JPH0614876Y2

JPH0614876Y2 - 微生物固着接触材

Info

Publication number: JPH0614876Y2
Application number: JP1987050500U
Authority: JP
Inventors: 久夫山崎; 栄人富田
Original assignee: 株式会社エスアイシ−エンジニアリング
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1987-04-02
Publication date: 1994-04-20
Anticipated expiration: 2002-04-02
Also published as: JPS63157300U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案はポーラスなセラミックス素材より成る微生物固
着床の配置形状を所定のパターンに設定することにより
その充填率および間隔を所定の値に設定でき、かつ、デ
ッドスペースを生じないようにした微生物固着接触材に
関する。

〔従来の技術〕

従来の生物化学的な水処理方においては、汚泥法やラグ
ーン法が主流を占めており、これらに砕石やプラスチッ
ク製素材を微生物の固着床とした廃水処理装置が考案さ
れて実用化されている（例えば、実開昭５０−１４３３
５８号，特公昭５７−４３８７号）。

一方、数年前より砕石やプラスチック製素材に替るもの
としてポーラスなセラミックス素材を使用した接触式排
水処理装置が特開昭６１−２３０７８７号に示されてい
る。

水処理を生物化学的手法により行うに当たり、浄化に関
与する微生物の単位容積当たり（1m³）の数量と種類と
によって浄化速度に相違がでてくる。ポーラスなセラミ
ックス素材には、種類の異なった莫大な数の微生物が繁
殖固着して共存共栄を営み、世代交代を継続して繁殖す
ることが研究発表されており、今日においては衆知の事
実となっている。このような背景にあって、微生物の固
着繁殖に優れたポーラスなセラミックス素材の応用に
は、それなりの用法の確立が必要である。１つは、ポー
ラスなセラミックス素材に繁殖、固着する莫大な数の好
気性菌に対して廃水中の溶存酸素を均等化し、菌体に接
触せしめて生活を維持させることが必要になる。そこ
で、当初はポーラスなセラミックス素材だけのバラ充填
を行ったが、ポーラスなセラミックス素材相互の接触と
なり、供給空気（酸素）の分散が思うようにできずポー
ラスなセラミックス素材も含めて嫌気性化することが明
らかになった。以後、過去２年間、実際の廃水処理装置
（3m³／hr）の運転を試みた結果、２日間で嫌気性化
し、黒変して硫化水素を発生した。同時に装置の改造を
試みたが、好結果が得られず、最終的にはポーラスなセ
ラミックス素材自体の相互間隔を保って保持する着想と
なり、その必要性と方向の考案に迫られた。この理由は
ポーラスなセラミックス素材には種類の異なった莫大な
数の微生物が繁殖、固着するため、容器内の溶存酸素と
菌体との接触が必要であるためであり、ポーラスなセラ
ミックス素材が相互に接触している場合、廃水通過が妨
げられることになり、ポーラスなセラミックス素材の接
触点より酸素不足で腐敗を生じることが判明した。この
腐敗要因を克服し、有効最大限にポーラスなセラミック
ス素材相互間の間隔を保持することが肝要であることが
判った。近年、ポーラスなセラミックス素材応用の廃水
処理技術の研究が盛んに行われてきているが、未だ、効
果的な方法は確立されていない。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の微生物固着床を有する廃水処理装置によ
ると、パネル（特公昭５７−４３８７号）または堰体
（特開昭６１−２３０７８７号）によって微生物固着床
を保持して廃水中に配置しているため、以下のような問
題がある。

(1)微生物固着床に汚泥が蓄積することにより浄化作用
の低下や微生物固着床の損傷を生じやすい。

(2)廃水の水質または水流の強弱に応じて所定の充填率
および所定の体積で微生物固着床を配置することが難し
い。

従って、本考案の目的は損傷を受けにくく良好な浄化性
を有し、廃水の水質または水流の強弱に応じて所定の充
填率および所定の体積で微生物固着床を配置できる微生
物固着接触材を提供することにある。

本考案より前に、球形の保持体を設計したが、廃水処理
接触酸化槽に充填したとき種々の欠点が生じることが判
明した。この欠点について説明すれば、設計した球状の
接触材保持体は直径が20cmであり、その内部に直径２c
m、長さ12cmの棒状のポーラスなセラミックス素材が適
当な間隔を保持して合計７個入れてある。球状保持体を
仮に1m³の水槽に充填すると理論的には合計125個充填で
きる。しかし、実際にはランダムな充填となり、合計10
7個が平均的な数であった。また、１個のポーラスなセ
ラミックス素材の体積は４×10^-5m³であり、1m³内の合
計体積は４×10^-5×107（個）×７（個）≒0.03m³であ
り、ポーラスなセラミックス素材の充填率は３％で非常
に低い。これは球状であるために、隣接する球体と球体
との間に空間が生まれ、デッドスペースとなることと、
球形内への長さを持つポーラスなセラミックス素材の充
填は配置的に制限を受けることになる。理論的充填量12
5個／m³が107個／m³に減少すると14.4％のロスとなり、
基本設計時のファクターとして、14.4％の誤差を生じや
すいことを意味する。一方、実証値より得たデータか
ら、ポーラスなセラミックス素材の平均充填率が7.6％
であったことから、球状のときの３％は非常に低い達成
率である。

尚、一般的な接触材の選定規範として次の事項がある
が、これも充填率を下げている要因の１つとなってい
る。

(1)接触槽接触材充填部に対して、接触材充填率は15％
以下（空隙率は85％以上）でなければならない。

(2)汚水による目詰りを防ぎ、廃水の通過性を良好にす
るために、接触材素材相互間が３cm以上隔っているこ
と。

しかし、これらの条件があるとしても、デッドスペース
による14.4％の充填量の減少、算定基準の誤差発生要
因、３％低い充填率等があると、装置を満足に設計する
ことができない不都合が生じる。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は損傷を受けにくく良好な浄化性を有し、廃水の
水質または水流の強弱に応じて所定の充填率および所定
の体積で微生物固着床を配置できるようにするため、ポ
ーラスなセラミックス素材より成る複数の微生物固着床
を所定の間隔に支持する間隔支持体を支持し、線状ある
いは板状の部材から成り、４側面、上面および底面の６
面に壁部材を有しない流体通過型直方体状の枠とを有
し、複数の微生物固着床が水平方向に所定の間隔で並列
に配置されて、群を構成し、直方体状の枠により群を所
定の間隔で垂直方向に複数配置し、所定の数の枠が垂直
および水平方向に配列されて、直方体状の積層体を形成
し、微生物固着床の体積、水平方向および垂直方向の所
定の間隔、ならびに所定の数の設定により、所定の充填
率の微生物固着床を接触槽中に構成する。廃水は枠の６
面を介して所定の充填率の微生物固着床間に接触しつつ
その間を通過する。

本考案ではポーラスなセラミックス素材を使用して微生
物の接触材を形成するにあたり、以下の条件を前提とし
た。

(1)間隔支持体によりポーラスなセラミックス素材を支
持する。間隔支持体を支持する枠の体積に対して、ポー
ラスなセラミックス素材の体積比（充填率）は15％以下
であること。

(2)間隔支持体並びに枠で形成する接触材の形状は充填
部に対して、理路整然と整列配列充填が出来る構造とす
る。

(3)隣接する間隔支持体並びに接触材として、デッドス
ペースを生じないようにし、間隔支持体並びに枠の形状
は充填部に対する充填率が100％に近くなるようにす
る。同時に、ポーラスなセラミックス素材の配列が乱れ
ることなく、更に損傷等を与えずに充填可能体積の増加
を図る。

〔実施例〕

以下、本考案による微生物固着接触材を詳細に説明す
る。

第１図(a)、(b)、(c)、(d)は本考案の一実施例を示し、
板状の間隔支持体１で円筒状のポーラスなセラミックス
素材より成る微生物固着床２を水平方向に所定の間隔で
並列に支持し、板状の間隔支持体１を線状あるいは板状
の部材から成り、４側面、上面および底面の６面に壁部
材を設けず、廃水が自由に通過できる構成の直方体形状
の枠３で支持する。これにより複数の微生物固着床２は
水平方向に所定の間隔で並列に設置されて群を形成し、
また、この群は所定の間隔で垂直方向に複数配置され
る。

第２図(a)、(b)、(c)は本考案の一実施例における微生
物固着床２の支持手段を示し、間隔支持体１は微生物固
着床２の端部を支持する支持部１ａと支持部１ａ同志お
よび支持部１ｂを枠３に固定する橋絡部１ｂを有する。

第３図は第１図(a)、(b)、(c)、(d)に示した微生物固着
接触材Ａを充填部（接触槽）４に充填した状態を示し、
枠３で微生物固着床２が支持された複数の微生物固着接
触材Ａが垂直および水平方向に配列されて直方体状の積
層体を形成している。枠３が直方体形状を有しているた
め、複数の微生物固着接触材Ａを垂直および水平方向に
理路整然として充填することができる。

以上の実施例において、直方体底面が20×50cm、高さが
20cmである。体積は0.02m³であり、従って1m³当たり50
個充填できる。１個の間隔支持体１並びに枠３の中に直
径2.2cm×長さ19cmのポーラスなセラミックス素材が計3
2本等間隔で、且つ、千鳥状に配置されて保持されてい
る。このため、前記４条件を十分に満足している。

〔考案の効果〕

以上説明した通り、本考案の微生物固着接触材による
と、線状あるいは板状の部材から成り、４側面、上面お
よび底面の６面に壁部材を有しない流体通過型直方体状
の枠に支持される間隔支持体によって、ポーラスなセラ
ミックス素材より成る複数の微生物固着床を水平方向に
所定の間隔で支持して並列に配置される群を垂直方向に
所定の間隔で複数配置する。このような構成の枠を垂直
および水平方向に所定の数配列して直方体状の積層体を
形成することにより、接触槽中に所定の充填率の微生物
固着床を設けたため、損傷を受けにくく良好な浄化性を
有し、廃水の水質または水流の強弱に応じて所定の充填
率および所定の体積で微生物固着床を配置することがで
きる。このことにより水処理における微生物の数量的基
準を容易に設定できる。

以下、本考案を実用化した場合に想定される利点を述べ
る。

(1)水処理における接触槽の形状は大部分が矩形をな
し、本考案の枠形状寸法の倍数で設計される水槽ではデ
ッドスペースを生じることはない（100％達成）。

(2)デッドスペースを生じないことは、ランダム投入法
による理想値に対する実際投入値の14％前後の高い減少
値は完全に除外され、水質により必要とする微生物の量
を設定すれば微生物容積負荷と水容積負荷の算定で設計
が容易になる。また、設計速度が速くなり、ユーザーの
理解も行き易い。

(3)ポーラスなセラミンクス素材の必要な形状（円柱
状）の成型技術は現に確立したものであり、間隔支持体
並びに枠は樹脂にて容易に射出成型できる。また、強度
もあり、組立ても容易で単純な構造であるから安価に供
給できる。

(4)20×20×50cm³の個体形状は25個入りパックとした
時、体積は0.5m³であり、算出基準値として単純明快で
ある。一方、球形状では、保管、運搬においてダンボー
ル箱等を必要としたが、直方体形状の25個入りパックは
固縛により荷姿を裸として取扱うことができ、コストダ
ウンにつながる。

(5)ポーラスなセラミックス素材を間隔支持体を支持す
る枠で千鳥状に規則配列することによって、接触槽内に
所定の充填率で複数の微生物固着床を設けることができ
るとともに、廃水の通過性が向上し、ポーラスなセラミ
ックス素材の表面への微生物の付着性が高まる。このこ
とは同時に、廃水中の溶存酸素をセラミックス素材の表
面に効果的に接触させる。このとき、空気供給装置より
発生する気泡を下段より順に上方向に流すことにより、
気泡は必ず上段のポーラスなセラミックス素材に接触
し、分散化され、拡散することにより好気性化が促進さ
れる。

(6)従来、主流を占めるプラスチック性接触材は表面積
の割り出しに限界があり、それに比例する微生物の付着
量も限界がある。これと比べ、ポーラスなセラミックス
素材を接触材とするとき、１m³あたりBOD容積負荷は約
８〜15倍の増加を示すデータがあり、その利点を有効に
応用し得る間隔支持体と枠で形成する本考案の接触材の
形状は、実用性においてすぐれた利点を有する。

(7)ポーラスなセラミックス素材を応用する水処理は新
技術に属し、日本が最も進んでいるにも係わらず未だ初
期的段階である。所定の充填率で投入できる実施容易な
接触材の形状を理想化したとき、水質負荷に基づいた基
本設計が容易に行えることは、近未来の水処理技術向上
に大きな貢献をなし得ると言える。

この結果に基いて、次のことが言える。

(1)ポーラスなセラミックス素材の最も顕著な作用は微
生物の増殖と剥離が非常に良好の状態で繰り返されるこ
とであり、幾度の実験、実証でその作用が本考案で具現
化できる。

(2)内蔵するポーラスなセラミックス素材の微生物の固
着値は莫大な量に達する。本考案で腐敗原因等の欠点を
なくして実用化技術が提供されると、従来のBOD容積負
荷の設定値を大幅に押し上げることが出来、装置の小型
化が図られ、省資源、省エネ化が大きく期待できる。

(3)ポーラスなセラミックス素材の配置を一定形状化で
きたことは、水質負荷と設定される容積負荷とに一定の
関係を与える可能性が生じ、設計が容易となり、計画に
誤差を生じさせない利点がある。

(4)従来、不可能とされてきた水質の廃水処理に対し、
例えば、高蛋白、高澱粉計廃水等が可能であることを実
証しており、用法が一定形状化設定されたことは、日本
国内は言うに及ばず世界的ニーズに対応できる技術に成
りえる。

(5)実装置に本考案の形状を有する接触材を用いると
き、散気装置により空気を供給することにより装置内で
水に水平流、垂直流および渦流を与えることができ、水
の裏返し処理も可能となった。これは理想的な水処理バ
イオリアクターの創り出しにつながる技術である。

尚、以上の実施例は廃水処理について述べてきたが、そ
れ以外の用途にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図(a)、(b)、(c)、(d)は本考案の一実施例を示す正
面図、側面図、平面図、および斜視図。第２図(a)、
(b)、(c)は微生物固着床を支持する支持手段を示す正面
図、側面図、および斜視図。第３図は本考案の接触材を
接触槽に配置した説明図。符号の説明１……間隔支持体、１ａ……支持部１ｂ……橋絡部、２……微生物固着床３……枠、４……接触槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者富田栄人東京都港区六本木７−３−12 六本木インターナショナルビル４Ｂ宇田エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献特公昭57−4387（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ポーラスなセラミックス素材より成る複数
の微生物固着床２と、前記微生物固着床２を所定の間隔に支持する間隔支持体
１と、この間隔支持体１を支持し、線状あるいは板状の部材か
ら成り、４側面、上面および底面の６面に壁部材を有し
ない流体通過型直方体状の枠３とを有し、前記複数の微生物固着床２が水平方向に所定の間隔で並
列に配置されて、群を構成し、前記直方体状の枠３により前記群を所定の間隔で垂直方
向に複数配置し、所定の数の前記枠３が垂直および水平方向に配列され
て、直方体状の積層体を形成し、前記微生物固着床２の体積、前記水平方向および垂直方
向の所定の間隔、ならびに前記所定の数の設定により、
所定の充填率の微生物固着床２を接触槽中に構成し、前
記枠３の前記６面を介して前記所定の充填率の微生物固
着床２間に廃水を通過させることを特徴とする、微生物
固着接触材。