(57)【要約】【課題】微生物が付着し易く、設置・メンテナンスが容易で、好気処理と嫌気処理の双方に対応可能な水質浄化ユニット、およびその水質浄化ユニットを用いた水質浄化システムを提供する。【解決手段】処理対象水を浄化するための水質浄化システム１であって、処理対象水の流入する水路３または水槽に並設された複数の水質浄化ユニット１０と、水路３または水槽の少なくとも一部に設けられ、酸素を含む気体を散気する散気部１１とを具えている。そして、この水質浄化ユニット１０は、処理対象水の流入する水路３または水槽に掛け渡され、水路３または水槽に水質浄化ユニット１０を取り付けるための懸吊手段１２と、懸吊手段１２に吊るされ、主として炭素繊維よりなる微生物固定化担体１３と、微生物固定化担体１３の下部に取り付けられた錘１４とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象水を浄化するための水質浄化ユニットであって、
前記処理対象水の流入する水路または水槽に掛け渡される、当該水路または水槽に前記水質浄化ユニットを取り付けるための懸吊手段と、
前記懸吊手段に吊るされる、主として炭素繊維よりなる微生物固定化担体と、
前記微生物固定化担体の下部に取り付けられた錘と、
を具える、水質浄化ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の水質浄化ユニットにおいて、
前記懸吊手段には複数の前記微生物固定化担体が吊るされており、
前記錘が、二つ以上の前記微生物固定化担体に対して一つの割合で取り付けられている、水質浄化ユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の水質浄化ユニットを用いて処理対象水を浄化するための水質浄化システムであって、
前記処理対象水の流入する水路または水槽に並設された複数の前記水質浄化ユニットと、
前記水路または水槽の少なくとも一部に設けられ、酸素を含む気体を散気する散気部と、
を具える、水質浄化システム。
【請求項４】
請求項３に記載の水質浄化システムにおいて、
前記水路または水槽を、前記処理対象水が流入および流出可能なように複数の区画に仕切る仕切り壁を更に備え、
前記仕切り壁は、当該仕切り壁の上側を当該処理対象水が通って流出するように設けられたものと、当該仕切り壁の下側を当該処理対象水が通って流出するように設けられたものとが交互に配置されている、水質浄化システム。
【請求項５】
請求項４に記載の水質浄化システムにおいて、
前記複数の区画には、前記散気部を設けた区画と前記散気部を設けない区画とがあり、
前記散気部を設けた区画と前記散気部を設けない区画とを交互に配置することにより、前記処理対象水に好気処理と嫌気処理とを交互に繰り返すこととし、
前記好気処理を行う区画から前記嫌気処理を行う区画へと前記処理対象水が流れる部分を仕切る前記仕切り壁は、当該仕切り壁の上側を当該処理対象水が通って流出するように設けられており、
前記嫌気処理を行う区画から前記好気処理を行う区画へと前記処理対象水が流れる部分を仕切る前記仕切り壁は、当該仕切り壁の下側を当該処理対象水が通って流出するように設けられている、水質浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特には海や河川や湖沼等に設置されて水質を浄化する、水質浄化ユニットおよび水質浄化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、接触材を利用した排水処理ユニット（揺動床）として、ユニットの下部に紐状接触材の下端のみを取り付けたものが知られており、その様な排水処理ユニットでは、ユニットの下側から空気曝気を行い、その曝気で生じる水流により紐状接触材を立ち上げさせた状態で、接触材の表面に付着した微生物膜を用いて排水の生物処理（好気処理）を行っている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、接触材を利用した排水処理ユニットの他の形式としては、ポリエステル繊維よりなるフリンジ軸糸にアクリル繊維よりなるフリンジ糸の一端を取り付けたフリンジを担体として用いた排水処理ユニットが知られており、この排水処理ユニットではフリンジ軸糸の両端を直方体のフレームの上下に取り付けて循環曝気方式または全面曝気方式で排水の生物処理を行っている（例えば、非特許文献２参照）。
【非特許文献１】株式会社きら和ぎ、“バイオクリーン  河川・湖沼、生活排水直接浄化システム”、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成２０年２月８日検索、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.h6.dion.ne.jp/~kiranagi/bc.htm＞
【非特許文献２】三菱化工機株式会社、“ダイヤバイオフリンジ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成２０年２月８日検索、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.kakoki.co.jp/products/e/e-014.htm＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述のような従来技術にかかる排水処理ユニットでは、ポリエステル繊維やアクリル繊維よりなる接触材を使用しているため、処理水質や汚泥性状によっては接触材に微生物が付着し難い場合があり、微生物膜を付着させるために長期間の馴養を行ってから排水処理を行う必要があるという問題があった。
【０００５】
また、繊維からなる接触材を用いた排水処理ユニットでは、曝気や水流により繊維切れが起こり易く、定期的に繊維切れの有無のチェックや、接触材交換等のメンテナンスを行う必要があるところ、従来技術にかかる排水処理ユニットではチェックやメンテナンスの度にユニット全体を引き上げる必要があった。
【０００６】
更に、接触材の下端部のみをユニットに固定した排水処理ユニットでは、水中で接触材を揺動させるために下方から曝気を行う必要があり、窒素曝気等を行わなければ嫌気処理に利用できないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の水質浄化ユニットは、処理対象水を浄化するための水質浄化ユニットであって、前記処理対象水の流入する水路または水槽に掛け渡される、当該水路または水槽に前記水質浄化ユニットを取り付けるための懸吊手段と、前記懸吊手段に吊るされる、主として炭素繊維よりなる微生物固定化担体と、前記微生物固定化担体の下部に取り付けられた錘と、を具えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の水質浄化システムは、上記本発明の水質浄化ユニットを用いて処理対象水を浄化するための水質浄化システムであって、前記処理対象水の流入する水路または水槽に並設された複数の前記水質浄化ユニットと、前記水路または水槽の少なくとも一部に設けられ、酸素を含む気体を散気する散気部と、を具えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
かかる本発明の水質浄化ユニットによれば、生物親和性の高い炭素繊維を主として用いた微生物固定化担体を接触材としているので、担体表面に微生物が付着し易く、水質浄化開始前の馴養期間を大幅に短縮することができる。また、微生物固定化担体を懸吊手段から錘を用いて吊り下げて水中に浸漬させる構造としており、担体の下部がユニットのフレーム等に固定されていないので、担体交換等のメンテナンス時のユニット引き上げが容易であり、メンテナンス性の向上、メンテナンス作業時の労力低減を図ることができる。更に、担体を上から吊るしているので、曝気をすることなく担体を伸ばした状態に保つことができ、好気処理および嫌気処理の双方に使用することができる。その上、この水質浄化ユニットは、懸吊手段を水路または水槽に掛け渡すだけで取り付けることができるので、容易に設置することができる。
【００１０】
なお、この発明の水質浄化ユニットにおいては、前記懸吊手段に複数の前記微生物固定化担体が吊るされている場合に、前記錘が、二つ以上の前記微生物固定化担体に対して一つの割合で取り付けられているようにすれば、担体の捩れや、担体同士の絡まり合いを防止することができる。
【００１１】
また、かかる本発明の水質浄化システムによれば、微生物が付着し易く、メンテナンスおよび設置が容易で、好気処理と嫌気処理との双方に適用可能な水質浄化システムを提供することができる。
【００１２】
なお、この発明の水質浄化システムにおいては、前記水路または水槽を、前記処理対象水が流入および流出可能なように複数の区画に仕切る仕切り壁を更に備え、前記仕切り壁は、当該仕切り壁の上側を当該処理対象水が通って流出するように設けられたものと、当該仕切り壁の下側を当該処理対象水が通って流出するように設けられたものとが交互に配置されているようにすれば、処理対象水の偏流発生を防止して水質浄化システム内での処理対象水の良好な流動をもたらすことができる。
【００１３】
更に、この発明の水質浄化システムにおいては、前記複数の区画には、前記散気部を設けた区画と前記散気部を設けない区画とがあり、前記散気部を設けた区画と前記散気部を設けない区画とを交互に配置することにより、前記処理対象水に好気処理と嫌気処理とを交互に繰り返すこととし、前記好気処理を行う区画から前記嫌気処理を行う区画へと前記処理対象水が流れる部分を仕切る前記仕切り壁は、当該仕切り壁の上側を当該処理対象水が通って流出するように設けられており、前記嫌気処理を行う区画から前記好気処理を行う区画へと前記処理対象水が流れる部分を仕切る前記仕切り壁は、当該仕切り壁の下側を当該処理対象水が通って流出するように設けられているようにすれば、処理対象水の偏流発生を防止できると共に、好気処理を行う区画での曝気が嫌気処理を行う区画に流入することを防止することができ、嫌気処理を行う区画のＤＯ（溶存酸素）濃度を低く保つことができる。また、嫌気処理を行う区画から好気処理を行う区画へと流入する低ＤＯ濃度の処理対象水は、好気処理を行う区画へ下側から流入すると同時に曝気されるので、ＤＯ濃度が速やかに上昇して良好な条件で好気処理を受けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。ここに図１は、本発明の一実施例の水質浄化システムを設置した河川を概略的に示す平面図であり、図２は、図１に示す水質浄化システムを説明するための説明図であり、そして図３は、図１に示す水質浄化システムの断面図を示し、（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿う横断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。また、図４は、本発明の一実施例の一変形例の水質浄化システムの、図３（ｂ）と同じ位置での縦断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の一実施例の水質浄化システム１は、河川２の沿岸に人工的に設けられたコンクリート製の引き込み水路３に設置されており、河川２の流れ（本流）を乱すことなく、引き込み水路３に引き込まれた河川水の水質を浄化している。
【００１６】
図２および図３（ａ），（ｂ）に示すように、この水質浄化システム１は、引き込み水路３の側壁３１の上部に掛け渡した多数の水質浄化ユニット１０と、引き込み水路３の底面３２に設けられて空気を水中に散気する散気部としての散気管１１と、引き込み水路３と一体に形成されて複数の水質浄化ユニット間を仕切る仕切り壁３３とを具えており、水質浄化ユニット１０は、河川水の流れる方向（上流から下流へと向かう方向）に一定間隔（例えば４０ｃｍ）を置いて並設されている。
【００１７】
ここで、水質浄化ユニット１０は、引き込み水路３の側壁３１の上部間に掛け渡された懸吊手段としての支持部材１２と、その支持部材１２に取り付けられた微生物固定化担体としての担体１３と、担体１３の下部に取り付けられた錘１４とを備えている。そして、支持部材１２は、例えば引き込み水路３の横幅と略等しい長さに渡る部分で断面がＴ字状になっている鋼鉄板よりなり、その断面の一辺（引き込み水路３の底面３２に向かう方向へ伸びる辺）を構成する部分には３つの孔１５が設けられ、各孔１５を通る結束バンド１６で担体１３の上端部が支持部材１２に取り付けられている。また、錘１４は、例えば３つの孔１７が設けられた鋼鉄板よりなり、各孔１７を通る結束バンド１６で担体１３の下端部に取り付けられている。
【００１８】
担体１３は、例えば長さ６５ｃｍの紐状の炭素繊維よりなる芯材１８と、その芯材１８に一端部が固定された多数の炭素繊維ストランド１９とからなる房状のものであり、炭素繊維ストランド１９は、例えば弾性率１００ＧＰａ〜４００ＧＰａの炭素繊維フィラメントからなり水溶性のサイジング剤が塗布されている。そして、担体１３は錘１４で下方に附勢された状態で支持部材１２に吊るされているため、曝気や水流によって担体１３が激しく遊動して担体１３に付着した微生物膜が剥離することが無い。また、一つの錘１４に対して３つの担体１３の全てが取り付けられており、３つの担体１３が別個に遊動することが無いので、水流等によって担体同士が絡み合うことが無い。
【００１９】
散気管１１は、多数の微細孔（図示せず）が設けられた塩化ビニル製のパイプよりなり、エアコンプレッサ（図示せず）から空気を供給されて微細孔から微細気泡を水中へ散気する。
【００２０】
仕切り壁３３は、コンクリート製で引き込み水路３と一体に形成されており、引き込み水路３を流れる水が偏った水流を形成することなく水質浄化システム１内で十分に滞留するように、仕切り壁３３の下側を河川水が流れるように形成した仕切り壁３３と、仕切り壁３３の上側を河川水が流れるように形成した仕切り壁３３とが交互に設けられている。この様に仕切り壁３３を交互に設けることにより、仕切り壁３３で区切られた区画に河川水が流れる際に、下方から区画に流入した水は上方から流出し、上方から区画に流入した水は下方から流出することとなるので、水流が偏ることなく各区画内で河川水が十分に滞留することができる。
【００２１】
そして、このような水質浄化システム１において、散気管１１より曝気を行って水質浄化を行った場合、一例として水中のアンモニア性窒素の処理を考えると、担体１３に付着した微生物膜の外側（水中側）領域で好気性細菌であるアンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌がアンモニアおよび亜硝酸を酸化して亜硝酸および硝酸にし、微生物膜の内側（担体１３側）領域で嫌気性細菌である脱窒菌が亜硝酸および硝酸を脱窒することで、河川水中に含まれる富栄養化成分であるアンモニア性窒素が除去され、河川水の水質が浄化されることとなる。なお、担体１３に付着した微生物膜による水質浄化は、アンモニア性窒素を対象としたものに限られず、リンや有機物質等のＢＯＤ成分全般を対象として河川水の水質浄化を行うことが可能である。
【００２２】
以上のような構成により、本実施例の水質浄化システム１によれば、主として炭素繊維よりなる担体１３を用いているので微生物が付着し易く、その付着した微生物を用いて迅速な水質浄化を行うことができる。また、水質浄化ユニット１０は、引き込み水路３に支持部材１２を掛け渡すだけで設置できるので、容易に水質浄化システム１を構築することができる。更に、担体１３の交換を行う際には、担体１３が従来技術の水質浄化ユニットのようにユニット下部のフレーム等に固定されておらず、水質浄化ユニット１０を容易に引き上げることができるので、メンテナンス時の作業負担を軽減できる。
【００２３】
図４は、先の実施例の一変形例の水質浄化システム１を示し、この変形例は、仕切り壁３３で区切られた複数の区画について、好気処理を行う区画と嫌気処理を行う区画とが交互に並ぶように、散気管１１を設けた区画と散気管１１を設けない区画とを交互に有している点、および仕切り壁３３の形成を、図中矢印で示すように、好気処理を行う区画から嫌気処理を行う区画へ河川水が流出する場所を仕切る仕切り壁３３は、その仕切り壁３３の上側を河川水が通って流出するようにし、嫌気処理を行う区画から好気処理を行う区画へ河川水が流出する場所を仕切る仕切り壁３３は、その仕切り壁３３の下側を河川水が通って流出するようにしている点において先の実施例と異なり、他の点は先の実施例と同様に構成されている。
【００２４】
この一変形例のように構成することで、担体１３の表面に厚い微生物膜を形成して微生物膜内で好気領域と嫌気領域とを作り出さなくても、好気処理および嫌気処理の双方で河川水の浄化を図ることができる。また、好気処理を行う区画と嫌気処理を行う区画とを分けて設けることで、好気処理を行う区画では好気処理に適した微生物を、嫌気処理を行う区画では嫌気処理に適した微生物を優先的に増殖させて担体１３に付着させることができ、より効果的な処理を行うことができる。更に、好気処理を行う区画から嫌気処理を行う区画へ河川水が流出する場所（図４の左側の区画と中央の区画との間）では、仕切り壁３３の上側を河川水が通って移動しているので、好気処理を行う区画（図４の左側の区画）で散気管１１から散気された空気が水流に伴われて嫌気処理を行う区画に混入する量を低減することができ、また、嫌気処理を行う区画から好気処理を行う区画へ河川水が流出する場所（図４の中央の区画と右側の区画との間）では、仕切り壁３３の下側を河川水が通って移動しているので、好気処理を行う区画（図４の右側の区画）で散気管１１から散気された空気が嫌気処理を行う区画に混入するのを防止することができる。これにより、嫌気処理を行う区画のＤＯ濃度を低く保つと共に、好気処理を行う区画では、嫌気処理を行う区画から流入する低ＤＯ濃度の河川水に対してすぐに曝気を行い、ＤＯ濃度を高めて好気処理を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
かくして、本発明の水質浄化ユニットによれば、生物親和性の高い炭素繊維を主として用いた微生物固定化担体を接触材としているので、担体表面に微生物が付着し易く、水質浄化開始前の馴養期間を大幅に短縮することができる。また、微生物固定化担体を懸吊手段から錘を用いて吊り下げて水中に浸漬させる構造としており、担体の下部がユニットのフレーム等に固定されていないので、担体交換等のメンテナンス時のユニット引き上げが容易であり、メンテナンス性の向上、メンテナンス作業の労力低減を図ることができる。更に、担体を上から吊るしているので、曝気をすることなく担体を伸ばした状態に保つことができ、好気処理と嫌気処理の双方に使用することができる。その上、懸吊手段を水路または水槽に掛け渡すだけで水質浄化ユニットを取り付けることができるので、容易に水質浄化ユニットを設置することができる。
【００２６】
また、本発明の水質浄化システムによれば、微生物が付着し易く、メンテナンスおよび設置が容易で、好気処理と嫌気処理との双方を実施可能な水質浄化システムを提供することができる。
【００２７】
なお、上記の実施例以外にも、本発明の水質浄化ユニットおよび水質浄化システムは工業排水の処理、湖沼や海洋等の浄化に用いても良く、引き込み水路を設けることなく、湖沼等に直接設置しても良い。また、微生物固定化担体には微生物の付着し易い任意の素材を用いても良い。更に、微生物固定化担体や、錘の数等は任意に変更することができる。その他、Ａ２Ｏ法（嫌気／無酸素／好気法）の適用や、余剰汚泥引き抜き設備の設置等、通常の水処理技術と合わせて用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例の水質浄化システムを設置した河川を概略的に示す平面図である。
【図２】図１に示す水質浄化システムを説明するための説明図である。
【図３】図１に示す水質浄化システムの断面図を示し、（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿う横断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。
【図４】本発明の一実施例の一変形例の水質浄化システムの、図３（ｂ）と同じ位置での縦断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  水質浄化システム
２  河川
３  引き込み水路
１０  水質浄化ユニット
１１  散気管
１２  支持部材
１３  担体
１４  錘
１５  孔
１６  結束バンド
１７  孔
１８  芯材
１９  炭素繊維ストランド
３１  側壁
３２  底面
３３  仕切り壁
【図１】
2009195850.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009195850.tif 000006