JPH0818031B2

JPH0818031B2 - 汚水浄化用ろ材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0818031B2
Application number: JP2074747A
Authority: JP
Inventors: 一幸羽田野; 忠坪倉; 修山田
Original assignee: 小野田エー．エル・シー株式会社
Priority date: 1990-03-24
Filing date: 1990-03-24
Publication date: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: JPH03275194A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、汚水浄化法の一つである浸漬ろ床法に使用
されるろ材とその製造方法に関するものである。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］浸漬ろ床法は、ろ材を充填したろ床（以下、生物化学
処理槽という）に汚水を通し、該ろ材に付着形成した生
物膜により汚水中の有機物を分解等して浄化する方法で
ある。このろ材には様々な種類があるが、本発明に関連
ある従来のろ材としては次のようなものがある。

（１）第８図に示すように多くの微孔を有する珪酸カル
シウム水和物よりなる直径20〜40mmの粒状体（例えば礫
状）であって、生物化学処理槽12にバラの状態で充填さ
れるろ材21 このろ材21は、直径が小さく充填個数が多いため（例
えば直径20mmの粒状体の充填個数は約15万個/1m³であ
る）、総表面積が大きくなり汚水Ｗの浄化効率が高かっ
た。また、適度な大きさ（直径500〜1000μｍ）をもつ
多くの微孔の存在、珪酸カルシウム水和物のpH緩衝能、
微量SiO₂の溶出といった性状が、微生物に好適な棲息環
境を作り出して該微生物の働きを高めたり、珪酸カルシ
ウム水和物が汚水Ｗ中のリンを晶析反応により吸着した
りする効果もあった。

その反面、このろ材21は直径が小さいことから互いに
接触する総面積も大きいため、曝気時のエアにより動い
て互いにぶつかり合うと、速く摩耗してしまうという問
題があった。また、同じく直径が小さいことからろ材21
相互間の隙間も小さいため、この隙間に汚水中の汚泥固
体分（SS）や前記粒状体自身の摩耗分がすぐ詰まってし
まい、曝気時の通気性が低下して嫌気状態に近付いた
り、生物化学処理槽12が閉塞したりする問題もあった。

（２）第９図に示すように、多くの微孔を有する珪酸カ
ルシウム水和物よりなる直径20〜40mmの粒状体であっ
て、適当な大きさの網袋22に詰めた状態で生物化学処理
槽12に充填されるろ材21 このろ材21は、前記ろ材と同様の利点及び欠点を有す
るほか、網袋22がろ材21の動きを拘束するため、特に網
袋22の中央部にあるろ材21相互間が詰まりやすいという
問題があった。

（３）素焼、磁器、合成樹脂等により円筒状に形成され
たラシヒリング（図示略）このろ材は、前述のような摩耗の問題はないが、珪酸
カルシウム水和物のような適度な大きさの微孔を有しな
い（素焼表面の微孔は桁違いに小さい）ため、該珪酸カ
ルシウム水和物ほどの好適な微生物棲息環境を作り出す
ことができず、浄化効率の点で及ばなかった。また、珪
酸カルシウム水和物のようなリンとの晶析反応が望めな
いため、汚水中のリンの除去が困難であった。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、微生物に好適
な棲息環境を作り出して該微生物による汚水の浄化効率
を高めたり、汚水中のリンを吸着したりすることができ
るだけでなく、ろ材が備えた透孔又は溝部により総表面
積を稼いで高い浄化効率を確保しながら、ろ材が互いに
接触する総面積を小さくして曝気時の摩耗量を減少さ
せ、また、ろ材相互間及びろ材内に大きな隙間を作って
汚水中の汚泥固体分やろ材自身の摩耗分の詰まりを防ぐ
とともに、曝気時の通気性を確保し、もって高い浄化効
率を長時間維持することができる新規な汚水浄化用ろ材
と、このろ材を簡単な設備で容易に製造することができ
る新規な製造方法とを提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、請求項１記載の汚水浄化
用ろ材は、多くの微孔を有する珪酸カルシウム水和物よ
りなり、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向の長さの合計が20
0〜400mmの範囲にある塊状体であって、孔内断面積が30
0mm²以上の透孔又は溝内断面積が100mm²以上の溝部を備
えているものとした。

また、請求項２記載の汚水浄化用ろ材の製造方法は、
珪酸カルシウム水和物の原料スラリーから半硬化状態の
板状体を成形する工程と、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向
の長さの合計が200〜400mmの範囲にある塊状体であっ
て、孔内断面積が300mm²以上の透孔又は溝内断面積が10
0mm²以上の溝部を備えているものを前記板状体から打ち
抜き加工する工程と、該塊状体を高圧高温水蒸気養生す
る工程とを含む構成とした。

また、請求項３記載の汚水浄化用ろ材の製造方法は、
型枠のキャビティに珪酸カルシウム水和物の原料スラリ
ーを注入することにより、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向
の長さの合計が200〜400mmの範囲にある塊状体であっ
て、孔内断面積が300mm²以上の透孔又は溝内断面積が10
0mm2以上の溝部を備えているものを成形する工程と、該
塊状体を高圧高温水蒸気養生する工程とを含む構成とし
た。

上記において、「塊状体」の具体的形状としては、円
柱、角柱、球等を例示することができる。また、「Ｘ
軸、Ｙ軸及びＺ軸」は互いに直交する３次元座標軸であ
って塊状体のどの方向をＸ軸としＹ軸としＺ軸とするか
は、任意に定めることができる。「Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸
の各方向の長さ」の測定法としては、塊状体に光源から
平行光線を当て、該塊状体からみて光源とは反対方向に
設けた投影壁に該塊状体の影を写し、該影の一番大きい
部分の長さを測定する方法（投影法）を例示することが
できる。また、「Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向の長さの
合計が200〜400mmの範囲にある塊状体」としたのは、20
0mm未満とすると前記従来例のような摩耗や詰まり等の
問題が生じてくるようになり、400mmを越えると該ろ材
を生物化学処理槽に充填したときの充填個数及び総表面
積が減少して浄化効率が低下するからである。

次に、「透孔」としては、前記円柱や角柱を軸方向に
貫通する（従って塊状体は円筒や角筒となる）ものや、
同じく軸方向と直交する方向に貫通するものや、前記球
を互いに直交する三つの方向に貫通するもの等を例示す
ることができる。また、「溝部」としては、前記円柱や
角柱の側壁に対し軸方向と平行に又は周方向に形成され
た断面円弧状、Ｕ字状、Ｖ字状又は矩形状の溝部を例示
することができる。また、「孔内断面積が300mm²以上の
透孔」又は「溝内断面積が100mm²以上の溝部」としたの
は、各々の断面積をそれら未満とすると該透孔又は溝部
の詰まりの問題が生じてくるからである。孔内断面積に
ついてさらに好ましいのは700mm²以上であり、溝内断面
積についてさらに好ましいのは200mm²以上である。

［作用］請求項１記載の汚水浄化用ろ材によれば、適度な大き
さの多くの微孔の存在、珪酸カルシウム水和物のpH緩衝
能、微量SiO₂の溶出といった性状により微生物に好適な
棲息環境を作り出して該微生物による汚水の浄化効率を
高めたり、珪酸カルシウム水和物と汚水中のリンとの晶
析反応により該リンを吸着したりすることができるだけ
でなく、次のような作用を奏する。

このろ材は、従来の珪酸カルシウム水和物の粒状体
に比べて各部の寸法が大きいため、充填個数が減少す
る。従って、互いに接触する総面積も小さくなり、曝気
時のエア流により該ろ材が動いたとしても互いにぶつか
り合う面積率が低くなるため、摩耗量は減少する。

このろ材は、上記の通り寸法が大きいためろ材相互
間に大きな隙間が生まれ、また透孔又は溝部の存在によ
りさらに隙間が増大する。従って、汚水中の汚泥固体や
前記ろ材自身の摩耗分が詰まりにくく、曝気時の通気性
が維持され、生物化学処理槽が閉塞しにくい。

ところで、ろ材の各部の寸法を大きくしただけであ
ると、総表面積が小さくなって浄化効率が低下する。し
かし、このろ材は透孔又は溝部により表面積を稼いでい
るため、高い浄化物効率を確保することができる。

また、請求項２又は３記載の汚水浄化用ろ材の製造方
法によれば、上記作用を奏し得るろ材を簡単な設備で容
易に製造することができる。

［実施例］以下、本発明を具体化した汚水浄化用ろ材の第一実施
例について、第１図〜第５図を参照して説明する。

本実施例のろ材１は、表面及び内部に直径500〜1000
μｍの多くの微孔３を有する珪酸カルシウム水和物より
なる塊状体であって、軸方向に透孔２が形成されてなる
短い円筒状のものである。該ろ材１の各部の寸法は次の
範囲ａ〜ｄにあることが好ましい。

a;外径（Ｘ軸及びＹ軸方向の長さに相当）は50〜200mm
であり、さらに好ましくは70〜140mmである。

b;高さ（Ｚ軸方向の長さに相当）は50〜200mであり、さ
らに好ましくは70〜140mmである。

c;透孔２の内径は20〜100mm（孔内断面積:314〜7850m
m²）であり、さらに好ましくは30〜80mm（孔内断面積;7
06〜5024mm²）である。

d;外径に対する内径の比は0.3〜0.6である。

そして、後述する効果や扱い易さの点で最もバランス
がとれる寸法は、外径約100〜120mm、高さ約100〜120m
m、透孔の内径約40〜60mm程度と考えられる。

前記珪酸カルシウム水和物としては、例えばシリカの
ような珪酸質原料と石灰セメントのような酸化カルシウ
ム質原料とを混合、硬化及び高圧高温水蒸気養生してな
る多孔質の人工鉱物を挙げることができる。具体的成分
としては、トバモライト、ゾノトライト、Ｃ−Ｓ−Ｈゲ
ル、フォシャジャイト、ジャイロライト又はヒレプタン
ダイトの群から選ばれる１種又は２種以上を主成分とす
るものを挙げることができる。SiO₂分とCaO分との構成
比率や、他の微量成分の有無・種類には限定されない。
また、珪酸カルシウム水和物の前記微孔３による空隙率
は50〜90％が適当であり、好ましくは60〜90％である。
空隙率が50％未満では微生物の固定が悪く、90％を越え
ると浮き上がりが生じるからである。本実施例では、ト
バモライトを主成分とし、空隙率約75％の多孔質珪酸カ
ルシウム水和物を使用した。

上記のように、ろ材１の材料に多孔質珪酸カルシウム
水和物を使用したのは、次の理由〜による。

多くの微孔による優れた微生物担持能力により、微
生物の密度が大きくなり種類も多種多様になる。また、
逆洗を行っても、全ての微生物が落ちてしまうことはな
い。

汚水中のリンは珪酸カルシウム水和物のカルシウム
との晶析反応によって、極めて高い除去率で除去でき
る。

汚水はアンモニアの硝化が進むにつれて弱酸性とな
り硝化が抑制されるようになるが、珪酸カルシウム水和
物はpHを弱アルカリ性に保つpH緩衝作用があるため前記
消化が促進され、窒素の除去率も高くなる。

上記ろ材１は色々な方法により製造することができる
が、次の二種類の方法によれば、いずれも簡単な設備で
容易に製造することができる。

（１）第２図に示すように、珪石等の珪酸質原料と生石
灰、セメント等の酸化カルシウム質原料とを混合してな
る原料スラリーから半硬化状態の板状体４を成形する。
この半硬化状態の板状体４から複数個の未養生のろ材1a
を打ち抜き形成し、該ろ材1aを高圧高温水蒸気養生して
前記ろ材１を製造する方法。

（２）第３図及び第４図に示すように、型枠５に設けら
れた複数個の有底筒状のキャビティ６に前記原料スラリ
ーを注入して複数個の未養生のろ材1aを成形し、該ろ材
1aを脱型してから高圧高温水蒸気養生することにより前
記ろ材１を製造する方法。この型枠５は、ろ材１の内径
形成用の複数個の凸部７と型合せ用の凸壁８を備えた下
側プレート９と、ろ材１の外径形成用の複数個の成形穴
10を備えた上側プレート11とから構成された簡単なもの
であり、該凸部８及び成形穴10にはテーパ状の抜き勾配
が設けられている。

さて、以上のように構成されたろ材１は、例えば第５
図に示すような生物化学処理槽12に充填される。このと
き、該ろ材１は従来の珪酸カルシウム水和物の粒状体に
比べて、寸法が大きくしかも透孔２を備えているため、
ろ材１相互間及びろ材１内に大きな隙間が生まれ、互い
に接触する総面積も小さくなる。

この生物化学処理槽12には汚水Ｗを底部に導入する移
水流入管13が設けられており、従って汚水Ｗは生物化学
処理槽12内を下から上向きに流れる。また、生物化学処
理槽12の底部には散気管14が設けられ、図示しないブロ
ワから送られる空気を吹き出して曝気するようになって
いる。この生物化学処理槽12は複数槽を直列的に併設す
るのが一般的であるが、一槽だけ設ける場合もある。

なお、図示はしないが、汚水の流れから見て生物化学
処理槽12より前には、汚水を貯留する汚水貯留槽、水位
レベルの変化を吸収する調整槽、汚水と浄化水とを混合
する混合槽等が必要に応じて設けられる。また、生物化
学処理槽12より後には、生物化学処理槽で処理された浄
化水を貯留する浄化水貯留槽、該浄化水を消毒して滅菌
する消毒槽、生物化学処理槽や汚水貯留槽の底部に溜っ
た汚泥を抜いて蓄える汚泥槽等が必要に応じて設けられ
る。

以上のように生物化学処理槽12に充填された本実施例
のろ材１によれば、適度な大きさの多くの微孔３の存
在、珪酸カルシウム水和物のpH緩衝能、微量SiO₂の溶出
といった性状により微生物に好適な棲息環境を作り出し
て該微生物による汚水の浄化効率を高めたり、珪酸カル
シウム水和物と汚水中のリンとの晶析反応により該リン
を吸着したりすることができるだけでなく、次のような
作用及び効果を奏する。

このろ材１は、従来の珪酸カルシウム水和物の粒状
体に比べて各部の寸法が大きいため、充填個数が減少す
る。例えば、外径100mm・高さ100mmのろ材１の充填個数
は約1000個/m³であり、外径120mm・高さ100mmのろ材１
の充填個数は約800個/m³である。従って、前述したよう
に互いに接触する総面積も小さくなり、曝気時のエア流
により該ろ材１が動いたとしても互いにぶつかり合う面
積率が低くなるため、摩耗量は減少する。

また、前述したようにろ材１相互間及びろ材１内に
大きな隙間が生まれるため、汚水中の汚泥固体分や前記
ろ材１自身の摩耗分が詰まりにくく、曝気時の通気性が
維持され、生物化学処理槽が閉塞しにくい。

ところで、ろ材１の各部の寸法を大きくしただけで
あると、総表面積が小さくなって浄化効率が低下する。
しかし、本実施例のろ材１は透孔２により表面積を稼い
でいるため、高い浄化効率を確保することができる。

次に、第６図に示す第二実施例のろ材１は、互いに直
交する三つの方向に透孔２が形成された球体である点に
おいてのみ第一実施例と相違している。該ろ材１の各部
の寸法は次の範囲ａ〜ｃにあることが好ましい。

a;外径（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の長さに相当）は50〜
200mmであり、さらに好ましくは70〜140mmである。

b;透孔２の内径は20〜100mm（孔内断面積:314〜7850m
m²）であり、さらに好ましくは30〜80mm（孔内断面積;7
06〜5024mm²）である。

c;外径に対する内径の比は0.3〜0.6である。

そして、効果や扱い易さの点で最もバランスがとれる
寸法は、外径約100〜120mm、透孔の内径約40〜60mm程度
と考えられる。

次に、第７図に示す第三実施例のろ材１は、側壁に四
本の断面四半円弧状の溝部15が形成された角柱体である
点においてのみ第一実施例と相違している。該ろ材１
は、第２図に示した第一実施例の構造方法（２）におい
て、板状体４から未養生のろ材1aを打ち抜いた後の残部
を分割して、高圧高温水蒸気養生することにより製造さ
れるものである。該ろ材１の各部の寸法は次の範囲ａ〜
ｃにあることが好ましい。

a;幅及び奥行（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の長さに相当）
は50〜200mmであり、さらに好ましくは70〜140mmであ
る。

b;溝部15の半径は20〜100mm（孔内断面積:114〜2850m
m²）であり、さらに好ましくは35〜70mm（孔内断面積:3
49〜1397mm²）である。

c;溝部15間に残る部分の幅は10〜30mmである。

そして、効果や扱い易さの点で最もバランスがとれる
寸法は、幅及び奥行約120140mm、溝部15の半径約50〜60
mm程度と考えられる。

これらの第二及び第三実施例も前記第一実施例と同様
の作用及び効果を奏する。

なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるもので
はなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で任意に変更し
て具体化することもできる。

［発明の効果］本発明は、上記の通り構成されているので、次のよう
な優れた効果を奏する。

請求項１記載の汚水浄化用ろ材によれば、多くの微孔
を有する珪酸カルシウム水和物による通常の効果（すな
わち、微生物に好適な棲息環境を作り出して該微生物に
よる汚水の浄化効率を高めたり、汚水中のリンを吸着し
たりする等の効果）だけでなく、次の効果ａ〜ｄを得る
ことができる。

a:従来の珪酸カルシウム水和物の粒状体に比べて、寸法
が著しく大きいため、充填個数が減少し、従って製造コ
ストを下げることができる。

b:ろ材が互いに接触する総面積が小さく、曝気時の摩耗
量を減少させることができる。

c:ろ材相互間及びろ材内に大きな隙間を作って汚水中の
汚泥固体分やろ材自身の摩耗分の詰まりを防ぐととも
に、曝気時の通気性を確保し、もって高い浄化効率を長
時間維持することができる。

d:ろ材が備えた透孔又は溝部により総表面積を稼いで高
い浄化効率を確保することができる。

また、請求項２又は３記載の汚水浄化用ろ材の製造方
法によれば、上記効果を奏し得るろ材を簡単な設備で容
易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の第一実施例のろ材を示す斜視図、第２
図は該ろ材の第一の製造方法を示す斜視図、第３図及び
第４図は該ろ材の第二の製造方法を示す斜視図、第５図
は該ろ材を充填した生物化学処理槽を示す断面図、第６
図は第二実施例のろ材を示す正面図、第７図は第三実施
例のろ材を示す斜視図である。第８図は従来のろ材を充
填した生物化学処理槽を示す断面図、第９図は従来の別
のろ材を充填した生物化学処理槽を示す断面図である。１……ろ材、２……透孔、３……微孔、４……板状体、
５……型枠、６……キャビティ、12……生物化学処理
槽、15……溝部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多くの微孔（３）を有する珪酸カルシウム
水和物よりなり、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向の長さの
合計が200〜400mmの範囲にある塊状体であって、孔内断
面積が300mm²以上の透孔（２）又は溝内断面積が100mm²
以上の溝部（15）を備えている汚水浄化用ろ材。
【請求項２】珪酸カルシウム水和物の原料スラリーから
半硬化状態の板状体（４）を成形する工程と、Ｘ軸、Ｙ
軸及びＺ軸の各方向の長さの合計が200〜400mmの範囲に
ある塊状体であって、孔内断面積が300mm²以上の透孔
（２）又は溝内断面積が100mm²以上の溝部（15）を備え
ているものを前記板状体（４）から打ち抜き加工する工
程と、該塊状体を高圧高温水蒸気養生する工程とを含む
汚水浄化用ろ材の製造方法。
【請求項３】型枠（５）のキャビティ（６）に珪酸カル
シウム水和物の原料スラリーを注入することにより、Ｘ
軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向の長さの合計が200〜400mmの
範囲にある塊状体であって、孔内断面積が300mm²以上の
透孔（２）又は溝内断面積が100mm²以上の溝部（15）を
備えているものを成形する工程と、該塊状体を高圧高温
水蒸気養生する工程とを含む汚水浄化用ろ材の製造方
法。