JP2001137877A

JP2001137877A - 水質浄化装置

Info

Publication number: JP2001137877A
Application number: JP32579499A
Authority: JP
Inventors: Fumio Omori; 文雄大森; Hiroshi Takahashi; 弘高橋; Yoshikuni Yamazaki; 好訓山崎; Isao Sunami; 勲角南; Tsutomu Nanba; 勉難波
Original assignee: MASUMOTO YOSHIO
Current assignee: MASUMOTO YOSHIO
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2001-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】長期にわたって浄化作用を発揮する水質浄化
装置を提供する。【解決手段】浄化処理水中に回転可能に支持されたメ
ッシュ容器５中へ生物保持担体18を充填し、該メッシュ
容器を外部の回転駆動手段によって回転させて生物保持
担体に保持された生物(藻類、微生物)により水質浄化す
ることを特徴とする水質浄化装置であり、回転駆動手段
が水車、原動機又は電動機であって、水車の場合回転駆
動力が水流又は揚水タンクからの落下水流である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種汚水を浄化す
る水質浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般廃棄物の焼却灰や産業廃棄物等の最
終処分場からの排水、養豚、養鶏、酪農場からの処理排
水、一般家庭や公衆浴場からの生活排水、食品加工場、
醸造工場等の食品製造業排水、ゴルフ場や農場からの農
薬を含む排水等処理しなければならない排水は多い。ま
た、これらが流入する河川、湖沼等においては現在より
も更に浄化することの必要性が指摘されている。河川の
水質浄化に有機物を分解する微生物が関与していること
はよく知られている。また、その場合に河川水を揚水す
るために堰を設けて、堰の上下間に生じる落差を河川エ
ネルギーとして使用して、堰の下流で揚水された水を生
物による分解で浄化する試みもなされている(特開平7-1
12195号)。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように各種排水
や河川水等の浄化に従来より微生物が利用されてきた。
粒状や糸状、網状等の生物保持担体に対して微生物を保
持させることが一般的になされている。縦型の通水性筒
状体中に生物保持担体を充填して対流や自然流下によっ
て汚水を浄化しようとする試みが多くみられる(例えば
特開平6-23382号、特開平6-343974号)。しかし、汚水中
の浮遊成分や微生物の死骸等が生物保持担体の表面を覆
ったり、充填層の間隙や網状体の目を塞いで通水間隙を
狭くしたり通水不能にして、充分に浄化作用をしなくな
る。そこで、長期にわたって浄化作用を発揮する水質浄
化装置の提供を検討した。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を検討した結
果、浄化処理水中に回転可能に支持されたメッシュ容器
中へ生物保持担体を充填し、該メッシュ容器を外部の回
転駆動手段によって回転させて生物保持担体に保持され
た生物(藻類、微生物)により水質を浄化することを特徴
とする水質浄化装置とした。メッシュ容器中に１〜150m
mφの生物保持担体を流入水量の0.1〜90％充填する。浄
化処理水は本発明の場合、水槽、あるいはメッシュ容器
が回転可能な容積を有する窪みに存在させる。水槽の容
量の６倍程度まで水を浄化することができる。水槽があ
まり小さいと処理時間が長時間となって現実的でなく、
あまり大きいと生物保持担体と充分に接触しないので浄
化効果が充分に得られない。

【０００５】生物保持担体は、湖沼浚渫泥土と煉瓦屑、
粘土、長石、珪石の内の一種又は二種以上の混合物を成
形焼結して得られる多孔質焼結造粒体(セラミックス)が
好ましい。これには生物に好適な無機質の栄養分(リ
ン、鉄、カルシウム、カリウム、ナトリウム、マグネシ
ウム)を含んでいる。この生物保持担体は、粒径が１mm
φよりも小さいとこれを収容するメッシュ容器の網目を
小さくしなければならなくなり、回転・揺動しても処理
水が充分に生物保持担体と接触できなくなり、メッシュ
容器を避けて流れるようになる。粒径が150mmφよりも
大きいと、粒子の接触面積が小さくなり、浄化効率が低
下する。多孔質焼結造粒体と活性炭、間伐材炭等の炭の
内の一種又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。

【０００６】また、生物保持担体の充填は一日当たり流
入水量の0.05％以上が好ましく、より好ましくは0.1％
以上である。また、一日当たり流入水量の90％以下が好
ましく、生物保持担体があまり少ないと処理水が充分に
接触しないし、多すぎると不経済である。最も好ましい
のは10％程度以下である。多孔質焼結造粒体の他に活性
炭、間伐材炭等の炭の内の一種又は二種以上のいずれか
を組み合わせて用いる。

【０００７】ここにいう回転駆動手段には、水車、原動
機、電動機等を用いることができる。水車の場合、回転
駆動力は流水の水力、又は揚水タンクからの落下流水の
水力を採用することができる。前者の流水は本発明の装
置を設置する場所に充分な水流が生じる場合に利用でき
る。揚水タンクからの落下水流を利用するには、メッシ
ュ容器よりも高い位置へ揚水タンクを設ける。前記電動
機又は揚水タンクへ水を揚げる揚水電動機には、太陽光
発電装置からの電力を採用することができる。

【０００８】より具体的な本発明の水質浄化装置は、汚
水受水槽、駆動用水車、貯水処理槽を上位から順次配置
し、汚水受水槽からの汚水を水車に導く導水管を設け、
貯水処理槽中に複数の横型メッシュ容器を設けて該メッ
シュ容器中に生物保持担体を充填し、駆動用水車とメッ
シュ容器間をチエン、ベルト等の連結手段で連結した構
造である。

【０００９】上記装置において浄化処理水槽の水面に発
生する浮遊物を収集するためにかき寄せ板を装着した。
更に、浄化処理水槽の底部に沈殿物を収集するためのス
クラバーを装着したり、浄化処理水槽中にエアレーショ
ン装置を設けると更に浄化能を高めることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１、図２は本発明の水質浄化装
置の第１実施例であって、図１は正面図、図２は側面図
である。この水質浄化装置は、最上部に汚水受水槽１が
あり、その下方へ駆動用水車２、貯水処理槽３を上位か
ら順次配置している。汚水受水槽１から下方へ汚水を水
車に導く導水管４を設けている。導水管４は駆動用水車
２の上部で複数に分岐している。貯水処理槽３は中に複
数の横型メッシュ容器5a〜5cを設けて該メッシュ容器中
に生物保持担体10を充填している。駆動用水車２とメッ
シュ容器5c間をチエン６の連結手段で連結した構造であ
る。横型メッシュ容器5a〜5cを連動させて回転するため
にチェン7a,7bが各メッシュ容器5a〜5c間に張架されて
いる。

【００１１】汚水受水槽１には汚水注入管９が側面に配
管され、上部より汚水が注ぎ込まれる。汚水受水槽１と
駆動用水車２との間の導水管４は、上端が汚水受水槽１
の上部に開口しており、下端は複数に分岐して駆動用水
車２の羽根８上に開口している。汚水受水槽１に汚水注
入管９を通って汚水がほぼ満タンになると、導水管４を
通って駆動用水車２の羽根８上に流下し、水力で駆動用
水車２を回転させる。駆動用水車２の羽根８は断面くの
字形状に形成されており、流水を受けて駆動用水車２を
効率よく回転させることができる。

【００１２】貯水処理槽３中にはかき寄せ板を設けて水
槽上部の浮遊物質を除去したり、貯水処理槽３の底部に
蓄積する沈殿物を収集するためのスクラバー19や、貯水
処理槽３中にエアレーション装置14を設ける。かき寄せ
板についてはメッシュ板を水槽の一方から他方へ掃引す
る構造等の簡易構造であるから図示することを省略す
る。

【００１３】底部に蓄積する沈殿物を収集するためのス
クラバー19は種々の構造が考えられる。図１,図２に示
す例では貯水処理槽３中をチェン10で掃引板11が移動す
る構造である。チェン10を張架しているスプロケット12
のうち最上部のスプロケット12ａは水面上に設けている
ので、掃引板11によって集められた沈殿物が貯水処理槽
３の一部に槽壁を低くして設けられた沈殿物取出し口13
から取り出される。

【００１４】図３はスクラバー19のチェン10を張架して
いるスプロケット12の内の最上部のスプロケット12ａに
続くスプロケット12ｂを横型メッシュ容器5a〜5cの下方
に配置してチェン10が水槽底部のみを周回する構造とし
た例である。

【００１５】エアレーション装置14は、図１,図２に示
す例では装置最上部に設けたソーラー発電パネル15から
の電力によって駆動するポンプ16が貯水処理槽３中に設
置され、その空気取り入れ口17が貯水処理槽３中からパ
イプで外部へ開口している。また、図３の5a〜5cに示す
ようにメッシュ容器に空気取込みポケット羽根を取付け
メッシュ容器を水没させずに設置し、ポケット羽根が水
面上に出たとき空気を取込み水中でこの空気を放出する
例である。

【００１６】メッシュ容器中に充填した生物保持担体18
の作成は次のようにして行った。ここで用いた生物保持
担体18は多孔質焼結造粒体であって、成形素地を作成し
乾燥後、電気炉で焼成する。原料には廃棄処理の必要な
湖沼浚渫泥土を用いることができ、ここでは児島湖浚渫
泥土を採用した。これに強度等の品質を高めるために粘
土(カオリン)を10％加え、同時に廃棄処理の必要な煉瓦
屑を径１mm以下に粉砕したものを加えて混練した。表１
に５種の配合例を示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】上記各種配合のもののうちNo.２と３に気
泡連行材を含有する水を外掛けで20％加え、その他のも
のには外掛けで15％の水を加えてミキサー中で混練し
た。このようにして得た圷土を押出し成型機にチャージ
して15mmφの口金で15mmφ×30mmのカリントウ状に成形
した。その後、素地成形体を３日間室内に置いて乾燥さ
せた。乾燥後の素地のうちNo.1とNo.２のものを1080℃
のロータリーキルンで１時間焼成して生物保持担体とし
た。また、No.3については1150℃のトンネルキルン中で
36時間（最高温度保持時間2時間）焼成して生物保持担
体とした。また、No.4については1450℃のトンネルキル
ン中で36時間（最高温度保持時間2時間）焼成して生物
保持担体とした。また、No.5については1100℃のロータ
リーキルンで3時間焼成して生物保持担体とした。得ら
れた各生物保持担体の嵩比重、気孔率、摩耗減量等の性
状の測定結果を表２示す。

【００１９】

【表２】

【００２０】次に、上記水質浄化装置を管理型産業廃棄
物最終処分場のダムの水の浄化試験に使用した。一般に
産業廃棄物最終処分場のダムの水は凝集沈殿剤を含有し
ている。一旦排出水を水深20ｍ程度のダムに貯めてお
き、上澄みを公共の河川に放流している。今回実験のた
めダムの底に汚水採取用の抜き孔をあけて１分間当たり
10〜20リットルの試験用汚水を抜き取るようにした。本
発明の水質浄化装置をダム底から30m下の水路に設置
し、試験用汚水を汚水受水槽１に供給した。導水管４上
端は汚水受水槽１の上部に開口しており、下端が複数に
分岐して駆動用水車２の羽根８上に開口しているので、
汚水受水槽１に汚水注入管９を通って汚水がほぼ満タン
になると、導水管４を通って駆動用水車２の羽根８上に
流下し、水力で駆動用水車２を回転させた。

【００２１】駆動用水車２によって回転する貯水処理槽
３中の３連の横型メッシュ容器5a〜5cの容積を各144リ
ットルとしたので、前記生物保持担体のうち、No.３の
嵩比重0.8のもので100Kg、No.２の嵩比重1.2のもので15
0Kg、No.１の嵩比重1.6のもので200Kg充填できる。ま
た、水槽の寸法は幅２ｍ、長さ2.4ｍ、高さ１ｍであ
る。

【００２２】生物保持担体No.３の嵩比重0.8のものを各
横型メッシュ容器に100Kgづつ充填し、装置を運転した
場合の水質測定を行い、汚水受水槽１の汚水と貯水処理
槽３のオーバーフロー水を一週間ごとに採取して水質検
査した。その結果を表３に示す。

【００２３】

【表３】

【００２４】表３の結果から明らかなように、ＳＳ,Ｃ
ＯＤ,ＢＯＤ,窒素,燐等の法定の健康項目について、い
ずれも極めて良好な減少効果がみられた。

【００２５】同じ装置を使用して、ダムの底水に合併浄
化槽の原水(表４に水質分析結果を示す)を15％添加し
て、COD、BODの高い汚水を作り浄化した。浄化条件は１
時間毎に850リットルのダムの底水に150リットルの合併
槽汚水を汚水入水槽にポンプアップし、処理槽に混合汚
水を水車を介して貯水した。処理槽の容量は3.5m³であ
るので滞留時間は3.5時間である.また、１分間当たり20
リットルのエアレーションをおこなった。７時間後の排
出水と処理前水を採取し水質の測定を行った。その結果
を表５に示す。このように高COD汚水においても浄化作
用に優れた結果が得られている。

【００２６】

【表４】

【００２７】

【表５】

【００２８】図４〜図６に示す例は横型メッシュ容器５
を緩やかな流れの中に設置して水質浄化を可能にした本
発明の水質浄化装置であり、図４は平面図、図５は一部
破断正面図、図６は側面図である。水路20の一部に段差
21およびその下流へ凹部22を設けて、凹部22内へ本発明
の水質浄化装置を設けた。この水質浄化装置は横型メッ
シュ容器５をベース23上に起立させた軸受24,24へ回転
軸25によって軸支し、水流で回転するようにメッシュ容
器５の外周へ複数の羽根８を設けている。

【００２９】この例で水路20は河川の上流に取水口を設
けている。水路の幅は1.2m、深さ10cm、全長80ｍで、水
量は取水口の堰と本流の水を汲み上げるための太陽光発
電で作動する水中ポンプでコントロールした。流量は１
ｍ^３／分とした。水路を流れる水が段差21の部分から落
下し、羽根８に当たってメッシュ容器５を回転させるこ
とができる。これにより容器内の生物保持担体の水との
接する機会が増して、浄化作用を発揮する。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上の様な構成としたので下記
のような効果が得られる。各種廃棄物処理場の最終排出水、河川放流水等の水質
を浄化することができる。自然エネルギーの利用によるメインテナンスフリーの
装置によって、遠隔地の河川等の浄化を行うことができ
る。コンパクトで高能率な浄化機能を有している。河川への有害物質の流出防止に寄与する。生物保持担体として湖沼浚渫泥土、砕石スラッジの有
効利用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水質浄化装置の実施例の正面図であ
る。

【図２】本発明の水質浄化装置の側面図である。

【図３】本発明の水質浄化装置の他の例の側面図であ
る。

【図４】本発明の水質浄化装置の他例の配置の様子を示
す平面図である。

【図５】同配置の様子を示す正面一部破断図である。

【図６】同側面図である。

【符号の説明】

１汚水受水槽２駆動用水車３貯水処理槽４導水管５メッシュ容器６チエン７チェン８羽根９汚水注入管 10 チェン 11 掃引板 12 スプロケット 13 沈殿物取出し口 14 エアレーション装置 15 ソーラー発電パネル 16 ポンプ 17 空気取り入れ口 18 生物保持担体 19 スクラバー 20 水路 21 段差 22 凹部 23 ベース 24 軸受 25 回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者角南勲岡山県岡山市藤崎481−10 (72)発明者難波勉岡山県赤磐郡赤坂町惣分55番地Ｆターム(参考） 4D003 AA09 AB07 AB15 AB18 BA03 BA07 CA04 DA09 DA30 DB01 DB02 DB05 EA01 EA06 EA19 EA24 EA25 EA38 4D029 AA01 AA04 AB06 BB10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】浄化処理水中に回転可能に支持されたメ
ッシュ容器中へ生物保持担体を充填し、該メッシュ容器
を外部の回転駆動手段によって回転させて生物保持担体
に保持された生物(藻類、微生物)により水質浄化するこ
とを特徴とする水質浄化装置。
【請求項２】回転駆動手段が水車、原動機又は電動機
である請求項１記載の水質浄化装置
【請求項３】水車の回転駆動力が水流又は揚水タンク
からの落下水流である請求項２記載の水質浄化装置。
【請求項４】請求項２記載の電動機又は請求項３記載
の揚水タンクへの電動機がソーラー発電装置からの電力
により回転する請求項１記載の水質浄化装置。
【請求項５】汚水受水槽、駆動用水車、貯水処理槽を
上位から順次配置し、汚水受水槽からの汚水を水車に導
く導水管を設け、貯水処理槽中に複数の横型メッシュ容
器を設けて該メッシュ容器中に生物保持担体を充填し、
駆動用水車とメッシュ容器間をチエン、ベルト等の連結
手段で連結してなる水質浄化装置。
【請求項６】浄化処理水槽の水面に発生する浮遊物を
収集するためのかき寄せ板を装着した請求項１又は５記
載の水質浄化装置。
【請求項７】浄化処理水槽の底部に沈殿物を収集する
ためのスクラバーを装着した請求項１又は５記載の水質
浄化装置。
【請求項８】浄化処理水槽中にエアレーション装置を
設けた請求項１又は５記載の水質浄化装置。
【請求項９】生物保持担体が湖沼浚渫泥土と煉瓦屑、
粘土、長石、珪石の内の一種又は二種以上の混合物を成
形焼結してなる多孔質焼結造粒体、又は活性炭、間伐材
炭等炭の内の一種又は二種以上を組み合わせて用いる請
求項１又は５記載の水質浄化装置。