(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理排水中に浸漬させると共に、付着活性汚泥により前記排水を処理する生物学的接触材であって、合成繊維のマルチフィラメントからなるタスラン加工糸を２０〜６０Ｔ／ｍの合撚数で複数本合撚した糸条を少なくとも一部に用いてなり、合撚糸が熱融着糸を含むことを特徴とする生物学的処理用接触材。
【請求項２】
合撚糸の総繊度が、７０００〜１５０００デシテックスである請求項１に記載の生物学的処理用接触材。
【請求項３】
被処理排水中に浸漬させると共に、付着活性汚泥により前記排水を処理する生物学的接触材であって、合成繊維のマルチフィラメントからなるタスラン加工糸を２０〜６０Ｔ／ｍの合撚数で複数本合撚した糸条を少なくとも一部に用いてなり、合撚糸の中心部では、繊維密度が密な部分に囲まれた空隙部が存在し、その外周には繊維密度が密な部分と疎な部分が混在する部分が形成されることを特徴とする生物学的処理用接触材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理排水中に浸漬されると共に、付着活性汚泥により前記排水を処理するための生物学的処理用接触材に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭排水や工場排水などの、下水・排水処理方法として、排水処理施設において微生物処理による標準活性汚泥法と呼ばれる方法が用いられている。しかし、処理施設の敷地面積および処理槽容量には限界があるため、処理槽内において高い活性汚泥濃度が保持できずに処理時間が長くなったり、ＢＯＤ、ＣＯＤ、水量、汚泥濃度やｐＨ等の負荷変動に対する処理の安定性に問題がある。
これらの問題を解決するために、処理槽内の活性汚泥濃度を高めて、且つ活性汚泥の滞留時間を増大させることが求められ、「担体利用処理法」や「固定床型生物膜法」が開発されてきた。
これらの方法は、処理槽である曝気槽内部の被処理排水中に種々の接触材を浸漬・配置させるものであり、被処理排水中の接触材に活性汚泥が付着し、この活性汚泥が被処理排水中の有機物などを分解することで、水処理が行われる。この方法では、増殖の遅い微生物でも流されにくく、接触材に大量の活性汚泥が付着し、見かけ上、処理槽内の活性汚泥濃度が高められる。
【０００３】
このような接触材としては、従来、板状または立体形状のプラスチック成形品を利用したものが知られている。しかし、これらの接触材は、接触材表面に凹凸が少なく表面積が小さいため、活性汚泥が付着しにくく、また、活性汚泥が付着しても剥離しやすいという欠点があり、接触材に曝気や流水などによる乱流が加わると、付着していた活性汚泥が一斉に剥離して、水質変動が起こるため、安定して効率よく水処理することが難しいという問題があった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するために、接触材として、モノフィラメント糸からなる不織布や織物を用いたものが開発されたり、特許文献1には、活性汚泥を付着させる部分に仮撚加工糸などの捲縮糸やマルチフィラメント糸を用いた接触材が開示されている。これは、捲縮糸やマルチフィラメント糸を用いることで接触材表面に凹凸を形成し、接触材の表面積を増やすことにより、活性汚泥の付着量を増加させることを目的とするものであるが、捲縮加工糸をそのまま用いても、水流によって糸条に負荷がかかり、捲縮が伸びてしまい、活性汚泥が剥離しやすくなって、活性汚泥を十分に付着保持することができないおそれがある。
【０００５】
また、特許文献２には、通常繊維と熱収縮繊維と熱融着繊維とを混紡した糸材を熱処理した構成の排水の生物処理用の接触材が開示されている。この接触材は、混紡された糸材中の熱収縮繊維が熱処理されることで収縮し、該糸材が嵩高となって細かな空隙が多く作られることにより、活性汚泥の付着性を向上させている。しかし、この接触材は、被処理水中で長期に渡って曝気等による乱流にさらされると、短繊維が脱落していわゆる糸の痩せが発生し、汚泥を担持する空隙や表面積が減少するため、汚泥が剥離して処理性能が低下するおそれがある。また、短繊維が脱落することで、排水中に余計な懸濁物質（ＳＳ）を放出するおそれがある。
【０００６】
さらに、特許文献３には、微生物を固定可能な複数の繊維によって構成された固定糸によって接触材が構成され、前記固定糸は、その中心側ほど前記繊維の存在密度および汚泥の付着力が高く、外側ほど存在密度及び汚泥の付着力が低いように構成された生物処理用の接触材が開示されている。このような構成をとることにより、固定糸の中心部に所定量の汚泥が確実に付着した状態で、固定糸の表面側に付着した汚泥のみが積極的な剥離作用により僅かずつ剥離しかつ脱落して、固定糸全体につき常に過不足のない適度な汚泥付着量になるとともに、一度に大量剥離することによる水質の変動が防止されるとしているが、この構成では、固定糸中心部では十分な量の汚泥の進入保持ができず、その結果汚泥の成長や入れ替わりが見込めないおそれがある。また、固定糸の中心部では、酸素が供給される機会が少なく、好気性微生物群からなる汚泥の性能が十分発揮されないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−２０２０９２号公報
【特許文献２】特開平０５−９２１９６号公報
【特許文献３】特許第２９４４６３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来の接触材の問題点を鑑みなされたもので、糸条の嵩高性を保持したまま、付着活性汚泥量が向上し、且つ、付着した活性汚泥が一斉に剥離しにくい接触材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は、（１）被処理排水中に浸漬させると共に、付着活性汚泥により前記排水を処理する生物学的接触材であって、合成繊維のマルチフィラメントからなるタスラン加工糸を２０〜６０Ｔ／ｍの合撚数で複数本合撚した糸条を少なくとも一部に用いてなり、合撚糸が熱融着糸を含むことを特徴とする生物学的処理用接触材である。
また、（２）合撚糸の総繊度が、７０００〜１５０００デシテックスである（１）に記載の生物学的処理用接触材である。
また、（３）被処理排水中に浸漬させると共に、付着活性汚泥により前記排水を処理する生物学的接触材であって、合成繊維のマルチフィラメントからなるタスラン加工糸を２０〜６０Ｔ／ｍの合撚数で複数本合撚した糸条を少なくとも一部に用いてなり、合撚糸の中心部では、繊維密度が密な部分に囲まれた空隙部が存在し、その外周には繊維密度が密な部分と疎な部分が混在する部分が形成されることを特徴とする生物学的処理用接触材である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の生物学的処理用接触材は、被処理排水中に浸漬されるとともに、付着活性汚泥により前記排水を処理させる接触材に、タスラン加工糸を複数本合撚した構造の糸材を用いるため、接触材が嵩高となるうえに、細かな空隙が多く作られることにより接触材の表面積が大きくなり、活性汚泥の付着性を著しく向上させることができ、接触材と活性汚泥との間の付着強度が大きくなって付着活性汚泥の一斉剥離の発生を低減できるため高負荷処理が可能となる。
また、合成繊維のマルチフィラメントからなるタスラン加工糸を用いているので、接触材を排水中に浸漬させ、曝気やそれに伴う乱流に曝されても、繊維の脱落による活性汚泥の剥離はほとんど無い。
また、合撚したタスラン加工糸は、断面形状で略円柱状になり合撚糸の剛性が適度に上がるので、曝気や乱流などによる異常揺動が抑えられ、活性汚泥の一斉剥離を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の生物学的処理用接触材に用いるタスラン加工糸を３本合撚した合撚糸の概略断面図である。
【図２】地編の組織図例である。
【図３】合撚糸を用いた接触材の概略図である。
【図４】合撚糸を切断した接触材の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
タスラン加工糸を構成する芯糸および浮き糸は、合成繊維のマルチフィラメントのレギュラー糸や仮撚加工糸を用いることが好ましい。また、これら合成繊維の断面形状としては、丸断面の他、異形断面糸を用いることで、活性汚泥付着量を向上させることができる。
また、これらの合成繊維としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン、塩化ビニリデン、ビニロン、ポリ乳酸、アクリル等が挙げられるが、排水中に浸漬することを考慮すると、耐久性、耐腐食性があり、引張強度が高く、伸度が低く、安価である点で、ポリエステル繊維が好ましい。
タスラン加工糸を構成する芯糸や浮き糸に用いる繊維の総繊度は１００〜３５０デシテックスが好ましい。１００デシテックスより細いと、活性汚泥の付着安定性が損なわれたり、活性汚泥付着時や接触材を処理槽外に出した時に破断するおそれがあり、３５０デシテックスより太いとタスラン加工性が低下するおそれがある。
【００１３】
タスラン加工は、芯糸に０〜１５％、浮き糸には１５〜３００％のオーバーフィードをかけながら走行させ、加圧空気流体処理を行うことにより製造され、浮き糸が加工糸表面のループを形成する。
浮き糸のオーバーフィードを芯糸のオーバーフィードより１０〜７０％高くかけることが好ましく、２０〜５０％高くかけることがより好ましい。芯糸のオーバーフィード率と浮き糸のオーバーフィード率の差が１０％より小さいと、浮き糸によるループや弛み、毛羽が小さく、接触材に用いた際に十分な嵩高性が得られないおそれがある。また、７０％より大きいと、浮き糸によるループやタルミが大きくなりすぎ、接触材としての織物や編物に形成する際の生産性が低下する原因となる。
【００１４】
タスラン加工糸を複数本合撚する際の条件としては、Ｓ撚りＺ撚りどちらの方向で合撚しても問題ないが、合撚数は２０〜６０Ｔ／ｍが好ましい。撚数が２０Ｔ／ｍより少なくなると使用中に合撚糸がばらけて、活性汚泥が付着しにくくなったり、一度に大量剥離するおそれがある。また、撚数が６０Ｔ／ｍより多いと、合撚糸が締ることにより、タスラン加工糸同士が密着しすぎて活性汚泥が合撚糸の空隙部に流入しにくくなったり、また空隙部そのものが小さくなったり、合撚糸の嵩高性が損なわれるので、活性汚泥が保持されにくく、活性汚泥の付着性が悪くなる。
【００１５】
また、タスラン加工する際にタスラン加工糸を構成する芯糸及び浮き糸に熱融着糸を併用したり、タスラン加工糸同士を合撚する際に熱融着糸を加えて合撚することが好ましい。熱融着糸を用いることにより、合撚後の熱処理で熱融着糸が溶融し、タスラン加工により形成されたループやタルミが溶融固定されるため、被処理排水中で曝気やそれに伴う乱流に曝されても、ループやたるみが減少したり解けたりせず、また、タスラン加工糸同士のばらけを防止し、合撚糸の剛性を上げることができる。その結果、この様な合撚糸を用いた接触材は、曝気や乱流などにより発生する異常揺動が低減され、活性汚泥の一斉剥離を抑えることができる。
【００１６】
用いられる熱融着糸としては、例えば、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ナイロン系、ビニロン系や塩化ビニリデン系などの熱融着糸が挙げられ、特に限定されるものではなく、タスラン加工糸を構成する熱融着糸以外の合成繊維の種類、熱処理温度や繊度などに応じて適宜選択することができる。
また、熱融着糸の総繊度は１００〜２００デシテックスが好ましい。１００デシテックスより細いと合撚糸のばらけを十分防止できないおそれがあり、２００デシテックスより太いと合撚糸の空隙部の減少や嵩高性が損なわれ活性汚泥の付着性が低下するおそれがある。
【００１７】
合撚するタスラン加工糸の本数は３〜５本が好ましく、タスラン加工糸を複数本合撚して構成される合撚糸の総繊度は、７０００〜１５０００デシテックスであることが好ましく、７５００〜１４０００デシテックスであることがより好ましい。合撚糸の総繊度が７０００デシテックスより小さいと、充分な表面積を確保し難くなり、活性汚泥の付着量が少なくなる傾向にある。１５０００デシテックスより大きいと、接触材として織物や編物に成形する際、張力（テンション）が大きくなるため織機や編機自体に負荷がかかり、接触材の生産性効率が低下するおそれが生じる。
【００１８】
この様に構成された合撚糸は、生物学的処理用の接触材として用いられる織編物の少なくとも一部に用いることができ、例えば、図３に示すように、接触材において緯挿入糸として用いることができる。更に、図４に示すように、緯挿入糸を地編と地編との間で切断して用いることができる。切断された多数の緯挿入糸は、地編の間に突出し、排水中などで揺動可能となる。この接触材を排水処理設備等の処理槽内に設置する場合、紐状あるいは網目状になった接触材を、一定間隔で適当な添え布に当てがい、この添え布とともに該接触材の両端を筒状に縫製糸により縫製して枠体への取付部を一対形成する。このとき、接触材をねじるなど変形させ使用してもよい。この取付部は、その両端が開口しており、ここにパイプなどを通して処理槽内に固定する。
【００１９】
このように、上述の合撚糸を用いた本発明の接触材は、活性汚泥の付着安定性を向上させることができる。更に、接触材の強度を高めることができるため、フロック化した活性汚泥が付着しすぎた場合の接触材を洗浄する際に接触材を処理槽から出した場合でも、接触材が破断するなどの損傷を低減することができる。
【００２０】
さらに、本発明に用いる合撚糸は、上述のようにタスラン加工糸を複数本合撚した構造であるため、合撚糸の中心部では、繊維密度が密な部分に囲まれた空隙部が存在し、その外周には繊維密度が密な部分と疎な部分が混在する部分が形成された構造になり、更に、合撚糸外周面には嵩高のループが多数形成され外周に向かって繊維密度が疎になる構造であるため、活性汚泥が合撚中心の空隙部に入り込み成長することで大量に保持され、更に、その周囲から外周に向かって、ランダムに汚泥が付着するように構成されているので、一定量の活性汚泥を保持した上で、周囲の活性汚泥が適度に剥離、再付着、成長する、排水処理性能の高い排水環境に順応しやすい生物学的処理用接触材が提供できる。
また、合撚したタスラン加工糸は、断面形状で略円柱状になるため、合撚糸の剛性が適度に上がるため、曝気や乱流などによる異常揺動が抑えられ、活性汚泥の一斉剥離を抑えることができる。また、微生物環境が好気、嫌気と多様性をもつため生物学的脱窒、脱リンの機能が付加されるなど処理効率が向上する。
【実施例】
【００２１】
本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は斯かる実施例に限定されるものではない。
【００２２】
排水処理能力（ＴＯＣ値）評価
図４に示すように、接触材を合撚糸１本あたりの長さが１０ｃｍになるようにカットし、２５ｃｍ長さの紐状にした。その後、接触材２セットずつを、曝気槽を４つに区切ったそれぞれの区画にセットし、ＭＬＳＳ（曝気槽混合液中の活性汚泥浮遊物）が約８０００ｍｇ／Lである活性汚泥５Ｌずつを投入した。なお曝気槽内区画の容積は約７．５Ｌとした。各区画内に、曝気装置を設置し、溶存酸素量を約５ｍｇ／Lに設定し、常温にて６日間曝気した。その後、汚泥が付着した各接触材を引き上げ、曝気槽内の排水をすべて廃棄した後、空の曝気槽に、活性汚泥が付着した各接触材をセットした。その後、新たに、ＭＬＳＳが約８０００ｍｇ／Ｌである活性汚泥５Ｌずつを投入し、ＴＯＣ（全有機炭素量）の経日変化を測定した。
活性汚泥付着量及び付着外観
排水処理能力評価終了後、各接触材を曝気槽から引き上げ、ついで、１０５℃で２４時間乾燥させて、活性汚泥付着量を測定した。また、付着外観についても目視で観察した。
【００２３】
（実施例１）
タスラン加工糸の芯糸として、ベルカップル(登録商標)１６７デシテックス、１６フィラメント（ポリエステル熱融着糸、ＫＢセーレン株式会社製）３本と、１６７デシテックス、４８フィラメントのポリエステルレギュラー糸３本、及び、１６７デシテックス、４８フィラメントの１ヒータポリエステル仮撚加工糸２本を引き揃え芯糸とした。ポリエステルを引き揃えた。また、浮き糸として、ベルカップル(登録商標)１６７デシテックス、１６フィラメント（ポリエステル熱融着糸、ＫＢセーレン株式会社製）１本と、１６７デシテックス、４８フィラメントのポリエステルレギュラー糸２本、及び、１６７デシテックス、４８フィラメントの１ヒータポリエステル仮撚加工糸１本を引き揃え、浮き糸とした。
芯糸７％、浮き糸５０％のオーバーフィード率にて、タスラン加工を行い、タスラン加工糸を得た。
このタスラン加工糸３本を６０Ｔ／ｍで合撚し、２０％のオーバーフィードをかけながら１８０℃で熱処理を行い、合撚糸を得た。
また、緯糸挿入ラッシェル機を用いて、図２に示す編立設計にて地編を編成した。地編を構成する糸として、８４デシテックス、３６フィラメント、強度４ｃＮ／デシテックスのポリエステル糸を用い、補強糸として、１１００デシテックス、９６フィラメント、７．９ｃＮ／デシテックスのポリエステル糸を、地編１ウェルに対して、４本挿入した。
また、緯挿入糸として、前記合撚糸を４コース（５ｍｍ）おきに挿入し、１つの地編の幅を１０ｍｍ、地編同士の間隔を９０ｍｍとした。１８０℃で熱処理し、接触材を得た。評価結果を表１に示す。
【００２４】
（実施例２）
タスラン加工糸の芯糸として、ベルカップル(登録商標)１６７デシテックス、１６フィラメント（ポリエステル熱融着糸、ＫＢセーレン株式会社製）３本、１６７デシテックス、４８フィラメントのポリエステルレギュラー糸３本、及び、１６７デシテックス、４８フィラメントの１ヒータポリエステル仮撚加工糸４本を引き揃え芯糸とした。また、浮き糸として、ベルカップル(登録商標)１６７デシテックス、１６フィラメント（ポリエステル熱融着糸、ＫＢセーレン株式会社製）を１本、１６７デシテックス、４８フィラメントのポリエステルレギュラー糸２本、及び、１６７デシテックス、４８フィラメントの１ヒータポリエステル仮撚加工糸１本を引き揃え、浮き糸とした。
芯糸７％、浮き糸５０％のオーバーフィード率にてタスラン加工を行い、タスラン加工糸を得た。こ
のタスラン加工糸４本を６０Ｔ／Ｍで合撚し、２０％のオーバーフィードをかけながら１８０℃で処
理を行い、合撚糸を得た。
その後、この合撚糸を緯挿入糸として用いて、実施例１と同様に加工して、接触材を得た。評価結果を表１に示す。
【００２５】
（比較例１）
実施例１のタスラン加工糸３本を合撚せずに引きそろえて、１８０℃で熱処理を施し、緯挿入糸として使用し、実施例１と同様に編立てし、接触材を得た。評価結果を表１に示す。
【００２６】
（比較例２）
３３０デシテックス、７２フィラメントのポリエステルレギュラー糸４本を６０Ｔ／ｍで合撚し、更に、この合撚糸８本を６０Ｔ／ｍで合撚して、合撚糸を得た。その後、得られた合撚糸を緯挿入糸として使用し、実施例１と同様に加工して、接触材を得た。評価結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
0005917141.tif 000002
【００２８】
表１より、本発明の嵩高複合糸を用いた接触材は、活性汚泥が満遍なく適度に付着し、且つ閉塞性がなく、水処理能力に優れていることがわかる。
【符号の説明】
【００２９】
１    合撚糸
２    空隙部
３    タスラン加工糸
４    接触材
５    地編
６    緯挿入糸
７    取付部
【図１】
0005917141.tif 000003
【図２】
0005917141.tif 000004
【図３】
0005917141.tif 000005
【図４】
0005917141.tif 000006