排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置
【課題】 本発明の目的は、ＢＯＤ、ＳＳ等の水質変動が激しい排水であっても、濃度及びｐＨの調整をすることが無く、沈殿・分離・ろ過および濃度・ｐＨ調整などの前処理を必要とすること無く、また、汚泥の発生も無く、当然、一部汚泥の返送や残った汚泥及び沈殿物・分離物・ろ過残渣の回収処理の必要がなく、高い浄化率で処理することができる排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置を提供することにある。
【解決手段】 充填杉チップによる固液分離工程、微細ばっ気を行う第一ばっ気工程と緩ばっ気を行う第二ばっ気工程とからなるばっ気工程及び炭による浄化工程にて、排水を順次浄化処理することを特徴とする排水浄化処理方法、並びに杉チップを充填した固液分離槽１と、微細ばっ気を行う第一ばっ気槽２と、緩ばっ気を行う第二ばっ気槽３と、炭を充填した浄化槽と、を順次備えたことを特徴とする排水浄化処理装置を提供する。
【解決手段】 充填杉チップによる固液分離工程、微細ばっ気を行う第一ばっ気工程と緩ばっ気を行う第二ばっ気工程とからなるばっ気工程及び炭による浄化工程にて、排水を順次浄化処理することを特徴とする排水浄化処理方法、並びに杉チップを充填した固液分離槽１と、微細ばっ気を行う第一ばっ気槽２と、緩ばっ気を行う第二ばっ気槽３と、炭を充填した浄化槽と、を順次備えたことを特徴とする排水浄化処理装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い浄化率で排水を処理することのできる排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排水浄化処理が広く行われているが、その方法としては、大きく２つに分類される。一つは物理化学処理法であり、もう一つは生物処理法である。
物理化学処理法は、沈降分離、凝集分離、浮上分離、清澄ろ過、ｐＨ調整操作、酸化還元、活性炭吸着、イオン交換、膜分離、汚泥脱水焼却などがある。
一方、生物処理法には、活性汚泥法、生物膜法、嫌気処理法があり、それぞれ装置が提案され、各方法を組み合わせて実際の排水の浄化に用いられている（例えば、非特許文献１参照）。公共下水処理や民間工場の排水処理など、汎用的に用いられている排水浄化処理装置は主に生物処理法をメインに物理化学的処理法が組み合わされている。つまり、生物処理法が、排水の浄化法の主となっていると言って良い。
【０００３】
しかしながら、生物処理法は、処理生物が一番処理活性の高い条件若しくは安定的な処理活性を得られる条件、換言すると、流量、生物化学的酸素要求量（以下、ＢＯＤとする）、化学的酸素要求量（以下、ＣＯＤとする）、懸濁物質量（以下、ＳＳとする）、ｐＨ等の操作条件において、なるべく安定である必要があった。つまり、水量および水質変動が激しい排水の浄化には不適当なものが多かった。
例えば、ＢＯＤが３，０００〜５，０００ｍｇ／Ｌ程度のようなし尿、混合汚泥などを処理する廃水の処理方法は、ＢＯＤが３，０００〜５，０００ｍｇ／Ｌ程度の条件での処理方法として提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、上述の方法や及び汎用的排水処理方法では、生物処理前に、沈降分離、凝集沈殿、浮上分離、若しくは清澄ろ過等を行って、分離物、沈殿物、ろ過残渣を除くが必要であったり、処理微生物を安定均一化するために汚泥の一部を返送する必要があったり、残った汚泥や先の沈殿物や分離物、ろ過残渣を回収し適切な処分、例えば、脱水後廃棄若しくは脱水後焼却処分などの処理が必要であるなど、煩雑な処理が必要であった。
【０００５】
【非特許文献１】新・公害防止の技術と法規２００６〔水質編〕，社団法人産業環境管理協会，p208-294，2006
【特許文献１】特開平8-91973号公報（特願平6-254185）特許第２７９６９０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記従来の問題点、すなわち、水量及び水質変動の激しい排水の浄化に不適当であると言う点を解消し、沈殿・分離・ろ過及び濃度・ｐＨ調整などの前処理を必要とすること無く、また、汚泥の発生も無く、当然、一部汚泥の返送や残った汚泥及び沈殿物・分離物・ろ過残渣の回収処理の必要がなく、高い浄化率で排水を処理することのできる排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、請求項１に係る本発明は、杉チップを充填した槽による固液分離工程、ばっ気工程及び炭による浄化工程にて、排水を順次浄化処理することを特徴とする排水浄化処理方法を提供するものである。
請求項２に係る本発明は、ばっ気工程が、微細ばっ気を行う第一ばっ気工程と緩ばっ気を行う第二ばっ気工程とからなる、請求項１記載の排水浄化処理方法を提供するものである。
請求項３に係る本発明は、杉チップを充填した固液分離槽と、ばっ気槽と、炭を充填した浄化槽と、を順次備えたことを特徴とする排水浄化処理装置を提供するものである。
請求項４に係る本発明は、ばっ気槽が、微細ばっ気を行う第一ばっ気槽と緩ばっ気を行う第二ばっ気槽とからなる、請求項３記載の排水浄化処理装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置によれば、汎用的に用いられている排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置が持つ問題点、すなわち、水量及び水質変動の激しい排水の浄化に不適当であると言う点を解消し、沈殿・分離・ろ過及び濃度・ｐＨ調整などの前処理を必要とすること無く、また、汚泥の発生も無く、当然、一部汚泥の返送や残った汚泥及び沈殿物・分離物・ろ過残渣の回収処理の必要がなく、高い浄化率で排水を処理することができる。
【０００９】
汎用的に用いられている排水浄化処理方法及び排水処理浄化方法では、ＢＯＤ１５０〜５００ｍｇ／Ｌの流入水を９０％前後の浄化率で浄化していて、浄化後の放流水のＢＯＤは０．５〜３０ｍｇ／Ｌ（本発明において「ＢＯＤ０．５ｍｇ／Ｌ」とは、「ＢＯＤ＜０．５ｍｇ／Ｌ」を意味するものとする。）である。しかしながら、本発明によれば、ＢＯＤが４０〜７０００ｍｇ／Ｌと変動が激しい排水でも、処理された排水（放流水）は０．５〜７．０ｍｇ／Ｌ、平均２．０ｍｇ／Ｌの水質で、浄化率は９４．８９〜９９．９８％、平均９９．７８％で浄化が可能であった。
汎用的に用いられている排水浄化処理方法及び排水処理浄化方法では、沈殿物、分離物、ろ過残渣、そして、浄化処理中に発生する汚泥を回収処理しなければならない。汚泥の一部は、処理装置内の浄化微生物群を安定化させるために返送される。
【００１０】
本発明では、沈殿物、分離物、及びろ過残渣は可溶化され、汚泥の発生は無い。この理由は以下の通りである。
排水処理で回収される沈殿物、分離物、及びろ過残渣、そして、排水処理中に発生する汚泥において、その組成の大部分が有機物であり、その有機物は排水中において多くは固体として浮遊している場合が多い。本発明では、この排水中の浮遊している固形物が杉チップに捕捉される。捕捉された固形分は、杉チップ中に常棲する微生物によってゆっくりと可溶化され、結局、排水浄化処理装置中で処理される。故に、本発明では、沈殿物、分離物、ろ過残渣及び汚泥の発生が無い。
【００１１】
さらに、この杉チップの効果によって、固液分離槽１へ流入する排水の水質変動が大きくても、例えば、ＢＯＤが３００〜４８００ｍｇ／Ｌと変動が１６倍と大きくても、杉チップを充填した槽から出た排水は、比較的安定した水質、例えばＢＯＤが６０〜１８０ｍｇ／Ｌと変動が約３倍と、変動の緩やかな排水になる。
同時に、杉チップ槽を通過することによって、排水の水質が緩衝され、浄化微生物群が馴養されるので、固液分離槽１以降の浄化装置以降の槽、すなわち、ばっ気槽（微細ばっ気の第一ばっ気槽と緩ばっ気の第二ばっ気槽）、炭を充填した浄化槽における浄化微生物群は比較的安定な微生物群層を形成し維持する。
よって、浄化微生物群を安定させるための返送汚泥の必要は全く無い。汎用的な排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置では、発生した汚泥及び前処理で生じる沈殿物・分離固形分・ろ過残渣、残った汚泥の回収及び処理が必要であるが、本発明では全く必要無い。
【００１２】
また、先に説明した杉チップの捕捉固形物可溶化効果と同じような理由で、ｐＨ調整、温度調整の必要は無い。
さらに、杉チップに含まれる、ピネン(松葉油)、セドレン(杉油)、リモネンなどによって、排水から発生する悪臭を押さえる効果があり、加えて、杉チップに常駐する好気性微生物群、杉チップを通過後の好気性微生物群によっても、悪臭の発生が押さえられているため、本発明の排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置においては、悪臭の発生は無い。さらに、炭を充填した浄化槽中の炭による臭い物質吸着効果及び炭に常棲している好気性微生物群の悪臭物質浄化効果によって、最終放流水においては、し尿臭、下水臭、厨芥（ちゅうかい）臭、豚小屋臭、腐敗臭などの腐敗性臭気は全くしない。
また、ポリアルミニウムクロライド（ＰＡＣ）等による塩素処理等の薬品処理も行っていないので、塩素臭、フィノール臭、タール臭、油臭、油脂臭、パラフィン臭、硫化水素臭、クロロフェノール臭、薬局臭、薬品臭などの薬品性臭気も全くしない。臭気テストでは無臭の評価である。
【００１３】
既に、杉チップを使った排水浄化槽及び浄化システムはいくつかある。しかしながら、ＢＯＤ１５０〜５００ｍｇ／Ｌの流入排水が、３０〜８０ｍｇ／Ｌとなる（浄化率約８０％前後）程度の浄化であって、浄化率は決して高いとは言い難く、浄化後の水はきれいと言い難い。
本発明の排水浄化処理方法及び排水処理浄化方法では、最後に、炭充填槽を設けることにより、浄化後の排水を安定的にきれいなものとすることが可能となった（ＢＯＤ０．５〜７．０ｍｇ／Ｌ、平均２．０ｍｇ／Ｌ）。
さらに、本発明の排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置によれば、長期間にわたり、杉チップや炭を交換する必要が無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
請求項１に係る本発明の方法は、排水浄化処理方法に関し、杉チップを充填した槽による固液分離工程、ばっ気工程及び炭による浄化工程にて、排水を順次浄化処理することを特徴とするものである。
このような請求項１に係る本発明の方法は、請求項３に記載した本発明の装置によって実施することができるので、以下、請求項３に係る本発明の装置について説明しつつ、請求項１に係る本発明の方法について説明することとする。
請求項３に記載した本発明の装置は、杉チップを充填した固液分離槽と、ばっ気槽と、炭を充填した浄化槽と、を順次備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
図１は、請求項３に係る本発明の装置の一態様を示す説明図である。図１では、ばっ気槽として、請求項４に示したような、微細ばっ気を行う第一ばっ気槽と緩ばっ気を行う第二ばっ気槽とからなるものを示している。
図中、符号１は固液分離槽、符号２は第一ばっ気槽、符号３は第二ばっ気槽、符号４は浄化槽である。
【００１６】
固液分離槽１は杉チップを充填したものである。杉チップを固液分離槽１に充填する方法としては、そのまま槽にチップを入れ、チップが動かないように充填する方法、水中に浮遊浮動させるようにチップを充填する方法、若しくは、網目の袋にチップを充填して、杉チップ入り網目袋を固液分離槽に充填する方法等があるが、いずれの方法でも良く、さらには、これらの方法によらなくても、固液分離槽に杉チップが充填され、次の槽に杉チップがオーバーフローしなければ良い。
【００１７】
ここで言う杉は、針葉樹である杉科の木材全般を指す。セルローズ６０〜６５％、リグニン１５〜２５％、ペントザン１０〜１５％及び水１１〜１６％からなり、且つ、粉砕した原木原料から微粉末部分を除去した杉チップを用いる。杉チップの大きさとしては、平均径若しくは厚さ及び長さが、０．１〜３００．０ｍｍの杉チップが用いられる。また、比表面積を２０〜５０ｍ2 ／ｇ、空隙率を６５〜８５％の範囲とした杉チップが用いられる。
杉チップは、白木のチップ、樹皮を含んだチップ、杉葉を含むチップ、樹皮のみのチップ、杉葉のみのチップを指し、間伐材及び下枝の粉砕してチップとしたものである。この点で、杉の間伐材及び伐採した下枝の再利用することが出来るので、森の美化、資源の再利用の点で好ましい。
【００１８】
処理すべき排水は、まず杉チップを充填した固液分離槽１に導入され、排水中の浮遊物（主として有機物）は杉チップに補足され、排水とは分離される。ここで捕捉された浮遊物は、杉チップ中に棲息する（常棲する）微生物の作用により、時間をかけて可溶化される。ここで、処理すべき排水は、まず、杉チップを充填した固液分離槽１に導入する必要がある。
【００１９】
この杉チップを浮遊させた固液分離槽１において、処理すべき排水は、杉チップで浮遊物が捕捉されることと、杉チップに着棲している浄化微生物群によって捕捉浮遊物が可溶かされることによって、浮遊粒子状物質（ＳＳ）の濃度が下げられる。また、固液分離槽１に充填された杉チップにより、杉チップに棲息している微生物群は、流入排水に対して馴養され、固液分離槽１以降の浄化微生物群は、安定した浄化能力を有することになる。さらに、杉チップは微生物群が固定棲息し易いため、排水浄化に適した多種多様な微生物群を増加させる。よって、高い浄化能力を有することになる。
さらに、固液分離槽１に充填した杉チップのｐＨ緩衝機能によって、固液分離槽１以降の排水のｐＨは安定化する（ｐＨ５．８〜８．３）。
【００２０】
次に、前記のようにして固液分離槽１において、杉チップによって物理的にＳＳ分を除かれた排水と、杉チップ中に棲息する（常棲する）微生物により生物化学的処理（可溶化）されたＳＳ可溶化物は、第一ばっ気槽２に導入され、微細ばっ気によって処理される。
微細ばっ気とは、微細気泡によるばっ気のことを指しており、例えば第一ばっ気槽２の槽底に多数の孔を持つ散気管を数本設け、その散気管に、コンプレッサーなどで空気を送ることによって行うことができる。この散気管はホース状のものでもパイプでも構わない。散気管で発生させる気泡は、直径が1〜100mmで、気泡によって絶えず第一ばっ気槽２の表面が激しく動く程度に送気する。
【００２１】
微細ばっ気は、処理排水の酸素濃度を飽和状態にすることが出来る。これによって、第一ばっ気槽１以降において、浄化微生物の主役である好気性微生物が十分に活動できる。図３の画像（顕微鏡写真像図）でも分かるが、この第一ばっ気槽２にいた微生物としてワムシ類（輪虫類）のノトマータ（コガタワムシ、Notommata属）が確認されている。他に属の確認までは至らなかったが、ワムシ類が多数存在した。他に、ミミズ類ミズミミズ属（Nais）が確認出来た。
【００２２】
この第一ばっ気槽２で微細ばっ気処理された排水は、次に第二ばっ気槽３に導入され、緩ばっ気処理される。
緩ばっ気とは、緩やかに行うばっ気で、第二ばっ気槽３に存在する処理水において、ばっ気による排水表面の動きがほとんど分からない程度の緩やかなばっ気である。散気管の孔は数個（１つでも良い）で、送気量は、微細ばっ気に比べれば、かなり少ない。気泡は、直径が1〜50mmで、第一ばっ気槽より、この槽では、浄化生物群の運動が激しくなる。
【００２３】
顕微鏡観察では、数多くのワムシ類の存在を確認したが、動きがはやく、属が分かる程度の大きさの画像撮影は不可能であった（図３）。また、大き過ぎて顕微鏡写真に収まらなかったが、数多くの水棲昆虫も確認した。これらの水棲昆虫の存在からも、多種多様な微生物の存在を知ることが出来る。これらの多種多様な微生物群が、排水浄化微生物群として、排水の浄化をさらに進める。
【００２４】
第二ばっ気槽３で緩ばっ気により処理された排水は、最後に炭を充填した浄化槽４で処理される。
この槽に充填する炭は、活性炭、木炭、竹炭、その他の有機物（動植物等）を原料とする炭を含む。木炭の場合、黒炭もしくは白炭のどちらでも良い。つまり、炭化温度は、低温（約４００〜６００℃）でも、中温（約６５０〜７５０℃）でも、高温（約８００〜１，０００℃）のどの温度でも良い。また、オガ炭のように細かくても良いし、豆炭、練炭のように加工された炭でもかまわない。
【００２５】
使用する炭の大きさは、直径が５〜３００ｍｍである。微粉状のものであっても、浄化槽内に留めておくことができるのであれば使用できる。
使用する炭の充填方法は、そのまま浄化槽に炭を入れ、炭が動かないように充填する方法、水中に浮遊浮動させるように炭を充填する方法、もしくは、網目の袋に炭を充填して、炭入り網目袋を浄化槽に充填する方法等があるが、いずれの方法でも良く、これらの方法によらなくても、浄化槽に炭が充填され、炭がオーバーフローしなければ良い。
【００２６】
この炭を充填した浄化槽４で処理することによって、浄化処理されてきた排水中にほんの僅かに残る浮遊物やＢＯＤ及びＣＯＤ物質、そして臭気物質を捕捉し、排水中の浄化率を９４．５％以上に、多くは９９．０％以上とすることが出来る。これは細孔が多いと言う特徴を持つ炭の物質吸着効果と、炭に常棲している微生物による排水浄化効果の結果である。
【００２７】
ここで、浄化率は、次の式で表される。
・浄化率＝（流入ＢＯＤ−放流ＢＯＤ）／流入ＢＯＤ
上記式において、流入ＢＯＤは浄化処理装置に流入する排水のＢＯＤ（ｍｇ／Ｌ）を示し、放流ＢＯＤは浄化処理装置から放流される排水のＢＯＤ（ｍｇ／Ｌ）を示す。
【００２８】
・平均浄化率１＝Σ浄化率／流入及び放流ＢＯＤ測定回数
【００２９】
・平均浄化率２＝（平均流入ＢＯＤ−平均放流ＢＯＤ）／平均放流ＢＯＤ
上記式において、平均流入ＢＯＤは、Σ流入ＢＯＤ／流入ＢＯＤ測定回数を示し、平均放流ＢＯＤは、Σ放流ＢＯＤ／放流ＢＯＤ測定回数を示す。
【００３０】
この浄化率を示す式において、それぞれの平均値を用いた場合、つまり平均浄化率１は約９９．５％保つことができる。
数式１で示す流入ＢＯＤ及び放流ＢＯＤは、同日のほぼ同じ時刻にサンプリングした流入水と放流水のＢＯＤの数値を用いたものである。
【００３１】
本発明の排水浄化方法及び浄化処理装置では、浄化される排水は、数時間及び数日の滞留時間がある。
故に、平均浄化率２が、本発明の排水浄化方法及び浄化処理装置の能力をより正確に示す。つまり、本発明の排水浄化方法及び浄化処理装置では、平均浄化率２において、約９９．７％を保つことができる。
【００３２】
例えば、流入するＢＯＤが４５〜７０００ｍｇ／Ｌと著しく変動する排水であっても、本発明の排水浄化方法及び浄化処理装置では、放流水の排水を、ＢＯＤ０．５〜７．０ｍｇ／Ｌ、平均２．０ｍｇ／Ｌとすることができる。
【００３３】
なお、通常の排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置では、浄化処理中に発生する汚泥を処理しなければならない。
本発明の排水浄化処理方法及び浄化処理装置によれば、汚泥の発生は無い。
よって、浄化微生物群を安定させるために汚泥の一部を返送させる必要も無ければ、残った汚泥を回収する必要も無い。また、杉チップ、微細ばっ気、緩ばっ気によって微生物群は安定しているため、この点においても、汚泥を返送する必要は無い。
次に、本発明の排水浄化処理方法及び浄化処理装置によれば、水量若しくはＢＯＤ、ＳＳ等の水質変動が激しい排水を、沈降分離、凝集沈殿、浮上分離、若しくは清澄ろ過等を行って、固形物を除くことを必要とすることなく、当然凝集剤等の前処理薬剤を必要とせず、排水浄化処理装置無いの浄化微生物群を安定させるための汚泥の一部を返送する必要が無く、前処理分離物及び残った汚泥を回収処理する必要が無く、高い浄化率で排水を処理することができる。
また、本発明の排水浄化処理方法及び浄化処理装置によれば、ｐＨ及び温度の調整の必要が無く、悪臭の発生も無い。さらに、長期間にわたり、杉チップや炭を交換する必要が無い。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の実施例等により詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらにより何ら限定されるものではない。
【００３５】
実施例１
図１に示す如き装置１を用いて、排水処理を行った。
固液分離槽１は３．９ｍ３、第一ばっ気槽２は３．９ｍ３、第二ばっ気槽３は６．０ｍ３、浄化槽４は６．０ｍ３、合計１９．８ｍ３（装置１全体容量）のものを用いた。
流入水は５ｍ３／日とした。排水浄化装置１全体で容量１９．８ｍ３であるが、その約７５％にあたる、約１５ｍ３で排水を処理している。処理水の滞留時間は約７２時間で約３日である。
【００３６】
固液分離槽１には、杉チップを次のように充填した。約５〜１００ｍｍの杉チップを、２０Ｌ容の網目袋（農業用もみ袋）に入れ、その杉チップ充填網目袋１５０袋を固液分離槽１に投入する形で、固液分離槽１に杉チップを充填した。
第一ばっ気槽２では、０．１〜１００ｍ３／時間で槽内に空気を送る条件で、微細ばっ気を行った。微細ばっ気を行うための適正送気量は、第一ばっ気槽２の処理水表面が、微細ばっ気によって激しく動く程度である。
第二ばっ気槽３では、１〜１０Ｌ／時間で槽内に空気を送る条件で、緩ばっ気を行った。緩ばっ気を行うための適正送気量は、第二ばっ気槽２の処理水表面が、緩ばっ気によって動く動きが分からない程度である。
浄化槽４には、炭を次のように充填した。直径が約１０〜１００ｍｍの炭を、２０Ｌ容の網目袋（農業用もみ袋）に入れ、その炭充填網目袋約２００袋を浄化槽４に投入する形で、浄化槽４に炭を充填した。使用した炭は、通常の燃料に使う炭で、黒炭と呼ばれるもので、ブナ・ナラの広葉樹を原料とし、低温（約４００〜６００℃）で炭化したものを使った。
【００３７】
本発明の排水浄化処理装置に流入する排水と、各槽における処理水、浄化された放流水について顕微鏡写真像図を図３に示す。
図３によれば、流入水からは、有機物由来と思われる汚れが確認出来た。第一ばっ気槽２からは、ミズミミズとコガタワムシが確認された。第二ばっ気槽３から、動きが早過ぎて属の確認までには至らなかったが、無数のワムシ類が確認された。また、大きすぎて、顕微鏡写真は無いが、肉眼で、第二ばっ気槽３から多数の水棲昆虫を確認した。水棲昆虫の豊富さからも、多種多様な微生物群が形成されていることが分かった。放流水は、顕微鏡写真でもきれいになっていることが分かる。
【００３８】
この装置１を用いて、ＢＯＤ平均値が２，４００ｍｇ／Ｌの排水を、２００６年８月１１日から９月２２日まで処理したときの各槽の処理水と放流水についての水質データを図４に示す。この排水は、ゴミ収集回収を行うパッカー車や、し尿汲み取りを行うバキュームカーの洗車排水で、日によって、水量及び水質変動が大きい排水である。水の汚れの主なものは有機物である。
【００３９】
第一ばっ気槽２におけるＢＯＤ平均値は８９ｍｇ／Ｌであった。これは、固液分離槽１の杉チップによる排水浄化効果と、杉チップに常棲する微生物群による排水浄化効果と、第一ばっ気槽２における微細ばっ気によって十分に酸素を供給され活動する好気性の浄化微生物群による排水浄化効果の結果である。この時点で、臭気はほとんど無い。
第二ばっ気槽３におけるＢＯＤ平均値は３３ｍｇ／Ｌであった。これは、第一ばっ気槽２における浄化微生物群、つまり、微細ばっ気で活性化した好気性浄化微生物群と、第二ばっ気槽３の緩ばっ気によって運動量が豊富となった微生物群の排水浄化効果の結果である。
放流水のＢＯＤ平均値は２．６ｍｇ／Ｌであった。これは、炭本来の持つ排水浄化効果と、炭に常棲している微生物による排水浄化効果の結果である。
【００４０】
次に、この装置１を用いて、ＢＯＤ平均値が大きく変動する排水（ＢＯＤは４５〜６，７００ｍｇ／Ｌ、平均９１０ｍｇ／Ｌ）を、２００４年３月２６日から２００６年９月２８日まで処理したときの装置１への流入水と放流水についてのＢＯＤデータを図５に示す。また、放流水についてののみのＢＯＤデータを図６に示す。さらに、このときの浄化率の変動を図７に示す。
その結果、放流水のＢＯＤ値は、最大でも７．１ｍｇ／Ｌ、平均２．０ｍｇ／Ｌと大きく下げることができた。また、浄化率は、９４．８９〜９９．９８％であった。平均浄化率１は、９９．５２％であった。また、平均浄化率２は９９．７８％であった。
この装置１は、約４年の稼動実績があるが、杉チップ及び炭の交換はいっさい行っていない。
【００４１】
比較例１
図２に示す如き浄化システムを用いたこと以外は、実施例１と同様にして排水処理を行った。なお、分離槽は３．９ｍ３、ばっ気槽３．９ｍ３、第一沈殿槽は６．０ｍ３、第二沈殿槽は６．０ｍ３のものを用いた。
流入水のＢＯＤ値は５４０ｍｇ／Ｌであり、放流水のＢＯＤの値は３６０ｍｇ／Ｌであった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、ＢＯＤ、ＳＳ等の水質変動が激しく排水を、沈殿・分離・ろ過及び濃度・ｐＨ調整などの前処理を必要とすること無く、また、汚泥の発生も無く、当然、一部汚泥の返送や残った汚泥及び沈殿物・分離物・ろ過残渣の回収処理の必要がなく、高い浄化率で処理することができる。
従って、本発明は、各種排水の処理に有効に利用することができる。特に、有機物由来の排水が多い排水の処理に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１で用いた本発明の装置の一態様を示す説明図である。
【図２】比較例１で用いた浄化システムを示す説明図である。
【図３】実施例１における流入水と、３日間処理後における各槽の処理水と、放流水についての顕微鏡写真像図である。
【図４】実施例１における各槽の処理水と、放流水についての水質データを示すグラフである。
【図５】実施例１における流入水と、放流水についての水質データを示すグラフである。
【図６】実施例１における放流水についての水質データを示すグラフである。
【図７】実施例１における浄化率の変動を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１ 固液分離槽
２ 第一ばっ気槽
３ 第二ばっ気槽
４ 浄化槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い浄化率で排水を処理することのできる排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排水浄化処理が広く行われているが、その方法としては、大きく２つに分類される。一つは物理化学処理法であり、もう一つは生物処理法である。
物理化学処理法は、沈降分離、凝集分離、浮上分離、清澄ろ過、ｐＨ調整操作、酸化還元、活性炭吸着、イオン交換、膜分離、汚泥脱水焼却などがある。
一方、生物処理法には、活性汚泥法、生物膜法、嫌気処理法があり、それぞれ装置が提案され、各方法を組み合わせて実際の排水の浄化に用いられている（例えば、非特許文献１参照）。公共下水処理や民間工場の排水処理など、汎用的に用いられている排水浄化処理装置は主に生物処理法をメインに物理化学的処理法が組み合わされている。つまり、生物処理法が、排水の浄化法の主となっていると言って良い。
【０００３】
しかしながら、生物処理法は、処理生物が一番処理活性の高い条件若しくは安定的な処理活性を得られる条件、換言すると、流量、生物化学的酸素要求量（以下、ＢＯＤとする）、化学的酸素要求量（以下、ＣＯＤとする）、懸濁物質量（以下、ＳＳとする）、ｐＨ等の操作条件において、なるべく安定である必要があった。つまり、水量および水質変動が激しい排水の浄化には不適当なものが多かった。
例えば、ＢＯＤが３，０００〜５，０００ｍｇ／Ｌ程度のようなし尿、混合汚泥などを処理する廃水の処理方法は、ＢＯＤが３，０００〜５，０００ｍｇ／Ｌ程度の条件での処理方法として提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、上述の方法や及び汎用的排水処理方法では、生物処理前に、沈降分離、凝集沈殿、浮上分離、若しくは清澄ろ過等を行って、分離物、沈殿物、ろ過残渣を除くが必要であったり、処理微生物を安定均一化するために汚泥の一部を返送する必要があったり、残った汚泥や先の沈殿物や分離物、ろ過残渣を回収し適切な処分、例えば、脱水後廃棄若しくは脱水後焼却処分などの処理が必要であるなど、煩雑な処理が必要であった。
【０００５】
【非特許文献１】新・公害防止の技術と法規２００６〔水質編〕，社団法人産業環境管理協会，p208-294，2006
【特許文献１】特開平8-91973号公報（特願平6-254185）特許第２７９６９０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記従来の問題点、すなわち、水量及び水質変動の激しい排水の浄化に不適当であると言う点を解消し、沈殿・分離・ろ過及び濃度・ｐＨ調整などの前処理を必要とすること無く、また、汚泥の発生も無く、当然、一部汚泥の返送や残った汚泥及び沈殿物・分離物・ろ過残渣の回収処理の必要がなく、高い浄化率で排水を処理することのできる排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、請求項１に係る本発明は、杉チップを充填した槽による固液分離工程、ばっ気工程及び炭による浄化工程にて、排水を順次浄化処理することを特徴とする排水浄化処理方法を提供するものである。
請求項２に係る本発明は、ばっ気工程が、微細ばっ気を行う第一ばっ気工程と緩ばっ気を行う第二ばっ気工程とからなる、請求項１記載の排水浄化処理方法を提供するものである。
請求項３に係る本発明は、杉チップを充填した固液分離槽と、ばっ気槽と、炭を充填した浄化槽と、を順次備えたことを特徴とする排水浄化処理装置を提供するものである。
請求項４に係る本発明は、ばっ気槽が、微細ばっ気を行う第一ばっ気槽と緩ばっ気を行う第二ばっ気槽とからなる、請求項３記載の排水浄化処理装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置によれば、汎用的に用いられている排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置が持つ問題点、すなわち、水量及び水質変動の激しい排水の浄化に不適当であると言う点を解消し、沈殿・分離・ろ過及び濃度・ｐＨ調整などの前処理を必要とすること無く、また、汚泥の発生も無く、当然、一部汚泥の返送や残った汚泥及び沈殿物・分離物・ろ過残渣の回収処理の必要がなく、高い浄化率で排水を処理することができる。
【０００９】
汎用的に用いられている排水浄化処理方法及び排水処理浄化方法では、ＢＯＤ１５０〜５００ｍｇ／Ｌの流入水を９０％前後の浄化率で浄化していて、浄化後の放流水のＢＯＤは０．５〜３０ｍｇ／Ｌ（本発明において「ＢＯＤ０．５ｍｇ／Ｌ」とは、「ＢＯＤ＜０．５ｍｇ／Ｌ」を意味するものとする。）である。しかしながら、本発明によれば、ＢＯＤが４０〜７０００ｍｇ／Ｌと変動が激しい排水でも、処理された排水（放流水）は０．５〜７．０ｍｇ／Ｌ、平均２．０ｍｇ／Ｌの水質で、浄化率は９４．８９〜９９．９８％、平均９９．７８％で浄化が可能であった。
汎用的に用いられている排水浄化処理方法及び排水処理浄化方法では、沈殿物、分離物、ろ過残渣、そして、浄化処理中に発生する汚泥を回収処理しなければならない。汚泥の一部は、処理装置内の浄化微生物群を安定化させるために返送される。
【００１０】
本発明では、沈殿物、分離物、及びろ過残渣は可溶化され、汚泥の発生は無い。この理由は以下の通りである。
排水処理で回収される沈殿物、分離物、及びろ過残渣、そして、排水処理中に発生する汚泥において、その組成の大部分が有機物であり、その有機物は排水中において多くは固体として浮遊している場合が多い。本発明では、この排水中の浮遊している固形物が杉チップに捕捉される。捕捉された固形分は、杉チップ中に常棲する微生物によってゆっくりと可溶化され、結局、排水浄化処理装置中で処理される。故に、本発明では、沈殿物、分離物、ろ過残渣及び汚泥の発生が無い。
【００１１】
さらに、この杉チップの効果によって、固液分離槽１へ流入する排水の水質変動が大きくても、例えば、ＢＯＤが３００〜４８００ｍｇ／Ｌと変動が１６倍と大きくても、杉チップを充填した槽から出た排水は、比較的安定した水質、例えばＢＯＤが６０〜１８０ｍｇ／Ｌと変動が約３倍と、変動の緩やかな排水になる。
同時に、杉チップ槽を通過することによって、排水の水質が緩衝され、浄化微生物群が馴養されるので、固液分離槽１以降の浄化装置以降の槽、すなわち、ばっ気槽（微細ばっ気の第一ばっ気槽と緩ばっ気の第二ばっ気槽）、炭を充填した浄化槽における浄化微生物群は比較的安定な微生物群層を形成し維持する。
よって、浄化微生物群を安定させるための返送汚泥の必要は全く無い。汎用的な排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置では、発生した汚泥及び前処理で生じる沈殿物・分離固形分・ろ過残渣、残った汚泥の回収及び処理が必要であるが、本発明では全く必要無い。
【００１２】
また、先に説明した杉チップの捕捉固形物可溶化効果と同じような理由で、ｐＨ調整、温度調整の必要は無い。
さらに、杉チップに含まれる、ピネン(松葉油)、セドレン(杉油)、リモネンなどによって、排水から発生する悪臭を押さえる効果があり、加えて、杉チップに常駐する好気性微生物群、杉チップを通過後の好気性微生物群によっても、悪臭の発生が押さえられているため、本発明の排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置においては、悪臭の発生は無い。さらに、炭を充填した浄化槽中の炭による臭い物質吸着効果及び炭に常棲している好気性微生物群の悪臭物質浄化効果によって、最終放流水においては、し尿臭、下水臭、厨芥（ちゅうかい）臭、豚小屋臭、腐敗臭などの腐敗性臭気は全くしない。
また、ポリアルミニウムクロライド（ＰＡＣ）等による塩素処理等の薬品処理も行っていないので、塩素臭、フィノール臭、タール臭、油臭、油脂臭、パラフィン臭、硫化水素臭、クロロフェノール臭、薬局臭、薬品臭などの薬品性臭気も全くしない。臭気テストでは無臭の評価である。
【００１３】
既に、杉チップを使った排水浄化槽及び浄化システムはいくつかある。しかしながら、ＢＯＤ１５０〜５００ｍｇ／Ｌの流入排水が、３０〜８０ｍｇ／Ｌとなる（浄化率約８０％前後）程度の浄化であって、浄化率は決して高いとは言い難く、浄化後の水はきれいと言い難い。
本発明の排水浄化処理方法及び排水処理浄化方法では、最後に、炭充填槽を設けることにより、浄化後の排水を安定的にきれいなものとすることが可能となった（ＢＯＤ０．５〜７．０ｍｇ／Ｌ、平均２．０ｍｇ／Ｌ）。
さらに、本発明の排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置によれば、長期間にわたり、杉チップや炭を交換する必要が無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
請求項１に係る本発明の方法は、排水浄化処理方法に関し、杉チップを充填した槽による固液分離工程、ばっ気工程及び炭による浄化工程にて、排水を順次浄化処理することを特徴とするものである。
このような請求項１に係る本発明の方法は、請求項３に記載した本発明の装置によって実施することができるので、以下、請求項３に係る本発明の装置について説明しつつ、請求項１に係る本発明の方法について説明することとする。
請求項３に記載した本発明の装置は、杉チップを充填した固液分離槽と、ばっ気槽と、炭を充填した浄化槽と、を順次備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
図１は、請求項３に係る本発明の装置の一態様を示す説明図である。図１では、ばっ気槽として、請求項４に示したような、微細ばっ気を行う第一ばっ気槽と緩ばっ気を行う第二ばっ気槽とからなるものを示している。
図中、符号１は固液分離槽、符号２は第一ばっ気槽、符号３は第二ばっ気槽、符号４は浄化槽である。
【００１６】
固液分離槽１は杉チップを充填したものである。杉チップを固液分離槽１に充填する方法としては、そのまま槽にチップを入れ、チップが動かないように充填する方法、水中に浮遊浮動させるようにチップを充填する方法、若しくは、網目の袋にチップを充填して、杉チップ入り網目袋を固液分離槽に充填する方法等があるが、いずれの方法でも良く、さらには、これらの方法によらなくても、固液分離槽に杉チップが充填され、次の槽に杉チップがオーバーフローしなければ良い。
【００１７】
ここで言う杉は、針葉樹である杉科の木材全般を指す。セルローズ６０〜６５％、リグニン１５〜２５％、ペントザン１０〜１５％及び水１１〜１６％からなり、且つ、粉砕した原木原料から微粉末部分を除去した杉チップを用いる。杉チップの大きさとしては、平均径若しくは厚さ及び長さが、０．１〜３００．０ｍｍの杉チップが用いられる。また、比表面積を２０〜５０ｍ2 ／ｇ、空隙率を６５〜８５％の範囲とした杉チップが用いられる。
杉チップは、白木のチップ、樹皮を含んだチップ、杉葉を含むチップ、樹皮のみのチップ、杉葉のみのチップを指し、間伐材及び下枝の粉砕してチップとしたものである。この点で、杉の間伐材及び伐採した下枝の再利用することが出来るので、森の美化、資源の再利用の点で好ましい。
【００１８】
処理すべき排水は、まず杉チップを充填した固液分離槽１に導入され、排水中の浮遊物（主として有機物）は杉チップに補足され、排水とは分離される。ここで捕捉された浮遊物は、杉チップ中に棲息する（常棲する）微生物の作用により、時間をかけて可溶化される。ここで、処理すべき排水は、まず、杉チップを充填した固液分離槽１に導入する必要がある。
【００１９】
この杉チップを浮遊させた固液分離槽１において、処理すべき排水は、杉チップで浮遊物が捕捉されることと、杉チップに着棲している浄化微生物群によって捕捉浮遊物が可溶かされることによって、浮遊粒子状物質（ＳＳ）の濃度が下げられる。また、固液分離槽１に充填された杉チップにより、杉チップに棲息している微生物群は、流入排水に対して馴養され、固液分離槽１以降の浄化微生物群は、安定した浄化能力を有することになる。さらに、杉チップは微生物群が固定棲息し易いため、排水浄化に適した多種多様な微生物群を増加させる。よって、高い浄化能力を有することになる。
さらに、固液分離槽１に充填した杉チップのｐＨ緩衝機能によって、固液分離槽１以降の排水のｐＨは安定化する（ｐＨ５．８〜８．３）。
【００２０】
次に、前記のようにして固液分離槽１において、杉チップによって物理的にＳＳ分を除かれた排水と、杉チップ中に棲息する（常棲する）微生物により生物化学的処理（可溶化）されたＳＳ可溶化物は、第一ばっ気槽２に導入され、微細ばっ気によって処理される。
微細ばっ気とは、微細気泡によるばっ気のことを指しており、例えば第一ばっ気槽２の槽底に多数の孔を持つ散気管を数本設け、その散気管に、コンプレッサーなどで空気を送ることによって行うことができる。この散気管はホース状のものでもパイプでも構わない。散気管で発生させる気泡は、直径が1〜100mmで、気泡によって絶えず第一ばっ気槽２の表面が激しく動く程度に送気する。
【００２１】
微細ばっ気は、処理排水の酸素濃度を飽和状態にすることが出来る。これによって、第一ばっ気槽１以降において、浄化微生物の主役である好気性微生物が十分に活動できる。図３の画像（顕微鏡写真像図）でも分かるが、この第一ばっ気槽２にいた微生物としてワムシ類（輪虫類）のノトマータ（コガタワムシ、Notommata属）が確認されている。他に属の確認までは至らなかったが、ワムシ類が多数存在した。他に、ミミズ類ミズミミズ属（Nais）が確認出来た。
【００２２】
この第一ばっ気槽２で微細ばっ気処理された排水は、次に第二ばっ気槽３に導入され、緩ばっ気処理される。
緩ばっ気とは、緩やかに行うばっ気で、第二ばっ気槽３に存在する処理水において、ばっ気による排水表面の動きがほとんど分からない程度の緩やかなばっ気である。散気管の孔は数個（１つでも良い）で、送気量は、微細ばっ気に比べれば、かなり少ない。気泡は、直径が1〜50mmで、第一ばっ気槽より、この槽では、浄化生物群の運動が激しくなる。
【００２３】
顕微鏡観察では、数多くのワムシ類の存在を確認したが、動きがはやく、属が分かる程度の大きさの画像撮影は不可能であった（図３）。また、大き過ぎて顕微鏡写真に収まらなかったが、数多くの水棲昆虫も確認した。これらの水棲昆虫の存在からも、多種多様な微生物の存在を知ることが出来る。これらの多種多様な微生物群が、排水浄化微生物群として、排水の浄化をさらに進める。
【００２４】
第二ばっ気槽３で緩ばっ気により処理された排水は、最後に炭を充填した浄化槽４で処理される。
この槽に充填する炭は、活性炭、木炭、竹炭、その他の有機物（動植物等）を原料とする炭を含む。木炭の場合、黒炭もしくは白炭のどちらでも良い。つまり、炭化温度は、低温（約４００〜６００℃）でも、中温（約６５０〜７５０℃）でも、高温（約８００〜１，０００℃）のどの温度でも良い。また、オガ炭のように細かくても良いし、豆炭、練炭のように加工された炭でもかまわない。
【００２５】
使用する炭の大きさは、直径が５〜３００ｍｍである。微粉状のものであっても、浄化槽内に留めておくことができるのであれば使用できる。
使用する炭の充填方法は、そのまま浄化槽に炭を入れ、炭が動かないように充填する方法、水中に浮遊浮動させるように炭を充填する方法、もしくは、網目の袋に炭を充填して、炭入り網目袋を浄化槽に充填する方法等があるが、いずれの方法でも良く、これらの方法によらなくても、浄化槽に炭が充填され、炭がオーバーフローしなければ良い。
【００２６】
この炭を充填した浄化槽４で処理することによって、浄化処理されてきた排水中にほんの僅かに残る浮遊物やＢＯＤ及びＣＯＤ物質、そして臭気物質を捕捉し、排水中の浄化率を９４．５％以上に、多くは９９．０％以上とすることが出来る。これは細孔が多いと言う特徴を持つ炭の物質吸着効果と、炭に常棲している微生物による排水浄化効果の結果である。
【００２７】
ここで、浄化率は、次の式で表される。
・浄化率＝（流入ＢＯＤ−放流ＢＯＤ）／流入ＢＯＤ
上記式において、流入ＢＯＤは浄化処理装置に流入する排水のＢＯＤ（ｍｇ／Ｌ）を示し、放流ＢＯＤは浄化処理装置から放流される排水のＢＯＤ（ｍｇ／Ｌ）を示す。
【００２８】
・平均浄化率１＝Σ浄化率／流入及び放流ＢＯＤ測定回数
【００２９】
・平均浄化率２＝（平均流入ＢＯＤ−平均放流ＢＯＤ）／平均放流ＢＯＤ
上記式において、平均流入ＢＯＤは、Σ流入ＢＯＤ／流入ＢＯＤ測定回数を示し、平均放流ＢＯＤは、Σ放流ＢＯＤ／放流ＢＯＤ測定回数を示す。
【００３０】
この浄化率を示す式において、それぞれの平均値を用いた場合、つまり平均浄化率１は約９９．５％保つことができる。
数式１で示す流入ＢＯＤ及び放流ＢＯＤは、同日のほぼ同じ時刻にサンプリングした流入水と放流水のＢＯＤの数値を用いたものである。
【００３１】
本発明の排水浄化方法及び浄化処理装置では、浄化される排水は、数時間及び数日の滞留時間がある。
故に、平均浄化率２が、本発明の排水浄化方法及び浄化処理装置の能力をより正確に示す。つまり、本発明の排水浄化方法及び浄化処理装置では、平均浄化率２において、約９９．７％を保つことができる。
【００３２】
例えば、流入するＢＯＤが４５〜７０００ｍｇ／Ｌと著しく変動する排水であっても、本発明の排水浄化方法及び浄化処理装置では、放流水の排水を、ＢＯＤ０．５〜７．０ｍｇ／Ｌ、平均２．０ｍｇ／Ｌとすることができる。
【００３３】
なお、通常の排水浄化処理方法及び排水浄化処理装置では、浄化処理中に発生する汚泥を処理しなければならない。
本発明の排水浄化処理方法及び浄化処理装置によれば、汚泥の発生は無い。
よって、浄化微生物群を安定させるために汚泥の一部を返送させる必要も無ければ、残った汚泥を回収する必要も無い。また、杉チップ、微細ばっ気、緩ばっ気によって微生物群は安定しているため、この点においても、汚泥を返送する必要は無い。
次に、本発明の排水浄化処理方法及び浄化処理装置によれば、水量若しくはＢＯＤ、ＳＳ等の水質変動が激しい排水を、沈降分離、凝集沈殿、浮上分離、若しくは清澄ろ過等を行って、固形物を除くことを必要とすることなく、当然凝集剤等の前処理薬剤を必要とせず、排水浄化処理装置無いの浄化微生物群を安定させるための汚泥の一部を返送する必要が無く、前処理分離物及び残った汚泥を回収処理する必要が無く、高い浄化率で排水を処理することができる。
また、本発明の排水浄化処理方法及び浄化処理装置によれば、ｐＨ及び温度の調整の必要が無く、悪臭の発生も無い。さらに、長期間にわたり、杉チップや炭を交換する必要が無い。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の実施例等により詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらにより何ら限定されるものではない。
【００３５】
実施例１
図１に示す如き装置１を用いて、排水処理を行った。
固液分離槽１は３．９ｍ３、第一ばっ気槽２は３．９ｍ３、第二ばっ気槽３は６．０ｍ３、浄化槽４は６．０ｍ３、合計１９．８ｍ３（装置１全体容量）のものを用いた。
流入水は５ｍ３／日とした。排水浄化装置１全体で容量１９．８ｍ３であるが、その約７５％にあたる、約１５ｍ３で排水を処理している。処理水の滞留時間は約７２時間で約３日である。
【００３６】
固液分離槽１には、杉チップを次のように充填した。約５〜１００ｍｍの杉チップを、２０Ｌ容の網目袋（農業用もみ袋）に入れ、その杉チップ充填網目袋１５０袋を固液分離槽１に投入する形で、固液分離槽１に杉チップを充填した。
第一ばっ気槽２では、０．１〜１００ｍ３／時間で槽内に空気を送る条件で、微細ばっ気を行った。微細ばっ気を行うための適正送気量は、第一ばっ気槽２の処理水表面が、微細ばっ気によって激しく動く程度である。
第二ばっ気槽３では、１〜１０Ｌ／時間で槽内に空気を送る条件で、緩ばっ気を行った。緩ばっ気を行うための適正送気量は、第二ばっ気槽２の処理水表面が、緩ばっ気によって動く動きが分からない程度である。
浄化槽４には、炭を次のように充填した。直径が約１０〜１００ｍｍの炭を、２０Ｌ容の網目袋（農業用もみ袋）に入れ、その炭充填網目袋約２００袋を浄化槽４に投入する形で、浄化槽４に炭を充填した。使用した炭は、通常の燃料に使う炭で、黒炭と呼ばれるもので、ブナ・ナラの広葉樹を原料とし、低温（約４００〜６００℃）で炭化したものを使った。
【００３７】
本発明の排水浄化処理装置に流入する排水と、各槽における処理水、浄化された放流水について顕微鏡写真像図を図３に示す。
図３によれば、流入水からは、有機物由来と思われる汚れが確認出来た。第一ばっ気槽２からは、ミズミミズとコガタワムシが確認された。第二ばっ気槽３から、動きが早過ぎて属の確認までには至らなかったが、無数のワムシ類が確認された。また、大きすぎて、顕微鏡写真は無いが、肉眼で、第二ばっ気槽３から多数の水棲昆虫を確認した。水棲昆虫の豊富さからも、多種多様な微生物群が形成されていることが分かった。放流水は、顕微鏡写真でもきれいになっていることが分かる。
【００３８】
この装置１を用いて、ＢＯＤ平均値が２，４００ｍｇ／Ｌの排水を、２００６年８月１１日から９月２２日まで処理したときの各槽の処理水と放流水についての水質データを図４に示す。この排水は、ゴミ収集回収を行うパッカー車や、し尿汲み取りを行うバキュームカーの洗車排水で、日によって、水量及び水質変動が大きい排水である。水の汚れの主なものは有機物である。
【００３９】
第一ばっ気槽２におけるＢＯＤ平均値は８９ｍｇ／Ｌであった。これは、固液分離槽１の杉チップによる排水浄化効果と、杉チップに常棲する微生物群による排水浄化効果と、第一ばっ気槽２における微細ばっ気によって十分に酸素を供給され活動する好気性の浄化微生物群による排水浄化効果の結果である。この時点で、臭気はほとんど無い。
第二ばっ気槽３におけるＢＯＤ平均値は３３ｍｇ／Ｌであった。これは、第一ばっ気槽２における浄化微生物群、つまり、微細ばっ気で活性化した好気性浄化微生物群と、第二ばっ気槽３の緩ばっ気によって運動量が豊富となった微生物群の排水浄化効果の結果である。
放流水のＢＯＤ平均値は２．６ｍｇ／Ｌであった。これは、炭本来の持つ排水浄化効果と、炭に常棲している微生物による排水浄化効果の結果である。
【００４０】
次に、この装置１を用いて、ＢＯＤ平均値が大きく変動する排水（ＢＯＤは４５〜６，７００ｍｇ／Ｌ、平均９１０ｍｇ／Ｌ）を、２００４年３月２６日から２００６年９月２８日まで処理したときの装置１への流入水と放流水についてのＢＯＤデータを図５に示す。また、放流水についてののみのＢＯＤデータを図６に示す。さらに、このときの浄化率の変動を図７に示す。
その結果、放流水のＢＯＤ値は、最大でも７．１ｍｇ／Ｌ、平均２．０ｍｇ／Ｌと大きく下げることができた。また、浄化率は、９４．８９〜９９．９８％であった。平均浄化率１は、９９．５２％であった。また、平均浄化率２は９９．７８％であった。
この装置１は、約４年の稼動実績があるが、杉チップ及び炭の交換はいっさい行っていない。
【００４１】
比較例１
図２に示す如き浄化システムを用いたこと以外は、実施例１と同様にして排水処理を行った。なお、分離槽は３．９ｍ３、ばっ気槽３．９ｍ３、第一沈殿槽は６．０ｍ３、第二沈殿槽は６．０ｍ３のものを用いた。
流入水のＢＯＤ値は５４０ｍｇ／Ｌであり、放流水のＢＯＤの値は３６０ｍｇ／Ｌであった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、ＢＯＤ、ＳＳ等の水質変動が激しく排水を、沈殿・分離・ろ過及び濃度・ｐＨ調整などの前処理を必要とすること無く、また、汚泥の発生も無く、当然、一部汚泥の返送や残った汚泥及び沈殿物・分離物・ろ過残渣の回収処理の必要がなく、高い浄化率で処理することができる。
従って、本発明は、各種排水の処理に有効に利用することができる。特に、有機物由来の排水が多い排水の処理に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１で用いた本発明の装置の一態様を示す説明図である。
【図２】比較例１で用いた浄化システムを示す説明図である。
【図３】実施例１における流入水と、３日間処理後における各槽の処理水と、放流水についての顕微鏡写真像図である。
【図４】実施例１における各槽の処理水と、放流水についての水質データを示すグラフである。
【図５】実施例１における流入水と、放流水についての水質データを示すグラフである。
【図６】実施例１における放流水についての水質データを示すグラフである。
【図７】実施例１における浄化率の変動を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１ 固液分離槽
２ 第一ばっ気槽
３ 第二ばっ気槽
４ 浄化槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杉チップを充填した槽による固液分離工程、ばっ気工程及び炭による浄化工程にて、排水を順次浄化処理することを特徴とする排水浄化処理方法。
【請求項２】
ばっ気工程が、微細ばっ気を行う第一ばっ気工程と緩ばっ気を行う第二ばっ気工程とからなる、請求項１記載の排水浄化処理方法。
【請求項３】
杉チップを充填した固液分離槽と、ばっ気槽と、炭を充填した浄化槽と、を順次備えたことを特徴とする排水浄化処理装置。
【請求項４】
ばっ気槽が、微細ばっ気を行う第一ばっ気槽と緩ばっ気を行う第二ばっ気槽とからなる、請求項３記載の排水浄化処理装置。
【請求項１】
杉チップを充填した槽による固液分離工程、ばっ気工程及び炭による浄化工程にて、排水を順次浄化処理することを特徴とする排水浄化処理方法。
【請求項２】
ばっ気工程が、微細ばっ気を行う第一ばっ気工程と緩ばっ気を行う第二ばっ気工程とからなる、請求項１記載の排水浄化処理方法。
【請求項３】
杉チップを充填した固液分離槽と、ばっ気槽と、炭を充填した浄化槽と、を順次備えたことを特徴とする排水浄化処理装置。
【請求項４】
ばっ気槽が、微細ばっ気を行う第一ばっ気槽と緩ばっ気を行う第二ばっ気槽とからなる、請求項３記載の排水浄化処理装置。
【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２００８−２１２８４３（Ｐ２００８−２１２８４３Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４５１６（Ｐ２００７−５４５１６）
【出願日】平成１９年３月５日（２００７．３．５）
【出願人】（３０７００７４７６）県南環境保全センター株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月５日（２００７．３．５）
【出願人】（３０７００７４７６）県南環境保全センター株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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