微生物保持用载体、污水的处理方法以及污水处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明课题在于，提供一种因微生物的保持性能而优异的微生物保持用载体、以及使用该微生物保持用载体的污水的处理技术。一种微生物保持用载体，用于污水的接触氧化处理，其中，所述微生物保持用载体以聚烯烃为主要的树脂基材，含有平均形状为粒状的碳酸钙5～15重量％。优选聚烯烃是聚乙烯或聚丙烯。作为微生物保持用载体的例子，列举流动载体和旋转圆板。还提供使用了该微生物保持用载体的污水的处理方法、包含该微生物保持用载体的污水处理系统。
【专利说明】
微生物保持用载体、污水的处理方法以及污水处理系统
技术领域
[0001] 本发明涉及微生物保持用载体、污水的处理方法以及污水处理系统，更详细而言， 涉及用于污水的接触氧化处理的微生物保持用载体、使用了该微生物保持用载体的污水处 理方法、以及包含该微生物保持用载体的污水处理系统。
【背景技术】
[0002] 作为污水处理的方法，广泛实行了生物学处理。例如，使用旋转圆板（例如专利文 献1~3)或流动载体（例如专利文献4)的接触氧化法来进行生物学处理。接触氧化法具 有不需要管理生物污泥浓度，而且由于微生物保持量高而能够高效处理污水这种特点。
[0003] 在上述生物学的处理中，要求在旋转圆板或流动载体等载体上稳定地保持微生 物。即，通过尽可能抑制微生物的脱落，保持高的微生物密度，可以提高污水的处理效率。另 外，在上述生物学的处理中，需要对微生物充分地供给氧。例如，在旋转圆板法的情况下，通 过使保持微生物的旋转圆板旋转而与水面冲击，氧溶解量增大，实现充分的氧供给。在流动 载体法的情况下，通过进行通气搅拌，氧溶解量增大，实现充分的氧供给。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开平6-99184号公报
[0007] 专利文献2 :日本特开2000-153288号公报
[0008] 专利文献3 :中国实用新发明第202542938号说明书
[0009] 专利文献4 :日本特开2002-199879号公报
[0010] 发明所要解决的技术问题
[0011] 但是，上述用于供给氧的操作给载体上的微生物带来物理性压力。例如，在旋转圆 板法的情况下，通过提升圆板的转速，或在微生物保持面设置凹凸等对策，能够使氧溶解量 增大。但是，这些对策产生微生物和水面的激烈的冲击，给微生物带来很高的物理性压力。 其结果导致微生物从旋转圆板剥离，处理效率降低。流动载体法的情况也同样，如果激烈地 进行通气搅拌，则会给微生物带来高的物理性压力，微生物可能会从流动载体剥离。这样， 目前的情况是：为了提高处理效率，即使想提高旋转圆板的转速，或激烈地对流动载体进行 通气搅拌，也是有限的。因此，希望微生物的保持性能更优异的微生物保持用载体的开发。
【发明内容】
[0012] 因此，本发明的目的在于，提供微生物的保持性能更优异的微生物保持用载体，并 且提供使用了该微生物保持用载体的污水处理技术。
[0013] 用于解决技术问题的技术方案
[0014] 本发明的一个实施方式提供一种用于污水接触氧化处理的微生物保持用载体，其 中，所述微生物保持用载体以聚烯烃为主要的树脂基材，且含有5~15重量％的平均形状 为粒状的碳酸钙。
[0015] 本实施方式涉及用于污水接触氧化处理的微生物保持用载体。本实施方式的微生 物保持用载体因微生物的保持性能优异，所以可稳定地保持微生物。因此，即使为了实现充 分的氧供给而对微生物保持用载体进行带来高的物理性压的操作，也能够抑制微生物的脱 落。即，通过使用本方式的微生物保持用载体，在污水的接触氧化处理中能够实现充分的氧 供给，可更高效且稳定地进行污水处理。
[0016] 在此所说的"平均形状"是指通过使用散射光方式的粒子计数器，从随机的方向对 被测粒子进行粒径测定而得到的粒度分布中值±20nm的范围。另外，"粒状"是指粒度分布 中值±20nm的范围内所含的粒子数为被测全粒子数的70%以上。
[0017] 优选所述碳酸钙的平均粒径为70~90nm。
[0018] 在此所说的"平均粒径"是通过散射光方式的粒子计数器测定的值。此外，考虑到 测定精度，平均粒径的值具有± 10 %左右的幅度。
[0019] 优选所述聚烯烃是聚乙烯或聚丙烯。
[0020] 优选所述微生物保持用载体是流动载体。
[0021] 优选所述微生物保持用载体是旋转圆板。
[0022] 本发明的其它方式提供一种使用所述微生物保持用载体的污水处理方法，其中， 使污水与保持有微生物的所述微生物保持用载体接触，对所述污水进行氧化处理。
[0023] 根据本方式的污水处理方法，可以抑制保持于微生物保持用载体的微生物的脱 落，所以能够高效且稳定地通过接触氧化处理来进行污水处理。
[0024] 优选所述微生物保持用载体是流动载体，用于使所述流动载体旋转的曝气强度为 3~6m 3/m3 ·小时。
[0025] 优选所述微生物保持用载体是旋转圆板，所述旋转圆板的转速以圆周速度计为 15~30m/分钟。
[0026] 本发明的其它方式提供一种污水处理系统，其包括所述微生物保持用载体和处理 污水的污水处理槽，可以在所述污水处理槽内使所述微生物保持用载体和污水接触。
[0027] 优选还包括导入污水原水的调整槽，待进行接触氧化处理的污水从所述调整槽流 出，导入所述污水处理槽。
[0028] 优选相对于导入所述调整槽的污水原水的日平均总有机碳浓度，能够将从调整槽 流出的污水的总有机碳浓度调整为-30%~+30%，且能够使调整槽中的污水原水的滞留 时间为8小时以上。
[0029] 优选在所述调整槽和所述污水处理槽之间还具备pH调整槽，能够在该pH调整槽 中将所述调整槽流出后的污水的pH调整为5. 0~9. 0。
[0030] 优选还具备用于对从污水处理槽流出的接触氧化处理水进行固液分离的沉淀槽。
[0031] 优选可将存在于从所述沉淀槽流出的沉淀槽处理水中的单位体积的固体成分量 调整为待流入所述沉淀槽的接触氧化处理水中存在的单位体积的固体成分量的15%以下。
[0032] 发明效果
[0033] 根据本发明，可以高效且稳定地进行污水的接触氧化处理。
【附图说明】
[0034] 图1是表示微生物保持性能的试验结果的图表，（a)表示使用了聚乙烯作为基材 树脂的情况，（b)表示使用了聚丙烯作为基材树脂的情况；
[0035] 图2是表示水质净化性能的试验结果的图表，（a)表示使用了聚乙烯作为基材树 脂的情况，（b)表示使用了聚丙烯作为基材树脂的情况；
[0036] 图3是表示使用了流动载体时的曝气强度的研究结果的图表；
[0037] 图4是表示使用了旋转圆板时的圆周速度的研究结果的图表；
[0038] 图5是表示对于负荷变动的耐性评价结果的图表，（a)表示高负荷条件的情况， (b)表示低负荷条件的情况。
【具体实施方式】
[0039] 本发明的微生物保持用载体是用于污水接触氧化处理的微生物保持用载体，以聚 烯烃为主要的树脂基材，且含有5~15重量％的平均形状为粒状的碳酸钙。
[0040] 本发明中，"以聚烯烃为主要的树脂基材"是指相对于构成上述微生物保持用载体 的树脂材料的总重量，聚烯烃的含量为50重量％以上。聚烯烃的该含量优选为75重量％ 以上，更优选为90重量％以上，特别优选为95~100重量％。
[0041] 作为上述聚烯烃，没有特别限定，可以采用聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物及 它们的复合体等公知的材料。优选使用聚乙烯或聚丙烯。
[0042] 上述碳酸钙是平均形状为粒状的物质。如上所述，平均形状是指通过使用散射光 方式的粒子计数器，从随机的方向对被测粒子进行粒径测定而得的粒度分布中值±20nm 的范围，"粒状"是指粒度分布的中值±20nm的范围所含的被测粒子数为被测总粒子数的 70%以上。
[0043] 上述碳酸钙的含量为5~15重量％，优选为7~15重量％，特别优选为10~15 重量％。如果碳酸钙的含量超过15重量％，则微生物保持性能降低，因而不优选。另一方 面，如果碳酸钙的含量低于5重量％，则在物性（强度）及成本方面不利。
[0044] 作为上述碳酸钙的平均粒径，没有特别限定，优选为70~90nm，更优选为75~ 85nm，特别优选为80nm。如上述，在此所说的"平均粒径"是通过散射光方式的粒子计数器 测定的值。另外，在此所示的平均粒径的值具有±10%左右的幅度。
[0045] 在一个优选的实施方式中，微生物保持用载体是旋转圆板。对于旋转圆板的具体 的形状、结构、尺寸等，依然可以采用公知的形式。例如，可以采用上述专利文献1~3记载 的旋转圆板的形状等。
[0046] 在另外优选的实施方式中，微生物保持用载体是流动载体。流动载体的具体的形 状、结构、尺寸等依然可以采用公知的形式。例如，可以采用上述专利文献4记载的流动载 体的形状等。
[0047] 在本发明的微生物保持用载体中，在不损害微生物的保持性能的范围内，还可以 含有其它成分。作为其它的成分，也可以含有碳酸钙以外的无机填料，例如二氧化硅、沸石、 高岭土或纤维状的玻璃纤维、碳纤维等各种纤维。
[0048] 在本发明的污水的处理方法中，使污水与保持有微生物的上述微生物保持用载体 接触，从而对污水进行氧化处理。作为使污水与微生物保持用载体接触时的条件，没有特别 限定，本发明的微生物保持用载体因微生物保持性能优异，所以即使为了实现充分的氧供 给而实施物理性压力很高的操作，也可以抑制微生物的剥离。
[0049] 例如，在微生物保持用载体是流动载体的情况下，可以将用于使流动载体旋转的 曝气强度设定为比现有技术更高。例如，可以采用3~6m 3/m3 ·小时，更优选为4~6m3/ m3 ·小时，进一步优选为5~6m3/m3 ·小时这种高的曝气强度。
[0050] 在微生物保持用载体是旋转圆板的情况下，可以将旋转圆板的转速设定为比现有 技术更高。例如，可以采用15~30m/分钟的圆周速度，更优选为20~30m/分钟这种高的 转速。
[0051] 本发明的污水处理系统的特征在于，具备上述微生物保持用载体和处理污水的污 水处理槽，可以在污水处理槽内使微生物保持用载体和污水接触。
[0052] 使用本发明的污水处理系统，可以在污水处理槽内使保持有微生物的微生物保持 用载体与污水接触。例如，在污水处理槽内设置保持有微生物的旋转圆板，可以通过旋转圆 板法进行污水的接触氧化处理。另外，在污水处理槽内设置保持有微生物的流动载体，通过 使其在污水内流动，可以通过流动载体法进行污水的接触氧化处理。
[0053] 在优选的实施方式中，还具备导入污水原水的调整槽、调整污水pH的pH调整槽、 用于对接触氧化处理后的污水（接触氧化处理水）进行固液分离的沉淀槽。例如，依次设 置调整槽、pH调整槽、污水处理槽及沉淀槽。可以采用如下结构：首先，将污水原水导入调 整槽，调整污水的浓度等。接着，在pH调整槽中调整污水的pH。然后，将调整后的污水从 pH调整槽导入污水处理槽进行接触氧化处理。最后将接触氧化处理水导入沉淀槽，进行固 液分离。对于调整槽、pH调整槽及沉淀槽而言，可以采用具备全部这三者的结构，也可以采 用只具备这三者中的一部分的结构。
[0054] 在上述调整槽中接纳污水原水，对污水原水浓度进行均匀化以及对导入污水处 理槽的污水导入量进行调整。在优选的实施方式中，使调整槽的污水原水的滞留时间为 8小时以上，更优选为12小时以上，且相对于导入调整槽的污水原水的日平均总有机碳 (T0C)浓度，将从调整槽流出的污水的总有机碳浓度调整为-30%~+30%，更优选调整 为-15%~+15%〇
[0055] 在pH调整槽中，将调整了浓度等的污水的pH调整为5. 0~9. 0,更优选调整为 6. 0 ~8. 0〇
[0056] 在上述沉淀槽中对接触氧化处理后的污水（接触氧化处理水）进行固液分离。在 优选的实施方式中，将存在于从沉淀槽流出的处理水（沉淀槽处理水）的单位体积的固体 成分量调整为存在于待流入沉淀槽的接触氧化处理水的单位体积的固体成分量的15%以 下，更优选为10%以下。换言之，沉淀槽的固体成分的除去率为85%以上，更优选为90%以 上。
[0057] 以下，根据实施例更具体地说明本发明，本发明不限定于这些实施例。
[0058] (实施例）
[0059] 1.碳酸钙含量的研究
[0060] 使用聚乙烯或聚丙烯作为基材树脂，添加碳酸钙使得其相对于树脂组合物全体的 含量为5重量％ (条件1)、10重量％ (条件2)、15重量％ (条件3)、20重量％ (条件4)、 25重量％ (条件5)、30重量％ (条件6)、35重量％ (条件7)、或40重量％ (条件8)，制备 总计16种树脂组合物（树脂材料）。将各树脂组合物成形，制作16种旋转圆板。对于各旋 转圆板，验证微生物保持性能和水质净化性能。
[0061] 在基材树脂为聚丙烯的情况下，制作由日本特开2000-153288号公报中记载的结 构构成的旋转圆板。详细而言，使用多个立体格子状且直径1. 2m的聚丙烯制圆板体，通过 对相邻的圆板之间进行嵌合及使用连接螺栓进行卡合而固定，制作圆板体表面积为210m2 的旋转圆板块。制作上述旋转圆板块约40%浸渍在容量1. 96m3的水槽内的旋转圆板装置， 用于以下的试验。
[0062] 在基材树脂为聚乙烯的情况下，制作由日本特开平6-99184号公报记载的结构构 成的旋转圆板。详细而言，使用多个具有凹凸的直径2. 0m的聚乙烯制圆板体，通过热粘接 使它们一体化，制作圆板体表面积为207m2的旋转圆板块。制作上述旋转圆板块的约40% 浸渍在容量1. 96m3的水槽的旋转圆板装置，用于以下的试验。
[0063] 作为微生物保持性能的试验，使用上述的旋转圆板装置，在圆板体表面积及流入 负荷均为相同条件下进行排水处理实验，比较圆板体的单位表面积所附着的微生物干燥重 量（g-DS/m 2)。流入原水的T0C浓度均为800mg/L。另外，作为水质净化性能的试验，比较 各条件的处理水的水质（T0C浓度）。
[0064] 图1表示微生物保持性能的试验结果。图1 (a)是使用了聚乙烯作为基材树脂的 情况，图1(b)是使用了聚丙烯作为基材树脂的情况。在使用了任意基材树脂的情况下，在 碳酸钙的含量为5重量％ (条件1)、10重量％ (条件2)、15重量％ (条件3)时，得到特别 高的微生物保持性能。
[0065] 图2表示水质净化性能的试验结果。图2(a)是使用了聚乙烯作为基材树脂的情 况，图2(b)是使用了聚丙烯作为基材树脂的情况。图表中的条状是处理后的T0C浓度（mg/ L)，折线是TOC除去率（％)。使用了任意基材树脂的情况，在碳酸钙的含量为5重量％ (条 件1)、10重量％ (条件2)、15重量％ (条件3)时，都得到了特别高的水质净化性能。
[0066] 2.使用了流动载体的情况下的曝气强度研究
[0067] 使用聚乙烯作为树脂基材，将碳酸钙的含量设为15重量％ (条件3)，制备树脂 组合物。使用该树脂组合物，制作发泡成型为一边为lcm的立方体形状的流动载体（比重 0. 99g/cm3、比表面积3000m2/m3)。在该流动载体上保持微生物，作为污水处理用的流动载 体。
[0068] 使污水与该流动载体接触，将曝气强度设为1、2、3、4、5、或6!113/ 1113*11进行污水处 理。处理用水槽的容量为100L，载体的充填率相对于处理用水槽的容积为20%，流入原水 的T0C浓度为420mg/L，对处理前后的污水测定T0C浓度。
[0069] 图3表示结果。图表中的条状是处理后的T0C浓度（mg/L)，折线是T0C除去率 (% )。即，在曝气强度为4~6m3/m3 · h的情况下，得到特别高的水质净化性能。
[0070] 3.使用了旋转圆板的情况下的圆周速度研究
[0071] 在上述1中，使用聚丙烯作为树脂基材，将碳酸钙的含量设为15重量％ (条件3)， 其他与上述1同样地制作旋转圆板装置。通过使T0C浓度1200mg/L的污水流入该装置的 旋转圆板，保持微生物，制成污水处理用的旋转圆板。将旋转圆板的圆周速度设为1〇、15、 20、25、或30m/分钟，进行污水处理，对处理前后的污水测定T0C浓度。
[0072] 图4表示结果。图表中的条状是处理后的T0C浓度（mg/L)，折线是T0C除去率 (%)。即，在圆周速度为15~30m/分的情况下，得到了特别高的水质净化性能。
[0073] 4.对于负荷变动的耐性评价
[0074] 与上述1中使用聚丙烯作为树脂基材，将碳酸钙的含量设为15重量％ (条件3) 的情况同样地制作旋转圆板装置。使用该装置，将流入污水处理槽的流入T0C浓度不同的 两个条件（高负荷条件和低负荷条件）交替重复5次，进行污水处理（运行1~10)，评价 对于负荷变动的耐性（实施例）。作为污水处理系统的结构，采用调整槽、污水处理槽（含 旋转圆板）、及沉淀槽串联连接的结构。
[0075] 作为比较例，使用碳酸钙含量为40重量％ (条件8)的聚丙烯制旋转圆板进行同 样的评价。
[0076] (污水处理系统的方法）
[0077] ?在调整槽的滞留时间：12小时
[0078] ?流入污水处理槽的设计流入TOC :800mg/L
[0079] ?流入污水处理槽的流入污水pH :6. 0~8. 0
[0080] ?旋转圆板的圆周速度：18m/分钟
[0081] ?沉淀槽的面积负荷：20m3/m2 ·天
[0082] 图5和表1表示结果。图5是表示T0C除去率的变化的图表，（a)表示高负荷条 件（运行1、3、5、7、9)的情况，（b)表示低负荷条件（运行2、4、6、8、10)的情况。即，在使 用了实施例的旋转圆板的情况下，即使反复5次高负荷运转和低负荷运转，也未发现水质 净化性能降低。与之相对，在使用了比较例的旋转圆板的情况下，从第二次高负荷运转（运 行3)就观察到水质净化性能的降低。
[0083] [表 1]
[0084]
【主权项】
1. 一种微生物保持用载体，其用于污水的接触氧化处理，其中， 所述微生物保持用载体以聚烯烃为主要的树脂基材，且含有5~15重量％的平均形状 为粒状的碳酸钙。2. 如权利要求1所述的微生物保持用载体，其中， 所述碳酸钙的平均粒径为70~90nm。3. 如权利要求1或2所述的微生物保持用载体，其中， 所述聚烯烃为聚乙烯或聚丙烯。4. 如权利要求1~3中任一项所述的微生物保持用载体，其中， 所述微生物保持用载体是流动载体。5. 如权利要求1~3中任一项所述的微生物保持用载体，其中， 所述微生物保持用载体是旋转圆板。6. -种污水处理方法，其使用权利要求1~5中任一项所述的微生物保持用载体，其 中， 使污水与保持有微生物的所述微生物保持用载体接触，对所述污水进行氧化处理。7. 如权利要求6所述的污水的处理方法，其中， 所述微生物保持用载体是流动载体，用于使所述流动载体旋转的曝气强度为3~6m3/ m3 ·小时。8. 如权利要求6所述的污水的处理方法，其中， 所述微生物保持用载体是旋转圆板，所述旋转圆板的转速以圆周速度计为15~30m/ 分钟。9. 一种污水处理系统，其包括： 权利要求1~5中任一项所述的微生物保持用载体、以及 处理污水的污水处理槽， 在所述污水处理槽内能够使所述微生物保持用载体与污水接触。10. 如权利要求9所述的污水处理系统，其还包括导入污水原水的调整槽，待进行接触 氧化处理的污水从所述调整槽流出，导入所述污水处理槽。11. 如权利要求10所述的污水处理系统，其中， 相对于待导入所述调整槽的污水原水的日平均总有机碳浓度，能够将从调整槽流出的 污水的总有机碳浓度调整为-30%~+30%，且能够将污水原水在调整槽的滞留时间设为8 小时以上。12. 如权利要求10或11所述的污水处理系统，其中， 在所述调整槽和所述污水处理槽之间还具备pH调整槽，在该pH调整槽中，能够将从所 述调整槽流出后的污水的pH调整为5. 0~9. 0。13. 如权利要求9~12中任一项所述的污水处理系统，其还包括用于对从污水处理槽 流出的接触氧化处理水进行固液分离的沉淀槽。14. 如权利要求13所述的污水处理系统，其能够将存在于从所述沉淀槽流出的沉淀槽 处理水中的单位体积的固体成分量调整为存在于待流入所述沉淀槽的接触氧化处理水中 的单位体积的固体成分量的15%以下。
【文档编号】C02F3/08GK106045019SQ201510629682
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年9月29日
【发明人】黑住悟, 清水克则
【申请人】积水设备系统株式会社