JPS58214392A - 排水の多段曝気微生物処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は排水の多段曝気微生物処理法に関する。

さらに詳しくは排水よりも比重の小さい担体粒子に微生
物を付着せしめて排水処理槽に充填すると共に排水を下
向流で導入して前記担体粒子に付着した微生物と好気的
条件下で接触させて排水を連続的に処理し、その際に該
担体粒子の充填層の下方から充填層の上部までの間の水
圧の異なる２以上の吹き込み口から曝気して排水と向流
的に接触させることによって酸素の溶解効率を飛躍的に
増大せしめて効率的に排水を処理する方法に関するもの
である。

微生物を利用する排水処理法は従来から活性汚泥に代表
される微生物単独の浮遊処理法や散水濾床、浸漬式濾床
９回転円板法に見られるような微生物をプラスチック板
等に付着させる固定微生物膜処理法等が存在し、これら
が何れも広゛く用いられていることは周知のとおりであ
る。

さらに、最近では水に浮上性の粒子を微生物の担体とし
て使用し、排水を下向流で通水して好気的に処理する方
法や装置が提案されている。この場合、処理水の一部を
揚水、循環して排水と共に下向流を形成せしめて連続的
に処理する方法や装置が知られており、揚水手段として
は処理槽内に設けたドラフトチューブなどの揚水部に散
気機構から通気してエアリフト効果によって行なう方法
やドラフトチューブを用いずに散気のみによって行なう
方法や処理槽外に設けたポンプを利用する方法が主たる
ものである。これらの例として■実開昭５５−５９１７
１号、■特開昭５４−８５５４２号。

■特開昭５５−１５１５５号、■特開昭５６−７６２９
５号および■特開昭５４−１４２８６３号がある。■お
よび■の技術の共通点は酸素供給を行なう曝気部と浮上
性担体粒子の存在する好気的微生物反応部とが区匁され
、両者が連通して曝気部で供給された酸素、すなわち溶
存酸素が微生物反応部へ移行し、下向流で反応すること
およびそのために曝気部はエアリフト効果によシ水を循
環せしめる機能と酸素を溶解せしめる機能の２つを持た
しめることである。また、■および■け処理槽内の担体
粒子充填層の下部より直接に空気等を吹き込んで対流状
の循環流を生ぜずしめていることが特色となっている。

さらに、■はポンプにより循環流を形成せしめるもので
ある。

水に浮上性の担体粒子を使用する排水の好気的微生物処
理法は従来の活性汚泥法や生物接触酸化法に比べ微生物
の保持量を増大することができ、反応速度を高くとれる
利点がある。たとえば、活性汚泥法などの従来技術で４
−１−ＢＯＤの反応速度が約１に１？ＢＯＤ／ｍｊ・日
であるのに対して５〜１０′ＫｇＢ　ＯＤ／、ｌ・日も
しくけそれ以上の反応速度とすることができる。このよ
うな利点を十分に活かすためには反応に必要な酸素を十
分に供給することができなければならない。

しかしながら、前述した如〈従来のエアリフト型エアレ
ーション方式等によって溶存酸素を増大させて微生物反
応部へ移送する方法でｔよ、気液が並流接触で溶解効率
が悪いため、多縦の溶存酸素を必要とする場合には循環
水ｉｌｌ増加させなければならない。たとえば水深５ｍ
の位置よりガス吹き込みを行なった場合のエアＩＪ７ト
型エアレーション方式の酸素溶解効率は４〜１２％程度
であり、循環水猷を増加させるために多量の空気等を吹
き込むと酸素の溶解効率はむしろ低下する。

このような間顯点を解消した排水の好気的微生物処理方
法を本発明者らは既に提案している（特願昭５７−５５
１８６）。この方法によれば、吹き込みガスと排水とを
向流的に接触させるため、浮上する気泡が下向流によっ
て上昇を抑えられ、排水中での滞留時間が長くなり、ガ
ス中の酸素の溶解効率が飛躍的に増大され、また充填層
に直接ガスを吹き込むことによる微生物の剥離について
は粒子表面に微生物が付着しゃすい細かな凹凸があるも
のを使用して剥離を防ぎ、高反応速度を維持することが
できる。

しかしながら、この方法によると■充填層が高い場合、
充填１層の下部は水圧が高く高効率で酸素が溶解するた
め、充填層上部に到達するまでにガス中の酸素が殆んど
溶解してしまい充填層上部において溶存酸素が欠乏する
、■充填層上部における溶存酸素を充分に確保するため
に充填層下部よシ吹き込むガス量を増加させると、表面
が滑らかな微生物付着粒子を使用した場合、微生物が過
度に剥離してしまう、■充填層を流動層に維持し処理す
る場合には、充填層下部より吹き込むガス量を増やすと
層膨張率が大きくなり、そのため反応槽の容量も大きく
なり、流動層基準の単位体積当りの反応速度および単位
反応槽容積当りの反応速度が低下する、等の問題が生じ
た。この点につき、本発明者らは充填層が６ｍを超える
部分については酸素の溶解効率は上がらず、それ以上の
高さでは酸素が溶は込まず、またガス空塔速度が６　ｍ
／Ｈｒ以下の場合には４ｍを超える部分では酸素の溶解
効率は上昇しないという実験結果を得ている。

本発明は、充填層の下方から充填層の上部までの間の水
圧の異なる２以上の吹き込み口から空気。

純酸素ガスまたは酸素含有ガスを吹き込んで排水と向流
的に接触させることによシ、これらの問題点を一挙に解
消した排水の多段曝気微生物処理法を提供することを目
的とするものである。

すなわち、本発明は微生物を付着させた排水よりも比重
の小さい担体粒子の充填層に排水を下向流で導入し、該
層を通過する際に好気的条件下で微生物と接触させるこ
とによって排水を連続的に処理し、処理水を回収する下
向流による排水の好気的微生物処理法において、該充填
層の下方から充填層の上部までの間の水圧の異なる２以
上の吹き込み口から空気、純酸素ガスまたは酸素含有ガ
スを吹き込んで排水と向流的に接触させるようにしたこ
とを特徴とする排水の多段曝気微生物処理法である。

通常、微生物を付着した担体粒子の充填層内にガスを吹
き込むことは、充填層内に外乱を与え、微生物の剥離、
逆混合等の悪影響を及ぼすと考えられていたが、本発明
者らは実験を重ねて検討した結果、少磁のガスを充填層
内に供給すれば、このような悪影響も生せ′ず、却って
気泡が分散し、溶存酸素不足を簡単に防止できることを
確認した。

さらに、ガスの供給を行なう場合、充填層の下方のみか
らとすると充填層の上部において溶存酸素が欠乏したり
、充填層下部しおいて微生物が過度に剥離してしまうが
、充填層の下方のみでなく上部までの間の適当な箇所よ
りもガスを供給することにより、このような現象は生起
しないことを確認したのである。

すなわち、本発明は排水よりも比重の小さい担体粒子に
微生物を付着させた、該担体粒子の充填層に排水を下向
流で導入して処理することを基本とし、この際に該充填
層の下方から充填層の上部までの間の水圧の異なる２以
上の吹き込み口より曝気を行ない、下向流の排水と向流
的に接触せしめると、充填層全体に均一に酸素を溶解す
ることが可能となり、充填層上部における溶存酸素の欠
乏を防止することができるのである。

また、一般的に下向流微生物処理法Ｇこおいては充填層
の下部には比較的微生物膜の厚い粒子が存在し、特に下
向流流動層の場合にはこの現象が顕層の下部に集まるか
らである。したがって、この充填９部に存在する微生物
膜の厚い粒子層に直接ガスを大曖に吹き込むと、微生物
の過度の剥離が起り、微生物保持量が減少する。特に微
生物付着用粒子として表面が比較的滑らかな粒子を使用
した場合、この剥離現象は顕著である。しかるに、本発
明の如くガスを充填層に分割供給すれば、充填層の下部
に吹き込むガス量を減少させることができるため、この
ような剥離現象を未然に防止することができるのである
。また、微生物付着用粒子として微生物が剥離しにくい
粒子を使用した場合、剥離現象は成程度防止できるが、
充填層の下部に存在する微生物膜の厚い、見かけ比重の
大きい粒子層に大鰍のガスを吹き込むと、この部分の層
膨張率が著しく大きくなり、その結果流動層全体の層膨
張率が大きくなってしまう。しかるに、本発明の如くガ
スを充填層（流動層）に分割供給すれば、充填層の下部
へのガス供給社を減少させることができるので、この部
分の層膨張率を小さくすることができ、したがって流動
層全体の層膨張率も小さくすることができる。

さらに、通常の下向流流動層では、分級現象により充填
層の下部に微生物膜の厚い、見かけ比重の大きい粒子が
集まり、上部へ行くにしたがって微生物膜の薄い、見か
け比重の小さい粒子が集まっているため、一定の層膨張
率を維持するには充填層の下部よ層上部になるにしたが
ってガス供給量を増加させることが好ましい。それ故、
従来の充填層下方のみからガスを吹き込む方法に比べて
・本発明の如くガスを分割供給する方法が一定の層膨張
率を維持する上で優れているのである。

本発明で言う充填層の下方とは充填層下端から反応槽底
部までを意味し、吹き込み口は反応槽底部に近い程好ま
しい。また、充填層の上部とは充填層内の上方部分を意
味し、通常は充填層の上端よｐ１ｍ以下の位置を言う。

本発明における空気、純酸素ガスまたは酸素含有ガスの
供給は、充填層の下方から充填層の上部までの間の水圧
の異なる２以上の吹き込み口から行なうことが必要であ
る。吹き込み口を水圧の同一な箇所に２以上設けても本
発明の目的を達成することはできない。ガス吹き込み口
の数は２以上であれば特に制限はないが、通常の最大水
圧１．０ｋｙ／ｃｌＩ・Ｇ以上の充填層では２〜５箇所
とすることがガス供給量をコントロールしやすいので好
ましい。また、ガス吹き込み口は充填層の下方から充填
層の上部までの間の位置にあればよいが、そのうち少く
とも１箇所を充填層の上部より水圧の高い充填層の下方
に設けておくことが好ましい。

ガス吹き込み口を２段設ける場合には通常、充填層の下
方および充填層内の中間から層上部よシ２１５の間の位
置にそれぞれ１箇所ずつ設け、ガス吹き込み口を５段と
する場合には、通常充填層の下方および充填層内の下方
より　１１５から１／２の間の位置および充填層内の下
方より１／２から２１５の間の位置にそれぞれＩＩＩＩ
ｌ’ｉ所ずつ設ける。

ガス供給口の最大水圧は通常０．５　ｋｙ／ｆｆｌ・Ｇ
以上であることが好ましい。これは最大水圧が０．５に
９／ｃｄ・Ｇ（すなわち、大気圧下で水深５ｍ）未満で
は充填層の上部において溶存酸素が欠乏するほど溶解効
率があがらないからである。さらに酸素溶解の観点から
少くとも１箇所のガス供給口の水圧が０４　ｋｇ／ｃｄ
・Ｇ以上であることが特に好ましい。ガス供給口の水圧
の上限は特にないが、水圧が高くなる層上部で溶存酸素
がなくなるゾーンが増えるため、本発明の多段曝気は好
ましい結果を与える。

特に深層曝気方式では本発明の効果は顕著である。

また、各ガス供給口からのガス供給量は、充填層の下方
の水圧の高い供給口から、それより上方の水圧の低い供
給口に向って順次減少させていくことが酸素溶解のエネ
ルギー効率、すなわち単位電力敏当りの酸素溶解社を向
上させることとなり好ましい。Ｊ４体的には全吹き込み
ガス量のうち６０％以上を充填層の下方より供給し、残
りをそれより上部のガス供給口より供給することが好ま
しい。この上部のガス供給口が２段ある場合は、上段と
下段の吹き込みガス社の比が４＝６〜１：９となるよう
にガスを吹き込むとエネルギー効率が上昇するので好ま
しい。

本発明において使用する担体粒子は、排水よりも比重の
小さい、すなわち、見かけ比重が１０未満の粒子であっ
て水中に存在するとき水を吸収して沈降しないものが適
している。一般的には発泡合成樹脂に無機物質を添加し
て造粒したもの、発泡合成樹脂粒子の表面に無機物質お
よび有機物質の中から選ばれた１種まだは２種以上の物
質を付着させたもの等があげられる。この場合に用いら
れる合成樹脂としてはポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどがあり、粒子の形状
は球状、角柱形１円柱形、中空円筒形など任意である。

また、無機物質としては砂、天然の砕石、活性炭、パー
ライト、シラスバルーン。

石こう、アルミナ、ゼオライト、セラミックス等があり
、有機物質としてはアンスラサイト、石炭。

コークス、ピッチ、廃イオン交換樹ｍｒ−ｒム等がある
。この担体粒子の表面には微細な凹凸が多数形成される
ため、微生物は付着しやすく、かつ剥離し難いという特
色がある。

本発明の方法は固定層、流動層等の下向流による排水の
微生物処理法に適用することができるが、特に流動層に
おいてその効果が著しい。

なお、処理水の一部を揚水し、循環処理することにより
排水の処理効率を上げたり、高濃度排水を処理すること
ができる。処理水の揚水、循環はエアーリフト、ポンプ
、エジェクター等により行なうことができる。

本発明の方法では空気等のガスを分割して供給するにあ
たり、少くとも１箇所は充填層内部に供給することが好
ましく、このようにすると充填層内の溶存酸素濃度を常
に一部レベル以上に保持できる。

このように本発明の方法によれば、充填層内、特に充填
層上部において溶存酸素が欠乏することなく安定で効率
のよい排水の微生物処理を行なうことができる。また、
充填層内下部へのガスの吹き込み鰍を減少させることが
できるので、充填層下部における過度の微生物膜剥離や
層膨張を防ぐことができる。さらに、微生物保持Ｗｋモ
多く、シかも層膨張率も小さくなるので、従来の方法に
比べ単位充填量或いは単位流動層当りの反応速度が大き
くなるという効果をもたらす。それ故、処理槽の小型化
が可能で建設用地も縮少できる。

溶解量）が同等あるいはそれ以上のものとなる。

特にガス供給線を充填層の下方の水圧の高い供給［１か
ら、それより上方の水圧の低い供給口に向って順次減少
させていくことにより、従来法に比して酸素溶解のエネ
ルギー効率がより向上する。

次に、本発明を実施例によって詳細に説明する。

実施例および比較例 処理槽として第１図に示した基本型式で幅１６Ｂ×高さ
８ｍの塔型反応濁（有効容積約１４）を用い、充填層の
下方のガス吹き込み口（水圧：α８ｋｇ／ｄｉ−ａ）お
よび充填層中間部のガス吹き込み口（水圧：［１４ｋｇ
／ｃｄ、Ｇ）より所定量の空気を吹き込んで食堂排水の
微生物排水処理を行なった。担体粒子としては外径ム５
鵡×長さ４．０■×肉厚０．２−でＪｔｆｆｉＯ，９１
のポリプロピレン製中空円筒型粒子を使用して処理端に
約４７０を充填した。排水処理敞は１．１ｍγＨｒで行
ない、処理水の一部をポンプにより反応槽上部に揚水し
、α７５　ｒｒ／／Ｈｒの割合で循環させた。処理条件
と結果を表−１に示す。一方、比較として充填層のＦ方
のガス吹き込み口のみを用いたときの結果も併せて表−
１に示した。

表−１ なお、比較例１では、充填層の下方の吹き込み空気量が
多いため、充填層下部の粒子層に付着している微生物が
著しく剥離された。また、比較例２では著しい剥離を防
止するため下方よりの空気量を減少させた。

表から明らかなように、本発明の如く充填層の下方のほ
かに充填層中間部からも空気を吹き込むことにより、酸
素の溶解量を損なうことなく過度の微生物剥離を防止で
き、そのため排水の処理効率が比較例の如く充填層下方
から空気を吹き込む方法に比べて優れていることがわか
る。

まだ、空気中の酸素の排水への溶解効率は実施例１の場
合６７．５％であり、比較例１の場合７五５％であり、
充填層の下方のみより空気を吹き込んだ方が優れていた
が、消費電力当りの溶解量は比較例１の場合４．１　ｋ
ｇ／ｋＷ、ｈで、実施例１の場合け４、２　ｋｌｉＩ／
ｋｗ−ｈであり、本発明の方法がエネルギー効率がよか
った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するために用いた装置の説
明図である。 ａ・・・排水、ｂ・・・処理水、Ｃ・・・ガス、１・・
・処理槽。 ２・・・担体粒子充填層、５・・・排水ディス）ＩＪビ
ューター。 ４．５・・・ガス吹き込み口、６・・・散気板、７・・
・循環ポンプ、８・・・原水ライン、９・・・循環水ラ
イン。 １０・・・処理水抜出しライン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　微生物を付着させた排水よりも比重の小さい
   担体粒子の充填層に排水を下向流で導入し、該層を通過
   する際に好気的条件下で微生物と接触させることによっ
   て排水を連続的に処理し、処理水を回収する下向流によ
   る排水の好気的微生物処理法において、該充填層の下方
   から充填層の上部までの間の水圧の異なる２以上の吹き
   込み口から空気、純酸素ガスまたは酸素含有ガスを吹き
   込んで排水と向流的に接触させるようにしたことを特徴
   とする排水の多段曝気微生物処理法。 （２）　　充填層を流動状態に維持してなる特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 （３）空気、純酸素ガスまたは酸素含有ガスの吹き込み
   口の少くとも１箇所の水圧がＱ、３ｋｙ／ｃｄ−０以上
   である特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 （４）　　空気、純酸素ガスまたは酸素含有ガスの吹き
   込み口の少くとも１箇所を充填層の下方に設けてなる特
   許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の方法。 （５）　　充填層の下方の吹き込み口より、空気、純酸
   素ガスまたは酸素含有ガスの全吹き込み量の６０％以上
   を吹き込んでなる特許請求の範囲第４項記載の方法。 （６）処理水の一部を揚水し、循環処理する特許請求の
   範囲第１〜５項のいずれかに記載の方法。 （７）　　処理水の一部をエアーリフトによって揚水し
   、循環する特許請求の範囲第６項記載の方法。 （８１処理水の一部をポンプを用いて揚水し、循環する
   特許請求の範囲第６項記載の方法。 （９）　　処理水の一部をエジェクターによって揚水し
   、循環する特許請求の範囲第６項記載の方法。