(57)【要約】【課題】活性汚泥の発生を極力抑えた有機物性汚濁排水の浄化方法を提供すること。【解決手段】曝気により該有機物性汚濁排水を好気状態にして該有機物性汚濁排水に含まれる有機物性汚濁物を好気性微生物に取り込ませて増殖させ、フロックＦを形成させて集合させた後、集合したフロックＦを放置することにより該フロックＦ内を嫌気状態にしてフロックＦ中の該好気性微生物を死滅させ、嫌気性微生物により該フロックＦ中に残存する有機物性汚濁物とともに該好気性微生物の死骸を低分子化合物に分解させて有機物性汚濁排水中に溶解させ、再び該有機物性汚濁排水を曝気することにより好気状態にして好気性微生物に該低分子化合物及び有機物性汚濁排水中に残存する有機物性汚濁物を取り込ませて増殖させた後、死滅させ、以下、これを繰り返す有機物性汚濁排水の浄化方法。【選択図】　図７
2004050173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
好気性微生物と嫌気性微生物とによる有機物性汚濁排水の浄化方法であって、曝気により該有機物性汚濁排水を好気状態にして該有機物性汚濁排水に含まれる有機物性汚濁物を好気性微生物に取り込ませて増殖させ、フロックを形成させて集合させた後、集合したフロックを放置することにより該フロック内を嫌気状態にしてフロック中の該好気性微生物を死滅させることを特徴とする有機物性汚濁排水の浄化方法。
【請求項２】
好気性微生物を死滅させた後、嫌気性微生物によりフロック中に残存する有機物性汚濁物とともに該好気性微生物の死骸を低分子化合物に分解させて有機物性汚濁排水中に溶解させることを特徴とする請求項１記載の有機物性汚濁排水の浄化方法。
【請求項３】
好気性微生物と嫌気性微生物とによる有機物性汚濁排水の浄化方法であって、曝気により該有機物性汚濁排水を好気状態にして該有機物性汚濁排水に含まれる有機物性汚濁物を好気性微生物に取り込ませて増殖させ、フロックを形成させて集合させた後、集合したフロックを放置することにより該フロック内を嫌気状態にしてフロック中の該好気性微生物を死滅させ、嫌気性微生物により該フロック中に残存する有機物性汚濁物とともに該好気性微生物の死骸を低分子化合物に分解させて有機物性汚濁排水中に溶解させ、再び該有機物性汚濁排水を曝気することにより好気状態にして好気性微生物に該低分子化合物及び有機物性汚濁排水中に残存する有機物性汚濁物を取り込ませて増殖させた後、死滅させ、以下、これを繰り返すことを特徴とする有機物性汚濁排水の浄化方法。
【請求項４】
前記フロック内を嫌気状態にするのは、通路体内であることを特徴とする請求項１乃至３記載の有機物性汚濁排水の浄化方法。
【請求項５】
有機物性汚濁排水の流入部、流出部、及び浄化域を有する処理槽を備えた有機物性汚濁排水の浄化装置であって、処理槽内には間隔を置いて複数の多通路体を配置し、該多通路体間の処理槽底部には曝気用の散気管を配設したことを特徴とする有機物性汚濁排水の浄化装置。
【請求項６】
前記多通路体は、ハニカム構造又は格子状構造を有する構造体であることを特徴とする請求項５記載の有機物性汚濁排水の浄化装置。
【請求項７】
前記多通路体の間に攪拌調整材を備えたことを特徴とする請求項５記載の有機物性汚濁排水の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物性汚濁排水の浄化方法及びその浄化装置に関し、更に詳しくは、活性汚泥の発生を極力抑えた有機物性汚濁排水の浄化方法及びその浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭排水や産業排水、下水等には、汚濁物として種々の有機物（有機物性汚濁物）が含まれている（以下、家庭排水や産業排水、下水等をまとめて有機物性汚濁排水、又は単に排水という）。
そして、従来から、家庭排水等の浄化や処理には、微生物による生物処理を行うことが多く、特に都市部における下水処理等では、主として活性汚泥法が採用されている。
【０００３】
標準的な活性汚泥法では、まず、曝気槽でこうした有機物性汚濁排水を曝気し攪拌することで、排水中を浮遊する好気性細菌等の活動に必要な酸素を供給し有機物性汚濁物を捕食させて好気性細菌等を増殖させる（同化作用）。
また、同時に汚濁物の一部は、好気性細菌等の呼吸により二酸化炭素（ＣＯ２）や水（Ｈ２Ｏ）等に分解される（異化作用）。
【０００４】
また、この曝気によって、粘着性の好気性細菌が増殖して浮遊状のフロック（かたまり）を形成する。
そして、細菌等の増殖と並行して、フロックに付着した原生動物等（ワムシ、ラッパムシ等）に、更に排水中の汚濁物や浮遊性の細菌や菌類等を捕食させて、フロックをより大きく成長させる（以上、好気処理）。
【０００５】
次に、こうして大きく成長したフロックやＳＳ（浮遊物）等を含む排水を沈殿槽に移し、緩やかに流してフロックやＳＳ等を沈降させる（固液分離）。
そして、汚濁物を除去されてきれいになった上澄み液を更に消毒した後、河川等に放流するのである。
【０００６】
このように、上記活性汚泥法を含む一般的な排水浄化方法においては、主に好気性細菌や好気性菌類、原生動物（まとめて好気性微生物という）に排水中の有機物性汚濁物を捕食・分解させ沈殿させる。
そうすることにより、排水中から有機物を取り除いて〔即ち排水のＳＳやＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）等を低減させて〕、排水を浄化する。
そして、その際、排水中の有機物性汚濁物は、上記のように、主に次の２系統の作用により排水中より除去される（図１４参照）。
【０００７】
▲１▼細菌や原生動物等の同化作用により、汚濁物等がこれらの微生物に転換され、微生物が増殖してフロックを形成し、更にそれを沈降させ固液分離することで水中から除去される。
この同化経路では、排水中の有機物性汚濁物は細菌や原生動物等に形を変え、未分解の汚濁物（ＳＳ等を含む）とともに沈降して活性汚泥となる。
【０００８】
▲２▼細菌や原生動物等の異化作用（生物酸化）により、汚濁物等が無機物に分解されて除去される（後述する脱窒菌による脱窒等を含む）。
この異化経路では、排水中の有機物性汚濁物は、例えば、好気性微生物の呼吸等により主にＣＯ２等に形を変えて外気に放出される（Ｈ２Ｏ等のように排水中に戻るものもある）。
【０００９】
上記の標準的な活性汚泥法では、生物酸化（異化経路）による有機物性汚濁物の分解の割合は、ＢＯＤ値にしてせいぜい１０〜４０％程度である。
つまり、大部分は同化経路をたどって細菌や菌類、原生動物等に転換され、未分解の汚濁物とともに沈降して活性汚泥となる。
そのため、通常、活性汚泥が大量に発生する。
【００１０】
この活性汚泥は、一部は曝気槽に戻されて好気処理に再利用されるものもあるが、大半は余剰汚泥として沈殿、濃縮、脱水の工程を経て、処理場から脱水ケーキ（産業廃棄物）として排出される。
この余剰汚泥は、例えば、肥料として再利用することも考えられるが、すべてを肥料にするのは明らかに供給過剰であり限界がある。
また、余剰汚泥を海洋に投棄することもできない。
【００１１】
そのため、現状では、余剰汚泥のほとんどが焼却されて埋め立てられているが、廃棄・焼却等の処分に大きな費用を必要とする。
その上、最終処分地として新たに埋立地を建設しようとしても、環境が悪化する等の理由で周辺地域住民の反発を招き易く、用地の確保が難しい。
【００１２】
こうした事態を打開するには、活性汚泥の発生をできる限り少なくすることができる排水処理方法の開発が必要となる。
即ち、排水中の有機物性汚濁物を、微生物の同化作用による活性汚泥の形ではなく、異化作用（生物酸化）によりできるだけ多くＣＯ２等の形に分解して外気に放出することが求められる。
【００１３】
そこで、好気性細菌等の異化作用をより活発にすることを目的として、種々の排水浄化方法が提案されている。
例えば、生物膜法（付着固定化法）は、接触材や担体を曝気槽に投入し、その表面等に生物膜を形成して（即ち微生物を付着固定させて）微生物濃度を高くすることで、処理効率や処理量を大幅に向上させようとするものである。
しかし、異化作用によるＣＯ２への分解の割合も増えるが、同時に同化作用も活発になり、結果的に活性汚泥の大量発生につながるケースが多い。
【００１４】
また、近年、特に浄化槽や河川浄化の分野において、好気処理と嫌気性細菌等による浄化とを併用させた浄化方法の開発が盛んに行われている。
嫌気性細菌を含む嫌気性微生物の異化作用により、有機物性汚濁物は可溶性の低分子化合物（例えばアミノ酸や有機酸等）に分解される。
【００１５】
嫌気処理と好気処理とを併用する方法としては、例えば、処理槽を２つの槽に分け、第１槽内を嫌気状態にして嫌気性微生物による分解を行った後、その排水を第２槽の曝気槽に移して好気処理を行ういわゆる２槽式浄化槽による浄化法がある。
また、処理槽や河川に小石や砂利等（いわゆる礫）を敷き詰め、水が滞留する礫間部分の礫の表面に嫌気性微生物の生物膜を形成して嫌気分解を行わせる礫間接触酸化法もある。
【００１６】
後者の礫間接触酸化法等に用いる担体の改良も進んでおり、例えば、球状担体に中空部を設け外部と微孔で連結させたもの（特許文献１参照）や、数ｃｍ径の砕石をセメント等で接合して略球形状にした分離材（特許文献２参照）等が提案されている。
これらは、好気性微生物と嫌気性微生物との棲み分けを行い、それぞれの分解特性を生かして排水中の汚濁物を分解しようとするものである。
【００１７】
しかし、一般に、嫌気性細菌の分解速度は、好気性細菌の分解速度と比較して１０〜１００分の１程度と遅い。
そのため、上記のように処理槽を２槽に分けた場合は、一般に、嫌気性微生物による汚濁物の分解が不十分なまま排水が好気処理槽に移されてしまい、嫌気性微生物による分解は必ずしも期待されるほどの効果が得られないことが多い。
【００１８】
また、嫌気処理により低分子化した汚濁物は、好気性微生物に取り込まれ易くなり、結果的に、好気性微生物の同化作用により、活性汚泥が大量に発生してしまう（図１５参照）。
そのため、２槽式の浄化槽では活性汚泥の除去が頻繁に必要になる。
【００１９】
一方、礫間接触酸化法（例えば特許文献３等参照）の場合は、敷き詰めた礫の体積の分だけ処理槽の容積が減り、処理できる水量が少なくなるが、そこに活性汚泥が大量に発生するため、礫の間に活性汚泥が詰まる。
そのため、処理槽への排水の流入を一旦止めて礫等の洗浄が必要となる。
このように、従来の浄化方法又は浄化装置では、活性汚泥の大量発生を抑えることができず、上記のような種々の問題を抱えていた。
【００２０】
ところで、本来、好気性細菌の異化作用による生物酸化は、馴致期間が短時間で済み、反応の接触面積を大きくとることができるので、反応速度が原生動物等の反応速度に比べて遥かに大きいという利点を有する。
しかし、微生物は、それと同時に、その異化作用により得られたエネルギーをもとにして同化作用を行い、汚濁物（有機物）を取り込んで増殖してしまう。
つまり、異化作用と同化作用とは微生物内で並行して生じるのである。
【００２１】
従来の浄化方法においては、仮に微生物の異化作用の促進を意図したものであっても、それと同時に起きる同化作用による微生物の増殖を放置していた。
そのため、必然的に、活性汚泥の大量発生という問題が発生してしまった。
【００２２】
今後の浄化方法の開発においては、先述したように、如何にして排水の浄化効率を低下させることなく活性汚泥の発生を抑えるかという点がキーポイントになる。
つまり、従来活性汚泥として除去されていた排水中の汚濁物を、如何にしてＣＯ２等の形にして除去するかということが重要となる。
【００２３】
また、嫌気性細菌を含む嫌気性微生物は、有機物を異化作用により低分子化合物に分解し、不溶性の（又は難溶性や固形の）有機物を可溶化させ液状化させるという特有の分解特性を有する。
しかし、従来の浄化方法においては、図１５に示したように、排水中の汚濁物を分解して好気性細菌に供給し、好気性細菌の異化・同化作用の補助をするだけの役割しか果たしていなかった。
今後の浄化方法の開発においては、こうした嫌気性微生物の分解特性をよりよく生かす工夫も必要となろう。
【００２４】
【特許文献１】
特許第２５５９５９２号公報
【特許文献２】
特公平８−１７９０１号公報
【特許文献３】
特許第３１７７４３２号公報
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる実状を背景に、上記の問題点を克服するためになされたものである。
すなわち、本発明の目的は、有機物性汚濁排水を微生物による生物処理で浄化する浄化方法及び浄化装置において、活性汚泥の発生を極力抑えた有機物性汚濁排水の浄化方法及びその浄化装置を提供することである。
また、有機物性汚濁排水中の汚濁物（有機物）をＣＯ２やＮ２の形に効率よく変換して除去することができる浄化方法及び浄化装置を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
かくして、本発明者は、このような課題背景に対して、鋭意研究を重ねた結果、有機物性汚濁排水を取り込んだ好気性微生物よりなるフロックを集合させて大きなフロックにした後、酸素を供給せずにそのまま放置すると、フロックの内部の溶存酸素が好気性細菌等によって消耗されてフロック内が嫌気状態となり、好気性細菌等が死滅することを見出した。
更に、嫌気状態となったフロック内では、嫌気性微生物により、好気性微生物の死骸が分解されて可溶化し再び排水中に溶解することを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【００２７】
即ち、本発明は、（１）、好気性微生物と嫌気性微生物とによる有機物性汚濁排水の浄化方法であって、曝気により該有機物性汚濁排水を好気状態にして該有機物性汚濁排水に含まれる有機物性汚濁物を好気性微生物に取り込ませて増殖させ、フロックを形成させて集合させた後、集合したフロックを放置することにより該フロック内を嫌気状態にしてフロック中の該好気性微生物を死滅させる有機物性汚濁排水の浄化方法に存する。
【００２８】
そして、（２）、好気性微生物を死滅させた後、嫌気性微生物によりフロック中に残存する有機物性汚濁物とともに該好気性微生物の死骸を低分子化合物に分解させて有機物性汚濁排水中に溶解させる有機物性汚濁排水の浄化方法に存する。
【００２９】
そしてまた、（３）、好気性微生物と嫌気性微生物とによる有機物性汚濁排水の浄化方法であって、曝気により該有機物性汚濁排水を好気状態にして該有機物性汚濁排水に含まれる有機物性汚濁物を好気性微生物に取り込ませて増殖させ、フロックを形成させて集合させた後、集合したフロックを放置することにより該フロック内を嫌気状態にしてフロック中の該好気性微生物を死滅させ、嫌気性微生物により該フロック中に残存する有機物性汚濁物とともに該好気性微生物の死骸を低分子化合物に分解させて有機物性汚濁排水中に溶解させ、再び該有機物性汚濁排水を曝気することにより好気状態にして好気性微生物に該低分子化合物及び有機物性汚濁排水中に残存する有機物性汚濁物を取り込ませて増殖させた後、死滅させ、以下、これを繰り返す有機物性汚濁排水の浄化方法に存する。
【００３０】
そしてまた、（４）、前記フロック内を嫌気状態にするのは、通路体内である有機物性汚濁排水の浄化方法に存する。
【００３１】
そしてまた、（５）、有機物性汚濁排水の流入部、流出部、及び浄化域を有する処理槽を備えた有機物性汚濁排水の浄化装置であって、処理槽内には間隔を置いて複数の多通路体を配置し、該多通路体間の処理槽底部には曝気用の散気管を配設した有機物性汚濁排水の浄化装置に存する。
【００３２】
そしてまた、（６）、前記多通路体は、ハニカム構造又は格子状構造を有する構造体である有機物性汚濁排水の浄化装置に存する。
【００３３】
そしてまた、（７）、前記複数の多通路体間に攪拌調整材を備えた有機物性汚濁排水の浄化装置に存する。
【００３４】
本発明はこの目的に沿ったものであれば、上記１〜４の中から選ばれた２つ以上、及び上記５〜７の中から選ばれた２つ以上を組み合わせた構成も当然採用可能である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の有機物性汚濁排水の浄化方法及びその浄化装置について述べる。
まず、有機物性汚濁排水の浄化方法について述べる。
【００３６】
本発明では、曝気により有機物性汚濁排水を好気状態にして、該排水に含まれる有機物性汚濁物を好気性微生物に取り込ませて増殖させ、フロックを形成させて、これを積極的に集合させた後、該集合したフロックを放置することにより嫌気状態にして該好気性微生物を死滅させる。
【００３７】
この過程の中で、好気性微生物や嫌気性微生物は、先述した標準的な活性汚泥法と同様に、改めて排水に添加するのではなく、排水中に存在するものをそのまま用いる。
そして、フロックの形成までは、標準的な活性汚泥法と同様に説明される。
また、この際、先述したように、好気性微生物が同化作用により増殖すると同時に、有機物性汚濁物がＣＯ２等に分解される異化作用も起きており、ＣＯ２は気体となって外気に放出され排水中から除去される。
【００３８】
本発明では、このフロックを積極的に集合させることに特色を有する。
このようにフロックを集合させて酸素を供給せずに放置すると、フロック内部の溶存酸素が好気性微生物によって消耗されてフロック内が嫌気状態（酸欠状態）になり、好気性微生物が自然に死滅するのである（図１参照）。
【００３９】
ここで、フロックを集合させる方法について、より具体的に述べる。
フロックを積極的に集合させるには、貫通した中空部を有する通路体を排水中に沈めればよい。
そうすれば、フロックが通路体内の中空部に蓄積され、上記の過程によりフロック内が嫌気状態となるのである。
【００４０】
図２〜図６は、この方法の原理を概略的に説明する図である。
ここでは、有機物性汚濁排水Ｄ１が図の左方から流入し、通路体Ｂの中空部ｂを通過して、図の右方へ（即ち排水Ｄ２へ）流出する。
【００４１】
領域Ｒ１では曝気による好気処理が行われており、排水Ｄ１に含まれる粘着性の好気性細菌等によりフロックＦが形成される。
そして、フロックＦがゆっくりと右方に流され、通路体Ｂの中空部ｂの壁面に付着する（図２参照）。
【００４２】
中空部ｂの壁面に付着したフロックＦは、壁面上で更に成長し、またその粘着性により、同様に排水Ｄ１中に形成された他のフロックＦ１や壁面に付着した他のフロックＦ２と結び付く（図３参照）。
このようにして、本発明においては、フロックＦ（及びＦ１、Ｆ２）を効率よく集合させるのである。
【００４３】
集合したフロックＦは、やがて中空部ｂを塞ぐ状態になる（図４参照）。
このように中空部ｂを塞ぐ状態にまで成長したフロックＦの内部には、もともとのフロックＦやＦ１、Ｆ２を形成していた好気性微生物が内包されており、その好気性微生物がフロックＦの内部の溶存酸素を吸収し続ける。
【００４４】
このとき、領域Ｒ１での曝気により排水Ｄ１中には溶存酸素が豊富に存在するが、フロックＦとの接触面Ｓの面積はさほど大きくなく、排水Ｄ１の溶存酸素はフロックＦにはほとんど移行しない（同様に、排水Ｄ２からの酸素の移行も無視できる）。
そのため、フロックＦをその状態のまま放置すると、フロックＦの内部の好気性微生物がその溶存酸素を消耗してしまうため、フロックＦの内部が嫌気状態となり、フロック中の好気性微生物は死滅するのである。
【００４５】
因みに、図２〜図４において、フロックＦ（又はフロックＦ１、Ｆ２）は好気雰囲気中にあり、同化作用による増殖・フロックの成長と同時並行的に異化作用によるＣＯ２等への分解が生じていることは言うまでもない（図２〜図４中のＣＯ２参照）。
【００４６】
一方、嫌気状態となり好気性微生物が死滅したフロックＦの内部では、嫌気性細菌等の微生物により、残存する有機物性汚濁物とともに好気性微生物の死骸がアミノ酸や単糖類等の溶解性の低分子化合物に分解される（図５参照）。
そして、フロックＦは可溶化しまた液状化して、領域Ｒ１の排水の流入圧により中空部ｂを図でいう右方へ移動する。
【００４７】
そして、可溶化したフロックＦは、領域Ｒ２の排水Ｄ２中に容易に分散・溶解し、排水中に上記低分子化合物を放出するのである（図６参照）。
尚、領域Ｒ２の排水Ｄ２に対しても曝気による好気処理が行われるため、気泡（空気）の上昇に伴う攪拌作用で、可溶化したフロックＦはより容易に分散・溶解する。
【００４８】
参考までに付言すると、礫間接触酸化法等の従来の浄化方法では、礫間等に棲息する嫌気性微生物が排水中の汚濁物のみを分解していたが、本発明における嫌気性微生物は、死滅した好気性微生物の死骸をも低分子化して除去するという積極的な役割を果たしている。
【００４９】
更に、この浄化方法では、好気状態と嫌気状態とが連続して現れるため、汚濁物中の窒素成分の分解も有効に行われる利点もある。
つまり、汚濁物の分解生成物をもとに好気条件下（曝気排水中）で排水中の硝化菌が硝化作用を行い、続いて嫌気条件下（フロック内）で、硝化菌が合成した二酸化窒素（ＮＯ２）等をもとにして脱窒菌が脱窒を行うことができる。
【００５０】
そのため、汚濁物中の窒素分が最終的に気体状の窒素（Ｎ２）の形にまで分解され、外気に放出されて排水中から効果的に除去されるのである。
尚、図５で示したＮ２は上記の窒素を示し、ＣＯ２は嫌気性微生物の分解反応におけるＣＯ２の発生を示している。
【００５１】
さて、図２又は図３の状態では、領域Ｒ１の排水Ｄ１は中空部ｂを通過して領域Ｒ２に移動しうる。
従って、排水Ｄ２中には、フロックＦが溶解して溶け出した低分子化合物のほか、領域Ｒ１から移動してきた好気性微生物や有機物性汚濁物が存在する。
【００５２】
そのため、排水Ｄ２を曝気すれば、好気性微生物が低分子化合物や有機物性汚濁物を取り込んで、再び異化・同化作用を起こし増殖してフロックを形成したりＣＯ２に分解したりする。
従って、例えば、領域Ｒ２の下流に更に複数の通路体Ｂ及び曝気領域を形成することにより、上記過程が効率良く繰り返されることになる（浄化サイクル）。
【００５３】
図７は、この浄化サイクルを説明する図である。
このように、この浄化サイクルでは、曝気による好気性微生物の増殖→フロック成長→死滅→低分子化合物への分解→曝気による好気性微生物の増殖→…という過程が繰り返される。
【００５４】
この浄化サイクルでは、好気性微生物が増殖しても死滅させられ可溶性の低分子化合物に分解されるため、活性汚泥の発生を抑えることができる。
また、この浄化サイクルが循環するたびに、排水中の有機物性汚濁物の一部がＣＯ２やＮ２の形に分解される。
そのため、この浄化サイクルは、最終的に非常に高い変換効率で排水中の有機物性汚濁物をＣＯ２やＮ２の形に変換して除去することが可能となるのである。
【００５５】
さて、次に、上述してきた有機物性汚濁排水の浄化方法を用いた本発明の浄化装置について述べる。
先述したように、図２等の領域Ｒ２の下流に、更に複数の通路体及び曝気領域を設けることにより上記の浄化サイクルが形成される。
【００５６】
図８は、このような浄化サイクルを実現し得る浄化装置の構成例を説明する図である。
また、図９は、この浄化装置で用いられる通路体の具体例を示す図であり、ここではそれがハニカム構造を有する構造体である場合を示す。
【００５７】
このように、浄化装置Ａにおいては、通路体として複数の通路ｍ（上記の通路体Ｂの中空部ｂに相当する）を備えた多通路体Ｍとすると、排水の浄化をより効率的に行うことができる。
つまり、本発明の浄化装置Ａは、有機物性汚濁排水Ｄの流入部Ｉ、流出部Ｏ、及び浄化域Ｌを有する処理槽Ｔを備え、処理層内には複数の間隔を置いて多通路体Ｍを配置し、該多通路体間の処理槽底部には曝気用の散気管Ｐが配設されてなる。
【００５８】
散気管Ｐには、管内から排水中に空気を吐出するための孔が多数形成されており、そこから適宜空気が吐出され、その上方の曝気領域Ｒの排水Ｄに酸素を供給する。
また、図９に例示するように、多通路体Ｍは通路ｍが多数形成されただけの構造体であるため、曝気の気泡は通路ｍに自由に入り込み、また、曝気され酸素が豊富に溶存する排水Ｄが通路ｍを自由に通り抜けられる。
つまり、浄化装置Ａ内の排水Ｄは、曝気により全体的に好気状態になる。
【００５９】
しかし、この多通路体Ｍの通路ｍの中では、図２〜図６に示した過程でフロックが集合して通路ｍを塞ぎ、そのフロックの部分だけが局所的に嫌気状態となる。
そして、それを放置しておけば、フロック中の好気性微生物が自然に死滅し、嫌気性微生物がその死骸を分解して低分子化し、フロックを可溶性にする。
可溶化したフロックは排水Ｄから圧力を受け多通路体Ｍの通路ｍを下流へ移動し、その多通路体Ｍのすぐ下流の曝気領域Ｒの排水Ｄに分散・溶解し、排水中に低分子化合物を放出する。
【００６０】
そして、その曝気領域Ｒでは、フロックが溶解して溶け出した低分子化合物や多通路体Ｍの中の他の通路ｍを通過してきた有機物性汚濁物を材料にして、好気性微生物が再び異化・同化作用を起こし増殖してフロックを形成したり、ＣＯ２に分解したりする。
このようにして、浄化域Ｌに多通路体Ｍを間隔を置いて複数個配設することにより、それぞれの多通路体Ｍで図２等に示した分解過程を生じさせることが可能となり、上記浄化サイクルを実現することができるのである。
【００６１】
つまり、本発明によれば、好気状態の排水中に多通路体（又は通路体）を配設するだけで、フロックＦを集合させて嫌気状態を作り出すことが可能となる。
そして、好気性微生物の増殖（即ち活性汚泥の発生）を抑えつつ、汚濁物をＣＯ２やＮ２の形にして排水中から除去することができるのである。
【００６２】
参考までに付言すると、本発明の浄化装置においては、多通路体の通路に局所的な一過性の嫌気状態を形成する点で、嫌気性微生物を一定の場所に付着固定して棲息させる従来の礫間接触酸化法や生物膜法と、その技術的思想を異にする。
また、例えば、礫間接触酸化法のように装置内に礫を敷き詰めると、装置の処理量が大幅に損なわれるが、本発明の浄化装置によれば、多通路体の通路を形成する壁を薄いものにすることにより、十分な処理量を確保することができる。
【００６３】
そのため、図９においては、多通路体Ｍの具体例としてハニカム構造を有する構造体である場合を示したが、その他にも、例えば、後述する実施例において用いる格子状構造を有する構造体（後述する図１２参照）等の形態でも、通路ｍの内部でフロックが嫌気状態を形成し得る限り、当然その機能を有効に発揮し得る。
【００６４】
ところで、実際的な問題として、有機物性汚濁排水Ｄの性状（排水Ｄ中に含まれる有機物や無機物の種類等）によっては浄化装置Ａ（図８参照）の散気管Ｐから比較的大量の空気を吐出しなければならない場合がある。
そのような場合には、曝気領域Ｒにおける排水Ｄの攪拌作用が激しくなり、排水Ｄ中を浮上する空気の泡が多通路体Ｍの通路ｍに絶えず侵入して通過する状態となるため、通路ｍ内でのフロックの集合が阻害される可能性がある。
【００６５】
そうした場合には、多通路体Ｍの間に曝気領域Ｒに、曝気による攪拌作用を適度に抑えるための攪拌調整材を備えるのが好ましい。
攪拌調整材としては、例えば、網状体や板状体、翼片状のもの等が挙げられ、適宜曝気領域Ｒに配置される。
また、曝気領域Ｒにこうした攪拌調整材を配置すると、曝気された空気の排水Ｄ中の通過時間が長くなって酸素（Ｏ２）の排水Ｄへの溶解効率が上昇するとともに、攪拌調整材が好気性微生物の担体となるため好気性微生物による有機物の分解作用が促進されるという利点もある。
【００６６】
以上、本発明を説明してきたが、本発明は実施の形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で、他の種々の変形例が可能であることは言うまでもない。
例えば、浄化装置の処理能力を上げるために、図１０に示すように浄化槽Ｔを隔離壁Ｗにより上下に分け、排水Ｄを隔離壁Ｗの上下で往復させるようにすることも当然可能である。
【００６７】
また、後述する図１１に示すように、浄化層Ｔを平面的に並設して往復するようにすることも当然可能である。
更に、曝気に使用される気体は、空気に限らず、酸素を含むものであれば、特に調整した気体を使用することも当然可能である。
【００６８】
【実施例】
以下、実施例について述べる。
本発明は、これらの実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００６９】
〔実験条件〕
実験は、図１１に示すような実験設備にて行った。
浄化対象である有機物性汚濁排水は、化学工場１の総合排水（以下、原水という場合がある）を用い、化学工場１から既設の水処理施設２に送る途中で一時的に貯留するための調整槽３から採取した。
【００７０】
そして、原水を調整槽３から分配槽４に送り、更に流量調整槽５１及び５２に分配して、この流量調整槽５１及び５２から本発明の浄化装置Ａ（実施例）及び従来の浄化装置ａ（比較例）にそれぞれ送った。
本発明の浄化装置Ａ及び従来の浄化装置ａは、それぞれ浄化槽を平面上で折り返す構造とし、原水を往復させて浄化処理した。
【００７１】
本発明の浄化装置Ａ及び従来の浄化装置ａにより浄化し排出した処理水を、一旦、処理水観察槽６１及び６２に貯留した後、調整槽３に戻した。
尚、調整槽３に流入・流出する原水の排水量は１日当たり数千ｍ３であり、本実験で浄化処理される処理水の総量（実施例と比較例の処理水の合計）は９．５ｍ３／日であるので、処理水を調整槽３へ戻すことによる原水の性状変化は無視できる。
【００７２】
本発明の浄化装置Ａ及び従来の浄化装置ａの原水及び処理水の流下距離は、後述する多通路体（実施例）や塊状浄化材（比較例）を配置して実際に浄化を行う浄化域の距離がともに１５ｍ（往路及び復路はそれぞれ７．５ｍ）になるように設計した。
本発明の浄化装置Ａ及び従来の浄化装置ａには、往路と復路の間の折り返し位置に、多通路体や塊状浄化材を配置しない中間部Ａ２及び中間部ａ２をそれぞれ設けた。
【００７３】
本発明の浄化装置Ａ（実施例）では、図８に示したように、複数の多通路体Ｍを間隔を置いて配置し、多通路体Ｍ間の曝気領域Ｒで散気管Ｐから空気を吐出させた。
また、各曝気領域Ｒに、先述した翼片状の攪拌調整材を適宜配設した。
尚、本実験においては、多通路体Ｍは、図１２に示すような格子状構造を有する構造体を用いた。
【００７４】
従来の浄化装置ａ（比較例）では、上記特許文献３に記載された塊状浄化材ｎ、即ち、小径骨材を複数個セメント等で接着して径約７〜１５ｃｍの略球形に形成した塊状浄化材ｎを、浄化槽に充填した。
また、塊状浄化材ｎの下方に散気管を配置し、散気管から空気を吐出させた。
【００７５】
先述したように、本発明の浄化装置Ａ及び従来の浄化装置ａの原水及び処理水の流下距離は、浄化域の距離がともに１５ｍ（往路及び復路はそれぞれ７．５ｍ）とした。
また、本発明の浄化装置Ａ内及び従来の浄化装置ａ内を流下する原水の流量を調整して、装置内での原水（処理水）の滞留時間が、各浄化装置でともに３５時間（往路及び復路はそれぞれ１７．５時間ずつ）となるようにした。
尚、各浄化装置の構造上、浄化装置の浄化域の容積は、本発明の浄化装置Ａでは６．５ｍ３、従来の浄化装置ａでは７．５ｍ３であった。
【００７６】
本実験に入る前に、本発明の浄化装置Ａ及び従来の浄化装置ａのそれぞれに約３週間原水を通水して馴らし運転を行い、各浄化装置についてそれぞれ最大の浄化効率を発揮し得る条件を見出した。
具体的には、両浄化装置における曝気量の最適化や本発明の浄化装置Ａにおける攪拌調整材の使用の有無（結局、翼片状のものを用いた）等の処理条件の設定を行った。
【００７７】
因みに、この最適化の調整の中で、本発明の浄化装置Ａは、従来の浄化装置ａの３分の２の曝気量で、以下に示すように従来の浄化装置ａよりも優れた浄化効率を発揮することが分かった。
具体的には、従来の浄化装置ａでは、曝気量が７．２ｍ３／ｍ２ｈ必要であるのに対し、本発明の浄化装置Ａでは４．８ｍ３／ｍ２ｈで十分であった。
尚、以下の実験においても曝気風量はこの条件のまま（即ち、浄化装置Ａでは４．８ｍ３／ｍ２ｈ、浄化装置ａでは７．２ｍ３／ｍ２ｈ）で実験を行った。
【００７８】
〔実験〕
実験は、以上のような実験条件の下で、上記馴らし運転の後、途中２２日間の停止期間をはさんで実稼動１２０日間、原水を両浄化装置Ａ及びａに連続的に通水した。
尚、停止期間の２２日間は、実稼動の１２０日間には含まれない。
【００７９】
〔第１の実験・水質分析〕
第１の実験では、原水から汚濁物がどの程度除去されたかを調べるため、本発明の浄化装置Ａ及び従来の浄化装置ａでそれぞれ処理水（及び原水）の水質分析を行い比較した。
原水の採取は、流量調整槽５１（実施例）及び流量調整槽５２（比較例）で行い、処理水の採取は、浄化装置Ａの中間部Ａ２及び流出部Ａ３、及び浄化装置ａの中間部ａ２及び流出部ａ３で行った。
【００８０】
分析項目は、通常の水質検査で測定されるものを選んだ。
具体的には、主にＳＳ（固形浮遊物）、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、Ｔ−Ｎ（全窒素量）、Ｔ−Ｐ（全リン量）、ｎ−Ｈｅｘ（油脂分）について分析した。
【００８１】
また、上記のそれぞれの採取位置で、通水開始から約１カ月後（上記停止期間前）に１７．５時間ごとに５回データを採取し、通水開始から約４カ月後（上記停止期間後）に３５時間ごとに６回データを採取し、上記各分析項目について、それぞれ濃度（単位はｍｇ／リットル）を測定した。
更に、各分析項目について全１１回の濃度データの平均値を計算し、下記の計算式に基づいて除去率を計算した。
（計算式）〔（原水中の濃度）−（採取位置での濃度）〕／（原水中の濃度）×１００％
測定結果及び計算結果を表１に示す。
【００８２】
【表１】
2004050173.tif 000003
【００８３】
〔第２の実験・残留ＳＳ量の計量〕
上記第１の実験において、原水や処理水中からＳＳ等が効率よく除去されるといっても、好気性微生物がＳＳ等を取り込んで増殖し、活性汚泥となって装置内に残留したのでは、活性汚泥の発生を極力抑えるという本発明の本来の目的を達成できない。
そこで、第２の実験では、従来の浄化装置ａ（比較例）と比較して、本発明の浄化装置Ａ（実施例）が有機物性汚濁排水（原水）中の汚濁物（有機物）をＣＯ２やＮ２の形に効率よく変換し、活性汚泥の発生をより少量に抑えることができるかどうかを調べる実験を行った。
【００８４】
しかし、ＣＯ２は比較的水に溶解し易く、Ｎ２は曝気中にも大量に含まれる等の理由で、直接測定するのは困難である。
そのため、第２の実験では、活性汚泥の発生につながる浄化装置内の残留ＳＳ量を測定することにより本発明の浄化装置Ａと従来の浄化装置ａを比較した。
【００８５】
この第２の実験では、各浄化装置への通水の終了時（１２０日目）に、本発明の浄化装置Ａの往路及び復路からそれぞれ多通路体及び攪拌調整材を、及び従来の浄化装置ａの往路及び復路からそれぞれ塊状浄化材をそれぞれ取り出して、残留ＳＳの量を調べた（以下、多通路体、攪拌調整材、及び塊状浄化材を、まとめて接触材という場合がある）。
図１３は、それぞれの浄化装置における接触材の取り出し位置を示す概略図であり、（Ａ）は本発明の浄化装置における平面図、（Ｂ）はその縦断面図、（Ｃ）は従来の浄化装置における平面図、（Ｄ）はその縦断面図を示す。
【００８６】
接触材は、本発明の浄化装置Ａ及び従来の浄化装置ａの往路及び復路のそれぞれほぼ中央付近から１カ所ずつ採取した。
本発明の浄化装置Ａにおいては、多通路体Ｍの通路ｍに残留している液状物（フロック等）及び通路ｍや攪拌調整材の表面に付着している付着物（ＳＳや粘着性微生物等）の重量を測定し、更に多通路体Ｍ等を取り出した部分に残留する原水（処理水）の残留ＳＳ濃度を測定した。
【００８７】
そして、往路から採取した接触材におけるデータを往路全体（７．５ｍ）の場合に換算し、復路から採取した接触材におけるデータを復路全体（７．５ｍ）の場合に換算した。
このようにして得られた残留ＳＳ量（単位はｋｇ）及び浄化装置Ａの単位容積当たりの残留ＳＳ量（単位はｋｇ／ｍ３）を表２に示す。
【００８８】
【表２】
2004050173.tif 000004
【００８９】
また、従来の浄化装置ａでも、本発明の浄化装置Ａと同様に、小径骨材を複数個接着して形成した塊状浄化材ｎの内部に溜まった液状物（フロック等）及びその表面や内部に付着している付着物（ＳＳや粘着性微生物等）の重量を測定し、残留する原水（処理水）の残留ＳＳ濃度を測定し、単位容積当たりの残留ＳＳ量（単位はｋｇ／ｍ３）を計算した。
その結果を表３に示す。
【００９０】
【表３】
2004050173.tif 000005
【００９１】
尚、本発明の浄化装置Ａでは多通路体Ｍ及び攪拌調整材を装置から引き抜き、従来の浄化装置ａでは塊状浄化材ｎを図１３（Ｄ）に示すように、断面楔形状に掘り出した。
その際、従来の浄化装置ａの塊状浄化材ｎには、上下方向にわたってその表面や内部にほぼ均等にＳＳが付着しており、またその内部に溜まった液状物も上下方向で量的にムラなくほぼ均等に溜まっていたため、本発明のように断面矩形状に掘り出さずに、断面楔形状に掘り出してもその結果に影響はない。
【００９２】
〔評価〕
表１に示した第１の実験の結果から、本発明の浄化装置Ａでは、ＳＳ（固形浮遊物）及びＣＯＤ（化学的酸素要求量）の測定濃度（特に流出部における測定濃度）が従来の浄化装置ａの測定濃度より大幅に小さくなっている（即ち除去率が大幅に良くなっている）ことが分かる。
また、本発明の浄化装置Ａは、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）及びＴ−Ｎ（全窒素量）の濃度においても僅かに従来の浄化装置ａより成績がよい。
【００９３】
一方、第２の実験の結果を比較すると（表２及び表３参照）、本発明の浄化装置Ａでは、従来の浄化装置ａより、接触材に付着し或いはその内部に溜まったフロック等の量が少なくなっていることが分かる。
これは、本発明の浄化装置Ａでは従来の浄化装置ａより活性汚泥の発生量が少なく抑えることができることを明確に示している。
【００９４】
さて、通常、ＢＯＤの除去率は主に好気性微生物による汚濁物の分解能力を表し、ＣＯＤの除去率は主に好気性微生物と嫌気性微生物による分解能力を表すとされていることを考慮すると、上記の結果から次のようなことが分かる。
第一に、第１の実験においてＳＳの濃度が大幅に減少しているということ及びＢＯＤが８０％以上除去されていることから、本発明の浄化装置Ａでは、水中で形成された浮遊状の好気性微生物のフロックや、曝気領域に配置された攪拌調整材の表面上で形成されたフロックの同化作用や異化作用が効率的に機能していることが分かる。
【００９５】
また、多通路体Ｍの通路ｍを閉塞するように集合したフロック内で、好気性微生物が溶存酸素を使ってフロック中に取り込まれたＳＳを取り込み或いは分解する作用も有効に機能している。
そのため、原水中の固形浮遊物（ＳＳ）が、同化作用により微生物に取り込まれ（それにより微生物が増殖する）或いは異化作用によりＣＯ２等に分解されて原水中から除去されるのである。
【００９６】
第二に、第１の実験においてＣＯＤが６０％近く除去されていることから（従来の浄化装置ａでの除去率は４２％）、本発明の浄化装置Ａではフロックの集合によりフロック内に嫌気状態が有効に形成され、嫌気性微生物による分解も効果的に機能していることが分かる。
【００９７】
原水（化学工場の総合排水）の性状調査によれば、この原水は、活性炭が固形浮遊物（ＳＳ）に多く含まれ、有機物の成分は主にアルギン酸であり、更に臭化物イオン（Ｂｒ−）が多く含まれるという特徴を有している。
このように、この実験に用いた原水は、微生物の生育や微生物による生物分解が比較的困難な排水であるといえる。
【００９８】
しかし、本実験は、本発明の浄化装置Ａが、このような厳しい原水条件の下でも、多通路体Ｍの通路ｍ内でフロックを有効に集合させて嫌気状態を形成し嫌気性微生物の分解作用を有効に機能させ得るものであることを示している。
より微生物の生育に適した条件の原水の浄化においては、更に効率的に原水を浄化し得るものであることは、容易に理解できるであろう。
【００９９】
第三に、上記の第１の実験の結果を見ただけでは、原水中からのＳＳの効率的な除去の原因が、主に、好気性微生物の同化作用（即ち好気性微生物の増殖）によるものであるか、或いは異化作用（即ちＣＯ２等への分解）によるものであるかは判明しない。
また、第２の実験の結果（表２及び表３参照）を比較すると、本発明の浄化装置Ａでは、従来の浄化装置ａより残留ＳＳ量が少なくなっている。
【０１００】
しかし、その一方で、本発明の浄化装置Ａにおいても、特に往路の多通路体Ｍの通路ｍでは、比較的多量の液状物（フロック等）が発生している（１１．４ｋｇ）。
これらのことと上記第一及び第二の考察から総合すると、本発明の浄化装置Ａが原水からＳＳやＢＯＤ、ＣＯＤ等を高い除去率で除去できるのは、先述したように、曝気による好気性微生物の増殖→フロック成長→多通路体の通路内への集合→死滅→嫌気性微生物による低分子化合物への分解→原水への溶解→曝気による好気性微生物の増殖→…という浄化サイクルが効率よく繰り返され、結果的に好気性微生物や嫌気性微生物による異化作用により原水中の有機物がＣＯ２やＮ２に効果的に分解されるからであると考えられる。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明によれば、フロックを嫌気状態にすることにより増殖した好気性微生物を死滅させることで、活性汚泥の発生を極力抑えることができる。
また、浄化サイクルを形成することで、家庭排水等に含まれる有機物性汚濁物を効果的にＣＯ２やＮ２の形に効率よく変換して排水中から除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の有機物性汚濁排水の浄化方法の原理を説明する図である。
【図２】図２は、フロックを集合させる原理を概略的に説明する図である。
【図３】図３は、フロックを集合させる原理を概略的に説明する図である。
【図４】図４は、フロックを集合させる原理を概略的に説明する図である。
【図５】図５は、フロックが嫌気状態となり低分子化合物に分解された状態を概略的に説明する図である。
【図６】図６は、可溶化したフロックが排水中に分散・溶解する状態を概略的に説明する図である。
【図７】図７は、本発明における浄化サイクルを説明する図である。
【図８】図８は、浄化サイクルを形成しうる浄化装置の構成例の概要を説明する図である。
【図９】図９は、本発明の浄化装置で用いられる多通路体の具体例を示す図である。
【図１０】図１０は、浄化槽を隔離壁により上下に分けた浄化装置の構成例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例における実験設備を説明する模式図である。
【図１２】図１２は、格子状構造を有する多通路体を示す図である。
【図１３】図１３は、それぞれの浄化装置における接触材の取り出し位置を示す概略図であり、（Ａ）は本発明の浄化装置における平面図、（Ｂ）はその縦断面図、（Ｃ）は従来の浄化装置における平面図、（Ｄ）はその縦断面図を示す。
【図１４】図１４は、好気性微生物による有機性汚濁物の変換経路を示す図である。
【図１５】図１５は、嫌気性微生物の異化作用を含む有機性汚濁物の変換経路を示す図である。
【符号の説明】
Ａ…本発明の浄化装置
ａ…従来の浄化装置
Ａ１、ａ１…流入部
Ａ２、ａ２…中間部
Ａ３、ａ３…流出部
Ｂ…通路体
ｂ…中空部
Ｃ…浄化された処理水
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２…有機物性汚濁排水
Ｆ、Ｆ１、Ｆ２…フロック
Ｉ…流入部
Ｌ…浄化域
Ｍ…多通路体
ｍ…通路
ｎ…塊状浄化材
Ｏ…流出部
Ｐ…散気管
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２…曝気領域
Ｓ…接触面
Ｔ…処理槽
Ｗ…隔離壁
１…化学工場
２…水処理施設
３…調整槽
４…分配槽
５１、５２…流量調整槽
６１、６２…処理水観察槽
【図１】
2004050173.tif 000006
【図２】
2004050173.tif 000007
【図３】
2004050173.tif 000008
【図４】
2004050173.tif 000009
【図５】
2004050173.tif 000010
【図６】
2004050173.tif 000011
【図７】
2004050173.tif 000012
【図８】
2004050173.tif 000013
【図９】
2004050173.tif 000014
【図１０】
2004050173.tif 000015
【図１１】
2004050173.tif 000016
【図１２】
2004050173.tif 000017
【図１３】
2004050173.tif 000018
【図１４】
2004050173.tif 000019
【図１５】
2004050173.tif 000020