(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗骨材とペーストないしはセメントモルタルとの結合により構成されるポーラスコンクリートの混練後成形用型枠に打設し、１週間以上の湛水養生後除型して形成されたポーラスコンクリート構造材または既存のポーラスコンクリート構造材を、乾燥後の被膜がアルカリ成分の流出を防ぐ機能を有しかつ系外に放出した際に環境に悪影響を与えない樹脂の溶液に浸漬後気中で自然乾燥し、更に生物活性を示す微生物群集の希釈液及びこれらの微生物群集を増殖させるのに適する資材を含む溶液中に２〜７日間浸漬することで微生物をポーラス部位を含む表面に付着させ、その後常温風乾したことを特徴とする生物処理活性を有する構造材の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、水質浄化、廃水処理等に活用することのできる生物処理活性を有する構造材の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、微生物の生理活動を利用し水質浄化、廃水処理等を行う場合、様々な形状材質によって形成される担体に微生物を担持させたり、礫間浄化法のように栗石や砕石を積み重ねその隙間に排水を流すことで生物膜を形成させ、或いは自然の浄化作用を人為的に強化したといえる活性汚泥法のように曝気装置により酸素を大量に供給しながら微生物集団を循環させる方法を用いることで処理位置での微生物の生物処理能力を発揮させてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法による生物処理能力の活用は様々な装置等に構成確立され大きな成果と実績を挙げている。
しかし、面的に拡大し、汚染の態様も益々複雑化する現状と、様々な装置の設置で解決を図ることに様々な課題が派生している現状に鑑み、汚染の発生源近くで、より簡便で汎用性の高い方法が望まれている。
【０００４】
本願発明はこうした現状に鑑みて、非下水道系の市街地一般水路、中小河川、湖沼、更には水田地帯等の農業用水路等で特別な装置として構成することなく極めて自然な形態のままで汚染等の浄化を行い、或いは諸装置への被処理水の導入に先立つ過程で前処理的に相応の処理を行い諸装置の負荷を軽減しうる生物処理活性を有する構造材の成立形成を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明において使用される用語生物活性を示す微生物群集の希釈液及びこれらの微生物群集を増殖させるのに適する資材を含む溶液とは、「本願発明による方法によりポーラス部位で活性化し増殖して水質浄化、排水処理等を可能とさせる微生物群集及びこれらの微生物の活性化及び増殖に必要とされる資材を含む溶液を意味し、代表的には「ＥＭ発酵資材（ＥＭぼかし）を含む溶液」が挙げられる。「ＥＭ発酵資材（ＥＭぼかし）」とは米糠等の有機物に有用発酵菌グループ及び有用合成菌グループで構成され嫌気性及び好気性の微生物など種々の性質の異なる微生物が共存しているＥＭ（有効微生物群）希釈液と糖蜜を混ぜ発酵し乾燥させて得られたものを意味する。
なお、本願発明の下記の説明においては代表例としてＥＭ発酵資材（ＥＭぼかし）を例示して説明する。
【０００６】
また、乾燥後の被膜がアルカリ成分の流出を防ぐ機能を有しかつ系外に放出した際に環境に悪影響を与えない樹脂とは、代表的には１〜１５％ポリビニルアルコール溶液である。この目的で使用されるポリビニルアルコールは水溶性であり、環境に対する毒性が無く、構造材として製造する工程に於いて特別な設備なり技術レベルの高度性が必ずしも必要ではないので、本願発明が課題として求めるところの汚染の発生源近くでのより簡便で汎用性の高い方法が実現される。
また、ポリビニルアルコール溶液濃度を１〜１５％の範囲が好ましいのは、１５％濃度以上の溶液における無効性を意味しているのではなく、取り扱いの容易さ並びにコスト面から判断しての適性範囲を示しているに過ぎない。
ポリビニルアルコール以外に、乾燥後の被膜がアルカリ成分の流出を防ぐ機能を有しかつ系外に放出した際に環境に悪影響を与えない樹脂として、例えば水溶性ポリ酢酸ビニルの部分鹸化物、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、デキストラン、フルフラン等の水溶性多糖類、ポリメタクリル酸２−ヒドロキシエチル、ポリアクリルアミド等の水溶性高分子化合物を使用しても同等の効果が得られる。
【０００７】
本願発明は、粗骨材とペーストないしはセメントモルタルとの結合により構成されるポーラスコンクリートを構造材構成の基材として、そのままではコンクリート特有の高アルカリ成分により有用微生物の定着繁殖がはなはだ困難な条件を克服するため、ポーラスコンクリートの形成後、ポリビニルアルコール溶液の表面被膜を形成しアルカリ成分の影響を少なくする、或いは一定期間屋外曝露することでアルカリ成分を弱めたことにより、ＥＭ発酵資材（ＥＭぼかし）の微生物コロニー団塊としての高集積性と潜在的高活性能力を活用することを可能とすることで課題の解決を可能とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本願発明請求項１に基づく生物処理活性を有する構造材の製造法で製造された生物処理活性を有する構造材は、粗骨材とペーストないしはセメントモルタルとの結合により構成されるポーラスコンクリートの混練後成型用型枠に打設し、１週間以上の湛水養生後除型し、１〜１５％ポリビニルアルコール溶液に浸漬後気中で自然乾燥したことでポーラスコンクリートのアルカリ成分の溶出を低下し、更にＥＭ発酵資材を水と混合した溶液中に２〜７日間浸漬することで微生物をポーラス部位を含む表面に付着させ、ＥＭ発酵資材中で休眠状態であった微生物群をポーラス部位で活性化させる。
【０００９】
ちなみにＥＭ発酵資材（ＥＭぼかし）の標準的な製造方法は、４０℃位のぬるま湯１５リットルに有用発酵菌グループ及び有用合成菌グループで構成され嫌気性及び好気性の微生物など種々の性質の異なる微生物が共存しているＥＭ（有効微生物群）を３００ccと糖蜜６００ccを混合し、１０〜１５時間放置したものを米糠１００Kgと撹拌機の中で撹拌しながら３０〜４０分混合しその後加熱熟成箱で４８〜７２時間熟成させた後乾燥するのである。
【００１０】
なお、ＥＭ発酵資材（ＥＭぼかし）の製造において一般的にＥＭ（有効微生物群）原液と称して汎用化された微生物群集にのみこだわることなく、本願発明に基づく一連の生物処理活性を有する構造材の製造法で製造された構造材の適用環境原産の微生物種をはじめとして、より適切な微生物種を選択することで、より適切な実施が可能となる。
【００１１】
本願発明請求項１に基づく生物処理活性を有する構造材の製造法で製造された生物処理活性を有する構造材は、ポーラスコンクリートの混練後成型用型枠に打設し、１週間以上の湛水養生後除型し、１〜１５％ポリビニルアルコール溶液に浸漬後気中で自然乾燥したことでポーラスコンクリートのアルカリ成分の溶出を低下させ、更にＥＭ発酵資材を水と混合した溶液中に２〜７日間浸漬することで微生物をポーラス部位を含む表面に付着させ、ＥＭ発酵資材中で休眠状態であった微生物群をポーラス部位で活性化し増殖させポーラスコンクリートのポーラス部位で微生物の生理活動を利用した水質浄化、廃水処理等を可能とさせる。
【００１２】
本願発明請求項１に基づく生物処理活性を有する構造材の製造法で製造された生物処理活性を有する構造材は、さまざまな形態、形状、方法を用いた展開が可能であり応用性も極めて優れている。
例えば、いわゆるＵ字溝の類の定型的プリコンクリート製水路等の場合は予め水路として形成された既製構造Ｕ字溝水路側側面等に本願発明請求項１に基づく生物処理活性を有する構造材によって製造された平板材を張り付け構築するか、工場でのＵ字溝製造において通常のＵ字溝構成後直ちに本願発明請求項１に基づく生物処理活性を有する構造材の製造法で製造された生物処理活性を有する構造材を用いて内張りライニングを一体的に形成させることが可能である。
【００１３】
中小河川、或いは湖沼等においては、人造岩石を形成し適宜配置したり、コンクリート護岸の構築における表層形成に用いたり、暗渠内面にライニング的に取り付けたり、古来からの石積み形式の護岸用石材として用いることも容易である。
【００１４】
様々な様式の浄化施設に対しても装置或いは施設を構築している筐体構造のライニング材として用いることで補助的でいて相当な効果が期待できる。
この場合のライニングとしての形成の方法は、一体的に予め形成することも、ブロック材、タイル材的に施設の現地築造時に施す或いは築造後に追加的に施す等様々な手法が想定できる。
【００１５】
ところで発生源として質的量的な規制を行うことが困難であるが、面的な拡がりを考えたとき長期的かつ将来的にも無視の出来ない要素として非下水道系の市街地一般水路における汚染が有るが、こうした水路そのものを構成させたり、要所における集水槽においても本願発明請求項１に基づく生物処理活性を有する構造材を活用することは極めて有意義である。
【００１６】
同様に、田畑をはじめとする農業地帯における排水路の形成、集水槽の形成においても本願発明請求項１に基づく生物処理活性を有する構造材の製造法で製造された生物処理活性を有する構造材を活用することは有意義であり、農業起源の水質汚染の浄化問題は将来大きな課題となることが予測されており、その観点からの有効性及び可能性が大いに注目できる。
【００１７】
昨今、水田地帯が農業生産地としての役割と共に洪水を防ぐ貯水保水機能等が強調されているが、かてて加えて生態系維持をはじめとした地球環境保全の上での水環境として大きな役割を担っていることが重要視されてきている。
しかしながら、水田を取り巻く水路環境は戦後一貫してコンクリート製水路として耕地整理から圃場整備に至る過程で構築し直され、その過程の中で微生物を主体とした自浄作用能力を確実に低下させてきた。
とはいえ、今更コンクリート製水路から旧来の水路形態に戻すことは困難かつ必要とする費用面から無謀でもあるが、本願発明請求項１に基づく生物処理活性を有する構造材の製造法で製造された生物処理活性を有する構造材薄板を活用し事後的に施工するならば、微生物を主体とした自浄作用能力を確実に回復させることが可能である。
【００１８】
そして、本願発明請求項１に基づく生物処理活性を有する構造材の製造法で製造された構造材の基材はポーラスコンクリートであるが、水路等において活用されていくことで基材のポーラスコンクリートポーラス部位は微生物による汚染物の消化に伴い、やがて微生物の活動により泥化成分により充填されていき水性植物が繁茂しえ、水性小動物が繁殖しうる水路環境への変化が充分予測される。
【００２５】
本願発明請求項１の製造法において、ＥＭ発酵資材に代えて、或いは、ＥＭ発酵資材に加えて生物処理活性を有する構造材の使用箇所に適した微生物群集を用いることは適宜行われ得る。本願発明請求項１において時間（期間）限定がなされているが、このことも工業的生産に於けるコスト面から適性範囲を判断提示しているに過ぎない。
本願発明請求項１において時間（期間）限定がなされているが、このことも工業的生産に於けるコスト面から適性範囲を判断提示しているに過ぎない。
【００２６】
なお、本願発明請求項１に基づく構造材の微生物活性の有効性を確認するため酵素法による糖消費を測定した。実験方法とその結果を以下に示す。
【００２７】
▲１▼  ＥＭ発酵資材含有菌の活性測定
表１に示す合成下水に１％濃度の Glucoseを加えてＥＭ発酵資材含有菌を一定時間培養後、培養液を濾紙で濾過する。
濾液を２倍希釈して酵素法により糖消費を測定する。
【００２８】
【表１】
0003564481.tif 000002
【００２９】
培養条件：500ml 三角フラスコに培地を 200ml分注し、オートクレープ殺菌 (121℃、10分)する。
冷却後、破砕したコンクリート試料約 13gを加えて 30℃にて振とう培養する。
【００３０】
【表２】
0003564481.tif 000003
【００３１】
【表３】
0003564481.tif 000004
【００３２】
▲４▼  結果のまとめ
1.  Ｉ及びＶから PVAでコートしておくと菌活性に効果がある。5%と1%で差が認められない。
2.  糖蜜添加は菌活性に良くない。ＥＭぼかしの活性を高めるために加えると逆の効果となる。
3.  屋外曝露は効果がある。
4  pHは無処理の場合上昇して９以上になるが、処理後は緩和される。
【００３３】
以上の通り、本願発明においては主として粗骨材とペーストないしはセメントモルタルとの結合により構成されるポーラスコンクリートの混練後成形用型枠に打設し、１週間以上の湛水養生後除型して形成されたポーラスコンクリート構造材について説明してきたが、本願発明はこのようにポーラスコンクリート構造材を製造する工程を含むものに限定されるものではなく、例えば、既存のポーラスコンクリート構造材に対しても適用可能であることはもちろんである。
【００３４】
【発明の効果】
本願発明に基づく生物処理活性を有する構造材の製造法により製造された一連の生物処理活性を有する構造材は、非下水道系の市街地一般水路、中小河川、湖沼、更には水田地帯等の農業用水路等で特別な装置として構成することなく極めて自然な形態のままで汚染等の浄化を行い、或いは諸装置への非処理水の導入に先立つ過程で前処理的に相応の処理を行い諸装置の負荷を軽減しうる生物処理活性を有する構造材の成立形成を可能とした。