诱捕固定化载体及其制造方法、以及使用诱捕固定化载体的废水处理方法及装置

摘要

本发明涉及一种硝化活性提高快，且具有稳定的载体强度的诱捕固定化载体。其将微生物诱捕固定化，其中，所述诱捕固定化载体诱捕固定化了含有硝化细菌的净化水污泥。

说明书

技术领域

本发明涉及诱捕(entrapping)固定化载体及其制造方法、以及使用诱捕固定化载体的废水处理方法及装置。尤其是涉及从含氨的废水中在生物学上将氨进行脱氮的诱捕固定化载体及其制造方法、以及使用诱捕固定化载体诱捕固定化载体的废水处理方法及装置。

背景技术

用于废水处理的存在于活性污泥中的硝化细菌与一般的细菌相比，其繁殖速度慢，特别是在冬季的低水温期，硝化细菌的细菌数减少，硝化活性明显降低。这有时对和硝化细菌具有同样性质的微生物来说也有同样的倾向。

因此，将含硝化细菌的活性污泥在石英沙、活性碳、塑料等付着材料上固定化，将硝化细菌高浓度化，由此改善废水的硝化性能(参考文献：采用微生物固定化法的水处理载体固定化法·诱捕固定化法·生物固定碳法  (株)エヌ·テイ一·エス2000年发行)。

但是，在采用将微生物付着在付着材料上的付着固定化型时，通过付着的微生物的剥离和与作为目的微生物的硝化细菌不同的微生物的付着，不能使硝化细菌充分高浓度化。因此，制造将硝化细菌等有用微生物诱捕固定化到固定化剂内的诱捕固定化载体，将该诱捕固定化载体充填到反应槽中，提高硝化细菌的浓度，由此来提高硝化活性并快速处理废水。

但是，一般认为诱捕固定化载体内的初期的硝化细菌的菌数越多，硝化活性就越高，就可以在早期发挥载体性能。为此，为了提高初期的硝化细菌数，目前的方法是将含有硝化细菌的活性污泥浓缩后诱捕固定化(参考文献：环境微生物工学研究法、P123、技报堂出版、1993年发行)。在此，所谓活性污泥是向污水等有机性废水中吹入空气，使繁殖以后的微生物成为块状的污泥，微生物包括细菌、菌类、原生动物、微小后生物等，废水中的有机物被细菌吸附，在体内摄取·同化使细菌繁殖。将该细菌用原生动物、微小后生物等捕食形成食物连，使生态系统稳定。(出处：技术研讨会讲义(セミナテキスト)、关于活性污泥法的各种故障对策的实际(株)技术情报中心2000年7月)这样的活性污泥一般多含有有机物。

另外，有文献提出使用除诱捕固定化载体之外的担载有用微生物的表面积大的载体的制造方法(例如，特许文献1)。该载体主要是将由无机成分构成的净化水污泥制成颗粒后，通过干燥及烧制得到，从而得到比表面积极高的多孔质微生物载体。又有文献提出，在污泥中混合有用的微生物，或在微生物载体上担载有用微生物。

特许文献1：特许第3131678号公报

但是，使用目前的活性污泥的诱捕固定化载体，存在不能使硝化细菌稳定地增殖，硝化活性的提高较慢且不稳定，不能充分发挥本来的载体性能的问题。其主要原因如下：

1)在浓缩活性污泥而制造诱捕固定化载体时，有时因浓缩引起活性污泥中含有的硝化细菌以外的从属营养细菌数增加，因浓缩条件的不同使目的外的从属营养细菌成为优势种。在此，所谓从属营养细菌，是使用含有较低浓度有机物营养物的培养基长时间(20～28℃、5～7天)培养时，在培养基内形成菌落的所有细菌(自来水实验方法2001年版、日本自来水管道协会、2001年发行)。

2)通常，活性污泥多含有有机物，VSS/SS高达0.7～0.9。使用了这种活性污泥的诱捕固定化载体多含有有机物，从属营养细菌将有机物作为基质消耗溶解氧，同时容易繁殖，由此容易使硝化反应所必须的溶解氧不足。

3)另外，活性污泥形成以称作菌胶团的细菌群为中心聚集了各种微生物的絮凝物。该絮凝物具有容易吸附水中有机物的性质(参考文献：水处理工学P204、技报堂出版、1976年发行)。因此，从属营养细菌将絮凝物吸附的有机物作为基质容易消耗且繁殖溶解氧，由此容易使硝化反应所需的溶解氧不足。

4)所制造的诱捕固定化载体在容器中保存一定时间直到在处理槽中使用。如果该保管时间过长，则诱捕固定化载体内的从属营养细菌消耗溶解氧，容易使诱捕固定化载体内部成为厌氧状态，从而易发生甲烷发酵。持续这样的厌氧状态时，硝化反应所需的溶解氧容易不足。即使在好气槽中使用到达这种状态的诱捕固定化载体，硝化活性的提高也较慢。

另外，在诱捕固定化载体内发生甲烷发酵时，在载体内部易发生气体积存等问题，且也有在保管诱捕固定化载体时，载体的强度和寿命降低的问题。

另外，如特许文献1，在将有用微生物担载到载体中的方法中，很难使微生物稳定地固定在载体中，从而其可能从载体脱落等。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而构成的，其目的在于，提供硝化活性的提高快，且具有稳定的载体强度的诱捕固定化载体及其制造方法、以及使用该载体的废水处理方法及装置。

为了实现所述目的，本发明第一方面提供一种诱捕固定化载体，其将微生物诱捕固定化，其特征在于，所述诱捕固定化载体诱捕固定化了含有硝化细菌的净化水污泥。

一般认为，在净化水场产生的污泥(净化水污泥)中不存在硝化细菌。因此，为将硝化细菌诱捕固定化，目前的办法是不利用净化水污泥作为接种污泥，而专门使用从污水处理场得到的活性污泥作为接种污泥。

但是，本发明者发现：在净化水污泥中除含有无机物较多之外，还含有消化细菌等进行自然净化的微生物。本发明者还发现：通过将这种净化水污泥用于诱捕固定化载体，硝化活性的提高比目前更快，可以得到具有稳定的载体强度的诱捕固定化载体。

根据第一方面，由于诱捕固定化载体将含硝化细菌的净化水污泥诱捕固定化，所以可以使硝化活性的提高快，且能得到稳定的载体强度。

在此，所谓净化水污泥，主要是指在将河水及地下水、水坝湖水进行净化处理时得到的污泥，例如从净化水场采集到的污泥。

第二方面在第一方面的基础上，其特征在于，所述净化水污泥的VSS/SS在0.1～0.3的范围。

第二方面中将净化水污泥按物理特性来规定，由此，因为诱捕固定化载体中含有的净化水污泥的VSS/SS在0.1～0.3的范围，所以可以使硝化活性的提高快，且能得到稳定的载体强度。

在此，所谓VSS/SS，是VSS(Volatile Suspended Solide、JISK0102法)和SS(Suspended Solid、JISK0102法)的比(VSS÷SS)，是表示污泥中的有机物含量的指标之一。

第三方面在第一或第二方面的基础上，其特征在于，所述诱捕固定化载体中含有的所述净化水污泥的平均粒子直径为10μm～30μm的范围。

根据第三方面，通过将诱捕固定化载体中固定化的净化水污泥的平均粒子直径设为10μm～30μm的范围，可以使载体强度得到改善。因而，可以使硝化活性的提高快，且能得到具有稳定强度的载体。

在此，可以直接使用满足所述平均粒子直径范围的净化水污泥，且即使是没有达到所述粒子范围的净化水污泥，也可以使用用凝聚剂和破碎装置等调整到所述范围的净化水污泥。另外，所谓净化水污泥具体是指，以二氧化硅等为主要成分的粒子和凝集了微生物的粒子的平均粒子直径。另外，这种净化水污泥的平均粒子可以容易地用激光衍射/散射式粒度分布仪测定。

本发明第四方面在第一～第三方面中任一方面的基础上，其特征在于，所述每诱捕固定化载体中，以SS浓度含有2质量％以上的所述净化水污泥。

根据第四方面，由于每诱捕固定化载体中以SS浓度含有2质量％的净化水污泥，因此，可以得到硝化活性提高快且具有稳定的强度的载体。另外，更优选每诱捕固定化载体中以SS浓度含有2质量％～10质量％净化水污泥。

本发明第五方面在第一～第四方面中任一方面的基础上，其特征在于，所述诱捕固定化载体中含有的所述净化水污泥的VSS浓度为0.2质量％～2质量％的范围。

本发明者发现：由于诱捕固定化载体中含有的有机物的浓度不同，从而硝化活性的提高速度也不同，进一步研究的结果发现了适合的范围。

根据第五方面，通过将诱捕固定化载体所含有的净化水污泥的VSS浓度设为0.2质量％～2质量％的范围，可以使硝化细菌不容易受到从属营养细菌的影响，可以得到硝化活性提高快且具有稳定强度的诱捕固定化载体。另外，诱捕固定化载体中所含的净化水污泥的VSS浓度优选0.5质量％～1质量％。

为实现所述目的，本发明的第六方面提供一种诱捕固定化载体，其将微生物诱捕固定化，其特征在于，所述诱捕固定化载体诱捕固定化了含有硝化细菌的污泥，并且所述污泥的VSS/SS为0.1～0.3的范围。

根据第六方面，诱捕固定化载体诱捕固定化了含有硝化细菌的污泥，并且将所述污泥的VSS/SS设为0.1～0.3的范围，由此可以得到硝化活性提高快且稳定的载体强度。

在第六方面中，所谓污泥，只要是满足所述组成的污泥，则可以是净化水污泥以外的任何一种，例如：可以是培养污泥、湖泽底泥等。另外，也可以使用在活性污泥中加入净化水污泥和无机凝聚剂、无机物等，将VSS/SS调制到所述范围的污泥作为所述污泥。

第七方面在第六方面的基础上，其特征在于，所述诱捕固定化载体中含有的所述污泥的平均粒子直径为10μm～30μm的范围。

根据第七方面，通过将诱捕固定化载体固定化的污泥的平均粒子直径设为10μm～30μm的范围，可提高载体强度。因此，可得到硝化活性提高快且具有稳定强度的载体。

在此，本方面的污泥在满足所述平均粒子直径的范围时，可以直接用于固定化载体，且即使在没有达到所述平均粒子直径范围的情况下，也可以使用用凝聚剂和破碎装置等调整到所述范围，之后用于诱捕固定化载体。

第八方面在第六或第七方面的基础上，其特征在于，每个所述诱捕固定化载体中以SS浓度含有2质量％以上的所述污泥。

根据第八方面，由于每诱捕固定化载体中以SS浓度含有2质量％以上的满足0.1～0.3范围的污泥，故硝化活性提高更快且可得到稳定强度。另外，更优选每诱捕固定化载体中以SS浓度含有2质量％～10质量％的所述污泥。

第九方面在第六～第八方面中任一方面的基础上，其特征在于，所述诱捕固定化载体中含有的所述污泥的VSS浓度为0.2质量％～2质量％的范围。

根据第九方面，由于将诱捕固定化载体中含有的污泥的VSS浓度为0.2质量％～2质量％的范围，故可得到硝化活性提高快且具有稳定强度的载体。另外，更优选诱捕固定化载体中含有的所述污泥的VSS浓度为0.5质量％～1质量％。

为实现所述目的，本方面第十方面提供一种诱捕固定化载体的制造方法，其特征在于，通过将含有硝化细菌的净化水污泥和固定化材料混合使其凝胶化，将所述净化水污泥作为所述硝化细菌的接种污泥诱捕固定化。

另外，为实现所述目的，本方面第十一方面提供一种诱捕固定化载体的制造方法，其特征在于，将含有硝化细菌且VSS浓度在0.1～0.3范围的污泥与固定化材料混合并使其凝胶化，使得每诱捕固定化载体中的所述污泥的SS浓度成为2质量％以上，将所述污泥诱捕固定化。

第十及第十一方面表示本方面的诱捕固定化载体的制造方法。

第十二方面提供一种废水处理方法，其特征在于，将第一～第九方面中任一方面的诱捕固定化载体投入处理槽中，进行废水处理。

第十三方面提供一种废水处理装置，其特征在于，处理槽内具备：第一～第九方面中任一方面的诱捕固定化载体。

根据第十二及第十三方面，由于是在将本发明的诱捕固定化载体放入处理槽(好气槽)进行废水处理的装置中进行废水处理，所以可以稳定、快速地处理废水。

根据本发明，可以得到硝化活性提高快且具有稳定的载体强度的诱捕固定化载体。

附图说明

图1是表示本发明的诱捕固定化载体制造方法之一例的图。

图2是表示本实施方式的废水处理装置10之一例的说明图。

图3是本实施例的图表。

图4是本实施例的图表。

图5是本实施例的图表。

图6是本实施例的图表。

图7是本实施例的图表。

图中，10…废水处理装置、12…处理槽、14…流入配管、16…诱捕固定化载体、18…流出配管、22…网板、24…散气管。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的诱捕固定化载体及其制造方法、以及使用该载体的废水处理方法及装置的优选实施方式进行说明。

图1是表示本发明的诱捕固定化载体的制造方法之一例。如图1所示，首先将含微生物的净化水污泥和固定化材料混合，调制原料液。其次，在该原料液中添加过硫酸钾等聚合引发剂，在聚合温度是15～40℃优选20～30℃，聚合时间为1～60分钟优选1.5～60分钟的条件下使其聚合(凝胶化)。然后，将凝胶化的载体片切成约3mm见方的方形后，使其成颗粒状。由此，制造本发明的诱捕固定化载体。

作为净化水污泥，主要是在处理河水和地下水、水坝湖水时得到的污泥。例如有从净化水场采集的污泥。需要说明的是，净化水场的水源不特别限定于所述的河流、地下水、水坝等。

净化水污泥的组成是在天然的沙粒组分中通过加入凝聚剂而加入铝等的组成，主要多含有无机成分，此外，也含有进行自然净化的细菌(硝化细菌)。作为所述凝聚剂，可以使用铝类硫酸铝、聚氯化铝(PAC)、氯化铁、聚硫酸铁等一般情况下使用的凝聚剂，没有特别的限制。

净化水污泥的VSS/SS优选0.1～0.3的范围，更优选0.15～0.25的范围。在此，在净化水污泥不满足所述的VSS/SS的范围时，可以将无机物和活性污泥、有机物添加到净化水污泥中，或局部烧结净化水污泥，或者稀释等进行调整。

作为在本实施方式中使用的污泥，不限定于所述净化水污泥，只要是满足VSS/SS在0.1～0.3的范围，则也可以是其他的污泥(培养污泥、湖沼底泥等)。另外，活性污泥的VSS/SS通常是0.7～0.9，但是在添加净化水污泥和无机凝聚剂、无机物等后，也可以使用将VSS/SS调制到所述范围的污泥。

在净化水污泥、或VSS/SS满足0.1～0.3范围的污泥(以下，将这些总称为「净化水污泥」)中，优选含有进行自然净化的微生物，特别是含有硝化细菌群、脱氮细菌群、厌氧性氨氧化细菌群等复合微生物。

所述净化水污泥等的平均粒子直径优选10μm～30μm，更优选10μm～20μm。由此，由于污泥本身作为填充物均匀分散在诱捕固定化载体中，所以可以提高载体的强度。另外，由于所述净化水污泥等与固定化材料的亲和性也高，所以可以与固定化材料均匀混合。

在此，所述净化水污泥等满足所述平均粒子直径的范围时，可以直接在诱捕固定化载体中使用，所述净化水污泥等即使不满足所述平均粒子直径的范围，在用凝聚剂和破碎方法(例如，均化器等)调整到所述平均粒子直径的范围后，也可以在诱捕固定化载体中使用。作为所述凝聚剂和以上所述的相同，可以使用一般所使用的铝类硫酸铝、聚氯化铝(PAC)、氯化铁、聚硫酸铁等。

另外，所述净化水污泥等的黏度比活性污泥的低，例如只要是SS浓度10000mg/L的净化水污泥，则就优选5mpa·s～30mpa·s(20℃)，更优选5mpa·s～15mpa·s(20℃)。净化水污泥等的黏度可以通过与水等溶剂和黏度低的污泥混合、或稀释、添加增粘剂、或浓缩而进行调整。

诱捕固定化载体中的所述净化水污泥等的SS浓度优选2质量％以上，更优选2质量％～10质量％。诱捕固定化载体中的所述净化水污泥等的SS浓度，如上所述可以通过在净化水污泥中添加无机物、稀释或浓缩而进行调整。

诱捕固定化载体中的所述净化水污泥等的VSS浓度优选0.2质量％～2质量％范围的，更优选0.5质量％～1质量％范围的。诱捕固定化载体中的所述净化水污泥等的VSS浓度，如上所述可以通过在净化水污泥中添加无机物、稀释或浓缩而进行调整。

需要说明的是，所述净化水污泥等，可以单独使用，也可以与其他的污泥和微生物等任意组合使用。

所述固定化材料例如有高分子单体、预聚物、低聚物等，但是没有特别的限制。例如可以优选使用聚乙二醇类的聚合物、聚乙烯醇类聚合物。具体地说，环氧乙烷与环氧丙烷的构成比是7∶3，可以优选使用末端基是二丙烯酸酯的分子量为4000的预聚物。

另外，作为所述固定化材料可以使用聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯，聚乙二醇甲基丙烯酸酯等，而且也可以使用以下的预聚物。

(一甲基丙烯酸酯类)聚乙二醇一甲基丙烯酸酯、聚戊二醇一甲基丙烯酸酯、聚丙二醇一甲基丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰基乙氧基氢化二烯邻苯二甲酸酯、甲基丙烯酰基乙氧基氢化二烯丁二酸酯、甲基丙烯酸三氯二羟丙酯、甲基丙烯酸硬脂酰酯、甲基丙烯酸二羟基酯、甲基丙烯酸乙酯等。

(一丙烯酸酯类)丙烯酸二羟乙酯、丙烯酸二羟丙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酰酯、丙烯酸硬脂酰酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸环己酯、甲氧基三乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸二乙氧基乙酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸苯氧基乙酯、壬基苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、壬基苯氧基聚丙二醇丙烯酸酯、硅改性丙烯酸酯、聚丙二醇一丙烯酸酯、丙烯酸苯氧基乙酯、苯氧基二乙二醇丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、丙烯酰乙氧基氢化二烯丁二酸酯、丙烯酸月桂酰酯等。

(二甲基丙烯酸酯类)1，3丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，4丁二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、己二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、聚戊二醇二甲基丙烯酸酯、二羟基1，3二甲基丙烯酰氧基丙烷、2，2双四甲基丙烯酰氧基乙氧基苯丙烷、3，2双四甲基丙烯酰氧基二乙氧基苯丙烷、2，2双四甲基丙烯酰氧基多乙氧基苯丙烷等。

(二丙烯酸酯类)乙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、1，6己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、2，2双四丙烯酰氧基二乙氧基苯丙烷、2羟基1丙烯酰氧基3甲基丙烯酰氧基丙烷等。

(三甲基丙烯酸酯类)三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等。

(三丙烯酸酯类)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷EO加成三丙烯酸酯、丙三醇PO加成三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

(四丙烯酸酯类)季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、二三羟甲基丙烷四丙烯酸酯等。

(尿烷丙烯酸酯类)尿烷丙烯酸酯、尿烷二甲基丙烯酸酯、尿烷三甲基丙烯酸酯等。

(其它)丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基丙烯酰胺等。

需要说明的是，所述的固定化材料，可以单独使用其中一种，也可以将两种或两种以上组合使用。

本实施方式中，就诱捕固定化载体的聚合而言，使用了过硫酸钾的游离基聚合是最佳的，但也可以是使用了紫外线和电子线的聚合及氧化还原聚合。在使用了过硫酸钾的游离基聚合中，过硫酸钾的添加量优选在0.001质量％～0.25质量％范围内，铝类聚合催化剂的添加量优选在0.001质量％～0.5质量％范围内。其种类优选使用β二甲胺基丙腈、NNN’N’四甲基亚乙基二胺等。另外也优选使用亚硫酸苏打等。这些聚合引发剂和聚合催化剂可以单独使用，也可以二种以上组合使用。

另外，在本实施方式中，作为诱捕固定化载体的成形方法，示例有片成形法，但不限于这种方法，也可以采用管成形法、滴下造粒法、块成形法。

如上所述，优选使诱捕固定化载体在废水处理的本运转前活性化(驯养)。作为诱捕固定化载体的活性化方法，优选使含氨和亚硝酸的实际废水或合成废水与诱捕固定化载体接触的方法。

然后，对将所述诱捕固定化载体适用于以除去氮为目的的废水处理的例子进行说明。图2是说明本发明的使用了诱捕固定化载体的废水处理装置10之一例的图。

如图2所示，废水处理装置10主要备有处理原水的处理槽12、使含有氨的原水流入到处理槽12的流入配管14、投入到处理槽12内的本发明的诱捕固定化载体16、使处理水从处理槽12内流出的流出配管18。

处理槽12是在其内部设置有诱捕固定化载体16，处理从流入配管14流入的含有氨的原水，除去氨的装置。在处理槽12中，在处理槽12的流出口附近设置有用于抑制诱捕固定化载体16的流出的网板。另外，在处理槽12内设置有用于使硝化反应所需的气泡冒出的散气管24。

处理槽12内的诱捕固定化载体16的填充率，作为容积％，优选5％～40％，更优选8％～20％。另外，只要是附着载体，则填充率按容积％优选40％～90％，更优选50％～80％。

通过这种构成，含有氨的原水从流入配管14流入处理槽12，利用本发明的诱捕固定化载体16内的微生物(硝化细菌等)进行硝化反应，使原水中的氨氧化成亚硝酸和硝酸。需要说明的是，硝化反应所需的气体由散气管24供给。而且，处理废水通过网板22从流出配管18流出。

这样，通过将本发明的诱捕固定化载体16填充在处理槽12内，可以稳定地进行废水处理。另外，活性的提高快且处理时间会大幅度缩短。

利用以上说明的本发明的诱捕固定化载体及其制造方法、以及用其进行废水处理的方法及装置，可以得到硝化活性提高快且具有稳定的载体强度的诱捕固定化载体。

以上对本发明的诱捕固定化载体及其制造方法、以及用其进行废水处理的方法及装置的实施方式进行说明，但本发明并不限于所述实施方式，可以采用各种方式。

例如，在本实施方式中，对含有硝化细菌的诱捕固定化载体进行了说明，但也可以应用于含有硝化细菌以外的难于增殖的微生物的诱捕固定化载体。

另外，不仅是诱捕固定化载体，对于其他的微生物载体(附着固定化载体、接触滤材)所使用的微生物和污泥来说，也可以使用本发明的污泥(净化水污泥等)。

实施例

下面，对实施例做详细说明，但本发明并不限于以下实施例。

1)污泥的种类

首先，改变污泥种类，制作诱捕固定化载体，比较硝化性能。

(诱捕固定化载体的材料)

污泥种类：净化水污泥(VSS/SS＝0.198)  (实验1)

湖沼底泥(实验2)、活性污泥(实验3)、厌氧污泥(实验4)

每载体的污泥浓度：2质量％-载体

固定化材料：聚乙二醇二丙烯酸酯                  5质量％

聚合催化剂：NNN’N’四甲基亚乙基二胺0.0500质量％

聚合引发剂：过硫酸钾                            0.0025质量％

关于所述四种的每一种污泥，将所述固定化材料、聚合引发剂及聚合催化剂等混合，在聚合温度20℃下，进行30分钟的聚合后，使其成为约3mm的方形，制造四种诱捕固定化载体。需要说明的是，作为厌氧污泥使用甲烷发酵槽内的污泥。

(废水处理条件)

使用废水：无机合成废水(含有氨态氮40mg/L)

处理槽12的容积：2L

诱捕固定化载体16的填充率：10％

散气量：2L/(L·分钟)

滞留时间：3小时

处理温度：20℃

关于所述四种诱捕固定化载体，用所述处理条件分别进行废水处理(驯养)。每载体的硝化速度，通过测定流入废水和处理废水的氨态氮，根据其减少量算出，此时的结果示于图3。

如图3所示，就每载体的硝化速度在到达100mg-N/L-载体·h所需的日期而言，使用了净化水污泥的载体(实验1)最短，是13日。

另一方面，使用了活性污泥的载体(实验3)是19日，使用了湖沼底泥的载体(实验2)是24日，使用了厌氧污泥的载体(实验4)是28.5日，比使用任何净化水污泥的载体(实验1)都长。由此可知，使用了净化水污泥的诱捕固定化载体硝化活性的提高最快。

其次，为研究所述结果是否是由硝化细菌引起，用MPN法(MostProbable Number)测定各诱捕固定化载体所含的硝化细菌数。

另外，测定各诱捕固定化载体的载体强度。就诱捕固定化载体的载体强度而言，使用流变仪，在颗粒上面慢慢加压，测定颗粒破损的压力(kg)，用颗粒截面积(cm²)算出分配载体强度(MPa/cm²)，该结果示于表1。

表1

污泥的种类硝化细菌数(个/mL-载体)载体强度(MPa/cm²)实验1净化水污泥6×10³0.72实验2湖沼底泥2×10²0.32实验3活性污泥2×10⁵0.51实验4厌氧污泥8×10²0.35

如表1所示可确认，诱捕固定化载体所含的硝化细菌数，从多到少的顺序是：活性污泥＞净化水污泥＞厌氧污泥＞湖沼底泥，所述(图3)的硝化活性的提高所需时间不一定与硝化细菌没有比例关系。这样，净化水污泥的硝化细菌的快速增长，一般认为是由于未形成如活性污泥之类的块状，从而吸附的有机物少，载体中的有机物浓度低，因此，成为从属营养细菌难于繁殖的环境，使消化细菌容易增殖。

另外，诱捕固定化载体的载体强度，使用净化水污泥的载体(实验1)最高，是通常活性污泥的约1.4倍。

2)净化水污泥的组成(VSS/SS)

下面，研究了净化水污泥的组成和除去氮性能的关系。在本例中，使用了具有表2所示组成的2种净化水污泥和作为比较用的活性污泥。

(污泥的组成)

表2

污泥的种类  净化水污泥  P  净化水污泥  Q  活性污泥 SS(mg/L)※1  81000  36000  29000 VSS(mg/L)※2  16000  6400  23000 VSS/SS(％)  19.8  17.8  79.3 Al含有率(％一对SS)  9.5  9.4  1.1 Fe含有率(％一对SS)  7.7  3.2  0.4

※1  SS：浮游物质或悬浮物质。含无机物、有机物。

※2  VSS：SS之中，通过强热挥发的物质，主要是有机物。

如表2所示，就净化水污泥P、Q而言，与活性污泥相比，污泥中的有机物含有率VSS/SS极低。与此相反，就污泥中的无机物(Al、Fe)的含有率而言，净化水污泥P、Q中多。

使用表2所示的各种污泥，与所述1)相同，制造表3所示的诱捕固定化载体。

表3

污泥种类  每载体污泥的SS浓度(mg/L)实验1净化水污泥P  54000实验2净化水污泥Q  20000实验3活性污泥  20000

关于表3所示的各诱捕固定化载体，用与所述1)相同的条件进行废水处理实验，测定相对经过天数的处理水中的氨态氮浓度。将此结果表示在图4中。

如图4(a)所示，在使用净化水污泥P的实验1中，经过15日后，处理水中的氨态氮几乎被完全除去。与其相同，在使用净化水污泥Q的实验2中，如图4(b)所示，经过20后，处理水中的氨态氮也被几乎完全除去。

与其相对，在使用目前的活性污泥的实验3中，需要28日才能达到几乎完全除去处理水中的氨态氮的水平。

这样，使用目前的活性污泥时，认为与使用了本发明的净化水污泥的实验1及2相比，要除去处理水中的氨态氮需要更长的时间。由此可知，使用所述净化水污泥的诱捕固定化载体可以大幅度地缩短除去氮的性能提高的时间。

3)净化水污泥的平均粒子直径

下面，对于使用了净化水污泥的诱捕固定化载体，对净化水污泥的平均粒子直径和诱捕固定化载体的载体强度的关系进行了研究。

在本例中，使用所述1)的净化水污泥作为净化水污泥。净化水污泥的平均粒子直径通过添加凝聚剂和使用均化器进行调整。其他的用与所述1)相同的条件制作诱捕固定化载体。

诱捕固定化载体的载体强度和所述相同，使用流变仪，在颗粒上面慢慢加压，测定颗粒破损的压力(kg)，由截面积(cm²)算出分配载体强度(MPa/cm²)，该结果示于表5。

如图5所示，若净化水污泥的平均粒子直径在30μm以下，则载体强度大致恒定提高。但是，平均粒子直径超过30μm时，认为载体强度会慢慢降低。一个原因认为这是由于净化水污泥本身作为填充剂而起作用。认为可得到是目前活性污泥的约1.4倍的高强度。

另外，净化水污泥的平均粒子直径难于调整到不足10μm大小。由此，认为净化水污泥的平均粒子直径优选在10μm～30μm范围。

4)诱捕固定化载体中的净化水污泥的SS浓度

下面，对于使用了净化水污泥的诱捕固定化载体，研究载体中的净化水污泥的SS浓度和硝化速度的关系。

在本例中，载体中的净化水污泥的SS浓度在1质量％～6质量％的范围，用和所述1)相同的条件制造诱捕固定化载体。

(废水处理条件)

使用废水：无机合成废水(含有氨态氮40mg/L)

处理槽12的容积：2L

诱捕固定化载体16的填充率：10％

散气量：2L/(L·分钟)

滞留时间：3小时

处理温度：20℃

用所述处理条件分别对所述诱捕固定化载体进行废水处理(驯养)。而且，在20℃温度下经过2周后，测定每载体的硝化速度。每载体的硝化速度通过使用了无机合成废水的分批实验进行测定。将此时的结果示于图6。

如图6所示，随着载体中的净化水污泥的SS浓度的增加，硝化速度增加，当载体中的净化水污泥的SS浓度达到2质量％以上时，硝化速度稳定，大致显示为一定的值。由此可知，只要载体中的净化水污泥的SS浓度在2质量％以上，消化细菌的浓度就高，硝化反应的提高就快。

5)诱捕固定化载体中的净化水污泥的VSS浓度

下面，对于使用了净化水污泥的诱捕固定化载体，研究载体中的净化水污泥的VSS浓度和硝化细菌的增加率的关系。

在本例中，作为净化水污泥使用所述1)的净化水污泥。载体中的净化水污泥的VSS浓度通过在灭菌的净化水污泥中添加灭菌的净化水污泥而进行调整。硝化细菌使用培养的硝化细菌，制造诱捕固定化载体，以使每载体的硝化细菌数成为40000个/ml-载体。其他的用和所述相同的条件制造诱捕固定化载体。

而且，在20℃的温度下，经过2周后测定每载体的硝化细菌的增加率。设驯养2周后的硝化细菌数/驯养前的硝化细菌数为硝化细菌的增加率，硝化细菌数用MPN法测定。该结果示于图7。

如图7所示，只要载体中的净化水污泥的VSS浓度在0.2质量％～2质量％的范围，硝化细菌就增加到约500倍，硝化细菌的增加率高。而且，只要载体中的净化水污泥的VSS浓度在0.5质量％～1质量％的范围，硝化细菌就增加到约1000倍，硝化细菌的增加率更高。

通常认为这一原因是因为：只要载体中的净化水污泥污泥的VSS浓度不足0.2质量％，在载体内和硝化细菌共生的微生物就难于增殖，不能充分发挥降低硝化细菌的增殖度的作用。而且，当载体中的净化水污泥的VSS浓度超过2质量％时，从属营养细菌容易将有机物氧化，硝化反应所需要的溶解氧不足，硝化细菌难于增殖。