JP2004174491A

JP2004174491A - 汚水処理用微生物担体、その製造方法及びそれを用いる汚水処理方法

Info

Publication number: JP2004174491A
Application number: JP2003381266A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kitano; 真己北野
Original assignee: Dainippon Plastics Co Ltd
Current assignee: Dainippon Plastics Co Ltd
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】微生物の付着・保持性に優れ、かつ耐摩耗性に優れる汚水処理用微生物担体、その製造方法及びそれを用いた汚水処理方法を提供すること。
【解決手段】熱可塑性樹脂に無機水和物を添加して成形する。この成形体の表面には、成形時における無機水和物の結晶水の脱離により生じる水泡及び／又は気泡の自由破泡によって形成された多数の凹凸を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚水処理用微生物担体、その製造方法及びそれを用いる汚水処理方法に関し、さらに詳しくは、汚水を生物学的に処理する微生物を着生させる汚水処理用微生物担体とそれを効率よく生産する製造方法、及びその微生物担体を汚水中に投入し、それらの微生物担体に着生した微生物により汚水を処理する汚水処理方法に関する。

従来、工場排水や生活排水等の排水（汚水）の処理方法としては、好気性菌や嫌気性菌を使用する生物的水処理方法が広く採用されている。従来の生物水処理方法としては、固定床式の排水処理方法、及び好気的処理で主流になりつつある流動床式の汚水処理（例えば、特許文献１参照）が挙げられる。固定床式の排水処理方法とは、多数の微生物担体が処理槽内に固定充填され汚水を流通させて処理する方法である。流動床式の排水処理方法とは、処理槽内に多数の微生物担体を、汚水中で散気装置等の通気による撹拌流やプロペラ等の機械攪拌で循環流動させながら処理する方法である。

この汚水処理用微生物担体としては、微生物付着性のよいもので、かつその保持力が高いものが、汚水処理性能を向上させる上で好ましい。これらの性能を向上させるために形状的に工夫された微生物担体が多く提案されている。例えば、中空のスポンジ状樹脂、ゴム、不織布、樹脂又はゴムと植物繊維等により構成した通水層によって外周部を形成し、含水時に比重が１に近似するように芯部を構成した球状のろ床体（例えば、特許文献２参照）や、中空孔あき球状体で表面を凹凸状に形成した合成樹脂からなる微生物着床体、また同様に形成した球状体の内部に連続気泡を有する発泡プラスチックを収納した微生物着床体（例えば、特許文献３参照）が流動床用担体として公知である。また、上記合成樹脂系担体の他にも、無機系担体として珪酸カルシウム水和物を用いた多孔質担体（例えば、特許文献４参照）が固定床用担体として知られている。

しかしながら、上述したようなスポンジや高い発泡倍率をもつ発泡体を微生物担体として流動床式汚水処理に用いた場合、担体同士あるいは担体と槽内壁の擦れによる摩耗が大きく、担体の流出、減少ひいては汚水処理性能の低下に繋がり易いという問題が発生する。耐摩耗性を改善するために、化学発泡剤（例えば、重曹クエン酸やアゾジカルボンアミド等）を用いた低発泡倍率の発泡体等もあるが、製造時に大量のガス（例えば二酸化炭素やアンモニア等）を発生し環境に良いとは言い難く、その上これら化学発泡剤は高価なものが多い。
また、スポンジ状担体や多孔質担体では、長期使用による微生物の増殖により目詰まりが発生し易い。目詰まりが発生すれば担体内部は嫌気状態となり、好気性微生物が死滅して剥離する事による水質汚染、あるいは嫌気性微生物の増殖による酢酸・プロピオン酸・メタンガスといった悪臭成分の発生が促進される。また、好気性微生物の絶対量が低下すればアンモニア性窒素などの無機化合物の酸化処理能力も低下する。
また、無機系担体は比重が大きいため、流動床式汚水処理槽での使用には流動性の面で不適切である。
また、このような汚水処理用微生物担体は、微生物が付着し易いように表面積が広く、担体が複数個積み重なっても汚水との接触面積が確保される空間を有する３次元立体構造に成形することが汚水の処理効率を高める上で重要である。上記しかも汚水処理の実用化には、大量の担体が必要であり、それらの担体を容易に効率よく低コストにて量産できることが望まれるが、上述の球状担体では個別成形となるので生産コストが高くなり、無機系多孔質担体では無機物のスラリーを高温高圧下で水熱反応処理して形成するので大量の担体を製造するのに手間がかかる欠点がある。また、スポンジ状担体及び球状担体では、汚水との接触面積が確保される空間を有する３次元立体構造に形成されてはいるものの、その表面積をより一層大きくして微生物の付着率を向上させることが望まれていた。

特開平６−７７８９号公報（図１）実開昭５５−６５１９８号公報（第１図〜第４図）実開昭５５−１１５３９９号公報（第１図〜第３図）特開昭６２−１８３８９８号公報

本発明は、微生物の付着・保持性に優れる汚水処理用微生物担体、その製造方法及びそれを用いた汚水処理方法を提供することを課題とする。
また、本発明は、流動時の耐摩耗性に優れる汚水処理用微生物担体を提供することを課題とする。
また、本発明は、流動床式汚水処理槽に使用された場合においても、流動性に優れる汚水処理用微生物担体を提供することを課題とする。
また、本発明は、固定床式汚水処理槽に使用された場合においても、処理性能に優れる汚水処理用微生物担体を提供することを課題とする。
また、本発明は、汚水ろ過処理槽に使用された場合においても、ろ過性能に優れる汚水処理用微生物担体を提供することを課題とする。
また、本発明は、比較的容易かつ安価に、さらには環境負荷を上げずに製造可能な汚水処理用微生物担体を提供することを課題とする。

かくして、本発明によれば、熱可塑性樹脂に少なくとも無機水和物を添加した混合物を成形し、かつ成形時の熱で無機水和物の結晶水を脱離させることにより生じる水泡及び／又は気泡を自由破泡させて、成形体の表面に凹凸を有する汚水処理用微生物担体を得る汚水処理用微生物担体の製造方法が提供される。

また、本発明は別の観点によれば、上記汚水処理用微生物担体の製造方法によって得られた汚水処理用微生物担体を提供できる。
また、本発明は、さらに別の観点によれば、上記汚水処理用微生物担体を複数個汚水中に投入し、それらの微生物担体に着生する微生物により汚水を処理する汚水処理方法を提供できる。

本発明によれば、成形時の熱によって熱可塑性樹脂と混合された無機水和物中の結晶水が脱離して水泡及び／又は気泡が発生する。この水泡及び／又は気泡が成形体表面で破泡することによって、表面があたかも凹凸の樹皮表面あるいは断面形状がリアス式海岸のように不規則な起伏形状に荒らされ、従来に比して大幅に表面積が増大した本発明の汚水処理用微生物担体を得ることができる。
この微生物担体は、微小な凹凸が多数形成され表面積が（従来品に比して）大幅に増大しているので、微生物の付着性・保持性が大幅に向上し、それに加えて無機水和物の添加によって耐摩耗性が大幅に向上する。
また、この微生物担体を用いた汚水処理方法によれば、工場排水や生活排水等の汚水を効率よく浄化処理することができる。特に、アンモニアを含む汚水の硝化用担体として使用するのが好適である。

本発明において、微生物担体の成形方法は特に限定されないが、押出成形法によって成形するのが、無機水和物中の結晶水に起因する担体表面での破泡によって多数の凹凸を容易に形成でき、かつ微生物担体を低コストにて量産できる点で好ましい。この際、熱可塑性樹脂や無機水和物の種類にもよるが、無機水和物の全結晶水脱離（解離）温度を大きく超える温度での成形は好ましくない。例えば１００〜３００℃、好ましくは１２０〜２８０℃、さらに好ましくは１４０〜２７０℃である。なお、無機水和物の結晶水の脱離により生じる水泡及び／又は気泡を利用して担体表面を荒らすので、化学発泡剤を用いた場合の環境負荷となるガス（例えば二酸化炭素やアンモニア等）を発生することがないという利点もある。

本発明において、熱可塑性樹脂に少なくとも無機水和物を添加して成形された成形体の比重を０．７〜１．４、好ましくは０．８〜１．２、さらに好ましくは０．９〜１．１に設定することにより、流動性に優れた微生物担体を得ることができる。この範囲を超えると流動性は著しく低下する。

本発明において、熱可塑性樹脂としては特に限定されないが、耐摩耗性を向上させる上でポリオレフィン系樹脂が好ましい。ポリオレフィン系樹脂としてはオレフィンの単独、もしくは共重合体が挙げられる。オレフィンとしては、例えばエチレン、プロピレン、１−ブチレン、イソブチレン、１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−ウンデセン、１−ドデセン等のα−Ｃ_2-20オレフィンなどが挙げられる。

オレフィン系樹脂は、オレフィンと共重合性モノマーとの共重合体であっても良い。共重合性モノマーとしては、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、ビニルエステル、環状オレフィン類、シアン化ビニル、ジエン等が例示できる。これらの共重合性モノマーは単独で又は２種以上組み合わせて使用しても良い。これらのオレフィン系樹脂の内、ポリエチレン系樹脂（例えば低、中、又は高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体など）、ポリプロピレン系樹脂（例えばポリプロピレン、プロピレン−エチレン共重合体など）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、プロピレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸メチル共重合体が好ましい。また、共重合体はランダム共重合体であってもブロック共重合体であっても良い。

これらポリオレフィン系樹脂は単独でも、２種以上組み合わせて使用しても良い。破泡による表面の凹凸を増加させて表面積を増加させるには２種以上の樹脂を混合して樹脂間に非相溶性の界面を形成させるのが好ましい。つまり、ポリオレフィン系樹脂に加えて、表面の荒れを増大させる目的で他の非相溶系の熱可塑性樹脂（例えばスチレン系樹脂、ビニル系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、ポリビニルケトン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂など）を単独、又は２種以上添加しても良い。また、微生物付着の性能を上げる目的で親水性樹脂（ポリビニルアルコール、ポリエーテルエステルアミド等）や吸水性樹脂（ポリアクリル酸系吸水性樹脂、熱可塑性ノニオン型吸水性樹脂等）を添加しても良い。

本発明において、ポリオレフィン系樹脂としては、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル等が挙げられ、中でも高密度ポリエチレンが好ましい。また、スチレン系樹脂としては、ポリスチレン、アクリロニトリル‐スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。ビニル系樹脂としては、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール等が挙げられる。（メタ）アクリル系樹脂としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル等の重合体及び共重合体が挙げられる。ポリビニルケトン系樹脂としては、ポリビニルメチルケトン、ポリビニルエチルケトン等が挙げられる。ポリアミド系樹脂としては、ポリアミド、ポリアミド３、ポリアミド４、ポリアミド４‐６、ポリアミド６等が挙げられる。ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアクリレート等が挙げられる。

本発明において、無機水和物としては、常温・常圧下で結晶水を有する無機塩であって、５０〜３００℃の間で結晶水の全てもしくは一部を脱離（遊離）するものであれば特に限定されず、例えば、硫酸カルシウム２水和物（石膏）、水酸化アルミニウム３水和物、硫酸ナトリウム１０水和物、チオ硫酸ナトリウム５水和物、硫酸アルミニウム１８水和物、硫酸マグネシウム７水和物、チオ硫酸マグネシウム６水和物、炭酸ナトリウム７水和物もしくは１０水和物、ミョウバンなどが挙げられる。これらの中でも安全性、安価、入手のし易さの点から硫酸カルシウム２水和物（石膏）が好ましい。この石膏の種類は特に限定されず、天然石膏でも化学石膏でもよい。

本発明において、微生物担体の原材料としては、具体的には熱可塑性樹脂５０〜９９重量部に対して無機水和物５０〜１重量部を添加した混合物が用いられ、好ましくは熱可塑性樹脂：無機水和物が６０〜９８重量部：４０〜２重量部、さらに好ましくは７０〜９５重量部：３０〜５重量部である。また、熱可塑性樹脂として、ポリオレフィン系樹脂に非相溶系樹脂を混合する場合、ポリオレフィン系樹脂と非相溶系樹脂と無機水和物との重量比は３０〜９６：３０〜２：４０〜２が好ましく、さらに好ましくは５０〜９０：２０〜５：３０〜５である。
このような混合物にすることにより微生物の付着性・保持性の良好な凹凸が形成でき、しかも耐摩耗性に優れた微生物担体を得ることができる。なお、無機水和物が全体量の１重量部より少ないと、担体表面の凹凸が少なくなり微生物の付着性・保持性が低下する。また、無機水和物が熱可塑性樹脂に対して５０重量部よりも多いと、微生物担体の比重が大きくなり過ぎて流動床式汚水処理槽で使用する場合の担体の流動性が低下し、攪拌流を起こすためのエネルギーが大きくなる問題がある。

本発明において、微生物担体を流動床用担体として使用するときは、外径１〜５０ｍｍ、長さ１〜５０ｍｍの円柱状、円筒状又は網目円筒状であって、比重０．８〜１．２に設定されたものが好ましく、さらに好ましくは外径１〜２０ｍｍ、長さ１〜２０ｍｍ、比重０．９〜１．１である。
このように構成することによって、流動床式汚水処理槽における流動性が良好で、かつ効率のよい汚水処理を行うことができる微生物担体を得ることができる。なお、微生物担体の形状としては、円柱状以外には角柱状、円筒状以外には偏平筒体、多角形筒体、網目円筒状以外には網目偏平筒状、網目多角形筒状等であってもよい。さらに、円筒体又は網目円筒体の内部、外部あるいはその両方（外部のみの場合は円柱体も含む）にヒレや間仕切りといった突起物をつけて表面積をより大きくするようにしてもよい。なお、微生物担体において、外径が１ｍｍ及び／又は長さが１ｍｍよりも小さいと、付着微生物による担体の目詰まりを起こしたり、汚水処理槽の担体流失防止スクリーンの目の大きさも小さくしなければならず、またこのスクリーンが目詰まりし易くなって安定運転し難くなる。逆に、微生物担体の外径が５０ｍｍ及び／又は長さが５０ｍｍよりも大きいと、汚水処理槽の容積当たりの微生物担体の充填（投入）比率を大きくしなければ微生物着生のための表面積が足りなくなって十分な微生物量が得られなくなり、処理効率が低下してしまう。また、微生物担体において、比重０．８〜１．２の範囲から逸脱すると、流動床式汚水処理槽における流動性が著しく低下し、汚水処理効率が低下する。

本発明において、微生物担体を固定床用担体として使用するときは、外径１〜２０ｃｍｍ、長さ５０〜５００ｃｍの円柱状、円筒状又は網目円筒状が好ましく、網目板状でもよい。さらに、円筒体又は網目円筒体の内部、外部あるいはその両方（外部のみの場合は円柱体も含む）にヒレや間仕切りといった突起物をつけて表面積をより大きくするようにしてもよい。なお、微生物担体において、外径が１ｃｍ及び／又は長さが５０ｃｍよりも小さいと、上述した流動床の場合と同じ問題が発生する。逆に、微生物担体の外径が２０ｃｍ及び／又は長さが５００ｃｍよりも大きくなれば、汚水処理槽の容積当たりの微生物担体の充填（投入）比率を大きくしなければ微生物着生のための表面積が足りなくなって十分な微生物量が得られなくなり、処理効率が低下してしまう。

本発明において、微生物担体を円柱状、円筒状又は網目円筒状等に成形する方法は特に限定されるものではないが、押出成形法が容易に、かつ低コストにて量産できる観点から好ましい。例えば円柱状又は円筒状に成形する場合は、一般的な押出機にてダイスから混合物を連続的に円柱状又は円筒状に押出せばよく、網目円筒状に成形する場合は、従来公知の網目一体押出し成形法により複数のストランドを円筒状に押出しつつ交差させて成形すればよい。なお、網目筒状体の成形方法の詳細については、特公昭３４−４１８５号公報が参照される。

熱可塑性樹脂と無機水和物とからなる樹脂組成物には、必要に応じて種々の添加剤、例えば、比重調整剤（不活性の酸化亜鉛、タルク、炭酸カルシウム等）、界面活性剤、安定剤（酸化防止剤、熱安定剤など）、分散剤、核剤、可塑剤（フタル酸エステル、脂肪酸系可塑剤、リン酸系可塑剤など）、着色剤、充填剤、補強材（ガラス繊維、炭素繊維などの繊維状充填材など）、増粘剤等を適量添加しても良い。また、破泡のための発泡を促進もしくは比重調整の目的で化学発泡剤（重曹クエン酸、アゾジカルボンアミド等）を少量添加しても良い。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳説する。なお、これによって本発明は限定されるものではない。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１の汚水処理用微生物担体を示す斜視図であり、図２は同実施の形態１の微生物担体の横断面の一部を示す顕微鏡写真であり、図３は従来の円筒状微生物担体（他社品）の横断面の一部を示す顕微鏡写真である。この微生物担体１は、ポリオレフィン系樹脂として高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）８５重量部と、非相溶系樹脂としてエチレン‐酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）１０重量部と、無機水和物として硫酸カルシウム２水和物（石膏）５重量部とをこの比率で少なくとも含む混合物から円筒状に押出し成形されたものである。

また、この微生物担体１は、その表面、つまり外周面及び内周面に多数の微小な凹凸を有すると共に、その切り口である端面には微細な凹部を多数有している。この多数の凹凸は、上記混合物を溶融して円筒状に押出し成形する際に、無機水和物の結晶水の脱離により生じる水泡及び／又は気泡の筒体表面での自由破泡によって形成されており、それによって筒体表面があたかも凹凸の樹皮表面のように（断面形状がリアス式海岸のように）不規則な起伏を有する荒れたものとなっている。多数の凹凸は、水泡及び／又は気泡の表面での自由破泡によって形成されている。この微生物担体１は、平均外径Ｄ₁：約１１ｍｍ、平均内径Ｄ₂：約７ｍｍ、長さＬ₁：約１０ｍｍ、比重約０．８６の円筒状に形成されている。

次に、実施の形態１の汚水処理用微生物担体の製造方法を説明する。この微生物担体１の製造方法は特に限定されないが、生産性の面から押出成形法が好ましい。押出し成形において、押出成形機の先端部（ダイス）の形状は特に限定されず、ノズルダイ、サーキュラダイ（ラウンドダイ）、Ｔダイ、フラットダイ等使用可能であるが、１次成形で筒状体が成形可能なサーキュラダイが好ましい。成形温度としては、この場合、１６０〜２２０℃である。このような条件で、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）８５重量部とエチレン‐酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）１０重量部と硫酸カルシウム２水和物（石膏）５重量部とをこの比率で少なくとも含む混合物を押出成形機にて押出し成形することにより、ダイスから筒状成形物が連続的に押出され、かつ円筒状成形物内の無機水和物の結晶水が脱離してなる水泡や気泡の一部が外気中へ自由破泡し、表面全体が不規則な凹凸形状に荒らされた発泡円筒状成形物が得られる。その後、この長尺の筒状成形物を所定長さ（この場合約１０ｍｍ）に切断して、本発明の微生物担体１が得られる。

かくして、本発明の実施の形態１の微生物担体１によれば、図２に示すように、その表面に多数の微小な凹凸があたかもリアス式海岸のように不規則な断面形状に形成され、図３に示す従来品に比して大幅に表面積が増加している。したがって、本発明の微生物担体１は、表面積が大幅に増加した多数の微小な凹凸により微生物の付着性及び保持性に優れ、高い汚水処理効果を得ることができる。また、この微生物担体１は、既設の押出成形機を使用して効率よく低コストにて大量生産することができる。この際、発泡するガスは水蒸気であるため環境悪化とならない。

［実施の形態２］
図４は本発明の実施の形態２の汚水処理用微生物担体を示す概略斜視図である。上記実施の形態１の微生物担体１は筒状に形成されているが、この実施の形態２の微生物担体２は網目筒状に形成されており、実施の形態１に比して表面積がさらに増加している。

この微生物担体２は、ポリオレフィン系樹脂として高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）９２重量部と、エチレン酢酸ビニル５重量部と、無機水和物として硫酸カルシウム２水和物（石膏）３重量部との混合物から網目筒状に押出し成形されたものであり、平均外径Ｄ₃：約８０ｍｍ、長さＬ₂：約８０ｍｍ、ストランド３の直径ｄ：約５ｍｍ、ストランドピッチ（ストランドの中心間距離）Ｐ：約２５ｍｍ、比重約０．８６である。

この微生物担体２の製造は、押出成形機によって上記混合物がダイス温度１６０〜２２０℃で押出された網目筒状体を冷却槽を通過させ冷却・固化させながら引き取る。この押出成形時において、押出成形機から外部へ押出された直後に網目筒状成形物内の無機水和物の結晶水が脱離してなる水泡や気泡の一部が外気中へ自由破泡し、表面全体が不規則な凹凸形状に荒らされた発泡網目筒状成形物が得られる。その後、この長尺の筒状成形物を所定長さ（この場合約８０ｍｍ）に切断して、本発明の微生物担体２が得られる（網目筒状体の成形方法の詳細については、特公昭３４−４１８５号公報参照）。

かくして、本発明の実施の形態２の微生物担体２によれば、実施の形態１（図２）と同様に、その表面に多数の微小な凹凸があたかもリアス式海岸のように不規則な断面形状に形成されている。したがって、本発明の微生物担体２は、表面積がさらに大幅に増加した多数の微小な凹凸により微生物の付着性及び保持性に優れ、高い汚水処理効果を得ることができる。また、この微生物担体２は、既設の押出成形機を使用して効率よく低コストにて大量生産することができる。この際、発泡するガスは水蒸気であるため環境悪化とならない。

次に、以上の構成からなる微生物担体を用いて汚水を処理する方法の一例を具体的に説明する。この場合、実施の形態１の微生物担体１を用いた場合で説明するが、実施の形態２の微生物担体２を用いてもよく、あるいは両方を一緒に用いてもよい。
図５は、微生物担体を投入する排水処理槽を説明する概略構成説明図である。この図５において、流動床式排水処理槽（曝気槽）１０は、処理本槽１１と、この処理本槽１１の内底部に配置された散気管１２と、仕切板１３と、散気管１２に加圧空気又は酸素を供給するブロア１４とを備える。なお、Ｗは処理本槽内の排水である。

汚水中の無機・有機汚濁物の処理においては、処理本槽１１内の排水Ｗ中に、例えば処理本槽１１の容積の約３０部量の微生物担体１を投入する。なお、担体１の投入量は、処理本槽１１の容積、汚水の性状、濃度等を考慮して最適な量を決定する。その後、ブロア１４を作動させて散気管１２から適宜空気の供給を続けると、微生物担体１が処理本槽１１内を排水Ｗの攪拌流に沿って底層から上層、上層から底層へと流動する。この間、排水Ｗ中の各微生物担体１、特に表面の多数の凹部に多量の微生物が着生し、微生物の活動が活発になることにより排水Ｗが処理される。この際、流動時に各微生物担体１同士が衝突したり、担体１が処理本槽１１内面に衝突することがあるが、比較的強度の大きいポリオレフィン系樹脂と無機水和物の無機化合物によって担体１の耐摩耗性が向上し、それによって担体１の欠落が低減すると共に、担体１の筒体表面の多数の微細な凹凸に多量の微生物が着生しているので、高い排水処理効果を得ることができる。

また、微生物担体１が筒状であるため、外周面と内周面に多数の凹凸が形成され、微生物が着生する表面積が大きく、汚水処理効率に有利である。また、微生物担体１は筒状であるため内部に付着した微生物と汚水との接触効率が良好となり、担体１の筒内部に発生した微生物は、流動床としての担体１の流動時に適度に剥離して内部の目詰まりが防止できる。

さらに、以上の構成からなる実施の形態１の微生物担体１を用いて汚水をろ過する方法も説明する。微生物担体１は、比重を選択する事によって下向流ろ過・上向流ろ過のどちらでも選択できる。この場合、実施の形態１の微生物担体１を用いた場合で説明するが、実施の形態２の微生物担体２を用いても、あるいは実施の形態１及び２の微生物担体１及び２の両方を一緒に用いてもよい。

図６は微生物担体を投入する下向流式ろ過槽を説明する概略構成説明図である。この下向流式ろ過処理は、上部の排水取入れ口と下部の浄化水排出口とを有する下向流式ろ過本槽７と、このろ過本槽７の内底部に配置された散気管４と、ろ過本槽７内の下部に配置された微生物担体流出防止ネット８と、散気管４に加圧空気又は酸素を供給する逆洗ブロア９とを備える。この下向流式ろ過槽に投入する微生物担体１の投入量は、ろ過本槽７内の容積、汚水の性状、濃度等を考慮して最適な量を決定する。また、微生物担体１としての比重は１．１以上のものを選択する。
この下向流式ろ過処理は、ろ過本槽７内の排水Ｗ中に微生物担体１を投入し、ろ過本槽７上部より懸濁物（ＳＳ）を含む排水Ｗをろ過本槽７内に流入させ、ろ過本槽７の下部より流出させる。この間、排水Ｗ中の各微生物担体１、特に表面の多数の凹部に多量の懸濁物が捕捉されることにより排水Ｗがろ過処理される。この際、排水流動時に各微生物担体１同士が衝突したり、担体１が処理本槽７内面に衝突することがあるが、比較的強度の大きいポリオレフィン系樹脂と無機水和物の無機化合物によって担体１の耐摩耗性が向上し、それによって担体１の欠落が低減すると共に、担体１の筒体表面の多数の微細な凹凸に多量の微生物が着生しているので、高い排水ろ過処理効果を得ることができる。

なお、下向流式ろ過では、逆洗ブロア９による逆洗操作時に流動した懸濁物は再沈静時に粒子の大きなものが下層に沈積し、残りの小さなものが上層に沈積する。この状態で再び下向流でろ過すれば上層の細かい粒子でほとんどの懸濁物が抑留されてろ過損失水頭の上昇が速くなる。この現象を解消するために後述する上向流式ろ過方式を採用しても良い。

図７は上向流式ろ過槽を示す。この上向流式ろ過槽は、下部の排水取入れ口と上部の浄化水排出口とを有する上向流式ろ過本槽１０と、このろ過本槽１０の内底部に配置された散気管４と、ろ過本槽７内の上部に配置された微生物担体流出防止ネット８と、散気管４に加圧空気又は酸素を供給する逆洗ブロア９とを備える。なお、Ｗはろ過本槽１０内の排水である。この上向流式ろ過槽に投入する微生物担体１の投入量は、ろ過本槽１０の容積、汚水の性状、濃度等を考慮して最適な量を決定する。また、微生物担体１としては比重が０．９以下のものを選択する。
この上向流式ろ過槽による汚水処理は、下部より懸濁物（ＳＳ）を含む排水Ｗをろ過本槽１０内に流入させ、ろ過本槽１０の上部より流出させる。この間、排水中Ｗの各微生物担体１、特に表面の多数の凹部に多量の懸濁物が捕捉させることにより排水Ｗがろ過処理される。この際、排水流動時に各微生物担体１同士が衝突したり、担体１が処理本槽１０内面に衝突することがある。比較的強度の大きいポリオレフィン系樹脂と無機水和物の無機化合物によって担体１の耐摩耗性が向上し、それによって担体１の欠落が低減すると共に、担体１の筒体表面の多数の微生物が着生しているので、高い排水ろ過処理効果を得ることができる。

表１に示す配合で１軸押出機（２０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２５、フルフライト型スクリュー）を用いて、成形温度１８５〜２１０℃で押出し成形し、実施例１〜７の外径約１１ｍｍ、内径約７ｍｍの円筒状微生物担体を得た。得られた微生物担体を以下の方法で評価し、その結果を表１に示した。
流動性：前記方法で得られた実施の形態１〜７について、微生物担体１０個を２Ｌの純水で満たされた水槽に投入し、水槽底部から曝気強度を変えて曝気してゆき、全ての担体が流動をはじめる強度を測定した。
微生物付着性：前記方法で得られた実施の形態１〜７について、微生物担体５個を２Ｌの水槽に入れ、ＢＯＤ濃度１４０ｍｇ／Ｌの人工下水１ＬとＳＳ濃度２００ｍｇ／Ｌの活性汚泥１Ｌを水槽に注入した。そして、前記試験で確認した各実施例に対応する曝気強度で曝気した。そこに、ＢＯＤ濃度１４０ｍｇ／Ｌの人工下水を５Ｌ／日、ＳＳ濃度２００ｍｇ／Ｌの活性汚泥を５Ｌ／日の速度で添加した。水槽内は２Ｌで一定させており、過剰分は流出させた。この条件で２０日間放置しておき、担体への微生物付着重量を測定した。
耐摩耗性：前記方法で得られた実施の形態１〜７について、２Ｌの水が入った容器に担体を１０個投入し、撹拌機にて回転数３００ｒｐｍで撹拌させ、時間経時に伴う外観、重量変化を測定した。

表２に示す配合で実施例と同様にして比較例１〜４の外径約１０ｍｍ、内径約７ｍｍの円筒状微生物担体を得た。得られた比較例１〜４の微生物担体について、実施例と同方法にて評価し、その結果を表２に示した。なお、比較例３、４は、発泡剤としてアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）を用いた発泡体である。
また、比較例５としてスポンジ状担体（ポリウレタン製）を実施例と同方法にて評価し、その結果を表２に示した。

表１と表２に示すように、流動性を表す曝気強度については、実施の形態１〜７はそれぞれ２５ｍ³／ｍ³／ｈｒであり、比較例１、２はそれぞれ２０ｍ³／ｍ³／ｈｒであり、比較例３、４はそれぞれ４５ｍ³／ｍ³／ｈｒであり、比較例６は３９ｍ³／ｍ³／ｈｒであった。この結果から、実施の形態１〜７及び比較例１、２については流動性は良好であるが、比較例３〜５については流動性が良くないということが分かる。つまり、比較例３、４は発泡倍率が高いために比重が小さくなり、比較例５はスポンジであるため比重はかなり小さく、そのためこれらの担体は水槽底部まで流動することが困難であった。

微生物付着性を表す微生物の付着重量については、実施の形態１〜７は４１．０〜５０．０ｍｇであり、比較例１〜４は８．０〜１３．０ｍｇであり、比較例５は２５．０ｍｇであった。なお、付着重量は、担体の総個数についての微生物の総付着重量である。この結果から、実施の形態１〜７は比較例１〜５に比して微生物付着性が格段に優れていることが分かる。つまり、実施の形態１〜７の担体表面は、発泡剤を使用した比較例３、４に比して大きく、これは無機水和物の結晶水に起因する担体表面での破泡による凹凸形成が発泡剤よりも優れているためであると推察される。

耐摩耗性を表す担体の重量減少率については、実施の形態１〜７はそれぞれ１％、比較例１〜４は１〜２％、比較例５は２２％であった。この結果から、硬い高密度ポリエチレンを主要構成材料とする実施の形態１〜７及び比較例１〜４は耐摩耗性に優れ、これらに比して柔らかいポリウレタン製の比較例５は耐摩耗性に劣ることが分かる。

次に、図４で説明した網目円筒状の微生物担体（実施例８、９及び１０）として、表３に示したような材料の配合比率、サイズで作製した。なお、実施例８〜１０の微生物担体の長さは、その外径と略等しい寸法である。また、表３に実施例８〜１０の比表面積も示した。この比表面積とは、処理槽１ｍ³中に充填できる最大個数の担体の総表面積（概算）であり、実施例８では３２０ｍ²／ｍ³、実施例９では７０ｍ²／ｍ³、実施例１０では５５ｍ²／ｍ³である。これらの比表面積を参考にして、必要な汚水処理能力や処理方式（固定床又は流動床）に見合う担体のサイズ、個数等を選択することができる。

本発明の実施の形態１の汚水処理用微生物担体を示す斜視図である。同実施の形態１の微生物担体の横断面の一部を示す顕微鏡写真である。従来の円筒状微生物担体（他社品）の横断面の一部を示す顕微鏡写真である。本発明の実施の形態２の汚水処理用微生物担体を示す概略斜視図である。本発明の微生物担体を投入する排水処理槽を説明する概略構成説明図である。本発明の微生物担体を投入する上向流式ろ過槽を説明する概略構成説明図である。本発明の微生物担体を投入する下降流式ろ過槽を説明する概略構成説明図である。

符号の説明

１、２微生物担体
３ストランド
Ｄ₁、Ｄ₃ 平均外径
Ｄ₂ 平均内径
ｄ直径
Ｌ₁、Ｌ₂ 長さ
Ｐストランドピッチ

Claims

熱可塑性樹脂に少なくとも無機水和物を添加した混合物を成形し、かつ成形時の熱で無機水和物の結晶水を脱離させることにより生じる水泡及び／又は気泡を自由破泡させて、成形体の表面に凹凸を有する汚水処理用微生物担体を得ることを特徴とする汚水処理用微生物担体の製造方法。
熱可塑性樹脂５０〜９９重量部に対して無機水和物５０〜１重量部を添加する請求項１に記載の汚水処理用微生物担体の製造方法。
熱可塑性樹脂が少なくともポリオレフィン系樹脂を含み、無機水和物が少なくとも硫酸カルシウム２水和物を含む請求項１又は２に記載の汚水処理用微生物担体の製造方法。
成形体が、比重：０．６〜１．５に設定される請求項１〜３の何れか１つに記載の汚水処理用微生物担体の製造方法。
成形体が、円柱状、円筒状、網目円筒状又は網目板状に成形される請求項１〜４の何れか１つに記載の汚水処理用微生物担体の製造方法。
成形体が、混合物の網目一体押出し成形法により網目円筒状に成形される請求項５に記載の汚水処理用微生物担体の製造方法。
請求項１〜６の何れか１つに記載の汚水処理用微生物担体の製造方法によって得られたことを特徴とする汚水処理用微生物担体。
請求項７に記載の汚水処理用微生物担体を汚水中に投入し、それらの微生物担体に着生する微生物により汚水を処理することを特徴とする汚水処理方法。