JPH0832328B2 - 廃水処理方法 - Google Patents
廃水処理方法Info
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- JPH0832328B2 JPH0832328B2 JP63241765A JP24176588A JPH0832328B2 JP H0832328 B2 JPH0832328 B2 JP H0832328B2 JP 63241765 A JP63241765 A JP 63241765A JP 24176588 A JP24176588 A JP 24176588A JP H0832328 B2 JPH0832328 B2 JP H0832328B2
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- Japan
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- treatment
- carrier
- microorganisms
- wastewater
- immobilization
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、廃水処理方法であって、更に詳しくは微生
物を高分子材料によって包括固定して廃水処理する方法
を改善するもので、微生物濃度が高く、廃止処理の効率
を高めることができる方法に関するものである。
物を高分子材料によって包括固定して廃水処理する方法
を改善するもので、微生物濃度が高く、廃止処理の効率
を高めることができる方法に関するものである。
［従来の技術］ 現在、下水などの有機系廃水の処理には標準活性汚泥
法が主に用いられているが、活性汚泥は廃水中の有機物
を酸化する菌体が混合系でフロック状に固まったもので
あり、その微生物相は廃水組成の変動に対して順応的に
変化すると考えられている。
法が主に用いられているが、活性汚泥は廃水中の有機物
を酸化する菌体が混合系でフロック状に固まったもので
あり、その微生物相は廃水組成の変動に対して順応的に
変化すると考えられている。
しかし、フロック形成能の弱いあるいはフロックにな
じまない菌体は廃水の浄化に優れた能力を有していて
も、反応槽（曝気槽）から流出してしまう。また、活性
汚泥法は処理時間が長く、装置が大型化する、余剰汚泥
が大量に発生するため、その処理，処分に多大の費用を
要する等の問題点を有している。
じまない菌体は廃水の浄化に優れた能力を有していて
も、反応槽（曝気槽）から流出してしまう。また、活性
汚泥法は処理時間が長く、装置が大型化する、余剰汚泥
が大量に発生するため、その処理，処分に多大の費用を
要する等の問題点を有している。
そこで、これに対処するため、活性汚泥を高濃度に固
定化して処理水質の安定化や処理時間の短縮等を図る方
法が近年活発に研究開発されている。
定化して処理水質の安定化や処理時間の短縮等を図る方
法が近年活発に研究開発されている。
［本発明が解決しようとする課題］ 廃水処理における固定化法としては、担体結合法，包
括固定法が知られている。担体結合法の担体には、活性
炭，砂，多孔性セラミックなどが用いられているが、微
生物の固定は担体表面に自然に付着するのを待ち、付着
量（菌体量）のコントロールができない等の欠点を有て
いる。
括固定法が知られている。担体結合法の担体には、活性
炭，砂，多孔性セラミックなどが用いられているが、微
生物の固定は担体表面に自然に付着するのを待ち、付着
量（菌体量）のコントロールができない等の欠点を有て
いる。
一方、包括固定法に用いられる担体材料としては、寒
天，κ−カラギーナン，アルギン酸ナトリウムなどの天
然高分子、ポリアクリルアミド，ポリビニルアルコール
などの合成高分子が知られている。このうち、天然高分
子は発酵工業などの分野で従来から用いられているが、
ゲル強度が弱く、廃水処理という開放系においては他の
微生物によって生分解を受けることが認められている。
天，κ−カラギーナン，アルギン酸ナトリウムなどの天
然高分子、ポリアクリルアミド，ポリビニルアルコール
などの合成高分子が知られている。このうち、天然高分
子は発酵工業などの分野で従来から用いられているが、
ゲル強度が弱く、廃水処理という開放系においては他の
微生物によって生分解を受けることが認められている。
個々についてみると、寒天は連続処理に有利な球形に
成型出来るものの、ゲル強度が弱く、生分解性であると
いう欠点を有する。
成型出来るものの、ゲル強度が弱く、生分解性であると
いう欠点を有する。
κ−カラギーナンやアルギン酸ナトリウムは、寒天と
同じく微生物毒性が少なく球形に成型できるが、ゲルの
成形維持にカリウムやカルシウムのようなイオンの存在
が必要であり、廃水中に常に一定濃度の塩類溶液を添加
することが不可欠である。
同じく微生物毒性が少なく球形に成型できるが、ゲルの
成形維持にカリウムやカルシウムのようなイオンの存在
が必要であり、廃水中に常に一定濃度の塩類溶液を添加
することが不可欠である。
以上天然高分子の欠点に対して、合成高分子は生分解
性に乏しく、環境中で安全であるが、その分だけ廃棄処
分の方法に問題を残している。
性に乏しく、環境中で安全であるが、その分だけ廃棄処
分の方法に問題を残している。
また、ポリアクリルアミドについては、使用する薬剤
の毒性や重合時の発熱による微生物の死滅等が問題とな
っている。
の毒性や重合時の発熱による微生物の死滅等が問題とな
っている。
さらに、これまでに用いられている包括固定化担体で
は、活性のある菌体の増殖は担体表面あるいは近傍に限
られ、担体内では特に基質や酸素拡散が律速段階を形成
し易い等の問題点が指摘されている。
は、活性のある菌体の増殖は担体表面あるいは近傍に限
られ、担体内では特に基質や酸素拡散が律速段階を形成
し易い等の問題点が指摘されている。
本発明は前記問題点を解決する廃水処理方法を提供す
ることにある。
ることにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、ポリオキシアルキレンポリオールとポリイ
ソシアネートを反応させて得られる末端イソシアネート
基が２〜10重量％で、かつポリオキシアルキレンポリオ
ール中のエチレンオキサイド含有割合が60重量％以上の
親水性を有するウレタンプレポリマーに微生物を混合撹
拌し、ウレタンプレポリマーを発泡硬化させたものを用
いて廃水処理する方法である。
ソシアネートを反応させて得られる末端イソシアネート
基が２〜10重量％で、かつポリオキシアルキレンポリオ
ール中のエチレンオキサイド含有割合が60重量％以上の
親水性を有するウレタンプレポリマーに微生物を混合撹
拌し、ウレタンプレポリマーを発泡硬化させたものを用
いて廃水処理する方法である。
本発明においてウレタンプレポリマーとしてはポリオ
キシアルキレンポリオールと化学量論的量より過剰量の
ポリイソシアネートとの反応生成物が挙げられる。
キシアルキレンポリオールと化学量論的量より過剰量の
ポリイソシアネートとの反応生成物が挙げられる。
このポリオキシアルキレンポリオールとしては、例え
ば、エチレングリコール，プロピレングリコール，グリ
セリン，ペンタエリスリトール等の多価アルコールまた
はエチレンジアミン，ジエチレントリアミン，ピペラジ
ン，アルキルアミン等のアミン類にエチレンオキシド，
プロピレンオキシド等を付加して得られる分子量約200
〜20,000好ましくは約500〜5,000のエチレンオキシド含
有割合が約60重量％以上、好ましくは約70重量％以上の
ものが挙げられる。
ば、エチレングリコール，プロピレングリコール，グリ
セリン，ペンタエリスリトール等の多価アルコールまた
はエチレンジアミン，ジエチレントリアミン，ピペラジ
ン，アルキルアミン等のアミン類にエチレンオキシド，
プロピレンオキシド等を付加して得られる分子量約200
〜20,000好ましくは約500〜5,000のエチレンオキシド含
有割合が約60重量％以上、好ましくは約70重量％以上の
ものが挙げられる。
また、ポリイソシアネートの例としては、トリレンジ
イソシアネート，ジフェニルメタンジイソシアネート，
ヘキサメチレンジイソシアネート，デスモジュールＬ
（バイエル社製）等のジイソシアネートが挙げられる。
イソシアネート，ジフェニルメタンジイソシアネート，
ヘキサメチレンジイソシアネート，デスモジュールＬ
（バイエル社製）等のジイソシアネートが挙げられる。
本発明に用いるウレタンプレポリマーは、末端イソシ
アネート基の量が２〜10重量％のものである。２重量％
未満では形成されるゲルの強度が小さく、また10重量％
を超えるとゲル化反応が激しいため、微生物が死滅し易
い。
アネート基の量が２〜10重量％のものである。２重量％
未満では形成されるゲルの強度が小さく、また10重量％
を超えるとゲル化反応が激しいため、微生物が死滅し易
い。
本発明に用いる微生物とは、微生物，微生物群または
酵素等各種のものを用いることができ、使用目的に応じ
てあるゆるものが適用される。
酵素等各種のものを用いることができ、使用目的に応じ
てあるゆるものが適用される。
例えば、微生物群としては活性汚泥微生物群，嫌気性
消火細菌群，光合成細菌群，嫌気メタン発酵微生物群等
が用いられる。
消火細菌群，光合成細菌群，嫌気メタン発酵微生物群等
が用いられる。
微生物としては、硝化細菌，脱窒細菌，アルコール発
酵酵母等、または酵素としては、アミラーゼ，セルラー
ゼ，プロテアーゼ，β−グルコシダーゼその他の酵素等
極めて多数のものが用いられる。
酵酵母等、または酵素としては、アミラーゼ，セルラー
ゼ，プロテアーゼ，β−グルコシダーゼその他の酵素等
極めて多数のものが用いられる。
ウレタンプレポリマーを用いてこれらの微生物を固定
化する場合、該微生物を含む懸濁液にウレタンプレポリ
マーを混合し、発泡終了後20分〜２時間放置することに
より反応してゲル化する。ウレタンプレポリマーと懸濁
液との混合割合はウレタンプレポリマー１に対して懸濁
液15程度以下極微量まで可能であるが、好ましくは0.5
〜２の懸濁液を用いる。ゲル化後固定化物はその目的、
使用状態等により適当な大きさ（例えば３〜5mm立方）
に細断して使用する。
化する場合、該微生物を含む懸濁液にウレタンプレポリ
マーを混合し、発泡終了後20分〜２時間放置することに
より反応してゲル化する。ウレタンプレポリマーと懸濁
液との混合割合はウレタンプレポリマー１に対して懸濁
液15程度以下極微量まで可能であるが、好ましくは0.5
〜２の懸濁液を用いる。ゲル化後固定化物はその目的、
使用状態等により適当な大きさ（例えば３〜5mm立方）
に細断して使用する。
［実施例］ 次に実施例をもって本発明を説明する。
ウレタンプレポリマーによる固定化の有効性を調べる
ため、活性汚泥を用いて包括固定したものを連続処理実
験に供し、廃水処理特性を調べた。活性汚泥は、連続処
理実験に用いる人工下水と同等の下水で約１か月間馴養
し、遠心分離により90〜10g/lに濃縮して用いた。固定
化の手順は第１図に示す方法で行った。なお、ウレタン
プレポリマーは、ジオールの分子量,NCO含量,EO含量に
よって表−１のような種類に分かれる。
ため、活性汚泥を用いて包括固定したものを連続処理実
験に供し、廃水処理特性を調べた。活性汚泥は、連続処
理実験に用いる人工下水と同等の下水で約１か月間馴養
し、遠心分離により90〜10g/lに濃縮して用いた。固定
化の手順は第１図に示す方法で行った。なお、ウレタン
プレポリマーは、ジオールの分子量,NCO含量,EO含量に
よって表−１のような種類に分かれる。
本発明の連続処理実験には、表−１中のPU−６を用い
た。以下連続処理実験により得られた種々の特性を示
す。
た。以下連続処理実験により得られた種々の特性を示
す。
（１）有効係数 ウレタン固定化担体と同濃度の活性汚泥との呼吸速度
の比較により有効係数を測定した。測定方法は、まずウ
レタン固定化担体を用いて100mlのふ卵びん中で溶存酸
素の経時変化（呼吸速度）を測定する。
の比較により有効係数を測定した。測定方法は、まずウ
レタン固定化担体を用いて100mlのふ卵びん中で溶存酸
素の経時変化（呼吸速度）を測定する。
次に、このときの汚泥濃度と同じ濃度になるように活
性汚泥を調整し、再度呼吸速度を測定する。有効係数は
この両者の比較から算出して求めた。結果を表−２に示
す。
性汚泥を調整し、再度呼吸速度を測定する。有効係数は
この両者の比較から算出して求めた。結果を表−２に示
す。
汚泥混合比を1.4と2.0の両方について求めたが、共に
0.9前後と非常に高い値を示した。従来の研究では、他
の包括固定化担体の有効係数は最大0.75程度であり、ウ
レタンによる固定化の有効性が明らかである。
0.9前後と非常に高い値を示した。従来の研究では、他
の包括固定化担体の有効係数は最大0.75程度であり、ウ
レタンによる固定化の有効性が明らかである。
これは固定化時の発泡により適当な大きさの空隙が担
体内部に発生するため、従来の固定化担体に比べて基質
や酸素の透過性が向上し、担体内部でも表面と同様に微
生物の増殖が行われていることによると考えられる。
体内部に発生するため、従来の固定化担体に比べて基質
や酸素の透過性が向上し、担体内部でも表面と同様に微
生物の増殖が行われていることによると考えられる。
（２）担体内部の微生物分布状態 ウレタン固定化担体と他の担体について、担体内部で
の微生物の分布状態を比較するため、連続処理実験後、
走査電子顕微鏡による観察を行ったところ、ウレタンに
ついては担体の表面は勿論、内部にも微生物が密生して
いることが認められた。
の微生物の分布状態を比較するため、連続処理実験後、
走査電子顕微鏡による観察を行ったところ、ウレタンに
ついては担体の表面は勿論、内部にも微生物が密生して
いることが認められた。
一方、比較のために観察したポリビニルアルコール
（PVA）については、担体表面はウレタン同様に微生物
が密生しているが、内部は表面に比べて微生物の数が著
しく少なく、部分的に点在しているに過ぎなかった。
（PVA）については、担体表面はウレタン同様に微生物
が密生しているが、内部は表面に比べて微生物の数が著
しく少なく、部分的に点在しているに過ぎなかった。
以上から基質や酸素の透過性の悪いPVAでは、微生物
の失活あるいは増殖抑制が起こっており、これに比べて
ウレタンでは拡散抵抗が小さく非常に有効な担体である
ことが確認された。
の失活あるいは増殖抑制が起こっており、これに比べて
ウレタンでは拡散抵抗が小さく非常に有効な担体である
ことが確認された。
（３）初期活性 ウレタンによる固定化を行った直後の処理性能を把握
するため、負荷を変えて連続処理実験を行った。連続処
理には、エアリフト管を有する流動床型の反応槽を用
い、槽内に固定化担体を投入し、定量ポンプにより一定
量供給される人工廃水とともに循環流動させて連続運転
を行った。全有機炭素（TOC）負荷は、1.54,3.07,6.14K
g/m3/dayの３段階で行った。第２図に結果を示す。
するため、負荷を変えて連続処理実験を行った。連続処
理には、エアリフト管を有する流動床型の反応槽を用
い、槽内に固定化担体を投入し、定量ポンプにより一定
量供給される人工廃水とともに循環流動させて連続運転
を行った。全有機炭素（TOC）負荷は、1.54,3.07,6.14K
g/m3/dayの３段階で行った。第２図に結果を示す。
第２図から6.14Kg/m3/dayの高負荷を除けば、固定化
直後でも処理開始１日あるいは２日目以降安定した処理
性能が得られた。TOC負荷をBOD負荷に換算すると、低負
荷側でも約３〜6Kg/m3/dayに相当する。これらの結果か
らウレタンによる固定化はTOC負荷が3Kg/m3/dayの高負
荷でも処理開始直後から高処理性能（初期活性）を有し
ているのが理解出来る。
直後でも処理開始１日あるいは２日目以降安定した処理
性能が得られた。TOC負荷をBOD負荷に換算すると、低負
荷側でも約３〜6Kg/m3/dayに相当する。これらの結果か
らウレタンによる固定化はTOC負荷が3Kg/m3/dayの高負
荷でも処理開始直後から高処理性能（初期活性）を有し
ているのが理解出来る。
（４）BOD除去速度 連続処理実験において、TOC負荷を４段階に変化さ
せ、処理性能を比較した。処理日数はそれぞれ３〜４週
間行った。処理性能については最大負荷1.92Kg/m3/day
まですべての期間で安定した処理が得られた。
せ、処理性能を比較した。処理日数はそれぞれ３〜４週
間行った。処理性能については最大負荷1.92Kg/m3/day
まですべての期間で安定した処理が得られた。
これらの連続処理実験において、各負荷ごとに反応槽
単位容積当たりのBOD除去速度Ｋを求めた結果を表−３
に示す。表には比較のために他の処理法によるBOD除去
速度も示す。
単位容積当たりのBOD除去速度Ｋを求めた結果を表−３
に示す。表には比較のために他の処理法によるBOD除去
速度も示す。
本実験の結果負荷の増大に比例してBOD除去速度も増
大していた。また、他の処理法との比較では、約1Kg/m3
/day以上の負荷ではいずれの処理法よりも除去速度は大
きく、標準活性汚泥法と比較すると最大で４倍程度の速
さになっている。つまり、同じBODを除去しようとする
場合に、本処理法ではその反応槽容積が標準活性汚泥法
の約1/4ですむことになり、高負荷運転による処理施設
のコンパクト化が望めるものである。
大していた。また、他の処理法との比較では、約1Kg/m3
/day以上の負荷ではいずれの処理法よりも除去速度は大
きく、標準活性汚泥法と比較すると最大で４倍程度の速
さになっている。つまり、同じBODを除去しようとする
場合に、本処理法ではその反応槽容積が標準活性汚泥法
の約1/4ですむことになり、高負荷運転による処理施設
のコンパクト化が望めるものである。
（５）汚泥発生量 前記の連続処理実験において、除去TOC量当たりの汚
泥発生量を求めた結果を第３図に示す。第３図のプロッ
トから収率係数（汚泥転換率）を求めると、1.10Kg−SS
/Kg−TOCである。BOD基準に換算すると0.51Kg−SS/Kg−
BODとなり、従来の活性汚泥法（0.6〜1.0Kg−SS/Kg−BO
D）と比べ、最大半分程度にまで低減出来ることが認め
られる。
泥発生量を求めた結果を第３図に示す。第３図のプロッ
トから収率係数（汚泥転換率）を求めると、1.10Kg−SS
/Kg−TOCである。BOD基準に換算すると0.51Kg−SS/Kg−
BODとなり、従来の活性汚泥法（0.6〜1.0Kg−SS/Kg−BO
D）と比べ、最大半分程度にまで低減出来ることが認め
られる。
［発明の効果］ 以上のごとく、本発明は包括固定法によって廃水を処
理するに当たり、ポリオキシアルキレンポリオールとポ
リイソシアネートを反応させて得られる末端イソシアネ
ート基が２〜10重量％で、かつポリオキシアルキレンポ
リオール中のエチレンオキサイド含有割合が60重量％以
上という特定の親水性を有するウレタンプレポリマーを
固定化担体に使用することによって、固定化担体表面の
みならず担体内部の微生物の増殖が図られる結果、高負
荷処理ができると共に、固定化後の活性保持率が高く、
従って廃水処理効率を大幅に向上することが出来る。
理するに当たり、ポリオキシアルキレンポリオールとポ
リイソシアネートを反応させて得られる末端イソシアネ
ート基が２〜10重量％で、かつポリオキシアルキレンポ
リオール中のエチレンオキサイド含有割合が60重量％以
上という特定の親水性を有するウレタンプレポリマーを
固定化担体に使用することによって、固定化担体表面の
みならず担体内部の微生物の増殖が図られる結果、高負
荷処理ができると共に、固定化後の活性保持率が高く、
従って廃水処理効率を大幅に向上することが出来る。
第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は固定化微
生物の初期活性のグラフ、第３図は汚泥発生量のグラフ
である。
生物の初期活性のグラフ、第３図は汚泥発生量のグラフ
である。
Claims (1)
- 【請求項１】ポリオキシアルキレンポリオールとポリイ
ソシアネートを反応させて得られる末端イソシアネート
基が２〜10重量％で、かつポリオキシアルキレンポリオ
ール中のエチレンオキサイド含有割合が60重量％以上の
親水性を有するウレタンプレポリマーに微生物を混合撹
拌し、ウレタンプレポリマーを発泡硬化させたものを廃
水に添加することを特徴とする廃水処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63241765A JPH0832328B2 (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 廃水処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63241765A JPH0832328B2 (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 廃水処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0290996A JPH0290996A (ja) | 1990-03-30 |
| JPH0832328B2 true JPH0832328B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=17079195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63241765A Expired - Fee Related JPH0832328B2 (ja) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | 廃水処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0832328B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61287494A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Ebara Res Co Ltd | 水の連続濾過方法 |
| JPH0228393B2 (ja) * | 1985-06-28 | 1990-06-22 | Ebara Sogo Kenkyusho Kk | Kenkiseibiseibutsunoryohoho |
-
1988
- 1988-09-27 JP JP63241765A patent/JPH0832328B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0290996A (ja) | 1990-03-30 |
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