(57)【要約】【課題】臭気物質及び揮発性物質を含む廃水処理に微生物保持担体を充填した散水式廃水処理装置を用いる処理装置及び処理方法を提案する。【解決手段】溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の導入部と酸素を含むガスの導入部とを頂部に備えると共に、水槽を底部に備える密閉又は半密閉式の塔体と、廃水を散水する散水装置を備え、廃水の導入部とガスの導入部に連接するように塔体内に設けられた散水室と、微生物保持担体を充填し、散水室の下方で塔体内に配置される反応部と、反応部と水槽との間に位置し、塔体内を負圧に保つようにガス及び廃水から揮散された揮発性物質を吸引する送風装置と連通する空間部と、水槽に連通し、処理水を排出する排水装置とを有し、廃水とガスとを反応部の微生物保持担体を通過させることで、廃水中の溶存性物質及び揮発性物質の微生物による同時酸化分解を行う。【選択図】    図１
2016123957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の導入部と酸素を含むガスの導入部とを頂部に備えると共に、水槽を底部に備える密閉又は半密閉式の塔体と、
前記廃水を散水する散水装置を備え、前記廃水の導入部と前記ガスの導入部に連接するように前記塔体内に設けられた散水室と、
微生物保持担体を充填し、前記散水室の下方で前記塔体内に配置される反応部と、
前記反応部と前記水槽との間に位置し、前記塔体内を負圧に保つように前記ガス及び前記廃水から揮散された揮発性物質を吸引する送風装置と連通する空間部と、
前記水槽に連通し、処理水を排出する排水装置と
を有し、
前記廃水と前記ガスとを前記反応部の微生物保持担体を通過させることで、前記廃水中の溶存性物質及び揮発性物質の好気性微生物による同時酸化分解を行う
ことを特徴とする溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、
前記微生物保持坦体は、前記溶存性物質を好気的に酸化する従属栄養細菌と、アンモニア、硫黄系臭気、メタンを好気的に酸化する独立栄養細菌とを保持する
ことを特徴とする溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、
前記微生物保持坦体は、保水性があり、水理学的滞留時間を確保しやすい、微生物の付着する空隙を多数有する多孔質材の樹脂製スポンジ塊であり、多数の前記樹脂製スポンジ塊は互いに少なくとも一部を空間を介して隣接されている
ことを特徴とする溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、
前記微生物保持担体は、微生物の付着する空隙を多数有する多孔質材の樹脂製スポンジを円柱形状に形成された枠材の中に充填保持した樹脂製スポンジ塊とし、多数の前記樹脂製スポンジ塊を前記反応部の底部網部の上方にスタック充填する状態で空中に懸架される
ことを特徴とする溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置。
【請求項５】
請求項３記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、
前記微生物保持担体は、多孔質構造を持つ導水シートの両面に前記樹脂製スポンジ塊を三角柱状体にして並列に多数貼り付けた状態で浄化帯とし、前記反応部上方から複数の前記浄化帯を並べて空中に懸架される
ことを特徴とする溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、
前記ガスの導入部は、前記頂部に複数設けられている
ことを特徴とする溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５の何れか記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、
前記空間部は、前記送風装置に連通する導出部を複数設けている
ことを特徴とする溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、
前記反応部は、複数の反応部に分割され、各前記反応部間には中間空間部が形成され、各前記中間空間部には酸素を含むガスの導入部が設けられている
ことを特徴とする溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れか記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置の運転方法において、
前記溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水を前記廃水の導入部から供給しながら、前記送風装置によって酸素を含むガスを前記酸素を含むガスの導入部から吸引する工程と、
前記廃水を前記散水装置によって前記散水室内に均一に散水する工程と、
散水された前記廃水を前記反応部に向かって流下させると共に、前記廃水から前記散水室内に揮散した揮発性物質を前記送風装置の吸引によって前記廃水と並流状態で前記反応部に向かって流下させる工程と、
前記反応部において、前記廃水を通過させることで、前記廃水中の溶存性物質及び揮発性物質の好気性微生物による同時酸化分解を行わせる工程と、
前記揮発性物質が除去された前記ガスを前記空間部の排気部から前記送風装置によって排気ガスとして大気中へ放出する工程と、
前記反応部から前記空間部内を流下して前記水槽内に溜められた処理水を前記排水装置によって排出する工程と
を有することを特徴とする溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶存性物質及び揮発性物質が含まれている廃水の処理と、同廃水から揮散した揮発性物質の無害化処理とを同時に行うことが可能な処理装置及び処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
嫌気性微生物を用いた排水処理方法（以下、嫌気性処理法と称する）は、処理装置内への酸素の供給を行わなくて良い、余剰汚泥発生率が小さいなどのメリットがある。
一方で、嫌気性処理法の廃水中の有機物除去率は、６０％程度に止まることが知られている。
このため、嫌気性処理法の二次処理に、好気性微生物を用いた処理法（以下、好気性処理法と称する）を適用する場合がある。
代表的な例として、高濃度の有機性廃水の高効率処理法である上向流嫌気性汚泥床（ＵＡＳＢ：Upflow Anaerobic Sludge Blanket）法と、最も一般的な好気性処理法の標準活性汚泥法の組み合わせがある。
【０００３】
ところで、ＵＡＳＢなどの嫌気性処理法では、廃水中の有機物の分解過程において、メタン、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチルなどの揮発性物質が発生し、処理水中に混入することが知られている。
メタンは温室効果ガスであり、大気への放散が好ましくなく、また、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチルは排水処理における代表的な臭気物質として『防脱臭の手引き』（環境省、平成１５年）にも取り上げられている。
【０００４】
従来、揮発性物質を含む廃水の処理法として、反応槽内を曝気する標準活性汚泥法による好気性処理法がある（例えば、特許文献１参照））。
標準活性汚泥法などの浮遊微生物を用いた方法では、バルキングの問題などがあるとして、処理水槽内に微生物保持担体を浸漬する固定床バイオリアクターが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、これらの方法では、好気性処理をする反応槽である処理水槽内に被処理水である廃水を貯留し、酸素ガスなどを槽下部から曝気することとなる。処理水槽に水面上から被処理水を落下させて導入することとなり、例えば前段に嫌気性処理法の二次処理を設け前述の揮発性物質が被処理水中に混入していると、水槽の水面で飛沫を上げながら、槽中の循環流れに乗ってせいぜい水槽の上流端部の水面下数ｍのところまで空気をふくむ渦を起こして空気を巻き込んでくるので、被処理水中に微細気泡や溶解している揮発性物質の一部が揮発してしまう。前述のメタンなどの各揮発性物質の溶液が飛沫になって気中に分散する際の輸送速度は、気泡から水中に分散する際にガス界面から水中に分散する輸送速度よりも大きいことが知られているので、導入時に飛沫として水面上の気中に揮発性物質が分散されるのである。
また、被処理水中に溶け込んでいる残りの渾発性物質に対して、好気性微生物の活性付与のために曝気し、さらに曝気気泡による攪拌を行わなければならず、この曝気気泡により被処理水中に溶け込んでいて好気性微生物処理できるはずの揮発性物質を水中から積極的にたたき出し揮発させる効果を生んでしまう。また、曝気気泡が水槽を浮上する速度は速く、水槽深さ４ｍ〜５ｍでも平均すると１０秒、細かい泡でも３０秒未満で水面に達してしまい、ひとつの気泡の好気性微生物との接触機会が少ないので、活性付与の制御が難しい。つまりなかなか増殖するまでいかないこともある好気性微生物と水中濃度の小さい揮発性物質との十分な接触時間を制御することが極めて難しい。
そして、曝気気泡は、水槽水面から気中に浮上する際に液表面から液滴を跳ね上げてくるので、前述のように揮発性物質の溶液が飛沫になって気中に分散する際の搬送速度は、気泡から水中に分散する際にガス界面から水中に分散する搬送速度よりも大きいので、その現象により反応槽下流側の水面からも飛沫として水面上の気中に揮発性物質がさらに分散される。
先ほどの水槽中に導入する際にたたき出された一部と併せて、揮発性物質は、反応槽で未処理、あるいは不完全な処理のまま、反応槽の水面から出てしまい、一旦揮発すると反応槽へ戻す機構はないので処理されず、処理水槽外に排出されてしまう。
そのため、例えば、特許文献１，２などの方法を適用する廃水処理システムでは、廃水処理装置とは別に、廃水処理装置から排出されるガスを処理するガス処理装置が必要である。
また、被処理水の水面から揮発せず反応槽内の被処理水中に留まった揮発性物質を、好気性微生物での完全な有機物の分解反応での無害化処理を行うには、前記のように水槽中を浮上する個々の気泡と被処理水中に薄く分散する好気性微生物との接触機会が少ないので、反応槽の下流堰までの滞留時間を稼ぐ反応槽長さが長くなくてはならず、施設が大掛かりになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−９１２８９号公報
【特許文献２】特開平７−１１６６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１，２などの既存技術の根本的な問題点は、嫌気性処理法の二次処理法としての好気性処理法において、揮発性物質を含む被処理水である廃水を反応槽である処理水槽に貯留して酸素ガスを含むガスを槽下部から曝気攪拌することにある。この方法では、曝気した後処理水槽内を浮上する空気は、廃水の一部に触れながら浮力で滞留時間が前述のように３０秒未満という短時間で大部分が水面から放出され、処理水中に存在する好気性微生物の、廃水中の揮発性物質との十分な活性状態における接触や、接触時間を十分確保しての揮発性物質の好気性処理を制御することは難しい。
既存技術のもう一つの問題点とは、上記のような状況により、排水処理の二次汚染物として臭気などを含んだ排ガスが発生するため、廃水処理系とは別途ガス処理系が必要となることである。
【０００８】
本発明はこれらの問題を一挙に解決するために為されたもので、その目的は、溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水処理に、微生物保持担体を空中に懸架するよう反応部に充填した散水式廃水処理装置を用いる処理装置及び処理方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の導入部と酸素を含むガスの導入部とを頂部に備えると共に、水槽を底部に備える密閉又は半密閉式の塔体と、前記廃水を散水する散水装置を備え、前記廃水の導入部と前記ガスの導入部に連接するように前記塔体内に設けられた散水室と、微生物保持担体を充填し、前記散水室の下方で前記塔体内に配置される反応部と、前記反応部と前記水槽との間に位置し、前記塔体内を負圧に保つように前記ガス及び前記廃水から揮散された揮発性物質を吸引する送風装置と連通する空間部と、前記水槽に連通し、処理水を排出する排水装置とを有し、前記廃水と前記ガスとを前記反応部の微生物保持担体を通過させることで、前記廃水中の溶存性物質及び揮発性物質の好気性微生物による同時酸化分解を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、前記微生物保持坦体は、前記溶存性物質を好気的に酸化する従属栄養細菌と、アンモニア、硫黄系臭気、メタンを好気的に酸化する独立栄養細菌とを保持することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、前記微生物保持坦体は、保水性があり、水理学的滞留時間を確保しやすい、微生物の付着する空隙を多数有する多孔質材の樹脂製スポンジ塊であり、多数の前記樹脂製スポンジ塊は互いに少なくとも一部を空間を介して隣接されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、前記微生物保持担体は、微生物の付着する空隙を多数有する多孔質材の樹脂製スポンジを円柱形状に形成された枠材の中に充填保持した樹脂製スポンジ塊とし、多数の前記樹脂製スポンジ塊を前記反応部の底部網部の上方にスタック充填する状態で空中に懸架されることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項３記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、前記微生物保持担体は、多孔質構造を持つ導水シートの両面に前記樹脂製スポンジ塊を三角柱状体にして並列に多数貼り付けた状態で浄化帯とし、前記反応部上方から複数の前記浄化帯を並べて空中に懸架されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５の何れか記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、前記ガスの導入部は、前記頂部に複数設けられていることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項５の何れか記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、前記空間部は、前記送風装置に連通する導出部を複数設けていることを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７の何れか記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置において、前記反応部は、複数の反応部に分割され、各前記反応部間には中間空間部が形成され、各前記中間空間部には酸素を含むガスの導入部が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項９に係る発明は、請求項１乃至請求項８の何れか記載の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置の運転方法において、前記溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水を前記廃水の導入部から供給しながら、前記送風装置によって酸素を含むガスを前記酸素を含むガスの導入部から吸引する工程と、前記廃水を前記散水装置によって前記散水室内に均一に散水する工程と、散水された前記廃水を前記反応部に向かって流下させると共に、前記廃水から前記散水室内に揮散した揮発性物質を前記送風装置の吸引によって前記廃水と並流状態で前記反応部に向かって流下させる工程と、前記反応部において、前記廃水を通過させることで、前記廃水中の溶存性物質及び揮発性物質の好気性微生物による同時酸化分解を行わせる工程と、前記揮発性物質が除去された前記ガスを前記空間部の排気部から前記送風装置によって排気ガスとして大気中へ放出する工程と、前記反応部から前記空間部内を流下して前記水槽内に溜められた処理水を前記排水装置によって排出する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、微生物保持担体を空中に懸架した散水式処理構造を用い、被処理物の酸化分解に必要な酸素を含むガスを、散水に対して並流に供給することで、装置内の反応部（微生物保持部）に溶存性物質と揮発性物質とを確実に通過させることができる。
本発明によれば、反応部に酸素を含む多量のガスを通過させることができるので、担体に付着している好気性微生物の、排水中から揮発しやすい臭気成分である揮発性物質との十分な活性状態における接触や、接触時間を十分確保しての揮発性物質の好気性処理を促進し処理することができる。
本発明によれば、微生物保持担体を空中に懸架した散水式処理構造として液を保持する面積が膨大に大きいことで大きな気液接触面積を有するＤＨＳ（Downflow Hanging Sponge）を用い、被処理物の酸化分解に必要な酸素を含むガスを散水に対して並流に供給することで、一旦微生物保持担体に散水することで多くがガス側に移動した揮発性物質を、好気性微生物に揮発性物質を溶解して与える被処理水を非常に大きな表面積にして蓄える微生物保持担体の表面において、担体に付着している好気性微生物の、排水中から揮発しやすい臭気成分である揮発性物質との十分な活性状態における直接接触及び被処理水膜を介しての接触や、接触時間を十分確保しての揮発性物質の好気性処理を促進し処理することができる。
本発明によれば、微生物保持担体を空気中に懸架した散水式処理構造として液を保持する面積が膨大に大きいことで大きな気液接触面積を有し保水性を示すＤＨＳを用い、被処理物の酸化分解に必要な酸素を含むガスを散水に対して並流に供給することで、好気性微生物を保水と共に一所に留めて増殖させることで、好気性微生物の、排水中から揮発しやすい臭気成分である揮発性物質との十分な活性状態における接触を十分確保しつつ揮発性物質の好気性処理を促進し処理することができる。
【００１５】
本発明によれば、装置内部が微負圧になるように酸素を含むガスを導入することで、例えば反応部上部などにある未処理の揮発性物質が装置外に漏洩することを確実に防ぐことができる。
本発明によれば、溶存性物質と揮発性物質との処理が単一の廃水の処理装置で行えるので、コンパクトかつ経済的である。
本発明によれば、装置内に酸素を供給するためのエネルギーが小さく済むので、従来法に比べ省エネルギーかつ経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る反応槽を示す概要図である。
【図２】本発明の第一実施形態で使用する微生物保持担体の正面図である。
【図３】本発明の第一実施形態で使用する微生物保持担体の平面図である。
【図４】本発明の第一実施形態で使用する微生物保持担体の斜視図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る反応槽を示す概要図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る反応槽を示す概要図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係る反応槽を嫌気性処理水（被処理水）の二次処理装置に適用した例を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の溶存性物質及び揮発性物質を含む廃水の処理装置を適用した第一実施形態に係る反応槽１０を示す。
反応槽１０は、密閉式の塔体２０で外形が形成されている。密閉式の塔体２０は、溶存性物質及び揮発性物質を含んだ廃水（以下、被処理水と称する）の導入部２２と、酸素を含むガスの導入部２３とを頂部２１に設けている。図１中では被処理水の導入部２２は矢印で示されているが、酸素を含むガスの導入部２３と同様なタッピングであり、後述の散水装置２６の仕様に応じてタッピングだけか或いは散水室２５内を配管されている場合もある。また、密閉式の塔体２０は、底部側に水槽２４を設けている。
【００１８】
廃水に含まれる溶存性物質は、例えば、有機物、アンモニア性窒素、硫化水素などである。また、廃水に含まれる揮発性物質は、ＮＨ3、Ｈ2Ｓ、メルカプタン類、ＣＨ4などである。
被処理水の導入部２２とガスの導入部２３とは、塔体２０の頂部２１の直下に設けた散水室２５と連通している。散水室２５は、被処理水の導入部２２から導入される被処理水を散水する散水装置２６を設けている。
【００１９】
散水装置２６は、被処理水の導入部２２から供給される被処理水を散水室２５内で平面的に均等に散水できるように、例えば、底面に多数の孔を設けた樋形状又は管形状、若しくは側面上端に堰を設けた樋形状の水路２６ａを備えている。水路２６ａは、固定式の場合は散水室２５内を平面的に縦横に多数配設され、回転式の場合は、散水室２５の平面中央を中心として一直線に、又は２本以上の場合放射状に延長されて配設される。回転式の場合は密閉式の塔体２０は円筒の塔体であることが望ましい。
本実施形態では、散水装置２６は被処理水の導入部２２の近傍である散水室２５の平面中央の中心上方にモーター２６ｂを設け、被処理水の導入部２２から導入される被処理水を、散水室２５の中心から一直線に、又は２本以上の場合放射状に延長される水路２６ａに導き、水路２６ａを回転して被処理水を散水室２５内に平面で均等に散水するように構成されている。回転式の場合、散水室２５の平面中央近傍の被処理水の導入部２２の下方に水平面に回転する水車を設置して、水車と水路２６ａとを連動するようにしておけば、モーター２６ｂのような動力が無くても、落下する被処理水が水車を回転させることで回転散水ができる。
散水室２５は、被処理水の導入部２２から導入された被処理水が散水装置２６によって散水された際に、被処理水から揮散した揮発性物質（以下、被処理ガスと称する）や被処理水が飛散しないように覆蓋する必要がある。そのため、本実施形態では、塔体２０が密閉式の構造体で構成されている。
【００２０】
散水室２５の直下には、微生物保持担体２９を充填する反応部２８が塔体２０内に配置されている。反応部２８は、微生物保持担体２９を空中に懸架した散水式処理構造となっている。微生物保持担体２９は、例えば、ポリウレタン製などの樹脂製スポンジ塊などで構成されている。微生物保持担体２９は、処理効率を上げるためには、多孔質で保水性のあるものが望ましい。多孔質で保水性のあるものは、微生物保持密度を高くでき、かつ、水理学的滞留時間を確保できる。微生物の付着する空隙を多数有する多孔質材の樹脂製スポンジ塊は、多数の樹脂製スポンジ塊を互いに少なくとも一部を空間を介して隣接されるように反応部２８に充填や懸架されるようになっている。
微生物保持担体２９は、例えば、図２、図３に示すように、樹脂製スポンジ塊５０を円柱形状に形成されたプラスチック製の枠体５１の中に充填保持して担体エレメント５２とし、多数の担体エレメント５２を反応部２８の底部網部の上方にスタック充填する状態で空中に懸架されていても良い。
枠体５１は、環状に形成された複数の環状体５１ａ及び各環状体５１ａを一体的に接続するよう環状体５１ａの円周方向へ一定の間隔で配置された接続部材５１ｂ、枠体５１の長手方向一端側に配置された環状体５１ａに径方向へ延在するよう十字状に取り付けられた多孔円筒体支持体５１ｃを備えている。
而して、樹脂製スポンジ塊５０は枠体５１内に収納されて担体エレメント５２が形成されており、担体エレメント５２の長さＬは約５０ｍｍ、直径Ｄは約３０ｍｍ程度である。
また、微生物保持担体２９は、例えば、図４に示すように、多孔質構造を持つ網部材などの導水シート６０の両面に樹脂製スポンジ塊６１を三角柱状体にして並列に多数貼り付けた状態で浄化帯６２とし、反応部２８の上方から複数の浄化帯６２を並べて浄化帯６２に設けた垂下部材６３を介して空中に懸架していても良い。
これらの樹脂製スポンジ塊５０や浄化帯６２を備えた微生物保持担体２９を空中に懸架した散水式処理構造を、ＤＨＳと称している。
また、微生物保持坦体２９は、溶存性物質を好気的に酸化する従属栄養細菌と、アンモニア、硫黄系臭気（硫化水素、硫化メチルなど）、メタンを好気的に酸化する独立栄養細菌とを保持している。
【００２１】
ここで、従属栄養細菌は、比較的増殖速度が速く、例えば、下水処理場から標準活性汚泥を分取し、微生物保持坦体２９内に植種することで容易に利用できる。また、独立栄養細菌は、増殖速度が比較的遅いため、標準活性汚泥を植種した後ある程度の時間をかけて微生物保持担体２９内に自然増殖させる。
反応部２８と水槽２４との間の塔体２０内には、空間部３０が設けられている。空間部３０は、塔体２０内を負圧に保つように酸素を含むガスを吸引するファンなどの送風装置３２と連通する排気部３１が設けられている。
【００２２】
水槽２４内の被処理水は、ポンプなどの排水装置３３を介して装置外へ排水される。
なお、本実施形態では、反応槽１０内への酸素供給が吸引式であるため、塔体２０内が負圧になるため被処理ガス２７などのリークは起こらないから、完全密閉式とする必要はなく、密閉式又は半密閉式であれば良い。逆に、酸素供給が押込み式の場合（塔体２０内が正圧）は、完全密閉式としなければならない。
また、本実施形態では、反応槽１０の外部から酸素を含んだガスを供給するため、酸素を含むガスの導入部２３と排気部３１とを設けている。酸素を含むガスの導入部２３と排気部３１とは、供給酸素の偏流が起こりにくい配置であることが望ましい。
【００２３】
反応槽容積設計は、通常の生物学的廃水処理と同様に、ＴＯＤ（Total Oxygen Demand）容積負荷（反応槽容積当たりの被処理物質負荷）で設計されている。例えば、ＴＯＤ＝ｃＢＯＤ＋硫化酸素＋硫黄酸化酸素＋メタン酸化酸素＋...として表される。本実施形態では、容積負荷（微生物保持担体有効容積当たりの負荷）は、例えば、≦３ｋｇ-ＴＯＤ／ｍ3／ｄａｙとした。ここで、微生物保持担体有効容積とは、使用する微生物保持担体２９が被処理水を保持できる容積を意味する。前述の樹脂製スポンジ塊５０や浄化帯６２を備えた微生物保持担体２９を空中に懸架した散水式処理構造であるＤＨＳは、保水性を有し多孔質のためこの微生物保持担体有効面積が大きく、例えば、微生物保持担体２９のかさ容積は１ｍ3、そこに保持できる被処理水量が空中懸架にもかかわらず０．７ｍ3となり、微生物保持担体有効容積は０．７ｍ3と膨大である。水槽中を漂う他形式の微生物保持担体（例えばラシヒリング、ポールリングなどの硬い樹脂で保水性の少ない担体など）では、微生物保持担体有効容積はこれに比べて１／１００〜１／１０００未満である。
【００２４】
本実施形態では、反応槽１０内に送風するため、送風のＬＶ（線速度）基準値に適した反応槽形状とする。送風のＳＶ（空間速度）は、容積負荷とＬＶによって自ずと決定される。微生物保持担体２９を空中に懸架した散水式処理装置であるＤＨＳの装置実績値から、送風のＬＶであるＬＶ（空気）は＜５ｍ／ｈ、送風のＳＶであるＳＶ（空気）は＜５ｈ-1であれば性能を発揮する。これらの値を参考値とするが、設計時に逸脱しないことを確認する。反応部及び空間部を持たせた高さを４ｍ〜５ｍと設定すると、ＬＶ（空気）から、空気の滞留時間は約１時間以上が達成できる。これは、微生物保持担体２９が被処理水を保持できる微生物保持担体有効容積の大きさと、保持する被処理水を稼ぐ多孔質の微生物保持担体２９の孔を空気も小さく分かれて流れていることを示している。また、これにより酸素利用効率は≦１０％ととても高効率である。
また、送風量は、表１に示す被処理物質毎の酸素要求量（被処理物質を完全酸化を想定した化学量論に基づく）と、表２に示す被処理水のＴＯＤの算出と、表３に示す必要酸素量（ＡＯＲ（Actual Oxygen Requirement）の算出（一般的な好気性処理法におけるＡＯＲを引用）とで決定される。
表４は、必要総風量（Ｇｓ）の算出（供給酸素形態が大気の場合）を示す。
【００２５】
【表１】
2016123957.tif 000003
【００２６】
【表２】
2016123957.tif 000004
【００２７】
【表３】
2016123957.tif 000005
【００２８】
【表４】
2016123957.tif 000006
【００２９】
次に、本実施形態の作用を説明する。
先ず、例えば、ＵＡＳＢ処理水などの嫌気性処理水を被処理水の導入部２２から供給しながら、例えば、大気（Ｏ2濃度0.232ｋｇＯ2／ｋｇAir）を酸素を含むガスとして送風装置３２によってガスの導入部２３から吸引する。
なお、被処理水のｐＨは中性域が望ましい。導入する被処理水が例えば汚水や中温嫌気性処理水である場合はそのｐＨは中性域（ｐＨ６〜８程度）であるため、流入する被処理水のｐＨ調整は不要である。また、水温は２０℃〜３９℃が望ましい。
【００３０】
次に、被処理水を散水装置２６によって散水室２５内に均一に散水する。反応部２８の微生物保持担体２９に均一に分散させるため小さな水滴にして散水するので、この散水によって被処理水から揮発性物質の一部が積極的に被処理ガス２７として揮発されることとなり、散水室２５内にガス化して被処理ガス２７が発生する。
次に、散水された被処理水は、反応部２８に向かって流下する。同時に、送風装置３２の吸引によって被処理ガス２７が反応部２８に向かって被処理水と並流状態で流下する。流下する被処理水は、多孔質の微生物保持担体２９の表面や孔内を通過しながら、微生物保持担体２９が有する保水性により被処理水の一部は、微生物保持担体２９の面に留まることとなる。流下する被処理ガス２７も、表面積を稼ぐ多孔質の微生物保持担体２９の孔を通りながら、保持する被処理水の表面積を稼ぐ多孔質の微生物保持担体２９の孔内などの被処理水を舐めながら揮発性物質の一部を被処理水側に移動させ溶解させることとなったり微生物の表面に接触することとなる。溶解した揮発性物質は、保水性を有する多孔質の微生物保持担体２９の孔内にて増殖している独立栄養細菌を主とした働きにより酸化分解される。
次に、被処理物である溶存性物質と揮発性物質とが共に反応部２８内を、溶存性物質は主に被処理水に同伴され、揮発性物質は被処理水注にも被処理ガス中にも含まれて同伴されて通過することで、また、被処理ガス中の揮発性物質が再度被処理水中に溶解したり、微生物の表面に触れたりすることで、好気性微生物である従属栄養細菌及び独立栄養細菌の働きにより、溶存性物質と揮発性物質とが同時に酸化分解される。
【００３１】
また、反応部２８では、例えば、被処理ガス２７が含む揮発性物質のうち硫化水素、メルカプタン類などの成分が、被処理水中に溶解した後微生物保持担体２９上で増殖している独立栄養細菌の働きにより硫酸まで酸化分解される。被処理ガス２７は、多孔質で保水性のある表面積を稼ぐ多孔質の微生物保持担体２９の孔を通りながら、保持する被処理水の表面積を稼ぐ多孔質の微生物保持担体２９の孔内などの被処理水面を舐めながら揮発性物質の一部を被処理水側に移動させ溶解させることとなる。被処理ガス２７は、反応部２８の微生物保持担体２９のおかげで反応部２８及び空間部３０を併せた高さを４ｍ〜５ｍに設定すると、ＬＶ（空気）つまり、空気の滞留時間は約１時間以上と大変長い時間をかけて、微生物保持担体２９上で薄く延ばされた被処理水に接触するので、揮発性物質を被処理水中に溶解させることを促進できる。
また、被処理水中の溶解物及び同伴物の主成分である有機物成分の大半は被処理水を介して微生物保持担体２９上に増殖している従属栄養細菌などの働きにより二酸化炭素にまで分解される。また、アンモニア性窒素は最終形態の硝酸性窒素にまで分解される。
次に、揮発性物質の成分が除去された被処理ガス２７は空間部３０の排気部３１から送風装置３２によって排気ガスとして大気中へ放出される。
次に、反応部２８で酸化分解が行われた被処理水は空間部３０内に処理水として流下し水槽２４内に溜められ、排水装置３３によって装置外へ排水される。
【００３２】
以上のように、本実施形態によれば、被処理物の酸化分解に必要な酸素を含むガスを、散水に対して並流に供給することで、溶存性物質と揮発性物質とを反応部２８内を確実に通過させることができる。
本実施形態によれば、反応槽１０内部が微負圧になるように送風装置３２の吸引によって酸素を含むガスを導入することで、未処理の揮発性物質が反応槽１０外に漏洩することを確実に防ぐことができる。
本実施形態によれば、溶存性物質と揮発性物質との処理が単一の廃水の処理装置で行えるので、コンパクトかつ経済的である。
本実施形態によれば、反応槽１０内に酸素を供給するためのエネルギーが小さく済むので、従来法に比べ省エネルギーかつ経済的である。
【００３３】
図５は、本発明の廃水の処理装置を適用した第二実施形態に係る反応槽１０Ａを示す。
本実施形態では、酸素を含むガスの流入出口を増やして反応槽１０Ａ内の流れを均等にするために、酸素を含むガスの導入部２３と排気部３１とをそれぞれ２つ設けた点で、第一実施形態とは相違する。
本実施形態は、酸素を含むガスの導入部２３と排気部３１とは、第一実施形態より多くなっているので、反応槽１０Ａ内の均等な流れが確保しやすい。
なお、本実施形態では、酸素を含むガスの導入部２３と排気部３１とをそれぞれ２つ設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、酸素を含むガスの導入部２３と排気部３１とをそれぞれ３つ以上設けるとさらに反応槽１０Ａ内の均等な流れが確保しやすい。
本実施形態においても、第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３４】
図６は、本発明の廃水の処理装置を適用した第三実施形態に係る反応槽１０Ｂを示す。
本実施形態では、酸素を含むガスの導入部２３を塔体２０の側部から多段に設けた点で、第一実施形態とは相違する。
本実施形態では、反応部２８を３つに分割し、各反応部２８間には中間空間部３４を形成して、酸素を含むガスの導入部２３を各々追加で設けている。
本実施形態によれば、各反応部２８において、被処理水と被処理ガス２７とが並流状態で流下する流れが第一実施形態よりも促進される。反応部２８の圧損は数Ｐａ程度である。
なお、排気部３１に近い酸素を含むガスの導入部２３には、絞りを設けて、各酸素を含むガスの導入部２３からのインプットが均等になるようにすることも可能である。
本実施形態においても、第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３５】
図７は、第一実施形態に係る反応槽１０を嫌気性処理水（被処理水）の二次処理装置に適用した例を示す。
嫌気性処理槽４０に導入される原廃水は、糖蜜系廃水である。嫌気性処理槽４０から導出される被処理水は、原廃水の嫌気性処理水である。反応槽１０の容積は２２ｍ3である。
次に、図７に基づいて処理フローを説明する。
先ず、嫌気性処理槽４０から導出される被処理水が、反応槽１０の廃水の導入部２２から散水室２５内に供給されると共に、酸素を含むガスとして大気（Ｏ2濃度0.232ｋｇＯ2／ｋｇAir）が送風装置３２によってガスの導入部２３から反応槽１０内に吸引される。
【００３６】
次に、被処理水が散水装置２６によって散水室２５内に均一に散水され、この散水によって被処理水から被処理ガス２７が散水室２５内に発生する。
次に、散水された被処理水が、反応部２８に向かって流下する。同時に、送風装置３２の吸引によって被処理ガス２７が反応部２８に向かって被処理水と並流状態で流下する。
次に、被処理物である溶存性物質と揮発性物質とが共に反応部２８内を通過することで、好気性微生物の働きにより溶存性物質と揮発性物質とが同時に酸化分解される。
【００３７】
次に、臭気成分が除去された被処理ガス２７が空間部３０の排気部３１から送風装置３２によって排気ガスとして大気中へ放出される。
次に、反応部２８で酸化分解が行われた被処理水が空間部３０内に処理水として流下し水槽２４内に溜められ、排水装置３３によって装置外へ送られる。
【００３８】
本実施形態における処理能力は、表５に示す通りである。以下、表５に基づいて説明する。
被処理水の主成分は有機物（ＣＯＤcr：化学的酸素要求量での有機物量で記した）、アンモニア性窒素、溶存性硫化水素である。被処理水中の溶存性硫化水素の直接測定は困難なため、反応槽１０の散水室２５内部雰囲気に揮散した硫化水素濃度（被処理ガス２７の一つとして）を反応槽上部雰囲気として測定した。同様に代表的な臭気物質であるメルカブタン類も測定した。
【００３９】
反応槽１０に付随する散水装置２６のモーター２６ｂや送風装置３２を運転させた後、図７の上流のＵＡＳＢ槽である嫌気性処理槽４０から導出される被処理水が、被処理水の導入部２２から供給され、散水室２５内で平面的に均等に散水されると、それとほぼ同時に反応槽上部雰囲気が表５の反応槽上部雰囲気の欄にある、硫化水素６２ｐｐｍ、メルカプタン類０．４５ｐｐｍまで値が上昇して検出されるが、反応部２８下部の空間部３０の空気をそのまま導出する送風装置３２の下流排気ガスを採取する排気ガスの欄では硫化水素もメルカプタン類も０ｐｐｍと非常に良好に処理されている。
表５より、溶存性物質であるＣＯＤcrとアンモニア性窒素と共に、揮発性物質である硫化水素とメルカブタン類が酸化分解されたことが分かる（処理水中のＣＯＤcr濃度１，１００ｍｇ／Ｌは当廃水特有の着色成分に由来する。生物分解は非常に難しい）。
ＣＯＤcr成分の大半は二酸化炭素にまで、またアンモニア性窒素は最終酸化形態の硝酸性窒素にまで良好に分解されたことが分かる。
臭気成分である硫化水素やメルカブタン類は、硫酸まで酸化分解される。被処理水には検出されなかった硫酸性硫黄が処理水中に高濃度に出現したのは、硫化水素やメルカブタン類が適切に酸化分解されたことを示す。
【００４０】
【表５】
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【符号の説明】
【００４１】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  反応槽
２０  密閉式の塔体
２１  密閉式の塔体２０の頂部
２２  被処理水の導入部
２３  酸素を含むガスの導入部
２４  水槽
２５  散水室
２６  散水装置
２６ａ  水路
２６ｂ  モーター
２７  被処理ガス
２８  反応部
２９  微生物保持担体
３０  空間部
３１  排気部
３２  送風装置
３３  排水装置
４０  嫌気性処理槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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