(57)【要約】      （修正有）【課題】噴出手段の高速噴射上昇流及び高速循環上昇流を介し、廃液中の微生物の活性化を図り、貯留槽内に発生するスカムの除去を図る水質改善方法の提供。【解決手段】微生物が混在する貯留槽10内の廃液Ｘ中で発生するスカムの除去に際し、貯留槽10の底面部位にあって上昇旋回流を生ずる噴出手段11を設置し、噴出手段11は貯留槽10の外部から空気を導入して廃液Xに対し高速噴射上昇流を発生させると共に、高速循環上昇流を発生させ、バブリングを伴う上記高速噴射上昇流及び上記高速循環上昇流を介して上記廃液中に発生するスカムを除去する水質改善方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生するスカムの除去に際し、上記貯留槽の底面部位にあって上昇旋回流を生ずる噴出手段を設置し、上記噴出手段に対し上記貯留槽の外部から空気を導入すると共に、高速噴射上昇流を発生させ、かつ高速循環上昇流を発生させることにより、水中微生物の活性化で上記廃水中に発生するスカムを除去することを特徴とする水中微生物の活性化による水質改善方法。
【請求項２】
上記水中微生物の活性化は、酸素量の調整により、廃水中の高分子有機物の発酵による低分子化を図ると共に、上記低分子化された有機物を用いた代謝によるさらなる活性化を図り、併せて還元的環境下に置かれている部分の減少による悪臭除去を可能とすることを特徴とする請求項1記載の水中微生物の活性化による水質改善方法。
【請求項３】
上記廃液は、微生物の栄養分と存在比とが均一分散として調整されていることを特徴とする請求項1，２記載の水中微生物の活性化による水質改善方法。
【請求項４】
上記廃液は、水温が15°から30°の範囲に維持・管理されることを特徴とする請求項1，２または３記載の水中微生物の活性化による水質改善方法。
【請求項５】
上記廃液は、溶存酸素量の適化が図られることを特徴とする請求項1、2，３または４記載の水中微生物の活性化による水質改善方法。
【請求項６】
上記貯留槽の表面側に対し、紫外線カット機能を有する養生シートを被覆することを特徴とする請求項1記載の水中微生物の活性化による水質改善方法。
【請求項７】
微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生するスカムの除去において、
上記貯留槽内の底面部位に設置され上昇旋回流を生じる噴出機構と、
上記噴出機構に対して上記貯留槽の外部から空気を導入する空気導入機構と、
上記噴出機構において上記廃液を強撹拌し混合し、高速噴射上昇流を発生すると共に、高速循環上昇流を発生させる機構を備え、
上記噴出機構により発生されたバブリングを伴う高速噴射上昇流および上記高速循環上昇流を介して上記廃液中に発生するスカムを除去することを特徴とする水中微生物の活性化による水質改善装置。
【請求項８】
上記廃液中の微生物は、上記各機構の協働によって酸素量の調整が図られ、廃水中の高分子有機物の発酵による低分子化が図れると共に、上記低分子化された有機物を用いた代謝によるさらなる活性化が図られ、併せて還元的環境下ゾーンの減少による悪臭除去を可能とすることを特徴とする請求項７記載の水中微生物の活性化による水質改善装置。
【請求項９】
上記貯留槽内の気液の表層側に被覆され、紫外線カット機能を有する養生シートを備えることを特徴とする請求項７または８記載の水中微生物の活性化による水質改善装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強撹拌による広範囲な竜巻流を発生させることにより、廃液中の微生物への強力な刺激を与え、好・嫌気性微生物の活性化を図ることができる水中微生物の活性化による水質改善方法、及び、水中微生物の活性化による水質改善装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ビルピット、合併浄化槽の水質改善、ダムなどのアオコ対策、工場の冷却水腐敗防止、下水処理場での浮遊物低減、バイオリアクターの撹拌など種々の分野で、下水処理施設での効率よい処理が要請されており、そのための様々な技術の提案がなされている下水処理施設における問題の一つとして、水を空気にさらし液体に空気を供給しつつ酸素を供給することで、水中の溶存酸素を促進させる曝気技術に係るものがあるが、水中の微生物有機物の活性化を促進させる効率のよい技術については確固たる手段はなかった。
【０００３】
例えば、特許文献1には、好気嫌気兼用反応槽1内の全領域にわたって旋回流を行き渡らせ、汚泥が槽内に部分的に沈降堆積するのを防止するための提案がなされている。
槽内1上部に位置して被処理液の上向流を発生させる上向流発生装置2と、槽1内底部に位置して被処理液に散気する散気装置3と、散気装置3と槽底面との間および散気装置3と槽壁内側面との間に形成した流通路3aを備え、散気装置3の複数の散気部3aとの間に被処理液が上方へ通過可能な通液部3bを有する技術手段が開示されている。
【０００４】
また、特許文献2には、下廃水処理などに使用される曝気装置において、反応槽の深い水深に設けた撹拌機4と、浅い水深に設けた空気供給管5aを備えたエジェクター5と、吸入口と噴出口を設けたポンプ6と曝気水流誘導管7で構成され、エジェクター5を用いて吸い込ませた空気はポンプ6により、深い水深にまで曝気水流誘導管7を通して圧送することで、空気吸入量を増大させ撹拌機4の回転翼と衝突及び噴出して反応槽を曝気及び撹拌し、曝気と非曝気撹拌が交互反復可能な間欠曝気機能を備えることで、撹拌、曝気、間欠曝気機能が備えられた曝気技術が提案されている。
【０００５】
また、特許文献3には、水中に設置されるパイプ8には、円筒状の壁面8aによって包囲される流路8bが設けられ、気体吹き込み穴8ｃが水の進行方向に対して鋭角に斜向され、かつ水平断面においては壁面8aの接線方向に設けられ、液体放出口8dは末拡がりとなるように設けられ、コンプレッサ9は高圧空気を発生し気体吹き込み穴8ｃを通じて流路8bへ吹き込む。
すなわち、気体吹き込み穴8ｃを流路8bにおける液体の進行方向に対して鋭角に斜向するようにし、流路8bを包囲する壁面の接線方向の成分を持つように設け、この気体吹き込み穴8ｃを通じて流路8bに気体を吹き込むことで流路8b内に旋回流を発生させ、循環流の発生と気液混合とを同時に行う技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2015−54255号
【０００７】
【特許文献２】特開2004−330188号
【０００８】
【特許文献３】特開2002−45667号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献1の場合には、好気嫌気兼用反応槽内の全領域にわたって旋回流を行き渡らせ、汚泥が槽内に部分的に沈降堆積するのを防止するとしても、そのためにはプロペラ構成の撹拌翼構造とされているのでその構造等が非常に複雑になる。
【００１０】
また、特許文献2の場合には、エジェクターを用いて吸い込ませた空気はポンプにより深い水深にまで曝気水流誘導管を通して圧送することができるものの、水中の微生物有機物の活性化を促進させる効率のよい技術についてはなんら開示されていない。
【００１１】
また、特許文献3の場合には、気体吹き込み流路内に旋回流を発生させ気液混合を行うことができる技術が示唆され、撹拌のためプロペラ構成の撹拌翼構造を使わない技術が開示され、また、液体の進行方向に対して鋭角に斜向すると共に、流路を包囲する壁面の接線方向の成分を持つように構成さる技術につい示唆されているが、強撹拌を可能とした竜巻流を広範囲に発生させ、気液中の好・嫌気性微生物への刺激を促進してその活性化を図る技術についてはなんら開示も示唆もされてない。
【００１２】
上記のような各問題をクリアするために、本発明は、微生物が混在する貯留槽のスカムの除去等をプロペラ構成の撹拌翼構造を使わずに効率よく除去し、新たな空気を貯留槽内に導入すると共に、貯留槽内の廃液を撹拌して混合しバブリングを伴う高速噴射上昇流および上記高速循環上昇流を介して上記廃液中に発生するスカムを除去することができる技術について鋭意研究したものである。
【００１３】
本発明の目的は、強撹拌による広範囲な竜巻流を発生させることにより、廃液中の微生物への強力な刺激を与え、好・嫌気性微生物の活性化を図ることができる水中微生物の活性化による水質改善方法、及び、水中微生物の活性化による水質改善装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、水中微生物の活性化による水質改善方法として、請求項1記載のように、微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生するスカムの除去に際し、上記貯留槽の底面部位にあって上昇旋回流を生ずる噴出手段を設置し、上記噴出手段に対し上記貯留槽の外部から空気を導入すると共に、高速噴射上昇流を発生させ、かつ高速循環上昇流を発生させることにより、溶存酸素を上げることなく水中微生物の活性化で上記廃水中に発生するスカムを除去することを特徴とする。
また、請求項２記載のように、上記水中微生物の活性化は、酸素量の調整により、廃水中の高分子有機物の発酵による低分子化を図ると共に、上記低分子化された有機物を用いた代謝によるさらなる活性化を図り、併せて還元的環境下ゾーンの減少による悪臭除去を可能とすることを特徴とする。
また、請求項３記載のように、上記廃液は、微生物の栄養分と存在比とが均一分散として調整されていることを特徴とする。
また、請求項４記載のように、上記廃液は、水温が15°から30°の範囲に維持・管理されることを特徴とする。
また、請求項５記載のように、上記廃液は、溶存酸素量の適化が図られることを特徴とする。
また、請求項6記載のように、上記貯留槽の表面側に対し、紫外線カット機能を有する養生シートを被覆することを特徴とする。
また、水中微生物の活性化による水質改善装置として、請求項7記載のように、微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生するスカムの除去において、上記貯留槽内の底面部位に設置され上昇旋回流を生じる噴出機構と、上記噴出機構に対して上記貯留槽の外部から空気を導入する空気導入機構と、上記噴出機構において上記廃液を強撹拌し混合し、高速噴射上昇流を発生すると共に、高速循環上昇流を発生させる機構を備え、上記噴出機構により発生されたバブリングを伴う高速噴射上昇流および上記高速循環上昇流を介して上記廃液中に発生するスカムを除去することを特徴とする。
また、請求項８記載のように、上記廃液中の微生物は、上記各機構の協働によって酸素量の調整が図られ、廃水中の高分子有機物の発酵による低分子化が図れると共に、上記低分子化された有機物を用いた代謝によるさらなる活性化が図られ、併せて還元的環境下ゾーンの減少による悪臭除去を可能とすることを特徴とする。
また、請求項９記載のように、上記貯留槽内の気液の表層側に被覆され、紫外線カット機能を有する養生シートを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上昇旋回流を生ずる噴出機構に対し、上記貯留槽外から空気を導入する空気導入機構と、噴出機構において廃液を強撹拝し混合するバブリングを伴う高速噴射上昇流発生と高速循環上昇流発生とを生じるので、上記高速噴射上昇流および高速循環上昇流を介して貯留槽内に発生するスカムを除去することができ、廃液中の微生物の活性化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る貯留槽を示す説明図である。
【図２】図1中の噴出手段を示す拡大縦断面図である。
【図３】噴出手段のノズル部分を示す縦断面図及び横断図である。
【図４】噴出手段の強上昇流と強噴射流と強循環流を示す説明図である。
【図５】好・嫌気性微生物の活性化状況を示す説明図である。
【図６】養生シートで被覆した場合の貯留槽の説明図である。
【図７】従来の各噴出手段を例示する説明図である。
【図８】水質改善工程における微生物群集構造の推移グラフである。
【図９】水質改善工程における微生物の増減量一覧である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係る水中微生物の活性化による水質改善は、微生物及び菌類が存在する液中または水中において、空気の圧入を行い、液中底面部位より旋回流を生ずる手段を設置し、液中で高速噴射を行い、かつ高速循環流を発生させることにより物理的な刺激によってその液中に存在する微生物を増殖、活性化を促すものである。したがって、ダム等の貯水池または庭園等における鑑賞池、濠などにおけるアオコ発生に対して、水表面側に対し紫外線カット機能を有する養生シートを被覆し、アオコ及び藻類の異常発生を抑制及び水質改善を行わしめる。
また、水中に微生物を含んだ土を投入し、水中の微生物を増殖、活性化した液体を農業に利用される液肥等の代替とすることも可能である。
すなわち、微生物及び菌類が存在する液体を強撹拌し混合し、高速噴射を行うと共に、高速循環流を発生させる機構を備え、この噴出機構により発生する物理的な刺激による水中微生物の増殖、活性化による微生物活性化を図る水質改善技術である。
図1は、下水処理施設などで処理された廃水Xが貯留される貯留槽10であり、その底面部位には噴出手段11が設置されている。この貯留槽10は、側面部10aと底面部10bとよりなると共に、上面部は開口部10cとされている。
ただし、この開口部10cは、通常マンホールなどのように蓋体によって覆われている。
また、貯留槽10には、槽外から空気を導入する空気導入機構12と、水液を流し込む流入管機構13と、貯留槽10内で処理された廃水Xを排水する排水管機構14が設けられている。
空気導入機構12は、ポンプ12aと空気導入口12bと通気路12 cよりなり、通気路12 cを介して貯留槽10内に空気を流れ込ませる。
【００１８】
図2に示すように、噴出手段11は、厚幅の基台113上に円筒形状の基板111bと上方に向かう噴射パイプ111とが立設されている。
基台113と噴射パイプ111の中央部は中空部とされており、基台113の中央部が中空部113aとされた基台とされ、噴射パイプ111はその中央部が中空部111cとされた噴射パイプとされている。
したがって、この中空部111cには第2噴射パイプ112が挿験された構成とされている。
また、基台113と噴出手段11とは、ボルトなどの固定手段114を介して互いに固着されている。
【００１９】
また、基台113と噴出手段11とは、固定用基台16上に固定的に載置されており、基台113と噴出手段11の側壁面よりなる中空部11lc内には、上記したように第2噴射パイプ112が挿俵されて通気孔112cとされている。
図3（a）（b）に示すように、噴射パイプ112は、その先端が末拡がりとなる液体放出口112b（円錐台形状に）とされ、残余部は垂直な液体吸い込み口となっている。
【００２０】
また、この第2噴射パイプ112には、周方向に4個の気体吹込穴112a・・・が形成されている。
この気体吹込穴112aは、垂直断面となる流路における進行方向（矢印A方向）に対して、鋭角に（角度θ1で）斜向するように設けられる。
すなわち、この気体吹き込み穴112aは、噴射パイプ112の水平断面においては壁面の接線方向に形成される。
【００２１】
噴射パイプ111は、通気孔lllaと第2噴射パイプ112に形成される気体吹込穴112aとが、互いに連続した流路となるように接続している。
すなわち、さらに第2噴射パイプ112の気体吹込穴112aは、基台113の中空部と連続した流路となるように接続している。
【００２２】
したがって、基台113の通気孔113bを介して中空部113a内に取り込まれた空気は中空部113a内で満たされ、充分蓄えられた後に基台113の中空部11lcと連続した流路から小径の気体吹込穴112aへ押し出されることとなる。
さらに、第2噴射パイプ112の鋭角に（角度θ1で）斜向するように設けられている気体吹込穴112aから、垂直方向に形成されている通気孔112cに放出されることどまる。
【００２３】
しかして、垂直方向に形成された通気孔112cに放出される上昇流は、噴射手段11の下部側から取り込まれる廃液Xと共に、基台113に取り込まれた空気は噴射パイプ111の通気孔111aと通気孔112aから放出されて空気とが混合された上昇流とされる。
通気孔112cに放出される気液混合の上昇流は、単に上昇流とされるものではなく、基台113及び噴射手段11の種々の構造と気液浪合の速度などによって、強撹拌し混合する高速噴射上昇流と高速循環上昇流とを促し、強力なバブリング効果を備えた上昇流とされる。
【００２４】
この強力なバブリング効果を備えた上昇流及び巡回流により、貯留槽10内は、水中の微生物に対する強力な振動として物理的な刺激を与え、気液は微生物の栄養分と微生物の存在比が均一分散として調整され、また、溶存酸素量の最適化が図られ、好・嫌気性微生物の活性化を図り、廃液中のスカム（浮遊物・沈殿物）や悪臭の発生を防止しつつ貯留槽10内の廃液Xを処理する。
【００２５】
換言すれば、設けられた空気の吐出口より毎秒70mのスピードで噴射し、超高速上昇旋回エアーが開口部より汚水を吸い上げ、装置本体パイプ内部で強力な混合がなされ微生物の活性化に寄与していると考えられる、更に無機系浮遊物（金属物質・粘土鉱物等）はフロック（結合）形成が促進し、濁度を改善することができると思われる。
また、この貯留槽内の廃液は、微生物の栄養分と微生物の存在比が均一分散として調整さる。
また、この複雑な汚水の流れによってヘドロが循環流に沿って運ばれる気泡（酸素）と接触し、硫化水素等の臭気物質生成が起こりにくい酸化還元状態に保つことができる。
【００２６】
次に、さらに後述するが図6に湖沼などでの実施例を示す。
湖沼などで展開される閉鎖水域10では、その気液Xに対し、紫外線カット機能を有する浮上シートである養生シート13を被覆することができる。なお、この養生シート13の被覆状態は1例であり、適宜変更可能である。  
例えば、アオコなどの水生植物や赤潮・青潮などのプランクトンの異常発生は、水と均一に動かすと同時にその流れを造ることによって微生物を賦活させ、これによって水質を短時間で改善する。
アオコは、水温15℃を境に徐々に増殖してくるが、異常に発生しはじめるのは水温が27℃位になった時点からであるので、水底部の低温水を上昇させ、表層部の水温を20℃程度までに下げればアオコの増殖防止に効果的であることが判明した。
この養生シート13を併用することで、アオコの発生防止あるいは解消が可能となる。さらに、アオコ等の死骸は、上昇旋回流によって養生シート13に発生する静電気により吸着しその回収が可能となる。
【００２７】
本発明に係る貯留槽1内の廃液処理の原理は、油処理などの廃液処理についても適用することができるものである。
微生物の活性化・増殖に必要な条件は、以下のように考えられている。
一廃水と気泡の接触効率の向上、均質化
−物理的な刺激（振動）
−水温の維持・管理（15℃−30℃）
【００２８】
したがって、この貯留槽1に対する水質改善・悪臭軽減化は、上記条件を鑑みて次のように考えられる。
貯留された廃液は、生化学系などの廃液は貯留期間中に微生物（バクテリア）によって水質が悪化し、スカム（浮遊・沈殿物）や悪臭を発生させることが多々あり、なかんずく人体や機器に重篤な損傷を与える硫化水素の発生原因は廃液中の嫌気性微生物の異常増殖であるとされている。
通常、一般的な曝気装置は水中で空気を真上に吐出すだけの構造であるが、排水処理を行う際は微生物を活性化させるためにマイクロバブル等で酸素溶解効率を高めることが常識となっているが、強撹拌力により、スカム等を破砕し、循環流により均質化することで廃水への酸素供給を効率化し、悪臭の原因となるような強い還元状態となる部分が生成することを避けることができる。
【００２９】
一方、水質改善において、不用意に溶存酸素量を高めることはスカム等の分解能力に有効な嫌気性細菌の生息域が減少し、好気性微生物の環境だけが優位になり、嫌気性、好気性の両微生物が共存できる環境とはならない。
このため、貯留廃液中に空気を吐出すると共に、停滞された廃液水中に竜巻状の水流を起こし、かつこの竜巻状の水流が微生物に物理的な刺激を与えて活性化させ、微生物を原因とするスカムや臭いの原因物質を分解し、水質を改善し、これにより排水設備機器の誤作動や誤表示等が減少し、機材の腐食や劣化を抑止することとなると考えた。
また、保守時の酸欠事故や環境悪化物質の流出を防止でき、貯留槽の底面に沈めるだけの簡単な設置を指向し、水質改善効果が期待でき、分解清掃などのメンテナンスも殆ど必要としない物を指向した。
微生物に対して超高速噴射上昇流によって刺激をあたえることで、同時に強力な循環流によって汚水を均一に分散させて有機物の分解を促進することができる。
【００３０】
このように、本発明は、微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生する不純物スカムの除去に際し、貯留槽の底面部位にあって上昇旋回流を生ずる噴出手段を設置し、噴出手段は貯留槽の外部から廃液と空気を導入し、廃液に対しバブリングを伴なう強力な高速噴射上昇流を発生させると共に、強力な高速循環上昇流を発生させ、高速噴射上昇流および高速循環上昇流を介して廃液に発生する不純物スカムを除去することができる。
【００３１】
一方、例えば、畜産業や店舗あるいは家庭などでも汚水処理が必要な場合も多い。畜産業で適応する場合は、養豚業のふん尿や酪農業のパーラー排水などとして適応できる。
活性汚泥法を用いている場合には、汚水を曝気槽に投入する前に原水をBOD濃度200ｍｇ／L以下に調整し希釈して処理していることが多いが、本発明の使用に際しては希釈する必要がなくそのまま使用可能である。
【００３２】
また、レストランなどの飲食店や家庭などの下水道の場合には、排水中の油分を分離し貯留し排水管や水道管に流さないようにするグリーストラップ（グリース阻集器）と称される装置の後段に使用する。
【００３３】
以上述べた本装置を厨房廃水受水槽の２の系列に導入した実施例を示す。
装置導入前後における目レベルでの微生物群集構造を図 1 , 2 に示し、次に、属レベルで装置設置前後において変化が大きかったものを表1,  2  に示す。
この図1 , 2 より見ると、目レベルでの微生物群集構造は、いずれにおいてもClostridiales, Lactobacillales , Bacteroidales, Enterobacteriales の4 目の微生物が主要な微生物種となっており、実験期間を通じて 60%から8 0% 程度を占めていた。
また、目レベルで見た場合には、装置設置前後における明確な群集組成の違いは見られない。
これら 4 目の微生物種はいずれも嫌気性微生物種であり、装置運転の有無に関わらず、嫌気性微生物種が優占していることがわかる。
次に、属レベルでは表1, 2 より見ると、両系列とも、Mitsuokella 属、および Veiolellaceae 科の細菌が大きく減少した。
また、Coriobacteraceae 科細菌、Bifidobacterium属細菌も他方の系列でも減少していた。
いずれにおいても共通した微生物種が減少していることから、これらの細菌が装置設置により減少する代表的な細菌種であるといえる。
これらはすべて偏性嫌気性微生物であり、装置により酸素供給効率が向上したことで活性を失った種であると考えられる。
一方、装置設置後に増加した微生物種についても同様に、Novosphingobium 属、Veionella 属Strpetococcus 属は共通して増加していた。
Novosphingobium 属細菌は絶対好気性細菌であるものの、Streptococcus 属は通性嫌気性、 Veionella属細菌は偏性嫌気性細菌であり、必ずしも好気性細菌のみが活性化されたわけではないことが見て取れる。
本実験装置において供給される酸素量は、流入廃水の有機物負荷と比較しても小さく、 有機物のすべてを好気的に酸化するための必要量よりもはるかに小さい。
したがって、槽内を好気状態に保つまでの酸素量でないことが群集解析の結果からもあきらかである。
このことから、本装置による微生物活性化においては厨房廃水に含まれる高分子有機物である炭水化物類等の発酵による低分子化の促進、また低分子化された有機物を用いて、発酵よりも分解速度の速い呼吸による代謝を行う微生物が活性化されているものと推察される。
また、悪臭の原因となる硫化水素等は、強い還元的条件で生成すると考えられる。
酸素の効率的な供給により、強い還元的環境となっているゾーンが減少し、悪臭物生成をする微生物が不活化されていることが、悪臭減少の要因となっていると考えられる。
【００３４】
上記理論を検証するため、東京大学工学系研究科附属水環境制御研究センター栗栖太准教授と共に某空港内厨房排水槽において、水質改善及び改善における微生物の群集観測試験を行った。
以下は報告書を転載したものである。
1  テスト設置
設置場所  本館  厨房排水槽（PDK-CR1-01）
サテライト  厨房排水槽（PDK-SR1-01）
作業日時：平成28年11月14日  22時より
設置期間：本館  平成28年11月24日〜平成29年3月5日
サテライト  平成28年11月14日〜平成29年1月25日
設置作業者：株式会社ワカイダエンジニアリング  田口  相本  植草
2  試験目的
現状、200l/MINのブロワーで槽内エアレーションを行っているが、臭気を多く発生している厨房排水槽（PDK-CR1-01 、PDK-SR1-01）へ装置を設置し、臭気の抑制、水質の改善を目的とする。
3  試験期間の水質測定
水質測定方法：各槽の排水をなるべく固形物を避け、採水を行い分析を行う。
測定項目：  ・BOD・ヘキサン抽出物・SS・硫化物イオン
4  試験期間中の増設
テスト設置後臭気等の発生が止まらない場合、本体の数を増やし試験を継続する。
5  テスト機種
装置本体  
空気圧送用ブロワー  300&#8556;/MIN 
水質分析の数値を基に試験の結果を下記にてご報告致します。
PDK-CR1-01  試験工程１
2018187558.tif 000003
（単位  MG/L）
上記の水質分析の結果から、BOD、ヘキサン抽出物、SS、硫化物イオンの数値は改善が見られるものの、硫化水素の抑制に満足が得られていません。
原因調査の結果、添付図の通り3槽に分断された槽構造になっている為、中央部のみ改善されても、両サイドの槽も改善させなければ硫化水素の抑制が不十分だと分かり、水位を下げ疑似的に1槽にする事で改善試験を継続しました。（添付図1、2参照）
水質分析内容は下記の通りです。
PDK-CR1-01  試験工程２
2018187558.tif 000004
2月20日の数値が高く出ているのは、水質を改善しても硫化水素の発生源となる電気室側と倉庫側の両槽内壁面の汚泥を除去し、釜場内で装置により分解処理をするために一時的に高い数値を示しています。
また、槽内作業に伴い換気を行っているため硫化水素の発生量は0です。
以上の検証作業の結果、3槽構造になった槽でも、水位調整を行う事で水質は改善され、硫化水素の発生が抑制される事で臭気の改善も成されています。
PDK-SR1-01  ３
2018187558.tif 000005
（単位  MG/L ）
11月25日より12月2日の間に一時的に浮上スカムが観察されましたが、水位を上げ攪拌力を高めて以降、  1月25日の試験機撤去日まで浮上スカムは観察されておりません。水質の改善、硫化水素の抑制共に良い状態を維持出来ておりました。
また、参考に試験機の撤去から約2週間後の水質測定を行いました。
ヘキサン抽出物とSSの値は、攪拌されていない状態では採取する場所次第で大きくムラがあるため、試験開始前より数値が上がっていますが、概ね試験前の状況に戻っていました。
■試験結果まとめ
本館PDK-CR1-01、サテライトPDK-SR1-01のどちらも、試験開始前の水質や臭気の状態が大きく改善されました。
ただし、槽の構造により、水位の調整が必要になる場合があります。
また、水質の改善に伴い汚泥の発生が見られない為、槽清掃の際の汚泥の引抜量の減容に大きく寄与できると思われます。
上記の補足説明
『BOD』：水質の状態を数値化し、汚染を表す指標のひとつ。微生物が一定時間中に水中の有機物を酸化分解する際に消費する酸素の量で、数値が大きいほど水質は悪いという指標となる。
『ヘキサン抽出物』：主に油分の量を表す数値。
『SS』：水中内に浮遊している2MM以下の不溶性の粒子の数値を表す。
『硫化物イオン』：一定の条件下において硫化水素を発生させる物質で、数値が高いほど硫化水素を発生させやすい状態になる。
『硫化水素』：致死性の非常に高い気体で、排水の腐卵臭のような強い臭気の原因となる。
【産業上の利用分野】
【００３５】
貯留槽や厨房廃水受水槽など、ビルピット、合併浄化槽の水質改善、ダムなどのアオコ対策、工場の冷却水腐敗防止、下水処理場での浮遊物低減、バイオリアクターの撹拌などのあらゆる下水処理施設で適応できるが、例えば、中華店や料亭などの油処理やその他の生化学分野などにも適応できる。農業の肥料としてその場所の土壌等にある微生物を活性化して液肥としても適応できる。
【符号の説明】
【００３６】
X        廃液
A        上昇流
B        旋回流
C        旋回流
10       貯留槽
11       噴出手段
111      噴出パイプ
111a     液体吸い込み口
111b     基板
111c     中空部
112      第2噴出パイプ
112a     気体吹込み穴
112b     液体放出口
112c     通気孔
113      基台
113a     中空部
113b     通気孔
114      固定手段
12       空気導入機構
12a      ポンプ
12b      空気導入口
12c      通気路
13       流入管機構
14       排水管機構
15       脚部
16       固定用基台
17       養生シート
【図１】
2018187558.tif 000006
【図２】
2018187558.tif 000007
【図３】
2018187558.tif 000008
【図４】
2018187558.tif 000009
【図５】
2018187558.tif 000010
【図６】
2018187558.tif 000011
【図７】
2018187558.tif 000012
【図８】
2018187558.tif 000013
【図９】
2018187558.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月29日(2018.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生するスカムの除去に際し、
上記貯留槽の底面部位にあって高速噴射上昇流を生ずる噴出手段を設置し、上記貯留槽の外部から内部へ空気を導入する空気導入手段を設置し、上記高速噴射上昇流の発生に伴なって高速循環流を発生させる強撹拌のバブリング機構を備え、
上記各機構の協働によって上記貯留槽の水中微生物は、上記強撹拌のバブリング機構によりスカムが破砕されると共に、高速循環流によって均質化が図られて嫌気・好気性の水中微生物の共存適正化が図られ、水中微生物の活性化で上記廃水中に発生するスカムを除去することを特徴とする水中微生物の活性化による水質改善方法。
【請求項２】
上記水中微生物の活性化は、酸素量の調整により、廃水中の高分子有機物の発酵による低分子化を図ると共に、上記低分子化された有機物を用いた代謝によるさらなる活性化を図り、併せて還元的環境下に置かれている部分の減少による悪臭除去を可能とすることを特徴とする請求項１記載の水中微生物の活性化による水質改善方法。
【請求項３】
上記廃液は、微生物の栄養分と存在比とが均一分散として調整されていることを特徴とする請求項１、２記載の水中微生物の活性化による水質改善方法。
【請求項４】
上記廃液は、水温が１５℃から３０℃の範囲に維持・管理されることを特徴とする請求項１、２または３記載の水中微生物の活性化による水質改善方法。
【請求項５】
上記廃液は、溶存酸素量の適化が図られることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の水中微生物の活性化による水質改善方法。
【請求項６】
上記貯留槽の表面側に対し、紫外線カット機能を有する養生シートを被覆することを特徴とする請求項１記載の水中微生物の活性化による水質改善方法。
【請求項７】
微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生するスカムの除去において、
上記貯留槽内の底面部位に設置され高速噴射上昇流を生じる噴出機構と、上記貯留槽の外部から内部へ空気を導入する空気導入機構と、上記噴出機構の高速噴射上昇流に伴なって高速循環流を発生させる強撹拌のバブリング機構を備え、
上記各機構の協働によって上記貯留槽の水中微生物は、上記強撹拌のバブリング機構によってスカムが破砕されると共に、上記高速循環流によって均質化が図られて嫌気・好気性の水中微生物の共存適正化が図られ、水中微生物の活性化で上記廃水中に発生するスカムを除去することを特徴とする水中微生物の活性化による水質改善装置。
【請求項８】
上記廃液中の微生物は、上記各機構の協働によって酸素量の調整が図られ、廃水中の高分子有機物の発酵による低分子化が図れると共に、上記低分子化された有機物を用いた代謝によるさらなる活性化が図られ、併せて還元的環境下ゾーンの減少による悪臭除去を可能とすることを特徴とする請求項７記載の水中微生物の活性化による水質改善装置。
【請求項９】
上記貯留槽内の気液の表層側に被覆され、紫外線カット機能を有する養生シートを備えることを特徴とする請求項７または８記載の水中微生物の活性化による水質改善装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強撹拌による広範囲な竜巻流を発生させることにより、廃液中の微生物への強力な刺激を与え、好・嫌気性微生物の活性化を図ることができる水中微生物の活性化による水質改善方法、及び、水中微生物の活性化による水質改善装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ビルピット、合併浄化槽の水質改善、ダムなどのアオコ対策、工場の冷却水腐敗防止、下水処理場での浮遊物低減、バイオリアクターの撹拌など種々の分野で、下水処理施設での効率よい処理が要請されており、そのための様々な技術の提案がなされている．
下水処理施設における問題の一つとして、水を空気にさらし液体に空気を供給しつつ酸素を供給することで、水中の溶存酸素を促進させる曝気技術に係るものがあるが、水中の微生物有機物の活性化を促進させる効率のよい技術については確固たる手段はなかった。
【０００３】
例えば、特許文献１には、好気嫌気兼用反応槽１内の全領域にわたって旋回流を行き渡らせ、汚泥が槽内に部分的に沈降堆積するのを防止するための提案がなされている。
槽内１上部に位置して被処理液の上向流を発生させる上向流発生装置2と、槽１内底部に位置して被処理液に散気する散気装置３と、散気装置３と槽底面との間および散気装置３と槽壁内側面との間に形成した流通路３aを備え、散気装置３の複数の散気部３aとの間に被処理液が上方へ通過可能な通液部３bを有する技術手段が開示されている。
【０００４】
また、特許文献2には、下廃水処理などに使用される曝気装置において、反応槽の深い水深に設けた撹拌機4と、浅い水深に設けた空気供給管５aを備えたエジェクター５と、吸入口と噴出口を設けたポンプ6と曝気水流誘導管7で構成され、エジェクター５を用いて吸い込ませた空気はポンプ6により、深い水深にまで曝気水流誘導管7を通して圧送することで、空気吸入量を増大させ撹拌機４の回転翼と衝突及び噴出して反応槽を曝気及び撹拌し、曝気と非曝気撹拌が交互反復可能な間欠曝気機能を備えることで、撹拌、曝気、間欠曝気機能が備えられた曝気技術が提案されている。
【０００５】
また、特許文献３には、水中に設置されるパイプ８には、円筒状の壁面８aによって包囲される流路８bが設けられ、気体吹き込み穴８Cが水の進行方向に対して鋭角に斜向され、かつ水平断面においては壁面８aの接線方向に設けられ、液体放出口８dは末拡がりとなるように設けられ、コンプレッサ9は高圧空気を発生し気体吹き込み穴８cを通じて流路８bへ吹き込む。
すなわち、気体吹き込み穴８1cを流路８bにおける液体の進行方向に対して鋭角に斜向するようにし、流路８bを包囲する壁面の接線方向の成分を持つように設け、この気体吹き込み穴８cを通じて流路８bに気体を吹き込むことで流路８b内に旋回流を発生させ、循環流の発生と気液混合とを同時に行う技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−５４２５５号
【０００７】
【特許文献２】特開２００４−３３０１８８号
【０００８】
【特許文献３】特開２００２−４５６６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の場合には、好気嫌気兼用反応槽内の全領域にわたって旋回流を行き渡らせ、汚泥が槽内に部分的に沈降堆積するのを防止するとしても、そのためにはプロペラ構成の撹拌翼構造とされているのでその構造等が非常に複雑になる。
【００１０】
また、特許文献2の場合には、エジェクターを用いて吸い込ませた空気はポンプにより深い水深にまで曝気水流誘導管を通して圧送することができるものの、水中の微生物有機物の活性化を促進させる効率のよい技術についてはなんら開示されていない。
【００１１】
また、特許文献３の場合には、気体吹き込み流路内に旋回流を発生させ気液混合を行うことができる技術が示唆され、撹拌のためプロペラ構成の撹拌翼構造を使わない技術が開示され、また、液体の進行方向に対して鋭角に斜向すると共に、流路を包囲する壁面の接線方向の成分を持つように構成さる技術につい示唆されているが、強撹拌を可能とした竜巻流を広範囲に発生させ、気液中の好・嫌気性微生物への刺激を促進してその活性化を図る技術についてはなんら開示も示唆もされてない。
【００１２】
上記のような各問題をクリアするために、本発明は、微生物が混在する貯留槽のスカムの除去等をプロペラ構成の撹拌翼構造を使わずに効率よく除去し、新たな空気を貯留槽内に導入すると共に、貯留槽内の廃液を撹拌して混合しバブリングを伴う高速噴射上昇流および高速循環流を介して廃液中に発生するスカムを除去することができる技術について鋭意研究したものである。
【００１３】
本発明の目的は、強撹拌による広範囲な竜巻流を発生させることにより、廃液中の微生物への強力な刺激を与え、好・嫌気性微生物の活性化を図ることができる水中微生物の活性化による水質改善方法、及び、水中微生物の活性化による水質改善装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、水中微生物の活性化による水質改善方法として、請求項１記載のように、微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生するスカムの除去に際し、上記貯留槽の底面部位にあって高速噴射上昇流を生ずる噴出手段を設置し、上記貯留槽の外部から内部へ空気を導入する空気導入手段を設置し、上記高速噴射上昇流の発生に伴なって高速循環流を発生させる強撹拌のバブリング機構を備え、
上記各機構の協働によって上記貯留槽の水中微生物は、上記強撹拌のバブリング機構によりスカムが破砕されると共に、高速循環流によって均質化が図られて嫌気・好気性の水中微生物の共存適正化が図られ、水中微生物の活性化で上記廃水中に発生するスカムを除去することを特徴とする。
また、請求項２記載のように、上記水中微生物の活性化は、酸素量の調整により、廃水中の高分子有機物の発酵による低分子化を図ると共に、上記低分子化された有機物を用いた代謝によるさらなる活性化を図り、併せて還元的環境下に置かれている部分の減少による悪臭除去を可能とすることを特徴とする。
また、請求項３記載のように、上記廃液は、微生物の栄養分と存在比とが均一分散として調整されていることを特徴とする。
また、請求項４記載のように、上記廃液は、水温が１５℃から３０℃の範囲に維持・管理されることを特徴とする。
また、請求項５記載のように、上記廃液は、溶存酸素量の適化が図られることを特徴とする。
また、請求項６記載のように、上記貯留槽の表面側に対し、紫外線カット機能を有する養生シートを被覆することを特徴とする。
また、水中微生物の活性化による水質改善装置として、請求項７記載のように、微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生するスカムの除去において、上記貯留槽内の底面部位に設置され高速噴射上昇流を生じる噴出機構と、上記貯留槽の外部から内部へ空気を導入する空気導入機構と、上記噴出機構の高速噴射上昇流に伴なって高速循環流を発生させる強撹拌のバブリング機構を備え、上記各機構の協働によって上記貯留槽の水中微生物は、上記強撹拌のバブリング機構によってスカムが破砕されると共に、上記高速循環流によって均質化が図られて嫌気・好気性の水中微生物の共存適正化が図られ、水中微生物の活性化で上記廃水中に発生するスカムを除去することを特徴とする。
また、請求項８記載のように、上記廃液中の微生物は、上記各機構の協働によって酸素量の調整が図られ、廃水中の高分子有機物の発酵による低分子化が図れると共に、上記低分子化された有機物を用いた代謝によるさらなる活性化が図られ、併せて還元的環境下ゾーンの減少による悪臭除去を可能とすることを特徴とする。
また、請求項９記載のように、上記貯留槽内の気液の表層側に被覆され、紫外線カット機能を有する養生シートを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高速噴射上昇流を生ずる噴出機構に対し、上記貯留槽外から空気を導入する空気導入機構と、噴出機構において廃液を強撹拌し混合する強撹拌のバブリング機構を備え、各機能の協働によって貯留槽の水中微生物は、強撹拌のバブリング機構によりスカムが破砕されると共に、高速循環流によって均質化が図られて嫌気・好気性の水中微生物の共存適正化が図られ、水中微生物の活性化で廃水中に発生するスカムを除去することとができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る貯留槽を示す説明図である。
【図２】図１中の噴出手段を示す拡大縦断面図である。
【図３】噴出手段のノズル部分を示す縦断面図及び横断図である。
【図４】噴出手段の高速噴射上昇流と高速循環流を示す説明図である。
【図５】好・嫌気性微生物の活性化状況を示す説明図である。
【図６】養生シートで被覆した場合の貯留槽の説明図である。
【図７】従来の各噴出手段を例示する説明図である。
【図８】水質改善工程における微生物群集構造の推移グラフである。
【図９】水質改善工程における微生物の増減量一覧である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係る水中微生物の活性化による水質改善は、微生物及び菌類が存在する液中または水中において、空気の圧人を行い、液中底面部位より旋回流を生ずる手段を設置し、液中で高速噴射を行い、かつ高速循環流を発生させることにより物理的な刺激によってその液中に存在する微生物を増殖、活性化を促すものである。
したがって、ダム等の貯水池または庭園等における鑑賞池、濠などにおけるアオコ発生に対して、水表面側に対し紫外線カット機能を有する養生シートを被覆し、アオコ及び藻類の異常発生を抑制及び水質改善を行わしめる。
また、水中に微生物を含んだ土を投入し、水中の微生物を増殖、活性化した液体を農業に利用される液肥等の代替とすることも可能である。
すなわち、微生物及び菌類が存在する液体を強撹拌し混合し、高速噴射を行うと共に、高速循環流を発生させる機構を備え、この噴出機構により発生する物理的な刺激による水中微生物の増殖、活性化による微生物活性化を図る水質改善技術である。
図１は、下水処理施設などで処理された廃水Xが貯留される貯留槽１０であり、その底面部位には噴出手段１１が設置されている。この貯留槽１０は、側面部１０aと底面部１０bとよりなると共に、上面部は開口部１０cとされている。
ただし、この開口部１０cは、通常マンホールなどのように蓋体によって覆われている。
また、貯留槽１０には、槽外から空気を導入する空気導入機構１２と、水液を流し込む流入管機構１３と、貯留槽１０内で処理された廃水Ｘを排水する排水管機構１4が設けられている。
空気導入機構１2は、ポンプ１2aと空気導入口１2bと通気路１2cよりなり、通気路１2cを介して貯留槽１０内に空気を流れ込ませる。
【００１８】
図２に示すように、噴出手段１１は、厚幅の基台１１３上に円筒形状の基板１１１bと上方に向かう噴射パイプ１１１とが立設されている。
基台１１３と噴射パイプ１１１の中央部は中空部とされており、基台１１３の中央部が中空部１１３aとされた基台とされ、噴射パイプ１１１はその中央部が中空部１１lcとされた噴射パイプとされている。
したがって、この中空部１１１cには第２噴射パイプ１１２が挿験された構成とされている。
また、基台１１３と噴出手段１１とは、ボルトなどの固定手段１１４を介して互いに固着されている。
【００１９】
また、基台１１３と噴出手段１１とは、固定用基台１６上に固定的に載置されており、基台１１３と噴出手段１１の側壁面よりなる中空部１１１c内には、上記したように第２噴射パイプ１１２が挿俵されて通気孔１１２cとされている。
図３（a）（b）に示すように、噴射パイプ１１２は、その先端が末拡がりとなる液体放出口１１２b（円錐台形状に）とされ、残余部は垂直な液体吸い込み口となっている。
【００２０】
また、この第２噴射パイプ１１２には、周方向に4個の気体吹込み穴１１２a・・・が形成されている。
この気体吹込み穴１１２aは、垂直断面となる流路における進行方向（矢印Ａ方向）に対して、鋭角に（角度θ１で）斜向するように設けられる。
すなわち、この気体吹込み穴１１２aは、噴射パイプ１１２の水平断面においては壁面の接線方向に形成される。
【００２１】
噴射パイプ１１１は、通気孔１１１aと第２噴射パイプ１１２に形成される気体吹込み穴１１２aとが、互いに連続した流路となるように接続している。
すなわち、さらに第２噴射パイプ１１２の気体吹込み穴１１２aは、基台１１３の中空部と連続した流路となるように接続している。
【００２２】
したがって、基台１１３の通気孔１１３bを介して中空部１１３a内に取り込まれた空気は中空部１１３a内で満たされ、充分蓄えられた後に基台１１３の中空部１１１cと連続した流路から小径の気体吹込み穴１１２aへ押し出されることとなる。
さらに、第２噴射パイプ１１２の鋭角に（角度θ１で）斜向するように設けられている気体吹込み穴１１２aから、垂直方向に形成されている通気孔１１２cに放出されることとなる。
【００２３】
しかして、垂直方向に形成された通気孔１１２cに放出される上昇流は、噴射手段１１の下部側から取り込まれる廃液Ｘと共に、基台１１３に取り込まれた空気は噴射パイプ１１１の通気孔１１１aと通気孔１１２aから放出されて空気とが混合された上昇流とされる。
通気孔１１２Cに放出される気液混合の上昇流は、単に上昇流とされるものではなく、基台１１３及び噴射手段１１の種々の構造と気液混合の速度などによって、強撹拌し混合する高速噴射上昇流と高速循環流とを促し、強力なバブリング効果を備えた上昇流とされる。
【００２４】
この強力なバブリング効果を備えた上昇流及び巡回流により、貯留槽１０内は、水中の微生物に対する強力な振動として物理的な刺激を与え、気液は微生物の栄養分と微生物の存在比が均一分散として調整され、また、溶存酸素量の最適化が図られ、好・嫌気性微生物の活性化を図り、廃液中のスカム（浮遊物・沈殿物）や悪臭の発生を防止しつつ貯留槽１０内の廃液Ｘを処理する。
【００２５】
換言すれば、設けられた空気の吐出口より毎秒７０ｍのスピードで噴射し、超高速上昇旋回エアーが開口部より汚水を吸い上げ、装置本体パイプ内部で強力な混合がなされ微生物の活性化に寄与していると考えられる、更に無機系浮遊物（金属物質・粘土鉱物等）はフロック（結合）形成が促進し、濁度を改善することができると思われる。
また、この貯留槽内の廃液は、微生物の栄養分と微生物の存在比が均一分散として調整される。
また、この複雑な汚水の流れによってヘドロが循環流に沿って運ばれる気泡（酸素）と接触し、硫化水素等の臭気物質生成が起こりにくい酸化還元状態に保つことができる。
【００２６】
次に、さらに後述するが図６に湖沼などでの実施例を示す。
湖沼などで展開される閉鎖水域１０では、その気液Ｘに対し、紫外線カット機能を有する浮上シートである養生シート１３を被覆することができる。なお、この養生シート１３の被覆状態は１例であり、適宜変更可能である。
例えば、アオコなどの水生植物や赤潮・青潮などのプランクトンの異常発生は、水と均一に動かすと同時にその流れを造ることによって微生物を賦活させ、これによって水質を短時間で改善する。
アオコは、水温１５℃を境に徐々に増殖してくるが、異常に発生しはじめるのは水温が２７℃位になった時点からであるので、水底部の低温水を上昇させ、表層部の水温を２０℃程度までに下げればアオコの増殖防止に効果的であることが判明した。
この養生シート１３を併用することで、アオコの発生防止あるいは解消が可能となる。さらに、アオコ等の死骸は、上昇旋回流によって養生シート１３に発生する静電気により吸着しその回収が可能となる。
【００２７】
本発明に係る貯留槽１内の廃液処理の原理は、油処理などの廃液処理についても適用することができるものである。
微生物の活性化・増殖に必要な条件は、以下のように考えられている。
一廃水と気泡の接触効率の向上、均質化
一物理的な刺激（振動）
一水温の維持・管理（１５℃−３０℃）
【００２８】
したがって、この貯留槽１に対する水質改善・悪臭軽減化は、上記条件を鑑みて次のように考えられる。
貯留された廃液は、生化学系などの廃液は貯留期間中に微生物（バクテリア）によって水質が悪化し、スカム（浮遊・味鱒物）や悪臭を発生させることが多々あり、なかんずく人体や機器に重篤な損傷を与える硫化水素の発生原因は廃液中の嫌気性微生物の異常増殖であるとされている。
通常、一般的な曝気装置は水中で空気を真上に吐出すだけの構造であるが、排水処理を行う際は微生物を活性化させるためにマイクロバブル等で酸素溶解効率を高めることが常識となっているが、強撹拌力により、スカム等を破砕し、循環流により均質化することで廃水への酸素供給を効率化し、悪臭の原因となるような強い還元状態となる部分が生成することを避けることができる。
【００２９】
一方、水質改善において、不用章に噂存酸素量を高めることはスカム等の分解能力に有効な嫌気性細菌の生息域が減少し、好気性微生物の環境だけが優位になり、嫌気性、好気性の両薇生物が共存できる環境とはならない。
このため、貯留廃液中に空気を吐出すると共に、停滞された廃液水中に竜巻状の水流を起こし、かつこの竜巻状の水流が微生物に物理的な刺激を与えて活性化させ、微生物を原因とするスカムや臭いの原因物質を分解し、水質を改善し、これにより排水設備機器の誤作動や誤表示等が減少し、機材の腐食や劣化を抑止することとなると考えた。
また、保守時の酸欠事故や環境悪化物質の流出を防止でき、貯留槽の底面に沈めるだけの簡単な設置を指向し、水質改善効果が期待でき、分解清掃などのメンテナンスも殆ど必要としない物を指向した。
微生物に対して超高速噴射上昇流によって刺激をあたえることで、同時に強力な循環流によって汚水を均一に分散させて有機物の分解を促進することができる。
【００３０】
このように、本発明は、微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生する不純物スカムの除去に際し、貯留槽の底面部位にあって上昇旋回流を生ずる噴出手段を設置し、噴出手段は貯留槽の外部から廃液と空気を導入し、廃液に対しバブリングを伴なう強力な高速噴射上昇流を発生させると共に、強力な高速循環流を発生させ、高速噴射上昇流および高速循環流を介して廃液に発生する不純物スカムを除去することができる。
【００３１】
一方、例えば、畜産業や店舗あるいは家庭などでも汚水処理が必要な場合も多い。畜産業で適応する場合は、養豚業のふん尿や酪農業のパーラー排水などとして適応できる。
活性汚泥法を用いている場合には、汚水を曝気槽に投入する前に原水をＢＯＤ濃度２００ｍｇ／L以下に調整し希釈して処理していることが多いが、本発明の使用に際しては希釈する必要がなくそのまま使用可能である。
【００３２】
また、レストランなどの飲食店や家庭などの下水道の場合には、排水中の油分を分離し貯留し排水管や水道管に流さないようにするグリーストラップ（グリース阻集器）と称される装置の後段に使用する。
【００３３】
以上述べた本装置を厨房廃水受水槽の2の系列に導入した実施例を示す。
装置導入前後における目レベルでの微生物群集構造を図１，２に示し、次に、属レベルで装置設置前後において変化が大きかったものを表１，２に示す。
この図１，2より見ると、目レベルでの微生物群集構造は、いずれにおいてもClostridiales，Lactobacillales，Bacteroidales，Enterobacterialesの４目の微生物が主要な微生物種となっており、実験期間を通じて６０％から８０％程度を占めていた。
また、目レベルで見た場合には、装置設置前後における明確な群集組成の違いは見られない。
これら４目の微生物種はいずれも嫌気性微生物種であり、装置運転の有無に関わらず、嫌気性微生物種が優占していることがわかる。
次に、属レベルでは表１，2より見ると、両系列とも、Mitsuokella属、およびVeiolellaceae科の細菌が大きく減少した。
また、Coriobacteraceae科細菌、Bifidobacterium属細菌も他方の系列でも減少していた。
いずれにおいても共通した微生物種が減少していることから、これらの細菌が装置設置により減少する代表的な細菌種であるといえる。
これらはすべて偏性嫌気性微生物であり、装置により酸素供給効率が向上したことで活性を失った種であると考えられる。
一方、装置設置後に増加した微生物種についても同様に、Novosphingobium属、Veionella属Strpetococcus属は共通して増加していた。
Novosphingobium・属細菌は絶対好気性細菌であるものの、Streptococcus属は通性嫌気性、Veionella属細菌は偏性嫌気性細菌であり、必ずしも好気性細菌のみが活性化されたわけではないことが見て取れる。
本実験装置において供給される酸素量は、流入廃水の有機物負荷と比較しても小さく、有機物のすべてを好気的に酸化するための必要量よりもはるかに小さい。
したがって、槽内を好気状態に保つまでの酸素量でないことが群集解析の結果からもあきらかである。
このことから、本装置による微生物活性化においては厨房廃水に含まれる高分子有機物である炭水化物類等の発酵による低分子化の促進、また低分子化された有機物を用いて、発酵よりも分解速度の速い呼吸による代謝を行う微生物が活性化されているものと推察される。
また、悪臭の原因となる硫化水素等は、強い還元的条件で生成すると考えられる。
酸素の効率的な供給により、強い還元的環境となっているゾーンが減少し、悪臭物生成をする微生物が不活化されていることが、悪臭減少の要因となっていると考えられる。
【００３４】
上記理論を検証するため、東京大学工学系研究科附属水環境制御研究センター栗栖太准教授と共に某空港内厨房排水槽において、水質改善及び改善における微生物の群集観測試験を行った。
以下は報告書を転載したものである。
１  テスト設置
設置場所  本館  厨房排水槽（PDK−CR101）
サテライト  厨房排水槽（PDK−SR101）
作業日時：平成2８年１１月１4日  22時より
設置期間：本館  平成2８年１１月２４日〜平成２９年３月５日
サテライト  平成2８年１１月１4日〜平成２９年１月２５日
設置作業者：株式会社ワカイダェンジニアリング  田口  相本  植草
２  試験日的
現状、2001/MINのブロワーで槽内エアレーションを行っているが、臭気を多く発生している厨房排水槽（PDK−CR101、PDK−SRl−01）へ装置を設置し、臭気の抑制、水質の改善を目的とする。
３  試験期間の水質測定
水質測定方法：各槽の排水をなるべく固形物を避け、採水を行い分析を行う。
測定項目：・BOD・ヘキサン抽出物・SS・硫化物イオン
４  試験期間中の増設
テスト設置後臭気等の発生が止まらない場合、本体の数を増やし試験を継続する。
５  テスト機種
装置本体
空気圧送用ブロワー  300Ｌ／min
水質分析の数値を基に試験の結果を下記にてご報告致します。
2018187558.tif 000015
上記の水質分析の結果から、BOD、ヘキサン抽出物、SS、硫化物イオンの数値は改善が見られるものの、硫化水素の抑制に満足が得られていません。
原因調査の結果、添付図の通り３槽に分断された槽構造になっている為、中央部のみ改善されても、両サイドの槽も改善させなければ硫化水素の抑制が不十分だと分かり、水位を下げ疑似的に１糟にする事で改善試験を継続しました。（添付図１、2参照）
水質分析内容は下記の通りです。
2018187558.tif 000016
2月20日の数値が高く出ているのは、水質を改善しても硫化水素の発生源となる電気室側と倉庫側の両槽内壁面の汚泥を除去し、釜場内で装置により分解処理をするために一時的に高い数値を示しています。
また、槽内作業に伴い換気を行っているため硫化水素の発生量は0です。
以上の検証作業の結果、３槽構造になった槽でも、水位調整を行う事で水質は改善され、硫化水素の発生が抑制される事で臭気の改善も成されています。
2018187558.tif 000017
１１月２５日より１２月２日の間に一時的に浮上スカムが観察されましたが、水位を上げ擾拝力を高めて以降、１月２５日の試験機撤去日まで浮上スカムは観察されておりません。水質の改善、硫化水素の抑制共に良い状態を維持出来ておりました。
また、参考に試験機の撤去から約２週間後の水質測定を行いました。
ヘキサン抽出物とSSの値は、擾拝されていない状態では採取する場所次第で大きくムラがあるため、試験開始前より数値が上がっていますが、概ね試験前の状況に戻っていました
■試験結果まとめ
本館PDK−CR１-01、サテライトPDX−SR１-01のどちらも、試験開始前の水質や臭気の状態が大きく改善されました。
ただし、槽の構造により、水位の調整が必要になる場合があります。
また、水質の改善に伴い汚泥の発生が見られない為、槽清掃の際の汚泥の引抜量の減容に大きく寄与できると思われます。
記の補足説明
『BOD』：水質の状態を数値化し、汚染を表す指標のひとつ。微生物が一定時間中に水中の有機物を酸化分解する際に消費する酸素の量で、数値が大きいほど水質は悪いという指標となる。
『ヘキサン抽出物』：主に油分の量を表す数値。
『ss』：水中内に浮遊している2槻以下の不溶性の粒子の数値を表す。
『硫化物イオン』：一定の条件下において硫化水素を発生させる物質で、数値が高いほど硫化水素を発生させやすい状態になる。
『硫化水素』：致死性の非常に高い気体で、排水の腐卵臭のような強い臭気の原因となる。
【産業上の利用分野】
【００３５】
貯留槽や厨房廃水受水槽など、ビルピット、合併浄化槽の水質改善、ダムなどのアオコ対策、工場の冷却水腐敗防止、下水処理場での浮遊物低減、バイオリアクターの撹拌などのあらゆる下水処理施設で適応できるが、例えば、中華店や料亭などの油処理やその他の生化学分野などにも適応できる。農業の肥料としてその場所の土壌等にある微生物を活性化して液肥としても適応できる。
【符号の説明】
【００３６】
Ｘ        廃液
Ａ        上昇流
Ｂ        旋回流
Ｃ        旋回流
１０      貯留槽
１１      噴出手段
１１１     噴出パイプ
１１１a    液体吸い込み口
１１１b    基板
１１１C    中空部
１１２     第２噴出パイプ
１１２a    気体吹込み穴
１１２b    液体放出口
１１２C    通気孔
１１３     基台
１１３a    中空部
１１３b    通気孔
１１4      固定手段
１２       空気導入機構
１2a       ポンプ
１２b      空気導入口
１２C      通気路
１３       流入管機構
１４       排水管機構
１５       脚部
１６      固定用基台
１７      養生シート