微生物保持用載體、污水的處理方法以及污水處理系統的制作方法
【專利摘要】本發明課題在于，提供一種因微生物的保持性能而優異的微生物保持用載體、以及使用該微生物保持用載體的污水的處理技術。一種微生物保持用載體，用于污水的接觸氧化處理，其中，所述微生物保持用載體以聚烯烴為主要的樹脂基材，含有平均形狀為粒狀的碳酸鈣5～15重量％。優選聚烯烴是聚乙烯或聚丙烯。作為微生物保持用載體的例子，列舉流動載體和旋轉圓板。還提供使用了該微生物保持用載體的污水的處理方法、包含該微生物保持用載體的污水處理系統。
【專利說明】
微生物保持用載體、污水的處理方法以及污水處理系統
技術領域
[0001] 本發明涉及微生物保持用載體、污水的處理方法以及污水處理系統，更詳細而言， 涉及用于污水的接觸氧化處理的微生物保持用載體、使用了該微生物保持用載體的污水處 理方法、以及包含該微生物保持用載體的污水處理系統。
【背景技術】
[0002] 作為污水處理的方法，廣泛實行了生物學處理。例如，使用旋轉圓板（例如專利文 獻1~3)或流動載體（例如專利文獻4)的接觸氧化法來進行生物學處理。接觸氧化法具 有不需要管理生物污泥濃度，而且由于微生物保持量高而能夠高效處理污水這種特點。
[0003] 在上述生物學的處理中，要求在旋轉圓板或流動載體等載體上穩定地保持微生 物。即，通過盡可能抑制微生物的脫落，保持高的微生物密度，可以提高污水的處理效率。另 外，在上述生物學的處理中，需要對微生物充分地供給氧。例如，在旋轉圓板法的情況下，通 過使保持微生物的旋轉圓板旋轉而與水面沖擊，氧溶解量增大，實現充分的氧供給。在流動 載體法的情況下，通過進行通氣攪拌，氧溶解量增大，實現充分的氧供給。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1 :日本特開平6-99184號公報
[0007] 專利文獻2 :日本特開2000-153288號公報
[0008] 專利文獻3 :中國實用新發明第202542938號說明書
[0009] 專利文獻4 :日本特開2002-199879號公報
[0010] 發明所要解決的技術問題
[0011] 但是，上述用于供給氧的操作給載體上的微生物帶來物理性壓力。例如，在旋轉圓 板法的情況下，通過提升圓板的轉速，或在微生物保持面設置凹凸等對策，能夠使氧溶解量 增大。但是，這些對策產生微生物和水面的激烈的沖擊，給微生物帶來很高的物理性壓力。 其結果導致微生物從旋轉圓板剝離，處理效率降低。流動載體法的情況也同樣，如果激烈地 進行通氣攪拌，則會給微生物帶來高的物理性壓力，微生物可能會從流動載體剝離。這樣， 目前的情況是：為了提高處理效率，即使想提高旋轉圓板的轉速，或激烈地對流動載體進行 通氣攪拌，也是有限的。因此，希望微生物的保持性能更優異的微生物保持用載體的開發。
【發明內容】
[0012] 因此，本發明的目的在于，提供微生物的保持性能更優異的微生物保持用載體，并 且提供使用了該微生物保持用載體的污水處理技術。
[0013] 用于解決技術問題的技術方案
[0014] 本發明的一個實施方式提供一種用于污水接觸氧化處理的微生物保持用載體，其 中，所述微生物保持用載體以聚烯烴為主要的樹脂基材，且含有5~15重量％的平均形狀 為粒狀的碳酸鈣。
[0015] 本實施方式涉及用于污水接觸氧化處理的微生物保持用載體。本實施方式的微生 物保持用載體因微生物的保持性能優異，所以可穩定地保持微生物。因此，即使為了實現充 分的氧供給而對微生物保持用載體進行帶來高的物理性壓的操作，也能夠抑制微生物的脫 落。即，通過使用本方式的微生物保持用載體，在污水的接觸氧化處理中能夠實現充分的氧 供給，可更高效且穩定地進行污水處理。
[0016] 在此所說的"平均形狀"是指通過使用散射光方式的粒子計數器，從隨機的方向對 被測粒子進行粒徑測定而得到的粒度分布中值±20nm的范圍。另外，"粒狀"是指粒度分布 中值±20nm的范圍內所含的粒子數為被測全粒子數的70%以上。
[0017] 優選所述碳酸鈣的平均粒徑為70~90nm。
[0018] 在此所說的"平均粒徑"是通過散射光方式的粒子計數器測定的值。此外，考慮到 測定精度，平均粒徑的值具有± 10 %左右的幅度。
[0019] 優選所述聚烯烴是聚乙烯或聚丙烯。
[0020] 優選所述微生物保持用載體是流動載體。
[0021] 優選所述微生物保持用載體是旋轉圓板。
[0022] 本發明的其它方式提供一種使用所述微生物保持用載體的污水處理方法，其中， 使污水與保持有微生物的所述微生物保持用載體接觸，對所述污水進行氧化處理。
[0023] 根據本方式的污水處理方法，可以抑制保持于微生物保持用載體的微生物的脫 落，所以能夠高效且穩定地通過接觸氧化處理來進行污水處理。
[0024] 優選所述微生物保持用載體是流動載體，用于使所述流動載體旋轉的曝氣強度為 3~6m 3/m3 ·小時。
[0025] 優選所述微生物保持用載體是旋轉圓板，所述旋轉圓板的轉速以圓周速度計為 15~30m/分鐘。
[0026] 本發明的其它方式提供一種污水處理系統，其包括所述微生物保持用載體和處理 污水的污水處理槽，可以在所述污水處理槽內使所述微生物保持用載體和污水接觸。
[0027] 優選還包括導入污水原水的調整槽，待進行接觸氧化處理的污水從所述調整槽流 出，導入所述污水處理槽。
[0028] 優選相對于導入所述調整槽的污水原水的日平均總有機碳濃度，能夠將從調整槽 流出的污水的總有機碳濃度調整為-30%~+30%，且能夠使調整槽中的污水原水的滯留 時間為8小時以上。
[0029] 優選在所述調整槽和所述污水處理槽之間還具備pH調整槽，能夠在該pH調整槽 中將所述調整槽流出后的污水的pH調整為5. 0~9. 0。
[0030] 優選還具備用于對從污水處理槽流出的接觸氧化處理水進行固液分離的沉淀槽。
[0031] 優選可將存在于從所述沉淀槽流出的沉淀槽處理水中的單位體積的固體成分量 調整為待流入所述沉淀槽的接觸氧化處理水中存在的單位體積的固體成分量的15%以下。
[0032] 發明效果
[0033] 根據本發明，可以高效且穩定地進行污水的接觸氧化處理。
【附圖說明】
[0034] 圖1是表示微生物保持性能的試驗結果的圖表，（a)表示使用了聚乙烯作為基材 樹脂的情況，（b)表示使用了聚丙烯作為基材樹脂的情況；
[0035] 圖2是表示水質凈化性能的試驗結果的圖表，（a)表示使用了聚乙烯作為基材樹 脂的情況，（b)表示使用了聚丙烯作為基材樹脂的情況；
[0036] 圖3是表示使用了流動載體時的曝氣強度的研究結果的圖表；
[0037] 圖4是表示使用了旋轉圓板時的圓周速度的研究結果的圖表；
[0038] 圖5是表示對于負荷變動的耐性評價結果的圖表，（a)表示高負荷條件的情況， (b)表示低負荷條件的情況。
【具體實施方式】
[0039] 本發明的微生物保持用載體是用于污水接觸氧化處理的微生物保持用載體，以聚 烯烴為主要的樹脂基材，且含有5~15重量％的平均形狀為粒狀的碳酸鈣。
[0040] 本發明中，"以聚烯烴為主要的樹脂基材"是指相對于構成上述微生物保持用載體 的樹脂材料的總重量，聚烯烴的含量為50重量％以上。聚烯烴的該含量優選為75重量％ 以上，更優選為90重量％以上，特別優選為95~100重量％。
[0041] 作為上述聚烯烴，沒有特別限定，可以采用聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物及 它們的復合體等公知的材料。優選使用聚乙烯或聚丙烯。
[0042] 上述碳酸鈣是平均形狀為粒狀的物質。如上所述，平均形狀是指通過使用散射光 方式的粒子計數器，從隨機的方向對被測粒子進行粒徑測定而得的粒度分布中值±20nm 的范圍，"粒狀"是指粒度分布的中值±20nm的范圍所含的被測粒子數為被測總粒子數的 70%以上。
[0043] 上述碳酸鈣的含量為5~15重量％，優選為7~15重量％，特別優選為10~15 重量％。如果碳酸鈣的含量超過15重量％，則微生物保持性能降低，因而不優選。另一方 面，如果碳酸鈣的含量低于5重量％，則在物性（強度）及成本方面不利。
[0044] 作為上述碳酸鈣的平均粒徑，沒有特別限定，優選為70~90nm，更優選為75~ 85nm，特別優選為80nm。如上述，在此所說的"平均粒徑"是通過散射光方式的粒子計數器 測定的值。另外，在此所示的平均粒徑的值具有±10%左右的幅度。
[0045] 在一個優選的實施方式中，微生物保持用載體是旋轉圓板。對于旋轉圓板的具體 的形狀、結構、尺寸等，依然可以采用公知的形式。例如，可以采用上述專利文獻1~3記載 的旋轉圓板的形狀等。
[0046] 在另外優選的實施方式中，微生物保持用載體是流動載體。流動載體的具體的形 狀、結構、尺寸等依然可以采用公知的形式。例如，可以采用上述專利文獻4記載的流動載 體的形狀等。
[0047] 在本發明的微生物保持用載體中，在不損害微生物的保持性能的范圍內，還可以 含有其它成分。作為其它的成分，也可以含有碳酸鈣以外的無機填料，例如二氧化硅、沸石、 高嶺土或纖維狀的玻璃纖維、碳纖維等各種纖維。
[0048] 在本發明的污水的處理方法中，使污水與保持有微生物的上述微生物保持用載體 接觸，從而對污水進行氧化處理。作為使污水與微生物保持用載體接觸時的條件，沒有特別 限定，本發明的微生物保持用載體因微生物保持性能優異，所以即使為了實現充分的氧供 給而實施物理性壓力很高的操作，也可以抑制微生物的剝離。
[0049] 例如，在微生物保持用載體是流動載體的情況下，可以將用于使流動載體旋轉的 曝氣強度設定為比現有技術更高。例如，可以采用3~6m 3/m3 ·小時，更優選為4~6m3/ m3 ·小時，進一步優選為5~6m3/m3 ·小時這種高的曝氣強度。
[0050] 在微生物保持用載體是旋轉圓板的情況下，可以將旋轉圓板的轉速設定為比現有 技術更高。例如，可以采用15~30m/分鐘的圓周速度，更優選為20~30m/分鐘這種高的 轉速。
[0051] 本發明的污水處理系統的特征在于，具備上述微生物保持用載體和處理污水的污 水處理槽，可以在污水處理槽內使微生物保持用載體和污水接觸。
[0052] 使用本發明的污水處理系統，可以在污水處理槽內使保持有微生物的微生物保持 用載體與污水接觸。例如，在污水處理槽內設置保持有微生物的旋轉圓板，可以通過旋轉圓 板法進行污水的接觸氧化處理。另外，在污水處理槽內設置保持有微生物的流動載體，通過 使其在污水內流動，可以通過流動載體法進行污水的接觸氧化處理。
[0053] 在優選的實施方式中，還具備導入污水原水的調整槽、調整污水pH的pH調整槽、 用于對接觸氧化處理后的污水（接觸氧化處理水）進行固液分離的沉淀槽。例如，依次設 置調整槽、pH調整槽、污水處理槽及沉淀槽。可以采用如下結構：首先，將污水原水導入調 整槽，調整污水的濃度等。接著，在pH調整槽中調整污水的pH。然后，將調整后的污水從 pH調整槽導入污水處理槽進行接觸氧化處理。最后將接觸氧化處理水導入沉淀槽，進行固 液分離。對于調整槽、pH調整槽及沉淀槽而言，可以采用具備全部這三者的結構，也可以采 用只具備這三者中的一部分的結構。
[0054] 在上述調整槽中接納污水原水，對污水原水濃度進行均勻化以及對導入污水處 理槽的污水導入量進行調整。在優選的實施方式中，使調整槽的污水原水的滯留時間為 8小時以上，更優選為12小時以上，且相對于導入調整槽的污水原水的日平均總有機碳 (T0C)濃度，將從調整槽流出的污水的總有機碳濃度調整為-30%~+30%，更優選調整 為-15%~+15%〇
[0055] 在pH調整槽中，將調整了濃度等的污水的pH調整為5. 0~9. 0,更優選調整為 6. 0 ~8. 0〇
[0056] 在上述沉淀槽中對接觸氧化處理后的污水（接觸氧化處理水）進行固液分離。在 優選的實施方式中，將存在于從沉淀槽流出的處理水（沉淀槽處理水）的單位體積的固體 成分量調整為存在于待流入沉淀槽的接觸氧化處理水的單位體積的固體成分量的15%以 下，更優選為10%以下。換言之，沉淀槽的固體成分的除去率為85%以上，更優選為90%以 上。
[0057] 以下，根據實施例更具體地說明本發明，本發明不限定于這些實施例。
[0058] (實施例）
[0059] 1.碳酸鈣含量的研究
[0060] 使用聚乙烯或聚丙烯作為基材樹脂，添加碳酸鈣使得其相對于樹脂組合物全體的 含量為5重量％ (條件1)、10重量％ (條件2)、15重量％ (條件3)、20重量％ (條件4)、 25重量％ (條件5)、30重量％ (條件6)、35重量％ (條件7)、或40重量％ (條件8)，制備 總計16種樹脂組合物（樹脂材料）。將各樹脂組合物成形，制作16種旋轉圓板。對于各旋 轉圓板，驗證微生物保持性能和水質凈化性能。
[0061] 在基材樹脂為聚丙烯的情況下，制作由日本特開2000-153288號公報中記載的結 構構成的旋轉圓板。詳細而言，使用多個立體格子狀且直徑1. 2m的聚丙烯制圓板體，通過 對相鄰的圓板之間進行嵌合及使用連接螺栓進行卡合而固定，制作圓板體表面積為210m2 的旋轉圓板塊。制作上述旋轉圓板塊約40%浸漬在容量1. 96m3的水槽內的旋轉圓板裝置， 用于以下的試驗。
[0062] 在基材樹脂為聚乙烯的情況下，制作由日本特開平6-99184號公報記載的結構構 成的旋轉圓板。詳細而言，使用多個具有凹凸的直徑2. 0m的聚乙烯制圓板體，通過熱粘接 使它們一體化，制作圓板體表面積為207m2的旋轉圓板塊。制作上述旋轉圓板塊的約40% 浸漬在容量1. 96m3的水槽的旋轉圓板裝置，用于以下的試驗。
[0063] 作為微生物保持性能的試驗，使用上述的旋轉圓板裝置，在圓板體表面積及流入 負荷均為相同條件下進行排水處理實驗，比較圓板體的單位表面積所附著的微生物干燥重 量（g-DS/m 2)。流入原水的T0C濃度均為800mg/L。另外，作為水質凈化性能的試驗，比較 各條件的處理水的水質（T0C濃度）。
[0064] 圖1表示微生物保持性能的試驗結果。圖1 (a)是使用了聚乙烯作為基材樹脂的 情況，圖1(b)是使用了聚丙烯作為基材樹脂的情況。在使用了任意基材樹脂的情況下，在 碳酸鈣的含量為5重量％ (條件1)、10重量％ (條件2)、15重量％ (條件3)時，得到特別 高的微生物保持性能。
[0065] 圖2表示水質凈化性能的試驗結果。圖2(a)是使用了聚乙烯作為基材樹脂的情 況，圖2(b)是使用了聚丙烯作為基材樹脂的情況。圖表中的條狀是處理后的T0C濃度（mg/ L)，折線是TOC除去率（％)。使用了任意基材樹脂的情況，在碳酸鈣的含量為5重量％ (條 件1)、10重量％ (條件2)、15重量％ (條件3)時，都得到了特別高的水質凈化性能。
[0066] 2.使用了流動載體的情況下的曝氣強度研究
[0067] 使用聚乙烯作為樹脂基材，將碳酸鈣的含量設為15重量％ (條件3)，制備樹脂 組合物。使用該樹脂組合物，制作發泡成型為一邊為lcm的立方體形狀的流動載體（比重 0. 99g/cm3、比表面積3000m2/m3)。在該流動載體上保持微生物，作為污水處理用的流動載 體。
[0068] 使污水與該流動載體接觸，將曝氣強度設為1、2、3、4、5、或6!113/ 1113*11進行污水處 理。處理用水槽的容量為100L，載體的充填率相對于處理用水槽的容積為20%，流入原水 的T0C濃度為420mg/L，對處理前后的污水測定T0C濃度。
[0069] 圖3表示結果。圖表中的條狀是處理后的T0C濃度（mg/L)，折線是T0C除去率 (% )。即，在曝氣強度為4~6m3/m3 · h的情況下，得到特別高的水質凈化性能。
[0070] 3.使用了旋轉圓板的情況下的圓周速度研究
[0071] 在上述1中，使用聚丙烯作為樹脂基材，將碳酸鈣的含量設為15重量％ (條件3)， 其他與上述1同樣地制作旋轉圓板裝置。通過使T0C濃度1200mg/L的污水流入該裝置的 旋轉圓板，保持微生物，制成污水處理用的旋轉圓板。將旋轉圓板的圓周速度設為1〇、15、 20、25、或30m/分鐘，進行污水處理，對處理前后的污水測定T0C濃度。
[0072] 圖4表示結果。圖表中的條狀是處理后的T0C濃度（mg/L)，折線是T0C除去率 (%)。即，在圓周速度為15~30m/分的情況下，得到了特別高的水質凈化性能。
[0073] 4.對于負荷變動的耐性評價
[0074] 與上述1中使用聚丙烯作為樹脂基材，將碳酸鈣的含量設為15重量％ (條件3) 的情況同樣地制作旋轉圓板裝置。使用該裝置，將流入污水處理槽的流入T0C濃度不同的 兩個條件（高負荷條件和低負荷條件）交替重復5次，進行污水處理（運行1~10)，評價 對于負荷變動的耐性（實施例）。作為污水處理系統的結構，采用調整槽、污水處理槽（含 旋轉圓板）、及沉淀槽串聯連接的結構。
[0075] 作為比較例，使用碳酸鈣含量為40重量％ (條件8)的聚丙烯制旋轉圓板進行同 樣的評價。
[0076] (污水處理系統的方法）
[0077] ?在調整槽的滯留時間：12小時
[0078] ?流入污水處理槽的設計流入TOC :800mg/L
[0079] ?流入污水處理槽的流入污水pH :6. 0~8. 0
[0080] ?旋轉圓板的圓周速度：18m/分鐘
[0081] ?沉淀槽的面積負荷：20m3/m2 ·天
[0082] 圖5和表1表示結果。圖5是表示T0C除去率的變化的圖表，（a)表示高負荷條 件（運行1、3、5、7、9)的情況，（b)表示低負荷條件（運行2、4、6、8、10)的情況。即，在使 用了實施例的旋轉圓板的情況下，即使反復5次高負荷運轉和低負荷運轉，也未發現水質 凈化性能降低。與之相對，在使用了比較例的旋轉圓板的情況下，從第二次高負荷運轉（運 行3)就觀察到水質凈化性能的降低。
[0083] [表 1]
[0084]
【主權項】
1. 一種微生物保持用載體，其用于污水的接觸氧化處理，其中， 所述微生物保持用載體以聚烯烴為主要的樹脂基材，且含有5~15重量％的平均形狀 為粒狀的碳酸鈣。2. 如權利要求1所述的微生物保持用載體，其中， 所述碳酸鈣的平均粒徑為70~90nm。3. 如權利要求1或2所述的微生物保持用載體，其中， 所述聚烯烴為聚乙烯或聚丙烯。4. 如權利要求1~3中任一項所述的微生物保持用載體，其中， 所述微生物保持用載體是流動載體。5. 如權利要求1~3中任一項所述的微生物保持用載體，其中， 所述微生物保持用載體是旋轉圓板。6. -種污水處理方法，其使用權利要求1~5中任一項所述的微生物保持用載體，其 中， 使污水與保持有微生物的所述微生物保持用載體接觸，對所述污水進行氧化處理。7. 如權利要求6所述的污水的處理方法，其中， 所述微生物保持用載體是流動載體，用于使所述流動載體旋轉的曝氣強度為3~6m3/ m3 ·小時。8. 如權利要求6所述的污水的處理方法，其中， 所述微生物保持用載體是旋轉圓板，所述旋轉圓板的轉速以圓周速度計為15~30m/ 分鐘。9. 一種污水處理系統，其包括： 權利要求1~5中任一項所述的微生物保持用載體、以及 處理污水的污水處理槽， 在所述污水處理槽內能夠使所述微生物保持用載體與污水接觸。10. 如權利要求9所述的污水處理系統，其還包括導入污水原水的調整槽，待進行接觸 氧化處理的污水從所述調整槽流出，導入所述污水處理槽。11. 如權利要求10所述的污水處理系統，其中， 相對于待導入所述調整槽的污水原水的日平均總有機碳濃度，能夠將從調整槽流出的 污水的總有機碳濃度調整為-30%~+30%，且能夠將污水原水在調整槽的滯留時間設為8 小時以上。12. 如權利要求10或11所述的污水處理系統，其中， 在所述調整槽和所述污水處理槽之間還具備pH調整槽，在該pH調整槽中，能夠將從所 述調整槽流出后的污水的pH調整為5. 0~9. 0。13. 如權利要求9~12中任一項所述的污水處理系統，其還包括用于對從污水處理槽 流出的接觸氧化處理水進行固液分離的沉淀槽。14. 如權利要求13所述的污水處理系統，其能夠將存在于從所述沉淀槽流出的沉淀槽 處理水中的單位體積的固體成分量調整為存在于待流入所述沉淀槽的接觸氧化處理水中 的單位體積的固體成分量的15%以下。
【文檔編號】C02F3/08GK106045019SQ201510629682
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年9月29日
【發明人】黑住悟, 清水克則
【申請人】積水設備系統株式會社