WO2015037730A1 - 微生物固定化担体及びこれを用いた接触酸化コンビネーションシステム - Google Patents

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Abstract

 微生物固定化担体の中心部の好気状態の維持及び、耐摩耗性に優れている流動床用の微生物固定化担体と、これを用いた水処理システムを提供する。 多孔質の発泡体からなる立体構造物からなり、所定の空洞部を備える、曝気槽内で流動させる微生物固定化担体。前記空洞部が形成されていることにより、前記空洞部が形成されていない状態の前記立体構造物に比較して、比表面積が10%~20%増加している。浄化処理される被処理水が上流側から下流側に向けて流動する一つの浄化処理用の水槽の中に、流動床方式による浄化処理が行なわれる流動床領域と、固定床方式による浄化処理が行なわれる固定床領域とが隣接して配備され、前記微生物固定化担体が流動床用接触材として用いられている接触酸化コンビネーションシステム。

Description

微生物固定化担体及びこれを用いた接触酸化コンビネーションシステム
 この発明は、微生物を用いて汚泥を処理する方法において、微生物を担持する微生物固定化担体に関する。また、当該微生物固定化担体を用いた水浄化処理システムに関する。
 従来から、下水、排水等を浄化処理する方法は活性汚泥法など種々提案されている。
 活性汚泥法は、曝気槽で汚泥と活性汚泥とを混合し、曝気して活性汚泥中の好気性微生物に汚泥中の汚濁物質を分解させ、過剰に増殖した活性汚泥と浄化された処理水とを分離する方法である。
 特許文献1には、上述のような活性汚泥方法において、好気性微生物を保持する担体を投入し、微生物が付着した担体を曝気槽内で流動させて汚泥を処理する発明が提案されている。
 また、特許文献2には、排水などの水中において適度な浮遊力を有し、かつ優れた微生物保持力と耐久性とを兼ね備えた微生物固定用担体に関する発明が提案されている。
 特許文献3には、排水処理に利用される所定のポリウレタン発泡体からなる水処理担体が開示されている。当該文献においては、前記発泡体の形状をパイプ状等にした水処理担体を、固定床として使用することが提案されている。一方、当該文献において、前記水処理担体を流動床(曝気槽内で流動させる場合など)として使用する場合については、別の具体的態様が例示されている。すなわち、パイプ状等として空洞部を設けた水処理担体を流動床として用いることは特許文献3には開示も、示唆もされていなかった。
 特許文献4~7には、発泡樹脂からなる微生物担体であって、微生物付着面積を増加させるために当該微生物担体を中空状に形成することが記載されている。これらの文献には、微生物付着面積を増大させる目的で微生物担体を中空状にすることは記載されているが、微生物固定化担体の中心部の好気状態を維持すること及び、耐摩耗性の向上に関しては検討されていなかった。
 一方、従来から、浄化処理において、処理対象である被処理水に接触する接触材の表面にすみ着く微生物を利用して被処理水を浄化する方法が知られている。は、いわゆる生物膜法と呼ばれているものである。この生物膜法では、接触材の表面にすみ着いた微生物が被処理水中の溶解性の有機性汚濁物質や有機物などを取り込んで生物膜を形成し、この生物膜が厚くなって内側の微生物層に酸素が行き渡らなることにより内側の微生物が死滅し、生物膜が接触材の表面から剥離することを利用するものである。
 このような生物処理には、被処理水中での接触材の流動が規制されている固定床方式と、被処理水中で接触材が被処理水の流動につれて流動する流動床方式とがある。
 この場合、固定床方式、流動床方式の浄化処理をそれぞれ単独で使用するのではなく、一つの水浄化処理システムの中で両者を併用している提案もされている(特許文献8、9)。
 本願出願人も、生物処理における固定床方式、流動床方式それぞれの有利な面を効果的に発揮させることによって浄化処理能力の向上を図った固定床法と流動床法の複合水浄化処理システム、すなわち、接触酸化コンビネーションシステムを提案している(特許文献10)。
特開2008-168204号公報 特開2002-292385号公報 特開2009-220079号公報 特開2003-154386号公報 特開2001-197885号公報 特開2003-225686号公報 特開2006-175311号公報 特開平10-216761号公報 特開2004-174433号公報 特開2010-12369号公報
 図1を参照して、本願発明が解決しようとする課題を説明する。
 図1は、活性汚泥法において使用される従来の微生物固定化担体の一例を表す図である。図1に例示されている多孔質発泡体(例えば、樹脂製のスポンジ)からなる立方体形状の微生物固定化担体15を曝気槽内の汚泥中に投入することで、活性汚泥中の好気性微生物が微生物固定化担体15に担持される。
 ここで、微生物固定化担体には様々な性能が要求される。その一つとして汚泥の保持性が挙げられる。汚泥処理において使用される微生物固定化担体には汚泥の保持量を高めるため、樹脂製スポンジ材や、ゲル状の軟質材あるいはストロー状などの硬質素材が使用される。
 このような材質からなる微生物固定化担体は、汚泥の保持量が多いという長所を有している反面、担体に蓄積された汚泥の排出がされにくいという課題がある。
 図1を参照して説明すると、微生物固定化担体15が汚泥の流動により曝気槽内の壁面や、他の微生物固定化担体と衝突し、例えば外力16a、16b、16c、16d、16e、16fがそれぞれの矢印の方向に加わった場合、微生物固定化担体15の各外周面(上面、底面、側周面)近傍の汚泥は、例えば矢印17a、17b、17c、17d、17e、17f、17k、17l、17m、17nの方向へ流出することになる(図1(a)、(b))。
 ところが、汚泥の一部は例えば矢印17g、17h、17i、17jの方向へ微生物固定化担体15の内部へ流入するため、微生物固定化担体15の中心部15aに汚泥が残存することになる(図1(b))。
 中心部15aに汚泥が残存した状態で微生物固定化担体15を長期間使用していると、微生物固定化担体15の内部が好気状態から嫌気状態となり、担持されている好気性微生物が減少し、汚泥の処理性能が低下するおそれがある。
 また、微生物固定化担体に要求される性能の一つとして耐摩耗性が挙げられる。上述したように、微生物固定化担体15は、曝気槽内を流動することにより、曝気槽内の壁面や他の微生物固定化担体と衝突するので摩耗しやすい。
 このため、微生物固定化担体の交換頻度が増加し、安定した汚泥の浄化処理の妨げになるおそれがある。
 そこで、この発明は、微生物固定化担体の中心部の好気状態を維持すること、耐摩耗性を向上させること、並びにこのような特性を有する微生物固定化担体を提供することを目的とする。
 従来から知られている生物膜法における利点の一つは、上述したように、生物膜が接触材の表面から剥離するため頻繁に接触材を洗浄する必要がない点にあった。
 固定床方式、流動床方式の浄化処理をそれぞれ単独で使用するのではなく、一つの水浄化処理システムの中で両者を併用している特許文献8~10の提案は、いずれも、流動床における接触材中心部の好気状態維持という課題や接触材の耐摩耗性向上という課題については検討をしていなかった。
 この発明は、一つの水浄化処理システムの中で固定床方式、流動床方式の浄化処理を併用している水浄化処理システムにおいて、耐摩耗性が向上している微生物固定化担体を流動床に用い、長期にわたって、優れた浄化処理能力を発揮できる水浄化処理システムを提案することを目的にしている。
 上記課題を解決するため、以下の発明を提案する。
[1]多孔質の発泡体からなる立体構造物の表面に形成されている複数個の開口部のうち、少なくとも2個を結び、当該立体構造物の内部を通る空洞部を備えている、曝気槽内で流動させる微生物固定化担体であって、
  前記空洞部が形成されていることにより、前記空洞部が形成されていない状態の前記立体構造物に比較して、比表面積が10%~20%増加している
  ことを特徴とする微生物固定化担体。
[2]前記多孔質の発泡体がウレタンスポンジ製である
ことを特徴とする前記[1]記載の微生物固定化担体。
[3]前記立体構造物が立方体又は直方体である
ことを特徴とする前記[1]及び[2]のいずれかに記載の微生物固定化担体。
[4]前記発泡体の多孔質構造を形成するセルの内周壁に環状膜が形成されていることを特徴とする前記[1]~[3]のいずれかに記載の微生物固定化担体。
[5]前記多孔質の発泡体がウレタンスポンジ製であり、前記立体構造物が立方体又は直方体であり、前記発泡体の多孔質構造を形成するセルの内周壁に環状膜が形成されている
ことを特徴とする前記[1]記載の微生物固定化担体。
[6]浄化処理される被処理水が上流側から下流側に向けて流動する一つの浄化処理用の水槽の中に、
 複数の流動床用接触材が被処理水中で流動して流動床方式による浄化処理が行なわれる流動床領域と、
 固定床用接触材が固定配置されていて固定床方式による浄化処理が行なわれる固定床領域と
 が隣接して配備されている水浄化処理システムであって、
 前記水槽の底部に散気手段を配備し、
 流動床領域と固定床領域との境界に流動床領域で流動する流動床用接触材の固定床領域への流動を阻止するスクリーンを設置することによって流動床領域と固定床領域との間での被処理水の流動を可能にすると共に、流動床用接触材の流動床領域から固定床領域への流動を防止し、
 前記スクリーンに隣接して配置される固定床領域の前記固定床用接触材と前記スクリーンとの間に所定の間隔を空けた
 水浄化処理システムであって、
 前記流動床用接触材として前記[1]~[5]のいずれかに記載の微生物固定化担体を用いる
 ことを特徴とする水浄化処理システム。
[7]前記固定床用接触材として前記[1]~[5]のいずれかに記載の微生物固定化担体を用いる
 ことを特徴とする前記[6]記載の水浄化処理システム。
これらによって所期の目的を達成するものである。
 この発明によれば、微生物固定化担体の中心部の好気状態を維持すること、耐摩耗性を向上させること、並びにこのような特性を有する微生物固定化担体を提供することができる。
 また、この発明によれば、一つの水浄化処理システムの中で固定床方式、流動床方式の浄化処理を併用している水浄化処理システムにおいて、耐摩耗性が向上している微生物固定化担体を流動床に用い、長期にわたって、優れた浄化処理能力を発揮できる水浄化処理システムを提案することができる。
従来の微生物固定化担体の一例を表す図であって、(a)斜視図、(b)正面図である。 本発明の微生物固定化担体を例示したものであって、(a)第一の例を表す斜視図、(b)第二の例を表す斜視図、(c)第三の例を表す斜視図、(d)第四の例を表す斜視図、(e)第五の例を表す斜視図である。 図2(a)図示の微生物固定化担体に外力が働いた状態及び汚泥が排出される状態を表す図であって、(a)斜視図、(b)正面図である。 本発明の微生物固定化担体を用いて汚泥処理が行われる一例を表した概念図である。 微生物固定化担体の多孔質構造を形成するセルの一部を拡大した概念図であって、(a)各セルの内周壁に環状膜が形成されていない構造のセル、(b)各セルの内周壁に環状膜が形成されている構造のセルを表す図である。 環状膜が形成されたセルを有する本発明に係る微生物固定化担体の一部を拡大した参考写真であって、(a)汚泥処理生物膜が付着する前のセルの状態、(b)汚泥処理生物膜が付着した後のセルの状態を表した参考写真である。 環状膜が形成されていないセルを有する本発明に係る微生物固定化担体の一部を拡大した参考写真であって、(a)汚泥処理生物膜が付着する前のセルの状態、(b)汚泥処理生物膜が付着した後のセルの状態を表した参考写真である。 発泡樹脂からなる微生物固定化担体において、空洞部が形成された場合の空洞部の大きさと比表面積の増加の関係を説明する図であって、(a)は空洞部が形成されていない場合、(b)、(c)は本発明の実施形態の場合、(d)は空洞部の大きさが本発明の実施形態の範囲を越える場合、(e)は円筒状の従来の発泡樹脂からなる微生物担体に形成されている空洞部と増加する比表面積の関係を表す図である。 発泡樹脂からなる立方体形状の微生物固定化担体に円筒状の空洞部が形成される場合の空洞部の大きさ(直径)と比表面積の増加割合との関係を表すグラフである。 微生物固定化担体について行った摩耗試験の実施形態を説明する図である。 微生物固定化担体について行った摩耗試験の結果を表すグラフである。 固定床方式と流動床方式とを融合した水浄化処理システム(接触酸化コンビネーションシステム)の一実施形態の概略構成を説明する断面図である。 スクリーンの一例を表す斜視図である。 鉛直方向に伸びる直管束からなるハニカムチューブで構成される固定床側接触材の一例を説明する斜視図である。
(実施の形態1)
 以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図2は、本発明の微生物固定化担体を例示したものである。
 図2図示の本発明の多孔質の発泡体からなる微生物固定化担体は、曝気槽内の活性汚泥中の好気性微生物を担持するもので、この技術分野で公知となっている水膨潤性ポリウレタンフォーム等の合成樹脂やセラミック、シリカゲル等の無機物、海綿等を加工して製造することができる。
 本実施形態では、ウレタンスポンジなどの合成スポンジ素材からなる発泡体2を加工し、10mm×10mm×10mmの立方体形状の立体構造物からなる微生物固定化担体1a、1bとした(図2(a)、(b))。この他、直方体形状の立体構造物からなる微生物固定化担体1c、1d、1eを例示する(図2(c)、(d)、(e))。
 前記合成スポンジ素材からなる微生物固定化担体1a、1b、1c、1d、1eの形状については、その内部に、後述する空洞部を形成することができれば、立方体、直方体に限られず、その他の多角筒体、円筒体、球体など様々な形状の立体構造物とすることができる。
 なお、微生物固定化担体の材質については、本実施形態で採用した合成スポンジ素材の他、膨潤時にゲル状となる樹脂製のスポンジも採用することもできる。
 微生物固定化担体1a、1b、1c、1d、1eの多孔質構造を形成するセルのセル数は10個~50個/25mmが好ましい。セル数が50個を超えると、きめ細かい担体となり好気性微生物を担持させやすい反面、摩耗しやすい。また、セル数が10個未満だと、発泡の粗い担体となり好気性微生物を担持させにくい。そこで、セル数は10個~50個/25mmが好ましい。
 本発明の微生物固定化担体は上述した立体構造物からなり、その立体構造物の表面に複数個の開口部が形成されている。そして、これらの開口部のうち、少なくとも2個を結び、当該立体構造物の内部を通る空洞部を備えている。
 図2(a)図示の形態では、立方体形状の発泡体2の正面2a及び背面2bの中心に直径4mmの開口部4、4を設け、発泡体2の重心Gを通り、開口部4、4を結ぶ長さ10mmの円柱状の空洞部3aが発泡体2の内部に形成されている。
 図2(b)図示の形態では、立方体形状の発泡体2の正面2a及び背面2bの中心に直径4mmの開口部4、4を設け、発泡体2の重心Gを通り、開口部4、4を結ぶ長さ10mmの円柱状の空洞部3aが発泡体2の内部に形成されている。
 また、発泡体2の上面2c及び下面2dの中心に直径4mmの開口部4、4を設け、発泡体2の重心Gを通り、開口部4、4を結ぶ長さ10mmの円柱状の空洞部3bが発泡体2の内部に形成されている。
 図2(c)図示の形態では、直方体形状の発泡体2の正面2a及び背面2bの中心に開口部4、4を設け、発泡体2の重心Gを通り、開口部4、4を結ぶ円柱状の空洞部3cが発泡体2の内部に形成されている。
 図2(d)図示の形態では、直方体形状の発泡体2の正面2a及び背面2bの中心に開口部4、4を設け、発泡体2の重心Gを通り、開口部4、4を結ぶ円柱状の空洞部3cが発泡体2の内部に形成されている。
 また、発泡体2の左側面2e及び右側面2fの中心に開口部4、4を設け、発泡体2の重心Gを通り、開口部4、4を結ぶ円柱状の空洞部3dが発泡体2の内部に形成されている。
 図2(e)図示の形態では、直方体形状の発泡体2の正面2a及び左側面2eの中心に開口部4、4を設け、発泡体2の重心Gを通り、開口部4、4を結ぶL字状の空洞部3eが発泡体2の内部に形成されている。
 図示の実施形態では、いずれも、立体構造物の異なる表面に形成されている開口部を結ぶ空洞部が立体構造物の内部を通るようになっている。このような構造に限られず、例えば、立体構造物の一面に2個の開口部が形成されていて、当該2個の開口部を結んで、立体構造物の重心を通る空洞部が立体構造物の内部を通る構造にすることもできる。
 立体構造物の表面に複数個形成されている開口部の中の少なくとも2個を結び、当該立体構造物の内部を通る空洞部3a、3b、3c、3d、3eは、以下に説明するように、微生物固定化担体1a、1b、1c、1d、1d、1eの内部に残存する汚泥を排出する役割を果たす。
 微生物固定化担体に外力が働いた状態及び汚泥が排出される状態を、微生物固定化担体1aを例に図3を参照して説明する。
 微生物固定化担体1aが曝気槽内の処理対象である汚水などを含む汚泥の流動により、曝気槽内の壁面や、他の微生物固定化担体と衝突し、例えば外力5a、5b、5c、5d、5e、5fがそれぞれの矢印の方向に加わった場合、微生物固定化担体1aの各外周面(上面、底面、側周面)近傍の汚泥は、例えば矢印6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h、6i、6jの方向へ排出される。
 そして、汚泥の一部は例えば矢印6k、6l、6m、6nの方向へ微生物固定化担体1aの内部へ流入するが、空洞部3aが形成されていることにより、内部に流入した汚泥は空洞部3a及び開口部4、4を通じて矢印6o、6pの方向にも排出される。
 したがって、図1図示の従来の微生物固定化担体15に比べて内部に残存する汚泥が少ないので、微生物固定化担体1aの内部は好気状態が維持されることになる。好気状態が維持されれば、担持されている好気性微生物を微生物固定化担体1aの内部に長期間保持することができる。
 また、空洞部3aの内周面の表面積が微生物固定化担体1aの比表面積として加算されるので、比表面積が加算された分、開口部4、4及び空洞部3aを通じて好気性微生物を微生物固定化担体1aの内部に担持させやすくなる。
 本実施形態における微生物固定化担体1aの比表面積と、比較例として空洞部3aが形成されていない点だけが本実施形態における微生物固定化担体1aと相違している微生物固定化担体の比表面積との比較を表1に表した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

 表1より、10mm×10mm×10mmの微生物固定化担体1aの内部に、直径4mm、長さ10mmの円柱状の空洞部3aを設けることで、空洞部3aが形成されていない微生物固定化担体に比べて比表面積が約17%増加していることが確認された。
 したがって、増加した比表面積の分、開口部及び空洞部を通じて好気性微生物を微生物固定化担体の内部に担持させやすくなると共に、汚泥及び曝気による空気も開口部及び空洞部を通じて微生物固定化担体の内部に吸収させることができるので、担持された好気性微生物の増殖を促進させることができる。
 また、図3において、微生物固定化担体1aが曝気槽内の処理対象である汚水などを含む汚泥の流動により、曝気槽内の壁面や、他の微生物固定化担体と衝突し、例えば外力5a、5b、5c、5d、5e、5fがそれぞれの矢印の方向に加わった場合、空洞部3aでこれらの外力を緩和することができる。
 したがって、微生物固定化担体1aを長期間使用しても摩耗による消耗が減少し、微生物固定化担体1aの交換頻度も減少するので、好気性微生物による汚泥処理機能を安定させることができる。
 これらの観点から、立体構造物の表面に複数個形成されている開口部の中の少なくとも2個を結び、当該立体構造物の内部を通る空洞部を備えている本実施形態の微生物固定化担体における前記空洞部の大きさは、前記空洞部が形成されていない状態の前記立体構造物に比較して、比表面積が10%~20%増加する大きさにすることが望ましい。
 比表面積の増加比率が10%未満となるような寸法の空洞部を形成した場合、上述した内部に流入した汚泥を空洞部及び開口部を通じて排出させる能力が低くなるおそれがある。
 また、比表面積の増加比率が20%を超えるような寸法の空洞部を形成した場合、耐摩耗性が低くなり、長期間の使用に耐えられないおそれがある。
 この実施形態においては、開口部4の開口径は4mmとしたが、上述した、空洞部が形成されていることにより、前記空洞部が形成されていない状態の前記立体構造物に比較して、比表面積が10%~20%増加する範囲であれば、開口部4の開口径は4mm未満又は4mm以上でもよい。微生物固定化担体の形状・寸法などを考慮して、空洞部が形成されていることにより、前記空洞部が形成されていない状態の前記立体構造物に比較して、比表面積が10%~20%増加する範囲内で開口部4の開口径は種々に変えることができる。
 この実施形態では、空洞部3a~3eは、いずれも立体構造物の重心Gを通るようにしている。しかし、これに限られることは無く、立体構造物の表面に複数個形成されている開口部の中の少なくとも2個を結び当該立体構造物の内部を通る空洞部が、当該立体構造物の重心Gを通らない構造にすることもできる。
 ただし、上述したように、微生物固定化担体1aに対して、外力5a~5fなどが加わった際に、空洞部3a及び開口部4、4を通じて矢印6o、6pの方向にも汚泥が排出され、これによって、微生物固定化担体1aの内部に残存する汚泥をより少なくする上では、空洞部3a~3eは、立体構造物の重心Gを通る構造・形態になっていることが望ましい。ウレタンスポンジなどの合成スポンジ素材、水膨潤性ポリウレタンフォーム等の合成樹脂やセラミック、シリカゲル等の無機物、海綿等を加工して製造される立体構造物からなる本実施形態の微生物固定化担体の場合、その重心Gと、その中心とは一致することが多い。そこで、立体構造物の表面に複数個形成されている開口部の中の少なくとも2個を結び当該立体構造物の内部を通る空洞部が、当該立体構造物の重心Gを通るようにしておくことによって、微生物固定化担体に、外力5a~5fなどが加わった際、空洞部及び開口部を通じて微生物固定化担体の内部から効率よく汚泥を排出させ、微生物固定化担体の内部に残存する汚泥をより少なくすることができる。
 図4は、微生物固定化担体1aを用いて汚泥処理が行われる一例を表した概念図である。
 図4において、底部に散気装置8が設けられた曝気槽7内の処理対象である汚水などを含む汚泥は、矢印10a、10b、10c、10dの方向に沿って循環流動する。また、散気装置8からは多数の気泡9が曝気槽7内へ供給される。
 汚泥及び溶解した空気を吸収し、内部が生物膜の部屋となっている微生物固定化担体1aは、曝気槽7内に投入された状態から矢印10aに沿って曝気槽7内を下降していくにつれ、矢印11aの各方向へ加圧される水圧が大きくなり、微生物固定化担体1aの表面から気泡9aが発生する程度の加圧状態となる(加圧状態B)。
 加圧状態AからBにかけて、微生物固定化担体1aには矢印11aの各方向へ水圧が加わるが、上述したように、微生物固定化担体1aの内部には空洞部3aが形成されているので、空洞部3aでこれらの水圧を緩和することができる。
 また、空洞部3a及び開口部4、4を通じて、図2に図示している矢印6o、6pを含む矢印12aの各方向へ、内部に吸収されている汚泥が排出されやすくなる。
 したがって、図1図示の空洞部が形成されていない微生物固定化担体15に比べて、微生物固定化担体1aの内部に残存する汚泥が少なくなり、微生物固定化担体1aの内部は好気状態が維持される。好気状態が維持されれば、担持されている好気性微生物を微生物固定化担体1aの内部に長期間保持することができる。
 加圧状態Bにおける汚泥を排出した微生物固定化担体1aは、矢印10b、10c、10dに沿って曝気槽7内を上昇していくにつれ、矢印11bの各方向へ水圧が減圧される(減圧状態A、B)
 減圧状態AからBにかけて、微生物固定化担体1aには矢印11bの各方向へ水圧が減圧されるが、その際、空洞部3a及び開口部4、4を通じて図3に図示している矢印5e、5fを含む矢印12bの各方向へ、汚泥及び溶解した空気が内部に吸収されやすくなる。
 また、空洞部3aを形成したことによって、微生物固定化担体1aの比表面積が増加するので、増加した比表面積の分、開口部4、4及び空洞部3aを通じてより多くの好気性微生物を微生物固定化担体1aの内部に担持させることができる。
 したがって、微生物固定化担体1aの内部では、担持された好気性微生物が好気状態で前記吸収された汚泥及び溶解した空気に接触することになるので、好気性微生物の増殖を促進させることができる。
 図5(a)は、この実施の形態における微生物固定化担体1aの多孔質構造を形成するセルのウォール構造の一形態を表すものである。図5(a)図示の構造では各セル13は六角形形状になっている。この六角形形状のウォール構造の各セル13の内周壁面に汚泥処理生物膜が形成され、好気性微生物が担持される。
 ウォール構造の各セル13の形状は、図5(a)図示の六角形形状に限られず、三角形、四角形(正方形、長方形、ひし形)等の多角形形状、円形形状、楕円形形状など、種々の形状からなるウォール構造にすることができる。
 また、前記で説明した種々の形状からなるウォール構造を形成するセルの内周壁、すなわち、発泡体の多孔質構造を形成するセルの内周壁に環状膜が形成されている構造にすることもできる。
 図5(b)は、本発明の微生物固定化担体の多孔質構造を形成する各セルの内周壁13aに環状膜14が形成されている構造を表す図である。図5(b)図示の実施形態は、図5(a)で説明した六角形形状のウォール構造の各セル13の内周壁面13aに環状膜14が形成されているものである。環状膜14は発泡体の製造過程で発生するバリを利用して内周壁13aに形成させることができる。環状膜14を形成するのは、担持させる好気性微生物を増加させるためである。
 図6は、多孔質の発泡体からなる立体構造物(12mm×12mm×12mm)の表面に形成されている2個の開口部を結び当該立体構造物の内部を通る空洞部(直径4mm、長さ12mm)を備えている図2(a)に例示されている形態の本発明の微生物固定化担体の前記発泡体の多孔質構造を形成するセルの内周壁に環状膜が形成されている状態の一部を拡大した参考写真である。セル数は18個/25mmとしている。
 図6(a)は汚泥処理生物膜が付着する前のセルの状態を表すもので、ウォール構造を形成する各セルの内周壁に水掻きのような薄い環状膜が形成されている。
 図6(b)は図6(a)に図示されている各セルの内周壁に形成されている水掻きのような薄い環状膜に汚泥処理生物膜が付着した後の状態を表す写真である。通気孔・通水孔が維持されながら、各セルの内周壁(薄い環状膜)の全体に汚泥処理生物膜が形成されている様子が表されている。
 図7は、多孔質の発泡体からなる立体構造物(10mm×10mm×10mm)の表面に形成されている2個の開口部を結び、当該立体構造物の内部を通る空洞部(直径4mm、長さ10mm)を備えている図2(a)に例示されている形態の本発明の微生物固定化担体の前記発泡体の多孔質構造を形成するセルの内周壁の一部を拡大した写真である。セル数は18個/25mmとしている。
 図7(b)は図7(a)図示の実施形態の各セルの内周壁に汚泥処理生物膜が付着した後の状態を表す写真である。図7(b)図示の形態に比べてセルの内周壁の一部分に汚泥処理生物膜が形成されている様子が表されている。
 同一の曝気槽、同一の処理対象汚水を用い、図6、図7図示の構造を有する本発明の微生物固定化担体を用いて処理を行った。図6図示の構造を有する本発明の微生物固定化担体及び、図7図示の構造を有する本発明の微生物固定化担体共に、曝気槽の容積の30%を占める割合の数量を曝気槽に投入した。それぞれの場合において、MLSS濃度を測定したところ、図6図示の形態では約4,900mg/L、図7図示の形態では約3,000mg/Lであった。
 このように、微生物固定化担体の各セルに、図5(b)に示し、上述したような環状膜を形成することで、より多くの好気性微生物を担持させることができることが確認された。
(比表面積の増加に関する検討)
 本発明の微生物固定化担体においては、立体構造物の表面に複数個形成されている開口部の中の少なくとも2個を結び、当該立体構造物の内部を通る空洞部の大きさが、前記空洞部が形成されていない状態の前記立体構造物に比較して比表面積が10%~20%増加する大きさになっている。
 これは、一つには、微生物固定化担体の内部に流入した汚泥を空洞部及び開口部を通じて排出させる能力を考慮したものである。
 立体構造物の表面に複数個形成されている開口部の中の少なくとも2個を結び、当該立体構造物の内部を通る空洞部は、微生物固定化担体の内部に残存する汚泥を排出する役割を果たす。すなわち、前記空洞部及び前記開口部を通じて微生物固定化担体の内部へ流入していた汚泥が排出される。これによって、内部に残存する汚泥の量を減少させ、微生物固定化担体内部の好気状態を維持する上で好ましい状態になる。そして、微生物固定化担体の内部に担持されている好気性微生物を微生物固定化担体内部に長期間保持可能になる。
 更に、上述した、比表面積が10%~20%増加するという数値範囲は、本発明の微生物固定化担体の耐摩耗性の観点からも定められている。
 特許文献4~7のように、発泡樹脂からなる微生物担体であって、微生物付着面積を増加させるために当該微生物担体を中空状に形成することは従来から提案されていた。
 しかし、微生物担体を中空状に形成する従来の提案では、当該微生物担体の形状が維持される範囲において、可能な限り比表面積を大きくすることを試みるのが自然であると思われる。
 すなわち、微生物担体の形状が維持される範囲において、当該微生物担体を中空状に形成して比表面積の増加を図る際に、前記空洞部が形成されていない状態の前記微生物担体に比較して所定の範囲内に特定して比表面積を増加させることは従来は発想されていなかった。
 これを、添付の図8を参照して説明する。
 例えば、10mm×10mm×10mmの立方体形状の微生物担体の形状を維持したまま、円柱状の空洞部を形成して可能な限り比表面積を大きくしようとすると図8(d)に示すような大きな空洞部を設けようとするのが自然である。
 10mm×10mm×10mmの立方体形状の微生物担体の形状を維持したまま、円柱状の空洞部を形成した場合、当該円柱の直径の大きさにより比表面積がどのように増加するかを図9に示した。
 図8(e)は、特許文献5(特開2001-197885号公報)の図1に記載されている微生物担体の模式図である。図8(e)に示したように、比表面積が32%増加する。これは、特許文献5の0050段落~0052段落の記載に基いて次のようにして比表面積の増加を計算したものである。
 (2π×6+2π×6×12-2π×5+2π×5×12)÷(2π×6+2π×6×12)×100=132.4%
 一方、本願発明の比表面積増加を与える空洞部の大きさの範囲は、比表面積増大を目する当業者が想到するであろう空洞部と比べて小さなもの(比表面積増加が10%~20%)である(図8(b)、(c))。
 これは、本願発明が、上述したように、微生物固定化担体の内部に流入した汚泥を空洞部及び開口部を通じて排出させる能力と、それによる、内部に残存する汚泥量を減少させ、微生物固定化担体内部の好気状態を維持し、内部に担持されている好気性微生物を微生物固定化担体内部に長期間保持可能にすることと、耐摩耗性、長期間にわたる使用可能性を考慮して比表面積の増加範囲を定めているからである。
(耐摩耗性についての検討試験)
 実施の形態1で説明した構造の微生物固定化担体について次のように摩耗試験を行った。微生物固定化担体を流動床(曝気槽内で流動させる場合など)として使用する場合における耐摩耗性についての検討を行ったものである。
 摩耗試験の実施要領
 図10に概略構成を示したようにして摩耗試験を行った。  
 水槽の内周面に耐水性サンドペーパーを、水槽の内部側に研磨面が向かう状態で装着し、水槽に水と試験体とを入れ、水槽内の水を所定時間回転させた後、試験体の摩耗状態を検討した。
 摩耗試験に用いた機材、等は以下の通りである。
  摩耗試験 試験機 MIYAMOTO CORPORATION JAR-TESTER
  水槽容量:円筒状の1リットルガラスビーカーに水道水を入れた
  摩耗材:耐水性サンドペーパー 100#
    耐水性サンドペーパー100#を円筒状の1リットルガラスビーカーの内周壁面と底面とに、研磨面をガラスビーカーの内部側に面する状態で装着した。  
  回転数:200rpm
  試験体の充填率:20%
  試験体1
   実施の形態1で説明した構造の微生物固定化担体
    サイズ:10mm×10mm×10mmの立方体形状
    空洞部の大きさ:直径4mmの円柱状の空洞
    図7(a)図示のように、発泡体の多孔質構造を形成するセルの内周壁に環状膜が形成されている構造
  試験体2(比較例1)
   図1を用いて説明した従来の多孔質発泡体(樹脂製のスポンジ)からなる微生物固定化担体
    サイズ:10mm×10mm×10mmの立方体形状
    空洞部:なし
    発泡体の多孔質構造を形成するセルの内周壁の環状膜:なし
 試験体3(比較例2)
   実施の形態1で説明した構造の微生物固定化担体
    サイズ:10mm×10mm×10mmの立方体形状
    空洞部の大きさ:直径7mmの円柱状の空洞
    図7(a)図示のように、発泡体の多孔質構造を形成するセルの内周壁に環状膜が形成されている構造
 各試験体について摩耗試験実施前及び、摩耗試験実施後の、それぞれ、乾燥重量を測定した。
 この結果を図11のグラフに示した。試験体2、3(比較例1、2)は、実施後240時間で残存率が80%を下回り、摩耗が進行していたが、試験体1は残存率95.6%で、摩耗はあまり進行していなかった。
 この摩耗試験結果に基づいて、試験体1~3を長期間にわたって流動床として使用する場合の残存率を推定したのが以下の表2である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002


 比表面積が17%増加している試験体1の場合、長期間にわたる使用が可能であることが推定できた。
 一方、実施の形態1で説明した構造の微生物固定化担体であっても、比表面積が25%増加(図8(d))している試験体3の場合は、長期間使用した場合、摩耗が進行することが推定された。
 上述した比表面積の増加に関する検討、耐摩耗性についての検討試験から、立体構造物の表面に複数個形成されている開口部の中の少なくとも2個を結び、当該立体構造物の内部を通る空洞部の大きさを、前記空洞部が形成されていない状態の前記立体構造物に比較して比表面積が10%~20%増加する大きさにすることにより、微生物固定化担体の中心部の好気状態を維持し、耐摩耗性を向上させることを確認できた。そして、この範囲を逸脱すると前記のような作用・効果が発揮されないことを確認できた。
 特許文献4~7のように、発泡樹脂からなる微生物担体であって、微生物付着面積を増加させるために当該微生物担体を中空状に形成する場合、当該微生物担体の形状が維持される範囲において、可能な限り比表面積を大きくすることを試みるのが自然であると思われる。例えば、上述したように、特許文献5の図1に記載されている微生物担体では比表面積が32%増加していた。
 これに対して、本発明の実施の形態では、水処理担体の比表面積をなるべく大きくしようとする当業者であれば試みるであろう空洞部の大きさの範囲より小さい範囲である、比表面積増加(10%~20%増加)を示す空洞をあえて設けることによって、流動性担体の耐摩耗性向上及び中心部の好気性維持という課題の双方を好適に解決できる。また、当該範囲を大きく外れて比表面積増加を増大させると、前記課題が好適には解決され得なくなる。
(実施の形態2)
 図12は、この発明の水浄化処理システムである、固定床方式と流動床方式とを融合した固定床法と流動床法の複合水浄化処理システム、すなわち、接触酸化コンビネーションシステムの一例の概略構成を説明するものである。
 浄化処理される被処理水が上流側(図12中、左側)から下流側(図12中、右側)に向けて流動する一つの浄化処理用の水槽1の中に、流動床領域22と固定床領域23とが隣接して配備され、流動床領域22と固定床領域23との境界にスクリーン24が配置されている。
 スクリーン24は、流動床領域22と固定床領域23との間での被処理水の流動を可能にしている一方で、流動床領域22で流動する流動床用接触材29の固定床領域23への流動を阻止するものである。
 水槽21の底部には、個別に制御される複数の単位散気手段28a~28fが上流側から下流側に向けて配備されている。以下、各単位散気手段28a~28f、あるいは単位散気手段の総体を「散気手段28」と表すことがある。
 各単位散気手段28a~28fについての個別の制御は、手動、あるいは自動で行うことができる。
 流動床領域22には複数の流動床用接触材29が投入されており、これが流動床領域22に配備されている散気手段28によって曝気されることにより被処理水中で流動し、流動床方式による浄化処理が行なわれる。
 ここで、流動床領域22において上流側から順に配置されている単位散気手段28a、単位散気手段28bを個別に制御し、図12にAで示されている位置における制御弁を開とし、図12にBで示されている位置における制御弁を閉にすることによって単位散気手段28aが配備されている位置のみで図12中、上向きの矢印で示される上昇流を生起させ、一方、単位散気手段28bが配備されている位置では図12中、下向きの矢印で示される下降流を生起させることができる。前述したように、このような各単位散気手段28a~28fについての個別の制御は、手動、あるいは自動で行うことができるが、単位散気手段28a、28bのように隣接する各単位散気手段を、一方が散気動作を行なっている際に、他方が停止するように制御する場合は、自動制御方式にしておく方が手動方式に比較して煩雑さが少なくなる。
 このように、各単位散気手段28a、28bを個別に制御し、水槽21の底部に上流側から下流側に向けて順に配備されている散気手段28a~28fを、隣接する各単位散気手段28a、28bの一方が散気動作を行なっている際に、他方が停止するように制御することによって、流動床用接触材29を流動床領域22における被処理水中に効果的に流動させることができる。
 こうして、流動床用接触材29の表面に形成された生物膜に、より効率よく被処理水や、溶解性の有機性汚濁物質、浮遊物質(Suspended Solids)(以下、本明細書・図面において「SS」と表すことがある)、混合液浮遊物質(以下、本明細書・図面において「MLSS」と表すことがある)などが接触できるようにして処理能力を向上させている。
 固定床領域23では固定床方式による浄化処理が行なわれる。
 固定床領域23に固定配置されている固定床用接触材25は、例えば、図14図示のように、鉛直方向に延びる直管束からなるハニカムチューブによって構成されている。
 固定床領域23に配備されている散気手段28よって曝気されることにより、ハニカムチューブの各筒状部25a、25a(図14)を上昇する被処理水の流動が生じる。
 固定床領域23においても、上流側から下流側に向けて順に配置されている単位散気手段28c~28fを個別に制御し、図12にCで示されている位置における制御弁を開とし、図12にDで示されている位置における制御弁を閉にすることによって単位散気手段28cが配備されている位置におけるハニカムチューブの各筒状部25a、25aの内部に図1中、上向きの矢印で示される上昇流を生起させ、微生物に必要な酸素を供給し、生物膜にSSや有機物が効率よく取り込まれるようにし、一方、単位散気手段28dが配備されている位置におけるハニカムチューブの各筒状部25a、25aの内部に図1中、下向きの矢印で示される下降流を生起させて、余剰汚泥を適宜剥離させて効率よく浄化を行うことができる。
 このように、本発明の水浄化処理システムにおいては、流動床領域22、固定床領域23のいずれにおいても、水槽21の底部に上流側から下流側に渡って配備されている複数の単位散気手段28a~28bによって全面的な曝気を行ったり、個別に各単位散気手段28a~28fを制御することによって、全面を分割して曝気する全面分割曝気を行うことができる。そして、これらによって、被処理水中に旋回流、等々を生じさせ、処理効率を向上させている。
 流動床用接触材29としては実施の形態1で説明した微生物固定化担体を用いることができる。すなわち、多孔質の発泡体からなる、立体構造物の表面に形成されている複数個の開口部のうち、少なくとも2個を結び、当該立体構造物の内部を通る空洞部を備えている、曝気槽内で流動させる微生物固定化担体である。そして、前記空洞部が形成されていることにより、前記空洞部が形成されていない状態の前記立体構造物に比較して、比表面積が10%~20%増加している微生物固定化担体である。
 このような流動床用接触材29を複数個、例えば、280000個/mの割合、充填率20~40%として流動床領域22に投入する。
 図14は、固定床用接触材25を鉛直方向に延びる直管束からなるハニカムチューブによって構成した場合における構造の一例を説明する一部を省略した斜視図である。ハニカムチューブは、例えば、塩ビ製とし、図14図示の状態で、例えば、横幅:500mm、長さ:1000mm、高さ:1000mm、比表面積:133m/m(30セル)、重さ:27kg/m(230ミクロン)とすることができる。
 このような図14図示のハニカムチューブを、例えば、充填率80%で固定床領域23に固定配備する。
 なお、図14図示の形態では、固定床用接触材25を、鉛直方向に延びる直管束からなるハニカムチューブによって構成する例を説明したが、固定床用接触材25は、図14図示の形態に限られない。水槽21の底部に配備されている散気手段28による曝気によって、散気手段28の上側に配備される固定床用接触材25を介して上昇流を生じさせ、前述した流動床領域22において散気手段28による曝気によって生起される被処理水中における流動に比較して上向かい方向に整った流動になる整流作用を発揮できるものであれば、波板形状や、礫、ボール形状など、この技術分野で公知の種々の形状・構造・形態のものとすることができる。
 例えば、実施の形態1で説明した多孔質の発泡体からなる立体構造物の微生物固定化担体を多数用いて直管の壁面を構成し、これを複数本束ねて、固定床用接触材25とすることもできる。
 図13はスクリーン24を説明するものである。スクリーン24は、前述したように、流動床領域22と固定床領域23との間での被処理水の流動を可能にしている一方で、流動床領域22で流動する流動床用接触材29の固定床領域23への流動を阻止するものである。
 生物処理による水浄化処理の場合、接触材の表面積が大きいほど多くの微生物が接触材の表面にすみ着き、処理能力が大きくなる。そこで、流動床方式の生物処理では、接触材を中空体にしたり、空隙率の大きい構造にすることによって、接触材をより小型化しつつ、表面積を大きくすることが行われている。
 また、流動床方式の生物処理の場合、流動床領域22で流動する流動床用接触材29が流動床領域22から流出していかないように流動床用接触材29の流出を防止するスクリーンを設置するが、比表面積の拡大を目的として、流動床用接触材29の微小化を図った場合、当該スクリーンの目幅も流動床用接触材29の微小化に対応させて微細化する必要がある。この場合、スクリーンの目幅を小さくすると、流入してくるSSの濃度が高い排水や、粘性のある排水、負荷の大きい排水などのとき、スクリーン自体にも生物膜が付着、生息し、目詰まりが生じて、上流側から下流側に向けた被処理水の円滑な流動が阻害されるという問題がある。
 本発明は、一つの水槽21の中に、流動床領域22と固定床領域23とを、流動床領域22と固定床領域23との間での被処理水の流動を可能にしている一方で、流動床領域22で流動する流動床用接触材29の固定床領域23への流動を阻止するスクリーン24を挟んで隣接して配備することによって、この問題を解決したものである。
 ここで、流動床領域22と固定床領域23との間での被処理水の流動を可能にしている一方で、流動床領域22で流動する流動床用接触材29の固定床領域23への流動を阻止するスクリーンに関しては、前述したように、接触材をより小型化し、表面積を大きくすることが望ましい一方で、スクリーンが目詰まりしてしまうという自体が生起することを避けることを考慮した目幅にすることが望ましい。
 発明者等は、本発明において、散気手段28による曝気によって後述するようにスクリーン24を介した被処理水の流動床領域22から固定床領域23、あるいは、固定床領域23から流動床領域22への流動を強制的に生起させること等により、また、流動床用接触材29を小型化して表面積を大きくすることや、流動床領域22における散気手段28による曝気によって生起させる強制的な流動(全面曝気や全面分割曝気、旋回流など)による効果も勘案して検討して検討し、スクリーン24の目幅を流動床用接触材29の外寸の約1/2の大きさにすることが、浄水処理効果、浄水処理効率の点で望ましいことを確認した。
 図13は、実施の形態1で説明した大きさの微生物固定化担体からなる流動床用接触材29を使用する場合のスクリーン24の一例として、上下方向に互いに平行に延びる直径7mmの棒状体24aの隣接する棒状体24a、24aの間に5mmの隙間を空けた目幅5mmのスクリーンを採用した場合を説明するものである。
 なお、スクリーン24は、流動床領域22と固定床領域23との間での被処理水の流動を可能にしている一方で、流動床領域22で流動する流動床用接触材29の固定床領域23への流動を阻止するものである。そこで、図13図示の形態に限られず、流動床用接触材29の外寸の約1/2の目幅を有するものであれば、図13図示のように上下方向に延びる複数の棒状体によって構成されるものに限られず、メッシュ状のスクリーンであってもよい。
 本発明においては、流動床領域22においても、散気手段28による散気によって全面曝気や旋回流を生じさせ、流動床用接触材29の表面に形成された生物膜に効率よく被処理水やMLSSが接触できるようにして処理能力を向上させている。
 また、水槽21の底部に上流側から下流側に向けて配備されている単位散気手段28において、隣接する各単位散気手段28a~28fを、一方が散気動作を行っている間、他方が停止すように制御することにより、例えば、図12図示のように、スクリーン24の下側に配置されている単位散気手段8bが停止され、この単位散気手段28bに隣接して上流側及び下流側に配置されている単位散気手段28a、28cが散気動作を行なうようにできる。あるいは、これとは逆に、スクリーン4の下側に配置されている単位散気手段28bが散気動作を行ない、単位散気手段28a、28cが停止するようにもできる。これによって、スクリーン24を介した被処理水の、流動床領域22から固定床領域23、あるいは、固定床領域23から流動床領域22への流動が強制的に生起され、スクリーン24の目詰まりがより効果的に防止されるようにできる。
 なお、水槽21の大きさ、各単位散気手段の大きさの関係で、図示していないが、スクリーン24の下側に単位散気手段が配備されておらず、スクリーン24の下側より上流側及び下流側にそれぞれ単位散気手段が配備される形態になることも考えられる。このような場合であっても、水槽21の底部に上流側から下流側に向けて順に配備されている単位散気手段28において、隣接する各単位散気手段28a~28fを、一方が散気動作を行っている間、他方が停止すように制御することにより、スクリーン24を介した被処理水の、流動床領域22から固定床領域23、あるいは、固定床領域23から流動床領域22への流動が強制的に生起され、スクリーン24の目詰まりがより効果的に防止されるようになる。
 そして、本発明の水浄化処理システムにおいては、固定床領域23に配備される固定床用接触材25よりは比表面積が大きい流動床用接触材29を用いて、SS濃度が大きい被処理水を流動床領域22において比較的短時間で処理し、溶解性の有機性汚濁濃度が小さい被処理水については、固定床領域23において固定床用接触材25によって(図示の例では、鉛直方向に延びる直管束からなるハニカムチューブで構成される固定床用接触材25によって)処理するようにした。
 なお、前述したように、固定床領域23では、前述した流動床領域22において散気手段28による曝気によって生起される被処理水中における流動に比較して上向かい方向に整った流動になる整流作用を発揮できる形状・構造・形態の固定床用接触材25を散気手段28の上側に配備している。たとえば、図示の実施形態では、鉛直方向に延びる直管束からなるハニカムチューブで構成される固定床用接触材25によって整流作用が生じている。
 そこで、スクリーン24を介した被処理水の流動床領域22から固定床領域23、あるいは、固定床領域23から流動床領域22への流動を効果的に行わせつつ、固定床領域23における整流の効果をより高めるため、本発明の水浄化処理システムでは、スクリーン24に隣接して配置される固定床領域23の固定床用接触材25とスクリーン24との間に所定の間隔を空けている。
 図12図示の実施形態では、スクリーン24の下流側に固定床領域23が形成されているので、固定床領域23における固定床用接触材25を構成するハニカムチューブ中、スクリーン24に最も近いハニカムチューブ26と、スクリーン24との間に符号27で示されているように所定の間隔を空けている。
 このように、図12において、符号27で示される、スクリーン24に隣接して配置される固定床領域23の固定床用接触材25とスクリーン24との間の間隔の大きさは、スクリーン24を介した被処理水の流動床領域22から固定床領域23、あるいは、固定床領域23から流動床領域22への流動を効果的に行わせつつ、固定床領域23における整流の効果をより高めるという観点から定めることができる。例えば、少なくとも30cm以上とすることができる。
 次に、図12に例示した本発明の水浄化処理システム、すなわち、固定床方式と流動床方式とを融合したものであって、固定床法と流動床法の複合水浄化処理システムである接触酸化コンビネーションシステムを用いて水浄化処理を行う場合について一例を説明する。
 処理対象である被処理水(原水)を矢印30のように、浄化処理用の水槽21の流動床領域22に流入させる。
 流動床領域22には、実施の形態1で説明した微生物固定化担体からなる流動床用接触材29が投入されており、水槽21の底部に上流側から下流側に向けて順に配置されている単位散気手段28a、単位散気手段28bが、一方が散気動作をおこなう場合、他方が停止するように個別に制御され、例えば、単位散気手段28aが配備されている位置のみで図12中、上向きの矢印で示される上昇流を生起させ、一方、単位散気手段28bが配備されている位置では図12中、下向きの矢印で示される下降流を生起させている。これによって、流動床用接触材29が被処理水中に効果的に流動し、流動床用接触材29の表面に形成された生物膜に被処理水や、溶解性の有機性汚濁物質、SS、MLSSがより効率よく接触して生物膜中に取り込まれる。
 水槽21に矢印30のように流入した被処理水は、水槽21中で上流側(図12中、左側)から下流側(図12中、右側)に向けて流動し、処理を受けて、矢印31a、31bのように水槽21から排出されていく。
 この際、流動床領域22と固定床領域23との間に配備されているスクリーン24は流動床用接触材29の外寸の約1/2の目幅であって、比較的大きな目幅になっているので、流入してくる被処理水のSS濃度が高い場合や、粘性のある被処理水、負荷の大きい被処理水などの場合であっても、スクリーン24自体に生物膜が付着、生息し、目詰まりが生じるおそれは小さい。
 しかも、前述したように、水槽21の底部に上流側から下流側に向けて順に配置されている単位散気手段28a~28fが、隣接する単位散気手段28a~28fごとに、一方が散気動作をおこなう場合に他方が停止するように個別に制御され、流動床領域22と固定床領域23との間で強制的な被処理水の流動が生じ、流入してくる被処理水のSS濃度が高い場合や、粘性のある被処理水、負荷の大きい被処理水などの場合であっても、スクリーン24自体に生物膜が付着、生息し、目詰まりが生じることをより確実に防止できる。
 流動床領域22において浄化処理を受けた被処理水はスクリーン24を通過して固定床領域23に流入し、ここでは、前述したように、散気動作が行われている散気手段28が配備されている位置におけるハニカムチューブの各筒状部25a、25aの内部に図12中、上向きの矢印で示される上昇流が生じ、微生物に必要な酸素が供給されて生物膜にSSや有機物が効率よく取り込まれ、一方、散気動作が停止されている散気手段28が配備されている位置におけるハニカムチューブの各筒状部25a、25aの内部には図12中、下向きの矢印で示される下降流を生じ、余剰汚泥が適宜剥離さる。
 こうして、固定床領域23で処理が行われた後、矢印31a、31bのように水槽21から排出されていく。
 図12図示の実施形態の本発明の水浄化処理システムによれば、溶解性の有機性汚濁の濃度が高い被処理水を最初に流動床領域22で短時間に処理し、溶解性の有機性汚濁の濃度が低くなった被処理水を固定床領域23で処理し、流動床方式の処理と固定床方式の処理とを効果的に組み合わせて、効率よく、効果的に浄化を行うことができる。また、これによって糸状菌の影響を受けにくくすることができる。
 なお、浄化処理の対象となっている被処理水の性状に対応させて、水槽21の上流側に固定床領域23を配置し、スクリーン24を介在させて、その下流に流動床領域22を配置する形態、上流から下流に向けて、順に、流動床領域22-スクリーン24-固定床領域23-スクリーン24-流動床領域22と配置する形態、固定床領域23-スクリーン24-流動床領域22-スクリーン24-固定床領域23と配置する形態など、種々に変更することが可能である。
 以上説明したように、本発明の水浄化処理システム、すなわち、固定床方式と流動床方式とを融合したものであって、固定床法と流動床法の複合水浄化処理システムである本発明の接触酸化コンビネーションシステムによれば、浄化処理される被処理水が上流側から下流側に向けて流動する浄化処理用の既存の一つの水槽21の中に流動床領域22と固定床領域23とを、動床領域22で流動する流動床用接触材29の固定床領域23への流動を阻止するスクリーン24を介して隣接して設けることにより、生物処理における固定床方式、流動床方式それぞれの有利な面を効果的に発揮させることができる。しかも、既存の浄化処理用の既存の一つの水槽21を用いてこれを行うことができるのでコストの面で有利である。
 また、実施の形態1で説明した微生物固定化担体からなる流動床用接触材29を使用することにより、流動床用接触材29内部の好気状態を良好に維持し、担持する好気性微生物を流動床用接触材29内部に長期間保持して浄化処理能力を向上させ、一方で、耐摩耗性に優れた流動床用接触材29を長期にわたって使用することが可能になる。
 以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はかかる実施形態、実施例に限定することなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である
1a、1b、1c、1d、1e 微生物固定化担体 
2 発泡体
2a 発泡体の正面
2b 発泡体の背面
2c 発泡体の上面
2d 発泡体の下面
2e 発泡体の左側面
2f 発泡体の右側面
3a、3b、3c、3d、3e 空洞部
4 開口部
5a・・・5f 外力の働く方向
6a・・・6o 汚泥の流出方向
7 曝気槽
8 散気装置
9 気泡
9a 微生物固定化担体から発生した気泡
10a、10d、10c、10d 曝気槽内の汚泥の流れ
11a 水圧の加圧方向
11b 水圧の減圧方向
12a 汚泥の排出方向
12b 汚泥の吸収方向
13 セル
13a セルの内周壁
14 環状膜
15 従来の微生物固定化担体
15a 微生物固定化担体の中央部
16a・・・16f 外力の働く方向
17a・・・17n 汚泥の流出方向 
21 浄化処理用の水槽
22 流動床領域
23 固定床領域
24 スクリーン
25 固定床用接触材
25a、25a ハニカムチューブの各筒状部
26 スクリーンに最も近いハニカムチューブ
27 スクリーンとハニカムチューブとの間の間隙
29 流動床用接触材
28、28a~28f 散気手段

Claims (7)

  1. 多孔質の発泡体からなる立体構造物の表面に形成されている複数個の開口部のうち、少なくとも2個を結び、当該立体構造物の内部を通る空洞部を備えている、曝気槽内で流動させる微生物固定化担体であって、
     前記空洞部が形成されていることにより、前記空洞部が形成されていない状態の前記立体構造物に比較して、比表面積が10%~20%増加している
     ことを特徴とする微生物固定化担体。
  2. 前記多孔質の発泡体がウレタンスポンジ製である
    ことを特徴とする請求項1記載の微生物固定化担体。
  3. 前記立体構造物が立方体又は直方体である
    ことを特徴とする請求項1~2のいずれかに記載の微生物固定化担体。
  4. 前記発泡体の多孔質構造を形成するセルの内周壁に環状膜が形成されていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の微生物固定化担体。
  5.  前記多孔質の発泡体がウレタンスポンジ製であり、前記立体構造物が立方体又は直方体であり、前記発泡体の多孔質構造を形成するセルの内周壁に環状膜が形成されている
     ことを特徴とする請求項1に記載の微生物固定化担体。
  6.  浄化処理される被処理水が上流側から下流側に向けて流動する一つの浄化処理用の水槽の中に、
     複数の流動床用接触材が被処理水中で流動して流動床方式による浄化処理が行なわれる流動床領域と、
     固定床用接触材が固定配置されていて固定床方式による浄化処理が行なわれる固定床領域と
     が隣接して配備されている水浄化処理システムであって、
     前記水槽の底部に散気手段を配備し、
     流動床領域と固定床領域との境界に流動床領域で流動する流動床用接触材の固定床領域への流動を阻止するスクリーンを設置することによって流動床領域と固定床領域との間での被処理水の流動を可能にすると共に、流動床用接触材の流動床領域から固定床領域への流動を防止し、
     前記スクリーンに隣接して配置される固定床領域の前記固定床用接触材と前記スクリーンとの間に所定の間隔を空けた
     水浄化処理システムであって、
     前記流動床用接触材として請求項1~5のいずれかに記載の微生物固定化担体を用いる
     ことを特徴とする水浄化処理システム。
  7.  前記固定床用接触材として請求項1~5のいずれかに記載の微生物固定化担体を用いる
     ことを特徴とする請求項6記載の水浄化処理システム。
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