排水処理システム及び浄化システム
【課題】浄化能力が高く、簡便で省スペース化も可能な排水処理システムを提供する。
【解決手段】排水処理システムは、嫌気槽３０と、好気槽４０と、浮上分離槽５４，接触曝気槽６０，生物濾過槽６６，浮上物貯留・分解槽５８を含む多機能処理装置５０と、濾過・放流槽８０を中心に構成されている。前記嫌気槽３０，好気槽４０，生物濾過槽６６，濾過槽本体８４には、希土類（レアアース）鉱物濾過材３２，４６Ａ，４６Ｂ，７０，８８が設けられており、前記接触曝気槽６０には、揺動床６２が設けられている。前記希土類鉱物濾過材を利用することにより、簡便かつ省スペースでありながら、畜産排水などを高性能に浄化処理できるとともに、処理時間の短縮も可能となる。
【解決手段】排水処理システムは、嫌気槽３０と、好気槽４０と、浮上分離槽５４，接触曝気槽６０，生物濾過槽６６，浮上物貯留・分解槽５８を含む多機能処理装置５０と、濾過・放流槽８０を中心に構成されている。前記嫌気槽３０，好気槽４０，生物濾過槽６６，濾過槽本体８４には、希土類（レアアース）鉱物濾過材３２，４６Ａ，４６Ｂ，７０，８８が設けられており、前記接触曝気槽６０には、揺動床６２が設けられている。前記希土類鉱物濾過材を利用することにより、簡便かつ省スペースでありながら、畜産排水などを高性能に浄化処理できるとともに、処理時間の短縮も可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理システム及び浄化システムに関し、更に具体的には、畜産排水や汚染土壌及び汚染地下水などを浄化するのに適した排水処理システム及び浄化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
畜産排水などの処理装置としては、例えば、液状の家畜排泄物が無希釈で供給される脱窒槽と、その脱窒槽内の液が供給される硝化槽と、硝化槽内の液を前記脱窒槽へ戻す循環手段が設けられ、前記硝化槽内の液中の活性汚泥を通過させずに液分を通過させる濾過体が、前記硝化槽内の液中に浸漬する状態で設けられ、前記濾過体を通して前記硝化槽内の液を吸引して槽外に排出する吸引手段が設けられている家畜排泄物浄化装置がある（特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−５７７７９号公報
【０００３】
また、有害物質で汚染された汚染土壌及び地下水の浄化方法として、例えば下記特許文献２には、土壌及び地下水の汚染の浄化方法が開示されている。当該技術によれば、地下水の上流側に栄養源注入井戸を少なくとも一箇所以上設けたうえ、有害汚染物質が地中に流入する原位置において、地下水の流れる帯水層まで縦方向にドレーン材を打ち込むことにより、ドレーン材によって上部シルト層に地下水や、溶出した栄養源が浸透させることができ、微生物をほぼ均等に分布させることにより、増殖、活性化させ有害汚染物質が浄化させる。
【特許文献２】特開２００６−１１０４０４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、浄化後の排水や地下水の再利用も視野に入れると、浄化能力の一層の高性能化は必須であり、かつ、簡便で省スペース化の実現も可能であれば、なお好都合である。
【０００５】
本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、浄化能力が高く、簡便で省スペース化も可能な排水処理システム及び浄化システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明の排水処理システムは、排水の嫌気性処理を行う嫌気槽，散気手段を備えており、前記嫌気槽を通過した排水の好気性処理を行う好気槽，微細気泡発生手段を備えており前記好気槽を通過した排水から浮上物を分離する浮上分離槽と、微細気泡発生手段と揺動床が設置されており前記浮上物が分離された排水の曝気処理を行う接触曝気槽と、微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材が設置されており曝気処理後の排水の濾過を行う生物濾過槽と、前記浮上分離槽で分離された浮上物を貯留して分解する浮上物貯留・分解槽とを含む多機能処理装置，微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材が設置されており、前記生物濾過槽を通過した排水を更に濾過する濾過槽と、該濾過槽を通過した処理排水を貯留するとともに外部に放流可能な放流槽とを含む濾過・放流槽，を備えたことを特徴とする。
【０００７】
主要な形態の一つは、前記嫌気槽又は好気槽の少なくとも一方が、希土類鉱物からなる濾過材を含むことを特徴とする。他の形態は、前記排水が、畜産排水であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の浄化システムは、汚染土壌の下にある不透水層まで達し遮水効果を有する遮蔽壁によって囲まれた一定の範囲内に設置される浄化システムであって、前記不透水層より上の地下水域から汚染地下水を揚水する揚水ポンプと、揚水した汚染地下水を外部へ送水する送水ポンプとを有する中継タンク，微細気泡発生手段を備えており前記中継タンクから送られた汚染地下水から浮上物を分離する浮上分離槽と、微細気泡発生手段と揺動床が設置されており前記浮上物が分離された汚染地下水の曝気処理を行う接触曝気槽と、微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材とが設置されており曝気処理後の汚染地下水の濾過を行う生物濾過槽と、前記浮上分離槽で分離された浮上物を貯留して分解する浮上物貯留・分解槽とを含む多機能処理装置，微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材が設置されており、前記生物濾過槽を通過した汚染地下水を更に濾過する濾過槽，該濾過槽を通過した処理後の地下水を、前記地下水域より上方の未改良土壌層へ戻すリターン手段，を備えたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、浮上分離槽と、揺動床を備えた接触曝気槽と、希土類（レアアース）鉱物を濾過材として用いた生物濾過槽とを備えた多機能処理装置の前に、(1)排水の嫌気性及び好気性処理を行う嫌気槽及び好気槽を設ける，あるいは、(2)揚水した汚染地下水を貯留する中継タンクを設ける。そして、前記(1)及び(2)のいずれの場合も、前記多機能処理装置の後に、前記希土類鉱物を濾過材として用いた濾過槽を設けることとした。このため、簡便かつ省スペースでありながら、排水や汚染地下水（及び汚染土壌）の高性能な処理が可能となるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
最初に、図１及び図２を参照しながら本発明の実施例１を説明する。本実施例は、本発明を、畜産（主として養豚場）排水の「脱窒」を目的とした排水処理システムに適用した例である。図１(A)は本実施例による浄化処理の流れを示す図，図１(B)は本実施例のシステムの全体構成を示す平面図，図１(C)は前記(B)の断面図である。図２は、本実施例を構成する多機能処理装置の浮上分離槽及び浮上物貯留・分解槽を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印Ｆ２方向から見た側面図，(C)は浮上物移流管を示す図である。本実施例の浄化システムは、嫌気槽３０，好気槽４０，多機能処理装置５０，濾過・放流槽８０を中心に構成されており、この他に、既設処理水槽１０，計量槽２０，ブロア１１０，制御盤１２０や、必要に応じてオゾン処理槽１００などが設けられる。
【００１２】
前記既設処理水槽１０は、内部に送水ポンプ１２を備えており、該送水ポンプ１２に接続された揚水パイプ１４によって、排水が計量槽２０に送られる。該計量槽２０には、前記既設処理水槽１０へ排水を戻すための返送パイプ１６と、計量された排水を嫌気槽３０へ送るための嫌気槽流入パイプ２２が設けられている。
【００１３】
前記嫌気槽３０は、前記計量槽２０から送られた排水の嫌気性処理を行うものであって、本実施例では、槽の底部に希土類（レアアース）鉱物からなる希土類鉱物濾過材（レアアース鉱物濾過材）３２が設置されている。希土類鉱物には、ランタン[La]，セリウム[Ce]，プラセオジミウム[Pr]，ネオディミウム[Nd]，プロメチウム[Pm]，サマリウム[Sm]，ユーロピウム[Eu]，ガドリニウム[Gd]，テルビウム[Tb]，ジスプロジウム[Dy]，ホルミウム[Ho]，エルビウム[Er]，ツリウム[Tm]，イテルビウム[Yb]，メテチウム[Lu]，スカンジウム[Sc]，イットリウム[Y]の元素群（ランタノイド）のいずれかが含まれている。このような希土類鉱物には、遠赤外線の放射体としての働きがあることが分かっており、更に多孔質鉱石には、悪臭ガスを吸収したり、細菌（微生物）を吸着・吸蔵したりする機能もある。本実施例では、嫌気槽３０にも希土類鉱物を取り入れることによってその特性とパワーを活かし、従来の濾過材では考えられない現象を引き起こしている。
【００１４】
具体的には、次のような機能がある。
(1)強い吸着力：鉱石の有する吸着作用は、超多孔性であり表面積が極めて広いこと、主成分が無水珪酸，酸化アルミニウムであること等から、吸着作用，イオン交換作用が水銀，銅，鉛，カドミウム等の有害重金属をよく除去する。
(2)ミネラルの溶出：これらの鉱石を水中に入れると、水中の遊離塩素や汚濁物質，有機物，雑菌等を吸着除去する。
(3)ｐＨ緩衝能：酸性水もアルカリ水も、ともに中性に近づける。
【００１５】
本実施例では、前記嫌気槽３０のほか、後述する好気槽４０，多機能処理装置５０，濾過・放流槽８０においても、前記希土類鉱物濾過材が用いられている。本実施例の各所で利用しうる希土類鉱物の種類と成分組成の一例を下記表１に示す。
【表１】
【００１６】
次に、好気槽４０について説明する。好気槽４０には、前記嫌気槽３０によって嫌気性処理が施された排水が、好気槽流入パイプ３４によって送られ、好気性処理が施される。該好気槽４０は、底部に散気管４２を備えており、その上方には、二段の濾過材設置架台４４Ａ，４４Ｂが設けられ、そこに希土類鉱物濾過材４６Ａ，４６Ｂが設置されている。前記希土類鉱物濾過材４６Ａ，４６Ｂの材料及び機能などは、前記希土類鉱物濾過材３２と同様である。該好気槽４０で処理された排水は、処理装置流入パイプ４８によって、多機能処理装置５０に送られる。
【００１７】
前記多機能処理装置５０は、複数の処理機能を備えたものであって、仕切板５２Ａ〜５２Ｃによって、浮上分離槽５４，接触曝気槽６０，生物濾過槽６６，浮上物貯留・分解槽５８に区切られている。前記浮上分離槽５４は、微細気泡発生装置５６を備えており、前記好気槽４０を通過した排水から、浮上物を分離させるものである。分離した浮上物の移動は、水位変動による自然流移動を利用している。これについては後述する。前記微細気泡発生装置５６は、公知の微細気泡発生機構を備えたノンフィルター多用途簡易浮上泡沫分離装置（例えば、「テックフォーマー」（登録商標）（テック工業有限会社製の微細気泡発生装置））などが利用可能である。
【００１８】
前記微細気泡発生装置５６によれば、次のような利点がある。
(1)ミクロン気泡：気泡径最頻値が１ｍｍ以下のミクロン気泡を発生させる。横方向の拡散力に優れ、槽全体にミクロン気泡が拡散する。これによって、曝気、浮上分離、泡沫分離などの効果が大きくなる。
(2)ポータブル：小型、軽量で持ち運びが容易。
(3)セットフリー：処理槽や処理域に直接沈めて使用できるため、随時使用箇所に合わせて設置が可能。電源があれば設置のための特別な器具が不要である。
(4)メンテナンスフリー：新開発の特殊インペラーが、機械剪断方式でミクロン気泡を発生させるため、使用中の目詰まりなどがない。
(5)省電力：消費電力が小さい（１００Ｖ・１００Ｗ〜２００Ｖ・７５０Ｗ）。特別の電源供給の必要がない。
【００１９】
前記浮上分離槽５４で浮上物が分離された排水は、中間水移流パイプ５４Ａによって接触曝気槽６０へ送られ、排水から分離された浮上物は、浮上物移流パイプ５４Ｂによって浮上物貯留・分解槽５８へ送られる。該浮上物貯留・分解槽５８には、図２に示すように、揺動床５９Ａや微細気泡ディフューザー５９Ｂが設けられており、ここで分解処理された浮上物が、処理水返送用のパイプ５８Ａから前記既設処理水槽１０へ送られる。
【００２０】
本実施例の多機能処理装置５０では、前記浮上分離槽５４で分離された浮上物を、回収器具を使用せずに浮上物貯留・分解槽５８へ移流させる方法をとっている。具体的には、図２(B)に示すように、浮上分離槽５４から接触曝気槽６０への中間水移流パイプ５４Ａの水位よりも５０〜７０ｍｍ程度上げた位置に、浮上物貯留・分解槽への浮上物移流パイプ５４Ｂの開口５５Ａを設け、移流口のエルボ５５Ｂを接着固定せずに左右に回転できるようにする（図２(C)参照）。そして、前記エルボ５５Ｂに、２００〜３００ｍｍ長さの単管５５Ｃを接続し、浮上分離槽５４の中間水移流パイプ５４Ａの水位とのバランスをとり、浮上物のみが浮上物貯留・分解槽５８に移流するように調節する。これによって、浮上物貯留・分解槽５８の処理水返送用のパイプ５８Ａの水位を前槽との落差に関係なく設定することができる。
【００２１】
一方、前記接触曝気槽６０は、図示の例では、底部が連通した仕切りによって２つのブロックに区切られており、それぞれに揺動床（揺動濾床）６２と微細気泡ディフューザー（微細気泡発生装置）６４を備えている。該接触曝気槽６０を通過することによって、排水に曝気処理が施される。前記揺動床６２は、「バイオフリンジ」（エヌ・イー・ティ株式会社製）のように、繊維濾過材の特長を活かし必要機能を最大限に具備した画期的な接触材であって、表面の微生物層保持性が高く、しかも循環水流による揺動効果で過剰付着分が表面から連続剥離する。
【００２２】
これにより従来の接触材のもつ閉塞，一斉離脱の欠点を完全に解消する。表面に微生物層が安定的に保持されることから、食物連鎖が形成され、汚泥沈降性の向上，高ＭＬＳＳ化により汚泥発生量が減少となり、汚泥処理無しの処理フローも可能となる。同時に脱窒効果もあり、コストパフォーマンスは最高である。具体的には、下記のような利点がある。
(1)処理能力が２〜５倍（省スペース・増設不要）。
(2)汚泥発生量が１／５〜１／１０（汚泥処理なし）。
(3)油分、ＳＳが高くても凝集前処理不要（ＳＲＴ増加効果）。
(4)長期間（１５年以上）安定使用、メンテナンスフリー効果によりコスト削減。
(5)低濃度（短時間処理：数分）、高濃度（１０，０００ｍｇ・ｌ）も問題なし。
【００２３】
前記接触曝気槽６０で曝気された排水は、パイプ６０Ａによって生物濾過槽６６へ送られる。生物濾過槽６６は、底部が連通した仕切りによって３つのブロックに区切られており、それぞれの底部に微細気泡ディフューザー（微細気泡発生装置）７２を備え、その上方には濾過材設置架台６８上に設置された希土類鉱物濾過材７０を備えている。該希土類鉱物濾過材７０の材料や機能は上述した通りである。
【００２４】
前記生物濾過槽６６を通過して濾過された排水は、濾過槽流入パイプ７４によって、濾過・放流槽８０へ送られる。濾過・放流槽８０は、仕切板８２によって濾過槽本体８４と放流槽９４に分けられている。前記濾過槽本体８４は、底部が連接した仕切りによって２つのブロックに区切られており、それぞれの底部に微細気泡ディフューザー９０と、その上方に濾過材設置架台８６によって支持された希土類鉱物濾過材８８を備えており、前記多機能処理装置５０の生物濾過槽６６で処理された排水を更に濾過する。そして、該濾過槽本体８４で濾過された排水は、パイプ９２によって隣接する放流槽９４へ送られる。
【００２５】
該放流槽９４の底部には微細気泡ディフューザー９６が設けられており、上方には処理済みの排水を外部に放流するためのパイプ９８が設けられている。該パイプ９８は、濾過・放流槽８０の外部で、放流パイプ９８Ａと希釈水返送パイプ９８Ｂに分岐している。希釈水返送パイプ９８Ｂは、前記多機能処理装置５０の浮上物貯留・分解槽５８のパイプ５８Ａと合流し、前記パイプ５８Ａを流れる分解物を希釈して、前記既設処理水槽１０へ送り返している。一方、前記放流パイプ９８Ａで放流される水は、洗浄水や散水用としてリサイクル利用が可能である。あるいは、前記放流パイプ９８Ｂを、必要に応じてオゾン処理槽１００へ接続し、オゾン処理を施してから放流するようにしてもよい。
【００２６】
このほか、本実施例の浄化システムでは、ブロア１１０と制御盤１２０が設けられている。前記ブロア１１０は、前記散気管４２，微細気泡ディフューザー６４，７２，９０，９６に接続されるとともに、前記制御盤１２０に接続され、その動作が制御されている。また、前記制御盤１２０は、前記ブロア１１０のほか、送水ポンプ１２，微細気泡発生装置５６に接続され、それらの動作を制御している。
【００２７】
＜実験例＞・・・本実施例の浄化システムを利用した実験例について説明する。下記の条件にて処理を行い、原水と、嫌気槽３０，好気槽４０，浮上分離槽５４，接触曝気槽６０，生物濾過槽６６での処理水を採取して、水素イオン濃度，浮遊物質量，化学的酸素要求量，生物学的酸素要求量，ノルマルヘキサン抽出物含有量，窒素含有量，リン含有量について分析を行った。
【００２８】
(1)原水：排水処理施設における処理水槽の処理水（本来であれば放流水）を使用した。
(2)嫌気槽：嫌気槽３０のタンク底部に、希土類（レアアース）鉱物を処理対象液８０ｌに対して約８％（容量）を充填した。静置状態で、２２時間３０分放置。
(3)好気槽：好気槽４０の４カ所に、接触材として希土類（レアアース）鉱物１ｋｇ／個を吊り下げて曝気した。２２時間３０分連続曝気。
(4)浮上分離槽：好気槽４０の磁気ディスクをはずし、テックフォーマー（微細気泡発生装置）をセットし始動した。テスト的に凝集剤を添加したが、テスト水量に対してテックフォーマーの気泡発生量が大きく極度の攪拌状態となり結果が得られなかった。３０分で終了（計量数値は参考値として扱う）。
(5)接触曝気槽：バイオフリンジによる処理。「ＫＦ菌」（酵素微生物生剤ないし微生物・酵素製剤）及び活性促進剤「エコロクリスタル」（潮技研株式会社製）若干量を添加した。
(6)生物濾過槽：濾過材として、希土類（レアアース）鉱物８０％、バイオフリンジ塊２０％を使用した。槽の入りと出を小型ポンプで循環させた。２２時間３０分連続運転。
【００２９】
前記「ＫＦ菌」としては、例えば、特許第２５８１５２１号に開示されている以下に示すものが使用される。
細菌 １×１０９ ＣＦＵ／ｇ
内訳 ５×１０８ ＣＦＵ／ｇ グラム陽性カン菌
３×１０８ ＣＦＵ／ｇ グラム陰性カン菌
２×１０８ ＣＦＵ／ｇ グラム陽性球菌
４×１０７ ＣＦＵ／ｇ 有芽胞菌
酵母 ５×１０７ ＣＦＵ／ｇ
糸状菌 ９×１０４ ＣＦＵ／ｇ
【００３０】
以下の表２に、放流規制値とともに分析結果を示す。この結果から、生物濾過槽６６を通過した時点で、全ての分析項目について放流規制値を下回ることが確認できた。
【表２】
【００３１】
このように、実施例１によれば、浮上分離槽５４と、揺動床６２を備えた接触曝気槽６０と、希土類鉱物濾過材７０を備えた生物濾過槽６６とを含む多機能処理装置５０の前に、嫌気槽３０及び好気槽４０を設け、前記多機能処理装置５０の後に、希土類鉱物濾過材８８を備えた濾過・放流槽８０を設けることとした。このため、簡便かつ省スペースでありながら、畜産排水の高性能な処理が可能になるという効果が得られる。また、処理時間の短縮によりコストの削減も図ることができる。
【実施例２】
【００３２】
次に、図３を参照しながら本発明の実施例２を説明する。なお、上述した実施例と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする。図３(A)は本実施例による浄化処理の流れを示す図，図３(B)は本実施例のシステムの全体構成を示す平面図，図３(C)は前記(B)の断面図である。本実施例は、本発明の浄化システムを、汚染土壌及び汚染地下水の浄化に適用した例であって、本システムと一般土壌細菌によって汚染物質を浄化・除去するものである。本実施例の浄化システムは、未改良土壌層（汚染土壌層）の下にある不透水層２００まで達する遮水効果を有する遮蔽壁２０８によって囲まれた範囲内に設置されており、中継タンク２２０，多機能処理装置５０，濾過槽２４０を中心に構成され、この他に、吸引井戸２１０，計量槽２３０，リターン井戸２６０，バイオタンク２７０，ブロア２８０，制御盤２９０などを含んでいる。また、前記不透水層２００上は、地下水域２０２，未改良土壌層２０４，改良土２０６の順に層が形成されている。
【００３３】
前記吸引井戸２１０は、改良土２０６及び未改良土壌層２０４を貫通しており、その内側に配設された吸引パイプ２１２の先端が、地下水域２０２に達している。中継タンク２２０は、前記吸引パイプ２１２に接続されており前記地下水域２０２から汚染地下水を揚水する揚水ポンプ２２２と、揚水した汚染地下水を送水パイプ２２６によって計量槽２３０へ送る送水ポンプ２２４を備えている。前記計量槽２３０には、前記中継タンク２２０へ汚染地下水を戻すための返送パイプ２３２と、計量された汚染地下水を多機能処理槽５０へ送るための処理装置流入パイプ２３４が設けられている。
【００３４】
前記多機能処理装置５０は、上述した実施例１と同様の構成となっている。すなわち、
(1)微細気泡発生装置５６を備えており前記計量槽２３０から送られた地下水から微粒夾雑物を浮上分離する浮上分離槽５４，
(2)微細気泡ディフューザー６４と揺動床６２が設置されており、前記浮上物が分離された汚染地下水の曝気処理を行う接触曝気槽６０，
(3)微細気泡ディフューザー７２と希土類鉱物濾過材７０とが設置されており、曝気処理後の汚染地下水の濾過を行う生物濾過槽６６，
(4)浮上分離槽５４で分離された浮上物を貯留して分解する浮上物貯留・分解槽５８，
を含む構成となっている。このような多機能処理装置５０では、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）の分解処理も行われる。そして、前記生物濾過層６６を通過した汚染地下水が、濾過槽流入パイプ７４によって濾過槽２４０へ送られ、前記浮上物貯留・分離層５８で分解処理された浮上物が、パイプ５８Ａから排出される。
【００３５】
前記濾過槽２４０は、仕切板２４２Ａ，２４２Ｂによって濾過槽本体が３つの濾過室２４４，２４６，２４８に仕切られており、各濾過室は、底部が連接した仕切板２４２Ｃによってそれぞれ２つのブロックに区切られている。これら濾過室２４４，２４６，２４８の各ブロックの底部には、微細気泡ディフューザー２５４と、その上方に濾過材設置架台２５２によって支持された希土類鉱物濾過材２５０を備えている。また濾過室２４４と２４６はパイプ２４４Ａで接続しており、濾過室２４６と２４８はパイプ２４６Ａで接続している。このため、前記多機能処理装置５０の生物濾過槽６６で処理された汚染地下水は、濾過室２４４→２４６→２４８の順に通過しながら更に濾過，吸着，分解，イオン化処理され、リターンパイプ２５６へ送られる。なお、前記多機能処理装置５０及び濾過槽２４０で利用される希土類鉱物濾過材の材料や機能は、上述した実施例１と同様である。
【００３６】
前記リターンパイプ２５６は、前記改良土２０６を貫通するリターン井戸２６０の内側に配設され、その先端が未改良土壌層２０４に達している。このため、前記濾過槽２４０を通過した処理済みの地下水は、前記リターンパイプ２５６を介して、未改良土壌層２０４へリターンされる。該未改良土壌層２０４に処理水を循環させることで、土壌菌が活性化し有害物質の分解を促進する。また、前記リターンパイプ２５６には、処理水採取バルブ２５８が設けられており、水質検査などのために処理水の採取をする場合に利用される。
【００３７】
このほか、本実施例の浄化システムでは、バイオタンク２７０，ブロア２８０，制御盤２９０が設けられている。前記バイオタンク２７０は、必要に応じて設けられるもので、定量ポンプ２７２とパイプ２７４を備えており、前記多機能処理装置５０の浮上分離槽５４に、前記パイプ２７４を介して酵素微生物生剤（前述のＫＦ菌など）を添加するものである。該酵素微生物生剤は、「安定多数の原理」（エンリッチメントカルチャー）に基づいて特殊な培養技術によって得られた分解菌であって、一般細菌数は、１．９×１０１０であり、あらゆる条件下に対応する働きをする。揺動床６２や微細気泡発生装置５６との組み合わせにより、短時間（通常処理時間の１／５）での処理が可能となる。ＢＯＤの除去はもちろん、脱窒の固定菌としても威力を発揮する（酵素微生物活性化剤は、微細気泡発生装置５６が供給する高溶存酸素によって強力な分解能力を発揮する）。該酵素微生物生剤の働きにより、処理水には臭気や汚泥がなくなるという利点がある。
【００３８】
また、前記ブロア２８０は、図示しない配線によって、微細気泡ディフューザー６４，７２，２５４に接続されるとともに、前記制御盤２９０に接続され、その動作が制御されている。また、前記制御盤２９０は、前記ブロア２８０のほか、揚水ポンプ２２２，送水ポンプ２２４，微細気泡発生装置５６などに接続され、それらの動作を制御している。
【００３９】
このように、本実施例の浄化システムによれば、浄化システムで利用される希土類鉱物濾材と、処理済みの地下水がリターンされる未改良土壌層２０４における一般土壌細菌の働きを組み合わせることにより、効率よく、土壌・地下水の汚染物質（ＶＯＣや重金属類）を浄化・除去できる。また、短時間での処理が可能になることから、コストの削減を図ることもできる。更に、必要に応じて酵素微生物生剤を併用することで、処理時間の大幅な短縮と、処理水から臭気や汚泥をなくすことも可能である。
【００４０】
＜実験例１＞・・・次に、本実施例の実験例１を説明する。希土類鉱物濾材を利用した多機能処理装置５０に、前記バイオタンク２７０から酵素微生物生剤を添加し、４８時間連続曝気を行い、汚染物質の除去状態を試験した。試験試料は、千葉県内で採取した汚染土壌１，０００ｇを水道水２ｌに溶解したものをテスト原水とした。試験結果を以下の表３に示す。表３の結果から、処理水は、計量項目の全てにおいて、土壌溶出量基準を下回ることが確認された。
【表３】
【００４１】
＜実験例２＞・・・ベンゼン含有土壌を想定し、前記実験例１で使用した土壌にベンゼンを乳化混入した。汚染ヘドロ５５０ｇに、乳化ベンゼン２２０ｃｃ，水道水１，０００ｃｃで溶解させ、微細ふるいを通したのちに試料液とした。処理試験は、土壌用バイオ溶液３０ｌ，酵素微生物生剤１００ｇを添加し、４８時間連続曝気した。その結果、未処理の試料液では、ベンゼンの含有量が１，５９０ｍｇ／ｌであったのに対し、処理液では、土壌溶出量基準の０．０１ｍｇ／ｌを下回ることが確認された。
【００４２】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した装置構成は一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。例えば、処理水量に応じて多機能処理装置５０を複数連結してもよい。また、前記実施例１では、濾過・放流槽８０を一体型としたが、濾過槽と放流槽を独立して用意してもよい。
(2)前記実施例２で示した酵素微生物生剤の添加も一例であり、必要に応じて添加するようにすればよい。また、前記実施例１においても、必要に応じて多機能処理装置５０に、前記酵素微生物生剤を添加するようにしてもよい。
(3)前記実施例１では畜産排水の処理に本発明を適用したが、これも一例であり、厨房排水，災害時雑排水，工場排水などの各種排水に本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、浮上分離槽と、揺動床を備えた接触曝気槽と、希土類（レアアース）鉱物を濾過材として用いた生物濾過槽とを備えた多機能処理装置の前に、(1)排水の嫌気性及び好気性処理を行う嫌気槽及び好気槽を設ける，あるいは、(2)揚水した汚染地下水を貯留する中継タンクを設ける。そして、前記(1)及び(2)のいずれの場合も、前記多機能処理装置の後に、前記希土類鉱物を濾過材として用いた濾過槽を設けることとしたので、浄化システムの用途に適用できる。特に、畜産排水の浄化や、汚染土壌及び汚染地下水の浄化用のシステムとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１を示す図であり、(A)は本実施例による浄化処理の流れを示す図，(B)は本実施例のシステムの全体構成を示す平面図，(C)は前記(B)の断面図である。
【図２】本発明のシステムを構成する多機能処理装置の浮上分離槽及び浮上物貯留・分解槽を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印Ｆ２方向から見た側面図，(C)は浮上物移流管を示す図である。
【図３】本発明の実施例２を示す図であり、(A)は本実施例による浄化処理の流れを示す図，(B)は本実施例のシステムの全体構成を示す平面図，(C)は前記(B)の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０：既設処理水槽
１２：送水ポンプ
１４：揚水パイプ
１６：返送パイプ
２０：計量槽
２２：嫌気槽流入パイプ
３０：嫌気槽
３２：希土類（レアアース）鉱物濾過材
３４：好気槽流入パイプ
４０：好気槽
４２：散気管
４４Ａ，４４Ｂ：濾過材設置架台
４６Ａ，４６Ｂ：希土類（レアアース）鉱物濾過材
４８：処理装置流入パイプ
５０：多機能処理装置
５２Ａ〜５２Ｃ：仕切板
５４：浮上分離槽
５４Ａ：中間水移流パイプ
５４Ｂ：浮上物移流パイプ
５５Ａ：開口
５５Ｂ：エルボ
５５Ｃ：単管
５６：微細気泡発生装置
５８：浮上物貯留・分解槽
５８Ａ：パイプ
５９Ａ：揺動床
５９Ｂ：微細気泡ディフューザー
６０：接触曝気槽
６０Ａ：パイプ
６２：揺動床
６４，７２：微細気泡ディフューザー
６６：生物濾過槽
６８：濾過材設置架台
７０：希土類（レアアース）鉱物濾過材
７４：濾過槽流入パイプ
８０：濾過・放流槽
８２：仕切板
８４：濾過槽本体
８６：濾過材設置架台
８８：希土類（レアアース）鉱物濾過材
９０，９６：微細気泡ディフューザー
９２：パイプ
９４：放流槽
９８：パイプ
９８Ａ：放流パイプ
９８Ｂ：希釈水返送パイプ
１００：オゾン処理槽
１１０：ブロア
１２０：制御盤
２００：不透水層
２０２：地下水域
２０４：未改良土壌層
２０６：改良土
２０８：遮蔽壁
２１０：吸引井戸
２１２：吸引パイプ
２２０：中継タンク
２２２：揚水ポンプ
２２４：送水ポンプ
２２６：送水パイプ
２３０：計量槽
２３２：返送パイプ
２３４：処理装置流入パイプ
２４０：濾過槽
２４２Ａ〜２４２Ｃ：仕切板
２４４，２４６，２４８：濾過室
２４４Ａ，２４６Ａ：パイプ
２５０：希土類（レアアース）鉱物濾過材
２５２：濾過材設置架台
２５４：微細気泡ディフューザー
２５６：リターンパイプ
２５８：処理水採取バルブ
２６０：リターン井戸
２７０：バイオタンク
２７２：定量ポンプ
２７４：パイプ
２８０：ブロア
２９０：制御盤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理システム及び浄化システムに関し、更に具体的には、畜産排水や汚染土壌及び汚染地下水などを浄化するのに適した排水処理システム及び浄化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
畜産排水などの処理装置としては、例えば、液状の家畜排泄物が無希釈で供給される脱窒槽と、その脱窒槽内の液が供給される硝化槽と、硝化槽内の液を前記脱窒槽へ戻す循環手段が設けられ、前記硝化槽内の液中の活性汚泥を通過させずに液分を通過させる濾過体が、前記硝化槽内の液中に浸漬する状態で設けられ、前記濾過体を通して前記硝化槽内の液を吸引して槽外に排出する吸引手段が設けられている家畜排泄物浄化装置がある（特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−５７７７９号公報
【０００３】
また、有害物質で汚染された汚染土壌及び地下水の浄化方法として、例えば下記特許文献２には、土壌及び地下水の汚染の浄化方法が開示されている。当該技術によれば、地下水の上流側に栄養源注入井戸を少なくとも一箇所以上設けたうえ、有害汚染物質が地中に流入する原位置において、地下水の流れる帯水層まで縦方向にドレーン材を打ち込むことにより、ドレーン材によって上部シルト層に地下水や、溶出した栄養源が浸透させることができ、微生物をほぼ均等に分布させることにより、増殖、活性化させ有害汚染物質が浄化させる。
【特許文献２】特開２００６−１１０４０４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、浄化後の排水や地下水の再利用も視野に入れると、浄化能力の一層の高性能化は必須であり、かつ、簡便で省スペース化の実現も可能であれば、なお好都合である。
【０００５】
本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、浄化能力が高く、簡便で省スペース化も可能な排水処理システム及び浄化システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明の排水処理システムは、排水の嫌気性処理を行う嫌気槽，散気手段を備えており、前記嫌気槽を通過した排水の好気性処理を行う好気槽，微細気泡発生手段を備えており前記好気槽を通過した排水から浮上物を分離する浮上分離槽と、微細気泡発生手段と揺動床が設置されており前記浮上物が分離された排水の曝気処理を行う接触曝気槽と、微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材が設置されており曝気処理後の排水の濾過を行う生物濾過槽と、前記浮上分離槽で分離された浮上物を貯留して分解する浮上物貯留・分解槽とを含む多機能処理装置，微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材が設置されており、前記生物濾過槽を通過した排水を更に濾過する濾過槽と、該濾過槽を通過した処理排水を貯留するとともに外部に放流可能な放流槽とを含む濾過・放流槽，を備えたことを特徴とする。
【０００７】
主要な形態の一つは、前記嫌気槽又は好気槽の少なくとも一方が、希土類鉱物からなる濾過材を含むことを特徴とする。他の形態は、前記排水が、畜産排水であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の浄化システムは、汚染土壌の下にある不透水層まで達し遮水効果を有する遮蔽壁によって囲まれた一定の範囲内に設置される浄化システムであって、前記不透水層より上の地下水域から汚染地下水を揚水する揚水ポンプと、揚水した汚染地下水を外部へ送水する送水ポンプとを有する中継タンク，微細気泡発生手段を備えており前記中継タンクから送られた汚染地下水から浮上物を分離する浮上分離槽と、微細気泡発生手段と揺動床が設置されており前記浮上物が分離された汚染地下水の曝気処理を行う接触曝気槽と、微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材とが設置されており曝気処理後の汚染地下水の濾過を行う生物濾過槽と、前記浮上分離槽で分離された浮上物を貯留して分解する浮上物貯留・分解槽とを含む多機能処理装置，微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材が設置されており、前記生物濾過槽を通過した汚染地下水を更に濾過する濾過槽，該濾過槽を通過した処理後の地下水を、前記地下水域より上方の未改良土壌層へ戻すリターン手段，を備えたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、浮上分離槽と、揺動床を備えた接触曝気槽と、希土類（レアアース）鉱物を濾過材として用いた生物濾過槽とを備えた多機能処理装置の前に、(1)排水の嫌気性及び好気性処理を行う嫌気槽及び好気槽を設ける，あるいは、(2)揚水した汚染地下水を貯留する中継タンクを設ける。そして、前記(1)及び(2)のいずれの場合も、前記多機能処理装置の後に、前記希土類鉱物を濾過材として用いた濾過槽を設けることとした。このため、簡便かつ省スペースでありながら、排水や汚染地下水（及び汚染土壌）の高性能な処理が可能となるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
最初に、図１及び図２を参照しながら本発明の実施例１を説明する。本実施例は、本発明を、畜産（主として養豚場）排水の「脱窒」を目的とした排水処理システムに適用した例である。図１(A)は本実施例による浄化処理の流れを示す図，図１(B)は本実施例のシステムの全体構成を示す平面図，図１(C)は前記(B)の断面図である。図２は、本実施例を構成する多機能処理装置の浮上分離槽及び浮上物貯留・分解槽を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印Ｆ２方向から見た側面図，(C)は浮上物移流管を示す図である。本実施例の浄化システムは、嫌気槽３０，好気槽４０，多機能処理装置５０，濾過・放流槽８０を中心に構成されており、この他に、既設処理水槽１０，計量槽２０，ブロア１１０，制御盤１２０や、必要に応じてオゾン処理槽１００などが設けられる。
【００１２】
前記既設処理水槽１０は、内部に送水ポンプ１２を備えており、該送水ポンプ１２に接続された揚水パイプ１４によって、排水が計量槽２０に送られる。該計量槽２０には、前記既設処理水槽１０へ排水を戻すための返送パイプ１６と、計量された排水を嫌気槽３０へ送るための嫌気槽流入パイプ２２が設けられている。
【００１３】
前記嫌気槽３０は、前記計量槽２０から送られた排水の嫌気性処理を行うものであって、本実施例では、槽の底部に希土類（レアアース）鉱物からなる希土類鉱物濾過材（レアアース鉱物濾過材）３２が設置されている。希土類鉱物には、ランタン[La]，セリウム[Ce]，プラセオジミウム[Pr]，ネオディミウム[Nd]，プロメチウム[Pm]，サマリウム[Sm]，ユーロピウム[Eu]，ガドリニウム[Gd]，テルビウム[Tb]，ジスプロジウム[Dy]，ホルミウム[Ho]，エルビウム[Er]，ツリウム[Tm]，イテルビウム[Yb]，メテチウム[Lu]，スカンジウム[Sc]，イットリウム[Y]の元素群（ランタノイド）のいずれかが含まれている。このような希土類鉱物には、遠赤外線の放射体としての働きがあることが分かっており、更に多孔質鉱石には、悪臭ガスを吸収したり、細菌（微生物）を吸着・吸蔵したりする機能もある。本実施例では、嫌気槽３０にも希土類鉱物を取り入れることによってその特性とパワーを活かし、従来の濾過材では考えられない現象を引き起こしている。
【００１４】
具体的には、次のような機能がある。
(1)強い吸着力：鉱石の有する吸着作用は、超多孔性であり表面積が極めて広いこと、主成分が無水珪酸，酸化アルミニウムであること等から、吸着作用，イオン交換作用が水銀，銅，鉛，カドミウム等の有害重金属をよく除去する。
(2)ミネラルの溶出：これらの鉱石を水中に入れると、水中の遊離塩素や汚濁物質，有機物，雑菌等を吸着除去する。
(3)ｐＨ緩衝能：酸性水もアルカリ水も、ともに中性に近づける。
【００１５】
本実施例では、前記嫌気槽３０のほか、後述する好気槽４０，多機能処理装置５０，濾過・放流槽８０においても、前記希土類鉱物濾過材が用いられている。本実施例の各所で利用しうる希土類鉱物の種類と成分組成の一例を下記表１に示す。
【表１】
【００１６】
次に、好気槽４０について説明する。好気槽４０には、前記嫌気槽３０によって嫌気性処理が施された排水が、好気槽流入パイプ３４によって送られ、好気性処理が施される。該好気槽４０は、底部に散気管４２を備えており、その上方には、二段の濾過材設置架台４４Ａ，４４Ｂが設けられ、そこに希土類鉱物濾過材４６Ａ，４６Ｂが設置されている。前記希土類鉱物濾過材４６Ａ，４６Ｂの材料及び機能などは、前記希土類鉱物濾過材３２と同様である。該好気槽４０で処理された排水は、処理装置流入パイプ４８によって、多機能処理装置５０に送られる。
【００１７】
前記多機能処理装置５０は、複数の処理機能を備えたものであって、仕切板５２Ａ〜５２Ｃによって、浮上分離槽５４，接触曝気槽６０，生物濾過槽６６，浮上物貯留・分解槽５８に区切られている。前記浮上分離槽５４は、微細気泡発生装置５６を備えており、前記好気槽４０を通過した排水から、浮上物を分離させるものである。分離した浮上物の移動は、水位変動による自然流移動を利用している。これについては後述する。前記微細気泡発生装置５６は、公知の微細気泡発生機構を備えたノンフィルター多用途簡易浮上泡沫分離装置（例えば、「テックフォーマー」（登録商標）（テック工業有限会社製の微細気泡発生装置））などが利用可能である。
【００１８】
前記微細気泡発生装置５６によれば、次のような利点がある。
(1)ミクロン気泡：気泡径最頻値が１ｍｍ以下のミクロン気泡を発生させる。横方向の拡散力に優れ、槽全体にミクロン気泡が拡散する。これによって、曝気、浮上分離、泡沫分離などの効果が大きくなる。
(2)ポータブル：小型、軽量で持ち運びが容易。
(3)セットフリー：処理槽や処理域に直接沈めて使用できるため、随時使用箇所に合わせて設置が可能。電源があれば設置のための特別な器具が不要である。
(4)メンテナンスフリー：新開発の特殊インペラーが、機械剪断方式でミクロン気泡を発生させるため、使用中の目詰まりなどがない。
(5)省電力：消費電力が小さい（１００Ｖ・１００Ｗ〜２００Ｖ・７５０Ｗ）。特別の電源供給の必要がない。
【００１９】
前記浮上分離槽５４で浮上物が分離された排水は、中間水移流パイプ５４Ａによって接触曝気槽６０へ送られ、排水から分離された浮上物は、浮上物移流パイプ５４Ｂによって浮上物貯留・分解槽５８へ送られる。該浮上物貯留・分解槽５８には、図２に示すように、揺動床５９Ａや微細気泡ディフューザー５９Ｂが設けられており、ここで分解処理された浮上物が、処理水返送用のパイプ５８Ａから前記既設処理水槽１０へ送られる。
【００２０】
本実施例の多機能処理装置５０では、前記浮上分離槽５４で分離された浮上物を、回収器具を使用せずに浮上物貯留・分解槽５８へ移流させる方法をとっている。具体的には、図２(B)に示すように、浮上分離槽５４から接触曝気槽６０への中間水移流パイプ５４Ａの水位よりも５０〜７０ｍｍ程度上げた位置に、浮上物貯留・分解槽への浮上物移流パイプ５４Ｂの開口５５Ａを設け、移流口のエルボ５５Ｂを接着固定せずに左右に回転できるようにする（図２(C)参照）。そして、前記エルボ５５Ｂに、２００〜３００ｍｍ長さの単管５５Ｃを接続し、浮上分離槽５４の中間水移流パイプ５４Ａの水位とのバランスをとり、浮上物のみが浮上物貯留・分解槽５８に移流するように調節する。これによって、浮上物貯留・分解槽５８の処理水返送用のパイプ５８Ａの水位を前槽との落差に関係なく設定することができる。
【００２１】
一方、前記接触曝気槽６０は、図示の例では、底部が連通した仕切りによって２つのブロックに区切られており、それぞれに揺動床（揺動濾床）６２と微細気泡ディフューザー（微細気泡発生装置）６４を備えている。該接触曝気槽６０を通過することによって、排水に曝気処理が施される。前記揺動床６２は、「バイオフリンジ」（エヌ・イー・ティ株式会社製）のように、繊維濾過材の特長を活かし必要機能を最大限に具備した画期的な接触材であって、表面の微生物層保持性が高く、しかも循環水流による揺動効果で過剰付着分が表面から連続剥離する。
【００２２】
これにより従来の接触材のもつ閉塞，一斉離脱の欠点を完全に解消する。表面に微生物層が安定的に保持されることから、食物連鎖が形成され、汚泥沈降性の向上，高ＭＬＳＳ化により汚泥発生量が減少となり、汚泥処理無しの処理フローも可能となる。同時に脱窒効果もあり、コストパフォーマンスは最高である。具体的には、下記のような利点がある。
(1)処理能力が２〜５倍（省スペース・増設不要）。
(2)汚泥発生量が１／５〜１／１０（汚泥処理なし）。
(3)油分、ＳＳが高くても凝集前処理不要（ＳＲＴ増加効果）。
(4)長期間（１５年以上）安定使用、メンテナンスフリー効果によりコスト削減。
(5)低濃度（短時間処理：数分）、高濃度（１０，０００ｍｇ・ｌ）も問題なし。
【００２３】
前記接触曝気槽６０で曝気された排水は、パイプ６０Ａによって生物濾過槽６６へ送られる。生物濾過槽６６は、底部が連通した仕切りによって３つのブロックに区切られており、それぞれの底部に微細気泡ディフューザー（微細気泡発生装置）７２を備え、その上方には濾過材設置架台６８上に設置された希土類鉱物濾過材７０を備えている。該希土類鉱物濾過材７０の材料や機能は上述した通りである。
【００２４】
前記生物濾過槽６６を通過して濾過された排水は、濾過槽流入パイプ７４によって、濾過・放流槽８０へ送られる。濾過・放流槽８０は、仕切板８２によって濾過槽本体８４と放流槽９４に分けられている。前記濾過槽本体８４は、底部が連接した仕切りによって２つのブロックに区切られており、それぞれの底部に微細気泡ディフューザー９０と、その上方に濾過材設置架台８６によって支持された希土類鉱物濾過材８８を備えており、前記多機能処理装置５０の生物濾過槽６６で処理された排水を更に濾過する。そして、該濾過槽本体８４で濾過された排水は、パイプ９２によって隣接する放流槽９４へ送られる。
【００２５】
該放流槽９４の底部には微細気泡ディフューザー９６が設けられており、上方には処理済みの排水を外部に放流するためのパイプ９８が設けられている。該パイプ９８は、濾過・放流槽８０の外部で、放流パイプ９８Ａと希釈水返送パイプ９８Ｂに分岐している。希釈水返送パイプ９８Ｂは、前記多機能処理装置５０の浮上物貯留・分解槽５８のパイプ５８Ａと合流し、前記パイプ５８Ａを流れる分解物を希釈して、前記既設処理水槽１０へ送り返している。一方、前記放流パイプ９８Ａで放流される水は、洗浄水や散水用としてリサイクル利用が可能である。あるいは、前記放流パイプ９８Ｂを、必要に応じてオゾン処理槽１００へ接続し、オゾン処理を施してから放流するようにしてもよい。
【００２６】
このほか、本実施例の浄化システムでは、ブロア１１０と制御盤１２０が設けられている。前記ブロア１１０は、前記散気管４２，微細気泡ディフューザー６４，７２，９０，９６に接続されるとともに、前記制御盤１２０に接続され、その動作が制御されている。また、前記制御盤１２０は、前記ブロア１１０のほか、送水ポンプ１２，微細気泡発生装置５６に接続され、それらの動作を制御している。
【００２７】
＜実験例＞・・・本実施例の浄化システムを利用した実験例について説明する。下記の条件にて処理を行い、原水と、嫌気槽３０，好気槽４０，浮上分離槽５４，接触曝気槽６０，生物濾過槽６６での処理水を採取して、水素イオン濃度，浮遊物質量，化学的酸素要求量，生物学的酸素要求量，ノルマルヘキサン抽出物含有量，窒素含有量，リン含有量について分析を行った。
【００２８】
(1)原水：排水処理施設における処理水槽の処理水（本来であれば放流水）を使用した。
(2)嫌気槽：嫌気槽３０のタンク底部に、希土類（レアアース）鉱物を処理対象液８０ｌに対して約８％（容量）を充填した。静置状態で、２２時間３０分放置。
(3)好気槽：好気槽４０の４カ所に、接触材として希土類（レアアース）鉱物１ｋｇ／個を吊り下げて曝気した。２２時間３０分連続曝気。
(4)浮上分離槽：好気槽４０の磁気ディスクをはずし、テックフォーマー（微細気泡発生装置）をセットし始動した。テスト的に凝集剤を添加したが、テスト水量に対してテックフォーマーの気泡発生量が大きく極度の攪拌状態となり結果が得られなかった。３０分で終了（計量数値は参考値として扱う）。
(5)接触曝気槽：バイオフリンジによる処理。「ＫＦ菌」（酵素微生物生剤ないし微生物・酵素製剤）及び活性促進剤「エコロクリスタル」（潮技研株式会社製）若干量を添加した。
(6)生物濾過槽：濾過材として、希土類（レアアース）鉱物８０％、バイオフリンジ塊２０％を使用した。槽の入りと出を小型ポンプで循環させた。２２時間３０分連続運転。
【００２９】
前記「ＫＦ菌」としては、例えば、特許第２５８１５２１号に開示されている以下に示すものが使用される。
細菌 １×１０９ ＣＦＵ／ｇ
内訳 ５×１０８ ＣＦＵ／ｇ グラム陽性カン菌
３×１０８ ＣＦＵ／ｇ グラム陰性カン菌
２×１０８ ＣＦＵ／ｇ グラム陽性球菌
４×１０７ ＣＦＵ／ｇ 有芽胞菌
酵母 ５×１０７ ＣＦＵ／ｇ
糸状菌 ９×１０４ ＣＦＵ／ｇ
【００３０】
以下の表２に、放流規制値とともに分析結果を示す。この結果から、生物濾過槽６６を通過した時点で、全ての分析項目について放流規制値を下回ることが確認できた。
【表２】
【００３１】
このように、実施例１によれば、浮上分離槽５４と、揺動床６２を備えた接触曝気槽６０と、希土類鉱物濾過材７０を備えた生物濾過槽６６とを含む多機能処理装置５０の前に、嫌気槽３０及び好気槽４０を設け、前記多機能処理装置５０の後に、希土類鉱物濾過材８８を備えた濾過・放流槽８０を設けることとした。このため、簡便かつ省スペースでありながら、畜産排水の高性能な処理が可能になるという効果が得られる。また、処理時間の短縮によりコストの削減も図ることができる。
【実施例２】
【００３２】
次に、図３を参照しながら本発明の実施例２を説明する。なお、上述した実施例と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする。図３(A)は本実施例による浄化処理の流れを示す図，図３(B)は本実施例のシステムの全体構成を示す平面図，図３(C)は前記(B)の断面図である。本実施例は、本発明の浄化システムを、汚染土壌及び汚染地下水の浄化に適用した例であって、本システムと一般土壌細菌によって汚染物質を浄化・除去するものである。本実施例の浄化システムは、未改良土壌層（汚染土壌層）の下にある不透水層２００まで達する遮水効果を有する遮蔽壁２０８によって囲まれた範囲内に設置されており、中継タンク２２０，多機能処理装置５０，濾過槽２４０を中心に構成され、この他に、吸引井戸２１０，計量槽２３０，リターン井戸２６０，バイオタンク２７０，ブロア２８０，制御盤２９０などを含んでいる。また、前記不透水層２００上は、地下水域２０２，未改良土壌層２０４，改良土２０６の順に層が形成されている。
【００３３】
前記吸引井戸２１０は、改良土２０６及び未改良土壌層２０４を貫通しており、その内側に配設された吸引パイプ２１２の先端が、地下水域２０２に達している。中継タンク２２０は、前記吸引パイプ２１２に接続されており前記地下水域２０２から汚染地下水を揚水する揚水ポンプ２２２と、揚水した汚染地下水を送水パイプ２２６によって計量槽２３０へ送る送水ポンプ２２４を備えている。前記計量槽２３０には、前記中継タンク２２０へ汚染地下水を戻すための返送パイプ２３２と、計量された汚染地下水を多機能処理槽５０へ送るための処理装置流入パイプ２３４が設けられている。
【００３４】
前記多機能処理装置５０は、上述した実施例１と同様の構成となっている。すなわち、
(1)微細気泡発生装置５６を備えており前記計量槽２３０から送られた地下水から微粒夾雑物を浮上分離する浮上分離槽５４，
(2)微細気泡ディフューザー６４と揺動床６２が設置されており、前記浮上物が分離された汚染地下水の曝気処理を行う接触曝気槽６０，
(3)微細気泡ディフューザー７２と希土類鉱物濾過材７０とが設置されており、曝気処理後の汚染地下水の濾過を行う生物濾過槽６６，
(4)浮上分離槽５４で分離された浮上物を貯留して分解する浮上物貯留・分解槽５８，
を含む構成となっている。このような多機能処理装置５０では、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）の分解処理も行われる。そして、前記生物濾過層６６を通過した汚染地下水が、濾過槽流入パイプ７４によって濾過槽２４０へ送られ、前記浮上物貯留・分離層５８で分解処理された浮上物が、パイプ５８Ａから排出される。
【００３５】
前記濾過槽２４０は、仕切板２４２Ａ，２４２Ｂによって濾過槽本体が３つの濾過室２４４，２４６，２４８に仕切られており、各濾過室は、底部が連接した仕切板２４２Ｃによってそれぞれ２つのブロックに区切られている。これら濾過室２４４，２４６，２４８の各ブロックの底部には、微細気泡ディフューザー２５４と、その上方に濾過材設置架台２５２によって支持された希土類鉱物濾過材２５０を備えている。また濾過室２４４と２４６はパイプ２４４Ａで接続しており、濾過室２４６と２４８はパイプ２４６Ａで接続している。このため、前記多機能処理装置５０の生物濾過槽６６で処理された汚染地下水は、濾過室２４４→２４６→２４８の順に通過しながら更に濾過，吸着，分解，イオン化処理され、リターンパイプ２５６へ送られる。なお、前記多機能処理装置５０及び濾過槽２４０で利用される希土類鉱物濾過材の材料や機能は、上述した実施例１と同様である。
【００３６】
前記リターンパイプ２５６は、前記改良土２０６を貫通するリターン井戸２６０の内側に配設され、その先端が未改良土壌層２０４に達している。このため、前記濾過槽２４０を通過した処理済みの地下水は、前記リターンパイプ２５６を介して、未改良土壌層２０４へリターンされる。該未改良土壌層２０４に処理水を循環させることで、土壌菌が活性化し有害物質の分解を促進する。また、前記リターンパイプ２５６には、処理水採取バルブ２５８が設けられており、水質検査などのために処理水の採取をする場合に利用される。
【００３７】
このほか、本実施例の浄化システムでは、バイオタンク２７０，ブロア２８０，制御盤２９０が設けられている。前記バイオタンク２７０は、必要に応じて設けられるもので、定量ポンプ２７２とパイプ２７４を備えており、前記多機能処理装置５０の浮上分離槽５４に、前記パイプ２７４を介して酵素微生物生剤（前述のＫＦ菌など）を添加するものである。該酵素微生物生剤は、「安定多数の原理」（エンリッチメントカルチャー）に基づいて特殊な培養技術によって得られた分解菌であって、一般細菌数は、１．９×１０１０であり、あらゆる条件下に対応する働きをする。揺動床６２や微細気泡発生装置５６との組み合わせにより、短時間（通常処理時間の１／５）での処理が可能となる。ＢＯＤの除去はもちろん、脱窒の固定菌としても威力を発揮する（酵素微生物活性化剤は、微細気泡発生装置５６が供給する高溶存酸素によって強力な分解能力を発揮する）。該酵素微生物生剤の働きにより、処理水には臭気や汚泥がなくなるという利点がある。
【００３８】
また、前記ブロア２８０は、図示しない配線によって、微細気泡ディフューザー６４，７２，２５４に接続されるとともに、前記制御盤２９０に接続され、その動作が制御されている。また、前記制御盤２９０は、前記ブロア２８０のほか、揚水ポンプ２２２，送水ポンプ２２４，微細気泡発生装置５６などに接続され、それらの動作を制御している。
【００３９】
このように、本実施例の浄化システムによれば、浄化システムで利用される希土類鉱物濾材と、処理済みの地下水がリターンされる未改良土壌層２０４における一般土壌細菌の働きを組み合わせることにより、効率よく、土壌・地下水の汚染物質（ＶＯＣや重金属類）を浄化・除去できる。また、短時間での処理が可能になることから、コストの削減を図ることもできる。更に、必要に応じて酵素微生物生剤を併用することで、処理時間の大幅な短縮と、処理水から臭気や汚泥をなくすことも可能である。
【００４０】
＜実験例１＞・・・次に、本実施例の実験例１を説明する。希土類鉱物濾材を利用した多機能処理装置５０に、前記バイオタンク２７０から酵素微生物生剤を添加し、４８時間連続曝気を行い、汚染物質の除去状態を試験した。試験試料は、千葉県内で採取した汚染土壌１，０００ｇを水道水２ｌに溶解したものをテスト原水とした。試験結果を以下の表３に示す。表３の結果から、処理水は、計量項目の全てにおいて、土壌溶出量基準を下回ることが確認された。
【表３】
【００４１】
＜実験例２＞・・・ベンゼン含有土壌を想定し、前記実験例１で使用した土壌にベンゼンを乳化混入した。汚染ヘドロ５５０ｇに、乳化ベンゼン２２０ｃｃ，水道水１，０００ｃｃで溶解させ、微細ふるいを通したのちに試料液とした。処理試験は、土壌用バイオ溶液３０ｌ，酵素微生物生剤１００ｇを添加し、４８時間連続曝気した。その結果、未処理の試料液では、ベンゼンの含有量が１，５９０ｍｇ／ｌであったのに対し、処理液では、土壌溶出量基準の０．０１ｍｇ／ｌを下回ることが確認された。
【００４２】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した装置構成は一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。例えば、処理水量に応じて多機能処理装置５０を複数連結してもよい。また、前記実施例１では、濾過・放流槽８０を一体型としたが、濾過槽と放流槽を独立して用意してもよい。
(2)前記実施例２で示した酵素微生物生剤の添加も一例であり、必要に応じて添加するようにすればよい。また、前記実施例１においても、必要に応じて多機能処理装置５０に、前記酵素微生物生剤を添加するようにしてもよい。
(3)前記実施例１では畜産排水の処理に本発明を適用したが、これも一例であり、厨房排水，災害時雑排水，工場排水などの各種排水に本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、浮上分離槽と、揺動床を備えた接触曝気槽と、希土類（レアアース）鉱物を濾過材として用いた生物濾過槽とを備えた多機能処理装置の前に、(1)排水の嫌気性及び好気性処理を行う嫌気槽及び好気槽を設ける，あるいは、(2)揚水した汚染地下水を貯留する中継タンクを設ける。そして、前記(1)及び(2)のいずれの場合も、前記多機能処理装置の後に、前記希土類鉱物を濾過材として用いた濾過槽を設けることとしたので、浄化システムの用途に適用できる。特に、畜産排水の浄化や、汚染土壌及び汚染地下水の浄化用のシステムとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１を示す図であり、(A)は本実施例による浄化処理の流れを示す図，(B)は本実施例のシステムの全体構成を示す平面図，(C)は前記(B)の断面図である。
【図２】本発明のシステムを構成する多機能処理装置の浮上分離槽及び浮上物貯留・分解槽を示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を矢印Ｆ２方向から見た側面図，(C)は浮上物移流管を示す図である。
【図３】本発明の実施例２を示す図であり、(A)は本実施例による浄化処理の流れを示す図，(B)は本実施例のシステムの全体構成を示す平面図，(C)は前記(B)の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０：既設処理水槽
１２：送水ポンプ
１４：揚水パイプ
１６：返送パイプ
２０：計量槽
２２：嫌気槽流入パイプ
３０：嫌気槽
３２：希土類（レアアース）鉱物濾過材
３４：好気槽流入パイプ
４０：好気槽
４２：散気管
４４Ａ，４４Ｂ：濾過材設置架台
４６Ａ，４６Ｂ：希土類（レアアース）鉱物濾過材
４８：処理装置流入パイプ
５０：多機能処理装置
５２Ａ〜５２Ｃ：仕切板
５４：浮上分離槽
５４Ａ：中間水移流パイプ
５４Ｂ：浮上物移流パイプ
５５Ａ：開口
５５Ｂ：エルボ
５５Ｃ：単管
５６：微細気泡発生装置
５８：浮上物貯留・分解槽
５８Ａ：パイプ
５９Ａ：揺動床
５９Ｂ：微細気泡ディフューザー
６０：接触曝気槽
６０Ａ：パイプ
６２：揺動床
６４，７２：微細気泡ディフューザー
６６：生物濾過槽
６８：濾過材設置架台
７０：希土類（レアアース）鉱物濾過材
７４：濾過槽流入パイプ
８０：濾過・放流槽
８２：仕切板
８４：濾過槽本体
８６：濾過材設置架台
８８：希土類（レアアース）鉱物濾過材
９０，９６：微細気泡ディフューザー
９２：パイプ
９４：放流槽
９８：パイプ
９８Ａ：放流パイプ
９８Ｂ：希釈水返送パイプ
１００：オゾン処理槽
１１０：ブロア
１２０：制御盤
２００：不透水層
２０２：地下水域
２０４：未改良土壌層
２０６：改良土
２０８：遮蔽壁
２１０：吸引井戸
２１２：吸引パイプ
２２０：中継タンク
２２２：揚水ポンプ
２２４：送水ポンプ
２２６：送水パイプ
２３０：計量槽
２３２：返送パイプ
２３４：処理装置流入パイプ
２４０：濾過槽
２４２Ａ〜２４２Ｃ：仕切板
２４４，２４６，２４８：濾過室
２４４Ａ，２４６Ａ：パイプ
２５０：希土類（レアアース）鉱物濾過材
２５２：濾過材設置架台
２５４：微細気泡ディフューザー
２５６：リターンパイプ
２５８：処理水採取バルブ
２６０：リターン井戸
２７０：バイオタンク
２７２：定量ポンプ
２７４：パイプ
２８０：ブロア
２９０：制御盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水の嫌気性処理を行う嫌気槽，
散気手段を備えており、前記嫌気槽を通過した排水の好気性処理を行う好気槽，
微細気泡発生手段を備えており前記好気槽を通過した排水から浮上物を分離する浮上分離槽と、微細気泡発生手段と揺動床が設置されており前記浮上物が分離された排水の曝気処理を行う接触曝気槽と、微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材が設置されており曝気処理後の排水の濾過を行う生物濾過槽と、前記浮上分離槽で分離された浮上物を貯留して分解する浮上物貯留・分解槽とを含む多機能処理装置，
微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材が設置されており、前記生物濾過槽を通過した排水を更に濾過する濾過槽と、該濾過槽を通過した処理排水を貯留するとともに外部に放流可能な放流槽とを含む濾過・放流槽，
を備えたことを特徴とする排水処理システム。
【請求項２】
前記嫌気槽又は好気槽の少なくとも一方が、希土類鉱物からなる濾過材を含むことを特徴とする請求項１記載の排水処理システム。
【請求項３】
前記排水が、畜産排水であることを特徴とする請求項１又は２記載の排水処理システム。
【請求項４】
汚染土壌の下にある不透水層まで達し遮水効果を有する遮蔽壁によって囲まれた一定の範囲内に設置される浄化システムであって、
前記不透水層より上の地下水域から汚染地下水を揚水する揚水ポンプと、揚水した汚染地下水を外部へ送水する送水ポンプとを有する中継タンク，
微細気泡発生手段を備えており前記中継タンクから送られた汚染地下水から浮上物を分離する浮上分離槽と、微細気泡発生手段と揺動床が設置されており前記浮上物が分離された汚染地下水の曝気処理を行う接触曝気槽と、微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材とが設置されており曝気処理後の汚染地下水の濾過を行う生物濾過槽と、前記浮上分離槽で分離された浮上物を貯留して分解する浮上物貯留・分解槽とを含む多機能処理装置，
微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材が設置されており、前記生物濾過槽を通過した汚染地下水を更に濾過する濾過槽，
該濾過槽を通過した処理後の地下水を、前記地下水域より上方の未改良土壌層へ戻すリターン手段，
を備えたことを特徴とする浄化システム。
【請求項１】
排水の嫌気性処理を行う嫌気槽，
散気手段を備えており、前記嫌気槽を通過した排水の好気性処理を行う好気槽，
微細気泡発生手段を備えており前記好気槽を通過した排水から浮上物を分離する浮上分離槽と、微細気泡発生手段と揺動床が設置されており前記浮上物が分離された排水の曝気処理を行う接触曝気槽と、微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材が設置されており曝気処理後の排水の濾過を行う生物濾過槽と、前記浮上分離槽で分離された浮上物を貯留して分解する浮上物貯留・分解槽とを含む多機能処理装置，
微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材が設置されており、前記生物濾過槽を通過した排水を更に濾過する濾過槽と、該濾過槽を通過した処理排水を貯留するとともに外部に放流可能な放流槽とを含む濾過・放流槽，
を備えたことを特徴とする排水処理システム。
【請求項２】
前記嫌気槽又は好気槽の少なくとも一方が、希土類鉱物からなる濾過材を含むことを特徴とする請求項１記載の排水処理システム。
【請求項３】
前記排水が、畜産排水であることを特徴とする請求項１又は２記載の排水処理システム。
【請求項４】
汚染土壌の下にある不透水層まで達し遮水効果を有する遮蔽壁によって囲まれた一定の範囲内に設置される浄化システムであって、
前記不透水層より上の地下水域から汚染地下水を揚水する揚水ポンプと、揚水した汚染地下水を外部へ送水する送水ポンプとを有する中継タンク，
微細気泡発生手段を備えており前記中継タンクから送られた汚染地下水から浮上物を分離する浮上分離槽と、微細気泡発生手段と揺動床が設置されており前記浮上物が分離された汚染地下水の曝気処理を行う接触曝気槽と、微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材とが設置されており曝気処理後の汚染地下水の濾過を行う生物濾過槽と、前記浮上分離槽で分離された浮上物を貯留して分解する浮上物貯留・分解槽とを含む多機能処理装置，
微細気泡発生手段と希土類鉱物からなる濾過材が設置されており、前記生物濾過槽を通過した汚染地下水を更に濾過する濾過槽，
該濾過槽を通過した処理後の地下水を、前記地下水域より上方の未改良土壌層へ戻すリターン手段，
を備えたことを特徴とする浄化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１２５３６１（Ｐ２０１０−１２５３６１Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３００４２８（Ｐ２００８−３００４２８）
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【出願人】（５９７１６７４４９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【出願人】（５９７１６７４４９）
【Ｆターム（参考）】
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