(57)【要約】【課題】水質浄化装置および水質浄化方法を提供する。【解決手段】バサルト繊維と、化学処理剤または生物処理剤とを含有する水循環槽を有する水質浄化装置、およびその水質浄化装置を用いる水質浄化方法。【選択図】図１
2019217474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バサルト繊維と、還元型グルタチオンを含む化学処理剤とを含有する水槽を有する水質浄化装置。
【請求項２】
前記化学処理剤が、ヘキサメタリン酸塩と、還元型グルタチオンと、グリセロール脱水素酵素と、酵母溶解酵素と、グリセリンと、ペルオキソ二硫酸塩と、エチレンジアミン四酢酸と、水とを含有する水系組成物である、請求項１に記載の水質浄化装置。
【請求項３】
バサルト繊維と、酸化型グルタチオンを含む生物処理剤とを含有する水槽を有する水質浄化装置。
【請求項４】
前記生物処理剤が、ヘキサメタリン酸塩と、酸化型グルタチオンと、グリセロール脱水素酵素と、酵母溶解酵素と、グリセリンと、ペルオキソ二硫酸塩と、エチレンジアミン四酢酸と、水とを含有する水系組成物である、請求項３に記載の水質浄化装置。
【請求項５】
前記水槽が、水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）からなる少なくとも一つの測定値を制御される請求項１〜４のいずれか１項に記載の水質浄化装置。
【請求項６】
前記水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）からなる少なくとも一つの測定値が制御される請求項１もしくは２に記載の水質浄化装置であって、前記水槽は前記化学処理剤の定量ポンプを備え、前記化学処理剤の定量ポンプを制御して、前記少なくとも一つの測定値を所定範囲内に保持する水質浄化装置、
または
前記水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）からなる少なくとも一つの測定値が制御される請求項３もしくは４に記載の水質浄化装置であって、前記水槽は前記生物処理剤の定量ポンプを備え、前記生物処理剤の定量ポンプを制御して、前記少なくとも一つの測定値を所定範囲内に保持する水質浄化装置。
【請求項７】
沈殿槽、返送汚泥設備および汚泥処理設備からなる群から選択される少なくとも一つが不要である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の水質浄化装置。
【請求項８】
フェライト鉄を含むバサルト繊維を含有する水槽を有する水質浄化装置。
【請求項９】
ケイ素−フェライト鉄を含むバサルト繊維を含有する水槽を有する水質浄化装置。
【請求項１０】
還元型グルタチオンを含む化学処理剤を含有する水槽中に配設されたバサルト繊維からなる担持体に被処理水を通水して、前記被処理水中の生物汚泥を減容および／または減量する、水質浄化方法。
【請求項１１】
酸化型グルタチオンを含む生物処理剤を含有する水槽中に配設されたバサルト繊維からなる担持体に被処理水を通水して、前記被処理水中の生物汚泥を減容および／または減量する、水質浄化方法。
【請求項１２】
前記バサルト繊維が、熱可塑性ポリマー、フェライト鉄およびケイ素−フェライト鉄からなる群から選択される少なくとも一つを含む変性バサルト繊維である、請求項１０または１１に記載の水質浄化方法。
【請求項１３】
水質浄化装置または水質浄化方法に用いられ、水槽中で微生物を吸着できる担持体であって、バサルト繊維が、熱可塑性ポリマー、フェライト鉄およびケイ素−フェライト鉄からなる群から選択される少なくとも一つを有する変性バサルト繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物を利用して汚泥を減量できる水質浄化方法、その方法に用いる担持体およびその方法を用いる水質浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から行われている生物処理を用いた有機物含有廃水処理は、生物量に対して汚泥が増え続けるといずれの処理法も汚泥を系外に排出することが必要になる。
【０００３】
具体的には、原水調整槽で被処理水の水量・負荷量を調整し、生物曝気槽へ送り、有機物は生物曝気槽で沈殿槽から移送された返送汚泥と撹拌混合する。返送汚泥と被処理水とを撹拌混合することで、被処理水中の有機物は微生物と同化、吸着および／または異化作用を起し、沈殿槽に導入すると被処理水中の有機物は沈降分離して、上澄水は処理水として排出され、沈降した有機物と微生物とは返送され曝気槽へ送られる。
【０００４】
送られた汚泥の量が、設定された溶存酸素（ＤＯ）量・槽内浮遊生物量（ＭＬＳＳ、活性汚泥浮遊物質：ｍｉｘｅｄ  ｌｉｑｕｏｒ  ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｓｏｌｉｄｓ、ＳＳ（浮遊物質濃度をｍｇ／Ｌで示したもの））として適切でない場合は、現状では脱水機で脱水処理して産業廃棄物として系外処分される。
【０００５】
また、返送された汚泥を多く保有する目的で接触材（ろ過材）である担体・生物膜を設置してＭＬＳＳ容積負荷を上げる処理が運用されているが、生物処理法は生物量が増加しないと構築していけないシステムで、生物量に対して汚泥が増え続けるといずれの処理法も汚泥を系外に排出することが必要になる。
【０００６】
特許文献１には、「通水経路中に配設された濾過材中に被濾過水である原水を通水することで濾過を行う濾過装置において、前記濾過材が、耐熱・不燃性の長繊維材をパーマネントウェーブ状に加工し、塊状に集積した集積体から成るパーマネントウェーブ濾過材本体と、前記耐熱・不燃性の長繊維材と同質の長繊維材を網状に加工し、前記パーマネントウェーブ濾過材本体の少なくとも一部表面を被覆する形状を成すことにより該パーマネントウェーブ濾過材本体の形態を保持可能な濾過材被覆網状体と、を有し、前記濾過材被覆網状体中に前記パーマネントウェーブ濾過材本体を内装固定した状態で用いる構成であることを特徴とする濾過装置。」（請求項１）が記載され、さらに、上記耐熱・不燃性の長繊維材がバサルト繊維であること（請求項３）が記載されている。また、「バサルト繊維は、使用可能温度域が−２６０〜６５０℃と広いため様々な条件下での濾過処理に用いることができ、柔軟で且つ高剛性であるため濾過材素材に適している。また、耐熱温度が高く、不燃性（焼結温度は１０００℃以上）であるため、再生時の強熱処理に際しても何ら問題なく、当該強熱処理時には汚濁物等の被濾過物のみを燃焼して減量乃至は除去することができる。」（［００３１］段落）と記載されている。
【０００７】
特許文献２には、「湖沼等の閉鎖水域内の水を導入して浄化した後、前記閉鎖水域内に還流する水循環路を有する水浄化システムにおいて、該水循環路に間隔をあけて複数の汚泥沈降槽を有し、該汚泥沈降槽の間の水循環路内に接触繊維からなる濾過材を複数個並列垂下させてあり、水循環路の上流から下流に向かって複数個の濾過材に対する汚泥付着が次々と進捗することで水浄化を行う構成であることを特徴とする水浄化システム。」（請求項１）が記載され、さらに、上記接触繊維がバサルト繊維であること（請求項４）が記載されている。また、「汚泥沈降槽３は、閉鎖水域から導入された水に含まれる汚泥の内、水中を沈降する汚泥を沈殿させることで貯溜する槽であり、該汚泥沈降槽３内に貯溜堆積した汚泥は一定期間毎或いは一定量堆積する毎にバキューム等の回収手段によって回収除去する。」（［００４７］段落）と記載されている。
【０００８】
非特許文献１には、バサルト繊維の水処理資材としての利用の可能性を検証するために、生活排水中の懸濁物質の付着能および剥離性について調査したことが記載されている（要旨）。
【０００９】
非特許文献２には、バサルト繊維（ＢＦ）および有機／無機化合物をグラフトした変性バサルト繊維（ＭＢＦ）バイオアフィニティーを、バクテリア付着率およびバサルト繊維への固定化率に関して比較したことが記載されている（要旨）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−０００４０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０４２３７２号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】堀尾明宏、外４名、「バサルト繊維による浄化槽処理水中の懸濁物質の付着能の評価」、土木学会論文集Ｇ（環境）、土木学会、2017年、第73巻、第7号、ｐ．III_63−III_69
【非特許文献２】Xiaoying Zhang、外８名、「Surface Modification of Basalt Fiber with Organic/Inorganic Composites for Biofilm Carrier Used in Wastewater Treatment」、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、American Chemical Society、2018年2月5日、第6巻、第2号、ｐｐ．2596−2602
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献１および特許文献２は、いずれも、バサルト繊維等をろ過材に用いる汚水の水浄化装置を記載しているが、どのような程度の汚水がろ過材によってどの程度浄化できるかについては、全く記載がない。
【００１３】
また、特許文献１および特許文献２のいずれにも、嫌気性細菌、通性嫌気性細菌、好気生菌等の微生物を利用して汚泥を減量する方法は記載されていない。
【００１４】
また、非特許文献１および非特許文献２のいずれにも、バサルト繊維と化学処理剤または生物処理剤との併用、およびフェライト鉄を含むバサルト繊維またはケイ素−フェライト鉄を含むバサルト繊維の使用による水質浄化装置および水質浄化方法は記載されていない。
【００１５】
上記事情に鑑みて、本発明の目的は、環境に優しい素材を用いて、嫌気性細菌、通性嫌気性細菌、好気生菌等の微生物を利用して汚泥を減量できる水質浄化装置および水質浄化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、以下に記載する構成を採用することにより、上記課題を解決できることを知得した。
【００１７】
［１］  バサルト繊維と、還元型グルタチオンを含む化学処理剤とを含有する水槽を有する水質浄化装置。
［２］  上記化学処理剤が、ヘキサメタリン酸塩と、還元型グルタチオンと、グリセロール脱水素酵素と、酵母溶解酵素と、グリセリンと、ペルオキソ二硫酸塩と、エチレンジアミン四酢酸と、水とを含有する水系組成物である、上記［１］に記載の水質浄化装置。
［３］  バサルト繊維と、酸化型グルタチオンを含む生物処理剤とを含有する水槽を有する水質浄化装置。
［４］  上記生物処理剤が、ヘキサメタリン酸塩と、酸化型グルタチオンと、グリセロール脱水素酵素と、酵母溶解酵素と、グリセリンと、ペルオキソ二硫酸塩と、エチレンジアミン四酢酸と、水とを含有する水系組成物である、上記［３］に記載の水質浄化装置。
［５］  上記水槽が、水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）からなる少なくとも一つの測定値を制御される上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の水質浄化装置。
［６］  上記水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）からなる少なくとも一つの測定値が制御される上記［１］もしくは［２］に記載の水質浄化装置であって、上記水槽は上記化学処理剤の定量ポンプを備え、上記化学処理剤の定量ポンプを制御して、上記少なくとも一つの測定値を所定範囲内に保持する水質浄化装置、
または
上記水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）からなる少なくとも一つの測定値が制御される上記［３］もしくは［４］に記載の水質浄化装置であって、上記水槽は上記生物処理剤の定量ポンプを備え、上記生物処理剤の定量ポンプを制御して、上記少なくとも一つの測定値を所定範囲内に保持する水質浄化装置。
［７］  沈殿槽、返送汚泥設備および汚泥処理設備からなる群から選択される少なくとも一つが不要である、上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の水質浄化装置。
［８］  フェライト鉄を含むバサルト繊維を含有する水槽を有する水質浄化装置。
［９］  ケイ素−フェライト鉄を含むバサルト繊維を含有する水槽を有する水質浄化装置。
［１０］  還元型グルタチオンを含む化学処理剤を含有する水槽中に配設されたバサルト繊維からなる担持体に被処理水を通水して、上記被処理水中の生物汚泥を減容および／または減量する、水質浄化方法。
［１１］  酸化型グルタチオンを含む生物処理剤を含有する水槽中に配設されたバサルト繊維からなる担持体に被処理水を通水して、上記被処理水中の生物汚泥を減容および／または減量する、水質浄化方法。
［１２］  上記バサルト繊維が、熱可塑性ポリマー、フェライト鉄およびケイ素−フェライト鉄からなる群から選択される少なくとも一つを含む変性バサルト繊維である、上記［１０］または［１１］に記載の水質浄化方法。
［１３］  水質浄化装置または水質浄化方法に用いられ、水槽中で微生物を吸着できる担持体であって、バサルト繊維が、熱可塑性ポリマー、フェライト鉄およびケイ素−フェライト鉄からなる群から選択される少なくとも一つを有する変性バサルト繊維。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、環境に優しい素材を用いて、嫌気性細菌、通性嫌気性細菌、好気生菌等の微生物を利用して汚泥を減量できる水質浄化装置および水質浄化方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の水質浄化装置の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、実施例３の変性バサルト繊維担持体および特定の化学処理剤による水質浄化方法の稼働後の状況を評価した測定結果を示すグラフである。
【図３】図３は、従来技術の活性汚泥法の水槽での汚泥の浮遊状態（上）と、本発明の水質浄化方法のバサルト繊維担持体に汚泥が吸着した水槽（下）を比較した写真である。
【図４】図４は、従来技術の活性汚泥法のフロック（左）と、本発明の水質浄化方法の生物巣（右）とを比較する写真である。
【図５Ａ】図５Ａは、比較例３、実施例１０および実施例１１の各容器中の被処理水の経時的状況変化（スタート時〜３時間後）を表す写真を示す。
【図５Ｂ】図５Ａは、比較例３、実施例１０および実施例１１の各容器中の被処理水の経時的状況変化（５時間後〜２４時間後）を表す写真を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、比較例５および実施例１４の各水槽の被処理水の経時的状況変化（スタート日〜３日目）を表す写真を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、比較例５および実施例１４の各水槽の被処理水の経時的状況変化（４日目〜５日目）を表す写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔水質浄化装置〕
本発明の水質浄化装置は、
（１）バサルト繊維および、還元型グルタチオンを含む化学処理剤または酸化型グルタチオンを含む生物処理剤、を含有する水槽（好ましくは、水循環槽）を有する水質浄化装置、または
（２）フェライト鉄を含む変性バサルト繊維またはケイ素−フェライト鉄を含む変性バサルト繊維、を含有する水槽（好ましくは、水循環槽）を有する水質浄化装置、の二種類の水質浄化装置である。
上記二種類の水質浄化装置を組み合わせて、（３）フェライト鉄を含むバサルト繊維またはケイ素−フェライト鉄を含む変性バサルト繊維、および、還元型グルタチオンを含む化学処理剤または酸化型グルタチオンを含む生物処理剤、を含有する水槽（好ましくは、水循環槽）を有する水質浄化装置としてもよい。
本発明の水質浄化方法は、還元型グルタチオンを含む化学処理剤または酸化型グルタチオンを有する水系循環経路中に配設されたバサルト繊維からなる担持体に、被処理水を通水して、被処理水中の生物汚泥を減容および・または減量する、水質浄化方法である。本発明の方法は、限定されないが本発明の水質浄化装置を用いて行うのが好ましい。
なお、本明細書において、上記水槽は、水路や池を含む概念とする。
【００２１】
〔水質浄化方法〕
本発明の水質浄化方法は、生物汚泥処理システムの脱水装置・乾燥・それに伴う凝集剤等が必要ではなく、槽内にバサルト等の長繊維を担持体として敷設して、水槽内の酸化還元電位値（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）および浮遊物質量（ＳＳ）等の少なくとも一つの測定値をモニターしながら還元型グルタチオンを含む化学処理剤を添加して、増殖した生物汚泥（偏性嫌気性細菌・通性嫌気性細菌）を、生態学的酸化還元（レドックス）反応で減容および・または減量する処理法である。
（生物巣の形成）
被処理水は、バサルト繊維で構成された担持体を設置された反応槽に送られ撹拌装置により混合される。被処理水中の有機物は反応槽内やバサルト繊維に吸着され細胞分裂を繰り返し、偏性嫌気性細菌に同化されバサルト繊維表面に吸着して三次元の生物塊（巣）を構築する。その周りに酸素に対する耐性のある通性嫌気性細菌、さらにその周りに好気性細菌、さらにその周りに原生動物が生息する生物巣が多数形成される。反応槽内の担持体に生物巣が多数形成され、さらに連続的に被処理水が通水される状態で、槽内の浮遊ＭＬＳＳが減容、減量され、好ましくはゼロになり、処理水として放流できる。
図４に、従来技術の活性汚泥法のフロック（左）と、本発明の水質浄化方法の生物巣（右）とを比較した写真を示す。フロックが巨大化したのが本発明の生物巣であるが、本発明の生物巣は、バサルト繊維担持体を中心に偏性嫌気性細菌、通性嫌気性細菌および好気性細菌が大きな生物巣を形成することが観察できる。図４では、フロックが楕円状に写っていると仮定してその長軸、または短軸の長さは、約１１０〜１８０ｍｍであり、本発明方法の生物巣の大きさも同様に断面楕円体であると仮定してその長軸、または短軸の長さは、約１００〜２２０ｍｍである。生物巣の大きさはバサルトの長さにより変動する。図４の生物巣はバサルト繊維の長さが１６０ｍｍを使用した。したがって生物巣の大きさは使用するバサルト長さの５０％から１５０％の長軸または短軸を有する大きさである。
本発明の装置又は方法では、従来の汚泥処理法で必要であった沈殿槽、返送汚泥設備、または汚泥処理設備が不要となる。好ましくはこれらのうち２つまたは３つが不要となる。
この生物巣が形成されることで、通常の活性汚泥処理法のＢＯＤ・ＭＬＳＳに対する負荷を大幅に大きくすることが可能になり、反応槽の有効設置容積が少なくなり削減される。
【００２２】
（脱窒素処理）
バサルト繊維担持体に形成された生物巣は、無機窒素化合物を異化的に硝酸還元し、脱窒素処理が行なえると考えられる。偏性嫌気性細菌により、無機窒素化合物を、硝酸を電子受容体として一酸化窒素、亜酸化窒素、窒素等に変換し、大気へ放出する脱窒処理が可能である。その反応は、以下であると考えられる。
ＮＯ３−  ＋  ｅ−    →  ＮＯ２−
ＮＯ２−  ＋  ｅ−    →  ＮＯ  ↑
ＮＯ    ＋  ｅ−    →  Ｎ２Ｏ  ↑
Ｎ２Ｏ  ＋  ｅ−    →  Ｎ２  ↑
【００２３】
（生物巣の維持）
生物巣の嫌気性微生物類が増加し生物巣のバランスが崩れると、偏性嫌気性細菌、通性嫌気性細菌、さらにその周りに好気性細菌が形成する生物巣の維持が困難になる。従来活性汚泥処理法で酸素を供給する酸素法は、長時間曝気処理が必要である。酸化池処理には、生物生態の消長である内生呼吸相を利用して自己消化する方法があるがいずれも膨大な設置容積が必要になり、生物を絡めた処理は必ず生物の増殖が優位でなければ成立しない。
本発明に用いるバサルト等の長繊維担持体も同様である。このため、増殖し続ける生物汚泥を常時モニターするセンサーを水槽に備えることが好ましい。酸化還元電位値（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）等の少なくとも一つの測定値をモニターしながら好ましくは還元型グルタチオンを含む化学処理剤を添加して生物巣を適切な状態に維持する。還元型グルタチオンを含む化学処理剤を用いないで、フェライト鉄を含むバサルト繊維担持体を含有する水槽を有する水質浄化装置を用いる場合は、バサルト繊維担持体と水槽との関係を撹拌条件、送液条件を最適化するまたは適切化する方向に制御する。
図３に、従来技術の活性汚泥法の浮遊状態（上）と、本発明の水質浄化方法の水槽（下）を比較した写真を示す。図３から本発明の方法を用いる水槽では生物巣が十分成長し汚泥の減容、減量ができる。従来技術の汚泥の水槽は全体が汚泥で濁っているのに対し、本発明では生物巣以外では汚泥がほとんどなく水槽が澄んで見えることが示される。水槽の外寸は３００×１６０×２３５ｍｍを用いている。図４に、従来技術の活性汚泥法のフロックの構造（左）と、本発明の水質浄化方法の生物巣の構成（右）とを比較した写真を示す。従来技術のフロックでは、偏性嫌気性細菌、通性嫌気性細菌は見られるが、好気生菌は集まっておらず生物巣が活発化している様子はない。本発明の水質浄化方法では、生物巣ができそれが活発に活動している様子がわかる。
【００２４】
（水槽の制御）
好ましくは、水槽において、水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）からなる少なくとも一つの測定値が制御される。制御の方法は限定されず、例えば以下のような方法の一つ以上を用いることができる。
水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨまたは浮遊物質量（ＳＳ）が所定範囲に入るように制御する。または、これらの制御を２つ以上組み合わせる。
溶存酸素値（ＤＯ）、活性汚泥量（ＭＬＳＳ）、生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全窒素量（ＴＮ）、全有機炭素（ＴＯＣ）または浮遊物質量（ＳＳ）がそれぞれ、または単独で減少する方向に制御する。または所定値になる方向に制御する。または、これらの制御を組み合わせる。
【００２５】
（生物汚泥の減容および・または減量の機序）
生物巣を適切な状態に維持して、生物巣内の酸素（Ｏ２）に耐性を保有しない偏性嫌気性細菌、耐性を保有する通性嫌気性細菌は共に、後に説明する変性バサルト繊維担持体または化学処理剤と処理水中の有機物の反応により供出される活性酸素種のスーパーオキシドアニオンイオン（Ｏ２−）が大量に生成され耐性の無い偏性嫌気性細菌は細胞内のプロトン（水素）と生態学的酸化還元（レドックス）反応を行い電子（ｅ−）の伝達が停止して存在が消滅する。また、細胞内に保有されていた炭素が解離された水槽中の炭素は、スーパーオキシドアニオンイオン（Ｏ２−）により大気に二酸化炭素（ＣＯ２）として放出される。酸素（Ｏ２）耐性を持っている通性嫌気性細菌は表層部に耐性をもつ細胞膜を、イオン体であるスーパーオキシドアニオンイオン（Ｏ２−）が水和物にして生態学的酸化還元（レドックス）反応により生物汚泥が減容・減量される。機序について発明者はこのように考えているが、本発明はこれらの機序に限定されない。
【００２６】
〔前処理方法〕
上記の水質浄化方法で必要な場合は、前処理方法として、好ましくは以下の方法を用いることができる。
水系循環経路中に配設されたバサルト繊維からなる担持体に、被処理水を通水する方法で、処理時間の限定はないがおよそ１時間から５０時間程度通水する。必要な場合は水中ミキサー等で撹拌を行なう。前処理を行うとバサルト繊維に嫌気性細菌及び通性嫌気性細菌が吸着・同化し易くなり、本発明の水質浄化方法の効率が良くなる。前処理方法では従来の汚泥処理法で既設されている曝気槽にバサルト繊維からなる担持体を設置して行うことができ、前処理により反応槽内の浮遊ＭＬＳＳ量が低減して沈殿槽へのＭＬＳＳ負荷を低減することができ、汚泥沈降率（ＳＶ）が少なくなり改善され、本発明の水質処理方法の能力が向上して水質浄化能力の増産を実現させることが可能である。
【００２７】
（バサルト繊維）
バサルト繊維の原料は天然の玄武岩で、玄武岩に含まれている成分は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が約５０％で絶縁体で誘電体の性質を保有している。また、赤鉄鋼別名ヘムタイト及び酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ）が約１５％含有しているため周辺がマイナスに帯電することにより磁性を示し、バサルト繊維に電場が発生して水中に浮遊している生物汚泥（ＭＬＳＳ）やＳＳ分・有機物を吸着できる。バサルト繊維は、繊維径が極細（２０μｍ以下）であり、生物消長の対数増殖相の細胞分裂した微細な偏性嫌気性細菌を電荷により吸着させることができる。バサルト繊維はバサルト長繊維又はバサルト担持体であることが好ましく、バサルト長繊維担持体であることがより好ましい。
バサルト繊維からなるバサルト繊維担持体は、水槽中で、バサルト繊維を房状に吊り下げたり、緩い縄状に吊り下げたり、塊状、網状に設置したりして、偏性嫌気性細菌、その周りに酸素に対する耐性のある通性嫌気性細菌、さらにその周りに好気性細菌、さらにその周りに原生動物が生息する生物巣が形成できるように水槽内に設置される。
【００２８】
（フェライト鉄変性バサルト繊維）
バサルト繊維は、上記のようにある程度を束ねてそのまま用いることもできる。また、フェライト鉄を含むフェライト変性バサルト繊維担持体として用いることができる。フェライト鉄を含ませる方法は限定されないが、熱可塑性ポリマー樹脂を用いる変性は、樹脂繊維と撚って撚糸にしたり、樹脂と混合したり、樹脂で一部結着したり、樹脂をコーテイングしたりできる。樹脂変性するとバサルト繊維は、水中で形状維持出来るので好ましい。熱可塑性樹脂はポリプロピレンが例示できるが、限定されない。さらに樹脂表面にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いて、粉体のフェライト鉄（Ｆｅ３Ｏ４）を混合してもよい。フェライト鉄（Ｆｅ３Ｏ４）を装填した変性バサルト繊維を用いた変性バサルト繊維担持体は、被処理水中で電場を強化できるので、本発明の水質浄化方法または水質浄化装置に好ましく用いることができる。ここで、フェライトは酸化鉄を主成分とするセラミックスの総称であり、マグネタイトはＦｅ３Ｏ４の特定の化合物をいう。変性バサルト繊維を含むバサルト担持体は、一部の長繊維が変性されていてもよいし全部の長繊維が変性されていてもよくいずれも変性バサルト繊維担持体という。
【００２９】
（ケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維）
ケイ素−フェライト鉄（Ｓｉ−Ｆｅ３Ｏ４）粉を含有するグリーンラスト懸濁液を製造して、バサルト繊維に、ケイ素−フェライト鉄粉を含む変性バサルト繊維担持体として用いることができる。バサルト繊維の表面改質（酸浸漬及び中和・洗浄）を施し乾燥して使用する。グリーンラスト懸濁液をｐＨ調整の目的にて水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カルシウム水溶液を一定量添加して任意のＰＨ値に調整してバサルト繊維に塗布もしくは浸漬後、乾燥を行い、変性バサルト繊維担持体として装着する。
また、グリーンラスト懸濁液の物性として、被処理水中で２価鉄と３価鉄は混在している。電子の移動による２価鉄⇔３価鉄の酸化還元（レドックス）反応により価数の変化を起こす。一部のグリーンラスト懸濁液は、酸化還元反応後、フェライト鉄が生成される。
【００３０】
静電気的な相互作用では、鉄−粒子系の両者の電荷の符号が異なるときには、両者のゼータ電位の積が小さいほど、静電気的な引力が増加し、粒子が固体表面に付着しやすくなるとしている。また、電荷の符号が同じであるときには、両者のゼータ電位の積が小さいほど、静電気的な反発力が減少し、粒子が固体表面に付着しやすくなるとの概念がある。本発明の水質浄化方法または水質浄化装置に好ましく用いることができる。
（グリーンラストによるフェライト生成）
グリーンラスト懸濁液      ＦｅＩＩＩｘＦｅＩＩｙ（ＯＨ）３ｘ＋２ｙ−ｚ（Ａ−）ｚ
フェライト生成式          ＭｅｘＦｅ（３−ｘ）（ＯＨ）６  ＋  １／２  Ｏ２  →  ＭｅｘＦｅ（３−ｘ）Ｏ４  ＋  ３Ｈ２Ｏ
同等な格子点にある酸化数の異なる原子間で電子が遷移し、電荷移動が生じることにより、原子価が時間的・空間的に変動する原子価揺動反応により生成される。
【００３１】
（本発明に用いる還元型グルタチオンを含む化学処理剤）
本発明に用いる還元型グルタチオンを含む化学処理剤は、好ましくは、ヘキサメタリン酸塩と、還元型グルタチオンと、グリセロール脱水素酵素と、酵母溶解酵素と、グリセリンと、ペルオキソ二硫酸塩と、エチレンジアミン四酢酸と、水とを含有する水系組成物である。さらに好ましくは、特許第５１９４２２３号公報の請求項１に記載の「水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、還元型グルタチオン０．０１０〜１．０００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素０．００１〜０．０５０質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合し、さらに５日間以上インキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素１０〜３００質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン５００〜１６００質量部とを混合し、さらに３日間以上インキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜１００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩と、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムならびに前記エチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩を溶解できる量の水とを混合し、さらに５日間以上インキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる化学処理剤」である。この化学処理剤の製造方法および利用方法は、特許第５１９４２２３号公報に記載されている。
【００３２】
（本発明に用いる酸化型グルタチオンを含む生物処理剤）
本発明に用いる酸化型グルタチオンを含む生物処理剤は、好ましくは、ヘキサメタリン酸塩と、酸化型グルタチオンと、グリセロール脱水素酵素と、酵母溶解酵素と、グリセリンと、ペルオキソ二硫酸塩と、エチレンジアミン四酢酸と、水とを含有する水系組成物である。さらに好ましくは、特許第５２３８９４６号公報の請求項１に記載の「水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、酸化型グルタチオン０．００１〜０．１００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素 ０．００１〜０．１００質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合 し、さらに５日間以上インキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素５０〜１５０質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン８００〜１５００質量部とを混合し、さらに３日間以上インキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜２００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩と、前記混 合液（Ｂ）、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムおよび前記エチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩を溶解できる量の水を混合し、さらに５日間以上インキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる生物処理剤」である。この生物処理剤の製造方法および利用方法は、特許第５２３８９４６号公報に記載されている。
【００３３】
〔本発明の水質浄化装置〕
本発明の水質浄化装置の一例である図１を用いて具体的に説明する。
生物曝気槽１１、反応槽１３、および沈殿槽１５をこの順に配置し、それぞれの槽にはバサルト繊維担持体１０が設置されている。設置方法は限定されないが、バサルト繊維を房状に吊り下げたり、緩い縄状に吊り下げたり、塊状、網状に設置したりすることが例示できる。生物曝気槽１１、反応槽１３、および沈殿槽１５内には、水中撹拌ミキサー１７が必要により設置されて槽内の水槽を撹拌する。
【００３４】
生物曝気槽１１には、被処理水流入ライン４から、被処理水が流入され、生物曝気槽１１から反応槽１３へは、移送ライン５で被処理水を移送する。反応槽１３内へは、化学処理剤注入装置１９から適宜還元型グルタチオンを含む化学処理剤が注入され、バサルト繊維担持体と化学処理剤を用いて水質浄化が行なわれる。反応槽１３で浄化された被処理水は、移送ライン６で、沈殿槽１５へ送られる。必要な場合は沈殿槽１５に設置された返送ライン７を使って、沈殿を含む処理水が反応槽１３に返送される。沈殿槽１５で沈殿と分離された処理水は放流ライン９から放流され取り出される。沈殿槽１５の下部の沈殿を含む処理水は、適宜循環ライン８で、生物曝気槽１１に戻されて循環処理される。
各処理槽内の適切な位置に、酸化還元電位計（ＯＲＰ計）２１、ｐＨ計２２、その他溶存酸素計（ＤＯ）、浮遊物量計（ＳＳ）等が設置され、それらの測定値をモニターしながら循環槽で水質浄化を行う。好ましくはそれらの測定値をモニターしながら化学処理剤注入装置１９から化学処理剤を添加して水質浄化を制御する。
【００３５】
（バサルト繊維担持体の撹拌方法）
本発明の水質浄化システム（本発明の装置および方法）は、偏性嫌気性細菌を主体に水処理をするため、生態系酸化還元（レドックス）反応で菌類の消滅を避ける目的で、撹拌混合はミキサーを使用して流速・撹拌範囲等を回転数で適切に制御することが好ましい。また、ブロアー等の空気（酸素）をバサルト繊維担持体に供給する場合は、振動付与手段として主流を避け副流を生物巣に送気する等の操作条件を選択することが好ましい。直接、生物巣に水流が当たると、不必要に生物巣が消滅する場合がある。本発明のバサルト繊維担持体は、繊維径が１０〜２５μｍ、特に１０〜１５μｍ極細で吸着性に優れているため撹拌が満たされている水流の揺れや振動により静電動作作用により平衝を保つことにより酵素の生成量を向上させることができると考えている。
これに対して、従来の活性汚泥処理法などで通気撹拌が不十分であると水槽の底部の角などに生物汚泥が堆積し腐敗により大きな塊になり硫化還元細菌の温床になりその下部に炭素から隔離された汚泥が浮上して水質を悪化させる要因になる。
【００３６】
本発明のシステムの使用は、従来行われている通常の生物処理法の余剰汚泥処理において、余剰になる汚泥を処理するために、適切な撹拌装置を組み込んだ水槽設備にバサルト繊維担持体を適宜設置して、余剰の活性汚泥をバサルト繊維担持体に吸着および・または同化させ、特定の化学処理剤を使用して酸化還元（レドックス）反応にて生物汚泥の分解を行うことができる。この方法は、従来用いられている水槽等の装置設備をそのまま利用でき、さらに従来必要であった汚泥の脱水装置、それに伴う薬剤、動力費、また、産業廃棄物の処分費用が抑制でき、好ましくは無くなりコスト低減ができる。
【実施例】
【００３７】
以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
本発明において、「〜」を用いて表される範囲は「〜」の両端を含むものとする。例えば、「Ａ〜Ｂ」と表される範囲には、「〜」の両端である「Ａ」および「Ｂ」を含むものとする。
また、本発明において、「バサルト繊維担持体」は、複数のバサルト繊維を束ねたものを含む担持体を意味する。
また、本発明において、「水循環槽」は、循環水が流入および流出する水槽を意図する。図１でいえば、生物曝気槽１１、反応槽１３、および沈殿槽１５は、いずれも、水循環槽に該当する。
【００３８】
＜バサルト繊維＋化学処理剤＞
［実施例１］
食品加工工場の活性汚泥処理システムの汚泥濃縮槽の濃縮汚泥（浮遊ＭＬＳＳ量１６０００ｍｇ／Ｌ）を使用してバサルト繊維に吸着・同化させた後、還元型グルタチオンを含む化学処理剤を添加して酸化還元反応による汚泥の減容・減量を行った。
【００３９】
１．化学処理剤の準備
化学処理剤を、特許第５１９４２２３号公報に記載の製造方法（実施例１）、具体的には、以下の製造手順に従って製造した。
〈製造手順〉
（１）精製水（電気抵抗率１ＭΩ・ｃｍ、以下同じ）４０００ｇに、ヘキサメタリン酸ナトリウム１２００ｇと、還元型グルタチオン２００ｍｇと、グリセロール脱水素酵素（５０Ｕ／ｍｇ）１０ｍｇとを添加して撹拌・混合し、さらに０〜５℃、常圧（概ね１０１３ｈＰａ）で、７日間、インキュベートした。この混合液を混合液（Ａ）とした（表１の「混合液（Ａ）」の欄を参照）。
（２）その後、混合液（Ａ）５２００ｇに、酵母溶解酵素（５０００Ｕ／ｇ）１００ｇと、グリセリン１０２０ｇとを添加して撹拌・混合し、さらに、３７〜４０℃、常圧（概ね１０１３ｈＰａ）で、５日間、インキュベートした。この混合液を混合液（Ｂ）とした（表１の「混合液（Ｂ）」の欄を参照）。
（３）その後、精製水１６８６０ｇに、混合液（Ｂ）６００ｇと、ペルオキソ二硫酸ナトリウム２５００ｇと、エチレンジアミン四酢酸４０ｇとを添加して撹拌・混合し、常温（概ね２０℃）常圧（概ね１０１３ｈＰａ）で、紫外線を避け、インキュベートした。この混合液を混合液（Ｃ）とした（表１の「混合液（Ｃ）」の欄を参照）。
（４）混合液（Ｃ）を、そのまま、化学処理剤とした。以下の実施例では、この化学処理剤を「化学処理剤Ｙ」ということとする。
【００４０】
【表１】
2019217474.tif 000003
【００４１】
２．被処理水（試料）の準備
食品加工工場の活性汚泥処理システムの汚泥濃縮槽の濃縮汚泥８Ｌを１０Ｌ容のビーカーに入れ、浮遊ＭＬＳＳ量および分離水ＯＲＰ（酸化還元電位）を測定した（ブランク）。次に、濃縮汚泥を入れた１０Ｌ容ビーカーに、バサルト繊維担持体（バサルト繊維３０ｇ、直径１３μｍの極細繊維）を入れ、汚泥をバサルト繊維に吸着・同化させるシーディングを行った。バサルト繊維担持体をビーカーに投入後、４時間後〜１０時間後まで、２時間ごとに浮遊ＭＬＳＳ量、分離水ＴＯＣ（全有機炭素量）、および分離水ＯＲＰを測定した（４時間、６時間、８時間、１０時間）。水温は２４℃に保った。
浮遊ＭＬＳＳ、分離水ＴＯＣ、および分離水ＯＲＰの測定値を表２に示す。
【００４２】
【表２】
2019217474.tif 000004
【００４３】
３．化学処理剤による汚泥の減容・減量
上記の処理により得られた１０時間後の汚泥を被処理水（試料）として用いた。
１０Ｌ容ビーカー内の被処理水（試料）８Ｌに、上記の方法により準備した化学処理剤Ｙを１０００ｍｇ／Ｌ添加して、汚泥の減容・減量実験を行った。
化学処理剤Ｙをビーカーに添加する直前（スタート時）、化学処理剤Ｙを添加してから２時間後、４時間後、５時間後に浮遊ＭＬＳＳ量、分離水ＴＯＣ、および分離水ＯＲＰを測定した。
浮遊ＭＬＳＳ、分離水ＴＯＣ、および分離水ＯＲＰの測定値を表３に示す。
【００４４】
【表３】
2019217474.tif 000005
【００４５】
被処理水（試料）に化学処理剤Ｙを添加してから５時間後にビーカーからバサルト繊維担持体を取り出し、乾燥後、使用後のバサルト繊維の重量を測定し、使用前のバサルト繊維の重量と比較した。
使用前のバサルト繊維の重量・・・３０．０１ｇ
使用後のバサルト繊維の重量・・・３０．０２ｇ
【００４６】
４．結果の説明
表２に示す結果から、バサルト繊維による汚泥吸着は１０時間で約９２質量％であった。
また、表３に示す結果から、化学処理剤Ｙ添加５時間後の汚泥減容・減量は９７．３質量％（バサルト繊維による汚泥吸着は９７質量％）を達成することができた。
【００４７】
＜バサルト繊維＋生物処理剤＞
［実施例２］
食品加工工場の活性汚泥処理システムの汚泥濃縮槽の濃縮汚泥（浮遊ＭＬＳＳ量１６０００ｍｇ／Ｌ）を使用してバサルト繊維に吸着・同化させた後、酸化型グルタチオンを含む生物処理剤を添加して酸化還元反応による汚泥の減容・減量を行った。
【００４８】
１．生物処理剤の準備
生物処理剤を、特許５２３８９４６号公報に記載の製造方法（実施例１）、具体的には、以下の製造手順に従って製造した。
〈製造手順〉
（１）精製水（電気抵抗率１ＭΩ・ｃｍ、以下同じ）４０００ｇに、ヘキサメタリン酸ナトリウム１２００ｇと、酸化型グルタチオン２０ｍｇと、グリセロール脱水素酵素（５０Ｕ／ｍｇ）１０ｍｇとを配合して撹拌・混合し、さらに０〜５℃に温度制御した冷蔵庫内で、７日間、インキュベートした。この混合液を混合液（Ａ）とした（表４の「混合液（Ａ）」の欄を参照）。
（２）その後、混合液（Ａ）５２００ｇに、酵母溶解酵素（５０００Ｕ／ｇ）１００ｇと、グリセリン１０２０ｇとを添加して撹拌・混合し、さらに３７〜４０℃に温度制御したインキュベーター内で、５日間、インキュベートした。この混合液を混合液（Ｂ）とした（表４の「混合液（Ｂ）」の欄を参照）。
（３）その後、精製水１６６００ｇに、混合液（Ｂ）８００ｇと、ペルオキソ二硫酸ナトリウム２５００ｇと、エチレンジアミン四酢酸１００ｇとを添加して撹拌・混合し、さらに室温（２０±１５℃）で、紫外線を避けながら、７日間、インキュベートした。この混合液を混合液（Ｃ）とした（表４の「混合液（Ｃ）」の欄を参照）。
（４）混合液（Ｃ）を、そのまま、生物処理剤とした。以下の実施例では、このようにし
て製造した生物処理剤を「生物処理剤Ｘ」ということとする。
【００４９】
【表４】
2019217474.tif 000006
【００５０】
２．被処理水（試料）の準備
食品加工工場の活性汚泥処理システムの汚泥濃縮槽の濃縮汚泥８Ｌを１０Ｌ容のビーカーに入れ、浮遊ＭＬＳＳ量および分離水ＯＲＰ（酸化還元電位）を測定した（ブランク）。次に、濃縮汚泥を入れた１０Ｌ容ビーカーに、バサルト繊維担持体（バサルト繊維３０ｇ、直径１３μｍの極細繊維）を入れ、汚泥をバサルト繊維に吸着・同化させるシーディングを行った。バサルト繊維担持体をビーカーに投入後、４時間後〜１０時間後まで、２時間ごとに浮遊ＭＬＳＳ量、分離水ＴＯＣ（全有機炭素量）、および分離水ＯＲＰを測定した（４時間、６時間、８時間、１０時間）。水温は２４℃に保った。
浮遊ＭＬＳＳ、分離水ＴＯＣ、および分離水ＯＲＰの測定値を表５に示す。
【００５１】
【表５】
2019217474.tif 000007
【００５２】
３．生物処理剤による汚泥の減容・減量
上記の処理により得られた１０時間後の汚泥を被処理水（試料）として用いた。
１０Ｌ容ビーカー内の被処理水（試料）８Ｌに、上記の方法により準備した生物処理剤Ｘを１０００ｍｇ／Ｌ添加して、汚泥の減容・減量実験を行った。
生物処理剤Ｘをビーカーに添加する直前（スタート時）、生物処理剤Ｘを添加してから２時間後、４時間後、５時間後に浮遊ＭＬＳＳ量、分離水ＴＯＣ、および分離水ＯＲＰを測定した。
浮遊ＭＬＳＳ、分離水ＴＯＣ、および分離水ＯＲＰの測定値を表６に示す。
【００５３】
【表６】
2019217474.tif 000008
【００５４】
被処理水（試料）に生物処理剤Ｘを添加してから５時間後にビーカーからバサルト繊維担持体を取り出し、乾燥後、使用後のバサルト繊維の重量を測定し、使用前のバサルト繊維の重量と比較した。
使用前のバサルト繊維の重量・・・３０．０１ｇ
使用後のバサルト繊維の重量・・・３０．０２ｇ
【００５５】
４．結果の説明
表５に示す結果から、バサルト繊維による汚泥吸着は１０時間で約９２質量％であった。
また、表６に示す結果から、生物処理剤Ｘ添加５時間後の汚泥減容・減量は９７．３質量％（バサルト繊維による汚泥吸着は９７質量％）を達成することができた。
【００５６】
［実施例３］
〔バサルト繊維担持体と酸化型グルタチオンを含む生物処理剤を含有する水循環槽を有する水質浄化装置を用いた水質浄化〕
図１に示す設備を有する染色加工工場の既設連続活性汚泥処理による廃水施設の生物曝気槽１１にバサルト繊維担持体１０を敷設し、他の水槽にも同様にアサルト長繊維担持体１０を敷設し、ｐＨ・酸化還元電位系（ＯＲＰ）を設置して特定の生物処理剤の定量ポンプとＯＮ／ＯＦＦ制御（設定値入力）を行い、水質および槽内浮遊ＭＬＳＳ量の調査を行った。
槽内被処理水の撹拌の主動力としてブロワーを使用せず、水中ミキサーによる低酸素運転により、嫌気性細菌と通性嫌気性細菌および好気性細菌の三次元の生物巣をバサルト繊維担持体に形成させ、酸素不足時はＯＲＰ計に連動した生物処理剤Ｘの量を制御して自動的に酸素（スーパーオキシドイオン）補給を行い、処理水質を確保した、また、廃水の無負荷日を検知して槽内の浮遊ＭＬＳＳ値が設定値よりも高い（平衡状態が崩れる）場合は、生物巣の吸着汚泥（嫌気性細菌および通性嫌気性細菌）を生態学的酸化還元（レドックス）反応で消滅させ、生物巣の吸着保有量を適切状態に制御した。
表７に、被処理水の浮遊ＭＬＳＳ測定値、ＯＲＰ測定値およびＣＯＤ測定値を時系列とともに示す。
【００５７】
【表７】
2019217474.tif 000009
【００５８】
上記方法の処理方法による状況追跡の結果、生物処理剤との併用効果によるものと考えられる汚泥減容効果を通年に及んで効果を示し、余剰汚泥として汚泥処分は一度も行っておらず、環境負荷を大幅に低減できる結果が得られた。バサルト繊維担持体の汚泥を保有する優劣は、比表面積の差と投入量による。バサルト繊維担持体と生物処理剤とを使用すれば何れの材質においても半永久的に浄化機能が維持される。生物収支から考えて汚泥による浄化機能が閉塞されずに維持できる結果が得られた。生物処理剤の添加を制御してバサルト繊維担持体に吸着した生物汚泥の平衡状態の変動に対し浮遊ＭＬＳＳ量を把握することによりコントロールが可能であることが判明した。
【００５９】
＜フェライト鉄変性バサルト繊維＞
［比較例１／実施例３、４］
〈比較例１〉
食品工場排水処理施設の全嫌気槽汚泥と流入原水との混合液の水質浄化を、バサルト繊維担持体を含有する水循環槽を用いて行った。バサルト繊維担持体はフェライト鉄を含まず、被処理水には、化学処理剤および生物処理剤のいずれも添加しなかった。
【００６０】
１．被処理水の準備
食品工場排水処理施設の全嫌気槽汚泥と流入原水を準備した。
【００６１】
２．被処理水の水質浄化処理
２５Ｌ容量の実験水槽に被処理水を入れ、バサルト繊維３０ｇを有するバサルト繊維担持体１を実験水槽に投入し、実験水槽内の被処理水を水中ミキサーで撹拌した。
生物汚泥の吸着性と生物巣の形成状況を観察しながら撹拌、通水条件を制御した。浮遊ＭＬＳＳ、ならびに分離水の総有機炭素量（ＴＯＣ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびｐＨを分析した。結果を表８に示す。
【００６２】
〈実施例３、４〉
食品工場排水処理施設の全嫌気槽汚泥と流入原水との混合液の水質浄化を、フェライト鉄を含む変性バサルト繊維担持体を含有する水循環槽を用いて行った。被処理水には、化学処理剤および生物処理剤のいずれも添加しなかった。
【００６３】
１．被処理水の準備
比較例１と同様に、食品工場排水処理施設の全嫌気槽汚泥と流入原水を準備した。
【００６４】
２．被処理水の水質浄化処理
２５Ｌ容量の実験水槽に被処理水を入れ、バサルト繊維３０ｇを有するフェライト変性バサルト繊維担持体を実験水槽に投入し、実験水槽内の被処理水を水中ミキサーで撹拌した。
上記フェライト変性バサルト繊維担持体は、バサルト繊維を水中で形状を維持するためのポリプロピレン樹脂繊維の表面にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）でフェライト鉄（Ｆｅ３Ｏ４）を装填して電場を強化した変性バサルト繊維担持体である。使用したマグネタイトを含むフェライト鉄は、化学処理剤を使用した常温フェライト法（特許第５１９４２２３号公報の８、１８／５１頁の記載参照）で硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）と水酸化ナトリウム水溶液（４８％）を反応させて製造した。出来上がったフェライト化した鉄（Ｆｅ３Ｏ４）の粒子径は０．３〜１．１μｍで、マイナス電荷を帯び、強磁性体を示した。製造したフェライト鉄を３０ｇのバサルトに２質量％添加した変性バサルト繊維担持体２（実施例３）および４質量％添加した変性バサルト繊維担持体３（実施例４）を表８に示すように用いた。
超微細なフェライト鉄をバサルト繊維の担持体製造工程でバサルトに含有させ、生物汚泥の吸着性と生物巣の形成状況を観察しながら撹拌、通水条件を制御した。浮遊ＭＬＳＳ、ならびに分離水の総有機炭素量（ＴＯＣ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびｐＨを測定した。結果を表８に示す。
【００６５】
【表８】
2019217474.tif 000010
【００６６】
［比較例２／実施例５〜７］
〈比較例２〉
食品工場排水処理施設の全嫌気槽汚泥と流入原水との混合液の水質浄化を、バサルト繊維担持体を含有する水循環槽を用いて行った。バサルト繊維担持体はフェライト鉄を含まず、被処理水には、化学処理剤および生物処理剤のいずれも添加しなかった。
【００６７】
１．被処理水の準備
食品工場排水処理施設の全嫌気槽汚泥と流入原水の混合液を準備した。
【００６８】
２．被処理水の水質浄化処理
２５Ｌ容量の実験水槽に被処理水を入れ、バサルト繊維４０ｇを有するバサルト繊維担持体４を実験水槽に投入し、実験水槽内の被処理水を水中ミキサーで撹拌した。
生物汚泥の吸着性と生物巣の形成状況を観察しながら撹拌、通水条件を制御した。浮遊ＭＬＳＳ、ならびに分離水の総有機炭素量（ＴＯＣ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびｐＨを分析した。結果を表９に示す。
【００６９】
〈実施例５〜７〉
食品工場排水処理施設の全嫌気槽汚泥と流入原水との混合液の水質浄化を、フェライト鉄を含む変性バサルト繊維担持体を含有する水循環槽を用いて行った。被処理水には、化学処理剤および生物処理剤のいずれも添加しなかった。
【００７０】
１．被処理水の準備
比較例２と同様に、食品工場排水処理施設の全嫌気槽汚泥と流入原水の混合液を準備した。
【００７１】
２．被処理水の水質浄化処理
２５Ｌ容量の実験水槽に被処理水を入れ、バサルト繊維４０ｇを有するフェライト変性バサルト繊維担持体を実験水槽に投入し、実験水槽内の被処理水を水中ミキサーで撹拌した。
上記フェライト変性バサルト繊維担持体は、バサルト繊維を水中で形状を維持するためのポリプロピレン樹脂繊維の表面にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）でフェライト鉄（Ｆｅ３Ｏ４）を装填して電場を強化した変性バサルト繊維担持体である。使用したマグネタイトを含むフェライト鉄は、化学処理剤を使用した常温フェライト法（特許第５１９４２２３号公報の８、１８／５１頁の記載参照）で硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）と水酸化ナトリウム水溶液（４８％）を反応させて製造した。出来上がったフェライト化した鉄（Ｆｅ３Ｏ４）の粒子径は０．３〜１．１μｍで、マイナス電荷を帯び、強磁性体を示した。製造したフェライト鉄を４０ｇのバサルトに２質量％添加した変性バサルト繊維担持体５（実施例５）、４質量％添加した変性バサルト繊維担持体６（実施例６）、および５質量％添加した変性バサルト繊維担持体７（実施例７）を表９に示すように用いた。
超微細なフェライト鉄をバサルト繊維の担持体製造工程でバサルトに含有させ、生物汚泥の吸着性と生物巣の形成状況を観察しながら撹拌、通水条件を制御した。浮遊ＭＬＳＳ、ならびに分離水の総有機炭素量（ＴＯＣ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびｐＨを分析した。結果を表９に示す。
【００７２】
【表９】
2019217474.tif 000011
【００７３】
＜フェライト鉄変性バサルト繊維＋化学処理剤＞
［実施例８］
〔フェライト鉄を含むバサルト繊維担持体と還元型グルタチオンを含む化学処理剤を含有する水循環槽を有する水質浄化装置を用いた水質浄化〕
図１に示す設備を有する染色加工工場の既設連続活性汚泥処理による廃水施設の生物曝気槽１１にバサルト繊維担持体１０（フェライト変性バサルト繊維担持体；超微細なフェライト鉄の含有量は４〜５％である）を敷設し、他の水槽にも同様にバサルト繊維担持体１０を敷設し、ｐＨ・酸化還元電位計（ＯＲＰ）を設置して化学処理剤Ｙの定量ポンプとＯＮ／ＯＦＦ制御（設定値入力）を行い、水質および槽内浮遊ＭＬＳＳ量の調査を行った。
槽内被処理水の撹拌の主動力としてブロワーを使用せず、水中ミキサーによる低酸素運転により、嫌気性細菌と通性嫌気性細菌および好気性細菌の三次元の生物巣をバサルト繊維担持体に形成させ、酸素不足時はＯＲＰ計に連動した化学処理剤Ｙの量を制御して自動的に酸素（スーパーオキシドイオン）補給を行い、処理水質を確保した。また、廃水の無負荷日を検知して槽内の浮遊ＭＬＳＳ値が設定値よりも高い（平衡状態が崩れる）場合は、生物巣の吸着汚泥（嫌気性細菌および通性嫌気性細菌）を生態学的酸化還元（レドックス）反応で消滅させ、生物巣の吸着保有量を適切状態に制御した。
表１０に、流入原水の水量・水質を示す。
なお、使用したバサルト繊維の設置本数は１ｍ換算で４５０本相当であり、総繊維量は約４０．５ｋｇであった。
【００７４】
【表１０】
2019217474.tif 000012
【００７５】
なお、表１０中、ｐＨ、ＢＯＤ、ＳＳ、ｎ−Ｈｅ、ＣＯＤ、Ｔ−ＮおよびＴ−Ｐは、それぞれ、以下に記載する意味である。
ｐＨ  水素イオン濃度指数
ＢＯＤ  生物化学的酸素要求量
ＳＳ  浮遊物質量
ｎ−Ｈｅ  ｎ−ヘキサン抽出物質量
ＣＯＤ  化学的酸素要求量
Ｔ−Ｎ  全窒素量
Ｔ−Ｐ  全リン量
【００７６】
使用したバサルト繊維は１３μｍの極細繊維であった。バサルト繊維の成分中には、プラスの電荷を持つ成分とマイナスの電荷をもつ成分がありそれらの物質間で揺れる事で、静電気が発生し、電子が移動し帯電が発生、プラスに帯電した部位から順に負に帯電した嫌気性微生物を誘導し、高速的な吸着作用をもたらす。好ましい態様であるこの働きを任意的に保有した強磁性を示すマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）を含むフェライト鉄を混入させ、水中の形状維持のポリプロピレン繊維に装着し電場と静電気作用を活発化したものが変性バサルト繊維担持体である。また、必要な振動を発生させるために好ましく且つ省エネルギーである水中ミキサーをメイン動力として利用した。
【００７７】
化学処理剤Ｙは、実施例１と同様、特許第５１９４２２３号公報の実施例１の製造手順に従って製造したものである。
【００７８】
図２に実施例８の稼働後の状況を評価した測定結果をグラフで表示する。ＣＯＤｍｎは、ＪＩＳ規格のＣＯＤ測定法で過マンガン酸を使用した表記である。ＣＯＤｍｎは、沈殿槽から分離した放流水で測定し、ＳＶ３０およびＭＬＳＳは、図１の最終バサルト設置槽（沈殿槽１５）の放流ライン９の手前で採取した試料で測定した値である。ここで、ＳＶ３０（活性汚泥沈殿率：ｓｌｕｄｇｅ  ｖｏｌｕｍｅ）は、３０分静置して沈殿する活性汚泥の比率％を表す。
【００７９】
バサルト繊維担持体の汚泥を保有する優劣は、比表面積の差と投入量による。バサルト繊維担持体と化学処理剤とを使用すればいずれの材質においても半永久的に浄化機能が維持される。生物収支から考えて汚泥による浄化機能が閉塞されずに維持できる結果が得られた。バサルト繊維生物担持体の優れた水質浄化能力と化学処理剤による担持体維持に効果的な結果が得られた。化学処理剤の添加を制御してバサルト繊維担持体に吸着した生物汚泥の平衡状態の変動に対し浮遊ＭＬＳＳ量を把握することによりコントロールが可能であることが判明した。また、稼働開始より１１ケ月現在に至るまで系外への余剰生物汚泥の廃棄処分は行われなかった。
【００８０】
＜ケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維＞
［比較例３／実施例１０、１１］
１．ケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維担持体の製造
ケイ素−フェライト鉄（Ｓｉ−Ｆｅ３Ｏ４）粉を含有するグリーンラスト懸濁液（ケイ素−フェライト鉄粉含有グリーンラスト懸濁液）を調製し、これをバサルト繊維の表面改質に用いた。より詳細には、バサルト繊維を上記ケイ素−フェライト鉄粉含有グリーンラスト懸濁液に浸漬または塗布し、中和および洗浄を行い、乾燥することにより、バサルト繊維に表面改質を施した。上記グリーンラスト懸濁液は、水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カルシウム水溶液を用いてｐＨを調整して用いた。この表面改質したバサルト繊維を組み付け、ケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維担持体として用いた。
【００８１】
（１）ケイ素フェライト鉄（Ｓｉ−Ｆｅ３Ｏ４）粉を含有するグリーンラスト懸濁液の調製
・材料
二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）（６５％）
グリーンラスト懸濁液（全鉄濃度  ３２０００ｍｇ／Ｌ。ｐＨ１０．５、ＯＲＰ（測定値）  −７２０ｍＶ）
水酸化ナトリウム水溶液（４８％）
・調製手順
グリーンラスト懸濁液５００ｍＬを５００ｍＬ容ビーカーに入れ、撹拌しながら水酸化ナトリウム水溶液（４８％）２．８ｍＬを添加し、グリーンラスト懸濁液のｐＨを１０．５に調整した。
ｐＨの調製後、二酸化ケイ素（粉末）０．５ｇを、ビーカー内のグリーンラスト懸濁液に、撹拌しながら穏やかに添加した。
二酸化ケイ素（粉末）添加後の懸濁液のｐＨ、酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素濃度（ＤＯ）、ケイ素濃度（Ｓｉ）、および色相を表１１に示す。
【００８２】
【表１１】
2019217474.tif 000013
【００８３】
次に、二酸化ケイ素（粉末）を添加してから１４時間後に懸濁液の撹拌を停止した。撹拌停止後の懸濁液の上澄のｐＨ、酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素濃度（ＤＯ）、ケイ素濃度（Ｓｉ）、色相、およびケイ素を含むグリーンラスト澱物の沈降率（沈降率）を表１２に示す。
【００８４】
【表１２】
2019217474.tif 000014
【００８５】
グリーンラスト懸濁液に二酸化ケイ素を添加した後、二酸化ケイ素から酸素が分離したことにより溶存酸素濃度（ＤＯ）が上昇したが、１２時間後には色相が黒褐色となり、ケイ素を含むグリーンラスト澱物の沈降が始まった（表１１）。
【００８６】
ケイ素を含むグリーンラスト澱物の沈降が始まり、上澄の溶存酸素濃度（ＤＯ）が低下するとともに、ケイ素濃度（Ｓｉ）も０．０１ｍｇ／Ｌ以下に減少して、フェライト生成が進行していることがわかった。
【００８７】
その後、ビーカー内の懸濁液を再度撹拌し、水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨを１０．５に調整した。ｐＨと水酸化ナトリウム水溶液の定量ポンプを設定値ｐＨ１０．５±０．２の範囲にて制御して１２時間撹拌を行い、撹拌停止後に沈降分離を行い、５時間後に沈降澱物にネオジム磁石（表面磁束密度０．４２Ｔ、吸着力２５．４８Ｎ、径１０ｍｍ）を入れたところ沈降澱物は全て吸着した。
沈降澱物はフェライト化され磁気分離、ろ過分離することができ、ケイ素−フェライト鉄（磁性鉄粉）として製造できた。
上記の製造方法で造られたケイ素−フェライト鉄粉を含有するグリーンラスト懸濁液を使用した。
【００８８】
（２）バサルト繊維の変性処理
ケイ素−フェライト鉄粉を含有するグリーンラスト懸濁液（ケイ素−フェライト鉄粉含有グリーンラスト懸濁液）に水酸化ナトリウム水溶液を添加して、ｐＨ７．３５のケイ素−フェライト鉄粉含有グリーンラスト懸濁液（懸濁液Ａ）およびｐＨ９．３１のケイ素含有フェライト鉄粉含有グリーンラスト懸濁液（懸濁液Ｂ）を調製した。
懸濁液Ａおよび懸濁液Ｂのそれぞれに、表面改質処理前のバサルト繊維担持体を浸漬し、自然乾燥することによって、表面改質（変性）処理を行った。以下では、懸濁液Ａを用いて表面改質したバサルト繊維担持体をケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維担持体Ａ、懸濁液Ｂを用いて表面改質したバサルト繊維担持体をケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維担持体Ｂという。
【００８９】
２．水質浄化試験
（１）試験方法
表面改質処理を行っていないバサルト繊維担持体（未変性バサルト繊維担持体）（比較例３）、ケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維担持体Ａ（実施例１０）、およびケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維担持体Ｂ（実施例１１）を用いて、水質浄化試験を行った。
２０００ｍＬ容の容器（ビーカー）を３つ準備して、各容器に被処理水として食品工場の活性汚泥（浮遊ＭＬＳＳ量  ２０００ｍｇ／Ｌ）を２０００ｍＬずつ入れた。
次に、各容器に、それぞれ、未変性バサルト繊維担持体、ケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維担持体Ａおよびケイ素−フェライト鉄変性バサルトを入れ、初期吸着性に注目して比較を行った。
計測値については、各バサルト繊維担持体に吸着した状態で指定時間毎に分離液を採水して計量を行った。計量項目は、活性汚泥液中の有機浮遊物質量（ＭＬＳＳ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）、電気伝導度、および濁度を測定した。
表１３に試験結果（ＭＬＳＳ、酸化還元電位（ＯＲＰ）、電気伝導度、濁度）を示す。また、図５に、各容器中の被処理水の経時的状況変化を表す写真を示す（図５Ａ  スタート〜３時間後、図５Ｂ  ５時間後〜２４時間後）。
【００９０】
【表１３】
2019217474.tif 000015
【００９１】
（２）試験結果
（ＭＬＳＳ）
ＭＬＳＳ量のバサルト繊維担持体への吸着率は、６６％（比較例３）、９２．５％（実施例１０）、９４．０％（実施例１１）であった。
グリーンラストで表面改質した変性バサルト繊維担持体Ａおよび変性バサルト繊維担持体Ｂは、未変性バサルト繊維担持体と比較して、優れた浮遊生物汚泥の吸着性を示した。
【００９２】
（ＯＲＰ）
酸化還元電位値の変動について、バサルト繊維は、ＯＲＰ値が還元域（−）に推移すると吸着性が増強することが実験結果に表されている。試験結果は、−８０ｍＶ（比較例３）、−１１７ｍＶ（実施例１０）、−１０２ｍＶ（実施例１１）であった。
【００９３】
（電気伝導度）
電気伝導度について、電気伝導度は電気の通りやすさを示す指標で液中に含まれるイオンが電気を運ぶ役割を担うので、含まれる電解質の濃度が高くなれば電気伝導度の値は高くなる。
比較例３では、スタートから１時間後に３１．４ｍＳ／ｍであったが、２４時間後には３１．２ｍＳ／ｍであり、微少ながら下がっていた。
実施例１０では、スタートから１時間後に４６．９ｍＳ／ｍであったが、２４時間後には４６．９ｍＳ／ｍであり、微少ながら下がっていた。
実施例１１では、スタートから１時間後に５４．０ｍＳ／ｍであったが、２４時間後には５３．６ｍＳ／ｍであり、微少ながら下がっていた。
ただし、バサルト繊維担持体を水没（スタート）から１時間後の電気伝導度が、比較例３は３１．４ｍＳ／ｍ、実施例１０は４６．９ｍＳ／ｍ、実施例１１は５４．０ｍＳ／ｍと、測定開始時の初期値において相違がある。変性バサルトの表面加工されたグリーンラスト懸濁液により電解質濃度が向上したと考えられる。
【００９４】
（濁度）
濁度の２４時間後のバサルト吸着分離液の濁度を計量した。それぞれの除去率は、比較例３で５０．８％、実施例１０で８７．１％、実施例１１で９２．６％であった。この結果より、ケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維担持体Ａおよびケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維担持体Ｂは、未変性バサルト繊維担持体と比較して、優れた汚泥吸着性を示した。
【００９５】
［比較例４／実施例１２、１３］
比較例３、実施例１０、１１と同様にして準備した未変性バサルト繊維担持体（比較例４）、ケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維担持体Ａ（実施例１２）、およびケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維担持体Ｂ（実施例１３）を用いて、水質浄化試験を行った。
２０００ｍＬ容の容器（ビーカー）を３つ準備して、各容器に被処理水として食品工場の原水（浮遊ＭＬＳＳ量  ２０００ｍｇ／Ｌ）を２０００ｍＬずつ入れた。通気ポンプ（能力０．５Ｌ／ｍｉｎｎ）で撹拌を行い、水温を２０℃に保持して、被処理水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を連続計測した。被処理水のｐＨを７．６に設定し、ｐＨを連続計測しながら、水酸化ナトリウム水溶液（４８％）の定量ポンプを自動制御してシーディング（設置時立上げ）を想定してバッチ実験を実施した。被処理水である食品工場の原水の初期値は、ｐＨ７．４、酸化還元電位（ＯＲＰ）  −６０ｍＶ、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）  １１００ｍｇ／Ｌ、全有機炭素量（ＴＯＣ）  １０１０ｍｇ／Ｌ、全窒素（Ｔ−Ｎ）  ７０．４ｍｇ／Ｌ、全リン（Ｔ−Ｐ）  ２１．５ｍｇ／Ｌであった。
表１４に被処理水のｐＨおよびＯＲＰの計測結果を示す。
【００９６】
【表１４】
2019217474.tif 000016
【００９７】
ｐＨについて、比較例４は７日間の間に変動が無かったが、実施例１２では４日目に酸性側の６．７５に推移し、実施例１３でも４日目に酸性側の６．２３に推移したが、実施例１２、１３とも、５日目には７．５以上を示した。
酸化還元電位（ＯＲＰ）について、１〜４日目までは、緩やかであるが酸化側（＋）に推移し、５日目以降は比較例３、実施例１２および１３のすべてで還元側（−）に推移し、７日目では実施例１２は−２０４ｍｖに低下し、実施例１３については−２４６ｍｖを示した。これは、原水液中の有機酸が変性バサルトに含まれるイオンにより生成されたことで４〜５日目に酸化から還元を呈したと考えられた。
【００９８】
表１５に、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、全有機炭素炭素量（ＴＯＣ）、全窒素（Ｔ−Ｎ）、全リン（Ｔ−Ｐ）を示す。
【００９９】
【表１５】
2019217474.tif 000017
【０１００】
ＣＯＤ値の挙動は、被処理水中の有機酸により３日目以降、比較例４、実施例１２、実施例１３のいずれも下降（還元）を呈し、７日目には、比較例４は５２０ｍｇ／Ｌ、実施例１２は４８０ｍｇ／Ｌ、実施例１３は４６０ｍｇ／Ｌとなった。
ＴＯＣ値の挙動は、被処理水中の有機酸の溶出によるＴＯＣ値の上昇が停止し３日目以降、比較例４、実施例１２、実施例１３のいずれも下降（還元）を呈し、７日目には、比較例４は９４０ｍｇ／Ｌ、実施例１２は７７０ｍｇ／Ｌ、実施例１３は７４０ｍｇ／Ｌとなった。
【０１０１】
Ｔ−Ｎ値の挙動は、被処理水中の有機酸の溶出によるＴ−Ｎ値の上昇は１日目で停止し３日目以降、比較例４、実施例１２、実施例１３のいずれも下降（還元）を呈し、７日目には、比較例４は５７．４ｍｇ／Ｌとなったが、実施例１２は２７．５ｍｇ／Ｌ、実施例１３は２１．６ｍｇ／Ｌとなり、変性バサルト繊維の酸化態窒素除去効果が高いことが示された。
【０１０２】
Ｔ−Ｐ値の挙動は、１日目に比較例４のみがＴ−Ｐ値が微量上昇したが、その後は下降を呈した。実施例１２および実施例１３は、いずれも、１日目から下降を呈した。７日目には、比較例４は１７．７ｍｇ／Ｌ、実施例１２は１１．４ｍｇ／Ｌ、実施例１３は６．６ｍｇ／Ｌとなった。これは、変性バサルト繊維に塗布したグリーンラスト懸濁液に含まれていた鉄イオンがリンと結合したことによるリン除去効果が示されたものと考えられた。
表１６に、ＣＯＤ、ＴＯＣ、Ｔ−Ｎ、およびＴ−Ｐの除去率をまとめて示す。
【０１０３】
【表１６】
2019217474.tif 000018
【０１０４】
表１６に示す結果から、実施例１３の除去効率が最良であった。
【０１０５】
［比較例５／実施例１４］
比較例３、未変性のバサルト繊維１０ｇ（比較例５）、実施例１１と同様にしてバサルト繊維１０ｇを表面改質したケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維（実施例１４）を用いて、水質浄化試験を行った。
４０００ｍＬ容の実験水槽を２つ準備して、各水槽に未変性バサルト繊維担持体（比較例５）またはケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維担持体（実施例１４）を組み付けた。被処理水として食品工場排水処理施設の嫌気槽汚泥と流入原水の混合液を用いた。水中ミキサーで撹拌を行い、流入原水は移送定量ポンプを用いて、２４時間連続的に実験水槽に流入するように設定した。
流入原水の水質は、１〜４日の流入原水はｐＨ４．７〜５．８、全有機炭素量（ＴＯＣ）１１６０ｍｇ／Ｌであり、５〜６日の流入原水はｐＨ７．３〜７．６、ＴＯＣ  ９６３ｍｇ／Ｌであった。
設定移送水量は、１６６ｍＬ／ｈ、約４０００ｍＬ／ｄａｙとした。
表１７に、試験結果（ｐＨ、酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素量（ＤＯ）、全有機炭素量（ＴＯＣ）、鉄イオン濃度（Ｆｅ））を示す。
また、図６に、各水槽の被処理水の経時的状況変化を表す写真を示す（図６Ａ  スタート〜３日目、図６Ｂ  ４日目〜５日目）。
【０１０６】
【表１７】
2019217474.tif 000019
【０１０７】
未変性のバサルト繊維を用いた比較例５に比べて、グリーンラストで変性したバサルト繊維を用いた実施例１４の方が、高い除去効果が得られた。また、実施例１４の比較例５と比較しての初期処理性能の向上も確認された。グリーンラスト懸濁液を使用のため、被処理液中の溶解性鉄含有量（Ｆｅ；ｍｇ／Ｌ）を測定したが、測定限界以下であった。スタート時にバサルト繊維担持体に赤黄色の溶解性鉄が一部確認されたが、３０分程度撹拌した後は、溶解性鉄が確認されなかった。溶解性鉄の検出は無く、生態的な収支および２価鉄と３価鉄の酸化還元反応による循環サイクルが構築され、変性バサルト繊維担持体および生物体内に取り込まれたと考えられる。
また、変性バサルト繊維担持体は、バサルト繊維にグリーンラスト懸濁液が立体的に絡まっており、フェライト鉄（Ｆｅ２−３Ｏ４）とケイ素−フェライト鉄（Ｓｉ−Ｆｅ３Ｏ４）がランダムに配置されていると考えられる。金属（鉄）−粒子系（有機汚泥）の静電気的な相互作用の概念によれば、両者の電荷の符号が異なるときには、両者のゼータ電位の積が小さいほど、静電気的な引力が増加し、粒子が固体表面に付着しやすくなる。また、電荷の符号が同じであるときには、両者のゼータ電位の積が小さいほど、静電気的な反発力が減少し、粒子が固体表面に付着しやすくなる。このことは、金属が電子受容体として作用し偏性嫌気性細菌への電子供与体として働き微生物間の電子伝達速度を向上させているためであると考えられる。
【０１０８】
［比較例６／実施例１５〜１７］
〈比較例６〉
化学工場排水処理施設の全嫌気槽汚泥と流入原水の混合液の水質浄化を、バサルト繊維担持体を含有する水循環槽を用いて行った。バサルト繊維はグリーンラストを含まず、被処理水には、化学処理剤および生物処理剤のいずれも添加しなかった。
【０１０９】
１．被処理水の準備
化学工場排水処理施設の全嫌気槽汚泥と流入原水を準備した。
【０１１０】
２．被処理水の水質浄化処理
２５Ｌ容量の実験水槽に被処理水を入れ、バサルト繊維４０ｇを有するバサルト繊維担持体を実験水槽に投入し、実験水槽内の被処理水を水中ミキサーで撹拌した。
生物汚泥の吸着性と生物巣の形成状況を観察しながら撹拌、通水条件を制御した。浮遊ＭＬＳＳ、ならびに分離水の総有機炭素量（ＴＯＣ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびｐＨを分析した。結果を表１８に示す。
【０１１１】
〈実施例１５〜１７〉
化学工場排水処理施設の全嫌気槽汚泥と流入原水との混合液の水質浄化を、ケイ素−フェライト鉄（Ｓｉ−Ｆｅ３Ｏ４）を含む変性バサルト繊維担持体を含有する水循環槽を用いて行った。被処理水には、化学処理剤および生物処理剤のいずれも添加しなかった。
【０１１２】
１．被処理水の準備
比較例６と同様に、化学工場排水処理施設の全嫌気槽汚泥と流入原水を準備した。
【０１１３】
２．被処理水の水質浄化処理
２５Ｌ容量の実験水槽に被処理水を入れ、バサルト繊維４０ｇを有するケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維担持体を実験水槽に投入し、実験水槽内の被処理水を水中ミキサーで撹拌した。
上記ケイ素−鉄フェライト変性バサルト繊維担持体は、実施例１１と同様の方法によって、バサルト繊維にケイ素−フェライト鉄を２質量％（実施例１５）、４質量％（実施例１６）、５質量％（実施例１７）添加したものである。
生物汚泥の吸着性と生物巣の形成状況を観察しながら撹拌、通水条件を制御した。浮遊ＭＬＳＳ、ならびに処理水の総有機炭素量（ＴＯＣ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびｐＨを測定した。結果を表１８に示す。
【０１１４】
【表１８】
2019217474.tif 000020
【０１１５】
バサルト繊維にケイ素−フェライト鉄を添加しなかった比較例６に比べ、添加した実施例１５〜１７の方が、吸着効果が優れていた。
しかし、ケイ素−フェライト鉄添加量が異なる実施例１５〜１７の間では、吸着効果に大きな差はなかった。
【０１１６】
＜ケイ素−フェライト鉄変性バサルト繊維＋生物処理剤＞
［実施例１８］
〔ケイ素−フェライト鉄を含むバサルト繊維担持体と酸化型グルタチオンを含む生物処理剤を含有する水循環槽を有する水質浄化装置を用いた水質浄化〕
図１に示す設備を有する染色加工工場の既設連続活性汚泥処理による廃水施設の生物曝気槽１１にバサルト繊維担持体１０（ケイ素−フェライト変成バサルト繊維担持体）を敷設し、他の水槽にも同様にバサルト繊維担持体１０を敷設し、ｐＨ・酸化還元電位計（ＯＲＰ）を設置して特定の生物処理剤の定量ポンプとＯＮ／ＯＦＦ制御（設定値入力）を行い水質および槽内浮遊ＭＬＳＳ値の調査を行った。
撹拌の主動力としてブロワーを使用せず、水中ミキサーによる低酸素運転により偏性嫌気性細菌と通性嫌気性細菌・好気性細菌の三次元の生物巣をバサルト繊維担持体に形成させ、酸素不足時はＯＲＰ計に連動した生物処理剤Ｙの量を制御して自動的に活性酸素補給を行い、処理水質を確保した。また、廃水の無負荷日を検知して槽内の浮遊ＭＬＳＳ値が設定値より高い（平衡状態が崩れる）場合は、生物巣の吸着汚泥（嫌気性細菌及び通性嫌気性細菌）を生態学的酸化還元（レドックス）反応で消滅させ、生物巣の吸着保有量を適切状態に制御した。
表１９に、流入原水の水量・水質をおよび変性バサルト繊維担持体設置内容を示す。
なお、使用したバサルト繊維の設置本数は１ｍ換算で４５０本相当であり、総繊維量は約４０．５ｋｇであった。
【０１１７】
【表１９】
2019217474.tif 000021
【０１１８】
なお、表１９中、ｐＨ、ＢＯＤ、ＳＳ、ｎ−Ｈｅ、ＣＯＤ、Ｔ−ＮおよびＴ−Ｐは、それぞれ、以下に記載する意味である。
ｐＨ  水素イオン濃度指数
ＢＯＤ  生物化学的酸素要求量
ＳＳ  浮遊物質量
ｎ−Ｈｅ  ｎ−ヘキサン抽出物質量
ＣＯＤ  化学的酸素要求量
Ｔ−Ｎ  全窒素量
Ｔ−Ｐ  全リン量
【０１１９】
使用したバサルト繊維は１３μｍの極細繊維であった。バサルト繊維の成分中には、プラスの電荷を持つ成分とマイナスの電荷をもつ成分がありそれらの物質間で揺れる事で、静電気が発生し、電子が移動し帯電が発生、プラスに帯電した部位から順に負に帯電した嫌気性微生物を誘導し、高速的な吸着作用をもたらす。好ましい態様であるこの働きを任意的に保有した強磁性を示すマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）・ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を含むグリーンラスト懸濁液を使用して、バサルト繊維の表面に酸洗浄・中和・水洗浄・乾燥の加工を行い塗布等して担持体に装着し電場と静電気作用を活発化したものが変性バサルト繊維担持体である。また、必要な振動を発生させるために好ましく且つ省エネルギーである水流撹拌装置（水中ミキサー）をメイン動力として利用した。
生物処理剤Ｘは、実施例２と同様、特許第５２３８９４６号公報の実施例１の製造手順に従って製造したものである。
【０１２０】
汚泥の収支が平衡状態を迎えた後の処置については、ＯＲＰ計と連動した生物処理剤（特許第５２３８９４６号）を使用した自動制御にて、汚泥の平衡状態を解消し、汚泥を削減できる。処理能力を維持に役立てる事を可能にでき、担体の特性である肥厚化した担体の交換の必要性が解消し、更には汚泥処理・処分が必要無く、経済性を兼ね備えた生物処理が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明の水質浄化方法は、生態学的酸化還元（レドックス）反応を利用しているので、従来の活性汚泥法に比べて、曝気槽の容積がコンパクト化でき、電力費用が大幅減になりエネルギー消費が少なくて済み、ミキサーを使用するため騒音がない、返送汚泥、沈殿槽が不要である場合は、薬品、汚泥処分の費用が削減できる等の少なくとも一つの効果があり、産業上有用である。
【０１２２】
この理由から、従来の活性汚泥法の運転で問題となってきた、夏場の溶存酸素不足に対処でき、被処理水の負荷変動による溶存酸素不足に対応でき、停電時の酸素補給にも対処できる。また槽内の酸素不足や堆積物の腐敗で発生する硫化水素対策が可能であり、電力費の削減ができ、生物巣の膜や担持体の洗浄を容易にすることもできる等の少なくとも一つの効果があり、被処理水の水質浄化に有用である。
【符号の説明】
【０１２３】
４  被処理水流入ライン
５、６  移送ライン
７  返送ライン
８  循環ライン
９  放流ライン
１０  バサルト繊維担持体
１１  生物曝気槽
１３  反応槽
１５  沈殿槽
１６  散気管
１７  水中撹拌ミキサー
１９  化学処理剤注入装置
２１  ＯＲＰ計
２２  ｐＨ計
【図１】
2019217474.tif 000022
【図２】
2019217474.tif 000023
【図３】
2019217474.tif 000024
【図４】
2019217474.tif 000025
【図５Ａ】
2019217474.tif 000026
【図５Ｂ】
2019217474.tif 000027
【図６Ａ】
2019217474.tif 000028
【図６Ｂ】
2019217474.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月19日(2018.9.19)
【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】
生物曝気槽と、
バサルト繊維、熱可塑性ポリマーを含むバサルト繊維、フェライト鉄を含むバサルト繊維、または、ケイ素−フェライト鉄を含むバサルト繊維と、還元型グルタチオンを含む化学処理剤とを含有する水槽である反応槽と、
沈殿槽とをこの順に有し、
前記化学処理剤が、水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、還元型グルタチオン０．０１０〜１．０００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素０．００１〜０．０５０質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素１０〜３００質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン５００〜１６００質量部とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜１００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩と、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムならびに前記エチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩を溶解できる量の水とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる化学処理剤である、水質浄化装置。
【請求項２】
生物曝気槽と、
バサルト繊維、熱可塑性ポリマーを含むバサルト繊維、フェライト鉄を含むバサルト繊維、または、ケイ素−フェライト鉄を含むバサルト繊維と、酸化型グルタチオンを含む生物処理剤とを含有する水槽である反応槽と、
沈殿槽とをこの順に有し、
前記生物処理剤が、水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、酸化型グルタチオン０．００１〜０．１００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素０．００１〜０．１００質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素５０〜１５０質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン８００〜１５００質量部とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜２００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩と、前記混合液（Ｂ）、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムおよび前記エチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩を溶解できる量の水を混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる生物処理剤である、水質浄化装置。
【請求項３】
前記水槽が、水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）からなる少なくとも一つの測定値を制御される請求項１または２に記載の水質浄化装置。
【請求項４】
前記水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）からなる少なくとも一つの測定値が制御される請求項１に記載の水質浄化装置であって、前記水槽は前記化学処理剤の定量ポンプを備え、前記化学処理剤の定量ポンプを制御して、前記少なくとも一つの測定値を所定範囲内に保持する水質浄化装置、
または
前記水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）からなる少なくとも一つの測定値が制御される請求項２に記載の水質浄化装置であって、前記水槽は前記生物処理剤の定量ポンプを備え、前記生物処理剤の定量ポンプを制御して、前記少なくとも一つの測定値を所定範囲内に保持する水質浄化装置。
【請求項５】
沈殿槽、返送汚泥設備および汚泥処理設備からなる群から選択される少なくとも一つが不要である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水質浄化装置。
【請求項６】
フェライト鉄を含むバサルト繊維と、還元型グルタチオンを含む化学処理剤、または、酸化型グルタチオンを含む生物処理剤とを含有する水槽を有し、
前記化学処理剤が、水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、還元型グルタチオン０．０１０〜１．０００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素０．００１〜０．０５０質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素１０〜３００質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン５００〜１６００質量部とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜１００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩と、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムならびに前記エチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩を溶解できる量の水とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる化学処理剤であり、
前記生物処理剤が、水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、酸化型グルタチオン０．００１〜０．１００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素０．００１〜０．１００質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素５０〜１５０質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン８００〜１５００質量部とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜２００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩と、前記混合液（Ｂ）、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムおよび前記エチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩を溶解できる量の水を混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる生物処理剤である、水質浄化装置。
【請求項７】
ケイ素−フェライト鉄を含むバサルト繊維と、還元型グルタチオンを含む化学処理剤、または、酸化型グルタチオンを含む生物処理剤とを含有する水槽を有し、
前記化学処理剤が、水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、還元型グルタチオン０．０１０〜１．０００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素０．００１〜０．０５０質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素１０〜３００質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン５００〜１６００質量部とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜１００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩と、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムならびに前記エチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩を溶解できる量の水とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる化学処理剤であり、
前記生物処理剤が、水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、酸化型グルタチオン０．００１〜０．１００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素０．００１〜０．１００質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素５０〜１５０質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン８００〜１５００質量部とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜２００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩と、前記混合液（Ｂ）、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムおよび前記エチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩を溶解できる量の水を混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる生物処理剤である、水質浄化装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の水質浄化装置に被処理水を通水して、前記被処理水中の生物汚泥を減容および／または減量する、水質浄化方法。
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月20日(2018.12.20)
【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】
水質浄化装置に被処理水を通水して、前記被処理水中の生物汚泥を減容および／または減量する、水質浄化方法であって、
前記水質浄化装置が、
生物曝気槽と、
バサルト繊維、熱可塑性ポリマーを含むバサルト繊維、フェライト鉄を含むバサルト繊維、または、ケイ素−フェライト鉄を含むバサルト繊維と、還元型グルタチオンを含む化学処理剤とを含有する水槽である反応槽と、
沈殿槽とをこの順に有し、
前記化学処理剤が、水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、還元型グルタチオン０．０１０〜１．０００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素０．００１〜０．０５０質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素１０〜３００質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン５００〜１６００質量部とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜１００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩と、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムならびに前記エチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩を溶解できる量の水とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる化学処理剤である、水質浄化装置である、水質浄化方法。
【請求項２】
水質浄化装置に被処理水を通水して、前記被処理水中の生物汚泥を減容および／または減量する、水質浄化方法であって、
前記水質浄化装置が、
生物曝気槽と、
バサルト繊維、熱可塑性ポリマーを含むバサルト繊維、フェライト鉄を含むバサルト繊維、または、ケイ素−フェライト鉄を含むバサルト繊維と、酸化型グルタチオンを含む生物処理剤とを含有する水槽である反応槽と、
沈殿槽とをこの順に有し、
前記生物処理剤が、水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、酸化型グルタチオン０．００１〜０．１００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素０．００１〜０．１００質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素５０〜１５０質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン８００〜１５００質量部とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜２００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩と、前記混合液（Ｂ）、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムおよび前記エチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩を溶解できる量の水を混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる生物処理剤である、水質浄化装置である、水質浄化方法。
【請求項３】
前記水槽が、水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）からなる少なくとも一つの測定値を制御される請求項１または２に記載の水質浄化方法。
【請求項４】
前記水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）からなる少なくとも一つの測定値が制御される請求項１に記載の水質浄化方法であって、前記水槽は前記化学処理剤の定量ポンプを備え、前記化学処理剤の定量ポンプを制御して、前記少なくとも一つの測定値を所定範囲内に保持する水質浄化方法、
または
前記水槽内の酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素値（ＤＯ）、ｐＨおよび浮遊物質量（ＳＳ）からなる少なくとも一つの測定値が制御される請求項２に記載の水質浄化方法であって、前記水槽は前記生物処理剤の定量ポンプを備え、前記生物処理剤の定量ポンプを制御して、前記少なくとも一つの測定値を所定範囲内に保持する水質浄化方法。
【請求項５】
沈殿槽、返送汚泥設備および汚泥処理設備からなる群から選択される少なくとも一つが不要である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水質浄化方法。
【請求項６】
水質浄化装置に被処理水を通水して、前記被処理水中の生物汚泥を減容および／または減量する、水質浄化方法であって、
前記水質浄化装置が、
フェライト鉄を含むバサルト繊維と、還元型グルタチオンを含む化学処理剤、または、酸化型グルタチオンを含む生物処理剤とを含有する水槽を有し、
前記化学処理剤が、水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、還元型グルタチオン０．０１０〜１．０００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素０．００１〜０．０５０質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素１０〜３００質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン５００〜１６００質量部とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜１００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩と、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムならびに前記エチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩を溶解できる量の水とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる化学処理剤であり、
前記生物処理剤が、水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、酸化型グルタチオン０．００１〜０．１００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素０．００１〜０．１００質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素５０〜１５０質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン８００〜１５００質量部とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜２００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩と、前記混合液（Ｂ）、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムおよび前記エチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩を溶解できる量の水を混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる生物処理剤である、水質浄化装置である、水質浄化方法。
【請求項７】
水質浄化装置に被処理水を通水して、前記被処理水中の生物汚泥を減容および／または減量する、水質浄化方法であって、
前記水質浄化装置が、
ケイ素−フェライト鉄を含むバサルト繊維と、還元型グルタチオンを含む化学処理剤、または、酸化型グルタチオンを含む生物処理剤とを含有する水槽を有し、
前記化学処理剤が、水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、還元型グルタチオン０．０１０〜１．０００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素０．００１〜０．０５０質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素１０〜３００質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン５００〜１６００質量部とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜１００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩と、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムならびに前記エチレンジアミン四酢酸および／またはその水溶性塩を溶解できる量の水とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる化学処理剤であり、
前記生物処理剤が、水４０００質量部と、ヘキサメタリン酸ナトリウム８００〜１６００質量部と、酸化型グルタチオン０．００１〜０．１００質量部と、５０Ｕ／ｍｇのグリセロール脱水素酵素０．００１〜０．１００質量部に相当するユニット数のグリセロール脱水素酵素とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ａ）を調製し、調製した混合液（Ａ）５２００質量部と、５０００Ｕ／ｇの酵母溶解酵素５０〜１５０質量部に相当するユニット数の酵母溶解酵素と、グリセリン８００〜１５００質量部とを混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｂ）を調製し、調製した混合液（Ｂ）８００質量部と、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１０００〜４０００質量部と、エチレンジアミン四酢酸１０〜２００質量部に相当するモル数のエチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩と、前記混合液（Ｂ）、前記ペルオキソ二硫酸ナトリウムおよび前記エチレンジアミン四酢酸またはその水溶性塩を溶解できる量の水を混合し、さらにインキュベートして混合液（Ｃ）を調製し、調製した混合液（Ｃ）をそのままで、または水で希釈して得られる生物処理剤である、水質浄化装置である、水質浄化方法。