有機性排水処理装置
【課題】下水や屎尿その他の有機性排水を浄化処理するための排水処理時間を短縮することができ、排水処理装置を小型化してランニングコストを低減することが可能な有機性排水処理装置を提供する。
【解決手段】有機物を含有する有機性排水を有用微生物及び凝集剤を用いて浄化処理する排水処理槽３を有すると共に、前記排水処理槽３から処理水を排出する排水路４を上下に蛇行して配設し、前記排水路４の上向き流路部４ａに狭路部４１を形成してある。
【解決手段】有機物を含有する有機性排水を有用微生物及び凝集剤を用いて浄化処理する排水処理槽３を有すると共に、前記排水処理槽３から処理水を排出する排水路４を上下に蛇行して配設し、前記排水路４の上向き流路部４ａに狭路部４１を形成してある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水や屎尿その他の有機性排水を浄化処理する有機性排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水や屎尿その他の有機性排水を浄化処理する有機性排水処理装置は、多数の浄化処理槽を有し、微生物処理槽において微生物による有機物やアンモニア等の分解を行った後、固液分離槽において固形物と処理水に分離し、更に凝集処理装置において処理水を凝集処理等の高度処理をしている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の凝集処理装置では、固液分離槽にて分離された処理水をｐＨ５〜７．５の酸性〜中性条件下にてシリカ成分と鉄成分を含有する重合凝集剤の添加により凝集処理し、更に、固液分離槽及び濾過槽により浄化処理している。
【０００３】
従来の有機性排水処理装置は、微生物処理工程、固液分離工程、凝集処理工程、濾過工程などの各工程に対応して多数の浄化処理槽を有することから、排水処理のための設備が大掛かりなものになり、排水処理設備の設置場所が限られると共に、排水処理設備の設置に莫大な費用を要していた。
【０００４】
本願の出願人は、下水道が整備されていない地域においても、飲食店や食品・飲料工場の排水、畜舎排水などの有機物を多量に含む排水の排水処理を、処理工程の少ない簡易な設備で行うことができる有機性排水処理装置を提供している（特許文献２参照）。特許文献２に記載の有機性排水処理装置は、有機物を含有する有機性排水を有用微生物及び珪素凝集剤を用いて浄化処理する排水処理槽に、活性酸素を供給する活性酸素供給装置と、処理排水を濾過する濾過装置を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３８９７号公報
【特許文献２】国際公開２０１０／０４９９７１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の有機性排水処理装置では、固液分離槽において膜分離方式を用いると、排水中に含まれる固形分により膜の目詰まりが発生し、膜を頻繁に洗浄したり交換したりする必要が生じ、煩雑であると共に、コストが嵩むという問題があった。一方、重力沈降方式の固液分離槽では、固液分離処理に時間を要するため、排水処理時間が長くなり、装置自体も大きくなるという課題があった。
【０００７】
特許文献２に記載の有機性排水処理装置は、従来の水処理装置と比較して処理工程が少なく、小型化が可能であり、確実に有機性排水の浄化処理を行うことができる画期的な水処理装置である。このように、有機性排水の処理装置には、安価で狭い場所にも設置可能な処理装置が望まれており、更なる機能合理化と小型化が要求されていた。
【０００８】
そこで、本発明は、下水や屎尿その他の有機性排水を浄化処理するための排水処理時間を短縮することができ、排水処理装置を小型化してランニングコストを低減することが可能な有機性排水処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、有機物を含有する有機性排水を有用微生物及び凝集剤を用いて浄化処理する排水処理槽を有する有機性排水処理装置であって、前記排水処理槽から処理水を排出する排水路を上下に蛇行して配設し、前記排水路の上向き流路部に狭路部を形成した有機性排水処理装置を提供するものである。
【００１０】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路の下向き流路部に狭路部を形成したものである。
【００１１】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記狭路部を前記排水路の上向き流路部及び下向き流路部の下部に形成したものである。
【００１２】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記狭路部の断面積が、前記狭路部を除く排水路の断面積の１０％〜７０％である。
【００１３】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路の上側折り返し部を、前記排水処理槽から前記排水路への取水口より低い位置に配置したものである。
【００１４】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路を複数回蛇行して配設してあり、複数の前記上側折り返し部を前記取水口側から排出口側に向かって順に低くなるように配置したものである。
【００１５】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路から排出される処理水を濾過する濾過装置を備えたものである。
【００１６】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記凝集剤が、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素凝集剤である。
【００１７】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記珪素含有溶質が前記珪素含有物質の熱融解点以下の温度で熱処理されたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記アルカリ性物質が炭酸カルシウム又は石灰からなるものである。
【００１９】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記珪素含有物質がマグネシウム又はマグネシウム化合物を含むものである。
【００２０】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記珪素含有溶質が、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰の群から選ばれる１又は２以上の物質からなるものである。
【００２１】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記酸溶媒が希塩酸からなるものである。
【００２２】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記酸溶媒が、酢酸、酢酸アンモニウム、塩化アンモニウムの群から選ばれる１又は２以上のゲル化抑止剤を含有してなるものである。
【００２３】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路の下側折り返し部に汚泥を排出する汚泥排出機構を備えたものである。
【００２４】
また、本発明の有機性排水処理装置は、微生物を担持する担体を収容し、排出された前記汚泥を微生物により分解させる汚泥処理槽を備え、該汚泥処理槽は、前記担体と前記汚泥を攪拌混合する攪拌部材を有すると共に、光合成細菌、バチルス属細菌、乳酸菌、酵母の群から選ばれる１又は２以上の有用微生物と、前記有用微生物を活性化させる微生物活性剤とを収容してあり、前記汚泥を分解処理するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の有機性排水処理装置は、有機物を含有する有機性排水を有用微生物及び凝集剤を用いて浄化処理する排水処理槽を有する有機性排水処理装置であって、前記排水処理槽から処理水を排出する排水路を上下に蛇行して配設し、前記排水路の上向き流路部に狭路部を形成した構成を有することにより、排水路を上向きに流れる処理水が、狭路部を通過するときに、処理水中に含まれる汚泥は狭路部の手前に滞留して沈殿し、主に水のみが狭路部を通過するから、処理水が狭路部を通過する毎に汚泥を分離することができ、排水処理槽で浄化処理しきれなかった汚泥を簡易かつ迅速に分離することができる効果がある。
【００２６】
また、本発明の有機性排水処理装置は、処理水が排水路を流れる間に汚泥を分離することができるから、固液分離槽が不要になり、装置全体を小型化することができると共に、固液分離時間を短縮して処理工程全体を時間短縮することができる効果がある。
【００２７】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路の下向き流路部に狭路部を形成したことにより、分離した汚泥が逆流するのを防止することができる効果がある。
【００２８】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記狭路部を前記排水路の上向き流路部及び下向き流路部の下部に形成したことにより、分離した汚泥を、排水路の下側折り返し部に素早く沈殿させて排出することができる効果がある。
【００２９】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記狭路部の断面積が、前記狭路部を除く排水路の断面積の１０％〜７０％であることにより、狭路部を通過する処理水の流量を確保しながら、汚泥を確実に分離することができる効果がある。
【００３０】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路の上側折り返し部を、前記排水処理槽から前記排水路への取水口より低い位置に配置したことにより、水圧を利用して処理水を排水処理槽から容易に排出することができる効果がある。
【００３１】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路を複数回蛇行して配設してあり、複数の前記上側折り返し部を前記取水口側から排出口側に向かって順に低くなるように配置したことにより、排水路が蛇行していることによる排水抵抗を軽減して、処理水を排水処理槽から容易に排出することができる効果がある。
【００３２】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路から排出される処理水を濾過する濾過装置を備えたことにより、汚泥を分離した処理水を、各種限外濾過膜（ＵＦ膜）を用いた液中膜などによって濾過し、再利用可能な処理水を得ることができる効果がある。
【００３３】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記凝集剤が、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素凝集剤であることにより、熱処理した珪素含有溶質を酸溶媒に溶解してなる珪酸溶液（珪素ゾル）が、ゲル化するときに、有機性排水中の有機物を包み込んで凝集することができる。珪素ゾルはゲル化すると多孔質状になるから、取り込まれた有機物は、多孔質状のフロックに担持され活性化された有用微生物によって分解され、排出される汚泥の量を大幅に削減することができる効果がある。
【００３４】
また、この珪素凝集剤を用いることにより、珪素やアルカリ性物質が酸溶媒に溶解した珪酸溶液によって有機性排水の浄化処理に用いられる有用微生物の増殖を促し、有用微生物が活性化した状態を維持することができる効果がある。
【００３５】
すなわち、本発明の有機性排水処理装置は、活性化された有用微生物によって有機性排水に含まれる有機物を確実に分解することができ、分解困難な懸濁物は珪素凝集剤によって凝集されて排水路の狭路部で分離することができる。また、この珪素凝集剤は、さらさらのフロックを形成するから、濾過膜が詰まり難く、濾過膜の寿命を大幅に延ばすことができる効果がある。
【００３６】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記珪素含有溶質が前記珪素含有物質の熱融解点以下の温度で熱処理されたことにより、この珪素含有溶質は優れた酸溶解性を有するから、酸溶媒に溶解して安定した珪素ゾルを生成することができる効果がある。
【００３７】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記アルカリ性物質が炭酸カルシウム又は石灰からなることにより、珪素含有溶質がパウダー状となるから、酸溶媒への溶解性を向上させることができる。また、この珪素凝集剤を用いることにより、珪素ゾルが豊富なカルシウムを含むから、有用微生物の増殖を促し、有用微生物が活性化した状態を維持することができる効果がある。
【００３８】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記珪素含有物質がマグネシウム又はマグネシウム化合物を含むことにより、珪素ゾルが有用微生物の増殖を促進させる無機塩類を豊富に含むから、有用微生物のさらなる増殖を促し、有用微生物が活性化した状態を維持することができる効果がある。
【００３９】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記珪素含有溶質が、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰の群から選ばれる１又は２以上の物質からなることにより、これらの熱処理された珪素含有溶質を酸溶媒に溶解して珪素ゾルからなる珪素凝集剤を生成することができる。特に、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグは、有用微生物の増殖を促進させる無機塩類であるカルシウムとマグネシウムを豊富に含むことから、生成される珪素ゾルが有用微生物の増殖を促し、有用微生物が活性化した状態を維持することができる効果がある。
【００４０】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記酸溶媒が希塩酸からなることにより、塩酸はカルシウムの溶解性が高く、中和すると塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）になるから安全無毒の微生物活性剤を生成することができる効果がある。
【００４１】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記酸溶媒が、酢酸、酢酸アンモニウム、塩化アンモニウムの群から選ばれる１又は２以上のゲル化抑止剤を含有してなることにより、ゲル化抑止剤によって珪素ゾルのゲル化を抑止して安定したゾル状態を長期間維持することができるから、珪素凝集剤の保管及び運搬が容易になる効果がある。
【００４２】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路の下側折り返し部に汚泥を排出する汚泥排出機構を備えたことにより、狭路部で処理水から分離された汚泥を排水路から確実に排出することができる効果がある。
【００４３】
また、本発明の有機性排水処理装置は、微生物を担持する担体を収容し、排出された前記汚泥を微生物により分解させる汚泥処理槽を備え、該汚泥処理槽は、前記担体と前記汚泥を攪拌混合する攪拌部材を有すると共に、光合成細菌、バチルス属細菌、乳酸菌、酵母の群から選ばれる１又は２以上の有用微生物と、前記有用微生物を活性化させる微生物活性剤とを収容してあり、前記汚泥を分解処理するようにしたことにより、汚泥処理槽内において、汚泥の分解に適した有用微生物が活性化した状態を維持することができるから、排水路から排出される汚泥を確実に分解処理することができる効果がある。
【００４４】
本発明の有機性排水処理装置は、汚泥処理槽を備えたことにより、排水処理槽で浄化処理しきれない残留汚泥が発生した場合でも、その残留汚泥を大幅に削減することができる（処理対象によっては完全に無くすことができる）から、汚泥の運搬や処分場所が不要になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の有機性排水処理装置の一実施例を示す構成図。
【図２】本発明の有機性排水処理装置の他の実施例を示す平面構成図。
【図３】本発明の有機性排水処理装置の他の実施例を示す平面構成図。
【図４】本発明の汚泥処理槽の一実施例を示す構成図。
【図５】その一実施例を示す断面図。
【図６】その一実施例を示すＡ−Ａ線断面図。
【図７】活性酸素供給装置の一実施例を示す構成図。
【図８】活性酸素供給装置の一実施例の要部を示す構成図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
本発明に係る有機性排水処理装置は、有機物を含有する有機性排水を有用微生物及び凝集剤を用いて浄化処理する排水処理槽３を有すると共に、前記排水処理槽３から処理水を排出する排水路４を上下に蛇行して配設し、前記排水路４の上向き流路部４ａに狭路部４１を形成してある。
【実施例１】
【００４７】
図１に示す実施例において、排水処理装置１０は、有用微生物及び凝集剤を用いて有機性排水を浄化処理する排水処理槽３と、この排水処理槽３から処理水を排出する排水路４と、平膜槽５を備え処理水を濾過する濾過装置と、から構成してある。
【００４８】
排水処理槽３は、飲食店などから排出される有機性排水の原水が流入するようにしてある。排水処理槽３には、有機性排水に含まれる有機物の分解処理に適した有用微生物を加えて、有用微生物を活性化した状態に保っている。排水処理装置１０は、排水処理槽３に流入する有機性排水の水量変動が大きい場合には、排水処理槽３に流入する有機性排水の水量を均一化するように流量調整槽を設けることも可能である。
【００４９】
排水処理槽３には曝気装置３１を設けてあり、好気性の有用微生物を加えた有機性排水に空気を送り込んで曝気し、有用微生物を活性化させることにより、排水に含まれる有機物を分解して有機性排水を浄化処理するようにしてある。
【００５０】
実施例において、有用微生物は、バチルス属細菌を優勢種とし、光合成細菌を加えている。バチルス属細菌は、珪素によって活性化し、蛋白質、澱粉、油脂やアンモニア等の有機物の分解に優れており、単独で用いることもできる。光合成細菌は、好気下で活動できる紅色非硫黄細菌が好ましく、油脂や澱粉等の有機物を好んで分解し、臭気の元になる硫化水素やアンモニアなども分解して悪臭を消滅させることができる。また、排水処理槽３は、曝気装置３１によって曝気されているから、他の好気性微生物を加えることにより、様々な有機物を分解することができる。
【００５１】
実施例において、凝集剤には、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素凝集剤を用いている。
【００５２】
珪素含有物質は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）等の珪素化合物を含有する天然の土類若しくは岩石、又はそれらを含む加工製品からなる。また、珪素含有物質は、還元作用を有することにより超微粒子の凝集に優れた鉄を含有しているものが好ましく、バチルス属細菌など有用微生物の増殖を促すためにマグネシウムを含有しているものが好ましい。珪素含有物質には、例えば、表１に示すように、二酸化珪素の含有率が高く、酸化鉄（ＦｅＯ３）を含有する伊武部白土（沖縄県伊武部地方の土類）を用いることができる。
【００５３】
【表１】
【００５４】
アルカリ性物質は、珪素含有物質を酸溶解性に変えるために混合してあり、実施例では、アルカリ性物質として炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）又は石灰を珪素含有物質に混ぜ合わせて熱処理してある。これにより、生成される珪素含有溶質がパウダー状となり、酸溶媒への溶解性が向上すると共に、有用微生物の増殖を促進させる無機塩類であるカルシウムを含ませることができる。この熱処理は、珪素含有物質の熱融解点以上の温度で行うとガラス状となり溶解性が低下することから、珪素含有物質の熱融解点以下の温度で行うことが好ましい。珪素含有物質が、表１に示す伊武部白土（沖縄県伊武部地方の土類）の場合には、伊武部白土の熱融解点である約１３００℃以下の任意の温度で行い、熱融解点に近い１１５０〜１２５０℃で熱処理することが好ましい。
【００５５】
珪素含有溶質は、珪素含有物質の熱融解点以下の温度で熱処理することにより、優れた酸溶解性を有するから、酸溶媒に溶解して安定した珪素ゾルとなり、長期間保存することができる。
【００５６】
また、珪素含有溶質には、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰等、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理された生成物を用いることもできる。これらの珪素含有溶質は、珪素含有物質の熱融解点以下の温度で熱処理された珪素含有溶質と比べて、酸溶解性は劣るものの、後述のゲル化抑止剤を含有する酸溶媒に溶解することにより、安定した珪素ゾルを生成することができる。また、これらの珪素含有溶質は、無機塩類を含むことから、有用微生物を活性化させることができる。特に、普通セメントは、比較的酸溶解性も優れ、表１に示すように、有用微生物の増殖を促進させる無機塩類であるマグネシウムとカルシウムを豊富に含むから、珪素含有溶質として普通セメントを用いることが好ましい。珪素含有溶質には、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰の群から選ばれる２以上の物質を混合して用いることも可能である。
【００５７】
実施例では、酸溶媒として塩酸（ＨＣｌ）を用いた。塩酸（ＨＣｌ）は、カルシウムの溶解性が高く、中和すると塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）となり安全無毒であるから、酸溶媒として塩酸を用いることが好ましい。また、酸濃度に対する珪素の溶解度は一定であり、液体容積に分散する珪素ゾル密度も一定の水空隙の中でしかゾル状態の安定を保つことができないことから、酸溶媒として塩酸を希釈した希塩酸を用い、特に、３倍〜７倍に希釈した希塩酸を用いることが好ましい。なお、酸溶媒は、塩酸（ＨＣｌ）に限られるものではなく、他の酸溶液を用いることも可能である。
【００５８】
また、酸溶媒は、酢酸（Ｃ２Ｈ４Ｏ２）、酢酸アンモニウム（ＣＨ３ＣＯＯＮＨ４）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）の群から選ばれる１又は２以上のゲル化抑止剤を含有してあることが好ましい。酸溶媒は、ゲル化抑止剤として酢酸（Ｃ２Ｈ４Ｏ２）を含有することにより、酢酸のｐＨ緩衝作用とゾル、コロイドの収斂性によって、酢酸の滴加量を調整して珪素ゾルのゲル化を抑止することができる。また、酢酸などの有機酸は、紅色細菌の絶好の基質であるから、ゲル化抑止剤として酢酸を用いることにより、紅色細菌などの有用微生物をさらに活性化させることができる。
【００５９】
この珪素凝集剤は、排水処理槽３内に投入されると、酸溶媒が有機性排水で希釈されてゲル化する。珪素凝集剤は、ゲル化するときに、有機性排水中の有機物を包み込んで凝集し、フロックを形成する。このフロックは、多孔質状になるから、有用微生物を担持する担体としても作用し、フロックに取り込まれた有機物も有用微生物によって分解することができる。
【００６０】
排水処理槽３は、槽内の水素イオン濃度をｐＨ６．５〜８．３に維持し、活性汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を３０００ｍｇ／Ｌ以上に維持し、有用微生物を活性化させた状態で、珪素凝集剤を槽内に投入することが好ましい。有用微生物が活性化した状態では、有機性排水に含まれる有機物が細分化されているから、珪素凝集剤がゲル化するときに素早く有機物を取り込んでフロックを形成することができ、水処理の時間を短縮することができる。
【００６１】
図１に示すように、排水処理装置１０は、上下に蛇行して配設した排水路４を備え、浄化処理済みの処理水を排水処理槽３の上部から排出することができるように構成してある。排水路４は、上向き流路部４ａ及び下向き流路部４ｂの下部に、断面積を他の部分より狭くした狭路部４１を形成してある。実施例において、狭路部４１は、直径５０ｍｍの合成樹脂製パイプで形成してあり、他の部分の排水路４は、直径１００ｍｍの合成樹脂製パイプで形成してある（他の部分の断面積に対する狭路部の断面積は、２５％）。
【００６２】
上向き流路部４ａを流れる処理水は、狭路部４１を通過するときに、排水路４の直径が変化する変化部４２に当たって渦流を生じ、処理水に含まれる汚泥が分離される。分離された汚泥は、狭路部４１の手前に滞留して次第に沈降し、主に水のみが狭路部４１を通過するから、処理水が狭路部４１を通過する毎に汚泥を分離することができる。狭路部４１は、上向き流路部４ａにのみ形成することも可能であるが、下向き流路部４ｂにも形成することにより、分離した汚泥が舞い上がって逆流するのを防止することができる。
【００６３】
狭路部４１の断面積は、狭路部４１を通過する処理水の流量を確保しながら、汚泥を確実に分離することができるから、狭路部４１を除く排水路４の断面積の１０％〜７０％（直径比約３０％〜８０％）に形成してあることが好ましく、狭路部４１を除く排水路４の断面積の２５％〜５５％（直径比約５０％〜７５％）に形成してあることがより好ましい。狭路部４１と変化部４２は、単体で成形してあり、他の部分を構成する排水路４と連結して設けてある。狭路部４１のサイズは、処理対象の有機性排水の特性に応じて、適宜選択することができる。
【００６４】
変化部４２は、処理水に含まれる汚泥を確実に分離することができる傾斜角に形成してあり、傾斜角４５°〜９０°に形成してあることが好ましい。
【００６５】
排水路４の上側折り返し部４ｃは、排水処理槽３から排水路４へ処理水を取水する取水口４３より低い位置に配置してあり、水圧を利用して処理水を排水処理槽３から容易に排出することができるように構成してある。また、排水路４は、複数回蛇行して配設してあり、複数の上側折り返し部４ｃを、取水口４３側から排出口４４側に向かって順に低くなるように配置してある。排水路４は、上述のように構成したことにより、排水路４が蛇行していることによる排水抵抗を軽減して、処理水を排水処理槽３から容易に排出することができる。
【００６６】
図示の実施例では、排水路４は、上下に２往復蛇行して配設してある。排水路４は、狭路部４１を形成した上向き流路部４ａを一又は二以上設けていればよく、処理対象の有機性排水の特性に応じて、排水路４の蛇行回数は適宜設定することが可能である。
【００６７】
また、狭路部４１は、上向き流路部４ａ及び下向き流路部４ｂの任意の位置に形成することができるが、分離した汚泥を、排水路４の下側折り返し部４ｄに素早く沈殿させることができるから、上向き流路部４ａ及び下向き流路部４ｂの下部に形成してあることが好ましい。
【００６８】
図１に示すように、排水路４の下側折り返し部４ｄには、残留汚泥を排出する汚泥排出機構６を備えている。汚泥排出機構６は、内部にスクリュー６２を備えた汚泥搬送路６１と、スクリュー６２を駆動するモータ６３と、汚泥搬送路６１で搬送された残留汚泥を排出する汚泥排出管６４と、から構成してある。
【００６９】
排水路４の各下側折り返し部４ｄには、それぞれ汚泥排出管４５を設けてあり、下側折り返し部４ｄに沈殿した残留汚泥を、汚泥排出機構６に排出することができるようにしてある。汚泥排出機構６は、モータ６３でスクリュー６２を駆動して、汚泥排出管４５から汚泥搬送路６１に受け入れた汚泥を搬送して、汚泥排出管６４から排出する。汚泥排出管４５，６４には、それぞれバルブ４６，６５を設けてあり、スクリュー６２を駆動しているときにバルブ４６，６５を開いて、汚泥を排出するようにしている。
【００７０】
汚泥排出機構６から排出された残留汚泥は、排水処理槽３や流量調整槽へ返送して、有用微生物により浄化処理することができる。また、この残留汚泥は、後述する汚泥処理槽１００へ搬送して分解処理することも可能である。
【００７１】
排水処理装置１０は、狭路部４１を形成した排水路４により、排水処理槽３で浄化処理しきれなかった残留汚泥を簡易かつ迅速に分離することができるから、固液分離槽が不要になり、装置全体を小型化することができると共に、固液分離時間を短縮して水処理工程全体の時間を短縮することができる。排水処理装置１０は、排水路４を排水処理槽３の周囲に配置することにより、排水処理槽３の設置場所があれば足りるから、装置の設置場所の確保が困難な所でも設置可能である。
【００７２】
図示の実施例において、排水処理装置１０は、排水路４から排出される処理水を濾過する濾過装置を備えている。濾過装置は、平膜槽５からなり、処理水を、各種限外濾過膜（ＵＦ膜）を用いた液中膜などによって濾過し、再利用可能な処理水を得ることができる。平膜槽５は、排水路４で汚泥を分離した処理水を受け入れているから、処理水を低圧で引き抜くことができる。
【００７３】
平膜槽５には、曝気装置５１と、平膜を洗浄する逆洗機構とを、備えている。逆洗機構は、平膜で濾過した濾過水を貯える放流槽５２と、放流槽５２に濾過水を送水する送水管５３と、放流槽５２貯えられた濾過水を平膜に送水して洗浄する逆洗送水管５４とから構成してある。
【００７４】
実施例の排水処理装置１０は、珪素凝集剤を用いたことにより、さらさらしたフロックを形成するから、平膜槽５の目詰まりが生じ難く、逆洗機構によって確実に洗浄することができ、平膜の寿命を大幅に延長（半年以上）することができた。また、実施例の排水処理装置１０は、珪素凝集剤を用いたことにより、処理水に珪素が溶解し易くなり、珪素の界面活性作用と曝気により、平膜の表面が常に洗浄されているものと推測される。
【００７５】
なお、排水処理装置１０は、濾過装置を設けない構成にすることも可能である。
【実施例２】
【００７６】
図２及び図３に示す実施例において、排水処理装置１０は、有機性排水の原水が流入する原水槽１と、原水から固形分を取り除く沈殿槽２と、有用微生物及び凝集剤を用いて有機性排水を浄化処理する排水処理槽３と、この排水処理槽３から処理水を排出する排水路４と、平膜槽５を備え処理水を濾過する濾過装置と、から構成してある。
【００７７】
原水槽１は、曝気装置１１を備えており、飲食店などから排出される有機性排水の原水が流入するようにしてある。原水槽１には、有機性排水に含まれる有機物の分解処理に適した有用微生物を加えて、有用微生物を活性化した状態に保っている。原水槽１は、排水処理槽３の浄化処理能力に応じて、貯えた原水を排水処理槽３に送水し、原水の流量や水質変動を均一化することができるように構成してある。また、原水槽１は、槽内の水素イオン濃度をｐＨ６．５〜８．３に維持し、活性汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を３０００ｍｇ／Ｌ以上に維持し、有用微生物を活性化させた状態で、原水を排水処理槽３に送水することができるようにしてある。
【００７８】
図３に示すように、沈殿槽２には、スポンジで形成した濾過膜２１を設けてあり、送水管１２によって原水を濾過膜２１の下側に送水し、濾過膜２１で濾過された原水を沈殿槽２の上部に貯えることができるようにしてある。沈殿槽２の下部は、円錐状に形成してあり、沈殿した固形分を、槽の中央下端に設けた排出管１３から排出するようにしてある。排出管１２から排出された固形分は、原水槽１に戻して、有用微生物による分解処理を繰り返すことも可能である。沈殿槽２の上部に貯えられた原水は、送水管２２を通って排水処理槽３に送られる。
【００７９】
排水処理槽３には、曝気装置３１を設けてあると共に、有機性排水に含まれる有機物の分解処理に適した有用微生物と珪素凝集剤を加えてある。有用微生物及び珪素凝集剤は、実施例１と同じものを使用している。
【００８０】
実施例において、原水槽１及び排水処理槽３は、槽内の有用微生物が活性化した状態を維持できるように、１日の処理可能水量の約４倍の水量の原水を収容可能に形成している。実施例の排水処理装置１０は、排水処理槽３内の有機性排水に含まれる有機物が、活性化された有用微生物によって細分化されているから、珪素凝集剤がゲル化するときに素早く有機物を取り込んでフロックを形成することができ、凝集に要する時間を従来の１／４程度に短縮することができた。
【００８１】
実施例の排水処理装置１０は、排水路４及び平膜槽５など他の構成は、実施例１と同様である。この排水処理装置１０は、処理水が排水路４を流れる間に汚泥を分離することができるから、固液分離槽を使用する従来技術と比較して固液分離に要する時間を１／１０程度に短縮することができた。この排水処理装置１０は、固液分離槽が不要になる上、従来技術と比較して凝集等の水処理に要する時間を大幅に短縮することができるから、各処理槽を小型化でき、設備全体をコンパクトに形成することが可能になった。
【実施例３】
【００８２】
本発明の有機性排水処理装置は、微生物を担持する担体を収容し、排出された汚泥を微生物により分解させる汚泥処理槽１０１を備え、この汚泥処理槽１０１は、担体と汚泥を攪拌混合する攪拌部材１０２を有すると共に、光合成細菌、バチルス属細菌、乳酸菌、酵母の群から選ばれる１又は２以上の有用微生物と、この有用微生物を活性化させる微生物活性剤とを収容してあり、汚泥を分解処理するように構成することもできる。
【００８３】
図４に示す実施例において、汚泥処理装置１００は、微生物を担持する担体を収容し、汚泥を微生物により分解させる汚泥処理槽１０１と、汚泥処理槽１０１内に設けられ、担体と汚泥を攪拌混合する攪拌部材１０２と、汚泥処理槽１０１内に空気を送り込む送風機構１０４と、送風機構１０４に設けられ、汚泥処理槽１０１内に活性酸素を供給する活性酸素供給装置１０３と、汚泥処理槽１０１から排出される排気を脱臭する脱臭装置１０５と、を備えている。
【００８４】
図５及び図６に示すように、汚泥処理槽１０１は、下部が半円筒状を成して汚泥の収容部を形成し、上部が断面矩形状を成して屋根部を形成してある。汚泥処理槽１０１の屋根部には、開口部を設けて、残留汚泥を投入するための投入口１１１を形成してある。この投入口１１１には、汚泥排出機構６を接続してあり、残留汚泥を汚泥処理槽１０１に収容するようにしてある。また、汚泥処理槽１０１の底部には、開口部を設けて、汚泥処理槽１０１内の被処理物を排出するための排出口１１２を形成してある。この排出口１１２には、汚泥処理槽１０１の底部形状に沿って形成され、排出口１１２を形成する開口部を密閉可能に開閉する開閉蓋を設けてある。
【００８５】
攪拌部材１０２は、汚泥処理槽１０１内に回転可能に設けた攪拌軸１２１と、この攪拌軸１２１に放射状に立設した複数の攪拌爪１２３とから構成してある。図５及び図８に示すように、汚泥処理槽１０１には、トラクタや耕うん機に用いられる耕うん爪を、攪拌爪１２３として攪拌軸１２１の周囲に複数立設してなる攪拌部材１０２を使用している。
【００８６】
攪拌部材１０２は、攪拌爪１２３として耕うん爪を攪拌軸１２１の軸周り方向に９０°間隔で放射状に立設してあると共に、耕うん爪を攪拌軸１２１の軸方向に一定間隔で配置してある。図示の実施例において、攪拌爪１２３には、正逆転兼用の耕うん爪を用いている。また、駆動機構１２０は、正逆転可能なモータ１２４を備え、攪拌部材１０２を正逆転可能に駆動することができるように構成してある。
【００８７】
耕うん爪は、強度及び耐久性を備え、収容物をよく効率よく攪拌混合できることから、攪拌爪１２３として最も好ましい。なお、攪拌部材１０２は、実施例の構成に限定されるものでなく、汚泥処理槽１０１内に収容された担体及び汚泥などを攪拌混合することできる種々の構成を採用することが可能である。
【００８８】
図４及び図６において、１２０は駆動機構であり、攪拌部材１０２を回転駆動することができるように構成してある。駆動機構１２０は、モータ１２４と、モータ１２４の駆動軸に設けた駆動スプロケット１２５と、攪拌軸１２１に設けた従動スプロケット１２７と、駆動スプロケット１２５の回転駆動力を従動スプロケット１２７に伝達する無端チェーン１２６とからなる。攪拌軸１２１は、軸受によって汚泥処理槽１０１の半円筒状の収容部の中心軸に沿って回転自在に軸支されている。
【００８９】
実施例の装置の場合、攪拌部材１０２の回転数は、３〜１０ｒｐｍが好ましく、５ｒｐｍが最も好ましい。攪拌部材１０２の回転数が２０ｒｐｍ以上では、送風機構１０４により送り込まれる空気によって汚泥処理槽１０１内の収容物が冷やされて、汚泥処理槽１０１内の温度が低下し、有用微生物による汚泥の分解能力が低下するために、好ましくない。また、攪拌部材１０２の回転数が１ｒｐｍ以下では、処理槽１０１内に収容された担体及び汚泥などの攪拌が不十分となり、有用微生物による汚泥の分解能力が低下するために、好ましくない。
【００９０】
なお、汚泥処理槽１０１及び攪拌部材１０２は、図４乃至図６に示される構成に限られるものでなく、微生物を担持する担体を収容することができ、担体と汚泥を攪拌混合することができればよく、様々な形状の処理槽及び攪拌部材を使用することが可能である。
【００９１】
図４に示す実施例において、送風機構１０４は、汚泥処理槽１０１内に空気を送り込む送風路１４１と、この送風路１４１に設けたブロワ１４２と、汚泥処理槽１０１内に槽の長手方向に配設された給気管１４４とから構成してある。図５及び図６に示すように、給気管４４は、汚泥処理槽１０１の下部内周面に沿って複数本を配設してある。吸気管１４４は、側面に一定間隔で複数の吸気口１４５を設けてあり、汚泥処理槽１０１内に空気及び活性酸素を均一に供給することができるようにしてある。給気管１４４には、送風路１４１を接続してあり、ブロワ１４２によって給気管１４４に空気及び活性酸素が送り込まれるようにしてある。
【００９２】
実施例において、送風機構１０４は、汚泥処理槽１０１の上部から空気を取り出して送風路１４１に送り込み、汚泥処理槽１０１内に送り込まれる空気の全部又は一部を循環させる循環路１４３を備えている。送風機構１０４は、汚泥処理槽１０１内に送り込まれる空気の全部又は一部を循環させることにより、汚泥処理槽１０１内の温度が低下するのを防ぎ、有用微生物による汚泥の分解能力が低下するのを防止している。また、送風機構１０４は、外気取込手段を備えており、外気を取り込むことにより、汚泥処理槽１０１内を好気状態に維持することができるようにしてある。なお、送風機構１０４は、循環路１４３を設けない構成にすることも可能である。
【００９３】
汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内に、有用微生物として、光合成細菌、バチルス属細菌、乳酸菌、酵母の群から選ばれる１又は２以上の微生物を、微生物を担持する担体と共に収容してある。これらの有用微生物は、有機物の分解能力が高く、汚泥処理槽１０１に収容された担体に担持されて活発に活動し、汚泥を分解することができる。
【００９４】
汚泥処理槽１０１に収容される光合成細菌は、好気下で活動できる紅色非硫黄細菌が好ましく、油脂や澱粉等の有機物を好んで分解し、臭気の元になる硫化水素やアンモニアなども分解して悪臭を消滅させることができる。また、汚泥処理槽１０１は、送風機構１０４によって空気を送り込まれているから、他の好気性微生物を添加して有機物を分解することもできる。
【００９５】
実施例の汚泥処理装置１００では、汚泥処理槽１０１内に、担体として籾殻を収容してある。籾殻は、豊富な二酸化珪素（ＳｉＯ２）と少量のアルカリ元素を含み、形状及び大きさが担体として好適であり、有用微生物を活性化することができる。特に、バチルス属細菌は、珪素によって活発化し、蛋白質、澱粉、油脂やアンモニア等の分解性に優れており、担体として籾殻を使用することが好ましい。なお、汚泥処理槽１０１内に収容される担体は、籾殻に限られるものでなく、適切な大きさに加工した木質チップ材や、微生物の増殖を妨げない素材で形成された多孔質剤を使用することもできる。
【００９６】
有用微生物は、汚泥処理槽１０１に収容する前に、処理対象となる汚泥と同等の有機物を与えて培養してあることが好ましい。これにより、処理対象となる汚泥の分解に適した微生物が優占種となり、汚泥の処理時間を短縮することができる。
【００９７】
汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内に、有用微生物を活性化させる微生物活性剤を収容してある。実施例において、微生物活性剤には、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素ゾルを用いている。この珪素ゾルは、有用微生物を活性化することができればよく、排水処理槽３に用いた珪素凝集剤と同じものを使用することができる。
【００９８】
また、汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内にｐＨ調整剤として水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を収容してある。この汚泥処理装置１００は、水酸化カルシウムの水和熱によって、汚泥処理槽１０１内の温度を約４０〜５０℃に保つことができる。従って、汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内の温度を保つためのヒーター等が不要になり、処理コストを低減することができる。なお、ｐＨ調整剤には、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）又は石灰等のアルカリ剤を用いることも可能であるが、水和熱を利用することができることから、水酸化カルシウムを用いることが好ましい。
【００９９】
実施例において、活性酸素供給装置１０３は、送風路１４１に設置してあり、汚泥処理槽１０１内に活性酸素を供給することができるように構成してある。活性酸素供給装置１０３は、汚泥処理槽１０１内に空気を送り込む送風路１４１と、送風路１４１内に磁界を発生させる磁界発生機構と、送風路１４１内に電子を放射させる電子発生機構とからなる。
【０１００】
図７及び図８に示すように、活性酸素供給装置１０３は、汚泥処理槽１０１内に空気を送り込む送風路１４１内に磁界を発生させる磁界発生機構と、磁界を発生させた送風路１４１内に磁界方向に対して非平行な方向に電子を放射させる電子発生機構１３２とから構成してある。図示の実施例において、磁界発生機構は、送風方向と同方向に静磁界を発生させる電磁コイル１３３からなる。また、電子発生機構１３２は、磁界方向に対して所定の角度に配置した放電針１３２ｂと、対極である対面極１３２ｃとからなる。
【０１０１】
図８に示すように、電子発生機構１３２は、送風路１４１の途中で、電磁コイル１３３の上流側に隣接して設けてある。電子発生機構１３２は、非導電性の合成樹脂により形成された筒状の送気管１３２ａと、該送気管１３２ａの管内部に針先を送風方向（図中の矢印方向）に向けて配置した放電針１３２ｂと、該放電針１３２ｂの針先と磁界方向に対して所定の角度にて対面する位置の送気管１３２ａ内周に配置した環状の対面極１３２ｃとから構成してある。図７に示すように、高圧電源１３８は、放電針１３２ｂに数千ボルトの高電圧を掛けて、放電針１３２ｂの針先から対面極１３２ｃに向かって、磁界方向に対して所定の角度に電子を放射させることができるようにしてある。
【０１０２】
図７及び図８に示すように、磁界発生機構は、電磁コイル１３３と、電磁コイル１３３に直流電流を供給する電流供給機構１３７とからなる。電磁コイル１３３は、電子発生機構１３２に対して送風方向の下流に隣接し、非磁性体で形成された非磁性管１３１の周囲に円周方向に沿って巻き回してある。また、電磁コイル１３３は、銅、アルミニウム、スズ、真鍮、亜鉛、チタンなど、熱伝導性のよい非磁性体金属で形成されたボビンの周囲に巻き回してあることが好ましい。
【０１０３】
電子発生機構１３２は、電磁コイル１３３の半径をカバーする方向に電子を放射するようにしてあることが好ましい。図示の実施例では、電子発生機構１３２は、電磁コイル１３３の半径より僅かに大径の対面極１３２ｃを電磁コイル１３３の入口部に隣接して設けてあり、放電針１３２ｂの針先から電磁コイル１３３の半径をカバーする対面極１３２ｃに向かって電子が放射される。磁界方向に対して所定の角度で放射された電子は、ローレンツ力によって螺旋運動をしながら電磁コイル１３３内を通過して、基底状態の三重項酸素（３Ｏ２）を一重項状態に励起し、電子を付加してスーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）を生成することができる。
【０１０４】
なお、活性酸素供給装置３は、実施例の構成に限定されるものでなく、スーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）を含む活性酸素を供給可能な他の装置を使用することもできる。また、活性酸素供給装置１０３の排出側は、汚泥処理槽１０１に配設した給気管１４４に接続してあり、寿命の短い活性酸素を効率よく汚泥処理槽１０１内に供給することができるようにしてある。なお、汚泥処理装置１００は、活性酸素供給装置１０３を備えていない構成にすることも可能である。
【０１０５】
ブロワ１４２は、送風路１４１によって活性酸素供給装置１０３に大量の空気を送り、活性酸素供給装置１０３で生成されるスーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）を汚泥処理槽１０１内に送風するようにしてある。電磁コイル１３３内に送られる酸素分子は、基底状態の三重項酸素（３Ｏ２）であり、２個の不対電子を有している。この三重項酸素（３Ｏ２）は、電磁コイル１３３内の静磁界によって、分子内の電子スピン方向が一定の方向に揃えられる。そして、三重項酸素（３Ｏ２）の不対電子は、螺旋運動する電子が発生する磁界によってスピン方向が変えられると、一重項酸素（１Ｏ２）に励起される。この一重項酸素（１Ｏ２）は、電子が付加され易い酸素分子であるから、電子スピンの向きが揃えられ、螺旋運動している電子が付加してスーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）を生成することができる。
【０１０６】
実施例において、汚泥処理槽１０１には、スーパーオキシドディスムターゼ（以下「ＳＯＤ」とする）を産生するＳＯＤ産生微生物と、フェントン反応を起こさせる金属イオンを供給する水溶液、金属又は金属化合物とを収容してある。
【０１０７】
ＳＯＤ産生微生物として使用できる微生物は、ＳＯＤを産生できるものであればよく、特に限定されない。例えば、光合成細菌、特に紅色細菌（Proteobacteria）がＳＯＤをより多く供給でき、かつ、汚泥に含まれる有機物を分解できる点で好ましい。
【０１０８】
紅色細菌の例として、アルファプロテオバクテリア、ベータプロテオバクテリア、ガンマプロテオバクテリアが挙げられる。入手の容易性や研究の蓄積があることから、Rhodopseudomonas（ロドシュードモナス）属、Rhodospirillum（ロドスピリウム）属、Rhodobacter（ロドバクター）属、Ectothiorhodospira（エクトチオロドスピラ）属が例示でき、特に、Rhodobacter sphaeroides、Rhodobacter capsulatus、Rhodospirillum rubrum、Rhodopseudomonas palustris、Ectothiorhodospira shaposhnikovii (Ectothiorhodospira vacuolata)、Ectothiorhodospira mobilis、Ectothiorhodospira halophilaを用いることができる。
【０１０９】
これらの入手可能な菌株として、Rhodobacter sphaeroidesについてはＳ株、ＩＬ１０６株、ＩＦＯ１２２０３株、ＫＡ３８株、ＮＲ３株、ＡＴＣＣ１７０２３株、ＮＩ１７株、ＮＩ２０株、Ｐ２株、ＭＣ９Ｒ株を例示でき、Rhodobacter capsulatusについてはＭＳ９Ｒ株を例示でき、Rhodospirillum rubrumについてはＧ−９ＢＭ株、ＩＦＯ３９８６株を例示でき、Rhodopseudomonas palustrisについてはＡＴＣＣ１７００１株、ＳＡ３７株、ＮＩＶ２株、ＤＩＩＩ４株を例示でき、Ectothiorhodospira shaposhnikovii (Ectothiorhodospira vacuolata)については、１４５１株、ＡＴＣＣ３１７５１株を例示でき、Ectothiorhodospira mobilisについてはＮＩ８株を例示でき、Ectothiorhodospira halophilaについては、Ｈ１６株を例示できるが、これらに限定されず、ＳＯＤを産生する限り各種の微生物を使用することが可能である。また、ＳＯＤを産生する限り各種の微生物を一種類以上、含めばよく、複数種の混合物であってもよい。
【０１１０】
これらのＳＯＤ産生微生物を含む有用微生物は、排水処理槽３にも加えておくことにより、汚泥排出機構６から排出される残留汚泥に含まれ、汚泥処理槽１０１に継続的に供給することができる。
【０１１１】
また、汚泥処理槽１０１には、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）の群から選ばれる１又は２以上の補助剤を収容してあることが好ましい。これらの補助剤は、ＳＯＤ産生微生物がＳＯＤを産生するのを補助することができる。これらの補助剤は、化合物として汚泥処理槽１０１に収容することもでき、また、担体に含ませたり、微生物活性剤に添加したりして汚泥処理槽１０１に収容することもできる。なお、ＳＯＤは、実施例のように、汚泥処理槽１０１に収容されたＳＯＤ産生微生物から供給されるものに限定されず、汚泥処理槽１０１にＳＯＤを直接収容することも可能である。
【０１１２】
フェントン反応を起こさせるために汚泥処理槽１０１に収容する金属イオンは、フェントン反応を引き起こす力が強いことから、２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）又は／及び１価の銅イオン（Ｃｕ＋）であることが好ましい。この金属イオンは、２価の鉄の化合物又は１価の銅の化合物を汚泥処理槽１０１内に収容することにより供給できる。また、この金属イオンは、水溶液として汚泥処理槽１０１に収容することもでき、微生物活性剤に含ませることも可能である。２価の鉄の化合物としては、例えば、硫酸鉄（ＩＩ）[ＦｅＳＯ４]、ヘキサシアノ鉄（ＩＩ）酸カリウム（Ｋ４[Ｆｅ（ＣＮ）６]）、硫化鉄（ＩＩ）[ＦｅＳ]などが挙げられる。
【０１１３】
ＳＯＤ産生微生物が産生するＳＯＤは、活性酸素供給装置１０３から供給されるスーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）を過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）と酸素（Ｏ２）に分解する。この過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）は、フェントン反応を起こさせる２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）によって、下式の反応によりヒドロキシラジカル（・ＯＨ）とヒドロキシイオン（ＯＨ−）に分解される。
Ｈ２Ｏ２＋Ｆｅ２＋→・ＯＨ＋ＯＨ−＋Ｆｅ３＋（フェントン反応）
【０１１４】
また、フェントン反応により２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）から生成された３価の鉄イオン（Ｆｅ３＋）は、活性酸素供給装置１０３から供給されるスーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）によって、下式の反応により２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）に還元される。還元された２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）は、再びフェントン反応を起こすことができる。
Ｏ２−＋Ｆｅ３＋→Ｏ２＋Ｆｅ２＋（ハーバー・ワイス反応）
【０１１５】
このヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、最も酸化力の強い活性酸素の一種であり、糖質やタンパク質、脂質などのあらゆる有機物を分解することができる。この汚泥処理装置１００は、酸化力が非常に強くて、１／１００万秒と寿命が短いヒドロキシラジカル（・ＯＨ）を汚泥処理槽１０１内で生成することにより、分解し難い汚泥も確実に酸化分解することができる。また、ＳＯＤによって分解されずに残ったスーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）や他の活性酸素も汚泥を酸化分解することができるから、汚泥を確実に分解し消滅することができる。
【０１１６】
なお、この活性酸素供給装置１０３は、排水処理槽３に圧縮空気を送り込む送気管に設けて、曝気装置３１から排水処理槽３に活性酸素を供給する構成にすることも可能である。この場合、排水処理槽３には、有用微生物として紅色細菌などのＳＯＤ産生微生物を加えると共に、フェントン反応を引き起こす２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）又は１価の銅イオン（Ｃｕ＋）を加えておく。
【０１１７】
脱臭装置１０５は、汚泥処理槽１０１から排出される排気を脱臭する脱臭塔１５１と、脱臭塔１５１で脱臭された排気を排出する排気口１５３と、ドレン１５４とから構成してある。汚泥処理槽１０１から排出される排気は、排気管１５０を通って脱臭塔１５１へ導かれる。脱臭塔１５１は、活性炭などの脱臭剤及び脱臭液を収容してあり、排気管１５０から送られる排気を脱臭することができるようにしてある。排気口１５３には、排気ブロワ１５２を設けてあり、脱臭塔１５１で脱臭された排気を排出するようにしてある。ドレン１５４は、排気中に含まれる水分などの液体を排出するために設けてある。また、脱臭装置１０５は、汚泥処理槽１０１からの排気が臭いを伴わない場合には、排気管１５０から直接排出することも可能である。
【０１１８】
図示の実施例において、汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内に、微生物を担持する担体と、光合成細菌、バチルス属細菌、乳酸菌、酵母の群から選ばれる１又は２以上の有用微生物及びＳＯＤ産生微生物と、これらの有用微生物を活性化させる微生物活性剤と、ｐＨ調整剤と、フェントン反応を起こさせる２価の鉄イオンとを、汚泥の処理能力に応じて夫々に必要な量を収容してある。
【０１１９】
【表２】
【０１２０】
表２に示すように、処理能力が１５ｋｇ／日の汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内に、担体として籾殻を１５０Ｌ（リットル）と、バチルス属細菌を優占種とした有用微生物の培養液を２Ｌと、ＳＯＤ産生微生物である紅色細菌を含む光合成細菌を優占種とした有用微生物の培養液を２Ｌ（１０倍に希釈して２０Ｌ）と、微生物活性剤を０．７５Ｌ（１０倍に希釈して７．５Ｌ）と、ｐＨ調整剤として水酸化カルシウム（消石灰）を２ｋｇと、２価の鉄イオンとして硫酸鉄（ＩＩ）［硫酸第一鉄］溶液を０．３０Ｌ（２０倍に希釈して６Ｌ）収容している。また、汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内に、必要に応じて、マグネシウム水溶液、及び、銅、亜鉛、マンガンの群から選ばれる１又は２以上の補助剤を収容している。
【符号の説明】
【０１２１】
１ 原水槽
２ 沈殿槽
３ 排水処理槽
４ 排水路
４ａ 上向き流路部
４ｂ 下向き流路部
４ｃ 上側折り返し部
４ｄ 下側折り返し部
５ 平膜槽
６ 汚泥排出機構
１０ 排水処理装置
１１ 曝気装置
１２ 送水管
１３ 排出管
２１ 濾過膜
２２ 送水管
３１ 曝気装置
４１ 狭路部
４２ 変化部
４３ 取水口
４４ 排出口
４５ 汚泥排出管
４６ バルブ
５１ 曝気装置
５２ 放流槽
５３ 送水管
５４ 逆洗送水管
６１ 汚泥搬送路
６２ スクリュー
６３ モータ
６４ 汚泥排出管
６５ バルブ
１００ 汚泥処理装置
１０１ 汚泥処理槽
１０２ 攪拌部材
１０３ 活性酸素供給装置
１０４ 送風機構
１０５ 脱臭装置
１１１ 投入口
１１２ 排出口
１２０ 駆動機構
１２１ 攪拌軸
１２３ 攪拌爪
１２４ モータ
１２５ 駆動スプロケット
１２６ 無端チェーン
１２７ 従動スプロケット
１３１ 非磁性管
１３２ 電子発生機構
１３２ａ 送気管
１３２ｂ 放電針
１３２ｃ 対面極
１３３ 電磁コイル
１３７ 電流供給機構
１３８ 高圧電源
１４１ 送風路
１４２ ブロワ
１４３ 循環路
１４４ 給気管
１４５ 給気口
１５０ 排気管
１５１ 脱臭塔
１５２ 排気ブロワ
１５３ 排気口
１５４ ドレン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水や屎尿その他の有機性排水を浄化処理する有機性排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水や屎尿その他の有機性排水を浄化処理する有機性排水処理装置は、多数の浄化処理槽を有し、微生物処理槽において微生物による有機物やアンモニア等の分解を行った後、固液分離槽において固形物と処理水に分離し、更に凝集処理装置において処理水を凝集処理等の高度処理をしている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の凝集処理装置では、固液分離槽にて分離された処理水をｐＨ５〜７．５の酸性〜中性条件下にてシリカ成分と鉄成分を含有する重合凝集剤の添加により凝集処理し、更に、固液分離槽及び濾過槽により浄化処理している。
【０００３】
従来の有機性排水処理装置は、微生物処理工程、固液分離工程、凝集処理工程、濾過工程などの各工程に対応して多数の浄化処理槽を有することから、排水処理のための設備が大掛かりなものになり、排水処理設備の設置場所が限られると共に、排水処理設備の設置に莫大な費用を要していた。
【０００４】
本願の出願人は、下水道が整備されていない地域においても、飲食店や食品・飲料工場の排水、畜舎排水などの有機物を多量に含む排水の排水処理を、処理工程の少ない簡易な設備で行うことができる有機性排水処理装置を提供している（特許文献２参照）。特許文献２に記載の有機性排水処理装置は、有機物を含有する有機性排水を有用微生物及び珪素凝集剤を用いて浄化処理する排水処理槽に、活性酸素を供給する活性酸素供給装置と、処理排水を濾過する濾過装置を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３８９７号公報
【特許文献２】国際公開２０１０／０４９９７１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の有機性排水処理装置では、固液分離槽において膜分離方式を用いると、排水中に含まれる固形分により膜の目詰まりが発生し、膜を頻繁に洗浄したり交換したりする必要が生じ、煩雑であると共に、コストが嵩むという問題があった。一方、重力沈降方式の固液分離槽では、固液分離処理に時間を要するため、排水処理時間が長くなり、装置自体も大きくなるという課題があった。
【０００７】
特許文献２に記載の有機性排水処理装置は、従来の水処理装置と比較して処理工程が少なく、小型化が可能であり、確実に有機性排水の浄化処理を行うことができる画期的な水処理装置である。このように、有機性排水の処理装置には、安価で狭い場所にも設置可能な処理装置が望まれており、更なる機能合理化と小型化が要求されていた。
【０００８】
そこで、本発明は、下水や屎尿その他の有機性排水を浄化処理するための排水処理時間を短縮することができ、排水処理装置を小型化してランニングコストを低減することが可能な有機性排水処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、有機物を含有する有機性排水を有用微生物及び凝集剤を用いて浄化処理する排水処理槽を有する有機性排水処理装置であって、前記排水処理槽から処理水を排出する排水路を上下に蛇行して配設し、前記排水路の上向き流路部に狭路部を形成した有機性排水処理装置を提供するものである。
【００１０】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路の下向き流路部に狭路部を形成したものである。
【００１１】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記狭路部を前記排水路の上向き流路部及び下向き流路部の下部に形成したものである。
【００１２】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記狭路部の断面積が、前記狭路部を除く排水路の断面積の１０％〜７０％である。
【００１３】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路の上側折り返し部を、前記排水処理槽から前記排水路への取水口より低い位置に配置したものである。
【００１４】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路を複数回蛇行して配設してあり、複数の前記上側折り返し部を前記取水口側から排出口側に向かって順に低くなるように配置したものである。
【００１５】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路から排出される処理水を濾過する濾過装置を備えたものである。
【００１６】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記凝集剤が、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素凝集剤である。
【００１７】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記珪素含有溶質が前記珪素含有物質の熱融解点以下の温度で熱処理されたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記アルカリ性物質が炭酸カルシウム又は石灰からなるものである。
【００１９】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記珪素含有物質がマグネシウム又はマグネシウム化合物を含むものである。
【００２０】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記珪素含有溶質が、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰の群から選ばれる１又は２以上の物質からなるものである。
【００２１】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記酸溶媒が希塩酸からなるものである。
【００２２】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記酸溶媒が、酢酸、酢酸アンモニウム、塩化アンモニウムの群から選ばれる１又は２以上のゲル化抑止剤を含有してなるものである。
【００２３】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路の下側折り返し部に汚泥を排出する汚泥排出機構を備えたものである。
【００２４】
また、本発明の有機性排水処理装置は、微生物を担持する担体を収容し、排出された前記汚泥を微生物により分解させる汚泥処理槽を備え、該汚泥処理槽は、前記担体と前記汚泥を攪拌混合する攪拌部材を有すると共に、光合成細菌、バチルス属細菌、乳酸菌、酵母の群から選ばれる１又は２以上の有用微生物と、前記有用微生物を活性化させる微生物活性剤とを収容してあり、前記汚泥を分解処理するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の有機性排水処理装置は、有機物を含有する有機性排水を有用微生物及び凝集剤を用いて浄化処理する排水処理槽を有する有機性排水処理装置であって、前記排水処理槽から処理水を排出する排水路を上下に蛇行して配設し、前記排水路の上向き流路部に狭路部を形成した構成を有することにより、排水路を上向きに流れる処理水が、狭路部を通過するときに、処理水中に含まれる汚泥は狭路部の手前に滞留して沈殿し、主に水のみが狭路部を通過するから、処理水が狭路部を通過する毎に汚泥を分離することができ、排水処理槽で浄化処理しきれなかった汚泥を簡易かつ迅速に分離することができる効果がある。
【００２６】
また、本発明の有機性排水処理装置は、処理水が排水路を流れる間に汚泥を分離することができるから、固液分離槽が不要になり、装置全体を小型化することができると共に、固液分離時間を短縮して処理工程全体を時間短縮することができる効果がある。
【００２７】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路の下向き流路部に狭路部を形成したことにより、分離した汚泥が逆流するのを防止することができる効果がある。
【００２８】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記狭路部を前記排水路の上向き流路部及び下向き流路部の下部に形成したことにより、分離した汚泥を、排水路の下側折り返し部に素早く沈殿させて排出することができる効果がある。
【００２９】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記狭路部の断面積が、前記狭路部を除く排水路の断面積の１０％〜７０％であることにより、狭路部を通過する処理水の流量を確保しながら、汚泥を確実に分離することができる効果がある。
【００３０】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路の上側折り返し部を、前記排水処理槽から前記排水路への取水口より低い位置に配置したことにより、水圧を利用して処理水を排水処理槽から容易に排出することができる効果がある。
【００３１】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路を複数回蛇行して配設してあり、複数の前記上側折り返し部を前記取水口側から排出口側に向かって順に低くなるように配置したことにより、排水路が蛇行していることによる排水抵抗を軽減して、処理水を排水処理槽から容易に排出することができる効果がある。
【００３２】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路から排出される処理水を濾過する濾過装置を備えたことにより、汚泥を分離した処理水を、各種限外濾過膜（ＵＦ膜）を用いた液中膜などによって濾過し、再利用可能な処理水を得ることができる効果がある。
【００３３】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記凝集剤が、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素凝集剤であることにより、熱処理した珪素含有溶質を酸溶媒に溶解してなる珪酸溶液（珪素ゾル）が、ゲル化するときに、有機性排水中の有機物を包み込んで凝集することができる。珪素ゾルはゲル化すると多孔質状になるから、取り込まれた有機物は、多孔質状のフロックに担持され活性化された有用微生物によって分解され、排出される汚泥の量を大幅に削減することができる効果がある。
【００３４】
また、この珪素凝集剤を用いることにより、珪素やアルカリ性物質が酸溶媒に溶解した珪酸溶液によって有機性排水の浄化処理に用いられる有用微生物の増殖を促し、有用微生物が活性化した状態を維持することができる効果がある。
【００３５】
すなわち、本発明の有機性排水処理装置は、活性化された有用微生物によって有機性排水に含まれる有機物を確実に分解することができ、分解困難な懸濁物は珪素凝集剤によって凝集されて排水路の狭路部で分離することができる。また、この珪素凝集剤は、さらさらのフロックを形成するから、濾過膜が詰まり難く、濾過膜の寿命を大幅に延ばすことができる効果がある。
【００３６】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記珪素含有溶質が前記珪素含有物質の熱融解点以下の温度で熱処理されたことにより、この珪素含有溶質は優れた酸溶解性を有するから、酸溶媒に溶解して安定した珪素ゾルを生成することができる効果がある。
【００３７】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記アルカリ性物質が炭酸カルシウム又は石灰からなることにより、珪素含有溶質がパウダー状となるから、酸溶媒への溶解性を向上させることができる。また、この珪素凝集剤を用いることにより、珪素ゾルが豊富なカルシウムを含むから、有用微生物の増殖を促し、有用微生物が活性化した状態を維持することができる効果がある。
【００３８】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記珪素含有物質がマグネシウム又はマグネシウム化合物を含むことにより、珪素ゾルが有用微生物の増殖を促進させる無機塩類を豊富に含むから、有用微生物のさらなる増殖を促し、有用微生物が活性化した状態を維持することができる効果がある。
【００３９】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記珪素含有溶質が、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰の群から選ばれる１又は２以上の物質からなることにより、これらの熱処理された珪素含有溶質を酸溶媒に溶解して珪素ゾルからなる珪素凝集剤を生成することができる。特に、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグは、有用微生物の増殖を促進させる無機塩類であるカルシウムとマグネシウムを豊富に含むことから、生成される珪素ゾルが有用微生物の増殖を促し、有用微生物が活性化した状態を維持することができる効果がある。
【００４０】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記酸溶媒が希塩酸からなることにより、塩酸はカルシウムの溶解性が高く、中和すると塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）になるから安全無毒の微生物活性剤を生成することができる効果がある。
【００４１】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記酸溶媒が、酢酸、酢酸アンモニウム、塩化アンモニウムの群から選ばれる１又は２以上のゲル化抑止剤を含有してなることにより、ゲル化抑止剤によって珪素ゾルのゲル化を抑止して安定したゾル状態を長期間維持することができるから、珪素凝集剤の保管及び運搬が容易になる効果がある。
【００４２】
また、本発明の有機性排水処理装置は、前記排水路の下側折り返し部に汚泥を排出する汚泥排出機構を備えたことにより、狭路部で処理水から分離された汚泥を排水路から確実に排出することができる効果がある。
【００４３】
また、本発明の有機性排水処理装置は、微生物を担持する担体を収容し、排出された前記汚泥を微生物により分解させる汚泥処理槽を備え、該汚泥処理槽は、前記担体と前記汚泥を攪拌混合する攪拌部材を有すると共に、光合成細菌、バチルス属細菌、乳酸菌、酵母の群から選ばれる１又は２以上の有用微生物と、前記有用微生物を活性化させる微生物活性剤とを収容してあり、前記汚泥を分解処理するようにしたことにより、汚泥処理槽内において、汚泥の分解に適した有用微生物が活性化した状態を維持することができるから、排水路から排出される汚泥を確実に分解処理することができる効果がある。
【００４４】
本発明の有機性排水処理装置は、汚泥処理槽を備えたことにより、排水処理槽で浄化処理しきれない残留汚泥が発生した場合でも、その残留汚泥を大幅に削減することができる（処理対象によっては完全に無くすことができる）から、汚泥の運搬や処分場所が不要になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の有機性排水処理装置の一実施例を示す構成図。
【図２】本発明の有機性排水処理装置の他の実施例を示す平面構成図。
【図３】本発明の有機性排水処理装置の他の実施例を示す平面構成図。
【図４】本発明の汚泥処理槽の一実施例を示す構成図。
【図５】その一実施例を示す断面図。
【図６】その一実施例を示すＡ−Ａ線断面図。
【図７】活性酸素供給装置の一実施例を示す構成図。
【図８】活性酸素供給装置の一実施例の要部を示す構成図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
本発明に係る有機性排水処理装置は、有機物を含有する有機性排水を有用微生物及び凝集剤を用いて浄化処理する排水処理槽３を有すると共に、前記排水処理槽３から処理水を排出する排水路４を上下に蛇行して配設し、前記排水路４の上向き流路部４ａに狭路部４１を形成してある。
【実施例１】
【００４７】
図１に示す実施例において、排水処理装置１０は、有用微生物及び凝集剤を用いて有機性排水を浄化処理する排水処理槽３と、この排水処理槽３から処理水を排出する排水路４と、平膜槽５を備え処理水を濾過する濾過装置と、から構成してある。
【００４８】
排水処理槽３は、飲食店などから排出される有機性排水の原水が流入するようにしてある。排水処理槽３には、有機性排水に含まれる有機物の分解処理に適した有用微生物を加えて、有用微生物を活性化した状態に保っている。排水処理装置１０は、排水処理槽３に流入する有機性排水の水量変動が大きい場合には、排水処理槽３に流入する有機性排水の水量を均一化するように流量調整槽を設けることも可能である。
【００４９】
排水処理槽３には曝気装置３１を設けてあり、好気性の有用微生物を加えた有機性排水に空気を送り込んで曝気し、有用微生物を活性化させることにより、排水に含まれる有機物を分解して有機性排水を浄化処理するようにしてある。
【００５０】
実施例において、有用微生物は、バチルス属細菌を優勢種とし、光合成細菌を加えている。バチルス属細菌は、珪素によって活性化し、蛋白質、澱粉、油脂やアンモニア等の有機物の分解に優れており、単独で用いることもできる。光合成細菌は、好気下で活動できる紅色非硫黄細菌が好ましく、油脂や澱粉等の有機物を好んで分解し、臭気の元になる硫化水素やアンモニアなども分解して悪臭を消滅させることができる。また、排水処理槽３は、曝気装置３１によって曝気されているから、他の好気性微生物を加えることにより、様々な有機物を分解することができる。
【００５１】
実施例において、凝集剤には、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素凝集剤を用いている。
【００５２】
珪素含有物質は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）等の珪素化合物を含有する天然の土類若しくは岩石、又はそれらを含む加工製品からなる。また、珪素含有物質は、還元作用を有することにより超微粒子の凝集に優れた鉄を含有しているものが好ましく、バチルス属細菌など有用微生物の増殖を促すためにマグネシウムを含有しているものが好ましい。珪素含有物質には、例えば、表１に示すように、二酸化珪素の含有率が高く、酸化鉄（ＦｅＯ３）を含有する伊武部白土（沖縄県伊武部地方の土類）を用いることができる。
【００５３】
【表１】
【００５４】
アルカリ性物質は、珪素含有物質を酸溶解性に変えるために混合してあり、実施例では、アルカリ性物質として炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）又は石灰を珪素含有物質に混ぜ合わせて熱処理してある。これにより、生成される珪素含有溶質がパウダー状となり、酸溶媒への溶解性が向上すると共に、有用微生物の増殖を促進させる無機塩類であるカルシウムを含ませることができる。この熱処理は、珪素含有物質の熱融解点以上の温度で行うとガラス状となり溶解性が低下することから、珪素含有物質の熱融解点以下の温度で行うことが好ましい。珪素含有物質が、表１に示す伊武部白土（沖縄県伊武部地方の土類）の場合には、伊武部白土の熱融解点である約１３００℃以下の任意の温度で行い、熱融解点に近い１１５０〜１２５０℃で熱処理することが好ましい。
【００５５】
珪素含有溶質は、珪素含有物質の熱融解点以下の温度で熱処理することにより、優れた酸溶解性を有するから、酸溶媒に溶解して安定した珪素ゾルとなり、長期間保存することができる。
【００５６】
また、珪素含有溶質には、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰等、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理された生成物を用いることもできる。これらの珪素含有溶質は、珪素含有物質の熱融解点以下の温度で熱処理された珪素含有溶質と比べて、酸溶解性は劣るものの、後述のゲル化抑止剤を含有する酸溶媒に溶解することにより、安定した珪素ゾルを生成することができる。また、これらの珪素含有溶質は、無機塩類を含むことから、有用微生物を活性化させることができる。特に、普通セメントは、比較的酸溶解性も優れ、表１に示すように、有用微生物の増殖を促進させる無機塩類であるマグネシウムとカルシウムを豊富に含むから、珪素含有溶質として普通セメントを用いることが好ましい。珪素含有溶質には、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰の群から選ばれる２以上の物質を混合して用いることも可能である。
【００５７】
実施例では、酸溶媒として塩酸（ＨＣｌ）を用いた。塩酸（ＨＣｌ）は、カルシウムの溶解性が高く、中和すると塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）となり安全無毒であるから、酸溶媒として塩酸を用いることが好ましい。また、酸濃度に対する珪素の溶解度は一定であり、液体容積に分散する珪素ゾル密度も一定の水空隙の中でしかゾル状態の安定を保つことができないことから、酸溶媒として塩酸を希釈した希塩酸を用い、特に、３倍〜７倍に希釈した希塩酸を用いることが好ましい。なお、酸溶媒は、塩酸（ＨＣｌ）に限られるものではなく、他の酸溶液を用いることも可能である。
【００５８】
また、酸溶媒は、酢酸（Ｃ２Ｈ４Ｏ２）、酢酸アンモニウム（ＣＨ３ＣＯＯＮＨ４）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）の群から選ばれる１又は２以上のゲル化抑止剤を含有してあることが好ましい。酸溶媒は、ゲル化抑止剤として酢酸（Ｃ２Ｈ４Ｏ２）を含有することにより、酢酸のｐＨ緩衝作用とゾル、コロイドの収斂性によって、酢酸の滴加量を調整して珪素ゾルのゲル化を抑止することができる。また、酢酸などの有機酸は、紅色細菌の絶好の基質であるから、ゲル化抑止剤として酢酸を用いることにより、紅色細菌などの有用微生物をさらに活性化させることができる。
【００５９】
この珪素凝集剤は、排水処理槽３内に投入されると、酸溶媒が有機性排水で希釈されてゲル化する。珪素凝集剤は、ゲル化するときに、有機性排水中の有機物を包み込んで凝集し、フロックを形成する。このフロックは、多孔質状になるから、有用微生物を担持する担体としても作用し、フロックに取り込まれた有機物も有用微生物によって分解することができる。
【００６０】
排水処理槽３は、槽内の水素イオン濃度をｐＨ６．５〜８．３に維持し、活性汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を３０００ｍｇ／Ｌ以上に維持し、有用微生物を活性化させた状態で、珪素凝集剤を槽内に投入することが好ましい。有用微生物が活性化した状態では、有機性排水に含まれる有機物が細分化されているから、珪素凝集剤がゲル化するときに素早く有機物を取り込んでフロックを形成することができ、水処理の時間を短縮することができる。
【００６１】
図１に示すように、排水処理装置１０は、上下に蛇行して配設した排水路４を備え、浄化処理済みの処理水を排水処理槽３の上部から排出することができるように構成してある。排水路４は、上向き流路部４ａ及び下向き流路部４ｂの下部に、断面積を他の部分より狭くした狭路部４１を形成してある。実施例において、狭路部４１は、直径５０ｍｍの合成樹脂製パイプで形成してあり、他の部分の排水路４は、直径１００ｍｍの合成樹脂製パイプで形成してある（他の部分の断面積に対する狭路部の断面積は、２５％）。
【００６２】
上向き流路部４ａを流れる処理水は、狭路部４１を通過するときに、排水路４の直径が変化する変化部４２に当たって渦流を生じ、処理水に含まれる汚泥が分離される。分離された汚泥は、狭路部４１の手前に滞留して次第に沈降し、主に水のみが狭路部４１を通過するから、処理水が狭路部４１を通過する毎に汚泥を分離することができる。狭路部４１は、上向き流路部４ａにのみ形成することも可能であるが、下向き流路部４ｂにも形成することにより、分離した汚泥が舞い上がって逆流するのを防止することができる。
【００６３】
狭路部４１の断面積は、狭路部４１を通過する処理水の流量を確保しながら、汚泥を確実に分離することができるから、狭路部４１を除く排水路４の断面積の１０％〜７０％（直径比約３０％〜８０％）に形成してあることが好ましく、狭路部４１を除く排水路４の断面積の２５％〜５５％（直径比約５０％〜７５％）に形成してあることがより好ましい。狭路部４１と変化部４２は、単体で成形してあり、他の部分を構成する排水路４と連結して設けてある。狭路部４１のサイズは、処理対象の有機性排水の特性に応じて、適宜選択することができる。
【００６４】
変化部４２は、処理水に含まれる汚泥を確実に分離することができる傾斜角に形成してあり、傾斜角４５°〜９０°に形成してあることが好ましい。
【００６５】
排水路４の上側折り返し部４ｃは、排水処理槽３から排水路４へ処理水を取水する取水口４３より低い位置に配置してあり、水圧を利用して処理水を排水処理槽３から容易に排出することができるように構成してある。また、排水路４は、複数回蛇行して配設してあり、複数の上側折り返し部４ｃを、取水口４３側から排出口４４側に向かって順に低くなるように配置してある。排水路４は、上述のように構成したことにより、排水路４が蛇行していることによる排水抵抗を軽減して、処理水を排水処理槽３から容易に排出することができる。
【００６６】
図示の実施例では、排水路４は、上下に２往復蛇行して配設してある。排水路４は、狭路部４１を形成した上向き流路部４ａを一又は二以上設けていればよく、処理対象の有機性排水の特性に応じて、排水路４の蛇行回数は適宜設定することが可能である。
【００６７】
また、狭路部４１は、上向き流路部４ａ及び下向き流路部４ｂの任意の位置に形成することができるが、分離した汚泥を、排水路４の下側折り返し部４ｄに素早く沈殿させることができるから、上向き流路部４ａ及び下向き流路部４ｂの下部に形成してあることが好ましい。
【００６８】
図１に示すように、排水路４の下側折り返し部４ｄには、残留汚泥を排出する汚泥排出機構６を備えている。汚泥排出機構６は、内部にスクリュー６２を備えた汚泥搬送路６１と、スクリュー６２を駆動するモータ６３と、汚泥搬送路６１で搬送された残留汚泥を排出する汚泥排出管６４と、から構成してある。
【００６９】
排水路４の各下側折り返し部４ｄには、それぞれ汚泥排出管４５を設けてあり、下側折り返し部４ｄに沈殿した残留汚泥を、汚泥排出機構６に排出することができるようにしてある。汚泥排出機構６は、モータ６３でスクリュー６２を駆動して、汚泥排出管４５から汚泥搬送路６１に受け入れた汚泥を搬送して、汚泥排出管６４から排出する。汚泥排出管４５，６４には、それぞれバルブ４６，６５を設けてあり、スクリュー６２を駆動しているときにバルブ４６，６５を開いて、汚泥を排出するようにしている。
【００７０】
汚泥排出機構６から排出された残留汚泥は、排水処理槽３や流量調整槽へ返送して、有用微生物により浄化処理することができる。また、この残留汚泥は、後述する汚泥処理槽１００へ搬送して分解処理することも可能である。
【００７１】
排水処理装置１０は、狭路部４１を形成した排水路４により、排水処理槽３で浄化処理しきれなかった残留汚泥を簡易かつ迅速に分離することができるから、固液分離槽が不要になり、装置全体を小型化することができると共に、固液分離時間を短縮して水処理工程全体の時間を短縮することができる。排水処理装置１０は、排水路４を排水処理槽３の周囲に配置することにより、排水処理槽３の設置場所があれば足りるから、装置の設置場所の確保が困難な所でも設置可能である。
【００７２】
図示の実施例において、排水処理装置１０は、排水路４から排出される処理水を濾過する濾過装置を備えている。濾過装置は、平膜槽５からなり、処理水を、各種限外濾過膜（ＵＦ膜）を用いた液中膜などによって濾過し、再利用可能な処理水を得ることができる。平膜槽５は、排水路４で汚泥を分離した処理水を受け入れているから、処理水を低圧で引き抜くことができる。
【００７３】
平膜槽５には、曝気装置５１と、平膜を洗浄する逆洗機構とを、備えている。逆洗機構は、平膜で濾過した濾過水を貯える放流槽５２と、放流槽５２に濾過水を送水する送水管５３と、放流槽５２貯えられた濾過水を平膜に送水して洗浄する逆洗送水管５４とから構成してある。
【００７４】
実施例の排水処理装置１０は、珪素凝集剤を用いたことにより、さらさらしたフロックを形成するから、平膜槽５の目詰まりが生じ難く、逆洗機構によって確実に洗浄することができ、平膜の寿命を大幅に延長（半年以上）することができた。また、実施例の排水処理装置１０は、珪素凝集剤を用いたことにより、処理水に珪素が溶解し易くなり、珪素の界面活性作用と曝気により、平膜の表面が常に洗浄されているものと推測される。
【００７５】
なお、排水処理装置１０は、濾過装置を設けない構成にすることも可能である。
【実施例２】
【００７６】
図２及び図３に示す実施例において、排水処理装置１０は、有機性排水の原水が流入する原水槽１と、原水から固形分を取り除く沈殿槽２と、有用微生物及び凝集剤を用いて有機性排水を浄化処理する排水処理槽３と、この排水処理槽３から処理水を排出する排水路４と、平膜槽５を備え処理水を濾過する濾過装置と、から構成してある。
【００７７】
原水槽１は、曝気装置１１を備えており、飲食店などから排出される有機性排水の原水が流入するようにしてある。原水槽１には、有機性排水に含まれる有機物の分解処理に適した有用微生物を加えて、有用微生物を活性化した状態に保っている。原水槽１は、排水処理槽３の浄化処理能力に応じて、貯えた原水を排水処理槽３に送水し、原水の流量や水質変動を均一化することができるように構成してある。また、原水槽１は、槽内の水素イオン濃度をｐＨ６．５〜８．３に維持し、活性汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を３０００ｍｇ／Ｌ以上に維持し、有用微生物を活性化させた状態で、原水を排水処理槽３に送水することができるようにしてある。
【００７８】
図３に示すように、沈殿槽２には、スポンジで形成した濾過膜２１を設けてあり、送水管１２によって原水を濾過膜２１の下側に送水し、濾過膜２１で濾過された原水を沈殿槽２の上部に貯えることができるようにしてある。沈殿槽２の下部は、円錐状に形成してあり、沈殿した固形分を、槽の中央下端に設けた排出管１３から排出するようにしてある。排出管１２から排出された固形分は、原水槽１に戻して、有用微生物による分解処理を繰り返すことも可能である。沈殿槽２の上部に貯えられた原水は、送水管２２を通って排水処理槽３に送られる。
【００７９】
排水処理槽３には、曝気装置３１を設けてあると共に、有機性排水に含まれる有機物の分解処理に適した有用微生物と珪素凝集剤を加えてある。有用微生物及び珪素凝集剤は、実施例１と同じものを使用している。
【００８０】
実施例において、原水槽１及び排水処理槽３は、槽内の有用微生物が活性化した状態を維持できるように、１日の処理可能水量の約４倍の水量の原水を収容可能に形成している。実施例の排水処理装置１０は、排水処理槽３内の有機性排水に含まれる有機物が、活性化された有用微生物によって細分化されているから、珪素凝集剤がゲル化するときに素早く有機物を取り込んでフロックを形成することができ、凝集に要する時間を従来の１／４程度に短縮することができた。
【００８１】
実施例の排水処理装置１０は、排水路４及び平膜槽５など他の構成は、実施例１と同様である。この排水処理装置１０は、処理水が排水路４を流れる間に汚泥を分離することができるから、固液分離槽を使用する従来技術と比較して固液分離に要する時間を１／１０程度に短縮することができた。この排水処理装置１０は、固液分離槽が不要になる上、従来技術と比較して凝集等の水処理に要する時間を大幅に短縮することができるから、各処理槽を小型化でき、設備全体をコンパクトに形成することが可能になった。
【実施例３】
【００８２】
本発明の有機性排水処理装置は、微生物を担持する担体を収容し、排出された汚泥を微生物により分解させる汚泥処理槽１０１を備え、この汚泥処理槽１０１は、担体と汚泥を攪拌混合する攪拌部材１０２を有すると共に、光合成細菌、バチルス属細菌、乳酸菌、酵母の群から選ばれる１又は２以上の有用微生物と、この有用微生物を活性化させる微生物活性剤とを収容してあり、汚泥を分解処理するように構成することもできる。
【００８３】
図４に示す実施例において、汚泥処理装置１００は、微生物を担持する担体を収容し、汚泥を微生物により分解させる汚泥処理槽１０１と、汚泥処理槽１０１内に設けられ、担体と汚泥を攪拌混合する攪拌部材１０２と、汚泥処理槽１０１内に空気を送り込む送風機構１０４と、送風機構１０４に設けられ、汚泥処理槽１０１内に活性酸素を供給する活性酸素供給装置１０３と、汚泥処理槽１０１から排出される排気を脱臭する脱臭装置１０５と、を備えている。
【００８４】
図５及び図６に示すように、汚泥処理槽１０１は、下部が半円筒状を成して汚泥の収容部を形成し、上部が断面矩形状を成して屋根部を形成してある。汚泥処理槽１０１の屋根部には、開口部を設けて、残留汚泥を投入するための投入口１１１を形成してある。この投入口１１１には、汚泥排出機構６を接続してあり、残留汚泥を汚泥処理槽１０１に収容するようにしてある。また、汚泥処理槽１０１の底部には、開口部を設けて、汚泥処理槽１０１内の被処理物を排出するための排出口１１２を形成してある。この排出口１１２には、汚泥処理槽１０１の底部形状に沿って形成され、排出口１１２を形成する開口部を密閉可能に開閉する開閉蓋を設けてある。
【００８５】
攪拌部材１０２は、汚泥処理槽１０１内に回転可能に設けた攪拌軸１２１と、この攪拌軸１２１に放射状に立設した複数の攪拌爪１２３とから構成してある。図５及び図８に示すように、汚泥処理槽１０１には、トラクタや耕うん機に用いられる耕うん爪を、攪拌爪１２３として攪拌軸１２１の周囲に複数立設してなる攪拌部材１０２を使用している。
【００８６】
攪拌部材１０２は、攪拌爪１２３として耕うん爪を攪拌軸１２１の軸周り方向に９０°間隔で放射状に立設してあると共に、耕うん爪を攪拌軸１２１の軸方向に一定間隔で配置してある。図示の実施例において、攪拌爪１２３には、正逆転兼用の耕うん爪を用いている。また、駆動機構１２０は、正逆転可能なモータ１２４を備え、攪拌部材１０２を正逆転可能に駆動することができるように構成してある。
【００８７】
耕うん爪は、強度及び耐久性を備え、収容物をよく効率よく攪拌混合できることから、攪拌爪１２３として最も好ましい。なお、攪拌部材１０２は、実施例の構成に限定されるものでなく、汚泥処理槽１０１内に収容された担体及び汚泥などを攪拌混合することできる種々の構成を採用することが可能である。
【００８８】
図４及び図６において、１２０は駆動機構であり、攪拌部材１０２を回転駆動することができるように構成してある。駆動機構１２０は、モータ１２４と、モータ１２４の駆動軸に設けた駆動スプロケット１２５と、攪拌軸１２１に設けた従動スプロケット１２７と、駆動スプロケット１２５の回転駆動力を従動スプロケット１２７に伝達する無端チェーン１２６とからなる。攪拌軸１２１は、軸受によって汚泥処理槽１０１の半円筒状の収容部の中心軸に沿って回転自在に軸支されている。
【００８９】
実施例の装置の場合、攪拌部材１０２の回転数は、３〜１０ｒｐｍが好ましく、５ｒｐｍが最も好ましい。攪拌部材１０２の回転数が２０ｒｐｍ以上では、送風機構１０４により送り込まれる空気によって汚泥処理槽１０１内の収容物が冷やされて、汚泥処理槽１０１内の温度が低下し、有用微生物による汚泥の分解能力が低下するために、好ましくない。また、攪拌部材１０２の回転数が１ｒｐｍ以下では、処理槽１０１内に収容された担体及び汚泥などの攪拌が不十分となり、有用微生物による汚泥の分解能力が低下するために、好ましくない。
【００９０】
なお、汚泥処理槽１０１及び攪拌部材１０２は、図４乃至図６に示される構成に限られるものでなく、微生物を担持する担体を収容することができ、担体と汚泥を攪拌混合することができればよく、様々な形状の処理槽及び攪拌部材を使用することが可能である。
【００９１】
図４に示す実施例において、送風機構１０４は、汚泥処理槽１０１内に空気を送り込む送風路１４１と、この送風路１４１に設けたブロワ１４２と、汚泥処理槽１０１内に槽の長手方向に配設された給気管１４４とから構成してある。図５及び図６に示すように、給気管４４は、汚泥処理槽１０１の下部内周面に沿って複数本を配設してある。吸気管１４４は、側面に一定間隔で複数の吸気口１４５を設けてあり、汚泥処理槽１０１内に空気及び活性酸素を均一に供給することができるようにしてある。給気管１４４には、送風路１４１を接続してあり、ブロワ１４２によって給気管１４４に空気及び活性酸素が送り込まれるようにしてある。
【００９２】
実施例において、送風機構１０４は、汚泥処理槽１０１の上部から空気を取り出して送風路１４１に送り込み、汚泥処理槽１０１内に送り込まれる空気の全部又は一部を循環させる循環路１４３を備えている。送風機構１０４は、汚泥処理槽１０１内に送り込まれる空気の全部又は一部を循環させることにより、汚泥処理槽１０１内の温度が低下するのを防ぎ、有用微生物による汚泥の分解能力が低下するのを防止している。また、送風機構１０４は、外気取込手段を備えており、外気を取り込むことにより、汚泥処理槽１０１内を好気状態に維持することができるようにしてある。なお、送風機構１０４は、循環路１４３を設けない構成にすることも可能である。
【００９３】
汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内に、有用微生物として、光合成細菌、バチルス属細菌、乳酸菌、酵母の群から選ばれる１又は２以上の微生物を、微生物を担持する担体と共に収容してある。これらの有用微生物は、有機物の分解能力が高く、汚泥処理槽１０１に収容された担体に担持されて活発に活動し、汚泥を分解することができる。
【００９４】
汚泥処理槽１０１に収容される光合成細菌は、好気下で活動できる紅色非硫黄細菌が好ましく、油脂や澱粉等の有機物を好んで分解し、臭気の元になる硫化水素やアンモニアなども分解して悪臭を消滅させることができる。また、汚泥処理槽１０１は、送風機構１０４によって空気を送り込まれているから、他の好気性微生物を添加して有機物を分解することもできる。
【００９５】
実施例の汚泥処理装置１００では、汚泥処理槽１０１内に、担体として籾殻を収容してある。籾殻は、豊富な二酸化珪素（ＳｉＯ２）と少量のアルカリ元素を含み、形状及び大きさが担体として好適であり、有用微生物を活性化することができる。特に、バチルス属細菌は、珪素によって活発化し、蛋白質、澱粉、油脂やアンモニア等の分解性に優れており、担体として籾殻を使用することが好ましい。なお、汚泥処理槽１０１内に収容される担体は、籾殻に限られるものでなく、適切な大きさに加工した木質チップ材や、微生物の増殖を妨げない素材で形成された多孔質剤を使用することもできる。
【００９６】
有用微生物は、汚泥処理槽１０１に収容する前に、処理対象となる汚泥と同等の有機物を与えて培養してあることが好ましい。これにより、処理対象となる汚泥の分解に適した微生物が優占種となり、汚泥の処理時間を短縮することができる。
【００９７】
汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内に、有用微生物を活性化させる微生物活性剤を収容してある。実施例において、微生物活性剤には、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素ゾルを用いている。この珪素ゾルは、有用微生物を活性化することができればよく、排水処理槽３に用いた珪素凝集剤と同じものを使用することができる。
【００９８】
また、汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内にｐＨ調整剤として水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を収容してある。この汚泥処理装置１００は、水酸化カルシウムの水和熱によって、汚泥処理槽１０１内の温度を約４０〜５０℃に保つことができる。従って、汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内の温度を保つためのヒーター等が不要になり、処理コストを低減することができる。なお、ｐＨ調整剤には、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）又は石灰等のアルカリ剤を用いることも可能であるが、水和熱を利用することができることから、水酸化カルシウムを用いることが好ましい。
【００９９】
実施例において、活性酸素供給装置１０３は、送風路１４１に設置してあり、汚泥処理槽１０１内に活性酸素を供給することができるように構成してある。活性酸素供給装置１０３は、汚泥処理槽１０１内に空気を送り込む送風路１４１と、送風路１４１内に磁界を発生させる磁界発生機構と、送風路１４１内に電子を放射させる電子発生機構とからなる。
【０１００】
図７及び図８に示すように、活性酸素供給装置１０３は、汚泥処理槽１０１内に空気を送り込む送風路１４１内に磁界を発生させる磁界発生機構と、磁界を発生させた送風路１４１内に磁界方向に対して非平行な方向に電子を放射させる電子発生機構１３２とから構成してある。図示の実施例において、磁界発生機構は、送風方向と同方向に静磁界を発生させる電磁コイル１３３からなる。また、電子発生機構１３２は、磁界方向に対して所定の角度に配置した放電針１３２ｂと、対極である対面極１３２ｃとからなる。
【０１０１】
図８に示すように、電子発生機構１３２は、送風路１４１の途中で、電磁コイル１３３の上流側に隣接して設けてある。電子発生機構１３２は、非導電性の合成樹脂により形成された筒状の送気管１３２ａと、該送気管１３２ａの管内部に針先を送風方向（図中の矢印方向）に向けて配置した放電針１３２ｂと、該放電針１３２ｂの針先と磁界方向に対して所定の角度にて対面する位置の送気管１３２ａ内周に配置した環状の対面極１３２ｃとから構成してある。図７に示すように、高圧電源１３８は、放電針１３２ｂに数千ボルトの高電圧を掛けて、放電針１３２ｂの針先から対面極１３２ｃに向かって、磁界方向に対して所定の角度に電子を放射させることができるようにしてある。
【０１０２】
図７及び図８に示すように、磁界発生機構は、電磁コイル１３３と、電磁コイル１３３に直流電流を供給する電流供給機構１３７とからなる。電磁コイル１３３は、電子発生機構１３２に対して送風方向の下流に隣接し、非磁性体で形成された非磁性管１３１の周囲に円周方向に沿って巻き回してある。また、電磁コイル１３３は、銅、アルミニウム、スズ、真鍮、亜鉛、チタンなど、熱伝導性のよい非磁性体金属で形成されたボビンの周囲に巻き回してあることが好ましい。
【０１０３】
電子発生機構１３２は、電磁コイル１３３の半径をカバーする方向に電子を放射するようにしてあることが好ましい。図示の実施例では、電子発生機構１３２は、電磁コイル１３３の半径より僅かに大径の対面極１３２ｃを電磁コイル１３３の入口部に隣接して設けてあり、放電針１３２ｂの針先から電磁コイル１３３の半径をカバーする対面極１３２ｃに向かって電子が放射される。磁界方向に対して所定の角度で放射された電子は、ローレンツ力によって螺旋運動をしながら電磁コイル１３３内を通過して、基底状態の三重項酸素（３Ｏ２）を一重項状態に励起し、電子を付加してスーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）を生成することができる。
【０１０４】
なお、活性酸素供給装置３は、実施例の構成に限定されるものでなく、スーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）を含む活性酸素を供給可能な他の装置を使用することもできる。また、活性酸素供給装置１０３の排出側は、汚泥処理槽１０１に配設した給気管１４４に接続してあり、寿命の短い活性酸素を効率よく汚泥処理槽１０１内に供給することができるようにしてある。なお、汚泥処理装置１００は、活性酸素供給装置１０３を備えていない構成にすることも可能である。
【０１０５】
ブロワ１４２は、送風路１４１によって活性酸素供給装置１０３に大量の空気を送り、活性酸素供給装置１０３で生成されるスーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）を汚泥処理槽１０１内に送風するようにしてある。電磁コイル１３３内に送られる酸素分子は、基底状態の三重項酸素（３Ｏ２）であり、２個の不対電子を有している。この三重項酸素（３Ｏ２）は、電磁コイル１３３内の静磁界によって、分子内の電子スピン方向が一定の方向に揃えられる。そして、三重項酸素（３Ｏ２）の不対電子は、螺旋運動する電子が発生する磁界によってスピン方向が変えられると、一重項酸素（１Ｏ２）に励起される。この一重項酸素（１Ｏ２）は、電子が付加され易い酸素分子であるから、電子スピンの向きが揃えられ、螺旋運動している電子が付加してスーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）を生成することができる。
【０１０６】
実施例において、汚泥処理槽１０１には、スーパーオキシドディスムターゼ（以下「ＳＯＤ」とする）を産生するＳＯＤ産生微生物と、フェントン反応を起こさせる金属イオンを供給する水溶液、金属又は金属化合物とを収容してある。
【０１０７】
ＳＯＤ産生微生物として使用できる微生物は、ＳＯＤを産生できるものであればよく、特に限定されない。例えば、光合成細菌、特に紅色細菌（Proteobacteria）がＳＯＤをより多く供給でき、かつ、汚泥に含まれる有機物を分解できる点で好ましい。
【０１０８】
紅色細菌の例として、アルファプロテオバクテリア、ベータプロテオバクテリア、ガンマプロテオバクテリアが挙げられる。入手の容易性や研究の蓄積があることから、Rhodopseudomonas（ロドシュードモナス）属、Rhodospirillum（ロドスピリウム）属、Rhodobacter（ロドバクター）属、Ectothiorhodospira（エクトチオロドスピラ）属が例示でき、特に、Rhodobacter sphaeroides、Rhodobacter capsulatus、Rhodospirillum rubrum、Rhodopseudomonas palustris、Ectothiorhodospira shaposhnikovii (Ectothiorhodospira vacuolata)、Ectothiorhodospira mobilis、Ectothiorhodospira halophilaを用いることができる。
【０１０９】
これらの入手可能な菌株として、Rhodobacter sphaeroidesについてはＳ株、ＩＬ１０６株、ＩＦＯ１２２０３株、ＫＡ３８株、ＮＲ３株、ＡＴＣＣ１７０２３株、ＮＩ１７株、ＮＩ２０株、Ｐ２株、ＭＣ９Ｒ株を例示でき、Rhodobacter capsulatusについてはＭＳ９Ｒ株を例示でき、Rhodospirillum rubrumについてはＧ−９ＢＭ株、ＩＦＯ３９８６株を例示でき、Rhodopseudomonas palustrisについてはＡＴＣＣ１７００１株、ＳＡ３７株、ＮＩＶ２株、ＤＩＩＩ４株を例示でき、Ectothiorhodospira shaposhnikovii (Ectothiorhodospira vacuolata)については、１４５１株、ＡＴＣＣ３１７５１株を例示でき、Ectothiorhodospira mobilisについてはＮＩ８株を例示でき、Ectothiorhodospira halophilaについては、Ｈ１６株を例示できるが、これらに限定されず、ＳＯＤを産生する限り各種の微生物を使用することが可能である。また、ＳＯＤを産生する限り各種の微生物を一種類以上、含めばよく、複数種の混合物であってもよい。
【０１１０】
これらのＳＯＤ産生微生物を含む有用微生物は、排水処理槽３にも加えておくことにより、汚泥排出機構６から排出される残留汚泥に含まれ、汚泥処理槽１０１に継続的に供給することができる。
【０１１１】
また、汚泥処理槽１０１には、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）の群から選ばれる１又は２以上の補助剤を収容してあることが好ましい。これらの補助剤は、ＳＯＤ産生微生物がＳＯＤを産生するのを補助することができる。これらの補助剤は、化合物として汚泥処理槽１０１に収容することもでき、また、担体に含ませたり、微生物活性剤に添加したりして汚泥処理槽１０１に収容することもできる。なお、ＳＯＤは、実施例のように、汚泥処理槽１０１に収容されたＳＯＤ産生微生物から供給されるものに限定されず、汚泥処理槽１０１にＳＯＤを直接収容することも可能である。
【０１１２】
フェントン反応を起こさせるために汚泥処理槽１０１に収容する金属イオンは、フェントン反応を引き起こす力が強いことから、２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）又は／及び１価の銅イオン（Ｃｕ＋）であることが好ましい。この金属イオンは、２価の鉄の化合物又は１価の銅の化合物を汚泥処理槽１０１内に収容することにより供給できる。また、この金属イオンは、水溶液として汚泥処理槽１０１に収容することもでき、微生物活性剤に含ませることも可能である。２価の鉄の化合物としては、例えば、硫酸鉄（ＩＩ）[ＦｅＳＯ４]、ヘキサシアノ鉄（ＩＩ）酸カリウム（Ｋ４[Ｆｅ（ＣＮ）６]）、硫化鉄（ＩＩ）[ＦｅＳ]などが挙げられる。
【０１１３】
ＳＯＤ産生微生物が産生するＳＯＤは、活性酸素供給装置１０３から供給されるスーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）を過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）と酸素（Ｏ２）に分解する。この過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）は、フェントン反応を起こさせる２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）によって、下式の反応によりヒドロキシラジカル（・ＯＨ）とヒドロキシイオン（ＯＨ−）に分解される。
Ｈ２Ｏ２＋Ｆｅ２＋→・ＯＨ＋ＯＨ−＋Ｆｅ３＋（フェントン反応）
【０１１４】
また、フェントン反応により２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）から生成された３価の鉄イオン（Ｆｅ３＋）は、活性酸素供給装置１０３から供給されるスーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）によって、下式の反応により２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）に還元される。還元された２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）は、再びフェントン反応を起こすことができる。
Ｏ２−＋Ｆｅ３＋→Ｏ２＋Ｆｅ２＋（ハーバー・ワイス反応）
【０１１５】
このヒドロキシラジカル（・ＯＨ）は、最も酸化力の強い活性酸素の一種であり、糖質やタンパク質、脂質などのあらゆる有機物を分解することができる。この汚泥処理装置１００は、酸化力が非常に強くて、１／１００万秒と寿命が短いヒドロキシラジカル（・ＯＨ）を汚泥処理槽１０１内で生成することにより、分解し難い汚泥も確実に酸化分解することができる。また、ＳＯＤによって分解されずに残ったスーパーオキシドアニオン（Ｏ２−）や他の活性酸素も汚泥を酸化分解することができるから、汚泥を確実に分解し消滅することができる。
【０１１６】
なお、この活性酸素供給装置１０３は、排水処理槽３に圧縮空気を送り込む送気管に設けて、曝気装置３１から排水処理槽３に活性酸素を供給する構成にすることも可能である。この場合、排水処理槽３には、有用微生物として紅色細菌などのＳＯＤ産生微生物を加えると共に、フェントン反応を引き起こす２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）又は１価の銅イオン（Ｃｕ＋）を加えておく。
【０１１７】
脱臭装置１０５は、汚泥処理槽１０１から排出される排気を脱臭する脱臭塔１５１と、脱臭塔１５１で脱臭された排気を排出する排気口１５３と、ドレン１５４とから構成してある。汚泥処理槽１０１から排出される排気は、排気管１５０を通って脱臭塔１５１へ導かれる。脱臭塔１５１は、活性炭などの脱臭剤及び脱臭液を収容してあり、排気管１５０から送られる排気を脱臭することができるようにしてある。排気口１５３には、排気ブロワ１５２を設けてあり、脱臭塔１５１で脱臭された排気を排出するようにしてある。ドレン１５４は、排気中に含まれる水分などの液体を排出するために設けてある。また、脱臭装置１０５は、汚泥処理槽１０１からの排気が臭いを伴わない場合には、排気管１５０から直接排出することも可能である。
【０１１８】
図示の実施例において、汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内に、微生物を担持する担体と、光合成細菌、バチルス属細菌、乳酸菌、酵母の群から選ばれる１又は２以上の有用微生物及びＳＯＤ産生微生物と、これらの有用微生物を活性化させる微生物活性剤と、ｐＨ調整剤と、フェントン反応を起こさせる２価の鉄イオンとを、汚泥の処理能力に応じて夫々に必要な量を収容してある。
【０１１９】
【表２】
【０１２０】
表２に示すように、処理能力が１５ｋｇ／日の汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内に、担体として籾殻を１５０Ｌ（リットル）と、バチルス属細菌を優占種とした有用微生物の培養液を２Ｌと、ＳＯＤ産生微生物である紅色細菌を含む光合成細菌を優占種とした有用微生物の培養液を２Ｌ（１０倍に希釈して２０Ｌ）と、微生物活性剤を０．７５Ｌ（１０倍に希釈して７．５Ｌ）と、ｐＨ調整剤として水酸化カルシウム（消石灰）を２ｋｇと、２価の鉄イオンとして硫酸鉄（ＩＩ）［硫酸第一鉄］溶液を０．３０Ｌ（２０倍に希釈して６Ｌ）収容している。また、汚泥処理装置１００は、汚泥処理槽１０１内に、必要に応じて、マグネシウム水溶液、及び、銅、亜鉛、マンガンの群から選ばれる１又は２以上の補助剤を収容している。
【符号の説明】
【０１２１】
１ 原水槽
２ 沈殿槽
３ 排水処理槽
４ 排水路
４ａ 上向き流路部
４ｂ 下向き流路部
４ｃ 上側折り返し部
４ｄ 下側折り返し部
５ 平膜槽
６ 汚泥排出機構
１０ 排水処理装置
１１ 曝気装置
１２ 送水管
１３ 排出管
２１ 濾過膜
２２ 送水管
３１ 曝気装置
４１ 狭路部
４２ 変化部
４３ 取水口
４４ 排出口
４５ 汚泥排出管
４６ バルブ
５１ 曝気装置
５２ 放流槽
５３ 送水管
５４ 逆洗送水管
６１ 汚泥搬送路
６２ スクリュー
６３ モータ
６４ 汚泥排出管
６５ バルブ
１００ 汚泥処理装置
１０１ 汚泥処理槽
１０２ 攪拌部材
１０３ 活性酸素供給装置
１０４ 送風機構
１０５ 脱臭装置
１１１ 投入口
１１２ 排出口
１２０ 駆動機構
１２１ 攪拌軸
１２３ 攪拌爪
１２４ モータ
１２５ 駆動スプロケット
１２６ 無端チェーン
１２７ 従動スプロケット
１３１ 非磁性管
１３２ 電子発生機構
１３２ａ 送気管
１３２ｂ 放電針
１３２ｃ 対面極
１３３ 電磁コイル
１３７ 電流供給機構
１３８ 高圧電源
１４１ 送風路
１４２ ブロワ
１４３ 循環路
１４４ 給気管
１４５ 給気口
１５０ 排気管
１５１ 脱臭塔
１５２ 排気ブロワ
１５３ 排気口
１５４ ドレン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含有する有機性排水を有用微生物及び凝集剤を用いて浄化処理する排水処理槽を有する有機性排水処理装置であって、
前記排水処理槽から処理水を排出する排水路を上下に蛇行して配設し、前記排水路の上向き流路部に狭路部を形成した有機性排水処理装置。
【請求項２】
前記排水路の下向き流路部に狭路部を形成した請求項１に記載の有機性排水処理装置。
【請求項３】
前記狭路部を前記排水路の上向き流路部及び下向き流路部の下部に形成した請求項２に記載の有機性排水処理装置。
【請求項４】
前記狭路部の断面積が、前記狭路部を除く排水路の断面積の１０％〜７０％である請求項１乃至３の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項５】
前記排水路の上側折り返し部を、前記排水処理槽から前記排水路への取水口より低い位置に配置した請求項１乃至４の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項６】
前記排水路を複数回蛇行して配設してあり、複数の前記上側折り返し部を前記取水口側から排出口側に向かって順に低くなるように配置した請求項１乃至５の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項７】
前記排水路から排出される処理水を濾過する濾過装置を備えた請求項１乃至６の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項８】
前記凝集剤が、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素凝集剤である請求項１乃至７の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項９】
前記珪素含有溶質が前記珪素含有物質の熱融解点以下の温度で熱処理されたことを特徴とする請求項８に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１０】
前記アルカリ性物質が炭酸カルシウム又は石灰からなる請求項８又は９に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１１】
前記珪素含有物質がマグネシウム又はマグネシウム化合物を含む請求項８乃至１０の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１２】
前記珪素含有溶質が、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰の群から選ばれる１又は２以上の物質からなる請求項８に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１３】
前記酸溶媒が希塩酸からなる請求項８乃至１２の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１４】
前記酸溶媒が、酢酸、酢酸アンモニウム、塩化アンモニウムの群から選ばれる１又は２以上のゲル化抑止剤を含有してなる請求項８乃至１３の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１５】
前記排水路の下側折り返し部に汚泥を排出する汚泥排出機構を備えた請求項１乃至１４の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１６】
微生物を担持する担体を収容し、排出された前記汚泥を微生物により分解させる汚泥処理槽を備え、
該汚泥処理槽は、前記担体と前記汚泥を攪拌混合する攪拌部材を有すると共に、光合成細菌、バチルス属細菌、乳酸菌、酵母の群から選ばれる１又は２以上の有用微生物と、前記有用微生物を活性化させる微生物活性剤とを収容してあり、前記汚泥を分解処理するようにした請求項１５に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１】
有機物を含有する有機性排水を有用微生物及び凝集剤を用いて浄化処理する排水処理槽を有する有機性排水処理装置であって、
前記排水処理槽から処理水を排出する排水路を上下に蛇行して配設し、前記排水路の上向き流路部に狭路部を形成した有機性排水処理装置。
【請求項２】
前記排水路の下向き流路部に狭路部を形成した請求項１に記載の有機性排水処理装置。
【請求項３】
前記狭路部を前記排水路の上向き流路部及び下向き流路部の下部に形成した請求項２に記載の有機性排水処理装置。
【請求項４】
前記狭路部の断面積が、前記狭路部を除く排水路の断面積の１０％〜７０％である請求項１乃至３の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項５】
前記排水路の上側折り返し部を、前記排水処理槽から前記排水路への取水口より低い位置に配置した請求項１乃至４の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項６】
前記排水路を複数回蛇行して配設してあり、複数の前記上側折り返し部を前記取水口側から排出口側に向かって順に低くなるように配置した請求項１乃至５の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項７】
前記排水路から排出される処理水を濾過する濾過装置を備えた請求項１乃至６の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項８】
前記凝集剤が、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素凝集剤である請求項１乃至７の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項９】
前記珪素含有溶質が前記珪素含有物質の熱融解点以下の温度で熱処理されたことを特徴とする請求項８に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１０】
前記アルカリ性物質が炭酸カルシウム又は石灰からなる請求項８又は９に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１１】
前記珪素含有物質がマグネシウム又はマグネシウム化合物を含む請求項８乃至１０の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１２】
前記珪素含有溶質が、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰の群から選ばれる１又は２以上の物質からなる請求項８に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１３】
前記酸溶媒が希塩酸からなる請求項８乃至１２の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１４】
前記酸溶媒が、酢酸、酢酸アンモニウム、塩化アンモニウムの群から選ばれる１又は２以上のゲル化抑止剤を含有してなる請求項８乃至１３の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１５】
前記排水路の下側折り返し部に汚泥を排出する汚泥排出機構を備えた請求項１乃至１４の何れか一項に記載の有機性排水処理装置。
【請求項１６】
微生物を担持する担体を収容し、排出された前記汚泥を微生物により分解させる汚泥処理槽を備え、
該汚泥処理槽は、前記担体と前記汚泥を攪拌混合する攪拌部材を有すると共に、光合成細菌、バチルス属細菌、乳酸菌、酵母の群から選ばれる１又は２以上の有用微生物と、前記有用微生物を活性化させる微生物活性剤とを収容してあり、前記汚泥を分解処理するようにした請求項１５に記載の有機性排水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−５９２３（Ｐ２０１２−５９２３Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４１９１３（Ｐ２０１０−１４１９１３）
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（３９４０２２８５３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（３９４０２２８５３）
【Ｆターム（参考）】
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