JPH0634993B2 - 三相流動層水質浄化方法 - Google Patents

三相流動層水質浄化方法

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JPH0634993B2 JP19262684A JP19262684A JPH0634993B2 JP H0634993 B2 JPH0634993 B2 JP H0634993B2 JP 19262684 A JP19262684 A JP 19262684A JP 19262684 A JP19262684 A JP 19262684A JP H0634993 B2 JPH0634993 B2 JP H0634993B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は汚水の水質浄化方法に関する。
［従来の技術］ 近年工場排水による内海や湖沼の富栄養化あるいは河川
の汚染が問題になってきている。工場排水については公
害規制で厳しく規制されているが、小規模の生活排水に
ついては水質規制がなく野放状態である。これら環境汚
染対策が社会ニーズとしてクローズアップされてきてお
り、効果的な汚水浄化方式の開発が待たれているところ
である。汚水浄化方式としては物理化学的処理方式もあ
るが、最近特に微生物を利用した生物化学的処理方法が
注目されてきた。生物化学的処理方法は微生物を利用し
て汚水中の溶解性有機物、窒素、燐を主に除去するもの
であり、その方法は活性汚泥法、生物膜法、酸化池法等
に大きく分けられる。これら生物化学的処理方法の内で
生物膜法は固体表面に生物膜を付着させ、その付着した
生物膜が水中の汚染物質を分解し無害化する方式であ
り、下記の６種に大別される： (1)散水濾床法 (2)回転円盤法 (3)固定床法 (4)チューブ接触酸化法 (5)礫間接触酸化法 (6)流動層法 生物膜法の浄化能力は生物膜の表面積を如何に大きくし
安定運転をするかにより決定される。
生物膜法の６種の方法の内で(1)〜(5)の方法では１m3当
たりの生物膜は４０〜５００m2であるが、流動層法は３
０００〜５０００m2にも達し、約１０倍の生物膜の表面
積を取れることになる。このことは設備として考えた場
合流動層方式は設置面的当たりの処理能力が大きいた
め、コンパクトな設備で対応できることになる。
［発明が解決しようとする問題点］ しかし、現状では流動層方式は水質浄化設備として広く
普及するに至っていない。その原因としては下記の点が
挙げられる： １．生物膜の肥厚化による粒子の飛出しが起り易い、特
に高負荷条件下でこの傾向は顕著である。
２．酸欠が起り易い。
３．生物膜を付着させる担体に比重、強度等の諸物性及
びコスト面で十分満足すべきものが得られていなかっ
た。
従って、本発明は上述の従来の流動層生物膜法の欠点を
解決して生物膜の適度な付着を行い、生物膜の肥厚化に
よる粒子の飛出しを防止して酸欠を起こさず高負荷の処
理と大容量の汚水処理にも対応でき、比重、強度、コス
ト的にも満足できる生物膜付着担体を使用する三相流動
層法による汚水の水質浄化方法を提供するにある。
こうして本発明の目的は固体−液体−気体の三相流動層
を使用する極めて効率の良い長期間安定運転可能な汚水
の水質浄化方法を提供するにある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は汚水と、火山灰、凝灰岩、シラス、抗火石およ
びフライアッシュから選ばれた少なくとも１種の無機材
料粉末に水硬性セメントを混合しこの混合物を造粒後焼
成して得た粒状焼結体と、気体とからなる固体−液体−
気体の三相で形成される三相流動層中で汚水の水質を浄
化することを特徴とする、三相流動層水質浄化方法にあ
る。
本発明で対象とする汚水とは産業排水、家庭排水、汚湖
沼水、養殖池水、汚河川水、汚海水等である。
本発明方法で使用する、生物膜担体である粒状焼結体
（以下、単に担体という）は火山灰、凝灰岩、シラス、
抗火石およびフライアッシュ（微粉炭燃焼ボイラーより
排出される石炭灰）から選ばれた少なくとも１種の無機
材料粉末に水硬性セメントを混合しこの混合物を造粒後
高温例えば７００℃〜１２００℃で焼成焼結して得られ
る。これらの無機材料は数多くの担体を試験した結果流
動層用に比重の選択が容易なこと、および生物膜の付着
も良好なことを見出し選定されたものである。水硬性セ
メントの量は骨材の重量を基準として３％〜３０％であ
る。水硬性セメントとしてはポルトランドセメント、高
炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメン
ト、ジェットセメント及びアルミナセメント等を使用で
きる。骨材の内、フライアッシュは中空の球体を大量に
含有しているため担体の比重を軽くすることが容易なこ
と、また担体表面のフライアッシュの中空部分が担体を
焼成するときに殻が破れて多孔質となり、生物膜形成時
に生物の付着を容易にするために極めて好ましい。担体
の造粒には一般的にぱパン型ペレタイザーが用いられる
が押出し成形機を用いてもよい。また粒径が１mm以下の
担体を造粒する場合にはスプレードライヤーを用いるこ
とが好ましい。担体の焼成には回転窯、竪窯あるいはフ
ラッシュカルサイナーが用いられる。
担体は０．１mmないし５mm、好ましくは０．１mm〜２．
５mm、更に好ましくは０．１mm〜０．６mmの粒径に調製
される。０．１mm未満では担体の単位重量当たりの表面
積は増加するが生物膜が付着した状態での比重が小さく
なり担体の飛出し現象が起り易くなり、これを防ぐとす
れば液速度を小さくしなければならない。そうすると同
じ処理量に対して所要断面積を大きくする必要が生ずる
ことになり、装置の規模を大きくしなければならない。
５．０mmを越えると担体の表面積が小さくなる上に流動
化に必要な液速度を大きくとらなければならず、必要な
浄化を行うためには所要層高を大きくする必要があり、
このため装置の規模を大きくする必要が生ずる。担体の
比重は１．２〜２．０の範囲に選ばれる。１．２未満で
は上記単体粒径が０．１mm未満の場合と同様な理由によ
り好ましくない。比重が２．０を越えると担体粒径が
５．０mmを越える場合の理由から好ましくない。所定の
範囲内への比重調整は珪酸アルミニウムを主体とする無
機材料粉末とバインダーとの混合割合を調節することに
より容易に行うことができる。
本発明は無機材料粉末は珪酸アルミニウム系を造粒焼成
した粒状物を生物酸化用担体とし被処理汚水中に懸濁さ
せ、流動層装置下部から空気、純酸素、オゾンあるいは
酸素含有ガスを吹き込む三相流動層を使用する。本流動
層は汚水中の好気性細菌を利用したものであり、下部か
ら供給される空気により下記の作用で浄化される： 溶解性有機物処理の場合； １．好気性細菌の呼吸： ［有機物］＋Ｏ２→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ ２．好気性細菌の同化： ［有機物］＋ＮＨ３＋Ｏ２→ ［増殖菌体］＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ ３．好気性細菌の自己分解： ［菌体］＋Ｏ２→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ３ アンモニア態窒素処理の場合； ４．硝化反応： ＮＨ４ +＋3/2Ｏ２→ ＮＯ２ -＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ+ ５．同上 ＮＨ４ +２Ｏ２→ ＮＯ３ -＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ+ 従来の流動層方式では負荷の増加とともに酸欠が生じ易
いが、本方法のように流動層内汚水に酸化性気体を吸収
させることにより非常に大きな表面積をもつ担体表面の
生物膜上で上記反応が効率的に進行するため、酸欠を生
じさせないで高負荷運転することが可能となった。
流動層内の液速度は最小流動化速度と担体粒子沈降速度
との範囲内のものであるが、汚水の浄化の程度で液速度
を調節する。液速度は遅すぎると処理能力が小さくな
り、また早すぎると浄化能力が減少するし、大きな所要
層高を必要とする。液速度は一般的には０．０５〜１
０．０cm／秒、好ましくは０．１〜２．０cm／秒であ
る。またそれに伴う気体速度は所要酸素量で調節される
が、一般的には０．０１〜１０．０cm／秒、好ましくは
０．１〜１．０cm／秒である。空気気泡の大きさは水中
に酸素を効果的に溶解させるために小さな方が好まし
い。また、汚水の装置内滞留時間は一般的に０．０１〜
０．８時間程度で処理することが好ましい。流動層装置
内の生物膜が付着した担体のホールドアップは１０〜６
０％、好ましくは３０〜５０％である。
本発明によれば、上記担体を三相流動層による生物酸化
処理システムと組合わせることにより極めて高能率の汚
水処理システムが得られる。汚水処理に当たり生物膜付
着に関しては他にも良好なものが見られるがそれらは比
重が大きすぎたり、また生物膜の付着により浮かび上が
り流失したりするので適切でない。本発明の担体は生物
膜の付着が適度であり、また三相流動層に使用した場合
微生物膜の増殖により肥大化し粒子の見掛け比重が小さ
くなっても処理水と共に飛び出すことはなく長期間安定
な操業が得られる。生物酸化用担体としては一般的に活
性炭、砂が用いられるが、本発明者らは以下の実施例に
おいて示すように本発明で使用する担体が単位面積当た
りの生物膜表面積に対してフェノールの処理速度が活性
炭に比べて極めて高いことを見出だした。
以下に、図を参照して本発明の操作を説明する。
三相流動層(1) の下部送入口(2) より調整された汚水が
汚水タンク(7) より流量計(8) を経て装入され、一方、
エアーポンプ(3) より流量計(9) を経て流動層装置下端
より流動層内に空気気泡を分散混入させる。担体(4) は
層内で流動層を形成し、表面に生物膜を付着させる。な
お、分散混入位置は一般的に上記のように層下部である
が、汚水の種類、度合によっては層中間部や何箇所に分
ける場合もある。汚水は担体表面の微生物被膜によって
浄化され排出口(5) より溢流し沈降槽(11)で同伴される
ことのある担体を分離し浄化された水は配管１２から浄
化水として取出される。なお栄養塩タンク(6) から微生
物に必要な塩類をポンプ(10)を経て三相流動層装置下部
に供給する。
［実施例］ 以下に実施例を掲げて本発明方法を説明する。
実施例１ フライアッシュ９０重量％（石炭火力発電所で発生した
もの）と普通ポルトランドセメント１０重量％との配合
物を直径７０mm、深さ１５０mmのパン型ペレタイザに連
続的に投入しつつ水をフライアッシュとセメントの合計
量の約２０％散水し造粒し造粒後１日２０℃湿空養生後
内径４５cm、長さ８cmの小型ロータリーキルンで最高温
度９８０℃で滞留時間５０分にて焼結した担体を造っ
た。使用したフライアッシュ、セメントの性質をそれぞ
れ第１表及び第２表に示す： 得られた担体をフェノール（PhOH）汚水の浄化剤として
内径５．０cm、高さ３２０cmの三相流動層に使用した。
条件と結果とを下記第３表に掲げる： 実施例２ 実施例１と同じ装置を用い、実施例１で使った２種の担
体のうち粒径0.77mmのものを用い、液速度を0.53cm／秒
とし、空気速度を0.25cm／秒として実施例１のフェノー
ル廃水の代わりに硫酸アンモニウム溶液を用いアンモニ
ア態窒素の硝化試験を行ったところ第４表に示す結果を
得た； 第４表 アンモニア態窒素濃度 ppm 入口 3.01 出口 0.30 アンモニア態窒素除去率 ％ 90.0 実施例３ 実施例１と同じ造粒装置にて、抗火石粉末９５重量％と
普通ポルトランドセメント５重量％との配合物に約２０
％の水を散布し、造粒後１日間２０℃湿空養生後、実施
例１と同じ小型キルンで最高温度１０５０℃で滞留時間
５０分間にて焼結して担体を造つた。使用した普通ポル
トランドセメントの性質は実施例１における第２表に示
した通りで、抗火石粉末の性質は下記第５表に示す通り
である： 得られた担体のうち粒径0.77mmのものを用い、実施例１
と同じ装置にて、液速度を0.55cm／秒とし、空気速度を
0.25cm／秒として、廃液として実施例２と同じ硫酸アン
モニウム溶液を用い、アンモニア態窒素の硝化試験を行
つた。その結果、アンモニア態窒素濃度（ppm）は、入
口3.20に対して出口0.49であり、除去率（％）は84.7％
であつた。
火山岩及び凝灰岩の粉末、シラスを使用した実験でも、
これらは本例の抗火石粉末と類似鉱物であり、フライア
ッシュや抗火石と同様に多孔質表面を有し生物膜が付着
し易い粒状焼結体を生成し、汚水浄化処理に有効である
ことが判明した。
［発明の効果］ 本発明によれば汚水の機械的撹拌などの付帯装置を何ら
用いずに長期に亙り汚水の浄化が実施でき、特にフェノ
ール、アンモニア態等の汚染物を高効率で除去できる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の三相流動層の概略装置図である。 図中： １……三相流動層、２……下部送入口、３……エアーポ
ンプ ４……担体、５……浄化水排出口、６……栄養塩タンク ７……汚水タンク、８，９……流量計、１０……ポンプ １１……沈降槽、１２……浄化水取出し配管
フロントページの続き (72)発明者 新田 耕司 山口県小野田市大字東高泊字物見山567― 18 (72)発明者 嶋地 賢治 山口県小野田市大字丸河内1032―46 (56)参考文献 特開 昭52−98358（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−48746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−113057（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】汚水と、火山灰、凝灰岩、シラス、抗火石
    およびフライアッシュから選ばれた少なくとも１種の無
    機材料粉末に水硬性セメントを混合しこの混合物を造粒
    後焼成して得た粒状焼結体と、気体とからなる固体−液
    体−気体の三相で形成される三相流動層中で汚水の水質
    を浄化することを特徴とする、三相流動層水質浄化方
    法。
  2. 【請求項２】気体として空気、酸素、オゾンあるいは酸
    素含有ガスを使用する特許請求の範囲第１項記載の方
    法。
  3. 【請求項３】無機材料粉末としてフライアッシュを使用
    する特許請求の範囲第１項記載の方法。
  4. 【請求項４】粒状焼結体の粒径が０．１ｍｍないし５ｍ
    ｍの範囲にある特許請求の範囲第１項記載の方法。
  5. 【請求項５】粒状焼結体の比重が１．２ないし２．０の
    範囲にある特許請求の範囲第１項記載の方法。
JP19262684A 1984-09-17 1984-09-17 三相流動層水質浄化方法 Expired - Lifetime JPH0634993B2 (ja)

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