JPH0376185B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の技術分野 本発明は、汚水や排水の生物学的処理の際にバ
イオマスから清澄液を分離する方法に関するもの
である。 発明の背景 汚水の生物学的処理装置では、好気性または嫌
気性条件下に微生物を用いて汚水の生物学的処理
操作を行つて、汚水中の有機不純物を取除くので
ある。この操作の実施中に起る代謝作用によつ
て、微生物が著しく増殖する。 連続流方式で行われる好気性および／または嫌
気性条件下の汚水処理では、いわゆる活性汚泥法
に従つて操作が行われることが多い。この連続流
操作では、汚水および活性汚泥を活性汚泥タンク
に供給し、ここで好気性または嫌気性条件下に生
物化学的操作を行うのである。酸素は次の方法で
供給でき、すなわち、その供給と同時に、活性汚
泥タンク中で高度の乱流を発生させて汚水と活性
汚泥とを確実に充分に混合できるような方法で供
給できる。この汚水と活性汚泥を活性汚泥タンク
から中間または最終沈降タンクに流し、ここで活
性汚泥を清澄水すなわち浄化水から分離する。活
性汚泥タンク内の活性汚泥の濃度をできるだけ高
く保つために、中間または最終沈降タンクに沈積
した活性汚泥の大部分を再循環させて生物学的処
理操作に再び使用する。微生物の増殖によつて生
じた余分の活性汚泥のみをこの装置から除去し、
浄化汚泥廃棄処分段階に送る。 かように、活性汚泥の大部分は永久循環条件下
に保つのである。しかしながら、実際には最終沈
降タンクにおける汚水からの活性汚泥の分離が困
難である。なぜならば多くの場合において、活性
汚泥は非常に軽いために沈降が非常に遅く、ある
いは不完全にしか沈降しないからである。しかし
ながら、浄化を確実に所定の程度まで行い、かつ
法規に定められた基準を守るために、活性汚泥の
沈降率を高め実質的に完全に再循環させることが
非常に重要である。 中間および最終沈降タンクは、滞留時間が２−
４時間になるようにその寸法を決めることが標準
的な基準として一般に採用されている。しかしな
がら滞留時間を基準としてタンクの容量を前もつ
て決めるときには、最終沈降タンクの寸法を当該
活性汚泥沈降方法に最適の値に選定した場合のみ
操作効率を高めることができるであろう。 前記の“寸法”の具体例には、最終沈降タンク
の長さ、幅、深さ、直径、容量等があげられる。
装置の規模は、負荷（汚水の量）／単位面積／時
間〔m³（汚水）／m²（表面積）／ｈ〕で特微づけ
られる。最終沈降タンクにおける負荷（単位面積
当り）は、常に活性汚泥の沈降速度よりも低い値
でなければならない。最終沈降タンクの単位面積
当りの負荷の許容範囲は、汚水と共に入る汚泥の
状態や量に最終的に左右されて種々変わるであろ
う。 沈降現象は汚泥指数（sludge index：略号Isv）
によつて特徴づけられ、しかして汚泥指数は、30
分間の沈降時間の経過後に、汚泥の乾燥時重量
（TS_R）1g当りの汚泥の容量（V_S）を表す値であ
る。 I_SV＝V_S／TS_R＝ml／ｇ 適当な寸法のタンクを用いた場合には、汚泥指
数＜100ml／ｇという良好な沈降効果が一般に得
られるであろう。しかしながら、固形分が多いた
めに高負荷となつた場合、特に、カサ高い汚泥
（bulking sludge）が生じた場合には、これによ
つて沈降過程が妨害され、活性汚泥が浮遊、漂流
するようになるであろう。 汚泥指数＞150ml／ｇの状態になると、沈降過
程が著しく妨害される。この汚泥指数の増加の原
因として、たとえば活性汚泥中の低比重物質（た
とえば脂肪）の量の増加、付着気泡（特に脱窒素
過程において生じる気泡）の浮力、および特に、
糸状（filament−like）微生物の大量増殖による
カサ高い汚泥の形成等が考えられる。 この現象は非常に大きい悪影響を与える。なぜ
ならば、処理装置の流出液すなわちエフルエント
中の沈降性物質の量が増加し、その量は法的規制
量（その許容最高値はたとえば0.5ml／）の何
倍にもなることがあり、そのために、活性汚泥を
含む系の生物学的浄化機能が失われ、処理効率が
著しく低下するからである。 活性汚泥法における沈降操作の効率を改善する
方法およびカサ高い汚泥の形成を防止する種々の
方法が、書箱“レールー、ウント、ハンドブー
フ、デル、アツプワツサーテクニーク”、第巻、
第２版、“コレスポンデンツ、アツプワツサー”、
第４号（1985年）に記載されている。これらの公
知方法は、塩素または過酸化水素によつて糸状微
生物を殺滅し、処理態様を変改し、予め浄化され
た汚泥の添加によつて活性汚泥の重量増加を図
り、または石灰および／または鉄またはアルミニ
ウムの塩を添加すること等からなるものである。 しかしながらこれらの公知方法は充分な効果を
奏さず、もしくは長時間処理の後でのみ効果を奏
し、もしくは多額の費用を要し、あるいは浄化汚
泥を其後に廃棄しなければならないというような
大なる欠点を有するものであつた。 アルカリで予備処理した磁鉄鉱の粒子を、河川
水の脱色や濁りの除去のために使用することが、
L.O.コラリツクの論文〔“ウオーター、リサーヂ、
第17巻、第141頁−第147頁（1984年）〕に開示さ
れている。この磁鉄鉱は、酸性化処理（被吸収粒
子の放出）、および其後のアルカリ処理（この処
理によつて磁鉄鉱は再び陽に荷電し、活性化す
る）によつて再生できる。未処理の磁鉄鉱は上記
の河川水処理に無効果であることも見出されてい
る。 類似の水処理方法が、C.ドラトーおよびH.K.
ホルムの論文（“ジヤーナル、オブ、アメリカン、
ウオーターワークス、アソシエーシヨン”、1977
年６月号、第325頁−第327頁）に記載されてい
る。磁鉄鉱を用いる別の浄水方法も公知であつ
て、これは、塩化第二鉄の存在下に磁鉄鉱を用い
て藻類を吸収、除去することからなるものである
〔R.ヤジジア等の論文、“エンビロメンタル、サ
イエンス、アンド、テクノロジー”、第11巻、第
９号、第913頁−第916頁（1977年）〕。 汚水の生物学的処理の際にみられた種々の不利
益が、磁気分離可能物質を担体として使用するこ
とによつて改善できることが、本発明者によつて
今や発見された。この磁気分離可能物質は活性汚
泥を全体として迅速に沈降させるための担体物質
として役立つものである。さらに、この磁気分離
可能物質の添加によつて、活性汚泥の濃度が非常
に高くなり、したがつて活性汚泥タンクや最終沈
降タンクにおける生成量が増加する。磁場をかけ
ることによつて、所定の分離が高効率で実施でき
る。最終沈降タンクを使用せずに活性汚泥が分離
することも可能である。 発明の構成 本発明は、好気性および／または嫌気性条件下
の生物学的汚水処理（硝化および脱窒素処理を包
含する）の際にバイオマスから清澄液を分離する
方法において、 (a) 磁気分離可能無機物質を含有する有機重合体
型担体を清澄液中のバイオマスと組合わせ、こ
の担体は前記無機物質を１−99重量％（担体の
乾燥時重量基準）含有し、この担体は１−85容
量％の懸濁容量（suspension volume：清澄液
基準）を有し、 (b) 前記の重合体型担体を含む前記のバイオマス
を、磁場をかけることによつて前記清澄液から
分離することを特徴とする方法に関するもので
ある。 本発明の好ましい具体例では、次の操作が行わ
れる。前記の重合体型担体を活性汚泥処理段階に
おいて、清澄液中のバイオマスと組合わせ、充分
に混和する。微生物の増殖後に、活性汚泥処理段
階および／または任意に最終沈降段階においてバ
イオマスを有機担体と一緒に磁力分離する。次い
で、バイオマスの大部分を該担体から分離する
（たとえば、濃厚水性相中でのうずまき運動また
はしぼり出し操作によつて分離する）。余剰量の
汚泥を除去した後の重合体型担体は活性汚泥処理
段階に戻す。或場合には、次の操作を行うのが有
利であり、すなわち、バイオマスと重合体型担体
との混合物の一部（これは、好ましくは“余剰の
活性汚泥”に相当するものである）のみをこの具
体例に記載の方法で磁力分離する。バイオマスを
重合体型担体から実質的に完全に除去し、次いで
この重合体型担体を活性汚泥処理段階に戻す。 本発明では、汚水処理の後期の段階において、
汚水中に懸濁したバイオマスおよび重合体型担体
を、磁場をかけることによつて汚水から分離する
ことも可能であり、しかしてこの場合は分離は放
水路において行うのが好ましい。 本発明方法に使用される磁性物質含有有機重合
体型担体（この磁性物質は該担体中に耐摩耗性物
質の形で混入される）は、重合体マトリツクス中
に固定された形の磁性重金属酸化物、その混合酸
化物、鉄粉等の磁性物質、好ましくは磁鉄鉱を含
有する重合体型担体である（この重合体は重合反
応生成物、縮合生成物および／または重付加生成
物であつてよい）。この重合体マトリツクスは均
質な性状のものであり、好ましくは細胞状（発泡
体）である。 有利に使用できる磁気分離可能無機物質の例に
は重金属の酸化物、混合酸化物等があげられる
が、Fe₃O₄（磁鉄鉱）やγ−Fe₂O₃の如き酸化鉄が
好ましい。また、酸化クロム（）やバリウムフ
エライトも適当であり、鉄粉さえも使用できる。
この磁気分離可能無機物質の平均粒子径は一般に
50μm未満、好ましくは10μm未満、一層好ましく
は3μm未満である。 酸化鉄顔料の製造の際に、一般に3μm未満の粒
子径を有する磁性酸化鉄Fe₃O₄（磁鉄鉱）が大量
生じるが、これが本発明に非常に適当であり、か
つ環境衛生学的に重要な役割を演じる。重合体プ
ラスチツクに磁気分離可能物質を入れる場合に
は、鉄粉を酸化安定物の形で使用することも可能
である。 磁性物質を含有する有機重合体型担体は、磁鉄
鉱または鉄粉と他種充填剤とを含むものであるこ
とが好ましい。この充填剤は、予じめ成形された
粉粒状の発泡体すなわちフオーム（好ましくはポ
リウレタンフオーム）、および／または粉末状の
リグノセルロース（リグナイトすなわち亜炭の粉
末および／またはピート）、および／または炭素
粉末（活性炭、炭化されたリグナイトの粉末、コ
ークス粉末、石炭粉等）、および任意に他の充填
剤を含有するものであつてよい。前記の重合体自
体は、好ましくはカチオン系および／またはアニ
オン系および／またはノニオン系ポリウレタン
（尿素）であり、あるいはビニル化合物および／
またはジビニル化合物の重合反応生成物である。 前記の好ましい磁気分離可能重合体型担体は、
耐摩耗性物質の形の充填剤として混入された磁気
分離可能物質（好ましくは磁鉄鉱）を含有し、そ
してこの担体は汚水処理操作のときにバイオマス
の生長のための表面として役立つものである。高
い濃度で担体上に集積したバイオマスは、本発明
に従つて担体と一緒に磁力分離によつて汚水から
分離された後に、水性相中のうず巻流動またはし
ぼり出し操作によつて担体から分離できる。少な
くとも余剰の汚泥を除去した後の重合体型担体は
活性汚泥タンクに定量的に戻すことができ、所望
通りの期間にわたつて所望の頻度で何回も反復使
用できる。 本発明の主な効果として、操作の信頼性が良い
こと、および、処理量（生成量）が多いこと、お
よび、磁性を帯びたバイオマスを、磁場をかける
ことによつて高効率で分離できることがあげられ
る。この磁気分離によつて、大容量の最終沈降タ
ンクはもはや不必要であり、過負荷の処理装置は
通常の負荷に戻すことができ、新たな処理装置
は、従来の場合よりもタンクの容量をかなり小さ
くして設置できる。 磁鉄鉱、γ−酸化鉄、酸化クロム（）等の重
金属酸化物またはその混合酸化物、もしくは鉄粉
の如き磁性物質を重合体マトリツクス〔好ましく
は、その場における重合反応（たとえば重縮合ま
たは重付加反応）によつて作られた重合体マトリ
ツクス、特に細胞状の重合体マトリツクス〕中に
埋込むこと（embedding）によつて、微生物の生
長のために適した表面、浸透性微孔および保護用
空胞（protective、cells）が形成できる。前記の
磁性無機物質を配合して作つた担体は、無機物質
を含まない担体よりも、バクテリアをずつと高濃
度で保持し得る。 本発明に従えば、多数の微生物が群居するバイ
オマスを担体した重合体型担体が該バイオマスと
共に磁場内で汚水から分離され、たとえば回転式
磁性ローラーまたは磁性ネツトによつて分離で
き、そして、担体からバイオマスが、たとえばし
ぼり出し操作（たとえば互いに反対方向に回転す
る２本のローラーからなるスクイズローラー）に
よつて分離でき、この担体は其後に活性汚泥処理
段階に定量的に再循環でき、すなわち、担体の実
質的な損失を伴うことなく再循環できる。一方、
上記のバイオマスは、従来の沈降方法の場合に比
して３−６倍も高い濃度で蓄積するが、このこと
もまた本発明の効果の１つである。 この汚泥濃縮物は所望に応じて任意の比率で活
性汚泥タンクに再循環でき、あるいは余剰の汚泥
として当該回路から除去でき、そして、最終沈降
タンクで通常の沈降操作を行う必要なしに廃棄で
きる。或特定の具体例では、カサ高い汚泥の形成
が完全に防止でき、そして、磁気分離を行い得る
ような堰を設けることによつて磁気分離可能担体
を所望通りに大量蓄積でき、これはロ過器として
働き、汚泥中の懸濁成分を完全に取除き、したが
つてオーバーフロー液が非常にきれいになる。 本発明は前記のバイオマスを担持した重合体型
担体の磁気分離に関するものであつて、換言すれ
ば本発明は、汚水の生物学的処理の際の該担体の
一般的な使用に関するものではない。無機物質を
含有する重合体型担体の製法の詳細は特開昭59−
196090号〔およびそれに対応する米国特許出願第
764688号（出願日1984年３月29日）〕、特開昭60−
172399号〔およびそれに対応する米国特許出願第
672441号（出願日1984年11月16日）〕、特開昭60−
170614号〔およびそれに対応する米国特許出願第
672439号（出願日1984年11月16日）〕、特開昭60−
210619号〔およびそれに対応する米国特許出願第
672440号（出願日1984年11月16日）〕、特開昭62−
161814号〔およびそれに対応する独国特許出願第
P3526185号（出願日1985年７月23日）〕および特
開昭62−22857号〔およびそれに対応する独国特
許出願第P3526184号（出願日1985年７月23日）〕
に記載されている。 本発明に使用される重合体型担体は、後記実施
例中に具体的に例示されているように非浮遊性で
あり、吸水性を有し、そして磁気分離可能物質で
ある充填剤および任意に他種充填剤を含有する充
填剤高率含有重合体型担体であつて、これらの充
填剤は耐摩耗性物質の形で混入されており、そし
てこの担体は水中、特に生物学的沈降タンクの水
の中で数年間にわたつて安定である。 充填剤用バインダーの例には、水性分散液およ
び／またはポリウレタン（尿素）組成物の形で凝
固できる重合体があげられる。これは、好ましく
はポリイソシアネートプレポリマーとして使用さ
れ、あるいは任意に水性乳剤または水性ポリウレ
タン分散液として使用され得る。さらにまた、こ
れは前記充填剤のためのマトリツクスとして役立
つものである。低分子量ポリイソシアネートは水
性重合体分散液のための変性用成分として役立
ち、かつ、重合体型マトリツクスの結合力を高め
る作用を有する。この重合体はノニオン系のもの
であつてもよく、あるいは、その巨大分子の中
に、たとえば乳化性付与基としてアニオン基およ
び／またはカチオン基を有するものであつてもよ
い。多くの場合において、イオン性特にカチオン
性重合体型担体はバイオマス、および充填剤（す
なわちこの担体に結合するかまたは該担体で被覆
される充填剤）に好ましい影響を与え、したがつ
て汚水の生物学的処理の際に有利に使用できる。 磁気分離可能無機物質と共に使用する充填剤を
適切に選択することが非常に重要であつて、充填
剤の吸水容量、汚水中溶存成分の吸着能、バイオ
マスの微生物の増殖のために適した大なる表面、
空孔、保護用空胞の有無等を検討して、適切な充
填剤を選択するのがよい。 使用できる上記充填剤の例には化石起原のリグ
ノセルロース、たとえば亜炭および／またはピー
ト、あるいはその誘導体（たとえば亜炭コーク
ス）もしくは活性炭、石炭、コークスの粉末があ
げられる。これらの充填剤の平均粒子径は約１mm
またはそれ以下、好ましくは0.3mm未満、一層好
ましくは0.1mmまたはそれ以下であるべきである。
均質重合体および／または細胞状重合体および／
またはポリウレタンプラスチツクの粉末もまた、
充填剤として使用できる。 特に好ましい充填剤は粒状ポリウレタンフオー
ムである。可撓性のポリエーテル−ポリウレタン
ブロツク共重合体のフオームの粒状物が非常に好
ましく、その平均粒子径は30mm未満、好ましくは
20mm未満、一層好ましくは10mm未満である。これ
は粒状廃品として大量に入手できる。半硬質また
は硬質ポリウレタンフオームもまた使用できる。 磁性金属酸化物または鉄粉を添加して作つた開
放状細胞を有する重合体型担体は非細胞状担体よ
りもかなり軽く、したがつてこれは汚水中の有機
化合物の生物学的分解の際に好都合であるのみな
らず、本発明に従つて磁場内で分離を行う際にも
非常に良い結果を与えるものである。 等容量の水性懸濁液（上澄液である水を除く）
の成分含有量（乾燥時含量）を比較する実験を行
つた結果、次のことが判つた。すなわち、好まし
くは高比重の好適な磁気分離可能物質を添加して
作つた非フオーム状重合体型担体の非粉砕物は、
同一表面積の粉砕物よりも５−10倍重く、したが
つて非多孔質重合体型担体は、本発明に従つて使
用するために平均粒子径５mm未満、好ましくは２
mm未満の粒子になるように粉砕すべきである。 この重合体型担体は磁気分離可能物質を１−99
重量％、好ましくは５−85重量％、一層好ましく
は５−60重量％（重合体型担体の乾燥時重量基
準）含有する。 或場合には、細胞状重合体型担体（好ましくは
充填剤高率含有ポリウレタン尿素担体）が、予備
成形したフオームを使用せずに直接に製造でき、
すなわち、磁気分離可能無機物質および任意に他
種充填剤を含有する細胞状ポリウレタンが原料成
分から直接に製造でき、あるいはイソシアネート
プレポリマーから製造でき、そしてこの重合体型
担体は、充填剤含量の最低値が規定されている場
合でも直接に製造できる。この新規製法も本発明
の範囲内に入るが、その詳細は後で説明する。 多くの場合において、充填剤高率配合重合体型
担体は大量の水の存在下に製造される。この磁性
ポリウレタン（尿素）担体の製造のときに、水
は、たとえばNCOプレポリマーのための充填剤
および乳化剤の分散媒として役立つ。このNCO
プレポリマーはNCO含量約３−12重量％のもの
であつて、これが微粒状で充填剤を被覆し結合す
る。使用された水の一部（小部分）は連鎖伸張剤
として反応し、ポリ尿素基を形成し、そしてこの
とき二酸化炭素が脱離する。Ｈ酸の基を有する充
填剤（たとえば亜炭）の面倒な副反応は抑制され
る。含水量は約40−80重量％（組成物全量基準）
である。 磁気分離可能物質および／または他種充填剤存
在下に重合体の水性分散液に凝固操作を行うこと
によつて製造された磁気分離可能重合体型担体の
場合にも、前記の場合と同様に多量の水が使用さ
れるけれども、NCO基を含有するプレポリマー
と異なつて、この重合体分散液は水と反応しない
ものであることが既に知られている。重合体ラテ
ツクスやポリウレタン分散液を凝固させて担体を
製造する場合には、適当な製造方法を選択しなけ
ればならない。この場合には、ラテツクスや分散
液の性状やイオン電荷、充填剤の種類、バインダ
ーとして使用される前記水性分散液のゲル化や凝
固のときの充填剤の影響等を考慮して予備実験を
行つて、適切な製造方法を選定しなければならな
い。 磁性重合体型担体の製造の場合には、バインダ
ーとして使用される水性分散液を最初に標準的な
混合器において充填剤または充填剤混合物と完全
に混合し、次いで１またはそれ以上の段階におい
てゲル化、凝固および完全沈積操作（凝縮操作）
を作つて、充填剤を集塊化して結合させる被覆ま
たは薄膜を形成させなければならない。 使用できる凝固剤すなわち凝結剤の例には電解
質、高分子電解質、鉱酸、カルボン酸、塩基性容
液があげられる。これに加えて、またはその代り
に加熱活性化処理（heat sensitization）が実施
できる。この処理は、混合物を水の沸点付近の温
度に加熱することからなるものである。この処理
の後には、磁性重合体型担体を洗浄しても、重合
体分散液の残分はもはや溶出しないであろう。重
合体分散液の凝固によつて担体を製造することか
らなる前記の製法の詳細は、本出願人の出願に係
る別の特許出願の明細書に記載されている。 本発明方法に使用される前記の磁気分離可能無
機物質を含有する有機重合体型担体の好ましい例
には、 (A) (a) イソシアネートと反応し得る水素原子を
２個またはそれ以上有する分子量400−10000
の有機物質（好ましくはポリヒドロキシ化合
物、最も好ましくは、オキシエチレン含量20
重量％未満の疎水性ポリエーテルポリオー
ル）、 (b) イソシアネート基と反応し得る水素原子を
２個またはそれ以上有する分子量32−399の
有機物質（好ましくはヒドロキシル基を有す
る有機物質、一層好ましくは分子量62−254
のジ−および／またはポリオール）約０−５
モル〔有機物質(a)１モル当り〕、〔上記の成分
(a)および成分(b)はイオン基またはイオン基形
成可能基を含有し得る；カチオン基が好まし
い〕、および (c) 有機ジ−および／またはポリイソシアネー
ト を反応させることによつて製造されたイソシア
ネート官能度2.1またはそれ以上、イソシアネ
ート基含量２−12重量％（好ましくは2.5−８
重量％）の二官能性および／または多官能性の
末端型NCO基含有プレポリマー１種またはそ
れ以上、 (B) 前記の成分(A)のイソシアネート全部との反応
に要する量より過剰量の水〔好ましくは成分(A)
の重量の２−60倍量の水〕、 (C) 微粒状磁性酸化物、その混合酸化物、純鉄粉
およびこれらの混合物からなる群から選択され
た物質（好ましくは粒子径＜0.3μmの磁鉄鉱）
１−99重量％、好ましくは１−60重量％〔成分
(A)の水分非含有時の重量基準〕、および (D) 任意成分としての有機または無機充填剤（た
だし予じめ成形された重合体フオーム、亜炭ま
たはピートを除く）、および任意成分としての
常用添加剤、安定剤、フオーム形成剤を反応さ
せることによつて得られる吸水能33−97重量
％、無機磁性酸化物またはその混合酸化物また
は鉄粉の含量１−99重量％、好ましくは１−60
重量％、イオン基またはイオン基形成可能基の
含量10−3000好ましくは30−1500ミリ当量〔成
分(A)1000g当り〕の耐摩耗性の細胞質ポリウレ
タン（尿素）組成物からなる担体があげれる。 成分(A)−(D)は、独国公開特許第3402698号公報
に記載の方法に従つて使用できる。吸水能の定義
もこの文献に詳細に記載されている。また、上記
反応の実施方法もこの文献に詳細に記載されてい
る。 本発明方法では、磁性酸化物、その混合酸化物
または鉄粉もしくはその混合物を１−99重量％含
有する前記の細胞状ポリウレタン（尿素）組成物
からなる担体を使用するのが非常に好ましい。な
ぜならば、これは前記の製法によつて有利に製造
できるからである。 本発明を一層具体的に例示するために、次に実
施例を示す。しかしながら本発明の範囲は決して
実施例に記載の範囲内のみに限定されるものでな
いことが理解されるべきである。実施例中の
“部”および“％”は、特に断わらない限りそれ
ぞれ“重量部”および“重量％”を意味する。 実施例（第１図および第２図参照） 第１図に記載の並列に配置された２基の実験室
用汚水処理装置を使用し、そのうちの１つ〔装置
（）〕は担体を供給せずに使用し（比較実験すな
わちブランクテスト）、他の１基〔装置（）〕に
は本発明に従つて磁気分離可能担体を供給して使
用した。両方の装置に、工業用汚水処理装置から
採取した活性汚泥を供給した。この活性汚泥はカ
サ高い汚泥を形成するという特徴を有するもので
あつた。これらの装置で普通の汚水流を処理し
た。 両方の装置において、予備清澄化タンク１から
活性汚泥タンク２に汚水を連続的に供給した。タ
ンク２の底部に酸素を、有孔管３を通じて供給し
た。 装置（）では、活性汚泥と汚水との混合物
を、導管４を介して脱気用サイクロン５に入れ、
次いで最終沈降タンク６に供給した。汚泥はポン
プ７によつて活性汚泥タンク２に戻した。ただし
余剰の汚泥はバイパス管８を通じて除去した。浄
化水は最終沈降タンク６から水溝９を通じて排出
させた。 装置（）では、活性汚泥タンク２の流出液を
装置（）の場合のように最終沈降タンクに供給
せず、その代りに導管１０および受器１１を経て
磁性ローラー１２に送給した。磁性体と混合され
た活性汚泥は、永久磁石１３を備えた磁性ローラ
ー１２によつて定量的に分離された。磁性ローラ
ー１２に捕捉された汚泥は、ストリツパー１４を
介して活性汚泥タンク２に戻した。ただし余剰量
の汚泥は水溝１５を通じて排出させた。汚水の精
製物である清澄液は、磁性ローラー１２の受皿か
ら導管１６を通じて除去した。 余剰の汚泥が付着している担体は導管１７を経
てスクイズローラー１８を通して、担体から汚泥
を分離した。担体は傾斜ふるい１９上に落下さ
せ、ここで水分や微粒状物質を分離し、次いで担
体はタンク２に戻した。余分の高濃度汚泥は導管
２０を通じて排出させた。 例１および２に使用された磁気分離可能担体(1)
および(2)の連続的製造操作 この製造操作に使用された装置は２軸スクリユ
ー混合器であつた。容量は約180、長さは300cm
であつて、２つの軸は、互いに反対方向に回転す
る形式のものであつた。反応混合物は入口から出
口へと進行し、かつ２つの軸の間で或程度混練さ
れ、あるいは圧さく作用を受ける。 ポリウレタンフオーム（これはフオーム廃品で
ある）は細かくなり、粒子径は12mm未満に減少し
た。磁鉄鉱および粉状亜炭（または亜炭コーク
ス）はこのスクリユー混合器に別の入口から計量
送給スクリユーによつて供給した。同じ場所に、
水および／または水性重合体ラテツクスをピスト
ンポンプで供給し、NCOプレポリマーをギヤポ
ンプで供給した。このカチオン系プレポリマー
は、フローミキサーまたは静止混合器においてそ
の約２倍量の水と、10−25℃において数秒間を要
して烈しく混合して乳剤とするのが好ましい（た
だしこれは必須条件ではない）。なぜならば、こ
の方法によつて予備乾燥された粉状亜炭が、前記
の水の残部と一緒に50℃に加熱することによつて
速やかに一様に濡れるからである。このNCOプ
レポリマーは非常に細かい粒子の形で前記の固体
およびフオームを被覆した。 スクリユー混合器内の滞留時間約３分間が経過
した後に、硫酸マグネシウムの５％水溶液〔使用
量は、MgSO₄として１重量％（NCOプレポリマ
ー基準）〕を担体１の製造原料に噴霧し、水酸化
ナトリウムの１％水溶液〔使用量は、NaOHと
して0.3重量％（ラテツクスの乾燥時重量基準）〕
を担体(2)の製造原料に噴霧し、この噴霧は、この
混合器の混合ユニツトの最後の1/3の帯域に、直
径１mmのノズルを通じて行つた。スクリユー混合
器の下側の末端にある出口から担体(1)を排出さ
せ、水を半分みたした容器に入れて水洗した。重
合体型担体２の場合には、これを乾燥用トンネル
炉において熱い空気によつて80−90℃の温度にお
いて３分間加熱して該担体を凝固させ、次いで洗
浄した。

【表】

【表】 多孔質担体粒子中に存在する水分およ
び粒子間に介在する水分の量(％)。
例 １ 既述の形式の実験室用汚水処理装置を２基並列
させて使用した。そのうちの１基〔装置（）〕
は比較実験用のものであつて、担体を供給せずに
使用した。一方、別の装置〔装置（）〕は本発
明に従つて担体１を添加して使用した。担体１は
既述の如く、耐摩耗性物質の形で結合した磁鉄鉱
等を含有する重合体型担体であつた（第４表参
照）。 予じめ成形されたポリウレタンフオーム、磁鉄
鉱、亜炭粉末およびカチオン系の疎水性ポリイソ
シアネートプレポリマー（バインダ−）から構成
されたポリウレタン尿素担体を、担体１として使
用した。 実験の開始前に、磁鉄鉱を含有する粒子径＜12
mmの担体１を本発明に従つて装置（）の活性汚
泥タンクに供給（充填）した。担体１の充填量は
38容量％（活性汚泥タンクの容量基準）であつ
た。 予備浄化タンク１（第１図参照）から両方の装
置の各々に、まだ分解操作を行つていない工業汚
水を260／時の割合で連続的に供給し、滞留時
間を10時間として処理を行つた。 装置（）では、酸素を供給して活性汚泥タン
ク２内に乱流を発生させ、活性汚泥と汚水との混
合物を、脱気用サイクロン５を経て最終沈降タン
ク６に入れ、汚泥の沈積を図つた。 この汚泥はポンプ７によつて活性汚泥タンク２
に再循環させた。余剰の汚泥はバイパス管８を通
じて排出させた。 装置（）では、重合体型担体上で活性汚泥の
微生物が増殖し、３−４重量％程度までの高濃度
（脱水後の担体基準）に達したが、この微生物を
担体と共に磁性ローラー１２（第２図参照）で浄
化水から分離した。バイオマスの付いている上記
の重合体型担体をストリツパー１４によつて活性
汚泥タンク２に戻した。この場合には、担体に付
いている余剰の汚泥をスクイズローラー１８によ
つて担体から分離した。担体は傾斜ふるい１９上
に落下し、そして全く無損失のまま活性汚泥タン
ク２に戻すことができた。高い濃度を有する余剰
の汚泥（乾燥物質含量４−６％；通常の汚泥の乾
燥物質含量は一般に約１％）は導管２０を通じて
排出させた。 ４週間の馴化期間の経過後に、種々の値を測定
し、すなわち、24日間にわたつて両方の装置から
採取した試料（１日毎の平均試料）の測定値の平
均値を算出し、その結果を第２表に示した。

【表】 前記の説明から明らかなように、磁性重合体型
担体を使用する本発明の効果は操作の信頼性が良
好であり、生成量が多く、カサ高い汚泥の生成が
防止でき、COD減少率が大きく、磁場をかける
ことによつて磁性担体の分離効率が改善され、最
終沈降タンクがもはや不必要であることである
（最後に述べた効果は、非常に大きい効果であ
る）。 さらに、次の簡単な操作を行うことによつて、
すなわち、余剰の汚泥の廃棄の際にしぼり出し操
作を行うことによつて、重合体担体から活性汚泥
が分離でき、この担体は全く無損失で活性汚泥タ
ンクに戻すことができ、しかも同時に、非常に高
い濃度を有する余剰汚泥が単離、排出できるが、
これもまた本発明の顕著な効果である。 例 ２ 例１に記載の形式の実験室用汚水処理装置２基
を並列に配置して使用した。１つの装置〔装置
（）〕は比較実験のために使用し、別の１つの装
置〔装置（）は本発明に従つて、耐摩耗性物質
の形で結合された磁鉄鉱等を含有する重合体型担
体を添加して使用した。予じめ成形されたポリウ
レタンフオーム、磁鉄鉱、亜炭コークス、バイン
ダーとしての重合体ラテツクス（スチレン、ブタ
ジエンおよびアクリロニトリルから構成された重
合体ラテツクス）から構成されたカチオン系重合
体型担体を、本例において担体２として使用した
（第１表参照）。 汚水処理の開始前に、本発明に従つて前記の担
体を装置（）の活性汚泥タンクに供給した。そ
の供給量すなわち充填率は65％（活性汚泥タンク
の容量基準）であつた。 この場合には、分解操作を行つていない汚水を
流入液として使用し、例１に詳細に記載されてい
る操作と同様な操作を行つた。 ４週間の馴化期間の経過後に、両方の装置から
17日間にわたつて１日毎の平均試料について種々
の測定を行つたが、その測定値の平均値を第３表
に示す。

【表】

【表】 文献（たとえば“レール、ウント、ハンドブー
フ、デル、アツプワツサー、テクニーク”、第
巻）には、硝化微生物は他の微生物よりも増殖率
がかなり低く、そして余剰の汚泥の廃棄のときに
系から除去されてしまうから、活性汚泥を長期間
にわたつて系内に滞留させた場合（高令汚泥）の
み硝化微生物が充分に増殖し、硝化が起り得ると
記載されている。しかしながら、これは本発明方
法にはあてはまらない。本発明に従えばこの微生
物が高増殖率で増殖し、したがつて余剰の汚泥は
排出させ、すなわち大量の硝化剤（nitrificant）
すなわち硝化微生物を系から除去すべきであると
いう条件を設けなければならないのである。 本発明に従つて既述の担体を使用することによ
つて、充分な量の硝化剤を担体上に固定でき、こ
れによつて、アンモニウムの量がこの硝化剤によ
り減少でき、かつ、必要に応じて、例１に記載の
如く磁気分離を行うことができるのである。 例 ３ ３ａ本発明に従つてNCO−プレポリマー、磁
鉄鉱および水を直接に反応させることによる細胞
状重合体型担体の製造 次の各成分、すなわち 磁鉄鉱（Fe₃O₄；粒子径＜3μm）35重量部、 第１表中に担体(1)の成分として記載されている
カチオン系の疎水分枝状NCO−プレポリマー
（NCO含量5.8重量％）65重量部、および 温水（55℃）33.5重量部 を反応させた。 この反応は次の如く行つた。磁鉄鉱およびカチ
オン系プレポリマーを室温において混合し、烈し
い撹拌下に温水を20秒間以内に添加した。このク
リーム状混合物を別の容器に移し、ここで４分間
以内に開放状細胞を形成させてフオームとし、こ
れを其後に80℃に15分間加熱した。このフオーム
のブロツクの密度は116Kg／m³であり、これを破
砕して６mm未満の寸法の粒状物にした。 この細胞状の粒状物を直ちに水中に投入した。
生じた懸濁液（上澄相の水を除く）の乾燥時含量
は74Kg（懸濁液１m³当り）であつた。 水性懸濁液中での吸水能は92.6％であつた。 ３ｂこの担体を用いる生物学的汚水処理および
分離 汚水処理装置〔例２記載の装置（）に類似の
装置に、担体１の代りに上記担体３ａを供給し
た〕を、例２記載の方法に従つて作動させた。 CSB、TOC、BSB₅の減少率は、例２中の第３
表に記載の値に相当する値であつた。 この担体の使用によつて汚水処理の安全性が一
層改善され、浄化水の生成量が増加し、そしてこ
の担体は、磁気的処理によつて余剰の汚泥と共に
除去できることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本明細書中の実施例に使用された生
物学的汚水処理装置の略図である。第２図は、第
１図記載の装置の変改例の略図である。 １…予備浄化タンク、２…活性汚泥タンク、３
…有孔管、５…脱気用サイクロン、６…最終沈降
タンク、７…ポンプ、８…バイパス管、９…水
溝、１１…受器、１２…磁性ローラー、１３…永
久磁石、１４…ストリツパー、１５…水溝、１８
…スクイズローラー、１９…傾斜ふるい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 汚水の生物学的処理の際にバイオマスから清
   澄液を分離する方法において、 (a) 磁気分離可能無機物質を含有する有機重合体
   型担体を清澄液中のバイオマスと組合わせ、こ
   の担体は前記の磁気分離可能無機物質を１−99
   重量％（担体の乾燥時重量基準）含有し、この
   担体は１−85容量％（清澄液基準）の懸濁容量
   を有し、 (b) 前記の担体を含む前記のバイオマスを、磁場
   をかけることによつて前記清澄液から分離する
   ことを特徴とする方法。 ２ 前記重合体型担体が、耐摩耗性物質の形で混
   入された他種充填剤を含有し、これは活性汚泥処
   理段階の清澄液中のバイオマスと組合わせ、充分
   に混和し、増殖後にバイオマスを活性汚泥処理段
   階および／または任意に最終沈降段階において担
   体物質と共に磁力分離することを包含する特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ３ バイオマスと重合体型担体との混合物の一部
   のみを磁力分離し、このバイオマスの大部分を重
   合体型担体から分離し、この重合体型担体を活性
   汚泥処理段階に戻すことを包含する特許請求の範
   囲第２項に記載の方法。 ４ 使用される無機磁性物質含有有機重合体型担
   体が、 重合体マトリツクス中に結合された磁性重金属
   酸化物またはその混合酸化物および／または鉄粉
   を含有するものである特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ５ 磁鉄鉱を使用し、かつ、前もつて成形された
   粉粒状のフオーム、粉末状の化石起源のリグノセ
   ルロース、炭素粉、他の無機質充填剤からなる群
   れから選択された他種充填剤をも使用することを
   包含する特許請求の範囲第４項に記載の方法。 ６ 使用される磁気分離可能無機物質を含有する
   有機重合体型担体が、 (A) イソシアネート基含量２−12重量％の、末端
   型イソシアネート基を有する二官能性および／
   または多官能性プレポリマー１種またはそれ以
   上、 (B) 前記の成分(A)のすべてのイソシアネート基と
   の反応に要する量より過剰量の水、 (C) 微粉状の磁性酸化物またはその混合酸化物、
   純粋な鉄粉およびその混合物からなる群から選
   択された物質１−99重量％、〔成分(C)の量（％）
   は、成分(A)の全量（水分を除く）を基準とする
   値である〕、 (D) 任意成分である無機または有機充填剤（前も
   つて成形された重合体フオーム、亜炭およびピ
   ートを除く） を反応させることによつて得られ、イオン基また
   はイオン基形成可能基を有し、吸水能が33−97重
   量％であり、イオン基またはイオン基形成可能基
   の含量が10−3000ミリ当量（充填剤を含まないポ
   リウレタン1000g当り）である細胞状ポリウレタ
   ン（尿素）組成物からなるものである特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ７ 成分(A)が、 (a) イソシアネート基と反応し得る水素原子を２
   個および／またはそれ以上含有する分子量400
   −10000の有機物質、 (b) イソシアネート基と反応し得る水素原子を２
   個および／またはそれ以上含有する分子量32−
   399の有機物質約０−５モル〔成分(a)１モル当
   り〕、および (c) 有機ジーおよび／またはポリイソシアネート
   を反応させることによつて作られたものである
   特許請求の範囲第６項に記載の方法。 ８ 物質(a)が2.1またはそれ以上の全ヒドロキシ
   ル官能度を有するポリヒドロキシル化合物である
   特許請求の範囲第７項に記載の方法。 ９ 物質(b)がヒドロキシル基を含むものである特
   許請求の範囲第７項に記載の方法。 １０ 物質(a)および／または物質(b)が、イオン基
   またはイオン基形成可能基を有するものである特
   許請求の範囲第７項に記載の方法。 １１ 成分(A)が2.1またはそれ以上のイソシアネ
   ート官能度を有するものである特許請求の範囲第
   ６項に記載の方法。 １２ 成分(A)のイソシアネート基含量が2.5−８
   重量％である特許請求の範囲第１１項に記載の方
   法。 １３ ポリウレタン（尿素）組成物が、イオン基
   またはイオン基形成可能基を10−3000ミリ当量
   〔充填剤を含まないポリウレタン（尿素）1000g
   当り〕含有するものである特許請求の範囲第６項
   に記載の方法。 １４ イオン基またはイオン基形成可能基の量が
   30−1500ミリ当量〔充填剤を含まないポリウレタ
   ン（尿素）1000g当り〕である特許請求の範囲第
   １３項に記載の方法。 １５ 成分(B)を、成分(A)の重量の２−60倍量使用
   することを包含する特許請求の範囲第６項に記載
   の方法。 １６ 成分(C)の使用量が１−60重量％（担体重量
   基準）である特許請求の範囲第６項に記載の方
   法。 １７ 成分(C)が、 (a) 2.1またはそれ以上の全ヒドロキシル官能度
   を有する多官能性の親水性および／または疎水
   性ポリエーテルポリオール、 (b) 分子量62−254の低分子量ジ−および／また
   はポリオール０−２モル〔成分(a)１モル当り〕、 および (c) 芳香族ジイソシアネート を反応させることによつて製造されたものであ
   り、前記の成分(a)および／または成分(b)が第４級
   アンモニウム基または塩形成性第３アミノ基を有
   するものである特許請求の範囲第６項に記載の方
   法。 １８ 疎水性ポリエーテルポリオールを成分(a)と
   して使用する特許請求の範囲第１７項に記載の方
   法。 １９ 使用される磁気分離可能無機物質を含有す
   る有機重合体型担体が、無機磁性酸化物、その混
   合酸化物または鉄粉もしくはその混合物を含有
   し、充填剤としてのフオームおよび／または亜炭
   および／またはピートを含有せず、33−97重量％
   の吸水能を有し、無機磁性酸化物、その混合酸化
   物または鉄粉の含量が１−99重量％であり、ポリ
   ウレタン（尿素）中に入れられたイオン基または
   イオン基形成可能基の量が30−1500ミリ当量（組
   成物１Kg当り）である細胞状ポリウレタン（尿
   素）組成物からなるものである特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。