(57)【要約】【課題】曝気装置を使用せずに排水に空気を大量に吸収させる事ができ、微生物固定担体により排水中の難分解性物質を効率分解できる処理装置を開発する。【解決手段】本発明に係る難分解性物質処理装置２は、本体処理槽４の最上部に配置されて排水ＯＷを下方へと散液する散液装置１４と、この散液装置１４の下方に配置されて排水ＯＷが流入流出するための排水流通口８ａを形成した担体槽８と、この担体槽８の中に装填され排水ＯＷと接触して難分解性物質を分解する微生物を固定した微生物固定担体１０と、担体槽８から流出する排水が貯留される貯留空間７と、貯留された排水６を散液装置１４に帰還させて再び流下循環させるポンプＰから構成される。散液装置１４からの流下過程で空気を十分に吸収でき、担体槽８に装填される多数の担体１０に固定された微生物により排水中の難分解性物質を効率的に分解できる。【選択図】　　　図１
2004025092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
必要部材を内部に配置する本体処理槽と、この本体処理槽の最上部に配置されて排水を上方から供給して下方へと散液する散液装置と、この散液装置の下方に配置されて上下面に排水が流入流出するための排水流通口を形成した担体槽と、この担体槽の中に装填され排水と接触して難分解性物質を分解する微生物を固定した微生物固定担体と、この微生物固定担体と接触した排水が担体槽から流出して貯留される貯留空間と、この貯留空間に貯留された排水を散液装置に帰還させて排水を再び流下循環させるポンプから構成され、この循環過程を通して排水と微生物固定担体との接触により難分解性物質を分解処理された排水を処理水として貯留空間から外部に放出することを特徴とする難分解性物質処理装置。
【請求項２】
必要部材を内部に配置する本体処理槽と、この本体処理槽の最上部に配置されて排水を上方から供給して下方へと散液する散液装置と、この散液装置の下方に配置されて上下面に排水が流入流出するための排水流通口を形成した担体槽と、この担体槽の中に装填され排水と接触して難分解性物質を分解する微生物を固定した微生物固定担体と、この微生物固定担体と接触した排水が担体槽から流出して貯留される貯留空間と、この貯留空間に貯留された排水を膜処理装置に送出するポンプと、膜処理装置により分離された成分を前記散液装置に帰還させて再び流下循環させ、膜処理装置を透過した膜透過水を処理水として外部に放出することを特徴とする難分解性物質処理装置。
【請求項３】
前記担体槽が前記貯留空間に貯留された貯留排水の表面から上方に位置している請求項１又は２に記載の難分解性物質処理装置。
【請求項４】
前記担体槽の一部又は全部が前記貯留空間に貯留された貯留排水に浸漬した状態にある請求項１又は２に記載の難分解性物質処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は排水中に含まれる色素成分・ダイオキシン類・外因性内分泌撹乱物質（以下、環境ホルモンと言う）などの難分解性物質を分解するための処理装置に関し、更に詳細には、難分解性物質を分解する微生物を担体に固定し、この担体を装填した担体槽を処理槽内にバイオリアクターとして配置して、排水を循環しながら担体槽に強力に接触させて排水中の難分解性物質を分解できる難分解性物質処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、下水処理・し尿処理・浸出液排水処理・小規模下水処理などの排水中には広範囲の有機物および無機物が含まれており、この中でも色素成分は通常の生物処理では分解することが難しかった。特に、近年注目されているダイオキシン類や環境ホルモンなどの難分解性物質は、前記の通常生物処理では殆んど分解不能の物質であった。
【０００３】
ところが、微生物工学の進展により、色素成分やダイオキシン類や環境ホルモン等の難分解性物質を分解する微生物が次第に発見されるようになった。この微生物には、例えば、白色腐朽菌や褐色腐朽菌などの担子菌類（例：Ｔｒａｍｅｔｅｓ　ｈｉｒｓｕｔａ）、また糸状菌（例：Ｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｕｍ）など公知の全ての難分解性物質分解微生物が含まれている。
【０００４】
これらの難分解性物質分解微生物を用いて、都市下水・工場・農場その他の施設から生じる各種の排水を処理し、特に排水中の難分解性物質を分解処理する研究が行なわれつつある。
【０００５】
図７は微生物を分散させた従来の難分解性物質処理装置の概略説明図である。この従来の難分解性物質処理装置３０は、本体処理槽４の中に排水ＯＷを供給し、この排水ＯＷに難分解性物質分解微生物を菌体のまま投入分散して貯留排水６としている。
【０００６】
微生物を最高の環境下で培養しながら難分解性物質を分解するため必要な場合には、貯留排水６には、適当なｐＨ調整剤と栄養塩類Ｎと基質Ｃが添加される。難分解性物質分解微生物は好気性微生物が多いので、ブロアＢにより送気される空気は曝気装置１８により貯留排水６の中に曝気される。
【０００７】
しかし、この装置３０は、微生物が菌体のまま貯留排水６の中に分散されているから、処理水ＴＷは微生物を混入したまま外部に放出される。従って、微生物が処理装置３０から流出し、処理装置３０の中にある微生物密度が低下することがある。この低下を回避するためには、流出した微生物を回収して処理装置３０に再投入するなど、余分な操作が必要になるという欠点がある。
【０００８】
この微生物の流出を防止するために、特開２００１−４６０５２において、古紙を培養基材とする培地で白色腐朽菌を培養して、白色腐朽菌を古紙に固定する技術が開発された。また、特開２００１−１７９２９３では、チップ状に細かく裁断した木材に木材腐朽菌を付着固定する技術が開発された。
【０００９】
これらの先行技術によれば、古紙や木材チップが白色腐朽菌や木材腐朽菌の固定化担体として使用されているから、白色腐朽菌や木材腐朽菌がこれらの担体から離脱し難く、微生物を流出させること無く何回でもこの固定化担体を利用できる利点を有している。しかし、白色腐朽菌や木材腐朽菌は古紙や木材チップを資化するため、担体自体の消耗が激しく、適時に菌を付着させた担体を反応槽に補充する必要性があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、微生物を固定する担体を、古紙や木材チップなどの従来素材から、ポリウレタン等の新規素材に転換する開発が行なわれている。ポリウレタン等の新規素材は、白色腐朽菌や褐色腐朽菌・糸状菌などの微生物では資化され難いから、担体の消耗が少ないという利点がある。
【００１１】
図８は微生物固定担体１０を貯留排水６の中で流動させる従来の難分解性物質処理装置の概略説明図である。貯留排水６の中には、難分解性物質分解微生物を固定した多数の微生物固定担体１０が流動自在に分散されている。
【００１２】
スイッチをオンすると、ブロアＢから空気が曝気装置１８に送られ、曝気装置１８からは無数の空気泡１９が矢印ｆ方向に上昇する。空気泡１９が浮力により上昇すると、貯留排水６も上昇を始め、貯留排水６は矢印ｇ方向に循環する。多数の微生物固定担体１０が貯留排水６の中に分散されているから、担体１０も貯留排水６と共に矢印ｇ方向に循環移動する。図８では、担体１０の形状を球形に表現しているが、形はなんでも良く、微小な流動体であることを表現しているに過ぎない。
【００１３】
微生物固定担体１０は貯留排水６と接触しているから、本体処理槽４の中を流動する内に、担体１０の難分解性物質分解微生物は培養されながら、貯留排水６の中にある難分解性物質を分解してゆく。
【００１４】
しかし、この難分解性物質処理装置３０も次のような弱点を有している。つまり、貯留排水６だけが本体処理槽４の中を循環するのではなく、貯留排水６と共に微生物固定担体１０も貯留排水６の流れに乗って本体処理槽４の中を一体的に循環する。従って、微生物固定担体１０が新たに供給される排水ＯＷと接触し難いから、貯留排水６の中の難分解性物質が効率的に分解され難いという欠点を有している。
【００１５】
また、貯留排水６の循環は曝気装置１８の発泡によって生起されているから、ブロアＢの駆動動力がどうしても必要になる。しかも、難分解性物質分解微生物には好気性微生物が多く、酸素の供給のためにもブロアＢが必須装置になる。このブロアＢの駆動動力に伴う運転費用が微生物を用いた本処理プロセスの処理費用に占める割合が高く、難分解性物質の処理費用が高騰する原因となる。
【００１６】
更に、図７又は図８の装置から微生物や固形成分が環境に流出することを防止するため、この装置にポンプと膜処理装置を付設した難分解性物質処理装置（図示せず）も開発されている。装置から液体をポンプで汲み上げて膜処理装置に送り、膜分離された微生物や固形成分は再び処理装置に帰還させ、膜透過水を処理水ＴＷとして後段工程に送出するものである。
【００１７】
しかし、これらの処理装置では、ブロアに更にポンプという駆動装置を加えることになるから、これらの運転費用がシステム全体の処理費用に占める割合が極めて高くなり、処理コストの高騰を引き起こす欠点があった。
【００１８】
従って、本発明の目的は、難分解性物質分解微生物が好気性微生物の場合でも空気供給のためのブロアが不要となり、しかも微生物固定担体が常に新しく供給される排水と接触して、効率的に排水中の難分解性物質を分解できる難分解性物質処理装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、第１の発明は、必要部材を内部に配置する本体処理槽と、この本体処理槽の最上部に配置されて排水を上方から供給して下方へと散液する散液装置と、この散液装置の下方に配置されて上下面に排水が流入流出するための排水流通口を形成した担体槽と、この担体槽の中に装填され排水と接触して難分解性物質を分解する微生物を固定した微生物固定担体と、この微生物固定担体と接触した排水が担体槽から流出して貯留される貯留空間と、この貯留空間に貯留された排水を散液装置に帰還させて排水を再び流下循環させるポンプから構成され、この循環過程を通して排水と微生物固定担体との接触により難分解性物質を分解処理された排水を処理水として貯留空間から外部に放出する難分解性物質処理装置である。散液装置から流下する中で排水は空気を自然に大量に取り込むことができ、しかも本体処理槽内に固定配置された担体槽に上方から排水が流下するから、微生物固定担体はいつも新しい排水と流通接触して排水中の難分解性物質を微生物により効率的に分解することができる。また、排水の重力による流下により排水と担体を接触させるから曝気動力が不要となり、しかも必要な部材を本体処理槽に内蔵できるから装置全体のコンパクト化を図ることができる。
【００２０】
第２の発明は、第１の発明に膜処理装置を付加したもので、貯留空間に貯留された排水をポンプにより膜処理装置に送出し、膜処理装置により分離された成分は散液装置に帰還させて再び流下循環させ、膜処理装置を透過した膜透過水を処理水として外部に放出する難分解性物質処理装置である。従って、散液装置からの流下過程における空気の大量吸収、微生物固定担体と排水との流通接触による難分解性物質の効率的な分解、及び曝気動力の不要化と装置のコンパクト化が得られ、同時に膜分離により不十分な分解物は再び分解工程に帰還させ清澄な膜透過水だけを外部に放出できる利点を有している。
【００２１】
第３の発明は、微生物固定担体を内蔵する担体槽を貯留排水の表面から上方に位置させた難分解性物質処理装置であるから、微生物固定担体がいつも空気と接触することができ、好気性微生物の培養に最適の気相環境を保持でき、微生物の培養と同時に難分解性物質の分解を効率的に推進することができる。
【００２２】
第４の発明は、担体槽の一部又は全部を貯留排水に浸漬した状態に設定した難分解性物質処理装置であるから、微生物固定担体と排水とが浸漬状態で密着状に長時間接触するから、難分解性物質の分解効率を格段に向上することができ、しかも散液装置からの流下過程で排水中への空気吸収も確実に行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明は、難分解性物質を分解する微生物を担体の表面に固定し、この担体を担体槽に装填し、この担体槽を本体処理槽に固定配置して、排水を重力で流下させながら担体と排水を接触させて、微生物を固定状態で培養しながら排水中の難分解性物質を効率的に分解処理できる排水処理装置である。
【００２４】
微生物を固定した担体及びこれらの担体を内部に装填した担体槽はバイオリアクターとして機能する。微生物は担体に固定されているから担体から離脱することは無く、担体に固定されている微生物密度はいつも適度な水準に保持され、この担体と排水とが接触するから、微生物を培養しながら排水中の難分解性物質が微生物により効率的に分解される。
【００２５】
本発明が担体に固定する微生物は、難分解性物質を分解する微生物であれば何でもよく、例えば、色素成分やダイオキシン類や環境ホルモン等の有害物質を分解する白色腐朽菌、褐色腐朽菌、糸状菌、その他の難分解性物質分解微生物が利用される。
【００２６】
白色腐朽菌はセルロース・リグニンを強力に分解する能力を持つ担子菌として知られており、具体的にはトゥラメテス属（Ｔｒａｍｅｔｅｓ）、レンツィテス・ベツリナ（Ｌｅｎｚｉｔｅｓ　ｂｅｔｕｌｉｎａ）、プレウロトゥス・オストゥレアトゥス（Ｐｌｅｕｒｏｔｕｓ　ｏｓｔｒｅａｔｕｓ）、トゥラメテス・ヒルスタ（Ｔｒａｍｅｔｅｓ　ｈｉｒｓｕｔａ）等の好気性菌が存在する。
【００２７】
また、難分解性物質分解菌として、白色腐朽菌と同様の性質を示す糸状菌があり、クラドスポリウム属（Ｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｕｍ）の糸状菌は、色度成分などの難分解性物質を強力に分解できる。その他、難分解性物質を分解する広範囲の微生物が本発明に利用できる。
【００２８】
これらの微生物は産生する酵素が難分解性物質を分解する能力を有し、例えば、白色腐朽菌が菌体外に放出する酵素には、リグニンペルオキシダーゼ、マンガンペルオキシダーゼ、ラッカーゼ等がある。リグニンペルオキシダーゼやマンガンペルオキシダーゼは過酸化水素分解酵素で、白色腐朽菌が生成する過酸化水素はこれらの酵素により分解されてＯＨラジカルになる。このＯＨラジカルは強力な酸化作用を有し、ダイオキシン類・環境ホルモン・色度成分等の難分解性物質を炭酸ガス及び易分解性物質にまで酸化分解する。
【００２９】
ラッカーゼはフェノール性水酸基を酸化する酵素で、例えばヒドロキノン、ポリフェノール、ｐ−フェニレンジアミン、アスコルビン酸、シアニン色素などを酸化する。この酸化作用により、ベンゼン環を切断して分解することができる。従って、ベンゼン環から構成されるダイオキシン類に対しては顕著な分解効果を発揮する。
【００３０】
本発明では、このような難分解性物質を分解する微生物を担体に固定しているが、これらの微生物が排水との接触により活発に活動し増殖できるように、必要に応じて排水にｐＨ調整剤を添加したり、排水に適当な栄養塩類や基質を添加しても良い。
【００３１】
微生物を培養する養分としては、炭素源としてグルコース、スクロース、フルクトース等の糖類やエタノール等のアルコール類及び有機酸、窒素源として硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム等がある。また、ｐＨ調整剤としては、塩酸などの強酸や酢酸などの有機酸など広範囲の酸が利用される。
【００３２】
微生物を固定させる担体としては、公知の全ての微生物用担体が利用できるが、特に排水に溶解せず、しかも固定した微生物によって資化されない担体がその長寿命性によって好適である。
【００３３】
担体の材料としては、ポリウレタン等のプラスチックスや発泡性プラスチックス、シリカ・アルミナなどの多孔性セラミックス、炭素繊維などの炭素系材料、その他公知の多孔質材料がある。形態としては、ビーズ状、球状、繊維状、ひも状、筒状、ハニカム状など各種の形態が選択される。
【００３４】
微生物を担体に固定する方法には、主として３種類の方法が用いられる。第１は担体結合法で、この場合の担体としては、セルロースやキチンなどの天然高分子の誘導体、ポリアクリルアミドゲルやイオン交換樹脂などの合成高分子、更に多孔性ガラス、シリカゲル、セラミックス等の無機担体も使用される。この担体を本発明の担体として利用する。
【００３５】
第２は架橋法で、グルタルアルデヒドのような２個或いはそれ以上の官能基を有する試薬で微生物同士を架橋する方法である。この架橋された微生物集団を担体に固定すれば本発明の微生物固定担体となる。
【００３６】
第３は包括法で、高分子ゲルの微細な網目の中に微生物を包み込む格子型と、半透性のポリマー被膜の中に微生物を封入するマイクロカプセル型がある。高分子ゲルとしては、例えば、アルギン酸、寒天、κ―カラギーナン、コラーゲン、ポリアクリルアミド、ウレタンプレポリマー、光硬化性樹脂、ポリビニルアルコールがある。
【００３７】
しかし、本発明では上記のような強固な微生物固定方法に制限されず、使用される担体に微生物が固定できる全ての方法が利用される。例えば、繊維束からなる担体を微生物含有水溶液に浸漬して微生物が自然に繊維束に吸着されるような担体も本発明の微生物固定担体として利用される。
【００３８】
以下に、本発明に係る難分解性物質処理装置の各種の実施形態を図面に従って詳細に説明する。
【００３９】
図１は本発明に係る難分解性物質処理装置の第１実施形態の概略説明図である。一点鎖線で示された難分解性物質処理装置２は、排水ＯＷの中に含まれる難分解性物質を分解処理し、その後清澄な処理水ＴＷを後段の装置に放出する。
【００４０】
本体処理槽４の内底部には排水を貯留する貯留空間７が設けられ、この貯留空間７の上には微生物固定担体１０を装填した担体槽８が固定配置されている。微生物固定担体１０には難分解性物質を分解する微生物が公知の手段で固定されている。担体槽８の上面と下面には排水ＯＷが流通するための排水流通口８ａが形成されている。また、担体槽８の上側には散液装置１４が配置されている。
【００４１】
排水ＯＷが散液装置１４の上方から流入すると、散液装置１４はこの排水ＯＷを横方向の全体に広がらせて矢印ａ方向に重力で流下させる。この流下の過程で排水ＯＷは空気を十分に吸収する。
【００４２】
排水ＯＷは上側の排水流通口８ａから担体槽８の内部に流入し、多数の微生物固定担体１０と接触し、この接触過程を通して排水ＯＷの中に含まれる難分解性物質が微生物により分解されてゆく。一般的に、難分解性物質はこの微生物分解によって分子量の小さな易分解性物質へと分解される。
【００４３】
矢印ｃ方向に流下した排水ＯＷは下側の排水流通口８ａから流出し、貯留空間７を矢印ｄ方向に流下（又は滴下）して、下方にある貯留排水６の中に貯留されてゆく。この貯留排水６には、必要に応じてｐＨ調整剤Ｈ、栄養塩類Ｎ、基質Ｃが投入される。この貯留排水６はポンプＰにより汲み上げられ、再び散液装置１４の上方から流下されて上記過程を循環する。
【００４４】
このように、排水ＯＷは多数回の循環処理を受け、所定の浄化水準に達した段階で処理水ＴＷとして後段の工程へと放出される。処理水ＴＷをこのまま自然界に放出しても良いが、更なる高度処理を施して自然界に放出しても良い。
【００４５】
この第１実施形態では、小さな微生物固定担体１０を担体槽８にぎっしり充填しているから、排水ＯＷと担体１０との接触面積はかなり大きくなり、担体に固定された微生物により難分解性物質の分解処理は効率的に進行する。
【００４６】
また、排水ＯＷの移動には重力による流下方式が取られており、曝気装置などの駆動力を必要としないからエネルギーコストを低減できる。また、散液装置１４や担体槽８は空気と直接接触しており、この部材を通過する排水ＯＷは空気を十分に吸収でき、しかも担体１０に固定された微生物も空気と十分に接触できる。従って、難分解性物質分解微生物の多くが好気性微生物であるから、これらの微生物の活動が常に活性化される。
【００４７】
図２は本発明に係る難分解性物質処理装置の第２実施形態の概略説明図である。この第２実施形態は図１の装置の類似形態であるから、相違点の構成と作用効果を説明し、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
この装置２は図１の装置２と２点で相違している。即ち、担体槽８には長尺繊維からなる微生物固定担体１０が間隙９を有して複数段上下に配置されており、またポンプＰによる汲み上げられた貯留排水６は膜処理装置１６に送られ、膜分離された成分は散液装置１４に帰還され、膜透過水は処理水ＴＷとして放出される。この図面では長尺繊維からなる微生物固定担体１０は水平に配置されているが、垂直方向に配置しても良いなど、各種の配置形態をとることができる。
【００４９】
長尺繊維からなる微生物固定担体１０は無数の繊維に微生物が固定されており、排水ＯＷと微生物との接触面積が増大するため、微生物による難分解性物質の分解作用が強力に働く。しかも、担体槽８は貯留排水６と非接触に配置されるから、好気性微生物は十分に空気を取り入れて活発に活動できる。
【００５０】
貯留排水６の中には難分解性物質などの高分子が多少含まれているから、膜処理装置１６によりこれらの高分子成分を分離し、再び散液装置１４に戻して循環的に分解する。他方、膜処理装置１６を透過した膜透過水には難分解性物質のような高分子成分は含まれていないから、処理水ＴＷとして後段工程へと放出される。このように、膜処理装置１６を付加することにより、放出される処理水ＴＷの清澄度を高度化することができる。
【００５１】
更に、図１の処理装置２に膜処理装置１６を付加して図２と同様の装置構成にすれば、処理水ＴＷの中に微生物や微小固形分が含まれていても、これらは膜分離されて本体処理槽４にフィードバックされ、清澄な膜透過水だけが処理水ＴＷとして後段工程に送られる。また、図１や図２に配置される微生物固定担体１０は図示されるものに限定されず、各種の材質や形状から構成された微生物固定担体を利用することができる。
【００５２】
図３は本発明に係る難分解性物質処理装置の第３実施形態の概略説明図である。この第３実施形態は図１の装置の類似形態であるから、相違点の構成と作用効果を説明し、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
この難分解性物質処理装置２は、担体槽８が貯留排水６に浸漬している点で図１の装置２と相違している。この装置２では、排水ＯＷは矢印ａ方向（散液装置１４）と矢印ｂ方向（落下空間）の領域で空気と接触し、この空気接触を通して空気を排水の中に吸収する。
【００５４】
排水ＯＷの投入とポンプＰによる貯留排水６の汲み上げにより、貯留排水６は常に下方へと流動し、微生物固定担体１０は上方から流下してくる新しい排水ＯＷと接触するように構成される。従って、微生物固定担体１０に固定された微生物により排水ＯＷの中の難分解性物質が分解され、この貯留排水の循環過程を通した継続的な分解作用により貯留排水６の難分解性物質が効率的に分解されてゆく。
【００５５】
担体槽８は貯留排水６の液面６ａの直下に位置しているから、微生物固定担体１０は空気を大量に吸収した排水と接触し、微生物固定担体１０に固定された好気性の微生物はこの空気によって活動が活性化される。排水は矢印ｃ方向に流下してゆくから、微生物固定担体１０が接触する排水は常に新しく置換され、微生物の生理活性は高められる。
【００５６】
図４は本発明に係る難分解性物質処理装置の第４実施形態の概略説明図である。この第４実施形態は図３の装置の類似形態であるから、相違点の構成と作用効果を説明し、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
この難分解性物質処理装置２は図３の装置２と２点で相違している。第１の相違点は、担体槽８には長尺繊維からなる微生物固定担体１０が間隙９を有して複数段上下に配置されていること、また第２の相違点はポンプＰによる汲み上げられた貯留排水６は膜処理装置１６に送られ、膜分離された成分は散液装置１４にフィードバックされ、膜透過水は処理水ＴＷとして放出されることである。この図面では、長尺繊維からなる微生物固定担体１０は水平に配置されているが、垂直方向に配置してもよいなど、各種の配置形態をとることができる。
【００５８】
長尺繊維からなる微生物固定担体１０は無数の繊維の集合体であり、その表面に固定される微生物密度はきわめて高い。従って、排水と微生物との接触面積が増大し、微生物による難分解性物質の分解力が強力に作用する。しかも、担体槽８は貯留排水６と常時接触状態に配置されているから、酸素（空気）の存在によって好気性微生物の生理活動は好活性状態にある。
【００５９】
貯留排水６の中には未分解状態の難分解性物質が多少含まれているから、膜処理装置１６によりこれらの高分子成分が分離され、再び散液装置１４に戻して循環的に分解してゆく。他方、膜処理装置１６を透過した膜透過水には難分解性物質のような高分子成分は含まれていないから、処理水ＴＷとして後段工程へと放出される。この膜処理装置１６により、後段に放出される処理水ＴＷの浄化度（清澄度）は高められる。
【００６０】
図３及び図４では、担体槽８は貯留排水６の中に完全に浸漬しているが、担体槽８の一部だけを貯留排水６に浸漬させてもよい。この一部浸漬の場合には、担体槽８が完全に空気中にある場合と完全に貯留排水６に浸漬した場合との中間状態の効果を有する。
【００６１】
また、図３の処理装置２に膜処理装置１６を付加して図４と同様の装置構成にすれば、処理水ＴＷの中に微生物や微小固形分が含まれていても、これらは膜分離されて本体処理槽４にフィードバックされるから、清澄な膜透過水だけを処理水ＴＷとして後段工程に送ることができる。また、図３や図４に配置される微生物固定担体１０は図示されるものに限定されず、各種の材質や形状から構成された微生物固定担体を利用できることも云うまでもない。
【００６２】
図５は本発明に係る難分解性物質処理装置を高ＢＯＤ・高ＣＯＤ排水の処理に用いる使用形態図である。この使用形態は、１次排水ＦＷが屎尿や下水のような高濃度のＢＯＤ・ＣＯＤを有した排水である場合に有効である。通常生物処理装置２０は活性汚泥法などの生物処理であり、難分解性物質以外の分解処理を目的とする。難分解性物質処理装置２は本発明に係る装置２である。高度処理装置２２はろ過・活性炭吸着・イオン交換・逆浸透などの装置である。
【００６３】
まず、１次排水ＦＷの易分解性物質は通常生物処理装置２０により分解処理されて排水ＯＷとして放出される。この排水ＯＷには難分解性物質が残留しており、この難分解性物質処理装置２により難分解性物質が分解されて処理水ＴＷとして放出される。最終的に、この処理水ＴＷを高度処理装置２２により高度処理を施して高度処理水ＨＷとして自然界に放出する。
【００６４】
図６は本発明に係る難分解性物質処理装置を低ＢＯＤ・低ＣＯＤ排水の処理に用いる使用形態図である。この使用形態は、１次排水ＦＷが埋立汚水などのような低濃度のＢＯＤ・ＣＯＤを有した排水である場合に有効である。難分解性物質処理装置２は本発明に係る装置２である。通常生物処理装置２０は活性汚泥法などの生物処理であり、難分解性物質以外の分解処理を目的とする
【００６５】
排水ＯＷには難分解性物質が含まれており、難分解性物質処理装置２により排水ＯＷに含まれる難分解性物質が分解されて処理水ＴＷとして放出される。この処理水ＴＷには難分解性物質が分解された後の易分解性物質が含まれており、この処理水ＴＷを通常生物処理装置２０により分解処理して、最終処理水ＬＷが自然界に放出される。
【００６６】
【実施例】
本発明装置により難分解性物質の一つである色度を低下させる実験を行ない、従来の担体流動法による結果と比較した。処理対象である排水ＯＷの色度（ＣＵ）は７００であり、この排水を本発明装置と従来装置により分解処理を行ない、得られた処理水の色度（ＣＵ）と脱色率（％）を測定した。その結果を表１に示す。
【００６７】
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【００６８】処理水の色度及び脱色率において、本発明装置は従来装置よりも優れていることが実証された。従来の流動用担体を用いたバイオリアクターでは、その形状から担体充填量を十分に取ることができず、処理槽の容積当たりの微生物量は本発明装置より少なく、処理効率も悪い。
【００６９】
この従来装置に比較し、本発明装置では、担体を担体槽の中に固定するから、担体の充填量を増大でき、しかも担体と空気との接触が強力に行なわれるから、好気性である有効微生物は常に空気と接することになり、色度の除去活性を高く保持することができる。
【００７０】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例及び設計変更をその技術的範囲内に包含するものであることは言うまでもない。
【００７１】
【発明の効果】
第１の発明によれば、必要部材を本体処理槽の内部に配置するから装置全体をコンパクト化でき、排水を本体処理槽の最上部にある散液装置に流下させるから、この流下過程で空気と接触して大量の空気を排水中に吸収でき、好気性の微生物を活性化して難分解性物質の分解力を高めることができる。また、排水を重力により流下させるから、排水を循環させる曝気動力は不要となり、省エネルギーに貢献できる。更に、微生物固定担体を担体槽の中に装填して担体を固定化し、担体槽の容積全体にまで担体を充填できるから、微生物量の増大によって難分解性物質の分解効率を飛躍的に向上できる。
【００７２】
第２の発明によれば、第１の発明に膜処理装置を付加したものであるから、第１の発明が奏する効果、即ち、散液装置からの流下過程における空気の大量吸収、微生物固定担体と排水との流通接触による難分解性物質の効率的な分解、曝気動力の不要化と装置のコンパクト化が得られる。同時に、膜分離により不十分な分解物は再び分解工程に帰還させ清澄な膜透過水だけを外部に放出するから、難分解性物質を確実に分解できる利点を有している。
【００７３】
第３の発明によれば、微生物固定担体を内蔵する担体槽を貯留排水の液面より上方に配置するから、微生物固定担体がいつも空気と接触しているため、好気性微生物の培養に最適の気相環境を保持でき、微生物を活性状態に保持しながら難分解性物質を効率的に分解することができる。
【００７４】
第４の発明によれば、散液装置からの流下過程で排水中への空気吸収を確実に行うことができ、しかも担体槽の一部又は全部を貯留排水に浸漬した状態に保持するから、微生物固定担体と排水とが浸漬状態で密着状に長時間接触して、難分解性物質の分解効率を格段に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る難分解性物質処理装置の第１実施形態の概略説明図である。
【図２】本発明に係る難分解性物質処理装置の第２実施形態の概略説明図である。
【図３】本発明に係る難分解性物質処理装置の第３実施形態の概略説明図である。
【図４】本発明に係る難分解性物質処理装置の第４実施形態の概略説明図である。
【図５】本発明に係る難分解性物質処理装置を高ＢＯＤ・高ＣＯＤ排水の処理に用いる使用形態図である。
【図６】本発明に係る難分解性物質処理装置を低ＢＯＤ・低ＣＯＤ排水の処理に用いる使用形態図である。
【図７】微生物を分散させた従来の難分解性物質処理装置の概略説明図である。
【図８】微生物固定担体１０を貯留排水６の中で流動させる従来の難分解性物質処理装置の概略説明図である。
【符号の説明】
２は難分解性物質処理装置、４は本体処理槽、６は貯留排水、６ａは液面、７は貯留空間、８は担体槽、８ａは排水流通口、９は隙間、１０は微生物固定担体、１４は散気装置、１４ａは散液孔、１６は膜処理装置、１８は曝気装置、１９は空気泡、２０は通常生物処理装置、２２は高度処理装置、Ｂはブロア、Ｃは基質、ＦＷは１次排水、ＨはｐＨ調整剤、ＨＷは高度処理水、ＬＷは最終処理水、Ｎは栄養塩類、ＯＷは排水、Ｐはポンプ、ＴＷは処理水。
【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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【図８】
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