(57)【要約】【課題】被処理水の流入初期に杉材細片が浮遊してその一部が流失することがなく、処理水流路のショートパスが形成されることのない排水浄化材ユニット、排水浄化方法並びに排水浄化装置を提供する。【解決手段】杉材細片を不織布袋体に充填した排水浄化材ユニット１０とする。有機物を含有する排水の浄化方法は、それぞれに杉材細片を不織布袋体に充填した排水浄化材ユニットが充填された少なくとも嫌気性槽と好気性槽とを通過させる浄化方法とする。【選択図】        図１
2004174424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杉材細片を不織布袋体に充填した排水浄化材ユニット。
【請求項２】
有機物を含有する排水の浄化方法であって、
それぞれに杉材細片を不織布袋体に充填した排水浄化材ユニットが充填された少なくとも嫌気性槽と好気性槽とを通過させることを特徴とする排水の浄化方法。
【請求項３】
有機物を含有する排水浄化装置であって、
少なくとも１対の嫌気性槽と好気性槽とを備えた浄化槽を有し、前記嫌気性槽及び好気性槽には杉材細片を不織布袋体に充填した排水浄化材ユニットが充填されていることを特徴とする排水浄化装置。
【請求項４】
前記浄化槽は、地面に凹部を形成し、前記凹部内面に防水シートを敷設し、前記嫌気性槽及び好気性槽とを単位骨格部材を用いて構成したものであることを特徴とする請求項３に記載の排水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物を含有する汚染排水を浄化する排水浄化材ユニット、排水浄化方法並びに排水浄化装置に関する。さらに詳細には、食品・飲料工業排水、一般生活排水、畜産における動物のし尿などを含む、主として天然有機化合物を含む汚染排水の処理に適した、杉材細片を不織布袋体に充填した排水浄化材ユニット、排水浄化方法、並びに排水浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機物を含有する汚染排水を処理して清浄化することは環境問題として強く求められている。有機物含有汚染排水を微生物の作用を利用して処理し、法令により定められた基準以下の排水とする技術として、木材細片を使用して処理する技術としては、以下の技術が公知である。
（１）所定粒度に粉砕した杉材細片に汚水を注入することにより、浄化する方法（特許文献１）
（２）汚水中の固液分離を行い、固形成分を酵素にて処理し、処理成分を分離した液成分と合わせて杉材細片により処理、浄化する方法（特許文献２）
（３）５〜３０ｍｍの杉材チップを使用して、有機物汚染排水を浄化する方法（特許文献３）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平２−３０７６０号公報
【特許文献２】
特開平７−１６３９９６号公報
【特許文献３】
特開平９−４７７７３号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１〜３に記載の方法は、浄化槽内で単に杉材チップないし杉材細片に汚染排水を接触させるだけの技術であり、少量の排水処理は可能であるが、大量の排水処理を行うことはできない。また、浄化槽に単に杉材細片を充填して汚染排水を流入させると、流入初期には杉材細片が浮遊してその一部が流失し、却って処理水中の浮遊粒子状物質（ＳＳ）が増加するという問題があり、浄化槽内で杉材細片からなる処理層が安定化した状態では、充填された杉材細片が均一な状態から偏りを生じ、杉材細片と十分に接触することなく排水が通過する、いわゆるショートパスが形成され、汚染排水の処理能力が低下して汚染排水が十分に浄化されない状態で排出されるという問題が発生する場合もある。
【０００４】
本発明の目的は、流入初期に杉材細片が浮遊してその一部が流失することがなく、処理水流路のショートパスが形成されることのない排水浄化材ユニット、汚染排水の連続処理が可能な排水浄化方法並びに排水浄化装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の排水浄化材ユニットは、杉材細片を不織布袋体に充填したことを特徴とする。
【０００６】
杉材細片を不織布袋体に充填した排水浄化材ユニットは、処理排水の流入初期に杉材細片が浮遊してその一部が流失することがなく、また充填された杉材細片粒子の動きが制限されているために処理水流路のショートパスが形成されることもない。
【０００７】
杉材は、表面積の数十倍から数百倍の表面積、即ち約１ｍ２  ／ｇ程度の比表面積を有する多孔質構造であり、好気性菌、嫌気性菌、脱窒菌等の微生物が定着、繁殖して効果的な汚染排水浄化作用を発揮するために適したものである。その結果、杉材細片の使用により、汚染有機物質は広く使用されている排水浄化方法である活性汚泥法のように活性汚泥を形成することなく、最終代謝物である炭酸ガス、水、窒素等にまで分解される。従って、本発明によれば、活性汚泥法と比較して生成した活性汚泥の処理が不要であるという特有の効果が得られる。
【０００８】
上述の排水浄化材ユニットは、その浄化能力が低下した場合にも交換が容易であるという特徴も有する。使用交換後の排水浄化材ユニットは、活性汚泥のような特殊な処理をすることなく、乾燥して焼却処分することが可能であり、焼却に際しても有害ガスが発生することはない。
【０００９】
不織布としては、スパンボンドの使用が好ましい。
スパンボンドは強度が高く、水の流通性に優れ、杉材細片収容袋体として適したものであり、かつ、スパンボンド自体も杉材細片と同様に好気性菌、嫌気性菌並びに脱窒菌等の有機化合物分解に必要な微生物の保持力が高く、汚染排水浄化能力を発揮する作用を有する。
【００１０】
本発明の有機物を含有する排水の浄化方法は、それぞれに杉材細片を不織布袋体に充填した排水浄化材ユニットが充填された少なくとも嫌気性槽と好気性槽とを通過させることを特徴とする。
【００１１】
上記構成を有する排水の浄化方法により、嫌気性槽においては、杉材細片の細孔に嫌気性菌が多く繁殖、定着してその作用により有機化合物が分解され、好気性槽においては、杉材細片の細孔に好気性菌が多く繁殖、定着してその作用により有機化合物が分解され、両者の相乗的と推測される効果により、汚染排水の浄化が効果的に行われる。
【００１２】
杉材細片に微生物を付着させる方法としては、単に排水浄化材ユニットを被処理汚染排水に浸漬し、好気性槽においては曝気を行い、嫌気性槽においては曝気することなく放置する方法、及び別途培養した好気性菌、嫌気性菌、脱窒菌を所定の処理槽に添加する方法が使用可能である。
【００１３】
後者の別途培養した好気性菌、嫌気性菌、脱窒菌を所定の処理槽に添加する方法によれば、微生物の自然増殖を待つことなく短期に汚染排水の処理を開始でき、しかも排水中に含まれる分解すべき有機物、即ち油脂分、タンパク質分、炭水化物等の種類や比率などに応じて最も有効な微生物の種類、組合せを選択使用することにより、効果的な処理を行うことができるので、特に好ましい。この方法において、予め実験を行うことにより微生物の選択を行うことができる。また、この方法においては、排水浄化装置を設置後処理開始前に予め選択した微生物群を含む培養液を好気性槽、嫌気性槽に添加し、被処理排水を各槽に満たし、１〜３日程度、槽の温度を３５℃に調整した場合には１日程度静置して被処理排水と排水浄化材ユニット内の微生物になじませると、直ちに排水処理が開始でき、短期間で処理開始できるという特有の効果を得ることができる。
【００１４】
上述の排水の浄化方法においては、杉材細片を含む処理系を、２５〜４０℃、より好ましくは３０〜４０℃に温度調節することが好ましい。
【００１５】
汚染排水の処理は、４８時間以内にすることが好ましく、係る要請に対応するために、好気性槽と嫌気性槽とからなる浄化槽の対は、３対以上とすることが好ましく、さらには、温度調節を行うことが好ましい。
【００１６】
係る温度において最も効果的に汚染排水中の有機物が代謝されるので、効果的に排水処理を行うことができる。
【００１７】
本発明の有機物を含有する排水浄化装置は、少なくとも１対の嫌気性槽と好気性槽とを備えた浄化槽を有し、前記嫌気性槽及び好気性槽には杉材細片を不織布袋体に充填した排水浄化材ユニットが充填されていることを特徴とする。
【００１８】
係る浄化装置は、活性汚泥を形成することなく、汚染排水の浄化を効果的に行うことができる。
【００１９】
上述の排水浄化装置においては、前記浄化槽が、地面に凹部を形成し、前記凹部内面に防水シートを敷設し、前記嫌気性槽及び好気性槽とを単位骨格部材を用いて構成したものであることが好ましい。
【００２０】
地面に形成した凹部に防水シートを敷設し、嫌気性槽及び好気性槽とを備えた浄化槽を単位骨格部材を用いて該凹部内に形成することにより、簡便かつ低コストの排水浄化装置が得られる。
【００２１】
上述の排水浄化装置においては、杉材細片を含む処理系を、２５〜４０℃、より好ましくは３０〜４０℃に温度調節可能な温度調節装置が設けられていることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の排水浄化材ユニットの実施形態の１例を示したものである。排水浄化材ユニット１０は、不織布にて形成された袋体１２とその内部に充填された杉材細片１４とから構成される。袋体１２の形状は特に限定されるものではなく、排水浄化材ユニット１０を収容する浄化槽の形状に応じて適宜設定される。図１においては、直方体の例を示したが、円筒状、多角柱、球状であってもよい。排水浄化材ユニット１０には、吊り下げによる搬送等の便宜のためにベルト１６が設けられているが、ベルト１６はなくてもよい。
【００２３】
図２は、排水浄化装置の構成の例を示した。排水浄化装置は、槽本体３０において区画部材２５にて区画された好気性槽２２と嫌気性槽２４とから構成されており、浄化処理すべき汚染排水は投入口２１から好気性槽２２に投入され、区画部材２５の下部に設けられた開口部を通過して嫌気性槽２４に移動し、２つの槽で浄化された後に排出口２７から排出される。好気性槽２２、嫌気性槽２４の下部には多孔支持板２６が設けられており、その上に排水浄化材ユニット１０が収容されている。好気性槽２２の底部には、多孔支持板２６の下に多孔性散気部材２８が設置されており、給気管２９から送気される空気が多孔性散気部材２８から気泡状で好気性槽２２に供給されて槽内が好気性菌の生育、分解作用に適した環境に維持される。好気性槽における空気の供給量Ｐは、処理排水量、汚染濃度等を基にして適宜設定されるものであるが、１好気性槽について、下記（数１）に基づき、設定することが好ましい。
【００２４】
【数１】
Ｐ＝［Ｑ（Ｃ０  −Ｃ）×２２．４×５］／３２Ｅ（ＮＬ／ｄａｙ）
Ｑ：処理排水量
Ｃ０  ：処理前のＢＯＤ
Ｃ：処理後のＢＯＤ
２２．４は酸素の重量を体積に変換する定数、５は酸素量（体積）を空気量に変換する定数、３２は酸素の分子量、Ｅは有効空気率である。
【００２５】
有効空気率は曝気条件や装置により異なるが、通常５〜１０％程度であるが、安全を見込んだ数値が使用される。
【００２６】
具体的には、ＢＯＤが８０００ｐｐｍ、１５００Ｌ／ｄａｙの排水を１次好気性槽で３００ｐｐｍに浄化するには、有効空気率を安全を見込んで５％とすると、５５０ＮＬ／ｍｉｎと計算される。
【００２７】
図２に示した排水浄化装置の前に沈澱槽ないし濾過槽を設けて浮遊物質を除去することは、排水浄化材ユニット１０の目詰まりを防止することができるので、好ましい態様である。
【００２８】
本発明の汚染排水浄化方法においては、被処理水は、ＢＯＤが３０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、ＢＯＤが３０００ｐｐｍを超える汚染排水は、希釈して３０００ｐｐｍ以下にして浄化することが好ましい。希釈のために排水浄化装置の前に調整槽を設けてＢＯＤを３０００ｐｐｍ以下に調整することが好ましい。調整槽と沈澱槽ないし濾過槽の双方の作用を有する予備処理槽とすることも好ましい。希釈のために排水浄化装置から排出される浄化水の少なくとも一部をを循環利用することも好ましい態様である。
【００２９】
上述の排水浄化装置においては、好気性槽２２の上部の蓋２３Ａと嫌気性槽２４の上部の蓋２３Ｂを外すことにより、排水浄化材ユニット１０が交換可能に構成されている。
【００３０】
図２に示した排水浄化装置は、１対の好気性槽と嫌気性槽とから構成されているが、２対以上の好気性槽と嫌気性槽とから構成されたものでもよく、処理すべき排水の有機化合物の濃度、処理量、設置場所等を考慮して適宜設定される。処理時間を４８時間以内にするためには、上述のように３対以上とすることが好ましい。多数対の浄化槽を設けた場合、最後の浄化槽は好気性槽として、嫌気性槽との対にしなくてもよい。また、図２においては、好気性槽及び嫌気性槽に収容されている排水浄化材ユニット１０は１個であるが、複数個であってもよい。
【００３１】
浄化槽は、コンクリート、ＦＲＰ等の公知の材料にて作製してもよいが、単位骨格部材を使用して構成することは、施工が容易であり、好ましい態様である。図３には、単位骨格部材を使用して形成した槽本体の例を示した。図３（ａ）は六角筒状の単位骨格部材を示した斜視図であり、切欠き５５を設けた単位骨格部材５１と切欠きを有しない単位骨格部材５２、及び蓋体５３が示されている。切欠き５５は、浄化槽を構成した際に被処理水が通過する開口部となる。これらの単位骨格部材は、必要に応じて適宜組み合わせて使用する。図３（ｂ）には、図３（ａ）に示した単位骨格部材を使用して構成した処理槽の例を示した。図３（ｂ）に示した処理槽は、単位骨格部材５１を切欠き５５を下にして最下段部材とし、その上に単位骨格部材５２を２段積み重ね、その上に投入口２１を有する蓋体５３を重ねたものであり、図２の好気性槽の構成を有するものである。投入口が不要である場合には、蓋体５３の投入口２１を閉鎖してもよく、また投入口のない蓋体を使用してもよい。図２の嫌気性槽は、下段に単位骨格部材５１を切欠き５５を下にして配設し、その上に単位骨格部材５２を、そして最上段に単位骨格部材５１を切欠き５５を上にして積み重ねることにより、好気性槽と同じ高さの処理槽として構築できる。単位骨格部材５２の使用個数により、浄化槽の容積を任意に設定することができる。
【００３２】
単位骨格部材を構成する材料としては、コンクリート、合成樹脂、ステンレス等が限定なく使用可能である。
【００３３】
図４は、図３に示した単位骨格部材を使用して形成した４個の処理槽を有する排水浄化装置を上面図にて被処理水の流れを中心として示した。５６、５８はそれぞれ第１好気性槽、第２好気性槽であり、５７、５９はそれぞれ第１嫌気性槽、第２嫌気性槽であって、いずれも排水浄化材ユニット１０が収容されたものである。５７、５８、５９は、上下に切欠き５５を有する単位骨格部材５１を使用した処理槽である。第１好気性槽５６に投入された汚染排水は第１好気性槽５６、第１嫌気性槽５７のそれぞれの下部の切欠き５５（開口部）を通じて第１嫌気性槽５７に流入し、第１嫌気性槽５７と第２好気性槽５８のそれぞれの上部の切欠き５５を通じて第２好気性槽５８に流入し、同様に第２嫌気性槽５９を通過し、浄化された後に第２嫌気性槽５９の上部の切欠き５５から排出される。
【００３４】
図５は、図４に示したものと同様の構成を有する排水浄化装置を縦断側面図にて示したものである。図５に示した排水浄化装置は、地面を掘削して凹部を形成し、該凹部の内面に防水シート４０を施工して貯水可能な槽を形成し、該槽内に図３に例示したような単位骨格部材を使用して浄化槽を形成したものである。このような構成の排水浄化装置は、現場施工のコンクリート製浄化槽と比較して、簡便かつ低コストにて作製することができる。
【００３５】
図５に示した例においても、第１好気性槽３２、第１嫌気性槽３４第２好気性槽３６、第２嫌気性槽３６の２対、４個の処理槽が設けられている。好気性槽の底部には空気を気泡状にて好気性槽内に挿入する多孔性散気部材２８が配設されている。この例では図１の好気性槽に設けられている多孔支持板はなく、多孔性散気部材２８の上に、直接排水浄化材ユニット１０が２個重ねて収容されている。
【００３６】
図５に示した例では、第１好気性槽と第１嫌気性層とからなる第１の浄化槽群と、第２好気性槽と第２嫌気性層とからなる第２の浄化槽群は、液面が同じになるように構成されているが、第２の浄化槽群の液面が低くなるように構成することは好ましい態様であり、係る構成の採用により、連続的に処理排水が流入しても定常的に浄化され、排出することが可能となる。
【００３７】
図６には、本発明に使用可能な別の単位骨格部材の例を示した。図２（ａ）は底面からの斜視図であり、単位骨格部材７０は、底部に貫通孔を有する容器状である。単位骨格部材７０を２個開口部同士を合わせて内部に排水浄化材ユニット１０を収容して浄化槽ユニットとした状態を図６（ｂ）に断面図にて示した。浄化槽ユニットは、内部に排水浄化材ユニット１０を収容し、被処理水は、上下の貫通孔を通じて浄化槽ユニットを通過して浄化可能に構成される。浄化槽ユニットは、上下に積み重ねて、そして横方向に配列して使用することができる。図６に示した単位骨格部材は、その形状を適宜設定すると合成樹脂の射出成形に適したものとすることができ、より低コストにて製造することができ、従って排水浄化装置全体が低コスト化可能となる。
【００３８】
図７には、図６に示した単位骨格部材７０を使用した好気性槽２２の例を示した。この例では、地面に形成された凹部の内面に防水シート４０を上端部をコンクリート７６にて固定、施工して貯水可能な槽とし、該槽内に、横方向に２列、縦方向に２段の単位骨格部材７０を使用している。単位骨格部材は、基台７４の上に載置してある。槽内では、杉材細片と接触することなく被処理水が通過しないように、また、被処理水が滞留する部分が発生しないように、シール材７２にて単位骨格部材の間をシールしてある。区画部材７８は、区画機能さえあれば強度は特に必要がなく、簡便な仕切り板程度でよい。シール材７２は、弾性を有する材料であることが好ましく、ゴム材料、熱可塑性エラストマー、シーラントなどが例示される。
【００３９】
図８には、図２にて示した排水浄化装置の周囲に温水を通過させ、浄化槽内を温度調節可能にした例を示した。係る構成の排水浄化装置は、排水処理系を２５〜４０℃、より好ましくは３０〜４０℃に温度調節することが可能であり、効果的な排水処理を行うことができるものである。
【００４０】
排水浄化装置の加温は、図８のようにジャケットに近い方式でもよく、周囲に配管を蛇行させ、接触させて加温する方式でもよく、好気性槽２２、嫌気性槽２４の内部周面に直接温水を通過させるパイプを設けてもよい。
【００４１】
温水の加熱は、公知の加熱装置が限定なく使用可能であるが、太陽熱温水器や好気性槽に空気を供給するために使用されるブロア等の送気装置を駆動するモーターや温水を循環させるポンプの駆動モーターの熱を併用することは、環境上好適な態様である。
【００４２】
本発明に使用する排水浄化材ユニットの袋体を構成する不織布としては、公知の不織布が限定なく使用でき、具体的には乾式不織布、スパンボンド、メルトブローン、ステッチボンド等が例示でき、使用繊維材料としては、ナイロン６，６等のポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維が好適な材料として例示される。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
（実施例）
図８に示した排水浄化装置を使用し、処理系の温度を３５℃に調整してＢＯＤが２７００ｐｐｍの豚尿含有排水を４８時間かけて通過させて浄化した。処理後のＢＯＤは４２ｐｐｍであった。使用した排水浄化材ユニットは、ポリエステルスパンボンドの袋体を使用し、杉材細片として杉材をチッピングして畜舎の敷き材を製造した残渣の細片から微粉を除いたものを使用した。
【００４４】
（実施例２）
図８に示した排水浄化装置と実施例１と同じ排水浄化材ユニットを使用し、処理系の温度を３５℃に調整してＢＯＤが１５００ｐｐｍの豆腐製造排水を４８時間かけて通過させて浄化した。処理後のＢＯＤは３．９ｐｐｍであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】排水浄化材ユニットの実施形態を示した斜視図
【図２】１対の好気性槽と嫌気性槽とから構成された排水浄化装置を示した縦断側面図
【図３】単位骨格部材及びこれを使用して形成した浄化槽の例を示した図
【図４】図３に示した単位骨格部材を使用して形成した４個の処理槽を有する排水浄化装置を被処理水の流れを中心として示した上面図
【図５】地面を掘削して凹部を形成し、該凹部の内面に防水シートを施工して形成した排水浄化装置を示した縦断側面図
【図６】底部に貫通孔を有する容器状の単位骨格部材と該単位骨格部材を２個使用し、内部に排水浄化材ユニットを収容して浄化ユニットとした例を示した図
【図７】図６に示した単位骨格部材を使用した好気性槽の例を示した断面図
【図８】図２にて示した排水浄化装置の周囲に温水を通過させ、浄化槽内を温度調節可能にした例を示した図
【符号の説明】
１０      排水浄化材ユニット
１２      袋体
１４      杉材細片
【図１】
2004174424.tif 000003
【図２】
2004174424.tif 000004
【図３】
2004174424.tif 000005
【図４】
2004174424.tif 000006
【図５】
2004174424.tif 000007
【図６】
2004174424.tif 000008
【図７】
2004174424.tif 000009
【図８】
2004174424.tif 000010