(57)【要約】【課題】処理対象水中の有機物、及び窒素を効率的に低減することができ、かつコスト性に優れた水の浄化方法を提供すること。【解決手段】処理対象水を、植物系資材と接触させて浄化することを特徴とする水の浄化方法、及び水の浄化装置である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象水を、植物系資材と接触させて浄化することを特徴とする水の浄化方法。
【請求項２】
植物系資材が、有機物の付着処理が施された植物系資材である請求項１に記載の水の浄化方法。
【請求項３】
処理対象水が、有機物を含む請求項１から２のいずれかに記載の水の浄化方法。
【請求項４】
植物系資材が、多段に配置された請求項１から３のいずれかに記載の水の浄化方法。
【請求項５】
植物系資材上に、植物が植栽された請求項１から４のいずれかに記載の水の浄化方法。
【請求項６】
植物系資材が、処理対象水上に浮かべられた請求項１から５のいずれかに記載の水の浄化方法。
【請求項７】
処理対象水を浄化する浄化手段を有してなり、前記浄化手段が植物系資材を備えたことを特徴とする水の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種排水や汚濁水等の浄化において、濾材として従来使用されてこなかった木片等の植物系資材を使用した水の浄化方法、及び水の浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種排水や汚濁水等に含まれる有機物を分解するには、有機物分解に働く微生物の濃度を高く保ちながら酸素を供給する必要がある。有機物分解の場に大量の微生物を確保するためには、微生物が付着する担体（以下、濾材と称することがある）を置くことが効果的であり、セラミックスやプラスチック製品等、各種の濾材が研究開発され、実用に供されているが、大量に使用される割にはどれも高価であるという問題があった。
また、木片等を高熱で処理し、炭化してから水の処理に使うことは古くから行われており、キノコ栽培に使われた廃ほだ木や、発酵処理された木片等を水の浄化過程に使った例もあるが、このような処理を経ていない木片等を、濾材に使った例はなかった。また、廃ほだ木や木炭を含む従来の濾材は、現在大きな問題となっている窒素の除去能力が低いことも問題であった。
【０００３】
各種排水や汚濁水等の窒素濃度を引き下げるには、水中の有機態又はアンモニア態の窒素化合物を、好気条件下で硝化細菌の働きにより硝酸に変化させ、その硝酸が持つ酸素を嫌気条件下で脱窒細菌の有機物酸化に使わせて、窒素を窒素ガスの形で放出させる脱窒素法が有効であることが知られている。
この脱窒素法としては、プラントで行う場合、散気を行う好気槽と、有機物を加えて嫌気状態を造り出す嫌気槽の二槽の間で水を循環させる方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。しかし、このシステムでは、少なくとも二槽を有する装置が必要であり、また、消耗品として多量の有機物を投入し続けなければ、システムが働かない。また、新たにこのシステムを導入する場合には、高価なプラントを導入し、施設を建設しなければならず、好気槽の好気状態を維持するのにも、多量の電気エネルギーを消耗するなど、コスト性の問題があった。
これに対し、施設をコンパクトにする技術として、嫌気槽の中に半透膜の細管で酸素を送り込み、細管のまわりで脱窒素反応を起こさせる装置も開発されている（例えば、特許文献２参照）が、高価であり、従来のコスト性の問題を解決できるものではなかった。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５０−１４７１５４号公報
【特許文献２】特開２００５−３４７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、処理対象水中の有機物、及び窒素を効率的に低減することができ、かつコスト性に優れた水の浄化方法、及び水の浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、容易かつ安価に入手可能な木材等の植物系資材を濾材として利用することにより、処理対象水中の有機物、及び窒素を効率的に低減することができ、かつ、コスト性の問題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
従来、木片等が水の浄化に使われてこなかったのは、木片等が水の汚濁源になる有機物の固まりであり、タンニンなど、水に溶け出して水を汚濁させる成分を多量に有しているからであった。
そこで、本発明者らは、逆に、木片等から溶出する有機物を、窒素除去に必要な有機物の供給源として利用することに着目した。
つまり、好気的な排水を木片等に当てると、木片等の表面に微生物の集合体である生物膜が形成され、その表層で、有機態窒素の酸化分解によるアンモニアの生成、硝化細菌によるアンモニアの硝酸化が行われる。また、生物膜の内層（木片等側）は木片等の有機物を分解する微生物によって嫌気化しており、そこに生物膜表面から硝酸が供給されるので、脱窒細菌が硝酸の持つ酸素を使って、木片等の有機物を酸化分解すると同時に、硝酸の持つ窒素を窒素ガスに変えて放出することができる。
即ち、ここでは、木片等から溶出する有機物が、有機物の分解菌を安定的に養成し、窒素除去に必要な有機物を供給することになる。
【０００８】
前記のようにして、木片等からの水溶性有機物の溶出を、逆に窒素除去等に利用することにより解決してしまうと、木片等は大量に発生していて容易に入手可能であり、また、場合によっては処理費を得ながら濾材として活用できるほど安価である点で優れている。また、セラミックスや木炭に比べても、より多孔質で、微生物の担体として優れている。
【０００９】
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞  処理対象水を、植物系資材と接触させて浄化することを特徴とする水の浄化方法である。
＜２＞  植物系資材が、有機物の付着処理が施された植物系資材である前記＜１＞に記載の水の浄化方法である。
＜３＞  処理対象水が、有機物を含む前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の水の浄化方法である。
＜４＞  植物系資材が、多段に配置された前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の水の浄化方法である。
＜５＞  植物系資材上に、植物が植栽された前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の水の浄化方法である。
＜６＞  植物系資材が、処理対象水上に浮かべられた前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の水の浄化方法である。
＜７＞  処理対象水を浄化する浄化手段を有してなり、前記浄化手段が植物系資材を備えたことを特徴とする水の浄化装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来における諸問題を解決することができ、処理対象水中の有機物、及び窒素を効率的に低減することができ、かつコスト性に優れた水の浄化方法、及び水の浄化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（水の浄化方法）
本発明の水の浄化方法は、処理対象水を、木片等の植物系資材と接触させて浄化することを特徴とする。
【００１２】
＜処理対象水＞
前記処理対象水としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、工場排水、畜産排水等の各種産業排水、下水等の生活排水、河川等を流れる汚濁水、湖沼等の汚濁水、汚染された地下水、汚濁した汽水及び海水などが挙げられる。
【００１３】
前記処理対象水は、通常何らかの有機物を含むが、処理対象水中の窒素濃度の低減効果を向上させる観点からは、前記処理対象水が、脱窒細菌による硝酸から窒素ガスへの反応に必要となる有機物を、より多く含んでいることが好ましい。このためには、前記処理対象水として、はじめからより有機物を多く含むものを使用してもよいし、浄化処理中、前記処理対象水に、有機物を多く含む物質を更に添加してもよい。
前記有機物を多く含む物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エタノール、メタノール等のアルコール類、残飯、廃食用油、有機物を多く含む廃液などが挙げられる。前記有機物質を多く含む物質としては、残飯、廃食用油、廃液など、通常廃棄されるものを使用することが、環境性、及びコスト性の点で、好ましい。
【００１４】
＜植物系資材＞
前記植物系資材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、木質資材、繊維質資材、加工資材などが挙げられる。
前記木質資材としては、例えば、木片、剪定枝、樹皮、根株、廃材、及びこれらを破砕したチップ、オガクズ、鉋屑などが挙げられる。
前記繊維質資材としては、例えば、ヨシ、稲藁、籾殻などが挙げられる。
前記加工資材としては、例えば、割り箸、古畳、厚紙、段ボールなどが挙げられる。
【００１５】
前記植物系資材は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
また、前記植物系資材の使用量としては、特に制限はなく、前記処理対象水の水質や量、所望の浄化程度等に応じて、適宜選択することができる。
また、前記植物系資材の形状やサイズにも、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００１６】
また、前記植物系資材は、本発明の目的のために新たに準備したものであってもよいし、他の用途において使用済みの廃材であってもよい。前記植物系資材としては、前記廃材を使用することが、環境性、及びコスト性の点で、好ましい。
【００１７】
また、前記植物系資材は、そのもの自体が有機物の集合体であるが、処理対象水中の窒素の低減効果を向上させる観点からは、脱窒細菌による硝酸から窒素ガスへの反応に必要となる有機物を、より多く有していることが好ましい。このためには、前記植物系資材として、はじめからより有機物を多く有しているものを使用してもよいし、予め、有機物の付着処理が施された植物系資材を使用してもよい。
前記植物系資材に予め有機物を付着させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、有機物のけん濁した水の濾過処理等に使用する方法、油脂の吸着に使用する方法、有機物が付着するその他の用途に使用する方法、などが挙げられる。前記植物系資材への有機物の付着は、本発明の目的のために意図的に行ってもよいし、また、他の用途において使用され、結果として有機物が付着した使用済みの植物系資材を使用してもよい。前記有機物が付着した使用済みの植物系資材としては、具体的には、使用済みの割り箸、汚物のろ過に使われた籾殻やオガクズ、畜産の敷き料や糞尿の吸収に使われた籾殻オガクズ藁などが挙げられる。前記使用済みの植物系資材を使用することが、環境性、及びコスト性の点で、好ましい。
【００１８】
前記植物系資材はそのまま使用してもよいが、容器に入れて使用してもよい。
前記容器として、例えば、籠や網を使用すれば、前記植物系資材と前記処理対象水との接触を保ったまま、水の移動等による前記植物系資材の移動、分散を防ぐことができる。また、籠や網などを重ねることにより、容易に植物系資材を多段に配置することができる。前記植物系資材を多段に配置して使用すると、前記処理対象水との接触面積が増加し、より水の浄化効率が高まる点で、好ましい。また、多段に配置された植物系資材上に前記処理対象水を供給することにより、前記処理対象水中の溶存酸素量を容易に増加させることができ、有機物分解に有利な好気条件を形成しやすい点で、好ましい。なお、前記「多段に配置」とは、特に制限はなく、例えば、前記植物系資材が、重力に対して、上下方向に積み重なって配置されていてもよいし、水平方向に並べて配置されていてもよいし、その両方であってもよい。また、多段に配置された前記植物系資材全体のサイズや質量にも、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
また、前記容器として籠や網を使用する際、部分的に前記植物系資材と前記処理対象水との接触を防ぎ、所望の水の流れを確保する等の目的から、例えば、更にビニール、プラスチックなどを使用してもよい。
また、前記容器として、例えば、水路状のものを使用すれば、前記水路の底に前記植物系資材を敷きつめ、そこに前記処理対象水を流すことによって、容易に前記植物系資材と前記処理対象水とを接触させることができる。また、水路の長さ、水路に敷きつめる前記植物系資材の厚み、密度等を調整することによって、前記処理対象水と前記植物系資材との接触時間や接触速度等を容易に調整することができる点で、好ましい。
【００１９】
＜浄化＞
本明細書中において「浄化」とは、水中の有機物、及び、窒素の少なくともいずれかが、処理前と比べて、処理後に低減されることをいうものとする。水が浄化されたかどうかは、処理前の水（処理対象水）と処理後の水（処理水）における、有機物濃度、及び、窒素濃度をそれぞれ測定し、比較することによって、判断することができる。
前記有機物濃度、及び、前記窒素濃度の測定方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、それぞれ、燃焼触媒酸化−ＣＯ２検出（ＮＤＩＲ）、接触熱分解−化学発光法（ケミルミ法）、などを利用することができる。また、前記有機物濃度、及び、窒素濃度の測定には、市販品を使用してもよく、前記市販品としては、例えば、株式会社島津製作所製のＴＮＰＣ−４１１０Ｃなどが挙げられる。
【００２０】
前記浄化の方法としては、前記処理対象水を前記植物系資材と接触させる方法であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記植物系資材に対して前記処理対象水を供給する方法、前記植物系資材を前記処理対象水中に沈める方法、前記植物系資材を前記処理対象水上に浮かべる方法、などが挙げられる。
前記植物系資材に対する前記処理対象水の供給方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記植物系資材に対して、前記処理対象水を、シャワー等を用いて液滴の状態で供給（散水）する方法；滝のような状態で一度に大量に供給する方法；ホース、配管、水路等を用いて所望の量で所望の位置に供給する方法；などが挙げられる。また、前記植物系資材に対する前記処理対象水の供給方向にも、特に制限はなく、例えば、重力に対し、上から供給してもよいし、下から供給してもよいし、また、水平方向から供給してもよい。また、前記植物系資材に対する前記処理対象水の供給速度にも、特に制限はなく、前記植物系資材の種類や量、前記処理対象水の水質や量、所望の浄化程度等に応じて、適宜選択することができる。
また、前記植物系資材に対する前記処理対象水の供給には、装置を使用してもよい。前記処理対象水の供給に使用される装置としては、例えば、ポンプ、シャワー、ホース、配管、水路、水槽、コンテナなどが挙げられる。
【００２１】
より具体的には、前記浄化の方法としては、例えば、前記植物系資材を多段に、上下方向に積み重ねて配置し、そこに前記処理対象水を上から散水する方法（散水濾床法）；水より重い木片等の前記植物系資材を使用するか、又は重りを使用して前記植物系資材を水中に置き、水中に散気して浄化する方法（沈水濾床浄水方法）；必要に応じて浮きなどを使用し、前記植物系資材が水や空気の動きによって動くような状態で、水に浮かべる方法（流動床浄水方法）；などが挙げられる。これらの中でも、簡便性の点では、前記散水濾床法が好ましい。
【００２２】
また、前記植物系資材上に植物を植栽すると、前記植物系資材の周りに植物の根茎が伸張して新たな濾材を形成し、茎葉を通じた酸素の供給、有機酸の分泌、窒素リンの吸収、等浄化能力を強化すると同時に、緑と花による景観の改善、花や野菜の生産等の利点が生じる点で、好ましい。前記植物の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
植物が植栽された前記植物系資材への前記処理対象水の供給方法としても、特に制限はなく、植栽した植物の種類や、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、前記植物系資材上に、観賞用植物、野菜等の植物を植栽した場合には、植栽された植物に悪影響を与えないように、主に前記植物系資材部分のみに前記処理対象水が接触するように前記処理対象水を供給することが好ましいが、水中でも生育可能な植物等を植栽した場合には、植栽された植物も含めた前記植物系資材全体に前記処理対象水が接触するように、前記処理対象水を供給することが好ましい。
【００２３】
前記したような各種浄化方法は、目的に応じて、適宜組み合わせて使用することができる。例えば、植物を植栽した前記植物系資材を、浮きなどを使用して、水や空気の動きによって動くような状態で、水に浮かべる方法などもまた、好ましい。
【００２４】
（水の浄化装置）
本発明の水の浄化装置は、前記処理対象水を浄化する浄化手段を有してなり、必要に応じて、適宜、供給手段等のその他の手段を有してなる。
前記浄化手段としては、上述した植物系資材を備えていれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、上述したような、植物系資材を収容した籠、植物系資材を敷き詰めた水路などが挙げられる。前記浄化手段には、所望に応じて、浮きや重りなどがつけられていてもよいし、また、前記植物系資材上に植物が植栽されていてもよい。
また、前記水の浄化装置は、必要に応じて、前記処理対象水を前記浄化手段に供給するための、ポンプ、シャワー、ホース、配管、水路、水槽、コンテナ等の供給手段を有していてもよい。
【００２５】
本発明によれば、木片等の植物性資材を濾材として使用することにより、水中の有機物の分解と脱窒素を、効率的に行うことができる。また、本発明によれば、木片や樹皮、使用済みの割り箸、古畳のような、通常廃棄物として処理費用がかかる廃棄物を受け入れ、活用して、水中有機物の分解と脱窒素を行うことができるため、これらの処理にかかる費用を低減することができる。また、脱窒素操作に必要な装置を安価で単純なものとすることができ、装置の運転に必要な動力も少なくすることができる。
なお、通常、木片等の植物性資材は水の浄化の過程で有機物の分解が進み、最終的に水溶性の成分として溶解し、消費されてしまうが、分解されにくい有機物が残って脱窒素等の効率が低下することがあれば、これを取りだして新しい木片等と交換し、取りだした物は草花培養土の原料、窒素分に富む堆肥原料などとして、活用することができる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００２７】
なお、本実施例１〜６におけるＴ−Ｎ（全窒素濃度）、ＴＯＣ（全有機体炭素濃度）は、それぞれ接触熱分解−化学発光法（ケミルミ法）、燃焼触媒酸化−ＣＯ２検出（ＮＤＩＲ）を利用した株式会社島津製作所製：ＴＮＰＣ−４１１０Ｃを使用して計測した。
【００２８】
（実施例１〜２）
濾材（植物系資材）として、実施例１ではオガクズを、実施例２では使用済みの割り箸を使用し、原水（処理対象水）の浄化効果をそれぞれ評価した。
【００２９】
図１に、実施例１〜２に使用した実験設備の概略図を示す。使用した実験設備は、縦８５ｃｍ、横５５ｃｍ、深さ２０ｃｍの水盤に、縦６０ｃｍ、横４０ｃｍ、深さ１９ｃｍの籠を３個積み重ねたものである。籠１６の内側に、短辺側の側面の無い箱形にビニールシート３を折って入れ、そこに、濾材（植物系資材）２として、実施例１ではオガクズ（約４ｋｇ）を深さ１５ｃｍまで詰め、また、実施例２では揃えた使用済み割り箸（約１６ｋｇ）を同じく深さ１５ｃｍまで詰め、ビニール側面の無い側が上下で反対側になるように籠を積み上げ、循環水が濾材を通過するように設置した。
水盤に深さ約１５ｃｍまで原水を入れ、小型ポンプ１で最上段の籠の、短辺側の側面にビニールシートのある側に原水を毎分８Ｌ供給して循環させた。循環水の総量は、９３Ｌとした。
【００３０】
上記実験設備方法にて、Ｔ−Ｎ５８７ｍｇ／Ｌ、ｐＨ１１、水温２０℃の原水を循環させた。２４時間後、オガクズを濾材とした実施例１のＴ−Ｎは３８９ｍｇ／Ｌ（▲１９８ｍｇ／Ｌ）、使用済みの割り箸を濾材とした実施例２のＴ−Ｎは２８４ｍｇ／Ｌ（▲３０３ｍｇ／Ｌ）となった。
なお、▲は原水（処理対象水）の値と処理後の水（処理水）の値との差を示す。以下同義である。
【００３１】
以上、実施例１〜２の結果から、オガクズや、使用済みの割り箸等の植物系資材を濾材として使用した本発明の水の浄化方法により、原水のＴ−Ｎ（全窒素濃度）を効率的に低減できることが判った。また、食品との接触により有機物が付着した使用済みの割り箸は、反応表面積の遙かに広いオガクズに比べて、より脱窒素成績が良いことが判った。
【００３２】
（実施例３〜５）
原水（処理対象水）の浄化処理中に、更にアルコールを添加した場合（実施例３）；濾材（植物系資材）を多段に積み重ね、散水濾床を形成した場合（実施例４）；水路に濾材（植物系資材）を敷き詰め、植物を植栽し、植栽水路を形成した場合（実施例５）；の原水（処理対象水）の浄化効果を、それぞれ評価した。
【００３３】
図２に、実施例３〜５に使用した実験水路の概略図を示す。
幅８０ｃｍ、高さ１５ｃｍ、長さ２，０００ｃｍの水路の、上流端から７０ｃｍまでを除く水路を、実施例５における植栽水路７とし、底部に白樫をメインとした粗朶を、１ｍ２あたり約５ｋｇの量で、５ｃｍ程度敷き詰め、その上にオオフサモ、シュロガヤツリ、シキザキカキツバタなどを１ｍ２あたり約１０ｋｇの量で植栽し、微生物を付着させた。
該実験水路の給水口には、マテバシイの剪定枝をメインとした木片等を、縦６０ｃｍ、横４０ｃｍ、深さ２４ｃｍの籠に１ｍ３あたり約１０ｋｇの量ですり切りいっぱいまで詰め込み、４個積み重ねたものを２組配置して、実施例４における散水濾床６とし、上段から散水した。
【００３４】
―実施例３―
実施例３では、浄化処理中に、原水に更にアルコールを添加した場合の窒素低減効果を検討した。
図２に示す実験水路にて、原水４として、Ｔ−Ｎ９０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７．８、水温１８℃の工場排水を流量２８Ｌ／ｍｉｎで流した。１５分後、処理水５のＴ−Ｎは８８ｍｇ／Ｌ（▲２ｍｇ／Ｌ）となった。
一方、実施例３として、前記と同様の工場排水にメタノール（ＭｅＯＨ）を８４０ｍｇ／Ｌの割合で添加したところ、１５分後、処理水５のＴ−Ｎは８４ｍｇ／Ｌ（▲６ｍｇ／Ｌ）となった。
【００３５】
以上、実施例３の結果から、浄化処理中のアルコール添加によって、窒素低減効果がより向上したことが判った。
【００３６】
―実施例４―
実施例４では、植物系資材として、剪定枝を多段に積み重ね、散水濾床を形成した場合の有機物低減効果及び窒素低減効果を検討した。
図２に示す実験水路にて、表１に示す各濃度の原水（ｐＨ７．５、水温１９℃）を使用した以外は、実施例３と同様にして、３回繰り返し試験を行った。結果を表１に示す。なお、実施例４の有機物低減効果及び窒素低減効果は、下記表１の「原水」の値と「植栽水路上流」の値との差により判断した。
なお、表１中、「原水」の値は、導水直後（図２中、８）の値であり；「植栽水路上流」の値は、散水濾床直後で、水路の上流端から１ｍの地点（図２中、９）の値であり；「植栽水路下流」の値は、水路出口（図２中、１０）の値である。
【００３７】
―実施例５―
実施例５では、水路に植物系資材として粗朶を敷き詰め、そこに植物を植栽し、木片植栽水路を形成した場合の有機物低減効果及び窒素低減効果を検討した。
図２に示す実験水路にて、表１に示す各濃度の原水（ｐＨ７．５、水温１９℃）を使用した以外は、実施例３と同様にして、３回繰り返し試験を行った。結果を表１に示す。なお、実施例５の有機物低減効果及び窒素低減効果は、下記表１の「植栽水路上流」の値と「植栽水路下流」の値との差により判断した。
【００３８】
【表１】
2007260549.tif 000002
【００３９】
実施例４（散水濾床）における有機物及び窒素の低減量（原水〜植栽水路上流）は、それぞれ平均で、▲ＴＯＣ４．３ｍｇ／Ｌ、及び、▲Ｔ−Ｎ５．０ｍｇ／Ｌとなった。実施例５（植栽水路）における有機物及び窒素の低減量（植栽水路上流〜植栽水路下流）は、それぞれ平均で、▲ＴＯＣ７．０ｍｇ／Ｌ、及び、▲Ｔ−Ｎ５．９ｍｇ／Ｌとなった。
なお、単位面積あたりのＴＯＣ低減効果（ＴＯＣ除去速度）は、実施例４（散水濾床）では▲２１７ｇ／ｍ２・ｄであった。実施例５（植栽水路）では▲１８．５７ｇ／ｍ２・ｄであった。
また、単位面積あたりのＴ−Ｎ低減効果（Ｔ−Ｎ除去速度）は、実施例４（散水濾床）では▲２５２ｇ／ｍ２・ｄであった。実施例５（植栽水路）では▲１５．６ｇ／ｍ２・ｄであった。
【００４０】
以上、実施例４〜５の結果から、実施例４の散水濾床は、単位面積当たりの有機物分解能力及び単位面積当たりの脱窒素能力に特に優れていることが判った。また、実施例５の植栽水路も、有機物の分解と脱窒素に成功しており、その低減効率は、他の実施例と比べて優れていることが判った。
【００４１】
（比較例１）
ここで、前記実施例における有機物及び窒素の除去速度（単位面積あたりの低減効果）を、「窒素・リン除去機構を組み込んだバイオモジュール技術」（鳥取県  湖山地水質浄化技術公開試験報告集  平成１４年  参照）における除去速度（単位面積あたりの低減効果）と比較した。
当該バイオモジュール技術は、有機物の分解処理しかできない水浄化技術が多い中で、窒素、リンの除去も可能な先進的技術である。浄化データの他に、処理水量、施設面積、イニシャルコスト、ランニングコストまで公表されており、更に原水濃度と除去速度の相関関係が明らかになっているので、上記実施例と同じ原水濃度が与えられた場合の、当該バイオモジュール技術の除去速度（単位面積あたりの低減効果）が計算できる。したがって、本発明においては、当該バイオモジュール技術を比較例１として位置付け、前記実施例と比較検討した。
【００４２】
まず、前記バイオモジュール技術（鳥取県  湖山地水質浄化技術公開試験報告集  平成１４年  参照）の成績報告書から、原水と処理水の温度差、処理水量、施設面積によって除去速度（単位面積あたりの低減効果）を算出し、除去速度と原水濃度との相関を作図し、直線近似で相関関数を得た。前記バイオモジュール技術における原水濃度と除去速度は、よく相関していた。前記バイオモジュール技術において、原水濃度をＸ（ｍｇ／Ｌ）、除去速度をＹ（ｇ／ｍ２・ｄ）としたときの、ＣＯＤ（化学的酸素要求量：有機物の濃度を表す指標）についての相関関数は、Ｙ＝０．２５Ｘであった。また、Ｔ−Ｎ（全窒素濃度）についての相関関数は、Ｙ＝０．１９Ｘであった。この相関関係から、本実施例の各原水濃度において、前記バイオモジュール技術を用いた場合の除去速度（単位面積あたりの低減効果）を求めた。なお、ＣＯＤは、相関係数をかけて、ＴＯＣへ換算した。具体的には、ＢＯＤ≒ＣＯＤとして、ＢＯＤ＝２．１×ＴＯＣ−７≒ＣＯＤの式に当てはめることにより、ＴＯＣを求めた。
【００４３】
前記実施例４〜５で使用した原水について、前記相関係数から導かれた比較例１（バイオモジュール）の単位面積当たりのＴＯＣ低減効果（ＴＯＣ除去速度）は５．９ｇ／ｍ２・ｄであったのに対して、実施例５の植栽水路はこの約３倍、実施例４の散水濾床は３６倍の効率を示していた。また、同様に、比較例１（バイオモジュール）の単位面積当たりのＴ−Ｎ低減効果（Ｔ−Ｎ除去速度）は２５．６ｇ／ｍ２・ｄであったのに対して、実施例５の植栽水路はこの０．６倍であったが、実施例４の散水濾床は１０倍の効率を示していた。
また、実施例５の植栽水路と比較例１のバイオモジュールのコストを比較すると、イニシャルコストは比較例１のバイオモジュールが約１５倍高く、ランニングコストは比較例１のバイオモジュールが約７倍高いので、費用対効果で見ると、実施例５の植栽水路が遙かに優れていることが判った。
【００４４】
（実施例６）
実施例６では、植物系資材上に植物を植栽し、これを、フロートを利用して清澄池上流に浮かべた場合の、原水（処理対象水）の浄化効果を評価した。
図３Ａに、実施例６における、フロート植栽を浮かべた清澄池の概略図を示す。清澄池１２は長さ３０ｍ、幅１０ｍ、深さ２ｍであり、その水面１３の上流１０ｍの範囲に、フロート植栽１１が浮かべてある。また、図３Ｂには、前記フロート植栽の概略図を示す。前記フロート植栽は、フロート１５がくくりつけられた籠１６に、濾材（植物系資材）２としてベニヤ板が詰められており、該ベニヤ板上には植物１４としてオオフサモが植栽されている。
なお、前記籠としては、縦６０ｃｍ、横４０ｃｍ、深さ２４ｃｍのプラスチック籠を使用し、フロートをくくりつけた。前記ベニヤ板は、１ｍ２あたり約２ｋｇ（総量、約０．４８ｋｇ）の量で使用し、オオフサモは、１ｍ２あたり約１０ｋｇ（総量、約２．４ｋｇ）の量で植栽した。
原水４は、１日あたり２，４００ｍ３供給された。なお、原水としては、表２に示す各濃度の原水（ｐＨ７．６、水温１８℃）を使用した。３時間後の処理水について、有機物濃度及び窒素濃度を測定した。３回繰り返し試験を行った。
結果を以下の表２に示す。
【００４５】
【表２】
2007260549.tif 000003
【００４６】
原水と処理水との有機物濃度及び窒素濃度の差は、それぞれ平均で、▲ＴＯＣ３．３ｍｇ／Ｌ、及び、▲Ｔ−Ｎ１０．７ｍｇ／Ｌとなった。
フロート植栽による浄化は、フロート部分の反応と、フロ−トの無い部分の沈殿とが一体となっているので、池全体における除去速度を計算したところ、単位面積あたりのＴＯＣ低減効果（ＴＯＣ除去速度）は▲２７ｇ／ｍ２・ｄ、単位面積あたりのＴ−Ｎ低減効果（Ｔ−Ｎ除去速度）は▲８５ｇ／ｍ２・ｄとなった。
【００４７】
実施例６は、清澄池上流に設置したフロート植栽であり、他の技術に比べて安価であるのに対して、その単位面積当たりの除去効率は優れていた。
なお、前記実施例６における清澄池原水について、前記した比較例１のバイオモジュールの相関係数から導かれた単位面積あたりのＴＯＣ低減効果（ＴＯＣ除去速度）は５．３１ｇ／ｍ２・ｄであったのに対して、実施例６のフロート植栽池は、この約５倍の効率を示していた。
また、同様に、前記実施例６における清澄池原水について、比較例１のバイオモジュールの相関係数から導かれた単位面積あたりのＴ−Ｎ低減効果（Ｔ−Ｎ除去速度）は１４ｇ／ｍ２・ｄであったのに対して、実施例６のフロート植栽池は、この約６倍の効率を示していた。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、木片等の植物性資材を濾材として使用することにより、水中の有機物の分解と脱窒素を、効率的に行うことができる。また、本発明によれば、木片や樹皮、使用済みの割り箸、古畳のような、通常廃棄物として処理費用がかかる廃棄物を受け入れ、活用して、水中有機物の分解と脱窒素を行うことができるため、これらの処理にかかる費用を低減することができる。また、脱窒素操作に必要な装置を安価で単純なものとすることができ、装置の運転に必要な動力も少なくすることができる。
したがって、本発明の水の浄化方法及び水の浄化装置は、河川、湖沼、汽水、海水等の汚濁水の浄化、汚染された地下水等の浄化、下水等の生活排水の処理、工場排水、畜産排水等の各種産業排水の処理など、様々な場面での水の浄化に好適に利用可能であり、生活に必要不可欠である水環境の改善に、非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、実施例１〜２で使用した実験設備の概略図（平面図及び断面図）である。
【図２】図２は、実施例３〜５で使用した実験水路の概略図（平面図及び断面図）である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施例６におけるフロート植栽を浮かべた清澄池の概略図（平面略図及び断面略図）である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施例６で使用したフロート植栽の概略図（平面図及び断面図）である。
【符号の説明】
【００５０】
１      小型ポンプ
２      濾材（植物系資材）
３      ビニールシート
４      原水（処理対象水）
５      処理水
６      散水濾床
７      植栽水路
８      計測ポイント１（原水）
９      計測ポイント２（植栽水路上流）
１０    計測ポイント３（植栽水路下流）
１１    フロート植栽
１２    清澄池
１３    水面
１４    植物
１５    フロート
１６    籠
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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