(57)【要約】【課題】曝気槽に投入するスポンジ担体を、迅速に汚水と馴染ませて、吸水させ、曝気槽内を流動可能として、汚水処理装置・施設の立ち上げ時間を短縮すること、スポンジ担体の投入直後よりその機能を充分に発揮させ、立ち上げ時でも処理能力を高い状態とすること、担体の交換時にも処理能力を高い状態に保つことを目的とする。【解決手段】活性汚泥法を用いて有機性汚水を処理する設備において、微生物を保持するためのスポンジ担体の曝気槽への新規投入において、親水性向上剤、微生物及び栄養成分を含浸させたスポンジ担体を用いる汚水処理方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚泥法を用いて有機性汚水を処理する設備において、曝気槽へ投入され、微生物を保持するためのスポンジ担体であって、親水性向上剤を含浸させたことを特徴とするスポンジ担体。
【請求項２】
前記スポンジ担体は、微生物及び／又は栄養成分を担持させたことを特徴とする請求項１記載のスポンジ担体。
【請求項３】
活性汚泥法を用いて有機性汚水を処理する設備において、微生物を保持するためのスポンジ担体の曝気槽への新規投入において、親水性向上剤を含浸させたスポンジ担体を用いることを特徴とする汚水処理方法。
【請求項４】
前記スポンジ担体は、曝気槽への新規投入前に、予め親水性向上剤を含浸させておくことを特徴とする請求項３に記載の汚水処理方法。
【請求項５】
前記スポンジ担体は、曝気槽内で親水性向上剤を含浸させることを特徴とする請求項３に記載の汚水処理方法。
【請求項６】
前記スポンジ担体に、曝気槽への新規投入前に、予め微生物及び／又は栄養成分を担持させることを特徴とする請求項３から５のうち何れかに記載の汚水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポンジ担体を用いた有機性汚水の活性汚泥処理方法及びそのスポンジ担体に関し、特に、曝気槽へ投入するスポンジ担体に処理を施した汚水処理方法及びそのスポンジ担体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下水、排水、し尿等の有機性汚水の活性汚泥処理方法では、有機性汚水を曝気槽で活性汚泥と混合、曝気して、次に固液分離槽において汚泥を分離し、分離液を処理済水として排出すると共に、分離した汚泥の一部を返送汚泥として曝気槽へ返送し、残りの汚泥を余剰汚泥として排出している。
【０００３】
又、上述のような複数の槽を備えた施設ではなく、１槽で曝気、分離等を行う回分式の活性汚泥処理方法も用いられている。尚、この回分式で用いる槽も、ブロアや散気管等で構成される曝気装置を備えるので、以下で説明する曝気槽には回分式で用いる槽も含まれる。
【０００４】
そして、曝気槽には、有機物を分解する微生物、この微生物を繁殖させるための栄養剤等が投入されると共に、微生物を保持する担体を投入し、微生物が付着した担体を槽内で流動させて汚水を処理することにより、曝気槽内に微生物を高濃度に保持し、汚水の高負荷処理を可能としている（例えば特許文献１参照。）。
【０００５】
このような微生物を付着させる担体としては、多孔質であれば特に限定されず、セラミック、シリカゲル、ゼオライト、ガラスビーズ等の無機物、セルロース、海綿等の天然高分子、ポリウレタン、ポリスチレン等の合成高分子等様々なものが用いられている。
【０００６】
しかし、一般的にセラミック等無機物の担体は、汚水との初期馴染みはよいが、比重が大きく、沈降し易く、曝気による水流では、曝気槽底部へ沈積し易く、曝気槽内を充分に流動させることが困難であり、曝気槽内での担体濃度が偏り、処理能力が低下するといった問題点もあった。又、天然高分子はコストが高い等の欠点もある。
【０００７】
そこで、水を含有した際に水と同じ程度の比重となり、流動しやすいこと、即ち比重が小さく、曝気槽内での担体濃度が偏りが生じにくく、取扱いが容易で、しかも廉価な合成高分子である合成スポンジが多用されている。そして、合成高分子の担体としては、ポリエーテル系ウレタンフォームをスポンジ状小片にしたものも提案されている（例えば特許文献２参照。）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−８６１７５号公報
【特許文献２】特開２０００−２７９９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、このようなスポンジを担体として使用した場合、汚水処理装置・施設の立ち上げ時やスポンジ担体の交換時に、新たなスポンジ担体を曝気槽に投入する際に、スポンジ担体は汚水との馴染みが悪く、即ち吸水性が低いので、ただ投入しただけでは全く水を吸収せずに、汚水表面に浮いてしまい、更に、浮いた担体の上に他の担体が積層し、全く汚水に接しない担体が多数存在してしまい、しかもそのまま放置しておいた場合には、曝気槽の大きさや投入する担体の量にもよるが、投入した略総ての担体が水を吸収して、曝気槽内を流動するためには数時間から数十日はかかり、その間は微生物担体としての役割を全く果たせず、汚水処理装置・施設の処理能力が著しく低い状態となり或いは低下し、立ち上げに長い時間を要し、その間は安定した処理が行えないといった問題点があった。
【００１０】
そこで、本発明は、従来技術の欠点を解消し、曝気槽に投入するスポンジ担体を、迅速に汚水と馴染ませて、吸水させ、曝気槽内を流動可能として、汚水処理装置・施設の立ち上げ時間を短縮すること、スポンジ担体の投入直後よりその機能を充分に発揮させ、立ち上げ時でも処理能力を高い状態とすること、担体の交換時にも処理能力を高い状態に保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための手段としての本発明は、スポンジ担体の親水性を向上させるための親水性向上剤をスポンジ担体に塗布・含浸させるものであり、又、このようなスポンジ担体に有機物を分解する微生物、更にはこの微生物の栄養分を担持させるものである。
【００１２】
具体的には、活性汚泥法を用いて有機性汚水を処理する設備において、曝気槽へ投入され、微生物を保持するためのスポンジ担体であって、親水性向上剤を含浸させたことを特徴とするスポンジ担体である。
【００１３】
又、前記スポンジ担体に、微生物及び／又は栄養成分を担持させたスポンジ担体である。
【００１４】
又、活性汚泥法を用いて有機性汚水を処理する設備において、微生物を保持するためのスポンジ担体の曝気槽への新規投入において、親水性向上剤を含浸させたスポンジ担体を用いることを特徴とする汚水処理方法である。
【００１５】
又、前記スポンジ担体は、曝気槽への新規投入前に、予め親水性向上剤を含浸させておくことを特徴とする汚水処理方法である。
【００１６】
又、前記スポンジ担体は、曝気槽内で親水性向上剤を含浸させることを特徴とする汚水処理方法である。
【００１７】
又、前記スポンジ担体に、曝気槽への新規投入前に、予め微生物及び／又は栄養成分を担持させることを特徴とする汚水処理方法である。
【発明の効果】
【００１８】
以上のような本発明によれば、活性汚泥法を用いて有機性汚水を処理する設備において、曝気槽へ投入され、微生物を保持するためのスポンジ担体に親水性向上剤を含浸させたので、曝気槽に投入するスポンジ担体を、迅速に汚水と馴染ませて、吸水させ、曝気槽内を流動可能として、汚水処理装置・施設の立ち上げ時間を短縮すること、スポンジ担体の投入直後よりその機能を充分に発揮させ、立ち上げ時でも処理能力を高い状態とすること、担体の交換時にも処理能力を高い状態に保つことが可能となった。
【００１９】
更に、該スポンジ担体に微生物及び／又は栄養成分を担持させたので、曝気槽内で、スポンジ担体に微生物が付着するまでの待ち期間がなく、更に効率よく、汚水処理装置・施設の立ち上げ時間を短縮すること、スポンジ担体の投入直後よりその機能を充分に発揮させ、立ち上げ時でも処理能力を高い状態とすること、担体の交換時にも処理能力を高い状態に保つことが可能となった。特に栄養分も担持させることにより、微生物の増殖が効率よく図れ、更に上述の効果を高めることが出来た。
【００２０】
又、活性汚泥法を用いて有機性汚水を処理する設備において、微生物を保持するためのスポンジ担体の曝気槽への新規投入において、親水性向上剤を含浸させたスポンジ担体を用いたので、曝気槽に投入するスポンジ担体を、迅速に汚水と馴染ませて、吸水させ、曝気槽内を流動可能として、汚水処理装置・施設の立ち上げ時間を短縮すること、スポンジ担体の投入直後よりその機能を充分に発揮させ、立ち上げ時でも処理能力を高い状態とすること、担体の交換時にも処理能力を高い状態に保つことが可能となった。
【００２１】
又、上記方法において、前記スポンジ担体は、曝気槽への新規投入前に、予め親水性向上剤を含浸させておいたので、スポンジ担体の曝気槽への新規投入時に特別な工程を経ることがなく、容易且迅速に投入することが出来た。
【００２２】
又、上記方法において、前記スポンジ担体は、曝気槽内で親水性向上剤を含浸させるので、投入する曝気槽の実情に合わせてスポンジ担体を用いることが出来、より効率よく上記の効果を奏することが出来、又、親水性向上剤を含浸させたスポンジ担体を保存、運搬する必要がなく容易に作業を行うことが可能となった。
【００２３】
又、上記方法において、前記スポンジ担体に、曝気槽への新規投入前に、予め微生物及び／又は栄養成分を担持させたので、曝気槽内で、スポンジ担体に微生物が付着するまでの待ち期間がなく、更に効率よく、汚水処理装置・施設の立ち上げ時間を短縮すること、スポンジ担体の投入直後よりその機能を充分に発揮させ、立ち上げ時でも処理能力を高い状態とすること、担体の交換時にも処理能力を高い状態に保つことが可能となった。特に栄養分も担持させることにより、微生物の増殖が効率よく図れ、更に上述の効果を高めることが出来た。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明を詳細に説明する。本発明のスポンジ担体及び汚水処理方法は、有機性汚水の活性汚泥処理方法を用いた汚水処理装置における汚水処理において用いられる。
【００２５】
このような汚水処理装置１００は、流量調整槽１、曝気槽２、固液分離槽３、汚泥濃縮槽４、汚泥貯留槽５等を備えて構成され、集められた下水、排水、し尿等の有機性汚水を流量調整槽１で貯留し、処理する汚水の量を調整して曝気槽２へ送る。曝気槽２には、汚水３０と共に、スポンジ担体１０、微生物、活性汚泥等が収容されている。このスポンジ担体１０には、微生物が付着している。
【００２６】
曝気槽２の底部には、曝気槽２内に空気等の一定量の酸素を含有する気体を送るブロア２１と接続された散気管２２を備えた曝気装置が設けられ、該散気管２２から空気等の酸素含有気体が曝気槽２内に連続的に供給されている。この気体の供給、曝気により、曝気槽２内で汚水に、図２の矢印Ａで示すような対流が生じて、汚水３０と活性汚泥が混合されると共に、微生物に酸素を供給している。スポンジ担体１０は、散気管２２から供給される空気により曝気槽２内で生じている対流に従って、汚水３０内を流動する。曝気槽２では、微生物の働きにより、有機性物質を分解し、汚水を処理している。
【００２７】
曝気槽２で処理された汚水は、活性汚泥との混合液となって固液分離槽３へ送られ、ここで、処理済水と汚泥に分離される。そして、処理済水は排出され、汚泥の一部は、図示しないポンプで、返送汚泥として返送汚泥ライン６で曝気槽２へ返送され、一部は余剰汚泥として余剰汚泥ライン７で汚泥濃縮槽４へ送られ、汚泥濃縮槽４で濃縮され、汚泥貯留槽５へ送られ、廃棄される。尚、曝気槽２の流出口には、スポンジ担体１０の流出を防止するために網等が設けられている。
【００２８】
尚、上記説明では、曝気槽、固液分離槽等複数の槽を備えた処理装置で説明しているが、本発明は、このような処理装置に限定されることなく、複数の槽を備えるのではなく、１槽で曝気、分離等の複数の処理を行う回分式の活性汚泥処理装置においても用いることが出来る。従って、この回分式で用いる槽も、ブロアや散気管等で構成される曝気装置を備えるので、本発明でいう曝気槽には回分式で用いる槽も含まれる。
【００２９】
本発明で用いるスポンジ担体としては、多孔質で、曝気槽の汚水の中で流動可能であれば特に限定されないが、その密度に関しては、比重が低く、含水した際に水と同程度の比重となるものを用いることにより、曝気槽内で良好に流動可能となるので好ましく、又、高表面積のものが好ましい。スポンジ担体としては、海綿の天然スポンジや、合成スポンジが挙げられ、合成スポンジとしては、エーテル系又はエステル系のポリウレタンフォーム、ポロン・ナンネックス、ポリエチレンスポンジやポリプロピレンスポンジ等のポリオレフィンフォーム、ゴムスポンジ、ラテックススポンジ等が挙げられる。
【００３０】
スポンジ担体の形状は特に限定されず、粒状、球状、角柱状、ペレット状、円筒状、繊維状、フィルム状等その他各種の形状とすることが出来る。又、その寸法も特に限定されず、曝気槽の大きさやスポンジ担体の形状、投入量等に応じて、製造及び取扱いが容易で、曝気槽からの漏出を防止でき、汚水との接触効率、微生物の担持効率を考慮して、適宜のサイズのものを用いればよい。
【００３１】
スポンジ担体の投入量は、特に限定されず、通常の投入量の範囲で行うが、容積比で、曝気槽の略２０〜３５％程度の投入量が好ましい。
【００３２】
スポンジ担体の親水性向上剤としては、界面活性剤、アルコール類、脂肪酸類、アセトン、アンモニア水、アミン類等が挙げられ、これらのうち１種又は２種以上を適宜混合して用いることが出来る。界面活性剤は陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤の何れを使用してもよく、アルコール類としては、メタノール、エタノール、プロパノール等特に限定されず、脂肪酸類としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等特に限定されず、アミン類としては、メチルアミン、エチルアミン等特に限定されずに用いることが出来る。
【００３３】
これらの親水性向上剤のうち、特に界面活性剤が親水性向上の効果が高く、低濃度でも充分に効果を発揮するので、望ましく、最も実用的である。又、界面活性剤の中では、陰イオン性界面活性剤の効果が高く、好ましく、更に、陰イオン性界面活性剤のうちアルキルベンゼンスルホン酸ソーダは非常に効果が高く、好適に使用出来る。
【００３４】
スポンジ担体に親水性向上剤を塗布、含浸させる方法は特に限定されず、液体状の親水性向上剤又はその希釈液を調製し、これらの溶液をスプレー等を用いて噴霧又は散布してスポンジ担体に塗布・含浸させる方法、液体状の親水性向上剤の又はその希釈液の中にスポンジ担体を浸漬して、スポンジ担体に含浸させる方法等を採用することが出来る。
【００３５】
尚、親水性向上剤として、界面活性剤を用いる場合には、シリコン消泡剤等の消泡剤を配合することが好ましい。
【００３６】
又、このようにしてスポンジ担体に親水性向上剤を含浸させた後、湿潤状態のまま使用する方法もあり、含浸後に、一旦乾燥させて、使用時に水を含浸させて用いてもよい。
【００３７】
これらの方法を用いて実際に曝気槽へスポンジ担体を投入する場合に、スポンジ担体を曝気槽に投入後、曝気槽内でスポンジ担体に親水性向上剤を含浸させる方法、予め親水性向上剤を含浸させたスポンジ担体を曝気槽へ投入する方法の何れも採用することが出来る。
【００３８】
曝気槽内でスポンジ担体に親水性向上剤を含浸させる方法としては、（１）汚水処理装置・施設の立ち上げ時に空の曝気槽にスポンジ担体を投入し、投入されたスポンジ担体に液体状の親水性向上剤又はその希釈液を噴霧又は散布して、スポンジ担体に親水性向上剤を含浸させる。次いで、曝気槽へ少量の水又は汚水を入れ、エアーによる攪拌を行って、スポンジ担体に吸水させる方法。（２）曝気槽に少量の水又は汚水及び親水性向上剤を入れ、エアレーションを行い、ついで、ここにスポンジ担体を投入し、親水性向上剤をスポンジ担体に含浸させる方法等を採用することが出来る。
【００３９】
又、予め親水性向上剤を含浸させたスポンジ担体を曝気槽へ投入する方法としては、曝気槽等の汚水処理槽とは別個の槽等にスポンジ担体を投入し、投入されたスポンジ担体に液体状の親水性向上剤又はその希釈液を噴霧又は散布して、スポンジ担体に親水性向上剤を含浸させる。次いで、曝気槽に通常使用量の汚水を張り、エアレーションを行っている曝気槽に親水性向上剤を含浸させたスポンジ担体を投入する方法等を採用することが出来る。この方法では、親水性向上剤を含浸させたスポンジ担体を湿潤状態で使用してもよいが、上述のように一旦乾燥させたスポンジ担体を用いることも出来る。
【００４０】
スポンジ担体には、曝気槽への投入前に、予め微生物及び／又は栄養成分を担持させることとしてもよい。予め微生物を担持させることにより、スポンジ担体に微生物が付着する間の処理能力が低い状態を経ることなく、新規スポンジ担体の投入直後にも、有機性物質の分解を充分に行うことが出来、汚水の高負荷処理が可能となる。又、栄養成分は微生物を増殖させるためのものであり、栄養成分を担持させることにより、微生物の増殖速度が速まり、新規スポンジ担体の投入直後にも、より有機性物質の分解を充分に行うことが出来、汚水の高負荷処理が可能となる。
【００４１】
微生物としては、通常の活性汚泥法において使用される微生物であれば特に限定されず、具体的には、Achromobacter属、Alcaligenes属、Bacillus属、Pseudomonas属、Saccharomyces属、Lactobacillus属、Streptococcus属、Leuconostoc属、Pediococcus属等が挙げられ、これら微生物を１種又は２種以上を適宜に組合わせてスポンジ担体に担持させる。
【００４２】
栄養成分としては、上記のような微生物の栄養分となるものであれば特に限定されないが、例えば、尿素や、硫酸アンモニウム、クエン酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム等のアンモニウム塩や、リン酸や、リン酸一カリウム、リン酸二カリウム、リン酸一ナトリウム、リン酸アンモニウム、ピロリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、過リン酸石灰等のリン酸塩や、塩化カルシウム、珪酸カルシウム、硝酸カルシウム等のカルシウム塩や、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム等のマグネシウム塩や、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硝酸第二鉄等の鉄塩や、各種糖類、各種アミノ酸等が挙げられ、これら栄養分を１種又は２種以上を適宜に組合わせてスポンジ担体に担持させる。
【００４３】
スポンジ担体に微生物や栄養成分を担持させる方法としては特に限定されず、微生物や栄養成分の水溶液を調製し、該水溶液をスプレー等を用いて噴霧又は散布してスポンジ担体に塗布・含浸させる方法、微生物や栄養成分の水溶液の中にスポンジ担体を浸漬して、スポンジ担体に含浸させる方法等を採用することが出来る。
【実施例１】
【００４４】
スポンジ担体に親水性向上剤を含有させた場合の親水性の効果を確認するために、親水性向上剤の一定濃度水溶液を調製し、ビーカーに入れ、この液面上にスポンジ担体を静かに置き、静置状態でスポンジ担体の吸水状況を観察した。なお、スポンジ担体は、１ｃｍ角立方体、重量約０．０３ｇのものを使用した。親水性向上剤と、比較例としての水について試験を行った。使用した親水性向上剤及び結果を以下の表１に示す。尚、表中％は重量％を意味する。
【００４５】
【表１】
2008168204.tif 000003
【００４６】
以上の試験から、親水性向上剤により、スポンジ担体の吸水性が高まり、極めて容易に水と馴染むことがわかった。
【実施例２】
【００４７】
スポンジ担体に、親水性向上剤、微生物、栄養分を担持させるために、以下の表２で示す処方で、水溶液を調製した。尚、海草エキスは海草から抽出したエキスで、カリウム塩等のミネラルを含む栄養分である。
【００４８】
【表２】
2008168204.tif 000004
【００４９】
この水溶液を適宜の希釈率で水で希釈した水溶液をビーカーに入れ、この液面上にスポンジ担体を静かに置き、静置状態でスポンジ担体の吸水状況を観察した。なお、スポンジ担体は、１ｃｍ角立方体、重量約０．０３ｇのものを使用した。親水性向上剤を含有したものと、比較例として親水性向上剤を含有しない水について試験を行った。試験した希釈倍率及び結果を以下の表３に示す。
【００５０】
【表３】
2008168204.tif 000005
【００５１】
以上の試験から、微生物及び栄養分を担持させたスポンジ担体であっても、親水性向上剤により、スポンジ担体の吸水性が高まり、極めて容易に水と馴染むことがわかった。
【実施例３】
【００５２】
表２の処方で調製した水溶液を水を用いて１００倍希釈水溶液を調製し、スプレー容器に入れた。１ｃｍ角立方体、重量約０．０３ｇのスポンジ担体を１００個ビーカーに入れ、スポンジ担体全体の重量と同じ量の前記水溶液をスプレーで噴霧して、担体に均一に含浸させた。このスポンジ担体を、水を張りエアレーションを行っている槽容器量３０ｌの模擬曝気槽に投入し、スポンジ担体の挙動を観察した。比較例として、無処理のスポンジ担体を同様に模擬曝気槽に投入し、スポンジ担体の挙動を観察した。
【００５３】
前記水溶液を含浸させたスポンジ担体は、投入直後に総て水中に入り込み、曝気による水流により流動性を示した。一方、無処理のスポンジ担体は総て５時間経過後にも水上に浮上したままで、全く流動性を示さなかった。
【００５４】
以上の試験から、スポンジ担体に親水性向上剤を含浸させることにより、スポンジ担体は迅速に吸水し、水と馴染んで曝気槽内を流動可能となることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明を用いる汚水処理装置の一形態概念図。
【図２】本発明を用いる曝気槽の一形態概略図。
【符号の説明】
【００５６】
１      流量調整槽
２      曝気槽
３      固液分離槽
４      汚泥濃縮槽
５      汚泥貯留槽
６      返送汚泥ライン
７      余剰汚泥ライン
１０    スポンジ担体
２１    ブロア
２２    散気管
３０    汚水
１００  汚水処理装置
【図１】
2008168204.tif 000006
【図２】
2008168204.tif 000007