JPH10118679A

JPH10118679A - 充填濾材及びそれを用いた汚水浄化方法

Info

Publication number: JPH10118679A
Application number: JP29798096A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Kaneko; 正道金子
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 1998-05-12

Abstract

(57)【要約】【解決手段】熱可塑性発泡樹脂粒子の多数個から成る
汚水浄化用充填濾材であって、該熱可塑性発泡樹脂粒子
の樹脂がポリオレフィン系樹脂又はポリスチレン系共重
合樹脂であり、密度が０．０２〜０．０９ｇ／ｃｍ³、
粒径が２〜７ｍｍ、充填空隙率が３０〜４５％である汚
水浄化用充填濾材。【効果】耐油性に優れ、通水抵抗が小さく、充填材に
付着した汚泥の流出を抑えた汚水浄化用充填濾材を提供
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は生活雑排水、便排水
等の汚水の浄化処理に用いられる汚水浄化用充填濾材に
関し、更には浄化性能、通水性に優れた微生物坦持充填
濾材に関する。

【０００２】

【従来の技術】生活雑排水等の汚水浄化には生物処理が
一般的に行われている。これは汚水中で培養した微生物
が汚水中の有機物等を同化あるいは異化して汚水を浄化
する作用を利用するものである。また、従来から汚水浄
化槽の微生物坦体として熱可塑性樹脂発泡粒子を用いる
ことは知られている。

【０００３】特開平６−２７７４０７号公報には発泡ス
チロール等の充填層を濾床とする懸濁液の濾過装置が開
示されている。この濾過装置においては濾材の粒径は
０．５〜１ｍｍの小粒子が用いられ、１０μｍ以上の有
機性ＳＳの９５％が除去されることが示されている。特
開平７−２６５８８７号公報には粒径０．５〜１０ｍｍ
の発泡スチロール片が好気性処理槽用の微生物接触濾材
として開示されている。

【０００４】しかし上記公報に示されるような発泡スチ
ロールは耐油性に劣り、充填材が油分を多量に含む家庭
排水等に長期間接触したり、浄化槽分掃時に充填材に溶
剤が接触すると充填濾過材が劣化、溶解する恐れがあっ
た。また、充填材が粒径０．５ｍｍのように小さい粒子
では濾過水の通水抵抗が大きく、濾液導入部と排出部の
差圧が大きくなるという問題があった。

【０００５】スチレン系樹脂以外にもオレフィン系樹脂
を用いた汚水浄化用充填材も知られている。特開昭５５
−５４００６号公報には比重０．１〜０．８、粒径２〜
３ｍｍの発泡ポリエチレン粒子が懸濁液の清澄化処理装
置の濾材として開示されている。生活雑排水等の汚水浄
化処理に微生物接触濾材として比重０．１〜０．８の粒
子を用いると粒子の密度が大きいため粒子の圧縮変形が
起こらず粒子間空隙が大きく、また水流により粒子が回
転浮遊するため、粒子間の隙間から粒子に付着した微生
物の細胞体である汚泥が処理水中に流出するという問題
があった。

【０００６】また、特開平８−１４１５８８号公報には
ポリプロピレンに親水性粉体を分散させ、クラッシャー
で直径を０．１〜３００ｍｍに破砕した濾材が開示され
ている。しかし、破砕品であるため０．１ｍｍ程度の微
細な粒子が混在し、この微細粒子が濾材流出防止フィル
ターを通り抜け、処理水に樹脂粒子が浮遊流出するとい
う問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明においては、こ
のような問題を解決し、耐溶剤性に優れ、通水抵抗が小
さく、充填材への付着微生物等の汚泥の流出を抑え、粒
子形状の揃った汚水浄化用充填濾材を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は熱可塑性発泡樹
脂粒子から成る汚水浄化用充填濾材であって、密度が
０．０２〜０．０９ｇ／ｃｍ³、粒径が２〜７ｍｍ、充
填空隙率が３０〜４５％であることを特徴とする汚水浄
化用充填濾材に係わる。更に、本発明は熱可塑性発泡樹
脂粒子に汚水を浄化する微生物が坦持されている充填濾
材であり、熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂、ある
いは組成がポリオレフィン系樹脂２０〜５０重量％、ス
チレン系共重合樹脂５０〜８０重量％の熱可塑性樹脂組
成物であり、好気性汚水浄化槽に充填されている汚水浄
化用充填濾材に係わる。

【０００９】以下、本発明を図面を用いて詳述する。図
１は本発明における汚水浄化用充填濾材の使用形態を示
す模式説明図である。汚水は流入配管３から浄化槽缶体
１の底部に供給され、缶体内に充填された汚水浄化用の
充填濾材２を通過して浄化され、処理水出口配管４より
排出される。曝気は配管５より空気が供給されて行われ
排気口７から排気される。汚水の供給管と処理水の排出
管のレベル差が汚水を通水するヘッド差８となる。缶体
底部に堆積した固形物は底部排出弁６より除去される。

【００１０】水中充填濾材として用いられる発泡粒子は
水中で浮力を受け、水中充填層の上部粒子ほど下部粒子
の浮力が積算される。最上部の粒子は流出防止のフィル
ター９と下部からの浮上粒子に挟まれ圧縮される。発泡
粒子の圧縮強度が大きい場合には、浮上粒子による圧縮
による変形を受けにくく、充填粒子間の空隙率の減少は
少ない。逆に、発泡粒子の圧縮強度が小さい場合には、
浮上粒子による圧縮による圧縮変形を受け、粒子間が密
に詰まって粒子間空隙率は小さくなる。

【００１１】充填材粒子間の空隙率が大きい、あるいは
粒子間の隙間が大きいと、充填濾材に付着する微生物汚
泥は、濾液と共に処理水中に流出する。従って、粒子間
空隙が下部粒子の浮力により圧縮され、ある程度小さく
なり、かつ粒子サイズも適度なものであることが微生物
汚泥流出抑制に必要である。本発明の発泡粒子充填材
は、発泡粒子の密度が０．０２〜０．０９ｇ／ｃｍ³で
ある。密度が０．０２ｇ／ｃｍ³未満では粒子が密に圧
縮され粒子間隙間が埋まり通水抵抗が大きくなる。密度
が０．０９ｇ／ｃｍ³を越えると粒子は硬く、粒子間空
隙が大きいくなるので汚泥が隙間から流出し、処理水の
水質を低下させることになる。発泡粒子充填材密度の更
に好ましいのは０．０３〜０．０７ｇ／ｃｍ³の範囲で
ある。

【００１２】本発明の発泡粒子は粒径が２〜７ｍｍであ
る。粒径はその粒子と同体積の球状粒子の直径をその粒
子の粒径とする。粒径が２ｍｍ未満では粒子間の空隙が
小さく、濾液の通水抵抗が大きくなる。また、粒径が７
ｍｍを越えると粒子間の空隙が大きくなり、粒子に付着
した汚泥が処理液中に流出する。また、粒径が７ｍｍを
越えると体積当たりの表面積が不足して生物処理効果が
低下する。粒径は更に好ましくは３〜６ｍｍである。

【００１３】本発明の発泡粒子は充填空隙率が３０〜４
５％である。充填空隙率とは粒子の多数個が十分密に充
填された状態での空隙率をいう。充填空隙率が４５％を
越えると粒子間の隙間から汚泥等が流出し処理水の水質
を低下させる。また、充填空隙率が３０％未満の発泡粒
子は形状の制約があり製造しにくい。充填空隙率の更に
好ましい範囲は３３〜４０％である。

【００１４】本発明で用いられる汚水浄化用充填濾材は
熱可塑性樹脂の発泡粒子であり、熱可塑性樹脂としては
耐溶剤性のある樹脂が用いられる。耐油性のある樹脂と
しては生活雑排水等の有機物を含有する汚水中で充填濾
材として実用的に使用できる樹脂をいう。具体的には、
ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系共重合樹脂であ
る。

【００１５】ポリオレフィン系樹脂としては、低、中、
高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、線状超
低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等
で代表されるエチレン系樹脂、ポリプロピレン、共重合
成分がエチレン、ブテン１，４−２メチルペンテンの１
種以上であるプロピレンとのランダム及びブロック共重
合体等で代表されるプロピレン系樹脂、またはこれらの
樹脂の２種以上が混合された混合樹脂、あるいはこれら
の樹脂を５０重量％以上含み他成分が塩化ビニル、エチ
ルアクリレート、メチルアクリレート、アクリル酸等の
成分である共重合、混合樹脂等が用いられる。

【００１６】ポリスチレン系共重合樹脂としては、スチ
レン系モノマーを５０％以上含有するスチレン系共重合
体を用いることができる。スチレン系モノマーとしては
スチレンの外、メチルスチレン、ジメチルスチレン、エ
チルメチルスチレン等の核アルキル置換スチレン、クロ
ルスチレン等の核ハロゲン化スチレン等であり、単独あ
るいは２種以上の混合物として用いられる。スチレン系
共重合モノマーとしては、例えばアクリロニトリル、メ
チルメタクリレート、無水マレイン酸等が挙げられる。

【００１７】組成がポリオレフィン系樹脂２０〜５０重
量％、スチレン系樹脂５０〜８０重量％である樹脂、例
えばグラフト共重合樹脂、を好ましく用いられる。これ
らの中で特に好ましいものは、中、高密度ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン中に酢酸ビニル・エ
チレン共重合体を３０〜５０重量％含む樹脂、スチレン
−アクリロニトリル共重合樹脂であり、更には、高密度
ポリエチレン、ポリプロピレンが好ましい。

【００１８】本発明の発泡粒子の発泡剤には特に制限は
無い。沸点が−８０〜＋１００℃の範囲にある揮発性ガ
ス、液体が使用できる。例えば、ブタン、ｎペンタン、
イソペンタン、ヘキサン、石油エーテル等の脂肪族炭化
水素、シクロペンタン等の環状脂肪族炭化水素、その
外、ハロゲン化炭化水素、炭酸ガス等を用いることがで
きる。

【００１９】本発明の充填材は粒子形状が揃った熱可塑
性発泡樹脂粒子である。発泡粒子の製法としては特に制
限はない。予め樹脂を押出しペレタイズ化しておいて発
泡剤を含浸させ発泡させる、樹脂を押出し含浸させ、発
泡する、あるいは重合時に樹脂を粒子化しながら発泡剤
を含浸させる、等の方法がある。従って、発泡体をクラ
ッシャーで破砕した破砕片等とは異なり、球状あるいは
円柱状に形状の揃ったものである。本発明の発泡粒子に
は必要に応じ、表面に添加剤を塗布する、あるいは樹脂
中に添加剤を練り込むことができる。添加剤としては、
染顔料、滑剤、離型剤、帯電防止剤、発泡核剤、紫外線
安定剤等があげられる。

【００２０】本発明の充填濾材は汚水浄化装置の濾材と
して用いる。汚水浄化装置は汚水を濾材に通液し連続的
に浄化する装置である。装置全体を槽内にまとめたもの
が一般的である。浄化装置は好気性浄化、嫌気性浄化い
ずれでも良い。また、浄化装置には家庭用の小型槽から
５００人槽以上の大型のものがあるが、本発明の充填濾
材は特に制限なく用いることができる。中でも２００人
槽以下のものが好ましく、更には５０人槽以下の比較的
小型の装置に好ましく用いられる。

【００２１】好気性浄化槽では、浄化性能を高めるため
一般に槽下部より適宜曝気処理を行う。本発明の充填材
では曝気処理によっても微生物を充填材表面に保持しつ
つ良好な浄化性能を保ち、かつ粒子付着汚泥の処理水中
への流出を抑えることができる。従って好気性汚水浄化
槽に用いることが好ましい。発泡粒子には微生物の細胞
体である汚泥が蓄積し粒子間を閉塞するので洗浄が必要
である。充填材は浮上しているので上部から洗浄水を流
す等の逆洗が有効である。洗浄後の発泡粒子は浄化用充
填濾材として再使用できる。

【００２２】発泡粒子形状としては表面に微生物が付着
しやすいよう凹凸、しわを設けることができる。発泡粒
子に凹凸、しわを設けるには、発泡粒子を２０〜８０
℃、絶対圧力３５０〜７００ｔｏｒｒ雰囲気中で減圧処
理し、収縮させることで得られる。浄化性能評価には、
処理水のＢＯＤ濃度値、処理水透視度を用いた。

【００２３】

【実施例】以下に実施例によって本発明を更に詳細に説
明する。実施例、比較例中の発泡粒子の密度、直径、独
立気泡率、汚水透視度は以下のように測定した。（１）密度：約５ｇの発泡粒子を小数以下２位で秤量
する。次に、最小目盛単位が１cm³である２００ｃｍ³
ガラス製メスシリンダーに５０〜１００ｃｍ³の水を入
れ、これにメスシリンダーの口径よりやや小さい円形の
金網板であって、その中心部に長さが１５〜３０ｃｍの
針金が直立して固定された発泡粒子の押圧具を没し、そ
の時の水位Ｈ1 ｃｍ³を読み取る。次に押圧具を除き、
秤量した上記発泡粒子をメスシリンダー内に入れ押圧具
を用いて完全に水没させた状態で水位Ｈ2 ｃｍ³を読み
取り、下記の式により発泡粒子の真密度ｄ（ｇ／ｃ
ｍ³）を求めた。ｄ＝Ｗ／（Ｈ2 −Ｈ1 ）ただし、Ｗ：発泡粒子の重量（ｇ）Ｈ1 ：発泡粒子を入れる前の水位（ｃｍ³）Ｈ2 ：発泡粒子を水没した後の水位（ｃｍ³）

【００２４】（２）粒径：ランダムに選んだ粒子５０
個の粒子の粒径の平均値として求める。粒子の断面形状
が円形でない場合、粒径はその粒子と同体積の球状粒子
の直径をその粒子の粒径とする。

【００２５】（３）独立気泡率：密度（ｇ／ｃｍ³）
が既知の発泡体約２４ｃｍ³の真の容積を東芝・ベック
マン社製空気比較式比重計９３０形を用いて測定し、次
式より独立気泡率〔Ｓ，（％）〕を算出する。Ｓ＝（Ｖｘ−Ｗ／ρ）×１００／（Ｖａ−Ｗ／ρ）
（％）Ｖｘ：上記装置で測定した真の発泡体の容積（ｃｍ³）Ｖａ：発泡体の容積〔重量／かさ密度〕（ｃｍ³）Ｗ：発泡体の重量（ｇ） ρ ：発泡体の基材樹脂の密度（ｇ／ｃｍ³）

【００２６】（４）充填空隙率：粒子を５リットルの
円柱容器にとり軽くたたいて５リットル分充填させ、内
容物の重量Ａ（ｇ）を測る。発泡粒子の密度ρ（ｇ／ｃ
ｍ³）から充填空隙率Ｋ（％）は次式より算出する。Ｋ＝１００×（５０００−（Ａ／ρ））／５０００（５）汚水透視度：汚水をガラス製筒状容器にとり、
容器底部が目視できる汚水の水深（ｃｍ）を汚水透視度
とした。

【００２７】（実施例１）直径２０ｃｍ高さ１ｍの缶体
に図１に示すような汚水流入管、処理水排出管、曝気供
給管を取付け、充填材である発泡粒子を高さ５０ｃｍに
充填した。缶体上部には発泡粒子浮上流出防止用のフィ
ルターを取り付けた。供給汚水はＢＯＤ濃度が２００ｍ
ｇ／ｌで、透視度が１５ｃｍのものを用い、発泡粒子と
して、密度０．９４ｇ／ｃｍ³のポリエチレン樹脂から
なる、密度０．０３５ｇ／ｃｍ³、粒径５ｍｍ、独立気
泡率９５％の球状発泡体を用いた。この充填空隙率は３
５％であった。

【００２８】この発泡粒子の汚水浄化性能は、逆洗を１
日１回行い処理開始３日後、処理水のＢＯＤ濃度２０ｍ
ｇ／ｌで、透視度が３０ｃｍと良好なものであった。ま
た、汚水供給管と処理水排出管のヘッド差は１０ｃｍと
したが、通水上詰まりの問題は見られなかった。

【００２９】（実施例２）実施例１と同様の樹脂を用
い、密度０．０８０ｇ／ｃｍ³、粒径２．９ｍｍ、独立
気泡率９５％、充填空隙率３３％の球状発泡体を用いて
実施例１と同様の評価を行った。処理水のＢＯＤ濃度３
５ｍｇ／ｌで、透視度が２５ｃｍとほぼ良好なものであ
った。また、通水上詰まりの問題は見られなかった。

【００３０】（実施例３）発泡粒子として、ポリプロピ
レン樹脂からなり、る密度０．０４０ｇ／ｃｍ³、粒径
３．５ｍｍ、独立気泡率９０％、充填空隙率３６％の球
状発泡体を用いた。実施例１と同様な評価を行ったとこ
ろ、処理水のＢＯＤ濃度２５ｍｇ／ｌで、透視度が３０
ｃｍと良好なものであった。また、通水上詰まりの問題
は見られなかった。

【００３１】（実施例４）発泡粒子として、ポリスチレ
ン中に酢酸ビニル・エチレン共重合体を３５％含む樹脂
からなり、密度０．０７５ｇ／ｃｍ³、粒径４ｍｍ、独
立気泡率８５％、充填空隙率３６％の球状発泡体を用い
た。実施例１と同様な評価を行ったところ、処理水のＢ
ＯＤ濃度３５ｍｇ／ｌで、透視度が２８ｃｍとほぼ良好
なものであった。また、通水上詰まりの問題は見られな
かった。

【００３２】（実施例５）発泡粒子として、スチレン−
アクリロニトリル共重合体樹脂からなり、密度０．０２
２ｇ／ｃｍ³、粒径６．５ｍｍ、独立気泡率８５％、充
填空隙率４０％の球状発泡体を用いた。実施例１と同様
な評価を行ったところ、処理水のＢＯＤ濃度３０ｍｇ／
ｌで、透視度が２６ｃｍとほぼ良好なものであった。ま
た、通水上詰まりの問題は見られなかった。

【００３３】（比較例１）発泡粒子として、高密度ポリ
エチレン樹脂からなり、密度０．１２ｇ／ｃｍ³、粒径
２．５ｍｍ、独立気泡率９５％、充填空隙率３５％の球
状発泡体を用いた。実施例１と同様な評価を行ったとこ
ろ、処理水のＢＯＤ濃度５０ｍｇ／ｌで、透視度が２２
ｃｍであり、浄化性能としては不十分なものであった。
また通水抵抗が大きくなり、長期間の通水処理はできな
かった。

【００３４】（比較例２）発泡粒子として、ポリプロピ
レン樹脂からなり、密度０．１８ｇ／ｃｍ³、粒径３ｍ
ｍ、独立気泡率９５％、充填空隙率３４％の球状発泡体
を用いた。実施例１と同様な評価を行ったところ、処理
水のＢＯＤ濃度５０ｍｇ／ｌで、透視度が２３ｃｍであ
り、浄化性能としては不十分なものであった。充填部に
詰まりが見られ、通水抵抗が著しく上昇し汚水供給の継
続ができなかった。

【００３５】（比較例３）発泡粒子として、ポリプロピ
レン樹脂からなり、密度０．０２５ｇ／ｃｍ³、粒径９
ｍｍ、独立気泡率８２％、充填空隙率３８％の球状発泡
体を用いた。実施例１と同様な評価を行ったところ、処
理水のＢＯＤ濃度６０ｍｇ／ｌで、透視度が２４ｃｍで
あり、浄化性能としては不十分なものであった。また、
通水上詰まりの問題は見られなかった。

【００３６】（比較例４）発泡粒子として、高密度ポリ
エチレン樹脂からなり、密度０．０２５ｇ／ｃｍ³、粒
径６ｍｍ、独立気泡率８５％、充填空隙率４６％の球状
発泡体を用いた。実施例１と同様な評価を行ったとこ
ろ、処理水のＢＯＤ濃度５０ｍｇ／ｌで、透視度が２４
ｃｍであり、浄化性能としては不十分なものであった。

【００３７】（比較例５）発泡粒子として、ポリプロピ
レン樹脂からなり、密度０．０９ｇ／ｃｍ³、粒径１．
６ｍｍ、独立気泡率９５％、充填空隙率３９％の球状発
泡体を用いた。実施例１と同様な評価を行ったところ、
処理水のＢＯＤ濃度４５ｍｇ／ｌで、透視度が２４ｃｍ
であり、浄化性能としては不十分なものであった。ま
た、充填部に詰まりが見られ、通水抵抗が著しく上昇し
汚水供給の継続ができなかった。

【００３８】

【発明の効果】本発明においては、耐油性に優れ、通水
抵抗が小さく、充填材への付着微生物等の汚泥の流出を
抑え、粒子形状の揃った汚水浄化用充填濾材を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における汚水浄化用充填材の使用形態を
示す模式説明図である。

【符号の説明】

１浄化槽缶体２汚水浄化用充填材３汚水供給配管４処理水排出配管５曝気供給用配管６底部抜出し弁７排気口８汚水供給ヘッド差９粒子流出防止フィルター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性発泡樹脂粒子のから成る汚水浄
化用充填濾材であって、密度が０．０２〜０．０９ｇ／
ｃｍ³、粒径が２〜７ｍｍ、充填空隙率が３０〜４５％
であることを特徴とする汚水浄化用充填濾材。
【請求項２】汚水を浄化する微生物が坦持されている
ことを特徴とする請求項１記載の充填濾材。
【請求項３】熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂又
はポリスチレン系共重合樹脂であることを特徴とする請
求項１又は２記載の充填濾材。
【請求項４】熱可塑性樹脂の組成がポリオレフィン系
樹脂２０〜５０重量％、スチレン系樹脂５０〜８０重量
％であることを特徴とする請求項１又は２記載の充填濾
材。
【請求項５】好気性汚水浄化槽に充填されていること
を特徴とする請求項３又は４記載の充填濾材。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の充填濾
材を充填空隙率が３０〜４０％となるように浄化槽に充
填することを特徴とする汚水浄化方法。