JPH0550086A

JPH0550086A - 水処理接触材

Info

Publication number: JPH0550086A
Application number: JP3232552A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Okumura; 博昭奥村; Toru Kijima; 徹木島; Katsuo Hattori; 勝夫服部; Kazunori Nabekura; 和則鍋倉; Noriyuki Kato; 範行加藤; Yoji Maekawa; 洋司前川
Original assignee: Nippon Steel Corp; Tetsugen Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Tetsugen Corp
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1991-08-21
Publication date: 1993-03-02
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPH0796116B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ロックウールの屑綿を有効利用して、従来より
も気孔率及び吸水率が高くて微生物の付着性が良好な水
処理接触材を経済的に得られるようにする。【構成】解きほぐされたロックウール又はその屑綿に、
セメント等の水硬性無機質バインダーを加え、調湿・混
練して所要の形体に造粒成型してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排水や河川等の生物化
学的浄化処理において、微生物を固定化させて浄化する
ために使用される水処理接触材、特に、解きほぐされた
ロックウール又はその屑綿を原料とした水処理接触材に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、我が国では湖沼の富栄養化や河川
の汚濁が社会問題となっており、その主な汚染源である
家庭排水や工場排水の浄化処理は勿論のこと、汚染され
た湖沼水や河川水の浄化処理も急務となっている。

【０００３】これら汚水の浄化処理法の一つとして、
礫、プラスチック、ゼオライト、セラミックス、コーク
スなどによる水処理接触材を水中に没し、その表面に形
成した微生物膜により生物化学的に処理する方法があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の水処理
接触材では次のような問題点があった。礫によるもの
は、それ自体が気孔率及び吸水率が低いため、微生物の
付着性が悪く、微生物付着しない部分が多くなるため、
重量当たりの有効表面積が小さい。また、重量が重いた
め取り扱いにくく、粒度構成範囲が広いので処理槽に挿
入したときに槽内の空隙率が小さくなり、目詰まりが早
い等々の欠点がある。

【０００５】プラスチックは、気孔率及び吸水率が小さ
く、表面が滑らか過ぎるため微生物の付着安定性が悪
い。セラミックやゼオライトは成型が難しく、また高価
である。コークスは、気孔率及び吸水率の点においては
上記の原料のいずれにも劣ることはないが、使用中に粉
化して目詰まりを起こし、また、もともと燃料として使
用されるものであるためコストが高く、水処理接触材と
しての大量利用には不向きである。

【０００６】また、上記のような原料を使用した場合、
表面積を大きくして微生物の付着を容易にするため、水
処理接触材の形状として、紐状、筒状、ネット状、ハニ
カム構造などとしているが、複雑な形状、構造となるた
め製造コストの増大は避けられなかった。

【０００７】ところで、ロックウールは、製鉄工程にお
いて大量に副生する高炉スラグ又は玄武岩、安山岩等の
天然石をキュポラ、電気炉等で溶融し、遠心力又は空
気、水蒸気等の圧力により繊維化して製造されている。
その製造に当たっては、製綿工程、粒状化工程、篩い分
け工程等にて種々の屑綿が発生し、また、ロックウール
を使用した各種製品を製造する際にも種々の屑綿が発生
する。この屑綿は、高炉スラグや天然岩石からなるガラ
ス質短繊維のランダムな集合物で、ロックウール製品の
ように方向性、規則性をもった繊維配列ではなく、その
繊維が互いに絡み合ってスポンジ状をなしているもので
ある。しかも、屑綿は、その発生に由来して形状が不揃
いであり、また軽量で嵩張るためそのままでは有効利用
の途がなく、大半が埋め立て処分されていた。一部では
あるが、屑綿に粘土とバインダーを加えてブリケットに
成型し、ロックウール原料の一部として再利用される程
度であった（例えば特開平１−１９２７４３号公報参
照）。

【０００８】本発明の目的は、上記のように大半が埋め
立て処分されていたロックウールの屑綿を有効利用し
て、従来よりも気孔率及び吸水率が高くて微生物の付着
性が良好な水処理接触材を経済的に得られるようにする
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の水処理接触材
は、解きほぐされたロックウール又はその屑綿に、水硬
性無機質バインダーを加え、調湿・混練して所要の形体
に造粒成型してなるものである。解きほぐされたロック
ウール又はその屑綿と水硬性無機質バインダーとの混合
割合は、解きほぐされたロックウール又はその屑綿が１
重量部に対して、水硬性無機質バインダーが０．１〜
０．４重量部とするのが好ましい。水硬性無機質バイン
ダーとしては、セメント、高炉水砕微粉末、生石灰のう
ちの１種又は２種以上を使用すると良い。

【００１０】

【作用】本発明の水処理接触材は、解きほぐされたロッ
クウール又はその屑綿を主原料としてこれにセメント等
の水硬性無機質バインダーを添加し、調湿・混練した
後、転動造粒にて成型して得られる。

【００１１】解きほぐされたロックウール又はその屑綿
は、その発生に由来して形状が不揃いの短繊維状の集合
物であるため、成型すると気孔率が高く、表面積が大で
あるので、微生物皮膜が形成し易い。また、ロックウー
ルは高炉スラグを主原料として製造されたものであるの
で、その主成分はＣａＯである。このため屑綿もＣａＯ
を大量に含有するので（ＣａＯ、ＳｉＯ、Ａｌ₂Ｏ₃が
主な成分）、水処理接触材として機能させた場合、Ｃａ
イオンが溶出し、処理水を循環させることにより窒素が
硝酸化し、処理水が酸性化することに対応して中和作用
が働き、微生物が成育し易い環境を提供することができ
る。また、処理水中のＳＳ（浮遊懸濁物質）の凝集沈澱
作用を促進させる効果もある。

【００１２】更に、湖沼などでの富栄養化の原因とされ
ているＰ（リン）もリン酸カルシウムの形で固定・除去
出来るので、従来提供されている水処理接触材にはなか
った効果を発揮する。また、ロックウール及びその屑綿
はＦｅＯ及びＭｇＯも微量であるが含有しており、これ
らも微生物の成育を助長させるので、本発明の水処理接
触材は微生物との親和性に優れたものとなる。

【００１３】解きほぐされたロックウール又はその屑綿
は、形状がランダムでしかも崩壊し易いスポンジ状であ
るため、ブリケットに成型するのが困難である。すなわ
ち、成型用の型に入れて圧力を加えても、その圧力を解
放すると弾力により元に戻り、可撓性に欠けるが故に成
型し難い。そのため、従来では前述のように粘土鉱物を
バインダーとして添加し、屑綿の繊維内に粘土を浸透さ
せてブリケットに成型していた。

【００１４】本発明では、解きほぐされたロックウール
又はその屑綿の繊維間の空隙を利用して転動造粒を行
う。解きほぐされたロックウール又はその屑綿は吸水す
ると粘性を帯びるので、水硬性無機質バインダーを添加
し、調湿・混練することで転動造粒が可能となる。

【００１５】調湿・混練に当たっては、コンクリートミ
キサー、ローラーミキサー等の一般的なミキシング装置
を用いることができ、転動造粒に当たっても、パン型ペ
レタイザー、ドラム型ペレタイザー等の通常の造粒装置
の使用が可能である。解きほぐされたロックウール又は
その屑綿は、転動造粒することにより、気孔率を低下さ
せることなく成型でき、成型物表面も凹凸の激しい粗面
となるので、微生物の付着が良好になる。しかし、ブリ
ケットに成型すると、上記のように粘土鉱物などのバイ
ンダーが必要となり、気孔率が著しく低下するととも
に、成型物表面も滑らかとなって微生物の付着が困難に
なる。また、嵩密度が大となり、単位重量当たりの表面
積が小さくなるとともに、処理槽に挿入したとき重量が
嵩むという欠点がある。

【００１６】本発明では、転動造粒の成型形状保持のた
め、水硬性無機質バインダーを使用する。リグニンや糖
蜜等の有機質バインダーを用いることも考えられるが、
水処理接触材として使用とする際に有機質が水中に溶出
混入し、処理水のＣＯＤ、ＢＯＤが高くなって二次汚染
の原因となり、水処理接触材本来の機能を果たさない。
また、有機質バインダーの場合は水と接触すると溶解
し、成型品の形状を保持することができないものもあ
る。

【００１７】水硬性無機質バインダーとしては、普通ポ
ルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、高炉
セメント等に代表されるセメントが好適である。セメン
トは、有機質バインダーのような二次汚染の問題がな
い。また、セメントはＣａＯが溶出するので、前述した
ロックウール又はその屑綿の特徴である、処理水の中性
化、ＳＳの凝集沈澱促進、リンの除去等、同様の効果が
ある。

【００１８】水硬性無機質バインダーの添加量は、解き
ほぐされたロックウール又はその屑綿１重量部に対して
０．１〜０．４重量部である。０．１重量部以下では、
成型品の強度が不足し、運搬等のハンドリング中や処理
槽に挿入した際に崩壊する恐れがあり、またＣａＯの溶
出が少なく、上記のような効果が薄れる。一方、０．４
重量部以上では、成型品の強度は向上するが、成型品が
緻密になり過ぎて気孔率が低下するので、水処理接触材
としての機能が低下するとともに、コスト高となる。

【００１９】水硬性無機質バインダーとしてはセメント
の他に、高炉水砕微粉末、高炉水砕微粉末と生石灰との
混合物を使用することができる。高炉水砕微粉末は、冶
金用原料の事前処理法として含鉄原料を焼成せずに塊成
化する方法においてバインダーとして使用されている。
例えば、特開昭５７−９８４０号公報、同６３−８３２
３１号公報参照。すなわち、高炉水砕微粉末は潜在水硬
性を有し、高炉水砕中のアルカリ分と反応して硬化する
ので、本発明においてセメントの代替として成型品の形
状保持に使用することができる。また、高炉水砕微粉末
は高炉スラグが原料であるので、ロックウール又はその
屑綿と同様の成分構成である。つまり、前述した処理水
の中性化、ＳＳの凝集沈澱促進、リンの除去等の効果が
ある。

【００２０】高炉水砕微粉末の潜在水硬性を積極的に促
進する方法として、アルカリ刺激剤を添加する方法があ
るが、本発明では生石灰を用いる。生石灰は、高炉水砕
微粉末と反応して潜在水硬性を促進し、成型品の形状を
保持するとともに、その主成分がＣａＯがあるので、こ
れを本発明の水処理接触材に配合した場合、前述のロッ
クウール又はその屑綿、高炉水砕微粉末、セメントと同
様に、処理水の中性化、ＳＳの凝集沈澱促進、リンの除
去等の効果を発揮する。

【００２１】以上のように本発明では、水硬性無機質バ
インダーとしてセメント、高炉水砕微粉末、高炉水砕微
粉末と生石灰との混合物を使用するが、これらの選択は
任意であり、造粒成型品に求められる強度、造粒成型後
の養生期間の短縮、経済性等を勘案して適宜に選択すれ
ばよい。なお、いずれの場合においても、解きほぐされ
たロックウール又はその屑綿に対する配合割合は、前述
したとおり１重量部に対して０．１〜０．４重量部であ
ることに変わりはない。

【００２２】

【実施例】図２に本発明による水処理接触材の製造手順
を示す。表１に示すような成分の屑綿８５％に対して、
水硬性無機質バインダーとしての生石灰５％、高炉水砕
微粉末１０％と、適量の水を加えて混練機で混練した
後、造粒装置にて水を加えながら転動させて造粒し、直
径２０〜３０mmの球形水処理接触材を成型した。このと
き使用した屑綿を図１に示す。成型後、養生室にて３日
間養生し、図３に示すような直径２０〜３０mmの製品と
した。この製品（第１例）の比重は１．３８、吸水率は
２０％であった。また、同様の屑綿８５％に対して、生
石灰１０％、高炉水砕微粉末５％としたもの（第２
例）、高炉水砕微粉末１５％としたもの（第３例）、セ
メント１５％としたもの（第４例）をそれぞれ上記と同
様に成型した。

【００２３】

【表１】

【００２４】上記４種類の製品の効果を確認するため次
のような実験を行った。その実験方法は、図４に示すよ
うに散水濾床法を想定して多数の水処理接触材１を内径
８０mm、高さ１００mmの円筒容器２内に充填し、縦３０
０mm、横３００mm、高さ１００mmの水槽３から、対象水
として屎尿処理場の一次処理排水を定量ポンプ４で円筒
容器２の上部に散水し、水処理接触材１を通過した処理
水を円筒容器２の下部出口から水槽３へ返流した。７は
そのリサイクル処理水である。このときの経時変化に伴
う対象水のＣＯＤ、ＢＯＤ、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐを測定し
た。球状プラスチックによる従来品についても同様に測
定した。その測定結果を表２及び表３に示す。これらの
表から分かるように本発明による水処理接触材はＣＯ
Ｄ、ＢＯＤ、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐの除去に関し従来品よりも
格段に優れている。

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】また、図５に示すような実験を行った。す
なわち、浸漬濾床法を想定して多数の水処理接触材１を
縦２００mm、横３００mm、高さ２５０mmの上端部に流出
口を有する処理槽５に充填し、縦３００mm、横５００m
m、高さ４００mmの水槽３に、対象水として屎尿処理場
の一次処理排水を入れ、その水を定量ポンプ４で処理槽
５に送り、水処理接触材１を通過した処理水を水槽３へ
返流した。また、水槽３ではエアーレーション装置６で
空気によるバブリングを行い、経時変化に伴う対象水の
ＣＯＤ、ＢＯＤ、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐを測定した。球状プラ
スチックによる従来品についても同様に測定した。その
測定結果を表４から表６に示す。この場合も本発明によ
る水処理接触材はＣＯＤ、ＢＯＤ、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐの除
去に関し従来品よりも格段に優れている。

【００２８】

【表４】

【００２９】

【表５】

【００３０】

【表６】

【００３１】図５に示した実験装置において対象水を水
道水に替え、図６に示すように水槽３に淡水魚を３匹入
れて表７に示すようにバブリングと対象水の循環を行
い、ＣＯＤ変化に伴う淡水魚の生息状況を観察した。

【００３２】

【表７】

【００３３】表７において、試験番号１では、試験開始
当初からバブリングと水処理接触材への対象水循環を行
い、４０日目からは水処理接触材への循環を止め、バブ
リングのみを行った。４０日目までのＣＯＤは７〜１０
ｍｇ／ｌと低い値を示し続けたが、４０日目以降はその
値が次第に上昇し、４５日目には１８ｍｇ／ｌ以上とな
って魚は死亡した。

【００３４】試験番号２では、試験開始当初からバブリ
ングのみを行ったところ、７日目にはＣＯＤが１５ｍｇ
／ｌとなり、１０日目になって魚は全て死亡した。死亡
した魚を取り除き、そのままバブリングのみを続けたと
ころ、４０日目にはＣＯＤが５０ｍｇ／ｌと非常に高い
値を示すに至った。この汚染された対象水を４０日目か
らはバブリングと水処理接触材への循環を行った結果、
ＣＯＤは次第に減少し、５５日目には８ｍｇ／ｌと魚が
生息できる状態まで回復した。

【００３５】この実験から、本発明の水処理接触材を用
いて対象水の浄化処理を行っている間は、ＣＯＤは低い
値を示し、魚は生息しているが、バブリングのみではＣ
ＯＤ値は次第に増加し、数日後には魚が死亡するほどに
増加することが判明した。また、本発明の水処理接触材
は魚の生息に対して無害であることも判明した。

【００３６】図５に示した実験装置において、対象水を
ＣＯＤ値の低い河川水に替えてバブリングと対象水の循
環を行い、本発明の水処理接触材による浄化能力を確認
した。測定項目は上記と同じくＣＯＤ、ＢＯＤ、Ｔ−
Ｎ、Ｔ−Ｐで、その測定結果を表８に示す。この表から
判るように、本発明の水処理接触材は低ＣＯＤ水に対し
ても顕著な浄化作用を示す。

【００３７】

【表８】

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように本発明の水処理接触材
によれば、処理水を中性に保つことが可能で、ＣＯＤ、
ＢＯＤ、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐの除去性能も非常に良好であ
る。また、従来の水処理接触材は、高ＣＯＤ水に対して
はその除去率は高くとも、低ＣＯＤ水に対しては効果が
少なかったが、本発明の水処理接触材は低ＣＯＤ水に対
しても十分な浄化作用を発揮するとともに、魚の生息に
関しても無害であることから、安全性の高いものであ
る。更に、主原料が、解きほぐされたロックウール又は
従来は埋め立て処分されていたその屑綿のであるので、
極めて安価であり、省資源に貢献するとともに、軽量で
あるので作業性が良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の主原料となる屑綿の現物写真である。

【図２】本発明の水処理接触材の製造手順を示すフロー
チャートである。

【図３】本発明の水処理接触材の一例の現物写真であ
る。

【図４】本発明の水処理接触材の性能試験例の示す説明
図である。

【図５】別の試験例の説明図である。

【図６】更に別の試験例の説明図である。

【符号の説明】

１水処理接触材２円筒容器３水槽４定量ポンプ５処理槽６エアーレーション装置７リサイクル処理水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者服部勝夫千葉県君津市君津１番地株式会社鐵原君津支店内 (72)発明者鍋倉和則千葉県君津市君津１番地株式会社鐵原君津支店内 (72)発明者加藤範行千葉県君津市君津１番地株式会社鐵原君津支店内 (72)発明者前川洋司東京都千代田区富士見１丁目４番４号株式会社鐵原内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】解きほぐされたロックウール又はその屑綿
に、水硬性無機質バインダーを加え、調湿・混練して所
要の形体に造粒成型してなることを特徴とする水処理接
触材。
【請求項２】前記解きほぐされたロックウール又はその
屑綿を１重量部に対し、前記水硬性無機質バインダーを
０．１〜０．４重量部添加としたことを特徴とする請求
項１に記載の水処理接触材。
【請求項３】前記水硬性無機質バインダーが、セメン
ト、高炉水砕微粉末、生石灰のうちの１種又は２種以上
である請求項１又は２に記載の水処理接触材。