高濃度排水処理システム
【課題】難分解性で様々な成分の高濃度排水を、開口部の無い小さな容積で、負荷変動に順応して有害なガスや臭いも発生させず、余剰汚泥を大幅に少なくする操業性に優れた高精度の処理能力を有する排水処理システムを提供する。
【解決手段】あらゆる有機性質の排水成分に対応する、微生物を定着させた微生物群を中心に、各階層の微生物層が厚く増殖し、その微生物間の増殖能力に必要な食物連鎖の正常環境を、光を照射する装置と二酸化炭素ＣＯ２集気管と窒素放出通気管と溶存酸素補助器とを組み合わせる事により実現した技術を取り入れ、有機物の低分子化作用及び還元作用が充実でき、有害なガスも発生させず、ほぼ無臭で余剰汚泥の少ない、小容積で且つ高精度の生物処理を主とした排水処理システム。
【解決手段】あらゆる有機性質の排水成分に対応する、微生物を定着させた微生物群を中心に、各階層の微生物層が厚く増殖し、その微生物間の増殖能力に必要な食物連鎖の正常環境を、光を照射する装置と二酸化炭素ＣＯ２集気管と窒素放出通気管と溶存酸素補助器とを組み合わせる事により実現した技術を取り入れ、有機物の低分子化作用及び還元作用が充実でき、有害なガスも発生させず、ほぼ無臭で余剰汚泥の少ない、小容積で且つ高精度の生物処理を主とした排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然界微生物の相互作用を利用した高能力の生物処理を達成する高濃度排水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
性汚泥法が多く、又実際に実施されている。
【０００３】
その活性汚泥法は主に好気性菌を使い溶存酸素を消費し、菌体培養を繰り返しながら有機物の低分子化をし、水と二酸化炭素と窒素とリン等に分解する。一方、嫌気性菌利用分野では溶存酸素が無くなると、硝酸イオンＮＯ３−の酸素を利用する菌も活動して窒素ガスと酸素に分解する。又硫化水素Ｈ２Ｓの水素を還元剤として利用する微生物により無害化すると共に臭気を断ち更に汚泥減量化に効果を発揮する。よって好気性処理と嫌気性処理を併用する例も提案されている（特許文献１）。
【０００４】
従来の生物処理での活性汚泥法では流入する有機物量に対応する微生物群の増殖が充分でないと希薄な生物槽となる。その場合槽内の低分子化が進まず原生動物も少なくなり、沈殿槽でのバルキング現象の原因となる。この為凝集剤添加によるフロック沈降を計っている。微生物の循環機能が働く場合は菌類により発せられた酵素が汚泥を集めフロック化できる。その活動を終止させ沈降させるのが後生動物であり、沈降速度は速くしかも高密度となる。微生物間の食物連鎖による循環は一番重要であり、その中の一部分が欠落すると、全体に悪影響を及ぼし対応する能力が弱く環境に順応できない。槽内の随所にｐＨ調整の薬液が多く使用されている。本来順調に活動する微生物群の相互培養作用が確立している場合は、ｐＨの少々の高低があっても微生物が自ら活動しやすいｐＨ環境を造る能力があり、薬液は必要としない。
【０００５】
又、好気性菌と嫌気性菌の併用活用を目的とした、天然鉱石濾材を散水濾床とする提案があり、生物処理に於いて微生物の相互作用を促す方法が記載されている（特許文献２）。
【０００６】
特許文献２は流入廃水の生物化学的酸素要求量ＢＯＤ３，０００ｐｐｍを下回る場合に於いて槽の上部を開放した形態で成立している。このシステムは開口部を閉鎖した場合は微生物の循環機能に大きな欠落が生じる。食物連鎖でのバランスが崩れると生物処理全体に影響が及び、負荷変動に対し順応する能力も失せ、混合液浮遊物質濃度ＭＬＳＳも極めて薄くなる。よってＢＯＤ３，０００ｐｐｍから３０，０００ｐｐｍからなる高濃度排水処理は不可能となる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】 特開２００５−１３７９６９号 公報
【特許文献２】 特開２００３−３２６２８９号 公報
【非特許文献】
【０００８】
文献、浄化槽の推持管理 監修：厚生省生活衛生局水道
環境部、昭和６０年４月発刊
散水濾床設計諸元
容積負荷率基準 Ｐ２１９，ＢＯＤ容積負荷 ０．６ｋｇ／ｍ３．日
濾材負荷率基準 Ｐ２０７，ＢＯＤ濾材負荷 ０．１〜０．７ｋｇ／ｍ３．日
処理能力の比較資料
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
開口部を閉鎖した排水処理方法では高濃度の廃水液に対応する微生物群の増殖が充分でなく希薄な生物層となる。槽内の低分子化が進まず、緊殖時間を要する原生動物も少なくなり沈殿槽でのバルキング現象など環境に順応できず処理能力が悪化する傾向にある。処理能力の改善には微生物間の食物連鎖の循環は大変重要である。生物膜法に於ける一連の活動の中で微生物群を数多く必要とする原生動物や、細菌類のそれぞれの補食材とする供給源の微細な有機物ＣｎＨｍＯｐや、有機物ＣｎＨｍＯｐ合成過程で誕生する余剰有機物等を生産する時のシステム機能に影響がある為に、具体的に生物層が大変薄くなり微生物の複雑な混合培養系が成り立たず多くの相互作用ができない。少々ＢＯＤの高い脂肪酸や多糖類など高分子系の廃水の場合や、負荷の変動が発生した時など微生物が順応できず、生物処理が機能しない問題が有る。
【００１０】
散水濾床方式を応用した従来の方式の設備は太陽光を利用した、槽の上部を開放した形態により成立している。開口部を閉鎖した場合に於いては微生物の環境機能に大きな欠落が生じ、食物連鎖のバランスが大きく崩れ、生物処理全体の機能低下により高濃度排水処理は不可能となる。高濃度で高分子など難易度の高い排水処理に於いては、生物処理に重要な相互作用による微生物間の確実な食物連鎖が前提となる。そこで開口部による人間の転落防止や、細かな水滴の飛散防止や、面積の多目的使用の為に開口部を閉鎖して太陽光を遮断する場合は、食物連鎖での一番底辺に位置する、しかも一番の緊殖数を必要とする細菌かつ微細藻類等の緊殖が得られない場合、食物連鎖の循環ができず生物膜法による生物処理が機能しない問題が有る。
【００１１】
又、従来の生物処理により処理した廃水成分は、無機物の窒素Ｎ２除去が不完全で、栄養成分を残した処理水を放流することになり、河川や海洋汚染を招く原因を造っている。従来の生物処理に於いて、天然鉱石を散水濾床法及び浸漬濾床法に利用している例は多くあるが、高ＢＯＤ量やノルマルヘキサンも高く、高分子の廃水の場合は閉塞作用を起こし、処理効率の高い好気性微生物の生息が難しくなると共に処理能力もおちる。これは好気性菌と、脱窒をする嫌気性菌等の異種の微生物の能力の相互作用が働かない表れである。更に負荷変動が発生した場合、処理能力がその時点で失われ悪臭を発する等の問題もある。
【００１２】
従来の生物膜法による酸素供給量は低溶存効率で、送風量も過多に設定され、大気圧と水圧と吐出圧を加算した圧力で出力するモーターを長時間稼働するためエネルギーの消費量も多い。又溶存効率を考慮して高濃度ＢＯＤ量の場合は処理槽の水深を５メートル程にする場合が多い、耐圧強度を得る為には構造を強化する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の高濃度排水処理システムは、流入する低濃度から高濃度にわたる有機性物質を、活性汚泥方式と散水濾床方式を組み合わせて低分子化をする開口部の無い廃水処理システムに於いて、発光装置で複数の槽に光を照射する装置と各槽内の微生物が発生した二酸化炭素ＣＯ２を再び各混合割合で曝気に利用する排出二酸化炭素ＣＯ２集気管と、散水濾床槽の内部で低分子化され有機物から離れた無機質のＮ２を速やかに大気に放つ放出通気管と、送風機により溶存酸素効果を高める溶存酸素補助器とを、有する事を特徴とした高濃度排水処理システムである。
【００１４】
請求項２記載の高濃度排水処理システムは、自然の光を利用できない開口部の無い処理環境で流入する高濃度の廃水液に対応する事を目的とし、人工の光を連続照射して光合成を活発化させ微生物群の安定増殖を充実させる基礎となる第一次補食材の安定供給を整える環境を提供する。従来の構造で太陽光を利用した場合、夜間の光合成は得られない、更に天候によっ造で太陽光を利用した場合、夜間の光合成は得られない、更に天候によっても左右される。そこで植物育成に必要な特有波長が４００ｎｍ，５００ｎｍ，６００ｎｍを選択する、照度が８，０００ルックスから２０，０００ルックスである光を各槽の天井や壁から連続照射し安定した確実な光合成を人工的に促す。３５億年前の化石より、初めて地球上に誕生した微生物としてラン藻類が記録されている。自然界に於ける生物群の構築の源は０．００１ｍｍから０．００２ｍｍの小さな微生物を第一次補食材とし、捕食した微生物は次の生物に捕食されその安定した食物連鎖が自然界の浄化構成を成立させている。本発明での生物処理は食品製造用微生物の数種を集積培養した液を濾床層に移植した後に、その微生物群を取り巻く人工的に作る事のできない多くの微生物が誕生しそれぞれの役割で活動する事を利用する。そうした自然界の微生物の総合作用で、高濃度で窒素成分の多い畜産排水の生物化学的酸素要求量ＢＯＤ１９，０００ｐｐｍであっても、１２０時間滞留時間の微生物処理でＢＯＤ１７ｐｐｍに浄化する能力を発揮する。有機性物質を低分子化し、酸化させ、還元させ、自然界の微生物が食物連鎖を繰り返し活動しながら、浄化する環境造りをする上で発光装置は光合成を促進させる重要な役割である。
【００１５】
請求項３記載の高濃度排水処理システムは、流入する高濃度の廃水液に対応する微生物群は、連鎖をしながら変化する環境に於いて増殖しつつ活動をする、そうした自然界の仕組みに合致させる為の環境が提供する処理過程で微生物が発生する二酸化炭素ＣＯ２を、通常曝気と混合させ微細藻類の増殖環境を充実させて微細藻類を光合成により多量合成する際、同時に発生する未合成の余剰有機物を安定生産する為、微生物の活動で発生した二酸化炭素ＣＯ２を回収し再利用をする。水に溶けた二酸化炭素ＣＯ２は重炭酸イオンＨＣＯ３−と変化しそれが藻類等の酵素により二酸化炭素に変換されて、水素Ｈと結合し新有機物ＣｎＨｍＯｐする微細藻類が生まれる。同時に発生する未結合の余剰有機物は菌類の餌や又菌類の増殖過程に利用され、食物連鎖の重要な第一次補食材の安定した供給に繋がる。大気中の二酸化炭素濃度は０．０３５％と低く微生物が放出した二酸化炭素の再利用は食物連鎖の循環に効率良く働く、各槽に設けた集気装置から二酸化炭素ＣＯ２を回収し、ＢＯＤ量に応じ送風機にて曝気量に対し集気装置で回収した量を２０：１から５：１の割合で送風する。
【００１６】
請求項４記載の高濃度排水処理システムに於いて、火山性の軽石状の天然鉱石と貝殻を重鎮し積み重ねた散水濾床に廃水成分の有機性物質を分解す然界の仕組みに沿い、最大に活用する散水濾床方式を併せ持つ。散水濾床層の同一な容積内で好気性菌と通性嫌気性菌と弱嫌気性菌そして嫌気性菌が活動し、早い分解速度のもとで低分子化且つ硝化に至った硝酸ＮＯ３は、通性嫌気性である脱窒細菌によって酸素Ｏと窒素ガスＮ２に分解され、窒素ガスＮ２は一部光合成に利用される、散水濾床層内部を活性化する目的で窒素ガスＮ２集気管を設けて排出する。脱窒反応によって窒素化合物を窒素ガスまで分解すると同時に有機物除去が行われるので、余剰汚泥量を従来の０．２から０．１４と極めて少量化でき、本発明のシステムに於いて重要な働きである。
【００１７】
更に散水濾床では、好気性菌と通性嫌気性菌と弱嫌気性菌そして嫌気性菌を共存させる。散水濾床槽で酸化作用や、硝化作用が行われ、汚泥減少に伴う汚泥中の硫酸塩類が嫌気性菌の硫黄塩還元細菌に還元され硫化水素Ｈ２Ｓを生成するが、本発明システムの特徴でもある光合成によって生存する硫黄酸化細菌により酸化させ無害化されると同時にメルカプタンの分解もする事で臭いを発生さないなど、好気性菌では得られない能力を有す部分で、嫌気性菌の活動役割は大きい。硫黄酸化細菌の増殖の速さは７２時間に１個と大変遅い為、散水濾床槽に共存できる嫌気性菌の増殖環境は重要である。また濾材に使用する材質は多孔質の流紋岩で二酸化ケイ素ＳｉＯ２７２％以上の天然鉱石と、炭酸カルシウム素材の貝殻を１５：１から２７：１の割合で混合使用して、微生物の活動に必要な炭酸カルシウムを溶脱する貝殻を混合使用する。
【００１８】
一方、散水濾床には食品製造用微生物である真正細菌及び菌類の数種類を適切な割合で培養した微生物群を濾材に定着させる。例えば多孔質琉紋岩の表面には好気性菌、その内側に通性嫌気性菌又、その内側に弱嫌気性菌や、嫌気性菌が住み分けをする。例えば濾材１個の大きさは２５０ｍｍ程の楕円形状で濾材量は有機性物質の成分とその量に応じ充填する。ＢＯＤ濾材負荷率はＢＯＤ容積負荷の、２２倍の１３ｋｇ／ｍ３．日と大きく高濃度廃液処理に対応できる。濾材中で、微生物が必要とする炭酸塩や二酸化ケイ素と少々のマグネシウムの溶脱が発生し、これを利用できる微生物群の生息により従来の目詰まり閉塞は解決した。嫌気状態では食物連鎖の頂点に環形動物貧毛類の赤ミミズが生息し、閉塞防止の一役を担うと同時に濾床槽内部で汚泥硝化活動を行い余剰汚泥減量化に効果を上げる。
【００１９】
請求項５記載の高濃度排水処理システムは、効率のよい溶存酸素を供給する目的で溶存酸素補助器を使用する。本システムの溶存効果は従来の散気管だけで曝気する方法と比較して、５％から２０％上昇させる事が出来る。微生物が消費する酸素量より供給酸素量が常に上回っていなければならない環境で、小さな送風機の送風量で理想的な効果を得られる。構造上の面では水圧が下がる過程で気泡玉が大きくなるものを再び小さな気泡玉にしながら湾曲した空気溜まりに気泡玉を留め、気泡玉は水膜の接触面積に触れながら滞留時間を長くする事で溶存効果を得る。よって従来の水槽深度より０．５ｍから１．０ｍ浅くする事ができ構造上有利な結果が得られる。一方水圧も０．０５から０．１ポイント水圧が低くなるので吐出させる送風エネルギーの削減もできる。
【００２０】
本発明は上記のそれぞれの特徴を併せ持った設備の利用により、複雑な混合培養系からなる各微生物間の相互作用が自然界の仕組みに合った活動を充実させ、排水処理施設内部での環境に自然に順応する効果が得られる。よって生物化学的酸素要求量ＢＯＤ３，０００ｐｐｍから３０，０００ｐｐｍからなる排水や、油など高分子系の難易度の高い排水の処理を確実に施すことができる高濃度排水処理システムを実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
人工的光合成環境を設ける為昼夜通しての光合成が達成できる事で、微生物による食物連鎖基礎底盤が大きくなり、全体の食物連鎖組織量が一般の微生物処理と比較しても大変多く、自然光での微生物処理に対し処理速度の向上が得られる。自然の太陽光の照射量の変動に影響されず一定した強力な光を安定供給できる事で、微生物処理基礎である食物連鎖の強力な維持が達成できる。開口部を無くして転落の危険性を除き、散水から発生する細かな水滴飛散防止で周辺の悪影響を防止し、又専有面積を別の目的で利用が可能である。更に設備施工上の問題がなければ従来深度より全体０．５ｍから１．０ｍ浅く設備する事が出来る。生物処理の基本とする微生物の食物連鎖を正しく理解しそれを守るべく解決する為の手段を行ったのでそれぞれの相互の作用が充実する事で、微生物群が自ら順応する複雑な反応により負荷変動に自己対応が出来た。又、生物処理の基本が万全であるが故に以下の効果が得られた。放流基準に応じた放流水質が安定して得られ、自然の環境を守る事が出来る大きな役割を担う事ができる。活性炭等の濾過装置を必要としない。余剰汚泥の発生が従来よりも１／６以上で余剰汚泥引き抜きが大変少なく、それに準じて薬品使用量も少なくなり全体の維持管理費の大きな削減となる。処理設備から発生する硫化水素Ｈ２Ｓ等の危険な成分も無く、畜産排水であっても生物処理設備からほとんど臭いが発生しない、自然の浄化機能を確実に行える様にした高濃度排水処理システムが実現できる。
【００２２】
又、生物処理をする容積も活性汚泥法に比べ小さい。本発明の散水濾床槽の容積に対するＢＯＤ負荷率は、前記の非特許文献Ｐ２１９記載のＢＯＤ容積負荷と比べた場合２２倍の能力があるので、活性汚泥法より小さな容積で高濃度の難易度が高いとされている、油や澱粉など高分子系の廃水成分であっても失敗がなく、確実な廃水処理ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す生物処理システムの断面図である。
【図２】散水濾床と発光装置の断面図である。
【図３】散水濾床槽の平面図である。
【図４】溶存酸素補助板の側面図である。
【図５】溶存酸素補助板の立面図である。
【図６】溶存酸素補助板の水膜接触面の拡大図である。
【図７】発光装置の設置断面図である。
【図８】微生物の食物連鎖の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は高濃度廃液の流入から放出する迄の処理工程の流れを示すと共に処理方法を実施する為の装置を示す。
【００２４】
図１の９は散水濾床層を示す火山岩の一種で、二酸化ケイ素７０％以上で多孔質状天然鉱石である琉紋岩等を９０％から９７％の割合として、貝殻を１０％から３％の割合で混合した濾材を充填する。溶脱した炭酸塩又珪酸そして炭酸カルシウムを利用する。
【００２５】
高濃度廃液の処理能力を有する複数種類の食品製造用微生物を廃液成分に応じた割合で混合の集積培養し、９０万匹／１ｍｍリットルから１１０万匹／１ｍｍリットルの培養液を造り濾床槽に移植し定着した後に生物処理工程が開始される。
【００２６】
図１の１７は発光装置を示す。発光体は食物育成に働く４００ｎｍ，５００ｎｍ，６００ｎｍの３波長を有する放電管と、高い光反射率を有する反射板との組み合わせた器具であり、保護ケースに収納する。発光体は植物成育の光合成に必要な４００ｎｍ，５００ｎｍ，６００ｎｍを有する３波長帯を混合照射し、濾床上部は照度８，０００ルックスから２０，０００ルックスで長時間照射をする。散水時に発生する細かな廃水液粒の飛散防止や、排水処理に必要とする敷地を別の用途に使用する為、又は、人間の転落事故を防ぐ為、又は、散水に発生する音を防ぐ等の理由で、開口部を設けていない排水処理施設であっても、発光装置により自然界浄化能力を発揮させる事ができ、高濃度の廃液を処理する事ができる。
【００２７】
発光装置は、高濃度の廃水液を短い滞留時間で低分子化させる為であり、微生物を含めた濃度すなわち、混合液浮遊物質濃度ＭＬＳＳ値を高くできる。高効率の食物連鎖の循環に重要である微細藻類は一番数が多く必要とする第一次補食材となって菌類に捕食される。その補食材を光合成の働きを応用し安定供給する事が自然界浄化に於ける食物連鎖をゆるぎなくする役割であり重要である。濾材からわずかに溶脱する炭酸塩又は珪酸そして炭酸カルシウム等のミネラル分に加え微細藻類の成育に必要な波長帯の光を照射する事で、活発な光合成が働き、新しい０．００１ｍｍから０．００２ｍｍの大きさの微細藻類を多量に誕生させる環境が整い、生物処理の基本とする微生物に必要とする食物連鎖の循環を、人工的な光合成を行う事により、極めて簡単な構造で、微生物が自ら循環できる自然界浄化機能を取り入れた処理方式となる。
【００２８】
図１の１５は排出二酸化炭素ＣＯ２集気管を示す。集気管は微生物が活動工程で発する二酸化炭素ＣＯ２を吸引回収し、曝気装置からＢＯＤ量に応じて、集気量と曝気量との割合は１対５から１対２０にして送風を行う。高濃度の廃液を生物処理で浄化するには微生物群の食物連鎖の循環が重要である。各微生物間の補食材の供給で第一次補食材は食物連鎖の始まりとなる。その補食材とする細菌領域の微細藻類等を増殖する過程で、新しい有機物誕生の大きな補助となる。大気中の二酸化炭素ＣＯ２の割合は０．０３５％と低い、通常二酸化炭素ＣＯ２が水に溶け重炭酸イオンＨＣＯ３−と変化するがこの過程で藻類等の酵素の働きで微細な二酸化炭素ＣＯ２として発生し、水素Ｈと結合し新有機物ＣｎＨｍＯｐとなる。これは微細藻類の誕生に大きくかかわっている。微細藻類は多くの菌類の餌として利用される。同時に発生する多量の未結合の余剰有機物は、菌類だけが利用する事ができ菌類の増殖に利用される。廃水の浄化に対し菌類の働く役割は多く、セルロースやリジンや澱粉や糖類、二糖類や多糖類等高分子の分解に優れた能力を発揮する、高濃度廃水成分の低分子化を促進させる排水処理方式となる。
【００２９】
図１の１４は放出通気管を示す。放出通気管は高密度ポリエチレン製。濾床槽の断面に対し７００ｍｍごとに設置、又、平面に対し７００ｍｍ間隔で特に断面では１１°勾配で配管設置をする。放出通気管の下部側に３０ｍｍの穴を多く開け、登り側の端を縦管に接合し外気に放出する。濾材は軽石状の多孔質で表面は好気性菌、通性嫌気性菌、弱嫌気性菌、嫌気性菌の順に内部に向けて異種の微生物が同一環境で生息し活動をする。中でも好気性菌の活動は最も多く、窒素を含む有機化合物である蛋白質は好気性の細菌により低分子化され、硝酸ＮＯ３に至らせた後、嫌気生菌である脱窒細菌が水素と有機炭素と脱窒環境で硝酸ＮＯ３を亜硝酸ＮＯ２にする、更に嫌気性菌は一酸化窒素ＮＯに分解し、更に一酸化二窒素Ｎ２Ｏに変化し、それから分離した窒素ガスＮ２は速やかに濾材層から分別する必要がある。この工程が速やかに実行される事で、従来の生物処理より１／３から１／６の余剰汚泥量を減少させる事ができた。この様に同一環境で好気性菌から嫌気性菌の相互作用を実施できる源は、自然界浄化の基礎となる食物連鎖の最善な環境が整ったうえで達成する事である。その事によって放流水の中の窒素Ｎ２量が減少する為、放流後の二次汚染防止効果が大変大きく、放出通気管の果たす効果の大きい排水処理方式となる。
【００３０】
図１の１９は溶存酸素補助器を示す。従来の散気方式は床から吐出する微細な気泡を発する。水圧が下がるに反比例し気泡玉は大きくなり、上昇加速度が加わり早く液面に到達し、すぐ大気に出て効率が悪い。そこで溶存酸素補助器は底部で吐出した空気が上昇する過程で、空気が次から次に気泡粉砕板によって大きくなっては小さくされ、その繰り返しをする途中で図６の３６に示す水膜接触材などが主に酸素と廃液とを接触させる役割をしており、長い時間液中に気泡玉を留め接触させる。従来の散気管と比較すると同一送風量で１８％から２３％増の酸素の溶存効果を得られた。高濃度の廃液に対応する微生物量は多く、その酸素の供給量は当然多く求められ、微生物の活動にもっとも適した酸素量を満たす事は重要である。更に従来の散気方法の場合は水温の変動や水深に大きく左右され、多量の曝気量を送る必要があったが本溶存酸素補助器はその必要がない。溶存酸素補助器を従来の散気管と併用する事で送風機を小さくできる。又、水槽構造物の深さを従来より０．５ｍから１．０ｍ浅くしても充分な酸素量が得られるので耐圧構造上も有利になる排水処理方式となる。
【符号の説明】
【００３１】
１ 原水ピット槽
２ スクリーン槽
３ 流量調整槽
４ 濾床層及び浸漬濾床槽
５ 循環爆気槽
６ 沈澱分離槽
７ 殺菌槽
８ 放流槽
９ 散水濾床
１０ ポンプピット槽
１１ 落下水空間
１２ 循環ポンプ
１３ 散水ポンプ
１４ 放出通気管
１５ 排出二酸化炭素ＣＯ２集気管
１６ 散水用吐出ノズル
１７ 発光装置
１８ 散気管細用
１９ 溶存酸素補助器
２０ 散気管荒用
２１ 自動スクリーン
２２ 原水ポンプ
２３ 調整ポンプ
２４ 殺菌用薬剤筒
２５ 放流ポンプ兼洗浄ポンプ
２６ 汚泥返送管
２７ 点検用マンホール
２８ 脱窒及び還元槽であるが原水性質により２９とセットで６の前に配置
２９ 二次爆気槽であるが原水性質により２８とセットで６の前に配置
３０ 原水流入管
３１ 放流管
３２ 発光装置の自動洗浄管
３３ 部材ＳＵＳ
３４ 部材はかまＳＵＳ
３５ 部材支柱ＳＵＳ
３６ 気泡玉粉砕板ＳＵＳＬ
３７ 支柱 硬質ポリエチレン
３８ 水膜接触材 硬質ポリエチレン
３９ 重り
４０ 発光装置
４１ 発光装置保護カバー
４２ 換気取入れコネクター
４３ 換気用送風管
４４ エアーフィルター
４５ 電源端子
４６ 電源用線
４７ 点検用蓋
４８ 点検用蓋
４９ 換気用吐出コネクター
５０ 保護カバー洗浄用ノズル
５１ 保護カバー洗浄用ノズル
５２ 洗浄用送水管
５３ 散水濾床用散水ノズル
５４ 散水用管
５５ 散水濾材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然界微生物の相互作用を利用した高能力の生物処理を達成する高濃度排水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
性汚泥法が多く、又実際に実施されている。
【０００３】
その活性汚泥法は主に好気性菌を使い溶存酸素を消費し、菌体培養を繰り返しながら有機物の低分子化をし、水と二酸化炭素と窒素とリン等に分解する。一方、嫌気性菌利用分野では溶存酸素が無くなると、硝酸イオンＮＯ３−の酸素を利用する菌も活動して窒素ガスと酸素に分解する。又硫化水素Ｈ２Ｓの水素を還元剤として利用する微生物により無害化すると共に臭気を断ち更に汚泥減量化に効果を発揮する。よって好気性処理と嫌気性処理を併用する例も提案されている（特許文献１）。
【０００４】
従来の生物処理での活性汚泥法では流入する有機物量に対応する微生物群の増殖が充分でないと希薄な生物槽となる。その場合槽内の低分子化が進まず原生動物も少なくなり、沈殿槽でのバルキング現象の原因となる。この為凝集剤添加によるフロック沈降を計っている。微生物の循環機能が働く場合は菌類により発せられた酵素が汚泥を集めフロック化できる。その活動を終止させ沈降させるのが後生動物であり、沈降速度は速くしかも高密度となる。微生物間の食物連鎖による循環は一番重要であり、その中の一部分が欠落すると、全体に悪影響を及ぼし対応する能力が弱く環境に順応できない。槽内の随所にｐＨ調整の薬液が多く使用されている。本来順調に活動する微生物群の相互培養作用が確立している場合は、ｐＨの少々の高低があっても微生物が自ら活動しやすいｐＨ環境を造る能力があり、薬液は必要としない。
【０００５】
又、好気性菌と嫌気性菌の併用活用を目的とした、天然鉱石濾材を散水濾床とする提案があり、生物処理に於いて微生物の相互作用を促す方法が記載されている（特許文献２）。
【０００６】
特許文献２は流入廃水の生物化学的酸素要求量ＢＯＤ３，０００ｐｐｍを下回る場合に於いて槽の上部を開放した形態で成立している。このシステムは開口部を閉鎖した場合は微生物の循環機能に大きな欠落が生じる。食物連鎖でのバランスが崩れると生物処理全体に影響が及び、負荷変動に対し順応する能力も失せ、混合液浮遊物質濃度ＭＬＳＳも極めて薄くなる。よってＢＯＤ３，０００ｐｐｍから３０，０００ｐｐｍからなる高濃度排水処理は不可能となる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】 特開２００５−１３７９６９号 公報
【特許文献２】 特開２００３−３２６２８９号 公報
【非特許文献】
【０００８】
文献、浄化槽の推持管理 監修：厚生省生活衛生局水道
環境部、昭和６０年４月発刊
散水濾床設計諸元
容積負荷率基準 Ｐ２１９，ＢＯＤ容積負荷 ０．６ｋｇ／ｍ３．日
濾材負荷率基準 Ｐ２０７，ＢＯＤ濾材負荷 ０．１〜０．７ｋｇ／ｍ３．日
処理能力の比較資料
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
開口部を閉鎖した排水処理方法では高濃度の廃水液に対応する微生物群の増殖が充分でなく希薄な生物層となる。槽内の低分子化が進まず、緊殖時間を要する原生動物も少なくなり沈殿槽でのバルキング現象など環境に順応できず処理能力が悪化する傾向にある。処理能力の改善には微生物間の食物連鎖の循環は大変重要である。生物膜法に於ける一連の活動の中で微生物群を数多く必要とする原生動物や、細菌類のそれぞれの補食材とする供給源の微細な有機物ＣｎＨｍＯｐや、有機物ＣｎＨｍＯｐ合成過程で誕生する余剰有機物等を生産する時のシステム機能に影響がある為に、具体的に生物層が大変薄くなり微生物の複雑な混合培養系が成り立たず多くの相互作用ができない。少々ＢＯＤの高い脂肪酸や多糖類など高分子系の廃水の場合や、負荷の変動が発生した時など微生物が順応できず、生物処理が機能しない問題が有る。
【００１０】
散水濾床方式を応用した従来の方式の設備は太陽光を利用した、槽の上部を開放した形態により成立している。開口部を閉鎖した場合に於いては微生物の環境機能に大きな欠落が生じ、食物連鎖のバランスが大きく崩れ、生物処理全体の機能低下により高濃度排水処理は不可能となる。高濃度で高分子など難易度の高い排水処理に於いては、生物処理に重要な相互作用による微生物間の確実な食物連鎖が前提となる。そこで開口部による人間の転落防止や、細かな水滴の飛散防止や、面積の多目的使用の為に開口部を閉鎖して太陽光を遮断する場合は、食物連鎖での一番底辺に位置する、しかも一番の緊殖数を必要とする細菌かつ微細藻類等の緊殖が得られない場合、食物連鎖の循環ができず生物膜法による生物処理が機能しない問題が有る。
【００１１】
又、従来の生物処理により処理した廃水成分は、無機物の窒素Ｎ２除去が不完全で、栄養成分を残した処理水を放流することになり、河川や海洋汚染を招く原因を造っている。従来の生物処理に於いて、天然鉱石を散水濾床法及び浸漬濾床法に利用している例は多くあるが、高ＢＯＤ量やノルマルヘキサンも高く、高分子の廃水の場合は閉塞作用を起こし、処理効率の高い好気性微生物の生息が難しくなると共に処理能力もおちる。これは好気性菌と、脱窒をする嫌気性菌等の異種の微生物の能力の相互作用が働かない表れである。更に負荷変動が発生した場合、処理能力がその時点で失われ悪臭を発する等の問題もある。
【００１２】
従来の生物膜法による酸素供給量は低溶存効率で、送風量も過多に設定され、大気圧と水圧と吐出圧を加算した圧力で出力するモーターを長時間稼働するためエネルギーの消費量も多い。又溶存効率を考慮して高濃度ＢＯＤ量の場合は処理槽の水深を５メートル程にする場合が多い、耐圧強度を得る為には構造を強化する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の高濃度排水処理システムは、流入する低濃度から高濃度にわたる有機性物質を、活性汚泥方式と散水濾床方式を組み合わせて低分子化をする開口部の無い廃水処理システムに於いて、発光装置で複数の槽に光を照射する装置と各槽内の微生物が発生した二酸化炭素ＣＯ２を再び各混合割合で曝気に利用する排出二酸化炭素ＣＯ２集気管と、散水濾床槽の内部で低分子化され有機物から離れた無機質のＮ２を速やかに大気に放つ放出通気管と、送風機により溶存酸素効果を高める溶存酸素補助器とを、有する事を特徴とした高濃度排水処理システムである。
【００１４】
請求項２記載の高濃度排水処理システムは、自然の光を利用できない開口部の無い処理環境で流入する高濃度の廃水液に対応する事を目的とし、人工の光を連続照射して光合成を活発化させ微生物群の安定増殖を充実させる基礎となる第一次補食材の安定供給を整える環境を提供する。従来の構造で太陽光を利用した場合、夜間の光合成は得られない、更に天候によっ造で太陽光を利用した場合、夜間の光合成は得られない、更に天候によっても左右される。そこで植物育成に必要な特有波長が４００ｎｍ，５００ｎｍ，６００ｎｍを選択する、照度が８，０００ルックスから２０，０００ルックスである光を各槽の天井や壁から連続照射し安定した確実な光合成を人工的に促す。３５億年前の化石より、初めて地球上に誕生した微生物としてラン藻類が記録されている。自然界に於ける生物群の構築の源は０．００１ｍｍから０．００２ｍｍの小さな微生物を第一次補食材とし、捕食した微生物は次の生物に捕食されその安定した食物連鎖が自然界の浄化構成を成立させている。本発明での生物処理は食品製造用微生物の数種を集積培養した液を濾床層に移植した後に、その微生物群を取り巻く人工的に作る事のできない多くの微生物が誕生しそれぞれの役割で活動する事を利用する。そうした自然界の微生物の総合作用で、高濃度で窒素成分の多い畜産排水の生物化学的酸素要求量ＢＯＤ１９，０００ｐｐｍであっても、１２０時間滞留時間の微生物処理でＢＯＤ１７ｐｐｍに浄化する能力を発揮する。有機性物質を低分子化し、酸化させ、還元させ、自然界の微生物が食物連鎖を繰り返し活動しながら、浄化する環境造りをする上で発光装置は光合成を促進させる重要な役割である。
【００１５】
請求項３記載の高濃度排水処理システムは、流入する高濃度の廃水液に対応する微生物群は、連鎖をしながら変化する環境に於いて増殖しつつ活動をする、そうした自然界の仕組みに合致させる為の環境が提供する処理過程で微生物が発生する二酸化炭素ＣＯ２を、通常曝気と混合させ微細藻類の増殖環境を充実させて微細藻類を光合成により多量合成する際、同時に発生する未合成の余剰有機物を安定生産する為、微生物の活動で発生した二酸化炭素ＣＯ２を回収し再利用をする。水に溶けた二酸化炭素ＣＯ２は重炭酸イオンＨＣＯ３−と変化しそれが藻類等の酵素により二酸化炭素に変換されて、水素Ｈと結合し新有機物ＣｎＨｍＯｐする微細藻類が生まれる。同時に発生する未結合の余剰有機物は菌類の餌や又菌類の増殖過程に利用され、食物連鎖の重要な第一次補食材の安定した供給に繋がる。大気中の二酸化炭素濃度は０．０３５％と低く微生物が放出した二酸化炭素の再利用は食物連鎖の循環に効率良く働く、各槽に設けた集気装置から二酸化炭素ＣＯ２を回収し、ＢＯＤ量に応じ送風機にて曝気量に対し集気装置で回収した量を２０：１から５：１の割合で送風する。
【００１６】
請求項４記載の高濃度排水処理システムに於いて、火山性の軽石状の天然鉱石と貝殻を重鎮し積み重ねた散水濾床に廃水成分の有機性物質を分解す然界の仕組みに沿い、最大に活用する散水濾床方式を併せ持つ。散水濾床層の同一な容積内で好気性菌と通性嫌気性菌と弱嫌気性菌そして嫌気性菌が活動し、早い分解速度のもとで低分子化且つ硝化に至った硝酸ＮＯ３は、通性嫌気性である脱窒細菌によって酸素Ｏと窒素ガスＮ２に分解され、窒素ガスＮ２は一部光合成に利用される、散水濾床層内部を活性化する目的で窒素ガスＮ２集気管を設けて排出する。脱窒反応によって窒素化合物を窒素ガスまで分解すると同時に有機物除去が行われるので、余剰汚泥量を従来の０．２から０．１４と極めて少量化でき、本発明のシステムに於いて重要な働きである。
【００１７】
更に散水濾床では、好気性菌と通性嫌気性菌と弱嫌気性菌そして嫌気性菌を共存させる。散水濾床槽で酸化作用や、硝化作用が行われ、汚泥減少に伴う汚泥中の硫酸塩類が嫌気性菌の硫黄塩還元細菌に還元され硫化水素Ｈ２Ｓを生成するが、本発明システムの特徴でもある光合成によって生存する硫黄酸化細菌により酸化させ無害化されると同時にメルカプタンの分解もする事で臭いを発生さないなど、好気性菌では得られない能力を有す部分で、嫌気性菌の活動役割は大きい。硫黄酸化細菌の増殖の速さは７２時間に１個と大変遅い為、散水濾床槽に共存できる嫌気性菌の増殖環境は重要である。また濾材に使用する材質は多孔質の流紋岩で二酸化ケイ素ＳｉＯ２７２％以上の天然鉱石と、炭酸カルシウム素材の貝殻を１５：１から２７：１の割合で混合使用して、微生物の活動に必要な炭酸カルシウムを溶脱する貝殻を混合使用する。
【００１８】
一方、散水濾床には食品製造用微生物である真正細菌及び菌類の数種類を適切な割合で培養した微生物群を濾材に定着させる。例えば多孔質琉紋岩の表面には好気性菌、その内側に通性嫌気性菌又、その内側に弱嫌気性菌や、嫌気性菌が住み分けをする。例えば濾材１個の大きさは２５０ｍｍ程の楕円形状で濾材量は有機性物質の成分とその量に応じ充填する。ＢＯＤ濾材負荷率はＢＯＤ容積負荷の、２２倍の１３ｋｇ／ｍ３．日と大きく高濃度廃液処理に対応できる。濾材中で、微生物が必要とする炭酸塩や二酸化ケイ素と少々のマグネシウムの溶脱が発生し、これを利用できる微生物群の生息により従来の目詰まり閉塞は解決した。嫌気状態では食物連鎖の頂点に環形動物貧毛類の赤ミミズが生息し、閉塞防止の一役を担うと同時に濾床槽内部で汚泥硝化活動を行い余剰汚泥減量化に効果を上げる。
【００１９】
請求項５記載の高濃度排水処理システムは、効率のよい溶存酸素を供給する目的で溶存酸素補助器を使用する。本システムの溶存効果は従来の散気管だけで曝気する方法と比較して、５％から２０％上昇させる事が出来る。微生物が消費する酸素量より供給酸素量が常に上回っていなければならない環境で、小さな送風機の送風量で理想的な効果を得られる。構造上の面では水圧が下がる過程で気泡玉が大きくなるものを再び小さな気泡玉にしながら湾曲した空気溜まりに気泡玉を留め、気泡玉は水膜の接触面積に触れながら滞留時間を長くする事で溶存効果を得る。よって従来の水槽深度より０．５ｍから１．０ｍ浅くする事ができ構造上有利な結果が得られる。一方水圧も０．０５から０．１ポイント水圧が低くなるので吐出させる送風エネルギーの削減もできる。
【００２０】
本発明は上記のそれぞれの特徴を併せ持った設備の利用により、複雑な混合培養系からなる各微生物間の相互作用が自然界の仕組みに合った活動を充実させ、排水処理施設内部での環境に自然に順応する効果が得られる。よって生物化学的酸素要求量ＢＯＤ３，０００ｐｐｍから３０，０００ｐｐｍからなる排水や、油など高分子系の難易度の高い排水の処理を確実に施すことができる高濃度排水処理システムを実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
人工的光合成環境を設ける為昼夜通しての光合成が達成できる事で、微生物による食物連鎖基礎底盤が大きくなり、全体の食物連鎖組織量が一般の微生物処理と比較しても大変多く、自然光での微生物処理に対し処理速度の向上が得られる。自然の太陽光の照射量の変動に影響されず一定した強力な光を安定供給できる事で、微生物処理基礎である食物連鎖の強力な維持が達成できる。開口部を無くして転落の危険性を除き、散水から発生する細かな水滴飛散防止で周辺の悪影響を防止し、又専有面積を別の目的で利用が可能である。更に設備施工上の問題がなければ従来深度より全体０．５ｍから１．０ｍ浅く設備する事が出来る。生物処理の基本とする微生物の食物連鎖を正しく理解しそれを守るべく解決する為の手段を行ったのでそれぞれの相互の作用が充実する事で、微生物群が自ら順応する複雑な反応により負荷変動に自己対応が出来た。又、生物処理の基本が万全であるが故に以下の効果が得られた。放流基準に応じた放流水質が安定して得られ、自然の環境を守る事が出来る大きな役割を担う事ができる。活性炭等の濾過装置を必要としない。余剰汚泥の発生が従来よりも１／６以上で余剰汚泥引き抜きが大変少なく、それに準じて薬品使用量も少なくなり全体の維持管理費の大きな削減となる。処理設備から発生する硫化水素Ｈ２Ｓ等の危険な成分も無く、畜産排水であっても生物処理設備からほとんど臭いが発生しない、自然の浄化機能を確実に行える様にした高濃度排水処理システムが実現できる。
【００２２】
又、生物処理をする容積も活性汚泥法に比べ小さい。本発明の散水濾床槽の容積に対するＢＯＤ負荷率は、前記の非特許文献Ｐ２１９記載のＢＯＤ容積負荷と比べた場合２２倍の能力があるので、活性汚泥法より小さな容積で高濃度の難易度が高いとされている、油や澱粉など高分子系の廃水成分であっても失敗がなく、確実な廃水処理ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す生物処理システムの断面図である。
【図２】散水濾床と発光装置の断面図である。
【図３】散水濾床槽の平面図である。
【図４】溶存酸素補助板の側面図である。
【図５】溶存酸素補助板の立面図である。
【図６】溶存酸素補助板の水膜接触面の拡大図である。
【図７】発光装置の設置断面図である。
【図８】微生物の食物連鎖の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は高濃度廃液の流入から放出する迄の処理工程の流れを示すと共に処理方法を実施する為の装置を示す。
【００２４】
図１の９は散水濾床層を示す火山岩の一種で、二酸化ケイ素７０％以上で多孔質状天然鉱石である琉紋岩等を９０％から９７％の割合として、貝殻を１０％から３％の割合で混合した濾材を充填する。溶脱した炭酸塩又珪酸そして炭酸カルシウムを利用する。
【００２５】
高濃度廃液の処理能力を有する複数種類の食品製造用微生物を廃液成分に応じた割合で混合の集積培養し、９０万匹／１ｍｍリットルから１１０万匹／１ｍｍリットルの培養液を造り濾床槽に移植し定着した後に生物処理工程が開始される。
【００２６】
図１の１７は発光装置を示す。発光体は食物育成に働く４００ｎｍ，５００ｎｍ，６００ｎｍの３波長を有する放電管と、高い光反射率を有する反射板との組み合わせた器具であり、保護ケースに収納する。発光体は植物成育の光合成に必要な４００ｎｍ，５００ｎｍ，６００ｎｍを有する３波長帯を混合照射し、濾床上部は照度８，０００ルックスから２０，０００ルックスで長時間照射をする。散水時に発生する細かな廃水液粒の飛散防止や、排水処理に必要とする敷地を別の用途に使用する為、又は、人間の転落事故を防ぐ為、又は、散水に発生する音を防ぐ等の理由で、開口部を設けていない排水処理施設であっても、発光装置により自然界浄化能力を発揮させる事ができ、高濃度の廃液を処理する事ができる。
【００２７】
発光装置は、高濃度の廃水液を短い滞留時間で低分子化させる為であり、微生物を含めた濃度すなわち、混合液浮遊物質濃度ＭＬＳＳ値を高くできる。高効率の食物連鎖の循環に重要である微細藻類は一番数が多く必要とする第一次補食材となって菌類に捕食される。その補食材を光合成の働きを応用し安定供給する事が自然界浄化に於ける食物連鎖をゆるぎなくする役割であり重要である。濾材からわずかに溶脱する炭酸塩又は珪酸そして炭酸カルシウム等のミネラル分に加え微細藻類の成育に必要な波長帯の光を照射する事で、活発な光合成が働き、新しい０．００１ｍｍから０．００２ｍｍの大きさの微細藻類を多量に誕生させる環境が整い、生物処理の基本とする微生物に必要とする食物連鎖の循環を、人工的な光合成を行う事により、極めて簡単な構造で、微生物が自ら循環できる自然界浄化機能を取り入れた処理方式となる。
【００２８】
図１の１５は排出二酸化炭素ＣＯ２集気管を示す。集気管は微生物が活動工程で発する二酸化炭素ＣＯ２を吸引回収し、曝気装置からＢＯＤ量に応じて、集気量と曝気量との割合は１対５から１対２０にして送風を行う。高濃度の廃液を生物処理で浄化するには微生物群の食物連鎖の循環が重要である。各微生物間の補食材の供給で第一次補食材は食物連鎖の始まりとなる。その補食材とする細菌領域の微細藻類等を増殖する過程で、新しい有機物誕生の大きな補助となる。大気中の二酸化炭素ＣＯ２の割合は０．０３５％と低い、通常二酸化炭素ＣＯ２が水に溶け重炭酸イオンＨＣＯ３−と変化するがこの過程で藻類等の酵素の働きで微細な二酸化炭素ＣＯ２として発生し、水素Ｈと結合し新有機物ＣｎＨｍＯｐとなる。これは微細藻類の誕生に大きくかかわっている。微細藻類は多くの菌類の餌として利用される。同時に発生する多量の未結合の余剰有機物は、菌類だけが利用する事ができ菌類の増殖に利用される。廃水の浄化に対し菌類の働く役割は多く、セルロースやリジンや澱粉や糖類、二糖類や多糖類等高分子の分解に優れた能力を発揮する、高濃度廃水成分の低分子化を促進させる排水処理方式となる。
【００２９】
図１の１４は放出通気管を示す。放出通気管は高密度ポリエチレン製。濾床槽の断面に対し７００ｍｍごとに設置、又、平面に対し７００ｍｍ間隔で特に断面では１１°勾配で配管設置をする。放出通気管の下部側に３０ｍｍの穴を多く開け、登り側の端を縦管に接合し外気に放出する。濾材は軽石状の多孔質で表面は好気性菌、通性嫌気性菌、弱嫌気性菌、嫌気性菌の順に内部に向けて異種の微生物が同一環境で生息し活動をする。中でも好気性菌の活動は最も多く、窒素を含む有機化合物である蛋白質は好気性の細菌により低分子化され、硝酸ＮＯ３に至らせた後、嫌気生菌である脱窒細菌が水素と有機炭素と脱窒環境で硝酸ＮＯ３を亜硝酸ＮＯ２にする、更に嫌気性菌は一酸化窒素ＮＯに分解し、更に一酸化二窒素Ｎ２Ｏに変化し、それから分離した窒素ガスＮ２は速やかに濾材層から分別する必要がある。この工程が速やかに実行される事で、従来の生物処理より１／３から１／６の余剰汚泥量を減少させる事ができた。この様に同一環境で好気性菌から嫌気性菌の相互作用を実施できる源は、自然界浄化の基礎となる食物連鎖の最善な環境が整ったうえで達成する事である。その事によって放流水の中の窒素Ｎ２量が減少する為、放流後の二次汚染防止効果が大変大きく、放出通気管の果たす効果の大きい排水処理方式となる。
【００３０】
図１の１９は溶存酸素補助器を示す。従来の散気方式は床から吐出する微細な気泡を発する。水圧が下がるに反比例し気泡玉は大きくなり、上昇加速度が加わり早く液面に到達し、すぐ大気に出て効率が悪い。そこで溶存酸素補助器は底部で吐出した空気が上昇する過程で、空気が次から次に気泡粉砕板によって大きくなっては小さくされ、その繰り返しをする途中で図６の３６に示す水膜接触材などが主に酸素と廃液とを接触させる役割をしており、長い時間液中に気泡玉を留め接触させる。従来の散気管と比較すると同一送風量で１８％から２３％増の酸素の溶存効果を得られた。高濃度の廃液に対応する微生物量は多く、その酸素の供給量は当然多く求められ、微生物の活動にもっとも適した酸素量を満たす事は重要である。更に従来の散気方法の場合は水温の変動や水深に大きく左右され、多量の曝気量を送る必要があったが本溶存酸素補助器はその必要がない。溶存酸素補助器を従来の散気管と併用する事で送風機を小さくできる。又、水槽構造物の深さを従来より０．５ｍから１．０ｍ浅くしても充分な酸素量が得られるので耐圧構造上も有利になる排水処理方式となる。
【符号の説明】
【００３１】
１ 原水ピット槽
２ スクリーン槽
３ 流量調整槽
４ 濾床層及び浸漬濾床槽
５ 循環爆気槽
６ 沈澱分離槽
７ 殺菌槽
８ 放流槽
９ 散水濾床
１０ ポンプピット槽
１１ 落下水空間
１２ 循環ポンプ
１３ 散水ポンプ
１４ 放出通気管
１５ 排出二酸化炭素ＣＯ２集気管
１６ 散水用吐出ノズル
１７ 発光装置
１８ 散気管細用
１９ 溶存酸素補助器
２０ 散気管荒用
２１ 自動スクリーン
２２ 原水ポンプ
２３ 調整ポンプ
２４ 殺菌用薬剤筒
２５ 放流ポンプ兼洗浄ポンプ
２６ 汚泥返送管
２７ 点検用マンホール
２８ 脱窒及び還元槽であるが原水性質により２９とセットで６の前に配置
２９ 二次爆気槽であるが原水性質により２８とセットで６の前に配置
３０ 原水流入管
３１ 放流管
３２ 発光装置の自動洗浄管
３３ 部材ＳＵＳ
３４ 部材はかまＳＵＳ
３５ 部材支柱ＳＵＳ
３６ 気泡玉粉砕板ＳＵＳＬ
３７ 支柱 硬質ポリエチレン
３８ 水膜接触材 硬質ポリエチレン
３９ 重り
４０ 発光装置
４１ 発光装置保護カバー
４２ 換気取入れコネクター
４３ 換気用送風管
４４ エアーフィルター
４５ 電源端子
４６ 電源用線
４７ 点検用蓋
４８ 点検用蓋
４９ 換気用吐出コネクター
５０ 保護カバー洗浄用ノズル
５１ 保護カバー洗浄用ノズル
５２ 洗浄用送水管
５３ 散水濾床用散水ノズル
５４ 散水用管
５５ 散水濾材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する低濃度から高濃度にわたる有機性物質を、活性汚泥方式と散水濾床方式を組み合わせて低分子化をする開口部の無い排水処理システムに於いて、発光装置で複数の槽に光を照射する装置と、各槽内の微生物が発生した二酸化炭素ＣＯ２を再び各混合割合で曝気に利用する排出二酸化炭素ＣＯ２集気管と、散水濾床槽の内部で低分子化され、有機物から離れた無機物の窒素Ｎ２を速やかに大気に放つ放出通気管と、通常より小さな送風機により溶存酸素効果を高める溶存酸素補助器とを有する事を特徴とした高濃度排水処理システム。
【請求項２】
請求項１記載の高濃度排水処理システムに於いて、人工の光を連続照射して光合成を活発にさせ自然界浄化原理である微生物間の食物連鎖を安定させて循環を確立させた特徴の高濃度排水処理システム。
【請求項３】
請求項１記載の高濃度排水処理システムに於いて、処理過程で微生物が発生する二酸化炭素ＣＯ２を、通常曝気と混合させ、微細藻類の増殖環境を充実させることを特徴とした高濃度排水処理システム。
【請求項４】
請求項１記載の高濃度排水処理システムに於いて、火山性の軽石状の天然鉱石と貝殻を充填し積み重ね、散水濾床に廃水成分の有機性物質を分解する能力を有す微生物を移植し、上部から廃水の散水を繰り返し行い、発生する無機物の窒素Ｎ２を速やかに大気に放出する放出通気管を濾槽内に配置することを特徴とした高濃度排水処理システム。
【請求項５】
請求項１記載の高濃度排水処理システムに於いて、曝気した気泡玉を細分化し廃液と長い時間接触させ、酸素と窒素を溶存させる、溶存酸素補助器を設置することを特徴とした高濃度排水処理システム。
【請求項１】
流入する低濃度から高濃度にわたる有機性物質を、活性汚泥方式と散水濾床方式を組み合わせて低分子化をする開口部の無い排水処理システムに於いて、発光装置で複数の槽に光を照射する装置と、各槽内の微生物が発生した二酸化炭素ＣＯ２を再び各混合割合で曝気に利用する排出二酸化炭素ＣＯ２集気管と、散水濾床槽の内部で低分子化され、有機物から離れた無機物の窒素Ｎ２を速やかに大気に放つ放出通気管と、通常より小さな送風機により溶存酸素効果を高める溶存酸素補助器とを有する事を特徴とした高濃度排水処理システム。
【請求項２】
請求項１記載の高濃度排水処理システムに於いて、人工の光を連続照射して光合成を活発にさせ自然界浄化原理である微生物間の食物連鎖を安定させて循環を確立させた特徴の高濃度排水処理システム。
【請求項３】
請求項１記載の高濃度排水処理システムに於いて、処理過程で微生物が発生する二酸化炭素ＣＯ２を、通常曝気と混合させ、微細藻類の増殖環境を充実させることを特徴とした高濃度排水処理システム。
【請求項４】
請求項１記載の高濃度排水処理システムに於いて、火山性の軽石状の天然鉱石と貝殻を充填し積み重ね、散水濾床に廃水成分の有機性物質を分解する能力を有す微生物を移植し、上部から廃水の散水を繰り返し行い、発生する無機物の窒素Ｎ２を速やかに大気に放出する放出通気管を濾槽内に配置することを特徴とした高濃度排水処理システム。
【請求項５】
請求項１記載の高濃度排水処理システムに於いて、曝気した気泡玉を細分化し廃液と長い時間接触させ、酸素と窒素を溶存させる、溶存酸素補助器を設置することを特徴とした高濃度排水処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２５１２７９（Ｐ２０１１−２５１２７９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３８７２７（Ｐ２０１０−１３８７２７）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（５１０１７０３４９）有限会社尚コントリビューション (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（５１０１７０３４９）有限会社尚コントリビューション (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]