排水処理方法および排水処理装置
【課題】排水中の窒素を微生物の作用によって除去するための排水処理方法であって、簡単な設備で、低コストで実施でき、しかも処理槽中の微生物濃度を直接的に制御でき、設備の調整や管理が容易な排水処理方法を提供すること。
【解決手段】処理すべき被処理水９０とマイクロナノバブル含有水を水槽２２に導入して、水槽２２で好気性微生物の作用によって硝化を行った後、水槽２２で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行う。
【解決手段】処理すべき被処理水９０とマイクロナノバブル含有水を水槽２２に導入して、水槽２２で好気性微生物の作用によって硝化を行った後、水槽２２で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排水処理方法および排水処理装置に関し、より詳しくは、排水中の窒素を微生物の作用によって除去する排水処理方法および排水水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排水中の窒素を微生物の作用によって除去するためには、大掛かりな設備を要し、イニシャルコストやランニングコストが高くつくという問題があった。
【０００３】
また、処理槽中の微生物濃度を電気的制御により制御する方法が存在せず、設備の調整や管理が困難であった。具体的には、処理槽内の微生物濃度を増加させようとする場合は、栄養剤を添加するか、流入負荷を増加させて、微生物の繁殖を待つしかなかった。また、処理槽内の微生物濃度を減少させようとする場合は、返送用汚泥を沈殿させるための沈澱槽から微生物汚泥を取り去る以外に手段がなく、不便であった。
【特許文献１】特開２００４−１２１９６２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４５４８号公報
【特許文献３】特開２００４−３２１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、この発明の課題は、排水中の窒素を微生物の作用によって除去するための排水処理方法であって、簡単な設備で、低コストで実施でき、しかも処理槽中の微生物濃度を電気的制御により制御でき、設備の調整や管理が容易な排水処理方法を提供することにある。
【０００５】
また、この発明の課題は、そのような排水処理方法を実施するのに適した排水処理を提供することにある。
【０００６】
なお、特許文献１（特開２００４−１２１９６２号公報）には、ナノバブルの利用方法および装置として、ナノバブルが有する浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現による界面活性作用と殺菌作用などの特性を活用したものが記載されている。より具体的には、それらが相互に関連することによって、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、殺菌機能によって各種物体を高機能、低環境負荷で洗浄することができ、汚濁水の浄化を行うことができることが記載されている。
【０００７】
また、特許文献２（特開２００３−３３４５４８号公報）には、ナノ気泡の生成方法として、液体中において、液体の一部を分解ガス化する工程、液体中で超音波を印加する工程又は、液体の一部を分解ガス化する工程および超音波を印加する工程からなるものが記載されている。
【０００８】
また、特許文献３（特開２００４−３２１９５９号公報）には、オゾンマイクロバブルを利用する廃液の処理装置として、マイクロバブル発生装置にオゾン発生装置より生成されたオゾンガスと処理槽の下部から抜き出された廃液を加圧ポンプを介して供給しているものが記載されている。また、生成されたオゾンマイクロバブルをガス吹き出しパイプの開口部より処理槽内の廃液中に通気することも記載されている。
【０００９】
しかしながら、上述の特許文献１（特開２００４−１２１９６２号公報）、特許文献２（特開２００３−３３４５４８号公報）、特許文献３（特開２００４−３２１９５９号公報）は、いずれも、本願発明の主題事項を開示するものではない。
【００１０】
なお、「マイクロバブル」とは、「その発生時に、１０〜数十μｍの直径を有する気泡」と定義されている。マイクロバブルは、発生後に収縮して「マイクロナノバブル」に変化する。
【００１１】
「マイクロナノバブル」とは、直径が数百ｎｍ〜１０μｍの気泡を意味する。
【００１２】
「ナノバブル」とは、直径が数百ｎｍ以下の気泡を意味する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、この発明の排水処理方法は、
処理すべき被処理水とマイクロナノバブル含有水とを１つの水槽に導入して、上記水槽で好気性微生物の作用によって硝化を行った後、上記水槽で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行うことを特徴とする。
【００１４】
この発明の排水処理方法では、硝化と脱窒を同じ水槽（後述する硝化脱窒槽）で行うので、簡単な設備で、低コスト（特に、低イニシャルコスト）で実施可能となる。また、上記マイクロナノバブル含有水のマイクロナノバブルの量を調節することによって、上記水槽中の微生物濃度を電気的制御により制御できる。具体的には、マイクロナノバブルの量を多くすれば微生物濃度が高くなり、マイクロナノバブルの量を少なくすれば微生物濃度が低くなる。したがって、設備の調整や管理が容易になる。
【００１５】
一実施形態の排水処理方法では、上記水槽に上記マイクロナノバブル含有水と微生物汚泥とを混合して導入することを特徴とする。
【００１６】
ここで、「微生物汚泥」とは、微生物を含んだ汚泥を意味する。
【００１７】
この一実施形態の排水処理方法では、まず上記マイクロナノバブル含有水と微生物汚泥とを混合しているので、マイクロナノバブルによって活性化された微生物が上記水槽に導入される。
【００１８】
一実施形態の排水処理方法では、上記硝化を行うとき、曝気部によって上記水槽の内容物を曝気することを特徴とする。
【００１９】
この一実施形態の排水処理方法では、上記硝化を行うとき、曝気部によって上記水槽の内容物を曝気すると、マイクロナノバブルによって活性化された好気性微生物（特に硝化菌）によって、被処理水中のアンモニア性窒素が硝酸性窒素まで容易に酸化される。したがって、硝化が確実に行われる。
【００２０】
一実施形態の排水処理方法では、上記脱窒を行うとき、上記曝気部による曝気を停止し、攪拌部によって上記水槽の内容物を攪拌することを特徴とする。
【００２１】
この一実施形態の排水処理方法では、上記脱窒を行うとき、上記曝気部による曝気を停止すると、上記水槽内へ酸素が供給されなくなる。上記水槽内の残留酸素が微生物によって消費されてしまうと、上記水槽内は無酸素状態か低酸素状態になる。すると、マイクロナノバブルによって活性化された嫌気性微生物（特に脱膣菌）によって、被処理水の脱膣が行われる。また、上記脱窒を行うとき、攪拌部によって上記水槽の内容物を攪拌するので、脱膣を効率的に進行させることができる。
【００２２】
また、この排水処理方法では、上記脱窒を行うとき、上記曝気部による曝気を停止するので、省エネルギとなり、低ランニングコストとなる。
【００２３】
一実施形態の排水処理方法では、上記水槽での上記硝化と上記脱窒とを交互に周期的に繰り返すことを特徴とする。
【００２４】
この一実施形態の排水処理方法では、上記水槽での上記硝化と上記脱窒とを交互に周期的に繰り返すので、排水の連続式処理を行うことができる。
【００２５】
一実施形態の排水処理方法では、
上記微生物汚泥を、上記水槽よりも下流に設けた沈澱槽における返送汚泥水にとして得て、上記水槽内の微生物濃度が所定範囲内になるように、上記返送汚泥水に上記マイクロナノバブル含有水を制御して混合することを特徴とする。
【００２６】
この一実施形態の排水処理方法では、上記水槽内の微生物濃度が所定範囲内に制御される。したがって、上記硝化脱窒槽内での硝化と脱窒が確実に行われる。
【００２７】
この発明の排水処理装置は、
処理すべき被処理水が導入される水槽と、
上記水槽にマイクロナノバブル含有水と微生物汚泥とを混合して導入する混合物導入部と、
上記水槽の内容物を曝気する曝気部と、
上記水槽で好気性微生物の作用によって硝化を行うように上記曝気部を動作させた後、上記水槽で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行うように上記曝気部を非動作にする制御部とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
この発明の排水処理装置では、混合物導入部によって上記水槽内に導入された微生物がマイクロナノバブルによって活性化された状態にある。ここで、制御部が上記曝気部を動作させて上記水槽の内容物を曝気すると、マイクロナノバブルによって活性化された好気性微生物（硝化菌）によって、被処理水中のアンモニア性窒素が硝酸性窒素まで容易に酸化される。したがって、硝化が確実に行われる。この後、制御部が上記曝気部を非動作にすると、上記水槽内へ酸素が供給されなくなる。上記水槽内の残留酸素が微生物によって消費されてしまうと、上記水槽内は無酸素状態か低酸素状態になる。すると、マイクロナノバブルによって活性化された嫌気性微生物（特に脱膣菌）によって、被処理水の脱膣が行われる。
【００２９】
この排水処理装置では、硝化と脱窒を同じ水槽（後述する硝化脱窒槽）で行うので、簡単な設備で、低コスト（特に、低イニシャルコスト）で実施可能となる。また、上記脱窒を行うとき、制御部が上記曝気部を非動作にするので、省エネルギとなり、低ランニングコストとなる。また、この排水処理装置では、上記マイクロナノバブル含有水のマイクロナノバブルの量を調節することによって、上記水槽中の微生物濃度を電気的制御により制御できる。具体的には、マイクロナノバブルの量を多くすれば微生物濃度が高くなり、マイクロナノバブルの量を少なくすれば微生物濃度が低くなる。したがって、設備の調整や管理が容易になる。
【００３０】
一実施形態の排水処理装置では、
上記水槽の内容物を攪拌する攪拌部を備え、
上記制御部は、上記水槽で好気性微生物の作用によって硝化を行うように上記曝気部を動作させ、かつ上記攪拌部を非動作にした後、上記水槽で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行うように上記曝気部を非動作にし、かつ上記攪拌部を動作させる制御を行うことを特徴とする。
【００３１】
この一実施形態の排水処理装置では、上記脱窒を行うとき、制御部が上記攪拌部を動作させて上記水槽の内容物を攪拌する。これにより、脱膣を効率的に進行させることができる。
【００３２】
一実施形態の排水処理装置では、
上記水槽の内容物を攪拌する攪拌部を備え、
上記制御部は、排水の連続式処理を行うように、上記曝気部を動作させ、かつ上記攪拌部を非動作にして上記硝化を行う期間と、上記曝気部を非動作にし、かつ上記攪拌部を動作させて上記脱窒を行う期間とを交互に周期的に繰り返す制御を行うことを特徴とする。
【００３３】
この一実施形態の排水処理装置では、上記水槽での上記硝化と上記脱窒とを交互に周期的に繰り返すので、排水の連続式処理を行うことができる。
【００３４】
一実施形態の排水処理装置では、
上記水槽よりも下流に設けられた脱窒槽を備え、
上記水槽での上記脱窒に続いて、上記脱窒槽でさらに脱窒を行うようになっていることを特徴とする。
【００３５】
この一実施形態の排水処理装置では、上記水槽での上記脱窒に続いて、上記脱窒槽でさらに脱窒を行うようになっているので、被処理水の脱窒が確実に行われる。
【００３６】
一実施形態の排水処理装置では、
上記水槽内の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計と、
上記酸化還元電位計の出力に基づいて、上記水槽内の酸化還元電位が所定範囲内になるように上記水槽に水素供与体を導入する水素供与体添加部とを備えたことを特徴とする。
【００３７】
この一実施形態の排水処理装置では、上記水槽内の酸化還元電位が所定範囲内に制御される。ここで、硝化は酸化の一種であり、脱窒は還元の一種であるから、上記水槽内の酸化還元電位が所定範囲内に制御されていれば、上記水槽内での硝化と脱窒が円滑に行われる。なお、例えば上記硝化を行うとき上記水槽内の酸化状態が強すぎると、上記脱窒を行うために上記水槽内を還元状態にするのに長時間を要する。また、水素供与体添加部が上記水槽に水素供与体を導入するので、上記水槽で被処理水の脱窒が確実に行われる。
【００３８】
一実施形態の排水処理装置では、
上記水槽内の微生物濃度を測定する微生物濃度計を備え、
上記微生物濃度計の出力に基づいて、上記水槽内の微生物濃度が所定範囲になるように上記水槽内への上記マイクロナノバブルの導入量を制御する微生物濃度制御部を備えたことを特徴とする。
【００３９】
この一実施形態の排水処理装置では、上記水槽内の微生物濃度が所定範囲に制御される。したがって、上記水槽内での硝化と脱窒が確実に行われる。
【００４０】
別の局面では、この発明の排水処理装置は、
処理すべき被処理水としての原水を溜める原水槽と、
上記原水槽から取り出された被処理水に対して硝化および第１次の脱窒を行う硝化脱窒槽と、
上記硝化脱窒槽からの被処理水に対して第２次の脱窒を行う脱窒槽と、
上記脱窒槽からの被処理水に対して曝気を行う再曝気槽と、
上記再曝気槽からの被処理水を溜めて上澄水と返送汚泥水とに分離する沈澱槽とを順に備えるとともに、
上記沈澱槽から取り出された上澄水に対してマイクロナノバブル発生機によってマイクロナノバブルを発生させてマイクロナノバブル含有水を調整するマイクロナノバブル発生槽と、
上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水と上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水との混合物を調整して上記硝化脱窒槽に導入する混合物導入部とを備え、
上記硝化脱窒槽に、この硝化脱窒槽の内容物を曝気する曝気部と、この硝化脱窒槽の内容物を攪拌する攪拌部とが設けられ、
上記硝化脱窒槽で好気性微生物の作用によって上記硝化を行うように上記曝気部を動作させ、かつ上記攪拌部を非動作にする期間と、上記硝化脱窒槽で上記第１次の脱窒を行うように上記曝気部を非動作にし、かつ上記攪拌部を動作させる期間とを交互に周期的に繰り返す制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする。
【００４１】
この発明の排水処理装置では、混合物導入部によって上記硝化脱窒槽内に導入された微生物がマイクロナノバブルによって活性化された状態にある。ここで、制御部が上記曝気部を動作させて上記硝化脱窒槽の内容物を曝気すると、マイクロナノバブルによって活性化された好気性微生物（硝化菌）によって、被処理水中のアンモニア性窒素が硝酸性窒素まで容易に酸化される。したがって、硝化が確実に行われる。この後、制御部が上記曝気部を非動作にすると、上記硝化脱窒槽内へ酸素が供給されなくなる。上記硝化脱窒槽内の残留酸素が微生物によって消費されてしまうと、上記硝化脱窒槽内は無酸素状態か低酸素状態になる。すると、マイクロナノバブルによって活性化された嫌気性微生物（特に脱膣菌）によって、被処理水の脱膣が行われる。しかも、上記脱窒を行うとき、制御部が上記攪拌部を動作させて上記硝化脱窒槽の内容物を攪拌するので、脱膣を効率的に進行させることができる。
【００４２】
この排水処理装置では、硝化と脱窒を同じ水槽（つまり、硝化脱窒槽）で行うので、簡単な設備で、低コスト（特に、低イニシャルコスト）で実施可能となる。また、上記脱窒を行うとき、制御部が上記曝気部を非動作にするので、省エネルギとなり、低ランニングコストとなる。また、この排水処理装置では、上記マイクロナノバブル含有水のマイクロナノバブルの量を調節することによって、上記水槽中の微生物濃度を電気的制御により制御できる。具体的には、マイクロナノバブルの量を多くすれば微生物濃度が高くなり、マイクロナノバブルの量を少なくすれば微生物濃度が低くなる。したがって、設備の調整や管理が容易になる。
【００４３】
また、仮に原水をマイクロナノバブル発生槽に導入すると、一般的にはマイクロナノバブル発生機のマイクロナノバブル吐出口（孔）が小さいため、原水に含まれている浮遊物質がマイクロナノバブル発生機の孔を詰まらせるおそれがある。これに対して、この発明の排水処理装置では、マイクロナノバブル発生槽で、上記沈澱槽から取り出された上澄水に対してマイクロナノバブル発生機によってマイクロナノバブルを含有させてマイクロナノバブル含有水を調整している。つまり、マイクロナノバブル発生機が原水に浸けられるわけではない。したがって、原水に含まれている浮遊物質がマイクロナノバブル発生機の孔を詰まらせることがない。
【００４４】
一実施形態の排水処理装置では、上記マイクロナノバブル発生槽にマイクロナノバブル発生助剤を導入するマイクロナノバブル発生助剤添加部を備えたことを特徴とする。
【００４５】
一般的に、沈澱槽から取り出された上澄水は水質が比較的良好であるから、マイクロナノバブルを発生させにくいと言われている。しかし、この一実施形態の排水処理装置では、マイクロナノバブル発生助剤添加部によって、上記マイクロナノバブル発生槽にマイクロナノバブル発生助剤が導入される。したがって、上記マイクロナノバブル発生槽で被処理水にマイクロナノバブルを良好に発生させることができる。
【００４６】
一実施形態の排水処理装置では、上記混合物導入部は、上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水と上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水とを導入し、混合して上記混合物を調整する混合槽を備えたことを特徴とする。
【００４７】
この一実施形態の排水処理装置では、上記混合物導入部は、上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水と上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水とを混合槽に導入し、その混合槽で混合して上記混合物を調整する。したがって、上記返送汚泥水とマイクロナノバブル含有水とが直に接触するので、マイクロナノバブルによって微生物が容易に活性化される。活性化された微生物を含む混合物は、上記混合槽から上記硝化脱窒槽に導入される。したがって、上記硝化脱窒槽内に導入された微生物はマイクロナノバブルによって活性化された状態にある。
【００４８】
また、この排水処理装置では、返送汚泥水が混合槽を経由しているので、上記混合槽の内容物を採取でき、微生物が活性化した状態を顕微鏡で観察できる。
【００４９】
一実施形態の排水処理装置では、
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記硝化脱窒槽、上記脱窒槽、上記再曝気槽、上記沈殿槽の少なくとも一つに、微生物を繁殖させる微生物担体が収容されていることを特徴とする。
【００５０】
この一実施形態の排水処理装置では、上記硝化脱窒槽、上記脱窒槽、上記再曝気槽、上記沈殿槽の少なくとも一つに、微生物を繁殖させる微生物担体が収容されている。したがって、各微生物担体のところに微生物を高濃度に繁殖させることができ、微生物による処理の効率を高めることができる。例えば、上記脱窒槽では、微生物担体に脱窒菌を高濃度に繁殖できるので、脱窒効率を高めることができる。また、上記沈殿槽でも、微生物担体に脱窒菌を高濃度に繁殖できるので、さらに脱窒効率を高めることができる。
【００５１】
一実施形態の排水処理装置では、上記微生物担体がひも状またはリング状のポリ塩化ビニリデン材であることを特徴とする。
【００５２】
この一実施形態の排水処理装置では、上記微生物担体は、例えば市販のひも状またはリング状のポリ塩化ビニリデン材である。ひも状またはリング状のポリ塩化ビニリデン材は、比較的表面積が大きいので、微生物を繁殖させるのに適する。また、例えば上記沈殿槽の微生物担体がポリ塩化ビニリデン材であれば、被処理水中の微細な微生物粒子をそのポリ塩化ビニリデン材に捕捉できる。したがって、浮遊物質の項目における水質をより改善でき、沈澱槽２０から放流される排水の水質を向上させることができる。
【００５３】
一実施形態の排水処理装置では、
上記硝化脱窒槽内の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計と、
上記酸化還元電位計の出力に基づいて、上記硝化脱窒槽内の酸化還元電位が所定範囲内になるように上記硝化脱窒槽に水素供与体を導入する水素供与体添加部とを備えたことを特徴とする。
【００５４】
この一実施形態の排水処理装置では、上記硝化脱窒槽内の酸化還元電位が所定範囲内に制御される。ここで、硝化は酸化の一種であり、脱窒は還元の一種であるから、上記硝化脱窒槽内の酸化還元電位が所定範囲内に制御されていれば、上記硝化脱窒槽内での硝化と（第１次の）脱窒が円滑に行われる。なお、例えば上記硝化を行うとき上記水槽内の酸化状態が強すぎると、上記脱窒を行うために上記硝化脱窒槽内を還元状態にするのに長時間を要する。また、水素供与体添加部が上記硝化脱窒槽に水素供与体を導入するので、上記硝化脱窒槽で被処理水に対する（第１次の）脱窒が確実に行われる。
【００５５】
一実施形態の排水処理装置では、
上記マイクロナノバブル発生槽に、このマイクロナノバブル発生槽内の被処理水を循環させる循環ポンプが設けられ、
上記硝化脱窒槽内の微生物濃度を測定する微生物濃度計を備え、
上記微生物濃度計の出力に基づいて、上記硝化脱窒槽内の微生物濃度が所定範囲になるように上記循環ポンプの回転数または運転若しくは停止を制御する微生物濃度制御部を備えたことを特徴とする。
【００５６】
本発明者は、マイクロナノバブル発生槽でのマイクロナノバブル発生量と硝化脱窒槽の微生物濃度との間に相関関係があることを発見した。循環ポンプの回転数を速くすれば、循環ポンプの吐出圧力が増加して、マイクロナノバブルの発生量が多くなる。マイクロナノバブルの発生量が多くなると、硝化脱窒槽内の微生物が活性化して増殖し、微生物濃度が上昇する。逆に、循環ポンプの回転数を遅くすれば、循環ポンプの吐出圧力が低下して、マイクロナノバブルの発生量が少なくなる。マイクロナノバブルの発生量が少なくなると、硝化脱窒槽内の微生物濃度が低下する。そこで、この一実施形態の排水処理装置では、微生物濃度計の出力に基づいて、微生物濃度制御部が上記マイクロナノバブル発生槽に設けられた上記循環ポンプの回転数または運転若しくは停止を制御する。これによって、上記硝化脱窒槽内の微生物濃度が所定範囲になる。したがって、上記硝化脱窒槽内での硝化と脱窒が確実に行われる。
【００５７】
一実施形態の排水処理装置では、上記マイクロナノバブル発生槽に、このマイクロナノバブル発生槽内の被処理水を循環させる複数台の循環ポンプが設けられ、
上記硝化脱窒槽内の微生物濃度を測定する微生物濃度計を備え、
上記微生物濃度計の出力に基づいて、上記硝化脱窒槽内の微生物濃度が所定範囲になるように上記循環ポンプの運転台数を制御する微生物濃度制御部を備えたことを特徴とする。
【００５８】
この一実施形態の排水処理装置では、微生物濃度計の出力に基づいて、微生物濃度制御部が上記マイクロナノバブル発生槽に設けられた上記循環ポンプの運転台数を制御する。これによって、上記硝化脱窒槽内の微生物濃度が所定範囲になる。したがって、上記硝化脱窒槽内での硝化と脱窒が確実に行われる。例えば、硝化脱窒槽内の微生物濃度を高める場合は２台運転とし、通常の微生物濃度に維持する場合は１台運転とし、硝化脱窒槽内の微生物濃度を減少させる場合は２台とも停止する制御が考えられる。
【００５９】
一実施形態の排水処理装置では、上記混合物導入部は、上記原水槽から取り出された被処理水、上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水、および上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水を導入し、混合して上記混合物を得る混合槽を備えたことを特徴とする。
【００６０】
この一実施形態の排水処理装置では、上記混合槽で、上記被処理水、上記返送汚泥水、および上記マイクロナノバブル含有水を時間的に早い時点から馴染ませることができる。したがって、微生物の活性化を時間的に早い時点から達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００６２】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示している。
【００６３】
この排水処理装置は、概略、処理すべき被処理水としての原水（排水）９０を溜める原水槽１と、この原水槽１から取り出された被処理水９０Ａに対して硝化および第１次の脱窒を行う硝化脱窒槽２２と、この硝化脱窒槽２２からの被処理水９０Ｂに対して第２次の脱窒を行う脱窒槽３１と、この脱窒槽３１からの被処理水９０Ｃに対して曝気を行う再曝気槽３２と、この再曝気槽３２からの被処理水９０Ｄを溜めて上澄水と返送汚泥水とに分離する沈澱槽２０とを順に備えている。基本的には、沈澱槽２０での上澄水は、窒素が除去された処理済み排水として放流配管２７を通して放流される。さらに、この排水処理装置は、マイクロナノバブル発生槽１６と、混合物導入部としての混合槽１７と、マイクロナノバブル発生助剤添加部の一部としてのマイクロナノバブル発生助剤タンク２４と、水素供与体添加部の一部としての水素供与体タンク２９と、装置全体の動作を制御する制御部７０とを備えている。
【００６４】
この排水処理装置では、具体的にはあらゆる産業の浮遊物質を含有する排水を処理対象とするが、浮遊物質を含有していない排水にも適合できる。
【００６５】
原水槽１には、図示しない工場から流入配管２を通して、被処理水としての原水（排水）９０が導入される。原水槽１に導入された原水９０は、原水槽ポンプ３により揚水されて硝化脱窒槽２２に移送される。
【００６６】
硝化脱窒槽２２内には、下部に、この硝化脱窒槽２２の内容物を曝気する曝気部としての散気管５が設置されている。この散気管５は配管によって間欠運転ブロワー４と接続されている。間欠運転ブロワー４が動作すると、散気管５を通して空気が硝化脱窒槽２２内に吐出され、硝化脱窒槽２２内の溶存酸素が増加する。それに伴って、この硝化脱窒槽２２の内容物が攪拌される。また、この硝化脱窒槽２２内には、散気管５とは別に、この硝化脱窒槽２２の内容物を攪拌する攪拌部としての水中攪拌機３７が設けられている。硝化脱窒槽２２内には、さらに、この硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を測定する微生物濃度計６と、この硝化脱窒槽２２内の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計３４とが設けられている。
【００６７】
微生物濃度計６、酸化還元電位計３４には、それぞれ微生物濃度調節計７、酸化還元電位調節計３５が組み合わせられている。微生物濃度調節計７は、微生物濃度計６の出力に基づいて、後述する信号をマイクロナノバブル発生槽１６の外部に設置されている循環ポンプ１０と循環ポンプ１１に送信する。微生物濃度計６、微生物濃度調節計７、循環ポンプ１０および循環ポンプ１１は、微生物濃度制御部を構成している。
【００６８】
酸化還元電位調節計３５は、酸化還元電位計３４の出力に基づいて、硝化脱窒槽２２内に水素供与体（この例では、メタノール）を導入するための信号を、水素供与体タンク２９に設置された水素供与体タンク定量ポンプ３６へ送る。これにより、硝化脱窒槽２２内の酸化還元電位が所定範囲内に制御される。酸化還元電位の具体的運用範囲は−１５０ｍＶから−３５０ｍＶで運用する。ここで、硝化は酸化の一種であり、脱窒は還元の一種であるから、硝化脱窒槽２２内の酸化還元電位が所定範囲内に制御されていれば、硝化脱窒槽２２内での硝化と（第１次の）脱窒が円滑に行われる。なお、例えば上記硝化を行うとき硝化脱窒槽２２内の酸化状態が強すぎると、上記脱窒を行うために硝化脱窒槽２２内を還元状態にするのに長時間を要する。また、水素供与体添加部が上記水槽に水素供与体を導入するので、上記水槽で被処理水の脱窒が確実に行われる。酸化還元電位計３４、酸化還元電位調節計３５、水素供与体タンク定量ポンプ３６、および水素供与体タンク２９は、水素供与体添加部を構成している。
【００６９】
この硝化脱窒槽２２での硝化および第１次の脱窒については、後に詳述する。
【００７０】
脱窒槽３１内には、下部に、この脱窒槽３１の内容物を常時攪拌する水中攪拌機３９が設けられている。また、この脱窒槽３１内には、この脱窒槽３１内の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計３４が設けられている。この酸化還元電位計３４は、硝化脱窒槽２２におけるのと同様に、酸化還元電位調節計３５と組み合わされている。そして、脱窒槽３１内に水素供与体を導入するための信号が、水素供与体タンク２９に設置された水素供与体タンク定量ポンプ３０に送られ、その結果、脱窒槽３１内の酸化還元電位が所定範囲内に制御される。これにより、脱窒菌が被処理水９０Ｂ中の硝酸性窒素を還元して窒素ガスとする。そのことにより、窒素が除去される。つまり、被処理水９０Ｂに対する第２次の脱窒が確実に行われる。
【００７１】
また、脱窒槽３１内には、微生物を繁殖させる微生物担体としてのひも状ポリ塩化ビニリデン材２３が収容されている。ひも状またはリング状のポリ塩化ビニリデン材２３は、比較的表面積が大きいので、微生物を繁殖させるのに適する。この脱窒槽３１では、ひも状ポリ塩化ビニリデン材２３のところに脱窒菌を高濃度に繁殖できるので、脱窒効率を高めることができる。
【００７２】
再曝気槽３２内には、下部に、この再曝気槽３２の内容物を曝気する散気管５が設置されている。この散気管５は配管によってブロワー３８と接続されている。ブロワー３８は常時動作し、散気管５を通して空気が再曝気槽３２内に吐出される。これにより、再曝気槽３２内の溶存酸素が増加する。それに伴って、この再曝気槽３２の内容物が攪拌される。したがって、被処理水９０Ｃ中に残存している過剰もしくは適量の水素供与体（この例では、メタノール）が容易に酸化されて分解される。なお、この再曝気槽３２には、後に詳述するマイクロナノバブル発生槽１６からバルブ３３を介してマイクロナノバブル含有水が導入可能になっている。したがって、再曝気槽３２の好気性微生物は活性化された状態にある。したがって、被処理水９０Ｃ中に残存している過剰もしくは適量の水素供与体を好気性微生物によっても分解できる。
【００７３】
沈澱槽２０には、沈澱した汚泥を含む返送汚泥水を引き抜いて混合槽１７へ返送するための汚泥返送ポンプ１８と、上澄水を汲み上げてマイクロナノバブル発生槽１６へ返送するための上澄水ポンプ２１とが設置されている。汚泥返送ポンプは原水量の約３倍を１日当たり移送できる能力すなわち循環水量が１日当たり原水量の３倍で運転する。また、この沈澱槽２０には、沈澱した汚泥を引き抜くときに用いられるかき寄せ機１８が設置されている。硝化脱窒槽２２、脱窒槽３１、再曝気槽３２および沈澱槽２０における各槽の微生物量が多い場合は、かき寄せ機１９を用いて沈澱槽２０から余剰の微生物汚泥が引き抜かれる。なお、この沈殿槽２０でも、被処理水９０Ｄ中に存在する脱窒菌によって脱窒が行われる。
【００７４】
マイクロナノバブル発生槽１６には、沈澱槽２０から上澄水ポンプ２１によって取り出された上澄水が被処理水９０Ｅとして溜められている。このマイクロナノバブル発生槽１６内には、２台のマイクロナノバブル発生機８、９が被処理水９０Ｅ中に浸漬された状態で設置されている。マイクロナノバブル発生機８、９は、被処理水９０Ｅ中にマイクロナノバブルを発生させてマイクロナノバブル含有水を調整する。
【００７５】
ここで、「マイクロナノバブル」とは、直径が数百ｎｍ〜１０μｍの気泡を意味する。なお、「マイクロバブル」とは、「その発生時に、１０〜数十μｍの直径を有する気泡」と定義されている。マイクロバブルは、発生後に収縮して「マイクロナノバブル」に変化する。一部は、水中で縮小していき、ついには消滅（完全溶解）してしまう。「ナノバブル」は、直径が数百ｎｍ以下（典型的には１００〜２００ｎｍ）の気泡を意味する。「マイクロナノバブル」とは、マイクロバブルとナノバブルとが混合したバブルと説明できる。
【００７６】
マイクロナノバブル発生機８、マイクロナノバブル発生機９に対して必要な循環水の供給は、それぞれインバータ駆動式の循環ポンプ１１、循環ポンプ１２によって行われる。マイクロナノバブル発生機８に対して必要な空気は、空気吸い込み管１３およびバルブ１２を通して供給され、また、マイクロナノバブル発生機９に対して必要な空気は、空気吸い込み管１５およびバルブ１４を通して供給される。マイクロナノバブル発生量は排水処理水槽の全容量が３００トン規模で２Ｌ／ｍｉｎのマイクロナノバブル発生量で効果がある。
【００７７】
循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の回転数は、微生物濃度調節計７からの信号に基づいてインバータによって制御される。これにより、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の吐出量が制御され、それに応じて、マイクロナノバブル発生機８とマイクロナノバブル発生機９のマイクロナノバブル発生量が制御される。
【００７８】
なお、マイクロナノバブル発生槽１６内でのマイクロナノバブル発生量は、循環ポンプ１０、１１の回転数によって制御されるのみならず、循環ポンプ１０、１１の運転若しくは停止によっても制御されるし、また、循環ポンプ１０、１１の運転台数（２台、１台、または０台）によっても制御される。
【００７９】
マイクロナノバブル発生助剤タンク２４に貯留されているマイクロナノバブル発生助剤を、発生助剤ポンプ２５で、マイクロナノバブル発生槽１６に添加している。具体的なマイクロナノバブル発生助剤としては、微生物分解性の良い界面活性剤が挙げられる。
【００８０】
混合槽１７には、沈澱槽２０から取り出された返送汚泥水とマイクロナノバブル発生槽１６から取り出されたマイクロナノバブル含有水とがバルブ３３を介して導入されて、混合される。これにより生じた混合物は、硝化脱窒槽２２に導入される。
【００８１】
ここで、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を調整する方法について、記述する。この排水処理装置では、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度をマイクロナノバブルの量によって制御する。
【００８２】
具体的には、先に触れたように、微生物濃度計６によって微生物濃度を測定する。そして、微生物濃度計の出力に基づく微生物濃度調節計７の信号によって、マイクロナノバブル発生槽１６において、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の吐出量を制御し、それに応じて、マイクロナノバブル発生機８とマイクロナノバブル発生機９によるマイクロナノバブル発生量を制御する。これにより、マイクロナノバブル含有水中のマイクロナノバブルの量を制御する。例えば循環ポンプ１０、１１の回転数を速くすれば、循環ポンプ１０、１１の吐出圧力が増加して、マイクロナノバブルの発生量が多くなる。マイクロナノバブル発生槽１６内でのマイクロナノバブルの発生量が多くなると、硝化脱窒槽２２内の微生物が活性化して増殖し、微生物濃度が上昇する。逆に、循環ポンプ１０、１１の回転数を遅くすれば、循環ポンプ１０、１１の吐出圧力が低下して、マイクロナノバブルの発生量が少なくなる。マイクロナノバブル発生槽１６内でのマイクロナノバブルの発生量が少なくなると、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度が低下する。この結果、微生物濃度計の出力に基づいて、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度が所定範囲になるように制御されることになる。尚、微生物濃度の具体的数値としてＭＬＳＳ（Ｍｉｘｅｄ Ｌｉｑｕｏｒ Ｓｕｓｐｅｎｄ Ｓｏｌｉｄ）濃度で約８,０００〜１０,０００ｐｐｍを選定する。
【００８３】
なお、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度は、循環ポンプ１０、１１の回転数によって制御されるのみならず、循環ポンプ１０、１１の運転若しくは停止によっても制御されるし、また、循環ポンプ１０、１１の運転台数（２台、１台、または０台）によっても制御される。例えば、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を高める場合は２台運転とし、通常の微生物濃度に維持する場合は１台運転とし、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を減少させる場合は２台とも停止する制御が考えられる。
【００８４】
次に、硝化脱窒槽２２内での硝化と（第１次の）脱窒について具体的に記述する。
【００８５】
この排水処理装置では、混合槽１７から硝化脱窒槽２２内に導入された微生物がマイクロナノバブルによって活性化された状態にある。ここで、制御部７０が間欠運転ブロワー４、散気管５を動作させて硝化脱窒槽２２の内容物を曝気すると、マイクロナノバブルによって活性化された好気性微生物（硝化菌）によって、被処理水９０Ａ中のアンモニア性窒素が硝酸性窒素まで容易に酸化される。したがって、硝化が確実に行われる。この後、制御部７０が間欠運転ブロワー４、散気管５を非動作にすると、硝化脱窒槽２２内へ酸素が供給されなくなる。硝化脱窒槽２２内の残留酸素が微生物によって消費されてしまうと、硝化脱窒槽２２内は無酸素状態か低酸素状態になる。すると、マイクロナノバブルによって活性化された嫌気性微生物（特に脱膣菌）によって、被処理水９０Ａの脱膣が行われる。また、被処理水９０Ａ中には、水素供与体添加部３４、３５、３６、２９によって水素供与体（この例ではメタノール）が添加されて、還元状態が作られる。しかも、上記脱窒を行うとき、制御部７０が水中攪拌機３７を動作させて硝化脱窒槽２２の内容物を攪拌するので、脱膣を効率的に進行させることができる。この硝化脱窒槽２２における第１次の脱窒では、全窒素の除去率は少ないが、或る程度の脱窒は行われる。
【００８６】
この排水処理装置では、硝化と脱窒を同じ水槽（つまり、硝化脱窒槽）で行うので、簡単な設備で、低コスト（特に、低イニシャルコスト）で実施可能となる。また、上記脱窒を行うとき、制御部７０が間欠運転ブロワー４、散気管５を非動作にするので、省エネルギとなり、低ランニングコストとなる。また、この排水処理装置では、微生物濃度制御部６、７、１０、１１によってマイクロナノバブル含有水のマイクロナノバブルの量を調節することによって、硝化脱窒槽２２中の微生物濃度を電気的制御により制御できる。具体的には、マイクロナノバブルの量を多くすれば微生物濃度が高くなり、マイクロナノバブルの量を少なくすれば微生物濃度が低くなる。したがって、設備の調整や管理が容易になる。
【００８７】
また、仮に原水９０をマイクロナノバブル発生槽１６に導入すると、一般的にはマイクロナノバブル発生機８、９のマイクロナノバブル吐出口（孔）が小さいため、原水９０に含まれている浮遊物質がマイクロナノバブル発生機８、９の孔を詰まらせるおそれがある。これに対して、この発明の排水処理装置では、マイクロナノバブル発生槽１６で、沈澱槽２０から取り出された上澄水に対してマイクロナノバブル発生機８、９によってマイクロナノバブルを含有させてマイクロナノバブル含有水を調整している。つまり、マイクロナノバブル発生機８、９が原水９０に浸けられるわけではない。したがって、原水９０に含まれている浮遊物質がマイクロナノバブル発生機８、９の孔を詰まらせることがない。
【００８８】
なお、この実施形態では、マイクロナノバブル発生機８、９として、市販されている株式会社ナノプラネット研究所製のものと株式会社オーラテックのものとを採用した。しかしながら、マイクロナノバブル発生機のメーカーを限定するものではない。他社のマイクロナノバブル発生機としては、例えば、西華産業株式会社のマイクロバブル水製造装置や、資源開発株式会社のマイクロバブル水製造装置や、野村電子工業株式会社のマイクロバブル水製造装置などを採用できる。
【００８９】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示している。
【００９０】
この第２実施形態の排水処理装置は、第１実施形態と比較して、脱窒槽３１だけでなく硝化脱窒槽２２にも、微生物担体としてのひも状ポリ塩化ビニリデン材２３が収容された点のみが異なっている。よって、図２では、図１中の要素と同じ要素については、同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。
【００９１】
この排水処理装置は、硝化脱窒槽２２内にポリ塩化ビニリデン充填材２３が収容されているので、マイクロナノバブルで活性化された微生物が、ポリ塩化ビニリデン充填物２３に付着して繁殖する。この結果、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度が高くなり、硝化および脱窒の処理が安定化する。したがって、流入する原水９０の水質が変動する場合でも、安定に処理を行うことができる。
【００９２】
なお、採水による測定により、硝化脱窒槽２２の微生物濃度が上昇したことが判明した場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１のどちらかを停止して、マイクロナノバブル発生槽１６でのマイクロナノバブル発生量を減少させて、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を下げることができる。
【００９３】
また、急激に微生物濃度をさげる場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の両方を停止して、目的を達成できる。
【００９４】
また、採水による測定により、逆に硝化脱窒槽２２の微生物濃度が減少したことが判明した場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の両方を運転して、マイクロナノバブル発生槽１６でのマイクロナノバブル発生量を増加させ、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を上げることができる。
【００９５】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示している。
【００９６】
この第３実施形態の排水処理装置は、第１実施形態と比較して、脱窒槽３１だけでなく再曝気槽３２にも、微生物担体としてのひも状ポリ塩化ビニリデン材２３が収容された点のみが異なっている。よって、図３では、図１中の要素と同じ要素については、同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。
【００９７】
この排水処理装置は、再曝気槽３２内にポリ塩化ビニリデン充填材２３が収容されているので、マイクロナノバブルで活性化された微生物が、ポリ塩化ビニリデン充填物２３に付着して繁殖する。この結果、再曝気槽３２内の微生物濃度が高くなり、処理が安定化する。
【００９８】
なお、採水による測定により、硝化脱窒槽２２の微生物濃度が上昇したことが判明した場合は、第２実施形態に関して述べたのと同様に、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１のどちらかを停止して、マイクロナノバブル発生槽１６でのマイクロナノバブル発生量を減少させて、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を下げることができる。
【００９９】
また、急激に微生物濃度をさげる場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の両方を停止して、目的を達成できる。
【０１００】
また、採水による測定により、逆に硝化脱窒槽２２の微生物濃度が減少したことが判明した場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の両方を運転して、マイクロナノバブル発生槽１６でのマイクロナノバブル発生量を増加させ、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を上げることができる。
【０１０１】
（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示している。
【０１０２】
この第４実施形態の排水処理装置は、第１実施形態と比較して、原水９０を硝化脱窒槽２２に直接導入するのではなく、原水９０を混合槽１７に一旦導入し、混合物として硝化脱窒槽２２に導入する点のみが異なっている。よって、図４では、図１中の要素と同じ要素については、同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。
【０１０３】
この第４実施形態の排水処理装置では、原水槽１から取り出された被処理水を、沈澱槽２０から取り出された返送汚泥水、マイクロナノバブル発生槽１６から取り出されたマイクロナノバブル含有水とともに、混合槽１７に導入している。そして、それら混合して混合物とした後、硝化脱窒槽２２に導入している。
【０１０４】
これにより、混合槽１７で、被処理水（原水）、返送汚泥水、およびマイクロナノバブル含有水を時間的に早い時点から馴染ませることができる。したがって、微生物の活性化を時間的に早い時点から達成できる。すなわち、マイクロナノバブルが豊富に存在する時点で、微生物濃度が高い返送汚泥水の微生物を効率的に活性化できる。それとともに、その活性化した微生物で、直ちに被処理水に含まれる成分の分解処理を開始することができる。
【０１０５】
なお、採水による測定により、硝化脱窒槽２２の微生物濃度が上昇したことが判明した場合は、第２実施形態に関して述べたのと同様に、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１のどちらかを停止して、マイクロナノバブル発生槽１６でのマイクロナノバブル発生量を減少させて、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を下げることができる。
【０１０６】
また、急激に微生物濃度をさげる場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の両方を停止して、目的を達成できる。
【０１０７】
また、採水による測定により、逆に硝化脱窒槽２２の微生物濃度が減少したことが判明した場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の両方を運転して、マイクロナノバブル発生槽１６でのマイクロナノバブル発生量を増加させ、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を上げることができる。
【０１０８】
（第５実施形態）
図５は、本発明の第５実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示している。
【０１０９】
この第５実施形態の排水処理装置は、第３実施形態と比較して、脱窒槽３１と再曝気槽３２だけでなく沈澱槽２０にも、微生物担体としてのひも状ポリ塩化ビニリデン材２３が収容された点のみが異なっている。よって、図５では、図３中の要素と同じ要素については、同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。
【０１１０】
この排水処理装置は、沈澱槽２０内にポリ塩化ビニリデン充填材２３が収容されているので、マイクロナノバブルで活性化された微生物が、ポリ塩化ビニリデン材２３に付着して繁殖する。この結果、沈澱槽２０内の微生物濃度が高くなり、処理が安定化する。これにより、全体としての脱窒効率を高めることができる。また、沈殿槽２０で、被処理水９０Ｄ中の微細な微生物粒子（フロックなど）をそのポリ塩化ビニリデン材２３に捕捉できる。したがって、浮遊物質の項目における水質をより改善でき、沈澱槽２０から放流される排水の水質を向上させることができる。
【０１１１】
（第６実施形態）
図６は、本発明の第６実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示している。
【０１１２】
この第６実施形態の排水処理装置は、第１実施形態と比較して、硝化脱窒槽２２の内容物を攪拌する攪拌部として、水中攪拌機３７に代えて、水面の上方に配置されたモータによって駆動される攪拌機４０（この例では２台）を備えた点のみが異なっている。よって、図６では、図１中の要素と同じ要素については、同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。
【０１１３】
この第６実施形態の排水処理装置では、最も多く使用されている攪拌機４０を備えているので、低コスト（特にイニシャルコスト）に構成される。また、攪拌機４０のモータが水中に没していないので、水中攪拌機で良く発生する腐蝕による漏電も、皆無である。
【０１１４】
硝化脱窒槽２２の内容物を攪拌する攪拌部としては、水中攪拌機に限定するのではなく、攪拌ができればどのタイプの攪拌部でも構わない。
【０１１５】
（第７実施形態）
図７は、この発明の第７実施形態の微生物反応槽（バイオリアクタ）の構成を模式的に示している。
【０１１６】
この微生物反応槽は、微生物の作用を利用して、醸造、発酵、医薬品製造等を行うための反応槽である。醸造、発酵、医薬品製造等を行う微生物反応槽の分野においても、マイクロナノバブルによって微生物を活性化して、活性化された微生物の作用によって製品を製造することができる。
【０１１７】
この微生物反応槽の反応槽２６には、２台のマイクロナノバブル発生機８、９が設置されている。また、反応槽２６内の下部には、酸化還元電位計３４と、微生物濃度計６とが収容されている。なお、当然ながら、この微生物反応槽には、反応槽２６の内容物を攪拌するための攪拌機（図示せず）や温度計（図示せず）等の付属品が設置されている。この微生物反応槽全体の動作は、制御部７１によって制御される。
【０１１８】
反応槽２６内には、この例では、処理対象８０として、ビール醸造のための原材料である麦、ホップ、コーンスターチ等を含有する水が、反応槽２６の上部に設けられた原材料導入配管２７を通して導入される。
【０１１９】
マイクロナノバブル発生機８、９は、反応槽２６内の酸化還元電位が所定範囲内になるように、酸化還元電位計３４の出力（測定値）に基づいて、酸化還元電位計３５が循環ポンプ１０と循環ポンプ１１のオン、オフを制御する。これにより、反応槽２６内の嫌気性微生物の繁殖条件を維持するようになっている。
【０１２０】
これとともに、マイクロナノバブル発生機８、９は、反応槽２６内の微生物濃度が所定範囲になるように、反応槽２６内へのマイクロナノバブルの導入量を制御するようになっている。
【０１２１】
マイクロナノバブル発生機８、マイクロナノバブル発生機９に対して必要な循環水の供給は、それぞれインバータ駆動式の循環ポンプ１１、循環ポンプ１２によって行われる。マイクロナノバブル発生機８に対して必要な空気は、空気吸い込み管１３およびバルブ１２を通して供給され、また、マイクロナノバブル発生機９に対して必要な空気は、空気吸い込み管１５およびバルブ１４を通して供給される。
【０１２２】
循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の回転数は、微生物濃度調節計７からの信号に基づいてインバータによって制御される。これにより、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の吐出量が制御され、それに応じて、マイクロナノバブル発生機８とマイクロナノバブル発生機９のマイクロナノバブル発生量が制御される。これにより、反応槽２６内の微生物濃度が所定範囲内に制御される。
【０１２３】
このように、この微生物反応槽では、微生物濃度計６の出力と酸化還元電位計３４の出力との両方に基づいて、マイクロナノバブル発生機８、マイクロナノバブル発生機９の運転が制御される。これにより、反応槽２６内の微生物濃度、酸化還元電位を所定範囲内に制御でき、反応槽２６内を好気状態又は嫌気状態で運転して、目的とする物質を目的とする品質で生産できる。
【０１２４】
目的とした微生物濃度の培養と酸化還元電位での培養によって得られた製品は、反応槽２６の下部に設けられた配管２９を通して取り出される。
【実施例１】
【０１２５】
図１に示した第１実施形態の排水処理装置を実際に製作して、効果の確認試験を行った。
【０１２６】
その排水処理装置では、原水槽１の容量は約１ｍ３、硝化脱窒槽２２の容量は８ｍ３、脱窒槽３１の容量は４ｍ３、再曝気槽３２の容量は２ｍ３、沈澱槽２０の容量は３ｍ３、マイクロナノバブル発生槽１６の容量は０．２ｍ３、混合槽１７の容量は０．２ｍ３にそれぞれ設定した。そして、工場からの排水を導入して、約３ケ月試運転をおこなった。
【０１２７】
試運転後、原水槽１への入口におけるＴＯＣ〔トータル・オーガニック・カーボン〕濃度と、沈澱槽２０の出口におけるＴＯＣの濃度を測定して比較したところ、ＴＯＣの除去率は８８％であった。このように、本発明によれば、好ましい結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】この発明の第１実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】この発明の第２実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】この発明の第３実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】この発明の第４実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図５】この発明の第５実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図６】この発明の第６実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図７】この発明の第７実施形態の微生物反応槽の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１ 原水槽 ２ 流入配管
４ 間欠運転ブロワー
５ 散気管
６ 微生物濃度計
７ 微生物濃度調節計
８、９ マイクロナノバブル発生機
１０、１１ 循環ポンプ
１６ マイクロナノバブル発生槽
１７ 混合槽
２０ 沈澱槽
２２ 曝気槽
２４ マイクロナノバブル発生助剤タンク
２９ 水素供与体タンク
３１ 脱窒槽
３２ 再曝気槽
３４ 酸化還元電位計
３７、３９ 水中攪拌機
４０ 攪拌機
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排水処理方法および排水処理装置に関し、より詳しくは、排水中の窒素を微生物の作用によって除去する排水処理方法および排水水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排水中の窒素を微生物の作用によって除去するためには、大掛かりな設備を要し、イニシャルコストやランニングコストが高くつくという問題があった。
【０００３】
また、処理槽中の微生物濃度を電気的制御により制御する方法が存在せず、設備の調整や管理が困難であった。具体的には、処理槽内の微生物濃度を増加させようとする場合は、栄養剤を添加するか、流入負荷を増加させて、微生物の繁殖を待つしかなかった。また、処理槽内の微生物濃度を減少させようとする場合は、返送用汚泥を沈殿させるための沈澱槽から微生物汚泥を取り去る以外に手段がなく、不便であった。
【特許文献１】特開２００４−１２１９６２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４５４８号公報
【特許文献３】特開２００４−３２１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、この発明の課題は、排水中の窒素を微生物の作用によって除去するための排水処理方法であって、簡単な設備で、低コストで実施でき、しかも処理槽中の微生物濃度を電気的制御により制御でき、設備の調整や管理が容易な排水処理方法を提供することにある。
【０００５】
また、この発明の課題は、そのような排水処理方法を実施するのに適した排水処理を提供することにある。
【０００６】
なお、特許文献１（特開２００４−１２１９６２号公報）には、ナノバブルの利用方法および装置として、ナノバブルが有する浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現による界面活性作用と殺菌作用などの特性を活用したものが記載されている。より具体的には、それらが相互に関連することによって、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、殺菌機能によって各種物体を高機能、低環境負荷で洗浄することができ、汚濁水の浄化を行うことができることが記載されている。
【０００７】
また、特許文献２（特開２００３−３３４５４８号公報）には、ナノ気泡の生成方法として、液体中において、液体の一部を分解ガス化する工程、液体中で超音波を印加する工程又は、液体の一部を分解ガス化する工程および超音波を印加する工程からなるものが記載されている。
【０００８】
また、特許文献３（特開２００４−３２１９５９号公報）には、オゾンマイクロバブルを利用する廃液の処理装置として、マイクロバブル発生装置にオゾン発生装置より生成されたオゾンガスと処理槽の下部から抜き出された廃液を加圧ポンプを介して供給しているものが記載されている。また、生成されたオゾンマイクロバブルをガス吹き出しパイプの開口部より処理槽内の廃液中に通気することも記載されている。
【０００９】
しかしながら、上述の特許文献１（特開２００４−１２１９６２号公報）、特許文献２（特開２００３−３３４５４８号公報）、特許文献３（特開２００４−３２１９５９号公報）は、いずれも、本願発明の主題事項を開示するものではない。
【００１０】
なお、「マイクロバブル」とは、「その発生時に、１０〜数十μｍの直径を有する気泡」と定義されている。マイクロバブルは、発生後に収縮して「マイクロナノバブル」に変化する。
【００１１】
「マイクロナノバブル」とは、直径が数百ｎｍ〜１０μｍの気泡を意味する。
【００１２】
「ナノバブル」とは、直径が数百ｎｍ以下の気泡を意味する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、この発明の排水処理方法は、
処理すべき被処理水とマイクロナノバブル含有水とを１つの水槽に導入して、上記水槽で好気性微生物の作用によって硝化を行った後、上記水槽で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行うことを特徴とする。
【００１４】
この発明の排水処理方法では、硝化と脱窒を同じ水槽（後述する硝化脱窒槽）で行うので、簡単な設備で、低コスト（特に、低イニシャルコスト）で実施可能となる。また、上記マイクロナノバブル含有水のマイクロナノバブルの量を調節することによって、上記水槽中の微生物濃度を電気的制御により制御できる。具体的には、マイクロナノバブルの量を多くすれば微生物濃度が高くなり、マイクロナノバブルの量を少なくすれば微生物濃度が低くなる。したがって、設備の調整や管理が容易になる。
【００１５】
一実施形態の排水処理方法では、上記水槽に上記マイクロナノバブル含有水と微生物汚泥とを混合して導入することを特徴とする。
【００１６】
ここで、「微生物汚泥」とは、微生物を含んだ汚泥を意味する。
【００１７】
この一実施形態の排水処理方法では、まず上記マイクロナノバブル含有水と微生物汚泥とを混合しているので、マイクロナノバブルによって活性化された微生物が上記水槽に導入される。
【００１８】
一実施形態の排水処理方法では、上記硝化を行うとき、曝気部によって上記水槽の内容物を曝気することを特徴とする。
【００１９】
この一実施形態の排水処理方法では、上記硝化を行うとき、曝気部によって上記水槽の内容物を曝気すると、マイクロナノバブルによって活性化された好気性微生物（特に硝化菌）によって、被処理水中のアンモニア性窒素が硝酸性窒素まで容易に酸化される。したがって、硝化が確実に行われる。
【００２０】
一実施形態の排水処理方法では、上記脱窒を行うとき、上記曝気部による曝気を停止し、攪拌部によって上記水槽の内容物を攪拌することを特徴とする。
【００２１】
この一実施形態の排水処理方法では、上記脱窒を行うとき、上記曝気部による曝気を停止すると、上記水槽内へ酸素が供給されなくなる。上記水槽内の残留酸素が微生物によって消費されてしまうと、上記水槽内は無酸素状態か低酸素状態になる。すると、マイクロナノバブルによって活性化された嫌気性微生物（特に脱膣菌）によって、被処理水の脱膣が行われる。また、上記脱窒を行うとき、攪拌部によって上記水槽の内容物を攪拌するので、脱膣を効率的に進行させることができる。
【００２２】
また、この排水処理方法では、上記脱窒を行うとき、上記曝気部による曝気を停止するので、省エネルギとなり、低ランニングコストとなる。
【００２３】
一実施形態の排水処理方法では、上記水槽での上記硝化と上記脱窒とを交互に周期的に繰り返すことを特徴とする。
【００２４】
この一実施形態の排水処理方法では、上記水槽での上記硝化と上記脱窒とを交互に周期的に繰り返すので、排水の連続式処理を行うことができる。
【００２５】
一実施形態の排水処理方法では、
上記微生物汚泥を、上記水槽よりも下流に設けた沈澱槽における返送汚泥水にとして得て、上記水槽内の微生物濃度が所定範囲内になるように、上記返送汚泥水に上記マイクロナノバブル含有水を制御して混合することを特徴とする。
【００２６】
この一実施形態の排水処理方法では、上記水槽内の微生物濃度が所定範囲内に制御される。したがって、上記硝化脱窒槽内での硝化と脱窒が確実に行われる。
【００２７】
この発明の排水処理装置は、
処理すべき被処理水が導入される水槽と、
上記水槽にマイクロナノバブル含有水と微生物汚泥とを混合して導入する混合物導入部と、
上記水槽の内容物を曝気する曝気部と、
上記水槽で好気性微生物の作用によって硝化を行うように上記曝気部を動作させた後、上記水槽で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行うように上記曝気部を非動作にする制御部とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
この発明の排水処理装置では、混合物導入部によって上記水槽内に導入された微生物がマイクロナノバブルによって活性化された状態にある。ここで、制御部が上記曝気部を動作させて上記水槽の内容物を曝気すると、マイクロナノバブルによって活性化された好気性微生物（硝化菌）によって、被処理水中のアンモニア性窒素が硝酸性窒素まで容易に酸化される。したがって、硝化が確実に行われる。この後、制御部が上記曝気部を非動作にすると、上記水槽内へ酸素が供給されなくなる。上記水槽内の残留酸素が微生物によって消費されてしまうと、上記水槽内は無酸素状態か低酸素状態になる。すると、マイクロナノバブルによって活性化された嫌気性微生物（特に脱膣菌）によって、被処理水の脱膣が行われる。
【００２９】
この排水処理装置では、硝化と脱窒を同じ水槽（後述する硝化脱窒槽）で行うので、簡単な設備で、低コスト（特に、低イニシャルコスト）で実施可能となる。また、上記脱窒を行うとき、制御部が上記曝気部を非動作にするので、省エネルギとなり、低ランニングコストとなる。また、この排水処理装置では、上記マイクロナノバブル含有水のマイクロナノバブルの量を調節することによって、上記水槽中の微生物濃度を電気的制御により制御できる。具体的には、マイクロナノバブルの量を多くすれば微生物濃度が高くなり、マイクロナノバブルの量を少なくすれば微生物濃度が低くなる。したがって、設備の調整や管理が容易になる。
【００３０】
一実施形態の排水処理装置では、
上記水槽の内容物を攪拌する攪拌部を備え、
上記制御部は、上記水槽で好気性微生物の作用によって硝化を行うように上記曝気部を動作させ、かつ上記攪拌部を非動作にした後、上記水槽で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行うように上記曝気部を非動作にし、かつ上記攪拌部を動作させる制御を行うことを特徴とする。
【００３１】
この一実施形態の排水処理装置では、上記脱窒を行うとき、制御部が上記攪拌部を動作させて上記水槽の内容物を攪拌する。これにより、脱膣を効率的に進行させることができる。
【００３２】
一実施形態の排水処理装置では、
上記水槽の内容物を攪拌する攪拌部を備え、
上記制御部は、排水の連続式処理を行うように、上記曝気部を動作させ、かつ上記攪拌部を非動作にして上記硝化を行う期間と、上記曝気部を非動作にし、かつ上記攪拌部を動作させて上記脱窒を行う期間とを交互に周期的に繰り返す制御を行うことを特徴とする。
【００３３】
この一実施形態の排水処理装置では、上記水槽での上記硝化と上記脱窒とを交互に周期的に繰り返すので、排水の連続式処理を行うことができる。
【００３４】
一実施形態の排水処理装置では、
上記水槽よりも下流に設けられた脱窒槽を備え、
上記水槽での上記脱窒に続いて、上記脱窒槽でさらに脱窒を行うようになっていることを特徴とする。
【００３５】
この一実施形態の排水処理装置では、上記水槽での上記脱窒に続いて、上記脱窒槽でさらに脱窒を行うようになっているので、被処理水の脱窒が確実に行われる。
【００３６】
一実施形態の排水処理装置では、
上記水槽内の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計と、
上記酸化還元電位計の出力に基づいて、上記水槽内の酸化還元電位が所定範囲内になるように上記水槽に水素供与体を導入する水素供与体添加部とを備えたことを特徴とする。
【００３７】
この一実施形態の排水処理装置では、上記水槽内の酸化還元電位が所定範囲内に制御される。ここで、硝化は酸化の一種であり、脱窒は還元の一種であるから、上記水槽内の酸化還元電位が所定範囲内に制御されていれば、上記水槽内での硝化と脱窒が円滑に行われる。なお、例えば上記硝化を行うとき上記水槽内の酸化状態が強すぎると、上記脱窒を行うために上記水槽内を還元状態にするのに長時間を要する。また、水素供与体添加部が上記水槽に水素供与体を導入するので、上記水槽で被処理水の脱窒が確実に行われる。
【００３８】
一実施形態の排水処理装置では、
上記水槽内の微生物濃度を測定する微生物濃度計を備え、
上記微生物濃度計の出力に基づいて、上記水槽内の微生物濃度が所定範囲になるように上記水槽内への上記マイクロナノバブルの導入量を制御する微生物濃度制御部を備えたことを特徴とする。
【００３９】
この一実施形態の排水処理装置では、上記水槽内の微生物濃度が所定範囲に制御される。したがって、上記水槽内での硝化と脱窒が確実に行われる。
【００４０】
別の局面では、この発明の排水処理装置は、
処理すべき被処理水としての原水を溜める原水槽と、
上記原水槽から取り出された被処理水に対して硝化および第１次の脱窒を行う硝化脱窒槽と、
上記硝化脱窒槽からの被処理水に対して第２次の脱窒を行う脱窒槽と、
上記脱窒槽からの被処理水に対して曝気を行う再曝気槽と、
上記再曝気槽からの被処理水を溜めて上澄水と返送汚泥水とに分離する沈澱槽とを順に備えるとともに、
上記沈澱槽から取り出された上澄水に対してマイクロナノバブル発生機によってマイクロナノバブルを発生させてマイクロナノバブル含有水を調整するマイクロナノバブル発生槽と、
上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水と上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水との混合物を調整して上記硝化脱窒槽に導入する混合物導入部とを備え、
上記硝化脱窒槽に、この硝化脱窒槽の内容物を曝気する曝気部と、この硝化脱窒槽の内容物を攪拌する攪拌部とが設けられ、
上記硝化脱窒槽で好気性微生物の作用によって上記硝化を行うように上記曝気部を動作させ、かつ上記攪拌部を非動作にする期間と、上記硝化脱窒槽で上記第１次の脱窒を行うように上記曝気部を非動作にし、かつ上記攪拌部を動作させる期間とを交互に周期的に繰り返す制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする。
【００４１】
この発明の排水処理装置では、混合物導入部によって上記硝化脱窒槽内に導入された微生物がマイクロナノバブルによって活性化された状態にある。ここで、制御部が上記曝気部を動作させて上記硝化脱窒槽の内容物を曝気すると、マイクロナノバブルによって活性化された好気性微生物（硝化菌）によって、被処理水中のアンモニア性窒素が硝酸性窒素まで容易に酸化される。したがって、硝化が確実に行われる。この後、制御部が上記曝気部を非動作にすると、上記硝化脱窒槽内へ酸素が供給されなくなる。上記硝化脱窒槽内の残留酸素が微生物によって消費されてしまうと、上記硝化脱窒槽内は無酸素状態か低酸素状態になる。すると、マイクロナノバブルによって活性化された嫌気性微生物（特に脱膣菌）によって、被処理水の脱膣が行われる。しかも、上記脱窒を行うとき、制御部が上記攪拌部を動作させて上記硝化脱窒槽の内容物を攪拌するので、脱膣を効率的に進行させることができる。
【００４２】
この排水処理装置では、硝化と脱窒を同じ水槽（つまり、硝化脱窒槽）で行うので、簡単な設備で、低コスト（特に、低イニシャルコスト）で実施可能となる。また、上記脱窒を行うとき、制御部が上記曝気部を非動作にするので、省エネルギとなり、低ランニングコストとなる。また、この排水処理装置では、上記マイクロナノバブル含有水のマイクロナノバブルの量を調節することによって、上記水槽中の微生物濃度を電気的制御により制御できる。具体的には、マイクロナノバブルの量を多くすれば微生物濃度が高くなり、マイクロナノバブルの量を少なくすれば微生物濃度が低くなる。したがって、設備の調整や管理が容易になる。
【００４３】
また、仮に原水をマイクロナノバブル発生槽に導入すると、一般的にはマイクロナノバブル発生機のマイクロナノバブル吐出口（孔）が小さいため、原水に含まれている浮遊物質がマイクロナノバブル発生機の孔を詰まらせるおそれがある。これに対して、この発明の排水処理装置では、マイクロナノバブル発生槽で、上記沈澱槽から取り出された上澄水に対してマイクロナノバブル発生機によってマイクロナノバブルを含有させてマイクロナノバブル含有水を調整している。つまり、マイクロナノバブル発生機が原水に浸けられるわけではない。したがって、原水に含まれている浮遊物質がマイクロナノバブル発生機の孔を詰まらせることがない。
【００４４】
一実施形態の排水処理装置では、上記マイクロナノバブル発生槽にマイクロナノバブル発生助剤を導入するマイクロナノバブル発生助剤添加部を備えたことを特徴とする。
【００４５】
一般的に、沈澱槽から取り出された上澄水は水質が比較的良好であるから、マイクロナノバブルを発生させにくいと言われている。しかし、この一実施形態の排水処理装置では、マイクロナノバブル発生助剤添加部によって、上記マイクロナノバブル発生槽にマイクロナノバブル発生助剤が導入される。したがって、上記マイクロナノバブル発生槽で被処理水にマイクロナノバブルを良好に発生させることができる。
【００４６】
一実施形態の排水処理装置では、上記混合物導入部は、上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水と上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水とを導入し、混合して上記混合物を調整する混合槽を備えたことを特徴とする。
【００４７】
この一実施形態の排水処理装置では、上記混合物導入部は、上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水と上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水とを混合槽に導入し、その混合槽で混合して上記混合物を調整する。したがって、上記返送汚泥水とマイクロナノバブル含有水とが直に接触するので、マイクロナノバブルによって微生物が容易に活性化される。活性化された微生物を含む混合物は、上記混合槽から上記硝化脱窒槽に導入される。したがって、上記硝化脱窒槽内に導入された微生物はマイクロナノバブルによって活性化された状態にある。
【００４８】
また、この排水処理装置では、返送汚泥水が混合槽を経由しているので、上記混合槽の内容物を採取でき、微生物が活性化した状態を顕微鏡で観察できる。
【００４９】
一実施形態の排水処理装置では、
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記硝化脱窒槽、上記脱窒槽、上記再曝気槽、上記沈殿槽の少なくとも一つに、微生物を繁殖させる微生物担体が収容されていることを特徴とする。
【００５０】
この一実施形態の排水処理装置では、上記硝化脱窒槽、上記脱窒槽、上記再曝気槽、上記沈殿槽の少なくとも一つに、微生物を繁殖させる微生物担体が収容されている。したがって、各微生物担体のところに微生物を高濃度に繁殖させることができ、微生物による処理の効率を高めることができる。例えば、上記脱窒槽では、微生物担体に脱窒菌を高濃度に繁殖できるので、脱窒効率を高めることができる。また、上記沈殿槽でも、微生物担体に脱窒菌を高濃度に繁殖できるので、さらに脱窒効率を高めることができる。
【００５１】
一実施形態の排水処理装置では、上記微生物担体がひも状またはリング状のポリ塩化ビニリデン材であることを特徴とする。
【００５２】
この一実施形態の排水処理装置では、上記微生物担体は、例えば市販のひも状またはリング状のポリ塩化ビニリデン材である。ひも状またはリング状のポリ塩化ビニリデン材は、比較的表面積が大きいので、微生物を繁殖させるのに適する。また、例えば上記沈殿槽の微生物担体がポリ塩化ビニリデン材であれば、被処理水中の微細な微生物粒子をそのポリ塩化ビニリデン材に捕捉できる。したがって、浮遊物質の項目における水質をより改善でき、沈澱槽２０から放流される排水の水質を向上させることができる。
【００５３】
一実施形態の排水処理装置では、
上記硝化脱窒槽内の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計と、
上記酸化還元電位計の出力に基づいて、上記硝化脱窒槽内の酸化還元電位が所定範囲内になるように上記硝化脱窒槽に水素供与体を導入する水素供与体添加部とを備えたことを特徴とする。
【００５４】
この一実施形態の排水処理装置では、上記硝化脱窒槽内の酸化還元電位が所定範囲内に制御される。ここで、硝化は酸化の一種であり、脱窒は還元の一種であるから、上記硝化脱窒槽内の酸化還元電位が所定範囲内に制御されていれば、上記硝化脱窒槽内での硝化と（第１次の）脱窒が円滑に行われる。なお、例えば上記硝化を行うとき上記水槽内の酸化状態が強すぎると、上記脱窒を行うために上記硝化脱窒槽内を還元状態にするのに長時間を要する。また、水素供与体添加部が上記硝化脱窒槽に水素供与体を導入するので、上記硝化脱窒槽で被処理水に対する（第１次の）脱窒が確実に行われる。
【００５５】
一実施形態の排水処理装置では、
上記マイクロナノバブル発生槽に、このマイクロナノバブル発生槽内の被処理水を循環させる循環ポンプが設けられ、
上記硝化脱窒槽内の微生物濃度を測定する微生物濃度計を備え、
上記微生物濃度計の出力に基づいて、上記硝化脱窒槽内の微生物濃度が所定範囲になるように上記循環ポンプの回転数または運転若しくは停止を制御する微生物濃度制御部を備えたことを特徴とする。
【００５６】
本発明者は、マイクロナノバブル発生槽でのマイクロナノバブル発生量と硝化脱窒槽の微生物濃度との間に相関関係があることを発見した。循環ポンプの回転数を速くすれば、循環ポンプの吐出圧力が増加して、マイクロナノバブルの発生量が多くなる。マイクロナノバブルの発生量が多くなると、硝化脱窒槽内の微生物が活性化して増殖し、微生物濃度が上昇する。逆に、循環ポンプの回転数を遅くすれば、循環ポンプの吐出圧力が低下して、マイクロナノバブルの発生量が少なくなる。マイクロナノバブルの発生量が少なくなると、硝化脱窒槽内の微生物濃度が低下する。そこで、この一実施形態の排水処理装置では、微生物濃度計の出力に基づいて、微生物濃度制御部が上記マイクロナノバブル発生槽に設けられた上記循環ポンプの回転数または運転若しくは停止を制御する。これによって、上記硝化脱窒槽内の微生物濃度が所定範囲になる。したがって、上記硝化脱窒槽内での硝化と脱窒が確実に行われる。
【００５７】
一実施形態の排水処理装置では、上記マイクロナノバブル発生槽に、このマイクロナノバブル発生槽内の被処理水を循環させる複数台の循環ポンプが設けられ、
上記硝化脱窒槽内の微生物濃度を測定する微生物濃度計を備え、
上記微生物濃度計の出力に基づいて、上記硝化脱窒槽内の微生物濃度が所定範囲になるように上記循環ポンプの運転台数を制御する微生物濃度制御部を備えたことを特徴とする。
【００５８】
この一実施形態の排水処理装置では、微生物濃度計の出力に基づいて、微生物濃度制御部が上記マイクロナノバブル発生槽に設けられた上記循環ポンプの運転台数を制御する。これによって、上記硝化脱窒槽内の微生物濃度が所定範囲になる。したがって、上記硝化脱窒槽内での硝化と脱窒が確実に行われる。例えば、硝化脱窒槽内の微生物濃度を高める場合は２台運転とし、通常の微生物濃度に維持する場合は１台運転とし、硝化脱窒槽内の微生物濃度を減少させる場合は２台とも停止する制御が考えられる。
【００５９】
一実施形態の排水処理装置では、上記混合物導入部は、上記原水槽から取り出された被処理水、上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水、および上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水を導入し、混合して上記混合物を得る混合槽を備えたことを特徴とする。
【００６０】
この一実施形態の排水処理装置では、上記混合槽で、上記被処理水、上記返送汚泥水、および上記マイクロナノバブル含有水を時間的に早い時点から馴染ませることができる。したがって、微生物の活性化を時間的に早い時点から達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００６２】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示している。
【００６３】
この排水処理装置は、概略、処理すべき被処理水としての原水（排水）９０を溜める原水槽１と、この原水槽１から取り出された被処理水９０Ａに対して硝化および第１次の脱窒を行う硝化脱窒槽２２と、この硝化脱窒槽２２からの被処理水９０Ｂに対して第２次の脱窒を行う脱窒槽３１と、この脱窒槽３１からの被処理水９０Ｃに対して曝気を行う再曝気槽３２と、この再曝気槽３２からの被処理水９０Ｄを溜めて上澄水と返送汚泥水とに分離する沈澱槽２０とを順に備えている。基本的には、沈澱槽２０での上澄水は、窒素が除去された処理済み排水として放流配管２７を通して放流される。さらに、この排水処理装置は、マイクロナノバブル発生槽１６と、混合物導入部としての混合槽１７と、マイクロナノバブル発生助剤添加部の一部としてのマイクロナノバブル発生助剤タンク２４と、水素供与体添加部の一部としての水素供与体タンク２９と、装置全体の動作を制御する制御部７０とを備えている。
【００６４】
この排水処理装置では、具体的にはあらゆる産業の浮遊物質を含有する排水を処理対象とするが、浮遊物質を含有していない排水にも適合できる。
【００６５】
原水槽１には、図示しない工場から流入配管２を通して、被処理水としての原水（排水）９０が導入される。原水槽１に導入された原水９０は、原水槽ポンプ３により揚水されて硝化脱窒槽２２に移送される。
【００６６】
硝化脱窒槽２２内には、下部に、この硝化脱窒槽２２の内容物を曝気する曝気部としての散気管５が設置されている。この散気管５は配管によって間欠運転ブロワー４と接続されている。間欠運転ブロワー４が動作すると、散気管５を通して空気が硝化脱窒槽２２内に吐出され、硝化脱窒槽２２内の溶存酸素が増加する。それに伴って、この硝化脱窒槽２２の内容物が攪拌される。また、この硝化脱窒槽２２内には、散気管５とは別に、この硝化脱窒槽２２の内容物を攪拌する攪拌部としての水中攪拌機３７が設けられている。硝化脱窒槽２２内には、さらに、この硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を測定する微生物濃度計６と、この硝化脱窒槽２２内の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計３４とが設けられている。
【００６７】
微生物濃度計６、酸化還元電位計３４には、それぞれ微生物濃度調節計７、酸化還元電位調節計３５が組み合わせられている。微生物濃度調節計７は、微生物濃度計６の出力に基づいて、後述する信号をマイクロナノバブル発生槽１６の外部に設置されている循環ポンプ１０と循環ポンプ１１に送信する。微生物濃度計６、微生物濃度調節計７、循環ポンプ１０および循環ポンプ１１は、微生物濃度制御部を構成している。
【００６８】
酸化還元電位調節計３５は、酸化還元電位計３４の出力に基づいて、硝化脱窒槽２２内に水素供与体（この例では、メタノール）を導入するための信号を、水素供与体タンク２９に設置された水素供与体タンク定量ポンプ３６へ送る。これにより、硝化脱窒槽２２内の酸化還元電位が所定範囲内に制御される。酸化還元電位の具体的運用範囲は−１５０ｍＶから−３５０ｍＶで運用する。ここで、硝化は酸化の一種であり、脱窒は還元の一種であるから、硝化脱窒槽２２内の酸化還元電位が所定範囲内に制御されていれば、硝化脱窒槽２２内での硝化と（第１次の）脱窒が円滑に行われる。なお、例えば上記硝化を行うとき硝化脱窒槽２２内の酸化状態が強すぎると、上記脱窒を行うために硝化脱窒槽２２内を還元状態にするのに長時間を要する。また、水素供与体添加部が上記水槽に水素供与体を導入するので、上記水槽で被処理水の脱窒が確実に行われる。酸化還元電位計３４、酸化還元電位調節計３５、水素供与体タンク定量ポンプ３６、および水素供与体タンク２９は、水素供与体添加部を構成している。
【００６９】
この硝化脱窒槽２２での硝化および第１次の脱窒については、後に詳述する。
【００７０】
脱窒槽３１内には、下部に、この脱窒槽３１の内容物を常時攪拌する水中攪拌機３９が設けられている。また、この脱窒槽３１内には、この脱窒槽３１内の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計３４が設けられている。この酸化還元電位計３４は、硝化脱窒槽２２におけるのと同様に、酸化還元電位調節計３５と組み合わされている。そして、脱窒槽３１内に水素供与体を導入するための信号が、水素供与体タンク２９に設置された水素供与体タンク定量ポンプ３０に送られ、その結果、脱窒槽３１内の酸化還元電位が所定範囲内に制御される。これにより、脱窒菌が被処理水９０Ｂ中の硝酸性窒素を還元して窒素ガスとする。そのことにより、窒素が除去される。つまり、被処理水９０Ｂに対する第２次の脱窒が確実に行われる。
【００７１】
また、脱窒槽３１内には、微生物を繁殖させる微生物担体としてのひも状ポリ塩化ビニリデン材２３が収容されている。ひも状またはリング状のポリ塩化ビニリデン材２３は、比較的表面積が大きいので、微生物を繁殖させるのに適する。この脱窒槽３１では、ひも状ポリ塩化ビニリデン材２３のところに脱窒菌を高濃度に繁殖できるので、脱窒効率を高めることができる。
【００７２】
再曝気槽３２内には、下部に、この再曝気槽３２の内容物を曝気する散気管５が設置されている。この散気管５は配管によってブロワー３８と接続されている。ブロワー３８は常時動作し、散気管５を通して空気が再曝気槽３２内に吐出される。これにより、再曝気槽３２内の溶存酸素が増加する。それに伴って、この再曝気槽３２の内容物が攪拌される。したがって、被処理水９０Ｃ中に残存している過剰もしくは適量の水素供与体（この例では、メタノール）が容易に酸化されて分解される。なお、この再曝気槽３２には、後に詳述するマイクロナノバブル発生槽１６からバルブ３３を介してマイクロナノバブル含有水が導入可能になっている。したがって、再曝気槽３２の好気性微生物は活性化された状態にある。したがって、被処理水９０Ｃ中に残存している過剰もしくは適量の水素供与体を好気性微生物によっても分解できる。
【００７３】
沈澱槽２０には、沈澱した汚泥を含む返送汚泥水を引き抜いて混合槽１７へ返送するための汚泥返送ポンプ１８と、上澄水を汲み上げてマイクロナノバブル発生槽１６へ返送するための上澄水ポンプ２１とが設置されている。汚泥返送ポンプは原水量の約３倍を１日当たり移送できる能力すなわち循環水量が１日当たり原水量の３倍で運転する。また、この沈澱槽２０には、沈澱した汚泥を引き抜くときに用いられるかき寄せ機１８が設置されている。硝化脱窒槽２２、脱窒槽３１、再曝気槽３２および沈澱槽２０における各槽の微生物量が多い場合は、かき寄せ機１９を用いて沈澱槽２０から余剰の微生物汚泥が引き抜かれる。なお、この沈殿槽２０でも、被処理水９０Ｄ中に存在する脱窒菌によって脱窒が行われる。
【００７４】
マイクロナノバブル発生槽１６には、沈澱槽２０から上澄水ポンプ２１によって取り出された上澄水が被処理水９０Ｅとして溜められている。このマイクロナノバブル発生槽１６内には、２台のマイクロナノバブル発生機８、９が被処理水９０Ｅ中に浸漬された状態で設置されている。マイクロナノバブル発生機８、９は、被処理水９０Ｅ中にマイクロナノバブルを発生させてマイクロナノバブル含有水を調整する。
【００７５】
ここで、「マイクロナノバブル」とは、直径が数百ｎｍ〜１０μｍの気泡を意味する。なお、「マイクロバブル」とは、「その発生時に、１０〜数十μｍの直径を有する気泡」と定義されている。マイクロバブルは、発生後に収縮して「マイクロナノバブル」に変化する。一部は、水中で縮小していき、ついには消滅（完全溶解）してしまう。「ナノバブル」は、直径が数百ｎｍ以下（典型的には１００〜２００ｎｍ）の気泡を意味する。「マイクロナノバブル」とは、マイクロバブルとナノバブルとが混合したバブルと説明できる。
【００７６】
マイクロナノバブル発生機８、マイクロナノバブル発生機９に対して必要な循環水の供給は、それぞれインバータ駆動式の循環ポンプ１１、循環ポンプ１２によって行われる。マイクロナノバブル発生機８に対して必要な空気は、空気吸い込み管１３およびバルブ１２を通して供給され、また、マイクロナノバブル発生機９に対して必要な空気は、空気吸い込み管１５およびバルブ１４を通して供給される。マイクロナノバブル発生量は排水処理水槽の全容量が３００トン規模で２Ｌ／ｍｉｎのマイクロナノバブル発生量で効果がある。
【００７７】
循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の回転数は、微生物濃度調節計７からの信号に基づいてインバータによって制御される。これにより、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の吐出量が制御され、それに応じて、マイクロナノバブル発生機８とマイクロナノバブル発生機９のマイクロナノバブル発生量が制御される。
【００７８】
なお、マイクロナノバブル発生槽１６内でのマイクロナノバブル発生量は、循環ポンプ１０、１１の回転数によって制御されるのみならず、循環ポンプ１０、１１の運転若しくは停止によっても制御されるし、また、循環ポンプ１０、１１の運転台数（２台、１台、または０台）によっても制御される。
【００７９】
マイクロナノバブル発生助剤タンク２４に貯留されているマイクロナノバブル発生助剤を、発生助剤ポンプ２５で、マイクロナノバブル発生槽１６に添加している。具体的なマイクロナノバブル発生助剤としては、微生物分解性の良い界面活性剤が挙げられる。
【００８０】
混合槽１７には、沈澱槽２０から取り出された返送汚泥水とマイクロナノバブル発生槽１６から取り出されたマイクロナノバブル含有水とがバルブ３３を介して導入されて、混合される。これにより生じた混合物は、硝化脱窒槽２２に導入される。
【００８１】
ここで、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を調整する方法について、記述する。この排水処理装置では、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度をマイクロナノバブルの量によって制御する。
【００８２】
具体的には、先に触れたように、微生物濃度計６によって微生物濃度を測定する。そして、微生物濃度計の出力に基づく微生物濃度調節計７の信号によって、マイクロナノバブル発生槽１６において、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の吐出量を制御し、それに応じて、マイクロナノバブル発生機８とマイクロナノバブル発生機９によるマイクロナノバブル発生量を制御する。これにより、マイクロナノバブル含有水中のマイクロナノバブルの量を制御する。例えば循環ポンプ１０、１１の回転数を速くすれば、循環ポンプ１０、１１の吐出圧力が増加して、マイクロナノバブルの発生量が多くなる。マイクロナノバブル発生槽１６内でのマイクロナノバブルの発生量が多くなると、硝化脱窒槽２２内の微生物が活性化して増殖し、微生物濃度が上昇する。逆に、循環ポンプ１０、１１の回転数を遅くすれば、循環ポンプ１０、１１の吐出圧力が低下して、マイクロナノバブルの発生量が少なくなる。マイクロナノバブル発生槽１６内でのマイクロナノバブルの発生量が少なくなると、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度が低下する。この結果、微生物濃度計の出力に基づいて、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度が所定範囲になるように制御されることになる。尚、微生物濃度の具体的数値としてＭＬＳＳ（Ｍｉｘｅｄ Ｌｉｑｕｏｒ Ｓｕｓｐｅｎｄ Ｓｏｌｉｄ）濃度で約８,０００〜１０,０００ｐｐｍを選定する。
【００８３】
なお、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度は、循環ポンプ１０、１１の回転数によって制御されるのみならず、循環ポンプ１０、１１の運転若しくは停止によっても制御されるし、また、循環ポンプ１０、１１の運転台数（２台、１台、または０台）によっても制御される。例えば、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を高める場合は２台運転とし、通常の微生物濃度に維持する場合は１台運転とし、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を減少させる場合は２台とも停止する制御が考えられる。
【００８４】
次に、硝化脱窒槽２２内での硝化と（第１次の）脱窒について具体的に記述する。
【００８５】
この排水処理装置では、混合槽１７から硝化脱窒槽２２内に導入された微生物がマイクロナノバブルによって活性化された状態にある。ここで、制御部７０が間欠運転ブロワー４、散気管５を動作させて硝化脱窒槽２２の内容物を曝気すると、マイクロナノバブルによって活性化された好気性微生物（硝化菌）によって、被処理水９０Ａ中のアンモニア性窒素が硝酸性窒素まで容易に酸化される。したがって、硝化が確実に行われる。この後、制御部７０が間欠運転ブロワー４、散気管５を非動作にすると、硝化脱窒槽２２内へ酸素が供給されなくなる。硝化脱窒槽２２内の残留酸素が微生物によって消費されてしまうと、硝化脱窒槽２２内は無酸素状態か低酸素状態になる。すると、マイクロナノバブルによって活性化された嫌気性微生物（特に脱膣菌）によって、被処理水９０Ａの脱膣が行われる。また、被処理水９０Ａ中には、水素供与体添加部３４、３５、３６、２９によって水素供与体（この例ではメタノール）が添加されて、還元状態が作られる。しかも、上記脱窒を行うとき、制御部７０が水中攪拌機３７を動作させて硝化脱窒槽２２の内容物を攪拌するので、脱膣を効率的に進行させることができる。この硝化脱窒槽２２における第１次の脱窒では、全窒素の除去率は少ないが、或る程度の脱窒は行われる。
【００８６】
この排水処理装置では、硝化と脱窒を同じ水槽（つまり、硝化脱窒槽）で行うので、簡単な設備で、低コスト（特に、低イニシャルコスト）で実施可能となる。また、上記脱窒を行うとき、制御部７０が間欠運転ブロワー４、散気管５を非動作にするので、省エネルギとなり、低ランニングコストとなる。また、この排水処理装置では、微生物濃度制御部６、７、１０、１１によってマイクロナノバブル含有水のマイクロナノバブルの量を調節することによって、硝化脱窒槽２２中の微生物濃度を電気的制御により制御できる。具体的には、マイクロナノバブルの量を多くすれば微生物濃度が高くなり、マイクロナノバブルの量を少なくすれば微生物濃度が低くなる。したがって、設備の調整や管理が容易になる。
【００８７】
また、仮に原水９０をマイクロナノバブル発生槽１６に導入すると、一般的にはマイクロナノバブル発生機８、９のマイクロナノバブル吐出口（孔）が小さいため、原水９０に含まれている浮遊物質がマイクロナノバブル発生機８、９の孔を詰まらせるおそれがある。これに対して、この発明の排水処理装置では、マイクロナノバブル発生槽１６で、沈澱槽２０から取り出された上澄水に対してマイクロナノバブル発生機８、９によってマイクロナノバブルを含有させてマイクロナノバブル含有水を調整している。つまり、マイクロナノバブル発生機８、９が原水９０に浸けられるわけではない。したがって、原水９０に含まれている浮遊物質がマイクロナノバブル発生機８、９の孔を詰まらせることがない。
【００８８】
なお、この実施形態では、マイクロナノバブル発生機８、９として、市販されている株式会社ナノプラネット研究所製のものと株式会社オーラテックのものとを採用した。しかしながら、マイクロナノバブル発生機のメーカーを限定するものではない。他社のマイクロナノバブル発生機としては、例えば、西華産業株式会社のマイクロバブル水製造装置や、資源開発株式会社のマイクロバブル水製造装置や、野村電子工業株式会社のマイクロバブル水製造装置などを採用できる。
【００８９】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示している。
【００９０】
この第２実施形態の排水処理装置は、第１実施形態と比較して、脱窒槽３１だけでなく硝化脱窒槽２２にも、微生物担体としてのひも状ポリ塩化ビニリデン材２３が収容された点のみが異なっている。よって、図２では、図１中の要素と同じ要素については、同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。
【００９１】
この排水処理装置は、硝化脱窒槽２２内にポリ塩化ビニリデン充填材２３が収容されているので、マイクロナノバブルで活性化された微生物が、ポリ塩化ビニリデン充填物２３に付着して繁殖する。この結果、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度が高くなり、硝化および脱窒の処理が安定化する。したがって、流入する原水９０の水質が変動する場合でも、安定に処理を行うことができる。
【００９２】
なお、採水による測定により、硝化脱窒槽２２の微生物濃度が上昇したことが判明した場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１のどちらかを停止して、マイクロナノバブル発生槽１６でのマイクロナノバブル発生量を減少させて、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を下げることができる。
【００９３】
また、急激に微生物濃度をさげる場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の両方を停止して、目的を達成できる。
【００９４】
また、採水による測定により、逆に硝化脱窒槽２２の微生物濃度が減少したことが判明した場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の両方を運転して、マイクロナノバブル発生槽１６でのマイクロナノバブル発生量を増加させ、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を上げることができる。
【００９５】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示している。
【００９６】
この第３実施形態の排水処理装置は、第１実施形態と比較して、脱窒槽３１だけでなく再曝気槽３２にも、微生物担体としてのひも状ポリ塩化ビニリデン材２３が収容された点のみが異なっている。よって、図３では、図１中の要素と同じ要素については、同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。
【００９７】
この排水処理装置は、再曝気槽３２内にポリ塩化ビニリデン充填材２３が収容されているので、マイクロナノバブルで活性化された微生物が、ポリ塩化ビニリデン充填物２３に付着して繁殖する。この結果、再曝気槽３２内の微生物濃度が高くなり、処理が安定化する。
【００９８】
なお、採水による測定により、硝化脱窒槽２２の微生物濃度が上昇したことが判明した場合は、第２実施形態に関して述べたのと同様に、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１のどちらかを停止して、マイクロナノバブル発生槽１６でのマイクロナノバブル発生量を減少させて、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を下げることができる。
【００９９】
また、急激に微生物濃度をさげる場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の両方を停止して、目的を達成できる。
【０１００】
また、採水による測定により、逆に硝化脱窒槽２２の微生物濃度が減少したことが判明した場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の両方を運転して、マイクロナノバブル発生槽１６でのマイクロナノバブル発生量を増加させ、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を上げることができる。
【０１０１】
（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示している。
【０１０２】
この第４実施形態の排水処理装置は、第１実施形態と比較して、原水９０を硝化脱窒槽２２に直接導入するのではなく、原水９０を混合槽１７に一旦導入し、混合物として硝化脱窒槽２２に導入する点のみが異なっている。よって、図４では、図１中の要素と同じ要素については、同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。
【０１０３】
この第４実施形態の排水処理装置では、原水槽１から取り出された被処理水を、沈澱槽２０から取り出された返送汚泥水、マイクロナノバブル発生槽１６から取り出されたマイクロナノバブル含有水とともに、混合槽１７に導入している。そして、それら混合して混合物とした後、硝化脱窒槽２２に導入している。
【０１０４】
これにより、混合槽１７で、被処理水（原水）、返送汚泥水、およびマイクロナノバブル含有水を時間的に早い時点から馴染ませることができる。したがって、微生物の活性化を時間的に早い時点から達成できる。すなわち、マイクロナノバブルが豊富に存在する時点で、微生物濃度が高い返送汚泥水の微生物を効率的に活性化できる。それとともに、その活性化した微生物で、直ちに被処理水に含まれる成分の分解処理を開始することができる。
【０１０５】
なお、採水による測定により、硝化脱窒槽２２の微生物濃度が上昇したことが判明した場合は、第２実施形態に関して述べたのと同様に、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１のどちらかを停止して、マイクロナノバブル発生槽１６でのマイクロナノバブル発生量を減少させて、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を下げることができる。
【０１０６】
また、急激に微生物濃度をさげる場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の両方を停止して、目的を達成できる。
【０１０７】
また、採水による測定により、逆に硝化脱窒槽２２の微生物濃度が減少したことが判明した場合は、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の両方を運転して、マイクロナノバブル発生槽１６でのマイクロナノバブル発生量を増加させ、硝化脱窒槽２２内の微生物濃度を上げることができる。
【０１０８】
（第５実施形態）
図５は、本発明の第５実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示している。
【０１０９】
この第５実施形態の排水処理装置は、第３実施形態と比較して、脱窒槽３１と再曝気槽３２だけでなく沈澱槽２０にも、微生物担体としてのひも状ポリ塩化ビニリデン材２３が収容された点のみが異なっている。よって、図５では、図３中の要素と同じ要素については、同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。
【０１１０】
この排水処理装置は、沈澱槽２０内にポリ塩化ビニリデン充填材２３が収容されているので、マイクロナノバブルで活性化された微生物が、ポリ塩化ビニリデン材２３に付着して繁殖する。この結果、沈澱槽２０内の微生物濃度が高くなり、処理が安定化する。これにより、全体としての脱窒効率を高めることができる。また、沈殿槽２０で、被処理水９０Ｄ中の微細な微生物粒子（フロックなど）をそのポリ塩化ビニリデン材２３に捕捉できる。したがって、浮遊物質の項目における水質をより改善でき、沈澱槽２０から放流される排水の水質を向上させることができる。
【０１１１】
（第６実施形態）
図６は、本発明の第６実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示している。
【０１１２】
この第６実施形態の排水処理装置は、第１実施形態と比較して、硝化脱窒槽２２の内容物を攪拌する攪拌部として、水中攪拌機３７に代えて、水面の上方に配置されたモータによって駆動される攪拌機４０（この例では２台）を備えた点のみが異なっている。よって、図６では、図１中の要素と同じ要素については、同じ符号を付けて、詳細な説明を省略する。
【０１１３】
この第６実施形態の排水処理装置では、最も多く使用されている攪拌機４０を備えているので、低コスト（特にイニシャルコスト）に構成される。また、攪拌機４０のモータが水中に没していないので、水中攪拌機で良く発生する腐蝕による漏電も、皆無である。
【０１１４】
硝化脱窒槽２２の内容物を攪拌する攪拌部としては、水中攪拌機に限定するのではなく、攪拌ができればどのタイプの攪拌部でも構わない。
【０１１５】
（第７実施形態）
図７は、この発明の第７実施形態の微生物反応槽（バイオリアクタ）の構成を模式的に示している。
【０１１６】
この微生物反応槽は、微生物の作用を利用して、醸造、発酵、医薬品製造等を行うための反応槽である。醸造、発酵、医薬品製造等を行う微生物反応槽の分野においても、マイクロナノバブルによって微生物を活性化して、活性化された微生物の作用によって製品を製造することができる。
【０１１７】
この微生物反応槽の反応槽２６には、２台のマイクロナノバブル発生機８、９が設置されている。また、反応槽２６内の下部には、酸化還元電位計３４と、微生物濃度計６とが収容されている。なお、当然ながら、この微生物反応槽には、反応槽２６の内容物を攪拌するための攪拌機（図示せず）や温度計（図示せず）等の付属品が設置されている。この微生物反応槽全体の動作は、制御部７１によって制御される。
【０１１８】
反応槽２６内には、この例では、処理対象８０として、ビール醸造のための原材料である麦、ホップ、コーンスターチ等を含有する水が、反応槽２６の上部に設けられた原材料導入配管２７を通して導入される。
【０１１９】
マイクロナノバブル発生機８、９は、反応槽２６内の酸化還元電位が所定範囲内になるように、酸化還元電位計３４の出力（測定値）に基づいて、酸化還元電位計３５が循環ポンプ１０と循環ポンプ１１のオン、オフを制御する。これにより、反応槽２６内の嫌気性微生物の繁殖条件を維持するようになっている。
【０１２０】
これとともに、マイクロナノバブル発生機８、９は、反応槽２６内の微生物濃度が所定範囲になるように、反応槽２６内へのマイクロナノバブルの導入量を制御するようになっている。
【０１２１】
マイクロナノバブル発生機８、マイクロナノバブル発生機９に対して必要な循環水の供給は、それぞれインバータ駆動式の循環ポンプ１１、循環ポンプ１２によって行われる。マイクロナノバブル発生機８に対して必要な空気は、空気吸い込み管１３およびバルブ１２を通して供給され、また、マイクロナノバブル発生機９に対して必要な空気は、空気吸い込み管１５およびバルブ１４を通して供給される。
【０１２２】
循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の回転数は、微生物濃度調節計７からの信号に基づいてインバータによって制御される。これにより、循環ポンプ１０と循環ポンプ１１の吐出量が制御され、それに応じて、マイクロナノバブル発生機８とマイクロナノバブル発生機９のマイクロナノバブル発生量が制御される。これにより、反応槽２６内の微生物濃度が所定範囲内に制御される。
【０１２３】
このように、この微生物反応槽では、微生物濃度計６の出力と酸化還元電位計３４の出力との両方に基づいて、マイクロナノバブル発生機８、マイクロナノバブル発生機９の運転が制御される。これにより、反応槽２６内の微生物濃度、酸化還元電位を所定範囲内に制御でき、反応槽２６内を好気状態又は嫌気状態で運転して、目的とする物質を目的とする品質で生産できる。
【０１２４】
目的とした微生物濃度の培養と酸化還元電位での培養によって得られた製品は、反応槽２６の下部に設けられた配管２９を通して取り出される。
【実施例１】
【０１２５】
図１に示した第１実施形態の排水処理装置を実際に製作して、効果の確認試験を行った。
【０１２６】
その排水処理装置では、原水槽１の容量は約１ｍ３、硝化脱窒槽２２の容量は８ｍ３、脱窒槽３１の容量は４ｍ３、再曝気槽３２の容量は２ｍ３、沈澱槽２０の容量は３ｍ３、マイクロナノバブル発生槽１６の容量は０．２ｍ３、混合槽１７の容量は０．２ｍ３にそれぞれ設定した。そして、工場からの排水を導入して、約３ケ月試運転をおこなった。
【０１２７】
試運転後、原水槽１への入口におけるＴＯＣ〔トータル・オーガニック・カーボン〕濃度と、沈澱槽２０の出口におけるＴＯＣの濃度を測定して比較したところ、ＴＯＣの除去率は８８％であった。このように、本発明によれば、好ましい結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】この発明の第１実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】この発明の第２実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】この発明の第３実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】この発明の第４実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図５】この発明の第５実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図６】この発明の第６実施形態の排水処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図７】この発明の第７実施形態の微生物反応槽の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１ 原水槽 ２ 流入配管
４ 間欠運転ブロワー
５ 散気管
６ 微生物濃度計
７ 微生物濃度調節計
８、９ マイクロナノバブル発生機
１０、１１ 循環ポンプ
１６ マイクロナノバブル発生槽
１７ 混合槽
２０ 沈澱槽
２２ 曝気槽
２４ マイクロナノバブル発生助剤タンク
２９ 水素供与体タンク
３１ 脱窒槽
３２ 再曝気槽
３４ 酸化還元電位計
３７、３９ 水中攪拌機
４０ 攪拌機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理すべき被処理水とマイクロナノバブル含有水とを１つの水槽に導入して、上記水槽で好気性微生物の作用によって硝化を行った後、上記水槽で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行うことを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記水槽に上記マイクロナノバブル含有水と微生物汚泥とを混合して導入することを特徴とする排水処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記硝化を行うとき、曝気部によって上記水槽の内容物を曝気することを特徴とする排水処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の排水処理方法において、
上記脱窒を行うとき、上記曝気部による曝気を停止し、攪拌部によって上記水槽の内容物を攪拌することを特徴とする排水処理方法。
【請求項５】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記水槽での上記硝化と上記脱窒とを交互に周期的に繰り返すことを特徴とする排水処理方法。
【請求項６】
請求項２に記載の排水処理方法において、
上記微生物汚泥を、上記水槽よりも下流に設けた沈澱槽における返送汚泥水にとして得て、上記水槽内の微生物濃度が所定範囲内になるように、上記返送汚泥水に上記マイクロナノバブル含有水を制御して混合することを特徴とする排水処理方法。
【請求項７】
処理すべき被処理水が導入される水槽と、
上記水槽にマイクロナノバブル含有水と微生物汚泥とを混合して導入する混合物導入部と、
上記水槽の内容物を曝気する曝気部と、
上記水槽で好気性微生物の作用によって硝化を行うように上記曝気部を動作させた後、上記水槽で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行うように上記曝気部を非動作にする制御部とを備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記水槽の内容物を攪拌する攪拌部を備え、
上記制御部は、上記水槽で好気性微生物の作用によって硝化を行うように上記曝気部を動作させ、かつ上記攪拌部を非動作にした後、上記水槽で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行うように上記曝気部を非動作にし、かつ上記攪拌部を動作させる制御を行うことを特徴とする排水処理装置。
【請求項９】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記水槽の内容物を攪拌する攪拌部を備え、
上記制御部は、排水の連続式処理を行うように、上記曝気部を動作させ、かつ上記攪拌部を非動作にして上記硝化を行う期間と、上記曝気部を非動作にし、かつ上記攪拌部を動作させて上記脱窒を行う期間とを交互に周期的に繰り返す制御を行うことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記水槽よりも下流に設けられた脱窒槽を備え、
上記水槽での上記脱窒に続いて、上記脱窒槽でさらに脱窒を行うようになっていることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記水槽内の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計と、
上記酸化還元電位計の出力に基づいて、上記水槽内の酸化還元電位が所定範囲内になるように上記水槽に水素供与体を導入する水素供与体添加部とを備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記水槽内の微生物濃度を測定する微生物濃度計を備え、
上記微生物濃度計の出力に基づいて、上記水槽内の微生物濃度が所定範囲になるように上記水槽内への上記マイクロナノバブルの導入量を制御する微生物濃度制御部を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１３】
処理すべき被処理水としての原水を溜める原水槽と、
上記原水槽から取り出された被処理水に対して硝化および第１次の脱窒を行う硝化脱窒槽と、
上記硝化脱窒槽からの被処理水に対して第２次の脱窒を行う脱窒槽と、
上記脱窒槽からの被処理水に対して曝気を行う再曝気槽と、
上記再曝気槽からの被処理水を溜めて上澄水と返送汚泥水とに分離する沈澱槽とを順に備えるとともに、
上記沈澱槽から取り出された上澄水に対してマイクロナノバブル発生機によってマイクロナノバブルを発生させてマイクロナノバブル含有水を調整するマイクロナノバブル発生槽と、
上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水と上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水との混合物を調整して上記硝化脱窒槽に導入する混合物導入部とを備え、
上記硝化脱窒槽に、この硝化脱窒槽の内容物を曝気する曝気部と、この硝化脱窒槽の内容物を攪拌する攪拌部とが設けられ、
上記硝化脱窒槽で好気性微生物の作用によって上記硝化を行うように上記曝気部を動作させ、かつ上記攪拌部を非動作にする期間と、上記硝化脱窒槽で上記第１次の脱窒を行うように上記曝気部を非動作にし、かつ上記攪拌部を動作させる期間とを交互に周期的に繰り返す制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記マイクロナノバブル発生槽にマイクロナノバブル発生助剤を導入するマイクロナノバブル発生助剤添加部を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記混合物導入部は、上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水と上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水とを導入し、混合して上記混合物を調整する混合槽を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記硝化脱窒槽、上記脱窒槽、上記再曝気槽、上記沈殿槽の少なくとも一つに、微生物を繁殖させる微生物担体が収容されていることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の排水処理装置において、
上記微生物担体がひも状またはリング状のポリ塩化ビニリデン材であることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１８】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記硝化脱窒槽内の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計と、
上記酸化還元電位計の出力に基づいて、上記硝化脱窒槽内の酸化還元電位が所定範囲内になるように上記硝化脱窒槽に水素供与体を導入する水素供与体添加部とを備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１９】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記マイクロナノバブル発生槽に、このマイクロナノバブル発生槽内の被処理水を循環させる循環ポンプが設けられ、
上記硝化脱窒槽内の微生物濃度を測定する微生物濃度計を備え、
上記微生物濃度計の出力に基づいて、上記硝化脱窒槽内の微生物濃度が所定範囲になるように上記循環ポンプの回転数または運転若しくは停止を制御する微生物濃度制御部を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２０】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記マイクロナノバブル発生槽に、このマイクロナノバブル発生槽内の被処理水を循環させる複数台の循環ポンプが設けられ、
上記硝化脱窒槽内の微生物濃度を測定する微生物濃度計を備え、
上記微生物濃度計の出力に基づいて、上記硝化脱窒槽内の微生物濃度が所定範囲になるように上記循環ポンプの運転台数を制御する微生物濃度制御部を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２１】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記混合物導入部は、上記原水槽から取り出された被処理水、上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水、および上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水を導入し、混合して上記混合物を得る混合槽を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１】
処理すべき被処理水とマイクロナノバブル含有水とを１つの水槽に導入して、上記水槽で好気性微生物の作用によって硝化を行った後、上記水槽で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行うことを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記水槽に上記マイクロナノバブル含有水と微生物汚泥とを混合して導入することを特徴とする排水処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記硝化を行うとき、曝気部によって上記水槽の内容物を曝気することを特徴とする排水処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の排水処理方法において、
上記脱窒を行うとき、上記曝気部による曝気を停止し、攪拌部によって上記水槽の内容物を攪拌することを特徴とする排水処理方法。
【請求項５】
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記水槽での上記硝化と上記脱窒とを交互に周期的に繰り返すことを特徴とする排水処理方法。
【請求項６】
請求項２に記載の排水処理方法において、
上記微生物汚泥を、上記水槽よりも下流に設けた沈澱槽における返送汚泥水にとして得て、上記水槽内の微生物濃度が所定範囲内になるように、上記返送汚泥水に上記マイクロナノバブル含有水を制御して混合することを特徴とする排水処理方法。
【請求項７】
処理すべき被処理水が導入される水槽と、
上記水槽にマイクロナノバブル含有水と微生物汚泥とを混合して導入する混合物導入部と、
上記水槽の内容物を曝気する曝気部と、
上記水槽で好気性微生物の作用によって硝化を行うように上記曝気部を動作させた後、上記水槽で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行うように上記曝気部を非動作にする制御部とを備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記水槽の内容物を攪拌する攪拌部を備え、
上記制御部は、上記水槽で好気性微生物の作用によって硝化を行うように上記曝気部を動作させ、かつ上記攪拌部を非動作にした後、上記水槽で嫌気性微生物の作用によって脱窒を行うように上記曝気部を非動作にし、かつ上記攪拌部を動作させる制御を行うことを特徴とする排水処理装置。
【請求項９】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記水槽の内容物を攪拌する攪拌部を備え、
上記制御部は、排水の連続式処理を行うように、上記曝気部を動作させ、かつ上記攪拌部を非動作にして上記硝化を行う期間と、上記曝気部を非動作にし、かつ上記攪拌部を動作させて上記脱窒を行う期間とを交互に周期的に繰り返す制御を行うことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記水槽よりも下流に設けられた脱窒槽を備え、
上記水槽での上記脱窒に続いて、上記脱窒槽でさらに脱窒を行うようになっていることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記水槽内の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計と、
上記酸化還元電位計の出力に基づいて、上記水槽内の酸化還元電位が所定範囲内になるように上記水槽に水素供与体を導入する水素供与体添加部とを備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の排水処理装置において、
上記水槽内の微生物濃度を測定する微生物濃度計を備え、
上記微生物濃度計の出力に基づいて、上記水槽内の微生物濃度が所定範囲になるように上記水槽内への上記マイクロナノバブルの導入量を制御する微生物濃度制御部を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１３】
処理すべき被処理水としての原水を溜める原水槽と、
上記原水槽から取り出された被処理水に対して硝化および第１次の脱窒を行う硝化脱窒槽と、
上記硝化脱窒槽からの被処理水に対して第２次の脱窒を行う脱窒槽と、
上記脱窒槽からの被処理水に対して曝気を行う再曝気槽と、
上記再曝気槽からの被処理水を溜めて上澄水と返送汚泥水とに分離する沈澱槽とを順に備えるとともに、
上記沈澱槽から取り出された上澄水に対してマイクロナノバブル発生機によってマイクロナノバブルを発生させてマイクロナノバブル含有水を調整するマイクロナノバブル発生槽と、
上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水と上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水との混合物を調整して上記硝化脱窒槽に導入する混合物導入部とを備え、
上記硝化脱窒槽に、この硝化脱窒槽の内容物を曝気する曝気部と、この硝化脱窒槽の内容物を攪拌する攪拌部とが設けられ、
上記硝化脱窒槽で好気性微生物の作用によって上記硝化を行うように上記曝気部を動作させ、かつ上記攪拌部を非動作にする期間と、上記硝化脱窒槽で上記第１次の脱窒を行うように上記曝気部を非動作にし、かつ上記攪拌部を動作させる期間とを交互に周期的に繰り返す制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記マイクロナノバブル発生槽にマイクロナノバブル発生助剤を導入するマイクロナノバブル発生助剤添加部を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記混合物導入部は、上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水と上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水とを導入し、混合して上記混合物を調整する混合槽を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記硝化脱窒槽、上記脱窒槽、上記再曝気槽、上記沈殿槽の少なくとも一つに、微生物を繁殖させる微生物担体が収容されていることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の排水処理装置において、
上記微生物担体がひも状またはリング状のポリ塩化ビニリデン材であることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１８】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記硝化脱窒槽内の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計と、
上記酸化還元電位計の出力に基づいて、上記硝化脱窒槽内の酸化還元電位が所定範囲内になるように上記硝化脱窒槽に水素供与体を導入する水素供与体添加部とを備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項１９】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記マイクロナノバブル発生槽に、このマイクロナノバブル発生槽内の被処理水を循環させる循環ポンプが設けられ、
上記硝化脱窒槽内の微生物濃度を測定する微生物濃度計を備え、
上記微生物濃度計の出力に基づいて、上記硝化脱窒槽内の微生物濃度が所定範囲になるように上記循環ポンプの回転数または運転若しくは停止を制御する微生物濃度制御部を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２０】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記マイクロナノバブル発生槽に、このマイクロナノバブル発生槽内の被処理水を循環させる複数台の循環ポンプが設けられ、
上記硝化脱窒槽内の微生物濃度を測定する微生物濃度計を備え、
上記微生物濃度計の出力に基づいて、上記硝化脱窒槽内の微生物濃度が所定範囲になるように上記循環ポンプの運転台数を制御する微生物濃度制御部を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２１】
請求項１３に記載の排水処理装置において、
上記混合物導入部は、上記原水槽から取り出された被処理水、上記沈澱槽から取り出された返送汚泥水、および上記マイクロナノバブル発生槽から取り出されたマイクロナノバブル含有水を導入し、混合して上記混合物を得る混合槽を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−３２６０７５（Ｐ２００７−３２６０７５Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６０８７７（Ｐ２００６−１６０８７７）
【出願日】平成１８年６月９日（２００６．６．９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月９日（２００６．６．９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]