(57)【要約】【課題】有機性廃水を効果的処理する。【解決手段】汚水を好気性の調整池１０に流入し、ここに１０〜２０日間滞留させて、有機物を可溶化・分解処理する。この調整池１０底部には、黒土を敷き詰めおくと共に、中央部分に円環状にろ材を配置しておく。また、ＥＭ菌を投入することで、ろ材にＥＭ菌を定着させる。調整池１０の処理水は、嫌気性生物ろ過浄化槽１２に流入される。この嫌気性生物ろ過浄化槽１２は、シートで覆われており内部は嫌気的状態に保たれる。また、この嫌気性生物ろ過浄化槽１２は内部が多数の室に分割されると共に、各室にろ材が充填されている。そこで、汚水は各部屋を上下、左右に流れ、ろ材と接触して処理される。また、この嫌気性生物ろ過浄化槽１２にもＥＭ菌を添加し、ろ材にＥＭ菌を定着させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水を受け入れ、嫌気性細菌を担持したろ材を利用して生物処理を行う嫌気性生物ろ過浄化槽であって、
仕切り壁によって仕切られた複数の細長い処理室が形成された処理槽を有し、
各処理室には、一端側上部と、他端側下部に流通口が設けられ、一方の流通口から流入した汚水が他方の流通口から流出し、
これによって、複数の処理室内に汚水が順次流通し、
各処理室には、周囲壁から離隔して、上端まで水没し、嫌気性微生物を担持する多孔質のろ材が浸漬配置されており、
汚水が前記ろ材と接触しながら、各処理室内を流通することで、汚水を嫌気性生物処理することを特徴とする嫌気性生物ろ過浄化槽。
【請求項２】
請求項１に記載の嫌気性生物ろ過浄化槽において、
前記ろ材は、多孔質の石塊と、スポンジ状材の両方を含むことを特徴とする嫌気性生物ろ過浄化槽。
【請求項３】
請求項１または２に記載の嫌気性生物ろ過浄化槽において、
前記一端側上部に設けられた流通口は、越流せきとして機能することを特徴とする嫌気性生物ろ過浄化槽。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の嫌気性生物ろ過浄化槽において、
前記嫌気性微生物として、ＥＭ菌が利用されることを特徴とする嫌気性生物ろ過浄化槽。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の嫌気性生物ろ過浄化槽を用いた汚水処理システムであって、
前記嫌気性生物ろ過浄化槽の前段に汚水を一端貯留する調整池を設け、この調整池に所定期間滞留させた汚水を前記嫌気性生物ろ過浄化槽に流入させることを特徴とする汚水処理システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムにおいて、
前記調整池は、土中に穴を掘り、汚水が地中に浸透しない構造に形成されることを特徴とする汚水処理システム。
【請求項７】
請求項５または６に記載のシステムにおいて、
前記調整池の底部には、所定量の土壌を敷き詰めることを特徴とする汚水処理システム。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１つに記載のシステムにおいて、
前記調整池には、細菌を担持するろ材が浸漬配置されていることを特徴とする汚水処理システム。
【請求項９】
汚水を受け入れ、嫌気性細菌を担持したろ材を利用して生物処理を行う汚水処理方法であって、
汚水処理の開始に際し、ＥＭ菌を前記ろ材に予め担持させ、
その後、ＥＭ菌を添加しつつ汚水を流入し、前記ろ材に担持されたＥＭ菌を利用して汚水の嫌気処理を行うことを特徴とする汚水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚水を嫌気性微生物を利用して生物ろ過処理し、清澄な処理水を得る嫌気性生物ろ過浄化槽およびこれを用いた汚水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、家庭廃水や、畜産廃水など、各種の有機性廃水（汚水）処理に、微生物を利用する生物処理装置が利用されている。
【０００３】
例えば、家庭用の廃水処理装置としては、好気性生物を利用した浄化槽が広く利用されており、浮遊微生物を利用する活性汚泥法やろ材に付着した微生物を利用する浸漬ろ床法などが採用されている。一方、畜産廃水などの高濃度の有機性廃水（汚水）処理には、活性汚泥法が広く採用されている。
【０００４】
しかし、これら好気性処理は、処理槽における好気性微生物の活性を維持するために、処理槽に酸素を供給する必要があり、ブロアなどからの空気を処理槽内に送り処理槽内を曝気する必要がある。そこで、送風のための電力を消費し、また汚泥の引抜きと処理コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
これに対し、微生物を利用する処理として、嫌気性処理があり、これによれば汚水をそのままの状態においておくことで、処理が可能であり、エネルギーを必要としない。しかし、この嫌気性処理は、処理効率が悪く、処理時間が長く、かつ処理水の処理水質が比較的悪いという問題がある。
【０００６】
なお、接触材を使用する嫌気性処理については、特許文献１などに記載がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−４５８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、嫌気性処理の処理効率を上昇するとともに、処理水をリサイクルするのに十分な水質にできる嫌気性生物ろ過浄化槽を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、汚水を受け入れ、嫌気性細菌を担持したろ材を利用して生物処理を行う嫌気性生物ろ過浄化槽であって、仕切り壁によって仕切られた複数の細長い処理室が形成された処理槽を有し、各処理室には、一端側上部と、他端側下部に流通口が設けられ、一方の流通口から流入した汚水が他方の流通口から流出し、これによって、複数の処理室内に汚水が順次流通し、各処理室には、周囲壁から離隔して、上端まで水没し、嫌気性微生物を担持する多孔質のろ材が浸漬配置されており、汚水が前記ろ材と接触しながら、各処理室内を流通することで、汚水を嫌気性生物処理することを特徴とする。
【００１０】
また、前記ろ材は、多孔質の石塊と、スポンジ状材の両方を含むことが好適である。
【００１１】
また、前記一端側上部に設けられた流通口は、越流せきとして機能することが好適である。
【００１２】
また、前記嫌気性微生物として、ＥＭ菌が利用されることが好適である。
【００１３】
また、本発明は、上記嫌気性生物ろ過浄化槽を用いた汚水処理システムであって、前記嫌気性生物ろ過浄化槽の前段に汚水を一端貯留する調整池を設け、この調整池に所定期間滞留させた汚水を前記嫌気性生物ろ過浄化槽に流入させることを特徴とする。
【００１４】
また、前記調整池は、土中に穴を掘り、汚水が地中に浸透しない構造に形成されることが好適である。
【００１５】
また、前記調整池の底部には、所定量の土壌を敷き詰めることが好適である。
【００１６】
また、前記調整池には、細菌を担持するろ材が浸漬配置されていることが好適である。
【００１７】
また、本発明は、汚水を受け入れ、嫌気性細菌を担持したろ材を利用して生物処理を行う汚水処理方法であって、汚水処理の開始に際し、ＥＭ菌を前記ろ材に予め担持させ、その後、ＥＭ菌を添加しつつ汚水を流入し、前記ろ材に担持されたＥＭ菌を利用して汚水の嫌気処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
このように、処理室内に汚水を流し流れ、汚水とろ材の接触が図られる。そこで、ろ材に担持された嫌気性微生物によって汚水中の有機物が効果的に処理される。さらに、処理室は、汚水が上部から流入した場合には下部から流出し、また下部から流入した場合には、上部から流出するように構成されている。そこで、汚水とろ材との接触が効率的に行われ、効果的な処理を行うことができる。
【００１９】
また、予めろ材にＥＭ菌を担持させてから汚水処理を行うことで、当初より、効果的な処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、処理システム全体の概略構成図である。畜産廃水などの有機性汚水（原水）は、まず調整池１０に導入され、ここに所定期間、例えば１０〜２０日程度滞留される。調整池１０内において、滞留調整された調整水は、ポンプＰによって、嫌気多層生物ろ過浄化槽１２に導入され、ここで嫌気性微生物によって、有機物が分解処理される。嫌気性生物ろ過浄化槽１２の処理水は、ポンプＰによって、貯水池１４に導入され、ここに貯留される。そして、貯水池１４内の処理水は、適宜散水、洗浄水などにリサイクルされる。
【００２２】
調整池１０は、図２に示すような構成を有しており、地中に掘った窪みに遮水シートを配設し、防水して形成されている。また、この調整池１０は、屋外にそのまま（雨ざらしの状態で）設置され、内部は好気的状態が維持される。
【００２３】
この調整池１０は、深さ２ｍ前後であり、その底部には、黒土が厚さ５０ｃｍ程度収容されている。この黒土には、土壌菌が含まれており、この土壌菌が後述するＥＭ菌と相乗的に働き、汚水中の有機物の可溶化分解を促進する。
【００２４】
また、この黒土の上には、ろ材２０が円環状（例えば、半径２．５ｍ程度）に配置されている。また、調整池１０は、長さ５ｍ、幅１５ｍ、深さ２．３ｍ程度とする。
【００２５】
ここで、ろ材２０について、図３（Ａ）の平面図、図３（Ｂ）の正面図に基づいて説明する。このように、ろ材２０は、多数のユニットからなっており、１つのユニットは、多数の軽石が充填された中央部分２０ａとそれの両側に配置されたポリウレタンが充填された周辺部２０ｂからなっている。そして、これらがプラスチックコンテナ２０ｃに収容されている。プラスチックコンテナ２０ｃは、上部が開放で、底部にはプラスチックの底がある。また、周辺部は、メッシュになっており、汚水が内部の軽石、ポリウレタンなどと接触する。また、軽石は、プラスチック製の網材などで包んでおくことが好適である。また、ろ材２０には、浮遊しないように重しを入れておく。
【００２６】
１つのユニットは、その外形として、長さ６５０ｍｍ×幅３４０ｍｍ×高さ２７０ｍｍ程度の大きさであり、両側のポリウレタンの各充填部、真ん中の軽石充填部の長さは、各々２００ｍｍ程度になっている。また、軽石は、その径が４０ｍｍ程度のものが好適である。
【００２７】
さらに、調整池１０には、スプリンクラーＳが設けられており、調整池１０内の汚水（調整水）表面に処理水などを散水することで、調整池１０の表面に浮遊するスカムなどの浮遊固形物を沈殿させる。
【００２８】
また、ろ材２０には、ＥＭ菌が定着しやすいものを採用することが好適である。ここで、ＥＭ菌とは、自然環境に有用な微生物群のことを言い、Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ（有用）とＭｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ（微生物）の頭文字をとった略称である。ＥＭ菌は様々な微生物からなり、大別すると光合成細菌群、乳酸菌群、酵母群、放線菌群、糸状菌群等がある。それぞれの菌には特性があり、水質汚染による強い酸化状態を防ぐ菌や他の有用微生物が増殖するための栄養を作り出す菌、有害なメタンガスや硫化水素等を基質として、糖やアミノ酸を生成する菌、乳酸を生成することにより有害な微生物の腐敗分解を抑制する菌等が複合培養されおり、有用な微生物が単独で働くよりも極めて大きな効果を有する。
【００２９】
このＥＭ菌は、処理の各段階で適量注入することが好適である。なお、注入量が多すぎると、処理水ＢＯＤ値が高くなる。
【００３０】
調整池１０においては、汚水量に対し、０．０３％程度のＥＭ菌を注入することが好適であり、これによってろ材２０にＥＭ菌が担持される。そして、上述した黒土中の土壌菌と、ＥＭ菌の相乗効果によって、有機物の好気的な可溶化、分解が進む。なお、調整池１０において、土壌菌を利用せず、ＥＭ菌のみを利用すると、分解に時間がかかり、滞留時間を長くしなければ、十分な処理が行えない。
【００３１】
このようにして、調整池１０において、好気性処理が行われ、有機物が分解される。処理を行う場合には、土中に流入予定量より大きめの穴を掘り、遮水シートを敷く。そして、この調整池１０の底に流入汚水予定量の約２０％に当たる黒土を敷き詰める。
【００３２】
次に、黒土の上に、ろ材２０を円環状に設置する。この設置は上述の通りである。このように、調整池１０にろ材２０を設置した後、流入汚水予定量の９％の水を入れ、ＥＭ菌を０．０３％注入し、このＥＭ菌をろ材２０に定着させ、汚水を流入する。
【００３３】
そして、１０〜２０日程度停留させておくことによって、土壌菌と、ＥＭ菌による相乗効果により、流入汚水中の有機物が可溶化、分解される。そして、この調整池１０において、臭気が弱くなった段階で、ポンプＰを駆動して、調整水を嫌気性生物ろ過浄化槽１２に供給する。
【００３４】
次に、嫌気性生物ろ過浄化槽１２は、図４に示すような構成を有している。なお、この嫌気性生物ろ過浄化槽１２の上部には、暗シートを固定して上方を覆ってある。そして、槽内部は嫌気的状態に維持される。鉄筋コンクリートの槽体３０の入り口側には、３つの嫌気ろ床槽３２ａ、３２ｂ、３２ｃが仕切り壁によって仕切り形成されている。嫌気ろ床槽３２ａには、調整水が上部より流入し、越流水が隣接する嫌気ろ床槽３２ｂに流入する。この越流部には、越流部を覆って、下方に伸びるカバー３４ａが設けられており、嫌気ろ床槽３２ａ内の調整水は、カバーの下方からカバー内を上昇して越流部から嫌気ろ床槽３２ｂに流入する。従って、調整水は、嫌気ろ床槽３２ｂ上部に流入する。嫌気ろ床槽３２ｂにも同様に越流部およびカバー３４ｂが設けられ、嫌気ろ床槽３２ｂ内の調整水がカバー３４ｂ内部を上昇して嫌気ろ床槽３２ｃに流入する。嫌気ろ床槽３２ｃも同様の構成を有しており、カバー３４ｃ内を上昇した調整水は越流部から嫌気処理部４０に流入する。
【００３５】
嫌気処理部４０は、仕切り壁によって６つの細長い直方体形状の接触室４２ａ〜４２ｆに仕切られている。各接触室４２ａ〜４２ｆには、ろ材４４ａ〜４４ｆがそれぞれ収容されている。このろ材４４ａ〜４４ｆは、接触室４２ａ〜４２ｆの内部空間より所定量だけ小さい直方体形状であり、接触室４２ａ〜４２ｆ内の底面上に上方および周囲に空間を形成して設置されている。
【００３６】
そして、嫌気ろ床槽３２ｃからの調整水は、６つの接触室４２ａ〜４２ｆを順番に通過する。すなわち、嫌気ろ床槽３２ｃからの流入水は接触室４２ａの一端上部から流入され、接触室４２ａの他端底部に設けられた開口から接触室４２ｂに流入する。接触室４２ａの流出水は接触室４２ｂの底部から流入され、接触室４２ｂの他端上部越流部から接触室４２ｃに流入する。そして、接触室４２ｃは、上部から流入、下部から流出、接触室４２ｄは、底部から流入、上部から流出、接触室４２ｅは上部から流入、下部から流出、接触室４２ｆは、底部から流入、上部から流出となる。なお、被処理水は、接触室４２ａ〜４２ｆ内を上下だけでなく左右にも流れ、これによってろ材４４との十分な接触が行われる。
【００３７】
このように、嫌気性生物ろ過浄化槽１２においては、接触室４２内を被処理水がろ材４４に沿って流れる。これによって、被処理水は、ろ材４４内部に適宜入り込み、ろ材４４に担持された微生物と接触する。そこで、被処理水中の有機物は、ろ材４４に担持された微生物によって、分解される。嫌気性微生物はその増殖速度が遅いが、ろ材４４内に保持されることによって、接触室４２内に高濃度に維持することができる。このため、各接触室４２において効果的な処理を行うことができ、被処理水中の有機物を効果的に分解除去することができる。
【００３８】
なお、この嫌気性生物ろ過浄化槽１２のろ材４４についても、上述と同様のろ材を利用することができる。なお、嫌気性生物ろ過浄化槽１２におけるろ材４４の方が高さが高くなっている。例えば、このろ材４４は、幅６５０ｍｍ、長さ４．３ｍ、高さ１．３５ｍである。
【００３９】
嫌気性生物ろ過浄化槽１２は、上述のようにＲＣ構造で製作され、各接触室４２にろ材４４が配置される。そして、浄化処理の開始前に各接触室４２ａ〜４２ｆには、満水状態にして各室容量の０．００４％程度のＥＭ菌を添加し、ろ材４４にＥＭ菌を担持させる。その後、調整池１０において、１０〜２０日間調整した汚水を嫌気性生物ろ過浄化槽１２に１５〜２０ｍ3／日で流入する。このとき嫌気性生物ろ過浄化槽１２への流入水に対しては、ＥＭ菌を２００倍の水に混合した水溶液を、０．００４％程度添加する。このようにして、３日間の運転の場合で、４５〜６０ｍ3の汚水が浄化される。
【００４０】
そして、接触室４２ｆの流出水は、処理水槽５０を通過した後、木炭収容室５２を通過し、さらに調整室５４から処理水として流出する。  また、木炭は、径φ＝４〜８ｃｍ、長さ１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のものが採用され、また木炭収容室５２には上部から流入し、下部から流出するようになっている。
【００４１】
また、２回目移行の処理についても、適当量のＥＭ菌を添加して処理を行う。まず、調整池１０に汚水流入後、汚水量の０．０３％のＥＭ菌を添加し、流入調整水に対しては、ＥＭ菌を２００倍の水に混合した水溶液を０．００４％程度添加する。さらに、嫌気性生物ろ過浄化槽１２には、各室容量の０．００４％程度のＥＭ菌を添加する。このように、ＥＭ菌を所定量添加することで、好適な処理を継続することができる。
【００４２】
さらに、汚水を定常的に受け入れる場合は、調整池１０の容量を流入汚水の１０〜２０日分の容量とし、この調整池１０で調整して処理を行う。この場合のＥＭ菌の添加量も上述の回分式の場合と同等とする。
【００４３】
また、図４には、図示を省略したが、図１に示すように、処理水槽５０には、ポンプＰが設けられており、嫌気処理部４０内の水の一部を調整池１０または嫌気ろ床槽３２ａに返送できるようになっている。例えば、処理水槽５０の処理水を流入水がない時に循環水として、調整池１０に汚泥を返送する。また、処理水のＢＯＤ値をさらに低くする必要がある場合には、嫌気ろ床槽３２に処理水を返送して再処理する。
【００４４】
嫌気性生物ろ過浄化槽１２の処理水が流入貯留される貯水池１４は、基本的に調整池１０と同様に遮水シートによって形成されている。
【実施例】
【００４５】
畜産廃水について、上述の実施形態に記載した汚水処理システムを利用して、処理実験を行った。
【００４６】
原水は、ＢＯＤ２，０３０ｍｇ／Ｌ、大腸菌１４０万個／ｃｍ3であった。この原水を処理し、ＢＯＤ１５〜３０ｍｇ／Ｌ、大腸菌０個／ｃｍ3の浄化槽処理水が得られた。また、汚泥の沈殿は確認されていない。
【００４７】
このように、本実施形態による汚水処理システムによれば、非常に清澄な処理水を得ることができる。
【００４８】
特に、本実施形態では、調整池１０において、好気性処理を行い、その後嫌気性生物ろ過浄化槽１２により嫌気性の処理を行う。一般的には、嫌気性処理を行った後、好気性処理を行っているが、これとは順序が反対である。しかし、この反対の順序で処理することによって、上述のような好適な汚水処理が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】汚水処理システムの全体構成を示す図である。
【図２】調整池の構成を示す図である。
【図３】ろ材の構成を示す図である。
【図４】嫌気性生物ろ過浄化槽の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  調整池、１２  嫌気性生物ろ過浄化槽、１４  貯水池、２０  ろ材、３０  槽体、  ３２  嫌気ろ床槽、３４  カバー、４０  嫌気処理部、４２  接触室、４４  ろ材、５０  処理水槽、５２  木炭収容室、５４  調整室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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