WO2013022026A1 - 水浄化装置及び水浄化方法 - Google Patents

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WO2013022026A1
WO2013022026A1 PCT/JP2012/070211 JP2012070211W WO2013022026A1 WO 2013022026 A1 WO2013022026 A1 WO 2013022026A1 JP 2012070211 W JP2012070211 W JP 2012070211W WO 2013022026 A1 WO2013022026 A1 WO 2013022026A1
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WO
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fringe
mass
water
water purification
tank
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PCT/JP2012/070211
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English (en)
French (fr)
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高木　泰治
林　豊
宏介 富樫
森　幸治
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小松精練株式会社
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    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a water purification device and a water purification method used for purifying water.
  • Carbon is used when purifying rivers, lakes, sea water, or when treating sewage such as factory effluent, hot spring effluent, restaurant effluent, poultry farm effluent, pig farm effluent and domestic effluent that causes water pollution. It is known to use fringes containing fibers. Carbon fiber is said to have high water purification performance because microorganisms that purify water are easily fixed (Patent Document 1).
  • a porous block made of cement or the like may be used as a water purification material. For example, there are cases where microorganisms are carried in the pores of the porous block, and drainage treatment is performed by sprinkling drainage into the porous block.
  • the present invention provides a water purification device that can be easily downsized and has excellent water treatment performance, and a water purification method that can easily downsize the water purification device and that has excellent water treatment performance. The purpose is to provide.
  • a water purification apparatus having a fringe arrangement tank in which a fringe containing carbon fibers is arranged, and a porous material arrangement tank in which a porous material is arranged.
  • a water purification apparatus having a fringe arrangement tank in which a fringe containing carbon fibers is arranged, and a porous material arrangement tank in which a porous material is arranged.
  • the porous material is a granular material of a porous ceramic sintered body.
  • the porous ceramic sintered body is obtained by firing a mixture containing clay and at least one selected from the group consisting of slag, diatomaceous earth, and sludge. Water purification equipment.
  • One embodiment of the water purification device of the present invention can be easily downsized and has excellent water treatment performance.
  • One aspect of the water purification method of the present invention can easily reduce the size of the water purification apparatus and has excellent water treatment performance.
  • the water purification apparatus includes a fringe placement tank in which a fringe containing carbon fibers is disposed inside, and a porous material tank in which a porous material is disposed in the downstream side of the fringe placement tank.
  • the fringe arrangement tank and the porous material tank are connected via a pipe.
  • Each of the fringe arrangement tank and the porous material tank may be one tank or two or more tanks. When there are two or more fringe arrangement tanks and porous material tanks, they may be connected in series or in parallel.
  • positioning tank and a porous material tank 10 tanks or less are respectively preferable.
  • the fringe arrangement tank and the porous material arrangement tank may each be divided into two or more by dividing the inside thereof by a partition plate.
  • the fringe arranged inside the fringe arrangement tank in the present embodiment is a braid, and includes a main line portion 11, a carbon fiber constituting the braid from the side surface of the main line portion 11, and other fibers. And a branch line portion 12 partially protruding.
  • the braid constituting the fringe is formed of a round punched article having a circular cross section in the direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • the cross-sectional shape of the main line portion 11 of the braid may be a circular shape or a polygon such as a quadrangle (square braid), but from the point of preventing fiber cutting, A circular shape is preferred.
  • the main line portion 11 may be cylindrical or solid. The length of the main line portion 11 is not particularly limited, and is adjusted in the range of several cm to several km depending on the size of the water purification device.
  • the branch line portion 12 protruding from the side surface of the main line portion 11 has a warma shape (annular shape).
  • the length of the branch line portion 12 from the side surface of the main line portion 11 is preferably 1 cm or more, and more preferably 3 cm or more. Moreover, it is preferable that it is 20 cm or less, and it is more preferable that it is 10 cm or less. More specifically, it is preferably 1 cm to 20 cm, more preferably 3 cm to 20 cm or 1 cm to 10 cm, and even more preferably 3 cm to 10 cm.
  • the length of the branch line part 12 is 1 cm or more, the effect of water purification becomes larger, and if it is 20 cm or less, it becomes easy to suppress the convergence of fibers due to adhesion of microorganisms, and the fiber opening property is improved. Thus, a reduction in the surface area of the fringe can be prevented.
  • the braid in the present embodiment is composed of carbon fibers and other fibers other than carbon fibers.
  • the carbon fiber may be any of a PAN-based carbon fiber formed from acrylic fiber, a pitch-based carbon fiber formed from petroleum or coal pitch, and a carbon fiber formed from rayon.
  • the number of carbon fiber filaments is not particularly limited.
  • the carbon fiber may be large tow having 48,000 filaments or more, or may be regular tow having 24,000 filaments or less. Examples of the regular tow include 24000 tows, 12000 tows, 6000 tows, 3000 tows, 1000 tows, and the like.
  • fibers other than carbon fiber examples include acrylic fiber, polyester fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, vinylon fiber, nylon fiber, polyvinylidene chloride fiber, polyurethane fiber, aramid fiber, polyvinyl alcohol fiber, cotton, hemp, silk , Fibers such as wool, rayon and triacetate.
  • acrylic fiber from the viewpoint of the affinity with a microorganism that performs water purification and the balance with the carbon fiber. If the fringe contains acrylic fibers and carbon fibers, the microorganisms are more likely to adhere, the water purification performance is excellent, and the microorganisms attached to the fringes during maintenance are easily removed.
  • the carbon fiber content in the braid is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and further preferably 10% by mass or more. Moreover, it is preferable that it is 80 mass% or less, and it is more preferable that it is 70 mass% or less. More specifically, it is preferably 0.1 to 80% by mass, more preferably 1 to 80% by mass, further preferably 10 to 80% by mass or 1 to 70% by mass, and particularly preferably 10 to 70% by mass.
  • the braid may be cylindrical, and the inside (in the present embodiment, inside the main line portion) may be filled with an iron material or a porous material.
  • the inner diameter of the braid is preferably 0.01 cm or more, and more preferably 0.05 cm or more.
  • the iron material filled inside the braid increases with the elution amount as the immersion time in water becomes longer, and gradually becomes thinner.
  • the braid tends to extend in the length direction and the inner diameter tends to be small. For this reason, even if the iron material inside the braid gradually becomes thinner, the inner diameter of the braid becomes smaller following that, so that the carbon fiber and the iron material can be kept in contact with each other, and excellent water purification performance can be maintained over a long period of time.
  • the porous material When the porous material is filled into the braid, the generation of excess sludge can be suppressed.
  • the porous material the porous material obtained by firing a mixture containing clay and at least one selected from the group consisting of slag, diatomaceous earth, and sludge, like the porous material arranged in the porous material arrangement tank described later
  • a granular material of a ceramic sintered body is preferred. According to the granular material of the porous ceramic sintered body, since microorganisms are more firmly fixed, a more excellent water purification performance can be obtained. Details of the porous ceramic sintered body will be described later.
  • the inner diameter of the braid is preferably 0.5 cm or more, and more preferably 1 cm or more. Moreover, it is preferable that it is 50 cm or less, and it is more preferable that it is 10 cm or less. More specifically, it is preferably 0.5 to 50 cm, more preferably 1 to 50 cm or 0.5 to 10 cm, and even more preferably 1 to 10 cm. If the inner diameter of the braid is 0.5 cm or more, a sufficient amount of porous material can be filled in the braid, and if it is 50 cm or less, the water purification device can be more easily miniaturized.
  • the method of fixing the fringe in the tank there is no particular limitation on the method of fixing the fringe in the tank.
  • a fixing member such as a rod, a rope, or a metal wire
  • the fixing member is placed on the water surface, and the fringe is suspended in water.
  • both ends of the fringe may be attached to the fixing member, one fixing member may be disposed on the water surface, and the other fixing member may be disposed in water.
  • both ends of the fringe may be attached to the frame in the vertical direction or the horizontal direction, and the entire frame may be immersed in water.
  • one end of the fringe may be attached to the frame body, the entire frame body may be immersed in water, and the fringe may be caused to flow like a Yuzen sink by the water flow of the water to be treated.
  • the number of fringes does not need to be one, and in order to further improve the water purification performance, it is preferably one or more.
  • the fringe used in the present embodiment is composed of braids, carbon fibers are assembled together (in the case of including other fibers, carbon fibers and other fibers are also assembled) and restrained. It is possible to prevent the fibers from flowing out and flowing out during water treatment. Moreover, in the said fringe, since it has the branch line part 12 in which a part of fiber which comprises a braid protrudes from the side of the braid of the main line part 11, and a surface area becomes large, more microorganisms are fixed. Water purification performance can be further improved.
  • the microorganisms can be easily removed from the fringe by applying water with a hose or the like, or by aeration with strong aeration means, and excellent maintainability.
  • the fringe arrangement tank in the present embodiment is provided with aeration means for aeration of the water to be treated therein.
  • aeration of the water to be treated by the aeration means oxygen can be supplied to the microorganisms attached to the fringe to improve the activity of the microorganisms, and the microorganisms attached to the fringes can be removed and cleaned during maintenance.
  • the aeration means is provided at the bottom, lower part, center part, or upper part of the fringe arrangement tank, or at one or more of these positions, but it is easy to supply oxygen to the microorganisms and has a detergency. Since it is high, it is preferable to provide at least the bottom of the fringe arrangement tank.
  • porous material placement tank As the porous material disposed inside the porous material disposing tank in the present embodiment, a porous ceramic sintered body, a porous cement molded body, a porous plastic molded body, and the like can be used.
  • the shape may be any of a spherical shape, a columnar shape, a plate shape, a cylindrical shape, and the like.
  • a granular material of the porous ceramic sintered body is preferable, and selected from the group consisting of slag, diatomaceous earth, and sludge.
  • a porous ceramic sintered body obtained by firing a mixture containing at least one clay and clay is more preferable.
  • the porous ceramic sintered body is preferably one in which at least one of micrometer order pores and millimeter order pores communicate with each other to form a communication hole.
  • microorganisms are more likely to adhere and the contact property with the water to be treated is also excellent.
  • the micrometer-order pores are sometimes referred to as the maximum pore diameter (simply referred to as the pore diameter.
  • the pore diameter refers to the length in the long side direction of the pores. ) Means 1 to 1000 ⁇ m.
  • the micrometer-order pore diameter is a value measured by observing the cut surface of the porous ceramic sintered body with an electron microscope.
  • the pores in the millimeter order mean those having a maximum pore diameter (sometimes simply referred to as a pore diameter) of more than 1 mm and not more than 5000 mm. More preferably, it means more than 1 mm and not more than 300 mm, and more preferably means more than 1 mm and not more than 50 mm.
  • the hole diameter in the millimeter order is a value obtained by cutting the porous ceramic sintered body and measuring the holes formed in the cut surface with a scale. The pore diameter can be adjusted by combining the types of raw materials and the firing conditions.
  • the saturated moisture content of the porous ceramic sintered body is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 15% by mass or more, and particularly preferably 30% by mass or more.
  • it is most preferably 40% by mass or more.
  • it is preferable that it is 80 mass% or less, and it is more preferable that it is 70 mass% or less.
  • the saturated moisture content is determined by immersing the sample in water for 60 minutes, taking it out of the water, bringing it into contact with the cloth to such an extent that water droplets on the surface are removed, and immediately measuring the mass (saturated moisture content mass). Is a value obtained by
  • the bulk specific gravity of the porous ceramic sintered body is preferably 0.2 g / cm 3 or more, and more preferably 0.4 g / cm 3 or more. Further, 1.2 g / cm 3 or less is preferable, 1.0 g / cm 3 or less is more preferable, 0.95 g / cm 3 or less is further preferable, and 0.9 g / cm 3 or less is particularly preferable. . More specifically, 0.2 to 1.0 g / cm 3 is preferable, 0.2 to 0.95 g / cm 3 is more preferable, 0.4 to 0.95 g / cm 3, or 0.2 to 0.00. 9 g / cm 3 is more preferable, and 0.4 to 0.9 g / cm 3 is particularly preferable.
  • the mass of the entire water purification device becomes heavy, and the porous ceramic sintered body itself becomes heavy, so that the porous ceramic sintered body is transported, placed in a porous material arrangement tank, etc. There is a risk that the workability during handling of the product may be reduced. If it is less than the above lower limit value, it may rise too much during water treatment, and the water purification performance may be reduced.
  • the porous ceramic sintered body comprises a mixing step of mixing raw materials to obtain a mixture, a forming step of forming the mixture into a formed body, and a firing step of firing the formed body to obtain a ceramic sintered body. It is manufactured by the manufacturing method which has.
  • the porous ceramic sintered body obtained by this manufacturing method has communication holes and many pores. Hereinafter, each process of the said manufacturing method is demonstrated.
  • the raw material used in the mixing step preferably includes at least one selected from the group consisting of slag, organic sludge, and diatomaceous earth, and clay, and more preferably includes slag, organic sludge, and clay.
  • slag it is possible to easily form large millimeter-order pores
  • diatomaceous earth it is possible to easily form micrometer-order pores.
  • organic sludge micrometer-order pores and even smaller pores can be easily formed. From the viewpoint of improving the saturated moisture content and reducing the bulk specific gravity, those containing slag, organic sludge, and clay, or those containing slag, diatomaceous earth, and clay are preferable.
  • those containing organic sludge, diatomaceous earth and clay are preferred.
  • those containing slag, organic sludge, diatomaceous earth and clay are preferred.
  • the slag is not particularly limited.
  • slag is generated at the time of cast iron such as blast furnace slag generated during metal refining, municipal waste melting slag generated when melting municipal waste, sewage sludge melting slag generated when sewage sludge is melted, and ductile cast iron.
  • examples thereof include glassy slag such as cast iron slag.
  • cast iron slag is more preferable. Since cast iron slag has a stable composition, it has a stable foaming state and has a foaming ratio of about 1.5 to 2 times that of other slags. Pores can be formed, and water permeability and water retention can be increased.
  • the amount of slag in the mixture can be determined in consideration of the moldability of the mixture, but is preferably 30% by mass or more, and more preferably 40% by mass or more. Moreover, 80 mass% or less is preferable, it is more preferable that it is 70 mass% or less, and it is further more preferable that it is 60 mass% or less. More specifically, it is preferably 30 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, further preferably 40 to 70% by mass or 30 to 60% by mass, and particularly preferably 40 to 60% by mass. Within the above range, the mixture can be molded smoothly without impairing the moldability of the mixture, and the bulk specific gravity of the porous ceramic sintered body can be easily adjusted to a suitable range.
  • Organic sludge is sludge containing an organic substance as a main component. Although it does not restrict
  • the activated sludge is discharged from the wastewater treatment facility using the activated sludge method through a coagulation and dehydration process.
  • organic sludge pores on the order of micrometers can be efficiently formed, and pores on the order of nanometers can be easily formed. By forming pores on the order of nanometers, a porous ceramic sintered body having a low bulk specific gravity can be easily obtained, and the number of microorganisms can be increased.
  • organic sludge is primarily an aggregate of microorganisms, microorganisms are likely to settle in places where organic sludge has disappeared.
  • activated sludge derived from wastewater treatment, which has been positioned as waste can be recycled as a raw material.
  • the pores on the nanometer order mean those having a maximum pore diameter of 1 nm or more and less than 1000 nm.
  • the pore diameter on the nanometer order is a value measured by observing the cut surface of the porous ceramic sintered body with an electron microscope.
  • the moisture content of the organic sludge is preferably 60% by mass or more, and more preferably 65% by mass or more. Further, it is preferably 90% by mass or less, and more preferably 85% by mass or less.
  • it is preferably 60 to 90% by mass, more preferably 65 to 90% by mass or 60 to 85% by mass, and further preferably 65 to 85% by mass. If it is in the said range, while obtaining a homogeneous mixture, it is easy to maintain favorable moldability.
  • the content of the organic matter in the organic sludge is not particularly limited, but the content of the organic matter (organic matter content) in the solid content of the organic sludge is preferably 70% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more. Moreover, 100 mass% may be sufficient as content of the organic substance in solid content of organic sludge as an upper limit.
  • the larger the organic content the easier it is to form micrometer-order pores, and nanometer-order pores.
  • the organic content is a value obtained from the following formula (2) by measuring the ash content (mass%) of the sludge after drying at a carbonization temperature of 700 ° C. according to JIS M8812-1993.
  • the average particle diameter of the organic sludge is preferably 1 to 5 ⁇ m, more preferably 1 to 3 ⁇ m. As the average particle size is smaller, pores in the micrometer order can be easily formed, and pores in the nanometer order can be easily formed.
  • the average particle diameter is a volume-based median diameter (volume 50% diameter) measured by a particle size distribution analyzer (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.).
  • the content of organic sludge in the mixture can be determined in consideration of the moldability of the mixture, etc., but is preferably 1% by mass or more, and more preferably 5% by mass or more. Moreover, it is preferable that it is 60 mass% or less, It is more preferable that it is 30 mass% or less, It is further more preferable that it is 20 mass% or less.
  • the numerical ranges can be arbitrarily combined. More specifically, it is preferably 1 to 60% by mass, more preferably 5 to 60% by mass or 1 to 30% by mass, further preferably 5 to 30% by mass, and particularly preferably 5 to 20% by mass. If it is in the said range, a mixture will have moderate fluidity
  • Diatomaceous earth is a deposit made of diatom remains and is porous with pores on the order of micrometers. By using diatomaceous earth, fine pores derived from diatomaceous earth can be formed in the granular ceramic.
  • diatomaceous earth it is not specifically limited, The thing similar to what was conventionally used for a fireproof brick, a filter medium, etc. can be used. There is no need to separate and refine clay minerals (such as montmorillonite), quartz, and feldspar that are contaminated with diatomaceous earth, and the content of these components can be adjusted and the blending amount in the mixture adjusted. Moreover, you may use pulverized materials, such as a fireproof brick and a filter material obtained using diatomaceous earth.
  • the moisture content of diatomaceous earth is not particularly limited, and the moisture content in a naturally dried state is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and further preferably 35% by mass or more. . Moreover, it is preferable that it is 60 mass% or less, It is more preferable that it is 50 mass% or less, It is further more preferable that it is 45 mass% or less. More specifically, it is preferably 20 to 60% by mass, more preferably 30 to 60% by mass or 20 to 50% by mass, further preferably 30 to 50% by mass, and 35 to 50% by mass or 30 to 45% by mass. Particularly preferred is 35 to 45% by mass.
  • the moisture content is a value determined by the following equation (3) after drying (200 ° C., 12 minutes) using an infrared moisture meter having the following specifications.
  • Measurement method Drying loss method (mass measurement method by heat drying) Minimum display: moisture content; 0.1% by mass Measurement range: Moisture content; 0.0 to 100% by mass Drying temperature: 0-200 ° C Measurement accuracy: sample weight 5g or more, moisture content ⁇ 0.1% by mass Heat source: infrared lamp; 185W
  • Moisture content (mass%) [(m 1 -m 2 ) / (m 1 -m 0 )] ⁇ 100 (3) m 1 : Total mass (g) of the weight of the container before drying and the weight of the sample before drying m 2 : Total mass (g) of the weight of the container after drying and the weight of the sample after drying m 0 : Mass of the container after drying (g)
  • the content of diatomaceous earth in the mixture can be determined in consideration of the saturated moisture content and strength required for the porous ceramic sintered body, but is preferably 55% by mass or less, more preferably 1 to 55% by mass, and 1 to 45%. More preferred is mass%. If the upper limit value or less, the moldability of the mixture is good. If the lower limit value or more, a porous ceramic sintered body having a desired saturated moisture content or a porous ceramic sintered body having a desired strength is obtained. Easy to obtain.
  • Clay used as a raw material for a porous ceramic sintered body is a mineral material having clay-like properties generally used as a ceramic raw material, and is other than diatomaceous earth.
  • the clay is composed of a mineral composition such as quartz, feldspar, clay, etc., but the constituent mineral is mainly kaolinite and preferably contains halloysite, montmorillonite, and illite.
  • quartz coarse particles having a particle diameter of 500 ⁇ m or more are more preferable from the viewpoint of suppressing the progress of cracks during sintering and preventing destruction of the porous ceramic sintered body.
  • the coarse quartz particles preferably have a particle diameter of 5 mm or less. Examples of such clays include cocoon clay.
  • the clay is blended alone or in combination of two or more.
  • the clay content in the mixture can be determined in consideration of the strength and formability required of the porous ceramic sintered body, but is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more. . Moreover, it is preferable that it is 55 mass% or less, and it is more preferable that it is 40 mass% or less. More specifically, it is preferably 5 to 55% by mass, more preferably 10 to 55% by mass or 5 to 40% by mass, and still more preferably 10 to 40% by mass. If it is in the above range, the moldability of the mixture can be smoothly and smoothly formed, and the strength of the porous ceramic sintered body can be made sufficient.
  • the mixture may contain an optional component as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • optional components include naphthalene-based fluidizing agents such as Mighty 2000WH (trade name, manufactured by Kao Corporation), and melamine-based fluidizing agents such as Melment F-10 (trade name, manufactured by Showa Denko KK).
  • examples thereof include polycarboxylic acid-based fluidizing agents such as Darex Super 100 pH (trade name, manufactured by Grace Chemicals), antibacterial agents such as silver, copper, and zinc, adsorbents such as zeolite and apatite, and metal aluminum.
  • you may contain the crushed material of high melting glass, such as borosilicate glass, as a strength improvement agent of a porous ceramic sintered compact.
  • the blending amount of the optional component is preferably in the range of 5 to 10% by mass. If it is a substance close to the composition of the porous ceramic sintered body, such as crushed refractory glass such as borosilicate glass, depending on the blending balance with other components, in the range not inhibiting the effect of the present invention, For example, about 30% by mass can be added.
  • the mixing step described later when organic sludge is blended at a suitable blending ratio, it is not necessary to add water in the mixing step, and for the purpose of adjusting the fluidity of the mixture, etc. You may mix
  • the mixing apparatus used in the mixing step is not particularly limited, and a known mixing apparatus can be used.
  • a mixing apparatus a kneader such as a mix muller (manufactured by Toshin Kogyo Co., Ltd.), a kneader (manufactured by Moriyama Co., Ltd.), a mixer (manufactured by Nippon Ceramic Science Co., Ltd.) or the like can be used. .
  • the mixing time in the mixing step can be determined in consideration of the mixing ratio of the raw materials, the fluidity of the mixture, etc., but it is preferable to set the mixing time so that the mixture is in a plastic state. Specifically, the mixing time is preferably in the range of 15 to 45 minutes, and more preferably in the range of 25 to 35 minutes.
  • the temperature in the mixing step is not particularly limited, and can be determined in consideration of the mixing ratio of raw materials, moisture content, etc., but is preferably in the range of 40 to 80 ° C., and in the range of 50 to 60 ° C. Is more preferable.
  • the forming step is a step of forming the mixture obtained in the mixing step into a predetermined shape.
  • a known molding method can be used as the molding method, and can be determined in consideration of the properties of the mixture and the desired shape of the molded body.
  • the molding method is, for example, a method of obtaining a molded body such as a plate shape, a granular shape or a columnar shape using a molding machine, a method of obtaining a molded body by filling a mixture in a mold of any shape, or extruding the mixture. Examples thereof include a method of cutting to an arbitrary dimension after stretching or rolling.
  • the molding machine include a vacuum clay molding machine, a flat plate press molding machine, and a flat plate extrusion molding machine. Among these, a vacuum clay molding machine is preferable.
  • the firing step is a step of drying the formed body obtained in the forming step (drying operation), firing the dried formed body (firing operation), and sintering clay and the like to obtain a ceramic sintered body.
  • the drying operation is not particularly limited, and a known method can be employed.
  • the molded body may be naturally dried, or may be dried by being treated in a hot air drying oven at 50 to 220 ° C. for an arbitrary time.
  • the moisture content of the molded object after drying is not specifically limited, Less than 5 mass% is preferable and less than 1 mass% is more preferable. As a lower limit, 0 mass% may be sufficient.
  • the firing operation is not particularly limited, and a known method can be used.
  • Examples thereof include a method of firing at an arbitrary temperature using a continuous sintering furnace such as a roller hearth kiln or a batch sintering furnace such as a shuttle kiln.
  • a continuous sintering furnace for the firing operation from the viewpoint of productivity.
  • the firing temperature can be determined according to the properties of the mixture and the like, for example, 900 ° C. to 1200 ° C., and preferably 950 to 1200 ° C. If it is more than the said lower limit, while the odor component derived from organic sludge is thermally decomposed and eliminated, most of the organic matter in the organic sludge volatilizes and decreases. Moreover, slag foams, bulk specific gravity falls, and a saturated moisture content also improves. If it exceeds the above upper limit value, vitrification of the entire structure of the ceramic sintered body proceeds, and the molded body may be damaged or the pores may be blocked.
  • the ceramic sintered body obtained in the firing step is crushed with a hammer mill or the like (crushing operation), and the obtained crushed material is sieved to have an arbitrary particle size (sieving operation).
  • crushing operation the ceramic sintered body obtained in the firing step is crushed with a hammer mill or the like
  • the obtained crushed material is sieved to have an arbitrary particle size (sieving operation).
  • a porous ceramic sintered body having a particle diameter in a desired range can be obtained by setting conditions for the crushing operation, it is not always necessary to perform a sieving operation.
  • porous ceramic sintered body examples include a ceramic sintered body described in JP-A-2005-239467, a porous ceramic sintered body described in International Publication No. 10/106724 pamphlet, and the like. The thing which crushed these etc. are mentioned. Moreover, green biz (registered trademark, manufactured by Komatsu Seiren Co., Ltd.), which is a porous ceramic sintered body, and a material obtained by pulverizing it as necessary.
  • the particle size of the porous ceramic sintered body is preferably more than 0.1 cm, more preferably 0.5 cm or more. Moreover, 50 cm or less is preferable and 10 cm or less is more preferable. More specifically, it is preferably more than 0.1 cm and not more than 50 cm, more preferably 0.5 to 10 cm. If the particle size of the granular material is more than 0.1 cm, the porous ceramic sintered body is unlikely to flow out during purification of the water to be treated. It can maintain time and has better water treatment performance.
  • the above particle diameter is the particle diameter obtained by sieving. For example, the particle size of a granular material that does not pass through a sieve having an opening diameter of 0.1 mm is greater than 0.1 mm, while the granular material that has passed through is 0.1 mm or less.
  • a porous material may be spread on the bottom of the tank, or a porous material may be placed on a wire mesh, eye plate, net, etc. fixed in the tank, or porous in a net or basket. Material may be filled.
  • the porous material arrangement tank may be provided with aeration means for aeration of the water to be treated, or may not be provided with aeration means.
  • oxygen can be supplied to the microorganism and the porous material can be washed.
  • anaerobic microorganisms will grow and the water to be treated will be purified by these anaerobic microorganisms.
  • the water purification method of the present embodiment includes a fringe contact step in which the water to be treated is brought into contact with the fringe in the fringe arrangement tank, and a porous material contact step in which the water to be treated is brought into contact with the porous material in the porous material arrangement tank.
  • the water to be treated is brought into contact with the fringe, and it is biologically treated and purified by microorganisms fixed on the carbon fibers contained in the fringe. Since water purification can be started quickly on the fringe, it is preferable to attach a microorganism for water purification in advance.
  • a method of attaching microorganisms to the fringe a method of attaching microorganisms to the fringe in a tank for attaching microorganisms, a fringe is placed in the tank, immersed in water, and a microorganism (inoculum) for water treatment is placed in the tank. The method of adding is mentioned. When microorganisms are added to the tank, it is preferable to purify the water by increasing the amount of water after the microorganisms have sufficiently adhered to the fringe.
  • the water to be treated is aerated by aeration means.
  • air oxygen
  • the activity of microorganisms in particular, the activity of a large amount of microorganisms adhering to the fringe is improved, so that the efficiency of water purification is further improved.
  • porous material contact process purification is performed by bringing the water to be treated into contact with the porous material.
  • the porous material has many pores, becomes a place for colonization of microorganisms, has a large surface area, increases the contact area with water, and can increase the adhesion amount of SS, thus purifying the water to be treated. can do.
  • contact between the water to be treated and the pores in the porous material further increases during water treatment, and the water to be treated can be further purified.
  • the water treatment performance is excellent, SS can be sufficiently removed, and a large amount of water can be treated in a short time. Therefore, since the water purification apparatus can be easily downsized, it can be installed in a narrow space. Moreover, in the said embodiment which makes a to-be-processed water contact a porous material in a porous material arrangement
  • positioning tank the purification efficiency of water can be improved more. .
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the branch line portion does not have to be a wrinkle shape, and the non-annular branch line portion 13 having the end portion 13a is cut off.
  • the braid is not limited to a round striking structure, and may be a flat striking structure.
  • the fringe used in one embodiment of the water purification device of the present invention may be a braided string, a twisted string, a woven string, a bundled string, or other general fringes instead of a braided string.
  • the fringe may have only other carbon fibers without other fibers.
  • the aeration means may not be provided in the fringe arrangement tank, and the treated water may not be aerated in the fringe contact process.
  • one aspect of the water purification apparatus of the present invention may have a fringe arrangement tank and a porous material arrangement tank provided on the upstream side of the fringe arrangement tank.
  • a first fringe arrangement tank, a porous material arrangement tank provided on the downstream side of the first fringe arrangement tank, and a second fringe arrangement tank provided on the downstream side of the porous material arrangement tank It may have.
  • the 1st porous material arrangement tank, the fringe arrangement tank provided in the downstream of the 1st porous material arrangement tank, and the 2nd porous material provided in the downstream of the fringe arrangement tank It may have a placement tank.
  • the activated sludge had an organic content (based on solid content) of 83% by mass and a water content of 70% by mass.
  • a porous ceramic sintered body was produced by the following production method. 10 parts by weight of organic sludge, 55 parts by weight of cast iron slag, 30 parts by weight of clay and 5 parts by weight of diatomaceous earth are mixed with a mix muller (manufactured by Toshin Kogyo Co., Ltd.) to obtain a mixture, which is a vacuum clay molding machine. (Takahama Kogyo Co., Ltd.) was formed into a plate shape to obtain a molded body. The obtained molded body was fired at 1000 ° C. to obtain a porous ceramic sintered body.
  • a mix muller manufactured by Toshin Kogyo Co., Ltd.
  • the obtained ceramic sintered body was crushed and passed through a sieve to obtain a 0.5 to 3 cm granular porous ceramic sintered body.
  • the obtained porous ceramic sintered body was formed with communication holes, and had a bulk specific gravity of 0.75 g / cm 3 and a saturated water content of 50% by mass.
  • the bulk specific gravity and the saturated water content are average values of measurement results of arbitrary 10 pieces.
  • the braid shown in FIG. 2 was used. That is, the braid constituting the fringe is composed of carbon fiber, acrylic fiber (wool yarn), and acrylic fiber (span), and one of the carbon fiber 13b and the acrylic fiber (wool yarn) 13c from the side of the main line portion 11 and main line portion 11. And a branch line portion 13 (a portion obtained by cutting the warma, the length from the main line portion 11 is 5 cm).
  • the main line portion 11 of the braid is a circular round braid having a circular cross section with an inner diameter of 1.5 cm. Moreover, the length of the main line part was 1.5 m.
  • the carbon fiber and acrylic fiber (wool yarn) in the branch line portion 13 had a mass ratio of carbon fiber and acrylic fiber (wool yarn) of 1: 1.
  • FIG. 3 the water purification apparatus of a present Example is shown.
  • This water purification apparatus includes four water tanks (first tank 10, second tank 20, third tank 30, fourth tank 40) in series of 2.5 m in length, 1.2 m in width, and 2 m in height,
  • the insides of the tanks 10, 20, 30, and 40 have a partition plate D that bisects the horizontal direction and are divided into two chambers A and B. Piping which connects each chamber A and B was provided in the bottom part of each chamber A and B formed by partitioning each tank.
  • aeration means was attached to the bottom of each of the divided rooms A and B.
  • each tank was connected with the upper part via the piping C so that the overflowed water might flow into the next tank.
  • the three upstream tanks were fringe arrangement tanks in which fringes are arranged.
  • first tank 10, second tank 20, and third tank 30 were fringe arrangement tanks in which fringes are arranged.
  • One tank (fourth tank 40) on the most downstream side was a porous material arrangement tank in which a porous material was arranged.
  • the eye plate was arrange
  • the first tank 10, the second tank 20, and the third tank 30 are each filled with 6 m 3 of waste water generated by Komatsu Seiren Co., Ltd. : MLSS 14000 mg / L) was introduced at 10 liters / day to start water treatment.
  • the waste water in each tank was aerated so that the dissolved oxygen in the water was 2 to 3 mg / L.
  • the microorganisms were fixed to the fringe.
  • the carbon fibers in the branch line portions were prevented from being focused due to the adhesion of microorganisms, and the spreadability was high. For this reason, the microorganisms adhered with the fibers spread, and the amount of microorganisms attached was large.
  • BOD and SS values after processing at each supply amount are 0.6 m 3 / h (after 288 kL processing) BOD 8 mg / L, SS 5 mg / L 1.2 m 3 / h (after 194 kL treatment) BOD 11 mg / L, SS 2 mg / L 3.6 m 3 / h (after 444 kL treatment) BOD 6 mg / L, SS 4 mg / L 4.8 m 3 / h (after 1027 kL treatment) BOD 2 mg / L, SS 2 mg / L.
  • BOD and SS of waste water discharged from Komatsu Seiren Co., Ltd. are reference values because they change with time, but when one point was measured, BOD before treatment was 21 mg / L and SS was 260 mg / L.
  • the waste water before the water purification treatment was cloudy, but after the purification treatment, it was transparent at any flow rate condition. Therefore, according to the water purification apparatus of the present Example, it was confirmed that the waste water can be sufficiently purified at any flow rate. In addition, it was confirmed that a large amount of waste water can be treated in a short time, and the device can be further miniaturized. Furthermore, when the output of the aeration means was maximized after completion of the water treatment, the microorganisms adhering to the fringe could be easily removed and the maintainability was good.
  • the water purification apparatus of the present invention Since the water purification apparatus of the present invention has an excellent water purification capacity, it can continuously treat stagnation of lake water and wastewater discharged from factories, hot springs, restaurants, poultry farms, pig farms, households, etc. Since it can also be processed, it is extremely useful industrially. In addition, the water purification apparatus of the present invention can be easily downsized and installed in a narrow space, so that it is extremely useful industrially.

Abstract

本発明は、炭素繊維を含むフリンジが内部に配置されたフリンジ配置槽と、多孔質材料が内部に配置された多孔質材料配置槽とを有する水浄化装置に関する。前記フリンジ配置槽に曝気手段が設けられていることが好ましい。本発明により、容易に小型化できる上に、優れた水処理性能を有する水浄化装置が提供される。

Description

水浄化装置及び水浄化方法
　本発明は、水を浄化するために用いられる水浄化装置及び水浄化方法に関するものである。
　本願は、２０１１年８月９日に、日本に出願された特願２０１１－１７４１９９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　河川、湖沼、海の水を浄化する際に、または水質汚染の原因となる工場排水、温泉排水、飲食店排水、養鶏場排水、養豚場排水及び家庭排水などの下水を処理する際に、炭素繊維を含むフリンジを用いることが知られている。炭素繊維は、水を浄化する微生物が定着しやすいため、高い水浄化性能を有するとされている（特許文献１）。
　また、排水処理においては、セメント等で作製された多孔質のブロックを水浄化材として使用することがある。例えば、多孔質ブロックの孔の中に微生物を担持させ、多孔質ブロックに排水を散水して排水処理をすることがある。
特開平８－２９０１９１号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の炭素繊維を含むフリンジのみを用いた水処理では、処理が不充分であり、特に、水中の浮遊物質（ＳＳ）の除去が不充分であった。
　一方、多孔質ブロックを用いた水浄化においては、充分な処理をおこなうためには、大型の水浄化装置が必要であり、広い敷地が必要であった。
　本発明は、容易に小型化できる上に、優れた水処理性能を有する水浄化装置を提供すること、水浄化装置を容易に小型化できる上に、優れた水処理性能を有する水浄化方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、以下の態様を有する。
［１］炭素繊維を含むフリンジが内部に配置されたフリンジ配置槽と、多孔質材料が内部に配置された多孔質材料配置槽とを有する水浄化装置。
［２］前記フリンジ配置槽に曝気手段が設けられていることを特徴とする［１］に記載の水浄化装置。
［３］前記多孔質材料が多孔質セラミックス焼結体の粒状物であることを特徴とする［１］または［２］に記載の水浄化装置。
［４］前記多孔質セラミックス焼結体がスラグ、珪藻土及び汚泥からなる群から選ばれる少なくとも１つと粘土とを含む混合物が焼成されて得られたものであることを特徴とする［３］に記載の水浄化装置。
［５］前記フリンジが、炭素繊維の他にアクリル繊維を含むことを特徴とする［１］～［４］のいずれか１項に記載の水浄化装置。
［６］前記フリンジが組紐であり、前記組紐を構成する繊維の一部が組紐本体部より突出していることを特徴とする［１］～［５］のいずれか１項に記載の水浄化装置。
［７］炭素繊維を含むフリンジに被処理水を接触させるフリンジ接触工程と、多孔質材料に被処理水を接触させる多孔質材料接触工程とを有する水浄化方法。
［８］前記フリンジ接触工程では、被処理水を曝気することを特徴とする［７］に記載の水浄化方法。
　本発明の水浄化装置の一態様は、容易に小型化できる上に、優れた水処理性能を有する。
　本発明の水浄化方法の一態様は、水浄化装置を容易に小型化できる上に、優れた水処理性能を有する。
本発明の水浄化装置の一実施形態で使用されるフリンジを示す写真である。 本発明の水浄化装置の他の実施形態で使用されるフリンジを示す写真である。 実施例の水浄化装置の一実施形態を示す斜視図である。 実施例におけるフリンジへの微生物の付着状態を示す写真である。
「水浄化装置」
　以下、本発明の実施形態に係る水浄化装置について説明する。
　本実施形態の水浄化装置は、炭素繊維を含むフリンジが内部に配置されたフリンジ配置槽と、フリンジ配置槽の下流側に設けられ、多孔質材料が内部に配置された多孔質材料槽とを有する。フリンジ配置槽と多孔質材料槽とは配管を介して接続されている。
　フリンジ配置槽及び多孔質材料槽は、各々、１槽であってもよいし、２槽以上であってもよい。フリンジ配置槽及び多孔質材料槽が、各々、２槽以上である場合、直列に接続されてもよいし、並列に接続されてもよい。また、フリンジ配置槽及び多孔質材料槽は、各々、１０槽以下が好ましい。
　また、フリンジ配置槽及び多孔質材料配置槽は、各々、その内部が仕切り板で仕切られて２以上に分割されてもよい。
（フリンジ配置槽）
＜フリンジ＞
　本実施形態におけるフリンジ配置槽の内部に配置されるフリンジは、図１に示すように、組紐であって、本線部１１と、本線部１１の側面から組紐を構成する炭素繊維と他の繊維の一部が突出して設けられた枝線部１２とを備える。
　本実施形態では、フリンジを構成する組紐は、長手方向に対して垂直方向の断面が円形状の丸打組物からなる。また、組紐（丸打組物）の本線部１１の断面形状は、円形状であっても四角形（角打組物）等の多角形であってもよいが、繊維の切断を防ぐ点から、円形状が好ましい。さらに、本線部１１は筒状であってもよいし、中実でもよい。
　本線部１１の長さは特に限定されるものではなく、水浄化装置の大きさに応じて、数ｃｍ～数ｋｍの長さの範囲で調整される。
　本実施形態では、本線部１１の側面から突出した枝線部１２が輪奈状（環状）になっている。
　枝線部１２の、本線部１１の側面からの長さは、１ｃｍ以上であることが好ましく、３ｃｍ以上であることがより好ましい。また、２０ｃｍ以下であることが好ましく、１０ｃｍ以下であることがより好ましい。より具体的には、１ｃｍ～２０ｃｍであることが好ましく、３ｃｍ～２０ｃｍ又は１ｃｍ～１０ｃｍであることがより好ましく、３ｃｍ～１０ｃｍであることがさらに好ましい。枝線部１２の長さが１ｃｍ以上であれば、水浄化の効果がより大きくなり、２０ｃｍ以下であれば、微生物の付着による繊維同士の集束を抑制しやすくなり、繊維の開繊性が向上して、フリンジの表面積の低下を防ぐことができる。
　本実施形態における組紐は、炭素繊維と、炭素繊維以外の他の繊維により構成されている。
　ここで、炭素繊維としては、アクリル繊維から形成したＰＡＮ系炭素繊維、石油又は石炭ピッチから形成したピッチ系炭素繊維、レーヨンから形成した炭素繊維のいずれであってもよい。
　炭素繊維のフィラメント数は特に制限されない。例えば、炭素繊維は、フィラメント数が４８０００本以上のラージトウであってもよいし、２４０００本以下のレギュラートウであってもよい。レギュラートウとしては、例えば、２４０００本のトウ、１２０００本のトウ、６０００本のトウ、３０００本のトウ、１０００本のトウ等が挙げられる。
　炭素繊維以外の他の繊維としては、例えば、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維、ナイロン繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリウレタン繊維、アラミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、綿、麻、絹、羊毛、レーヨン、トリアセテートなどの繊維が挙げられる。
　これらの中でも、水浄化をおこなう微生物との親和性及び炭素繊維とのバランスの観点からは、特にアクリル繊維を含むことが好ましい。アクリル繊維と炭素繊維を含むフリンジであれば、微生物がより付着しやすく、水浄化性能により優れ、かつ、メンテナンスの際にフリンジに付着した微生物が除去されやすくなる。
　組紐における炭素繊維の含有割合は、水浄化性能の観点からは、０．１質量％以上が好ましく、１質量％以上であることがより好ましく、１０質量％以上であることがさらに好ましい。また、８０質量％以下であることが好ましく、７０質量％以下であることがより好ましい。より具体的には、０．１～８０質量％が好ましく、１～８０質量％がより好ましく、１０～８０質量％又は１～７０質量％がさらに好ましく、１０～７０質量％が特に好ましい。
　また、フリンジにおいては、組紐が筒状で、その内部（本実施形態では本線部の内部）に鉄材または多孔質材料が充填されてもよい。
　筒状の組紐の内部に鉄材が充填された場合には、水中のリンの除去効果を向上させることができる。特に炭素繊維と鉄材が接触した環境で除去効果が向上する。
　鉄材を充填する場合には、組紐の内径は、０．０１ｃｍ以上であることが好ましく、０．０５ｃｍ以上であることがより好ましい。また、５０ｃｍ以下であることが好ましく、１０ｃｍ以下であることがより好ましい。より具体的には、０．０１～５０ｃｍが好ましく、０．０５～５０ｃｍ又は０．０１～１０ｃｍがより好ましく、０．０５～１０ｃｍがさらに好ましい。組紐の内径が０．０１ｃｍ以上であれば、充分な量の鉄材を組紐内部に充填でき、５０ｃｍ以下であれば、水浄化装置をより小型化しやすくなる。
　組紐内部に充填された鉄材は、水への浸漬時間が長くなるにつれて、溶出量が多くなり、次第に細くなっていく。組紐は長さ方向に伸びやすく、内径が小さくなりやすい。そのため、組紐内部の鉄材が次第に細くなっても、それに追従して組紐の内径が小さくなるので、炭素繊維と鉄材とを接触させ続けることができ、長期間にわたって優れた水浄化性能を維持できる。
　多孔質材料を組紐の内部に充填する場合には、余剰汚泥の発生を抑制することができる。多孔質材料としては、後述する多孔質材料配置槽に配置される多孔質材料と同様に、スラグ、珪藻土及び汚泥からなる群から選ばれる少なくとも１つと粘土を含む混合物を焼成して得た多孔質セラミックス焼結体の粒状物が好ましい。前記多孔質セラミックス焼結体の粒状物によれば、微生物がより定着するため、より優れた水浄化性能が得られる。多孔質セラミックス焼結体の詳細については後述する。
　多孔質材料を充填する場合には、組紐の内径は、０．５ｃｍ以上であることが好ましく、１ｃｍ以上であることがより好ましい。また、５０ｃｍ以下であることが好ましく、１０ｃｍ以下であることがより好ましい。より具体的には、０．５～５０ｃｍが好ましく、１～５０ｃｍ又は０．５～１０ｃｍがより好ましく、１～１０ｃｍがさらに好ましい。組紐の内径が０．５ｃｍ以上であれば、充分な量の多孔質材料を組紐内部に充填でき、５０ｃｍ以下であれば、水浄化装置をより小型化しやすくなる。
　フリンジの槽中での固定方法については特に制限はない。例えば、フリンジの一端のみを、棒、ロープ、金属線等の固定部材に取り付け、前記固定部材を水面上に配置し、フリンジを水中に向けて吊り下げる方法が挙げられる。また、フリンジの両端を前記固定部材に取り付け、一方の固定部材を水面上に配置し、他方の固定部材を水中に配置してもよい。また、フリンジの両端を枠体に鉛直方向または水平方向に取り付け、その枠体ごと、水中に浸漬してもよい。また、フリンジの一端を枠体に取り付け、その枠体ごと、水中に浸漬し、被処理水の水流によりフリンジが友禅流しのように流されるようにしてもよい。
　その際、フリンジの本数は１本である必要はなく、水浄化性能をより高めるためには、１本又は２本以上であることが好ましい。
　本実施形態で使用される上記フリンジは組紐により構成されているため、炭素繊維同士が組まれて（他の繊維を含む場合には、炭素繊維と他の繊維も組まれて）拘束され、炭素繊維が水処理時に抜けて流出することを抑制できる。また、上記フリンジでは、本線部１１の組紐の側面から組紐を構成する繊維の一部が突出して設けられた枝線部１２を有し、表面積が大きくなるため、より多くの微生物を定着させることができ、水浄化性能をより向上させることができる。
　微生物が多く付着しすぎると、微生物の付着によって炭素繊維同士が集束して開繊性が低下し、かえって表面積を低下させる上に、微生物の付着力が強くなる傾向にある。そのため、組紐を構成する繊維が炭素繊維のみからなり、枝線部１２を有する場合には、水浄化性能を損ない、また、メンテナンス性が低下するおそれがある。しかし、上記フリンジを構成する組紐は、炭素繊維以外に他の繊維を含むため、微生物の定着を適度に抑制できる。そのため、微生物の付着による炭素繊維の集束を防ぐことができ、開繊性を確保でき、表面積を高いまま維持できる。さらに、定着した微生物の付着力を適度に低下させることができるため、ホース等で水をかけたり、曝気手段により強めに曝気することにより、フリンジから微生物を容易に除去でき、メンテナンス性に優れる。
＜曝気手段＞
　本実施形態におけるフリンジ配置槽には、その内部の被処理水を曝気する曝気手段が設けられている。曝気手段により被処理水を曝気することにより、フリンジに付着した微生物に酸素を供給して微生物の活性を向上させることができ、また、メンテナンスの際にフリンジに付着した微生物を除去して洗浄することができる。
　曝気手段は、フリンジ配置槽の底部、下部、中央部、上部のいずれか、または、これらのうちの１又は２以上の位置に設けられるが、微生物に酸素を供給しやすく、また、洗浄性が高いことから、少なくともフリンジ配置槽の底部に設けることが好ましい。
（多孔質材料配置槽）
　本実施形態における多孔質材料配置槽の内部に配置される多孔質材料としては、多孔質セラミックス焼結体、多孔質セメント成形体、多孔質プラスチック成形体などを用いることができる。その形状は球状、柱状、板状、円筒状等のいずれであってもよい。
　多孔質材料の中でも、水浄化装置の小型化と高い水浄化性能とをより容易に両立できることから、多孔質セラミックス焼結体の粒状物が好ましく、スラグ、珪藻土及び汚泥からなる群から選ばれた少なくとも１つと粘土とを含む混合物を焼成して得た多孔質セラミックス焼結体がより好ましい。
　多孔質セラミックス焼結体は、マイクロメートルオーダーの気孔及びミリメートルオーダーの気孔の少なくとも一方が互いに連通して、連通孔が形成されているものが好ましい。このような連通孔が形成された多孔質セラミックス焼結体では、微生物がより付着しやすく、また、被処理水との接触性もより優れる。
　ここで、マイクロメートルオーダーの気孔とは、気孔の最大径（単に孔径ということがある。気孔の孔径とは、気孔の長辺方向の長さをいい、以下、単に孔径という場合には、気孔の長径を指す。）１～１０００μｍのものを意味する。ここで、マイクロメートルオーダーの孔径は、多孔質セラミックス焼結体の切断面を電子顕微鏡で観察することによって測定した値である。
　ミリメートルオーダーの気孔とは、気孔の最大径（単に孔径ということがある）１ｍｍ超５０００ｍｍ以下のものを意味する。より好ましくは、１ｍｍ超３００ｍｍ以下のものを意味し、さらに好ましくは、１ｍｍ超５０ｍｍ以下のものを意味する。ここで、ミリメートルオーダーの孔径は、多孔質セラミックス焼結体を切断し、その切断面に形成されている孔をスケールで測定した値である。
　気孔の孔径は、原料の種類や、焼成条件を組み合わせることにより調節できる。
　多孔質セラミックス焼結体の飽和含水率は、低すぎると充分な水浄化性能が得られず、高すぎると強度が不充分になるおそれがある。このため、多孔質セラミックス焼結体の飽和含水率は、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１５質量％以上であることがさらに好ましく、３０質量％以上であることが特に好ましく、４０質量％以上であることが最も好ましい。また、８０質質量％以下であることが好ましく、７０質量％以下であることがより好ましい。より具体的には、５～８０質量％が好ましく、１０～８０質量％がより好ましく、１５～８０質量％がさらに好ましく、３０～８０質量％が特に好ましく、４０～８０質量％又は３０～７０質量％がさらに特に好ましく、４０～７０質量％が最も好ましい。
　飽和含水率は、試料を水に６０分間浸漬し、水中から取り出し、表面の水滴を除去する程度に布に接触させた後、直ちに質量（飽和含水状態質量）を測定し、下記（１）式により求められる値である。
　飽和含水率（質量％）＝［（飽和含水状態質量－絶乾質量）／絶乾質量］×１００・・・（１）
　多孔質セラミックス焼結体の嵩比重は、０．２ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましく、０．４ｇ／ｃｍ３以上であることがより好ましい。また、１．２ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、１．０ｇ／ｃｍ３以下がより好ましく、０．９５ｇ／ｃｍ３以下であることがさらに好ましく、０．９ｇ／ｃｍ３以下であることが特に好ましい。より具体的には、０．２～１．０ｇ／ｃｍ３が好ましく、０．２～０．９５ｇ／ｃｍ３がより好ましく、０．４～０．９５ｇ／ｃｍ３又は０．２～０．９ｇ／ｃｍ３がさらに好ましく、０．４～０．９ｇ／ｃｍ３が特に好ましい。上記上限値超であると、水浄化装置全体の質量が重くなり、また、多孔質セラミックス焼結体自体が重くなるため、多孔質セラミックス焼結体の運搬や多孔質材料配置槽への配置などの取り扱い時の作業性が低下するおそれがある。上記下限値未満であると水処理時に浮き上がりすぎてしまい、水浄化性能が低下するおそれがある。
　上記多孔質セラミックス焼結体は、原料を混合して混合物を得る混合工程と、混合物を成形して成形体とする成形工程と、成形体を焼成してセラミックス焼結体を得る焼成工程とを有する製造方法によって製造される。この製造方法により得られた多孔質セラミックス焼結体は、連通孔を有し、多くの気孔を有するものとなる。
　以下、上記製造方法の各工程について説明する。
　混合工程で使用する原料としては、スラグ、有機汚泥、珪藻土からなる群から選択される少なくとも１種と粘土とを含むものが好ましく、スラグ、有機汚泥及び粘土を含むものがより好ましい。スラグを用いることで大きなミリメートルオーダーの気孔を容易に形成することができ、珪藻土を用いることでマイクロメートルオーダーの気孔を容易に形成することができる。加えて、有機汚泥を用いることでマイクロメートルオーダーの気孔と、さらに小さな気孔を容易に形成することができる。
　飽和含水率の向上と嵩比重の低減との観点からは、スラグと有機汚泥と粘土とを含むもの、もしくはスラグと珪藻土と粘土とを含むものが好ましく、多孔質材料配置槽の小型化と多孔質セラミックス焼結体の強度の向上の観点からは、有機汚泥と珪藻土と粘土とを含むものが好ましい。飽和含水率と嵩比重とをよりバランス良くするためには、スラグ、有機汚泥、珪藻土及び粘土を含むものが好ましい。
　スラグは、特に限定されず、例えば、金属精錬時に発生する高炉スラグ、都市ゴミの溶融時に発生する都市ゴミ溶融スラグ、下水汚泥の溶融時に発生する下水汚泥溶融スラグ、ダクタイル鋳鉄等の鋳鉄時に発生する鋳鉄スラグ等のガラス質スラグ等が挙げられる。これらの中でも、鋳鉄スラグがより好ましい。鋳鉄スラグは、組成が安定しているため安定した発泡状態が得られると共に、他のスラグに比べ１．５～２倍程度の発泡率であり、これを用いることで、偏平な形状のミリメートルオーダーの気孔を形成でき、透水性や保水性を高めることができる。
　混合物中のスラグの配合量は、混合物の成形性を勘案して決定することができるが、３０質量％以上であることが好ましく、４０質量％以上であることがより好ましい。また、８０質量％以下が好ましく、７０質量％以下であることがより好ましく、６０質量％以下であることがさらに好ましい。より具体的には、３０～８０質量％が好ましく、３０～７０質量％がより好ましく、４０～７０質量％又は３０～６０質量％がさらに好ましく、４０～６０質量％が特に好ましい。上記範囲内であれば、混合物の成形性を損なわず、かつ円滑に成形できると共に、多孔質セラミックス焼結体の嵩比重を容易に好適な範囲にすることができる。
　有機汚泥は、主成分として有機物を含有する汚泥である。有機汚泥としては特に制限されないが、下水や工場等の排水処理に由来する活性汚泥が好ましい。活性汚泥は、活性汚泥法を用いた排水処理設備から、凝集及び脱水工程を経て排出される。
　有機汚泥を用いることで、マイクロメートルオーダーの気孔を効率的に形成でき、さらに、ナノメートルオーダーの気孔を容易に形成できる。ナノメートルオーダーの気孔が形成されることで、嵩比重の低い多孔質セラミックス焼結体を容易に得ることでき、また、微生物の定着箇所を増加させることができる。さらに、有機汚泥はもともと主として微生物の凝集物であるため、有機汚泥の消失場所には微生物が定着しやすい。さらに、廃棄物の位置付けであった排水処理由来の活性汚泥を原料としてリサイクルすることができる。
　ナノメートルオーダーの気孔とは、気孔の最大径が１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満のものを意味する。ナノメートルオーダーの孔径は、多孔質セラミックス焼結体の切断面を電子顕微鏡で観察することによって測定した値である。
　有機汚泥の含水率は、６０質量％以上であることが好ましく、６５質量％以上であることがより好ましい。また、９０質量％以下であることが好ましく、質８５量％以下であることがより好ましい。より具体的には、６０～９０質量％が好ましく、６５～９０質量％又は６０～８５質量％がより好ましく、６５～８５質量％がさらに好ましい。上記範囲内であれば、均質な混合物が得られると共に、良好な成形性を維持しやすい。
　有機汚泥中の有機物の含有量は、特に限定されないが、有機汚泥の固形分中の有機物の含有量（有機物含有量）として７０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましい。また、有機汚泥の固形分中の有機物の含有量は、上限値として、１００質量％でもよい。前記有機物含有量が多いほど、マイクロメートルオーダーの気孔を容易に形成でき、さらに、ナノメートルオーダーの気孔を形成できる。有機物含有量は、乾燥後の汚泥をＪＩＳ　Ｍ８８１２－１９９３に準じ、炭化温度７００℃で灰分（質量％）を測定し、下記（２）式により求められる値である。
　有機物含有量（質量％）＝１００（質量％）－灰分（質量％）　　・・・（２）
　有機汚泥の平均粒子径は、好ましくは１～５μｍ、より好ましくは１～３μｍとされる。平均粒子径が小さいほど、マイクロメートルオーダーの気孔を容易に形成でき、さらに、ナノメートルオーダーの気孔を容易に形成できる。平均粒子径は、粒度分布測定装置（ＬＡ－９２０、株式会社堀場製作所製）により測定される体積基準のメディアン径（体積５０％径）である。
　混合物中の有機汚泥の含有量は、混合物の成形性等を勘案して決定することができるが、１質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましい。また、６０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましく、２０質量％以下であることがさらに好ましい。前記数値範囲は任意に組み合わせることができる。より具体的には、１～６０質量％が好ましく、５～６０質量％又は１～３０質量％がより好ましく、５～３０質量％がさらに好ましく、５～２０質量％が特に好ましい。上記範囲内であれば混合物は適度な流動性と可塑性とを備え、成形工程における成形性が向上し、成形装置内に閉塞することなく円滑に成形できる。
　珪藻土は、珪藻の遺骸からなる堆積物であり、マイクロメートルオーダーの気孔を有する多孔質である。珪藻土を用いることで、珪藻土に由来する微細な気孔を粒状セラミックスに形成できる。
　珪藻土としては、特に限定されず、従来、耐火断煉瓦、濾過材等に使用されていたものと同様のものを用いることができる。珪藻土に夾雑している粘土鉱物（モンモリロナイト等）や石英、長石等を分別精製する必要はなく、これらの含有率を把握した上で、混合物への配合量を調整すればよい。また、珪藻土を用いて得られた耐火断煉瓦、濾過材等の粉砕物を用いてもよい。
　珪藻土の含水率は特に限定されず、自然乾燥状態での含水率が、２０質量％以上であることが好ましく、３０質量％以上であることがより好ましく、３５質量％以上であることがさらに好ましい。また、６０質量％以下であることが好ましく、５０質量％以下であることがより好ましく、４５質量％以下であることがさらに好ましい。より具体的には、２０～６０質量％が好ましく、３０～６０質量％又は２０～５０質量％がより好ましく、３０～５０質量％がさらに好ましく、３５～５０質量％又は３０～４５質量％が特に好ましく、３５～４５質量％が最も好ましい。上記範囲内であれば、含水率を把握すると共に、混合の際に夾雑物中の粗粒子分を除去して使用することで、成形性が良好な混合物を得ることができる。
　含水率は、下記仕様の赤外線水分計を用い、試料を乾燥（２００℃、１２分間）し、下記（３）式により求められた値である。
［仕様］
　測定方式：乾燥減量法（加熱乾燥による質量測定方式）
　最小表示：含水率；０．１質量％
　測定範囲：含水率；０．０～１００質量％
　乾燥温度：０～２００℃
　測定精度：試料質量５ｇ以上で、含水率±０．１質量％
　熱源：赤外線ランプ；１８５Ｗ
　含水率（質量％）＝［（ｍ１－ｍ２）／（ｍ１－ｍ０）］×１００　・・・（３）
　ｍ１：乾燥前の容器の質量と乾燥前の試料の質量との合計質量（ｇ）
　ｍ２：乾燥後の容器の質量と乾燥後の試料の質量との合計質量（ｇ）
　ｍ０：乾燥後の容器の質量（ｇ）
　混合物中の珪藻土の含有量は、多孔質セラミックス焼結体に求める飽和含水率や強度等を勘案して決定できるが、５５質量％以下が好ましく、１～５５質量％がより好ましく、１～４５質量％がさらに好ましい。
上記上限値以下であれば、混合物の成形性が良好であり、上記下限値以上であれば、所望の飽和含水率の多孔質セラミックス焼結体や、所望の強度の多孔質セラミックス焼結体が得られやすい。
　多孔質セラミックス焼結体の原料として使用される粘土は、一般的に窯業原料として用いられる粘土状の性状を示す鉱物材料であり、珪藻土以外のものである。
　具体的には、粘土は、石英、長石、粘土系等の鉱物組成で構成されるが、構成鉱物はカオリナイトを主とし、ハロイサイト、モンモリロナイト、イライトを含むものが好ましい。中でも、焼結時のクラックの進展を抑え、多孔質セラミックス焼結体の破壊を防ぐ観点から粒子径が５００μｍ以上の石英の粗粒を含むものがより好ましい。また、前記石英の粗粒は、粒子径が５ｍｍ以下であることが好ましい。このような粘土としては、例えば、蛙目粘土等が挙げられる。粘土は、１種単独で又は２種以上を適宜組み合わせて配合される。
　混合物中の粘土の含有量は、多孔質セラミックス焼結体に求める強度や成形性等を勘案して決定できるが、５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましい。また、５５質量％以下であることが好ましく、４０質量％以下であることがより好ましい。より具体的には、５～５５質量％が好ましく、１０～５５質量％又は５～４０質量％がより好ましく、１０～４０質量％がさらに好ましい。上記範囲内であれば混合物の成形性を損なわず、かつ円滑に成形できると共に、多孔質セラミックス焼結体の強度を充分なものにできる。
　混合物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、任意成分を含有してもよい。任意成分としては、例えば、マイティ２０００ＷＨ（商品名、花王株式会社製）等のナフタリン系の流動化剤、メルメントＦ－１０（商品名、昭和電工株式会社製）等のメラミン系の流動化剤、ダーレックススーパー１００ｐＨ（商品名、グレースケミカルズ株式会社製）等のポリカルボン酸系の流動化剤、銀、銅、亜鉛等の抗菌剤、ゼオライト、アパタイト等の吸着剤、金属アルミニウム等が挙げられる。また、ホウケイ酸ガラスなどの高融点ガラスの破砕物などを多孔質セラミックス焼結体の強度向上剤として含有させてもよい。
　混合物に任意成分を配合する場合、任意成分の配合量は、５～１０質量％の範囲内にすることが好ましい。ホウケイ酸ガラスなどの高融点ガラスの破砕物など、多孔質セラミックス焼結体の組成に近い物質であれば、他の成分との配合バランスにもよるが、本発明の効果を阻害しない範囲で、例えば、３０質量％程度添加ですることも可能である。
　加えて、後述する混合工程において、有機汚泥が好適な配合比で配合されている場合には、混合工程にて水を添加しなくてもよいし、混合物の流動性の調整等を目的として、適宜、水を配合してもよい。
　混合工程に用いられる混合装置は特に限定されず、公知の混合装置を用いることができる。具体的に、混合装置としては、ミックスマラー（東新工業株式会社製）等の混練機や、ニーダー（株式会社モリヤマ製）、混合機（日陶科学株式会社製）等を使用することができる。
　混合工程における混合時間は、原料の配合比、混合物の流動性等を勘案して決定することができるが、混合物が可塑状態となるような混合時間にすることが好ましい。具体的には、混合時間は、１５～４５分間の範囲とすることが好ましく、２５～３５分間の範囲とすることがより好ましい。
　混合工程における温度は特に限定されず、原料の配合比や含水率等を勘案して決定することができるが、４０～８０℃の範囲とすることが好ましく、５０～６０℃の範囲とすることがより好ましい。
　成形工程は、混合工程で得られた混合物を所定の形状に成形する工程である。
　成形方法は、公知の成形方法を用いることができ、混合物の性状や所望する成形体の形状を勘案して決定することができる。成形方法は、例えば、成形機を用いて、板状、粒状又は柱状等の成形体を得る方法、混合物を任意の形状の型枠に充填して成形体を得る方法、あるいは、混合物を押し出し、延伸又は圧延した後、任意の寸法に切断する方法等が挙げられる。
　成形機としては、真空土練成形機、平板プレス成形機、平板押出し成形機等が挙げられ、中でも、真空土練成形機が好ましい。
　焼成工程は、成形工程で得られた成形体を乾燥し（乾燥操作）、乾燥した成形体を焼成し（焼成操作）、粘土等を焼結してセラミックス焼結体を得る工程である。
　乾燥操作は、特に限定されず、公知の方法を採用することができる。例えば、成形体を自然乾燥してもよいし、５０～２２０℃の熱風乾燥炉で任意の時間処理して乾燥してもよい。乾燥後の成形体の含水率は、特に限定されないが、５質量％未満が好ましく、１質量％未満がより好ましい。下限値として、０質量％でもよい。
　焼成操作は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、ローラーハースキルン等の連続式焼結炉、シャトルキルン等の回分式焼結炉を用い、任意の温度で焼成する方法が挙げられる。中でも、焼成操作には、生産性の観点から連続式焼結炉を用いることが好ましい。
　焼成温度は、混合物の性状等に応じて決定でき、例えば、９００℃～１２００℃とされ、９５０～１２００℃が好ましい。上記下限値以上であれば、有機汚泥由来の臭気成分が熱分解され解消されると共に、有機汚泥中の有機物の大部分が揮発して減量する。また、スラグが発泡し嵩比重が低下し、飽和含水率も向上する。上記上限値超であると、セラミックス焼結体の組織全体のガラス化が進み、成形体が破損したり、気孔が閉塞するおそれがある。
　焼成工程の後、必要に応じて破砕工程を有してもよい。破砕工程では、焼成工程で得られたセラミックス焼結体をハンマーミル等で破砕し（破砕操作）、得られた破砕物を任意の粒子径になるように篩分けする（篩分操作）。破砕操作の条件設定にて、所望する範囲の粒子径の多孔質セラミックス焼結体が得られる場合には、必ずしも篩分操作を行う必要はない。
　上記の多孔質セラミックス焼結体としては、特開２００５－２３９４６７号公報に記載のセラミックス焼結体、国際公開第１０／１０６７２４号パンフレットに記載の多孔質セラミックス焼結体等、及び必要に応じてこれらを破砕したもの等が挙げられる。また、多孔質セラミックス焼結体であるグリーンビズ（登録商標、小松精練株式会社製）及び必要に応じてこれを破砕したもの等が挙げられる。
　多孔質セラミックス焼結体の粒状物の粒子径は０．１ｃｍ超が好ましく、０．５ｃｍ以上がより好ましい。また、５０ｃｍ以下が好ましく、１０ｃｍ以下がより好ましい。より具体的には、０．１ｃｍ超５０ｃｍ以下が好ましく、０．５～１０ｃｍがより好ましい。粒状物の粒子径が０．１ｃｍ超であると、被処理水の浄化中に多孔質セラミックス焼結体が流出しにくく、５０ｃｍ以下であれば、被処理水の多孔質セラミックス焼結体の接触時間を維持でき、より優れた水処理性能を有する。
　上記の粒子径は篩分けにより得た粒子径である。例えば、開口径が０．１ｍｍの篩を通過しない粒状物の粒子径は０．１ｍｍ超であり、一方、通過した粒状物は０．１ｍｍ以下である。
　多孔質材料配置槽における多孔質材料の槽中での固定方法については特に制限はない。
例えば、槽の底部に多孔質材料を敷き詰めてもよいし、槽内に固定した金網、目皿、ネットなどの上に多孔質材料を配置してもよいし、ネットや籠の中に多孔質材料を充填してもよい。
　多孔質材料配置槽には、その内部の被処理水を曝気する曝気手段を設けてもよいし、曝気手段を設けなくてもよい。曝気手段により曝気する場合には、微生物に酸素を供給でき、また、多孔質材料を洗浄することができる。被処理水を曝気しない場合には、嫌気性の微生物が増殖し、この嫌気性微生物によって被処理水を浄化するものと思われる。
「水浄化方法」
　上記水浄化装置を用いた水浄化方法の実施形態について説明する。
　本実施形態の水浄化方法は、フリンジ配置槽にてフリンジに被処理水を接触させるフリンジ接触工程と、多孔質材料配置槽にて多孔質材料に被処理水を接触させる多孔質材料接触工程とを有する。
　フリンジ接触工程では、フリンジに被処理水を接触させて、フリンジに含まれる炭素繊維に定着した微生物によって生物処理して浄化する。
　フリンジには、速やかに水浄化を開始できることから、あらかじめ水浄化用の微生物を付着させておくことが好ましい。フリンジに微生物を付着させる方法としては、微生物付着用の槽にてフリンジに微生物を付着させる方法、フリンジを槽内に配置し、水に浸漬させ、槽内に水処理用の微生物（種菌）を添加する方法が挙げられる。槽内に微生物を添加する場合には、フリンジに微生物が充分付着した後、水量を増やし、水を浄化することが好ましい。
　本実施形態におけるフリンジ接触工程では、被処理水を曝気手段により曝気する。これにより、被処理水中に空気（酸素）を供給することができ、微生物の活性、特にフリンジに付着している大量の微生物の活性が向上するため、水浄化の効率がより向上する。
　多孔質材料接触工程では、多孔質物質に被処理水を接触させることにより浄化する。多孔質物質は、孔が多数形成されており、微生物の定着場所になると共に、表面積が広く、水との接触面積が大きくなり、ＳＳの付着量を増やすことができるため、被処理水を浄化することができる。特に、連通孔を有しているものは、水処理時に被処理水と多孔質材料内部の孔との接触がさらに増え、被処理水をより浄化できる。
（作用効果）
　上記実施形態の水浄化装置及び水処理方法では、水処理の性能に優れ、ＳＳについても充分に除去でき、また、短時間で大量の水を処理することができる。したがって、水浄化装置を容易に小型化できるため、狭いスペースに設置することができる。
　また、フリンジ配置槽にてフリンジに被処理水を接触させた後に多孔質材料配置槽にて多孔質材料に被処理水を接触させる上記実施形態では、水の浄化効率をより向上させることができる。
（他の実施形態）
　本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、本発明で使用されるフリンジは、図２に示すように、枝線部は輪奈状でなくてもよく、輪奈が切断されて、端部１３ａを有する非環状の枝線部１３でもよい。
　また、組紐は、丸打組物に限らず、平打組物であってもよい。
　また、本発明の水浄化装置の一態様で使用されるフリンジは組紐ではなく、編紐、撚紐、織紐、束紐やその他一般的なフリンジであってもよい。また、フリンジは、他の繊維を有さず、炭素繊維のみで構成されていてもよい。
　また、フリンジ配置槽に曝気手段を設けず、フリンジ接触工程にて被処理水を曝気しなくても構わない。
　また、本発明の水浄化装置の一態様は、フリンジ配置槽と、フリンジ配置槽の上流側に設けられた多孔質材料配置槽とを有するものでもよい。あるいは、第１のフリンジ配置槽と、前記第１のフリンジ配置槽の下流側に設けられた多孔質材料配置槽と、前記多孔質材料配置槽の下流側に設けられた第２のフリンジ配置槽とを有するものでもよい。あるいは、第１の多孔質材料配置槽と、前記第１の多孔質材料配置槽の下流側に設けられたフリンジ配置槽と、前記フリンジ配置槽の下流側に設けられた第２の多孔質材料配置槽とを有するものでもよい。
　以下、実施例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
（使用原料）
　 実施例に用いた材料は、以下の通りである。
＜有機汚泥＞
　染色工場（小松精練株式会社、美川工場）の活性汚泥法による排水処理設備から、凝集及び脱水工程を経て排出された活性汚泥。この活性汚泥の有機物含有量（対固形分）は８３質量％、含水率は７０質量％であった。
＜粘土＞
　 蛙目粘土（岐阜県産又は愛知県産）。
＜珪藻土＞
　 能登地区産の耐火煉瓦の原料で、含水率が５質量％の粉末状の珪藻土。
＜鋳鉄スラグ＞
　 ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏを主成分とするダクタイル鋳鉄スラグ。
＜多孔質セラミックス焼結体＞
　以下の製造方法で多孔質セラミックス焼結体を製造した。
　有機汚泥１０質量部と、鋳鉄スラグ５５質量部と、粘土３０質量部と、珪藻土５質量部とをミックスマラー（東新工業株式会社製）で混合して混合物とし、これを真空土練成形機（高浜工業株式会社製）で板状に成形して成形体とした。得られた成形体を１０００℃で焼成し多孔質セラミックス焼結体を得た。得られたセラミックス焼結体を破砕し、篩を通過させて０．５ｃｍ～３ｃｍの粒状の多孔質セラミックス焼結体を得た。
　得られた多孔質セラミックス焼結体は、連通孔が形成されたものであり、嵩比重０．７５ｇ／ｃｍ３、飽和含水率５０質量％であった。嵩比重及び飽和含水率は、任意の１０個についての測定結果の平均値である。
＜フリンジ＞
　フリンジとして、図２に示す組紐を用いた。
　すなわち、フリンジを構成する組紐は、炭素繊維、アクリル繊維（毛糸）、アクリル繊維（スパン）から構成され、本線部１１と、本線部１１の側面から炭素繊維１３ｂ及びアクリル繊維（毛糸）１３ｃの一部が突出して設けられた枝線部１３（輪奈を切断したもの、本線部１１からの長さは５ｃｍ）とを有するものとした。組紐の本線部１１は内径が１．５ｃｍの断面形状が円形状で筒状の丸打組物である。また、本線部の長さは１．５ｍとした。
　組紐にける炭素繊維、アクリル繊維（毛糸）、アクリル繊維（スパン）の質量割合は、炭素繊維：アクリル繊維（毛糸）：アクリル繊維（スパン）＝３０：２８：２とした。枝線部１３における炭素繊維とアクリル繊維（毛糸）は、炭素繊維とアクリル繊維（毛糸）の質量割合は１：１とした。
＜水浄化装置＞
　図３に、本実施例の水浄化装置を示す。この水浄化装置は、タテ２．５ｍ、ヨコ１．２ｍ、高さ２ｍの水槽（第１槽１０、第２槽２０、第３槽３０、第４槽４０）を直列に４つ備え、各槽１０，２０，３０，４０の内部が、ヨコ方向を二分する仕切り板Ｄを有して２つの室Ａ，Ｂに分割されたものである。各槽が仕切られて形成された各室Ａ，Ｂの底部には、各室Ａ，Ｂ同士を連通する配管を設けた。また、仕切られて分割された各室Ａ，Ｂの底部には曝気手段を取り付けた。また、各槽はオーバーフローした水が次の槽に流れ込むように、配管Ｃを介して上部で連結した。
　上流側の３つの槽（第１槽１０、第２槽２０、第３槽３０）はフリンジが配置されるフリンジ配置槽とした。具体的に、第１槽１０、第２槽２０、第３槽３０では、分割により形成された各室Ａ，Ｂに、１.５ｍのフリンジ６０本を吊り下げた枠を１枠ずつ配置した。したがって各槽には２枠（フリンジ数６０本×２＝１２０本）ずつ配置した。フリンジの上下は紐を用いて枠に固定した。
　最も下流側の１槽（第４槽４０）は、多孔質材料が配置される多孔質材料配置槽とした。具体的に、第４槽４０では、分割により形成された各室Ａ，Ｂの底部から３０ｃｍ上方の位置に目皿を配置し、その目皿の上に多孔質物質を２５０ｋｇずつ配置した。
＜排水の浄化＞
［フリンジへの微生物の固定］
　第１槽１０、第２槽２０、第３槽３０の各々に、小松精練株式会社にて発生した排水６ｍ３を入れ、次いで、小松精練株式会社において通常の水処理に用いている微生物（種菌：ＭＬＳＳ１４０００ｍｇ／Ｌ）を１０リットル／日投入して、水処理を開始した。水処理の際には、水中の溶存酸素が２～３ｍｇ／Ｌとなるように各槽内部の排水を曝気した。
これにより、フリンジに微生物を固定させた。
　水処理開始から１０日後のフリンジでは、図４に示すように、枝線部の炭素繊維が、微生物の付着による集束が抑制され、開繊性が高くなっていた。そのため、繊維が広がった状態で微生物が付着しており、微生物の付着量が多かった。
［水浄化処理］
　フリンジに微生物を固定した後、小松精練株式会社にて発生した排水を水浄化装置に連続供給した。排水の供給量は０．６ｍ３／ｈ、１．２ｍ３／ｈ、３．６ｍ３／ｈ、４．８ｍ３／ｈとして、排水を水処理した。水処理の際には、水中の溶存酸素が２～３ｍｇ／Ｌとなるように各槽を曝気した。また、水浄化装置内の滞留時間はおよそ、０．６ｍ３／ｈで４０時間、１．２ｍ３／ｈで２０時間、２．４ｍ３／ｈで１２時間、３．６ｍ３／ｈで７時間、４．８ｍ３／ｈで５時間とした。
　各供給量での処理後のＢＯＤ、ＳＳの値は
　０．６ｍ３／ｈ（　２８８ｋＬ処理後）　ＢＯＤ　　８ｍｇ／Ｌ、ＳＳ　５ｍｇ／Ｌ
　１．２ｍ３／ｈ（　１９４ｋＬ処理後）　ＢＯＤ　１１ｍｇ／Ｌ、ＳＳ　２ｍｇ／Ｌ
　３．６ｍ３／ｈ（　４４４ｋＬ処理後）　ＢＯＤ　　６ｍｇ／Ｌ、ＳＳ　４ｍｇ／Ｌ
　４．８ｍ３／ｈ（１０２７ｋＬ処理後）　ＢＯＤ　　２ｍｇ／Ｌ、ＳＳ　２ｍｇ／Ｌであった。
　小松精練株式会社から排出される排水のＢＯＤ、ＳＳは時間とともに変化するため参考値であるが１点測定したところ、処理前のＢＯＤが２１ｍｇ／Ｌ、ＳＳが２６０ｍｇ／Ｌであった。
　水浄化処理前の排水は濁っていたが、浄化処理後では、いずれの流量の条件でも透き通っていた。したがって、本実施例の水浄化装置によれば、いずれの流量でも排水を充分に浄化できることが確認された。また、短時間で大量の排水を処理でき、装置のさらなる小型化も可能であることが確認された。
　さらに、水処理終了後、曝気手段の出力を最大としたところ、フリンジに付着していた微生物を容易に除去でき、メンテナンス性も良好であった。
　本発明の水浄化装置は、優れた水浄化能力を有するため、滞留しやすい湖沼水の処理や、工場、温泉、飲食店、養鶏場、養豚場、家庭などから排出される排水を連続的に処理することもできるため、産業上極めて有用である。また、本発明の水浄化装置は容易に小型化でき、狭いスペースにおいても設置できるため、産業上極めて有用である。
　１０　第１槽
　１１　本線部
　１２，１３　枝線部
　１３ａ　端部
　１３ｂ　炭素繊維
　１３ｃ　アクリル繊維
　２０　第２槽
　３０　第３槽
　４０　第４槽

Claims (8)

  1. 　炭素繊維を含むフリンジが内部に配置されたフリンジ配置槽と、多孔質材料が内部に配置された多孔質材料配置槽とを有する水浄化装置。
  2. 　前記フリンジ配置槽に曝気手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の水浄化装置。
  3. 　前記多孔質材料が多孔質セラミックス焼結体の粒状物であることを特徴とする請求項１または２に記載の水浄化装置。
  4. 　前記多孔質セラミックス焼結体がスラグ、珪藻土及び汚泥からなる群から選ばれる少なくとも１つと粘土とを含む混合物が焼成されて得られたものであることを特徴とする請求項３に記載の水浄化装置。
  5. 　前記フリンジが、炭素繊維の他にアクリル繊維を含むことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の水浄化装置。
  6. 　前記フリンジが組紐であり、前記組紐を構成する繊維の一部が組紐本体部より突出していることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の水浄化装置。
  7. 　炭素繊維を含むフリンジに被処理水を接触させるフリンジ接触工程と、多孔質材料に被処理水を接触させる多孔質材料接触工程とを有する水浄化方法。
  8. 　前記フリンジ接触工程では、被処理水を曝気することを特徴とする請求項７に記載の水浄化方法。
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