(57)【要約】【課題】高濃度の有機性排水を河川等の公共水域に十分放流可能な水にまで浄化することができ、しかも装置コストおよびランニングコストの低減を期すことのできる浄化処理装置を提供する。【解決手段】処理前の有機性排水たる原水が１次処理槽７内の木質細片１４層を通過して１次処理水として送出される１次処理部１と、１次処理水が２次処理槽３２内の木質細片１４層を通過して２次処理水として送出される２次処理部２と、嫌気処理槽４６、４７と好気処理槽４８、４９を繰り返し循環させられた処理水が３次処理水として送出される３次処理部３と、気液混合器にて混合したオゾンと３次処理水がオゾン反応槽内にて十分に接触させられて有機物の分解および脱色、脱臭が十分に行なわれた３次処理水が放流可能な４次処理水として送り出される４次処理部４とを備える構成とした。【選択図】　図１
2004050127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）　処理前の有機性排水たる原水を貯留する第１貯留槽と、攪拌装置を備える槽内に微生物担体たる木質細片が収容され、同第１貯留槽内に設けられた送水ポンプの駆動により原水が上記木質細片に散布される１次処理槽を備え、この１次処理槽内の木質細片層を通過した原水が１次処理水として送り出される１次処理部
（ｂ）　上記１次処理水を貯留する第１受水槽と、攪拌装置を備える槽内に微生物担体たる木質細片が収容され、第１受水槽からの１次処理水が上記木質細片に散布される２次処理槽と、同２次処理槽内に空気を常時供給するブロアを備え、２次処理槽内の木質細片層を通過した１次処理水が２次処理水として送り出される２次処理部
（ｃ）　上記２次処理水を貯留する第２受水槽を備え、また、オーバーフロー管にて直列に接続された嫌気処理槽と好気処理槽を備え、嫌気処理槽と好気処理槽とを流過した処理水のうちの一定量がこれら嫌気処理槽と好気処理槽との間に上記オーバーフロー管とは別に設けた還流管の送水ポンプの駆動により、嫌気処理槽と好気処理槽の間を繰り返し循環させられ、前記第２受水槽から同槽内の送水ポンプの駆動により嫌気処理槽と好気処理槽に２次処理水が供給されてオーバーフローした処理水が３次処理水として送り出される３次処理部
（ｄ）　上記３次処理水を貯留する第３貯留槽と、同第３貯留槽内の送水ポンプの駆動により送水管を介して３次処理水が供給されるオゾン反応槽を備え、上記送水管の途中に、オゾン発生装置からのオゾンが供給され、このオゾンと送水管内の３次処理水とを混合せしめる気液混合器とを備え、オゾン反応槽内にてオゾンと十分に接触して有機物の分解および脱色、脱臭が十分に行なわれた３次処理水が放流可能な４次処理水として送り出される４次処理部
上記（ａ）〜（ｄ）の１次乃至４次処理部をこの順に備える高濃度有機性排水の浄化処理装置。
【請求項２】
前記１次処理部は、複数基の１次処理槽を並列に備え、前記第１貯留槽からの原水が所定日数のサイクルでいずれかの１次処理槽に順次供給され、原水が供給されない１次処理槽においては、所定の間隔で前記攪拌装置による木質細片の攪拌が行なわれるようにした請求項１に記載の高濃度有機性排水の浄化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は豚舎等の畜産施設から排出されるし尿や、食品加工工場からの排水あるいは一般家庭からの生活雑排水等の有機性排水中を、河川等の公共水域に放流することができるように浄化処理するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
有機性排水の浄化処理には従来から活性汚泥法や固液分離法等の主に下水処理場で用いられる処理方法や、微生物の好気性発酵による堆肥化処理等の各種の方法がある。
【０００３】
従来の殆どの処理方法では、処理後に多量の余剰汚泥や堆肥が発生し、余剰汚泥が発生する方法の場合は余剰汚泥を焼却処分や埋め立て処分するが、大気汚染や土壌汚染等の新たな環境汚染を惹き起こすおそれがあり、堆肥が発生する方法の場合は微生物担体を頻繁に補充しなければならず、ランニングコストが嵩み、また、処理施設が農業地域に隣接していなければ堆肥の利用が円滑に行なわれず、堆肥の処分方法も問題となる。
【０００４】
ところで、微生物の好気性発酵による処理方法では上述した堆肥化以外に有機物を炭酸ガス、アンモニア、水及び無機塩等にまで分解する方法もあり、この場合には木質細片等の微生物担体に担持された微生物への十分な空気の供給、担体中の水分量及び温度の管理を厳密に行なわなければならない。
【０００５】
また、有機排水の浄化処理する他の方法として、有機排水中にオゾンを混入する方法や活性炭によって吸着・濾過する方法があり、これらの方法では有機排水の脱色を行なうこともできるが、いずれの方法も多量の有機性排水を処理するためにはコストが非常に嵩むという問題があって実用的でない。
【０００６】
すなわち、オゾンによる方法の場合は殺菌や脱色の作用を十分に得るためには大規模なオゾン生成装置が必要となり、活性炭による方法の場合は活性炭を頻繁に交換する必要があって活性炭の再生用施設も設けなければならず、いずれの方法も少量の排水かあるいは有機物濃度の極めて低い排水に対しては有効であるが、畜産施設から排出されるし尿や、食品加工工場からの排水のように排出量が大であって高濃度の有機性排水に対する処理方法としては採用できない。
【０００７】
【目的】
本発明の目的とするところは、大量に排出される高濃度の有機性排水を河川等の公共水域に十分放流可能な水にまで浄化することができ、しかも装置コストおよびランニングコストの低減を期すことのできる浄化処理装置を提供することにある。
【０００８】
【発明の構成】
上記目的を達成するために、本発明に係る処理装置は、処理前の有機性排水たる原水を貯留する第１貯留槽と、攪拌装置を備える槽内に微生物担体たる木質細片が収容され、同第１貯留槽内に設けられた送水ポンプの駆動により原水が上記木質細片に散布される１次処理槽を備え、この１次処理槽内の木質細片層を通過した原水が１次処理水として送り出される１次処理部と、上記１次処理水を貯留する第１受水槽と、攪拌装置を備える槽内に微生物担体たる木質細片が収容され、第１受水槽からの１次処理水が上記木質細片に散布される２次処理槽と、同２次処理槽内に空気を常時供給するブロアを備え、２次処理槽内の木質細片層を通過した１次処理水が２次処理水として送り出される２次処理部と、上記２次処理水を貯留する第２受水槽を備え、また、オーバーフロー管にて直列に接続された嫌気処理槽と好気処理槽を備え、嫌気処理槽と好気処理槽とを流過した処理水のうちの一定量がこれら嫌気処理槽と好気処理槽との間に上記オーバーフロー管とは別に設けた還流管の送水ポンプの駆動により、嫌気処理槽と好気処理槽の間を繰り返し循環させられ、前記第２受水槽から同槽内の送水ポンプの駆動により嫌気処理槽と好気処理槽に２次処理水が供給されてオーバーフローした処理水が３次処理水として送り出される３次処理部と、上記３次処理水を貯留する第３貯留槽と、同第３貯留槽内の送水ポンプの駆動により送水管を介して３次処理水が供給されるオゾン反応槽を備え、上記送水管の途中に、オゾン発生装置からのオゾンが供給され、このオゾンと送水管内の３次処理水とを混合せしめる気液混合器とを備え、オゾン反応槽内にてオゾンと十分に接触して有機物の分解および脱色、脱臭が十分に行なわれた３次処理水が放流可能な４次処理水として送り出される４次処理部とを備える構成のものとしてある。
【０００９】
また、前記１次処理部は、複数基の１次処理槽を並列に備え、前記第１貯留槽からの原水が所定日数のサイクルでいずれかの１次処理槽に順次供給され、原水が供給されない１次処理槽においては、所定の間隔で前記攪拌装置による木質細片の攪拌が行なわれるようにした構成のものとしてある。
【００１０】
【実施例】
本発明に係る浄化処理装置の実施例を添付図面に示す具体例に基づいて説明する。
本発明の浄化処理装置は、１次処理から４次処理の４段階の処理過程によって有機性排水の浄化処理を行なう構成としてあり、１次処理部１と２次処理部２では主として浮遊物質量（ＳＳ）および生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）を低減せしめ、３次処理部３においては窒素含有量および燐含有量を低減せしめ、４次処理部４においては主として化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の低減と殺菌および脱色を行なう構成としてあり、以下に各処理部の具体的な構成について説明する。
【００１１】
＜１次処理部＞
１次処理部１は、図２に示されるように沈砂槽５と第１貯留槽６に続いて２基の１次処理槽７、７を並列に設けてあって、沈砂槽５によって畜舎等の有機性排水の排出源からの原水（処理前の有機性排水）中から寸法の大きな固形混入物や比重の大なる汚泥を除去し、第１貯留槽６に一旦原水を貯留することによって１次処理槽７、７への原水の供給を制御し、さらに１次処理槽７、７によって原水中の有機物を濾過し、微生物の高温好気性発酵によって有機物を分解、消化する構成としてある。
【００１２】
前記沈砂槽５は、原水供給用の原水管８が接続された入口５ａに例えば金網よりなるストレーナ９を有し、このストレーナは原水中の大きな寸法の固形混入物を分離・除去するためのものとしてあって着脱可能に設けられており、ストレーナを取り外すと入口５ａはメンテナンスホールとして使用できるようになっていて、沈砂槽内に汚泥が堆積した場合には同入口５ａから例えばバキューム車によって汚泥を吸引除去する。
【００１３】
また、沈砂槽５内には送水ポンプＰ１を設けてあり、この送水ポンプに一端が接続された送水管１０の他端が前記第１貯留槽６に接続されている。
【００１４】
上記第１貯留槽６内には、槽外に設けられたブロアＢＬ１から送気管１１を介して外気が常時供給され、この外気の供給によって有機物が槽内に沈殿するのを防止し、かつ若干の曝気処理作用が得られるようにしてあり、また、この第１貯留槽内には２台の送水ポンプＰ２ａ、Ｐ２ｂを設けてあって、各ポンプに一端が接続された送水管１２、１２が２基の１次処理槽７、７それぞれに接続されている。
【００１５】
上記１次処理槽７は、図３、４に示されるようにケーシング１３内に、微生物担体たる木質細片１４を収容してあって、攪拌装置１５の駆動によって木質細片を攪拌できるようにしてある。
【００１６】
具体的には、ケーシング１３内に縦仕切板１３ａによって攪拌室１６とモータ室１７に区画され、攪拌室内に前記木質細片１４が収容されているとともに攪拌装置１５が設けられている。
【００１７】
この攪拌装置１５は、回転軸１８まわりに互いに巻き方向の異なる左右の螺旋状の羽根１５ａ、１５ｂを有し、回転軸１８の一端がモータ室１７内に臨み、モータＭ１の回転軸とプーリ機構１９を介して接続されていて、回転軸の回転駆動によって木質細片を攪拌する構成となっている。
【００１８】
前記攪拌室１６内の上部には、前記第１貯留槽６からの送水管１２に続く散水管２０が設けられており、この散水管は下側に多数の散水口を有し、これらの散水口から木質細片１４上全体に原水を散布できるようになっている。
【００１９】
また、攪拌室１６の下部における底板１３ｂは、前記攪拌羽根１５ａ、１５ｂの回転軌跡に倣う断面半円状に形成されていて、底板１３ｂの下部にドレンパン２１が設けられており、このドレンパンは底板に設けた透水板２２の孔によって攪拌室１６内と連通し、ドレンパンに一端が接続された送水管２３ａの他端がケーシング１３外に導出されている。
【００２０】
前記透水板２２は例えばステンレス製パンチングメタル等の有孔板で構成されていて、孔は水が十分に透過し、かつ目詰まりを起こさないが、木質細片は通過できない径、例えば１．２〜２．５ｍｍ程度とする。
【００２１】
また、前記攪拌室まわりにはヒータ２４を設けてあり、外気温度の低い冬季においても攪拌室内の温度が微生物の発酵に十分な温度を維持できるようにしてある。
【００２２】
さらに、ケーシング１３の上部には着脱式の蓋を有するメンテナンスホール２５を設けてあり、このメンテナンスホールから攪拌室内の点検、修理や木質細片の補充を行なうことができるようになっている。
【００２３】
なお、図３、４中の符号２６は攪拌室内への給気口、２７は排気口を示しており、微生物の好気性発酵に十分な空気が供給されるようにしてあり、必要に応じて排気口２７に脱臭器を設ける場合もある。
【００２４】
各１次処理槽７、７からの送水管２３ａ、２３ａの他端は送水管２３の一端に合流するように接続されていて、同送水管２３の他端は２次処理部２の第１受水槽２８に接続されており、前記１次処理槽７、７を通過した処理水は１次処理水として２次処理部２へ送られる。
【００２５】
＜２次処理部＞
２次処理部２は、図５に示されるように第１受水槽２８、曝気槽２９、沈殿槽３０、第２貯留槽３１および２次処理槽３２がこの順に直列に接続された構成となっていて、第１受水槽２８で１次処理水を一旦溜め、曝気槽２９で１次処理水中の有機物を好気性発酵により分解し、沈殿槽３０で比重の大なる汚泥を除去し、第２貯留槽３１によって２次処理槽３２へ送る処理水の供給を制御し、さらに２次処理槽３２によって１次処理水中の有機物を濾過し、微生物の高温好気性発酵によって有機物を分解、消化する構成としてある。
【００２６】
前記第１受水槽２８内には送水ポンプＰ３を設けてあり、この送水ポンプに一端が接続された送水管３３の他端が曝気槽２９に接続されている。
【００２７】
上記曝気槽２９内には、槽外に設けられたブロアＢＬ２から送気管３４を介して外気が常時供給され、この外気の供給によって１次処理水内に棲息する好気性微生物が有機物の分解、消化を行なう。
【００２８】
曝気槽２９はオーバーフロー管３５によって沈殿槽３０に接続されていて、この沈殿槽は下部が下細りテーパー状に形成されていて沈殿物たる汚泥を後述する下部排出管３０ａから排出しやすい形状に構成してあり、沈殿槽の適所には外部から沈殿物の堆積状態を目視できるように覗き窓３０ｂを設けてある。
【００２９】
上記沈殿槽３０はさらにオーバーフロー管３６によって第２貯留槽３１に接続されていて、この第２貯留槽内の水は同槽内に設けられた送水ポンプＰ４の駆動によって送水管３７を経て前記２次処理槽３２の散水管３８に送られるようになっている。
【００３０】
２次処理槽３２は有底、有蓋の円筒状に構成されていて、槽内下部が例えばステンレス製パンチングメタル等の有孔板よりなる透水板３９で仕切られており、この透水板上に微生物担体たる木質細片１４を収容してある。
【００３１】
なお、上記透水板３９の孔は前述した１次処理槽７の透水板と同様に、水が十分に透過し、かつ目詰まりを起こさないが、木質細片は通過できない径、例えば１．２〜２．５ｍｍ程度とする。
【００３２】
また、２次処理槽３２は攪拌装置４０を備えていて、この攪拌装置は２次処理槽の中心部を上下に縦断する回転軸４０ａまわりに棒状の攪拌体４０ｂ、４０ｂを備え、前記回転軸が２次処理槽の蓋部上に設けたモータＭ２によって回転駆動される構成のものとしてある。
【００３３】
さらに、２次処理槽３２内には、槽外に設けられたブロアＢＬ３から送気管４１を介して外気が常時供給され、この外気の供給によって２次処理槽内の木質細片に担持されている微生物に十分な空気が供給されるようにしてあって、送気管からの外気は木質細片内を通過して槽上部に設けた排気口３２ａから外部に排出されるようになっている。
【００３４】
上記送気管４１の槽内側は例えば槽内壁に沿ってループ状に構成され、このループ状の部分に多数の通気孔をあけたものとしてある。
なお、前記２次処理槽３２の外周には槽内が高温好気性発酵に適した温度に維持されるよう１次処理槽７と同様にヒータ３２ｂを設けてある。
【００３５】
また、２次処理槽３２の蓋部と側面下部にはそれぞれ着脱可能な蓋を有するメンテナンスホール３２ｃ、３２ｄが設けられていて、槽内の木質細片１４の交換や槽内の機構の保守点検を容易に行なうことができるようにしてある。
【００３６】
上述のように構成された２次処理槽３２の下部には、槽内の処理水を外部へ送り出す送水管４２の一端が接続されていて、木質細片１４層を通過し、透水板３９を透過して槽内下部に流下した１次処理水が２次処理水として３次処理部３に送られるようになっている。
【００３７】
前記曝気槽２９、沈殿槽３０および第２貯留槽３１の各下部には、それぞれ槽内の下部に沈殿する汚泥を排出するための下部排出管２９ａ、３０ａ、３１ａがそれぞれ接続されていて、これら排出管の他端はそれぞれ通常は閉ざされているが、各槽内の沈殿物を排出する際に開かれる開閉バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３を介して第１ドレン槽４３に接続されていて、同ドレン槽４３内の処理水および沈殿物は同ドレン槽内に設けたポンプＰ５の駆動により、戻し管４４を介して前記１次処理部の第１貯留槽６に送られるようになっている。
【００３８】
なお、上記第１ドレン槽４３から第１貯留槽６へ処理水および沈殿物を戻す作業は、メンテナンス時にのみ行なうので、上記ポンプＰ５および戻し管４４を設けず、メンテナンス時に携帯用の水中用ポンプと同ポンプに接続されたホースを使用して行なう場合もある。
【００３９】
＜３次処理部＞
３次処理部３は、図６に示されるように第２受水槽４５、第１嫌気処理槽４６、第２嫌気処理槽４７、第１好気処理槽４８および第２好気処理槽４９をこの順に直列に接続し、かつ第２好気処理槽４９内の水を第１嫌気処理槽４６に戻す還流管５０を備える構成となっており、第２受水槽において嫌気処理槽および好気処理槽への水の供給量を調整し、第１および第２の嫌気処理槽４６、４７においては嫌気性菌によって、また第１および第２の好気処理槽４８、４９においては好気性菌によって有機物の分解、消化が行なわれ、さらに上記還流管によって好気処理槽から嫌気処理槽へ処理水を還流することにより、嫌気処理および好気処理を繰り返して水中の窒素成分および燐成分を分解する構成となっている。
【００４０】
前記第２受水槽４５内には送水ポンプＰ６を設けてあり、この送水ポンプに一端が接続された送水管５１の他端が第１嫌気処理槽４６に接続されている。
【００４１】
第１嫌気処理槽４６および第２嫌気処理槽４７内にはいずれも嫌気性菌を繁殖させるための床５２を設けてあり、この床は例えば金網内にゴルフボール大の多数の黒炭を収容したものとしてあって、メンテナンス時には金網を槽内から引き上げることによって黒炭の交換や洗浄等の作業を行なうことができるようにしてある。
【００４２】
前記第１および第２の好気処理槽４８、４９内には、槽外に設けられたブロアＢＬ４から延びる送気管５３の各分岐管５３ａ、５３ｂにより、外気が常時供給され、この外気の供給によって水中に棲息する好気性菌が有機物の分解、消化を行なうようになっている。
【００４３】
なお、上記第１嫌気処理槽４６と第２嫌気処理槽４７との間、同第２嫌気処理槽と第１好気処理槽４８との間および同第１好気処理槽と第２好気処理槽４９との間はいずれもオーバーフロー管５４ａ、５４ｂ、５４ｃで接続されている。
【００４４】
しかして、第２好気処理槽４９に一端が接続された前記還流管５０の他端は、送水ポンプＰ７を介して第１嫌気処理槽４６に接続してあり、第２好気処理槽内から常に一定量の処理水を第１嫌気処理槽に戻すようにしてあり、その還流量は例えば第２受水槽４５から第１嫌気処理槽４６に送られる処理水の総量の１０倍程度とする。
【００４５】
したがって、還流管５０によって第１嫌気処理槽４６に戻される処理水と同量の処理水は常に第１嫌気処理槽から第１好気処理槽を循環し、第２受水槽４５から第１嫌気処理槽４６に送られた処理水と同量の処理水が第２好気処理槽４９からオーバーフロー管５５によって４次処理部４へ３次処理水として送り出される。
【００４６】
前記第１および第２の嫌気処理槽と、第１および第２好気処理槽の各下部には、前述した２次処理部２と同様に、それぞれ槽内の下部に沈殿する汚泥を排出するための下部排出管４６ａ、４７ａ、４８ａ、４９ａがそれぞれ接続されていて、これら排出管の他端はそれぞれ通常は閉ざされているが、各槽内の沈殿物を排出する際に開かれる開閉バルブＶ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７を介して第２ドレン槽５６に接続されていて、同ドレン槽５６内の水および沈殿物は同ドレン槽内に設けたポンプＰ８の駆動により、戻し管５７を介して前記１次処理部の第１貯留槽６に送られるようになっている。
【００４７】
なお、上記第２ドレン槽５６から第１貯留槽６へ処理水および沈殿物を戻す作業は、前述した第１ドレン槽４３から第１貯留槽６へ戻す作業と同様にメンテナンス時にのみ行なうので、上記ポンプＰ８および戻し管５７を設けず、メンテナンス時に携帯用の水中用ポンプと同ポンプに接続されたホースを使用して行なう場合もある。
【００４８】
上述した３次処理部の構成では、２つの好気処理槽４８、４９にブロアＢＬ４からの空気を供給するようにしてあるが、下段の好気処理槽４９には空気を供給せず、この処理槽４９を好気処理槽としてではなく、汚泥を沈殿させて分離するための整水槽として使用する場合もある。
【００４９】
＜４次処理部＞
４次処理部４は、図７に示されるように第３貯留槽５８、オゾン発生装置５９、オゾン反応槽６０および点検槽６１を備え、第３貯留槽５８からの３次処理水にオゾン発生装置５９からのオゾンを混入し、オゾン反応槽６０内にてオゾンを処理水と十分に接触させ、３次処理水の有機物を分解するとともに、殺菌及び脱色を行なう構成としてある。
【００５０】
上記第３貯留槽５８内には送水ポンプＰ９が設けられていて、この送水ポンプに一端が接続された送水管６２の他端が気液混合器６３を介してオゾン反応槽６０に接続されている。
【００５１】
前記オゾン発生装置５９は、酸素濃縮部５９ａとオゾン発生部５９ｂを備え、外部のコンプレッサ６４から供給される圧縮空気中の酸素が酸素濃縮部５９ａにて濃縮されてオゾン発生部５９ｂに送られ、このオゾン発生部内における放電によってオゾンが生成される構成のものとしてあり、オゾン発生部には例えば回転電極式のものを使用する。
【００５２】
オゾン発生装置５９のオゾン出口に一端が接続されたオゾン送り管６５の他端は前記気液混合器６３に接続されていて、この気液混合器６３にて第３貯留槽５８からの３次処理水とオゾンが混合されるようになっており、気液混合器には例えばスタティックミキサを使用する。
【００５３】
しかして前記送水管６２のオゾン反応槽６０側の端部は、同オゾン反応槽内の底部中央に設けた攪拌器６６上に臨むように設けられていて、この攪拌器６６は基台６６ａの上部に鉛直軸まわりに回転可能に取り付けられた回転体６６ｂを備えるものとしてあり、この回転体は上部が拡がる中空円錐状にして上部が開口する形状のものとしてあり、側面に多数のフラップを有し、回転体に上部から水が吹き付けられると回転体が鉛直軸まわりに回転して槽内の水を攪拌する構成となっている。
【００５４】
また、オゾン反応槽６０の下部に一端が接続され、攪拌用ポンプＰ１０を途中に備える送水管６７の他端がオゾン反応槽内の水面よりも上部に臨んでおり、上記攪拌用ポンプＰ１０の駆動により槽内下部の水が槽内上部に汲み上げられて、前記攪拌器とともに槽内の水を攪拌してオゾンと処理水とが十分に接触できるようになっている。
【００５５】
なお、上記オゾン反応槽６０、攪拌器６６、送水管６７および攪拌用ポンプＰ１０は、いずれもオゾンの強力な酸化力に対する耐蝕性を有するものを使用する。
【００５６】
上記オゾン反応槽６０に一端が接続されたオーバーフロー管６８の他端は点検槽６１内に臨んでおり、第３貯留槽５８からオゾン反応槽６０に供給された処理水とほぼ同量の処理水が４次処理水として点検槽６１に送られる。
【００５７】
上記点検槽６１は、４次処理水の水質が放流可能なものであるか否かを定期的に点検するために設けられたものであり、また、オゾン反応槽において水中に混入されたオゾンがそのまま放流されないよう、点検槽内に一旦貯留することによって残留オゾンがこの点検槽内で自然分解できるようにしてあり、点検槽内の４次処理水はオーバーフロー管よりなる放流管６９によって河川等の公共水域に排出される。
【００５８】
なお、この点検槽６１と第１貯留槽６との間に、途中にポンプを備える戻し管を設け、装置の不具合によって浄化が十分に行なわれない場合には上記ポンプを駆動せしめて点検槽内の４次処理水を第１貯留槽に戻し、浄化処理をやり直すことができるようにする場合もある。
【００５９】
次ぎに、上述のように構成した本発明の装置の作用を、養豚施設のし尿を原水とし、１日に５ｍ３の原水を浄化する場合の具体例に基づいて説明する。
【００６０】
まず、１次処理部１における沈砂槽５、第１貯留槽６および１次処理槽７の容量をいずれも例えば４ｍ３とし、沈砂槽５内の送水ポンプＰ１および第１貯留槽６内の送水ポンプＰ２ａ、Ｐ２ｂにいずれも送水能力が１００リットル／分程度のものを使用する。
【００６１】
各送水ポンプＰ１、Ｐ２ａおよびＰ２ｂは、いずれも槽内の水位が所定の上限値になると一定時間あるいは水位が所定の下限値になるまで駆動されるように構成してあり、沈砂槽５内の水位が上昇して上限値に達すると同槽内の原水は送水ポンプＰ１の駆動によって第１貯留槽６に送られ、また第１貯留槽６内の水位が上昇して上限値に達すると同槽内の原水は２台の送水ポンプＰ２ａ、２ｂのうちのいずれか一方の駆動によって２基の１次処理槽７、７のうちのいずれか一方に供給される。なお、上記２台の送水ポンプＰ２ａ、Ｐ２ｂの駆動は１日交代で行なわれるものとしてあり、具体的な駆動制御については後述する。
【００６２】
しかして、１次処理槽７に送られた原水は散水管２０によって攪拌室１６内の木質細片１４に散布され、木質細片層を通過して透水板２２の孔を透過し、ドレンパン２１から送水管２３ａ、２３を経て２次処理部に送られる。なお、原水中の有機物は、木質細片を流過する際にその大部分が木質細片に付着して除去される。
【００６３】
１次処理槽７内においては、原水が貯留されることなく濾過されて透水板２２の孔から送り出されるので、木質細片１４の水分量は木質細片の保水量だけになって有機物の発酵に好適な６５％前後に維持され、しかも過剰な水分がないので、温度は微生物の発酵による発熱と、必要に応じては攪拌室まわりのヒータ２４の加熱によって有機物の発酵に好適な４０〜７０℃に保たれ、木質細片に付着した有機物は、木質細片に担持されている微生物の活発な高温・好気性発酵によって炭酸ガス、アンモニア、水及び無機塩等にまで分解、消化される。
【００６４】
前述したように、２台の送水ポンプＰ２ａ、Ｐ２ｂの駆動が１日交代で行なわれ、したがって２基の１次処理槽７、７は一方の１次処理槽へ原水が供給される給水日であれば他方の１次処理槽は給水休止日となり、この給水休止日の間に所定の時間おきに攪拌装置１５による木質細片の攪拌が行なわれ、この攪拌により木質細片がほぐされて有機物が木質細片全体に均一に分散されるとともに微生物に十分な空気が供給されて微生物の活発な高温・好気性発酵が行なわれ、１次処理槽の容量が小であっても十分な有機物の分解、消化が行なわれる。
【００６５】
しかして、上述した１次処理部１における送水ポンプおよび１次処理槽の駆動制御の具体例について図８に示す動作チャートに基づいて説明する。
沈砂槽５においては、槽内の水位が上限値に達したら送水ポンプＰ１が駆動され、例えば１分当たり８０リットルの送水をタイマ制御により２．５分間行なって２００リットルの原水を第１貯留槽６に送る。
【００６６】
第１貯留槽６内の水位が上限値に達すると、まず、給水日に当たっている一方の１次処理槽７内の攪拌装置が所定時間、例えば２分間駆動され、攪拌装置の停止後に２台の送水ポンプＰ２ａ、Ｐ２ｂのうちのいずれか一方が駆動され、例えば１分当たり８０リットルの送水をタイマ制御により５分間行なって４００リットルの原水を一方の１次処理槽７に送り、給水休止日に当たる他方の１次処理槽には送水を行なわない。
【００６７】
上述のように、１次処理槽７への給水前に攪拌装置１５を所定時間駆動させると、給水前に予め木質細片がほぐされて木質細片と原水との接触が十分に行なわれ、より確実に原水の濾過が行なわれる。
【００６８】
また、給水休止日に当たる他方の１次処理槽においては、第１貯留槽６内の水位とは関係なく攪拌装置１５が所定時間間隔で駆動と停止が繰り返され、例えば２０分間の連続攪拌の後、４０分間攪拌を停止するという１時間のサイクルが２４時間繰り返される。
【００６９】
なお、給水休止側の１次処理槽において攪拌装置１５の運転と停止を繰り返すのは、運転を２４時間連続して行なうよりも駆動動力が少なくて済むというランニングコスト上のメリットだけではなく、攪拌の停止時間を設けることにより、過剰な攪拌によって木質細片が潰れたり分断したりして保水力が低下するのを防止し、保水力の低下によって木質細片が分解あるいは堆肥化されないようにすることができるというメリットもあるからである。
【００７０】
１次処理部１において有機物の分解、消化が行なわれた後の１次処理水は、送水管２３によって２次処理部２の第１受水槽２８に送られる。
【００７１】
まず、２次処理部２における第１受水槽２８の容量は例えば２ｍ３とし、曝気槽２９、沈殿槽３０および第２貯留槽３１の容量をいずれも例えば４ｍ３とし、２次処理槽３２の容量は例えば１６ｍ３とする。
また、第１受水槽２８内の送水ポンプＰ３および第２貯留槽３１内の送水ポンプＰ４にいずれも送水能力が１００リットル／分程度のものを使用する。
【００７２】
各送水ポンプＰ３およびＰ４は、いずれも槽内の水位が所定の上限値になると一定時間あるいは水位が所定の下限値になるまで駆動されるように構成してあり、第１受水槽２８内の水位が上昇して上限値に達すると同槽内の１次処理水は送水ポンプＰ３の駆動によって曝気槽２９に送られ、同曝気槽において水中の好気性微生物により１次処理水中の有機物が分解され、同曝気槽からの水はオーバーフロー管３５により沈殿槽３０に送られ、この沈殿槽３０で比重の大なる汚泥が除去され、オーバーフロー管３６を経て第２貯留槽３１に送られる。
【００７３】
第２貯留槽内の水位が上昇して上限値に達すると同槽内の水は送水ポンプＰ４の駆動によって２次処理槽３２に供給される。
【００７４】
なお、上記送水ポンプＰ３およびＰ４はそれぞれ第１受水槽２８、第２貯留槽３１内の水位が上限値に達すると、例えば１分当たり８０リットルの送水をタイマ制御により５分間行なって４００リットルの水をそれぞれ曝気槽２９、２次処理槽３２に送る。
また、前記オーバーフロー管３５、３６は曝気槽と沈殿槽の水位差が例えば５０〜８０ｍｍ程度となるように設ける。
【００７５】
しかして、２次処理槽３２に送られた原水は散水管３８によって２次処理槽内の木質細片１４に均一に散布され、木質細片層を通過して透水板３９の孔を透過し、送水管４２を経て３次処理部に送られる。なお、１次処理水中に残っている有機物は１次処理槽内と同様に木質細片層を通過する際にその大部分が木質細片に付着して除去される。
【００７６】
２次処理槽３２内においては、１次処理槽内と同様に１次処理水が貯留されることなく濾過されて透水板３９の孔から送り出されるので、木質細片１４の水分量は木質細片の保水量だけになって有機物の発酵に好適な６５％前後に維持され、しかも過剰な水分がないので、温度は微生物の発酵による発熱と、必要に応じてはヒータ３２ｂの加熱によって有機物の発酵に好適な４０〜７０℃に保たれ、木質細片に付着した有機物は、木質細片に担持されている微生物の活発な高温・好気性発酵によって炭酸ガス、アンモニア、水及び無機塩等にまで分解、消化される。
【００７７】
また、２次処理槽３２内にブロアＢＬ３からの空気が常時供給されて微生物に十分な空気が与えられ、また攪拌装置４０が所定の時間間隔で駆動されて木質細片がほぐされ、この攪拌によっても微生物に十分な空気が供給される。
【００７８】
２次処理部２において有機物の分解、消化が行なわれた後の２次処理水は、送水管４２によって３次処理部３の第２受水槽４５に送られる。
【００７９】
まず、３次処理部３における第２受水槽４５の容量は例えば２ｍ３とし、嫌気処理槽４６、４７および好気処理槽４８、４９の容量をいずれも例えば４ｍ３とし、また、第２受水槽４５内の送水ポンプＰ６と、戻し管５０の送水ポンプＰ７はそれぞれ送水能力が１００リットル／分、５００リットル／分程度のものを使用する。
【００８０】
第２受水槽４５内の送水ポンプＰ６は、槽内の水位が所定の上限値になると一定時間あるいは水位が所定の下限値になるまで駆動されるように構成してあり、第２受水槽４５内の水位が上昇して上限値に達すると同槽内の２次処理水は送水ポンプＰ６の駆動によって第１嫌気処理槽４６に送られて、オーバーフロー管５４ａ、５４ｂ、５４ｃにより第２嫌気処理槽４７、第１好気処理槽４８、第２好気処理槽４９に送られ、同第２好気処理槽内の処理水のうちの殆どは常時駆動される送水ポンプＰ７によって還流管５０を経て第１嫌気処理槽４６に戻され、これら第１嫌気処理槽から第２好気処理槽を循環し、各嫌気処理槽内の床５２に棲息する嫌気性菌と、常時駆動されるブロアＢＬ４からの空気が十分に供給されて好気処理槽内の水中で繁殖する好気性菌による分解が交互に繰り返し行なわれ、水中の窒素成分および燐成分が分解される。
【００８１】
なお、第２受水槽４５内の送水ポンプＰ６は同受水槽内の水位が上限値に達すると、例えば１分当たり８０リットルの送水をタイマ制御により５分間行なって４００リットルの２次処理水を第１嫌気処理槽４６に送り、また還流管５０の送水ポンプＰ７は毎分５００リットルの送水を常時行なう。
【００８２】
また、前記オーバーフロー管５４ａ、５４ｂ、５４ｃと第２好気処理槽４９からのオーバーフロー管５５は隣り合う各槽の水位差が例えば５０〜８０ｍｍ程度となるように設ける。
【００８３】
３次処理部３において嫌気性菌および好気性菌による有機物の分解、消化が行なわれた後の３次処理水は、上記オーバーフロー管５５によって４次処理部４の第３貯留槽５８に送られる。
【００８４】
まず、４次処理部４における第３貯留槽５８の容量は例えば４ｍ３とし、オゾン反応槽６０の容量を例えば２．２ｍ３とし、また、点検槽４５の容量を例えば１ｍ３とし、第３貯留槽５８内の送水ポンプＰ９と、オゾン反応槽６０の攪拌用ポンプＰ１０はいずれも送水能力が１００リットル／分程度のものを使用する。
【００８５】
第３貯留槽５８内の送水ポンプＰ９は、槽内の水位が所定の上限値になると一定時間あるいは水位が所定の下限値になるまで駆動されるように構成してあり、第３貯留槽５８内の水位が上昇して上限値に達すると同槽内の３次処理水は送水ポンプＰ９の駆動によって送水管６２により気液混合器６３を経てオゾン反応槽６０に送られる。
【００８６】
しかして、上記気液混合器６３において、３次処理水にオゾン発生装置５９からのオゾンが混合され、さらにオゾン反応槽内にて３次処理水とオゾンとが槽内の攪拌器６６の回転と攪拌用ポンプＰ１０の駆動による循環とによって十分に接触させられ、３次処理水中の残留有機物および細菌がオゾンの強力な酸化力によって分解、殺菌され、しかも３次処理水の色や臭いが脱色、脱臭され、４次処理水として点検槽６１に送られる。
【００８７】
点検槽６１においては、４次処理水中に残っているオゾンを自然分解させて河川等の公共水域に放流されたり、あるいは農業用水等の中水として田畑に散布されたりして使用される。
なお、点検槽６１内の４次処理水に対しては定期的に水質の検査を行ない、処理装置が適正に機能しているか否かを確認する。
【００８８】
前記第３貯留槽５８内の送水ポンプＰ９は同槽内の水位が上限値に達すると、例えば１分当たり８０リットルの送水をタイマ制御により５分間行なって４００リットルの３次処理水をオゾン反応槽６０に送り、またオゾン反応槽の攪拌用ポンプＰ１０は毎分８０リットルの送水を常時行なう。
【００８９】
上述のように構成された本発明の処理装置により、養豚施設からのし尿を主とする原水を浄化処理して第２受水槽４５内の２次処理水、第３貯留槽５８内の３次処理水および点検槽６１内の４次処理水（放流水）を採取し、有機物等の濃度を分析したところ、図９の分析結果表に示される結果が得られた。
【００９０】
この分析結果から、１次処理部１および２次処理部２において生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）および浮遊物質量（ＳＳ）がいずれも原水に比して格段に低減し、３次処理部３において窒素含有量が１次処理水の約６分の１、燐含有量が約３分の１に低減し、さらに４次処理部４において化学的酸素要求量（ＣＯＤ）が格段に低減し、かつ充分な脱色および殺菌が行なわれ、放流水たる４次処理水が、水質汚濁防止法に規定された有機物等の許容量を満たし、しかも同規定よりもさらに厳格な上乗せ基準をも十分にクリアすることが確認された。
なお、上乗せ基準としては群馬県の排水量１０ｍ３以上の特定事業所に対する基準を例示した。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、１次処理部と２次処理部において微生物の高温・好気性発酵による有機物の分解、消化処理が２段階に亘って行なわれ、しかも３次処理部において嫌気処理と好気処理が繰り返し行なわれ、これら１次乃至３次処理部において殆ど有機物が分解、除去された処理水に対し、さらに４次処理部においてオゾンによる強力な酸化作用による有機物の分解処理が行なわれるので、有機性排水中の有機物濃度を格段に低レベルに低減せしめることができ、しかも脱色、脱臭および殺菌も十分に行なわれ、結果として河川や湖沼等の公共水域に放流したり、あるいは自家用の洗浄用水や農業用水等に中水として再利用することのできる良質の水とすることができる。
【００９２】
また、１次処理部における１次処理槽および２次処理部における２次処理槽において微生物担体たる木質細片に付着した有機物は微生物による高温、好気性発酵により分解、消化され、堆肥や余剰汚泥を殆ど生じることなく有機性排水の浄化処理を行なうことができる。
【００９３】
さらに、１次処理部においては２基の１次処理槽への有機性排水の供給が１日交代で行なわれるので、給水が停止されている側の１次処理槽では槽内の水分量および温度が有機性排水の供給による変動の影響を受けず、微生物の高温・好気性発酵に好適な水分量、温度に維持され、安定した環境下で微生物による活発な有機物を分解、消化が行なわれる。
【００９４】
また、４次処理部でのオゾンによる浄化処理では、１次乃至３次処理部において既に生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）および浮遊物質量（ＳＳ）を低減させてあるので、オゾン発生装置は小型のもので事が足り、装置コストおよびランニングコストを抑えることができる。
【００９５】
したがって、小規模の処理施設でも十分な処理能力を得ることができ、各処理部における種々の処理槽をいずれも小型化することができて装置コストの低減を期すことができ、しかも各処理槽の小型化に伴って処理槽内の攪拌装置やヒータの動力も低減せしめることができ、ランニングコストを低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置の実施例の概略構成を示すブロック図。
【図２】１次処理部の具体的構成を示す図。
【図３】１次処理槽の縦断正面図。
【図４】１次処理槽の縦断側面図。
【図５】２次処理部の具体的構成を示す図。
【図６】３次処理部の具体的構成を示す図。
【図７】４次処理部の具体的構成を示す図。
【図８】１次処理部における各構成の動作フロー図。
【図９】本発明の装置による浄化作用の分析結果を示す表。
【符号の説明】
１　１次処理部　　　　　　　２　２次処理部
３　３次処理部　　　　　　　４　４次処理部
５　沈砂槽　　　　　　　　　６　第１貯留槽
７　１次処理槽　　　　　　　８　原水管
９　ストレーナ　　　　　　１０　送水管
１１　送気管　　　　　　　　１２　送水管
１３　ケーシング　　　　　　１４　木質細片
１５　攪拌装置　　　　　　　１６　攪拌室
１７　モータ室　　　　　　　１８　回転軸
１９　プーリ機構　　　　　　２０　散水管
２１　ドレンパン　　　　　　２２　透水板
２３　送水管　　　　　　　　２４　ヒータ
２５　メンテナンスホール　　２６　給気口
２７　排気口　　　　　　　　２８　第１受水槽
２９　曝気槽　　　　　　　　３０　沈殿槽
３１　第２貯留槽　　　　　　３２　２次処理槽
３３　送水管　　　　　　　　３４　送気管
３５　オーバーフロー管　　　３６　オーバーフロー管
３７　送水管　　　　　　　　３８　散水管
３９　透水板　　　　　　　　４０　攪拌装置
４１　送気管　　　　　　　　４２　送水管
４３　第１ドレン槽　　　　　４４　戻し管
４５　第２受水槽　　　　　　４６　第１嫌気処理槽
４７　第２嫌気処理槽　　　　４８　第１好気処理槽
４９　第２好気処理槽　　　　５０　還流管
５１　送水管　　　　　　　　５２　床
５３　送気管
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５５　オーバーフロー管
５６　第２ドレン槽　　　　　５７　戻し管
５８　第３貯留槽　　　　　　５９　オゾン発生装置
６０　オゾン反応槽　　　　　６１　点検槽
６２　送水管　　　　　　　　６３　気液混合器
６４　コンプレッサ　　　　　６５　オゾン送り管
６６　攪拌器　　　　　　　　６７　送水管
６８　オーバーフロー管　　　６９　放流管
Ｐ１〜Ｐ９　送水ポンプ　　　Ｐ１０　攪拌用ポンプ
ＢＬ１〜ＢＬ４　ブロア
【図１】
2004050127.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004050127.tif 000006
【図５】
2004050127.tif 000007
【図６】
2004050127.tif 000008
【図７】
2004050127.tif 000009
【図８】
2004050127.tif 000010
【図９】
2004050127.tif 000011