JPS63209789A - 微生物担体モジユ−ル - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固定床型廃水処理方法に用いられ、微生物を表
面に付着育成させる微生物担体モジュールに関する。

〔従来の技術〕

固定床型廃水処理に関しては二つの方法がよく知られて
おり、その一つは酸素を供給し、好気性微生物を付着さ
せた膜を用いて廃水を処理する接触酸化法であり、他の
一つは酸素を供給することなく嫌気性微生物を付着させ
た膜を用いて廃水を処理する嫌気性固定床法である。こ
れらの廃水処理方法はいずれも微生物を担体物質に保持
させて膜状　（以下生物膜とする）とし、この生物膜を
槽内の廃水中に浸漬配置することにより行なわれ、以前
から微生物を保持する担体についての開発が活発になさ
れている。この担体の具備すべき要件として概ね次の諸
点を挙げることができる。

■微生物が表面に付着しやすいこと。

■生物膜の面積が大きい、すなわち担体の比表面積が大
きいこと。

■目づまりしにくいこと。

■逆洗が容易もしくは全く必要としないこと。

■強度が高く、水中で劣化しないこと。

ただ好気性固定床として用いるときはこれらの要件をほ
ぼ満足する担体が開発されてきたが、嫌気性固定床法に
対してはこの処理プロセス自体の歴史が浅く、その微生
物担体もまだ開発途上にあり、問題も多い。

ここで嫌気性固定床法に用いられる微生物担体について
の開発経過の概要を述べる。！ｌ−初に用いられた担体
は砕石であって、これを槽内に充填し、砕石の表面と砕
石同志間の空隙に嫌気性菌を保持して嫌気性消化を行な
うことにより廃水を処理するものであるが、砕石は空隙
率が小さいために目づまりを生じやすく、しかも嫌気性
菌の付着性も良好ではない、これに代る担体として例え
ばハニカム構造をもつ多孔性のセラミックのような一体
成形品を槽内に装入して、このセラミックの全面に微生
物を保持しようとする試みもなされているが、このよう
な形状のセラミック担体は多孔性であることから微生物
が付着しやすく、しかも比表面積も大きいという特徴を
有しているにも拘らず、セラミックが破損しやすいため
に取り扱いが容易でないことと、この構造ではセラミッ
クの厚さをあまり薄くできないので空隙率を大きくする
ためには不利であることおよびセラミック成形品自体が
極めて高価であることなど実用上は多くの問題点が残る
。

そこで最近では例えば実開昭６０−１４０６９８号公報
に記載されているように、空隙率の大きい化学繊維を利
用し、目の細かい綱を重ねた嫌気性用担体も考案されて
いる。しかし、化学繊維の網は嫌気性微生物の保持能力
が小さく、しかも実際に設置可能な担体モジュールとし
て構成するには一定の間隔で重ねた担体ユニットを作製
し、別途用意した支持枠へその担体ユニットを組み込む
などの面倒な工程を必要とする。

一方、化学繊維を微生物担体に利用することに関しては
、例えば特開昭５６−２４０９５号公報に開示されてい
るように、好気性固定床用に不織布を用いる方法があり
、これは厚さＯ１５〜８ｕの不織布を担体として槽内に
設置し、好気性処理を行なうというものである。不織布
は立体網目構造を有する布であり、空隙率も大きく水中
で劣化しにくく、−気性微生物担体としても優れた材料
であると見られることから、前記特開昭５６−２４０９
５号公報に記載されている担体を嫌気性微生物用として
利用することが考えられる。ところがこの特開昭５６−
２４０９５号公報に記載されている不織布の設置方法は
左右ジグザグ状に配列立設した支持棒に、長尺の不織布
をジグザグ状に掛は渡すというものであって、強度が低
く、時間の経過とともに不織布が伸張し、下方への弛み
や互に隣り合う不織布の接触による目づまりを起こすな
ど問題も多い、さらにこの特許公報には不織布について
種々の設置形態が提案されているが、具体的な設置方法
は明らかにされていない、したがってこれをそのまま嫌
気性微生物担体として用いることはできない。

また実開昭５９−７０７９９号公報においても支持棒間
に不織布を張設して微生物担体とし、これを好気性処理
に用いるという考案がなされているが、この方法も上述
の特開昭５６−２４０９５号公報に記載されたものとほ
ぼ同様であって、嫌気性固定床への転用はむつかしいも
のである。

このような情況のもとに、これら問題に対して本発明者
らは不織布もしくは立体網状スポンジからなるマット状
の立体網状化学繊維と薄い塩化ビニール板を組み合わせ
た嫌気性微生物担体板を同一出願人により特許出願中で
あり、この担体板により構成した担体モジュールについ
ても開示しである。以下これを不織布を用いた場合を例
として図面を参照して説明する。

第４図はこの担体板で構成した担体モジュールの部分縦
断面図、第５図は同じく部分斜視図である。第４図、第
５図において、担体板１は基板２とその表裏両面に接着
された不織布３とからなり、基板２の材料としては厚さ
０．５〜１．　Ｏｔｘの塩化ビニール板などのプラスチ
ック、不織布３の材料には厚さ３〜４ｆｌの塩化ビニリ
デンやポリエステル繊維などが用いられる。担体板１は
第４図、第５図のように容易に製作、設置することがで
きる立方体の担体モジュールを構成して使用される。

担体モジュールは第４図のごとく複数個の担体板１が所
望の間隔にそれぞれ互に対向配置されるようにスペーサ
４を各担体板１の間に挿入して、各組体板１およびスペ
ーサ４を貫通するボルト５を両端からナフト６により固
定するが、その際ボルト５の両端部には押さえ板７を介
在させてナツト６を締める。スペーサ４の形状は長手方
向にボルト５の貫通孔を有する三角柱とし、複数個の担
体板１の間に介挿するとき、三角柱のいずれかの頂点が
上に位置するように定める。スペーサ４の形状を三角柱
とし、頂点が上になるように配置するのは、スペーサ４
の上に汚泥が蓄積することなく、下方に落ちやすくする
ためである。押さえ板７も同様の理由により第５図のご
とく三角板としいずれかの頂点を上にして固定する。こ
のスペーサ４と押さえ板７はいずれもプラスチック製と
するのがよく、基板２と同様塩化ビニールを用い、押さ
え板７は１〜２ｆｉの厚さとする。各担体板１をスペー
サ４を介して相互に強固に固定するボルト５とナンド６
の材料は耐食性と強度を考慮、してステンレス鋼を用い
るのが好適である。各担体板１同志の間隔は廃水中の固
形物の大きさや濃度などその水質１嫌気性固定床の運転
条件などによって決定されるが概ね１０〜５０ｍである
。立方体に組み立てた担体モジュールの大きさは縦、横
、高さとも０．５〜１．０　ｍであり、比表面積は１０
０ｍ”／ｓ”程度が得られ、この構造をもった従来のも
のと同様である。スペーサ４およびこれを貫通する各ボ
ルト５相互の位置間隔は縦、横ともに１００〜２００鶴
程度となるようにしである。

この構造の担体モジュールは微生物の付着面となる担体
板が適当な圧縮、引張強度を有し、水流。

水圧などの変動による生物膜の剥離を防ぐとともに、発
生する消化ガス気泡から生物膜を保護するように作用す
るので安定した状態で嫌気性生物膜を保持することがで
き、さらに不織布は大きな空隙率をもっているので多量
の微生物を保持し、廃水処理効率を向上させるものであ
る。またこの担体モジュールは強度上からは２段まで積
み重ねて用いることができ、また各担体板は相互に平行
な間隔をもっているから、目づまりしにくいという利点
もある。

以上述べてきたように微生物担体の開発が進められてい
る中で本発明者らが特許出願中の嫌気性微生物担体とそ
れを用いた担体モジュールは従来にない優れたー特徴を
有しているが、使用を重ねるうち、未だ解決しなければ
ならない次のごとき問題点があることが判明した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

最も重要な点は基板の両面に不織布を接着した担体板に
おいては、それぞれの不織布が片面しか有効に作用しな
いことである。下水など有機性廃水を嫌気性固定床によ
り処理する場合、一般に担体モジュールの担体板の比表
面積が大きいほど、処理能力が向上する。そのためには
不織布は両面を利用することが、担体モジュールの特性
向上と不織布使用量の削減とともに接着剤の使用も大幅
に減らすことができるという面から望ましい。

したがって本発明は上述の点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は微生物の付着性と保持能力が高く、水中
における劣化や目づまりを容易に生ずることのない不織
布を両面で活用することを。

可能とした比表面積の大きい嫌気性固定床用の微生物担
体モジュールを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は第１図の構造断面図、第２図、第３図の部材斜
視図に示したごと（、所定の間隔で並列する複数個の支
持板ｌａ主面と直角に貫通する複数本の互に平行なボル
ト５を各支持板１ａに固定し、複数枚の立体網状繊維例
えば不織布３ａのそれぞれ・少なくとも一生面の上端部
全幅にわたってとりつけた補強バンド８上の懸架手段例
えば孔９などを用いて不織布３ａの主面に配設した複数
個のスペーサ４ａを介して支持ｉ１ａ同志間にいずれも
所定の間隔をもって支持板１ａと並列するように各不織
布３ａを最上部に位！するボルト５から吊り下げた構造
の微生物担体モジュールである。

〔作用〕

本発明の構造をもつ微生物担体モジュールは不織布の片
面をプラスチックシートで保護しなくても十分に嫌気性
微生物を固定化することができ、はぼ理想的な厚さの生
物膜を形成し、周辺の水流。

水圧の乱れに対しても容易に剥離することがなく、嫌気
性処理に際して発生するメタンガスなどの放散による物
質移動について、本発明のモジュールでは不織布の両面
において進行可能であり、比表面積が従来のモジュール
に比べて約２０％大きいので微生物と廃水の接触作用が
極めて良好となり、廃水処理性能をより一層向上させる
ことができる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説明する。

第１図は本発明による微生物担体モジュールの部分縦断
面図を示したものであり、第４図と共通の部分を同一符
号で表わしである。第１図が第４図と基本的に異なる主
な点は第４図の担体板１に相当する複数個の支持板１ａ
同志の間に複数枚の不織布３ａをＬ字型のスペーサ４ａ
をはさんでいずれもボルト５を通して配置してあり、支
持板１ａの間に配列する中間不織布３ａは基板２に接着
することなく単独にそれぞれボルト５により吊り下げる
ようにしたことである。すなわち、第１図の担体モジュ
ールは基板２の表裏両面に立体網状化学繊維の不織布３
を接着し嫌気性微生物の保持と垂直、水平両方向への強
度を維持する役割をもたせる支持板１ａと、主として微
生物を保持し、廃水との接触面を提供する中間不織布３
ａを主要部材として構成しており、これらを所定の枚数
比で補強バンド８とＬ字型スペーサ４ａを介して所定の
間隔に配列したものである。

次に各構成部材について説明を加える。支持板１ａは貫
通ボルト５．ナフト６、押さえ板７によって相互に強固
に連結し、担体モジュール全体の構造体としての強度を
維持するとともに、この担体モジュールを２段以上積み
重ねて用いる場合の上段の担体モジュールを支持する役
目も果している。

さらに支持板１ａは後述するように中間不織布３ａが担
体モジュールの最上位にあるボルト５に懸架されて配列
されるという中間不織布３ａを支持するための重要な役
割をもっている。したがって基板２は強度のある軽量の
材料を用いるのがよく、例えば塩化ビニール板などのプ
ラスチックが適しており、厚さは２〜５ｆｉ程度のもの
とする。支持板１ａの縦方向寸法は中間不織布３ａの上
面、下面よりそれぞれ１０１１程度長くしてお（、これ
は担体モジュールを設置するとき、および２段以上に積
み重ねて用いるときに支持板１ａの上面、下面で荷重を
受けると同時に中間不織布３ａの上下面を保護するため
である。

また第１図の支持板１ａは基板２の両面に不織布３を接
着して微生物を保持する機能を持たせであるが、支持板
１ａを基板２のみ、すなわち塩化ビニール板のようなプ
ラスチック板単独で用いることもできる。この場合の支
持板は微生物が保持されることなく、強度メンバーとし
ての役割だけを有することになり、形成される生物膜の
比表面積が若干減少し、微生物担体モジュールの性能も
やや低下するが、不織布３をｌ１Ｆ１．２に接着する工
程を省略することができるから経済的な面では存利であ
り、いずれの支持板を用いるがは実状に応じて定めるの
がよい。

次いで中間不織布３ａについてこれに付随する部材とと
もに第２図の部分斜視図に示し、第１図と併用して述べ
る。第２図において中間不織布３ａには縦方向の両端部
と中間の一表面に帯状の補強バンド８をそれぞれ全幅に
わたって接着し、各補強バンド８の上にさらに複数個の
Ｌ字型のスペーサ４ａを一定間隔で接着しである。上端
部の補強バンド８には不織布３ａとともに担体モジュー
ルの最上位にあるボルト５を通す孔９を設け、第１図に
示すように不織布３ａをこのボルト５に懸架する。また
不織布３ａには最上位のボルト５以外のボルト５を通す
ための縦方向に長い孔１０を設けである。このようにし
て補強バンド８は中間不織布３ａが横方向へ弛むのを防
ぎ、縦長の孔ｌＯは不織布３ａが伸びたときにもボルト
５と接触して弛まないための逃げとなっている。すなわ
ち中間不織布３ａをボルト５に懸架した本発明の担体モ
ジュールは不織布３ａ自体の重さにより縦方向への弛み
を防ぎ、横方向についても補強バンド８が効果的に働い
て不織布３ａを弛ませないようにしてあり、たとえ長期
間の使用により不織布３ａが僅かに伸びたとしても孔１
０を貫通しているボルト５は不織布３ａと縦方向では接
触することなく不織布３ａに伸びる余裕を残しであるか
ら弛みは生じないのである０以上のごとく不織布３ａに
長期間にわたって弛みが生じないことが実に本発明の担
体モジュールにおける大きな特徴というべきである。

補強バンド８の材料はプラスチックが適切であり、厚さ
０．５〜２．０鶴のポリエチレン板や塩化ビニール板な
どを用いるのがよい、Ｌ字型のスペーサも同様にプラス
チックが望ましい、不織布３および３ａの材料はポリエ
ステル、ポリプロピレン。

ナイロンなどであり、目の大きさが０．１〜１．Ｏ＊ｊ
。

厚さ２〜５ｆｉのものが適当である。

かくして立方体に組み立てた担体モジュールの大きさは
例えば全体として縦、横、高さとも０．５〜１．０ｍで
あり、支持板１ａ同志の間隔は１００〜３００Ｕ、これ
らの間に懸架される中間不織布３ａは１０〜５０ｆｌの
間隔で配列される。これら支持体１ａや不織布３ａの使
用枚数や間隔寸法は廃水処理の実態に則して決定するこ
とができる。上記の例で基板２の両面に不織布３を貼着
した支持板１ａを用いたときの比表面積は約１２０ｍ”
／１Ｉ１３となり、第４図に示した担体モジュール約１
００ｍ”／ｍ’に比べて２０％程度改善される。そして
比表面積が大きくなったにも拘らず本発明の担体モジュ
ールは第４図のものに比べて不織布３の使用量が３０％
程度減少し、基板２についても重量比で約６０％減り、
接着剤については実に約８０％も使用量が低減している
。これらの値は本発明になる微生物担体モジュールが極
めて安価に製作できることを示すものである。

第３図は不織布３ａの第２図とは異なる懸架方法を示す
ための不織布３ａとこれに取りつける部材を示した部分
斜視図である。第３図では不織布３ａを懸架する手段と
してボルトを貫通させるのではなく、上端部の補強バン
ド８に取りつけたＬ字型のスペーサ４ａにフック１１を
設け、このフック１１を図示してない担体モジュールの
最上位のボルトに吊すようにしてあり、また補強バンド
８は不織布３ａの上端部のみに貼着し、その他の個所に
は用いてなく、したがってスペーサ４ａは補強バンド８
を設けてない所では直接不織布３ａの表面に接着し、そ
の取付位置や数量を任意に設定することができる。

そして不織布３ａの両側端部に切欠部１２を設けて、こ
こに下段に位置するボルトが通るようにしである。なお
フック１１は補強バンド８に直接取りつけてもよいこと
は勿論である。このようにすると不織布３ａの縦方向は
下端部で拘束されていないがら伸びに対して自由であっ
て弛みを生ずることなく、横方向も任意に取付可能なス
ペーサ４ａによって押さえられて弛みが生ずるのを防ぐ
ことができ、担体モジュールの組み立ての際は不織布３
ａをフック１１によってボルトに吊すだけでよいがら簡
単な作業で済み、この懸架手段は例えば比較的小型の担
体モジュールに用いるのに好適である。

なお第２図、第３図においてスペーサ４ａをいずれもＬ
字型のものとして説明してきたがスペーサ４ａの形状は
Ｌ字型に限ることなく、不織布３８同志の間隔を所定の
値に保つことができ、補強バンド８や不織布３ａの表面
に容易に取りつけ可能であって、汚泥が堆積しないもの
であればその形状を問わない、ただＬ字型にすればプラ
スチックのアングルを所定寸法に切断するだけでよいが
ら、ある程度の量があっても容易に得られ、平面を利用
して貼着が簡単であるなど利点が多い。

さらに嫌気性微生物を保持するのに有効な立体網状構造
を有する材料として、これまで説明した不織布のほかに
立体網状スポンジがある。この立体網状スポンジは例え
ば軟質ポリウレタンフォームの発泡膜を除去し骨格のみ
を残した形で製造され、規則正しい三次元構造を呈して
いる。これを薄いマット状に加工したものを不織布の代
りに使うことも可能である。ただしポリウレタン系の立
体網状スポンジは水に対する耐久性がやや弱く、かなり
長期間にわたって使用するときなど加水分解により劣化
を生ずる恐れがあるのでその点留意すべきである。

次に以上のように構成した本発明の微生物担体モジュー
ルが、これまで得られたものに比べて廃水処理性能に優
れていることについて述べる。

はじめに不織布に対する嫌気性微生物の固定化機能につ
いて言えば、本発明者らが前述した担体モジュールを出
願した時点では不織布に固定化された嫌気性生物膜は橿
めて脆弱であって、不織布の片面をプラスチックシート
で保護しなければ良好な生物膜は一形成できないとの考
えをもっていた。

しかしながら、その後種々の不織布を用いて実験を重ね
た結果、不織布の網目がある程度密であれば片面を保護
しなくても十分に嫌気性微生物を固定化することができ
、このとき形成された生物膜は周辺の水流や水圧が多少
乱れても容易に剥離するものではないことがわかった。

しかも固定化された生物膜の厚さは不織布の厚さとほぼ
同等であり、したがって厚さ２〜５ｆｉの不織布を用い
ることにより片面につき１〜２鶴の厚さをもったほぼ理
想的な生物膜が形成されることも確かめられ、本発明の
担体モジュールは上記のような実験事実に基づいてなさ
れたものである。このことから本発明の担体モジュール
は微生物の固定化機能に関しては第４図に示した構成の
担体モジュールに比べなんら遜色のない優れたものと言
える。

続いて廃水処理機能について述べるが、廃水処理機能は
生物膜の性状と担体モジュールの比表面積に大きく影響
されるものと考えられている。そこでまず生物膜に着目
すると、嫌気性処理の場合、生物膜内では汚濁物質の膜
内への拡散と汚濁物質の処理（メタン発酵）、処理に伴
って発生したメタンガス１炭酸ガスなどの膜外への放散
などの物質移動や生化学反応が起こっているが、物質移
動に関しては第４図、第５図に示した担体板ｌでは各不
織布３の片面でしか起こり得なかったのに対し、第１図
に示した本発明の担体モジュールの構成部材である中間
不織布３ａではその両面において進行可能である。この
ことは同じ厚さの不織布を用いて同し大きさの微生物担
体モジュールを構成した場合第１図の本発明の方がはる
かに物質移動が容易となり効率もよく、廃水処理機能が
向上することは明らかである。さらにモジュールの比表
面積に関しては比表面積が大きいほど微生物と廃水との
接触が良好な状態にあるから処理効率は向上するのであ
るが、前述したように本発明の担体モジュールの比表面
積は従来のモジュールに比ベテｈ２０％増大しており、
それだけ廃水処理性能を向上させることができる。

以上述べてきたように本発明の微生物担体モジュールは
不織布などの立体網状化学繊維材を用いた従来の担体モ
ジュールと微生物の固定化機能は同等であっても、比表
面積が大きいことから廃水処理性能に優れ、一方構造上
も不織布などを懸架する方式をとっているため、弛みが
生じない上に製作工程も簡単に低価格で実現することが
でき、総合的に見て廃水処理装置として極めて優れたも
のである。

また本発明の微生物担体モジュールは嫌気性固定床に適
用して有効なものであるが、当然のことながら好気性の
接触酸化法に用いる微生物担体モジュールとしても有効
に作用するものである。

〔発明の効果〕

嫌気性固定床法により廃水処理を行なう際の微生物担体
について従来多くのものが開発されてきたが、未だ不十
分な点があり、これを解決するために得られた本発明の
微生物担体モジュールは以下のごとく種々の利点を有す
る。

すなわち、本発明の微生物担体モジュールは、基板また
はこの基板の両面にマット状立体網状繊維材例えば不織
布を貼着した支持板を所定の間隔で対向させて、平行ボ
ルトで固定した立方体枠体を形成し、各支持板同志の間
に上記と同じ不織布を所定数並列に設置して、これら中
間不織布を最上部のボルトから孔やフックを利用して支
持板と平行に吊り下げるように構成したため、（１）各
中間不織布は両面を活用することができるので、比表面
積が増大するとともに、物質移動が両面で行なわれるこ
とにより、移動距離も短かく効果的に促進され、廃水処
理効率を高めることができる。

（２）各中間不織布は上方から懸架されて伸びに対する
逃げをもっているので、長期間の使用に対しても縦、横
両方向とも弛みを生ずることがなく、常に張設された状
態を保つことができる。

（３）各中間不織布はプラスチック板などと接着するこ
となく単独に用いることができるので、従来に比べ不織
布１基板、接着剤などの使用量が大幅に減り、不織布の
懸架方式が担体モジュールの組み立てに際して実に簡単
であることとともに、使用材料１組立工数の両面からコ
スト低減が顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の微生物担体モジュールの部分縦断面図
、第２図は中間不織布を取りつけ部材とともに示した部
分斜視図、第３図は第２図の変形例を示した部分斜視図
、第４図は従来の微生物担体モジュールの部分断面図、
第５図は同じく部分斜視図である。 １：担体板、１ａ：支持板、２：基板、３：不織布、３
ａ；中間不織布、４，４ａニスペーサ、５；ボルト、６
：ナソト、７：押さえ板、８：補強バンド、９，１０：
孔、１１：フック、１２：切欠部。 ア１　（３） 冨３　（２） ヌ４　閃

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）廃水が流入する槽内に浸漬し、微生物を付着育成し
   て生物膜を形成することにより廃水処理を行なう微生物
   の担体モジュールであって、所定の間隔で並列する複数
   個の支持板主面と直交して貫通する複数本の互に平行な
   ボルトを前記各支持板に固定し、複数枚のマット状立体
   網状化学繊維材のそれぞれ少なくとも一主面の上端部全
   幅にわたって取りつけた補強バンド上の懸架手段を用い
   て、前記立体網状繊維材をその主面に配設した複数個の
   スペーサを介して前記支持板間に、いずれも所定の間隔
   をもって前記支持板と並列するように最上部に位置する
   前記ボルトから吊り下げたことを特徴とする微生物担体
   モジュール。 ２）特許請求の範囲第１項記載の担体モジュールにおい
   て、支持板はプラスチック板または該プラスチック板両
   主面にマット状立体網状化学繊維材を貼着したものであ
   ることを特徴とする微生物担体モジュール。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の担体モジ
   ュールにおいて、マット状立体網状化学繊維材は不織布
   であることを特徴とする微生物担体モジュール。 ４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の担体モジュールにおいて、懸架手段は補強バンドと
   立体網状化学繊維材とを貫通する孔であることを特徴と
   する微生物担体モジュール。 ５）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の担体モジュールにおいて、懸架手段は補強バンドに
   設けたフックであることを特徴とする微生物担体モジュ
   ール。