JP2000279995A - 排水浄化方法とその装置 - Google Patents

排水浄化方法とその装置

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JP2000279995A JP8909099A JP8909099A JP2000279995A JP 2000279995 A JP2000279995 A JP 2000279995A JP 8909099 A JP8909099 A JP 8909099A JP 8909099 A JP8909099 A JP 8909099A JP 2000279995 A JP2000279995 A JP 2000279995A
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尚人 岡本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 食品工場における排水浄化プロセスにおい
て、産業廃棄物を形成する余剰汚泥の削減、適性制御に
より安定運転を可能とするとともに、有用資源回収によ
る分解負荷削減を可能とした沈澱槽不要の省スペース高
能率の排水浄化方法とその装置を提供する。 【構成】 本発明の排水処理装置は、工場排水の水質調
整をする水質調整槽10と、水質調整処理水10aを凍
結濃縮する凍結分離部11と、該凍結分離部11より分
離された低温濃縮水11aを薬品凝集を含む電解処理に
よる凝集処理と浮上処理を行う電解処理部13と、該電
解処理部13より得られた電解水13aの固定微生物処
理とオゾン処理よりなる微生物化学処理部30とより構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、食品工場の排水処
理プロセスにおける排水処理に関し、特に排水中に含ま
れるCOD、BOD成分やヘキサン抽出物、全りん、全
窒素等の分解除去を可能とする排水浄化方法とその装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の食品工場の廃水処理は、前処理と
BOD成分の除去を目的とする主処理との組合せが考え
られ、前処理としてはSS除去を前提とした普通沈澱と
薬品凝集沈澱があり、油分除去には自然浮上と薬品凝集
による浮上分離等がある。BOD成分の除去を目的とす
る主処理はPH調整を含む活性汚泥法による処理があ
る。
【0003】上記活性汚泥法による従来の処理プロセス
は、図4に見るように原水である排水を導入する調整槽
(最初沈澱池)50より曝気槽51を経由して沈澱槽
(最終沈澱池)52を経て、最終処理水と余剰汚泥を得
る工程を示すことができる。上記調整槽50は予め液状
の均一化と栄養源の添加とPH調整された槽で、該調整
槽の経由後SS除去を行ない、次の曝気槽51にその一
定量を連続的に給液する。曝気槽51では上記給液され
た排水は予め集殖されならされた好気性細菌集団(活性
汚泥)により有機性物質が酸化分解される。次に活性汚
泥と排水の混合液を沈澱槽52へ導入させ、活性汚泥を
上澄液より分離自然沈降させる。その際、BOD成分の
殆どは浄化され上澄液は処理水として放水されるととも
に、沈降汚泥の一部は返送汚泥のとして曝気槽51へ還
流循環使用して曝気槽内の活性汚泥濃度を一定に保持さ
せており、曝気槽51内での汚泥増殖量は余剰汚泥とし
て脱水乾燥焼却処分している。
【0004】上記活性汚泥による浄化の機構は、活性汚
泥を細菌、原生動物、かび、藻類の混合培養系で構成し
前記細菌によりフロックを形成させている。該フロック
に有機物を吸着させ、該有機物を自己繁殖に必要な炭酸
ガスと水とに酸化分解させる。即ち、排水中のBOD成
分は分解され菌体に取り込まれ余剰汚泥を発生し、分解
されたBOD成分の30〜50%が菌体増殖に使用され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記活性汚
泥法による微生物処理方法では、沈澱槽52、曝気槽5
1等に広大なスペースを必要とするとともに、上記のよ
うに相当量の余剰汚泥を発生し産業廃棄物処理の問題を
発生している。また、従来の処理方法では、急激な流
量、濃度変動、毒物の流入があるとバルキング、汚泥の
浮上、汚泥の解体等の異常現象を惹起する問題があり、
また、季節変動による微生物活性制御が不安定になる問
題を抱えている。また、同上処理方法による場合、蛋白
質、油脂、繊維等、利用価値の高い有用資源も廃水処理
の対象になる問題がある。
【0006】本発明は、上記問題解決のためなされたも
ので、食品工場における排水浄化プロセスにおいて、産
業廃棄物を形成する余剰汚泥の削減、適性制御により安
定運転を可能とするとともに、有用資源回収による分解
負荷削減を可能とした沈澱槽不要の省スペース高能率の
排水浄化方法とその装置の提供を目的としたものであ
る。
【0007】
【問題を解決するための手段】そこで、本発明の排水浄
化方法は、食品工場排水処理プロセスにおける排水浄化
方法において、工場排水を水質調整して得られた水質調
整水を凍結濃縮をする工程と、凍結濃縮により得られた
濃縮水を薬品処理により凝集させた後、低温下で電気分
解して酸素と水素の気泡を発生させバブリング処理する
薬品処理を含む電解処理工程と、電解処理水を加温下で
の温熱通水して固定温熱微生物処理をする微生物処理工
程と、脱臭、脱色、汚泥削減をするオゾン処理工程と、
により浄化処理をするようにしたことを特徴とする。
【0008】上記請求項1記載の発明により、工場廃水
の水質調整をしたあとの処理水を凍結濃縮により浄化負
荷の減容を可能にしたため浄化ロスを削減できる。そし
て前記低温濃縮水の薬品処理により得られた凝集処理水
の電気分解により、微細気泡からなる酸素ガスと水素ガ
スをそれぞれ陽極と陰極より発生させ、前記凝集処理水
を上部よりゆるやかに供給し、下部より発生させたガス
と対向流により接触させることにより、排水中の懸濁態
状のSSや油脂成分、難溶性BOD成分、COD成分、
ヘキサン抽出物、全りん、全窒素等を前記微細気泡に効
果的に吸着バブリング除去させ、さらに水中に存在する
細菌類の組織中でも水の電気分解を起こし菌体を破壊さ
せ、従来の不安定運転に代わる排水の安定処理を可能に
し、ついで次段の微生物処理工程に移行させたものであ
る。
【0009】上記低温濃縮水の電気分解に際しては、電
解処理前のPHを弱酸性に調整し、電解処理後のPH値
の測定により電解処理の程度を把握し、このPH値によ
り電解処理を完了したとして電解水を次の工程に移行さ
せるようにしても良い。
【0010】なお、上記濃縮排水の電気分解は、陽極、
及び陰極より発生する酸素ガス、水素ガスよりなる微細
気泡を利用する一方、それと同時に内蔵する種々のイオ
ン系分子の溶出により全ての物質が活性化した状態で酸
化・還元反応が頻繁に起こり、その結果凝集結合も促進
され、前記発生したコロイダルエアを吸着し、バブリン
グ浮上を起こし分離されるようにしたものである。上記
機能構成を持つ電気分解を利用したコロイダルエアによ
るバブリングは、有機性排水の微生物処理を除き、単独
で凝集分離、浮上分離、酸化・還元作用を同時複合して
行なうことが出来、除去成分が異なっても処理方式を変
える必要がない。
【0011】即ち、排水に凝集剤を添加して通電すると
マイナスに帯電し、互いに反発分散していた汚泥物質の
電荷は中和され、吸着凝集、凝結しフロックの形成を促
進する。また、排水を電解する電極では、直接的に汚泥
物質の陽極酸化分解と陰極還元分解が起こり、排水中の
BOD、COD成分の浄化及び排水色度の低減もでき
る。また、排水中の油成分は微細化しエマルジョン化し
て、一般的には困難であるこの微細油粒子に帯電してい
るマイナス電荷を電解により中和して吸着成長させ油水
の分解ができる。また、排水中のアンモニア性窒素に対
しては、酸化反応により分解し、また、燐イオン物質は
凝集剤を介して燐酸塩として分離できる。また、酸化還
元作用により陽極表面においては化学物質の酸化を、ま
た、陰極表面においては還元を行なわせるようにし、例
えば、シアン化合物のような有毒物質を塩化ナトリウム
の添加後の電気分解により破壊できる。また、無機性還
元物質を含む排水、特にイオン状の物質(硫化物、亜硫
酸、チオ硫酸、亜砒酸)をCOD成分の低い水質まで効
率よく処理できる。
【0012】また、上記オゾン処理により脱臭、脱色、
余剰汚泥の消滅破壊を可能にして余剰汚泥の増殖を抑え
ている。
【0013】また、請求項1記載の温熱通水の熱源に
は、凍結濃縮用冷凍サイクルの排熱を使用するようにし
たことを特徴とする。
【0014】上記請求項2記載の発明により、排水の凍
結濃縮水を得るための冷凍サイクルにおける排熱を微生
物処理の温熱通水の加熱用熱源に使用するようにしてあ
るため、効率の良い熱回収を図ることが出来る。
【0015】また、請求項1記載の固定温熱微生物処理
は、好気性生物処理とそれに続くオゾン処理を組み合わ
せ、固定化した微生物カラムに処理水を通水してCO
D、BOD成分、全りん、全窒素を分解し除去させると
ともにオゾン水を通水し汚泥を破壊し除去させるように
したことを特徴とする。
【0016】上記請求項3記載の発明により、汚泥負荷
の削減、生物化学反応の迅速化、及び固液分離の迅速化
を図るべく、微生物を固定化した微生物充填カラムに前
記電解水を加熱通水(約35℃)し、更に冷却(約10
℃)してオゾンガスを溶解して得られたオゾン水を通水
することにより余剰汚泥の削減、及び従来の沈澱槽を不
要にした。
【0017】排水の微生物処理には、低濃度、低負荷排
水に加熱下(約35℃)で適用してCOD成分を除去す
る嫌気性処理法と、BOD成分及び全りん、全窒素を除
去する好気性処理法があるが、上記請求項3記載の発明
においては好気性処理法により前記低濃度の有機排水に
なっている前記電解水を約35℃の加熱下で向流通水さ
せ、COD、BOD成分、ヘキサン抽出物、全りん、全
窒素の除去をはかるとともに、オゾン水の低温下での通
水により余剰汚泥の破壊除去を図ったものである。
【0018】上記請求項1記載の排水浄化方法を使用し
た排水浄化装置は、水質調整槽と、水質調整水を凍結濃
縮して低温濃縮水を得るようにした凍結分離部と、前記
低温濃縮水をPH調整、薬品凝集、粒子成長性沈澱させ
る薬品処理部を前段に持つとともに薬品処理水を電気分
解して酸素と水素の気泡を発生させ排水中の懸濁態S
S、化学的酸素要求量CCD成分、生物化学的酸素要求
量BOD成分、ヘキサン抽出物、全りん、全窒素等を前
記気泡に付着させて浮上させる電解処理部と、該電解処
理部による電解水を固定微生物処理及びオゾン処理をす
る微生物化学処理部とより構成し、上記微生物化学処理
部は、好気性生物を固定化したカラムと該カラムに前記
電解水を加熱通水してBOD成分、COD成分、全り
ん、全窒素を分解させる加熱循環通水部と、冷却通水し
てオゾンガスを溶解して作成して余剰汚泥の分解と脱
色、脱臭をするオゾン水循環通水部とより構成したこと
を特徴とする。
【0019】また、請求項4記載の凍結分離部の冷凍サ
イクルの排熱部と加熱循環通水部の温熱源間にヒートポ
ンプを介在させたことを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図1
は、本発明の排水浄化装置の概略の構成を示す図で、図
2は図1の電解処理部の一実施形態を示す図で、図3は
図1の微生物化学処理部の一実施形態を示す図である。
【0021】図1に示すように、本発明の排水浄化装置
は、工場排水の水質調整をする水質調整槽10と、水質
調整処理水10aを凍結濃縮する凍結分離部11と、該
凍結分離部11より分離された低温濃縮水11aをPH
調整と凝集剤による薬品凝集する図示していない薬品処
理部と、薬品処理水を電解浮上処理する浮上処理部とよ
りなる電解処理部13と、該電解処理部13により電解
処理された電解水13aの固定微生物処理とオゾン処理
をする微生物化学処理部30とより構成する。上記構成
により、当該工場排水の水質調整を水質調整槽10で行
った後、水質調整槽10aを下流の凍結分離部11と、
薬品処理部と浮上処理部とよりなる電解処理部13によ
り凝集汚泥の除去とSS、COD、BOD成分、ヘキサ
ン抽出物、全りん、全窒素の浮上分離及び特定有用物質
の回収をする電解処理をなし、低濃度の有機排水となっ
た前記電解水を微生物化学処理部30において、固定微
生物処理でCOD成分、BOD成分及び全りん、全窒素
の除去をなし、オゾン処理により脱臭、脱色及び余剰汚
泥の破壊をさせるようにしたものである。
【0022】即ち、工場排水の水質処理をした水質調整
水10aを凍結分離部11で凍結用冷凍サイクル12に
より氷結晶(氷水11b)を分離析出して減容した低温
濃縮水(0℃〜10℃)11aを分離する。ついで、該
低温濃縮水11aを薬品処理部と浮上処理部とよりなる
電気処理部13で陽極と陰極に直流電圧を印加して電解
処理をする。上記電解処理は低温濃縮水の温度制御を適
宜最適に制御し、さらに薬品処理部により凝集処理水を
上部より低速で導入して電解させることにより、エアと
前記処理水が対向流で接触して電解効率を最上に上げる
ことができる。上記電解処理は、陽極、及び陰極より発
生する酸素ガス、水素ガスよりなる微細気泡を利用する
一方、それと同時に内蔵する種々のイオン系分子の溶出
を介して全ての物質を活性化した状態で酸化・還元反応
を頻繁に惹起させ、その結果凝集結合も促進され、前記
発生したコロイダルエアを吸着し、バブリングによる浮
上分離及び特定有用物質の回収を可能にしたものであ
る。上記機能構成を持つ浮上処理を含む電解処理は、低
温濃縮水に対して行なわれるため、効率的に行なわれ、
有機性排水の微生物処理を除き、単独で凝集分離、浮上
分離、酸化・還元作用を同時複合して行なうことが出
来、除去成分が異なっても処理方式を変える必要がな
く、排水中の懸濁態状のSS、BOD、COD成分等の
浮上分離処理を可能にしている。
【0023】上記電解処理についで、電解処理水13a
を微生物化学処理部30に導入する。そして、前記凍結
分離部11の冷凍サイクル12との間に形成されたヒー
トポンプにより排熱を熱源として使用して電解水13a
加熱して、さらに微生物の分解に必要な酸素を供給して
微生物固定カラム15に温熱向流通水を循環させてCO
D、BOD成分、ヘキサン抽出物、全りん、全窒素等の
分解をして処理水を放流水15bとして排出する。つい
で、オゾン水の循環通水により脱臭、脱色、カラム内の
菌体の破壊除去をなし、残留汚泥の削減を図るように構
成する。
【0024】図2には、図1の電解処理部13の一実施
形態を示してある。図に見るように、薬品処理部27と
浮上処理部28とよりなる。薬品処理部27で、低温濃
縮水11aにPH調整剤21と凝集剤22bを混合して
調整槽23で撹拌調整したのち、フロキュレータ24で
凝集剤22aを追加混合させ低温濃縮水内に内蔵する汚
泥の凝集、凝結化を図る。ついで前記凝集凝結フロック
化した汚泥を含む処理水を浮上処理部28に導入させ、
ガス発生用電源25を介して電極26cで微細気泡を発
生させ、前記フロックを浮上させ、スキーマ26aで掻
き取りフロス貯槽26bに汚泥を貯留させるとともに、
電解処理した電解水13aを微生物化学処理部30へ導
入するようにしてある。
【0025】図3には、図1の微生物化学処理部30の
一実施形態を示してある。図に見るように、微生物化学
処理部30は、好気性生物を固定したカラム15と、電
解処理部13より導入された電解水13aを加熱(約3
5℃)して前記カラムに向流通水、循環させてBOD成
分、COD成分、全りん、全窒素を分解させる加熱循環
通水部30aと、冷水にオゾンガスを溶解したオゾン水
を前記カラムに向流通水、循環させて脱色、脱臭、及び
カラム内の菌体を破壊するオゾン水循環通水部30bと
より構成し、運転時には微生物処理モードとオゾン処
理、汚泥破壊モードを使いわけして、導入された低濃度
の有機排水の仕上げ浄化と菌体破壊を図り、残留汚泥の
削減を図ったものである。
【0026】上記加熱循環通水部30aは、電解水13
aを冷凍サイクル12よりの排熱及び氷水11b冷熱の
供給を受て温度調整(約35℃)するとともに脱気する
加熱槽14と、エアを圧入して酸素を電解水に供給する
エゼクタ17とポンプ18とより構成し、オゾン水循環
通水部30bは、氷水11bにより冷熱の供給受け冷水
を形成する温度調整冷水タンク16と、オゾンガスを吹
き込むエゼクタ20とポンプとより構成する。運転に際
しては、上記加熱循環通水部30aとカラム15とを使
用して温熱電解水を循環させて、BOD、COD成分、
全りん、全窒素を分解除去する下記に示す微生物処理モ
ードと、オゾン水循環通水部30bとカラム15とを使
用して電解水の脱色、脱臭を図るとともに、カラム15
内の菌体破壊を図り余剰汚泥の削減を図るべく循環経路
を形成したなかで下記に示すオゾン処理、汚泥破壊モー
ドで運転する。 微生物処理モード;電解処理部13からの電解水13a
を加熱槽14に導入して通水加熱部14aにより約35
℃加熱し、エゼクタ17へ導入し酸素補給用のエアを吸
込み、ミキシングポンプ18を介して酸素抱和排水14
bを形成する。酸素抱和排水14bをカラム15に導入
し、カラム15内に固定した好気性生物により微生物処
理して微生物処理循環水15aを加熱槽14に還流循環
させるとともに、その一部を放流水15bとして外部へ
放流する。 オゾン処理、汚泥破壊モード;冷水タンク16で冷温部
16aより冷熱の補給を得た冷水はエゼクタ20でオゾ
ンガスを吸入しミキシングポンプ19でオゾン抱和水1
6cを形成する。オゾン抱和水16cをカラム15に導
入させ、カラム内の菌体を破壊させ、オゾン処理水16
bを冷水タンク16に還流循環させるとともに、オゾン
処理水を槽14へ返送する。
【0027】
【実施例】以下に本発明の排水浄化装置による、さつま
いも澱粉製造工場における排水処理結果の実施例を示
す。 1、原水;BOD810mg/l、COD220mg/l、ヘキサン抽出物
質5mg/l、全りん5mg/l、全窒素17mg/l 2、氷水;BOD8mg/l、COD2mg/l、ヘキサン抽出物質<
1mg/l、全りん<5mg/l、全窒素0.44mg/l 3、濃縮水;BOD2500mg/l,COD440mg/l,ヘキサン抽出
物質7mg/l,全りん11mg/l全窒素33mg/l 4、電解水;BOD1200mg/l、COD210mg/l、ヘキサン抽出
物質<1mg/l、全りん1.8mg/l,全窒素14mg/l 5、微生物化学処理水;BOD10mg/l、COD10mg/l、ヘ
キサン抽出物<1mg/l、全りん<0.06mg/l、全窒素0.44mg/l、
一般生菌数<10個/ml
【0028】
【効果】上記構成により以下の効果を奏する。 1、SS、COD、BOD成分、ヘキサン抽出物質、全
りん、全窒素の分解除去により水質汚染物質の減容が可
能である。 2、一般生菌数の削減により余剰汚泥の減容が可能であ
る。 3、沈澱槽不要による省スペース化が可能である。 4、濃縮水の温度制御による分解効率の維持による安定
運転が可能である。 5、冷水、油脂の回収により有用資源回収が可能であ
る。 6、凍結により得られた氷を空調の熱源として利用可能
である。 7、凍結により生成される排熱を微生物処理の熱源とし
て利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排水浄化装置の概略の構成を示す図で
ある。
【図2】図1の電解処理部の一実施形態を示す図であ
る。
【図3】図1の微生物化学処理部の一実施形態を示す図
である。
【図4】従来の排水処理の概略の構成を示す模式図であ
る。
【符号の説明】
10 水質調整槽 10a 水質調整水 11 凍結分離部 11a 低温濃縮水 11b 氷水 12 冷凍サイクル 13 電解処理部 13a 電解水 14 加熱槽 14a 通水加熱部 14b 酸素飽和排水 15 カラム 15b 放流水 16 冷水タンク 17、20 エゼクタ 18、19 ミキシングポンプ 30 微生物化学処理部 30a 加熱循環通水部 30b オゾン水循環通水部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 9/00 502 C02F 9/00 502P 502R 502Z 503 503C 1/22 1/22 Z 1/24 1/24 C 1/463 1/52 C 1/465 1/78 1/52 3/06 1/78 1/46 102 3/06 (72)発明者 岡本 尚人 東京都江東区牡丹2丁目13番1号 株式会 社前川製作所内 (72)発明者 山上 伸一 東京都江東区牡丹2丁目13番1号 株式会 社前川製作所内 Fターム(参考) 4D003 AA01 BA02 CA02 CA03 CA10 DA28 DA30 4D037 AA13 AB01 AB02 AB03 AB06 AB12 AB15 AB18 BA03 BA21 BB06 CA04 CA07 CA08 CA12 CA14 4D050 AA13 AB01 AB03 AB04 AB07 AB12 AB17 AB20 BB02 CA01 CA04 CA10 CA13 CA16 CA17 CA20 4D061 DA08 DB19 DC01 DC03 DC04 DC06 EA08 FA01 FA11 FA14 FA15 FA16 FA20 4D062 BA12 CA04 EA12 EA33 FA13

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 食品工場排水処理プロセスにおける排水
    浄化方法において、 工場排水を水質調整して得られた水質調整水を凍結濃縮
    する工程と、凍結濃縮により得られた濃縮水を薬品処理
    により凝集させた後、低温下で電気分解して酸素と水素
    の気泡を発生させバブリング処理する薬品処理を含む電
    解処理工程と、電解処理水を加温下で温熱通水して固定
    温熱微生物処理をする微生物処理工程と、脱臭、脱色、
    汚泥削減をするオゾン処理工程と、により浄化処理をす
    るようにしたことを特徴とする排水浄化方法。
  2. 【請求項2】 前記温熱通水の熱源には、凍結濃縮用冷
    凍サイクルの排熱を使用するようにしたことを特徴とす
    る請求項1記載排水浄化方法。
  3. 【請求項3】 前記固定温熱微生物処理は、好気性生物
    処理とそれに続くオゾン処理を組み合わせ、固定化した
    微生物カラムに処理水を通水してCOD、BOD成分、
    全りん、全窒素を分解し除去させるとともにオゾン水を
    通水し汚泥を破壊し除去させるようにしたことを特徴と
    する請求項1記載の排水浄化方法。
  4. 【請求項4】 食品工場の排水処理装置において、 水質調整槽と、水質調整水を凍結濃縮して低温濃縮水を
    得るようにした凍結分離部と、前記低温濃縮水をPH調
    整、薬品凝縮、粒子成長性沈澱させる薬品処理部を前段
    に持つとともに薬品処理水を電気分解して酸素と水素の
    気泡を発生させ排水中の懸濁態SS、化学的酸素要求量
    COD成分、生物化学的酸素要求量BOD成分、ヘキサ
    ン抽出物、全りん、全窒素等を前記気泡に付着させて浮
    上させる電解処理部と、該電解処理部による電解水を固
    定微生物処理及びオゾン処理をする微生物化学処理部と
    より構成し、 上記微生物化学処理部は、好気性生物を固定化したカラ
    ムと該カラムに前記電解水を加熱通水してBOD成分、
    COD成分、全りん、全窒素を分解させる加熱循環通水
    部と、冷却通水してオゾンガスを溶解して作成し、余剰
    汚泥の分解と脱色、脱臭をするオゾン水循環通水部とよ
    り構成したことを特徴とする排水浄化装置。
  5. 【請求項5】 前記凍結分離部の冷凍サイクルの排熱部
    と加熱循環通水部の温熱源間にヒートポンプを介在させ
    たことを特徴とする請求項4記載の排水浄化装置。
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