ハイブリッドBCFの紹介
HybridBCF･畷(水)営業部第2グループ
政揮
宣Masanori
Sugisawa(水)第1技術部第2グループ
地山洋
樹
HirokiYama)1杉

ハイブリッドBCFは固定床式生物処理装置(BCF)の上部に流動床を設けた生物処理装置であり, DMSO含有排水処理において固定床式の2倍以上の処理能力を有する｡

本方式は必要な設置面積が小さいうえに,流動床式と異なり固液分離設備が不要である｡
本稿ではハイブリッドBCFの特徴及び処理性能について報告する｡

lThe
on

Hybrid

BCF

is

a

fixed

bed

test

provedtopTheofpilotabiologlCal

combinedbio‑reactor

type

Hybridthefixed‑bedsintreatlng

Moreover,nosolid/liquid

DMSO

system,amountingfluidized

bed(BCF).
BCF

unit

twice

wasThewastewater,separation

treatment

systemaseffective

requlreSis necessary

lesscomparedtoas

conventional

installation
thearea.

fluidized

bed

system.

流動床

Fluidized‑bed

固定床Fixed‑bed

DMSO(ジメチルスルホキシド)

Dimetbyl

TOC

容積負荷

TOC

volumetricTOC

removalTOC

除去率l,sulfoxide
load
rate

BCFは固定床式と流動床式好気性生物処理(以後ま えがき
電子工業分野において,剥離剤やリンス割として流動床式生物処理と略す)の双方の長所を有し,装ジメチルスルホキシド(DMSO)の使用が増加し置のコンパクト化,効率化を達成できた｡ている｡当社はこのDMSO含有排水を処理する装以下にハイブリッドBCFについて報告を行う｡

置として固定床式好気性生物処理装置(以後固定床

1.各処理方法の特徴式生物処理装置と略す)であるBCF(バイオ･コンタクト･フィルター)を販売しているが,処理規模の増大とともに処理の効率化や設備のコンパクト化が求められてきた｡今回開発したハイブリッド
14

1.1固定床式生物処理
今回使用したBCFのテスト装置の概略フローを第1図に示す｡
BCFは固定床式生物処理装置であり,特殊なセ神鋼パンテツク技報

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No.

2(2001/2)

ラミック担体を充填し排水を下降流で流し処理を行1.2う｡この固定床部分の下部には散気装置を設け好気今回,使用したテスト装置の概略フローを第2図

処理に必要な空気(酸素)を供給している｡に示す｡流動床式生物処理は比重が1.0前後の担体

固定床式生物処理の場合は菌体は固定床担体に付を装置内に充填し下部から散気を行うことで担体を着した状態で存在しているため処理水中のSS(懸流動させ排水や空気(酸素)との接触効率を高めて濁物質)は極めて少なく,後処理として沈殿池等の効率的に処理を行うことを特長とする処理方法であ固液分離を行う設備の必要がない｡しかし連続してる｡今回は写真1に示す形状の担体を充填し,テス処理を行うと増殖した菌体により担体間の空隙部分トを実施した｡流動床式生物処理では担体が流動しが閉塞をおこし,ろ過抵抗の上昇や酸素の不足が生ているため固定床式生物処理とは異なり,ろ過抵抗じ,処理の悪化が起こる｡このため定期的に空気とがつかないので装置高さを5m程度まで高くする処理水(別途清澄水を用いても良い)による逆洗をことが可能である｡

実施し,逆洗排水ラインから余剰の菌体を装置外に本テストで使用した担体は円筒形の内部に十字の排出する｡

仕切と周囲には小さなフィンを設けており,担体のまた,ろ過抵抗の増加を考慮し担体高さは3m程内部に多くの菌体を保持できるうえに,周囲のフィ度にしている｡

J

流動床式生物処理

ンにより′トさな動力で良好な流動を得ることができ

固定床式生物処理での流れは栓流に近いため前処理としてNaOHだけでpH調整を行うと,る｡また流動床式生物処理では装置内で増殖し余剰となった菌体は処理水とともに装置外に排出される

DMSOの分解が進むに伴い硫酸が生成され生物処理に適さため逆洗を行う必要がなく連続して処理を行えるうないpHまで低下する部分が出来てしまう｡このたえに逆洗機構が不要となる｡しかし処理水とともにめ処理水の循環を実施したり,余剰菌体が排出されるため後処理として沈殿池などpH調整に緩衝能力を有するNaHCO3やNa2CO3などのアルカリ剤をの固液分離装置が必要になる｡

添加している｡

槽内は完全混合状態となっており装置内部のpH

DMSOは次の反応式に示すとおり,分解が進むを感知して調整ができるのでNaHCO｡やNa2CO3と硫酸を生成する｡

より安価なNaOHのみでのpH調整が可能である｡
1.3

2(CH3)2SO＋902‑

4CO2＋4H20＋2H2SO4

J

ハイブリッドBCF

ハイブリッドBCFとは先に述べた固定床式生物処理と流動床式生物処理の長所を兼ね合わせた装置｢‑NaOHNaHCO3

Backwash

RawwaterRaw

water

Fixed‑bedtankTreated

AirL

water

tank

㊤‑‑ ‑一言a‑cTk‑w‑aTsh‑w=er‑
Treated

第1図

discharge

water

water

BCFテスト装置フローシート

Fig.

1

Schematic

Vol.

44No.

2

diagram(2001/2)

of

BCF

test

equlPment

神鋼パンテツク技報

15

OH

8

93漁苧

謂∫t;
り1Li
Raw

water

第2図
Fig.

taロk

流動床式生物処理テスト装置フローシート
24

Schematic

diagramof

fluidized‑bed

biologlCal

treatment

test

equlpment

type

写真1

流動担体

Photo.1

Carrierelements

Backwasb

water

fluidized‑bedof

NaOH

｢￣

NaHCO3ldischarge

Fluidized‑bed

Fixed‑bed

Raw

water

Rawwatertank
TreatedAirtankwater

L‑B‑a;k‑;a‑s己Iw‑at‑e;‑‑‑㊨‑‑‑‑Treated

第3図
Fig.

water

ハイブリッドテスト装置フローシート
3

Schematic

diagramof

HybridBCF

testequipmentとして開発した生物処理装置であり下記の特長を持つ｡

第1表

原水組成

TablelComposition

1 )ろ過抵抗のつかない流動床を固定床の上部に設

of

raw

water

Substance

けることにより装置高さを高くでき装置面積を小さくできる｡

2)流動床の下部に固定床を設けることにより,流動床部で増殖し余剰となった菌体を固定床部で補TOC(mg/L)

85‑130DMSO(mg/L)

140‑310

T‑N(mg/L)

10‑28

足できるので処理水中のSSが少なくなり後処理としての沈殿池などが不要になる｡

2.各処理方法の処理能力

洗排水ラインにスクリーンを設けている｡

2.1テスト条件

その他の装置概要は次のとおりである｡

2.1.1

カ

ハイブリッドBCF

今回使用したテスト装置の概略フローを第3図に示す｡
この装置は従来型のBCFの固定床部分の上部にある余裕水深部に流動床担体を充填した構成となっており逆洗実施時に流動担体が流出しないように逆16ラム

寸法:300mm≠×3000mmH

固定床担体充填量:106L

担体流動部分容積:

27L

テストに使用した原水組成を第1表に示す｡
原水量を変化させることにより反応部体積当たりの全有機炭素(Total

神鋼パンテツク技報

OrganicCarbon
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:以後TOC2(2001/2)

と略す)容積負荷(kg‑TOC/担体‑㌦･各処理方法のテスト結果(TOC容積負荷と2.2d以降kg/m3･dと表記する)を変化させTOC除去率とTOC除去率の関係)の関係を確認した｡

第4図に流動床式生物処理の第5図にBCFの2.1.2

TOC容積負荷とTOC除去率の関係を示す｡第6

BCF

使用装置及び原水組成,テスト方法はハイブリッ

図にはハイブリッドBCFのTOC容積負荷とTOCドBCFと同じである｡

除去率の関係に加え流動床部分と固定床部分での2.1.3

TOC除去量について示す｡

流動床式生物処理

第2図に示したフローの装置で同様のテストを実

2.2.1流動床式生物処理第4図から流動床式生物処理の場合はTOC容積施した｡装置概要は次のとおりである｡
寸法:80 mmⅦ×140

担体流動部分容積:

負荷が0.35kg/m3･dを越えると除去率が低下してmm8mmI+×5505Lいる｡またTOC容積負荷が0.35kg/m3･d以下でも除去率が不安定であった｡

原水組成はハイブリッドBCFと同じである｡

100!

eQoe㌔驚o漂晦

oocoo@

0J

亘8.

oooO

軒｡呂(じo(tコ亡)60｢岩>○♂㌔(〕∈d);040ト

第4図

TOC容積負荷とTOC除去率の関係(流動床式)

20

Fig.
0.I

0.2
TOC

0.3

【kg/m3･dlload

volumetric

100!

40.5

0.4･.･●ヽl●｡Relationshipbetween

TOC

volumetric

load

moval

(Fluidized‑bed type)

rate

TOC

andre‑′

80

亘i60

く1コ>
○

岳 40

J

巨

第5図

TOC容積負荷とTOC除去率の関係(BCF)

20

Fig.
00.00

0.10

0.05

0.15
TOC

100

D.20
load

volumetric

●

●TOC

□

removalRemoved
TOC△

Removed

TOC

i.6[Fluidized‑bed][Fixed‑bed】

>
○[コD≡

[コ≡ーぁ

1.2,11U⊂)ト→0.8｢コ[コ[コq)□□20△△△△△△

自≡Q)

R

[コ△△

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vol.

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No.

2(2001/2)

0.4
0.2

0.4
TOC

volumetric1)

>
○△

△

0.2

ー【⊃

1.4ロ(1〇10re‑(BCF)

1.8

(1コ30

TOC

andDrateQ)

UO[･一rateTOC

between
load

2

●

●

80

0.35

moval

●

90

亘

0.30

Relationshipvolumetrictkg/m3･d]

●

′●●

0.25

50.6
load

0.8

【kg/m3･d】

神鋼パンテツク技報

E<第6図
Fig.

TOC容積負荷とTOC除去率の関係(ハイブリッドBCF)
6

between

Relationshipload

volumetric
moval

rate

TOC

andTOC(HybridBCF)

re‑

17

2.2.2

固定床式生物処理(BCF)

付着している菌体が剥離し菌体付着量が保持できな第5固からBCFではTOC容積負荷が0.3kg/m3･d

いため安定した処理能力を維持できないものと思わまではTOC除去率は約95%と良好であるが0.32れる｡

kg/m3･dを越えると除去率が低下した｡

ハイブリッドBCFの流動床部分のTOC除去量が流動床式生物処理のそれより高い理由は,流動床

2.2.3

ハイブリッドBCF

式生物処理の場合は担体から一旦剥離した菌体は処

ハイブリッドBCFの場合は第6図からTOC容
積負荷0.60kg/mこ∃･dまではTOC除去率は95%以上と良好であるが,理水と共に流失してしまうのに対し,ハイブリッド

0.65kg/m3･dを越えると除去率が低下を始め0.90kg/m3･dでは除去率は53%ま

BCFの場合は下部に固定床があるため装置外へ剥で低下した｡このことから余裕をみてもTOC容積負荷0.60kg/m3･dまでは安定した運転が可能であなためであると思われる｡実際に流動担体の菌体付離した菌体が流出し難く流動担体への再付着が容易着量を測定したところ流動床式生物処理では平均でる｡

320mg/Lであったのに対してハイブリッドBCF

今回のテストではBCFのテスト装置の上部の余の流動担体では875mg/Lであり,明らかに菌体付着量がハイブリッドBCFの流動担体の方に多いこ裕水深部に流動床担体を投入して行った｡
TOC除去率を95%に保っているTOC容積負荷とを確認した｡のもとでの最大TOC除去量はハイブリッドBCF
で75･8g/d,2.3.2

BCFで30.2g/dであり同一装置を使固定床式生物処理(BCF)とハイブリッド
BCFの固定床部分での処理能力の違いについ用してハイブリッドBCFのTOC除去量はBCFのて2.5倍である｡

BCFではTOC容積負荷が0.32kg/m3･dを越えすなわちすでに稼働しているBCFの上部の余裕

るとTOC除去率が低下するのに対してハイブリッ水深部に涜動担体を充填することにより2.5倍の処

ドBCFの固定床部分では0.6kg/m3･dまで安定し理性能の向上ができる｡てTOCが処理できている｡

なおTOC容積負荷0.80kg/m3･d以上でもTOC

この原因は次に記す2つの相乗効果によるものと除去率が95 %維持している場合もある｡

思われる｡

また,流動床部分のTOC除去量は最高で1)固定床部分のpHの安定

1･6kg/m3･dまで上昇しているが除去が不安定であDMSOは分解が進むにつれて硫酸を生成しる｡一方固定床部分でのTOC除去量はTOC容
積負荷の上昇に伴い0,6kg/㌔･dまで上がっており,処理性能は安定している｡すなわちTOC容積負荷0.8kg/m3･d以上でもTOC除去率が95pHを下げることは先に説明した｡このため固定床上部の液部介のpHを中性近傍に調節した場合は固定床の中を処理水が栓流で流れるに伴いpH%椎持が順次低下し最終的に酸性となり菌体にとって適している点は流動床部分でのTOC除去量が高かっさない条件となり,処理が不十分になってしまう｡

たためであり,安定性を考慮するとTOC負荷これを防止するためBCFの場合は処理水を循環0.60kg/血う･dまでとするべきである｡

してpHの安定を行っている｡このことにより固なお処理水中のSS濃度も8‑14mg/Lであり固定床上部のpHを若干高めに調整することで処理定床生物処理と同等であることを確認した｡

水のpHを7程度にすることができる｡これに対2.3

してハイブリッドBCFの場合は固定床上部にはハイブリッドBCFと他の処理方法の処理能力の遣いについての解析

2.3.1流動床式生物処理とハイブリッドBCFの流動担体が存在しており,この部分でDMSOの介解はすでに行われている｡さらに流動床部分は流動床部分での処理能力の違いについて完全混合に近く,生成された硫酸に見合うだけの前記結果から流動床式生物処理及びハイブリッドアルカリ剤を自動で注入することが容易である｡

BCFの流動床部分での処理能力が不安定であるこ従ってハイブリッドBCFの場合は処理水の循環とが判明した｡これは今回処理した原水に浸透性とを行わずともBCFよりもpHの変化を抑制する剥離性が強いDMSOが含まれているためであるとことが出来,固定床全体が菌体にとってより好ま思われる｡

しい条件となり菌の活性が高くなりハイブリッド

流動担体は下部からの散気により装置内を絶えず流動しており,洗浄されているのと向じ状態になり,
18

BCFの固定床部分でのTOC除去量が高くなったと考えられる｡

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実際今回のテストでは流動部のpHが7‑7.7にいう双方の長所を合わせ持つだけに止まらず,単に対して処理水のpHは6.7‑7.7であり固定床内で流動床式生物処理と固定床式生物処理を合計した以のpHの変化が抑制されていることを確認してい上の処理能力を有する｡具体的には既存のBCFのる｡

上部に流動床担体を充填することにより処理能力を)流動床部分から固定床部分‑の菌体の倶給約2.5倍にできる生物処理装置である｡

2流動担体は絶えず流動しており,液や酸素との接触効率が高く付着している菌体の活性が高く,今後はDMSO含有排水以外の排水についても適用を検討していく所存である｡

増殖速度も速いと考えられる｡すなわち流動担体で増殖,剥離した活性の高い菌体は絶えず固定床部分に供給されることになり固定床部分での菌体の活性化や菌保持量の増加がおこり,結果的に固定床部分のTOC除去能力が高くなったものと考えられる｡

むJす[参考文献]
知福博行:神鋼パンテツク技報,No.3(1994),

p.21

川嶋淳ほか

神鋼パンテツク技報,Vol.41,No.1(1997),

晋ほか

神鋼パンテツク技報,Vol.41,No.2(1998),

p.18

熊野び

Vol.38,p.10

ハイプ1)ッドBCFは固定床式生物処理の長所である｢処理水中のSSが少なくなり沈殿池が不要に

宮本武ほか

神鋼パンテツク技報,Vol.42,No.2(1999),

なる+ことと流動床式生物処理装置の長所である

野中信一ほか

神鋼パンテツク技報,Vol.43,No.2(2000),｢装置高さを高くでき設置面積を小さくできる+と

p.101

p.26

連絡先杉;軍政宣環境装置事業部
水処理本部
営業部第2グループ

TE
FAX
E‑mailL

06‑6390‑1352
06‑6390‑1359

m.sugisawa@pantec･co･jp

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