(57)【要約】流量調整槽、曝気槽、沈殿槽及び汚泥濃縮槽とからなり、有機性排水を微生物を用いて浄化処理する排水処理システムに装備される排水処理装置であって、腐植物質から抽出した有効菌増殖及び微生物コントロールを行なう腐植抽出菌群製造手段（バイオリアクター）と、腐植物質を粉砕・混合及び有効成分の抽出並びに貯蔵・管理を行なう腐植物質加工手段と、有機性排水である原水・汚泥を採取して水質検査・分析する水質検査手段と、分析された被処理水の水質に応じて前記腐植物質加工手段に貯蔵された腐植物質と腐植抽出菌群とを混合した物質の添加量を制御しながら供給する添加量制御手段とから構成し、前記排水処理システムに流入する前の原水に腐植物質と微生物との混合物を添加する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量調整槽、曝気槽、沈殿槽及び汚泥濃縮槽とからなり、有機性排水を微生物を用いて浄化処理する排水処理システムに装備される排水処理装置であって、腐植物質から抽出した有効菌増殖及び微生物コントロールを行なう腐植抽出菌群製造手段（バイオリアクター）と、腐植物質を粉砕・混合及び有効成分の抽出並びに貯蔵・管理を行なう腐植物質加工手段と、有機性排水である原水・汚泥の水質に応じて前記腐植物質加工手段に貯蔵された腐植物質と腐植抽出菌群とを混合した物質の添加量を制御しながら供給する添加量制御手段とからなり、前記排水処理システムに流入する前の原水に腐植物質と微生物との混合物を添加することを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
有機性排水である原水・汚泥を採取して水質検査・分析する水質検査手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、屎尿や下水あるいは農業集落排水や畜産排水等の有機性排水を、腐植物質を用いた活性汚泥で微生物浄化処理する活性汚泥方式の排水処理装置に関するものである。
【背景技術】  従来、公共下水処理施設や排水処理場においては、下水や農業集落排水あるいは畜産排水等の有機性排水を浄化処理するシステムとして、例えば、図３に示すように、曝気により排水中に含まれる汚損物質を分離する曝気槽２１、活性炭等の濾材により汚損物質を捕捉して凝集あるいは沈降させる沈殿槽３１と、この沈殿槽３１で沈降した汚泥を脱水して減容化する汚泥濃縮漕４１とを含む活性汚泥法や、他にも無酸素−好気法（硝化脱窒法）やオキシデーションディッチ法及びこれらの変形法等の処理システムが広く用いられている。
しかしながら、上記のような処理システムにおいて、有機物が分解される過程で発生する悪臭や余剰汚泥は環境衛生上及び廃棄物処理上の大きな問題となっている。このような汚泥処理中に発生する悪臭の主な原因としては、処理システム中の一部あるいは全体で酸素不足が発生して還元状態が引き起こされ、排水や汚泥中の窒素成分、硫黄成分及び脂肪酸等が微生物分解酵素の作用により還元分解され、アンモニア、硫化水素及び揮発性アミンやメルカプタン等の有機硫黄化合物が発生することに起因する。
そこで、従来の悪臭対策としては、発生した悪臭を吸引し、脱臭装置に導入して処理する方法が用いられている。この脱臭装置としては、悪臭を燃焼する燃焼法、活性炭等により吸着除去する吸着法、アルカリ溶液や次亜塩素酸溶液等で吸収する化学吸引法及び生物担体により分解する生物分解法等が用いられている。
しかしながら、上記のような脱臭装置は、いずれも処理設備費やランニングコストが嵩み、また維持管理に手間が係るという問題があり、装置の小型化又は不要化も嘱望されているが、そもそもの悪臭の発生を抑制する対策が根本的に解消されているものではなかった。
そこで、本発明者らは、特開２００３−２２５６９４号公報に開示される腐植物質を用いた排水処理システムを先に提案している。
図２に示すように、この排水処理システムは、流量調整槽１１、曝気槽２１、沈殿槽３１及び汚泥濃縮槽４１とからなり、有機性排水を微生物を用いて浄化処理する活性汚泥方式の排水処理システムであって、前記汚泥濃縮槽４１に微生物培養槽５１を連接すると共に、該微生物培養槽５１に腐植物質と微生物との混合物を添加する微生物混合装置６１を連接して汚泥悪臭の発生を抑制し、脱水性を向上させて余剰汚泥を減容させる構成とされている。そして、脱臭設備の小型化又は不要化を図り、設備費、運転経費が低廉となり、且つ維持管理も容易な装置でもって、活性汚泥処理中の悪臭の発生を抑制し、廃棄汚泥を大幅に削減することができるという優れた効果を有するものとなっている。
本発明は、この排水処理システムのさらなる具現化と、設置容易性並びに処理速度の向上及び排水の大量処理を可能にする腐植物質を用いた排水処理装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
本発明は、流量調整槽、曝気槽、沈殿槽及び汚泥濃縮槽とからなり、有機性排水を微生物を用いて浄化処理する排水処理システムに装備される排水処理装置であって、腐植物質から抽出した有効菌増殖及び微生物コントロールを行なう腐植抽出菌群製造手段（バイオリアクター）と、腐植物質を粉砕・混合及び有効成分の抽出並びに貯蔵・管理を行なう腐植物質加工手段と、有機性排水である原水・汚泥の水質に応じて前記腐植物質加工手段に貯蔵された腐植物質と腐植抽出菌群とを混合した物質の添加量を制御しながら供給する添加量制御手段とからなり、前記排水処理システムに流入する前の原水に腐植物質と微生物との混合物を添加することを第１の特徴とする。また、これに加えて、有機性排水である原水・汚泥を採取して水質検査・分析する水質検査手段を設けることを第２の特徴とする。
本発明システムで使用する腐植物質は、植物残滓や微生物遺体が土壌中で微生物により分解され、その分解産物から化学的・生物的に合成された高分子有機酸の混合物であり、腐植酸や純度の高いミネラル、ビタミン、アミノ酸等を含む高品質な泥炭である。腐植物質中に溶け込んだ鉄やミネラル等は嫌気的雰囲気でイオン化され鉄イオンやミネラルイオンとして存在しているが、腐植物質は水に溶解するフルボ酸と水に溶解しないフミン酸を含有しており、このフルボ酸の持つカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）やカルボニル基（−Ｃ＝Ｏ）が鉄などの多くの金属類やミネラルを結び付ける機能を有している。
本発明装置において、流入原水は、細かく粉砕された腐植物質並びに腐植物質から抽出された腐植抽出菌群と接触する。その結果、流入原水中に含まれる雑菌や大腸菌等の悪玉菌増殖を抑制し、分泌するタンパク質等の分解酵素や乳酸等により一部を死滅させ、悪玉菌絶対優勢より善玉菌優勢の菌相へと転相することができる。また、同時に投入された生物活性剤（腐植物質）は、善玉菌の増殖活性剤となり、それらが混合された原液は次の反応槽以降で活性汚泥菌（光合成菌や放線菌、糸状菌等）の増殖活性剤となる。その後は  継続した添加による増殖活性汚泥菌（増殖善玉菌を含む）の循環が行われ、徐々に処理効率の高い排水処理施設へと変化する。その結果、臭気発生の抑制、汚泥の減量化を可能にする環境低負荷型の排水処理システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明に係る排水処理装置の構成を示す模式図である。
第２図及び第３図は、従来の排水処理システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳述する。
第１図において、１０は被処理原水ＢＷの導入流路７と処理水及び処理汚泥の排出流路８、９を夫々具備する既存の下水処理システム（図３参照）に、本発明の排水処理装置を付設した排水処理システムの一実施例を示す構成図である。１は有機性排水である被処理原水や汚泥ＢＷをポンプ２と吸水路２Ｌａ、排水路１Ｌ及び２ＬＢを介して循環式に導入する水質検査装置１で、流入原水ＢＷの酸素還元電位、溶存酸素量、浮遊物質量、電気伝導率、温度の水質分析を行なう。この水質分析結果の情報信号は通信線ＤＬ１を介して添加量制御装置５に送出され、この添加量制御装置５により腐植物質と腐植抽出菌群とを混合した物質の流入原水ＢＷへの添加供給量が制御され通信線ＤＬ２を介してポンプ６に送出される。すなわち、腐植抽出菌群製造装置（バイオリアクター）３において腐植物質から抽出した有効菌の増殖及び微生物コントロールされた腐植物質は、腐植物質流路３Ｌを介して腐植物質加工装置４に導入された後、攪拌槽４Ａにて粉砕・混合及び有効成分の抽出が行われ、流路４ＡＬを介して貯蔵槽４Ｂに一旦貯蔵される。貯蔵槽４Ｂは流路４ＢＬでポンプ６に連結されている。
腐植抽出菌群製造装置（バイオリアクター）３では、腐植物質から抽出した代表的な善玉菌である乳酸菌と酵母類を高濃度に培養し、活性度の高い善玉微生物を生産し、新鮮な状態で腐植物質加工装置４に投入する。尚、腐植物質加工装置４では、腐植物質の腐植抽出菌群培養時間・腐植加工時間・混合時間が予め各々所定値に設定されている。腐植物質加工装置４では、微生物と反応し易いように細かく粉砕した腐植物質と、腐植から抽出された微生物、例えば、腐植微生物中の乳酸菌及び／又は酵母群のみを抽出して培養したものとを、所定の割合で混合して貯蔵槽４Ｂに貯蔵するようにされている。具体的には腐植物質を粉末にして水に溶かし込むことにより、フルボ酸を溶出させ、同時に腐植物質中に存在する鉄イオンやミネラルイオンとの混合により、フルボ酸鉄等が生成される。このフルボ酸鉄等は活性汚泥菌を含むあらゆる微生物が摂取し易い状態であるため、有機物を分解する有効な微生物を活性化させる生物活性剤となり得る。このように、本発明の排水処理装置は、腐植物質と腐植抽出菌群を配合した混合物を原水ＢＷの水質に応じて、排水処理システム１０に流入する前の原水ＢＷに適宜添加する。したがって、上記水質検査装置１は必ずしも必要ではなく、原水ＢＷから別途手段を用いて予め採取された水質データを基に添加量を制御するものでもよい。
ここで、図３に示す排水処理システム１０中の２１は処理水中のＢＯＤ成分などの有機物を分解処理する曝気槽で、エアレーション手段（図示せず）を有している。１１は、曝気槽２１に供給する被処理水の流量調整のために設けられた流量調整槽である。３１は曝気処理された処理水から汚泥を沈降分離し、清浄な処理水を得る沈殿槽、４１は沈降分離した汚泥を更に濃縮する汚泥濃縮槽である。
上記実施例の排水処理装置を用いて原水ＢＷである有機性排水を活性汚泥処理する作用について述べると、被処理原水ＢＷに腐植物質加工装置４で加工された腐植物質と腐植抽出菌群とを混合した物質（以下、腐植活性液という）をポンプ６でもって腐植活性液循環流路６Ｌから原水導入路７の原水に混合して、既存の排水処理システム１０の流量調整槽１１に導入する。この腐植活性液が混合された原水は、処理水導入流路１１Ｌから曝気槽２１に導入され、エアレーション手段（図示せず）からの空気により、被処理水中のＢＯＤ成分などの有機物が分解処理される。    曝気槽２１で曝気処理された処理水は処理水排出流路２１Ｌから沈殿槽３１に導入されて一定時間滞留される間に、処理水中の汚泥が沈降分離され、清浄な上澄水は清浄水排出流路８から当該処理システムの系外に排出され、また、沈降分離して得られた沈降汚泥は、沈降汚泥排出流路３１Ｌから排出されて一部を曝気槽２１に返送し、残部が汚泥濃縮槽４１に導入される。
汚泥濃縮槽４１に導入された沈降汚泥は、汚泥濃縮漕４１で再度腐植物質と接触して改質される。悪臭発生のメカニズムは、既に分解された低分子の硫黄や窒素化合物が、硫化水素やアンモニアとなって発生することによるが、腐植物質と腐植抽出菌群を混合添加することにより、これ以上ほとんど分解されない極めて安定した物質である腐植物質中の高分子有機酸中に、水素結合（ファンデルワールス結合）として取り込まれ、硫化水素やアンモニアとなって発生することを防止する。さらに、汚泥自体が腐植化する過程で起こる重縮合により、高分子有機酸の中に取り込まれることによっても悪臭が抑制される。
また、細菌類を捕食する動物性プランクトンや原生動物類が減少することによる善玉の細菌類（活性汚泥菌を含む）の増殖と、その増殖による分解能力の向上、解離基や錯型成基のような官能基を豊富に持つ腐植物質の投入と、汚泥自体の腐植化（高分子化）により、汚泥の凝集性と脱水性、沈降性が高まり、結果として汚泥が減容化される。
次に、上記排水処理システムにより下水を含む原水を処理した実験例を以下に述べる。
（実験例１）
汚泥濃縮槽４１内に、沈殿槽３１からの沈降汚泥を１００ｍ３／日で供給し、４８時間貯溜した。さらに、腐植活性液を流量調整槽１０に流入する前の原水ＢＷに５０ｍ３／日で供給した。尚、原水ＢＷの処理量は１００ｍ３／日で、汚泥濃縮槽４の空気中の硫化水素濃度が６００ｐｐｍ、アンモニア濃度が２５〜３０ｐｐｍであった。上記処理の結果、沈殿槽３から排出された空気中の硫化水素濃度は５０ｐｐｍ以下、アンモニア濃度は５ｐｐｍ以下となり、悪臭が低減された。また、余剰汚泥量を半減することができた。
以上のように、本発明では、脱臭設備を付設することなく、活性汚泥処理中の悪臭の発生を抑制し、廃棄汚泥を大幅に削減することができ、その結果、設備費、運転経費が低廉となり、且つ維持管理も容易になるという優れた効果がある。
【産業上の利用可能性】  本発明装置は、既存の公共下水道や農業集落排水、畜産排水等の排水処理プロセスに付加するだけで、活性汚泥菌を増殖させると共に、腐植抽出の善玉菌（酵母・乳酸菌等）を中心とする有用微生物群を増殖させることが可能であり、その生物群により有機物の分解効率が上がり、その結果、悪臭や汚泥増加の原因のひとつである原生動物群が減少し、（１）処理場の無臭化、（２）汚泥の半減化と優良肥料としての再利用、（３）環境ホルモン作用物質（ビデロジェニン、エストロゲン等の濃度）の減少を達成できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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