(57)【要約】【課題】生物担体上に微生物を短期間に高濃度に固定できる地下水浄化システムに用いる生物接触ろ過装置を提供することである。【解決手段】予め微生物が高濃度に担持されている生物担体をリアクター内に実装することで、固定化の時間を短縮し、再現性を高くすることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め微生物が高濃度な状態に担持した生物担体を充填したリアクターを備えたことを特徴とする生物接触ろ過装置。
【請求項２】
前記予め微生物が高濃度な状態に担持した生物担体は、前記微生物が活動時に排出する細胞外高分子化合物を用いて、前記微生物を生物担体に強固に固定していることを特徴とする請求項１記載の生物接触ろ過装置。
【請求項３】
前記微生物は、汚濁物質を除去可能であり、原水性状に合っていることを特徴とする請求項２記載の生物接触ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水浄化システムに用いる生物接触ろ過装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地下水は、溶存酸素濃度が低く、強い還元性を有しているとともに、岩石鉱物および地質に起因して、アンモニア、ヒ素、鉄、マンガン及びその他の金属イオンを高濃度に含むという水質的特長を有している。
【０００３】
また浅層部の地下水は、（ｉ）深層部に比べ還元性は弱いものの、その還元性のために粘土から多量のマンガンが溶出しマンガン濃度が高くなる、（ｉｉ）アンモニア態肥料の施肥に起因して、アンモニアが土壌中の硝化細菌により硝酸イオンに酸化されて高濃度な硝酸イオンが蓄積するといった地下水汚染が広がっている。
【０００４】
さらに、地下水には、生物として取込める有機物が極めて少ない。
【０００５】
こうした水質的特徴は、河川水、池、湖水、ダム水などの表流水には見られない地下水特有の特徴である。
【０００６】
かかる水質的特徴を有する地下水を原水として使用する地下水浄化システムとしては、前段で原水の水質に合わせて塩素酸化を行って固液分離し、後段で膜処理を行うシステムが主流である。
【０００７】
特許文献１に開示のシステムは、原水調達時に原水貯留槽等の水に磁力線を照射し、酸素原子を構成要素とする塩素分子種の殺菌効力を助成すると共に、スケール付着防止能力を示すことを特徴とする飲料水供給システムである。しかし、原水の性状によっては除去率が低下すること、建設費と運転管理費が高価になり維持管理も手間がかかるという問題がある。
【０００８】
特許文献２に開示のシステムでは、粒状活性炭を微生物担体として利用した反応槽と、前記反応槽の処理水を膜分離する膜分離層が一体化されている。従来と比べ設置スペースが小さく、鉄、マンガン、アンモニアについては実施例にて濃度を減少できたと記載されているが、ヒ素についての記載はされていない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３１３１３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−６９３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記システム以外に、リアクター内に担体を充填した状態で地下水を連続的に通液し、担体上に微生物を高濃度に固定化させる地下水浄化システムがある。本システムでは建設費と運転管理費が安価で且つ、鉄、マンガン、アンモニア、ヒ素を高効率に除去可能で、鉄、マンガン除去過程では重金属も共沈させられる。しかし、微生物を高濃度に固定化する期間が、短期の場合でも２週間程度、長期では６ヶ月と安定していない。また、微生物自体が発現しない場合も散見されるため、生物ろ過装置としてシステムに使用される機会は少ない。本発明は、特許文献１，２及び上記の地下水浄化システムの問題点を解決することが、課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る生物接触ろ過装置は、上記課題を解決するために、予め微生物を高濃度に担持されている生物担体をリアクター内に実装する。
【００１２】
さらに、微生物が活動時に排出する細胞外高分子化合物を用いて、微生物を生物担体に強固に固定している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る生物接触ろ過装置は、以上のように予め微生物を高濃度に担持されている生物担体をリアクター内に実装し、さらに微生物を生物担体に強固に固定することで、固定化の時間を短縮し再現性を高くすることが可能となり、地下水に含有されている、アンモニア、ヒ素、鉄、マンガン及びその他の金属イオンを直ぐに除去することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る微生物を単離するための原水取得を示す図である。
【図２】図２は本発明の実施形態に係る培養した微生物が生物担体に担持された状態を示す図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の実施形態に係る微生物を担持させた生物担体をリアクター内に実装させた状態を示す図であり、(ｂ)は、生物担体重点高の濃度に対する鉄濃度、マンガン濃度の変化を示すグラフである。
【図４】図４は本発明の実施形態に係る通液継続時の生物担体の洗浄方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示すように、リアクター２内の生物担体３を充填した状態にて、微生物４を生物膜５にて固定化することにより、地下水を井戸ポンプ１によりリアクター２内に連続して通液することで、微生物４が地下水に固定化するまでの期間を短縮した。そのうえ、生物担体３に、微生物４を強固に固定したことで、高い再現性を持ち上記課題を解決し安価で高効率に地下水汚濁物質を除去可能な生物接触ろ過装置として活用できる。
以下、本発明に係る生物接触ろ過装置の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１６】
地下水中に含まれる汚濁物質を除去可能な微生物を含む場所から採水して単離するが、原水、逆洗水、生産水から採水し汚濁物質を除去可能な微生物のみを単離、培養して汚濁物質の除去に有効な微生物を高濃度な状態とする。有効な微生物を高濃度な状態に出来るものであれば、単離、培養方法は特に指定するものではない。
【００１７】
地下水汚濁物質を除去可能な微生物は通液時と同時に流出してしまうので、微生物を担体上に強固に固定化させる必要がある。
【００１８】
微生物を担体上に固定化する方法は特に指定するものではないが、安価に担体上に固定化させる一実施形態を説明する。
【００１９】
微生物が活動時に排出する細胞外高分子化合物は粘着性を有している特長を利用して、図２に示す微生物４培養時に生物担体３を加えることで微生物４と生物担体３の間を強固に固定化させた結果、生物担体上に強固に固定化された生物膜５が形成される。
【００２０】
生物担体３に固定化した微生物４をリアクター２内に実装させるが、微生物は汚濁物質を除去可能であり原水性状に合ったものを選択して１種類以上充填する。
【００２１】
充填方法は被処理原水の性状等により考慮されるものであるが、原水に鉄、マンガンを含みマンガン酸化菌と比較して酸化速度の高速な鉄酸化菌を使用する場合の生物担体の実装方法および濃度変化を示すグラフを図３（ｂ）に示す。
【００２２】
酸化速度が速い鉄酸化菌を固定化した生物担体を、鉄酸化菌充填層６としてリアクター２内に充填し、その下部に鉄酸化菌と比較して酸化速度が遅いマンガン酸化菌を固定化した生物担体を、マンガン酸化菌充填層７として充填する。さらに、内生呼吸に鉄及びマンガン酸化に必要な酸素を加えて通液することで、リアクター２上部で鉄を酸化不溶化させて生物担体上部で除去した後にマンガンを酸化不溶化させて生物担体下部で除去する。鉄濃度９はマンガン濃度１０に比べて高速で低下する。
【００２３】
上記方法で通液を継続すると生物担体上に酸化鉄と酸化マンガンが沈積していき、リアクター圧力が上昇して通液が困難な状態となるので、リアクター下部から洗浄を行うことで沈積物が除去される。しかし沈積物が生物担体間に結合され、生物担体が塊となり一般的な水を使用した洗浄を行うと塊となった生物担体がリアクター外に排出される等の洗浄困難な状態となる。
【００２４】
よって図４に示すリアクター２内の圧力上昇時にリアクター２内の水充填１１を一部排水した後、洗浄強度を上げて空気等を使用して洗浄を行うことで、生物担体をリアクター２内に保持した状態で洗浄する。そして塊となった生物担体充填部１２を破壊した後、生物担体上の沈積物を除去するために洗浄水等を使用してリアクター２内の汚染物質を除去することで再度使用可能となる。
【符号の説明】
【００２５】
１    井戸ポンプ
２    リアクター
３    生物担体
４    微生物
５    生物膜
６    鉄酸化菌充填層
７    マンガン酸化菌充填層
８    支持層
９    鉄濃度
１０  マンガン濃度
１１  水充填
１２  生物担体充填部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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