(57)【要約】【課題】噴出手段の高速噴射上昇流および高速循環上昇流を介し、廃液中の微生物の活性化を図るもので貯留槽内に発生する不純物の除去を図る。【解決手段】微生物が混在する貯留槽１０内の廃液中で発生する不純物の除去に際し、上記貯留槽１０の底面部位にあって上昇旋回流を生ずる噴出手段１１を設置し、上記噴出手段１１は上記貯留槽１０の外部から空気を導入して上記廃液Ｘに対し高速噴射上昇流を発生させると共に、高速循環上昇流を発生させ、バブリングを伴う上記高速噴射上昇流および上記高速循環上昇流を介して上記廃液中に発生する不純物を除去する。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生する不純物の除去に際し、上記貯留槽の底面部位にあって上昇旋回流を生ずる噴出手段を設置し、上記噴出手段に対し上記貯留槽の外部から空気を導入すると共に、高速噴射上昇流を発生させ、かつ高速循環上昇流を発生させることにより、バブリングを伴う上記高速噴射上昇流および上記高速循環上昇流を介して上記廃水中に発生する不純物を除去することを特徴とする水中微生物の活性除去処理方法。
【請求項２】
上記廃液は、微生物の栄養分と存在比とが均一分散として調整されていることを特徴とする請求項1記載の水中微生物の活性除去処理方法。
【請求項３】
上記廃液は、水温が１５°から３０°の範囲に維持・管理されることを特徴とする請求項1または２記載の水中微生物の活性除去処理方法。
【請求項４】
上記廃液は、溶存酸素量の適化が図られることを特徴とする請求項1、２または３記載の水中微生物の活性除去処理方法。
【請求項５】
上記溶存酸素量の最適化は、1.5mg/Qから2.5mg/Qであることを特徴とする請求項４記載の水中微生物の活性除去処理方法。
【請求項６】
上記貯留槽の表面側に対し、紫外線カット機能を有する養生シートを被覆することを特徴とする請求項１記載の水中微生物の活性除去処理方法。
【請求項７】
微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生する不純物の除去において、
上記貯留槽内の底面部位に設置され上昇旋回流を生じる噴出機構と、
上記噴出機構に対して上記貯留槽の外部から空気を導入する空気導入機構と、
上記噴出機構において上記廃液を強撹拌し混合し、高速噴射上昇流を発生すると共に、高速循環上昇流を発生させる機構を備え、
上記噴出機構により発生されたバブリングを伴う高速噴射上昇流および上記高速循環上昇流を介して上記廃液中に発生する不純物を除去することを特徴とする水中微生物の活性除去処理装置。
【請求項８】
上記貯留槽内の気液の表層側に被覆され、紫外線カット機能を有する養生シートを備えることを特徴とする請求項７記載の水中微生物の活性除去処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強攪拌による広範囲な竜巻流を発生させることにより、廃液中の微生物への強力な刺激を与え、好・嫌気性微生物の活性化を図ることができる水中微生物の活性除去処理方法、及び、水中微生物の活性除去処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ビルピット、合併浄化槽の水質改善、ダムなどのアオコ対策、工場の冷却水腐敗防止、下水処理場での浮遊物低減、バイオリアクターの攪拌など種々の分野で、下水処理施設での効率よい処理が要請されており、そのための様々な技術の提案がなされている。
下水処理施設における問題の一つとして、水を空気にさらし液体に空気を供給しつつ酸素を供給することで、水中の溶存酸素を促進させる曝気技術に係るものがあるが、水中の微生物有機物の活性化を促進させる効率のよい技術については確固たる手段はなかった。
【０００３】
例えば、特許文献１には、好気嫌気兼用反応槽１内の全領域にわたって旋回流を行き渡らせ、汚泥が槽内に部分的に沈降堆積するのを防止するための提案がなされている。
槽内１上部に位置して被処理液の上向流を発生させる上向流発生装置２と、槽１内底部に位置して被処理液に散気する散気装置３と、散気装置３と槽底面との間および散気装置３と槽壁内側面との間に形成した流通路３aを備え、散気装置３の複数の散気部３aとの間に被処理液が上方へ通過可能な通液部３bを有する技術手段が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、下廃水処理などに使用される曝気装置において、反応槽の深い水深に設けた撹拌機４と、浅い水深に設けた空気供給管５aを備えたエジェクター５と、吸入口と噴出口を設けたポンプ６と曝気水流誘導管７で構成され、エジェクター５を用いて吸い込ませた空気はポンプ６により、深い水深にまで曝気水流誘導管７を通して圧送することで、空気吸入量を増大させ撹拌機４の回転翼と衝突及び噴出して反応槽を曝気及び撹拌し、曝気と非曝気撹拌が交互反復可能な間欠曝気機能を備えることで、撹拌、曝気、間欠曝気機能が備えられた曝気技術が提案されている。
【０００５】
また、特許文献３には、水中に設置されるパイプ８には、円筒状の壁面８ａによって包囲される流路８ｂが設けられ、気体吹き込み穴８cが水の進行方向に対して鋭角に斜向され、かつ水平断面においては壁面８ａの接線方向に設けられ、液体放出口８dは末拡がりとなるように設けられ、コンプレッサ９は高圧空気を発生し気体吹き込み穴８cを通じて流路８ｂへ吹き込む。 
すなわち、気体吹き込み穴８cを流路８ｂにおける液体の進行方向に対して鋭角に斜向するようにし、流路８ｂを包囲する壁面の接線方向の成分を持つように設け、この気体吹き込み穴８cを通じて流路８ｂに気体を吹き込むことで流路８ｂ内に旋回流を発生させ、循環流の発生と気液混合とを同時に行う技術が提案されている。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−５４２５５号
【０００７】
【特許文献２】特開２００４−３３０１８８号
【０００８】
【特許文献３】特開２００２−４５６６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の場合には、好気嫌気兼用反応槽内の全領域にわたって旋回流を行き渡らせ、汚泥が槽内に部分的に沈降堆積するのを防止するとしても、そのためにはプロペラ構成の撹伴翼構造とされているのでその構造等が非常に複雑になる。
【００１０】
また、特許文献２の場合には、エジェクターを用いて吸い込ませた空気はポンプにより深い水深にまで曝気水流誘導管を通して圧送することができるものの、水中の微生物有機物の活性化を促進させる効率のよい技術についてはなんら開示されていない。
【００１１】
また、特許文献３の場合には、気体吹き込み流路内に旋回流を発生させ気液混合を行うことができる技術が示唆され、攪拌のためプロペラ構成の撹伴翼構造を使わない技術が開示され、また、液体の進行方向に対して鋭角に斜向すると共に、流路を包囲する壁面の接線方向の成分を持つように構成さる技術につい示唆されているが、強攪拌を可能とした竜巻流を広範囲に発生させ、気液中の好・嫌気性微生物への刺激を促進してその活性化を図る技術についてはなんら開示も示唆もされてない。
【００１２】
上記のような各問題をクリアするために、本発明は、微生物が混在する貯留槽の不純物の除去等をプロペラ構成の撹伴翼構造を使わずに効率よく除去し、新たな空気を貯留槽内に導入すると共に、貯留槽内の廃液を撹拌して混合しバブリングを伴う高速噴射上昇流および上記高速循環上昇流を介して上記廃液中に発生する不純物を除去することができる技術について鋭意研究したものである。
【００１３】
本発明の目的は、強攪拌による広範囲な竜巻流を発生させることにより、廃液中の微生物への強力な刺激を与え、好・嫌気性微生物の活性化を図ることができる水中微生物の活性除去処理方法、及び、水中微生物の活性除去処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、水中微生物の活性除去処理方法として、請求項１記載のように、
微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生する不純物の除去に際し、上記貯留槽の底面部位にあって上昇旋回流を生ずる噴出手段を設置し、上記噴出手段に対し上記貯留槽の外部から空気を導入すると共に、高速噴射上昇流を発生させ、かつ高速循環上昇流を発生させることにより、バブリングを伴う上記高速噴射上昇流および上記高速循環上昇流を介して上記廃水中に発生する不純物を除去することを特徴とする。
また、請求項２記載のように、上記廃液は、微生物の栄養分と存在比とが均一分散として調整されていることを特徴とする。
また、請求項３記載のように、上記廃液は、水温が１５°から３０°の範囲に維持・管理されることを特徴とする。
また、請求項４記載のように、上記廃液は、溶存酸素量の適化が図られることを特徴とする。
また、請求項５記載のように、上記溶存酸素量の最適化は、1.5mg/Qから2.5mg/Qであることを特徴とする。
また、請求項6記載のように、上記貯留槽の表面側に対し、紫外線カット機能を有する養生シートを被覆することを特徴とする。
また、水中微生物の活性除去処理装置として、請求項７記載のように、微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生する不純物の除去において、上記貯留槽内の底面部位に設置され上昇旋回流を生じる噴出機構と、上記噴出機構に対して上記貯留槽の外部から空気を導入する空気導入機構と、上記噴出機構において上記廃液を強撹拌し混合し、高速噴射上昇流を発生すると共に、高速循環上昇流を発生させる機構を備え、上記噴出機構により発生されたバブリングを伴う高速噴射上昇流および上記高速循環上昇流を介して上記廃液中に発生する不純物を除去することを特徴とする。
また、請求項８記載のように、上記貯留槽内の気液の表層側に被覆され、紫外線カット機能を有する養生シートを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上昇旋回流を生ずる噴出機構に対し、上記貯留槽外から空気を導入する空気導入機構と、噴出機構において廃液を強撹拌し混合するバブリングを伴う高速噴射上昇流発生と高速循環上昇流発生とを生じるので、上記高速噴射上昇流および高速循環上昇流を介して貯留槽内に発生する不純物を除去することができ、廃液中の微生物の活性化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る貯留槽を示す説明図である。
【図２】図１中の噴出手段を示す拡大縦断面図である。
【図３】噴出手段のノズル部分を示す縦断面図及び横断図である。
【図４】噴出手段の強上昇流と強噴射流と強循環流を示す説明図である。
【図５】好・嫌気性微生物の活性化状況を示す説明図である。
【図６】養生シートで被覆した場合の貯留槽の説明図である。
【図７】従来の各噴出手段を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、下水処理施設などで処理された廃水Ｘが貯留される貯留槽１０であり、その底面部位には噴出手段１１が設置されている。この貯留槽１０は、側面部１０aと底面部１０bとよりなると共に、上面部は開口部１０cとされている。
ただし、この開口部１０cは、通常マンホールなどのように蓋体によって覆われている。
また、貯留槽１０には、槽外から空気を導入する空気導入機構１２と、水液を流し込む流入管機構１３と、貯留槽１０内で処理された廃水Ｘを排水する排水管機構１４が設けられている。
空気導入機構１２は、ポンプ１２aと空気導入口１２bと通気路１２cよりなり、通気路１２cを介して貯留槽１０内に空気を流れ込ませる。
【００１８】
図２に示すように、噴出手段１１は、厚幅の基台１１３上に円筒形状の基板１１１bと上方に向かう噴射パイプ１１１とが立設されている。
基台１１３と噴射パイプ１１１の中央部は中空部とされており、基台１１３の中央部が中空部１１3aとされた基台とされ、噴射パイプ１１１はその中央部が中空部１１１cとされた噴射パイプとされている。
したがって、この中空部１１１cには第２噴射パイプ１１２が挿嵌された構成とされている。
また、基台１１３と噴出手段１１とは、ボルトなどの固定手段１１４を介して互いに固着されている。
【００１９】
また、基台１１３と噴出手段１１とは、固定用基台１６上に固定的に載置されており、基台１１３と噴出手段１１の側壁面よりなる中空部１１１c内には、上記したように第２噴射パイプ１１２が挿嵌されて通気孔１１２cとされている。
図３（a）（b）に示すように、噴射パイプ１1２は、その先端が末拡がりとなる液体放出口１１２b（円錐台形状に）とされ、残余部は垂直な液体吸い込み口となっている。
【００２０】
また、この第２噴射パイプ１１２には、周方向に４個の気体吹込穴１１２a・・・が形成されている。
この気体吹込穴１１２aは、垂直断面となる流路における進行方向（矢印Ａ方向）に対して、鋭角に（角度θ１で）斜向するように設けられる。
すなわち、この気体吹き込み穴１１２aは、噴射パイプ１１２の水平断面においては壁面の接線方向に形成される。
【００２１】
噴射パイプ１１１は、通気孔１１１aと第２噴射パイプ１１２に形成される気体吹込穴１１２aとが、互いに連続した流路となるように接続している。
すなわち、さらに第２噴射パイプ１１２の気体吹込穴１１２aは、基台１１３の中空部と連続した流路となるように接続している。
【００２２】
したがって、基台１１３の通気孔１１３bを介して中空部１１３a内に取り込まれた空気は中空部１１３a内で満たされ、充分蓄えられた後に基台１１３の中空部１１１cと連続した流路から小径の気体吹込穴１１２aへ押し出されることとなる。
さらに、第２噴射パイプ１１２の鋭角に（角度θ１で）斜向するように設けられている気体吹込穴１１２aから、垂直方向に形成されている通気孔１１２cに放出されることとまる。
【００２３】
しかして、垂直方向に形成された通気孔１１２cに放出される上昇流は、噴射手段１１の下部側から取り込まれる廃液Ｘと共に、基台１１３に取り込まれた空気は噴射パイプ１１１の通気孔１１１aと通気孔１１２aから放出されて空気とが混合された上昇流とされる。
通気孔１１２cに放出される気液混合の上昇流は、単に上昇流とされるものではなく、基台１１３及び噴射手段１１の種々の構造と気液混合の速度などによって、強撹拌し混合する高速噴射上昇流と高速循環上昇流とを促し、強力なバブリング効果を備えた上昇流とされる。
【００２４】
この強力なバブリング効果を備えた上昇流及び巡回流により、貯留槽１０内は、水中の微生物に対する強力な振動として物理的な刺激を与え、気液は微生物の栄養分と微生物の存在比が均一分散として調整され、また、溶存酸素量の最適化が図られ、好・嫌気性微生物の活性化を図り、廃液中の不純物であるスカム（浮遊物・沈殿物）や悪臭の発生を防止しつつ貯留槽１０内の廃液Ｘを処理する。
【００２５】
換言すれば、設けられた空気の吐出口より毎秒７０ｍのスピードで噴射し、超高速上昇旋回エアーが開口部より汚水を吸い上げ、装置本体パイプ内部で強力な混合がなされ、この時に汚水中の金属イオン物質が激しくぶつかり合い、汚水全域がイオン化となり、マイナスイオンとプラスイオンのバランスが取れ、この汚水のイオン化により浄化にとって不可欠な微生物の活性化に寄与し、更に無機系浮遊物（金属物質・粘土鉱物等）はフロック（結合）形成が促進し、濁度を改善することができると思われる。
したがって、この貯留槽内の廃液は、微生物の栄養分と微生物の存在比が均一分散として調整され、また、溶存酸素量の最適化である1.5mg/Qから2.5mg/Qの最適化が図ることができる。
また、この複雑な汚水の流れによってヘドロが循環流に沿って運ばれる気泡（酸素）と接触し、嫌気環境と好気環境とのバランス（自然環境）を整えることで、堆積した有機物（イオウ菌・メタン菌等）がコントロールされ、すばやく臭気分解・ヘドロ分解が継続して行うことができる。
なお、ここで述べる生分解とは、水と炭酸ガスに分解されることをいう（図６（a）（b）参照）。このため、気液は水温が１５°から３０°の範囲に維持・管理される。
【００２６】
次に、図６に湖沼などでの実施例を示す。
湖沼などで展開される貯留槽１０では、その気液Ｘに対し、紫外線カット機能を有する浮上シートである養生シート１３を被覆することができる。なお、この養生シート１３の被覆状態は１例であり、適宜変更可能である。    例えば、アオコなどの水生植物や赤潮 ・青潮などのプランクト ンの異常発生は、水と均一に動かすと同時にその流れを造ることによって微生物を賦活させ、これによって水質を短時間で改善する。
アオコは、水温１５ °C を境に徐々に増殖してくるが、異常に発生しはじめるのは水温が２７ °C位になった時点からであるので、水底部の低温水を上昇させ、表層部の水温を2 0 ℃程度までに下げればアオコの増殖防止に効果的であることが判明した。
この養生シート１３を併用することで、アオコの発生防止あるいは解消が可能となる。さらに、アオコ等の死骸は、上昇旋回流によって養生シート１３に発生する静電気により吸着しその回収が可能となる。
【００２７】
本発明に係る貯留槽１内の廃液処理の原理は、油処理などの廃液処理についても適用することができるものである。
微生物の活性化・増殖に必要な条件は、以下のように考えられている。
− 水のイオン化（撹拌）
− 物理的な刺激（振動）
− 栄養分と微生物の存在比（均一分散）
−水温の維持・管理（１５℃―３０℃)
− 溶存酸素量の最適化（１．５mg/Q−２．５mg/Q )
【００２８】
したがって、この貯留槽１に対する水質改善・悪臭軽減化は、上記条件を鑑みて次のように考えられる。
貯留された廃液は、生化学系などの廃液は貯留期間中に微生物（バクテリア）によって水質が悪化し、スカム（浮遊・沈殿物） や悪臭を発生させることが多々あり、なかんずく人体や機器に重篤な損傷を与える硫化水素の発生原因は廃液中の嫌気性微生物の異常増殖であるとされている。
通常、一般的な曝気装置は水中で空気を真上に吐出すだけの構造であるが、排水処理を行う際は微生物を活性化させるためにマイクロバブル等で酸素溶解効率を高めることが常識となっているが、撹拌力に劣るため微生物に物理的な刺激を与えて活性化することができず、好・嫌気性微生物を本来あるべき生態系に近づけることができない。
【００２９】
一方、水質改善には槽１内の溶存酸素量を高めるには、不用意に溶存酸素量を高めることは浮遊物の分解に不可欠な嫌気性細菌の生息域が減少し、好気性微生物の環境だけが優位になり、廃水の浄化機能低嫌気性、好気性の両微生物が共存できる環境とはならない。
このため、貯留廃液中に空気を吐出すると共に、停滞された廃液水中に竜巻状の水流を起こし、かつこの竜巻状の水流が微生物に物理的な刺激を与えて活性化させ、微生物を原因とするスカムや臭いの原因物質を分解し、水質を改善し、これにより排水設備機器の誤作動や誤表示等が減少し、機材の腐食や劣化を抑止することとなると考えた。
また、保守時の酸欠事故や環境悪化物質の流出を防止でき、貯留槽の底面に沈めるだけの簡単な設置を指向し、高い浄水効果が期待でき、分解清掃などのメンテナンスも殆ど必要としない物を指向した。
水中に生息する 2 3 0 0 種以上の異なる微生物に対して超高速噴射上昇流によって刺激をあたえることで、その急速な増殖をもたらし、同時に強力な循環流によって汚水を均一に分散させて有機物の分解を促進することができる。
【００３０】
このように、本発明は、微生物が混在する貯留槽内の廃液中で発生する不純物の除去に際し、貯留槽の底面部位にあって上昇旋回流を生ずる噴出手段を設置し、噴出手段は貯留槽の外部から廃液と空気を導入し、廃液に対しバブリングを伴なう強力な高速噴射上昇流を発生させると共に、強力な高速循環上昇流を発生させ、高速噴射上昇流および高速循環上昇流を介して廃液に発生する不純物を除去することができる。
【００３１】
一方、例えば、畜産業や店舗あるいは家庭などでも汚水処理が必要な場合も多い。畜産業で適応する場合は、養豚業のふん尿や酪農業のハーラー排水などとして適応でき連続式と回分式とがある。
連続式は、曝気槽と沈殿槽を組み合わせ汚水の投入と処理水の排出を連続的に行う標準的な活性汚泥法をいい、回分式とは、沈殿槽を持たず曝気を停止した曝気槽で活性汚泥を沈殿させ上澄み滴を排出した後にの汚水を投入しかつ入れ替えまで曝気を続ける方法をいう。
なお、汚水を曝気槽に投入する前に井戸水などで原水をBOD濃度1′200mg／L以下に調整し希釈するよい。本発明の使用に際しては希釈する必要がなくそのまま使用可能である。
【００３２】
また、レストランなどの飲食店や家庭などの下水道の場合には、排水中の油分を分離し貯留し排水管や水道管に流さないようにするグリーストラップ（グリース阻集器）と称される装置の後段に使用する。
【００３３】
貯留槽は、ビルピット、合併浄化槽の水質改善、ダムなどのアオコ対策、工場の冷却水腐敗防止、下水処理場での浮遊物低減、バイオリアクターの攪拌などのあらゆる下水処理施設で適応できるが、例えば、中華店や料亭などの油処理やその他の生化学分野などにも適応できる。
【符号の説明】
【００３４】
Ｘ        廃液
Ａ        上昇流
Ｂ        旋回流
Ｃ        旋回流
１０      貯留槽
１１      噴出手段
１１１    噴出パイプ
１１１a   液体吸い込み口
１１１b   基板
１１１c   中空部
１１２    第２噴出パイプ
１１２a   気体吹込み穴
１１２b   液体放出口
１１２c   通気孔
１１３   基台
１１３a   中空部
１１３b   通気孔
１１４    固定手段
１２      空気導入機構
１２a     ポンプ
１２b     空気導入口
１２c     通気路
１３      流入管機構
１４      排水管機構
１５      脚部
１６      固定用基台
１７      養生シート
【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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