JPH054093A - 有機汚濁廃水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機汚濁廃水の生物吸着担体若しくは生物吸
着床としてきわめて効果の高い従来にない生物吸着性能
を有する物質を提供し、汚泥や池水の浄化に好適な処理
方法を開発すること。 【構成】 アクリロニトリルと酢酸ビニルとの共重合ポ
リマーが電気化学的に微生物を吸着する能力が非常に高
いことを見い出し、このポリマーの微粉末やその塗布
体、同ポリマーの繊維からなるランダム塊状物、同繊維
の不織布の切断物、等を生物吸着担体若しくは生物吸着
床として使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機汚濁廃水から微生
物を吸着して浄化する吸着坦体又は吸着床として好適に
用いることのできる物質に関するものであり、換言すれ
ば、淨化に関与する微生物を固定して従来用いられたこ
とのない生物吸着坦体、吸着床による有機汚濁廃水の浄
化処理方法に係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】有機汚濁廃水を生物学的に処理する場合
に、浄化に関与する微生物を固定して処理する方法とし
ては散水ろ床法、浸漬ろ床法、回転円板法などの生物膜
法が良く知られている。また微生物の着生する床を固定
せず微生物粒状体に着生させる方法としては、曝気攪流
によって有機汚濁廃水と接触させて処理する移動床や浮
遊型の流動床方式の処理方法がある。

【０００３】ところで、有機汚濁廃水の活性汚泥法での
最終段階は、沈澱槽における処理水と生物性汚泥との固
液分離である。したがって曝気槽の最終段階の汚泥混合
液の沈降特性は、活性汚泥曝気槽内での生物学的浄化の
進行を評価する指標となる。

【０００４】この評価方法を説明すると下記の通りであ
る。曝気槽最終段階での汚泥混合液を目盛円筒管に入れ
て静置すると静置直後２〜３分間に生物性汚泥は、生物
性凝集を示しフロックを形成して干渉沈降して一様な速
度で沈降する。この層沈降は、汚泥濃度が臨界濃度を越
えた境界面に達するまでは一定値を保ち、沈積した汚泥
層の高さが増加するにつれて沈降する汚泥は下層を圧縮
し始め沈降速度は減少し、下部に沈降した汚泥を圧密す
る。この沈降汚泥層の静置３０分後の沈降汚泥層の容積
（％）を読み取る。この静置３０分後の沈降汚泥の容積
がＳＶ３０である。

【０００５】このＳＶ３０を測定してのち汚泥混合液を
濾過して１００℃以下で乾燥して、汚泥重量を求めてＭ
ＬＳＳmg／l で表示し、このＭＬＳＳとＳＶ３０とから
次式によって汚泥容量指数ＳＶＩを計算するのである。 ＳＶＩ（ml）＝（ＳＶ３０×１００００）／ＭＬＳＳ（mg／l ） このＳＶＩは汚泥を沈降させた場合、汚泥１ｇの占める
容積をmlで示したものであり、その値は小さいほど良く
通常５０〜１００の範囲内にあることが好ましいもので
ある。

【０００６】しかしながら、従来における実用化設備で
の活性汚泥法においてはこのＳＶＩは１００〜１２０の
範囲にあるが、汚泥沈降特性の測定の結果、汚泥沈降速
度が遅く汚泥に圧密性がなく上澄液の部分が少ない場合
は、ＳＶＩは２００以上となり、汚泥が膨化した現象す
なわち一般にバルキングと呼ばれる状態にあることを示
し、固液分離が困難となって最終沈澱槽のオーバーフロ
ー水中に汚泥が流出することが起こるのである。

【０００７】このような場合に強制的に汚泥を凝集させ
てＳＶＩを下げるために、曝気槽に塩化鉄、硫酸鉄、硫
酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムや高分子凝集剤
を添加する方法がある。しかし、これらの凝集剤を添加
した活性汚泥法は処理対象の廃水中に含有するリン除去
を目的としているが、一方これらの薬剤は原生動物や微
小生物をも殺滅するため、これら微小生物の役割として
考察される汚泥の減量化や処理水の向上などが期待でき
ず、汚泥中にアルミニウム、鉄などの金属が蓄積し、汚
泥の発生量が増大し、鉄塩添加の場合、処理水が着色す
るなどの問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、有機汚濁廃
水処理において生物吸着坦体若しくは生物吸着床として
極めて有効に用いることのできる物質を提供し、例えば
前記の活性汚泥法における曝気槽にこの物質を添加する
ことによって汚泥の沈降特性を向上させＳＶＩ値をきわ
めて効果的に下げることができるなど、非常に有用な有
機汚濁廃水の処理方法を開発しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、アクリロニ
トリルと酢酸ビニルの共重合ポリマーからアクリル繊維
を製造する工程において、その廃水の散水ろ床−活性汚
泥法併用の二段処理の際に、この共重合物ポリマーが微
生物に対して非常にすぐれた吸着機能を有することを見
い出し、上記の目的を達成するためにこのアクリロニト
リル・酢酸ビニル共重合体を利用することを検討したの
である。その結果、この共重合ポリマーが有機汚濁廃水
の浄化に関与する微生物の吸着坦体として他のいずれの
生物吸着坦体よりもすぐれた吸着機能を有することを知
り、本発明に到達したのである。

【００１０】すなわち本発明は、アクリロニトリルと酢
酸ビニルとの共重合ポリマーの微粉末や塗布体、前記共
重合ポリマーからなる繊維のランダム塊状物、または前
記繊維からなる不織布の切断物を、生物吸着坦体若しく
は生物吸着床として用いることを特徴とする有機汚濁廃
水の処理方法、を要旨とするものである。

【００１１】アクリロニトリルと酢酸ビニルとの共重合
反応によって得られる共重合ポリマーを水洗する場合、
その洗浄水中に僅かにこの共重合ポリマーが含有される
のである。この水中の共重合ポリマーを顕微鏡で観察す
ると微細な楕円球状になっていることが認められる。こ
の共重合ポリマーを含有した廃水を散水ろ床−活性汚泥
法併用の二段処理法で処理した後の散水ろ床生物膜を顕
微鏡で観察すると、上記の楕円球状のポリマーに細菌が
吸着して凝結されている状態が確認されたのである。

【００１２】また、この散水ろ床からの流下水を受ける
曝気槽内の活性汚泥を構成する微生物中にも、この共重
合ポリマーの楕円球状が生物を吸着してフロックを形成
しているのが顕微鏡下で観察されたのである。これらの
結果からこのアクリロニトリル・酢酸ビニル共重合ポリ
マーは非常にすぐれた微生物吸着性能を有することが判
断され、この特性を利用した技術は、従来全く存在せ
ず、この共重合ポリマーを廃水浄化に利用することは新
規かつ有用な利用法と考えられたのである。

【００１３】何故、この共重合ポリマーがすぐれた微生
物吸着性能を有するかについて考察すると下記の如き理
由があげられる。すなわちアクリロニトリルと酢酸ビニ
ルとの共重合ポリマーの微粉末は、その界面において微
生物と相互間の吸着に関し電気化学的な吸着で重要な場
を提供するのである。つまり、この共重合ポリマーを溶
融紡糸して得られるアクリル繊維はカチオン染料によっ
て染色されることからこの共重合ポリマーの表面は水中
で負（−）に荷電しており、一方、微生物の体表電荷は
大抵の場合（ｐＨが酸性）は陽（＋）に荷電しており、
両者は相互に電気化学的に吸着するのである。

【００１４】微生物の体表は、そのカルボキシル基、リ
ン酸基、アミノ基などの電離によりｐＨの変化によって
電離状態が変化し、ｐＨが低い酸性側では陽（＋）に荷
電し、ｐＨが高いアルカリ側では負（−）に荷電するの
である。細菌には元来、陽（＋）に荷電しているグラム
陽性細菌や負（−）に荷電しているグラム陰性細菌もあ
るが、大抵の場合、上記の如くｐＨによって荷電が変化
し、吸着に関しては生物吸着床に吸着した生物相互間に
おける電気化学的吸着が観察されるのである。

【００１５】活性汚泥法における曝気槽に、アクリロニ
トリル・酢酸ビニル共重合物の微粉末の懸濁液を、その
微粉末量が５０mg／l 前後の添加量となる様に添加して
曝気することによって、生物性汚泥がこの共重合物微粉
末に吸着され分散汚泥は減少し、曝気槽最終段階での生
物性凝集は向上し、沈降汚泥の圧密性は高くなり良好な
沈降特性を示すのである。この吸着現象は最終沈澱槽よ
り引抜き、曝気槽に返送、曝気の繰返しを行なっても吸
着が離散することはなく、安定な吸着を示したのであ
る。なお、この共重合ポリマーの添加量は汚泥の状態に
よっても異なるが、前記の５０mg／l 程度が好適である
と判断され、あまり少ないと沈降特性への効果は低い
し、添加量が多すぎても所定以上の効果の向上は得られ
ないのである。

【００１６】次に、アクリロニトリル・酢酸ビニル共重
合ポリマーを溶融紡糸して得られるアクリル繊維も、水
中における表面荷電が負（−）であるため、微生物を電
気化学的に吸着し、有機汚濁廃水の生物吸着坦体或は生
物吸着床として用いることができるものである。この場
合、このアクリル繊維をランダム塊状物にして用いる
か、又はこのアクリル繊維で不織布を作りこれを小さく
切断した不織布切断物として用いることが適切である。

【００１７】例えば、アクリル繊維のランダム塊状物に
より吸着床を作成して、この吸着床により有機汚濁廃水
の浄化を行なうと生物性汚泥がこの吸着床にきわめて効
果的に吸着され廃水の浄化が達成されるのである。この
アクリル繊維で作られたランダム塊状物からなる生物吸
着床は、生物吸着床同志が曝気の際の攪流によって接触
しても吸着微生物は細分化されず、生物性凝集が阻害さ
れる欠点は全くないのである。

【００１８】つまり、従来において用いられているアン
スラサイト、高炉スラグなどの吸着床では、吸着した付
着生物が曝気の際に接触摩擦されて細分化され、固液分
離の際に微生物の凝集が妨害され、沈澱槽で処理水が白
濁して透視度が低下するなどの問題点があったが、上記
のアクリル繊維による塊状物はそのような現象は全く起
こらないのである。

【００１９】また富栄養化する閉鎖静止池において、池
水を循環濾過する場合にも、本発明におけるアクリル繊
維のランダム塊状物を使用して浄化することにより、池
水に浮遊する微細な藻類を除去することができるのであ
る。通常、池水を循環濾過する場合、工業用水の濾過に
広く利用されている圧力式急速濾過機が用いられている
が、池水中に浮遊する種々の藻類や微生物が濾材上に集
められて付着生活するため、種々なる障害が発生するの
である。しかし、例えば脈動吸着床方式の生物濾過装置
に、本発明におけるアクリル繊維のランダム塊状物を充
填して運転すれば、その生物吸着床に藻類や微生物が捕
捉され、単に物理的な捕捉だけではなく、生物吸着床に
おける極限の生活環境での生活代謝によって生物学的な
浄化が進行して、池水の浄化は確実に行なわれるのであ
る。

【００２０】本発明におけるアクリロニトリル・酢酸ビ
ニル共重合ポリマーは、微粉末、繊維のランダム塊状
物、又は不織布の切断物として用いることができる外
に、この共重合ポリマーを溶剤に溶解して適当な固形物
に塗布しても生物吸着床として応用し得るものである。
要は、この共重合ポリマーが表面積の大きい状態で、吸
着坦体又は吸着床として使用されその表面電荷が負
（−）に荷電していれば良く、電気化学的な吸着によっ
て有機汚濁廃水中の微生物を固定捕捉し浄化するのであ
る。

【００２１】

【実施例１】曝気槽最終段階における沈降特性の測定に
より、ＳＶ３０＝６８％、ＭＬＳＳ＝２５９０mg／l 、
ＳＶＩ＝２６８ml、なる数値を示す膨化傾向にある汚泥
を実験用に使用した。この汚泥を顕微鏡観察したとこ
ろ、放線菌が観察され、糸状菌のスフエロチルスが僅か
に観察されたが、その発生量から糸状菌によるバルキン
グとは考えられず放線菌に原因するものと考察された。
その他真菌類、毛虫類、輪虫類なども僅かに観察され
た。

【００２２】この膨化傾向にある汚泥に対して、図１に
示した様な曝気装置において、添加位置（ｓ）から曝気
槽（１）内にアクリロニトリル・酢酸ビニル共重合ポリ
マーの微粉末懸濁液を、微粉末濃度５０mg／l に達する
まで添加し運転を続けた。なお、曝気槽（１）に添加し
た共重合ポリマーは汚泥構成生物の吸着担体として作用
するもので、曝気槽（１）内の濃度が一定量に達した場
合はその後は添加する必要はない。

【００２３】上記共重合ポリマー微粉末の添加完了後、
曝気槽（１）内での曝気時間を４時間として実験を完了
した。この汚泥混合液の沈降特性を測定したところ、Ｓ
Ｖ３０＝３２％、ＭＬＳＳ＝３５００mg／ｌ、ＳＶＩ＝
９１．４mlという値が得られ、ＳＶＩは処理前の値と比
べて大きく減少しており、沈澱槽（３）における固液分
離能は大幅に向上したのである。

【００２４】

【実施例２】アクリロニトリル・酢酸ビニル共重合ポリ
マーから溶融紡糸して得られたアクリル繊維を用いて、
１個の容積約１cm³ で重さ約０．２ｇのランダム塊状物
を多数製造した。生物汚泥濃度２ｇ／l の汚泥液を、こ
の汚泥液に対して上記のランダム塊状物が３０個／l と
なる割合で使用した吸着床を予め作成しておいた曝気槽
に投入した。

【００２５】ついで、下方より曝気を行ない６時間運転
したところ、生物類はこの吸着床に完全に吸着された。
またこのアクリル繊維によるランダム塊状物は曝気の際
の撹流によって相互に接触しても全く細分化されず生物
性凝集が阻害される欠点も見られなかった。

【００２６】

【実施例３】図２に示した脈動流動床方式の池水浄化装
置における処理槽（４）のセラミックろ材（５）の上
に、実施例２と同様にして作成したアクリル繊維のラン
ダム塊状物よりなるアクリル生物吸着床（６）を積層し
て、富栄養化の進行した池水を送水した。バルブの切替
えにより通水・逆洗の操作を繰返しながら浄化したとこ
ろ、処理水受槽（７）には微生物、藻類などがほとんど
含まれない浄化水が得られたのである。

【００２７】

【発明の効果】本発明は以上の様に、従来生物吸着によ
る汚泥の浄化物質としては全く使用されたことのないア
クリロニトリルと酢酸ビニルの共重合ポリマーが非常に
すぐれた微生物吸着能を有することを見い出したことに
より達成された発明である。

【００２８】本発明はこの共重合ポリマーの微粉末やそ
の塗布体、このポリマーからなる繊維のランダム塊状
物、または同繊維の不織布の切断物等を使用して、生物
吸着坦体若しくは生物吸着床として用いることにより、
非常に効果の高い有機汚濁廃水の浄化処理が達成される
のである。本発明における共重合ポリマーの具備してい
る水中の微生物に対する電気化学的吸着能は、実施例に
示すように有機汚濁廃水の生物学的浄化や池水に発生す
る微細な藻類による種々なる障害の排除に応用すること
ができ、環境破壊防止の重要性が叫ばれている現在に極
めて高い有用性を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明処理方法を曝気方式の汚泥浄化に利用し
たときの概略説明図である。

【図２】本発明処理方法を脈動流動床方式の池水浄化装
置に利用したときの断面説明図である。

【符合の説明】

（１） 曝気槽 （２） 原廃水槽 （３） 沈澱槽 （４） 処理槽 （５） セラミックろ材 （６） アクリル生物吸着床 （７） 処理水受槽

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 アクリロニトリルと酢酸ビニルとの共重
   合ポリマーの微粉末や塗布体、前記共重合ポリマーから
   なる繊維のランダム塊状物、または前記繊維からなる不
   織布の切断物を、生物吸着坦体若しくは生物吸着床とし
   て用いることを特徴とする有機汚濁廃水の処理方法。