水处理系统 【技术领域】
本发明涉及使用微生物固定化载体而成的水处理系统，特别是涉及可使BOD和氨性氮两者都有效降低的水处理系统。
背景技术
以往，多通过向使用活性污泥等的废水处理装置中投放微生物固定化载体来提高水处理速度。为此，作为固定化用载体已知的有，含水凝胶载体、塑料载体等。
含水凝胶载体为使用聚乙烯醇和亲水性高分子多糖类等的亲水性高分子化合物的含水率高的凝胶状载体，在水中由于水而膨润，从而具有优异的微生物附着性(例如，参见特公昭62-19837号公报)。
此外，塑料载体为由聚丙烯等亲水性不太高的原料做成的载体，为了提高它的微生物附着性，多使载体表面具有凹凸，为了增加与微生物的接触面积，多将其加工成管状等形状而使用。也有人公开，为了增加与微生物的接触面积而将塑料加工成多孔质状(例如，参见特开2001-62477号公报)。
通过使用这些固定化载体，废水处理效率得到增加，但是人们希望进一步增加废水处理效率，特别是，当废水中同时含有很多的BOD和氨性氮的情况下，强烈要求提高此时的废水处理效率，但是到目前为止，使用固定化载体还没有得到充分的效果。
本发明旨在提供可以有效处理同时混有BOD和氨性氮的废水的水处理系统。
【发明内容】
本发明者为了实现上述目地作了深入研究，结果发现，在废水的曝气处理时并用含水凝胶载体和塑料载体，由此可以有效地处理同时混有BOD和氨性氮的废水，从而完成了本发明。
也就是，本发明提供水处理系统，其为包括在排水装置中使用微生物固定化载体在好气性条件下处理废水的水处理系统，其特征在于，将(A)含水凝胶载体和(B)塑料载体并用作为固定化用载体。
本发明的水处理系统为，在废水的曝气处理时，并用(A)含水凝胶载体和(B)塑料载体作为用以固定化微生物的载体(以下称固定化用载体)，通过此并用可以有效地减少废水中的BOD和氨性氮。
通常处理BOD负荷和氨性氮负荷两者都高的废水时，不能使两成分均等地减少，通常必须先将BOD或氨性氮的其中一方减少到目的浓度以下，然后通过后序处理将剩余的另一方处理为目的浓度以下。
本发明中，通过并用(A)含水凝胶载体和(B)塑料载体作为固定化用载体，发现可以使水处理效率大幅提高，这可以推测是因为，含水凝胶载体比较容易保持硝化菌，而塑料载体比较容易保持BOD植菌(P2标记1)，所以与只使用(A)含水凝胶载体或(B)塑料载体中的某一方的情况相比，并用两载体时，BOD和氨性氮的处理可以均衡地很好进行，所以可以提高水处理效率。
也就是，本发明中，根据废水成分调整(A)含水凝胶载体和(B)塑料载体的比率，由此可以大大提高废水处理的效率；例如，对于BOD负荷大的废水，增加(B)塑料载体的比率，反之，对于氨性氮负荷大的废水，增加(A)含水凝胶载体的比率，由此可以使水处理效率得到格外的提高。因此，特别是对于废水成分没有大的变动的情况，通过最初调整(A)含水凝胶载体和(B)塑料载体的比率，可以最大限度地发挥本发明的效果。
以下，对本发明的水处理系统做进一步的详细说明。
(A)含水凝胶载体
本发明水处理系统所用(A)含水凝胶载体为，在水中吸收水而膨润的亲水性高分子物质，其在水中的凝胶载体的含水率为25％以上，优选50％以上、更优选75％以上。所述载体，例如可以举出聚乙二醇系凝胶载体、聚乙烯醇系凝胶载体、利用水溶性高分子多糖类的光固化粒状凝胶载体等，此外，作为载体形状，没有特别限制，例如可为粒状、长方体状、圆筒状、板状等。
作为(A)含水凝胶载体，可以使用市售品，具体的可举出，作为聚乙二醇系凝胶载体例如有水凝胶(日清纺社制)、パイオエヌキユ-ブ(日立プラント社制)等，作为聚乙烯醇系凝胶载体例如有クラグ-ル(クラレ社制)等，作为利用水溶性高分子多糖类的光固化粒状凝胶载体例如有KPパ-ル(关西涂料社制)等。
其中，利用水溶性高分子多糖类的光固化粒状凝胶载体，微生物容易附着，此外，载体粒子的强度优异可以经受长期使用，所以特别优选使用这种载体。
上述利用水溶性高分子多糖类的光固化粒状凝胶载体例如可通过如下方法得到，即，将水性液状组合物滴加到含有碱金属离子或多价金属离子的水性介质中，使该组成物凝胶化成粒状，接着用活性光线照射所得粒状凝胶，使该粒状凝胶中的光固化树脂固化，由此而得到所述凝胶载体，其中该水性液状组合物含有1分子中至少具有2个乙烯性不饱和键的亲水性光固化树脂(a)、光聚合引发剂(b)和通过与碱金属离子或多价金属离子的接触而具有凝胶化能力的水溶性高分子多糖类(c)。其详细制法记载于专利第3242927号公报等，这里想参照该公报。
(B)塑料载体
本发明中与上述(A)含水凝胶载体组合使用的(B)塑料载体为，与(A)含水凝胶载体相比，其相对的亲水性程度低，作为其材质例如可举出，聚乙烯系树脂、聚丙烯系树脂、聚酯系树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚氨酯树脂等，其中，从容易处理等方面考虑，优选以聚丙烯系树脂为主的载体。载体的形状没有特别的限制，例如可以为粒状、长方体状、圆筒状、板状等。为了提高微生物附着性和使与废水的接触面积增加，可以对塑料载体(B)实施使其载体表面具有凹凸或者使其成为中空状、成为多孔质状等的加工。
作为塑料载体(B)，可以使用市售品，具体地，例如可举出，バイオステ-ジ(筒中塑料工业社制)、Bio-Tube(日本钢管社制)、リンポ-キユ-ブ(西原环境卫生研究所社制)、KPチユ-ブ(关西涂料社制)等。
水处理系统
本发明中，在废水处理装置例如曝气槽中，将上述(A)含水凝胶载体和(B)塑料载体混合用作固定化载体。从均衡处理BOD和氮的方面考虑，(A)含水凝胶载体和(B)塑料载体的混合比率为，以含水凝胶载体(A)与塑料载体(B)的表观体积比计，优选为95/5～5/95、特别优选90/10～10/90、更特别优选80/20～20/80。
这里的“表观体积”为，将载体粒子装入量筒中而测得的值。对于含水凝胶粒子的表观体积，有在分散于水中的状态下测定的方法，本发明中使用的值为，将被水膨润的载体表面的水用布(纱布等)擦拭后，将载体粒子装入量筒中而测得的值。
上述载体混合物，可以用本身已知的方法预先使微生物负载在载体上后，例如通过将载体混合物在活性污泥的悬浊液中搅拌几小时而预先使微生物负载在载体上后，然后提供到曝气槽中，也可在提供到曝气槽后再使微生物负载在载体上。
根据本发明的使用载体混合物的水处理，除了使用(A)含水凝胶载体和(B)塑料载体的混合物作为固定化用载体以外，可以用本身已知的方法实施，具体的，例如可以在含有废水处理用的活性污泥的曝气槽中，将载体混合物以总填充率为1～50％范围内的量投入，在污泥浓度(MLSS)100～10000mg/l、水理学滞留时间(HRT)为约1～约72小时以及水温约3～约50℃的条件下搅拌，直到处理排水中的BOD和氨性氮降低到目标值以下。
实施例
以下举出实施例和比较例，进一步具体说明本发明，但本发明的范围并不只限于实施例。以下中的“份”和“％”都是基于重量标准的。
实施例1
在废水处理用的利用活性污泥的曝气槽(容量1001)中，以各载体填充率为7.5％的量投入KPパ-ル(关西涂料社制、光固化粒状凝胶载体系含水凝胶载体、含水率＝84％)和KPチユ-ブ(关西涂料社制、聚丙烯系塑料载体)作为固定化用载体。使用该曝气槽对氨性氮为50mg/l和BOD为250mg/l的废水进行处理。在粘泥浓度(MLSS)2000mg/l、水理学滞留时间(HRT)3小时、空气供给量4L/分的通气搅拌和水温18～20℃的条件下，进行1个月的运行，一个月后的处理水的氨性氮浓度为1.4mg/l、BOD浓度为9.5mg/l。
比较例1
实施例1中，只使用KPパ-ル作为固定化载体，以KPパ-ル的填充率为15％的量投入，除此以外与实施例1同样地进行废水处理试验，1个月后的处理水的氨性氮浓度为1.5mg/l、BOD浓度为18mg/l。
比较例2
实施例1中，只使用KPチユ-ブ作为固定化载体，以KPチユ-ブ的填充率为15％的量投入，除此以外与实施例1同样地进行废水处理试验，1个月后的处理水的氨性氮浓度为12mg/l、BOD浓度为10mg/l。
实施例2
在废水处理用的利用活性污泥的曝气槽(容量1001)中，以各载体填充率为7.5％的量投入クラグ-ル(クラレ社制、聚乙烯醇系含水凝胶载体、含水率＝88％)和バイオステ-ジ(筒中塑料工业社制、聚丙烯系塑料载体)作为固定化用载体。使用该曝气槽对氨性氮为50mg/l和BOD为250mg/l的废水进行处理。在粘泥浓度(MLSS)2000mg/l、水理学滞留时间(HRT)3小时、空气供给量4L/分的通气搅拌和水温18～20℃的条件下，进行1个月的运行，一个月后的处理水的氨性氮浓度为2.5mg/l、BOD浓度为12mg/l。
比较例3
实施例2中，只使用クラグ-ル作为固定化载体，以クラグ-ル的填充率为15％的量投入，除此以外与实施例2同样地进行废水处理试验，1个月后的处理水的氨性氮浓度为2.6mg/l、BOD浓度为21mg/l。
比较例4
实施例2中，只使用バイオステ-ジ作为固定化载体，以バイオステ-ジ的填充率为15％的量投入，除此以外与实施例2同样地进行废水处理试验，1个月后的处理水的氨性氮浓度为15mg/l、BOD浓度为12mg/l。
发明效果
通过使用本发明的水处理系统，在一个曝气槽内可以均衡较好地进行氨性氮和BOD处理，可以大幅改善废水处理效率。