JP6280791B2

JP6280791B2 - 充填材の浮上防止方法、水処理装置の立ち上げ方法、水処理装置及び浄化槽

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Publication number: JP6280791B2
Application number: JP2014072132A
Authority: JP
Inventors: 岡田　公一; 公一岡田; 信彦西川
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2018-02-14
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP2015192948A

Description

本発明は、充填材の浮上防止方法、水処理装置の立ち上げ方法、水処理装置及び浄化槽に関する。

浄化槽等の水処理装置では、一般的に、水中の有機物の分解・除去するために、流動担体やろ過ろ材などの充填材が使用されている。しかし、充填材は、通常、合成樹脂から製造されており、撥水性が高いため、表面に気泡が付着し易く、使用初期は水面に浮かんでしまう。そのため、水処理装置の試運転時に充填材が水面上に浮上し、充填材本来の性能である水中への浮遊や沈降を確認することができないという点が問題となっていた。

この問題を解決する方法として、特許文献１では、消泡作用を持つ界面活性剤を用いてプラスチック担体の初期撥水性、すなわち気泡付着性を低下させ、使用初期より容易に水中浮遊性を発揮させる方法が開示されている。

特開平１０−１５６３７８号公報

特許文献１の方法では、消泡作用を持つ界面活性剤として、ポリオキシアルキレン基を有するノニオン系界面活性剤が使用されているが、その中には、プラスチック担体の初期撥水性の低下には効果があるものの、その効果の持続時間が短く、プラスチック担体に気泡が付着し、水面に再浮上するものも存在する。そのため、水処理装置の試運転時にプラスチック担体の流動性を十分に確認できない場合がある。
また、特許文献１の方法では、界面活性剤を高濃度で使用しているため、微生物の初期生育が阻害されるおそれがある。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、微生物の初期生育を大きく損なうことなく、充填材への気泡付着を長期間抑制できる充填材の浮上防止方法、水処理装置の立ち上げ方法、水処理装置及び浄化槽を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、曇点が特定の温度以下である消泡剤は、低濃度であっても、充填材への気泡付着を長期間抑制できることを見出し、本発明に想到した。
すなわち、本発明は次の通りの構成をとるものである。

本発明による充填剤の浮上防止方法の特徴構成は、水が投入される水槽において、合成樹脂製の充填材を曇点が８℃以下の消泡剤と接触させる点にある。

この構成によれば、合成樹脂製の充填材を曇点が８℃以下の消泡剤と接触させることで、充填材に付着する気泡が壊され、充填材の周囲に気泡が溜まらなくなる。これにより、充填材表面の濡れ性が向上し、充填材の浮上が防止される。

本発明による充填剤の浮上防止方法の更なる特徴構成は、前記消泡剤の曇点が４℃以下である点にある。

この構成によれば、より長時間充填材の浮上を防止できる。

本発明による充填剤の浮上防止方法の更なる特徴構成は、前記消泡剤がポリオキシアルキレン基を有する化合物を含む点にある。

本発明による充填剤の浮上防止方法の更なる特徴構成は、前記消泡剤の凝固点が５℃以下である点にある。

この構成によれば、より長時間充填材の浮上を防止できる。また、使用時の温度が低くても、消泡剤が凝固することなく流動性があるので、充填材との接触効率が低下しない。

本発明による充填剤の浮上防止方法の更なる特徴構成は、前記充填材及び前記消泡剤が投入されている水槽に更に水を投入する点にある。

この構成によれば、水槽に充填材及び消泡剤を投入してから水を投入することで、水を投入した時に消泡剤と充填材が混合され、消泡剤と充填材をより確実に接触させることができる。

本発明による充填剤の浮上防止方法の更なる特徴構成は、前記水槽の所定の水位まで前記水を投入した時、前記消泡剤の濃度が０．０１０〜２．９ｇ／Ｌとなる点にある。

この構成によれば、消泡剤と充填材をより確実に接触させることができる。また、このように消泡剤の濃度を低くすることで、充填材の表面に付着する微生物の初期生育への負荷を抑えることができる。

本発明による水処理装置の立ち上げ方法の特徴構成は、前記充填剤の浮上防止方法を含む点にある。

この構成によれば、充填材の水面への浮上が抑えられることで、水処理装置の立ち上げが容易になる。なお、水処理装置の立ち上げとは、水処理装置の新設、定期点検、修理等で充填材の補充や交換を行った場合に、水処理装置の運転を開始して定常運転になるまでの期間をいう。

本発明による水処理装置の特徴構成は、合成樹脂製の充填材及び曇点が８℃以下の消泡剤が投入された水槽を備える点にある。

この構成によれば、水処理装置の水槽内の充填材と曇点が８℃以下の消泡剤とが接触することで、充填材に付着する気泡が壊され、充填材の周囲に気泡が溜まらなくなる。これにより、水処理装置の水槽内における充填材の浮上が防止される。

本発明による水処理装置の更なる特徴構成は、前記消泡剤の曇点が４℃以下であり、工場出荷時に前記水槽に投入されている点にある。

この構成によれば、充填材と曇点が４℃以下の消泡剤が接触することで、より長時間充填材の浮上を防止できる。また、水処理装置の工場出荷時に水槽に消泡剤を投入することで、現地での消泡剤の添加作業などの手間を省くことができる。

本発明による水処理装置の更なる特徴構成は、前記水槽の所定の水位に水を投入した時、前記消泡剤の濃度が０．０１０〜２．９ｇ／Ｌとなる点にある。

この構成によれば、消泡剤と充填材をより確実に接触させることができる。また、このように消泡剤の濃度を低くすることで、充填材の表面に付着する微生物の初期生育への負荷を抑えることができるため、水処理装置の立ち上げを容易にできる。

本発明による水処理装置の更なる特徴構成は、前記消泡剤がポリオキシアルキレン基を有する化合物を含む点にある。

本発明による浄化槽の特徴構成は、前記水処理装置を備える点にある。

この構成によれば、充填材が浮上しにくく、立ち上げが容易な浄化槽を提供することができる。

以上説明の通り、本発明によれば、曇点が８℃以下の消泡剤を充填材に接触させることにより、充填材の撥水性を長期間低下させることができるため、水処理装置の運転時に充填材の水中での流動性や沈降性を十分に確認することができる。また、曇点が８℃以下の消泡剤は、低濃度であっても、撥水性の低下効果を十分に発揮することができるため、微生物の初期生育を大きく損なうことはなく、それどころか、充填材を早期に水中に沈降させることで、微生物の初期生育を促進する効果を期待できる。

曇点と効果持続時間の関係を示すグラフである。図１のグラフの拡大図であり、効果持続時間２０００分までの結果を示している。

消泡剤の曇点は、消泡剤を含む水溶液を加熱したとき、水溶液が濁り始める温度である。消泡剤は、曇点を超えると水に対して溶けにくくなり、乳化分散する。この乳化分散状態のとき、消泡剤の効果が最大となる。
曇点の測定は、イオン交換水で消泡剤を１質量％含む水溶液を、又は２５質量％ジエチレングリコールモノブチルエーテル水溶液で消泡剤を１０質量％含む水溶液を調整した後、水溶液を加熱していき、水溶液が濁り始める温度を目視で測定することで行う。濁り始める温度が２０℃以下の場合は、イオン交換水での測定結果を、２０〜９０℃の場合は、２５質量％ジエチレングリコールモノブチルエーテル水溶液での測定結果を曇点として採用する。
なお、イオン交換水での測定結果に関しては、０℃以下の温度では水が凍結して曇点が測定できなくなるため、０℃で濁っている場合の曇点を０℃以下とする。

消泡剤の曇点は、８℃以下であれば特に限定されないが、充填材への気泡付着を抑制する効果に優れるという点から、好ましくは４℃以下、より好ましくは２℃以下、更に好ましくは０℃以下である。消泡剤の曇点は低い方が好ましく、下限は特に限定されない。
同様の理由から、消泡剤の凝固点は、好ましくは５℃以下、より好ましくは０℃以下、更に好ましくは−１０℃以下である。また、消泡剤の凝固点は−２０℃以上が好ましい。

消泡剤は、充填材の表面に付着する気泡を壊し、充填材への気泡付着を抑制する効果を発揮するものであればよく、その効果を発揮するものであれば、消泡剤という名称で流通していないものであっても使用できる。

消泡剤は、ポリオキシアルキレン基を有する化合物（以下、ポリオキシアルキレン系化合物ともいう）を含むものが好ましい。消泡剤が含むポリオキシアルキレン系化合物は、１種であってもよいし、２種以上であってもよい。また、消泡剤は、ポリオキシアルキレン系化合物以外に他の成分を含んでいてもよい。

ポリオキシアルキレン化合物が有するポリオキシアルキレン基としては、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基、ポリオキシブチレン基等が挙げられる。ポリオキシアルキレン系化合物が有するポリオキシアルキレン基は、１種であってもよいし、２種以上であってもよい。２種以上のポリオキシアルキレン基を有するポリオキシアルキレン化合物は、ランダム重合体であってもよいし、ブロック重合体であってもよい。

ポリオキシアルキレン系化合物の好適な例として、下記式（Ｉ）で表される化合物が挙げられる。
Ａ−Ｏ−（Ｒ−Ｏ）ｍ−Ｂ（Ｉ）
（式（Ｉ）中、Ｒはアルキレン基を表し、Ａ及びＢは、水素、アルキル基又はアシル基を表し、ｍは２〜１００の整数を表す。Ａ及びＢは、同一であってもよいし、異なってもよい。）

Ｒが表すアルキレン基としては、炭素数２〜４のアルキレン基が好ましく、その具体例としては、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基等が挙げられる。

Ａ及びＢが表すアルキル基としては、炭素数１〜１８のアルキル基が好ましく、その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、テトラデシル基、オクタデシル基等が挙げられる。

Ａ及びＢが表すアシル基としては、炭素数２〜１５のアシル基が好ましく、その具体例としては、アセチル基、プロピオニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、オクタノイル基、ベンゾイル基等が挙げられる。

ｍは２〜１００の整数を表し、好ましくは２〜６０、より好ましくは２〜４０の整数である。

充填材への気泡付着を妨げ、充填剤の浮上防止効果に優れるという点から、式（Ｉ）において、Ａ及びＢの少なくとも一方がアルキル基又はアシル基であることが好ましく、アシル基であることがより好ましい。すなわち、ポリオキシアルキレン系化合物は、ポリアルキレングリコール誘導体（ポリオキシアルキレン誘導体）であることが好ましく、ポリアルキレングリコールエーテル（ポリオキシアルキレンエーテル）、ポリアルキレングリコールエステル（ポリオキシアルキレンエステル）であることがより好ましく、ポリアルキレングリコールエステルであることが更に好ましい。

脂肪酸エステルも消泡剤として好適に使用できる。脂肪酸エステルとしては、多価アルコール脂肪酸エステルが好ましく、グリセリン脂肪酸エステル、しょ糖脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルがより好ましく、ソルビタン脂肪酸エステルが更に好ましい。

充填材は、浄化槽等の水処理装置において、微生物の固定化や汚泥の除去のために使用されるものであり、その用途によって浮遊性重視の流動担体（比重：１程度）、沈降性重視のろ過担体（比重：１．１程度）が存在するが、本発明はいずれにも有効である。

充填材の材質である合成樹脂としては特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等が挙げられる。また、充填材の形状についても特に限定されない。

本発明では、充填材が投入された水槽に消泡剤を投入した後、水槽内に更に水を投入し、水処理（運転）を行う。このとき、充填材と消泡剤とが接触することで、充填材の表面に付着する気泡が壊され、充填材への気泡付着が妨げられるため、充填材の浮上を防止することができる。
なお、消泡剤の投入時期としては、水槽に水を投入する前が好ましい。また、水槽外で充填剤と消泡剤を接触させてから、これらを水槽内に投入してもよい。

充填材が投入された水槽の所定の水位に水を張った時（水を投入した時）、消泡剤濃度は、０．０１０〜２．９ｇ／Ｌとなることが好ましく、０．０１０〜１．５ｇ／Ｌとなることがより好ましく、０．０１０〜０．５ｇ／Ｌとなることが更に好ましい。本発明では、曇点が８℃以下の消泡剤を使用しているため、このような低濃度であっても、充填材への気泡付着を妨げ、充填材の浮上を防止することができる。

なお、水槽の所定の水位に水を投入した時とは、充填材及び消泡剤が入った水槽に水を投入した後の、運転を開始できる状態を意味する。この状態では、処理対象である汚水は水槽内に投入されていない。

本発明の充填材の浮上防止方法は、充填材が充填された水槽を備えた種々の水処理装置に適用可能であるが、特に浄化槽に好適である。

消泡剤は、生分解性が低いため、予め水処理装置の水槽内に投入して出荷することも可能である。これにより、使用者の作業負担を軽減するとともに、添加量のミスを防止することができる。もちろん、これに限定されず、消泡剤を水処理装置とは別に出荷し、使用時に投入することも可能である。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例及び比較例で使用した薬品等を以下にまとめて説明する。
ＫＺ−５：（株）クボタ製の５人用浄化槽
ＮＫＬ−５４５０：日油（株）製のディスホーム（登録商標）ＮＫＬ−５４５０
ＥＭＦ−６０７：日油（株）製のディスホーム（登録商標）ＥＭＦ−６０７
ＦＤＳ−２２２４：日油（株）製のディスホーム（登録商標）ＦＤＳ−２２２４
ＣＡ−１０４Ｃ：日油（株）製のディスホーム（登録商標）ＣＡ−１０４Ｃ
ＣＣ−１１８：日油（株）製のディスホーム（登録商標）ＣＣ−１１８
ＦＤ−２：日油（株）製のディスホーム（登録商標）ＦＤ−２
ＣＡ−１２３：日油（株）製のディスホーム（登録商標）ＣＡ−１２３
ＣＣ−４３８：日油（株）製のディスホーム（登録商標）ＣＣ−４３８
ＣＣ−２１８：日油（株）製のディスホーム（登録商標）ＣＣ−２１８
２３０９−ＦＺ：日本乳化(株)製のニューコール２３０９−ＦＺ
ＰＰＧ−７００：日本乳化(株)製のＰＰＧ−７００

［実施例、比較例］
合成樹脂製の充填材が充填された試験槽に消泡剤（濃度：１０ｇ／Ｌ）を２Ｌ添加した後、試験槽を満水にした。この時の消泡剤濃度は、０．０１４ｇ／Ｌ（２０ｇ／１４０６Ｌ）であった。試験時の水温は４〜１０℃であった。
その後、試験槽内の水を循環運転させて、充填材が水面に浮上するまでの時間（効果持続時間）を測定した（表１）。

表１の結果をもとに、曇点と効果持続時間の関係をグラフ化したものが図１である。図２は、図１のグラフの拡大図であり、効果持続時間２０００分までの結果を示している。

浄化槽の立ち上げ時に行う動作確認等の検査に必要な時間は、１２０分（２時間）程度である。また、充填材が水に馴染んで水面に浮上し難くなる目安は、運転を開始してから、４８０分（８時間）程度である。

図２から、曇点が８℃以下の消泡剤は、効果持続時間が１２０分（２時間）以上であるので、動作確認等の検査中に充填材が浮上することはない。従って、水槽内での充填材の動きも確実に確認することができる。また、曇点が４℃以下の消泡剤の効果持続時間は、運転を開始してから充填材が水に馴染むまでの目安である４８０分（８時間）以上であるので、浄化槽の立ち上げ時に充填材が水面に浮上するのを抑制することができる。

Claims

水が投入される水槽において、合成樹脂製の充填材を曇点が８℃以下の消泡剤と接触させる充填材の浮上防止方法。
前記消泡剤は、曇点が４℃以下である請求項１に記載の充填材の浮上防止方法。
前記消泡剤は、ポリオキシアルキレン基を有する化合物を含む請求項１又は２に記載の充填材の浮上防止方法。
前記消泡剤は、凝固点が５℃以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の充填材の浮上防止方法。
前記充填材及び前記消泡剤が投入されている水槽に更に水を投入する請求項１〜４のいずれか一項に記載の充填材の浮上防止方法。
前記水槽の所定の水位まで前記水を投入した時、前記消泡剤の濃度が０．０１０〜２．９ｇ／Ｌとなる請求項５に記載の充填材の浮上防止方法。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の充填材の浮上防止方法を含む水処理装置の立ち上げ方法。
合成樹脂製の充填材及び曇点が８℃以下の消泡剤が投入された水槽を備える水処理装置。
前記消泡剤は、曇点が４℃以下であり、工場出荷時に前記水槽に投入されている請求項８に記載の水処理装置。
前記水槽の所定の水位に水を投入した時、前記消泡剤の濃度が０．０１０〜２．９ｇ／Ｌとなる請求項８又は９に記載の水処理装置。
前記消泡剤は、ポリオキシアルキレン基を有する化合物を含む請求項８〜１０のいずれか一項に記載の水処理装置。
請求項８〜１１のいずれか一項に記載の水処理装置を備える浄化槽。