(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設され、下水等の硫化水素を含んだ廃水を上方から取り込み、これらを落下させて下方から排出するための槽体内に、これを落下する廃水を通過させてその廃水中の硫化水素を生物学的に除去する好気性のイオウ酸化細菌を繁殖させた除去層を備えると共に、この除去層の下方にこの除去層を通過してきたガスを排気する排気手段を接続してなることを特徴とする廃水中の硫化水素除去装置。
【請求項２】
上記除去層は、上記槽体内を水平に横断するように設けられた網体上に、網目状をした耐食性円筒体あるいは多孔質のブロックなどの空隙を有する充填材を多数集合させると共に、その円筒体等の表面に上記イオウ酸化細菌を繁殖させ、さらにその上面に、多数の孔が穿孔された整流板を備えてなるものであることを特徴とする請求項１記載の廃水中の硫化水素除去装置。
【請求項３】
上記槽体に、これに流れ込んだ廃水を上記除去層をバイパスして槽体の下方側に流すためのバイパス路を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の廃水中の硫化水素除去装置。
【請求項４】
上記廃水が下水管路内の下水又はビルピット等の一時貯槽内の汚水であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の廃水中の硫化水素除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリート製の下水道管やビルピットなどの汚水貯留槽の硫化物による腐食を抑制することができる廃水中の硫化水素除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生活廃水、工場廃水、雨水等の様々な廃水を効率よく流すための下水道施設は、近代的な都市生活には欠かすことのできない存在となっているが、最近では、この下水道路を構成するコンクリート製の下水管の微生物による腐食が問題となってきている。
【０００３】
これは、廃水中に含まれた硫酸イオンが嫌気的な条件下で硫酸塩還元細菌によって硫化水素となった後（例えば、ＳＯ4 -2＋２Ｃ＋２Ｈ2 Ｏ→２ＨＣＯ3 - ＋Ｈ2 Ｓ）、この硫化水素が液相部から気相部に移動し、温度差等によって水蒸気等と共に気相部に露出しているコンクリート壁に結露した後、この硫化水素が好気的な条件下でイオウ酸化細菌によって高濃度の硫酸に酸化され（Ｈ2 Ｓ＋Ｏ  2 →Ｈ2 ＳＯ4 ）、その高濃度の硫酸によってコンクリートが浸食されるものであり、板厚が６ｃｍある下水管内面の腐食が３ｃｍ以上にも及んでいるといった例も報告されている。特に、このような浸食は嫌気性雰囲気が好気性雰囲気になる部分、例えば、図４に示すように、下水を上向流でポンプ圧送する圧送管ａ及び伏越し（いずれも嫌気性雰囲気）と、この圧送管ａで圧送された下水を自然流下する下水管ｂとの境目付近（好気性雰囲気）に顕著に現れていた。
【０００４】
そこで、このような腐食を未然に防止すべく、次のような種々の対策が考えられている。先ず、最初に考えられる簡単な方法としては、予めコンクリート管内壁に耐食性のライニング材を施しておき、硫化水素や硫酸が直接コンクリート内壁に接触するのを防止する方法。第二の方法としては、廃水中に鉄塩等を添加して硫化物を沈殿除去する方法。第三の方法としては過酸化水素などの添加して硫化物を嫌気性雰囲気中で化学的に酸化させて除去する方法。第四の方法としては硫化水素が発生しやすい箇所に強制的に空気を送り込む、いわゆるエアーレーションにより硫化物の発生を未然に防止する方法。第五の方法としては、発生した硫化水素を強制的に吸引排気して処理する方法等が考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような対策方法では以下に示すような問題点がある。
【０００６】
先ず、最初の方法では、ライニング材を設けるために下水管自体の製造コストが大幅に上昇してしまう上に、既に大量に敷設されている下水管には適用することは技術的に極めて困難である。次に、第二、第三の方法ではこれら添加剤を廃水中に添加、攪拌するための施設や沈殿物等を除去する施設が必要となる上に、廃水中の硫化物濃度は常時変化しているため、それに応じた最適な量の添加剤を効果的に添加するのは困難であり、コスト的にも負担が大きい。また、第四の方法は上述した方法に比較してやや現実性があるが、大量の空気を送り込むための大型のブロアや多数の配管類が必要となり、しかも動力費が嵩むといった欠点がある。さらに第五の方法では強制的に吸引した硫化水素をそのまま大気中に放出すると大気汚染及び悪臭の原因となって地域環境に悪影響を及ぼすことから、吸引した後脱臭脱硫処理等を行わなければならず、そのための装置が別途必要となる。しかも、この方法では水分に溶け込んでいる部分の硫化水素は除去することはできないことから期待するほどの大きな効果が得られないといった欠点がある。
【０００７】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的はコンクリート製下水管の腐食の原因となる硫化物含有廃水中の硫化水素を効果的にかつ経済的に除去することができる新規な廃水中の硫化水素除去装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、地中に埋設され、下水やビルピット等の一時貯槽内の汚水等の硫化水素を含んだ廃水を上方から取り込み、これらを落下させて下方から排出するための槽体内に、これを落下する廃水を通過させてその廃水中の硫化水素を生物学的に除去する好気性のイオウ酸化細菌を繁殖させた除去層を備えると共に、この除去層の下方にこの除去層を通過してきた空気を排気する排気手段を接続してなるものである。
【０００９】
すなわち、本発明は硫化水素が溶存している廃水を流すためのケーシング内に、好気性のイオウ酸化細菌を繁殖させた除去層を設けることにより、この除去層を廃水が通過する際に廃水中の硫化水素が、除去層のイオウ酸化細菌によって生物学的反応により、単体イオウや硫酸イオンに酸化されてからケーシング外へ排水されることになる。従って、この廃水中の硫化水素による、下水管気相部での硫酸の発生が大幅に抑制されることになり、コンクリート製下水管の腐食が未然に防止される。また、この除去層の下方に排気手段を接続することにより、常に除去層内には、廃水と共にイオウ酸化細菌にとって必要な空気、すなわち酸素が十分に流れ込み、かつ気液接触面積が大きくなって廃水に溶け込み、微生物に利用され易くなるため、好気性のイオウ酸化細菌が活発に活動して硫化水素の酸化が良好に行われることになる。また、これと同時に、廃水流入部で空気中に揮発した硫化水素も良く除去されることになる。さらに、本発明装置は地中に埋設されて用いられることから、地上の地形や建造物などに拘束されることなく、比較的容易に設置することができる。尚、本発明でいう廃水中の硫化水素とは溶存硫化物も含むものとする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を説明する。
【００１１】
図１は本発明に係る廃水中の硫化水素除去装置の一形態を示したものである。図示するように、この硫化水素除去装置は、既に地下に埋設されている圧送管ａとコンクリート製下水管ｂとの接続部付近、すなわち、上述したように、コンクリート製下水管ｂの腐食が発生しやすい嫌気性雰囲気と好気性雰囲気との境目付近に設けられようになっており、圧送管ａ側から送られてくる廃水中から硫化水素を除去してから既存のコンクリート製下水管ｂ側に流すようになっている。
【００１２】
この硫化水素除去装置は、地中に埋設されたプール状の槽体１の一端部上部にポンプ圧送によって上記圧送管ａから送られてきた廃水を取り込む導入管２が接続されると共に、その他端部底部に上記コンクリート製下水管ｂが接続されており、圧送管ａから送られてきた廃水を実線矢印に示すように、導入管２から内部に導入し、これを底部側に落下させて通過させた後、コンクリート製下水管ｂ側に流すようになっている。
【００１３】
また、この槽体１には好気性のイオウ酸化細菌が繁殖した除去層３が設けられている。この除去層３は槽体１の中間部を横断するように架け渡された網状体４の上に、例えば、図２に示すような、合成樹脂やステンレス等の耐食性の材料からなる網目状の円筒体５を多数、所定の高さになるように積み上げると共に、これら円筒体５の表面に上述したイオウ酸化細菌を繁殖させたものであり、槽体１内を通過する廃水を良好に通過させると共に、その通過中に廃水中の硫化水素を円筒体５の表面に繁殖させたイオウ酸化細菌によって単体イオウや硫酸イオン等に酸化させるようになっている。従って、従来のように、この廃水がコンクリート製下水管ｂに流れた後、好気性雰囲気となっても硫化水素が気相中に排出しなくなるため、気相中に露出した下水管表面に高濃度の硫酸が生成されることがなくなり、コンクリート製下水管の腐食が未然に防止されることになる。
【００１４】
また、この除去層３の上面には、多数の孔が穿孔された整流板６が設けられており、導入管２から導入された廃水が除去層３の全面に均一に分流されるようになっている。すなわち、この整流板６が無いと、導入された廃水が導入管２近傍に位置する除去層３の一部に集中してしまい、効果的な処理が行えなくなるからである。尚、この除去層３を構成する円筒体５の大きさや網目の荒さ、その材料としては、廃水を良好に通過させると共に、好気性のイオウ酸化細菌が良好に繁殖するものであれば、上述した形態に限定されるものではなく、例えば、多孔質のブロック体や網体を複数積層したものなどであっても良いことは勿論である。また、この整流板６としては、例えばパンチングメタル等を用いることができる。
【００１５】
この槽体１の下水管ｂが接続された側には、上下が開放した仕切り板１０によって水封部１１と、バイパス路１２が形成されている。この水封部１１は槽体１の底部の一部をさらに下方に窪ませ、その窪みに仕切り板１０の下端部を臨ませたものであり、槽体１の底部側へ流れ落ちた廃水を下水管ｂ側に流すと共に、後述する理由によって下水管ｂの気相部のガスが槽体１の底部側へ流入しないように防止するためのものである。一方、バイパス路１２は除去層３の上部空間と下水管ｂ側とを接続するようになっており、槽体１への廃水の導入量が急激に上昇したり、除去層３が目詰まりして廃水が除去層３を通過しきれなくなった際に、除去層３の上方の廃水を下水管ｂ側にバイパスするようになっている。また、この槽体１の底部には、これに接続された排気管１ａを介して排気手段７が設けられており、この排気手段７によって除去層３の下部空間のガスを強制的に抜き出して大気中に排気するようになっている。すなわち、この排気手段７はファン８と脱臭手段９とから構成されており、ファン８を駆動して除去層３の下部空間のガスを強制的に抜き出すと共に、脱臭手段９によってそのガス中の臭気成分を除去して脱臭を行った後、大気中に放出するようになっている。そして、この排気手段７によって、除去層３の下部空間が負圧になることにより図示点線矢印に示すように、槽体１において廃水中から気相中に拡散した硫化水素と、下水管ｂ内の空気及び大気中の空気がバイパス路１２に接続された空気供給管１３からバイパス路１２を通過して廃水と共に除去層３内に吸い込まれることになる。これによって、この除去層３内には充分な空気が流れ込んでこれに繁殖しているイオウ酸化細菌にも充分な酸素が供給されることになるため、イオウ酸化細菌の活動がより活発となり、硫化水素の酸化がより良好に行われることになる。なお、バイパス路１２から十分な空気が供給される場合は、空気供給管１３は省くことができる。また、このように、廃水を下向流で流すことにより、除去層３に均一に供給することができると共に、空気との接触面積を増大することが可能となり、より効率的な硫化水素の酸化作用を得ることができる。さらに、この槽体１内で廃水中から硫化水素が気相側に揮発しても、これが排気手段７によってバイパス路１２または空気供給管１３から取り込まれた空気と共に除去層３側に流れ込んで再度廃水中に溶解して処理されることになるため、排気手段７によってそのまま排気ガスとして大気に放出される量は殆どなくなる。尚、このように排気手段７によって大気中の空気や下水管ｂ内のガスを除去層３内に強制的に取り込むようにすることは、除去層３の廃水の通過を促進することとなり、これによって除去層３の目詰まりを効果的に抑制する働きも発揮する。
【００１６】
本発明はこのように構成したことから、従来深刻な問題であったコンクリート製下水管の微生物による腐食を容易かつ効果的に抑制することができる。しかも、動力といっても排気手段７を構成するファン８を駆動する程度の電力しか必要としないため、運転費用も安価なものとなり、極めて経済的である。また、イオウ酸化細菌は硫化物と空気（酸素）があれば、自然繁殖していくため、時間の経過と共にイオウ酸化細菌の層が厚くなっていくが、ある程度の厚さになると、除去層４から剥がれ落ちて廃水と共に流されてしまうことになるため、繁殖したイオウ酸化細菌の除去作業等を要せず、保守メンテナンスなどの手間は殆ど必要ない。また、本発明装置はその殆どが地中に埋設されるようになっていることから、地上の形状や建造物の有無などによって拘束されることなく殆どの位置に設置することができる。従って、これから建設される下水施設は勿論、過密都市に既に設置されている下水路にも容易に設置することができる。
【００１７】
次に、図３（ａ）〜（ｆ）は本発明に係る硫化水素除去装置の他の形態を示したものである。先ず、図３（ａ）に示す装置は、ビルやマンション等の高層、集合住宅の地下に設けられたビルピット等の汚水槽１４内の汚水を下水に流す前に、汚水中の硫化水素を予め除去するようにしたものである。すなわち、このような汚水中にもコンクリート製下水管の腐食を招くような硫化水素が含まれている場合があることから、本形態はこの汚水槽１４内に本発明装置を付設し、その汚水を処理してから下水管ｂ側に流すようにしたものであり、これによって下水中の硫化水素含量を大幅に減らすことができる。次に、図３（ｂ）は上述した排気手段７のファン８によって直接大気中の空気を取り込み、槽体１内のガスをその内部で循環させると共に、余剰のガスをバイパス路１２を通じて下水管ｂ側に排気するようにしたものであり、このようなガスの流れによっても槽体１中に充分な酸素と気相側中に揮発した硫化水素成分を取り込むようにすることが可能となる。また、図３（ｃ）はファン８で強制的に吸い込んだガスの一部を再び槽体１側に循環させたものであり、第一の形態よりさらに効果的な除去が期待できる。また、図３（ｄ）はバイパス路１２を独立して形成したものであり、除去層３が大型化して堅牢な槽体１が要求される場合などにはこのような形態が採用される。さらに、図３（ｅ）は、下水管ｂ内の空気を用いることによって空気供給管１３を省略したものであり、処理対象となる下水の量が少ない場合や下水管ｂの気相部の距離が長く充分な空気が得られる場合にはこのような形態とすれば、装置全体のコストダウンを達成できる。また、図３（ｆ）はさらに空気の循環方向を逆にしたものであり、このような形態によっても上記いずれの形態と同様な効果を得ることができる。
【００１８】
【実施例】
次に、本発明の具体的実施例を説明する。
【００１９】
直径４ｃｍ、長さ１ｍのガラス管内にイオウ酸化細菌が繁殖したカラムを形成し、このガラス管内に、硫化物を含んだ溶液（溶存硫化物：４０ｍｇ／ｌ）を空気と共に滞留時間（空塔時間／流量）１１．５分の条件で流し込み、これを流出してきた溶液中の溶存硫化物の量と、排気ファンの吐出口の硫化水素の濃度を測定したところ、流出溶液中の残存硫化物の量は７ｍｇ／ｌであり、流入前の溶存硫化物のうち、８０％以上が除去され、排気ファンの吐出口からは２５ｐｐｍの硫化水素が検出された。
【００２０】
この実験例からも明らかなように、本発明は廃水などに含まれている溶存硫化物をイオウ酸化細菌を用いることによって効果的に除去することが分かる。
【００２１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、以下に示すような優れた効果を発揮することができる。
【００２２】
１．硫酸の発生原因となる廃水中の硫化水素を効果的に除去することができるため、コンクリート製下水管の腐食を未然に防止することができる。
【００２３】
２．イオウ酸化細菌を用いて硫化水素を酸化するため、従来のような添加剤を用いた場合に比較して大幅にコストを低減することができる上に、後処理が困難な沈殿物も発生しない。
【００２４】
３．廃水をエアーレーションする方法に比べ、大きな圧損のブロアを必要とせず、動力運転費が安価となり、騒音も少ない。
【００２５】
４．空中に揮発した硫化水素も再度溶解して処理されるため、排気ガスへの硫化水素漏洩が極めて小さくなるため、悪臭などによる地域環境の悪化を招くことがない。
【００２６】
５．槽体全体が地中に埋設されるようになっていることから、地上の形状や建造物の有無などによって拘束されることなく殆どの位置に設置することができるため、これから建設される下水道施設は勿論、過密都市に既に設置されている下水路にも後から容易に付設することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の一形態を示す全体図である。
【図２】除去層を構成する円筒体の一形態を示す斜視図である。
【図３】本発明装置の他の形態を示す全体図である。
【図４】従来の下水管構造の一形態を示す概念図である。
【符号の説明】
１  槽体
３  除去層
５  円筒体
６  整流板（パンチングメタル）
７  排気手段
12  バイパス路
ａ  圧送管
ｂ  下水管
【図１】
0003823350.tif 000002
【図２】
0003823350.tif 000003
【図３】
0003823350.tif 000004
【図４】
0003823350.tif 000005