JP2003159596A - 活性汚泥殺菌膜及びその製造方法並びに汚泥処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 活性汚泥中の微生物を殺菌するに際し、簡単
な工程でかつ長期間にわたり殺菌を行うことを可能とす
る活性汚泥殺菌膜及び活性汚泥殺菌膜の製造方法を提供
する。 【解決手段】 高分子膜にポリアニリンが分散されてい
る活性汚泥殺菌膜、並びにウレタンアクリレートオリゴ
マーと、ポリアニリンと、光重合開始剤とを含む光重合
性ウレタンアクリレート系樹脂組成物を紫外線架橋する
ことにより重合・成膜する、活性汚泥殺菌膜の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、活性汚泥を殺菌す
るための活性汚泥殺菌膜及びその製造方法並びに該活性
汚泥殺菌膜を備えた汚泥処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種排水や汚泥の処理に際し、固
液分離膜を用いた汚泥処理装置が用いられている。この
種の固液分離膜は、固形分と液体とを分離するための多
数の孔を有する。しかしながら、長期間にわたり汚泥な
どを処理しているうちに、孔が目詰まりし、濾過性能が
著しく低下するという問題があった。

【０００３】そこで、特開２０００−７０６８５号公報
には、固液分離膜を用いた汚泥処理に際し、膜モジュー
ルの透過側から１０〜１００リットル／ｍ²・ｈの流量
または１０〜１００ｋＰａの圧力で薬液を圧入し、逆流
洗浄することにより濾過性能を回復させる方法が開示さ
れている。また、この先行技術では、上記薬液として、
次亜塩素酸ソーダ水溶液が用いられ、それによって汚泥
の殺菌及び洗浄も果たされている。このような活性汚泥
の殺菌には、従来、次亜塩素酸ソーダ以外に、過酸化水
素水なども用いられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、次亜塩
素酸ソーダや過酸化水素水は、強烈な酸化剤であり、環
境に悪影響をもたらす恐れがあった。また、特開２００
０−７０６８５号公報に記載のような固液分離膜の洗浄
方法では、上記のように薬液を圧入して、逆流洗浄する
ため、煩雑な工程を実施しなければ、固液分離膜の濾過
性能を回復させることができなかった。

【０００５】本発明の目的は、上述した従来技術の現状
に鑑み、活性汚泥中の微生物を簡単な工程で容易に殺菌
することを可能とする活性汚泥殺菌膜及びその製造方法
を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、活性汚泥中の微生物
を簡単な工程で容易に殺菌でき、かつ活性汚泥の処理に
用いられる固液分離膜の濾過性能を簡単な工程で回復す
ることを可能とする構成を備えた汚泥処理装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る活性汚泥殺
菌膜は、高分子膜にポリアニリンが分散されていること
を特徴とする。

【０００８】また、本発明に係る活性汚泥殺菌膜の製造
方法は、ウレタンアクリレートオリゴマーと、ポリアニ
リンと、光重合開始剤とを含む光重合性ウレタンアクリ
レート系組成物を紫外線架橋することにより重合・成膜
することを特徴とする。

【０００９】本発明に係る汚泥処理装置は、膜式浄化槽
内に配置されており、かつ活性汚泥を処理するにあたっ
て固液分離を行うための分離膜と、該分離膜活性汚泥が
供給される部分の前方に配置されており、本発明にした
がって構成された活性汚泥殺菌膜とを備えることを特徴
とする。

【００１０】以下、本発明の詳細を説明する。本発明に
係る活性汚泥殺菌膜は、ポリアニリンの微生物殺菌力を
利用したものである。ポリアニリンは、水中で活性酸素
を生じる。本発明に係る活性汚泥殺菌膜では、高分子膜
中にポリアニリンが分散されているので、活性汚泥中に
本発明に係る活性汚泥殺菌膜を浸積することにより、ポ
リアニリンが発生させた活性酸素により、活性汚泥中の
微生物が殺菌される。従って、本発明に係る活性汚泥殺
菌膜を、膜式浄化槽内に配置された活性汚泥を処理する
ための固液分離膜の前方に配置することにより、固液分
離膜に付着する様々な化合物や微生物の堆積を少なくす
ることができ、濾過性能の低下を抑制することができ
る。

【００１１】本発明に係る活性汚泥殺菌膜では、高分子
膜中にポリアニリンが分散されているので、その汚泥殺
菌力は長期間にわたって発揮される。好ましくは、長期
間にわたりポリアニリンによる殺菌力を発現させるため
に、高分子膜中に分散されたポリアニリンが、ポリアニ
リンと水との反応成分を徐々に放出させるように構成す
ることが望ましい。

【００１２】本発明に係る活性汚泥殺菌膜において用い
られる高分子膜については特に限定されず、例えば後述
のウレタンアクリレートオリゴマーを配合してなるウレ
タン系高分子膜、他、エポキシアクリレート系、ポリエ
ステルアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、
ポリイソプレン系などを用いることができる。

【００１３】また、上記ポリアニリンとは、下記の式
（１）〜（４）で表されるように−ＮＨ−基を介して芳
香族環が鎖状に連結された構造を複数有する化合物をい
うものとする。

【００１４】

【化１】

【００１５】

【化２】

【００１６】

【化３】

【００１７】

【化４】

【００１８】ポリアニリンとしては、ペレット状、粉末
状または顆粒状などの任意の粉状体もしくは粒状体を用
いることができる。好ましくは、光重合性組成物を調整
する際にポリアニリンをウレタンアクリレートオリゴマ
ー、反応性希釈剤及び光重合開始剤を含む組成物中に浸
積した後、しごくことによりポリアニリンを微細化する
ことが望ましい。ポリアニリンが分散されている状態に
おいて、比表面積が大きい方が殺菌効果が高くなるた
め、上記のようにポリアニリンを微細化した状態で組成
物中に分散しておくことが望ましい。この場合、しごか
れる前のポリアニリン粒子の大きさは１０μｍ〜２ｍｍ
の範囲が好ましい。２ｍｍを超えると組成物中に分散さ
せることが困難となったり、表面積が小さくなったりす
ることがある。

【００１９】また、ポリアニリンには、完全還元型であ
るロイコエメラルジン、完全酸化型であるベルニグラニ
ン及びこれらの共重合比が３対１のプロトエメラルジ
ン、これらの共重合比が１対１のエメラルジン、これら
の共重合比が１対３のニグラニリンに分類されるが、活
性酸素発生効果を考慮すると、完全還元型のロイコエメ
ラルジンが最適である。もっとも、本発明では、上記各
種ポリアニリンを適宜用いることができる。

【００２０】上記ポリアニリンを高分子膜に分散させる
対応についても特に限定されず、ポリアニリン粒子が高
分子膜表面に分散されて存在する限り、特に限定され
ず、高分子膜中にポリアニリン粒子がさらに分散されて
いることが好ましく、それによってポリアニリンと水と
の反応成分が長期間にわたり放出され得る。

【００２１】上記活性汚泥殺菌膜の製造方法は、高分子
膜中に、ポリアニリンを分散させ得る限り特に限定され
ないが、好ましくは、本発明の製造方法が用いられる。
すなわち、ウレタンアクリレートオリゴマーと、ポリア
ニリンと、光重合開始剤とを含む光重合性ウレタンアク
リレート系組成物を紫外線架橋することにより重合・成
膜することにより得られる。

【００２２】上記ウレタンアクリレートオリゴマーとし
ては、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させて
得られる、末端にイソシアネート基を有するウレタンプ
レポリマーの末端イソシアネート基に、ヒドロキシアク
リレートやヒドロキシプロピルアクリレートなどを反応
させたものが用いられる。

【００２３】上記ウレタンアクリレートオリゴマーの分
子量が低くなると、高分子膜が脆くなり、活性汚泥殺菌
膜として使用することが困難となることがあり、分子量
が高くなりすぎると粘調になりすぎ、高分子膜の成形が
困難となることがある。従って、ウレタンアクリレート
オリゴマーの重量平均分子量は３０００〜３００００の
範囲が好ましい。

【００２４】上記光重合性ウレタンアクリレート系組成
物を得るにあたっては、必要に応じて、反応希釈剤が配
合される。反応性希釈剤としては、例えば、ｎ−ブチル
（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）
アクリレート、エチレングリコール（メタ）アクリレー
トなどの単官能（メタ）アクリレート、あるいはペンタ
エリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、１，６ヘ
キサンジオール（メタ）アクリレートなどの多官能（メ
タ）アクリレートが用いられ得る上記ウレタンアクリレ
ートオリゴマーをベース樹脂として用い、上記反応性希
釈剤と組み合わせることにより、活性汚泥殺菌膜の柔軟
性を制御することができる。特に、上述した（メタ）ア
クリレート系の反応性希釈剤を用いることにより、柔軟
な活性汚泥殺菌膜を得ることができる。

【００２５】上記重合開始剤としては、紫外線の照射に
より活性化され、上記ウレタンアクリレートオリゴマー
を重合させ得る適宜の光重合開始剤を用いることがで
き、例えば、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニ
ルプロパン−１−オン（例えばメルクジャパン社製、商
品名：ダロキュアー１１７３）などを用いることができ
る。

【００２６】上記光重合性組成物において、反応性希釈
剤の配合割合が少なくなると、架橋効果が小さくなるこ
とがあり、多くなると未反応物として反応性希釈剤が残
存し好ましくない。従って、ウレタンアクリレートオリ
ゴマー１００重量部に対し、反応性希釈剤は１０〜８０
重量部の割合で配合することが好ましく、より好ましく
は、１０〜４０重量部である。

【００２７】また、上記光重合性組成物において、重合
開始剤の配合量が少なすぎると、未硬化部分が残存する
ことがあり、多くなると紫外線吸収量が大きくなりす
ぎ、発熱が大きくなり好ましくない。従って、ウレタン
アクリレートオリゴマー１００重量部に対し、光重合開
始剤は０．５〜２０重量部配合されることが好ましく、
より好ましくは１〜５重量部である。

【００２８】また、上記光重合性組成物の成膜性を高め
るために、アセトンのような有機溶剤を添加してもよ
い。この場合、有機溶剤の配合割合はアセトンを例に取
ると、ウレタンアクリレートオリゴマー１００重量部に
対し、２０〜５００重量部で加えることが好ましく、よ
り好ましくは５０〜２００重量部の範囲で加えることが
望ましい。

【００２９】本発明の製造方法では、上記光重合性ウレ
タンアクリレート系組成物にポリアニリンが含有される
が、このポリアニリンとしては、例えば、ペレット状あ
るいは粉末状のポリアニリンを用いることができる。ポ
リアニリンが配合された上記光重合性組成物を、例えば
ガラス板状に流延した後、紫外線を照射して硬化させる
ことにより、本発明に係る活性汚泥殺菌膜を得ることが
できる。この場合、光重合性組成物に上記有機溶剤が加
えられ、光重合性組成物溶液を得た場合には、流延後に
減圧加熱することにより有機溶剤を揮発し、しかる後、
紫外線を照射すればよい。

【００３０】紫外線照射量は、流延された光重合性組成
物表面において８００〜２２００ｍＪ／ｃｍ²の範囲と
することが望ましい。紫外線の照射量が少なすぎると十
分に透過が進行せず、活性汚泥殺菌膜を良好に成膜する
ことができないことがあり、２２００ｍＪ／ｃｍ²を超
えて照射しても、それ以上透過が進行しない。

【００３１】ポリアニリンは熱により架橋硬化する。従
って、本発明の製造方法では、紫外線の照射により架橋
が行われるので、ポリアニリン自体は架橋硬化し難い。
ポリアニリン自体が架橋硬化すると、ポリアニリンが酸
化型となり、活性酸素発生力が低下する。よって、本発
明の製造方法では、上記のように紫外線照射によりポリ
アニリンが分散された高分子膜が得られ、それによって
ポリアニリンの活性酸素発生力が十分な大きさとされ
る。

【００３２】なお、光重合性組成物の成膜性を高めるた
めには、前述したように、アセトンのような有機溶剤を
添加してもよいが、その場合には、流延後に電圧加熱す
ることにより有機溶剤を揮発させるが、この電圧加熱に
際しては、上記ポリアニリンの架橋硬化が低下しない程
度に加熱することが望ましい。

【００３３】上記紫外線の照射に際し用いられる光源に
ついては特に限定されず、例えば、高圧水銀灯、超高圧
水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアー
ク、メタルハライドランプなどが挙げられる。

【００３４】本発明に係る製造方法では、活性汚泥殺菌
膜の形状を安定に保つために、上記光重合性組成物を、
合成繊維からなる織布または不織布に含浸させた後、紫
外線を照射し、硬化してもよい。使用し得る織布または
不織布の厚みが厚くなりすぎると、紫外線の透過が遮ら
れ、硬化が妨げられることがある。従って、織布または
不織布を用いる場合、その厚みは０．０２５〜０．５０
ｍｍの範囲が好ましい。

【００３５】０．０２５ｍｍ未満の場合には、光重合性
樹脂組成物を織布または不織布に含浸し、架橋する際に
破断が生じやすくなることがあり、０．５０ｍｍを超え
る厚みでは、紫外線が内部にまで吸収され難く、架橋が
円滑に進行しないことがある。

【００３６】本発明に係る汚泥処理装置は、上述した本
発明に係る活性汚泥殺菌膜が、膜式浄化槽内に配置され
ており、かつ活性汚泥から固液分離を果たすための分離
膜の前方に配置されている。この固液分離膜については
特に限定されず、従来より活性汚泥の処理に際し固液分
離を果たすために用いられていた様々な固液分離膜を用
いることができる。このような固液分離膜の形態につい
ても特に限定されず、中空糸構造、スパイラル型、平膜
積層型、チューブ状などの様々な形態のものを用いるこ
とができる。また、固液分離膜における濾過機能を果た
すための孔の大きさについても、活性汚泥の処理に際し
従来より用いられている１〜２００μｍ程度の孔径のも
のが通常用いられる。

【００３７】また、固液分離膜を構成する材料について
も特に限定されず、セルロース誘導体、ポリオレフィン
類、ポリアクリロニトリル類、ポリスルホン類、ポリ
（メタ）アクリレート類、ポリアミドもしくはポリイミ
ド類、ポリエステル類、ポリカーボネート類、ポリエー
テルエステル類などの適宜の樹脂材料を用いることがで
きる。また、上記固液分離膜は、不織布により裏打ちさ
れていてもよい。

【００３８】図１は、本発明に係る汚泥処理装置の一例
の概略構成を示す図である。図１において、膜式浄化槽
１内に活性汚泥を分離するための上記固液分離膜２が配
置されている。固液分離膜２は、この例では、平膜型の
モジュールとして構成されている。そして、膜式浄化槽
１内に供給された活性汚泥３内に、本発明にしたがって
構成された活性汚泥殺菌膜４が配置されている。活性汚
泥殺菌膜４は、固液分離膜２の前方に配置されている。
活性汚泥殺菌膜２による殺菌効果及び固液分離膜２によ
る分離機能を高めるために、攪拌装置５が活性汚泥２内
に浸積されている。

【００３９】なお、２ａは固液分離膜２により処理され
た処理水を排出する排出ラインであり、吸引ポンプ２ｂ
に接続されている。なお、本発明に係る汚泥処理装置
は、図１に概略構成図で示した構造のものに限定され
ず、また、活性汚泥殺菌膜は、図１に示したように配置
される必要は必ずしもなく、固液分離膜２の処理面の前
方に配置され得る限り、様々な形態で配置することがで
きる。

【００４０】次に、具体的な実施例につき説明する。ウ
レタンアクリレートオリゴマー（日本合成化学社製、品
番：ＵＶ３０００Ｂ）１００重量部と、１，６−ヘキサ
ンジオールジアクリレート４０重量部と、光重合開始剤
（メルクジャパン社製、商品名：ダロキュアー１１７
３）２重量部とを含むウレタンアクリレートオリゴマー
系樹脂組成物に、ポリアニリンペレット（日東電工社
製、下記の式（５）で示される完全酸化型のベルニグラ
ニンと、式（６）で示される完全還元型のロイコエメラ
ルジンの１対１の共重合体）２０重量部を浸積し、ポリ
アニリンペレットが均一に分散されるように膜状にて該
樹脂組成物を展延した。

【００４１】

【化５】

【００４２】

【化６】

【００４３】しかる後、酸素による効果阻害を防止する
ために、展延された光重合樹脂組成物層上をポリエチレ
ンテレフタレートシートで被覆し、その状態で紫外線を
照射量が９８０ｍＪ／ｃｍ²となるように照射し、硬化
させ、活性汚泥殺菌膜を得た。

【００４４】活性汚泥を採取し、浮遊物質濃度ＳＳが２
０００（ｍｇ／ｌ）程度となるように水で５〜６倍に希
釈し、活性汚泥分散液を用意した。この活性汚泥分散液
を３００ｍｌ三角フラスコ中に入れ、該分散液中に上記
のようにして用意された活性汚泥殺菌膜を浸積し、溶存
酸素量の経時変化を求めた。溶存酸素量の経時変化から
酸素消費速度を求め、該酸素消費速度から生菌数を算出
し、殺菌能力を評価した。なお、比較のために、上記３
００ｍｌ三角フラスコ中に上記活性汚泥分散液を同様に
入れた後、活性汚泥殺菌膜を浸積せずに、溶存酸素量の
経時変化を求め、該経時変化から酸素消費速度を算出
し、生菌数を求めた。結果を図２及び下記の表１に示
す。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１から明らかなように、本実施例の活性
汚泥殺菌膜を用いることにより生菌数が大幅に少なくな
り、本実施例の活性汚泥殺菌膜が十分な殺菌能力を有す
ることがわかる。

【００４７】次に、図１に示した浸積型平膜活性汚泥処
理装置を作製した。使用した浸積型平膜の固液分離膜２
は、オレフィン系高分子からなり、孔径０．５μの多孔
径の構造を有する。この汚泥処理装置１に、上記実施例
で用意した活性汚泥殺菌膜を浸積し、攪拌装置５により
活性汚泥分散液を攪拌しつつ、固液分離膜２による汚泥
処理を６ヶ月にわたり行った。６ヶ月後の固液分離膜の
表面の目詰まり状況を目視により観察した。結果を下記
の表２に示す。

【００４８】また、比較のために、上記汚泥処理装置１
において、活性汚泥殺菌膜を浸積しなかったことを除い
ては、同様にして、固液分離膜２による処理を行った。
結果を下記の表２に示す。

【００４９】

【表２】

【００５０】表２から明らかなように、６ヶ月後におい
て、比較例では、固液分離膜の表面に堆積物が多く存在
し、次亜塩素酸ソーダなどにより殺菌しなければ、十分
な濾過性能を発揮しなかった。これに対して、実施例の
汚泥処理装置では、固液分離膜表面にわずかに堆積物が
存在するが、殺菌をさらに行うことなく、濾過を継続し
得ることがわかる。

【００５１】

【発明の効果】本発明に係る活性汚泥殺菌膜では、高分
子中にポリアニリンが分散されているので、該ポリアニ
リンが水中で活性酸素を発生し、活性汚泥中の微生物を
効果的に殺菌する。従って、汚泥処理に際し、固液分離
膜の目詰まり等を抑制することができ、長期間にわたり
固液分離膜の濾過能力を発揮させることができる。

【００５２】また、本発明に係る活性汚泥殺菌膜では、
ポリアニリンは高分子膜に分散されているので、長期間
にわたり上記殺菌能力が発揮され得る。すなわち、汚泥
中にポリアニリンを直接浸積させた場合に比べて、長期
間にわたり汚泥中の微生物を殺菌することができる。

【００５３】本発明に係る製造方法では、ウレタンアク
リレートオリゴマーと、ポリアニリンと、光重合開始剤
とを含む光重合性ウレタンアクリレート系組成物を紫外
線架橋することよにより、重合・成膜され、活性汚泥殺
菌膜が得られる。従って、ポリアニリンが熱により架橋
硬化し難いため、ポリアニリンが、活性酸素発生能力に
優れた形態で活性汚泥殺菌膜中に分散され得る。

【００５４】本発明に係る汚泥処理装置では、膜式浄化
槽内に配置された固液分離膜の前方に本発明にしたがっ
て構成された活性汚泥殺菌膜が配置されているので、活
性汚泥中の微生物が効果的に殺菌され、しかも該殺菌能
力が長期間にわたり維持されるので、固液分離膜表面の
微生物の堆積を抑制することができ、長期間にわたり活
性汚泥を処理することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚泥処理装置の一実施形態を示す概略
構成図。

【図２】活性汚泥殺菌膜を使用した場合と、使用しない
比較例における酸素消費速度を示す図。

【符号の説明】

１…汚泥処理装置 ２…固液分離膜 ３…活性汚泥 ４…活性汚泥殺菌膜 ５…攪拌装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/50 ５３２ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５３２Ｄ ５４０ ５４０Ｆ ５５０ ５５０Ｈ ５６０ ５６０Ｅ Ｃ０８Ｆ 2/44 Ｃ０８Ｆ 2/44 Ｃ 299/06 299/06 // Ａ０１Ｎ 33/06 Ａ０１Ｎ 33/06 (72)発明者 宇田 隆 京都市南区上鳥羽上調子町２−２ 積水化 学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA01 HA21 HA41 HA61 HA93 KA33 KD06 MC16 MC22 MC39 MC45 MC48 MC49 MC54 MC58 MC62 PB20 PC62 4D028 AB00 AC03 BC17 BD17 4H011 AA02 BB04 BB19 DA07 DD01 DE14 DH06 4J011 PA97 PB40 PC02 QB23 QB24 RA11 RA14 WA10 4J027 AG01 AJ01 CA10 CA31 CC05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子膜にポリアニリンが分散されてい
   ることを特徴とする活性汚泥殺菌膜。
2. 【請求項２】 ウレタンアクリレートオリゴマーと、ポ
   リアニリンと、光重合開始剤とを含む光重合性ウレタン
   アクリレート系組成物を紫外線架橋することにより重合
   ・成膜することを特徴とする活性汚泥殺菌膜の製造方
   法。
3. 【請求項３】 膜式浄化槽内に配置されており、かつ活
   性汚泥を分離するための固液分離膜と、 前記固液分離膜の前方に配置された請求項１に記載の活
   性汚泥殺菌膜とを備えることを特徴とする、汚泥処理装
   置。