(57)【要約】【課題】生物処理システムで生成した汚泥を自然の営みの中で最小化を図ることができる魚類を利用した処理方法と装置を提供する。【解決手段】生物処理システムで浄化された処理水及び生成する汚泥を魚類飼育水槽に導くと共に、該魚類飼育水槽の流出水を前記生物処理システムに戻す生物処理汚泥の処理方法としたものであり、前記魚類飼育水槽の流出水は、専用の浄化設備で浄化して、該魚類飼育水槽に循環することができ、また、前記該魚類飼育水槽には、生物処理システムで生成する汚泥を改質して導入することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理システムで浄化された処理水及び生成する汚泥を、魚類飼育水槽に導くと共に、該魚類飼育水槽の流出水を前記生物処理システムに戻すことを特徴とする生物処理汚泥の処理方法。
【請求項２】
前記魚類飼育水槽の流出水は、専用の浄化設備で浄化して、該魚類飼育水槽に循環することを特徴とする請求項１記載の生物処理汚泥の処理方法。
【請求項３】
前記魚類飼育水槽には、生物処理システムで生成する汚泥を改質して導入することを特徴とする請求項１又は２記載の生物処理汚泥の処理方法。
【請求項４】
処理水と汚泥を排出する生物処理システムと、魚類飼育水槽とを有し、前記生物処理システムから排出する処理水と汚泥を魚類飼育水槽に導く流路と、該魚類飼育水槽の流出水を生物処理システムに導く流路とを備えたことを特徴とする生物処理汚泥の処理装置。
【請求項５】
前記魚類飼育水槽には、流入する汚泥を改質する改質槽及び／又は流出水を浄化する浄化設備を付設することを特徴とする請求項４記載の生物処理汚泥の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生物処理汚泥の処理に係り、特に、生物処理システムから排出する汚泥を魚類を利用して処理する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【非特許文献１】第３７回下水道研究発表会講演集、Ｐ．４８２−Ｐ．４８４（２０００）
【非特許文献２】日本下水道協会、下水道施設設計指針と解説２００１年度版
有機性排水を浄化する方法として、生物処理システムは、自然の浄化作用を利用した方式で、比較的経済的に運用することができるため、わが国に留まらず、広く世界的に普及している。しかしながら、浄化することによって汚泥が生成し、この処理処分に多大な労力と費用がかさんでいる。特に、昨今では、埋め立て処分場の用地確保が難しいため、汚泥発生量を低減することが試みられている。
具体的には、オゾンや超音波、もしくは熱処理を加え、汚泥を構成する細胞を破りとることによって汚泥発生量を抑制することが実施されている（文献１）。
しかし、いずれの方法も投下するエネルギーが膨大であり、地球環境を考慮すると適切な方法とは言いがたい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、上記従来技術に鑑み、自然の浄化作用を利用することによって生成した汚泥を、自然の営みの中で最少化を図ることができる魚類を利用した処理方法と装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、生物処理システムで浄化された処理水及び生成する汚泥を魚類飼育水槽に導くと共に、該魚類飼育水槽の流出水を前記生物処理システムに戻すことを特徴とする生物処理汚泥の処理方法としたものである。
前記処理方法において、魚類飼育水槽の流出水は、専用の浄化設備で浄化して、該魚類飼育水槽に循環するのがよく、また、前記魚類飼育水槽には、生物処理システムで生成した汚泥を改質して導入するのがよい。
また、本発明では、処理水と汚泥を排出する生物処理システムと、魚類飼育水槽とを有し、前記生物処理システムから排出する処理水と汚泥を魚類飼育水槽に導く流路と、該魚類飼育水槽の流出水を生物処理システムに導く流路とを備えたことを特徴とする生物処理汚泥の処理装置としたものである。
前記処理装置において、魚類飼育水槽には、流入する汚泥を改質する改質槽及び／又は流出水を浄化する浄化槽を付設するのがよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、生物処理汚泥を餌として魚類の体内に取り込み、体内代謝させることによって、汚泥の減量化を達成しようとするものである。さらに、養殖された魚類を飼料や肥料に供することも可能であり、処分汚泥量を著しく減少させることができる。
次に本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、魚類を用いて生物処理汚泥を処理する基本概念図である。図１において、被処理水１は、生物処理システム２に導かれる。生物処理システム２は、通常の下水道施設や、排水、汚濁進んだ河川、湖沼、し尿などを対象とした様々な処理システムでよく、特に定めはない。最初沈殿設備を含んだ活性汚泥処理、生物学的窒素・リン除去システム、さらには、凝集沈殿やろ過設備、膜処理、オゾン処理、活性炭吸着などの物理化学処理を組み込んだシステムでも構わない。
【０００６】
生物処理システム２で生成した汚泥４のすべてもしくは一部を、魚類飼育水槽５に導く。汚泥４を導く方法として、連続的に供給してもよいが、間欠的に供給した方が効果的である場合がある。魚類飼育水槽５では、グッピーやティラピアなど雑食性の魚類６が適切である。また、飼育水槽の水質維持の観点から坂巻貝やマシジミ、カワニナなどの貝類を飼育することもできる。魚類飼育水槽５には図示しないが、酸素供給設備や温度調節機構等、魚類にとって適正な環境を保つための設備を付加することが望ましい。また、魚類飼育水槽５を区割りにして、成長具合に応じて魚類を分類してもよいし、また、異なった種類の魚毎に分類することもできる。
【０００７】
このようにして、魚類６にとって良好な環境が整うと、汚泥４を摂食し、魚類の体内代謝によって汚泥減量化が進む。魚類から排出される糞等の量は餌となる汚泥の性状や給餌量により異なるが、一般的には、餌に含有されるタンパク質や炭水化物、脂質等の各栄養素の消化率は９０％程度と見込まれる。また成魚に比べて仔稚魚期の魚の方が単位魚体重当りの摂食量が多く、特に仔稚魚期の魚を利用することで効率的に減量化が進む。魚類６の種類や汚泥４の性状にも因るが、ここで最も重要なことは餌となる汚泥４の供給量である。
一般には、魚体重ｋｇあたり一日あたり、２０ｇ〜１００ｇが好ましい。さらには、飼育水槽での魚体密度も重要なポイントになる。一般には、水槽容積ｍ３あたり、０．０１ｋｇ〜８０ｋｇが好ましく、さらには０．１ｋｇ〜１０ｋｇがよリ好ましい。また、必要に応じては、補助の餌、栄養剤、感染防止薬等供給することもできる。
河川水や地下水が豊富にある場所では、天然水８を魚類飼育水槽５に導くことも有効である。このようにして成長した魚類６は、適宜取り除き、飼料や肥料に加工することが好ましい。
【０００８】
図２に、本発明の一例を示すフロー構成図を示す。図２では、生物処理システムの処理水３の一部３ｂを魚類飼育水槽５に導き、魚類飼育槽５からの流出水７を７ｂとして生物処理システム２に戻してもよいし、７ｃとして処理水３ａに混合して系外に排出してもよい。このとき、処理水の一部３ｂをそのまま魚類飼育水槽５に導くことでもよいが、必要に応じて３ｂだけを凝集沈殿やろ過、さらにはオゾン処理、活性炭吸着などの高度処理することもできる。
図３には、本発明の他の例のフロー構成図を示し、汚泥４ａを改質槽９で安定化させた後、改質汚泥４ｂとする方法を示している。改質手段としては、酸素を供給して汚泥の安定化を図ること、さらに積極的には数日間から数十日に及ぶ滞留時間を与えて、バクテリア主体の汚泥から後生動物主体の汚泥に改質することもできる。この際、被処理液１の一部や生物処理システム２の工程水（例えば、曝気層流入水の一部）を改質槽９に導入すると、溶解性の有機物質が補充されて、改質が効果的に進行することもある。
【０００９】
さらには、別な改質手段として、無機凝集剤や高分子凝集剤、とりわけ塩化カルシウムやキトサンとアルギン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）など食品添加物として認められている凝集剤を単独もしくは複数組合わせて、汚泥を造粒することも極めて効果的である。加えて、造粒汚泥を生物処理システムの処理水や他の比較的清澄な水を用いて洗い出しを行い、汚泥スラリーの中に存在する溶存有機物質量を低下させると、魚類飼育槽の水質管理が容易になり、これもまた効果的である。もちろん、汚泥の安定化と造粒、水洗とを適宜に組合せた改質手段も有効であることは言うまでもない。
図３には、魚類飼育水槽５の流出水７ａの一部を処理槽１０に導き、該処理槽１０の流出水７ｅを魚類飼育水槽５に循環する方式も示している。該処理槽１０は、魚類の放出するアンモニアを硝酸に酸化するための設備が有効であり、生物ろ過槽が一般的である。
【００１０】
また、図４には、汚泥４ａを安定化させる改質槽９の前段に嫌気槽１１を設け、ここに魚類飼育水槽５の流出水７ａの一部を導き循環する方式を示している。このように流出水を循環することで、魚類飼育水槽５の魚類が放出するアンモニアを改質槽９で硝化し、嫌気槽１１で脱窒処理して系内の窒素分を低減することができる。
更に、生物処理システム２の汚泥を魚類飼育水槽５で減量化させて後、再び生物処理システム２に戻すことにより、該処理システムから発生する余剰汚泥をほぼゼロにすることも可能である。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
この実施例では、活性汚泥処理の汚泥を、魚類飼育水槽に導いた場合の汚泥の減少量について、魚類を飼育していない水槽に導いた場合と比較した。
容積４５Ｌの魚類飼育水槽に水３０Ｌを入れ、空気を連続散気し、これにティラピア（体長約２０ｍｍのもの）５０匹を放養した。また、ティラピアを放養していない同条件の水槽を比較対象として用意した。
これらの水槽に、下水を対象とした活性汚泥処理設備から採取した活性汚泥曝気液（ＭＬＳＳ、約２０００ｍｇ／Ｌ）を１日空曝気した後、２Ｌ／日の流量で５日間連続添加した。この水槽内の水のＮＨ４−Ｎを毎日測定した。また、５日間経過後に水槽内に堆積した固形物を回収し、添加した汚泥量に対する残留量を測定した。
【００１２】
実験結果を表１及び表２に示す。
【表１】
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【表２】
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【００１３】
魚類飼育水槽の水質については、ＮＨ４−Ｎが上昇したが、ティラピアを放養しなかった水槽の水質については、ほとんど変化が見られなかった。
これに対して、水槽内に堆積した固形物量は、ティラピアを放養しなかった水槽では添加した汚泥の９５％に相等する量が残留していたのに対して、ティラピアを放養した水槽では添加した汚泥の５５％に相等する量に減少していた。
これはティラピアの成長・代謝作用によって減少したものである。この代謝作用による減量は、魚類の種類や投与量、水温などによって異なる。
【００１４】
また、ティラピア飼育水槽で残存している汚泥は、そのほとんどが糞であった。この糞は沈降牲に優れ、水槽底に堆積し、撹拌流を与えても直ぐ沈殿する性状であった。糞を採取し、０．２ｍｍの網に載せると、糞は網に留まり、崩れることなく、しっかりとした固さのあることがわかった。一方、活性汚泥は、周知のように沈降性はせいぜい１日あたり３０ｍ／ｄ程度であり、フロックの強度も脆弱である。つまり、ティラピアに捕食された活性汚泥は、成長・代謝作用に利用された後、ハンドリングに都合の良い形に改質された物質（糞）として排出されたことになる。このとき、先に述べたように、活性汚泥の改質を塩化カルシウムを用いて造粒化を促進すると、糞の成分にカルシウムが取り込まれて、改質が大きく進むことになる。つまり、糞がより強固な締まったものになり、ハンドリング上、極めて容易になる利点が生じる。
魚の糞が、肥料や土壌改良剤に利用できるのは良く知られたことである。このことから、魚類飼畜水槽５の底部に糞だまりを設け、適宜、糞を引き抜き、スクリーニングやサイクロン等の簡単な固液分離を行い、糞を取り出し、コンポストにすることによって、かつ／もしくは乾燥することによって肥料や土壌改良剤にすることができる。
【００１５】
実施例２
この実施例では、活性汚泥処理の汚泥を改質した後、魚類飼育水槽に導いた場合の汚泥の減少量について、活性汚泥処理の汚泥を改質していない場合と比較した。
容積４５Ｌの魚類飼育水槽に水３０Ｌを入れ、空気を連続散気し、これにティラピア（体長約２０ｍｍのもの）５０匹を放養した。
この水槽に、下水を対象とした活性汚泥処理設備から採取した活性汚泥曝気液（ＭＬＳＳ＝約２０００ｍｇ／Ｌ）を５日間、好気条件下で安定化を図った後、キトサン４０ｍｇ／Ｌとポリアクリル酸ソーダ４ｍｇ／Ｌを添加し、汚泥を造粒した。この造粒汚泥を２Ｌ／日の流量で５日間連続添加した。
この水槽内の水のＮＨ４−Ｎを毎日測定した。また、５日間経過後に水槽内に堆積した固形物を回収し、添加した汚泥量に対する残留量を測定した。
【００１６】
実験結果を表３に示す。
【表３】
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魚類飼育水槽の水質については、実施例１同様ＮＨ４−Ｎが上昇することが認められた。
一方、水槽内に堆積した固形物は添加した汚泥の４５％に相等する量に減少しており、実施例１で示した汚泥を改質しなかった場合の５５％に比べて、汚泥量が更に減少した。
【００１７】
実施例３
この実施例では、活性汚泥処理の汚泥を改質した後、魚類飼育水槽に導いた場合の処理水を、脱窒素処理した後、循環させた場合の効果について検証した。
有効容積２０Ｌの魚類飼育水槽に水２０Ｌを入れ、空気を連続散気し、これにティラピア（体長約２０ｍｍのもの）２５匹を放養した。
この水槽の前段に、処理水のＮＯｘ−Ｎの脱窒処理を目的とした容積１Ｌの嫌気槽と、汚泥の改質及び循環液のＮＨ４−Ｎの硝化を目的とした容積２０Ｌの曝気槽を設置した。また、魚類飼育水槽から流出する処理水を、水槽前段の嫌気槽に循環させるように設置した。
【００１８】
下水を対象とした活性汚泥処理設備から採取した活性汚泥曝気液（ＭＬＳＳ＝約２０００ｍｇ／Ｌ）を、嫌気槽に２Ｌ／日の流量で連続添加すると共に、魚類飼育水槽から流出する処理水を、嫌気槽に２Ｌ／日の流量で連続添加した。
魚類飼育水槽から活性汚泥曝気液投入量に見合う量の水、並びに汚泥を適宜引き抜きながら、循環処理試験を６０日間連続で行った。この間、魚類飼育水槽から流出する処理水のＮＨ４−ＮとＮＯｘ−Ｎを１０日ごとに測定した。また、引き抜いた固形物及び６０日間経過後に水槽内に堆積した固形物を回収し、添加した汚泥量に対する残留量を測定した。
【００１９】
実験結果を表４及び表５に示す。
【表４】
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【表５】
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魚類飼育水槽から流出する処理水の水質については、ＮＨ４−ＮとＮＯｘ−Ｎともに経過日数と共に増大し、４０日目でほぼ平衡濃度に達した。
一方、引き抜いた固形物及び水槽内に堆積した固形物の合計量は、添加した汚泥の４７％に相当する量に減少していた。
【００２０】
【発明の効果】
生物処理シス払で発生した汚泥を餌として魚類の体内に取り込み、体内代謝せることによって、特別なエネルギーを投入することなく、汚泥の減量化が達成できる。
さらに、魚類が吐き出す糞を肥料、もしくは土壌改良剤に供することができる。また、成長した魚類を飼料や肥料に供することも可能である。
以上から、自然の浄化作用で生成した汚泥を自然の代謝サイクルに取り組むことが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】魚類を用いて生物処理汚泥を処理する基本概念図。
【図２】本発明の処理装置の一例を示すフロー構成図。
【図３】本発明の処理装置の他の例を示すフロー構成図。
【図４】本発明の処理装置の他の例を示すフロー構成図。
【符号の説明】
１：被処理水、２：生物処理システム、３、３ａ、３ｂ：処理水、４、４ａ、４ｂ：汚泥、５：魚類飼育水槽、６：魚類、７、７ａ、７ｂ：流出水、８：天然水、９：改質槽、１０：処理槽、１１：嫌気槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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