(57)【要約】【課題】下水等の固形有機物を含む高濃度有機性汚濁水の処理を、汚泥を生じることなく、そのまま浄化処理できる有機性汚濁水の処理方法及び装置の提供。【解決手段】下水及び食品関連工場排水中の有機物を浄化域で分解処理する分解処理方法において、浄化域の好気性処理域で主として好気性細菌によって被処理水中の溶解性有機物の分解を行い、浄化域の嫌気性処理域で主として嫌気性細菌によって被処理水中の固形有機物の分解を行い、且つ、被処理水が流通する好気性処理域と嫌気性処理域との境界に形成された遷移領域で主として通気性細菌による有機物の分解を行い、上記３種の分解の組み合わせを１とした場合に、当該組み合わせを複数回繰り返し、更に浄化域においてされる最初の処理と最終の処理のいずれもが好気性処理である有機性汚濁水中の有機物の分解処理方法。【選択図】図１
2006231323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を主体とする下水又は食品関連工場排水の有機性汚濁水を被処理水として、該被処理水中の有機物を浄化域で分解処理する有機性汚濁水中の有機物の分解処理方法において、上記浄化域に形成した好気性処理領域で、主として好気性細菌によって被処理水中の溶解性有機物の分解を行い、上記浄化域に形成した嫌気性処理領域で、主として嫌気性細菌によって被処理水中の固形有機物の分解を行い、且つ、被処理水が流通する上記好気性処理領域と上記嫌気性処理領域との境界に形成された遷移領域で、主として通気性細菌によって被処理水中の有機物の分解を行い、上記好気性処理領域、嫌気性処理領域及び遷移領域における分解の組み合わせを１とした場合に、当該組み合わせを複数回繰り返し、更に、上記浄化域においてされる最初の処理と最終の処理のいずれもが好気性処理であることを特徴とする有機性汚濁水中の有機物の分解処理方法。
【請求項２】
前記繰り返しの回数が、３以上２０以下である請求項１に記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理方法。
【請求項３】
前記繰り返しの回数が、被処理水の流入経路に沿って直線的に順次行われる請求項１又は２に記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理方法。
【請求項４】
処理槽内に有機物を主体とする下水又は食品関連工場排水の有機性汚濁水を被処理水として導入し、該処理槽内で上記被処理水中の有機物を分解処理するための有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置であって、上記処理槽は、上記被処理水の処理槽内への導入口と、処理槽内からの処理水の排出口と、該排出口と上記導入口との間に設けられた被処理水を流通させながら浄化するための浄化域と、該浄化域を複数の区画にわけるために浄化域に相互に離隔して設けられた複数の多孔の壁とを有し、該多孔の壁は、それぞれ多数の貫通孔が形成された少なくとも１の板体からなり、該多孔の壁は、被処理水の流れに逆らう位置に配置され、該多孔の壁を介して、その内部に酸素を含むガスが送られる主として好気性細菌による被処理水中の溶解性有機物の分解が行われる好気性区画と、酸素を含むガスが送られることがない主として嫌気性細菌による被処理水中の固形有機物の分解が行われる嫌気性区画とが組み合わされて隣接し、装置の運転時に、上記多孔の壁の近傍に、主として通気性細菌による被処理水中の有機物の分解が行われる遷移領域が形成される構造を有し、更に、上記導入口と排出口のいずれもが上記好気性区画のうち最上流側と最下流側の好気性区画にそれぞれ連通していることを特徴とする有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置。
【請求項５】
前記好気性細菌による被処理水中の溶解性有機物の分解と、前記嫌気性細菌による被処理水中の固形有機物の分解と、通気性細菌による被処理水中の有機物の分解とを組み合わせて３回以上２０回以下繰り返すのに十分な数だけ前記多孔の壁が設けられている請求項４に記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置。
【請求項６】
前記好気性区画と、遷移領域と嫌気性区画とが組み合わされて、被処理水の流入経路に沿って直列に並んでいる請求項４又は５に記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置。
【請求項７】
前記多孔の壁が互いに間隙を設けて略平行に配置されてなる請求項４〜６のいずれか１項に記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置。
【請求項８】
更に、前記嫌気性区画の底部に固形物溜りが設けられており、各固形物溜りに溜った固形物を、被処理水の流入経路の方向にみてすぐ下流側の好気性区画に導入し得るように構成されている請求項４〜７のいずれか１項に記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置。
【請求項９】
処理槽内に有機物を主体とする下水又は食品関連工場排水の有機性汚濁水を被処理水として導入し、該処理槽内で上記被処理水中の有機物を分解処理するための有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置であって、上記処理槽は、被処理水の処理槽内への導入口と、該導入口の垂直の位置よりも上側の位置に設けられている処理槽内からの処理水の排出口と、処理槽内の被処理水中に酸素を含むガスを間欠的に送るための少なくとも１本の散気管が設けられてなり、該散気管は、上記導入口の垂直の位置よりも下側であって、且つ、処理槽の上部に主として好気性細菌によって被処理水中の溶解性有機物の分解が行われる好気性処理領域が形成され、処理槽の下部に主として嫌気性細菌によって被処理水中の固形有機物の分解が行われる嫌気性処理領域が形成される位置に配置されていることを特徴とする有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置。
【請求項１０】
更に、前記散気管から酸素を含むガスを被処理水中に間欠的に送る手段が設けられており、該手段が、酸素を含むガスの散気を５〜６０分間連続して行った後、該散気を２０〜２４０分間停止することを１サイクルとして、該サイクルを３〜１０回繰り返すようにする制御装置である請求項９に記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置。
【請求項１１】
更に、第１の散気管としての前記散気管の垂直の位置よりも下側に、酸素を含むガスを処理槽内の被処理水中に間欠的に送って、処理槽内の被処理水全体を混合させるための第２の散気管が少なくとも１本配置されている請求項９又は１０に記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置。
【請求項１２】
更に、前記第２の散気管から酸素を含むガスを被処理水中に間欠的に送る手段が設けられており、該手段が、前記第１の散気管による散気を行っている間に、第１の散気管による散気５〜１０回に１回の割合で、１回が５〜６０分間の散気を５〜２０回繰り返すようにする制御装置である請求項１１に記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置。
【請求項１３】
更に、前記処理槽が複数直列に連結されてなる請求項９〜１２のいずれか１項に記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置。
【請求項１４】
前記散気管が複数本互いに離隔してほぼ同じ高さに設けられている請求項９に記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置。
【請求項１５】
前記第１の散気管が複数本互いに離隔してほぼ同じ高さに設けられ、前記第２の散気管が複数本互いに離隔してほぼ同じ高さに設けられている請求項９に記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物を主たる汚濁物質とし、具体的には溶解性有機物及び固形有機物を高濃度で含む、下水又は食品関連工場排水（単に有機性汚濁水とも呼ぶ）を被処理水とする浄化処理技術に関し、特に、該被処理水中における有機物の大部分を分解処理できる有機性汚濁水中の有機物の分解処理方法、及び分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、主として溶解性有機物を含む有機性排水の処理方法においては、自然界で営まれている自浄作用を人為的に効率よく行う各種の生物学的処理方法が知られている。かかる生物学的処理方法は、処理コストが比較的安価であることから広く用いられており、特に、好気的微生物を利用した活性汚泥法は、多方面で実施されている。
【０００３】
上記した活性汚泥法における浄化処理機構は、ＢＯＤで示される溶解性の有機性成分をバクテリア（好気性細菌）が速やかに分解し、増殖した細菌を原生動物が捕食し、増殖した原生動物を接着剤として固形有機物を接着して大型フロックを形成し、該フロックを沈澱池で固液分離することで、有機性排水を浄化して処理水を得ている。従って、活性汚泥法では、好気性細菌及び原生動物の生命活動が良好な状態で行われる必要があるため、処理槽（曝気槽）内の流動を均一にし、常に好気の一定条件下となるようにしている。
【０００４】
上記のように、活性汚泥法では、有機性排水中の溶解性有機物は曝気槽で生物分解されるものの、固形有機物の分解は起こらず、曝気槽の下流側に配置された沈澱池で固液分離されている。換言すれば、活性汚泥法における浄化処理は、生物分解がその全てではなく、その本質は、むしろ被処理水中の浮遊物質（ＳＳ：本明細書においては固形有機物を意味する）を固液分離することであるとも言える。
【０００５】
上記のように、活性汚泥法は、被処理水中の有機物を固液分離して除去することを本質としていると言えるため、必然的に固液分離した大量の汚泥が発生する。このため、活性汚泥法では、固液分離後の活性汚泥の中から次の被処理水の浄化処理に必要な量だけを返送汚泥として曝気槽内へと戻し、次の生物処理に使用し、それ以外は余剰汚泥として取り除いており、活性汚泥法では大量の余剰汚泥の処理・処分が重大な問題となる。
【０００６】
これに対して、活性汚泥法において、余剰汚泥を効率よく処理することや、余剰汚泥の発生量を減らす試みが種々なされている。しかし、余剰汚泥を無くす（即ち、ゼロにする）ことができ、しかも経済的で、薬品等の使用による二次汚染の問題もない処理方法は未だ知られていない。特に、地球環境保護が叫ばれている近年においては、この余剰汚泥の処理の問題は重大であり、このような問題のない有機性排水の浄化処理方法の開発が待望されている。
【０００７】
活性汚泥法では、上記余剰汚泥処理の問題に加えて、下記のような問題もある。即ち、活性汚泥法における曝気槽で処理できるＢＯＤ汚濁負荷量は決まっているため、曝気して曝気槽内を常に好気の一定条件下におき、該曝気槽内の被処理液のＢＯＤで表される溶解性有機物の汚濁濃度が好ましい範囲まで低下するように、滞留時間を調整して、有機性排水の処理が行われている。このため、溶解性有機物を高濃度で含む有機性排水を処理する場合には、処理すべき施設を大きくする必要がある。
【０００８】
更に、高濃度の有機性排水の場合は特に、流入してくる有機性排水のＢＯＤやＳＳの濃度の変動が大きいため、曝気槽内部を、常に浄化処理が良好に行える状態に管理することが難しい。このため、高濃度の有機性排水の処理を活性汚泥法で行う場合には、前段に調整槽を設けることが必要となる。以上のように、通常の活性汚泥法では、有機物を主体とし、具体的には、溶解性有機物及び固形有機物を高濃度で含む（例えば、ＢＯＤが１００ｍｇ／リットル以上であり、ＳＳが１００ｍｇ／リットル以上である）下水や食品関連工場排水等の高濃度の有機性排水を効率よく処理することは難しい。
【０００９】
又、活性汚泥法と同時に接触酸化法も知られているが、活性汚泥法に比して活用されている数はごく僅かであり、活性汚泥法の後仕上工程や、上水処理の前処理工程に利用されているに過ぎない。当初、接触酸化法の１つである散水ろ床法が活用されたが、該方法は、確かに活性汚泥法よりも１０〜２０％程度、汚泥生成量を減少することができるものの、汚泥の生成がないわけではなく、又、臭気の発生、ろ床バエの発生等といった別の問題があり、現在では殆ど行われていない。又、これに変わって、回転円板やハニカムチューブ、その他の種々のプラスチック材を活用した接触酸化法が提案されたが、これらも、ごく一部で実施されているだけである。
【００１０】
最近は、活性汚泥槽の中に担体を投入して、一部接触酸化と併用することで処理効率を上げる試みもなされているが、この場合でも汚泥発生量は、標準活性汚泥法に比して５〜２０％程度減少するに過ぎない。
【００１１】
活性汚泥法で発生した余剰汚泥を減量するための施設として、消化槽を設けることが行われている。この消化槽は、汚泥を、嫌気状態で３７℃に加温し、３０日間放置する施設である。しかし、この施設においても挿入汚泥の減少量は、最大でも４０％程度である。
【００１２】
以上のように、現状の有機性排水の水処理の殆どを専有している活性汚泥法では、曝気槽は常に好気性の一定条件であり、一方、消化槽は、嫌気性の一定条件であるため、汚泥（固形有機物）の分解は、前者では、最大５％程度であり、後者であっても最大４０％程度である。
【００１３】
上記したような現状にある有機性排水の生物学的処理に対して、本発明者は、これまでに、自然界で営まれている自浄作用を積極的に利用する全く新たな有機性排水の浄化処理を可能とする、汚濁水浄化用分離材を提案している（特許文献１参照）。該汚濁水浄化用分離材は、平均直径１〜３ｃｍの砕石が複数集合されてなる砕石の集合体からなるものである。更に、該集合体（塊状浄化材）を使用した技術として、有機性排水の浄化をより効率よく行う浄化方法（特許文献２参照）や、別の有機性排水の浄化手段として、表面に多数の開口部を有する中空体からなる塊状浄化材を用いる汚濁水の浄化方法を提案している（特許文献３参照）。これらの技術によれば、汚濁水中に浮遊する固体の分離操作が有効に行え、上記したような塊状浄化材を複数積層して充填配置した浄化域に有機性排水を流通させることで、より微細な固形汚濁物等の浄化を行うことができる。
【００１４】
【特許文献１】特公平８−１７９０１号公報
【特許文献２】特開平８−３３２４９７号公報
【特許文献３】特開平８−１０８１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、本発明の目的は、従来の活性汚泥法では処理することが困難な、下水又は食品関連工場排水の、溶解性有機物及び固形有機物を高濃度に含む有機性汚濁水を被処理水として、該被処理水をそのままの状態で（原水の状態で）処理でき、しかも、固形有機物を含む被処理水中の有機物の全てを生物分解することができ、特に、活性汚泥法の欠点である余剰汚泥処理の問題を生じることのない、高濃度有機性排水の処理方法、及び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】
【００１６】
上記の目的は、下記の本発明によって達成される。即ち、本発明は、有機物を主体とする下水又は食品関連工場排水の有機性汚濁水を被処理水として、該被処理水中の有機物を浄化域で分解処理する有機性汚濁水中の有機物の分解処理方法において、上記浄化域に形成した好気性処理領域で、主として好気性細菌によって被処理水中の溶解性有機物の分解を行い、上記浄化域に形成した嫌気性処理領域で、主として嫌気性細菌によって被処理水中の固形有機物の分解を行い、且つ、被処理水が流通する上記好気性処理領域と上記嫌気性処理領域との境界に形成された遷移領域で、主として通気性細菌によって被処理水中の有機物の分解を行い、上記好気性処理領域、嫌気性処理領域及び遷移領域における分解の組み合わせを１とした場合に、当該組み合わせを複数回繰り返し、更に、上記浄化域においてされる最初の処理と最終の処理のいずれもが好気性処理であることを特徴とする有機性汚濁水中の有機物の分解処理方法である。
【００１７】
その好ましい実施形態としては、上記繰り返しの回数が、３以上２０以下、より好ましくは３以上１０以下、更に好ましくは３以上５以下である上記の有機性汚濁水中の有機物の分解処理方法が挙げられる。又、別の好ましい実施形態としては、上記繰り返しの回数が、被処理水の流入経路に沿って直線的に順次行われる上記いずれかの有機性汚濁水中の有機物の分解処理方法が挙げられる。
【００１８】
又、本発明の別の実施形態は、処理槽内に有機物を主体とする下水又は食品関連工場排水の有機性汚濁水を被処理水として導入し、該処理槽内で上記被処理水中の有機物を分解処理するための有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置であって、上記処理槽は、上記被処理水の処理槽内への導入口と、処理槽内からの処理水の排出口と、該排出口と上記導入口との間に設けられた被処理水を流通させながら浄化するための浄化域と、該浄化域を複数の区画にわけるために浄化域に相互に離隔して設けられた複数の多孔の壁とを有し、該多孔の壁は、それぞれ多数の貫通孔が形成された少なくとも１の板体からなり、該多孔の壁は、被処理水の流れに逆らう位置に配置され、該多孔の壁を介して、その内部に酸素を含むガスが送られる主として好気性細菌による被処理水中の溶解性有機物の分解が行われる好気性区画と、酸素を含むガスが送られることがない主として嫌気性細菌による被処理水中の固形有機物の分解が行われる嫌気性区画とが組み合わされて隣接し、装置の運転時に、上記多孔の壁の近傍に、主として通気性細菌による被処理水中の有機物の分解が行われる遷移領域が形成される構造を有し、更に、上記導入口と排出口のいずれもが上記好気性区画のうち最上流側と最下流側の好気性区画にそれぞれ連通していることを特徴とする有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置である。
【００１９】
その好ましい実施形態としては、上記好気性細菌による被処理水中の溶解性有機物の分解と、前記嫌気性細菌による被処理水中の固形有機物の分解と、通気性細菌による被処理水中の有機物の分解とを組み合わせて３回以上２０回以下繰り返すのに十分な数だけ前記多孔の壁が設けられている上記の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置が挙げられる。又、別の好ましい実施形態としては、上記好気性区画と、遷移領域と嫌気性区画とが組み合わされて、被処理水の流入経路に沿って直列に並んでいる上記いずれかの有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置が挙げられる。又、別の好ましい実施形態としては、上記多孔の壁が互いに間隙を設けて略平行に配置されてなる上記いずれかの有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置が挙げられる。又、別の好ましい実施形態としては、更に、上記嫌気性区画の底部に固形物溜りが設けられており、各固形物溜りに溜った固形物を、被処理水の流入経路の方向にみてすぐ下流側の好気性区画に導入し得るように構成されている上記いずれかに記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置が挙げられる。
【００２０】
又、本発明の装置の第２の実施形態は、処理槽内に有機物を主体とする下水又は食品関連工場排水の有機性汚濁水を被処理水として導入し、該処理槽内で上記被処理水中の有機物を分解処理するための有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置であって、上記処理槽は、被処理水の処理槽内への導入口と、該導入口の垂直の位置よりも上側の位置に設けられている処理槽内からの処理水の排出口と、処理槽内の被処理水中に酸素を含むガスを間欠的に送るための少なくとも１本の散気管が設けられてなり、該散気管は、上記導入口の垂直の位置よりも下側であって、且つ、処理槽の上部に主として好気性細菌によって被処理水中の溶解性有機物の分解が行われる好気性処理領域が形成され、処理槽の下部に主として嫌気性細菌によって被処理水中の固形有機物の分解が行われる嫌気性処理領域が形成される位置に配置されていることを特徴とする有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置である。
【００２１】
その好ましい実施形態としては、更に、上記散気管から酸素を含むガスを被処理水中に間欠的に送る手段が設けられており、該手段が、酸素を含むガスの散気を５〜６０分間連続して行った後、該散気を２０〜２４０分間停止することを１サイクルとして、該サイクルを３〜１０回繰り返すようにする制御装置である上記有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置が挙げられる。又、更に、第１の散気管としての上記散気管の垂直の位置よりも下側に、酸素を含むガスを処理槽内の被処理水中に間欠的に送って、処理槽内の被処理水全体を混合させるための第２の散気管が少なくとも１本配置されている上記いずれかに記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置が挙げられる。又、更に、上記第２の散気管から酸素を含むガスを被処理水中に間欠的に送る手段が設けられており、該手段が、前記第１の散気管による散気を行っている間に、第１の散気管による散気５〜１０回に１回の割合で、１回が５〜６０分間の散気を５〜２０回繰り返すようにする制御装置である上記の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置が挙げられる。
【００２２】
その好ましい実施形態としては、更に、前記処理槽が複数直列に連結されてなる上記いずれかに記載の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置が挙げられる。又、その好ましい実施形態としては、前記散気管が複数本互いに離隔してほぼ同じ高さに設けられている前記の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置、又、前記第１の散気管が複数本互いに離隔してほぼ同じ高さに設けられ、前記第２の散気管が複数本互いに離隔してほぼ同じ高さに設けられている前記の有機性汚濁水中の有機物の分解処理装置が挙げられる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、溶解性有機物及び固形有機物を高濃度に含む下水又は食品関連工場排水等の有機性汚濁水をそのままの状態で、前処理したり希釈する必要がなく処理することができ、しかも、活性汚泥法の欠点である余剰汚泥処理の問題を生じることがなく、有機性汚濁水中の溶解性有機物は勿論、固形有機物も分解でき、有機性汚濁水中の有機物をほぼ完全にガスと水（Ｈ2Ｏ）にすることができる新規な高濃度の有機性汚濁水の処理方法及び処理装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。本発明者は、前記した従来技術の課題を解決すべく、先に説明した砕石が複数集合されてなる汚濁水浄化用分離材、或いは表面に多数の開口部を有する中空体からなる汚濁水浄化部材（以下、これらを塊状浄化材と呼ぶ）を充填してなる浄化域を用い、下水や食品関連工場排水と言った溶解性有機物及び固形有機物等の有機物を主体として含む高濃度の有機性排水（以下、汚濁水とも言う）を処理することについて検討を重ねた結果、主に好気性細菌による分解が行われる好気性処理領域と、主に嫌気性細菌による分解が行われる嫌気性処理領域と、好気性処理領域と嫌気性処理領域との間に形成される主として通気性細菌による分解が行われる遷移領域とを有し、上記３種の処理が複数回繰り返されるような浄化域を形成すれば、下水や食品関連工場排水等の有機性汚濁水を被処理水としてそのままの状態で（塊状浄化材を用いることなく、原水の状態で）処理でき、特に、汚泥を発生することなく簡易に、該汚濁水中の大半の有機物を生物分解することができることを見いだして本発明に至った。
【００２５】
前述した本発明者が既に提案している従来技術によれば、処理槽内に塊状浄化材を充填して浄化域を形成し、該浄化域に、活性汚泥法の処理の対象であるようなＢＯＤ値の比較的低い有機性排水を流通させることで、汚泥を生じることなく有機性排水の浄化処理をすることが可能である。かかる浄化処理は、本発明者が流離と呼ぶ自然界でみられる作用を巧みに利用することで達成されている。ここで、流離とは、いかなる水域系においても存在する流動の大小によって生じる固液分離現象のことである。
【００２６】
本発明者が詳細に検討した結果、上記方法における汚泥を生じることのない浄化のメカニズムは、下記のようであると考えられる。塊状浄化材を多量に充填してなる浄化域に有機性排水が導入されると、該浄化域には一方方向の緩い流れが形成されるが、この場合の浄化域における流れは一律ではなく、浄化域を形成している塊状浄化材内部に形成されている空間は、流れがほぼ停滞した状態となる。又、塊状浄化材の塊同士の間に形成される空隙にも流れがほぼ停滞した部分が生じる。これらの結果生じる流離現象によって、有機性排水中のＳＳは、塊状浄化材内部の空隙、及び塊状浄化材の塊同士間に形成される空隙に面している塊状浄化材の塊の表面に集積される。そして、塊状浄化材内部及び表面に集積した有機性排水中のＳＳは、その場所に滞留して嫌気状態になる結果、嫌気性細菌によって分解処理される。このため、汚泥を発生することなく、有機性排水の浄化処理が可能になったものと考えられる。
【００２７】
本発明にかかる有機性汚濁水中の有機物の分解処理方法は、上記したような、溶解性有機物及び固形有機物に対して流動の大小によって巧みに行われる有機物の生物分解を、多様な実排水に適用することについて鋭意検討を重ねた結果、開発したものである。即ち、本発明は、溶解性有機物及び固形有機物を高濃度で含む有機物を主体とする下水又は食品関連工場排水を、塊状浄化材を充填していない浄化域にそのまま流し続けることで、汚泥を生じることなく、被処理水中の有機物の大部分を水とガスに分解することが可能な画期的な有機性汚濁水の浄化方法である。
【００２８】
本発明者の検討によれば、有機性汚濁水中に高濃度に含まれる溶解性有機物及び固形有機物の大部分を生物分解し、ガスと水にするためには、少なくとも以下の２つの基本的要件を満足するように構成した処理システムとすることが必要となる。
（１）浄化域に、好気性状態、嫌気性状態、及び好気性状態と嫌気性状態とが混在する遷移状態を生じさせて、これらの状態において、それぞれ、好気性細菌、嫌気性細菌及び通気性細菌による分解が行われるようにし、且つ、好気性状態、遷移状態及び嫌気性状態の３状態を繰り返し単位として、該単位が複数回繰り返されるようにして処理を行う。
（２）有機性汚濁水に液体として含まれる溶解性有機物と、固体として含まれる固形有機物が、液体を時間単位で上記浄化域に滞留させるようにし、且つ固体は日単位で浄化域に滞留させるようにする。
【００２９】
即ち、本発明では、先ず、好気性細菌による溶解性有機物の分解が行われる好気性処理領域と、嫌気性細菌による固形有機物の分解が行われる嫌気性処理領域と、例えば、被処理水（有機性汚濁水）が流通して好気性処理領域から嫌気性処理領域へと移行する過程に通気性細菌による有機物の分解が行われる遷移領域が形成されるように浄化域を構成し、更に、上記した、好気性処理領域、嫌気性処理領域及び遷移領域の組み合わせを１とした場合に、これらの組み合わせからなる３種の処理が複数回繰り返されるようにすることを特徴とする。更に、主に好気性処理領域で行われる溶解性有機物の生物分解は容易に行われるので、被処理水を構成する液体は、時間単位で浄化域に滞留するようにする。又、主に嫌気性処理領域で行われる固形有機物の生物分解は、固形有機物の一部が嫌気性細菌で分解して液状化し、液状化した有機物を次の好気性処理領域へと移動して分解して、残った固形有機物の一部を次の嫌気性処理領域で液状化して・・・、といったことが繰り返されて行われる。このため、固形有機物は、日単位で分解が行われることになる。以下に、上記した構成となる具体的な浄化域の構造について説明する。
【００３０】
本発明で使用する浄化域に形成する好気性処理領域は、下部から酸素を含むガスを送って散気（曝気）する等の方法で容易に形成できる。一方、該浄化域に形成する嫌気性処理領域は、酸素を含むガスを送る曝気を停止する等の方法で容易に形成できる。又、別の方法としては、同一の処理領域内を間欠曝気することで、好気性処理領域と嫌気性処理領域を交互に形成する方法が挙げられる。更に、本発明の方法において必要となる遷移領域は、上記の方法において、好気性処理領域と嫌気性処理領域とを隣接して形成し、且つ、被処理水がこれらの処理領域を流通できるようにすることで浄化域内に形成できる。又、上記した処理領域内を間欠曝気する方法では、好気性処理領域を形成するための連続曝気を一定期間停止した場合に、その後に嫌気性処理領域が形成されるまでの間が遷移領域になる。
【００３１】
本発明にかかる方法では、溶解性有機物及び固形有機物を１００ｍｇ／リットル以上の高濃度で含む下水や食品関連工場排水中における有機物の大部分を分解し、汚泥を生じることなく浄化処理できるが、そのメカニズムについて説明する。本発明者は、先に説明した塊状浄化材を多数充填してなる浄化域における有機性汚濁水の浄化のメカニズムを詳細に検討していく過程で、上記浄化域においては、有機性排水中の水と固体との流通挙動に時間差が与えられており、これが、上記浄化処理において極めて重要な役割を果たしていることを見いだした。先ず、塊状浄化材を充填してなる浄化域では、流離現象によって、塊状浄化材の内部や塊状浄化材の塊同士が接する部分に固形有機物が集積し、堆積する。一方、塊状浄化材を充填してなる浄化域に曝気によって酸素を含むガスを送っていたとしても、浄化域にある塊状浄化材の塊の内部や表面の全てにおいて好気性細菌による生物酸化が起こっているわけではなく、浄化域の塊状浄化材の置かれている状況によっては、塊状浄化材の塊の内部や表面が全て好気性細菌が活発に活動できる状態にあるというのではなく、例えば、散気管と散気管との間や、細菌の増殖が激しい部分では酸素が不足する状態が起こる。そして、固形有機物が集積し、堆積した部分で、このような酸素が不足する状態が起こると、嫌気性細菌による分解が行われ、この結果、汚泥を生じることなく浄化処理される。
【００３２】
本発明では、上記の現象を利用し、処理槽内の浄化域に、上記のような嫌気性分解が行われる領域を好気性処理領域に併設して積極的に形成し、この浄化域に、有機物を高濃度に含む下水や食品関連工場排水を、そのまま流すことで、溶解性有機物及び固形有機物がともに生物分解して、ガスと水にまで分解する。本発明にかかる処理方法或いは処理装置では、下記のようなメカニズムで、有機性汚濁水浄化が行われると考えられる。
【００３３】
本発明においては、被処理水は、先ず好気性処理領域に置かれ、その後、遷移領域を経て嫌気性処理領域へと流通する。従って、先ず、被処理水中の溶解性有機物は流れに乗って好気性処理領域に運ばれ、該処理領域で好気性細菌によって分解され、好気性細菌が増殖する。換言すれば、好気性処理領域では、溶解性有機物が好気性細菌へと変化すると言える。これに対して、固形有機物は、好気性処理領域及び遷移領域を通過する間は何ら変化せず、そのまま嫌気性処理領域へゆっくりと運ばれる。曝気が行われない嫌気性処理領域では被処理液の流動が小さいので、固形有機物は嫌気性処理領域の底部に集積・堆積する。この結果、堆積した固形有機物の近傍は、嫌気性状態となり、嫌気性細菌によって固形有機物の表面の一部が液状化する。この場合、それ以外は固形有機物として残る。一方、好気性処理領域で増殖した好気性細菌は、嫌気性処理領域へと流入すると死滅し、自己分解する。そこで、本発明では、これらの液状化した有機物を好気性処理領域へと運ぶように構成し、次の好気性処理領域で溶解性有機物を好気性細菌によって分解させる。
【００３４】
上記したように、嫌気性処理領域の底部に集積・堆積した固形有機物は、全てが短期間で液状化するわけではないので、上記の処理を複数回繰り返す必要があるが、繰り返すことで、被処理水中の固形有機物を全て生物分解して溶解性有機物とすることが可能となる。即ち、上記のようにすれば、固形有機物は、嫌気性細菌によって溶解性有機物へと変化していき、その後、好気性細菌によって分解される。このため、固形有機物の分解には、日単位の時間が必要になる。
【００３５】
本発明では、被処理水中のＳＳ量によって被処理水の処理槽内への流入量を適宜に制御する。即ち、ＳＳ量が多い被処理水の場合には、流入量を減らし、処理槽内における被処理水の滞留時間が長くなるようにする。一方、ＳＳ量が少ない被処理水の場合には、処理槽内への流入量を多くして、処理槽内における被処理水の滞留時間を短くする。具体的には、例えば、下水のようなＳＳ量が１００〜２５０ｍｇ／リットル程度の被処理水を処理する場合は、容積滞留時間が１０〜２０時間となるように被処理水の流入量を制御する。食品関連工場排水のようなＳＳ量が３００〜数千ｍｇ／リットル程度と多い被処理水を処理する場合は、容積滞留時間が２０時間〜５日となるように被処理水の流入量を制御する。
【００３６】
本発明の第１の実施形態の装置では、上記の各細菌による分解が良好に行われるようにするため、嫌気性領域２において、例えば、固形有機物５をピット（固形物溜り）４に溜めるようにするとよい（図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２参照）。本発明の第２の実施形態の装置では、処理槽３０の中段近傍に設けた第１の散気管３６Ａの下側に固形有機物５が溜まる（図４（Ｂ）参照）。この堆積した固形有機物５は、一定時間後、嫌気状態となり、固形有機物５の一部が液状化し、溶解性有機物となる。従って、図１（Ａ）又はその変形例である図１（Ｂ）（図２に部分拡大図を示した）の装置の場合には、間欠的に各ピット４に溜めた固形有機物５をポンプで又はエアリフトで吸引して次の好気性処理領域１へと移動させ、溶解した有機物を、次の好気性処理領域１の好気性細菌によって分解させるようにするとよい。
【００３７】
又、図４（Ｂ）の形態の装置の場合には、処理槽３０の底面近傍に上記第１の散気管３６Ａとは別の第２の散気管４６Ｂを設け（図５（Ａ）〜図５（Ｃ）参照）、この下段側に位置する第２の散気管４６Ｂによって散気（曝気）することで、溜っていた固形有機物５を、上段の第１の散気管４６Ａの上に吹き上げて槽内の被処理液を混合させる（図５（Ｃ）参照）。このようにすれば、液状化した有機物は、上段の第１の散気管４６Ａの上に形成された好気性処理領域１で好気性細菌によって分解される。下段にある第２の散気管４６Ｂの曝気を停止させると、固形有機物５は、再び上段の第１の散気管４６Ａの下側に溜まり（図５（Ｂ）参照）、一定時間後、嫌気性処理領域２となり、固形有機物の一部が液状化することが起こる。従って、上記したような処理が複数回繰り返されると、汚濁水中の固形有機物は、浄化域を流通していく間に次第に小さくなり、最終的には、ガスと水になる。この結果、汚濁水中に高濃度で含有される溶解性有機物及び固形有機物が完全に分解される。次に、これらの実施形態をより詳細に説明する。
【００３８】
（実施形態１）
図１（Ａ）に、本発明の実施形態１にかかる処理装置における処理槽１０の概略図を示した。基本的には、処理槽１０内に、好気性処理領域１、遷移領域３及び嫌気性処理領域２を形成し、これらの処理領域の組み合わせを繰り返し単位（１処理サイクル）とした場合に、該処理サイクルが複数回繰り返され得るように浄化域を構成する。本態様では、図１（Ａ）に示したように、複数の貫通孔を有する１枚の板体を多孔の壁７とするが、このような板体を、汚濁水の流れを横切る、例えば、直交するように処理槽内の複数の箇所に設けることで、処理槽内を複数の区画に仕切る。この結果、好気性処理領域１、遷移領域３及び嫌気性処理領域２の繰り返し単位が直線上に複数回並んだ構成となる。上記繰り返しの回数は、処理する汚濁水の性状にもよるが、３〜２０処理サイクル有するものとすればよい。本発明者の検討によれば、例えば、固形有機物を高濃度に含む下水等であっても、浄化域にそのような繰り返し単位を上記処理の組み合わせを３〜１０サイクル可能にする数だけ設けられた処理槽で処理すれば、良好な処理を行うことができる。その場合の被処理水の処理槽内への流入速度は、被処理水のＳＳ値をモニターし、その値によって適宜に決定すればよい。
【００３９】
上記浄化域に設けられる好気性処理領域１は、それぞれ、例えば、処理槽１０の底部に直管を１本又はそれ以上、被処理水の流れの方向に直角に敷設し、それらの管壁の下部等に穴を開けて散気管６とし、該散気管６に空気を通して連続曝気を行うことで容易に形成できる。この場合の曝気の仕方としては固形有機物が沈澱しないようにし、エマルジョン状態にある油分が分離しないように、勢いを抑えた状態で曝気することが好ましい。具体的には、処理槽１０のｍ2当たり、１０〜２００ｍｌ／分程度の一定の速度で空気を送るようにするとよい。本発明の方法においては、処理槽内に送る空気量は常に一定のままでよく、処理槽に導入する被処理水の流入速度をコントロールすることで、処理槽１０内を、最適な浄化環境にすることができる。
【００４０】
一方、浄化域に設けられる嫌気性処理領域２は、それぞれ、例えば、そのような散気管を敷設せずに単に非曝気とすることで容易に形成できる。より具体的には、上記多孔の壁７を２〜１０ｍ毎、より好ましくは５〜１０ｍ毎に設けて処理槽１０内を複数の部屋に区画し、１区画おきに、区画の底部に、空気等を処理槽内に送るための散気管６を、それぞれ１本又はそれ以上敷設すればよい。このようにすることで、処理槽１０内に、酸素を含むガスが十分に送られる好気性処理領域（曝気の区画）１と、酸素を含むガスが十分に送られることがない嫌気性処理領域（非曝気の区画）２が形成される。更に、これら２種類の区画を多孔の壁７を介してそれぞれ隣接させ、且つ、両者の間を汚濁水が流通するように構成されている。この結果、多孔の壁の近傍には遷移領域（酸素が不足している領域）３が形成され、しかも、好気性処理領域（曝気の区画）１と、遷移領域３、嫌気性処理領域（非曝気の区画）２の３種の状態が繰り返されることになる。本実施形態では、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示したように、更に、導入口９Ａと排出口９Ｂのいずれもが、好気性処理領域１に直接連通するように処理槽１０を構成することが好ましい。
【００４１】
本実施形態１においては、処理槽１０内の被処理水の流れ方向における各好気性処理領域１と嫌気性処理領域２の長さ比率を、１：１〜１：５程度にすることが好ましい。しかし、本発明はこれに限定されず、処理する汚濁水のＳＳ濃度、ＢＯＤ濃度及びＣＯＤ濃度により、好気性処理領域と嫌気性処理領域の長さ比率を変えればよい。本発明では、固形有機物を全て分解することを目的としているため、特に、ＳＳ濃度により、好気性処理領域と嫌気性処理領域の長さ比率を変えるようにすることが好ましい。例えば、溶解性有機物の指標であるＢＯＤ濃度が高く、ＳＳ濃度が高い汚濁水を処理する場合は、浄化域における嫌気性処理領域２が長くなるようにすることが好ましい。処理槽１０内の被処理水の流れの方向における各好気性処理領域１とそれぞれに関連する嫌気性処理領域２との長さ比率は、処理槽１０内の浄化域に設ける対応する多孔の壁７の位置を適宜に決定することで、所望の長さ比率に変更できる。
【００４２】
汚濁水の流れに直交して設けられている各多孔の壁７は、図１（Ａ）に示したように、多数の貫通孔を有する１枚の板体から構成してもよいが、図１（Ｂ）に示した図１（Ａ）の変形例のように、このような板体を複数、より具体的には２枚又は３枚を一組で用い、これを互いに間隙を設けて平行に配置して設けてもよい。このように、それぞれ複数の板体からなる多孔の壁２７で処理槽２０の浄化域を仕切り、該多孔の壁２７で区画された複数の部屋を、交互に、上記したような好気性処理領域１、嫌気性処理領域２とすれば、好気性処理領域１と、嫌気性処理領域２とをより明確に区画することができ、又、各多孔の壁２７を構成している複数の板体間或いはその近傍が遷移領域３となるため、より効率のよい処理ができる。各遷移領域３では、通気性細菌によって有機物が生物分解され、次の好気性処理領域１へと流入される。上記の変形例のように複数の板体を用いて各遷移領域を形成する場合の板体同士の間隙は、１０〜５０ｃｍ程度とすればよい。
【００４３】
更に、本発明の実施形態１及びその変形例においては、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示したように、区画の配置を、汚濁水の導入側から、処理が、好気（曝気を行う）処理・遷移・嫌気（非曝気）処理、好気（曝気を行う）処理・遷移・嫌気（非曝気）処理、の順で繰り返し、最終の処理区画が好気性処理領域１となるようにする。又、それぞれの多孔の壁を構成している板体に設ける多数の孔の大きさは、例えば、直径３〜１０ｃｍ程度とし、孔の数は、板体全体における開孔度が５〜４０％となるように構成することが好ましい。
【００４４】
上記のように構成した処理槽１０又は２０内に下水や食品関連工場排水を被処理水として導入すると、当然のことながら、流動のない各嫌気性処理領域２では固形有機物の沈澱が起こる。該沈澱物は、多孔の壁７を介して自由に通過する水よりも長く嫌気性処理区画２に滞留する。この間に、嫌気性細菌による分解が行われて固形有機物の液状化が進行する。更に、本実施形態１及びその変形例のそれぞれでは、図１（Ａ）又は図１（Ｂ）に示したように、各嫌気性処理区画２の底部にピット（固形物溜り）４を設け、該ピット４に溜った固形有機物５を一定時間毎に、固定或いは移動可能な吸い取り管で吸い取って、次の好気性処理領域１に送るように処理槽１０又は２０が構成されている。吸い取りはポンプかエアリフトで行えばよく、吸い取りの間隔としては、１〜５日毎とする。
【００４５】
上記した実施形態１における汚濁水の浄化メカニズムをまとめて説明する。本実施形態１における浄化域は、好気性処理領域１、遷移領域３及び嫌気性処理領域２が繰り返されており、処理槽１０に、被処理水として有機性汚濁水を流通させた場合に、溶解性有機物を含む水は、時間単位の時間処理域に滞留し、固形有機物は日単位の時間処理域に滞留する。このため、上記した浄化域では、好気性細菌による分解と、嫌気性細菌及び通気性細菌による分解が効率よく行われ、しかも、これが繰り返されるため、固形有機物を高濃度に含む下水等の汚濁水をそのまま処理した場合でも、溶解性有機物は勿論、固形有機物も分解してガスと水になり、汚濁水中の有機物のほぼ全部が分解される（図３参照）。
【００４６】
図３に、被処理水中の固形有機物が分解される様子を５段階（矢印方向に第１段階から第５段階）に分けて模式的に示した。第１段階は、上流側にある嫌気性処理領域２における固形有機物の状態を示しているが、該処理領域２では、固形有機物の表面に位置している細胞の細胞膜が破れて、細胞が液状化する。第２段階は、その下流側に設けられている好気性処理領域１における固形有機物の状態を示しているが、該処理領域１では、周辺に流動する好気水で固形有機物の液状化した部分が洗われて、上流側の嫌気性処理領域２における場合よりも固形有機物が小さくなる。更に、第３段階は、前記好気性処理領域１の下流側に設けられている嫌気性処理領域２における固形有機物の状態を示しているが、該処理領域２では、固形有機物の表面に位置している細胞の細胞膜が破れて、細胞が液状化する。第４段階は、更に下流側の好気性処理領域１における固形有機物の状態を示しているが、該処理領域１では、周辺に流動する好気水で固形有機物の液状化した部分が洗われて、固形有機物は更に小さくなる。第５段階は、更に下流側の嫌気性処理領域２における固形有機物の状態を示しているが、該嫌気性処理領域２では、固形物表面に位置している細胞の細胞膜が破れて液状化し、固形有機物は更に小さくなる。尚、汚濁水中に、土、砂、粘土、シルト等が含有されている場合には、上記した本発明にかかる方法及び装置によっては分解されないので、処理系から除去する必要が生じる。上記変形例における被処理水の浄化メカニズムも上記で説明した実施形態１における上記浄化メカニズムと同様なので、その説明は省略する。
【００４７】
（実施形態２）
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に、本発明の実施形態２にかかる処理装置及び該装置による処理操作の模式図を示した。これらの図に示すように、本実施形態２の装置では、被処理水である有機性汚濁水の導入口９Ａと、処理された処理水の排出口９Ｂとを有する処理槽３０内で処理中の被処理水中に、酸素を含むガスを間欠的に送るための第１の散気管３６Ａが設けられてなる。そして、該散気管３６Ａは、上記導入口９Ａの垂直の位置よりも下側であって、且つ、処理槽３０の上部に、主として好気性細菌によって被処理水中の溶解性有機物の分解が行われる好気性処理領域が形成され、処理槽３０の下部に、主として嫌気性細菌によって被処理水中の固形有機物の分解が行われる嫌気性処理領域が形成されるように配置されていることを特徴とする。即ち、散気管３６Ａは、処理槽３０の底面近傍に配置されるのではなく、処理槽３０の下部に嫌気性領域が形成されるように、処理槽の中段近傍に配置されてなる（図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）。又、これに応じて導入口９Ａは、これらの第１の散気管３６Ａの垂直の位置よりも上方に設けられることになる。
【００４８】
上記のような構成を有する実施形態２にかかる処理装置では、散気管３６Ａを使用して処理槽３０内に酸素を含むガス（空気等）を連続的に供給することによって前記処理槽３０内の上部に形成された好気性処理領域で、主として好気性細菌によって被処理水中の溶解性有機物の分解を行い、処理槽３０内の下部に形成した嫌気性処理領域で、主として嫌気性細菌によって被処理水中の固形有機物の分解を行い、且つ、上記した処理槽３０の構成及び連続的な散気によって形成される上記好気性処理領域と上記嫌気性処理領域とが混在された遷移領域では、主として通気性細菌による有機物の分解を行う。これら３種類の処理領域における処理を所定の速度で進めることにより、固形有機物を処理系外に除去することを実質的に必要とせずに、被処理水である有機汚濁水の有機物をガスとＨ2Ｏに分解することが可能である。尚、３種類の処理領域における処理を所定の速度で進める具体的な方法としては、処理槽３０内への散気管３６Ａからの酸素を含むガス（空気等）の連続的な供給、即ち、曝気するタイミングを適宜に設計することで行える。例えば、処理槽３０に導入される被処理水である有機汚濁水が、固形有機物をより高濃度に含む場合には、図４（Ｂ）に示した散気管３６Ａからの曝気を停止した状態を長時間とすることで固形有機物５の分解を進めることができる。
【００４９】
かかる実施形態２の好ましい変形例を、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）を参照して以下に説明する。図示した変形例の装置では、実施形態２における散気管３６Ａ（以下、第１の散気管４６Ａという）に加えて、上記第１の散気管４６Ａの垂直の位置よりも下側の処理槽４０の底面近傍に、酸素を含むガスを処理槽４０内の被処理水中に間欠的に送って、処理槽内の被処理水全体を混合させるための第２の散気管４６Ｂが配置されてなる。
【００５０】
上記のような構成を有する実施形態２の好ましい変形例にかかる処理装置では、第１の散気管４６Ａと第２の散気管４６Ｂとを使用して、処理槽４０内の上部に形成した好気性処理領域で、主として好気性細菌によって被処理水中の溶解性有機物の分解を行い、処理槽４０内の下部に形成した嫌気性処理領域で、主として嫌気性細菌によって被処理水中の固形有機物の分解を行い、且つ、上記した処理槽４０の構成及び間欠的な散気によって形成される上記好気性処理領域と上記嫌気性処理領域とが混在された遷移領域で、主として通気性細菌による被処理水中の有機物の分解を行う。
【００５１】
そして、上記３種の処理領域における分解の組み合わせを１とした場合に、当該組み合わせが複数回繰り返されるように、被処理水中に、第１の散気管４６Ａと第２の散気管４６Ｂから酸素を含むガスを間欠的に送って、処理槽４０内の被処理水を全体に混合する（図５（Ｃ）参照）。上記した実施形態２の好ましい変形例にかかる処理装置では、第１及び第２の散気管４６Ａ、４６Ｂから酸素を含むガスを被処理水中に間欠的に送る具体的な手段として、酸素を含むガスを特定のタイミングで被処理水中に送ることができる制御装置を設けることが好ましい。そのタイミングの具体例を図６を参照して後述する。
【００５２】
図６は、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、上下２段に、酸素を含むガスを送るための第１の散気管４６Ａ及び第２の散気管４６Ｂが配置されている１つの処理槽４０を有する、本発明の実施形態２の好ましい変形例による装置を用いて処理を行った際における処理槽４０内の様子を示したものである。矢印の方向に時間ｔが経過するに従い、処理槽４０内の様子は、図６に示したようになる。図６は、第１の散気管４６Ａと第２の散気管４６Ｂで間欠的に散気を行った場合の各時点における処理槽４０の様子を示したものである。以下、図６の左上に示す処理槽の様子から順次説明する。
【００５３】
処理槽４０内に導入された汚濁水は、処理槽４０内の上段に位置する第１の散気管４６Ａから酸素を含むガス（空気等）が連続して散気（曝気）されている好気性の状態（即ち、好気性処理領域１）におかれるため、先ず、好気性細菌による溶解性有機物の分解処理が進む。その際、固形有機物の多くは、第１の散気管４６Ａの下方に形成される曝気が行われない領域に浮遊或いは沈澱するので、処理槽の底面近傍では、嫌気性細菌や通気性細菌による分解が進む。次に、第１の散気管４６Ａからの散気が停止されると、処理槽４０内の状態は、しばらくの間は好気性と嫌気性が混在する遷移領域３となり、被処理水中の有機物は通気性細菌による分解を受ける。その後、処理槽内は、酸素のない嫌気性の状態（即ち、嫌気性処理領域２）となる。この状態では散気が行われないので次第に処理槽内の流動も停止し、汚濁水中の固形有機物は沈澱して堆積する。そして、沈澱した固形有機物は嫌気性の状態になり、固形有機物の表面の細胞の細胞膜が嫌気性細菌によって分解されて液状化する。本発明者の検討によれば、この場合、汚濁水中の固形有機物の５〜２０％が液状化する。次に、再び処理槽４０内の上段に位置する第１の散気管４６Ａから散気して、特に処理槽４０内の上部を好気性の状態にする。その結果、嫌気性の状態の処理槽４０内で液状化された固形有機物の部分は、流動して好気性細菌で分解処理される。
【００５４】
次に、再び、第１の散気管４６Ａからの散気を停止して処理槽４０内を嫌気性の状態とし、上記したように、通気性細菌による分解、更に、嫌気性細菌による分解を進行させる。上記した処理では、上段の第１の散気管４６Ａからのみ散気し、第２の散気管４６Ｂからの散気は停止している。従って、上下２段に設けた第１と第２の散気管４６Ａ及び４６Ｂの間は殆ど流動がないため、被処理水中の固形有機物は、上段の第１の散気管４６Ａと下段の第２の散気管４６Ｂとの間に沈澱し、堆積する。この固形有機物が沈澱して堆積した部分では、通気性細菌或いは嫌気性細菌による固形有機物の分解が常に行われる状態となっている。
【００５５】
本実施形態の好ましい変形例の処理装置による処理をより効率よく行うためには、図５（Ｃ）に示したように、処理の途中で、好ましくは、好気性状態下における処理の途中に、処理槽４０に設けられている下段の第２の散気管４６Ｂから酸素を含むガスを間欠的に散気して、処理槽４０内の汚濁水を間欠的に混合状態８にするとよい。
【００５６】
本実施形態２の好ましい変形例の処理装置による上記処理の具体的なタイミングは、処理する被処理水の状態にもよるが、第１及び第２の散気管４６Ａ及び４６Ｂの散気を下記のようなタイミングで行うことが好ましい。このようにすれば、被処理水の液又は固形物が処理槽４０内に、それぞれ下記のような異なる時間で滞留するようになる。先ず、上段に設けた第１の散気管４６Ａで、酸素を含むガスの散気を５〜６０分間連続して行った後、次に、該散気を２０〜２４０分間停止するのを１サイクルとして、該サイクルが３〜１０回繰り返すようにする。この間の通算時間が、おおよその被処理水の液部分の滞留時間となる。即ち、本発明では、被処理水の処理槽４０内への導入エネルギーは僅かであり、被処理水中の液体部分は、この間欠的な散気によるエネルギーによって処理槽４０内を移動する。従って、後述する実施例１の、５槽の処理槽を繋げた処理装置で下水を処理した場合のように、１つの処理槽で第１の散気管４６Ａで１５分曝気した後、３０分非曝気とすることを５回繰り返した場合には、被処理水中の液体部分は、概ね（１５＋３０）分×５回×５＝１１２５分間（１８．８時間）かけて処理槽４０内を通過することとなる。
【００５７】
本実施形態２の好ましい変形例の処理装置による処理では、処理槽４０が前記したように構成されているため、上記のようにして第１の散気管４６Ａで散気が行われると、１つの処理槽４０内の浄化域に、槽の上部の主として好気性細菌による分解が行われる好気性処理領域１と、槽の下部の主として嫌気性細菌による分解が行われる嫌気性処理領域２と、更に、主として通気性細菌による処理が行われる遷移領域３の３種の処理領域が形成される。そして、被処理液の液体部分は、処理槽４０内に上記したような時間、滞留し、主に好気性処理領域１で好気性細菌による処理を受ける。
【００５８】
本実施形態２の好ましい変形例の処理装置による処理では、処理槽４０に設けられている下段の第２の散気管４６Ｂからも間欠的な散気を行って、上記した処理槽４０内の被処理水が間欠的に混合状態８となるようにする。具体的なタイミングは、例えば、上段に設けた第１の散気管４６Ａによる散気の５〜１０回に１回の割合で、下段に設けた第２の散気管４６Ｂから、１回に５〜６０分間の散気を行い、この第２の散気管４６Ｂによる散気を５〜２０回繰り返すようにすることが好ましい。被処理水中の固形物は、この第２の散気管４６Ｂによる間欠的な散気のエネルギーによって、表面の液化した部分は液中に移動し、残りの固形物の部分も処理槽４０内を移動する。このため、固形物の処理槽４０内における滞留時間は正確に求めることは難しい。第２の散気管４６Ｂによる散気がないと固形物が移動しないことは明らかであるので、後述する実施例１の、５槽の処理槽を繋げた処理装置においては、被処理水中の固形物は、少なくとも日単位で各処理槽内に滞留することになる。尚、処理槽４０に被処理水を導入させる速度は、主に、前記した液体の滞留時間と、処理槽４０の大きさによって決定できる。
【００５９】
更に、実施形態２及びその好ましい変形例においては、上記したように、処理槽が１槽であっても、好気性処理領域と嫌気性処理領域と、これらの境界の遷移領域の３種の処理領域における分解の組み合わせを１とし、この組み合わせを複数回繰り返されるように処理を行うことが可能である。しかし、より迅速な処理を行うためには、上記したような構成の処理槽を３〜５槽直列に連結することが好ましい。
【実施例】
【００６０】
＜実施例１＞
下水（ＳＳ＝２００ｍｇ／リットル）、食品工場排水（ＳＳ＝１０００ｍｇ／リットル）の２種類の実際の有機性汚濁水を被処理水として、そのままの状態で（原水のままで）、実施形態１の処理装置又は実施形態２の好ましい変形例の槽を５槽連結してなる処理装置内へと導入して処理を行った。下水の場合は、容積滞留時間が約１９時間となるように下水を処理槽内へと流通しながら処理を行った。又、食品工場排水の場合は、容積滞留時間が５０時間となるように排水を処理槽内へと流通しながら処理を行った。夫々の処理条件については、表１に示した。尚、表１中、５回／１槽等の意味は、その上段に示した条件で、間欠的な曝気を１槽についてそれぞれ５回繰り返されるようにして処理したことを意味する。
【００６１】
表１に示した通り、上記した実際の汚濁水について、有機固形物を含む有機物は、殆ど完全に分解されてガスとＨ2Ｏになることが確認できた。特に、いずれの処理においても、汚泥の発生はなかった。尚、下水の場合は、処理後に砂等の無機系の汚泥は残ったが、沈澱分離することで容易に除去することができた。この結果、食品工場排水の場合と同様に浮遊物のない清澄な処理水を得ることができた。
【００６２】
2006231323.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の活用例としては、下水又は食品関連工場排水等の固形有機物等を高濃度に含む有機性汚濁水をそのままの状態で処理し、しかも固形有機物の大部分を生物分解することができ、特に、活性汚泥法の欠点である余剰汚泥処理の問題を生じることのない高濃度有機性汚濁水の処理方法、及び処理装置が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態１による処理装置における処理槽及び該実施形態１の処理装置による有機性汚濁水の処理操作の概略図である。
【図２】図１の処理槽の部分拡大図である。
【図３】本発明における固形有機物の分解の進行を説明するための模式的な概略図である。
【図４】本発明の実施形態２による処理装置における処理槽及び該実施形態２の処理装置による有機性汚濁水の処理操作の概略図である。
【図５】本発明の実施形態２の好ましい変形例による処理装置における処理槽及び該好ましい変形例の処理装置による有機性汚濁水の処理操作の概略図である。
【図６】本発明の実施形態２の好ましい変形例による有機性汚濁水の繰り返し処理操作の概略図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：好気性処理領域
２：嫌気性処理領域
３：遷移領域
４：ピット
５：固形有機物
６、３６、４６：散気管
７、２７：多孔の壁
９Ａ：導入口
９Ｂ：排出口
１０、２０、３０、４０：処理槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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