(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物を含む培養液を微生物の培養に適した所定温度に加熱することにより、微生物を培養するための培養装置であって、当該培養装置が、
有底形状の培養処理槽を具えており、
当該培養処理槽の中を上下に延びる仕切手段によって仕切ることで水槽と培養槽とが形成され、
前記水槽には、供給された水を加熱するための加熱ヒータが設置されており、
前記培養槽が、微生物を含む培養液を収容して微生物を培養し、
前記水槽に所定水位以上溜まる水を前記培養槽に向けて溢水させるための溢水部が、前記仕切手段に形成されていることを特徴とする培養装置。
【請求項２】
前記溢水部が、前記仕切手段の上部に上下に凹んで形成された切欠部であることを特徴とする請求項１に記載の培養装置。
【請求項３】
さらに、前記培養槽に形成された排出口からチューブポンプにより排出ホースを介して前記培養槽外に培養液が排出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の培養装置。
【請求項４】
前記培養液が、微生物を含むバイオ剤と、微生物を培養するための栄養剤とを含むことを特徴とする請求項３に記載の培養装置。
【請求項５】
培養液の排出を行う第１のチューブポンプとは異なる第２のチューブポンプにより注入ホースを介して前記培養槽内にバイオ剤が注入され、
第３のチューブポンプにより注入ホースを介して前記培養槽内に栄養剤が注入されることを特徴とする請求項４に記載の培養装置。
【請求項６】
さらに、前記水槽への水の供給の制御と、前記第１から第３のチューブポンプの作動の制御とを行う制御装置を有することを特徴とする請求項５に記載の培養装置。
【請求項７】
前記バイオ剤を収容するためのバイオ剤収容槽と、
前記栄養剤を収容するための栄養剤収容槽と、
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の培養装置と、
を有して構成される培養システム。
【請求項８】
請求項７に記載の培養システムと、
排水を貯留するための原水槽と、前記原水槽の下流側に設置され前記培養槽から排出された培養液と前記原水槽からの排水とを混合する原水調整槽と、前記原水調整槽の下流側に設置され培養液によって排水を処理するための１又はそれ以上の排水処理槽と、を有して構成される排水処理システムと、
を有して構成されることを特徴とする排水処理プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物の培養装置及び培養システムに関し、特に、排水処理のために使用する微生物の培養装置及び培養システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生活排水、工場排水等の排水中に含まれる有機物を好気性微生物で分解処理する排水処理装置に関しては、例えば特許文献１に記載された技術等が提案されている。
【０００３】
排水処理に利用される微生物として、例えばバチルス菌といったものが挙げられるが、このような微生物は一般に高価なため、微生物を培養するための培養手段を排水処理装置に設け、微生物を１００倍乃至１０００倍に増殖させてから排水処理に供している。このような培養手段を有する排水処理装置おいては、培養手段としての微生物培養槽に加熱ヒータを設置し、加熱ヒータを作動させることにより、微生物を含んだ培養液の温度を培養に適した最適温度になるよう制御している。
【特許文献１】特許公開２００１−９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、微生物培養槽に加熱ヒータが設置される構成の場合、培養槽内の培養液が加熱ヒータによって直接的に加熱されるため、特に加熱ヒータに近い場所では培養液の温度が最適温度を超えてしまい、過熱により微生物が死滅してしまうといった問題があった。また、微生物培養槽は、排水処理に必要な微生物だけではなく、雑菌も繁殖し易く、定期的に洗浄する必要性があった。
【０００５】
上記のような課題に鑑みて、本発明は、過熱による微生物のダメージを抑えるよう改良するとともに、微生物培養槽を定期的に洗浄し得る培養装置及び培養システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る培養装置は、微生物を含む培養液を微生物の培養に適した所定温度に加熱することにより、微生物を培養する培養装置であって、当該培養装置は、有底形状の培養処理槽（例えば、実施形態における処理槽３３）を具えており、当該培養処理槽は、供給された水を収容する水槽と、微生物を含む培養液を収容して微生物を培養する培養槽と、水槽内に設置された加熱ヒータと、水槽と培養槽とを仕切るための上下に延びる仕切手段（例えば、実施形態における仕切板３４）とを具え、水槽に所定水位以上溜まる水を培養槽に向けて溢水させるための溢水部（例えば、実施形態における切欠部３７）が、仕切手段に形成されていることを最も主要な特徴とする。
【０００７】
さらに、上記構成の培養装置において、溢水部が、仕切手段の上部に上下に凹んで形成された切欠部であるのが好ましい。
【０００８】
さらに、上記構成の培養装置において、培養槽に形成された排出口からチューブポンプにより排出ホースを介して培養槽外に培養液が排出されるのが好ましい。
【０００９】
さらに、上記構成の培養装置において、培養液が、微生物を含むバイオ剤と、微生物を培養するための栄養剤とを含むのが好ましい。
【００１０】
また、上記構成の培養装置において、培養液の排出を行う第１のチューブポンプとは異なる第２のチューブポンプにより注入ホースを介して培養槽内にバイオ剤が注入され、第３のチューブポンプにより注入ホースを介して培養槽内に栄養剤が注入されるのが好ましい。
【００１１】
また、上記構成の培養装置において、水槽への水の供給の制御と、第１及び第２のチューブポンプの作動の制御とを行う制御装置を有するのが好ましい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る培養システムは、バイオ剤を収容するためのバイオ剤収容槽と、栄養剤を収容するための栄養剤収容槽と、上記構成の培養装置とを有して構成される。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る排水処理プラントは、上記構成の培養システムと、排水を貯留するための原水槽と、原水槽の下流側に設置され培養槽から排出された培養液と原水槽からの排水とを混合する原水調整槽と、原水調整槽の下流側に設置され培養液によって排水を処理するための１又はそれ以上の排水処理槽と、を有して構成される排水処理システムと、を有して構成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に関する培養装置及び培養システムによれば、仕切手段によって培養槽と仕切られた水槽に加熱ヒータを設置し、培養槽内の培養液を直接的に加熱するのではなく、水槽内の水を加熱することにより仕切手段を介して培養槽の培養液を加熱するよう構成されている。このため、微生物を含む培養液を直接的に加熱するような従来の構成とは異なり、培養液が仕切手段を介して水槽内の温水に広範囲に接触し且つほぼ目標温度に培養液を加熱することが可能となり、ヒータによって培養液が局所的に過熱されてしまい微生物が死滅してしまうことを防ぐことができる。特に、培養液に含まれる微生物は高価であるため、微生物の損失を抑えつつ培養し得る点で、本発明は優れた利点を有する。
【００１５】
また、仕切手段に溢水部を形成したことにより、培養槽内で微生物を培養した後、培養するために加熱された水槽内の温水を培養槽の洗浄に利用することができ、冷水で洗浄する場合と比較して汚れに浸透することで培養槽の洗浄効果が上がる。また、１回の培養を終了する毎に水槽内の温水を入れて頻繁に培養槽を洗浄するため、水槽や培養槽に雑菌が繁殖してしまうのを抑えることが可能である。
【００１６】
さらに、チューブポンプを使用して、微生物を含むバイオ剤と栄養剤とを培養槽内にそれぞれ注入し、培養槽内の培養液を槽外に排出する構成により、チューブの中にゴミが詰まってしまうことがなく、チューブを通して注入、排出対象を確実に移送することができ、制御装置の制御によりチューブポンプを作動させることでチューブ内を流れる流体の流量を管理することも可能である。
【００１７】
また、水槽への水の供給の制御、培養槽外に培養液を排出するチューブポンプの制御、バイオ剤収容槽又は栄養剤収容槽から培養槽内にバイオ剤又は栄養剤を注入する制御が、制御装置によって行われることで、給水、バイオ剤や栄養剤の注入、培養、排出までの一連の工程を全自動で制御することが可能となる。
【００１８】
さらに、本発明に係る培養装置を含む培養システムと、生活排水、工業排水を処理するための処理設備を含む排水処理システムとを組み合わせることで、微生物の培養と排水の処理とを一貫して行い得る排水処理プラントを構成することが可能となる。
【００１９】
上記のような効果の他、微生物を培養することによって微生物が数百倍程度に増殖し、高価な微生物の使用量を抑えることができる、増殖によって活性化した状態の微生物を排水処理対象に適用し得るため排水処理効果を迅速に発揮できる、といった従来から備わっている効果もまた本発明は有している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の培養装置を含む排水処理システム及び排水処理施設に設置される原水調整槽の構成を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明に係る培養装置の正面図である。
【図３】図３は、バイオ剤収容槽及び栄養剤収容槽とともに示す、操作盤を取り外した状態の上記培養装置の平面図である。
【図４】図４は、上記培養装置を構成する処理槽の斜視図である。
【図５】図５は、上記処理槽の平面図である。
【図６】図６は、上記処理槽の正面図である。
【図７】図７は、上記処理槽の側面の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る培養装置及び培養システムの好ましい実施形態について図１から図７を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る培養装置を用いた培養システム１００及び排水処理システム２００の構成と、培養システム１００及び排水処理システム２００を含んだ排水処理プラント３００の構成とを示す概略図である。この培養システム１００は、バイオ剤収容槽１０と、栄養剤収容槽２０と、培養装置３０とを有して構成される。一方、排水処理システム２００は、生活排水又は工業排水といった排水が流入する原水槽６０と、原水槽６０の下流側に設置された原水調整槽７０と、原水調整槽７０の下流側に設置され曝気装置を備えた１以上の排水処理槽８０とを有して構成される。培養システム１００では、バイオ剤に含まれる微生物と栄養剤とを培養装置３０に入れて混合した上で培養装置３０にて培養した後に、排水処理システム２００に設置された原水調整槽７０に送り、後段の１以上の排水処理槽８０にて排水処理を行い、浄水として排出するものである。
【００２３】
１０ｌ程度の容積から成るバイオ剤収容槽１０に収容されるバイオ剤は、バチルス菌を活性成分として含むＰＨが６〜７程度に調整される液体である。また、２０ｌ程度の容積から成る栄養剤収容槽２０に収容される栄養剤は、バイオ剤の活性成分であるバチルス菌を培養するために必要な栄養分が配合され、エタノール、多糖類、窒素、リン、マグネシウム及びマンガンといった微量の各種金属類、植物性タンパク類を活性成分としており、ＰＨが６〜７程度に調整される液体である。なお、本発明で使用されるバイオ剤は、バチルス菌に限られず、排水中に含まれる有機物を分解処理できる好気性微生物であればよく、また、栄養剤は、バイオ剤を培養するのに有効な成分であれば、上記のような成分に限られない。
【００２４】
バイオ剤収容槽１０から培養装置３０には注入ホース５１が接続され、栄養剤収容槽２０から培養装置３０には注入ホース５２が接続されている。また、注入ホース５１及び注入ホース５２にはそれぞれチューブポンプ３９が設置されており、チューブポンプ３９を作動させることで、バイオ剤及び栄養剤をそれぞれ培養装置３０の中に圧送することができる。また、培養装置３０から原水調整槽７０に向けて排水ホース５３が延びている。排水ホース５３にはチューブポンプ４５が設けられており、チューブポンプ４５を作動させることで培養装置３０の中の培養液を原水調整槽７０に向けて圧送することができる。
【００２５】
図２及び図３は、培養装置３０を示す図である。この培養装置３０は、操作盤３１を支持する架台３２の下方に設置される有底直方体状の処理槽３３を有している。処理槽３３は、図４及び図５に示すように、仕切板３４によって、水槽３５及び２５ｌ程度の容積の培養槽３６から成る２つの室に仕切られている。水槽３５は、培養槽３６の２つの側面の外側を延びるよう平面視コの字形に形成されているが、平面視Ｌ字形、（培養槽３６の１つの側面に沿った）平面視Ｉ字形、又は培養槽３６の前後左右の四面を取り囲む形状に形成することも可能である。
【００２６】
３枚の仕切板３４には、その上部から下方に向けて所定長さだけ凹んだ切欠部３７が３箇所形成されている。この切欠部３７は、水槽３５に所定水位（図６において水位Ｗで示す）以上溜まった水を培養槽３６の側に溢れ出させるためのものである。切欠部３７は、図示するような上下に切り欠いて形成されるものに限られず、水槽３５と培養槽３６との間を連通して水槽３５から培養槽３６に向けて通水可能な開口部であってもよい。また、水槽３５に所定水位以上溜まった水が培養槽３６の側に溢れ出るようにすればよいため、必ずしも切り欠きや開口を形成しなくてもよく、培養槽３６の外枠の高さを処理槽３３の外枠の高さよりも低くすることで、培養槽３６の側に水が溢れ出るようにしてもよい。培養槽３６の中には、マイクロバブルを用いた曝気装置４６が設置されており、培養槽３６の中の好気性の微生物に酸素を送り込むことにより微生物の培養を促進し得る。
【００２７】
操作盤３１には、水道水の供給を行うための水道水用ホース（図示せず）が延びている。図２に示すように、操作盤３１には、予め所定の制御プログラムが記憶された制御装置５５が設けられている。この制御装置５５により、水道水の給水、給水の停止、バイオ剤及び栄養剤の供給及びそれらの供給停止、培養装置３０の中の培養液の排出といった一連の動作を、制御プログラムに従って全自動で制御し得る。この操作盤３１には、水道水の供給を制御するための操作を行うボタン３８が設けられており、ボタン３８を操作することで所定の制御プログラムに従って制御装置５５の制御により図示しない電磁弁が開閉し水槽３５への水道水の供給及び供給停止を制御することができる。また、操作盤３１には、バイオ剤収容槽１０及び栄養剤収容槽２０からバイオ剤及び栄養剤をそれぞれ供給するための栄養剤用注入ホース５１及びバイオ剤用注入ホース５２が延びている。操作盤３１には、所定の制御プログラムに従って制御装置５５によって動作制御されるチューブポンプ３９、３９が取り付けられており、栄養剤及びバイオ剤は、それぞれの注入ホース５１、５２を介してチューブポンプ３９、３９経由でそれぞれ培養槽３６に供給される。
【００２８】
図７に示すように、処理槽３３の外側面にはホース用継手（ジョイントニップル）を取り付けし得る継手用穴４１が複数形成されている。これらホース用継手には、それぞれ水道水用、栄養剤用、バイオ剤用のホース（図示せず）を差し込んで取り付けることができる。水道水用ホースは、継手を介して水槽３５の中に延びており、水道水を水槽３５の中に供給することができる。一方、バイオ剤収容槽１０及び栄養剤収容槽２０からチューブポンプ３９を介してそれぞれ延びる栄養剤用ホース５１及びバイオ剤用ホース５２は、ホース用継手を介して培養槽３６の中に延びており、栄養剤及びバイオ剤をそれぞれ培養槽３６の中に供給することができる。
【００２９】
水槽３５の中には、水槽３５中に注入された水道水を加熱するためのヒータ４２が２本延びている。処理槽３３の外側面には、処理槽３３の外部に設置される温度調整器（図示せず）に接続される温度センサ（熱電対）取付穴４３が形成されている。温度センサ（図示せず）は水槽３５の中に延びている。これにより、水槽３５中に注入された水道水がヒータ４２によって加熱される際に、水槽３５内の水道水の温度が微生物の培養に適した所定の温度になるよう温度調整器によって制御することが可能である。
【００３０】
培養槽３６の下部には、培養槽３６内の培養液を外に排出するための排出口が形成されており、この排出口には溶接継手４４が設けられている。溶接継手４４には、排水処理のための原水調整槽７０に向けて延びる排水ホース５３が差し込まれる。溶接継手４４付近には、所定の制御プログラムに従って制御装置５５によって動作制御されるチューブポンプ４５が設けられている。培養槽３６内の培養液は、チューブポンプ４５を作動させることにより、培養槽３６から排出されて排水処理施設の原水調整槽７０に圧送される。
【００３１】
以上のような構造の培養システムにおいて、培養槽３６における微生物の培養及び培養槽３６の洗浄工程の実施例について説明する。バイオ剤収容槽１０に収容された微生物（例えば、バチルス菌）を含む所定量のバイオ剤が培養装置３０の培養槽３６に注入され、同様に栄養剤収容槽２０に収容された所定量の栄養剤が培養槽３６に注入される。これらバイオ剤及び栄養剤の注入は、操作盤３１のチューブポンプ３９を制御装置５５の制御によって作動させることで行われる。これにより、バイオ剤及び栄養剤から成る培養液が、培養槽３６の中に溜まる（培養液の液面を図６のＬで示す）一方、培養装置３０の水槽３５には、所定量の水道水が注水される。水槽３５の中に水が所定量溜まった時点で制御装置５５の制御によって電磁弁が作動して注水が停止する。
【００３２】
その後、２本のヒータ４２を作動させることで、水槽３５の中の水の加熱が開始される。また、曝気装置４６の作動も開始して、培養槽３６に酸素が送り込まれる。温度センサによって水温を検出しつつ制御装置５５に設けられた温度調節器によって水槽３５の中の水温が３８度前後になるよう制御される。このとき、２枚の仕切板３４を介して培養槽３６内の培養液も３７度前後に加熱される。このようにして微生物の培養に適した温度に培養液が加熱されることで、培養槽３６内において微生物の培養が進行する。培養槽３６における培養により、投入された微生物に対して数百倍に増殖する。
【００３３】
６乃至７時間培養した後、制御装置５５の制御によってチューブポンプ４５を作動させることにより培養槽３６の排出口から培養槽３６の外に培養液を排出する。排出された培養液は排水処理システム２００の原水調整槽７０に送られ、原水調整槽７０において原水槽６０から送られてくる排水と混ぜられ、曝気装置を有する１又はそれ以上の排水処理槽８０において微生物を用いた排水処理に供される。培養液が培養槽３６から完全に排出された後、制御装置５５の制御によってチューブポンプ４５を停止するとともに電磁弁を開けて水道水を水槽３５の中に注水する。水槽３５内の水が仕切板３４の切欠部３７に達すると、すなわち、図６の水位Ｗに達すると、切欠部３７を通して水槽３５内の水が培養槽３６の側に向けて溢れ出る。培養槽３６内に図６に示す液面Ｌ以上に水道水が溜まった時点で制御装置５５の制御によって再び電磁弁を閉じ、水槽３５への注水を停止する。ここで、曝気装置４６を作動させることによりマイクロバブルを発生させ、培養槽３６の洗浄が行われる。このときも加熱ヒータ４２を作動させ、温水で洗浄することが好ましい。培養槽３６を所定時間洗浄した後、曝気装置４６を停止して、培養槽３６の排出口から排水を行う。この排水も原水調整槽７０へと放出され、以降に浄化される。培養槽３６から完全に排水された後、所定量のバイオ剤及び栄養剤の注入を再び開始して、上述の工程を繰り返す。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の培養装置及び培養システムは、生活排水、工業排水の水質改善のみならず、養殖、養魚、鑑賞池等の水質改善に利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０  栄養剤収容槽
２０  バイオ剤収容槽
３０  培養装置
３３  処理槽（培養処理槽）
３４  仕切板（仕切手段）
３５  水槽
３６  培養槽
３７  切欠部（溢水部）
３９  チューブポンプ（第２のチューブポンプ、第３のチューブポンプ）
４２  ヒータ（加熱手段）
４５  チューブポンプ（第１のチューブポンプ）
４６  曝気装置
５５  制御装置
６０  原水槽
７０  原水調整槽
８０  排水処理槽
１００  培養システム
２００  排水処理システム
３００  排水処理プラント
【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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【図７】
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