(57)【要約】【課題】脂肪酸を添加することにより汚水の脱窒化を図るにあたり、使用する脂肪酸量を削減する。【解決手段】ＢＯＤが１０ｍｇ／リットル未満で且つＤＯが２ｍｇ／リットル以上の水を処理槽での被処理水として、この被処理水に含まれる少なくとも富栄養化成分を除去する方法である。処理槽の被処理水に自然由来の有機質分である汚泥のほかステアリン酸等の高級脂肪酸を添加する。脂肪酸に加えて汚泥を添加することで、被処理水の嫌気性化を促進するとともに、高級脂肪酸と水の界面に生物膜を形成して酸素の乏しい嫌気性条件を生物膜内につくる。もって、汚泥に含まれるリンにより脱窒菌の培養を促進・活性化させることで、被処理水に含まれる硝酸態窒素の除去を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が１０ｍｇ／リットル未満で且つＤＯ（溶存酸素量）が２ｍｇ／リットル以上の水を処理槽での被処理水として、この被処理水に含まれる少なくとも富栄養化成分を除去する方法であって、
処理槽の被処理水に自然由来の有機質分である汚泥のほか高級脂肪酸を添加し、
汚泥を添加することで被処理水の嫌気性化を促進するとともに、高級脂肪酸と水の界面に生物膜を形成して酸素の乏しい嫌気性条件を生物膜内につくり、
汚泥に含まれるリンにより脱窒菌の培養を促進・活性化させることで、被処理水に含まれる硝酸態窒素の除去を行うことを特徴とする水質浄化処理方法。
【請求項２】
硝酸態窒素除去を目的とする高級脂肪酸の添加量を重量比率で高級脂肪酸／硝酸態窒素量≧０．５としたことを特徴とする請求項１に記載の水質浄化処理方法。
【請求項３】
自然由来の有機質分としての汚泥および高級脂肪酸は、処理槽内の窒素除去を行う任意の一箇所または複数箇所に分けて添加することを特徴とする請求項１または２に記載の水質浄化処理方法。
【請求項４】
被処理水が貯留される処理槽の一部であって且つ当該被処理水に常時触れる部分に高級脂肪酸を予め被覆または含浸させておくことで窒素除去効果を発揮させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水質浄化処理方法。
【請求項５】
処理槽のうち少なくとも脱窒反応を司る部分の水温を加温装置にて常時１０℃以上に保つことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水質浄化処理方法。
【請求項６】
高級脂肪酸は、植物から抽出したものもしくは動物の乳脂肪分を主成分として製造された粉体状、液体状または固体状のものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水質浄化処理方法。
【請求項７】
高級脂肪酸は、食用油であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水質浄化処理方法。
【請求項８】
自然由来の有機質分として添加される汚泥は、閉鎖性水域のヘドロ、閉鎖性水域内の水質浄化処理施設の余剰汚泥、閉鎖性水域に流入する河川水を処理対象とする水質浄化処理施設の余剰汚泥のうち少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の水質浄化処理方法。
【請求項９】
被処理水を嫌気性化させるとともに硝酸態窒素の除去を行う嫌気・脱窒工程と、
嫌気・脱窒工程の後段において被処理水を好気性化させる好気工程と、
を含んでいて、
嫌気・脱窒工程の末端の被処理水を当該嫌気・脱窒工程の流入側に、好気工程の末端の被処理水を同じく嫌気・脱窒工程の流入側にそれぞれ循環流入させることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の水質浄化処理方法。
【請求項１０】
処理槽には濾材を収容してあることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の水質浄化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水質浄化処理方法、特に港湾や湖沼等の閉鎖性水域での富栄養化現象によって促進される汚濁の対策技術として有効な水質浄化処理方法に関する。
【０００２】
より詳しくは、生物化学的酸素要求量（以下、ＢＯＤという。）が１０ｍｇ／リットル未満（多くの場合に５ｍｇ／リットル以下）で且つ溶存酸素量（以下、ＤＯという。）が２ｍｇ／リットル以上（多くの場合に５ｍｇ／リットル以上）のいわゆる低ＢＯＤで且つ高ＤＯの清浄化された状態で閉鎖性水域へ流入する河川水等のうち閉鎖性水域での富栄養化の主原因となっている水中の窒素やリンを積極的に除去して水質浄化を図る方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
下水道や合併浄化槽の普及に伴い河川の清浄化が進みつつあるものの、その河川水が流入することになる港湾や湖沼等の閉鎖性水域では依然として汚濁が進行しており、その原因は富栄養化の主要素である窒素やリンの流入にあると考えられている。下水道設備や合併浄化槽においても窒素・リン対応型のものが普及しつつあるものの未だ充分であるとは言えず、河川水中の窒素・リン除去対策は遅れている。その理由は、従前の河川の汚濁対策として主に有機性汚れ（ＢＯＤ）の除去に主眼が置かれてきた結果であり、依然として河川に流入する生活雑排水中には窒素やリンが存在している。
【０００４】
最近に至り、湖沼や港湾に流入する河川水に農地で使用した肥料分から出る窒素およびリンが多く含まれており、これが流入先の湖沼や港湾での富栄養化現象の主原因となっていることが判明した。
【０００５】
特に、河川の清浄化に伴い河川水はＢＯＤ値が５ｍｇ／リットル未満程度（場所により２〜１０ｍｇ／リットルと幅がある。）と低く、ＤＯ値が５ｍｇ／リットル以上程度（場所により２〜１０ｍｇ／リットルと幅がある。）と高く維持されている影響で、水中の窒素が安定した硝酸態のかたちで存在している。硝酸態窒素は無酸素もしくは嫌気性（ＤＯ値が２ｍｇ１／リットル未満）の条件下で活性化する脱窒素菌にて分解され、窒素ガス（Ｎ2）として除去されることが知られている。
【０００６】
閉鎖性水域やそこに流入する河川水中の富栄養化成分の除去は、ＢＯＤ１０ｍｇ／リットル以上の有機質分の多い水質を対象に行われることが多く、一般的な除去技術も同様な水質を対象とした内容で発展・普及してきた。近年、富栄養化の主成分である窒素分・リン分は、農地で使われる肥料などから、田畑、清浄な小河川、清浄な河川、等の順のルートを通じて閉鎖性水域に入り、富栄養化現象を起こし、水質を悪化させていることが判明し、その対策が急がれている。下水道が普及してきた現在では、し尿などからの窒素・リン分の流入はほとんどなく、田畑からの窒素・リン分が中心となっている。
【０００７】
一方、流入する小河川あるいは河川では、浄化が進み低ＢＯＤ高ＤＯの清浄な水質となっており、発展普及してきた従来の高ＢＯＤ低ＤＯの汚濁水を対象とした除去技術では適応できず、河川湖沼および港湾においては富栄養化成分の除去対策が進んでいないのが実情である。
【０００８】
富栄養化成分の中でも窒素分は、安定した硝酸態窒素の形態として現在の低ＢＯＤ高ＤＯ水の中に存在するので、その除去は厄介な問題である。さらに、リンは窒素のように形態変化しガス化するようなこともないので、自然に優しい除去方法としては微生物（リン蓄積細菌）による過剰摂取もしくは鉄やアルミニウムなどから発生させた金属イオン類と結合のうえ沈殿させて、リン含みの汚泥として系外処分する方法がある。他には薬品類使用で環境面の悪影響を覚悟して、凝集沈殿法を採用しているのが実情である。
【０００９】
特に閉鎖性水域へ流入する河川の窒素含有濃度は一般の工場廃水などと比べて薄いのが実情であり、多くても１５ｍｇ／リットル前後で、通常は１０ｍｇ／リットル程度以下であることが多い。また、リンの含有量も少なく、１ｍｇ／リットル未満の低濃度である。
【００１０】
このように閉鎖性水域に流入する河川中の窒素，リンの濃度は、一般の廃水処理技術で対応している産業廃水中の濃度とは比較にならないほど低濃度であるが故に、従来の処理技術での対応が困難であるので、新しい処理技術が求められている。
【００１１】
そこで、低ＢＯＤで且つ高ＤＯの清浄な水に含まれる窒素やリンを除去する方法として、凝集沈殿法のほか、特許文献１〜３に記載のように、アルコール類や脂肪酸等の人工的有機質分を添加して嫌気性化を行うものが提案されている。
【特許文献１】特許第３２９８５６２号公報
【特許文献２】特開２００２−３７００８５号公報
【特許文献３】特許第３６６８７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特に脂肪酸を添加することにより脱窒化を図る方法では、脂肪酸の使用量は除去すべき含有窒素１ｇに対し脂肪酸１ｇ以上と言われていて、脂肪酸の投入量の増大により窒素除去に要する費用が膨大なものとなってしまうという問題がある。
【００１３】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、高級脂肪酸（天然素材から抽出した高級脂肪酸組成物）と天然の有機質分である汚泥とを一緒に添加もしくは同時に使用することで、従来窒素除去に必要とされていた高級脂肪酸の添加・使用量を大幅に削減することのできる方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
ここで、予め主要な用語の定義をしておけば下記の通りとなる。
【００１５】
（１）嫌気と好気
水中の溶存酸素が２ｍｇ／リットルを境に２未満を嫌気性、２以上を好気性とした。
【００１６】
（２）高低ＢＯＤ
ＢＯＤでは、１０ｍｇ／リットル未満を低ＢＯＤ、１０ｍｇ／リットル以上を高ＢＯＤとした。
【００１７】
（３）高低ＤＯ
ＤＯは、５ｍｇ／リットルを超えるものを高ＤＯ、５ｍｇ／リットル未満のものを低ＤＯと称している。
【００１８】
（４）脱窒菌
嫌気性条件下で活動し、硝酸態窒素から酸素分を奪い、窒素ガスとして放出させる菌（微生物）を言う。
【００１９】
（５）脱窒菌の特性
脱窒菌は通性菌として水の中に非常に多く棲息していて、好気性条件下では、好気性菌として有機質分の分解などに有効に働き、嫌気性条件下では、酸素呼吸に代えて硝酸呼吸を行う結果、硝酸性窒素ＮＯ3の「Ｏ2」を奪い「Ｎ2ガス」として放出するので脱窒素菌（脱窒菌）と称す。なお、これを式で表すと下記のようになる。ただし、式中の（Ｈ2）は水素供与体を表している。
【００２０】
２ＮＯ3＋５（Ｈ2）→Ｎ2＋２ＯＨ＋４Ｈ2Ｏ
（６）脱窒菌の存在
脱窒菌は、水中に多く棲息している一般菌の中で、嫌気性下においても死滅せずに活動し、脱窒素作用の活動を行う菌を指していて、このような菌を「通性嫌気性菌」とも呼ばれる。
【００２１】
（７）脱窒菌の働き
脱窒菌が活発に活動するには、リンが必要と言われる。一般的には「菌類」も微生物であるので、必須栄養分としてリンが必要とされるので「必要栄養分」とか「活動の活性化に必要な栄養分」とか言われ、リンは生物の活動には不可欠な栄養分である。
【００２２】
特に脂肪酸に菌の定着時には、リン濃度０．７５ｍｇ／リットル以上が必要であり、定着後はリン濃度０．１５ｍｇ／リットルでも脱窒素が起きるとの報告もある。しかし、本出願ではリンを添加することで多数の菌類の内から脱窒素に活発に働く菌を作ることから、「リンは脱窒菌を培養する」と称する。
【００２３】
（８）通性菌
普遍的に存在する一般菌で、嫌気性条件下・好気性条件下のいずれでも生きている「菌」を言う。その中に嫌気性下にて硝酸呼吸を行い、結果的に「脱窒素現象」を起こすので脱窒素菌と称するものも含まれている。
【００２４】
（９）窒素の安定
硝酸態窒素は安定していると表現されるのは、不安定な「亜硝酸態窒素」との比較で表現されているのであって、水中の酸素の濃度条件により形態が変わることは間違いない。しかし「アンモニア態窒素」が豊富な酸素の存在下で即時に亜硝酸態から硝酸態へと変化するのに比較して、「硝酸態窒素」は酸素欠乏下でもしばらくは硝酸形態を保持するので「安定した」と言う表現をしている。
【００２５】
（１０）生物膜
水と脂肪酸の界面に脂肪酸を直接分解する「脂肪酸資化性菌」が増殖し、形成したものを指す。生物膜内部では脂肪酸資化性菌の呼吸活動によって酸素が消耗して、酸素の少ない嫌気状態が定常的に作られる。
【００２６】
（１１）自然由来の有機質分
人工的につくり出した有機質分以外の有機質分を言う。代表的なものとして、魚介類や微生物などの生き物やその死骸などの有機質分を指す。また、雑排水に入ってくる台所排水やし尿などに含まれる有機質分も自然由来の有機質分である。その中で、水質浄化処理に最も関係が深いのは好気性菌類の集合体であり、一般的に活性汚泥と言われるものである。これらを例えば低ＢＯＤ、高ＤＯの水に投入すると、水に溶け込んだ酸素の存在下において低ＢＯＤ（わずかな有機質分の存在下）でも活発に捕食分解活動を行い、水中の酸素を消費する。なお、後述する水質浄化処理施設など生物処理方式の浄化施設で発生した余剰汚泥は、人工的につくり出したものではなく、自然由来の有機質分と考えて良い。
【００２７】
請求項１に記載の発明は、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が１０ｍｇ／リットル未満で且つＤＯ（溶存酸素量）が２ｍｇ／リットル以上の水を処理槽での被処理水として、この被処理水に含まれる少なくとも富栄養化成分を除去する方法であって、処理槽の被処理水に自然由来の有機質分である汚泥のほか高級脂肪酸を添加し、汚泥を添加することで被処理水の嫌気性化を促進するとともに、高級脂肪酸と水の界面に生物膜を形成して酸素の乏しい嫌気性条件を生物膜内につくり、汚泥に含まれるリンにより脱窒菌の培養を促進・活性化させることで、被処理水に含まれる硝酸態窒素の除去を行うことを特徴とする。
【００２８】
この場合において、低，中濃度の（例えば５〜１５ｍｇ／リットル程度）の窒素の除去率は５０％以上とすることが実用的には妥当であり、請求項２に記載のように、硝酸態窒素除去を目的とする高級脂肪酸の添加量を重量比率で高級脂肪酸／硝酸態窒素量≧０．５とすることが望ましい。
【００２９】
また、自然由来の有機質分としての汚泥および高級脂肪酸は、請求項３に記載のように、処理槽内の窒素除去を行う任意の一箇所または複数箇所に分けて添加するものとする。
【００３０】
この場合、請求項４に記載のように、被処理水が貯留される処理槽の一部であって且つ当該被処理水に常時触れる部分に高級脂肪酸を予め例えば膜厚２μ以上にて被覆または含浸させておくことで窒素除去効果を発揮させるようにすることもできる。
【００３１】
さらに、請求項１０に記載のように、処理槽には脱窒菌等の担持のために所定の濾材、例えば礫状のものや繊維編成体等を濾材として収容してあることが望ましい。
【００３２】
より具体的には、濾材としては、水を通過させる間隙を持ち、液体もしくは固体（粉体）の高級脂肪酸の付着を促し、高級脂肪酸が浄化処理槽内に滞留し易いように考慮されたもの、例えばウレタンチップのごとき人工物や礫、多孔質材などの自然濾材の使用が好ましい。。
【００３３】
脂肪酸とは、鎖式炭化水素から水素が1個取れた鎖式炭化水素基に1個のカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）が結合したものである（鎖状の一価のカルボン酸とも言う。）。
【００３４】
脂肪酸はＣnＨ2n+1ＣＯＯＨで表される「飽和脂肪酸」とＣnＨ2n-2m+1ＣＯＯＨで表される「不飽和脂肪酸」との２種類があり、いずれも炭素（Ｃ）が１２個以上のものを「高級脂肪酸」と称している。
【００３５】
脱窒に効果があるとされている脂肪酸は、代表するものとしてステアリン酸があり、化学式（分子式）はＣ17Ｈ35ＣＯＯＨであり、Ｃの数が１２を超えているので「高級脂肪酸」と称され、分子式がＣnＣＯＯＨの形になっているので、「飽和高級脂肪酸」と呼ばれている。このほかＣ14、Ｃ18などの「飽和高級脂肪酸」が脱窒に用いられている。これらの「飽和高級脂肪酸」は、基本的に常温下で固体であるのが特徴となっている。
【００３６】
一方、ＣnＨ2n-2m+1ＣＯＯＨのようにＣとＨの結合が不飽和（二重結合）になっているものは「不飽和高級脂肪酸」と呼ばれ、リノール酸、オレイン酸、リノレン酸などが同じ仲間である。これらの「不飽和高級脂肪酸」は善玉コレステロールと呼ばれ、悪玉コレステロールすなわち「飽和高級脂肪酸」を分解する働きがあるので、人の健康に役立つと言われ、通常、常温下では液体で存在する。
【００３７】
一般的に動物性油脂には固体のものが多く、脂肪と言われ、「飽和脂肪酸」を多く含んでいる。一方、植物性油脂には液体のものが多く、（脂肪）油と言われ、「不飽和脂肪酸」を多く含んでいる。身近な例では、石鹸も脂肪酸を加工したものであり、一般的に「飽和高級脂肪酸」が使われることが多い。
【００３８】
ＴＯＣは全有機炭素濃度を、ＴＩＣは全無機炭素濃度をそれぞれ表し、水質の状態を表す指標として用いられることもあり、生物化学的脱窒作用には重要な数値となる。
【００３９】
ステアリン酸などの飽和高級脂肪酸が脱窒効果を果たす時に、鎖状の有機炭化水素である有機炭素「ＣＨ」から「Ｈ」が分離・使用され「Ｃ」単独となるので、水素供与体とも呼ばれ、残ったＣは、無機炭素として存在することになる。したがって、脂肪酸を一定量水中に投じた時にはＴＯＣが高くなり、脂肪酸を消費するのに伴いＴＯＣが低下してＴＩＣが高くなる。
【００４０】
また、生物化学的硝酸除去を有効的に行うには、微生物（脱窒素菌）にとって水素供与体のほかにリン分が必要とされており、脂肪酸を利用するにあたってもＰ／Ｎ比０．００５〜０．０２程度のリンが必要とされている。
【００４１】
一般的に自然由来の有機質分である「汚泥」の中にはリンが含まれていることが多く、その含有量は汚泥の採取場所および存在条件によって大きく異なる。
【００４２】
しかし、ここで言う自然由来の有機質分である汚泥の中には、必ずリンが含まれており、汚泥＋脂肪酸の組合せは低ＢＯＤ・高ＤＯ水中の硝酸除去にとって理想的な組合せと言える。汚泥は水のＤＯを下げる方向（嫌気性化）に働くとともに、汚泥中のリンは高級脂肪酸の水素と一緒に脱窒菌に供給されることで脱窒菌を培養するとともに、脱窒素活動が活発になるよう促進剤の役割を果たす。この効果により、高級脂肪酸の必要量が一般的に言われている対硝酸態窒素重量比が１：１とされているのに対して、本発明ではこの値を半減できることが室内の硝酸態窒素除去実験にて判明した。
【００４３】
脱窒反応のための温度管理としては、請求項５に記載のように、処理槽のうち少なくとも脱窒反応を司る部分の水温を加温装置にて常時１０℃以上、望ましくは１２℃以上に保つことが好ましい。その理由は次のように説明できる。
【００４４】
脱窒反応は水温が下がることで著しく反応が低下し、除去率が下がることが知られており、特に水温が１５℃未満となると反応の低下が進み１０℃未満となるとほとんど機能しなくなり、除去率も異常なほど低下する。極端に温度が低下した場合には除去率が「０」となってしまうことも起き、確実に脱窒反応を行う温度は１２℃以上と言える。これは微生物（脱窒菌）の特性であり、高級脂肪酸を使った脱窒反応でも同じで、水温の影響が大きく作用するのは間違いない。汚泥と高級脂肪酸を混ぜて投入する場合においても、同様に水温低下時の対応策を考慮しておく必要がある。
【００４５】
ちなみに脱窒反応で窒素除去でのベストの水温は３０℃と言われている。一般に微生物の活動温度範囲は、０℃以上８０℃未満と言われるが、その温度域を超えて活発に活動する特殊な菌類も多い。ここで問題とする微生物の中の脱窒菌（脱窒素菌）の活動する適正温度範囲は、１５℃以上で４０℃未満と言われており、あまり水素供与体の量やリンの存在量には関係しないようである。このように脱窒菌は低温で活動が鈍り、４０℃以上の高温でも活動しなくなる。低温時では、活動が鈍るだけで生きてはいるが、４０℃以上の高温では死滅する恐れ大である。
【００４６】
したがって、脱窒を行うためにには最低１０℃で、望ましくは１２℃以上が必要な水温であり、最高でも水温を４０℃未満の範囲に制御することが重要である。
【００４７】
一方、北海道地区などの寒冷地では一年間の大半の期間、低水温の影響で脱窒素の効果が出ない悩みを抱え、１０℃未満の低水温においても活発に活動する「低温時脱窒菌」の開発を目指し大学の研究室などで盛んに挑戦しているが、現時点では未だ実用化に至っていないのが実情である。
【００４８】
上記高級脂肪酸としては、請求項６に記載のように、例えば天然ヤシなどの植物から抽出したもの、もしくは牛、羊、山羊などの動物の乳脂肪分を主成分として製造された粉体状、液体状または固体状のものであることが望ましい。
【００４９】
なお、脱窒に使う高級脂肪酸は基本的には「飽和高級脂肪酸」を主としているが、「不飽和高級脂肪酸」である非水溶性液体の脂肪酸を使って同様な効果を出す例も報告されていて、この報告の中で使用されている不飽和脂肪酸は「オレイン酸」、「リノール酸」、「リノレン酸」などであり、それらを使用することでもかまわない。
【００５０】
言い換えるならば、家庭用の食用油は、リノール酸、オレイン酸、リノレン酸などが多く、請求項７に記載のように、食用油を脱窒用の脂肪酸として使うこともできる。さらに、食用油は、新しいものに限らず、使用後廃棄前の油でも使用可能である。
【００５１】
自然由来の有機質分として添加される汚泥は、請求項８に記載のように、例えば閉鎖性水域のヘドロ、閉鎖性水域内の水質浄化処理施設の余剰汚泥、閉鎖性水域に流入する河川水を処理対象とする水質浄化処理施設の余剰汚泥のうち少なくともいずれか一つとする。
【００５２】
先に述べたように、自然由来の有機質分としてヘドロなどの汚泥を添加することにより、汚泥中に含まれる窒素分や過剰なリン分の影響で却って富栄養化になることが懸念される。しかし、汚泥中の窒素は汚泥が嫌気性下にあるためアンモニア態窒素の形で含まれている場合が多いが、混入する被処理水は清浄な水でＤＯが高く好気性であるので、前述の通り窒素は速やかに亜硝酸形態または硝酸形態となり被処理水中にある硝酸態窒素と一緒に除去されるので大きな問題にはならない。このためにも処理槽のうち少なくとも脱窒反応を司る部分の水温は脱窒菌の活動に適正な温度であることが重要であり、温度が守られれば脱窒作用にて全体での脱窒素が進み投入された汚泥中の窒素分が問題となることはない。
【００５３】
一方、リンは脱窒菌の活動を活発にして窒素除去の役割を果たした後は、微生物群に過剰摂取されリン蓄積細菌として一般余剰汚泥と混ざって処分されるので問題にはならない。
【００５４】
さらに、汚泥の投入量が多く被処理水全体が嫌気性となった場合には、浄化処理槽の最終段階にて「曝気装置」を設け、好気性曝気処理を行うことで、好気性処理にて不要な有機質分（ＢＯＤ）を除去するとともに、放流先に悪い影響が出ない好気性でかつ良好な水質として放流されることになる。
【００５５】
このようにヘドロなど湖内にある汚泥を使用することは流入河川内の窒素の除去のみならず、湖内の窒素・リン除去にも有効で湖内の富栄養化対策にも役立ち、最終的には閉鎖性水域全体の富栄養化対策としての効果にもなる。
【００５６】
また、除去率を向上させるため、請求項９に記載のように、嫌気・脱窒工程の末端の被処理水を当該嫌気・脱窒工程の流入側に循環流入させるようにすると良い。その結果、嫌気・脱窒工程でのＤＯの低下状況を維持させ、同時に滞留時間を延長させることで、より高効率な窒素除去が可能となる。
【００５７】
同様に、状況に応じて好気工程の末端の被処理水を嫌気・脱窒工程の流入側に循環流入させていわゆる嫌気・好気循環を行うことで、リンの過剰摂取を促進させるとともに、好気槽内にて汚泥中に含まれるアンモニアの硝化反応により生成されるであろう硝酸態窒素も除去されることで、より高度な除去が可能となる。
【発明の効果】
【００５８】
請求項１に記載の発明によれば、自然由来の有機質分としての汚泥のほか高級脂肪酸を添加するだけで、被処理水に富栄養化成分として含まれる窒素を除去することができるとともに、嫌気・好気プロセスによる菌類のリン過剰摂取によりリンも除去することもでき、特に閉鎖性水域の富栄養化防止対策としてきわめて有効なものとなる。また、高級脂肪酸の添加量を従来に比べて大幅に削減することができるため、経済性にも優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
図１は本発明のより具体的な第１の実施の形態を示し、例えば閉鎖性水域である湖沼の富栄養化防止対策として水質浄化を図る場合の浄化処理施設のフローシートを示している。
【００６０】
閉鎖性水域である湖沼に流入する河川の水は低ＢＯＤで且つ高ＤＯの清浄水であるが、例えば流域の農地で使用された肥料中の窒素分およびリン分が河川に流入することから、その河川水には流域の農地で使用された肥料中の窒素分およびリン分が溶け込んでいる。
【００６１】
ここで、低ＢＯＤで且つ高ＤＯの清浄な河川水とは、少なくともＢＯＤ値が１０ｍｇ／リットル未満で且つＤＯ値が２ｍｇ／リットル以上のものとし、後述するように水中の窒素やリンの効率的除去を行う上ではＢＯＤ値が５ｍｇ／リットル未満で且つＤＯ値が５ｍｇ／リットル以上の河川水を対象とする。
【００６２】
特に窒素は肥料から流れ出る時にはアンモニア形態（ＮＨ3−ＮまたはＮＨ4−Ｎ）であるが、地中を通過する際に土に含まれる空気中の酸素と反応・硝化されるか、またはその後に中小河川に流れ込んだ時に水の中に含まれた溶存酸素と反応・硝化され、亜硝酸態窒素（ＮＯ2−Ｎ）または安定した硝酸態窒素（ＮＯ3−Ｎ）となっている。
【００６３】
上記湖沼に流入する流入河川の水を被処理水とする図１の浄化処理施設では、その流入河川の清浄な河川水をポンプ等にて採取した上でこれを混合工程Ｓ１の流入側に取り込むとともに、ＢＯＤ源として機能することになる自然由来の有機質分、例えば上記湖沼の汚泥水（汚濁水）を同じく混合工程Ｓ１の流入側に取り込む。ここでの汚泥水は、例えば河川水が流入することになる湖沼の底部に堆積しているヘドロを含むことが好ましい。また、閉鎖性水域内に別の水質浄化処理施設が設置されている場合には、その水質浄化処理施設で発生した余剰汚泥、あるいは閉鎖性水域に流入する河川水を処理対象とする水質浄化処理施設が設置されている場合には、その水質浄化処理施設で発生した余剰汚泥を使用することができる。
【００６４】
そして、浄化処理施設の混合工程Ｓ１に取り込んだ清浄な河川水を、後段の嫌気・脱窒工程Ｓ２にて湖沼の汚泥水に含まれる有機質分をもって河川水中の酸素を消費・減少させることにより積極的に嫌気性化させ、その嫌気性化に伴って活性化する脱窒素菌により水中の窒素の除去を行うものとする。
【００６５】
浄化処理施設の流入側にそれぞれ取り込まれた被処理水としての河川水とＢＯＤ源としての汚泥水は、初期工程である混合工程Ｓ１において相互に混合撹拌される。その後、嫌気工程を兼ねた嫌気・脱窒工程Ｓ２に送られ、嫌気化とともに脱窒処理または脱窒反応を行わせるべく脱窒促進剤である粉体状、固体状または液体状の高級脂肪酸を添加または投入する。ここで投入する高級脂肪酸は、ステアリン酸のほかリノール酸、オレイン酸、リノレン酸のうちのいずれかを単独で、または複数のものを併用するものとする。
【００６６】
この嫌気・脱窒工程Ｓ２での滞留中において、被処理水はＢＯＤ源として先に添加された自然由来の有機質分である汚泥水の存在のためにその嫌気性化が促進されるとともに、同時に脱窒処理がなされる。この脱窒処理は被処理水にステアリン酸等の高級脂肪酸を添加したことで一層顕著となる。高級脂肪酸を添加すると、その高級脂肪酸と水との界面に脂肪酸を直接分解する脂肪酸資化性菌が増殖して生物膜を生成するようになり、その生物膜内では脂肪酸資化性菌の呼吸活動によって酸素が消費されて、酸素の少ない嫌気状態が定常的に作られるようになる。それと同時に、先にＢＯＤ源（自然由来の有機質分）として添加した汚泥水に含まれるリンにより脱窒菌の培養を促進して活性化することで、被処理水に含まれる硝酸態窒素が除去されることになる。
【００６７】
なお、この嫌気・脱窒工程Ｓ２ではその脱窒処理または脱窒反応のための時間を十分に確保するものとし、当該嫌気・脱窒工程Ｓ２での窒素除去率を５０％以上とすることが望ましい。
【００６８】
また、高級脂肪酸の投入または添加は、先に述べたように被処理水に含まれる硝酸性窒素の積極的な除去を目的とするものであるから、その高級脂肪酸の投入量または添加量は、経済性を考慮して重量比率で高級脂肪酸／硝酸態窒素量≧０．５の条件を満たすものであることが望ましい。
【００６９】
加えて、高級脂肪酸の投入または添加は、嫌気・脱窒工程Ｓ２とともに混合工程Ｓ１において行っても良く、さらに嫌気・脱窒工程Ｓ２でｎ回に分けて、あるいは嫌気・脱窒工程Ｓ２の複数箇所にて行うようにしても良い。
【００７０】
さらに、少なくとも嫌気・脱窒工程Ｓ２では、後述するように例えばヒートパイプまたは熱交換器等の温度調節手段を併用して、その水温が１２℃以上で４０℃未満、望ましくは３０℃程度となるように温度管理することが望ましい。
【００７１】
嫌気性化と脱窒処理が進んだ被処理水は嫌気・脱窒工程Ｓ２から後段の固液分離工程Ｓ３へと送られ、ここでの滞留中において被処理水中の汚泥成分の沈殿・分離が行われる。すなわち、ＢＯＤ源である自然由来の有機質分として投入された汚泥のうちその有機質分が溶解されない固形分と嫌気化処理に伴い発生した汚泥分を分離除去する。なお、固液分離工程Ｓ３にて沈殿・分離した汚泥Ｑ１は適宜外部に取り出されるとともに、その全量または一部が前段の嫌気・脱窒工程Ｓ２に戻される。
【００７２】
固液分離後の被処理水、特に固液分離工程Ｓ３での上澄み水は後段の好気工程Ｓ４へと送られ、ここにおいて曝気処理が施されることで被処理水は酸素が供給されることで好気性化される。すなわち、自然由来の有機質分の混入に伴い上昇したＢＯＤおよび低下したＤＯを上げて好気性とするために、好気工程Ｓ４に導入されて曝気により酸素が供給され、ＤＯの上昇とともに微生物の好気性活動により、残留する有機質分が分解されＢＯＤが低下する一方、ＤＯが維持されて好気性の水となる。
【００７３】
好気性化された被処理水は後段の固液分離工程Ｓ５に送られ、ここでの滞留中において再度汚泥成分、例えば微生物の死骸などの余剰汚泥分の沈殿・分離が行われ、固液分離工程Ｓ５を経た被処理水、特にその上澄み水は湖沼に向けて放流される。
【００７４】
なお、固液分離工程Ｓ５にて沈殿・分離した汚泥Ｑ２は、先の固液分離工程Ｓ３のものと同様に適宜外部に取り出されるとともに、その全量または一部が初期工程である混合工程Ｓ１に戻される。
【００７５】
したがって、本実施の形態によれば、ＢＯＤ源としての自然由来の有機質分を多く含んだ汚泥水のほか高級脂肪酸と混合・撹拌された被処理水が混合工程Ｓ１および嫌気・脱窒工程Ｓ２を流れつつ滞留している過程で、混入した自然由来の有機質分をもって被処理水中の溶存酸素が消費されてその酸素が極端に減少する結果、当初はＤＯ値が２ｍｇ／リットル以上といわゆる高ＤＯであった被処理水はＤＯ値で２ｍｇ／リットル未満になるまで嫌気性化される。
【００７６】
ここで、低ＢＯＤで且つ高ＤＯの被処理水の中にＢＯＤ源として汚泥水等の自然由来の有機質分を加えることは、微生物たる好気性菌が有機質分を分解することで水中の溶存酸素が消費され、その結果として嫌気性化されることを意味するが、混入した有機質分の全てが分解されてしまうわけではなく、僅かながら有機質分を水中になおも存在させることになる。このようにたとえ僅かでも有機質分が存在すると、前述の通り嫌気性雰囲気の中において残留した有機質分が水素供与体として働き、通性嫌気性菌である脱窒素菌が活発に活動し、その働きで水中に溶け込んでいる亜硝酸態（ＮＯ2−Ｎ）および硝酸態（ＮＯ3−Ｎ）から、酸素（Ｏ）を奪い窒素（Ｎ）分をＮ2ガスとして分離した上で大気中に放出することになる。これによって、被処理水中に富栄養化成分として含まれている窒素分の除去が可能となる。同時に、嫌気性雰囲気の中で脱窒素が行われた後、好気性雰囲気に水を流下させることで水中のリン蓄積細菌の過剰摂取作用によって、同じく水中に富栄養化成分として溶け込んでいるリン（ＰＯ4−Ｐ）も除去される。
【００７７】
故に本実施の形態では、ＢＯＤ源として自然由来の有機質分である汚泥水のほか高級脂肪酸を添加することで脱窒処理および脱リン処理を行うものであるから、閉鎖性水域である湖沼の富栄養化防止の対策としてきわめて有効なものとなる。
【００７８】
本発明者は、小規模実験設備にて自然由来の有機質分である汚泥と不飽和高級脂肪酸を同時に添加して実験を行った。実験設備は、静岡県差鳴湖流入新川河口付近に設置し、実験時期は平成２０年９月〜１０月とした。すなわち、水量０．２ｍ3／ｈｒ、原水ＢＯＤ２．０ｍｇ／リットル以下、ＳＳ５ｍｇ／リットル以下、ＤＯ８．０ｍｇ／リットル以上、含有窒素の濃度７．０ｍｇ／リットル前後の清浄な好気性水に、不飽和高級脂肪酸（キャノーラ油）を窒素含有量に対して重量比で０．５となる量を添加して、一ヶ月連続運転を行ってみた。その結果、表１から明らかなように、窒素除去率として５０％以上を維持できることが判明した。
【００７９】
より詳しくは、最初に原水（好気性水）に含まれている硝酸態窒素の量を算出してみる。先に述べたように、原水水量を０．２ｍ3／ｈｒ＝４８００リットル／日、含有窒素の量を７．０ｍｇ／リットル前後とすると、一日あたりの窒素の量は７．０×４８００＝３３６００ｍｇ＝３３．６ｇとなり、一ヶ月あたりに換算すれば３３．６×３０＝１００８ｇ＝１．００８ｋｇとなる。
【００８０】
従来の１ｇ：１ｇの手法を前提とするならば、１ｋｇの高級脂肪酸（キャノーラ油）が必要で、比重を０．８９とすれば、一ヶ月分で１．００８／０．８９≒１．１３リットルの添加量を必要とする。
【００８１】
本実験では、１．１３×０．５≒０．５６リットルの高級脂肪酸を２回（２週間毎）に分けて、注入・添加した。
【００８２】
一ヶ月の連続運転の結果、硝酸態窒素の除去率は５０％以上を確保できた。このときの汚泥添加量は、水量に対して０．０６％であり、汚泥のＢＯＤは３０００ｍｇ／リットルで、リンの含有量は、全リンとして２５．９ｍｇ／リットル、Ｐ・ＰＯ４としてはごく微量であった。
【００８３】
【表１】
2009142810.tif 000003
【００８４】
図２は本発明の第２の実施の形態を示す図で、被処理水が取り込まれる混合工程Ｓ１において、ＢＯＤ源として機能することになる自然由来の有機質分である汚泥水のほか高級脂肪酸を添加するようにした点で図１に示した第１の実施の形態のものと異なっている。
【００８５】
この場合において、必要に応じて被処理水の取り込み先、およびＢＯＤ源としての自然由来の有機質分である汚泥水のほか高級脂肪酸の添加または投入先を嫌気・脱窒工程Ｓ２とすることで、上記混合工程Ｓ１を廃止することも可能である。
【００８６】
図３は本発明の第３の実施の形態を示す図で、上記嫌気・脱窒工程Ｓ２における処理槽、すなわち嫌気・脱窒槽２の詳細を示している。
【００８７】
嫌気・脱窒槽２はコンクリート壁等にて不透水性または遮水性のある矩形の槽状に構築されたもので、上面のみが開口するように地中に埋められている。嫌気・脱窒槽２の底壁部６の上方側には所定距離隔てて格子状または網状の中底７が設けられていて、その中底７よりも上方空間が後述する濾材８の収容空間となっているとともに、中底７よりも下方空間が汚泥貯留空間９となっている。中底７の上には礫状の濾材８が収容されていて、中底７はそれらの濾材８を支えつつも被処理水と濾材８内に溜まった汚泥の下方への通過を許容することになる。
【００８８】
上記濾材８としては、被処理水が通流することができる間隙を形成しつつ先に述べた高級脂肪酸の付着を促すことができるものとして、例えばウレタンチップ、礫、砕石等が使用され、望ましくは礫状であって且つ木炭、ゼオライト、セラミック等のように極小さな無数の小孔を有する多孔質系のものを使用するものとする。
【００８９】
また、嫌気・脱窒槽２の内部には、中底７から所定距離だけ浮上した仕切板１０と中底７に着底した仕切板１１とが交互に複数枚配置されている。これは嫌気・脱窒槽２の内部での被処理水の滞留時間を可及的に長く確保するためで、図３に矢印で示すように、各仕切板１０，１１の上部および下部での水平流とは別に、流れの方向において被処理水が仕切板１０，１１の上方および下方を乗り越える際の下降流および上昇流を繰り返し生成しながら、いわゆる上下方向での蛇行流となって嫌気・脱窒槽２の内部を通過するようになっている。
【００９０】
さらに、濾材８には陸生植物または水生植物等の植物を植栽１２として植え込んであり、いわゆる人工湿地型の処理槽としてある。これにより、植物による栄養吸収効果による処理と濾材８の砂泥捕集による濾過および生物学的浄化処理との複合効果が期待できる。
【００９１】
図１，２の嫌気・脱窒工程Ｓ２での被処理水の水温を１２℃以上４０℃未満に維持することが望ましいことは先に述べた。この第３の実施の形態では、特に冬期において嫌気・脱窒槽２の被処理水の水温を地熱を利用して所定温度に保つべく、その嫌気・脱窒槽２の内部に、地中にまで貫通するように水温調節手段として複数本のヒートパイプ１３を貫入してある。これらのヒートパイプ１３は、地中に１．５ｍ〜３ｍ程度埋設し、その放熱部を嫌気・脱窒槽２の内部に臨ませて被処理水に直接接触させてある。これは、一般的に四季を通じて地下深さ１．５ｍ〜１０ｍの地熱は１５℃程度に維持されているという知見に基づくもので、これによって冬期においても嫌気・脱窒槽２の被処理水の水温を１２℃以上に維持することが可能となる。
【００９２】
したがって、この第３の実施の形態によれば、嫌気・脱窒槽２においては、ＢＯＤ源として機能することになる自然由来の有機質分である汚泥のほか高級脂肪酸が予め添加されている被処理水に上記のような蛇行流が生成され、被処理水が嫌気・脱窒槽２に滞留している過程で有機質分に含まれている砂泥分離が促進されるとともに、先に述べたようにその有機質分をもって被処理水中の溶存酸素が消費されるために、当初はＤＯが２ｍｇ／リットル以上のいわゆる高ＤＯであった被処理水はＤＯ値で２ｍｇ／リットル未満になるまで嫌気性化される。
【００９３】
なお、嫌気・脱窒槽２で発生した余剰汚泥のうち一部のものは濾材８の隙間に捕集されるとともに、比重が大きいものほど中底７の下方の汚泥貯留空間９に堆積することになるので、汚泥貯留空間９にホース等を挿入してバキュームポンプ等にて吸引するようにすれば、上方の濾材８を除去することなしにその余剰汚泥を外部に排出することが可能である。
【００９４】
ここで、上記第３の実施の形態では、少なくとも嫌気・脱窒槽２が地中に埋設されるとしているが、後述するように嫌気・脱窒槽２が当該嫌気・脱窒槽２以外の各処理槽とともにコンクリート壁等にて一体に形成されている場合には、嫌気・脱窒槽２以外の各処理槽も当然のことながら地中に埋設される。
【００９５】
また、濾材８は嫌気・脱窒槽２だけでなく、図１，２に示した固液分離工程Ｓ３および好気工程Ｓ４の各処理槽にも収容配置するようにしても良い。
【００９６】
さらに、先に述べたいわゆる礫状の濾材８に代えて、微生物である嫌気性菌または好気性菌の付着のための担持能力に優れた三次元立体形状の繊維編成体を濾材８として用いることも可能である。
【００９７】
ここに言う繊維編成体とは、例えば単繊維または撚り繊維を幾重にもループ状等に編み込んで糸状体またはひも状体の繊維集合体として三次元立体形状としたもので、間隙率が飛躍的に大きな点に特徴があり、各処理槽の内部で被処理水に浸しても所定の三次元立体形状を自己保持して、処理槽の内部において微生物の担持体（担体）として機能するものである。そして、複数の繊維編成体を集約したいわゆる簾状のものとし、このような簾状のものを各処理槽に複数個ずつ吊り下げるようにして安定的に浸漬させるものとする。
【００９８】
なお、上記繊維編成体に類似のものが例えば特公平６−６５２９１号公報、特開平９−３８６７６号公報、特開平９−９４５９２号公報のほか特許第３６６７０８９号等に記載されている。このような繊維編成体を接触濾材として採用した場合、濾材自体の比表面積を大きく確保できるため、必然的に微生物の保持量も多くなり、浄化効率の向上および浄化に必要な領域面積の小型化が可能となるほか、メンテナンス性も良好なものとなる。
【００９９】
図４は本発明の第４の実施の形態を示し、この実施の形態では、図１と同様に混合工程Ｓ１において被処理水のほかＢＯＤ源として機能することになる自然由来の有機質分である汚泥を投入するものの、高級脂肪酸については直接投入することなく、例えば嫌気・脱窒工程Ｓ２に相当する嫌気・脱窒槽２の内部に予めコーティングしておくようにしたものである。
【０１００】
図４に示す浄化処理施設では、その流入側から順に混合槽１、嫌気・脱窒槽２、沈殿槽３、好気槽４および最終沈殿槽５の順に各処理槽を並設してある。これらの各処理槽１〜５は、それぞれが一体のものとして、あるいはそれぞれが独立したものとして、不透水性または遮水性のあるコンクリート壁等にて槽状に構築されて地中に埋められている。
【０１０１】
混合槽１と嫌気・脱窒槽２が図１，２の混合工程Ｓ１と嫌気・脱窒工程Ｓ２にそれぞれ対応していて、図４に示すように混合槽１と嫌気・脱窒槽２とは実質的に相互に一体化した構造であり、前段側（上流側）を混合槽１、後段側（下流側）を嫌気・脱窒槽２としてある。また嫌気・脱窒槽２、沈殿槽３および好気槽４の中には、微生物である嫌気性菌または好気性菌の付着のための担持体として機能することになる濾材１８として先に述べた三次元立体形状の繊維編成体をそれぞれ収容してある。
【０１０２】
混合槽１および嫌気・脱窒槽２の内部には、図３と同様に複数の仕切板１０，１１が配置されている。もちろん、複数の仕切板１０，１１に代えて、例えば混合槽１および嫌気・脱窒槽２の内部に例えば水中ミキサー等の撹拌機を設置して強制的に混合・撹拌したり、あるいは水中ポンプによる循環作用にて強制的に混合・撹拌するようにしても良い。
【０１０３】
ここで、上記の嫌気・脱窒槽２においては、被処理水と直接接触する部分の全て、ここでは槽そのものの内面のほか仕切板１０，１１および濾材１８の表面に予めステアリン酸等の高級脂肪酸をコーティングしてある。この高級脂肪酸のコーティング膜厚は、除去すべき硝酸態窒素量と高級脂肪酸投与の持続時間等を考慮して決定すべきものとし、例えば数μｍ〜数ｍｍの範囲で任意に設定するものとする。
【０１０４】
したがって、この第４の実施の形態によれば、図１，２のように高級脂肪酸を直接的に投入することはしないものの、コーティングされている高級脂肪酸が被処理水に溶け出すことから、実質的に図１，２のように高級脂肪酸を直接的に投入した場合と同様の効果が発揮されることになる。すなわち、高級脂肪酸がコーティングされた濾材１８等の表面と水との界面に脂肪酸資化生菌を形成する膜が生成されて、その内部が定常的に酸素の少ない嫌気性となることから、高級脂肪酸を水素供与体として、また汚泥中に存在するリンの効果により脱窒菌が活発に活動して、硝酸態窒素の分解除去を行うことになる。
【０１０５】
ここで、繊維編成体からなる濾材１８に代えて図３と同様の礫状の濾材８を用いることも可能であり、この場合にもその礫状の濾材８の表面に高級脂肪酸をコーティングすることが望ましい。
【０１０６】
なお、沈殿槽３に沈殿した汚泥（沈殿物）Ｑ１はポンプ１２等にて適宜外部に取り出して処分することになるが、汚泥の減容化・被処理水の嫌気化を図るためにその汚泥の全量または一部は前段の嫌気・脱窒槽２に戻される。
【０１０７】
こうして、嫌気性化による脱窒素および脱リン処理が施された被処理水は沈殿槽３を経た上でその上澄み水が後段の好気槽４に流入することは先に述べた。図４に示した好気槽４には、濾材１８である繊維編成体とともに例えばブロア１３と散気チューブ１４とからなる曝気装置１５を設けてあり、その好気槽４での滞留中において積極的に酸素が供給されることで、前工程までに嫌気性化された被処理水のＢＯＤ値の低下とＤＯ値の上昇を図り、もって被処理水を好気性化させることになる。したがって、好気性処理後の被処理水をそのまま湖や河川に戻しても何ら問題は生じない。この場合、曝気装置を利用することなく、例えば自然流下の滝などの落差を利用して流下させることでＤＯ値の上昇を図り、もって好気性化を行っても良い。
【０１０８】
なお、水中に生息する微生物の嫌気性菌、好気性菌の区別はその環境あるいは雰囲気に依存し、同じ菌が環境あるいは雰囲気の変化で嫌気性菌にも好気性菌にもなり、嫌気性雰囲気では嫌気性菌に、好気性雰囲気では好気性菌になることは広く知られていることころであり、嫌気性雰囲気で生息していた微生物が好気性雰囲気では活性の高い好気性菌に変化することもある。
【０１０９】
したがって、上記のように好気槽４を経た被処理水、すなわち前段の嫌気・脱窒槽２での嫌気性化に伴い水中の富栄養化成分である窒素およびリンが除去された上で好気槽４にて好気性化された被処理水は最終沈殿槽５に送られる。そして、この最終沈殿槽５において再度被処理水中の汚泥成分の沈殿，分離が行われた後に湖沼に向けて放流されることになる。
【０１１０】
なお、最終沈殿槽５に沈殿した汚泥（沈殿物）Ｑ２は、前段の沈殿槽３の場合と同様にポンプ６等にて適宜外部に取り出して処分することになるが、汚泥の減容化・被処理水の嫌気化を図るためにその汚泥の全量または一部は前段の混合槽１に戻される。
【０１１１】
図５は本発明の第５の実施の形態を示す図で、図１，２と共通する部分には同一符号を付してある。
【０１１２】
この第５の実施の形態では、図１，２と図５を比較すると明らかなように、図１，２の混合槽１を廃止し、代わって水温調節手段として熱交換器１７を配置し、この熱交換器１７にて温度調節された被処理水が、ＢＯＤ源として機能することになる自然由来の有機質分である汚泥水および高級脂肪酸とともに嫌気・脱窒工程Ｓ２に投入されるようになっている。上記熱交換器１７での熱源は例えば地下熱水または温泉水等の温水とし、被処理水は脱窒作用に効果的であるとされる１５℃以上で４０℃未満の温度、望ましくは３０℃程度にまで昇温された上で嫌気・脱窒工程Ｓ２に取り込まれる。
【０１１３】
この実施の形態においても先の各実施の形態と同様の効果が得られることになる。
【０１１４】
なお、上記熱源として地下熱水または温泉水を利用できない場合には、電気、ガス、石油等を熱源とした加熱体により嫌気・脱窒工程Ｓ２の被処理水を直接または間接的に加熱して、自動温度制御にて１５℃以上で４０℃未満、望ましくは３０℃程度となるように維持するものとする。
【０１１５】
図６は本発明の第６の実施の形態として非処理水循環の例を示す図で、図４と共通する部分には同一符号を付してある。
【０１１６】
同図に示すように、水循環パターン１は嫌気・脱窒槽２の終末部または末端から当該嫌気・脱窒槽２の流入側に被処理水を戻すいわゆる嫌気・脱窒槽内循環法であり、循環を繰り返すことでは嫌気・脱窒槽２内での滞留時間を増加させ窒素の除去率の上昇を図るものであり、循環量は被処理水流入量に対し最大１００％で任意に選ぶことができる。
【０１１７】
また、水循環パターン２は被処理水を好気槽４の終末部または末端から嫌気・脱窒槽２の流入側の一部である混合槽１まで戻すいわゆる全体循環法であり、好気と嫌気を被処理水が繰り返すことで微生物（リン蓄積細菌）のリン過剰摂取を促進させ、リンの除去率の向上とアンモニア性窒素の分解除去を図るものであり、循環量は被処理水流入量に対し１００％を最大としてリンの濃度によりその循環量を適宜変化させて目的の除去率を確保する。
【０１１８】
なお、本事例の説明では各処理槽が地中埋設のかたちで描かれているが、必ずしも図示のような地下構造に限定されるものではなく、いわゆる地上設置型のタイプのものでもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、水質浄化処理施設での処理手順を示すフローシート。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す図で、同じく水質浄化処理施設での処理手順を示すフローシート。
【図３】本発明の第３の実施の形態として図１，２の嫌気・脱窒工程に相当する嫌気・脱窒槽の詳細を示す要部説明図。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示す図で、嫌気・脱窒槽のほかその前後の各処理槽の概略を示す説明図。
【図５】本発明の第５の実施の形態を示す図で、水質浄化処理施設での処理手順を示すフローシート。
【図６】本発明の第６の実施の形態を示す図で、被処理水の循環法の概略を示す説明図。
【符号の説明】
【０１２０】
１…混合槽
２…嫌気・脱窒槽
３…沈殿槽
４…好気槽
５…最終沈殿槽
８…濾材
１３…ヒートパイプ（水温調節手段）
１７…熱交換器（水温調節手段）
１８…濾材
１０，１１…仕切板
１２…植栽
Ｓ１…混合工程
Ｓ２…嫌気・脱窒工程
Ｓ３…固液分離工程
Ｓ４…好気工程
Ｓ５…固液分離工程
【図１】
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【図２】
2009142810.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009142810.tif 000008
【図６】
2009142810.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月12日(2009.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
一般的に動物性油脂には固体のものが多く、脂肪と言われ、「飽和脂肪酸」を多く含んでいる。一方、植物性油脂には液体のものが多く、（脂肪）油と言われ、「不飽和脂肪酸」を多く含んでいる。