JPH10180278A - 粒状の生物処理用担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構成する繊維の抜け出しがなく、耐久性があ
り、しかも芯部まで水が浸透でき、繊維塊の表面から内
部まで全体に亘って微生物の付着に利用できる汚水の浄
化能力の高い粒状の生物処理用担体を提供する。 【解決手段】融点の異なる２種以上の繊維または融点の
異なる２種以上の重合体からなる熱融着性複合繊維の繊
維束１からなり、この繊維束１の嵩密度が0.03〜0.3グ
ラム／ミリリットルである粒状の生物処理用担体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚水中に含まれる
有機性成分や窒素成分を微生物により効率的に除去する
ために曝気槽に投入される粒状の生物処理用担体に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、生活廃水や工場排水などによって
湖沼、内海などの富栄養化が進み、それがアオコや赤潮
などを引き起こすため、下水処理場や工場排水処理施設
においてＢＯＤ、窒素、リンなどの除去技術の効率化が
検討されている。

【０００３】最近、高負荷，高効率用の除去技術とし
て、直径または一辺が３mm以上の粒子（以下担体と称
す）を処理槽内に分散浮遊させ、この担体の表面および
内部細孔に高密度に着生した微生物によって、有機成分
や窒素成分を分解除去するシステムが注目されている。

【０００４】例えば、微生物付着用担体として、(1) ポ
リビニルアルコール系ゲル状物、(2) ポリエチレングリ
コール系ゲル状物、(3) 発泡ポリプロピレン成型物、
(4) 発泡ポリウレタン成型物、(5) ポリエチレン球状成
型物、(6) セラミック成型物、(7) 繊維塊状物など、素
材や形状に工夫がなされて使い分けられている。これら
の担体は通常、処理槽内に10〜50％投入され、槽底部か
らの曝気空気により流動して、汚水と接触する。

【０００５】従って、これらの担体は水中での流動性が
よく、しかも流動時の担体同志または、槽壁面との摩擦
や衝突に対して損傷のないものでなければならない。さ
らに、担体の表面や内部により多くの微生物が付着でき
る面積、空間があることが重要である。従って、これら
の担体は処理槽より流出しない最低の大きさまで小さく
することにより微生物の付着面積を上げる工夫がなされ
ている。

【０００６】これらの種々の担体の中で、ポリビニルア
ルコールやポリエチレングリコールのゲル状物およびポ
リエチレン球状成型物は、発泡体や繊維塊に比して内部
に空隙が少なく、微生物の付着は担体の表面に限られ
る。また、ウレタンやポリプロピレン発泡体は内部に多
くの細孔を有するものの、処理水槽の水面上に浮きやす
く、水中での流動が悪くなるという欠点がある。

【０００７】これらに対して、繊維塊状物は、構成繊維
の直径が数十μｍ以下であり、微細な繊維が無数の立体
網目構造を形成するため、粒状物に比して極めて大きな
微生物付着効果を得ることができる。しかし、従来の繊
維塊状物は、特開昭58-17818号公報に記載の如く、短繊
維を単に水攪拌で絡めたものであり、これを常時、処理
槽内で曝気流動させる担体として使用する用途では、繊
維塊から糸抜けが多発して、下流側に短繊維が流出する
欠点があり、限定された用途でしか使えなかった。ま
た、特開平４-27495号公報では繊維塊から糸抜けを少な
くする方法として、熱融着性複合繊維などの短繊維を水
攪拌で絡めた後、高温で熱処理し、繊維間の熱接着を行
なう方法が提案されている。この方法では、水攪拌で絡
められた繊維塊を系外に取り出し、乾燥状態にした後に
熱セットしなければならないため、多大の労力がかか
り、高コストになるという欠点があり、さらに熱処理に
より繊維塊が収縮し、内部空隙が減少するという問題も
あった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は構成する繊維
の抜け出しがなく、耐久性があり、しかも芯部まで水が
浸透でき、繊維塊の表面から内部まで全体に亘って微生
物の付着に利用できる汚水の浄化能力の高い粒状の生物
処理用担体を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の欠点
を解決するために鋭意検討をした結果、繊維同志を立体
網目構造とし、網目の繊維間の交点において、融着固定
させることによって、繊維密度が小さくて内部空隙が大
きく、かつ、繊維の抜け出しや脱落のない担体を見い出
し、本発明を完成した。

【００１０】すなわち、本発明は、融点の異なる２種以
上の繊維または融点の異なる２種以上の重合体からなる
熱融着性複合繊維の繊維束からなり、この繊維束の嵩密
度が0.03〜0.3グラム／ミリリットルであることを特徴
とする粒状の生物処理用担体を要旨とするものである。

【００１１】本発明の粒状の生物処理用担体は、融点の
異なる２種以上の繊維または融点の異なる２種以上の重
合体からなる熱融着性複合繊維の繊維束からなるもので
ある。ここで用いられる繊維は、高融点繊維と熱融着さ
せるための低融点繊維、または、外周に低融点成分、内
周に高融点成分を配した芯鞘型の熱融着性複合繊維、ま
たは、断面の片側に低融点成分、反対側に高融点成分を
配したサイドバイサイド型の熱融着性複合繊維などの、
いわゆるホットメルト型繊維を少なくとも30重量％以
上、好ましくは50重量％以上用いることが好ましい。こ
の高融点成分は熱融着性複合繊維による接着効果が失わ
れないものであれば天然繊維、合成繊維の何れでも使用
でき、さらに熱融着性複合繊維であれば他の繊維を混合
しなくてもよい。

【００１２】低融点繊維または複合繊維の低融点成分
は、高融点繊維または複合繊維の高融点成分より30℃以
上、好ましくは50℃以上融点の低いものが好ましく、例
えば、高融点繊維がポリプロピレンの場合、低融点繊維
としてポリエチレン、高融点繊維がポリエチレンテレフ
タレートの場合、テレフタル酸に対してイソフタル酸を
20モル以上共重合したポリエステル繊維を使用すること
によって、容易に交絡点が接着できる。熱融着性複合繊
維としては、ユニチカ（株）のメルティ＜４０８０＞タ
イプのごとき芯鞘複合繊維は単独で使用できる上に、接
着力、成形性ともにすぐれており、最も好ましいもので
あり、今回の実施例においては、ユニチカ（株）のメル
ティ＜４０８０＞を主に使用して試験を行なった。

【００１３】本発明で繊維束を得るには、例えば上記繊
維を20〜150mm に切断し、紡績用カード機で開繊集束
し、スライバー状とすればよい。また、ポリエステルな
どの熱融着性複合繊維の捲縮が付与された長繊維状のト
ウなども使用できる。なお、長繊維状のトウを用いる場
合には、繊維の開繊が悪いと繊維間の空隙のない状態で
接着されるので、高速風などによってできるだけ開繊さ
せるのが好ましい。

【００１４】本発明の粒状の生物処理用担体を得るに
は、例えばこのように形成した繊維束に熱風を吹き掛け
るか、あるいは、高温雰囲気中を通すことによって、低
融点繊維または、熱融着性複合繊維の低融点成分を溶融
し、繊維間の接点を融着させ、その後、成形口金に導入
する。

【００１５】この場合、繊維束の供給速度は、取き引り
速度より大きくすることが好ましく、低融点繊維また
は、熱融着性複合繊維の低融点成分が溶出するまでの間
で捲縮が発現し、収縮し、そして溶融するために、熱処
理を受けた繊維束は膨らみのある立体網目構造の高空隙
の繊維塊となる。この速度比は引き取り速度１に対して
供給速度は１〜1.5 倍が好ましく、供給時にスライバー
またはトウが垂れ下がらない程度であればよい。供給速
度が引き取り速度より小さい場合には、低融点繊維また
は、熱融着性複合繊維が、捲縮が発現する前に伸ばされ
るために、立体網目構造になり難く、好ましくない。

【００１６】このように繊維束の熱処理はできるだけフ
リーな状態で行なうことが好ましく、捲縮発現を十分に
起こしてから成形口金に導入することが望まれる。すな
わち、熱処理はフリーな状態で行ない、繊維束に膨らみ
を持たせた後、成形口金に導入し、所定の形状に成形す
る。成形口金に導入された繊維束は冷却されながら引き
取られ、所定の長さに切断され、チップ状の繊維束から
なる担体になる。

【００１７】この繊維束からなる担体に微生物を付着さ
せ水を浄化する場合、担体の表面積を上げることによっ
て水浄化効率が向上する。すなわち、担体を小さくすれ
ばＢＯＤなどの除去効率は向上するが、縦（厚み）、横
（幅）、高さ（長さ）の一片を３mm以下にすると、担体
自身が系外に流出しやすくなり、また紙片のごとく非常
に薄いものは槽内で流動しにくく、好ましくない。

【００１８】図１〜図４に繊維束の断面形状を示してお
り、繊維束１の断面形状を図１に示すごとく円形とし、
あるいは図２に示すごとく円に対して３つの突起２を有
するテトラ形、あるいは図３に示すごとく円に対して４
つの突起２を有する十字形、あるいは図４に示すごとく
円に対して６つの突起２を有する星形とし、流動しやす
い長さに切断することによって、汚泥付着量の多い（微
生物付着効果の高い）繊維束からなる担体が得られる。

【００１９】本発明の粒状の生物処理用担体は嵩密度が
0.03〜0.3グラム／ミリリットルであることが必要であ
り、0.07〜0.15グラム／ミリリットル であることが好
ましい。嵩密度が 0.03グラム／ミリリットルより小さ
いと繊維の交絡点が少なくなり、曝気流動により、繊維
が脱落しやすくなる。また、嵩密度が0.3グラム／ミリ
リットルより大きいと担体が密になり過ぎて、空隙率が
低下して微生物の付着容量が減少し、処理効率が低下す
る結果となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
き具体的に説明する。 実施の形態１ ポリエステル系熱融着性複合繊維 ユニチカ（株）メル
ティ＜４０８０＞タイプの単糸繊度４デニールの捲縮ト
ウに強風を吹き掛け開繊し、１ｍ当たりの重量が６ｇの
繊維束を得た。

【００２１】この繊維束に160 ℃の熱風を300 リットル／分
で吹き掛け（供給速度 1.8ｍ／分）、繊維に自由収縮を
与えて捲縮を発現させ、その後、鞘部を溶融させた状態
で星形断面の成形口金に導入した。成形された繊維束を
引き取り速度 1.5ｍ／分で引き取りながら冷却した後、
５mmの長さに切断してチップ状の繊維束からなる担体を
得た。

【００２２】この繊維束からなる担体の断面形状は図４
に示すごとく星形で、嵩密度は0.09グラム／ミリリット
ル であった。

【００２３】実施の形態２ ユニチカ（株）メルティ＜４０８０＞タイプの単糸繊度
２デニールの捲縮トウを25mmに切断した綿を紡績カード
機に供給してスライバー状となし、１ｍ当たり７ｇの繊
維束を得た。

【００２４】この繊維束を1.5 ｍ／分の速度で供給し、
実施の形態１と全く同一条件で熱処理成形し、1.5 ｍ／
分で引き取りながら冷却した後、５mmの長さに切断して
チップ状の繊維束からなる担体を得た。

【００２５】この繊維束からなる担体の断面形状は実施
の形態１と同じ星形で、嵩密度は0.15グラム／ミリリッ
トル であった。

【００２６】実施の形態３ 実施の形態１に示す断面形状が星形の繊維束からなる担
体と断面積が等しい十字形断面の成形口金を使い、その
他は実施の形態１と同一条件で図３に示すごとく十字形
断面の繊維束からなる担体を得た。この繊維束からなる
担体の嵩密度は0.18グラム／ミリリットル であった。

【００２７】実施の形態４ 実施の形態１に示す断面形状が星形の繊維束からなる担
体と断面積が等しい円形断面の成形口金を使い、その他
は実施の形態１と同一条件で図１に示すごとく円形断面
の繊維束からなる担体を得た。この繊維束からなる担体
の嵩密度は0.17グラム／ミリリットル であった。

【００２８】比較例１ 実施の形態１で用いたトウを51mmに切断した綿を紡績用
カード機に供給してスライバー状とし、１ｍ当たり20ｇ
の繊維束を得た。この繊維束を実施の形態２と同一条件
で繊維束からなる担体を得た。

【００２９】この繊維束からなる担体は、繊維密度の大
きい固いものに仕上がり、嵩密度は0.35グラム／ミリリ
ットル であった。

【００３０】比較例２ 比較例１で用いた綿を紡績用カード機に供給してスライ
バー状とし、１ｍ当たり２ｇの繊維束を得た。この繊維
束を実施の形態２と同一条件で繊維束担体を得た。この
繊維束からなる担体は、非常に柔軟性があり空隙率の高
いものであるが、接着点が少ないために、外力で壊れや
すいものであった。この繊維束からなる担体の嵩密度は
0.024グラム／ミリリットルであった。

【００３１】参考例１ これら実施の形態１〜４、比較例１，２で得られた各繊
維束からなる担体20リットルを100 リットルの処理水槽（充填率
20％）に投入し、槽底部より８リットル／分の空気量で曝気
撹拌を行なった。原水としてＢＯＤ560ミリク゛ラム／リットルの
製麺排水を処理水量20リットル／時で同条件で通水した。

【００３２】運転開始20日、25日、30日後に処理水を採
取し、各担体の平均除去率を求めた。また、30日後に繊
維束からなる担体を処理水槽から取り出し、各担体に付
着した汚泥量（微生物量）を測定した。また、各担体２
リットルを10リットルの処理水槽へ投入し、槽底部より２リットル／
分の空気量で曝気撹拌を行ない、３ケ月後に抜け糸を採
取し、熱風乾燥機で重量（グラム） を測定し、投入量
（グラム） 〔２（リットル）×嵩密度（ グラム／ミリリッ
トル）×1000〕に対する比率を糸抜け率（％）とした。
これらの結果を表１および表２に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】表１および表２からも本発明の実施の形態
１〜４における生物処理用担体は比較例１における生物
処理用担体のような汚泥付着量が少なく、ＢＯＤ平均除
去率が低いという問題や、比較例２における生物処理用
担体のような形崩れするという問題がなく、さらに繊維
の抜け出しが少なく、各特性に優れたものといえる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、構成する
繊維の抜け出しが少なく、耐久性があり、しかも芯部ま
で水が浸透でき、繊維塊の表面から内部まで全体に亘っ
て微生物の付着に利用できる汚水の浄化能力の高い粒状
の生物処理用担体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の例における断面形状が円形の繊
維束の断面図である。

【図２】本発明の第２の例における断面形状がテトラ形
の繊維束の断面図である。

【図３】本発明の第３の例における断面形状が十字形の
繊維束の断面図である。

【図４】本発明の第４の例における断面形状が星形の繊
維束の断面図である。

【符号の説明】 １ 繊維束 ２ 突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 健博 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 融点の異なる２種以上の繊維または融点
   の異なる２種以上の重合体からなる熱融着性複合繊維の
   繊維束からなり、この繊維束の嵩密度が0.03〜0.3グラ
   ム／ミリリットルであることを特徴とする粒状の生物処
   理用担体。