JP2003225685A - 水圏用浄化装置及びそれを用いた水圏浄化方法 - Google Patents

水圏用浄化装置及びそれを用いた水圏浄化方法

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JP2003225685A
JP2003225685A JP2002025413A JP2002025413A JP2003225685A JP 2003225685 A JP2003225685 A JP 2003225685A JP 2002025413 A JP2002025413 A JP 2002025413A JP 2002025413 A JP2002025413 A JP 2002025413A JP 2003225685 A JP2003225685 A JP 2003225685A
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    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水圏の浄化処理を促進することができ、しか
も動力設備が不要なので浄化コストを削減できるように
する。 【解決手段】 固定治具14は、浄化すべき水面16に
浮かべた浮き袋18同士の間に渡された支持棒20に、
複数の横棒22が十字状に支持された縦棒24を吊るし
て構成され、この横棒22の先端に球状のゲル12が固
定される。このように、ゲル12自体は横棒22に固定
されるが、水圏用浄化装置10自体が、固定治具14の
浮き袋18で水域内を浮遊移動することで、海洋、湖
水、河川のように広い水域の水を効率的に浄化すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水圏用浄化装置及び
それを用いた水圏浄化方法に係り、海洋、湖沼、河川等
の水圏水域における窒素等を生物学的に処理する水圏用
浄化装置及びそれを用いた水圏浄化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】地球環境規模で水質汚濁防止策が問われ
ている現在、海洋、湖沼、河川等の水圏における水域の
浄化方法、特に窒素除去方法について様々な方法が検討
され、例えば、物理化学的処理法、生物学的処理法、物
理化学的処理と生物学的処理とを組み合わせた方法など
がある。
【0003】従来、水域の生物学的な窒素処理方法とし
ては、リアクター方式が知られている。このリアクター
方式は、リアクターの内部に固定化微生物担体の流動床
又は固定床を設け、そこに処理すべき水を取り込んで固
定化微生物担体と接触させて処理し、処理水をリアクタ
ー外へ放流するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リアク
ター方式は、固定化微生物と接触させた処理水を、リア
クターの外へ放流するため、リアクター周辺の水の基質
濃度が低下して、水域浄化の反応速度が低下するという
問題があった。また、リアクター方式は動力設備を必要
とするため、海洋、湖沼、河川等水圏のように広い水域
を浄化する方法としては、コストが嵩んでしまうという
問題もある。
【0005】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、水圏の浄化処理を促進することができ、しかも
動力設備が不要なので浄化コストを削減できる水圏用浄
化装置及びそれを用いた水圏浄化方法を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、微生物を表面に付着固定する付着ゲル及び
微生物を内部に包括固定した包括固定ゲルのうちの少な
くとも一方のゲルを、固定設置する固定治具を備えたこ
とを特徴とする。
【0007】また、本発明は前記目的を達成するため
に、水圏用浄化装置を浄化処理する水域に設置して該水
域の水を生物学的に浄化することを特徴とする。
【0008】従来、リアクター方式で使用されていた固
定化微生物担体は、流動性のよい形状、例えば数mm程
度の立方体や球形等であるため、開放系の海洋、湖沼、
河川等水圏の水域では、固定化微生物担体が系外へ流出
してしまう。また、海洋、湖沼、河川等の広い水域で
は、リアクター方式のように浄化する水をリアクター内
に取り込んで処理する方式では極めて効率が悪い。
【0009】このことから、本発明では、微生物を表面
に付着固定する付着ゲル及び微生物を内部に包括固定し
た包括固定ゲルのうちの少なくとも一方のゲルを、固定
設置する固定治具を備えた水圏用浄化装置として構成
し、この水圏用浄化装置を浄化すべき水域に設置するだ
けで、水域の浄化を効率的に行えるようにした。
【0010】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る水圏用浄化装置及びそれを用いた水圏浄化方法の好ま
しい実施の形態について詳説する。
【0011】図1は、本発明に係る水圏用浄化装置の態
様を説明する概念図である。
【0012】図1に示すように、水圏用浄化装置10
は、主としてゲル12と、ゲル12を固定設置する固定
治具14とで構成される。本発明におけるゲル12は、
水域11内に存在する微生物を表面に付着して固定化微
生物担体を形成する付着ゲル、意図する微生物を予めゲ
ル内部に包括固定して包括固定化担体を形成した包括固
定ゲルのいずれでもよく、この両方のゲルを併用しても
よい。
【0013】固定治具14は、浄化すべき水面16に浮
かべた浮き袋18同士の間に渡された支持棒20に、複
数の横棒22が十字状に支持された縦棒24を吊るして
構成され、この横棒22の先端に球状のゲル12が固定
される。横棒22の材質としては、ゲル12との接着が
良好で、且つ水域11の水流に耐え得る強度であれば特
に制限はないが、海洋水域11では塩分による腐食に強
いチタン、湖沼水域11ではアオコの発生抑制効果のあ
る銅等の金属類、或いは環境に負荷を与えない生分解性
プラスチックが好適である。また、横棒22に固定する
ゲル12の形状としては、水との接触面積(比表面積)
ができるだけ大きいものが望ましく、サイズは、固定治
具14の強度に見合ったものであればよい。
【0014】図1のように、ゲル12自体は横棒22に
固定されるが、水圏用浄化装置10自体が、固定治具1
4の浮き袋18で水域内を浮遊移動することで、海洋、
湖水、河川のように広い水域の水を効率的に浄化するこ
とができる。
【0015】図2は包括固定ゲル12と横棒22との固
定部分を模式的に示した図であり、ゲル材料を重合して
ゲル化する際に固定部分に温度差が生じることにより、
固定部分の結晶構造がスポンジ状になる。これにより、
包括固定ゲル12内に微生物が棲息するのに好適な棲息
環境が形成される。
【0016】ゲル材料としては、例えばポリエチレン系
のプレポリマとして、モノメタクリレート類、モノアク
リレート類、ジメタクリレート類、ジアクリレート類、
トリメタクリレート類、テトラアクリレート類等が該当
し、これらを用いて汚泥や土壌を包括固定化できる。ま
た、ゲル材料には、ウレタンアクリレート類、エボキシ
アクリレート類、ポリビニルアルコール、アクリルアミ
ド、光硬化性ポリピニルアルコール、光硬化性ポリエチ
レングリコール、光硬化性ポリプロピレンアルコールプ
レポリマ等も用いられる。尚、ゲル12の大きさは、約
10ミクロンから約0.5メートルまで幅広く作製で
き、1メートル以上の大きさのゲルも利用することがで
きる。
【0017】図3〜図5は、本発明に係る水圏用浄化装
置10の別の態様であり、水圏用浄化装置10を浄化処
理する水域の水底26に設置するタイプのもので、この
水圏用浄化装置10は水域の水深が比較的浅い沼や池な
どに好適である。図3の水圏用浄化装置10は、水底2
6に設置する土台28と水面16に浮かべる浮き袋18
とを繋ぐ略垂直な支持棒30に、円板状のゲル12を水
底26近傍から水面16近傍に渡って複数個固定したも
のである。図4の水圏用浄化装置10は、水底26に設
置する土台28に木の形や水草の形をした支持棒32を
立設させ、枝や水草の先端に球状のゲル12を固定した
ものである。図5の水圏用浄化装置10は、図4で示し
た支持棒32の枝や水草の全体を覆うようにゲル12を
固定したものである。水草状のゲル12は、浅い沼や
池、及び水路においては比較的短く細長いものが好まし
い。また、大規模な湖沼では、水草状のゲル12には長
さ2〜50mのゲルやジャイアントケルプのような数キ
ロメートルにおよぶコンブ状のゲルが好適である。
【0018】図4と図5は、水圏用浄化装置10の枝や
水草が水中でなびくようにしたが、土台28を水底26
に固定しないで、水圏用浄化装置10全体が波等の力で
水域11内を移動可能なようにしてもよい。
【0019】図6の水圏用浄化装置10は、水域11に
組み立てた支持枠34に、1つのゲル12を固定したフ
ック状の固定治具14を引っかけるようにしたもので、
図7の水圏用浄化装置10は、支持枠34に、ゲル12
を収納するフック36を備えた籠状の固定治具14を引
っかけるようにしたものである。これらの図6、図7の
水圏用浄化装置10は、ゲル12を単独で固定治具14
に着脱できるので、浄化する水域11の汚染状態や広さ
に応じて、ゲル12の数を簡単に増減することができ
る。
【0020】次に、上記のごとく構成された本発明の水
圏用浄化装置10によれば、海洋、湖沼、河川等の水圏
の浄化すべき水域11に、微生物を表面に付着固定する
付着ゲル12、或いは微生物を内部に包括固定した包括
固定ゲル12を、浄化すべき水域から流出しないように
設置することができる。これにより、付着ゲル12の場
合には、水域11内に存在する微生物がゲル表面に付着
して付着型の固定化微生物担体が形成され、この固定化
微生物担体と水域11の水とが接触することによって水
の生物学的な浄化がなされる。一方、包括固定ゲル12
の場合には、例えば硝化菌をゲル内に高濃度に包括固定
化した固定化微生物担体を形成し、この固定化微生物担
体と水域11の水とが接触することによって水中に含有
されるアンモニア性窒素の窒素処理を行うことができ
る。包括する微生物は硝化菌に限らず、水域11中のア
オコを除去するのであれば、放線菌やBacillusを高濃度
に包括固定すればよい。また、水圏用浄化装置10は、
付着ゲルと包括固定ゲルの両方を固定治具14で固定す
れば、付着ゲル12には水域11の微生物が付着し、包
括固定ゲル12には予め意図した微生物を固定化するこ
とができるので、水域11の汚染物質や汚れ具合に応じ
て対応することができる。
【0021】また、水域11にゲル12を直接設置する
ことで、ゲル12周辺の水には生物学的処理を行うため
の基質が十分に確保されるので水域11の浄化処理を促
進することができ、しかも本発明の水圏用浄化装置10
は動力が不要なので浄化コストを低減できる。
【0022】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例を説明する。
【0023】本発明では、図1に示した高さが約2mの
水圏用浄化装置をA湖(容積:約3000m3 ) に設置
した。
【0024】本発明の実施例1では、窒素処理能力やア
オコ分解能力を持つ微生物を包括固定した包括固定ゲル
を使用した。実施例2では付着ゲルを使用してA湖に存
在する微生物を付着ゲルの表面に付着させたものを使用
した。固定治具の材質は、アオコの発生を抑制する効果
を持つため、特にアオコが発生する可能性のある湖汚水
域では最適と考えられる銅を使用した。ゲルの形状は表
面に小さな凹凸が多数あるコンペイトウ型とすると共
に、径の大きさは約800mm程度とし、1つの水圏用
浄化装置のゲル体積が約1m3 になるようにした。この
水圏用浄化装置をA湖の湖面に一定間隔で浮かべた。
【0025】比較例として従来のリアクター方式の装置
を使用した。リアクター内には、実施例1で使用した包
括固定ゲル1m3 に相当する固定化微生物担体でリアク
ター内に固定床を形成し、リアクター内にA湖の水を取
り込んで浄化処理し、処理した処理水はA湖に放流し
た。
【0026】そして、本発明の実施例1及び2と、従来
のリアクター方式による比較例とで、A湖の湖水の窒素
除去性能及びアオコ除去性能を比較した。その結果を表
1に示す。処理前のA湖の湖水の水質は、T−N(総窒
素量)が1mg/L,アオコ菌体数が104 以上であっ
た。また、表1のアオコ菌体数は処理後の湖水に残存す
るアオコ菌体数である。
【0027】
【表1】 表1から分かるように、比較例のリアクター方式は、処
理水をA湖に放流するため、リアクター周辺の水の基質
濃度は低下し反応速度が律速される。そのため、T−N
除去率は30%程度と低く、処理後の湖水に残存するア
オコ菌体数も多かった。アオコの処理性能が良くなかっ
た理由としては、湖のような広い水域を浄化する上でリ
アクター方式では浄化効率が悪いためと考えられる。
【0028】一方、包括固定ゲルを使用した本発明の実
施例1では、ゲルを湖水に直接設置することができるの
で、ゲル周辺の基質濃度は処理に十分な状態になる。そ
のため、反応速度が向上してT−N除去率は70%と良
い結果になった。また、浮きによって湖水に浮かべた水
圏用浄化装置が湖水内を浮遊するので、窒素処理の反応
が促進する結果、水域の窒素処理効率が向上した。更
に、処理後の湖水のアオコ菌体数は、10(cells/mL)
以下まで低減し、アオコ除去性能についても良い効果が
見られた。これは、ゲルを湖水に直接設置すること、水
圏用浄化装置が湖水内を浮遊して移動すること、固定治
具の材質として銅を使用したことの相乗的な効果と考え
られる。
【0029】また、付着ゲルを使用した本発明の実施例
2では、T−N除去率が50%、アオコ菌体数102
(cells/mL) で、実施例1ほどの窒素処理性能やアオコ
処理性能は得られなかったが、それでも比較例よりも良
い結果となった。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る水圏用
浄化装置及びそれを用いた水圏浄化方法によれば、水圏
の浄化処理を促進することができ、しかも動力設備が不
要なので浄化コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る水圏用浄化装置の態様を説明する
概念図
【図2】固定化微生物担体と固定治具との固定部分の模
式図
【図3】本発明に係る水圏用浄化装置の他の態様を説明
する概念図
【図4】本発明に係る水圏用浄化装置の別の態様を説明
する概念図
【図5】本発明に係る水圏用浄化装置のまた別の態様を
説明する概念図
【図6】本発明に係る水圏用浄化装置の更に別の態様を
説明する概念図
【図7】本発明に係る水圏用浄化装置の更に別の態様を
説明する概念図
【符号の説明】
10…水圏用浄化装置、12…ゲル、14…固定治具、
16…水面、18…浮き袋、20…支持棒、26…水
底、28…土台、32…支持棒、34…支持枠

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】微生物を表面に付着固定する付着ゲル及び
    微生物を内部に包括固定した包括固定ゲルのうちの少な
    くとも一方のゲルを、固定設置する固定治具を備えたこ
    とを特徴とする水圏用浄化装置。
  2. 【請求項2】前記固定治具の材質は、金属、生分解性プ
    ラスチックとすることを特徴とする請求項1に記載の水
    圏用浄化装置。
  3. 【請求項3】請求項1又は2に記載の水圏用浄化装置を
    浄化処理する水域に設置して該水域の水を生物学的に浄
    化することを特徴とする水圏浄化方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006061879A (ja) * 2004-08-30 2006-03-09 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd 廃水処理方法及び装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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