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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WO2015037730A1
WO2015037730A1 PCT/JP2014/074324 JP2014074324W WO2015037730A1 WO 2015037730 A1 WO2015037730 A1 WO 2015037730A1 JP 2014074324 W JP2014074324 W JP 2014074324W WO 2015037730 A1 WO2015037730 A1 WO 2015037730A1
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fluidized bed
microorganism
water
purification treatment
contact material
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PCT/JP2014/074324
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小林光廣
武部尚市
鈴木真隆
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新日本フエザーコア株式会社
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/04—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier entrapped within the carrier, e.g. gel or hollow fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/105—Characterized by the chemical composition
    • C02F3/108—Immobilising gels, polymers or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
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    • C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/08—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer
    • C12N11/089—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C12N11/093—Polyurethanes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a microorganism-immobilized carrier for supporting microorganisms in a method of treating sludge using microorganisms.
  • the present invention also relates to a water purification treatment system using the microorganism-immobilized carrier.
  • sludge and activated sludge are mixed in an aeration tank, aerated and aerobic microorganisms in the activated sludge decompose the pollutants in the sludge, and the activated sludge proliferated and purified treated water and Is a method of separating.
  • Patent Document 1 proposes an invention in which, in the activated sludge method as described above, a carrier that holds aerobic microorganisms is introduced, and the carrier to which the microorganisms adhere is caused to flow in an aeration tank to treat the sludge.
  • Patent Document 2 proposes an invention relating to a microorganism fixing carrier that has an appropriate buoyancy in water such as drainage and has both excellent microbial retention and durability.
  • Patent Document 3 discloses a water treatment carrier made of a predetermined polyurethane foam used for wastewater treatment.
  • a water treatment carrier in which the foam has a pipe shape or the like as a fixed bed.
  • carrier is used as a fluidized bed (when flowing in an aeration tank etc.). That is, Patent Document 3 does not disclose or suggest that a water treatment carrier provided with a hollow portion in the form of a pipe or the like is used as a fluidized bed.
  • Patent Documents 4 to 7 describe a microbial carrier made of a foamed resin, and the microbial carrier is formed in a hollow shape in order to increase the microbial adhesion area. Although these documents describe that the microbial carrier is made hollow for the purpose of increasing the microbial adhesion area, it is necessary to maintain the aerobic state of the center of the microbial immobilization carrier and to prevent abrasion. No improvement was considered.
  • a method for purifying the water to be treated using microorganisms that settle on the surface of the contact material that contacts the water to be treated, which is a treatment target is known.
  • microorganisms settled on the surface of the contact material take in soluble organic pollutants and organic substances in the water to be treated to form a biofilm, and the biofilm becomes thicker and becomes an inner microbial layer.
  • oxygen By utilizing oxygen, the inside microorganisms are killed and the biofilm is peeled off from the surface of the contact material.
  • Such biological treatment includes a fixed bed method in which the flow of the contact material in the treated water is regulated and a fluidized bed method in which the contact material flows in the treated water as the treated water flows.
  • Patent Documents 8 and 9 there is also a proposal that uses both the fixed bed type and fluidized bed type purification treatments independently in one water purification treatment system.
  • the applicant of the present application also has a combined water purification treatment system of a fixed bed method and a fluidized bed method that improves the purification treatment capacity by effectively demonstrating the advantageous aspects of the fixed bed method and fluidized bed method in biological treatment, That is, a contact oxidation combination system has been proposed (Patent Document 10).
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a conventional microorganism-immobilized carrier used in the activated sludge method.
  • the aerobic microorganisms in the activated sludge can be obtained by introducing the cubic microorganism-immobilized support 15 made of a porous foam (for example, a resin sponge) illustrated in FIG. 1 into the sludge in the aeration tank. It is carried on the microorganism immobilization carrier 15.
  • microorganism-immobilized carrier various performances are required for the microorganism-immobilized carrier.
  • One of them is sludge retention.
  • a resin sponge material, a soft material such as a gel, or a hard material such as a straw is used to increase the amount of sludge retained.
  • microorganism-immobilized carrier made of such a material has an advantage that a large amount of sludge is retained, there is a problem that sludge accumulated on the carrier is difficult to be discharged.
  • the microbial immobilization carrier 15 collides with the wall surface in the aeration tank and other microbial immobilization carriers due to the flow of sludge, and for example, external forces 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, and 16f are generated.
  • sludge in the vicinity of each outer peripheral surface (upper surface, bottom surface, side peripheral surface) of the microorganism-immobilized carrier 15 is, for example, arrows 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17k, 17l. , 17m, and 17n (FIGS. 1A and 1B).
  • the microorganism-immobilized carrier 15 is used for a long time with sludge remaining in the central portion 15a, the inside of the microorganism-immobilized carrier 15 is changed from an aerobic state to an anaerobic state, and the aerobic microorganisms carried are reduced. In addition, the sludge treatment performance may be reduced.
  • microorganism-immobilized carrier 15 is likely to wear because it flows in the aeration tank and collides with the wall surface in the aeration tank and other microorganism-immobilized carriers.
  • the replacement frequency of the microorganism-immobilized carrier increases, which may hinder stable sludge purification treatment.
  • an object of the present invention is to maintain the aerobic state of the central part of the microorganism-immobilized carrier, to improve the wear resistance, and to provide a microorganism-immobilized carrier having such characteristics.
  • One of the advantages of the conventionally known biofilm method is that, as described above, since the biofilm is peeled off from the surface of the contact material, it is not necessary to frequently clean the contact material.
  • Patent Documents 8 to 10 which use both fixed bed type and fluidized bed type purification treatments independently in one water purification treatment system are all in the fluidized bed.
  • the problem of maintaining the aerobic state at the center of the contact material and the problem of improving the wear resistance of the contact material have not been studied.
  • the present invention relates to a water purification treatment system that uses both a fixed bed type and a fluidized bed type purification treatment in a single water purification treatment system.
  • the purpose is to propose a water purification treatment system that can exhibit excellent purification treatment ability over a long period of time.
  • microorganism-immobilized carrier according to any one of [1] and [2], wherein the three-dimensional structure is a cube or a rectangular parallelepiped.
  • the porous foam is made of urethane sponge, the three-dimensional structure is a cube or a rectangular parallelepiped, and an annular film is formed on the inner peripheral wall of the cell forming the porous structure of the foam.
  • a purification treatment water tank in which treated water to be purified flows from the upstream side toward the downstream side, A fluidized bed region in which a plurality of fluidized bed contact materials flow in the water to be treated to perform purification treatment by a fluidized bed method;
  • a water purification treatment system in which a fixed bed contact material is disposed adjacent to a fixed floor region in which a fixed bed contact material is fixedly arranged and purification treatment by a fixed bed method is performed, Aerating means at the bottom of the aquarium, By installing a screen that prevents the fluidized bed contact material flowing in the fluidized bed region from flowing into the fixed bed region at the boundary between the fluidized bed region and the fixed bed region, While allowing the water to be treated to flow, it prevents the fluidized bed contact material from flowing from the fluidized bed region to the fixed bed region, A water purification treatment system having a predetermined space between the screen and the contact material for the fixed floor in the fixed floor region disposed adjacent to the screen, A water purification treatment system using the microorganism-immobil
  • the present invention it is possible to maintain the aerobic state of the central part of the microorganism-immobilized carrier, improve the wear resistance, and provide a microorganism-immobilized carrier having such characteristics.
  • the microorganism-immobilized carrier having improved wear resistance.
  • a water purification treatment system capable of exhibiting excellent purification treatment capacity over a long period of time can be proposed.
  • FIG. 1 A perspective view
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  • FIG. 1 A perspective view
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  • FIG. 1 The perspective view
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  • FIG. 1 A perspective view
  • FIG. 1 A perspective view
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  • FIG. 1 It is a conceptual diagram showing an example in which sludge treatment is performed using the microorganisms immobilization carrier of the present invention. It is the conceptual diagram which expanded a part of cell which forms the porous structure of a microorganisms fixed support
  • carrier which consists of foamed resin. It is a figure explaining embodiment of the abrasion test done about the microorganisms immobilization support. It is a graph showing the result of the abrasion test done about the microorganisms fixed support
  • FIG. 2 illustrates the microorganism-immobilized carrier of the present invention.
  • the microorganism-immobilized carrier comprising the porous foam of the present invention shown in FIG. 2 carries aerobic microorganisms in activated sludge in an aeration tank, and is a water-swellable polyurethane known in this technical field. It can be manufactured by processing synthetic resin such as foam, ceramics, inorganic substances such as silica gel, sponge and the like.
  • the foam 2 made of a synthetic sponge material such as urethane sponge is processed to obtain microorganism-immobilized carriers 1a and 1b made of a cubic structure of 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 10 mm (FIG. 2A).
  • microorganism-immobilized carriers 1a and 1b made of a cubic structure of 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 10 mm (FIG. 2A).
  • microbial immobilization carriers 1c, 1d, and 1e made of a rectangular parallelepiped three-dimensional structure are exemplified (FIGS. 2 (c), (d), and (e)).
  • the shape of the microorganism-immobilized carrier 1a, 1b, 1c, 1d, and 1e made of the synthetic sponge material is not limited to a cube or a rectangular parallelepiped as long as a cavity to be described later can be formed therein.
  • Various three-dimensional structures such as a body, a cylinder, and a sphere can be used.
  • a resin sponge that becomes a gel during swelling can also be employed.
  • the number of cells forming the porous structure of the microorganism-immobilized carriers 1a, 1b, 1c, 1d, and 1e is preferably 10 to 50/25 mm. If the number of cells exceeds 50, it becomes a fine carrier and tends to carry aerobic microorganisms, but it tends to wear. On the other hand, when the number of cells is less than 10, it becomes a coarsely foamed carrier and it is difficult to carry aerobic microorganisms. Therefore, the number of cells is preferably 10 to 50/25 mm.
  • the microorganism-immobilized carrier of the present invention comprises the above-described three-dimensional structure, and a plurality of openings are formed on the surface of the three-dimensional structure. And the hollow part which connects at least 2 of these opening parts and passes through the inside of the said three-dimensional structure is provided.
  • an opening 4, 4 having a diameter of 4 mm is provided at the center of the front surface 2 a and the back surface 2 b of the cubic foam 2, passing through the center of gravity G of the foam 2, and the opening 4, 4
  • a cylindrical hollow portion 3 a having a length of 10 mm is formed in the foam 2.
  • an opening 4, 4 having a diameter of 4 mm is provided at the center of the front surface 2 a and the back surface 2 b of the cubic foam 2, passing through the center of gravity G of the foam 2, and the opening 4, 4
  • a cylindrical hollow portion 3 a having a length of 10 mm is formed in the foam 2.
  • an opening 4 or 4 having a diameter of 4 mm is provided at the center of the upper surface 2c and the lower surface 2d of the foam 2, and a cylindrical hollow portion having a length of 10 mm that passes through the center of gravity G of the foam 2 and connects the openings 4 and 4 is provided.
  • 3 b is formed inside the foam 2.
  • the openings 4, 4 are provided at the centers of the front surface 2 a and the back surface 2 b of the rectangular parallelepiped foam 2, and the circles passing through the center of gravity G of the foam 2 are connected to the openings 4, 4.
  • a columnar cavity 3 c is formed inside the foam 2.
  • the openings 4, 4 are provided at the centers of the front surface 2 a and the back surface 2 b of the rectangular parallelepiped foam 2, and the circles passing through the center of gravity G of the foam 2 are connected to the openings 4, 4.
  • a columnar cavity 3 c is formed inside the foam 2.
  • an opening 4, 4 is provided in the center of the left side 2 e and the right side 2 f of the foam 2, and a cylindrical hollow part 3 d that passes through the center of gravity G of the foam 2 and connects the openings 4, 4 is the foam 2. Is formed inside.
  • the openings 4, 4 are provided at the center of the front surface 2 a and the left side surface 2 e of the rectangular parallelepiped foam 2, and the openings 4, 4 are connected through the center of gravity G of the foam 2.
  • An L-shaped cavity 3 e is formed inside the foam 2.
  • a cavity connecting openings formed on different surfaces of the three-dimensional structure passes through the inside of the three-dimensional structure.
  • a cavity connecting openings formed on different surfaces of the three-dimensional structure passes through the inside of the three-dimensional structure.
  • two openings are formed on one surface of a three-dimensional structure, the two openings are connected, and a cavity passing through the center of gravity of the three-dimensional structure is a three-dimensional structure. It is also possible to make a structure that passes through the inside of the.
  • the hollow portions 3a, 3b, 3c, 3d, and 3e that connect at least two of the openings formed on the surface of the three-dimensional structure and pass through the inside of the three-dimensional structure are described below. , It plays a role of discharging sludge remaining inside the microorganism-immobilized carriers 1a, 1b, 1c, 1d, 1d, and 1e.
  • the microorganism-immobilized carrier 1a collides with the wall surface in the aeration tank or other microorganism-immobilized carrier due to the flow of sludge containing sewage or the like to be treated in the aeration tank.
  • external forces 5a, 5b, 5c, 5d When 5e and 5f are added in the directions of the respective arrows, sludge in the vicinity of each outer peripheral surface (upper surface, bottom surface, side peripheral surface) of the microorganism-immobilized support 1a is, for example, arrows 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, and 6f. , 6g, 6h, 6i, 6j.
  • a part of the sludge flows into the inside of the microorganism immobilization carrier 1a in the directions of arrows 6k, 6l, 6m, and 6n, for example, but the sludge that has flowed into the interior is formed by the cavity 3a. It is also discharged in the directions of arrows 6o and 6p through 3a and openings 4 and 4.
  • the inside of the microorganism-immobilized carrier 1a is maintained in an aerobic state. If the aerobic state is maintained, the supported aerobic microorganisms can be retained in the microorganism-immobilized carrier 1a for a long period of time.
  • the aerobic microorganisms are immobilized through the openings 4, 4 and the cavity 3a by the amount added. It becomes easy to carry
  • Table 1 shows the comparison.
  • the increased specific surface area makes it easier to support aerobic microorganisms inside the microorganism-immobilized carrier through the openings and cavities, and sludge and aerated air can also be contained in the microorganism-immobilized carrier through the openings and cavities. Therefore, the growth of the supported aerobic microorganisms can be promoted.
  • the microorganism immobilization carrier 1a collides with the wall surface in the aeration tank and other microorganism immobilization carriers due to the flow of sludge including the sewage to be treated in the aeration tank, for example, external force 5a, When 5b, 5c, 5d, 5e, and 5f are added in the directions of the respective arrows, these external forces can be relaxed by the cavity 3a.
  • the microorganism-immobilized carrier of the present embodiment is provided with a hollow portion that connects at least two of the openings formed on the surface of the three-dimensional structure and passes through the inside of the three-dimensional structure. It is preferable that the size of the hollow portion is such that the specific surface area is increased by 10% to 20% as compared with the three-dimensional structure in which the hollow portion is not formed.
  • the opening diameter of the opening 4 is 4 mm, but the above-described three-dimensional structure in which the cavity is not formed due to the formation of the cavity, As long as the specific surface area is increased by 10% to 20%, the opening diameter of the opening 4 may be less than 4 mm or 4 mm or more. Considering the shape and dimensions of the microorganism-immobilized carrier, the specific surface area is 10% to 20% compared to the three-dimensional structure in which the hollow portion is not formed because the hollow portion is formed.
  • the opening diameter of the opening 4 can be changed in various ways within a range that increases by%.
  • the hollow portions 3a to 3e all pass through the center of gravity G of the three-dimensional structure.
  • the present invention is not limited to this, and the hollow portion connecting at least two of the openings formed on the surface of the three-dimensional structure and passing through the inside of the three-dimensional structure is the center of gravity of the three-dimensional structure.
  • a structure that does not pass through G may be used.
  • the cavities 3a to 3e have a structure / form that passes through the center of gravity G of the three-dimensional structure.
  • the microorganism-immobilized carrier of this embodiment consisting of a synthetic sponge material such as urethane sponge, a synthetic resin such as water-swellable polyurethane foam, ceramics, inorganic substances such as silica gel, and a three-dimensional structure manufactured by processing sponge
  • the center of gravity G and its center often coincide. Therefore, a hollow portion connecting at least two of the openings formed on the surface of the three-dimensional structure and passing through the inside of the three-dimensional structure should pass through the center of gravity G of the three-dimensional structure.
  • the sludge is efficiently discharged from the inside of the microorganism-immobilized carrier through the cavity and the opening, and the sludge remaining inside the microorganism-immobilized carrier is further removed. Can be reduced.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example in which sludge treatment is performed using the microorganism-immobilized carrier 1a.
  • the sludge containing the sewage etc. which are the process target in the aeration tank 7 in which the diffuser 8 was provided in the bottom part circulates and flows along the direction of arrow 10a, 10b, 10c, 10d.
  • a large number of bubbles 9 are supplied from the air diffuser 8 into the aeration tank 7.
  • the microorganism-immobilized carrier 1a which absorbs sludge and dissolved air and has a biofilm room inside, descends in the aeration tank 7 along the arrow 10a from the state in which it is put in the aeration tank 7. As a result, the pressure of water pressurized in each direction of the arrow 11a increases, and a pressure state in which bubbles 9a are generated from the surface of the microorganism-immobilized carrier 1a is reached (pressure state B).
  • the sludge absorbed inside is easily discharged through the hollow portion 3a and the openings 4 and 4 in each direction of the arrow 12a including the arrows 6o and 6p illustrated in FIG.
  • the sludge remaining in the microorganism-immobilized carrier 1a is reduced compared to the microorganism-immobilized carrier 15 in which the cavity shown in FIG. 1 is not formed, and the inside of the microorganism-immobilized carrier 1a is maintained in an aerobic state. Is done. If the aerobic state is maintained, the supported aerobic microorganisms can be retained in the microorganism-immobilized carrier 1a for a long period of time.
  • the arrow 5e shown in FIG. Sludge and dissolved air are easily absorbed in each direction of the arrow 12b including 5f.
  • the specific surface area of the microorganism-immobilized support 1a is increased by forming the cavity 3a, more aerobic microorganisms are immobilized by the increased specific surface area through the openings 4, 4 and the cavity 3a. It can be carried inside the chemical carrier 1a.
  • the supported aerobic microorganisms are in contact with the absorbed sludge and dissolved air in an aerobic state inside the microorganism-immobilized carrier 1a, the growth of the aerobic microorganisms can be promoted. .
  • FIG. 5 (a) shows one form of the wall structure of the cell forming the porous structure of the microorganism-immobilized carrier 1a in this embodiment.
  • each cell 13 has a hexagonal shape.
  • a sludge-treated biofilm is formed on the inner peripheral wall surface of each cell 13 of this hexagonal wall structure, and aerobic microorganisms are carried thereon.
  • each cell 13 in the wall structure is not limited to the hexagonal shape shown in FIG. 5A, but may be various shapes such as a polygonal shape such as a triangle and a quadrangle (square, rectangle, rhombus), a circular shape, and an elliptical shape.
  • a wall structure having a shape can be obtained.
  • FIG. 5 (b) is a diagram showing a structure in which an annular membrane 14 is formed on the inner peripheral wall 13a of each cell forming the porous structure of the microorganism-immobilized carrier of the present invention.
  • an annular film 14 is formed on the inner peripheral wall surface 13a of each cell 13 of the hexagonal wall structure described in FIG. 5A.
  • the annular film 14 can be formed on the inner peripheral wall 13a using burrs generated during the manufacturing process of the foam. The reason why the annular membrane 14 is formed is to increase the number of aerobic microorganisms to be carried.
  • FIG. 6 shows a hollow portion (diameter 4 mm, long) connecting two openings formed on the surface of a three-dimensional structure (12 mm ⁇ 12 mm ⁇ 12 mm) made of a porous foam and passing through the inside of the three-dimensional structure. 2 mm), a state in which an annular film is formed on the inner peripheral wall of the cell forming the porous structure of the foam of the microorganism-immobilized carrier of the present invention in the form illustrated in FIG. It is the reference photograph which expanded a part of. The number of cells is 18/25 mm.
  • FIG. 6 (a) shows the state of the cell before the sludge treatment biofilm adheres, and a thin annular membrane such as water scraping is formed on the inner peripheral wall of each cell forming the wall structure.
  • FIG. 6 (b) is a photograph showing the state after the sludge treatment biofilm adheres to a thin annular film such as water scrap formed on the inner peripheral wall of each cell shown in FIG. 6 (a). The state in which the sludge treatment biofilm is formed on the entire inner peripheral wall (thin annular membrane) of each cell while maintaining the vent holes and water holes is shown.
  • FIG. 7 shows a hollow portion (diameter: 4 mm, diameter) connecting two openings formed on the surface of a three-dimensional structure (10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 10 mm) made of a porous foam and passing through the inside of the three-dimensional structure.
  • FIG. 2 is an enlarged photograph of a part of the inner peripheral wall of the cell forming the porous structure of the foam of the microorganism-immobilized carrier of the present invention in the form illustrated in FIG. is there.
  • the number of cells is 18/25 mm.
  • FIG. 7 (b) is a photograph showing the state after the sludge treatment biofilm adheres to the inner peripheral wall of each cell of the embodiment shown in FIG. 7 (a). Compared with the embodiment shown in FIG. 7B, a state in which a sludge treatment biofilm is formed on a part of the inner peripheral wall of the cell is shown.
  • the treatment was performed using the microorganism-immobilized carrier of the present invention having the structure shown in FIGS.
  • Both the microorganism-immobilized carrier of the present invention having the structure shown in FIG. 6 and the microorganism-immobilized carrier of the present invention having the structure shown in FIG. 7 were charged into the aeration tank in a quantity accounting for 30% of the volume of the aeration tank. .
  • the MLSS concentration was measured and found to be about 4,900 mg / L in the form shown in FIG. 6 and about 3,000 mg / L in the form shown in FIG.
  • the microorganism-immobilized carrier of the present invention at least two of the plurality of openings formed on the surface of the three-dimensional structure are connected, and the size of the cavity passing through the inside of the three-dimensional structure is the above-described cavity.
  • the specific surface area is increased by 10% to 20% compared to the three-dimensional structure in which no part is formed.
  • At least two of the plurality of openings formed on the surface of the three-dimensional structure are connected, and the hollow portion passing through the inside of the three-dimensional structure plays a role of discharging sludge remaining inside the microorganism-immobilized support. Fulfill. That is, the sludge that has flowed into the microorganism-immobilized carrier through the cavity and the opening is discharged. As a result, the amount of sludge remaining inside is reduced, and a favorable state is obtained in maintaining the aerobic state inside the microorganism-immobilized carrier. Then, the aerobic microorganisms supported inside the microorganism-immobilized carrier can be retained for a long time inside the microorganism-immobilized carrier.
  • the numerical range in which the specific surface area increases by 10% to 20% as described above is also determined from the viewpoint of wear resistance of the microorganism-immobilized carrier of the present invention.
  • Patent Documents 4 to 7 it has been conventionally proposed to form a microbial carrier made of a foamed resin in a hollow shape in order to increase the microbial adhesion area.
  • the microbial carrier is predetermined as compared with the microbial carrier in which the cavity is not formed. Conventionally, it has not been conceived to increase the specific surface area within the range of
  • the specific surface area is made as large as possible by forming a cylindrical cavity while maintaining the shape of a 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 10 mm cubic microbial carrier, a large cavity as shown in FIG. It is natural to provide a part.
  • FIG. 9 shows how the specific surface area increases depending on the diameter of the cylinder when the cylindrical cavity is formed while maintaining the shape of the cubic microbial support of 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 10 mm. It was.
  • FIG. 8 (e) is a schematic diagram of the microorganism carrier described in FIG. 1 of Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-197885). As shown in FIG. 8E, the specific surface area increases by 32%. This is a calculation of the increase in specific surface area as follows based on the description in paragraphs 0050 to 0052 of Patent Document 5.
  • the size range of the cavity that gives the increase in the specific surface area of the present invention is smaller than the cavity that would be expected by those skilled in the art to increase the specific surface area (the increase in the specific surface area is 10% to 20%). (FIGS. 8B and 8C).
  • the present invention has the ability to discharge the sludge that has flowed into the inside of the microorganism-immobilized carrier through the cavity and the opening, thereby reducing the amount of sludge remaining inside, and immobilizing the microorganism. Maintaining the aerobic state inside the carrier and allowing the aerobic microorganisms supported inside to be retained inside the microorganism-immobilized carrier for a long period of time, and considering the wear resistance and long-term availability This is because the increase range of the surface area is defined.
  • a wear test was performed as shown in the schematic configuration of FIG.
  • a water-resistant sandpaper is attached to the inner peripheral surface of the aquarium, the polishing surface is directed to the inner side of the aquarium, water and a test specimen are placed in the aquarium, and the water in the aquarium is rotated for a predetermined time. The wear state of this was investigated.
  • the equipment used for the wear test is as follows.
  • Abrasion test testing machine MIYAMOTO CORPORATION JAR-TESTER Tank capacity Tap water in a cylindrical 1 liter glass beaker Wear: Water-resistant sandpaper 100 # Water-resistant sandpaper 100 # was mounted on the inner peripheral wall surface and bottom surface of a cylindrical 1 liter glass beaker with the polished surface facing the inner side of the glass beaker. Rotation speed: 200rpm Filling rate of specimen: 20%
  • Microorganism immobilization support having the structure described in the first embodiment Size: 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 10 mm cubic shape Cavity size: cylindrical cavity having a diameter of 4 mm As shown in FIG. Structure in which an annular film is formed on the inner peripheral wall of the cell forming the porous structure
  • Specimen 2 (Comparative Example 1) Microorganism immobilization support made of the conventional porous foam (resin sponge) described with reference to FIG. 1 Cubic shape of size: 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 10 mm Cavity: None of the cells forming the porous structure of the foam Inner wall annular film: None
  • Microorganism immobilization support having the structure described in the first embodiment Size: 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 10 mm cubic shape Cavity size: cylindrical cavity having a diameter of 7 mm As shown in FIG. Structure in which an annular film is formed on the inner peripheral wall of the cell forming the porous structure
  • the dry weight of each specimen was measured before and after the wear test.
  • Table 2 estimates the residual ratio when the specimens 1 to 3 are used as a fluidized bed for a long period of time.
  • a cavity that connects at least two of the openings formed on the surface of the three-dimensional structure and passes through the inside of the three-dimensional structure The size of the central portion of the microorganism-immobilized carrier is preferably increased by increasing the specific surface area by 10% to 20% compared to the three-dimensional structure in which the hollow portion is not formed. It was confirmed that the air condition was maintained and the wear resistance was improved. And when it deviated from this range, it has checked that the above operation and effect were not exhibited.
  • the specific surface area increase is a range smaller than the range of the size of the cavity, which would be attempted by those skilled in the art to increase the specific surface area of the water treatment carrier as much as possible.
  • a cavity indicating increase of 10% to 20%
  • both of the problems of improving the wear resistance of the fluid carrier and maintaining the aerobic property of the central part can be preferably solved.
  • the specific surface area is increased by greatly deviating from the range, the problem cannot be solved preferably.
  • FIG. 12 shows a schematic configuration of an example of a combined water purification treatment system of a fixed bed method and a fluidized bed method, that is, a catalytic oxidation combination system, which is a water purification treatment system according to the present invention, which combines a fixed bed method and a fluidized bed method. Is described.
  • the treated water to be purified is fixed to the fluidized bed region 22 in one purification treatment water tank 1 in which the treated water flows from the upstream side (left side in FIG. 12) to the downstream side (right side in FIG. 12).
  • a bed region 23 is disposed adjacent to the screen region 24, and a screen 24 is disposed at the boundary between the fluidized bed region 22 and the fixed bed region 23.
  • the screen 24 allows the water to be treated to flow between the fluidized bed region 22 and the fixed bed region 23, while moving to the fixed bed region 23 of the fluidized bed contact material 29 that flows in the fluidized bed region 22. Is to prevent the flow of.
  • a plurality of unit air diffusers 28a to 28f that are individually controlled are arranged from the upstream side toward the downstream side.
  • the unit air diffusers 28a to 28f or the total of the unit air diffusers may be referred to as “air diffuser 28”.
  • a plurality of fluidized bed contact materials 29 are introduced into the fluidized bed region 22, which is aerated by the air diffuser 28 disposed in the fluidized bed region 22 to flow in the water to be treated.
  • the purification process is performed.
  • the unit air diffuser 28a and the unit air diffuser 28b arranged in order from the upstream side in the fluidized bed region 22 are individually controlled, and the control valve at the position indicated by A in FIG.
  • the upward flow indicated by the upward arrow in FIG. 12 is generated only at the position where the unit air diffuser 28 a is provided, In the position where the unit air diffuser 28b is provided, a downward flow indicated by a downward arrow in FIG. 12 can be generated.
  • individual control for each of the unit air diffusers 28a to 28f can be performed manually or automatically.
  • adjacent unit air diffusers like the unit air diffusers 28a and 28b When one means is performing an aeration operation and the other is controlled to stop, the automatic control method is less complicated than the manual method.
  • the unit air diffusers 28a and 28b are individually controlled, and the air diffusers 28a to 28f arranged in order from the upstream side to the downstream side at the bottom of the water tank 21
  • the other is stopped so as to effectively flow the fluidized bed contact material 29 into the water to be treated in the fluidized bed region 22. Can do.
  • the biological film formed on the surface of the fluidized bed contact material 29 is more efficiently treated with water to be treated, soluble organic pollutants, suspended solids (hereinafter referred to as “ SS ”), mixed liquid suspended substance (hereinafter, sometimes referred to as“ MLSS ”in the present specification and drawings), and the like are brought into contact with each other to improve the processing capability.
  • SS soluble organic pollutants
  • suspended solids hereinafter referred to as “SS ”
  • MLSS mixed liquid suspended substance
  • the fixed-bed contact material 25 fixedly arranged in the fixed-bed region 23 is constituted by, for example, a honeycomb tube made of a straight pipe bundle extending in the vertical direction as shown in FIG.
  • the water to be treated rises up the tubular portions 25a and 25a (FIG. 14) of the honeycomb tube.
  • the unit air diffusers 28c to 28f arranged in order from the upstream side to the downstream side are individually controlled, and the control valve at the position indicated by C in FIG.
  • the inside of each tubular portion 25 a, 25 a of the honeycomb tube at the position where the unit air diffuser 28 c is disposed is directed upward in FIG. 1.
  • An upward flow indicated by an arrow is generated, oxygen necessary for microorganisms is supplied, and SS and organic matter are efficiently taken into the biofilm, while the honeycomb tube at the position where the unit air diffuser 28d is provided is provided.
  • a downward flow indicated by a downward arrow in FIG. 1 is generated inside each cylindrical portion 25a, 25a, and excess sludge can be appropriately peeled off for efficient purification.
  • a plurality of unit air diffusers arranged from the upstream side to the downstream side at the bottom of the water tank 21.
  • the microorganism-immobilized carrier described in the first embodiment can be used. That is, an aeration that includes a hollow portion that connects at least two of the plurality of openings formed on the surface of the three-dimensional structure and is formed of a porous foam and passes through the inside of the three-dimensional structure. It is a microorganism-immobilized carrier that is fluidized in a tank.
  • the microorganism-immobilized carrier has a specific surface area increased by 10% to 20% compared to the three-dimensional structure in which the cavity is not formed because the cavity is formed. .
  • a plurality of such fluidized bed contact materials 29 are charged into the fluidized bed region 22 at a rate of, for example, 280000 pieces / m 3 and a filling rate of 20 to 40%.
  • FIG. 14 is a perspective view in which a part of an example of the structure in the case where the fixed floor contact member 25 is constituted by a honeycomb tube made of a straight pipe bundle extending in the vertical direction is omitted.
  • the honeycomb tube is made of, for example, polyvinyl chloride, and in the state shown in FIG. 14, for example, the width: 500 mm, the length: 1000 mm, the height: 1000 mm, the specific surface area: 133 m 2 / m 3 (30 cells), and the weight: 27 kg. / M 3 (230 microns).
  • Such a honeycomb tube shown in FIG. 14 is fixedly arranged in the fixed bed region 23 at a filling rate of 80%, for example.
  • the fixed floor contact member 25 is configured by a honeycomb tube formed of a straight pipe bundle extending in the vertical direction.
  • the fixed floor contact member 25 is configured in the form illustrated in FIG. 14. Not limited.
  • an upward flow is generated via the fixed bed contact material 25 disposed above the air diffuser 28, and the air is diffused in the fluidized bed region 22 described above.
  • this technology such as corrugated plate shape, gravel, ball shape, etc.
  • Various shapes, structures, and forms known in the field can be used.
  • a wall of a straight pipe is configured using a large number of three-dimensionally structured microorganism-immobilized carriers made of porous foam described in the first embodiment, and a plurality of these are bundled together with the fixed-bed contact material 25 and You can also
  • FIG. 13 illustrates the screen 24.
  • the screen 24 enables the water to be treated to flow between the fluidized bed region 22 and the fixed bed region 23, while the fluidized bed contact material 29 that flows in the fluidized bed region 22. The flow to the fixed bed area 23 is prevented.
  • the contact material In the case of water purification treatment by biological treatment, the larger the surface area of the contact material, the more microorganisms settle on the surface of the contact material and the treatment capacity increases. Therefore, in the fluidized bed biological treatment, the contact material is made hollow, or the surface area is increased while the contact material is further downsized by making the contact material have a large porosity.
  • a screen is provided to prevent the fluidized bed contact material 29 from flowing out of the fluidized bed region 22 so that the fluidized bed contact material 29 does not flow out of the fluidized bed region 22.
  • the fluidized bed contact material 29 is miniaturized for the purpose of increasing the specific surface area, it is necessary to reduce the mesh width of the screen in accordance with the miniaturization of the fluidized bed contact material 29. .
  • the screen width of the screen is reduced, biofilm adheres to, inhabits and clogs the screen itself when draining water with high SS concentration, viscous drainage, heavy drainage, etc. Occurs, and there is a problem that the smooth flow of the water to be treated from the upstream side to the downstream side is hindered.
  • the water to be treated is allowed to flow.
  • This problem is solved by arranging the fluidized bed contact material 29 flowing in the fluidized bed region 22 adjacent to each other with the screen 24 interposed between the fluidized bed region 22 and the fixed bed region 23.
  • the fluidized bed contact material 29 flowing in the fluidized bed region 22 is supplied to the fixed bed region 23.
  • the screen that prevents flow as described above, it is desirable to make the contact material smaller and to increase the surface area, while considering that the screen itself is not clogged. It is desirable to make it wide.
  • the inventors in the present invention, by aeration by the air diffuser 28, the fluidized bed region 22 to the fixed bed region 23 from the fluidized bed region 22 through the screen 24 or the fluidized bed region 22 from the fixed bed region 23 as will be described later.
  • the fluidized bed contact material 29 is reduced in size to increase the surface area, or the forced flow is generated by aeration by the air diffuser 28 in the fluidized bed region 22.
  • FIG. 13 shows an example of a screen 24 in the case of using the fluidized bed contact material 29 made of the microorganism-immobilized carrier having the size described in the first embodiment, and a rod-like body 24a having a diameter of 7 mm extending in parallel with each other in the vertical direction.
  • a screen having a mesh width of 5 mm with a gap of 5 mm between the adjacent rod-like bodies 24a and 24a will be described.
  • the screen 24 allows the water to be treated to flow between the fluidized bed region 22 and the fixed bed region 23, while the fixed bed region of the fluidized bed contact material 29 that flows in the fluidized bed region 22.
  • the flow to 23 is prevented. Therefore, the embodiment is not limited to the form shown in FIG. 13, and may have a plurality of rod-like bodies extending in the vertical direction as shown in FIG. It is not restricted to what is comprised, A mesh-like screen may be sufficient.
  • the entire aeration and swirl flow are generated by the aeration by the aeration means 28, and the biological film formed on the surface of the fluidized bed contact material 29 is efficiently treated with water to be treated.
  • the processing capability is improved by allowing the MLSS to contact.
  • each of the adjacent unit air diffusers 28a to 28f is operated while one side performs the air diffuser operation.
  • the unit air diffuser 8b disposed on the lower side of the screen 24 is stopped and the upstream side adjacent to the unit air diffuser 28b is controlled.
  • the unit air diffuser 28a, 28c arranged on the downstream side can perform an air diffuser operation.
  • the unit air diffuser 28b arranged on the lower side of the screen 4 performs the air diffuser, and the unit air diffusers 28a and 28c can be stopped.
  • the water to be treated through the screen 24 is forced to flow from the fluidized bed region 22 to the fixed bed region 23 or from the fixed bed region 23 to the fluidized bed region 22, and the screen 24 is clogged. It can be prevented more effectively.
  • the unit air diffuser is not provided on the lower side of the screen 24 and is upstream from the lower side of the screen 24. It is also conceivable that the unit air diffuser is provided on each of the side and the downstream side. Even in such a case, in the unit air diffuser 28 arranged in order from the upstream side to the downstream side at the bottom of the water tank 21, each of the adjacent unit air diffusers 28a to 28f is diffused. While performing the operation, the other water is controlled to stop so that the water to be treated through the screen 24 is moved from the fluidized bed region 22 to the fixed bed region 23 or from the fixed bed region 23 to the fluidized bed region 22. Thus, the clogging of the screen 24 is more effectively prevented.
  • concentration is used using the fluidized bed contact material 29 with a larger specific surface area than the fixed bed contact material 25 arranged in the fixed bed area
  • concentration is small, it is extended in the perpendicular direction by the fixed-bed contact material 25 in the fixed bed area
  • the rectifying action becomes a flow that is arranged in an upward direction compared to the flow in the water to be treated which is generated by aeration by the air diffuser 28 in the fluidized bed region 22 described above. Is provided on the upper side of the air diffuser 28.
  • the rectifying action is generated by the fixed-bed contact material 25 formed of a honeycomb tube formed of a straight tube bundle extending in the vertical direction.
  • a predetermined space is provided between the fixed bed contact material 25 in the fixed floor region 23 disposed adjacent to the screen 24 and the screen 24.
  • the fixed bed region 23 is formed on the downstream side of the screen 24, and therefore the honeycomb tube closest to the screen 24 among the honeycomb tubes constituting the fixed bed contact material 25 in the fixed bed region 23. 26 and a screen 24, a predetermined interval is provided as indicated by reference numeral 27.
  • the size of the space between the fixed floor contact material 25 and the screen 24 in the fixed floor region 23 arranged adjacent to the screen 24, which is indicated by reference numeral 27, It is said that the effect of rectification in the fixed bed region 23 is further enhanced while effectively flowing from the fluidized bed region 22 to the fixed bed region 23 or from the fixed bed region 23 to the fluidized bed region 22. It can be determined from a viewpoint. For example, it can be at least 30 cm.
  • the water purification treatment system of the present invention illustrated in FIG. 12 that is, a combination of the fixed bed method and the fluidized bed method, which is a combined water purification treatment system of the fixed bed method and the fluidized bed method.
  • a combination of the fixed bed method and the fluidized bed method which is a combined water purification treatment system of the fixed bed method and the fluidized bed method.
  • Water to be treated (raw water) to be treated flows into the fluidized bed region 22 of the water tank 21 for purification treatment as indicated by an arrow 30.
  • the fluidized bed region 22 is filled with the fluidized bed contact material 29 made of the microorganism-immobilized carrier described in the first embodiment, and is sequentially arranged at the bottom of the water tank 21 from the upstream side toward the downstream side.
  • the unit air diffuser 28a and the unit air diffuser 28b are individually controlled so that when one performs the air diffuser operation, the other is stopped. For example, only the position where the unit air diffuser 28a is provided is shown in FIG. In the middle, an upward flow indicated by an upward arrow is generated. On the other hand, a downward flow indicated by a downward arrow in FIG. 12 is generated at a position where the unit air diffuser 28b is provided.
  • the fluidized bed contact material 29 effectively flows into the water to be treated, and the biological film formed on the surface of the fluidized bed contact material 29 is treated with water, a soluble organic pollutant, SS, MLSS comes into contact with the biofilm more efficiently.
  • the water to be treated that flows into the water tank 21 as indicated by the arrow 30 flows from the upstream side (left side in FIG. 12) to the downstream side (right side in FIG. 12) in the water tank 21, and receives the treatment. It is discharged from the water tank 21 like 31a, 31b.
  • the screen 24 disposed between the fluidized bed region 22 and the fixed bed region 23 has a mesh width that is about 1 ⁇ 2 of the outer dimension of the fluidized bed contact material 29 and has a relatively large mesh width. Therefore, even when the SS concentration of the incoming treated water is high, viscous treated water, heavy treated water or the like, the biofilm adheres to the screen 24 itself. Inhabitants are less likely to clog.
  • the unit air diffusers 28a to 28f arranged in order from the upstream side to the downstream side at the bottom of the water tank 21 are diffused for each of the adjacent unit air diffusers 28a to 28f.
  • the other is stopped individually, and forced flow of the water to be treated occurs between the fluidized bed region 22 and the fixed bed region 23, and the SS concentration of the treated water flowing in Even when the water content is high, the water to be treated is viscous, the water to be treated is heavy, etc., it is possible to more reliably prevent the biofilm from adhering to and living on the screen 24 itself and causing clogging.
  • the treated water that has undergone purification treatment in the fluidized bed region 22 passes through the screen 24 and flows into the fixed bed region 23.
  • the aeration means 28 that performs the aeration operation is provided.
  • the upward flow indicated by the upward arrow in FIG. 12 is generated inside each cylindrical portion 25a, 25a of the honeycomb tube at the position where it is placed, so that oxygen necessary for microorganisms is supplied and SS and organic matter are efficiently used in the biofilm.
  • the inside of each of the tubular portions 25a, 25a of the honeycomb tube at the position where the air diffuser 28 in which the air diffuser operation is stopped is provided is descended as shown by the downward arrow in FIG. A flow is generated, and excess sludge is appropriately peeled off.
  • the water is discharged from the water tank 21 as indicated by arrows 31a and 31b.
  • the water to be treated having a high concentration of soluble organic pollution is first treated in the fluidized bed region 22 in a short time, and the soluble organic matter is treated.
  • Water to be treated having a low concentration of pollution can be treated in the fixed bed region 23, and fluidized bed type treatment and fixed bed type treatment can be effectively combined to effectively and effectively purify the water. . Moreover, it can make it hard to receive the influence of a filamentous fungus.
  • region 23 is arrange
  • Various modifications can be made, such as the arrangement of the screen 24 and the fixed floor region 23.
  • the water purification treatment system of the present invention is a combined water purification treatment system of the fixed bed method and the fluidized bed method.
  • the fluidized bed region 22 and the fixed bed region 23 are placed in one existing water tank 21 for purification treatment in which treated water to be purified flows from the upstream side toward the downstream side.
  • the fluidized bed contact material 29 flowing in the moving bed area 22 adjacent to each other through a screen 24 for preventing the flow to the fixed bed area 23
  • advantages of the fixed bed system and the fluidized bed system in biological treatment can be obtained. Can be effectively demonstrated.
  • this can be performed using the existing water tank 21 for the existing purification treatment, it is advantageous in terms of cost.
  • the aerobic state in the fluidized bed contact material 29 is favorably maintained, and the aerobic microorganisms to be supported are retained. While maintaining in the fluidized bed contact material 29 for a long period of time to improve the purification treatment capacity, it is possible to use the fluidized bed contact material 29 having excellent wear resistance over a long period of time.

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×６２＋２π×６×１２－２π×５２＋２π×５×１２）÷（２π×６２＋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／ｍ３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：１３３ｍ２／ｍ３（３０セル）、重さ：２７ｋｇ／ｍ３（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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