JPH0957288A

JPH0957288A - スポンジ状担体を用いる生物処理方法

Info

Publication number: JPH0957288A
Application number: JP21503595A
Authority: JP
Inventors: Masahide Shibata; 雅秀柴田
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1995-08-23
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】生物汚泥を保持する反応槽に投入したスポン
ジ状担体を、薬剤を用いないで短期間に流動化させるこ
とができる生物処理方法を提案する。【解決方法】硝化槽２にスポンジ状担体１４を投入し
て硝化を行うに際し、水または生物汚泥混合液を吸水さ
せた担体１４を投入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は微生物を担持するス
ポンジ状担体を用いる生物処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アンモニア性または有機性窒素化合物を
含む排液を処理する方法として、生物学的硝化脱窒処理
法がある。この方法は活性汚泥により排液中のＣＯＤ、
ＢＯＤ成分を分解するとともに、有機性窒素化合物をア
ンモニア性窒素とし、このアンモニア性窒素を硝化細菌
により亜硝酸性または硝酸性窒素に硝化（酸化）した
後、脱窒細菌により脱窒（還元）する方法である。この
処理法では、脱窒槽を前段に設け、硝化液および分離汚
泥を脱窒槽に返送して原水と混合して、脱窒を行うと同
時にＢＯＤ成分を分解する方法も行われている。

【０００３】このような生物学的硝化脱窒法は実績も多
く、し尿処理分野などで広く採用されている。しかし、
生物学的硝化脱窒法における硝化方法では、硝化槽内の
硝化細菌の保持量を多くすることが困難であるため、硝
化槽の滞留時間を長くとる必要があり、このため硝化槽
が大きくなるなどの問題点がある。

【０００４】このような問題点を改善する方法として、
硝化槽にスポンジなどの担体を投入し、担体表面に硝化
細菌を付着させて硝化細菌の保持量を多くし、これによ
り硝化槽全体としての硝化速度（ＮＨ₄−Ｎ除去速度）
を向上させて窒素除去機能をより安定化する方法が知ら
れている（例えば、特開昭５７−７５１９２号、特開平
６−３０４５９３号、特開平６−３３５６９８号）。

【０００５】このほか通常の活性汚泥処理法において、
活性汚泥をスポンジに付着させて高密度化し、これによ
り高負荷処理する方法も知られている（例えば特公平４
−５５７５７号）。また特開平７−６８２８５号には、
曝気槽にスポンジを投入し、このスポンジに活性汚泥を
担持させて有機性排液を好気性処理する好気性処理方法
が記載されている。

【０００６】しかし、担体としてポリウレタンなどのス
ポンジを用いた場合、スポンジが疎水性であるためスポ
ンジをそのまま硝化槽や曝気槽に投入しただけでは、槽
内液がスポンジの空隙内にすぐには浸透せず、このため
素材自体の比重が１以上の場合でもすぐには流動化せ
ず、一部のスポンジは液面付近に浮上した状態にある。
このため大部分のスポンジが硝化槽または曝気槽内を流
動して、スポンジ投入の効果が最大限発揮されるまでに
は少し時間がかかる。

【０００７】スポンジの流動性を改善するため、前記特
公平４−５５７５７号には、高級アルコール、脂肪酸エ
ステルまたはシリコン油を主成分とする担体ぬれ性改良
剤を添加する方法が記載されている。しかし、この方法
ではぬれ性改良剤を０．２〜５ｇ／ｌ添加する必要があ
るため、それだけコスト高になるほか、添加したぬれ性
改良剤の処理が問題となる。

【０００８】また特開平５−１５８８９号には、多孔質
担体をアルコールまたは界面活性剤溶液中に浸漬した後
反応槽に投入する微生物固定化担体の親水化処理方法が
記載されている。この方法によれば担体の表面の気孔部
および内部の連通気孔部は親水化されるので、被処理水
が速やかに担体の気孔部に入り込みやすくなり、微生物
が付着しやすい。しかし、この方法も薬剤を使用するた
めそれだけコスト高になるほか、使用済の薬剤を処理し
なければならないという新たな問題が生じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、反応
槽に投入したスポンジ状担体を、薬剤を用いることなく
短期間で流動化させることができ、このため低コスト
で、しかも使用済薬剤の処理を行う必要がなく、スポン
ジ状担体の効果を短期間で発揮させることができるスポ
ンジ状担体を用いる生物処理方法を提案することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は反応槽に微生物
を担持するスポンジ状担体を流動させて被処理液を生物
処理する方法において、減圧または加圧してスポンジ状
担体を収縮させた後、水または生物汚泥混合液を吸水さ
せたスポンジ状担体を反応槽に投入することを特徴とす
るスポンジ状担体を用いる生物処理方法である。

【００１１】本発明の生物処理方法は、微生物を担持す
るスポンジ状担体を用いて有機性排液等の被処理液を生
物処理する処理法であればどのような処理法にも適用可
能である。このような処理方法としては、例えば硝化菌
を用いた硝化方法や硝化脱窒処理方法、ＢＯＤの分解を
主な目的とする活性汚泥処理方法、ＢＯＤ分解と脱窒と
を同時に行う生物学的硝化脱窒処理方法、あるいは嫌気
性菌を用いる生物処理方法などがあげられ、好気性処理
方法でも嫌気性処理方法でもよい。

【００１２】スポンジ状担体としては、連続気泡を有す
る弾力性のある多孔質体であって、減圧または加圧によ
り圧縮することができ、常圧に戻すことにより完全また
はほぼ完全に元の形に復元する多孔質体が使用できる。
具体的なものとしては、ポリウレタン等の樹脂製のスポ
ンジなどがあげられる。

【００１３】スポンジ状担体の形状は限定されず、サイ
コロ状、球状、不定形のものなどが使用できる。大きさ
は、長径が１〜５０ｍｍ程度のものが好ましい。スポン
ジ状担体の細孔の大きさは限定されないが、５０〜１０
００μｍ、好ましくは１００〜５００μｍのものが適当
である。孔が大きくなりすぎると孔に浸透した水が曝気
により曝気エアーと置換するため、上記上限値を越えな
いものが好ましい。細孔の数も限定されないが、長さ２
５ｍｍ当りのセル数が２５個以上のものが好ましい。

【００１４】本発明では、上記のようなスポンジ状担体
を減圧または加圧して収縮させることにより、内部に含
まれていた気体（空気）を排出した後、水または生物汚
泥混合液を吸水させ、この吸水した担体を反応槽に投入
する。スポンジ状担体を収縮させるには、ビニール袋な
どの密閉容器に入れて真空ポンプにより減圧する方法、
ピストン等で加圧して圧縮する方法などの方法により行
うことができる。

【００１５】収縮させたスポンジ状担体に吸水させるに
は、収縮した状態で水または生物汚泥混合液を供給し、
常圧に戻すことにより行うことができる。水としては水
道水、工業用水、処理水などが使用できる。生物汚泥混
合液としては、活性汚泥混合液のようなスポンジ状担体
を投入する反応槽または他の反応槽の槽内液などが使用
できる。これらの中では、より短期間でスポンジ状担体
を流動化させることができるので、生物汚泥混合液を使
用するのが好ましい。吸水に際しては、水または生物汚
泥混合液に加えて、アルコール、界面活性剤などの親水
化剤を併用することもできる。

【００１６】このようにして吸水させることにより、細
孔が水または生物汚泥混合液で満され、細孔中の気体が
液体で置換された状態となる。スポンジ状担体の細孔は
できるだけ多くの空間が水または生物汚泥混合液で満さ
れるのが好ましいが、細孔の合計容積の１／３程度が水
または生物汚泥混合液で満されれば、スポンジ状担体の
流動性は向上するので、約１／３以上の容積の細孔が水
または生物汚泥混合液で満されていればよい。

【００１７】このようにして吸水したスポンジ状担体は
細孔中の気体が液体で置換されているため比重が大きく
なっており、また微生物が短期間で付着するので、短期
間で流動化する。吸水に生物汚泥混合液を用いた場合は
通常１〜８日後、水道水を用いた場合は通常１〜１２日
後には、投入したスポンジ状担体の９０％以上が流動化
する。これらの日数は、流動化または親水性化のために
薬剤を用いる従来の方法と同程度である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は本発明の生物処理方法を採用し
た有機性排液の生物学的硝化脱窒処理法を示すフロー図
であり、１つの好気槽を前段の曝気槽と後段の硝化槽に
区画し、後段の硝化槽にスポンジ状担体を投入する場合
の実施例である。図１において、１は脱窒槽、２は硝化
槽、３は最終脱窒槽、４は最終好気処理槽、５は固液分
離槽であり、硝化槽２で硝化を行うようになっている。

【００１９】脱窒槽１には原水路６、汚泥返送路７、循
環液路８および連絡路９が接続し、攪拌器１０で緩やか
に攪拌し、嫌気状態を維持して脱窒を行うようになって
いる。

【００２０】好気槽３０内には原水の流れる方向に対し
て直交して区画板３１が設けられ、前段の曝気槽３２と
後段の硝化槽２とに区画されており、後段の硝化槽２に
はスポンジからなる担体１４が投入され、後段の硝化槽
２の出口には担体１４流失防止用のスクリーン１５が設
けられている。前段の曝気槽３２には脱窒槽１からの連
絡路９、後段の硝化槽２には最終脱窒槽３への連絡路１
１が接続している。そして空気供給路１２から前段の曝
気槽３２および後段の硝化槽２に空気を送り、前段の散
気装置３４および後段の散気装置３５から散気して、前
段の曝気槽３２ではＢＯＤ成分の除去、後段の硝化槽２
では硝化を行うようになっている。区画板３１と好気槽
３０の壁面または底面には流路３６が設けられており、
この流路３６から前段の曝気槽３２の液は後段の硝化槽
２へ流れ込むようになっている。流路３６には金網（図
示せず）が設けられ、担体１４が前段の曝気槽３２に逆
流しないようになっている。

【００２１】最終脱窒槽３には連絡路１１、１７および
有機物供給路１８が接続し、攪拌器１９により緩やかに
攪拌して嫌気状態を保つようになっている。最終好気処
理槽４には連絡路１７、２０が接続し、空気供給路２１
から空気を送り、最終散気装置２２から散気して、好気
処理を行うようになっている。

【００２２】固液分離槽５には連路２０、処理水路２３
および汚泥路２４が接続し、沈降分離により固液分離す
るようになっている。汚泥路２４は汚泥返送路７および
汚泥排出路２５に分岐し、分離汚泥の一部は汚泥返送路
７を通して脱窒槽１に返送されるようになっている。

【００２３】図１にフローに従って原水を処理するに
は、まず脱窒槽１に窒素化合物およびＢＯＤ成分を含む
原水を原水路６から導入するとともに、返送汚泥を汚泥
返送路７から導入し、また後段の硝化槽２で硝化を受け
た硝化液を循環液路８から導入し、攪拌器１０により脱
窒細菌を含む活性汚泥と混合し、嫌気状態を維持して脱
窒を行う。硝化液の循環量は原水量に対して通常１００
〜５００容量％とする。このような脱窒工程では循環液
中の硝酸または亜硝酸イオンを窒素に還元する脱窒細菌
が優勢となり、原水中の窒素成分が除去されるととも
に、ＢＯＤ成分も除去される。

【００２４】脱窒槽１内の脱窒液は一部ずつ連絡路９か
ら取出して、前段の曝気槽３２に導入し、空気供給路１
２から空気を送って前段の散気装置３４から散気して好
気性条件とし、浮遊汚泥によりＢＯＤ成分を実質的に除
去し、ＢＯＤ濃度を１０ｍｇ／ｌ以下にする。この場
合、窒素化合物の一部を硝化してもよい。前段の曝気槽
３２内の混合液は、一部ずつ汚泥を分離することなくそ
のまま流路３６から後段の硝化槽２に流入する。

【００２５】後段の硝化槽２では、前段の曝気槽３２で
ＢＯＤ成分を除去した液に空気供給路１２から空気を送
って後段の散気装置３５から散気して好気性条件とし、
投入した担体１４が流動する状態で硝化細菌により硝化
を行い、原水中の窒素成分を硝酸イオンまたは亜硝酸イ
オンにまで硝化する。ここでは通常のＢＯＤ除去のため
の曝気よりも過剰に曝気して、硝化細菌を優勢にする。
この場合、スポンジからなる担体１４は、減圧または加
圧して収縮させた後、硝化槽２の槽内液を供給して吸水
させ、スポンジの細孔に槽内液を保持させた状態で硝化
槽２に投入する。これにより担体１４は短期間で流動化
するようになり、硝化脱窒処理系は短期間で定常状態に
達する。

【００２６】好気槽３０では、区画板３１の下部の流路
３６に金網を張って、後段の硝化槽２中の担体１４が前
段の曝気槽３２に流入しないようにしている。このよう
に好気槽３０を区画し、前段の曝気槽３２でＢＯＤ成分
を除去した後、後段の硝化槽２で担体を流動させて硝化
することにより、硝化細菌が担体１４に短期間で安定し
て多量に保持され、高い硝化活性が維持される。

【００２７】好気槽３０の条件は、ｐＨが６〜９、好ま
しくは７〜８．５、温度が０〜４０℃、好ましくは１５
〜３５℃とするのが望ましい。

【００２８】後段の硝化槽２において硝化を行った硝化
液の一部は連絡路１１から最終脱窒槽３に導入し、水素
供与体としてメタノール等の有機物を有機物供給路１８
から供給して、脱窒槽１の場合と同様にして最終的な脱
窒を行う。最終脱窒槽３の最終脱窒液は最終好気処理槽
４において再曝気することにより、残留する有機物を除
去する。

【００２９】最終好気処理槽４内の最終好気処理液は一
部ずつ連絡路２０から取出して、固液分離槽５に導入し
て固液分離し、分離液と分離汚泥とに分離する。分離液
は処理水として処理水路２３から排出する。分離汚泥は
汚泥路２４から取出し、その一部は返送汚泥として汚泥
返送路７から脱窒槽１に返送する。残部は余剰汚泥とし
て汚泥排出路２５から系外に排出する。なお図１の方法
では、最終脱窒槽３および最終好気処理槽４は省略する
ことができる。

【００３０】図２は本発明の生物処理方法を採用した有
機性排液の好気性処理方法を示すフロー図であり、曝気
槽にスポンジ状担体を投入する場合の実施例であって、
余剰汚泥をオゾン処理した後曝気槽に導入して好気性処
理することにより、余剰汚泥の減容化を図る実施例であ
る。図２において、４１は好気性処理系、４２はオゾン
処理系、４３は曝気槽、４４は固液分離槽、４５はスポ
ンジからなる担体、４６はオゾン処理槽である。

【００３１】図２のフローに従って原水を処理するに
は、曝気槽４３に原水路５１から原水を導入し、担体４
５、汚泥返送路５２から返送する返送汚泥、オゾン処理
汚泥循環路５３から循環するオゾン処理汚泥、および曝
気槽４３内の浮遊活性汚泥と混合し、空気供給路５４か
ら空気を送り、散気装置５５から散気して曝気を行い、
好気性処理を行う。これによりＢＯＤを分解する。この
場合、スポンジからなる担体４５は、減圧または加圧し
て収縮させた後、曝気槽４３の槽内液を供給して吸水さ
せ、スポンジの細孔に槽内液を保持させた状態で曝気槽
４３に投入する。これにより担体４５は短期間に流動化
するようになり、好気性処理系は短期間に定常状態に達
する。担体４５の投入量は曝気槽４３容量の５〜４０
％、好ましくは１０〜３０％とするのが好ましい。

【００３２】曝気槽４３の混合液（槽内液）の一部は担
体４５が流出しないように、スクリーン５６を通して固
液分離槽４４に導き、固液分離を行う。分離液は処理水
として処理水路５７から排出し、分離汚泥の一部は汚泥
返送路５２から返送汚泥として、ポンプＰ₁により曝気
槽４３に返送する。

【００３３】一方、分離汚泥の他の一部を被オゾン処理
汚泥として、ポンプＰ₂により汚泥引抜路５８からオゾ
ン処理槽４６に循環する。ここではオゾン供給路５９か
らオゾンを供給して被オゾン処理汚泥とオゾンとを接触
させ、オゾン処理する。これにより被オゾン処理汚泥は
オゾンにより酸化分解されてＢＯＤおよび微量の難生物
分解性のＣＯＤに変換される。オゾン処理汚泥はオゾン
処理汚泥循環路５３から曝気槽４３に戻し（循環し）、
負荷として好気性処理する。オゾン排ガスは排オゾン路
６０から排出する。余剰汚泥が生じる場合には余剰汚泥
排出路６１から排出する。

【００３４】図２のフローにより好気性処理する場合、
分離汚泥の一部をオゾン処理してＢＯＤ化した後、曝気
槽４３に戻して好気性処理しているので、余剰汚泥の排
出量は少なくなり、多量の分離汚泥をオゾン処理する場
合には余剰汚泥をゼロにすることもできる。この場合、
好気性処理性能を低下させず、安定した処理を行うため
には、曝気槽４３内に一定量の好気性微生物を保持する
必要があるので、曝気槽４３に前記の方法により担体４
５を投入する。

【００３５】

【実施例】次に本発明の試験例について説明する。試験例１１０ literの透明な塩化ビニル製の曝気槽を用い、ペプ
トン、イーストエキス主体の合成排水を、ＢＯＤ槽負荷
＝１ｋｇ／ｍ³・日、曝気槽のＭＬＳＳ濃度＝２５００
ｍｇ／ｌの条件で好気性処理した。この曝気槽に５×５
×５ｍｍの直方体状のポリウレタンフォーム製の吸水ス
ポンジ（長さ２５ｍｍ当りのセル数２５）を曝気槽容量
の３０％の割合で投入し、スポンジの流動化を評価し
た。スポンジへの吸水方法および評価方法は次の通りで
ある。

【００３６】〔吸水方法〕スポンジをビニール袋に入
れ、真空ポンプで減圧にして１／５の体積まで収縮させ
た後、曝気槽の槽内液を供給して吸水させた。〔評価方法〕曝気状態で液面直下に浮上しているスポン
ジ容積を測定した（浮上スポンジ）。投入したスポンジ
の全容積から上記浮上スポンジの容積を減じて流動して
いるスポンジの量とし、これから流動しているスポンジ
の割合を算出した。結果を図３に示す。なお、吸水させ
ていないスポンジを用いて行った試験を対照とした。

【００３７】試験例２試験例１において、槽内液の代わりに水道水を吸水させ
たスポンジを用いた以外は試験例１と同様にして行っ
た。結果を図３に示す。

【００３８】図３の結果から、試験例１および２では、
投入後２〜３日で９０％以上のスポンジが流動し、対照
（無処理）に比べて短期間で流動することがわかる。

【００３９】試験例３試験例１と同様にして、ただしセル数の異なるスポンジ
を用いて、また吸水させる液をＭＬＳＳ濃度が約２００
０ｍｇ／ｌの活性汚泥混合液に変更して試験した。結果
を図４に示す。

【００４０】図４から、長さ２５ｍｍ当りのセル数が２
５個以上のスポンジの場合、流動に要する期間がより短
くなることがわかる。

【００４１】

【発明の効果】本発明の生物処理方法は、減圧または加
圧してスポンジ状担体を収縮させた後、水または生物汚
泥混合液を吸水させたスポンジ状担体を反応槽に投入す
るようにしたので、スポンジ状担体を薬剤を用いないで
も短期間で流動化させることができる。このため低コス
トでの処理が可能になり、しかも使用済の薬剤の処理を
行う必要はなく、かつスポンジ状担体の効果を短期間で
発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生物処理方法を採用した生物学的硝化
脱窒処理方法を示すフロー図である。

【図２】本発明の生物処理方法を採用した好気性処理方
法を示すフロー図である。

【図３】試験例１〜２の結果を示すグラフである。

【図４】試験例３の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１脱窒槽２硝化槽３最終脱窒槽４最終好気処理槽５固液分離槽６原水路７汚泥返送路８循環液路９、１１、１７、２０連絡路１０、１９攪拌器１２、２１空気供給路１３散気装置１４担体１５スクリーン１８有機物供給路２２最終散気装置２３処理水路２４汚泥路２５汚泥排出路３０好気槽３１区画板３２曝気槽３４前段の散気装置３５後段の散気装置３６流路４１好気性処理系４２オゾン処理系４３曝気槽４４固液分離槽４５担体４６オゾン処理槽５１原水路５２汚泥返送路５３オゾン処理汚泥循環路５４空気供給路５５散気装置５６スクリーン５７処理水路５８汚泥引抜路５９オゾン供給路６０排オゾン路６１余剰汚泥排出路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応槽に微生物を担持するスポンジ状担
体を流動させて被処理液を生物処理する方法において、減圧または加圧してスポンジ状担体を収縮させた後、水
または生物汚泥混合液を吸水させたスポンジ状担体を反
応槽に投入することを特徴とするスポンジ状担体を用い
る生物処理方法。