JPH0710390B2 - 微生物フロックの形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汚水を生物学的に処理
する装置において、汚水を処理する微生物フロックを短
期間に形成させる方法に関するものであり、装置の生物
処理機能を短期間に発現させる技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】下水や工場廃水等に含まれている有機物
や無機物等の汚濁物質を生物学的に除去する方法とし
て、活性汚泥法、接触ばっ気法等の好気的生物処理方法
及びメタン醗酵、消化法、酸醗酵法等の嫌気的生物処理
方法が知られている。

【０００３】活性汚泥法は好気的に廃水から有機汚濁物
質を効率よく除去できるので一般的に広く普及している
方法である。またメタン醗酵法は、嫌気的に高濃度有機
汚濁物質を除去できるので、し尿処理、食品加工排水処
理分野に普及している方法である。

【０００４】これらの生物学的処理方法では、微生物は
微生物フロックとして存在し、汚濁物質の分解除去後は
速やかに沈降分離し処理上澄み水を放出することが基本
となっている。

【０００５】従って、処理装置中の微生物は粒子径１０
０〜５００μｍの微生物フロックを形成し、十分な沈降
性を有することがポイントである。

【０００６】処理装置の機能を発現させる（いわゆる立
ち上げ）方法としては、他の生物処理装置から生物汚泥
を移植する方法、微生物製剤を使用する方法等が一般に
行われている。

【０００７】しかしながら、増殖した微生物がフロック
形成するまでの過程は、自然にフロック形成菌の発生を
待つのが現状であり、非常に長期間を要していた。

【０００８】また汚濁物質の種類によっては、フロック
形成菌の生育を阻害しフロック形成ができないこともあ
り、増殖した微生物が微生物フロックを形成しないまま
運転されている装置も多いのが実状である。

【０００９】増殖した有用微生物を粒子状に成形する方
法としては、近年包括固定化法が提案されている。（特
公昭６３−５２５５６号、特公平１−８５９９号及び同
１−３７９８７号公報）

【００１０】これらの方法は増殖した有用微生物を凝集
剤、遠心分離法などを用いて排水処理装置から取り出
し、増殖剤と化学反応によりゲル化する固定化剤を添加
し、微生物をゲル体の中に包括固定させたのち、処理装
置に戻す方法である。

【００１１】しかしながらこれらの方法では、有用微生
物を物理化学的方法を用いて一旦処理装置から取り出す
必要があるため、操作が煩雑であること、微生物に有害
な化学反応を用いてゲル化させるため微生物に与えるダ
メージが大きいこと等の問題点があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明方法は汚濁物質
の生物処理における重要なポイントである微生物フロッ
クの形成において、自然にフロツクが形成されるのを待
つという実状を鑑み、早期に微生物フロックを形成させ
る方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、このよう
な問題点を解決するために種々の試験を行った結果、汚
水の生物処理装置にカルボキシメチル基置換度が０．２
〜０．５の範囲にあるカルボキシメチルセルロース（以
下低ＤＳ−ＣＭＣと略す）と粘土鉱物粉末の混合組成物
及び水に溶けて加水分解し正電荷を生ずる金属塩を添加
することによって所期の目的を達成しうることを見い出
し、本発明を完遂するに至った。

【００１４】本発明の実施において使用される低ＤＳ−
ＣＭＣは溶媒法あるいは水媒法などのカルボキシメチル
セルロースの合成方法によって合成される。一般にカル
ボキシメチルセルロースはセルロース、水酸化ナトリウ
ム、モノクロル酢酸を原料として合成されるが、反応に
おいてこれら原料のモル比を調整することにより任意の
置換度をもつカルボキシメチルセルロースを合成するこ
とができる。

【００１５】本発明において使用する置換度０．２〜
０．５の低ＤＳ−ＣＭＣは、イソプロピルアルコールを
溶媒として、セルロース：水酸化ナトリウム：モノクロ
ル酢酸のモル比を１：０．７〜１．２：０．２５〜０．
７の範囲内で任意に設定し、反応温度７０℃反応時間３
時間の条件で反応させ、反応終了後過剰の水酸化ナトリ
ウムを中和し溶媒から分離し乾燥させることにより得ら
れる。

【００１６】本発明の実施において使用される粘土鉱物
粉末としては、その粒子径が１０μｍ〜１００μｍであ
るカオリン、活性白土、ベントナイト、ケイソウ土、パ
ーライト、タルク、シルト、ドロマイト、マグネサイ
ト、バーミュライト、石灰石、天然ゼオライト等であ
り、これらのうちパーライト、ケイソウ土、カオリンは
その粒子表面に凹凸が多く微生物が付着しやすいので好
適である。

【００１７】本発明の実施において使用する低ＤＳ−Ｃ
ＭＣと粘土鉱物の混合組成物は、これら２成分を乾式混
合する方法、攪拌しながら少量の水を添加し造粒する方
法等により得られるが、低ＤＳ−ＣＭＣの部分含水ゾル
中に粘土鉱物粒子を存在させた構造を形成させるために
は、これら２成分を混合攪拌しながら少量の水を添加し
造粒する方法が好適である。

【００１８】低ＤＳ−ＣＭＣと粘土鉱物粉末の重量配合
比は、８：２〜３：７の範囲が好適であり、生物処理装
置に対するこれらの混合組成物の添加量は、装置の槽容
量に対して、１００〜１，０００ｐｐｍが好適である。

【００１９】本発明の実施において使用される金属塩と
しては、水に溶けて加水分解し正電荷の金属水酸化物を
生ずる金属塩であればいずれも使用することができる
が、安全性と経済性を考慮すると硫酸アルミニウム、塩
化アルミニウム、硫酸第一鉄または硫酸第二鉄、塩化第
一鉄または塩化第二鉄が好適である。これら金属塩の生
物処理装置の添加量は、装置の槽容量に対し２０〜２０
０ｐｐｍが好適である。

【００２０】本発明の実施の形態には、生物処理装置に
種付けすると同時に低ＤＳ−ＣＭＣと粘土鉱物粉末の組
成物および金属塩を生物処理槽に添加する場合、種付け
は既に行っており微生物は増殖しているが微生物のフロ
ックが形成されていない状態に添加する場合があるが、
いずれの場合にも短期間に微生物フロックを形成させる
ことができる。

【００２１】

【作用】カルボシキルメチルセルロースは、カルボキシ
メチル基の置換度により水に対する挙動が異なることが
知られている。ＤＳが０．２以下では特性はセルロース
と同じで水にはほとんど溶解しない。置換度が０．２〜
０．５の範囲では部分的に水溶した状態を作り、不溶性
の部分と含水ゾル部分とが共存している構成となる。置
換度が０．５以上では完全な水溶性となり水溶液は粘性
を示すようになる。

【００２２】生物処理装置に使用される微生物は、負電
荷に帯電しているため増殖した微生物は凝集しにくく、
フロック形成菌と呼ばれる粘着性有機物質を生産する菌
が増殖しなければ微生物フロックは形成されない。

【００２３】本発明の方法は生物処理槽で増殖した微生
物の負電荷を電気的に中和し、凝集をしやすくしながら
粘土鉱物粒子を含有した低ＤＳ−ＣＭＣの部分ゾル状物
質に微生物を付着させることにより、フロック形成菌の
発生を待たずに微生物フロックを形成させる。ここで粘
土鉱物粒子は微生物の付着核の働きと形成された微生物
フロックが沈降性を保持するための重量剤としての働き
をする。

【００２４】また低ＤＳ−ＣＭＣは、生分解性を有して
いるので形成された微生物フロック中で次第に分解さ
れ、フロック形状を保持したまま粘土鉱物を核とした微
生物フロックに移行する。

【００２５】

【実施例１】水酸化ナトリウム40ｇ、イソプロピルアル
コール2000ｇ及び水 300ｇを反応容器に仕込み、常温で
１時間攪拌し、水酸化ナトリウムを溶解させたのち、針
葉樹産のパルプの粉砕品 180ｇを加え15分間攪拌する。
次にモノクロル酢酸52ｇを添加し15分間攪拌したのち70
℃に加温し３時間反応させる。

【００２６】反応後過剰の水酸化ナトリウムを硫酸で中
和し遠心分離により反応生成分を採取し 100℃の温度で
２時間乾燥させる。このようにして得られた低ＤＳ−Ｃ
ＭＣの置換度は０．４１であった。

【００２７】前記低ＤＳ−ＣＭＣ40ｇ、粘土鉱物として
平均粒子径24μｍパーライト粉末60ｇ及び水10ｇを高速
ミキサーに仕込み、20分間混合攪拌し造粒された混合組
成物を得た。

【００２８】ばっ気槽容積10ｌ、沈澱槽容積４ｌの好気
的生物処理装置において、ＢＯＤ 250mg／１の下水を用
いて容積負荷 0.7kgＢＯＤ／ｍ³ ・日で運転を行う処理
系を設定した。下水処理場の活性汚泥を種菌として種付
けすると同時に前記組成物５ｇ及び硫酸アルミニウム結
晶１ｇを添加し運転を継続した。

【００２９】試験の結果は表１に示したとおりであり、
微生物フロックの大きさを顕微鏡マイクロメーターによ
って測定したところ、運転開始３日目から 200μｍ以上
となり、且つ処理された水をＢＯＤ15ppm 以下、ＳＳ10
ppm 以下、透視度15cm以上に維持することができた。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【実施例２ないし１１】表２に示した特定の低ＤＳ−Ｃ
ＭＣ、粘土鉱物及び金属塩を所定の割合で使用し、実施
例１と同様の処理方法及び操作を繰り返した。

【００３２】

【表２】

【００３３】これらの試験方法は表３に示したとおりで
あり、いずれの場合においても、短期間のうちに微生物
フロックが形成され、処理された水のＢＯＤ、ＳＳ及び
透視度は良好であった。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【比較例１】実施例１において、低ＤＳ−ＣＭＣと粘土
鉱物の混合組成物及び金属塩を添加せずに、全く同様の
操作で好気的生物処理装置を運転した。この試験結果は
表４に示したとおりであり、微生物フロックの大きさは
運転開始後２ないし３週間経過した時点においても１０
０μｍ以下であり、且つ処理された水に多くの遊離菌体
が多く含まれ、処理水の透明度及びＢＯＤの低下も遅く
安定化するまでに、長期間を要した。

【００３６】

【表４】

【００３７】

【実施例１２】ばっき槽容積４００ｍ³ 沈降槽容積１４
０ｍ³ で、平均ＢＯＤ４５０mg／ｌの排水を容積負荷
０．９kgＢＯＤ／ｍ³ ・日している某食肉加工センター
の処理装置を使用してフィールドテストを行った。この
処理装置は種汚泥シーディング後２ケ月経過しているに
もかかわらず、微生物フロックの平均粒径は５０〜６０
μｍであり遊離菌体が多く処理水はＢＯＤ１７８mg／
ｌ、ＳＳ４３０mg／ｌ、透視度６cmであって、処理の状
況は非常に悪いものであった。

【００３８】実施例１と同じ低ＤＳ−ＣＭＣとパーライ
ト粉末の混合組成物２００kgと硫酸アルミニウム結晶４
０kgを添加し運転を継続した。この結果処理を実施して
７日目に微生物フロックの平均粒径は２００〜２５０μ
ｍとなり遊離菌体量は激減した。また処理された水のＢ
ＯＤ６２mg／ｌ、ＳＳ２４mg／ｌ、透視度２１cmに低下
し、処理機能は良好になった。さらに試験を２ケ月続行
し、１４日目、３０日目、６０日目に微生物フロックの
平均粒径と処理水質を測定したところ、７日目に測定さ
れた良好な処理機能を維持していた。

【００３９】

【実施例１３】反応槽容積６ｌの上向流式嫌気性汚泥床
法処理装置において、ＣＯＤ２０，０００mg／ｌの人工
でんぷん排水を用いて容積負荷２０kgＣＯＤ／ｍ³ ・
日、液温度３７℃で行なう処理系を設定した。前記処理
装置にし尿処理場の消化汚泥を種菌として種付けすると
同時に、ＤＳ０．３５のＣＭＣ２．２ｇと平均粒径２４
μｍのパーライト２．８ｇの混合組成物５ｇ及び硫酸ア
ルミニウム結晶０．６ｇを添加し、運転を継続した場合
の試験結果を表５に示した。

【００４０】

【表５】

【００４１】この結果は運転開始２週間目から微生物フ
ロックの大きさが２００μｍ以上となり１．５ケ月後に
は１mm程度のグラニュールとなった。処理された水のＣ
ＯＤは、２週間目に３，４００mg／ｌ（除去率８３％）
１．５ケ月後には１，２００mg／ｌ（除去率９４％）と
なった。

【００４２】

【比較例２】実施例１３において低ＤＳ−ＣＭＣと粘土
鉱物の混合組成物及び金属塩を添加せずに実施例１３と
同様の操作で嫌気処理装置を運転した。この試験結果は
表６に示したとおりであり、運転開始後２ケ月迄は微生
物フロックの大きさが２００μｍ以下であり、これが１
mm程度のグラニュールとなるには６ケ月以上を掛ると推
測された。

【００４３】

【表６】

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、汚水の生物処理に必要
な微生物フロックを短期間に形成させることができ、生
物処理装置の機能を短期間に発現させることができるの
で、特に生物処理装置の立ち上げ時に有効である。また
本発明方法は、微生物フロックの形成し難い排水を処理
する場合においても、良好な微生物フロックを形成しう
るので、常に良好な水質の処理水を得ることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚水の生物処理槽に、カルボキシメチル
   基置換度が０．２ないし０．５のカルボキシメチルセル
   ロースと粘土鉱物粉末の混合組成物及び水に溶けて正電
   荷を生じる金属塩を添加することを特徴とする微生物フ
   ロックの形成方法。
2. 【請求項２】 粘土鉱物粉末の粒子径が１０ないし１０
   ０μｍである請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 金属塩として硫酸アルミニウム、塩化ア
   ルミニウム、硫酸鉄あるいは塩化鉄のいずれかを用いる
   請求項１に記載の方法。