(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物担体が添加された反応槽内に原水が供給され、前記反応槽内で攪拌羽根を旋回させて生物処理を行い、処理水を前記反応槽から排出する担体添加生物処理方法であって、
前記攪拌羽根が前記反応槽内を旋回して通過する容積を前記反応槽の容積の３０％以上とするとともに、前記攪拌羽根の速度勾配値（Ｇ値）を０．５〜１０秒-1にしたことを特徴とする担体添加生物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、硝化、脱窒、発酵等の生物処理を反応槽内に充填した微生物担体によって行う担体添加生物処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生物処理は、反応槽内に保持した微生物により処理を行うため、槽内での微生物の保持濃度を高めることで高負荷化が可能になる。反応槽内の微生物保持量を増加させる方法として、反応槽に微生物を担持する担体を添加する方法があるが、担体表面への微生物の付着量を大きくすることゝ、槽内での良好な攪拌混合を得ることの両立が困難であった。例えば、従来の浮遊式の脱窒装置での攪拌は、プロペラ式攪拌機、水中攪拌機、平羽根形攪拌機を用いるのが一般的であるが、前二者は攪拌が強過ぎ、担体同志の衝突などにより担体の表面に付着している微生物が担体から剥離するという問題点がある。又、平羽根形ではゲル状担体の存在により反応槽内での液の流動が平羽根の通過する領域の周辺のみに限られてしまい、槽内全体に十分な攪拌混合効果が得られないという問題点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
生物処理反応を良好に行うためには、反応槽に流入した原水中の被反応物質を担体に付着した微生物に十分供給することが必要であり、そのためには適度な攪拌が為されることが好ましい。しかし、攪拌強度を大きくすると担体同志の衝突などにより担体の表面に付着した微生物が剥離し、微生物保持濃度が低下する問題を生じるため、攪拌に対する新たな検討が必要とされていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、微生物担体が充填された反応槽内に原水が供給され、前記反応槽内で攪拌羽根を旋回させて生物処理を行い、処理水を前記反応槽から排水する担体添加生物処理方法であって、前記攪拌羽根が前記反応槽内を旋回して通過する容積を前記反応槽の容積の３０％以上とするとともに、前記攪拌羽根の速度勾配値（Ｇ値）を０．５〜１０秒-1にしたことを特徴とする担体添加生物処理方法である。尚、微生物担体と撹拌羽根が通過する位置との間の距離は５００ｍｍ以下であることが好ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
１０は槽内底部に原水が供給管１１で供給される反応槽で、槽内にはゲル状微生物担体１２が添加され、攪拌羽根１３で攪拌される。ゲル状微生物担体１２は、ポリアクリルアミド、カラギーナン、寒天、ポリビニールアルコール、アルギン酸ナトリウム、ポリエチレングリコールなどを主成分とするもので、直径０．１〜１０．０ｍｍ、好ましくは１．０〜５．０ｍｍ、比重０．５〜３．０ｇ／ｃｍ3 、好ましくは０．９〜１．１ｇ／ｃｍ3 で表面に微細な凹凸を有し、且つゼオライトなどの粒径５〜４０μｍの無機物粒子を、乾燥時の担体重量の１〜１０％程度付着させたものが好ましい。添加量は反応槽の見かけ容積で０．１〜８０％、好ましくは１０〜５０％とする。又、担体が担持する微生物は、一般従属栄養細菌、硝化細菌、脱窒細菌、メタン菌、酵母、或いはそれらの混合系など、生物処理の目的に応じ適切に定める。
【０００６】
反応槽の外周上部には、担体１２の粒径よりも小さい空隙を有するパンチングメタルなどのスクリーン１４で隔離して処理水の排出トラフ１５を設け、処理水を排水管１６で系外に排水する。
【０００７】
供給管１１から反応槽内の底部に供給された原水は、攪拌羽根１３で攪拌されながら槽内に添加されたゲル状微生物担体１２と接触し、原水中の生物分解物質（被反応物質）は担体に付着した微生物により分解されて生物処理水となる。このとき担体に付着した微生物は分解作用により増殖し、増殖した一部の微生物は担体に付着し、残部は生物処理水中に流出し、一部の微生物を含んだ生物処理水はスクリーン１４を通り排出トラフ１５から排水管１６で系外に排出される。
【０００８】
原水中の生物分解物質を分解して増殖した微生物の担体への付着量は付着と剥離のバランスで決まり、それには、原水中の生物分解物質の供給が十分で、剥離速度の過剰でない範囲の攪拌強度で攪拌羽根１３が攪拌することが必要である。
【０００９】
このため、攪拌羽根１３による攪拌手段は、攪拌時に羽根の通過する領域の容積が反応槽１０の容積の３０％以上、好ましくは４０〜６０％となるように定める。そして、反応槽の内部に攪拌羽根１３が通過する範囲から５００ｍｍ以上離れた部分を作らないことが好ましい。
【００１０】
図示の実施形態では反応槽の内部中心に支持したモータによる回転軸１７に反応槽の内部の上半部を攪拌する上半部攪拌羽根１３ａと、下半部を攪拌する下半部攪拌羽根１３ｂが上下２段に放射状に固定してある。上半部攪拌羽根１３ａの羽根の外縁は反応槽の内壁との間に僅かな間隙を保って旋回する。従って、攪拌時に上半部攪拌羽根１３ａが通過する領域の容積は反応槽の上半部の容積の８０％になる。これに対して下半部攪拌羽根１３ｂは相似形の小さな窓部１３′を有し、窓部１３′が存在する下半部攪拌羽根１３ｂが通過する領域の容積は、窓部の大きさ分だけ、反応槽の下半部の容積の例えば４０％になる。
【００１１】
このように上半部攪拌羽根１３ａの、反応槽の上半部の攪拌容積の８０％、下半部攪拌羽根１３ｂの、反応槽の下半部の攪拌容積が４０％とすると、上半部の攪拌容積８０／２％＝４０％、下半部の攪拌容積は４０／２％＝２０％であり、上半部攪拌羽根１３ａと下半部攪拌羽根１３ｂが通過する領域の反応槽内の容積は６０％になる。
【００１２】
更に図示のように攪拌羽根１３に窓状の開口を開設すると、攪拌領域を調整し易い。
【００１３】
又、攪拌強度は、凝集槽の攪拌強度の指標とされる速度勾配値であるＧ値（下式）を指標とし、Ｇ値が０．５〜３０秒-1、好ましくは２．０〜２０秒-1となるように設定する。
【００１４】
【数１】
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【００１５】
発明者等の調査によれば、ゲル状担体に付着した微生物を反応槽あたり５０００ｍｇ／立以上に維持できる攪拌強度は、Ｇ値が約３０秒-1が上限であった。従って、Ｇ値が３０秒-1以下、好ましくは２０秒-1以下となるように設置すべきである。
一方、微生物の剥離を防ぐために、Ｇ値３０秒-1以下で攪拌する場合、攪拌羽根の速度を下げざるを得ない。このときゲル状担体を充填した反応槽内の流動は攪拌羽根が通過する領域の周辺に限定されてしまう。そこで、攪拌羽根の形状は反応槽内にできるだけデッドスペースを生じない形状にすべきである。そのためには、前述したように攪拌羽根が旋回して通過する領域の容積が反応槽の容量の３０％以上、好ましくは４０〜６０％となるようにし、又、反応槽の内部に攪拌羽根が通過する領域から５００ｍｍ以上離れた部分を作らないようにする。
【００１６】
攪拌羽根１３を有する反応槽にポリエチレングリコール系の直径４ｍｍの高分子ゲル状担体を見かけ容量で５０％充填し、硝酸性窒素濃度２００ｍｇ／立の合成水を原水として通水するようにした装置３台を作り、その一台を実施例、他の一台を比較例１、残りの一台を比較例２として、下表１，２，３の実験を行った。尚、実験時間は５週間、原水の水温は２５℃である。
【００１７】
実験条件を表１に示す。
【表１】
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【００１８】
表２に表１の実験条件での原水と処理水の平均水質を示す。
【表２】
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【００１９】
表３に脱窒速度と微生物保持量を示す。
【表３】
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【００２０】
以上で明らかなように、本発明では処理水のＮＯ3 −Ｎ濃度０．１ｍｇ／立以下まで良好に除去できた。比較例１ではＧ値が小さいので微生物の保持量は本発明の６９％にあたる８６００ｍｇ／立まで増加したが、混合が不充分で、デッドスペースが多く、脱窒速度は４２％しか得られなかった。又、比較例２では攪拌が強過ぎて微生物の付着力が少なく、脱窒速度も本発明の１６％相当の０．２６ｋｇ−Ｎ／ｍ3 ・日であった。
【００２１】
尚、攪拌羽根１３は、図示したように板面の一部に窓状の窓部１３′があっても、反応槽内を通過する容積が反応槽の容積の３０％以上あればよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上で明らかなように、本発明によれば多様な水質の流入原水に対し、安定して微生物保持量を増大できると共に微生物保持量が増大し、処理が安定する。又、反応槽の設置面積を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の断面図である。
【符号の説明】
１０    反応槽
１１    原水の供給管（供給手段）
１２    ゲル状微生物担体
１３    攪拌羽根（攪拌手段）
１３ａ  上半部攪拌羽根
１３ｂ  下半部攪拌羽根
１４    スクリーン
１５    トラフ
１６    処理水の排水管（排水手段）
１７    回転軸
【図１】
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