JPH08507717A - 浄水効率を向上させることができる「活性汚泥」型の改良された下水浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 大きさが１００μｍ未満の粒子の陽イオン化された、タルク、葉蝋石、カオリン、または雲母の粉末を、下水１リットルあたり最大２．０ｇ、バイオマスに投入することを特徴とする、活性汚泥による下水浄水場の活性化タンクの浄水効率を改善するための方法。施設が中または高負荷で運転されていても、活性化タンクの出口における固体／液体分離、ならびに炭素、窒素、リン含有汚泥の除去において実質的な改善が認められる。

Description

【発明の詳細な説明】 浄水効率を向上させることができる 「活性汚泥」型の改良された下水浄化方法 本発明は、いわゆる「活性汚泥」型の、生物学的方法による下水の浄化方法に 関する。 先進国の市町村浄水施設の６０％以上で用いられている方法である、活性汚泥 方法による下水の生物学的浄水の際、下水はあらかじめ脱砂され脱脂されること が多く、（場合によっては最初沈澱槽を経由して）、バクテリアによる生物学的 分解が行われる活性化槽に導かれる。同活性化槽は、好気性バクテリアを繁殖さ せ主に炭素含有不純物を防止するため、少なくとも数サイクル間、曝気される。 また、同槽では、嫌気性バクテリアを繁殖させ硝酸塩を分解させるため、非曝気 サイクルを実施することができる。また嫌気性バクテリアの繁殖のため、別の非 曝気槽を設けることも可能である。バクテリアまたは微生物は水の密度に近い密 度のフロック（活性汚泥と呼ばれる）を形成し、浄水後の下水は、最終沈澱槽（ 通常「沈澱浄化槽」または「最終沈澱池」と呼ばれる。以後「沈澱」と呼ぶ。） において密度差、従来的には重力によりフロックから分離される。 その後、浄水は直接、川に放流することができる。 沈澱の底に集められた汚泥の一部は、多量の浄水用バクテリアを維持するため 活性化槽に送られる。余剰汚泥は取り出され、体積および質量を減らすため個別 に処理され、農業用として使用されたり、沈澱物として廃棄される。 活性汚泥による下水の生物学的浄水場の事業者は、以下の２つの主要な間題に 直面している。 １）処理の対象となる水と接触する活性化槽において、浄水用微生物を充分な 濃度に維持すること。 浄水場に入る水の物理化学的組成により、媒質で繁殖するバクテ リアが、ほとんど沈澱しないフィラメント状フロックを形成すると（ヨーロッパ の浄水場の４０％がこれに該当）、水と浄水用微生物との分離がきわめてむずか しくなる。沈澱は、被処理水の浄水というその本来の役割を果たすことができな くなり、川に放流される水面浮遊物には多量の浄水用微生物が含まれている。そ の結果、活性化槽は定期的に洗浄され、浄水用微生物が次第に減少し、下水の浄 水が停止する。 ２）被処理下水のアンモニウムイオンを硝化すること。すなわち窒素汚濁の大 部分を構成するアンモニウムイオンは毒性が高く、またアンモニウムを硝化する ことは、河川および湖沼の富栄養化の問題の原因の一部である窒素性栄養素の除 去を制限する段階になってしまう。 浄水すべき下水の量が、浄水場の処理能力を上回っていると（いわゆる「中ま たは高負荷」浄水場。活性化槽内にある浄水用微生物の量に対し、処理を行う汚 濁が非常に顕著であることを意味している）、事業者は施設の容量能力が不足す るため沈澱から出される汚泥を再循環させることができなくなる。たとえば人口 が増加している都市の下水の浄水場がこれに該当する。この場合、活性汚泥は浄 水施設からほぼ全量取り除かれる。その結果活性化槽内では、炭素含有汚濁を分 解する微生物の濃度が非常に低くなり、また窒素含有汚濁を分解する微生物は全 くいなくなる。後者は、「若年」汚泥、すなわち浄水場に長期間停溜しない汚泥 内には存在しない。したがって、浄水場に入る炭素含有汚濁は若干分解されるが 、窒素含有汚濁は分解されない。 活性化槽において浄水用微生物（よく「バイオマス」と呼ばれる）の充分な濃 度を保ち、および／または窒素含有汚濁（とくにＮＨ₄ ⁺および／またはＮＯ₃ ^-- ）の除去に不可欠な硝化バクテリアを移植するための解決方法はほとんどない。 能力不足（被処理下水量が処理能力を上回る）のときの唯一の方法は、活性化槽 を大きくする（ま たは方法を変える）ことである。浄水場の増設は非常に高価であり、また、使用 可能な土地が不足する市街地に浄水場があるときは増設が不可能なこともある。 さらに、浄水用微生物の濃度が低いと、硝酸塩の除去を行う最終段階の効率が 低くなり、施設の寸法を大幅に大きくするか、この主の汚濁を防止するための二 次槽を設ける必要が生じる。 本発明の目的は、活性化槽において浄水用バイオマスの濃度の向上が得られか つその濃度がより良好に制御されることと、活性汚泥が、被処理水からの分離が 困難なフィラメント状であっても、また流入下水浄水場の能力不足のため沈澱槽 内の汚泥の量が多い場合でも、バクテリアの活動を向上させることとが可能な方 法を提供することである。濃度と活性バイオマスの活動とを向上させることは第 一に、炭素含有汚濁を分解する微生物に関わる。また、活性化槽での微生物の滞 留時間を長くすることにより、アンモニア性汚濁を酸化し分解する微生物にも関 わる。したがって、本発明によるすぐれた方法により、河川への有機物質の投棄 量を減らすとともに、現状の土木工学状態のままで、毒性アンモニアイオンを除 去することが可能である。さらにバクテリアの活動の向上により、燐酸塩の消費 量が増え、その結果、燐酸塩含有汚濁除去率が向上する。 この目的のため、本発明による方法は、活性化槽において下水が浄化用微生物 で構成されるバイオマスと接触し、沈澱において活性汚泥から被処理水を分離し 、活性汚泥の一部を活性化槽に再循環させることを特徴とする、いわゆる活性汚 泥型である。本発明によれば、バクテリア基質内に閉じ込められた、タルク、葉 蝋石、カオリン、雲母などの粒子から成る複合フロックが形成されるよう、バイ オマスにタルタ、カオリン、雲母の粉末を混合する。前記の複合フロックによっ て形成される活性汚泥は、水より高い密度をもち、活性化槽における微生物の濃 度を向上し、前記槽における前記微生物の滞留時間を長くするようにするため、 一部が常時再循環される。 「沈澱」とは、重力沈降槽、液体サイクロンなど、密度差により固体／液体の 分離を促進する静的または動的システムのことを言う。 本発明による方法においては、タルク、葉蝋石、カオリン、雲母の粒子が微生 物に接触すると、バクテリアフロック内で粉末粒のトラップ効果により混合フロ ックが形成されることを、観察することができた。この効果は、前記粉末が物理 化学的に不活性であり、多孔質性でなく、比表面積が小さいという特性のため、 予測し得なかったものである。また、タルクおよび葉蝋石の場合、上記の効果は 、これらタルクおよび葉蝋石が、油脂に対する吸収能をもたらしバクテリアに対 する親和性が全くないと予想させる良く知られた親脂肪性（このような親脂肪性 は通常、親水特性をもつ材料と対になっている）を持っていればなおさら予想し 得ない。前記の混合フロックが形成されるという前記の効果は非常に顕著であり 、現在までのところ説明されていない。タルク、カオリン、雲母の粉末量が下水 において０．０１ｇ／リットル〜２．０ｇ／リットルである場合、ほぼ全ての粉 末粒子および微生物が結合して前記の種類の多数の混合フロックを形成すること が認められている。 使用するタルク、葉蝋石、カオリン、雲母の粒子の大きさは１００μｍ未満で あるのが好ましい。本発明による方法のとくに好ましい実施様態においては、使 用するタルク、葉蝋石、カオリン、雲母の粒子の大きさは３〜５０μｍである。 「タルク」とは、３ＭｇＯ．４ＳｉＯ₂．Ｈ₂Ｏの化学式の水和ケイ酸マグネシ ウムまたは同組成を含むフィロケイ酸塩の混合物を指す。「葉蝋石」とは、「ア ガルマトライト」とも呼ばれるＡｌ₂Ｏ₃.４ＳｉＯ₂．Ｈ₂Ｏの化学式の水和ケイ 酸アルミニウムまたは同組成を含むケイ酸塩の混合物を指す。「カオリン」とは 、主にカオリナイト、Ａｌ₂Ｏ₃．２ＳｉＯ₂．２Ｈ₂Ｏの化学式の氷和ケイ酸アル ミニウムから成る粘上を指す。「雲母」とは、６ＳｉＯ₂．３Ａｌ₂Ｏ₃．Ｋ₂Ｏ． ２Ｈ₂Ｏの化学式の白雲母などのアルミニウム雲母、６Ｓ ｉＯ₂．Ａｌ₂Ｏ₃．６ＭｇＯ．Ｋ₂Ｏ．２Ｈ₂Ｏの化学式の金雲母などのマグネシ ウム雲母、およびＡｌ−Ｓｉ、Ｆｅ〜ＡｌまたはＭｇの置換によって前記鉱物よ り派生するアルミニウムまたはマグネシウムイライトを指す。いずれにせよ、こ れらの天然種は関連する鉱物を含むことがある。 本発明による方法によって形成される混合フロックは、粉末粒の密度が、水媒 質において通常形成される微生物の集合体の密度の２．５〜３倍程度であるため 、単なるバクテリアフロックの密度よりも高い密度をもつ。このように密度が高 いことにより、連続再循環において活性汚泥をすばやく稠密化することができ、 連続運転段階中、沈澱において活性汚泥の良好な分離が可能となる。なお、沈澱 が液体サイクロンである場合には分離がはるかに容易になることに留意すべきで ある。悪臭の処理に好適な小型の装置を実現できるという長所をもつ液体サイク ロン法は、バクテリアフロックと水との密度差がきわめて小さく、カットオフの しきい値を維持することが非常にむずかしいため、現在のところほとんど用いら れていない。いずれにせよ、仮にバクテリアがフィラメント（通常これが結合し て、あまり沈降しないバクテリアフロックを形成する）状であっても、沈澱から 活性化槽への浄水用微生物の再循環ははるかに容易になる。しかも、このように よりすぐれた活性汚泥の再循環により、浄水用微生物の滞留時間が増し、いわゆ る「中または高負荷」の浄水場であっても、ずば抜けた硝化バクテリアの移植が 可能となる。また微生物の重量が同じ場合、微生物が（単にバクテリアだけのフ ロックと比べ）微生物／粉粒体の混合フロックを形成している場合、バクテリア 活動がより盛んであることが認められたが、この効果もその理由は不明である。 このように活動がより盛んになる（媒質内の酸素消費量によって測定される）と 、燐酸塩の消費が増加する。前記粉末は化学的には中性であり、同粉末を下水に 加えても溶けない（これにより、水に別の汚濁を負わせることを防ぐことができ る）。 本発明による方法の変形例は、陽イオン化された、タルク、葉蝋石、カオリン 、雲母の粉末を使用することを内容とする。これは、タルク、葉蝋石、カオリン 、雲母を種々の陽イオン化剤で処理するものである。陽イオン化剤として、たと えばエピ塩化アミン、第四級脂肪族ポリアミンなどの化合物を使用することがで きる。陽イオン化された、タルク、葉蝋石、カオリン、雲母の粉末を使用するこ とにより、活性汚泥の稠密化が可能となり、同稠密化は未処理鉱物の粉末で達成 される稠密化を凌駕する。 添加剤としての粉末は、本発明による方法により、前傾濱槽の前に加えること も活性化槽に直接加えることも可能である。また、沈澱と活性化槽との間の活性 汚泥再循環回路にタルク、葉蝋石、カオリン、雲母を投入するか、これらが直接 汚泥の稠密化に作用する沈澱（定型のものであるかないか、および動的であるか 静的であるかにかかわらず）に投入することが可能である。活性化槽に直接、タ ルク、葉蝋石、カオリン、雲母の粉末を添加することは、すばやく微生物の濃度 を増す上で効果的であることが証明された。また、フィラメント状バクテリアの 場合、同バクテリアの洗浄を避けるため、沈澱にこれら粉末を添加することは非 常に効果的である。 以下の例は、本発明による方法を例示するためのものである。これらの例は例 ８および９を除き、０．５ｍ／ｈ程度の上昇速度に相当する水力負荷をうける規 定の型の第１沈澱の出口にて採取された下水を用いて実施された。 例１ないし７は、 − ３．５リットルの体積をもち、１．５リットル／時の流量で供給され、連続 的に酸素供給および撹拌（媒質の酸素濃度は５ｍｇ／リットルに調整）される、 円筒形活性化槽と、 − 円錐形の底部が、活性化槽への汚泥の再循環管路と抽出ポンプとに接続され ている、３リットルの体積をもつ、円筒一円錐形沈澱と、 − 水に懸濁している粉末のタンクと、懸濁量を調整することができ、その結果 活性化槽（または沈澱）内に投入される粉末の量を調整することができる注入ポ ンプとを含む、活性化槽（または、例４、５、６については沈澱）への鉱物性粉 末の投入装置と、を（上記第１沈澱の下流側に）含むパイロット浄水場において 実施される。 例１、２、３と例４、５、６は、前記に記載し「パイロット施設」という名称 をもつ施設と同一の３つの施設において同時に実施された。例７は同パイロット 施設において実施され、唯一図は、この例７において得られた結果を図示してい る。例１ ： タルク粉末の投入による、通常運転の活性汚泥浄水場の安定化。 この例は連続する３つの段階で実施された。 第１段階： 継続期間：施設の浄水特性を判定するため、３５日間通常運転。 第２段階： 継続期間：活性化槽に、処理対象の下水に０．１５ｇ／リットルの割合でタル クを連続的に投入し、３５日間通常運転。この段階により、施設の浄水特性への タルクの影響を明らかにすることができた。 第３段階： 継続期間：４５日間通常運転、タルクの投入はこの段階の当初にて取り止めた 。この段階により、第２段階で認められた効果が、施設の運転によるものではな く正にタルクの投入によるものであること、およびタルクがないと施設の浄水は 第１段階と同程度であることを確認することができた。この段階は前２つの段階 よりも長いが、これは施設からタルタを完全に排出するのに約１週間を要したか らである。 連続する３段階の期間中毎日、以下の３つのパラメータが測定され、各段階に ついてその平均値および標準偏差が求められた： − 下水全体の化学的酸素要求量（全ＣＯＤ、単位はｍｇＯ₂／リットル）。こ れは炭素含有汚濁の濃度を表すもので、活性化槽の入口と沈澱の出口で測定する （このようにして、施設の浄水性能の第１特性である全ＣＯＤの減少を計算する ）。 − 下水の可溶部分の化学的酸素要求量（可溶ＣＯＤ、単位はｍｇＯ₂／リット ル）。これは可溶性炭素含有汚濁の濃度を表すもので、活性化槽の入口と沈澱の 出口で測定する（このようにして、施設の浄水性能の第２特性である可溶ＣＯＤ の減少を計算する）。 − モールマン指数。活性汚泥の懸濁物質の質量に対する、３０分間に傾濱され る活性汚泥の体積の比で表す（ＭＩ、単位ｍｌ／ｇ）（この指数が小さければ小 さいほど、バクテリアフロック／浄水の分離がより容易になる）。 使用するタルク粉末は、「LUZENAC MB 30」という品番でTALC DE LUZENAC社（ フランス）から発売されていた。同粉末の組成は、５５％が水和ケイ酸マグネシ ウムで４５％が水和ケイ酸マグネシウムおよびアルミニウムであった。全粒子の ７５％が１１μｍ未満の等価球面直径をもち、５０％が６．３μｍ未満の等価球 面直径をもち、２５％が３．５μｍ未満の等価球面直径をもっていた。 モールマン指数（固体／液体分離能力）および出口での値の精度に対するタル クの効果は目ざましいものがある。タルクは平均浄水率がすぐれているばかりで なく、その品質が一定である。 全体的な汚濁と可溶性汚濁の双方について、その処理に対するタルクの効果は 明白である。例２ ： カオリン粉末の投入による、通常運転の活性汚泥浄水場の安定化。 試験の段階および測定パラメータは、例１に記載のものと同一であった。カオ リン粉末は、１．０ｇ／リットルの割合で処理対象水に投入された。 使用するカオリン粉末は、「20 B」という品番でKAOLINS D'ARVOR社（フラン ス）から発売された。同粉末の組成は、９２．５％がカオリナイトで７．５％が 長石であった。全粒子の７５％が５μｍ未満の等価球面直径をもち、５０％が２ ．０μｍ未満の等価球面直径をもち、２５％が０．８μｍ未満の等価球面直径を もっていた。 このように、カオリン粉末を使用することにより、炭素含有汚濁の除去効果を 向上させ、同除去効果の均一性を向上させ、活性汚泥／浄水の分離を向上させる ことができた。例３ ： 雲母粉末の投入による、通常運転の活性汚泥浄水場の安定化。 試験の段階および測定パラメータは、例１に記載のものと同一であった。雲母 粉末は、１．０ｇ／リットルの割合で処理対象水に投入された。 使用する雲母粉末は、「MICARVOR 20」という品番でKAOLINS D'ARVOR社（フラ ンス）から発売された。同粉末の組成は、５５％が雲母で、３０％がカオリナイ トで、１５％が長石であった。全粒子の７５％が７．４μｍ未満の等価球面直径 をもち、５０％が４．１μｍ未満の等価球面直径をもち、２５％が１．９μｍ未 満の等価球面直径をもっていた。 このように、雲母粉末を使用することにより、炭素含有汚濁の除去効果を向上 させ、同除去効果の均一性を向上させ、活性汚泥／浄水の分離を向上させること ができた。例４ ： フィラメント状バクテリアの存在により変調をきたした浄水場の、タルク粉末の 投入による正常化。 この例は連続する４つの段階で実施された。 第１段階： 継続期間：１０日間通常運転、その期間中、例１、２、３において使用される 下水と同種の下水に１リットルあたり１．５ｇのグルコースを加えたものをパイ ロット施設に供給した。グルコースは生物学的分解が容易な汚濁物質であり、こ れによってフィラメント状バクテリアの繁殖が促進される。開始後５日間以降は 、浄水作用が全く機能しなくなった。すなわち沈澱には懸濁物質が充満し、もは や固体／液体の分離がなく、パイロット施設からバクテリアが流出した。 第２段階： 継続期間：３日間の運転とし、下水１リットルあたり２ｇのタルクと処理対象 水１リットルあたり１．５ｇのグルコースを連続的に沈澱に投入した。ここで３ 日間が経過した後は、汚泥の再循環が再び可能となった。 第３段階： 継続期間：２７日間の運転とし、下水１リットルあたり０．１５ｇのタルタと 処理対象水１リットルあたり１．５ｇのグルコースを連続的に沈澱に投入した。 第２段階ですでに施設の正常管理が可能となったので、タルクの量を減らすこと ができた。 第４段階： 継続期間：１５日間の運転とし、タルクは使用せず下水＋グルコース（１．５ ｇ／リットル）の混合のみとした。タルクを施設から完全に排出するのに約１週 間を要した。 測定パラメータは、例１に記載のものと同一であった。 使用されたタルクは、例１において使用され記載された「LUZENAC MB 30」で あった。 タルクの効果は顕著であった。タルクにより、施設の出口での全ＣＯＤを標準 値である１２５ｍｇ／リットル以下にすることができた。 第２および第３段階において、施設に関する３つの浄水特性は急激かつ顕著に 低下する。ただし光学顕微鏡によるバクテリアフロックの観察では、システムの 生態学的状態は変化しなかったことが示された。すなわち、フィラメント状バク テリアは依然システム内に生存しているが、これらバクテリアがタルクの周囲に 巻きついて密な混合フロックを形成しているため、固体／液体の分離にとって有 害な作用は認められなかった。 第４段階（タルクの供給停止）になると、（汚泥の回収にともない）タルクが 取り除かれて行くに従って問題が再度生じ、タルクが完全に取り除かれるとその 問題は解決不可能となった。その結果、施設は下水の良好な浄水が行えなくなっ た。例５ ： フィラメント状バクテリアの存在により変調をきたした浄水場の、カオリン粉末 の投入による正常化。 試験の段階および測定パラメータは、例１に記載のものと同一であった。使用 するカオリン粉末は、例２に記載のものであった。 使用するカオリン粉末は、第２段階においては５．０ｇ／リットルの割合で、 ついで第３段階においては１．０ｇ／リットルの割合で処理対象水に投入された 。 このように、カオリン粉末を使用することにより、依然フィラメント状バクテ リアは存在するものの、施設を満足のいく状態で運転することができた。カオリ ンを使用してもシステムの生態学的状態は変化しなかった。例６ ： フィラメント状バクテリアの存在により変調をきたした浄水場の、雲母粉末の投 入による正常化。 試験の段階および測定パラメータは、例５に記載のものと同一であった。 使用する雲母粉末は、例３に記載のものであった。 このように、雲母粉末を使用することにより、依然フィラメント状バクテリア は存在するものの、施設を満足のいく状態で運転することができた。雲母を使用 してもシステムの生態学的状態は変化しなかった。例７ ： タルク粉末の投入による恒温硝化。 例７は、前記に記載のパイロット施設において実施された。アンモニアイオン の硝化に対するタルク粉末の添加の影響を調べるため、パイロット施設全体を１ ５℃に保った（硝化は温度に大きく依存し、数度異なるだけで反応の動力学特性 が大きく変化する）。 また、硝化反応は、施設に課せられる質量負荷にも依存するので、タルクの量 を変化させてタルクの使用の有無による反応を調べた。タルクの量は、施設内の 水力条件を変えることにより、変化させることができた。 得られた結果を、唯一図の曲線１および２に示す。同結果は、活性化槽内に存 在する微生物の量（施設に課せられる質量負荷の単位 は、ｋｇ ＢＯＤ／懸濁物質重量ｋｇ／日）に対する、施設内に流入する炭素含 有汚濁水の量に比例して、施設内で取り除かれるアンモニアイオンの量が推移す ること（取り除かれる電荷Ｎ−ＮＨ₄ ⁺の単位は、ｋｇ Ｎ−ＮＨ₄ ⁺／ｍ³／日） を示している。 使用するタルク粉末は、例１に記載のものであり、使用量も同じであった（処 理対象水１リットルあたり０．１５ｇ）。 曲線１および２から、高負荷または超高負荷であってもタルクを投入すること により大量のアンモニアイオンを除去することができるが、タルクがないと同除 去は非常に限られてしまうか不可能であることが、明らかにわかる。例８ ： タルク粉末の投入による、浄水場の正常化。 例８は６００〜７００ｍ³／日の処理を行う等価人口１０００人の能力の浄水 場において実施された。公称能力は３００ｍ³／日でしかなかった。スチリー（ オーストリア）にある同浄水場は温度が低く、試験期間中は１０℃前後で安定し ていた。このような低温下では、硝化の速度は顕著に鈍化し、アンモニアの分解 はおこらなかった。 浄水場には下水の前処理施設（ごみスクリーン、沈砂池、油分離装置）が備わ っていた。下水は約２時間傾濱された後、活性化槽に戻された。浄水からのバク テリアフロックの分離は、従来型の二次沈澱で行われた。 この例は連続する３つの段階で実施された。 第１段階： 継続期間：２０日間の通常運転。 平均温度：１５℃ 第２段階： 継続期間：３５日間の運転とし、処理対象下水１リットルあたり０．２０ｇの タルクを使用した。タルク粉末は湿潤性が低いため、 活性化槽に流入する水により螺旋揚水機であらかじめ湿潤させた後、活性化槽に 連続的に投入された。 平均温度：１０℃ 第３段階： 継続期間：４５日間の通常運転とし、当段階の開始時にタルク粉末の投入を停 止した。タルクを施設から排出するのに約１０日間を要した。 平均温度：１０℃ 使用するタルク粉末は、「Biosorb 30」という品番でNaintsch Mineral Werke 社（オーストリア）から発売されていた。同粉末の組成は、５５％が水和ケイ酸 マグネシウムで４５％が水和ケイ酸マグネシウムおよびアルミニウムであった。 全粒子の７５％が１２μｍ未満の等価球面直径をもち、５０％が６．７μｍ未満 の等価球面直径をもち、２５％が３．４μｍ未満の等価球面直径をもっていた。 連続する３段階の期間中、下水の汚濁について多くの指数が毎日測定された： − 下水全体の化学的酸素要求量（全ＣＯＤ、単位はｍｇ／リットル） − 下水のアンモニアイオンの窒素濃度（Ｎ−ＮＨ₄、単位はｍｇ／リットル） − 下水の硝酸塩イオンの窒素濃度（Ｎ−ＮＯ₃、単位はｍｇ／リットル） − 下水のオルトリン酸塩イオンのリン濃度（Ｐ−ＯＰＯ₄、単位はｍｇ／リッ トル） 水質汚濁についての主な数値の、施設の出口での平均値。 これらの値は、タルクによる低下を表すことができる。 タルクを使用しない期間に対する、タルクによる汚濁の低下 タルクの効果は顕著で予期し得なかった。パイロット施設においては、タルタ 粉末を使用することは炭素含有汚濁（ＣＯＤ）およびアンモニア含有汚濁（ＮＨ₄ ⁺ ）の防止に対し顕著な影響を与えることが既に観察されているが、ここでもそ れが見られた。一方、実験室で実施された全ての試験が、ほぼ完璧なパイロット 施設でのものだったため、硝酸塩およびリン酸塩の除去に対する、タルク粉末の 使用の顕著な影響は見出されなかった。とくに、これらパイロット施設の活性化 槽は完全に曝気されていた。そのため、窒素除去は認められなかった。ところが 、実際の施設においては、全体積に対す る撹拌および曝気の力は均一ではなく、「無酸素」部分すなわち非曝気部分が存 在する。軽微な窒素除去が本来的にあり得る同施設が、これに該当する。本発明 による添加剤のこの予期しなかった効果は、媒質内に存在する浄水用生物に対す るタルク粉末の「保護」、および／またはタルク粉末があることによる硝化バク テリアの濃縮効果によって説明することができる。実際、本来のフロックおよび 混合フロックについて行われた「汚泥の呼吸」についての測定は、混合フロック の方が本来のフロックよりも２〜３倍速く、活性化槽の酸素を消費することを示 している。 上記のことは、バクテリア活動がはるかに盛んであることならびに、バクテリ アによるリン消費量の増加およびアンモニウム、硝酸塩、炭素含有汚濁のより徹 底した分解が、バクテリア活動がはるかに盛んであることによって説明されるこ とを示唆している。例９ ： 種々の添加剤を使用した、沈降による活性汚泥の稠密化。 この例では、活性汚泥単体、および炭酸カルシウムまたは１つの陽イオン化剤 を混合した汚泥の稠密度を、本発明により、タルク、陽イオン化された、タルク 、カオリン、雲母のいずれかを添加した後の稠密度と比較した。 活性汚泥は、例８に記載の実験が行われた都市浄水場からもたらされたもので あった。同汚泥は、１リットルあたり４．１ｇの乾燥物質を含んでいる。 前記活性汚泥１リットルあたり、陽イオン化されているまたはいない鉱物性物 質を１０分間加えた。 ａ）例８において記載し使用したタルク「Biosorb 30」を０．５ｇ、 ギリス）から発売されている、エピクロリドリンを主成分とするア ミン）で処理した「Biosorb 30」を０．５ｇ、 Corporation社（アメリカ合衆国−ニュージャージー州）から発売されている、 第四級脂肪族ポリアミン）で処理した「Biosorb 30」を０．５ｇ、 ｆ）例２および５において記載し使用したカオリンである「２０Ｂ」を０.５ ｇ、 ｇ）例３および６において記載し使用した雲母である「Micarvor 20」を０.５ ｇ、 ｈ）OMYA社（スイス）から発売されている炭酸カルシウムである「Hydrocarb 5」を０．５ｇ、 ｉ）MINERACAO MATHEUSS LEME Ltda社（ブラジル）から発売されている葉蝋石 である「HTM 20」を０．５ｇ。この葉蝋石は９５％以上の純度であった。全粒子 の７５％が９μｍ未満の等価球面直径をもち、５０％が５μｍ未満の等価球面直 径をもち、２５％が２．６μｍ未満の等価球面直径をもっていた。 このようにして得られた混合物と活性汚泥単体から成る基準体とを目盛のある 試験管に入れ、３０分間傾濱した後、汚泥の体積を測定した。 これらの結果は、活性汚泥の沈降に対し、タルク、葉蝋石、カオリン、雲母粉末 が大きな役割を果たしていること、および陽イオン添加剤ととくにタルクをはじ めとする活性粉末の間に相乗作用が存在することを、明らかに示している。なお 、単体で使用する化学添加剤および炭酸カルシウムは本方法に対しほとんど影響 を与えないことに留意されたい。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９４年９月２１日 【補正内容】 請求の範囲 １．活性化槽において下水を浄化用微生物で構成されるバイオマスと接触させ、 沈澱において活性汚泥から被処理水を分離し、活性汚泥の一部を活性化槽に再循 環させる、炭素含有汚濁の浄水効率、窒素含有汚濁の浄氷効率および場合によっ てはリン酸含有汚濁の浄水効率を改善することが可能な活性汚泥型の下水の浄水 方法であって、バクテリア基質内に閉じ込められた、タルク、葉蝋石、または雲 母の粒子から成る複合フロックが形成されるように、バイオマスにタルク、葉蝋 石、または雲母の粉末を混合し、前記の複合フロックによって形成される活性汚 泥が、水より高い密度をもち、活性化槽における微生物の濃度を増し、かつ前記 槽における前記微生物の滞留時間を長くするために、その一部分が常時再循環さ れることを特徴とする、浄水方法。 ２．大きさ１００μｍ未満の粒子から成るタルク、葉蝋石、または雲母の粉末を 使用することを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．大きさ３〜５０μｍの粒子から成るタルク、葉蝋石、または雲母の粉末を使 用することを特徴とする、請求の範囲第２項に記載の方法。 ４．活性化槽に入る下水１リットルあたり０．０１ｇ〜２．０ｇのタルク、葉蝋 石、または雲母の粉末を混合することを特徴とする、請求の範囲第１項、第２項 、第３項のいずれか一項に記載の方法。 ５．陽イオン化された、タルク、葉蝋石、または雲母の粉末を混合することを特 徴とする、請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項のいずれか一項に記載の 方法。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１月２５日 【補正内容】 したがって、本発明によるすぐれた方法により、河川への有機物質の投棄量を減 らすとともに、現状の土木工学状態のままで、毒性アンモニアイオンを除去する ことが可能である。さらにバクテリアの活動の向上により、燐酸塩の消費量が増 え、その結果、燐酸塩含有汚濁除去率が向上する。 この目的のため、本発明による方法は、活性化槽において下水が浄化用微生物 で構成されるバイオマスと接触し、沈澱において活性汚泥から被処理水を分離し 、活性汚泥の一部を活性化槽に再循環させることを特徴とする、いわゆる活性汚 泥型である。本発明によれば、バクテリア基質内に閉じ込められた、タルク、葉 蝋石、または雲母の鉱物粒子から成る複合フロックが形成されるよう、それに直 接結合し鉱物粒子とバクテリアを直接接触させるのに適した条件の下で、あらゆ る有機結合剤を除いて、バイオマスにタルク、カオリン、雲母の粉末を混合する 。前記の鉱物粒子とバクテリアの混合フロックによって形成される活性汚泥は、 水より高い密度をもち、活性化槽における微生物の濃度を向上し、前記槽におけ る前記微生物の滞留時間を長くするようにするため、一部が常時再循環される。 「沈澱」とは、重力沈降槽、液体サイクロンなど、密度差により固体／液体の 分離を促進する静的または動的システムのことを言う。 本発明による方法においては、タルク、葉蝋石、または雲母の粒子が微生物に 接触すると、バクテリアフロック内で粉末粒のトラップ効果により混合フロック が形成されることを、観察することができた。この効果は、前記粉末が物理化学 的に不活性であり、多孔質性でなく、比表面積が小さいという特性のため、予測 し得なかったものである。上記の効果は、タルク、葉蝋石および雲母が、油脂に 対する吸収能をもたらしバクテリアに対する親和性が全くないと予想させる良く 知られた親脂肪性（このような親脂肪性は通常、親水特性をもつ材料と対になっ ている）を持っていればなおさら予想し得ない。前記の混合フロックが形成され るという前記の効果は非常 に顕著であり、現在までのところ説明できていない。タルク、葉蝋石、雲母の粉 末量が下水において０．０１ｇ／リットル〜２．０ｇ／リットルである場合、ほ ぼ全ての粉末粒子および微生物が結合して前記の種類の多数の混合フロックを形 成することが認められている。 使用するタルク、葉蝋石、雲母の粒子の大きさは１００μｍ未満であるのが好 ましい。本発明による方法のとくに好ましい実施様態においては、使用するタル ク、葉蝋石、または雲母の粒子の大きさは３〜５０ｐｍである。 「タルク」とは、３ＭｇＯ．４ＳｉＯ₂．Ｈ₂Ｏの化学式の水和ケイ酸マグネシ ウムまたは同組成を含むフィロケイ酸塩の混合物を指す。「葉蝋石」とは、「ア ガルマトライト」とも呼ばれるＡｌ₂Ｏ₃．４ＳｉＯ₂．Ｈ₂Ｏの化学式の水和ケイ 酸アルミニウムまたは同組成を含むケイ酸塩の混合物を指す。「雲母」とは、６ ＳｉＯ₂．３Ａｌ₂Ｏ₃．Ｋ₂Ｏ．２Ｈ₂Ｏの化学式の白雲母などのアルミニウム雲 母、６ＳｉＯ₂．Ａｌ₂Ｏ₃．６ＭｇＯ．Ｋ₂Ｏ．２Ｈ₂Ｏの化学式の金雲母などの マグネシウム雲母、およびＡｌ−Ｓｉ、Ｆｅ〜ＡｌまたはＭｇの置換によって前 記鉱物より派生するアルミニウムまたはマグネシウムイライトを指す。いずれに せよ、これらの天然種は関連する鉱物を含むことがある。 本発明による方法によって形成される混合フロックは、粉末粒の密度が、水媒 質において通常形成される微生物の集合体の密度の２．５〜３倍程度であるため 、単なるバクテリアフロックの密度よりも高い密度をもつ。このように密度が高 いことにより、連続再循環において活性汚泥をすばやく稠密化することができ、 連続運転段階中、沈澱において活性汚泥の良好な分離が可能となる。なお、沈澱 が液体サイクロンである場合には分離がはるかに容易になることに留意すべきで ある。悪臭の処理に好適な小型の装置を実現できるという長所をもつ液体サイク ロン法は、バクテリアフロックと水との密度 差がきわめて小さく、カットオフのしきい値を維持することが非常にむずかしい ため、現在のところほとんど用いられていない。いずれにせよ、仮にバクテリア がフィラメント（通常これが結合して、あまり沈降しないバクテリアフロックを 形成する）状であっても、沈澱から活性化槽への浄水用微生物の再循環ははるか に容易になる。しかも、このようによりすぐれた活性汚泥の再循環により、浄水 用微生物の滞留時間が増し、いわゆる「中または高負荷」の浄水場であっても、 ずば抜けた硝化バクテリアの移植が可能となる。また微生物の重量が同じ場合、 微生物が（単にバクテリアだけのフロックと比べ）微生物／粉粒体の混合フロッ クを形成している場合、バクテリア活動がより盛んであることが認められたが、 この効果もその理由は不明である。このように活動がより盛んになる（媒質内の 酸素消費量によって測定される）と、燐酸塩の消費が増加する。前記粉末は化学 的には中性であり、同粉末を下水に加えても溶けない（これにより、水に別の汚 濁を負わせることを防ぐことができる）。 本発明による方法の変形例は、陽イオン化された、タルク、葉蝋石、または雲 母の粉末を使用することを内容とする。これは、タルク、葉蝋石、または雲母を 種々の陽イオン化剤で処理するものである。陽イオン化剤として、たとえばエピ 塩化アミン、第四級脂肪族ポリアミンなどの化合物を使用することができる。陽 イオン化された、タルク、葉蝋石、または雲母の粉末を使用することにより、活 性汚泥の稠密化が可能となり、同稠密化は未処理鉱物の粉末で達成される稠密化 を凌駕する。 添加剤としての粉末は、本発明による方法により、前傾濱槽の前に加えること も活性化槽に直接加えることも可能である。また、沈澱と活性化槽との間の活性 汚泥再循環回路にタルク、葉蝋石、または雲母を投入するか、これらが直接汚泥 の稠密化に作用する沈澱（定型のものであるかないか、および動的であるか静的 であるかにかかわらず）に投入することが可能である。活性化槽に直接、タル ク、葉蝋石、または雲母の粉末を添加することは、すばやく微生物の濃度を増す 上で効果的であることが証明された。また、フィラメント状バクテリアの場合、 同バクテリアの洗浄を避けるため、沈澱にこれら粉末を添加することは非常に効 果的である。 以下の例は、本発明による方法を例示するためのものである。これらの例は例 ８および９を除き、０．５ｍ／ｈ程度の上昇速度に相当する水力負荷をうける規 定の型の第１沈澱の出口にて採取された下水を用いて実施された。 例１ないし７は、 − ３．５リットルの体積をもち、１．５リットル／時の流量で供給され、連続 的に酸素供給および撹拌（媒質の酸素濃度は５ｍｇ／リットルに調整）される、 円筒形活性化槽と、 − 円錐形の底部が、活性化槽への汚泥の再循環管路と抽出ポンプとに接続され ている、３リットルの体積をもつ、円筒一円錐形沈澱と、 − 水に懸濁している粉末のタンクと、懸濁量を調整することができ、その結果 活性化槽（または沈澱）内に投入される粉末の量を調整することができる注入ポ ンプとを含む、活性化槽（または、例４、５、６については沈澱）への鉱物性粉 末の投入装置と、を（上記第１沈澱の下流側に）含むパイロット浄水場において 実施された。 例１、２、３と例４、５、６は、前記に記載し「パイロット施設」という名称 をもつ施設と同一の３つの施設において同時に実施された。例７は同パイロット 施設において実施され、唯一図は、この例７において得られた結果を図示してい る。例１ ： タルク粉末の投入による、通常運転の活性汚泥浄水場の安定化。 この例は連続する３つの段階で実施された。 第１段階： 継続期間：施設の浄水特性を判定するため、３５日間通常運転。 第２段階： 継続期間：活性化槽に、処理対象の下水に０．１５ｇ／リットルの割合でタル クを連続的に投入し、３５日間通常運転。この段階により、施設の浄水特性への タルクの影響を明らかにすることができた。 第３段階： 継続期間：４５日間通常運転、タルクの投入はこの段階の当初にて取り止めた 。この段階により、第２段階で認められた効果が、施設の運転によるものではな く正にタルクの投入によるものであること、およびタルクがないと施設の浄水は 第１段階と同程度であることを確認することができた。この段階は前２つの段階 よりも長いが、これは施設からタルクを完全に排出するのに約１週間を要したか らである。 連続する３段階の期間中毎日、以下の３つのパラメータが測定され、各段階に ついてその平均値および標準偏差が求められた： − 下水全体の化学的酸素要求量（全ＣＯＤ、単位はｍｇＯ₂／リットル）。こ れは炭素含有汚濁の濃度を表すもので、活性化槽の入口と沈澱の出口で測定する （このようにして、施設の浄水性能の第１特性である全ＣＯＤの減少を計算する ）。 − 下水の可溶部分の化学的酸素要求量（可溶ＣＯＤ、単位はｍｇＯ₂／リット ル）。これは可溶性炭素含有汚濁の濃度を表すもので、活性化槽の入口と沈澱の 出口で測定する（このようにして、施設の浄水性能の第２特性である可溶ＣＯＤ の減少を計算する）。 − モールマン指数。活性汚泥の懸濁物質の質量に対する、３０分間に傾濱され る活性汚泥の体積の比で表す（ＭＩ、単位ｍｌ／ｇ）（この指数が小さければ小 さいほど、バクテリアフロック／浄水の分離がより容易になる）。 使用するタルク粉末は、「LUZENAC MB 30」という品番でTALC DE LUZENAC社（ フランス）から発売された。同粉末の組成は、５５％が水和ケイ酸マグネシウム で４５％が水和ケイ酸マグネシウムおよびアルミニウムであった。全粒子の７５ ％が１１μｍ未満の等価球面直径をもち、５０％が６．３μｍ未満の等価球面直 径をもち、２５％が３．５μｍ未満の等価球面直径をもっていた。 モールマン指数（固体／液体分離能力）および出口での値の精度に対するタル クの効果は顕著であった。タルクにより平均浄水率が向上したばかりでなく、そ の品質が一定であった。 全体的な汚濁と可溶性汚濁との双方について、その処理に対するタルクの効果 は明白である。例２ ： 雲母粉末の投入による、通常運転の活性汚泥浄水場の安定化。 試験の段階および測定パラメータは、例１に記載のものと同一であった。雲母 粉末は、１．０ｇ／リットルの割合で処理対象水に投入された。 使用する雲母粉末は、「MICARVOR 20」という品番でKAOLINS D'ARVOR社（フラ ンス）から発売された。同粉末の組成は、５５％が雲母で、３０％がカオリナイ トで、１５％が長石であった。全粒子の７５％が７．４μｍ未満の等価球面直径 をもち、５０％が４．１μｍ未満の等価球面直径をもち、２５％が１．９μｍ未 満の等価球面直径をもっていた。 このように、雲母粉末を使用することにより、炭素含有汚濁の除去効果を向上 させ、同除去効果の均一性を向上させ、活性汚泥／浄水の分離を向上させること ができた。例３ ： フィラメント状バクテリアの存在により変調をきたした浄水場の、タルク粉末の 投入による正常化。 この例は連続する４つの段階で実施された。 第１段階： 継続期間：１０日間通常運転、その期間中、例１、２、３において使用される 下水と同種の下水に１リットルあたり１．５ｇのグルコースを加えたものをパイ ロット施設に供給した。グルコースは生物学的分解が容易な汚濁物質であり、こ れによってフィラメント状バクテリアの繁殖が促進される。開始後５日間以降は 、浄水作用が全く機能しなくなった。すなわち沈澱には懸濁物質が充満し、もは や固体／液体の分離がなく、パイロット施設からバクテリアが流出した。 第２段階： 継続期間：３日間の運転とし、下水１リットルあたり２ｇのタルクと処理対象 水１リットルあたり１．５ｇのグルコースを連続的に沈澱に投入した。ここで３ 日間が経過した後は、汚泥の再循環が再び可能となった。 第３段階： 継続期間：２７日間の運転とし、下水１リットルあたり０．１５ｇのタルクと 処理対象水１リットルあたり１．５ｇのグルコースを連続的に沈澱に投入した。 第２段階ですでに施設の正常管理が可能となったので、タルクの量を減らすこと ができた。 第４段階： 継続期間：１５日間の運転とし、タルクは使用せず下水＋グルコース（１．５ ｇ／リットル）の混合のみとした。タルクを施設から完全に排出するのに約１週 間を要した。 測定パラメータは、例１に記載のものと同一であった。 使用されたタルクは、例１において使用され記載された「LUZENAC MB 30」で あった。 タルクの効果は顕著であった。タルクにより、施設の出口での全ＣＯＤを標準 値である１２５ｍｇ／リットル以下にすることができた。 第２および第３段階において、施設に関する３つの浄水特性は急激かつ顕著に 低下する。ただし光学顕微鏡によるバクテリアフロックの観察では、システムの 生態学的状態は変化しなかったことが示された。すなわち、フィラメント状バク テリアは依然システム内に生存しているが、これらバクテリアがタルクの周囲に 巻きついて密な混合フロックを形成しているため、固体／液体の分離にとって有 害な作用は認められなかった。 第４段階（タルクの供給停止）になると、（汚泥の回収にともない）タルクが 取り除かれて行くに従って問題が再度生じ、タルクが完全に取り除かれるとその 問題は解決不可能となった。その結果、施設は下水の良好な浄水が行えなくなっ た。例４ ： フィラメント状バクテリアの存在により変調をきたした浄水場の、雲母粉末の投 入による正常化。 試験の段階および測定パラメータは、例５に記載のものと同一であった。 使用する雲母粉末は、例３に記載のものである。 このように、雲母粉末を使用することにより、依然フィラメント状バクテリア は存在するものの、施設を満足のいく状態で運転することができた。雲母を使用 してもシステムの生態学的状態は変化しなかった。例５ ： タルク粉末の投入による恒温硝化。 例５は、前記に記載のパイロット施設において実施された。アンモニアイオン の硝化に対するタルク粉末の添加の影響を調べるため、パイロット施設全体を１ ５℃に保った（硝化は温度に大きく依存し、数度異なるだけで反応の動力学特性 が大きく変化する）。 また、硝化反応は、施設に課せられる質量負荷にも依存するので、タルクの量 を変化させてタルクの使用の有無による反応を調べた。タルクの量は、施設内の 水力条件を変えることにより、変化させることができた。 得られた結果を、唯一図の曲線１および２に示す。同結果は、活性化槽内に存 在する微生物の量（施設に課せられる質量負荷の単位 は、ｋｇ ＢＯＤ／懸濁物質重量ｋｇ／日）に対する、施設内に流入する炭素含 有汚濁水の量に比例して、施設内で取り除かれるアンモニアイオンの量が推移す ること（取り除かれる電荷Ｎ−ＮＨ₄ ⁺の単位は、ｋｇ Ｎ−ＮＨ₄ ⁺／ｍ³／日） を示している。 使用するタルク粉末は、例１に記載のものであり、使用量も同じであった（処 理対象水１リットルあたり０．１５ｇ）。 曲線１および２から、高負荷または超高負荷であってもタルクを投入すること により大量のアンモニアイオンを除去することができるが、タルクがないと同除 去は非常に限られてしまうか不可能であることが、明らかにわかる。例６ ： タルク粉末の投入による、浄水場の正常化。 例６は６００〜７００ｍ³／日の処理を行う等価人口１０００人の能力の浄水 場において実施された。公称能力は３００ｍ³／日でしかなかった。スチリー（ オーストリア）にある同浄水場は温度が低く、試験期間中は１０℃前後で安定し ていた。このような低温下では、硝化の速度は顕著に鈍化し、アンモニアの分解 はおこらなかった。 浄水場には下水の前処理施設（ごみスクリーン、沈砂池、油分離装置）が備わ っていた。下水は約２時間傾濱された後、活性化槽に戻された。浄水からのバク テリアフロックの分離は、従来型の二次沈澱で行われた。 この例は連続する３つの段階で実施された。 第１段階： 継続期間：２０日間の通常運転。 平均温度：１５℃ 第２段階： 継続期間：３５日間の運転とし、処理対象下水１リットルあたり ０．２０ｇのタルクを使用した。タルク粉末は湿潤性が低いため、活性化槽に流 入する水により螺旋揚水機であらかじめ湿潤させた後、活性化槽に連続的に投入 された。 平均温度：１０℃ 第３段階： 継続期間：４５日間の通常運転とし、当段階の開始時にタルク粉末の投入を停 止した。タルクを施設から排出するのに約１０日間を要した。 平均温度：１０℃ 使用するタルク粉末は、「Biosorb 30」という品番でNaintsch Ｍineral Werk e社（オーストリア）から発売された。同粉末の組成は、５５％が水和ケイ酸マ グネシウムで４５％が水和ケイ酸マグネシウムおよびアルミニウムであった。全 粒子の７５％が１２μｍ未満の等価球面直径をもち、５０％が６．７μｍ未満の 等価球面直径をもち、２５％が３．４μｍ未満の等価球面直径をもっていた。 連続する３段階の期間中、下水の汚濁について多くの指数が毎日測定された： − 下水全体の化学的酸素要求量（全ＣＯＤ、単位はｍｇ／リットル） − 下水のアンモニアイオンの窒素濃度（Ｎ−ＮＨ₄、単位はｍｇ／リットル） − 下水の硝酸塩イオンの窒素濃度（Ｎ−ＮＯ₃、単位はｍｇ／リットル） − 下水のオルトリン酸塩イオンのリン濃度（Ｐ−ＯＰＯ₄、単位はｍｇ／リッ トル） 水質汚濁についての主な数値の、施設の出口での平均値。 これらの値は、タルクによる低下を表すことができる。 タルクを使用しない期間に対する、タルクによる汚濁の低下 タルクの効果は顕著で予期し得なかった。パイロット施設においては、タルク 粉末を使用することは炭素含有汚濁（ＣＯＤ）およびアンモニア含有汚濁（ＮＨ₄ ⁺ ）の防止に対し顕著な影響を与えることが既に観察されているが、ここでもそ れが見られた。一方、実験室で実施された全ての試験が、ほぼ完璧なパイロット 施設でのものだったため、硝酸塩およびリン酸塩の除去に対する、タルク粉末の 使用の顕著な影響は見出されなかった。とくに、これらパイロット施設の活性化 槽は完全に曝気されていた。そのため、窒素除去は認められなかった。ところが 、実際の施設においては、全体積に対す る撹拌および曝気の力は均一ではなく、「無酸素」部分すなわち非曝気部分が存 在する。軽微な窒素除去が本来的にあり得る同施設が、これに該当する。本発明 による添加剤のこの予期しなかった効果は、媒質内に存在する浄水用生物に対す るタルク粉末の「保護」、および／またはタルク粉末があることによる硝化バク テリアの濃縮効果によって説明することができる。実際、本来のフロックおよび 混合フロックについて行われた「汚泥の呼吸」についての測定は、混合フロック の方が本来のフロックよりも２〜３倍速く、活性化槽の酸素を消費することを示 している。 上記のことは、バクテリア活動がはるかに盛んであることならびに、バクテリ アによるリン消費量の増加およびアンモニウム、硝酸塩、炭素含有汚濁のより徹 底した分解が、バクテリア活動がはるかに盛んであることによって説明されるこ とを示唆している。例７ ： 種々の添加剤を使用した、沈降による活性汚泥の稠密化。 この例では、活性汚泥単体、および炭酸カルシウムまたは１つの陽イオン化剤 を混合した汚泥の稠密度を、本発明により、タルク、陽イオン化された、タルク 、雲母のいずれかを添加した後の稠密度と比較した。 活性汚泥は、例８に記載の実験が行われた都市浄水場からもたらされたもので あった。同汚泥は、１リットルあたり４．１ｇの乾燥物質を含んでいる。 前記活性汚泥１リットルあたり、陽イオン化されているまたはいない鉱物性物 質を１０分間加えた。 ａ）例８において記載し使用したタルク「Biosorb 30」を０．５ｇ、 ギリス）から発売されている、エピクロリドリンを主成分とするア ミン）で処理した「Biosorb 30」を０．５ｇ、 Corporation社（アメリカ合衆国−ニュージャージー州）から発売されている、 第四級脂肪族ポリアミン）で処理した「Biosorb 30」を０．５ｇ、 ｆ）例２および５において記載し使用したカオリンである「２０Ｂ」を０．５ ｇ、 ｇ）例３および６において記載し使用した雲母である「Micarvor 20」を０． ５ｇ、 ｈ）OMYA社（スイス）から発売されている炭酸カルシウムである「Hydrocarb 5」を０．５ｇ、 ｉ）MINERACAO MATHEUSS LEME Ltda社（ブラジル）から発売されている葉蝋石 である「HTM 20」を０．５ｇ。この葉蝋石は９５％以上の純度であった。全粒子 の７５％が９μｍ未満の等価球面直径をもち、５０％が５μｍ未満の等価球面直 径をもち、２５％が２．６μｍ未満の等価球面直径をもっていた。 このようにして得られた混合物と活性汚泥単体から成る基準体とを目盛のある 試験管に入れ、３０分間傾濱した後、汚泥の体積を測定した。 これらの結果は、活性汚泥の沈降に対し、タルク、葉蝋石、および雲母粉末が大 きな役割を果たしていること、および陽イオン添加剤ととくにタルクをはじめと する活性粉末の間に相乗作用が存在することを、明らかに示している。なお、単 体で使用する化学添加剤および炭酸カルシウムは本方法に対しほとんど影響を与 えないことに留意されたい。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年５月３日 【補正内容】 請求の範囲 １．活性化槽において炭素含有汚濁または窒素含有汚濁またはリン酸含有汚濁を 含む下水を浄化用微生物で構成されるバイオマスと接触させ、沈澱において活性 汚泥から被処理水を分離し、活性汚泥の一部を活性化槽に再循環させる、炭素含 有汚濁の浄水効率、窒素含有汚濁の浄水効率および場合によってはリン酸含有汚 濁の浄水効率を改善することが可能な活性汚泥型の下水の浄水方法であって、鉱 物粒子とバクテリアが直接接触し、かつバクテリア基質内に閉じ込められた、タ ルク、または雲母の鉱物粒子から成る混合フロックが形成されるよう、すべての 有機結合剤を除いて、バイオマスにタルク、葉蝋石、または雲母の粉末を混合し 、前記の鉱物粒子とバクテリアの混合フロックによって形成される活性汚泥が、 水より高い密度をもち、活性化槽における微生物の濃度を増し、かつ前記槽にお ける前記微生物の滞留時間を長くするために、その一部分が常時再循環されるこ とを特徴とする、浄水方法。 ２．大きさ１００μｍ未満の粒子から成るタルク、葉蝋石、または雲母の粉末を 使用することを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．大きさ３〜５０μｍの粒子から成るタルク、葉蝋石、または雲母の粉末を使 用することを特徴とする、請求の範囲第２項に記載の方法。 ４．活性化槽に入る下水１リットルあたり０．０１ｇ〜２．０ｇのタルク、葉蝋 石、または雲母の粉末を混合することを特徴とする、請求の範囲第１項、第２項 、第３項のいずれか一項に記載の方法。 ５．陽イオン化された、タルク、葉蝋石、または雲母の粉末を混合することを特 徴とする、請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項のいずれか一項に記載の 方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，Ｃ Ｚ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＩ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ (72)発明者 カプデヴィル ベルナール フランス共和国 エフ―31400 トゥール ーズ リュ ボナ 61 (72)発明者 ハングル マンフレート オーストリア共和国 アー―8042 グラー ツ アイヒヴェンヴェーク 31 (72)発明者 トロッパー ハラルト オーストリア共和国 アー―8563 リギス ト マルクト リギスト 155

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．活性化槽において下水を浄化用微生物で構成されるバイオマスと接触させ、 沈澱において活性汚泥から被処理水を分離し、活性汚泥の一部を活性化槽に再循 環させる、炭素含有汚濁の浄水効率、窒素含有汚濁の浄水効率および場合によっ てはリン酸含有汚濁の浄水効率を改善することが可能な活性汚泥型の下水の浄水 方法であって、バクテリア基質内に閉じ込められた、タルク、葉蝋石、カオリン 、雲母などの粒子から成る複合フロックが形成されるように、バイオマスにタル ク、カオリン、雲母の粉末を混合し、前記の複合フロックによって形成される活 性汚泥が、水より高い密度をもち、活性化槽における微生物の濃度を増し、かつ 前記槽における前記微生物の滞留時間を長くするために、その一部分が常時再循 環されることを特徴とする、浄水方法。 ２．大きさ１００μｍ未満の粒子から成るタルク、葉蝋石、カオリン、または雲 母の粉末を使用することを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．大きさ３〜５０μｍの粒子から成るタルク、葉蝋石、カオリン、または雲母 の粉末を使用することを特徴とする、請求の範囲第２項に記載の方法。 ４．活性化槽に入る下水１リットルあたり０．０１ｇ〜２．０ｇのタルク、葉蝋 石、カオリン、または雲母の粉末を混合することを特徴とする、請求の範囲第１ 項、第２項、第３項のいずれか一項に記載の方法。 ５．陽イオン化された、タルク、葉蝋石、カオリン、または雲母の粉末を混合す ることを特徴とする、請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項のいずれか一 項に記載の方法。 ６．タルク、葉蝋石、カオリン、または雲母の粉末を含むことを特徴とする、浄 水場の、炭素、窒素および場合によってはリンを含有 する浄水の効率を改善することが可能な浄水用添加剤。 ７．大きさ１００μｍ未満の粒子から成るタルク、葉蝋石、カオリン、または雲 母の粉末を含むことを特徴とする、請求の範囲第６項に記載の添加剤。 ８．大きさ３〜５０μｍの粒子から成るタルク、葉蝋石、カオリン、または雲母 の粉末を含むことを特徴とする、請求の範囲第７項に記載の添加剤。 ９．陽イオン化された、タルク、葉蝋石、カオリン、または雲母の粉末を含むこ とを特徴とする、請求の範囲第５項、第６項、第７項、第８項のいずれか一項に 記載の添加剤。