(57)【要約】【課題】  分解菌を植菌した担体を浮遊させた状態で水を循環せることにより、効率よく公害物質を分解できる水処理装置を提供する。【解決手段】  処理対象の水を通水させる水槽１の底部に、水中に泡を発生させる泡発生手段１３、１４を設け、水槽１の上部に形成された開口部２に、水槽１内で水を循環させるとともに、曝気を行う水車３を設け、水中に含まれる公害物質を分解する分解菌を植菌した担体１５を水中に充填し、泡発生手段１３、１４により担体１５を水中で浮遊させ、分解菌と水との接触により、水中の公害物質分解するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象の水を通水させる水槽の底部に、水中に泡を発生させる泡発生手段を設け、前記水槽の上部に形成された開口部に、水槽内で水を循環させるとともに、曝気を行う水車を設け、かつ、水中に含まれる公害物質を分解する分解菌を植菌した担体を水中に充填し、前記泡発生手段により担体を水中で浮遊させ、前記分解菌と水との接触により、水中の公害物質を分解するようにしたことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
水車の回転方向側の下部に沿って円弧状仕切板を設け、この円弧状仕切板の下端に、水車の中心の真下に延び、下端の一部の通路を残して水槽を給水側と排水側の循環室に仕切る仕切板を設け、かつ、泡発生手段を、前記給水側の循環室の底部にのみ配置したことを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
担体を、中空円筒形としたことを特徴とする請求項１または２記載の水処理装置。
【請求項４】
担体を、積層網形としたことを特徴とする請求項１または２記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分解菌を植菌した担体により、公害物質を分解させるようにした水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚水中に含まれる公害物質を分解除去する水処理装置として、水槽中に接触材を充填し、水槽の上部に設けた水車を回転させ、水槽中の水を循環させて、接触材と水とを接触させ、接触材に含まれる微生物により、有機物を分解するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公昭５８−５４６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１記載の水処理装置は、接触材を水中に浸漬させ、水車の回転により水を循環させるようにしたものであるが、浸漬した接触材は、比重が水より重いため、水中に浸漬した場合、浮遊せずに沈んで水底に堆積し、その結果、水中の公害物質と充分に接触できず、処理効率が悪くなる。
【０００４】
公害物質が、例えば、環境ホルモンのように、極めて希薄である場合、このような水を、大量に、かつ短時間で処理することが望まれるが、上記特許文献１の装置では、公害物質と接触材との接触が不充分であるため、希薄液の処理は困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、分解菌を植菌した担体を浮遊させた状態で、水を循環せることにより、効率よく、公害物質を分解できる水処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
(１) 処理対象の水を通水させる水槽の底部に、水中に泡を発生させる泡発生手段を設け、前記水槽の上部に形成された開口部に、水槽内で水を循環させるとともに、曝気を行う水車を設け、かつ、水中に含まれる公害物質を分解する分解菌を植菌した担体を水中に充填し、前記泡発生手段により担体を水中で浮遊させ、前記分解菌と水との接触により、水中の公害物質を分解するようにする。
【０００７】
(２)上記(１)項において、水車の回転方向側の下部に沿って円弧状仕切板を設け、この円弧状仕切板の下端に、水車の中心の真下に延び、下端の一部の通路を残して水槽を給水側と排水側の循環室に仕切る仕切板を設け、かつ、泡発生手段を、前記給水側の循環室の底部にのみ配置する。
【０００８】
(３)上記(１)または(２)項において、担体を、中空円筒形とする。
【０００９】
(４)上記(１)または(２)項において、担体を、積層網形とする。
【発明の効果】
【００１０】
(ａ)請求項１記載の発明によれば、泡発生手段により担体を水中で浮遊させた状態で、水車により水を循環させるとともに、曝気を行うようにしたので、担体の分解菌と水との接触頻度を高めることができ、希薄な公害物質であっても、無害な物質に分解することができ、短時間で大量の水を効率よく処理できる。また、泡発生手段からの泡が担体に当たることにより、互いにくっつきやすい担体が泡で分離され、水中に分散されるので、くっついた担体をはがす手間が省け、メンテナンスが容易になる。
【００１１】
(ｂ) 請求項２記載の発明によれば、水車の回転により、水は、円弧状仕切板に沿って掻き出され、仕切板により仕切られた給水側と排水側の循環室を循環し、かつ、泡発生手段を給水側の循環室の底部にのみ配置してあるので、泡発生手段から噴出する空気により当該循環室に上昇水流が発生し、水車による循環と相俟って、スムースに水の循環が行われる。
【００１２】
(ｃ) 請求項３記載の発明によれば、担体を、中空円筒形としたので、担体の表面積を大きくして、水との接触面積を大きくできるとともに、軽量であるので、水中で流動化しやすくすることができる。
【００１３】
(ｄ) 請求項４記載の発明によれば、担体を、積層網形としたので、全体を嵩高にして、水との接触面積を大きくできるとともに、軽量であるので、水中で流動化しやすくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の水処理装置の一実施形態を示す斜視図である。
【００１５】
図１および図２は、本発明の水処理装置の第１実施形態を示している。
水槽(１)は、上部に開口部(２)を備える箱型のものであり、この開口部(２)に、曝気および水循環を兼ねた水車(３)が設けられている。この水車(３)は、モータ等の駆動源（図示せず）に連結された回転軸(４)に支持された左右両側の円板(５)(５)間に、管状の翼部材(６)を、回転軸(４)と平行に複数本取付けられたものである。
【００１６】
水車(３)の直下より回転方向に向けて、円弧状仕切板(７)が水槽(１)の上部に設けられている。水槽(１)の中央には、円弧状仕切板(７)に連なる縦方向の仕切板(８)が、底部(９)との間に間隔を開けて設けられ、これにより、水槽(１)は、左右の循環室(１a)(１b)に区画されている。この循環室(１a)および(１b)のそれぞれに通ずる給水口(10)および排水口(11)が、上部に設けられている。
【００１７】
水槽(１)の底部には、多数の細孔(12)が設けられたパイプ(13)が配置され、パイプ(13)に接続されたブロワ(14)により、パイプ(13)に空気を供給し、かつ、細孔(12)から噴出する空気により、水中に泡を発生させるようになっている。
水槽(１)内には、後述するように、公害物質を分解する分解菌を植菌した担体(15)が多数充填されている。
【００１８】
次に、上記水処理装置の作用を説明する。
公害物質を含む原水は、給水口(10)から供給され、排水口(11)から排水される。水車(13)を矢印(16)方向に回転させると、円弧状仕切板(７)の上部の水は、水車(３)で掻き出されて、円弧状仕切板(７)の後端部から矢印(17)のように落下し、循環室(１b)の水は、仕切板(８)の下部から、矢印(18)のように循環室(１a)に流れて循環される。一方、ブロワ(14)からの空気により、パイプ(13)の細孔(12)から空気が噴出し、水中に泡が発生し、この泡により、担体(15)は水中に浮遊状態となる。
【００１９】
循環する水が担体(15)に接触することにより、公害物質は、有機酸等の無害物質に分解されて、浄化された水が排水口(11)から排水される。上記のように、担体(15)は、水中に浮遊状態で散在しているため、水が循環する間に、担体(15)に効率よく接触し、分解の効率を高めることができる。
【００２０】
処理する汚水が、例えば、ｐｐｂオーダーの希薄汚水の場合、これを完全に分解するには、担体(15)に対する接触回数をできるだけ多くする必要がある。泡の発生がないと、水より比重の大きい担体の場合、底部に堆積された状態のままであり、その状態では、水との接触回数が低下し、充分な分解処理ができにくい。
【００２１】
図３は、本発明の第２実施形態を示す。
第２実施形態では、パイプ(13)を、仕切板(８)で仕切られた循環室(1a)(1b)のうち、給水側の循環室(1a)の底部のみに配置したものである。これにより、パイプ(13)から噴出する空気により循環室(1a)に上昇水流が発生し、水車(３)による循環と相俟って、スムースに水の循環が行われるとともに、循環室(1a)に担体(15)が集結して浮遊させることができる。なお、担体(15)が上昇して水車(３)に当たっても、管状の翼部材(６)により弾かれ、円弧状仕切板(７)との間に噛み込むことが阻止される。
【００２２】
上記各実施形態に示す水処理装置は、複数台を直列接続（排水口を他の装置の給水口に接続）するか、あるいは並列接続（各給水口から同じ水を給水し、各排水口から同時に処理水を排水）することも可能である。直列接続で水処理すると、公害物質の除去率が向上し、並列接続すると水処理すると、処理水量を多くすることができる。
【００２３】
上記分解菌としては、ノニルフェノールを分解することができるＳphingomonas属に属する菌株が好適に使用される。ここに、ノニルフェノールとは、ベンゼン環の上に１個の水酸基と１個のノニル基とを有する化合物の全てを包含する。この水酸基とノニル基の位置関係はバラ位である。また、Ｓphingomonas属の菌株、内分泌攪乱物質として作用する可能性がある環境中のノニルフェノールを分解することが好ましい。非イオン海面活性剤として使用されるノニルフェノールポリエトキシレート（ＮＰｎＥＯ）が分解されることにより生じるノニルフェノールは、水酸基のバラ位にノニル基が存在することから、ここに言うノニルフェノールは、水酸基のバラ位にノニル基を有するものである。また、ノニル基についても、可能な構造異性体の全てが包含されるものである。
【００２４】
本実施形態に使用されるノニルフェノール分解菌を培養するための培地組織としては、これらの分解菌が生育し得るものであれば、天然培地および合成培地のいずれも使用でき、また、固体または液体培地のいずれでもよい。
【００２５】
培地は、通常、炭素源、窒素源、無機源を含んでいる。炭素源としては、ノニルフェノールが好ましく、その他各種炭素源が含まれていてもよい。窒素源としては、酵母エキス、肉エキス、ペプトン、各種アミノ酸等の有機窒素類、または硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム等の無機窒素類が用いられる。無機物としては、カリウム塩、マグネシウム塩、鉄塩、カルシウム塩等を用いることができる。
【００２６】
上記のようなノニルフェノール分解菌を担体に固定化する。担体への固定化の方法としては、上記菌株を固定化できる方法であれば、どのような方法でもよい。例えば、アルギン酸、ポリビニールアルコール、ゲランガム、アガローズ、セルローズ、デキストラン等のゲル状物質に包括固定する方法、あるいはガラス、活性炭、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、木材、シリカゲル等の表面に吸着固定する方法が挙げられる。
【００２７】
担体への固定法の具体例としては、菌株の培養液を担体に流し込むだけの固定法、アスピレータを用いて担体を減圧化におき、菌株の培養液を担体に流し込む固定方法、あるいは、菌株の培養液を減菌した培地と担体との混合物に流し込み、振湯培養し、混合物から取り出した担体を自然乾燥する固定方法が挙げられる。
【００２８】
さらにまた、上記分解菌としては、分解菌エストラジオールを分解することができるエストラジオール分解菌も好適に使用される。
水生生物に対して内分泌攪乱作用を示す天然エストロゲンの中でも最も強力な作用を有するものはエストラジオールであり、エストラジオールは人および家畜の排泄物から抱合体（不活性型）として排出されるが、下水中の微生物によって脱抱合されて活性型に戻ることが知られている。
【００２９】
エストラジオールを分解することができるＮovosphingobium属に属する菌株については、特開２００２―３３３７６７号に記載されている。 具体的には、グルコース、アラビノース、マンノース、マンニトール、Ｎ―アセチル−グルコサミン、マルトース、グルコン酸、アジピン酸およびリンゴ酸の群からなる化合物を同化しない菌株である。
好ましい具体例としては、カタラーゼおよびニトレートレダクタ−ゼの酵素活性が陽性で、β−グルコンシダーゼ、ゼラチナ−ゼおよびβ−ガラクトシダーゼおよびβガラクトシダーゼの酵素活性が陰性である菌株である。また、グラム陰性、好気性、棹状の細菌でありコロニーが円形、凸状、不透明かつ淡褐色であり、２５℃で生育できるが、４℃または４２℃では生育できない菌株である。
【００３０】
さらに、好ましい菌株の具体例を挙げると、ＤＮＡのＧ＋Ｃ含有量が６１％であり、かつ、主要な非極性脂肪酸が１８：１であり、主要な２−ヒドロキシ脂肪酸が１４：０  ２―ＯＨであり、３−ヒドロキシン脂肪酸は存在せず、主要なイソプレノイドキノンはユビノンＱ−１０である菌株であり、かつ、唯一の炭素源としてエストラジオールを含む培地を用いたスクリーニングにより単離される菌株であり、具体的には、受託番号ＦＥＲＭ  Ｐ−１８９２４を有する菌株である。
【００３１】
上記のようなノニルフェノール分解菌あるいはエストラジオール分解菌を植菌する担体の形状としては、中空円筒形状のもの、あるいは、積層網形状のものが挙げられる。
【００３２】
図４(ａ)は、中空円筒形状の担体(15)を示している。中空円筒形状の担体(15)は、表面積が大きいため、水との接触面積を大きくとれる。なお、担体(15)の表面にギザギザ(15a)を付けておくことにより、微生物付着性を良好にすることができる。また、比重を水の比重に近づけて、水中で流動化しやすくすることが好ましい。
【００３３】
図４(ｂ)は、積層網形状の担体(15)を示している。この積層網形状の担体(15)は、硬質ポリエチレン等を素材とする網体を扁平状態に重ね合わせて、解けないように１個所以上を溶着したものである。このように、積層網形状の担体(15)は、軽量、嵩高であるため水との接触面積を大きくとれるとともに、水中での流動性も良好である。
【００３４】
なお、分解菌として、ノニルフェノールおよびエストラジオールのみをあげて説明したが、公害物質を分解し得る分解菌であればよく、これらに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の水処理装置の第１実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】同じく、平面図である。
【図３】本発明の水処理装置の第２実施形態を示す縦断側面図である。
【図４】担体の構造例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
(１) 水槽
(１a)(１b)循環室
(２)開口部
(３)水車
(４)回転軸
(５)円板
(６)翼部材
(７)円弧状仕切板
(８)仕切板
(９)底部
(10)給水口
(11)排水口
(12)細孔
(13)パイプ
(14)ブロワ
(15)担体
(15a)ギザギザ
(16)矢印
(17)矢印
(18)矢印
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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