して目
づまりを起こすなど強度上の問題も無視することができ
ない。 また空隙のある厚い布を用いた担体も研究されており、
その代表的な例として厚さ３〜４１のフェルト状の布を
ステンレス網に縫合し、これを複数枚所定の間隔に枠に
固定して用いるものがある。 この担体でも微生物は付着するが、フェルトの空隙率が
比較的小さいために大量の微生物を保持することができ
ないという欠点とともに、厚さ約１鶴の基布がフェルト
を支える補強材の役割を果たしていないため、この部分
は寧ろ全担体の微生物付若量を減少させるという問題も
ある。 さらに繊維を用いた上述のものとは異なる担体として、
紐の周囲に多数のループ状の短い繊維を張り出したモー
ル状担体が特開昭５６−５８５８８号公報に開示されて
いるが、この担体は嫌気槽内に多数張設して廃水処理を
行なうに当たり、水流が非常に遅い場合は微生物の付着
性は良好であるが、水流に乱れがあるとその乱れに伴っ
て担体が揺動するために微生物の剥離を生ずることが大
きな欠点となっている。この現象を防止するために、担
体を設置するときに張設強度を大きくしたとしても、長
期間の使用後には弛緩するようになり、結局はこの問題
を避けることができない。 以上のように、嫌気性固定床法に用いられる微生物担体
は種々開発されてきたが問題点も多く、実用的にすぐれ
たものはまだ得られていない。

【発明の目的】

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は微生物の付着性が良好であり、微生物の保持能力が
高く、比表面積の大きい構造を有し、しかも容品に目づ
まりすることなく、水中における劣化も殆ど生じない嫌
気性固定床法に用いる微生物担体を提供することにある
。

【発明の要点】

本発明は立体網状化学繊維の高い微生物保持能力と、プ
ラスチックシートの強度と水中における耐劣化性に着目
し、薄いプラスチックシート基板の表裏両面に薄いマン
ト状の立体網状化学繊維を接着固定することにより高い
微生物保持力と表裏両面に垂直な方向の水流に対する強
度を確保することができるように構成した嫌気性固定床
法に用いられる一つの担体板であり、この担体板を複数
個所定の間隔に互いに対向するように固定することによ
り大きな比表面積と耐閉塞性を付与することを可能とし
たものである。

【発明の実施例】

以下本発明を実施例に基づき説明する。 はじめに本発明の担体板を得るに至った考え方について
述べる０本発明者らは廃水を嫌気性固定床により処理す
るために、種々の担体を用いて実験を重ねた結果、嫌気
性固定床に用いる担体は前述したような具備要件だけで
なく、次の二つの重要な条件を満足するものでなければ
ならないことが判明した。 （１）微生物の保持能力が高いこと、すなわち、嫌気性
微生物で形成された生物膜は、極めて脆弱であり担体へ
の付着力も弱いので、成長した生物膜を強固に保持でき
るものであることが必要である。 （２）生物膜を保護できること、すなわち、脆弱な生物
膜は水流、水圧もしくは気泡の衝突などにより節単に破
壊されてしまうので、担体近傍で水流や水圧の変化が生
じても、生物膜が破壊されるのを保護できるものである
ことが必要である。さらに嫌気性微生物自体が発生する
消化ガス気泡が水中を上昇する際、直接生物膜と衝突し
ないようにすることが望ましい。 以上のことから本発明者らは嫌気性固定床の担体を開発
するに当たり、上記の二つの要件を同時に満足するため
には、従来のような単一材料ではなく、２種類以上の材
料からなる複合型の担体とするのが最も合目的であると
の結論に達した。 第１図は本発明の一つの担体板を複数個一定の間隔を保
って互いに対向するように固定した構造体の部分断面図
であり、第２図は同じ（部分斜視図である。第１図、第
２図とも共通部分を同一符号で表わしてあり本発明を両
図を参照して説明する。 担体板１は基板２とその微生物付着面となる表裏両面に
接着された立体網状化学繊維３とからなる。基板２は担
体板１の強度を保持するとともに、微生物が付着する面
方向と垂直な方向の水流や水圧に対して生物膜を保護す
る機能を有し、立体網状化学繊維３はそれ自体が微生物
付着面を提供するとともに微生物が剥離するのを防ぎ、
生物膜を気泡の衝突から保護するように働くものである
。 基板２は水中における耐食性にすぐれ、適当な強度を有
する軽量な材料が好ましく、例えば塩化ビニール板など
のプラスチックが妥当であり、厚さは０．５〜１．０ｆ
ｌ程度のものを用いる。立体網状化学繊維３はカールし
た塩化ビニリデン繊維を樹脂で粘合した材料が好適であ
り、例えばｆ５１ｉ維の大きさは３０〜１５０デニール
、目の大きさが約１ｆｉ５、空隙率約９０％のものを用
いるのがよい、これを厚さ３〜４ｆｉのマット状に加工
して、塩化ビニールの基板２の両面にそれぞれ接着する
。また立体網状化単繊！１ｉ３は塩化ビニリデン繊維の
ほかに例えばナイロン繊維を用いることも可能である。 さらに、立体網目構造を有するマット状のスポンジもこ
の目的に好適に使用可能で、スポンジの場合は成型性が
良好で繊維のけば立ちかないため、以下に説明する立方
体状の担体を構成した場合、担体板間においてけば立ち
に起因する目詰まりが生じにくい利点がある。 このようにして得られた本発明の担体板１を使用すると
きは通常のように製作、設置が容易な立方体として担体
板１の集合体として第１図、第２図のような全担体を構
成する。第１図において複数個の担体板１が所望の間隔
をもってそれぞれ互いに対向配置されるようにスペーサ
４を各担体板ｌの間に挿入し、各担体板１およびスペー
サ４を貫通するボルト５を両端からナフト６により固定
するが、その際ボルト５の両端部には押さえ板７を介在
させてナツトを締める。スペーサ４の形状は長手方向に
ボルト５０貫通孔を有する三角柱とし、担体板１の間に
介挿するとき、三角柱のいずれかの頂点が上に位置する
ように定めることが必要である。スペーサ４の形状を三
角柱とし、頂点が上になるように配置するのは、スペー
サ４の上に汚泥が蓄積することなく下方に落ちやすくす
るためである。押さえＦｉ７も同様の理由により第２図
のごとく三角板としいずれかの頂点を上にして固定する
。このスペーサ４と押さえ板７はいずれもプラスチック
製とするのがよく、基板２と同様塩化ビニールを用い、
押さえ板７は１〜２ｆｉの厚さとする。各担体板１をス
ペーサ４を介して相互に強固に固定するボルト５とナフ
ト６の材料は耐食性と強度を考慮してステンレス鋼を用
いるのが好適である。 各担体板１同志の間隔は廃水中の固形物の大きさや濃度
などその水質、１！気性固定床の運転条件などによって
決定されるが概ね１５〜５０ｆｌとする。 立方体に組み立てた全担体の大きさは縦、横、高さとも
０．５〜１．０ｍであり、比表面積は１００ｍ”／　ｍ
　’程度が得られ、この構造をもった従来のものと同等
である。スペーサ４およびこれを貫通する各ボルト５の
相互の位置間隔は縦、横ともに１００〜２００１程度と
なるようにすればよい、この構造の全担体は強度上から
は２段まで積み重ねて用いることができ、また各担体板
１は相互に平行な間隔をもっているから目づまりしにく
いという利点がある。 次に本発明の担体板に嫌気性微生物が付着し固定された
とき、廃水処理が有効に行なわれることを第３図の担体
板の拡大模型断面図を参照して述べる。第３図も第１図
、第２図と共通部分を同一符号で示した。第３図におい
て基板２上に付着した嫌気性微生物は生物膜８を形成し
立体網状化学繊維３によって保持、保護されている。嫌
気性消化によって発生し、生物膜８に付着している消化
ガス気泡９はその径がある一定の大きさ以上になると剥
離して矢印の方向に上昇する。剥離し上昇する消化ガス
気泡９は常に立体網状化学繊維３と廃水との境界面Ａ部
を洗浄するから、成長した生物膜８はこの境界面Ａ部で
消化気泡ガス９により破壊され、生物膜８の膜厚は立体
網状化学繊維３よりやや薄い厚さを維持している。これ
らの厚さの関係は立体網状化学繊維３の厚さが３〜４ｆ
ｌのとき生物膜８の厚さは１〜２１重となり、この程度
の膜厚は嫌気性固定床としてはほぼ理想的な厚さである
。このように本発明の担体板は微視的観点からも良好な
生物膜の形成を可能とするものであることがわかる。 さらに第４図は本発明の担体板を第Ｘ図、第２図とは異
なる形状として立方体の担体を組んだ場合を横断面図で
示したものである。この場合も第１図、第２図と共通部
分を同一符号で示す。第４図が第１図と異なる所は基ｉ
２ａとして凹凸面をもった波形の塩化ビニール板を用い
た点のみである。 すなわち、第４図では波型の基板２ａの表裏両面にその
凹凸形状に沿って立体網状化学繊維３を接着し担体板１
ａの全体を波型に形成している。担体板１ａは波型とす
ることにより、平板状の第１図のものに比べて比表面積
を約１５〜２０％増すことができ、全担体としての性能
がさらに向上されるという利点がある。ただし、担体板
１ａを波型としたために、立方体の担体を構成するとき
、第１図の平行平板構造の場合に比べてＢで示した位置
に狭隘な個所が生ずるので、固形物のかなり少ない廃水
処理に用いるのに適している。 なお以上本発明の担体板を用いて嫌気性微生物により廃
水処理を行なうときにこれを？！ｉ敗個対向させた立方
体構造の担体について説明したが、スペーサなどにより
連結することなく担体板をそれぞれ懸架してもよくまた
場合によっては担体板を単独で使用することも可能であ
る。

【発明の効果】

嫌気性固定床法による廃水処理に用いる微生物担体につ
いて従来多くのものが開発されてきたが、満足すべきも
のを得ることができなかったのに対し、本発明によれば
実施例で説明したように、担体板を高い耐食性をもつ基
板の表裏両面に立体網状化学繊維を接着固定した構造と
したためシこ微生物の付着面となる基板は適当な圧縮、
引張強度を有するとともに水流、水圧などの変動などに
よる生物膜の破壊を防ぎ、一方立体網状化学繊維は成長
した生物膜の剥離を防ぐと同時に、発生する消化ガス気
泡から生物膜を保護するように作用するので、本発明の
担体板には安定した状態で嫌気性生物膜を保持すること
ができる。また生物膜の厚さは立体網状化学繊維の厚さ
よりやや薄く形成される性質を活用し立体網状化学繊維
の厚さを選択して用いることにより生物膜の厚さを任意
に冨周整することができる。さらに立体網状化学１ｔｌ
ｉは約９０％という大きな空隙率を有しているので大量
の微生物を保持し、廃水処理効率を向上させる０以上の
ことを総合し、本発明の担体板は基板に立体網状化学繊
維を接着するのみで簡単に製造することができるという
点を考慮すれば、本発明の担体板は実用に供して大きな
効果を期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の担体板を用いた担体構造の部分縦断面
図、第２図は同じく部分斜視図、第３図は本発明の担体
板の部分的な拡大模型断面図、第４図は第１図とは異な
る実施例を示す担体構造の部分横断面図である。 １、ｌａ：担体板、２，２ａ：基板、３：立体網状化学
繊維、４ニスペーサ、５：ボルト、６：ナンド、７：押
さえ板、８：生物膜、９：消化ガス気ａｌ１図 １２図 １！３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）廃水が流入する槽内に浸漬し、嫌気性微生物を付着
   育成して生物膜を形成することにより廃水処理を行なう
   嫌気性微生物を保持するものにおいて、基板および基板
   の表裏両面にそれぞれ全面にわたってとりつけたマット
   状の立体網状化学繊維とからなることを特徴とする微生
   物担体板。 ２）特許請求の範囲第１項記載の担体板において、基板
   としてプラスチック製の平板もしくは波板を用いること
   を特徴とする微生物担体板。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の担体板に
   おいて、立体網状化学繊維として塩化ビニリデンを用い
   ることを特徴とする微生物担体板。 ４）特許請求の範囲第１項または第２項記載の担体板に
   おいて、立体網状化学繊維としてナイロンを用いること
   を特徴とする微生物担体板。