(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部にリンを含有するリン供給充填材を含む充填材に付着する微生物により汚水を処理する汚水処理方法で、
前記充填材中のリン供給充填材の量を前記汚水のカルシウム濃度またはｐＨに対応して前記微生物が摂取できる量に対して過不足を生じさせることなく前記微生物が摂取できる量より多くなって汚染物質とならないように前記微生物が摂取できる濃度のリン酸イオンを溶出する割合に設定する
ことを特徴とする汚水処理方法。
【請求項２】
微生物により処理される汚水に、リン供給充填材から前記微生物が摂取する濃度のリン酸イオンを溶出させるｐＨに調整しつつカルシウム化合物を添加する
ことを特徴とする請求項１記載の汚水処理方法。
【請求項３】
リン供給充填材は、骨炭である
ことを特徴とする請求項１または２記載の汚水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物を用いて汚水を処理する汚水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、骨炭を微生物の担体として用い汚水を微生物により浄化処理する汚水処理方法として、例えば特開昭５７−１０３８２号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この特開昭５７−１０３８２号公報に記載の汚水処理方法は、下部に散気装置を備えた処理槽内に活性炭や骨炭などのＣＯＤ吸着能を有する充填材を充填した充填層を設けている。
【０００４】
ところで、骨炭はリン酸化合物を多く含有し、一般には接触脱リン（晶析法）の核としても知られ、徐々にリン酸イオンが溶出する特性を有している。また、汚水を浄化処理する微生物は、汚水中の有機物質の他、微量のリンを必須元素としていることが知られている。
【０００５】
しかしながら、この特開昭５７−１０３８２号公報に記載のものでは、例えば最終処分場からのカルシウムを高濃度に含有する浸出水などの汚水や、ｐＨがアルカリ性の汚水では、骨炭からリン酸が溶出せず、微生物の活性の向上が望めず、骨炭が汚染物質の吸着分離機能しか得られず、従来の活性炭と同様に頻繁に充填材を交換するなど、処理効率および保守管理性の向上が望めないなどの問題や、ｐＨが酸性の汚水では溶出し過ぎて逆にリン酸が汚染物質となるなどの問題がある。
【０００６】
一方、汚水を微生物で処理する汚水処理方法として、例えば特開平４−２９８２９３号公報、特開平４−２９８２９４号公報および特公平７−６３７１４号公報に記載のように、微生物の必須のリン分を別途添加して汚水を処理する方法が知られている。
【０００７】
しかしながら、これら特開平４−２９８２９３号公報、特開平４−２９８２９４号公報および特公平７−６３７１４号公報に記載のようなリンを別途添加する方法では、急激にリン濃度が変動して十分に微生物に利用されずに汚染物質として流出したり、リン濃度が低く微生物の活性が増大しないなどの問題があるとともに、添加量が多くなって添加したリンが汚染物質とならないように添加量を制御する作業が困難でかつ煩雑であり、処理作業性の向上が望めないとともにコストが増大する問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、特開昭５７−１０３８２号公報に記載のような骨炭を微生物の担体として用いる汚水処理方法では、汚水の性状により微生物に必要な量のみのリンを骨炭から溶出させることが困難であり、高度に効率よく汚水の処理ができない。
【０００９】
また、特開平４−２９８２９３号公報、特開平４−２９８２９４号公報および特公平７−６３７１４号公報に記載のようなリンを別途添加する方法では、高度で安価に汚水を処理することが困難である。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、高度に効率よく容易に微生物にて汚水を処理できる汚水処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の汚水処理方法は、少なくとも一部にリンを含有するリン供給充填材を含む充填材に付着する微生物により汚水を処理する汚水処理方法で、前記充填材中のリン供給充填材の量を前記汚水のカルシウム濃度またはｐＨに対応して前記微生物が摂取できる量に対して過不足を生じさせることなく前記微生物が摂取できる量より多くなって汚染物質とならないように前記微生物が摂取できる濃度のリン酸イオンを溶出する割合に設定するものである。
【００１２】
そして、汚水を処理する微生物が付着する充填材中のリン供給充填材の量を、汚水のカルシウム濃度またはｐＨに対応して微生物が摂取する濃度のリン酸イオンを溶出する割合にするため、リン供給充填材から溶出するリン酸イオンが例えば汚水中のカルシウムと反応して微生物が摂取できないリン酸カルシウムとして析出してしまうので、カルシウムと反応しないで微生物が摂取できる量のリン酸イオンを確実に溶出させ、かつ、微生物が摂取する量より多くなってリン酸イオンが汚染物質となってしまわない量のリン供給充填材を用い、また汚水のｐＨの変動によるリン酸イオンの溶出量の変動により、微生物が摂取する量に対して過不足を生じさせることなく、確実に微生物が摂取するだけのリン酸イオンを溶出させることにより、微生物の活性が増大するとともに使用するリン供給充填材の量を調整するのみで容易に汚水の高度な処理が得られる。さらに、リン供給充填材の割合に起因する汚水のカルシウム濃度またはｐＨに対応してリン供給充填材の割合を設定するので、確実に微生物が摂取するだけのリン酸イオンを溶出させるリン供給充填材の量を容易に設定可能となる。
【００１３】
請求項２記載の汚水処理方法は、請求項１記載の汚水処理方法において、微生物により処理される汚水に、リン供給充填材から前記微生物が摂取する濃度のリン酸イオンを溶出させるｐＨに調整しつつカルシウム化合物を添加するものである。
【００１４】
そして、リン供給充填材から微生物が摂取する濃度のリン酸イオンを溶出させるｐＨに調整しつつカルシウム化合物を適宜添加するため、汚水の性状に対応してリン供給充填材から溶出するリン酸イオンを高度に制御可能で、高度な汚水の処理が確実となる。
【００１５】
請求項３記載の汚水処理方法は、請求項１または２記載の汚水処理方法において、リン供給充填材が骨炭であるものである。
【００１６】
そして、リン供給充填材として骨炭を用いるため、安価で入手が容易であるとともに、骨炭の吸着機能により汚水中の汚染物質を吸着分離して汚水を高度に処理する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の汚水処理方法を実施するための汚水処理装置を示す実施の一形態の構成を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１において、１は汚水処理装置で、この汚水処理装置１は、汚水を流通する原水管２が下端に接続されて下端から汚水が流入する筒状の処理槽３を備えている。さらに、処理槽３の上部には、汚水が浄化処理された処理水が流出する流出管４が設けられている。
【００１９】
そして、処理槽３内には、下端部にリンであるヒドロキシアパタイト（Ｃａ５（ＯＨ）（ＰＯ４）３）などのリン化合物を含有する充填材としてのリン供給充填材である粒状の骨炭が充填された骨炭層６とこの骨炭層６の上部に充填材としての粒状の活性炭が充填された活性炭層７とを有し、汚水を浄化処理する微生物が付着する充填層８が設けられている。この充填層８は、骨炭の量が汚水中の性状、すなわち汚水中のカルシウムイオン濃度、ｐＨおよび汚染物質である有機物質の濃度などの骨炭からのリン酸イオンの溶出に影響を及ぼす条件に基づいて、微生物が必須元素として摂取するだけの濃度のリン酸イオンを溶出する割合となるように設定されている。
【００２０】
また、原水管２には、汚水のｐＨを調整するｐＨ調整手段としての前段ｐＨ制御装置11と、汚水に適宜カルシウム化合物を添加するカルシウム添加手段としてのＣａ添加装置12とが設けられている。そして、前段ｐＨ制御装置11は、汚水の性状に対応して骨炭層６から微生物が必須元素として摂取するだけの濃度のリン酸イオンを溶出するｐＨに調整する。また、Ｃａ添加装置12は、汚水の性状に対応して処理槽内に貯留する汚水中のリン酸イオン濃度が微生物が必須元素として摂取する量となるように適宜添加する。
【００２１】
さらに、流出管４には、流出する処理水のｐＨを調整するｐＨ調整手段としての後段ｐＨ制御装置13が設けられている。
【００２２】
次に、上記実施の形態の動作を説明する。
【００２３】
まず、汚水は原水管２を流過し、必要に応じて前段ｐＨ制御装置11にて適宜ｐＨを調整するとともにＣａ添加装置12にて例えば水酸化カルシウムや炭酸カルシウム、酸化カルシウムなどのカルシウム化合物を添加する。なお、汚水中に夾雑物などが混入する場合には、あらかじめスクリーン装置などの除渣手段にて夾雑物を除去しておくことが好ましい。
【００２４】
そして、前段ｐＨ制御装置11にてｐＨが調整されＣａ添加装置12にてカルシウム濃度が調整された汚水を処理槽３内に流入する。この処理槽３内に流入した汚水は、充填層８に担持された微生物により汚水中の汚染物質である有機物質が分解されるとともに汚水中のリン酸イオンなどの微生物の必須元素が消費され、さらには骨炭層６の骨炭および活性炭層の活性炭の吸着により汚水中の汚染物質が吸着分離され、充填層８を浄化処理されつつ流過する。
【００２５】
この後、浄化処理された処理水は、流出管を介して処理槽３外に流出され、後段ｐＨ制御装置13にてｐＨが中性の略７程度に調整される。なお、後段ｐＨ制御装置にてｐＨが調整されることにより溶解する物質が析出する場合には、例えば膜分離手段や凝集分離、沈降分離などの図示しない固液分離手段にて析出する物質を除去することが好ましい。
【００２６】
次に、上記実施の形態の作用を説明する。
【００２７】
まず、汚水中のカルシウムイオン濃度に対して充填層８に対する骨炭の量の割合と溶出するリン酸イオン濃度との関係について実験した。
【００２８】
なお、実験装置としては、表１に示す性状の活性炭（Calgon社製、商品名：Filtersorb-400）および骨炭（叶産業社製）を用い、総量で５０ｍｌとなるように処理槽３内に充填して充填層８を形成した。そして、表２に示すように、汚水として１０ｐｐｍジクロル酢酸水溶液を用い、処理槽３内での滞留時間、すなわち処理槽３内に流入してから流出するまでの時間を１５分として処理した。その結果を表３、図２および図３に示す。
【００２９】
【表１】
0003914653.tif 000002
【００３０】
【表２】
0003914653.tif 000003
【００３１】
【表３】
0003914653.tif 000004
【００３２】
これら表３、図２および図３に示す結果から、汚水中のカルシウムイオン濃度が高くなるに従って、処理槽３から溶出するリン酸イオンの濃度が低下することがわかる。すなわち、汚水中のリン酸イオンは、カルシウムが混在する場合、カルシウムと反応してＣａ３（ＰＯ４）２、Ｃａ５（ＯＨ）（ＰＯ４）３（ヒドロキシアパタイト）などのリン酸カルシウムとして析出してしまうことがわかる。また、骨炭の割合が増大、すなわち使用する骨炭の量が増大するに従って溶出するリン酸イオン濃度が増大することがわかる。
【００３３】
なお、カルシウム濃度が１６mg／リットルの性状ものは、ほぼ上水と同様の性状である。また、カルシウム濃度が６０mg／リットルの性状は、下水とほぼ同様の性状である。さらに、カルシウム濃度が１００mg／リットルの性状は、屎尿や浄化槽汚泥などの屎尿系汚水とほぼ同様の性状である。また、カルシウム濃度が５００mg／リットルの性状は、最終ごみ処分場の浸出水とほぼ同様の性状である。
【００３４】
次に、汚水中のカルシウムイオン濃度およびｐＨと溶出するリン酸イオン濃度との関係について実験した。
【００３５】
なお、実験装置は、上記実験の装置を用い、骨炭のみで充填層８を構成した。実験方法としては、上記表２に示す実験条件と同様とした。なお、汚水としては、ジクロル酢酸水溶液ではｐＨが変動するとともにリン酸が生物利用されるなどの影響から、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンおよび塩酸の緩衝液を用いた。その結果を、表４、図４および図５に示す。
【００３６】
【表４】
0003914653.tif 000005
【００３７】
これら表４、図４および図５に示すように、汚水のｐＨがアルカリ側に移行するに従って処理槽３から溶出するリン酸イオンの濃度が低下することがわかる。また、上記表３、図２および図３に示す実験結果と同様に、汚水中のカルシウム濃度が高くなるに従って、流出するリン酸イオンの濃度が低下することがわかる。
【００３８】
すなわち、上記各種実験から、骨炭から溶出するリン酸は、汚水中のカルシウムおよびｐＨに影響を受けることがわかる。また、ある程度リン酸がこのため、余剰となることなく微生物が摂取するリン濃度は、使用する骨炭の量、汚水の性状であるｐＨおよびカルシウム濃度を適宜調整することにより、汚水の性状が異なるものでも高度に処理できることがわかる。
【００３９】
次に、上記活性炭の吸着除去および微生物による汚染物質の分解について行った実験について説明する。
【００４０】
まず、実験装置としては、上記表３、図２および図３に示す実験、および、表４、図４および図５に示す実験に用いた装置と同一のものを用い、汚水としてｐＨが略７．５の１０ｐｐｍジクロル酢酸水溶液を用い、１５分の滞留時間で処理した。そして、表１に示す性状の骨炭を略５０ｍｌ用いて処理槽３に充填層８を設けた。また、比較例としては、表１に示す性状の活性炭のみで充填層８を構成したものとした。その結果を図６および図７に示す。
【００４１】
この図６および図７に示す結果から、活性炭のみを用いた比較例のものは、図７に示すように、処理を開始してから略１週間後から塩素収支が増大し始め、ほぼ３０日弱で汚水の有機物質であるジクロル酢酸が処理水中に流出し始めた。一方、上記実施の形態の骨炭を用いたものでは、図６に示すように、１２０日を経過した後でも処理水中にジクロル酢酸が流出することなく安定して処理できていることがわかる。
【００４２】
なお、図６において、運転初期から１３日程度までは、１日目で塩素収支が増大するとともに処理水中にジクロル酢酸が流出しているが、比較例の活性炭のみを用いたものでは認められなかったことから、活性炭のみを用いた場合より骨炭にて構成した充填層８の初期吸着容量が小さいためと考えられ、骨炭では１日で初期吸着性能が限界に達するものと考えられる。
【００４３】
上述したように、上記実施の形態によれば、微生物が付着する充填層８中の骨炭の量を、汚水の性状、すなわちカルシウムイオン濃度、汚染物質の有機物質濃度およびｐＨに対応して微生物が摂取する濃度のリン酸イオンを溶出する割合にするため、骨炭から溶出するリン酸イオンが汚水中のカルシウムと反応して微生物が摂取できないリン酸カルシウムとして析出してしまうので、カルシウムと反応しないで微生物が摂取できる量のリン酸イオンを溶出する量で、かつ、微生物が摂取する量より多くなってリン酸イオンが汚染物質となってしまわない量の骨炭を用いることにより、微生物の活性が増大するとともに使用する骨炭の量を調整するのみで容易に汚水を高度に浄化処理できる。
【００４４】
また、骨炭から溶出させるリン酸イオンは、汚水の汚染物質である有機物質濃度すなわちこの有機物質の量により存在する量が変動する微生物の量やカルシウム濃度、ｐＨに影響を受けるので、有機物質濃度、カルシウム濃度およびｐＨにより充填層８を構成する骨炭層６の割合である骨炭の量を設定することにより、微生物が摂取するだけの量のリン酸イオンを容易に溶出させることができ、確実な汚水の高度処理が容易にできる。
【００４５】
さらに、適宜ｐＨを調整したりカルシウム化合物を適宜添加して余剰のリン酸イオンを微生物が摂取できないリン酸カルシウムとして析出させることにより、微生物が摂取するだけの量のリン酸イオンを容易に溶出させることができ、確実な汚水の高度処理が容易にできるとともに、性状が異なるいずれの汚水をも容易に高度に処理でき、また気温変動や季節などの微生物の活性が変動する状況下でも容易に高度に処理でき、汎用性も向上できる。
【００４６】
そして、リン酸イオンを溶出させるリン供給充填材として安価で入手が容易な骨炭を用いたため、処理コストを低減できるとともに、骨炭の吸着機能により付着する微生物による汚水の浄化処理と合わせて汚水中の汚染物質を吸着分離でき、容易に汚水を高度処理できる。
【００４７】
また、骨炭層６を充填層８の上流側に位置して配設したため、骨炭から溶出するリン酸イオンが確実に充填層８に担持される微生物に供給されるので、微生物に摂取されずにそのまま流出してしまうおそれがない。
【００４８】
なお、上記実施の形態において、リン供給充填材として骨炭を用いて説明したが、リン鉱石、骨灰、珊瑚砂、結晶性リン酸カルシウム化合物、骨バイ土、骨バイ石、アパタイトなどのリンを多く含むオルトリンを供給するいずれのものでもよい。
【００４９】
また、処理する汚水の性状が変動しない、すなわち一定の性状の汚水を処理する場合には、あらかじめ処理する汚水の性状に対応して骨炭量を設定しておけば、前段ｐＨ制御装置11および後段ｐＨ制御装置13やＣａ添加装置12などを用いなくてもよい、すなわちｐＨ調整やカルシウムの添加を行わなくてもよい。
【００５０】
そして、汚水が処理槽３の下部から上方に向けて流過する上向流式のものについて説明したが、例えば図８に示すように、処理槽３の上部から下方に向けて汚水を流過させる下向流式のものでもできる。なお、この場合にも、上流側である上部に骨炭層６が位置するように充填層８を構成することが好ましい。
【００５１】
また、充填層８を骨炭層６と活性炭層７との２層にて構成して説明したが、例えば図９に示すように、骨炭と活性炭とを混合した１層にて充填層15を構成してもよく、図１あるいは図８に示す２層式のものと図９に示す１層式のものを適宜組み合わせてもよい。さらには、骨炭および活性炭を処理槽内に流入した汚水中で流動するように浮遊させてもよい。
【００５２】
そして、活性炭を用いて説明したが、木炭などを用いたり多孔質セラミックスや多孔質樹脂などの多孔質部材を用いたり、単なる礫、砂利、砂など、微生物を担持可能ないずれのものでもよい。なお、活性炭や木炭などの吸着特性を有するものでは、汚水の高度な処理が容易に得られ、多孔質部材では微生物の担持量を増大でき高度処理が得られ、礫や砂利、砂などでは入手が容易で安価に充填層８を構成できる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１記載の汚水処理方法によれば、微生物が付着する充填材中のリン供給充填材の量を、汚水のカルシウム濃度またはｐＨに対応して微生物が摂取する濃度のリン酸イオンを溶出する割合にするため、リン供給充填材から溶出するリン酸イオンが例えば汚水中のカルシウムと反応して微生物が摂取できないリン酸カルシウムとして析出してしまうので、カルシウムと反応しないで微生物が摂取できる量のリン酸イオンを確実に溶出させ、かつ、微生物が摂取する量より多くなってリン酸イオンが汚染物質となってしまわない量のリン供給充填材を用い、また汚水のｐＨの変動によるリン酸イオンの溶出量の変動により、微生物が摂取する量に対して過不足を生じさせることなく、確実に微生物が摂取するだけのリン酸イオンを溶出するので、微生物の活性を増大できるとともに使用するリン供給充填材の量を調整するのみで、容易に汚水を高度に浄化処理できる。さらに、リン供給充填材の割合に起因する汚水のカルシウム濃度またはｐＨに対応してリン供給充填材の割合を設定するため、確実に微生物が摂取するだけのリン酸イオンを溶出させるリン供給充填材の量を容易に設定できる。
【００５４】
請求項２記載の汚水処理方法によれば、請求項１記載の汚水処理方法の効果に加え、リン供給充填材から微生物が摂取する濃度のリン酸イオンを溶出させるｐＨに調整しつつカルシウム化合物を適宜添加するため、汚水の性状に対応してリン供給充填材から溶出するリン酸イオンを高度に制御でき、容易で確実に汚水を高度に処理できる。
【００５５】
請求項３記載の汚水処理方法によれば、請求項１または２記載の汚水処理方法の効果に加え、リン供給充填材として骨炭を用いるため、安価で入手が容易で処理コストを低減できるとともに、骨炭の吸着機能により汚水中の汚染物質を吸着分離することにより汚水を高度に処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態を示す汚水処理方法を実施するための汚水処理装置のブロック図である。
【図２】  同上汚水中のカルシウムイオン濃度に対して充填層中の骨炭の量の割合と溶出するリン酸イオン濃度との関係を示す実件結果のグラフである。
【図３】  同上汚水中のカルシウムイオン濃度に対して充填層中の骨炭の量の割合と溶出するリン酸イオン濃度との関係を示す実件結果のグラフである。
【図４】  同上汚水中のカルシウムイオン濃度およびｐＨと溶出するリン酸イオン濃度との関係を示す実件結果のグラフである。
【図５】  同上汚水中のカルシウムイオン濃度およびｐＨと溶出するリン酸イオン濃度との関係を示す実件結果のグラフである。
【図６】  同上骨炭を用いて汚水を処理した状況を示す実験結果のグラフである。
【図７】  同上活性炭のみを用いて汚水を処理した状況を示す実験結果のグラフである。
【図８】  本発明の他の実施の形態を示す汚水処理装置のブロック図である。
【図９】  本発明のさらに他の実施の形態を示す汚水処理装置のブロック図である。
【符号の説明】
１    汚水処理装置
３    処理槽
11    ｐＨ調整手段としての前段ｐＨ制御装置
12    カルシウム添加手段としてのＣａ添加装置
【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】
0003914653.tif 000012
【図８】
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【図９】
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