JP2014237104A - 水の浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生物学的手法を用い、簡単な構成で迅速に水を浄化することができる水の浄化方法及び浄化装置を提供する。
【解決手段】湿潤かつ好気状態の環境下に置かれた、白色腐朽菌を保有するピートモス１５を用いて被処理水中の難分解性物質を吸着除去し、前記白色腐朽菌が生成する分解酵素により吸着された前記難分解性物質を分解する水の浄化装置であって、前記白色腐朽菌を保有するピートモス１５と、前記ピートモス１５を湿潤かつ好気状態で収容可能な容器２１と、前記容器２１に収容された前記ピートモス１５を湿潤かつ好気状態にする環境形成手段であるサイホン３９とを備え、前記サイホン３９により容器２１内に干満状態を形成し、これにより前記ピートモス１５を湿潤かつ好気状態とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、生物学的手法を用いた水の浄化方法及び浄化装置に関する。

ダイオキシン類、ＰＣＢのような残留性有機汚染物質（POPs：Persistent Organic Pollutants）は、環境中で分解され難い物質であり、環境、人体に悪影響を及ぼす。このためこれまでに残留性有機汚染物質が環境中に排出されることを防止する技術、さらには環境中に排出された残留性有機汚染物質を除去し、あるいは分解、無害化させる技術が多く開発されている。

排水中に含まれる残留性有機汚染物質を除去する技術としては、活性炭のような吸着材を用いて残留性有機汚染物質を吸着除去する吸着法、残留性有機汚染物質を含む排水に薬剤を添加し脱ハロゲン化する化学的手法、さらには微生物などを利用し残留性有機汚染物質を分解する生物学的手法が知られている。例えば、生物学的手法を用いた方法としては、ダイオキシン類、ＰＣＢに汚染された水と、活性炭などの担体に固定化された難分解性物質分解酵素とを接触させ、ダイオキシン類、ＰＣＢを分解させる方法がある（例えば特許文献１参照）。

被処理物が固相の場合、例えばダイオキシン類を含む土壌（以下、汚染土壌という）の場合も、薬剤を使用した化学的手法、微生物を利用した生物学的手法により汚染土壌を浄化する方法が提案されている。例えば化学的手法を用いた方法としては、汚染土壌に含まれるＰＣＢを過硫酸塩と接触させＰＣＢを分解させる方法がある（例えば特許文献２参照）。生物学的手法を用いた方法としては、白色腐朽菌を用いて焼却灰に含まれるダイオキシン類を分解させる方法がある（例えば特許文献３参照）。

汚染土壌の浄化方法に関しては、間接加熱酸化分解法、ジオスチーム工法、溶剤抽出法、バイオレメディエーション法などが実用化されている（例えば特許文献４参照）。

特開２００２−１８４８０号公報 特許第３９２９９０５号公報 国際公開第００／１５３６１号公報 特開２０１１−１６１２１８号公報

排水あるいは汚染土壌、焼却灰に含まれる残留性有機汚染物質の分解方法として種々の方法が開発されているが、その中で生物学的手法は、簡便に実施することができる特徴を有する。特許文献２に記載の方法は、ＰＣＢに汚染された水と活性炭などの担体に固定化された難分解性物質分解酵素とを接触させ、特許文献３に記載の方法は、木材チップなどの木質系基材を用いて白色腐朽菌を培養し、この培養物（培地）に焼却灰を混合し、室温、屋外で静置するだけである。

生物学的手法は、複雑な操作を必要とせず簡便に実施することができる点が長所である一方、難分解性物質を分解する速度が遅い点が短所の一つとなっている。よって難分解性物質を含有する排水などを迅速に処理する場合には、生物学的手法は適さない。生物学的手法と他の手法とを組み合せることで、生物学的手法の長所を生かした処理が可能になると考えられるが、このような取り組みは殆ど報告されていない。

本発明の目的は、生物学的手法を用い、簡単な構成で迅速に、また効率的に水を浄化することができる水の浄化方法及び浄化装置を提供することである。

本発明は、湿潤かつ好気状態の環境下に置かれた、白色腐朽菌を保有するピートモスを用いて被処理水中の難分解性物質を吸着除去し、吸着された前記難分解性物質を前記白色腐朽菌が生成する分解酵素により分解することを特徴とする水の浄化方法である。

本発明の水の浄化方法によれば、水中の難分解性物質をピートモスで吸着除去することができるので、難分解性物質を含有する水を迅速に浄化することができる。さらにピートモスに吸着した難分解性物質は、そのままの状態で、白色腐朽菌を作用させ白色腐朽菌が生成する分解酵素により分解するので複雑な操作も不要であり、簡単に実施することができる。水に含まれる難分解性物質の含有量が非常に少なくても、難分解性物質はピートモスに吸着されることで濃縮されるので効率的に分解させることができる。

本発明は、前記水の浄化方法を実施するための装置であって、前記白色腐朽菌を保有するピートモスと、前記ピートモスを湿潤かつ好気状態で収容可能な容器と、前記容器に収容された前記ピートモスを湿潤かつ好気状態にする環境形成手段と、を有することを特徴とする水の浄化装置である。

本発明の水の浄化装置を用いることで本発明の水の浄化方法を確実に実施することができる。また本発明の水の浄化装置は、装置構成が簡単で安価に製作することができる。また本発明の水の浄化装置は、基本的に可動部がないため故障も少なく、高低差を利用して排水を供給すれば動力も不要である。

本発明の水の浄化装置において、前記環境形成手段は、被処理水と前記ピートモスとを接触させ、被処理水中の難分解性物質を前記ピートモスに吸着分離させると共に、前記ピートモスと空気との接触を良好にし、前記白色腐朽菌が良好に生育する高湿度でかつ好気状態の環境を作り出すことを特徴とする。

本発明によれば、被処理水を利用し白色腐朽菌が良好に生育することができる高湿度でかつ好気状態の環境を作り出すので非常に効率的である。

また本発明の水の浄化装置において、前記環境形成手段が、サイホンであり、前記サイホンは、前記容器に設置され、前記容器に被処理水が供給され前記容器内が満水となるまでは該水を排出せず、前記容器内が満水となると該水を短時間内に排出し、前記ピートモスを大気中に露出させ、前記容器への水の充填と前記容器からの水の排出とにより干満を繰り返し、これにより前記ピートモスを湿潤かつ好気状態にすることを特徴とする。

本発明によれば、サイホンを用い、容器への水の充填と容器からの水の排出とによる干満を利用し、ピートモスを湿潤かつ好気状態にすることができるので非常に効率的である。

また本発明の水の浄化装置において、前記環境形成手段が、前記容器内に収容されるピートモスに対して上方から前記被処理水を噴霧する噴霧手段であることを特徴とする。

本発明によれば、被処理水を噴霧し、白色腐朽菌が良好に生育することができる高湿度でかつ好気状態の環境を作り出すので非常に効率的である。また安価にかつ容易に実現することができる。

また本発明の水の浄化装置において、前記環境形成手段が、前記ピートモスの上部及び下部に配置される通水性及び通気性を有する保水体であり、前記被処理水を、前記上部保水体の上方から供給し前記ピートモスの層内を流下させることを特徴とする。

本発明によれば、通水性及び通気性を有する保水体を利用し、これに被処理水を供給することで白色腐朽菌が良好に生育することができる高湿度でかつ好気状態の環境を作り出すので非常に効率的である。また安価にかつ容易に実現することができる。

また本発明の水の浄化装置において、前記環境形成手段は、さらに前記容器内を換気し好気状態にする換気手段及び／又は前記容器内に空気を送り前記容器内を好気状態にする送気手段を備え、前記容器内を換気し及び／又は前記容器内に空気を送り、前記ピートモスを湿潤かつ好気状態にすることを特徴とする。

本発明によれば、換気手段により容器内を換気し及び／又は送気手段により容器内に空気を送ることができるので、確実にピートモスを湿潤状態でかつ好気状態にすることができ、これにより白色腐朽菌が良好に生育できる。

また本発明の水の浄化装置において、前記ピートモスは、通気性及び通水性を有する複数の袋に小分けして充填され、前記容器内に収納されていることを特徴とする。

本発明によれば、ピートモスは、袋に小分けした状態で容器内に収容されるので、隣り合う袋同士の間に隙間が形成される。これによりピートモスが空気と接触し易くなり、白色腐朽菌が良好に生育することができる高湿度でかつ好気状態の環境を作り出し易い。また取扱いも簡単となる。

また本発明の水の浄化装置において、前記ピートモスは、前記容器内に多段に充填され、各段の間に空間部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ピートモスは、容器内に多段に充填され、各段の間に空間部が設けられているので、白色腐朽菌が良好に生育することができる高湿度でかつ好気状態の環境を作り出し易い。

また本発明の水の浄化装置は、さらに前記容器から排出される処理水を再度、前器容器に返送し、前記ピートモスと接触させるための処理水循環手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、処理水を再度、ピートモスと接触させるための処理水循環手段を備えるので、難分解性物質を確実に分解させることができる。

本発明の水の浄化方法、浄化装置は、簡単な構成ながら迅速に、また効率的に水を浄化することができる。特に難分解性物質の含有量が少ない水の浄化に好適に使用することができる。また外部からの動力を使用することなく水の浄化が可能であり、さらに本発明の水の浄化装置は、装置構成が簡単であるため安価に製作することができる。また本発明の水の浄化装置は、被処理水を利用し白色腐朽菌が良好に生育することができる高湿度でかつ好気状態の環境を作り出すので非常に効率的である。

本発明の第１実施形態の水の浄化装置１の概略構成図である。 本発明の水の浄化方法を示すフロー図である。 本発明の第１実施形態の水の浄化装置１の変形例である。 本発明の第２実施形態の水の浄化装置２の概略構成図である。 本発明の第３実施形態の水の浄化装置３の概略構成図である。 本発明の第４実施形態の水の浄化装置４の概略構成図である。 本発明の第５実施形態の水の浄化装置５の概略構成図である。 本発明の第６実施形態の水の浄化装置６の概略構成図である。 本発明の第７実施形態の水の浄化装置７の概略構成図である。

図１は、発明の第１実施形態の水の浄化装置１の概略構成図である。浄化装置１は、図２に示すように被処理水である難分解性物質を含有する水とピートモス１５とを接触させ、ピートモス１５により被処理水中の難分解性物質を吸着分離し、水を浄化する。ピートモス１５は、白色腐朽菌（図示省略）を保有し、湿潤かつ好気状態の環境下にあり、白色腐朽菌が繁殖し、白色腐朽菌が生成する分解酵素により難分解性物質が分解される。ここではピートモス１５が吸着材兼白色腐朽菌の培地として機能する。

浄化装置１は、白色腐朽菌を保有するピートモス１５と、ピートモス１５を湿潤かつ好気状態で収容可能な容器２１と、容器２１に収容されたピートモス１５を湿潤かつ好気状態にするサイホン３９とを備える。サイホン３９は、ピートモス１５を湿潤かつ好気状態にする環境形成手段である。浄化装置１の下方には、浄化装置１より排出される、難分解性物質が吸着除去された水（処理水）を貯留する処理水槽４９が設けられている。

ピートモス１５は、ミズゴケ、アシ、ヨシ、スゲ、ヤナギなどの植物が堆積し、腐植化した泥炭を脱水、粉砕、選別したものである。ここで使用するピートモス１５は、難分解性物質を分解する分解酵素を生成する白色腐朽菌を保有している。通常、ピートモス１５は、難分解性物質を分解する分解酵素を生成する白色腐朽菌を保有しているが、当該白色腐朽菌を保有していない場合、難分解性物質を分解するに適した白色腐朽菌を使用する場合には、別途、ピートモス１５に難分解性物質を分解するに適した白色腐朽菌の種菌を添加し培養すればよい。

白色腐朽菌が生成する分解酵素により難分解性物質を分解させるには、白色腐朽菌が良好に生育できる環境とすることが重要である。ピートモス１５を高湿度の気中に置くことで白色腐朽菌は良好に生育することができ、具体的には、温度が２０〜４０℃、相対湿度が５０〜８０％の好気状態が好ましい。

ここで分解可能な難分解性物質は、特定の物質に限定されるものではなく、ダイオキシン類、ＰＣＢ、農薬などの残留性有機汚染物質ＰＯＰｓが例示される。また難分解性物質を含む水も、特定の水に限定されるものではなく河川水、排水が例示される。

容器２１は、ピートモス１５を収容し、被処理水を受け入れ、被処理水とピートモス１５とを接触させ、ピートモス１５が被処理水中の難分解性物質を吸着分離し水を浄化する。容器２１は、上面が完全に開口し、蓋３３で覆われている。蓋３３には、容器２１内を好気状態に維持すべく空気孔３５が設けられている。また容器２１の上部には、被処理水を受けるための被処理水流入口３７が設けられ、底部にはサイホン３９が設置されている。

空気孔３５の大きさは、容器２１内が、白色腐朽菌が生育し易い環境となるように設定される。例えば、湿度が高過ぎる場合には、大きくすることで空気の入れ替わりを促し湿度を下げ、湿度が低過ぎる場合には、小さくすることで空気の入れ替わりを抑制し湿度を上昇させるようにする。また必要に応じて蓋３３を取外して使用してもよい。

容器２１は、高さが低く、平面視における面積が広い形状のものが好ましい。容器２１をこのような形状とすることで、充填するピートモス１５の厚さも必然的に薄くなり、空気との接触面積も大きくなり、ピートモス１５の内部まで好気状態を維持することができる。

容器２１内には、ピートモス１５を充填するための充填部２７が設けられている。充填部２７は、容器２１の底部との間に空間が形成されるように容器底面２３から少し高い位置に設けられている。また被処理水流入口３７から供給される被処理水が直接ピートモス１５にかからないように被処理水流入口３７側の充填部側面３１は、容器側面２５と少し離れている。

充填部２７は、ピートモス１５を保持可能で、かつ水及び空気が自在に通過できる網で形成されている。なお、充填部２７を形成する部材は、ピートモス１５を保持可能で、かつ水及び空気が自在に通過できる部材であればよく、網以外に布、多孔質板などを使用することができる。

サイホン３９は、容器２１内の水を間欠的に排出する水排出手段であり、ピートモス１５を湿潤かつ好気状態にするための手段でもある。サイホン３９がピートモス１５を湿潤かつ好気状態とするメカニズムについては後述する。サイホン３９は、容器２１内が満水となったとき、溜まっている水を一気に排出する。本実施形態において、満水とは、ピートモス１５の上面１６よりも僅かに高い水位である。このため容器２１内が満水となるとピートモス１５は完全に水中に没する。満水の水位Ｈ１は、満水状態において、ピートモス１５が水中に完全に埋没する水位ならば、可能な限り低いことが好ましい。

サイホン３９は、被処理水流入口３７と相対する容器２１の端部に取り付けられている。サイホン３９の入口４１は、容器２１の底面２３近傍に位置し、この位置は充填部底面２９と容器底面２３との間であり、サイホン３９の排出口４３は容器底面２３よりも低位置に設けられている。サイホン３９自体は、従来から一般的に使用されているサイホンと変わりない。

サイホン３９と同等の機能を備える装置として、弁を備える排水管と、水位検知器と、水位に応じて排水管に設置された弁を開閉させる制御装置とを備える排水装置が挙げられる。但し、水位検知器等を用いる排水装置は、構成部品が多く、電源も必要であるからサイホン３９の方が使用し易い。

浄化装置１の使用方法及び動作について説明する。ここでは、被処理水に含まれる難分解性物質の含有量は少なく、一度、浄化装置１を通過すると被処理水に含まれる難分解性物質が基準値以下まで除去され、浄化装置１から排出される処理水に含まれる難分解性物質も基準値以下であるとする。

難分解性物質を分解する分解酵素を生成する白色腐朽菌を保有するピートモス１５を容器２１内の充填部２７に充填する。容器２１内は、サイホン３９の作用によりピートモス１５が湿潤かつ好気状態に維持され、白色腐朽菌が良好に生育する高湿度でかつ好気状態の環境であり、白色腐朽菌は、難分解性物質を分解する分解酵素を生成する。

被処理水は、サイホン３９とは反対側の容器２１の上部に設けられた被処理水流入口３７から容器２１内に供給される。このとき被処理水は、水面４５上に落下し、空気を巻き込む。水位が上昇し、被処理水がピートモス１５に接触すると、被処理水中の難分解性物質は、ピートモス１５に吸着され被処理水は浄化される。

容器２１内の水位がさらに上昇し、満水Ｈ１となるとサイホン３９が動作し、容器２１内の水が一気に排出される。サイホン３９が動作し排出される水は、ピートモスにより難分解性物質が吸着除去された処理水に極少量の被処理水が混ざったものである。容器２１内の水が排出されると、再度、満水となるまで容器２１内に水が貯留される。

以上のように浄化装置１は、容器２１内で水が干満を繰り返しながら、被処理水中の難分解性物質をピートモス１５で吸着除去する。容器２１内の水が全て排出されるとピートモス１５は、大気中（気中）に完全に露出する。水位がピートモス１５の底面１７の高さに達するまでピートモス１５は、大気中に露出したままであり、十分に空気と接触する。さらに水位が上昇すると、ピートモス１５の下部から徐々に被処理水に浸かるが、被処理水は、空気を巻き込みながら供給されるため、水に浸かっている部分も完全な嫌気状態とはならない。

容器２１内で水が干満を繰り返すため、ピートモス１５は、湿潤状態を維持し、新たな空気と接触することができる。特に容器２１の高さを低くすることで、ピートモス１５が空気と接触し易くなる。これらにより白色腐朽菌が良好に生育できる環境である高湿度の好気状態を簡単に作り出すことができる。このように容器２１内は、サイホン３９の作用によりピートモス１５が湿潤かつ好気状態に維持されるので、白色腐朽菌が良好に生育する高湿度でかつ好気状態の環境である。これにより白色腐朽菌は、難分解性物質を分解する分解酵素を生成し、ピートモス１５に吸着された難分解性物質は、白色腐朽菌が生成する分解酵素で分解される。

上記のように浄化装置１では、ピートモス１５による被処理水中の難分解性物質の吸着と、吸着された難分解性物質の分解とが同時並行的に、又は連続的に行われる。このような浄化装置１は、分解酵素による難分解性物質の分解速度が遅い場合であっても、被処理水中の難分解性物質は、ピートモス１５に吸着除去されるので被処理水を迅速に浄化することができる。一方、難分解性物質は、ピートモス１５に吸着され濃縮された状態で、分解されるので効率的である。

また浄化装置１は、簡便な構成からなるので容易に実施することができる。また図１に示す浄化装置１は、可動部がなく、さらに外部から電源等を供給する必要がないため安価に製作することができる。

ここで、ピートモス１５の水中の難分解性物質の吸着性能の実験結果を示す。
ピートモスを用い、河川水中の難分解性物質を吸着除去する実験を以下の要領で実施した。ＧＣ−ＭＳ全自動同定・定量データーベースシステム（ＡＩＱＳ−ＤＢ）により、ピートモスの河川水中の残留性有機汚染物質吸着能力の測定を行った。ＡＩＱＳ−ＤＢは、性能評価標準より、装置を調整し、未知試料中の約１，０００物質を標準物質なしで同定・定量が行えるシステムである。環境用データベース登録化合物は、炭化水素（ＰＡＨｓ、ＰＣＢｓなど）−１９４物質、含酸素化合物−１５０物質、含窒素化合物−１１３物質、含窒硫黄化合物−１２物質、含リン化合物−８物質、ＰＰＣＰｓ−１４物質、農薬（殺虫剤、除草剤、殺菌剤など）−４５１物質である。

サンプルとして、（ア）河川水、（イ）ピートモス処理河川水を使用した。ピートモス処理河川水は、固相抽出時にＳＳ除去フィルター前にピートモス吸着カラムを接続し、河川水を通水させた水である。ピートモス吸着カラムは、２５ｍｌ注射筒に１．５ｇピートモスを充填し、５Ｌの純水を通水し溶出成分をできるだけ除去し、コンディショニングを行った後に使用した。

「環境分析向けＧＣ−ＭＳ一斉分析用データベースのための固相抽出法の開発」島津レポートを基に下記の手順により、固相抽前処理を行った。
・サンプル １Ｌ（河川水・ピートモス処理河川水は２００ｍｌ）
・１ｍｏｌ／ｌりん酸緩衝液 １ｍｌ添加し、約ｐＨ７に調整（海水は別途調整）
・（ＳＳ除去フィルター）コンディショニング
：ジクロロメタン５ｍｌ→アセトン５ｍｌ→純水１０ｍｌ
・（固相抽出カラム：ＰＬＳ３−ＡＣ２）コンディショニング
：ジクロロメタン５ｍｌ→アセトン５ｍｌ→純水１０ｍｌ
・ＳＳ除去フィルター−ＰＬＳ３−ＡＣ２連結サンプル通水（ろ過・吸着）
・別途に窒素気流乾燥 ４０分
・溶媒で溶出
：ＰＬＳ３ 溶媒 アセトン２ｍｌ＋ジクロロメタン３ｍｌ０
：ＡＣ２ 溶媒 アセトン３ｍｌ
・両溶出液を合わせ約１ｍｌに窒素気流濃縮
・（脱水カラム：ＳｌｉｍＪＤｒｙ１．４ｇ）に通液し、ヘキサン５ｍｌ洗浄
・１ｍｌ以下に窒素気流濃縮
・１０μｇ／ｍｌＩＳ溶液１００μｌ添加し、１ｍｌに定容
・ＧＣ−ＭＳ分析

ＧＣ−ＭＳ分析：下記分析条件で、「一斉分析用データベース（環境）運用手順書」に従い、分析を行った。
（分析条件）ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
・ＧＣ−ＭＳ ：島津ＧＣ−ＭＳ ＱＰ２０１０シリーズ
・カラム ：Ｊ＆Ｗ ＤＢ−５ＭＳ（５％フェニルメチルシリコン系キャ
ピラリーカラム）、３０ｍ（長さ）×０，２５ｍｍ（内径）、
０．２５μｍ（膜厚）
・温度プログラム カラムオーブン温度：４０℃（２分間）→８℃／分→３１０℃
（５分間）
気化室温度：２５０℃
インターフェース温度：３００℃
イオン源温度：２００℃
・注入モード スプリットレス
・サンプリング時間 １分
・キャリアーガス Ｈｅ
・制御モード 線速度一定
・線速度 ４０ｃｍ／秒
・イオン化法 ＥＩ（電子イオン化法）
・チューニングメソッド ＵＳＥＰＡｍｅｔｈｏｄ６２５
・測定モード スキャン
・スキャン質量範囲 ３３ａｍｕ−６００ａｍｕ
・イベント時間 ０，３秒
・量入注 １μＬ溶媒：ヘキサン

ピートモスの河川水中の残留性有機汚染物質吸着能力の測定結果を表１及び表２に示した。この結果から、ピートモスが、河川水に含まれる微量の多くの残留性有機汚染物質（農薬・可塑剤・有害物等）を吸着することが確認できた。また、ピートモスは、ＧＣ−ＭＳヘッドスペース法により水道水中のトリハロメタン（ＴＣＭ・ＢＤＣＭ）を吸着することも確認した。

第１実施形態の水の浄化装置１は、種々変形して使用することができる。図１の浄化装置１では、容器２１に供給される被処理水が直接ピートモス１５にかからないように充填部２７を設ける例を示したが、ピートモス１５の上に直接、被処理水を供給するようにしてもよい。この場合には、一か所に供給するのではなく、ピートモス１５全体に被処理水が行きわたるように、例えばピートモス１５の上面に多孔板を置き、その上に被処理水を供給することが好ましい。

また第１実施形態の水の浄化装置１の変形例として、図３に示すようにピートモス１５を小分けし、各々袋詰めにした後に容器２１内に充填してもよい。袋５１は、通気性のよい布、不織布、あるいはメッシュ状の袋などを使用することができる。袋詰めの数は、容器２１の大きさ、ピートモス１５の充填量に応じて適宜決定すればよく、２個以上あればよい。この方法は、充填効率が多少低下するが、逆に隣り合う袋５１と袋５１との間に隙間ができるので、ピートモス１５がより空気と接触し易くなる。図３では被処理水を分散して供給する例を示すが、図１の浄化装置１のようにピートモス１５にかからないように被処理水を供給してもよい。

図４は、本発明の第２実施形態の水の浄化装置２の概略構成図である。図１から図３に示す水の浄化装置１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略し、以下、浄化装置１と相違する点を中心に説明する。

浄化装置２は、浄化装置１と基本的構成を同じくするが、ピートモス１５が多段に充填される。充填部２７の各段の底面２９ａ、２９ｂ、２９ｃには第１実施形態の浄化装置１と同様に、網を設置し、その上にピートモス１５を充填する。ピートモス１５を多段に充填することで、各段のピートモス１５の高さが低く、かつ上下の段の間に空間部５３が形成され各段のピートモス１５をより好気状態とすることができる。

図４に示す浄化装置２では、ピートモス１５を３段に充填する例を示すが、充填段数は特定の段数に限定されるものではなく、容器２１の大きさ、深さ、ピートモス１５の充填量に応じて適宜決定することができる。ピートモス１５の充填量が多い場合には、段数を多くし、一段当たりのピートモス１５の充填高さを低くすることが好ましい。上下の段の間に形成される空間部５３の大きさは、空気の入れ替わりが可能な大きさであればよく、不必要に大きくしても容積効率が低下するだけである。

図４に示す浄化装置２において、図３に示すようにピートモス１５を小分けし、各々袋詰めにした後に容器２１内の各段に充填してもよい。

図５は、本発明の第３実施形態の水の浄化装置３の概略構成図である。図１から図４に示す水の浄化装置１、２と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略し、以下、浄化装置１、２と相違する点を説明する。

浄化装置３は、浄化装置１と基本的構成を同じくするが、ピートモス１５の底部において空気との接触をより確実にすべく、ピートモス１５の上方と下方とを導通させる導通管（通気管）５５を有する。必要に応じて導通管５５の途中、あるいは容器２１内の気相部５７にファンを設け、容器２１内を強制的に換気し、あるいは空気を送り込むようにしてもよい。これによりピートモス１５を高湿度でかつ好気状態に維持することがより容易となる。このような導通管（通気管）５５の設置、気相部５７へのファンの設置は、図３に示す浄化装置１及び図４に示す浄化装置２においても効果的である。

図６は、本発明の第４実施形態の水の浄化装置４の概略構成図である。図１から図５に示す浄化装置１、２、３と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略し、以下、浄化装置１、２、３と相違する点を中心に説明する。

浄化装置４は、浄化装置１と基本的構成を同じくするが、サイホン５９の頂部６１の高さを可変可能とした点に特徴がある。ピートモス１５は、白色腐朽菌により分解されるので時間経過と共に減少する。これに伴いピートモス１５の高さも漸次減少する。サイホン５９の頂部６１の位置を固定すると、ピートモス１１の高さが低くなっても、水は当初に設定したレベルＨ１に達しないと排出されず、ピートモス１５が水中に没している時間が長くなる。

浄化装置４では、ピートモス１５の高さによらず、ピートモス１５が完全に水に浸かると、直ちに水を排出することができるように、ピートモス１５の高さにサイホン５９の頂部６１の高さを追従させる。具体的には、柔軟性を有するパイプを逆Ｕ字状に設置しこれをサイホン５９とする。同時に、逆Ｕ字状のパイプの頂部６１を支持する多孔板６２を取り付け、この多孔板６２をピートモス１５の上面１６に載せる。多孔板６２には、通水性、通気性のあるものを使用し、水に浮かばない範囲で軽いものが好ましい。これにより使用に伴いピートモス１５の高さが低くなってもピートモス１５の高さにサイホン５９の頂部６１の高さを追従させることができる。このような浄化装置４は、ピートモス１５を多高湿で好気状態に維持し易い。

図７は、本発明の第５実施形態の水の浄化装置５の概略構成図である。図１から図６に示す浄化装置１、２、３、４と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略し、以下、浄化装置１、２、３、４と相違する点を中心に説明する。

浄化装置５は、浄化装置１等と異なり、容器２１から排出される処理水を再度、容器２１に返送しピートモス１５と接触させるための処理水循環手段７２を備える点に特徴がある。処理水循環手段７２は、処理水槽４９内の処理水を圧送する送水ポンプ６７、送水ポンプ６７に連結し処理水槽４９内の処理水を容器２１に返送する返送ライン６９を備える。返送ライン６９は、被処理水を供給する被処理水供給管４７に接続し、処理水は、被処理水供給管４７を介して容器２１に供給される。

浄化装置５においては、処理水循環手段７２を介して一定の量の処理水が常時、循環運転される。循環量は、被処理水に含まれる難分解性物質の濃度及びピートモス１５の難分解性物質の吸着速度から決定される。被処理水に含まれる難分解性物質の濃度が高く、ピートモス１５を一回通過させただけでは、被処理水に含まれる難分解性物質を十分に吸着除去することができないような場合は、処理水の循環量を多くすればよい。但し、処理水の循環量は、被処理水の処理速度に直接影響し、処理水の循環量が多いほど被処理水の処理速度が低下することも考慮すべきである。

逆にピートモス１５を一回通過させただけで、被処理水に含まれる難分解性物質をほぼ吸着除去することができる場合には、処理水の循環量は少なくてよい。ピートモス１５を一回通過させただけで被処理水に含まれる難分解性物質を完全に吸着することができる、あるいはピートモス１５を一回通過させただけで被処理水に含まれる難分解性物質を基準値（許容値）以下とすることができる場合は、処理水の循環は不要である。

図７に示す浄化装置５は、浄化装置１に処理水循環手段７２を付設した形態からなるが、浄化装置１に代え、浄化装置２、浄化装置３又は浄化装置４に処理水循環手段７２を付設してもよいことは当然である。処理水循環手段７２は、ピートモス１５と接触可能に処理水を容器２１に返送することができるのであれば、本実施形態に限定されるものではない。

図８は、本発明の第６実施形態の水の浄化装置６の概略構成図である。図１から図７に示す浄化装置１、２、３、４、５と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

浄化装置６は、浄化装置１と同様の白色腐朽菌を保有するピートモス１５を収容する容器２１を有し、該容器２１内にピートモス１５を収容し、被処理水とピートモス１５とを接触させ、ピートモス１５に被処理水中の難分解性物質を吸着させ水を浄化する。浄化装置１では、サイホン３９を使用して容器２１内に水の干満を形成し、これによりピートモス１５を高湿度でかつ好気状態とするが、浄化装置６では、ピートモス１５の上方から被処理水を噴霧し、かつ容器２１内の換気をよくすることで高湿度好気状態を作り出す。本実施形態では、被処理水を噴霧するスプレーノズル７５及び容器２１内を換気する換気手段が環境形成手段である。

充填部２７は、容器２１の横断面全体に設けられ、底面２９にのみ網が取付けられている。また充填部２７は、浄化装置１と同様に容器底面２３との間に空間が形成されるように容器底面２３から少し高い位置に設けられている。

被処理水は、ピートモス１５の上方に設置されるスプレーノズル７５を通じてピートモス１５に噴霧される。浄化装置６では、容器２１内を高湿度好気状態とする必要があるから、スプレーノズル７５として被処理水を圧搾空気で微細化することができる２流体ノズルを好適に使用することができる。ただし、スプレーノズルとして液体のみを加圧しこれを噴霧する１流体ノズルを使用することもできる。

容器２１の底部には、排水管７７が設置されており、スプレーノズル７５を通じて供給される被処理水は、ピートモス１５で浄化され処理水となり排水管７７を通じて処理水槽４９に送られる。なお、排水管７７は、容器２１の底部に少量の処理水が溜まるように、上端７９が容器底面２３から少し持ち上げられた位置となっている。

また容器２１の下部、具体的には、充填部底面２９と排水管の上端７９との間に空気を取り込むための通気口８１が設けられている。容器２１には、通気口８１と空気孔３５とが設けられているため、容器２１内を自然換気することができる。なお、送風装置（図示省略）を用い、通気口８１から空気を強制的に送り込むようにしてもよい。

また浄化装置６には、浄化装置５と同様に、容器２１から排出される処理水を再度、容器２１に返送しピートモス１５と接触させるための処理水循環手段７２を備える。処理水循環手段７２の構成は、浄化装置５の処理水循環手段７２と同一であるので説明を省略する。返送ライン６９は、被処理水を供給する被処理水供給管４７に接続し、被処理水といっしょにスプレーノズル７５から噴霧される。

浄化装置６の使用方法及び動作について説明する。

白色腐朽菌を保有するピートモス１５を容器２１内の充填部２７に充填する。容器２１内は、スプレーノズル７５及び換気手段によりピートモス１５が湿潤かつ好気状態に維持され、白色腐朽菌が良好に生育する高湿度でかつ好気状態の環境であるため、白色腐朽菌は、難分解性物質を分解する分解酵素を生成する。

被処理水は、スプレーノズル７５を介して、ピートモス１５の上方から噴霧される。噴霧された被処理水は、ピートモス１５層内を流下する過程で難分解性物質がピートモス１５に吸着され浄化され、排水管７７を通じて処理水槽４９に排出される。なお、処理水槽４９内の処理水の一部は、返送ライン６９を通じてスプレーノズル７５に送られ、再度、ピートモス１５層内を流下する過程で難分解性物質が吸着除去される。

以上のように浄化装置６は、容器２１の上方から被処理水及び処理水が噴霧されると共に容器２１内が換気されるため、ピートモス１５は、湿潤状態を維持し、新たな空気と接触することができる。これらにより白色腐朽菌が良好に生育できる環境である高湿度の好気状態を簡単に作り出すことができ、白色腐朽菌は、難分解性物質を分解する分解酵素を生成し、ピートモス１５に吸着された難分解性物質は、白色腐朽菌が生成する分解酵素で分解される。

浄化装置６は、浄化装置５に比較して、排水を噴霧するためのスプレーノズル７５、排水を加圧する装置が必要となるが、ピートモス１５の高さが低くなっても高湿度好気状態を容易に作り出すことができる。

上記のように浄化装置６では、ピートモス１５による被処理水中の難分解性物質の吸着と、吸着された難分解性物質の分解とが同時並行的に、又は連続的に行われる。このような浄化装置６は、分解酵素による難分解性物質の分解速度が遅い場合であっても、被処理水中の難分解性物質は、ピートモスに吸着除去されるので被処理水を迅速に浄化することができる。一方、難分解性物質はピートモス１５に吸着され濃縮された状態で、分解されるので効率的である。さらに処理水循環手段７２を備えるので、被処理水を十分に浄化することができる。

上記浄化装置６において、スプレーノズル７５に圧搾空気による２流体タイプのスプレーノズルを使用すれば、噴霧される被処理水及び返送される処理水に空気が混入し、ピートモス１５を好気状態に維持し易い。さらに通気口８１から空気を強制的に送り込めば、ピートモス１５を好気状態に維持し易い。

浄化装置６も浄化装置１と同様に、種々変形して使用することができる。図８に示す浄化装置６では、処理水循環手段７２を備え、処理水槽４９内の処理水を再度、ピートモス１５に接触させる循環運転を行うが、供給される被処理水に含まれる難分解性物質の含有量が少なく、ピートモス１５を一回通過させただけで被処理水に含まれる難分解性物質を完全に吸着することができる、あるいはピートモス１５を一回通過させただけで被処理水に含まれる難分解性物質を基準値（許容値）以下とすることができる場合は、処理水の循環は不要である。なお、このような難分解性物質の含有量が少ない被処理水のみを取扱う場合には、処理水循環手段７２を設けなくてもよい。

また浄化装置６においても図３に示す浄化装置１と同様に、ピートモス１５を袋詰めにして充填してもよい。さらに図４に示す浄化装置２と同様に、容器２１内にピートモス１５を多段充填してもよい。

図９は、本発明の第７実施形態の水の浄化装置７の概略構成図である。図１から図８に示した水の浄化装置１、２、３、４、５、６と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

浄化装置７は、浄化装置１と同様の白色腐朽菌を保有するピートモス１５を収容する容器２１を有し、該容器２１内にピートモス１５を収容し、被処理水とピートモス１５とを接触させ、ピートモス１５に被処理水中の難分解性物質を吸着させ水を浄化する。浄化装置１では、サイホン３９を使用して容器２１内に排水の干満を形成し、これによりピートモス１５を高湿度でかつ好気状態とするが、浄化装置７では、ピートモス１５の上下を多孔質材８３、８５で挟み込み、かつ容器２１内の換気をよくすることで高湿度好気状態を作り出す。本実施形態では、ピートモス１５の上下に配置される多孔質材８３、８５及び容器２１内を換気する換気手段が環境形成手段である。

充填部２７は、浄化装置６と同様に容器２１の横断面全体に設けられ、底面２９にのみ網が取付けられている。充填部２７は、浄化装置１と同様に容器底面２３との間に空間が形成されるように容器底面２３から少し高い位置に設けられており、この空間部に、この空間部を埋めるように多孔質材８３が充填されている。

ピートモスの上面１６には、多孔質材８５が載置されている。ピートモスの上面１６に載置された多孔質材８５と充填部２７の下方に充填された多孔質材８３は、共に保水性、通水性、通気性に富む部材からなり、保水体（保水層）として機能する。このような多孔質材８３、８５としては、合成樹脂製のスポンジ、セラミック、ゼオライトなどからなる多孔体が挙げられる。多孔質材８３、８５は、水に浮かばない範囲内で軽い方が好ましい。

多孔質材８３、８５は、一枚の板状の部材であっても、粒状、塊状の部材を充填したものであってもよい。多孔質材８５は、ピートモス１５の上面１６に載っているだけであるから、ピートモス１５が白色腐朽菌により分解され高さが減少すると、それに追従して多孔質材８５も移動する。粒状の多孔質材８３を充填部２７の下方に充填する場合において、排水管７７を通じて流出する恐れがあるときには、排水管７７を網で覆うなどの対策が必要である。

多孔質材８５は、ピートモス１５が白色腐朽菌により分解され高さが減少しても移動しないように容器２１内に固定してもよい。この場合には、被処理水が多孔質材８５で分散されシャワー状となりピートモス１５に供給される。

排水管７７の取付け位置は、第６実施形態の水の浄化装置６と同様に、容器２１の底部に少量の処理水が溜まるように、排水管の上端７９が容器底面２３から少し持ち上げられた位置となっている。また容器２１の下部には、第６実施形態の水の浄化装置６と同様に、通気口８１が設けられ、容器内２１を自然換気及び強制換気することができる。

浄化装置７の使用方法及び動作について説明する。

白色腐朽菌を保有するピートモス１５を容器２１内の充填部２７に充填する。容器２１内は、ピートモス１５の上下に配置される多孔質材８３、８５及び容器２１内を換気する換気手段によりピートモス１５が湿潤かつ好気状態に維持され、白色腐朽菌が良好に生育する高湿度でかつ好気状態の環境であるため、白色腐朽菌は、難分解性物質を分解する分解酵素を生成する。

ピートモス１５の上方から供給された被処理水は、多孔質材８５で分散され、多孔質板８５を通過し、ピートモス１５に供給される。被処理水は、被処理水に含まれる難分解性物質がピートモス１５層内を流下する過程で吸着され処理水となり、多孔質材８３を通過し、排水管７７を通じて処理水槽４９に排出される。容器２１内は、通気口８１及び空気孔３５を通じて換気され、さらに多孔質材８３、８５が通気性を有するので、ピートモス１５は、湿潤状態を維持し、新たな空気と接触することができる。これらにより白色腐朽菌が良好に生育できる環境である高湿度の好気状態を簡単に作り出すことができ、白色腐朽菌は、難分解性物質を分解する分解酵素を生成し、ピートモス１５に吸着された難分解性物質は、白色腐朽菌が生成する分解酵素で分解される。

浄化装置７は、装置構成が非常に簡単で可動部がないため信頼性が高い。また外部から電源等を供給する必要がないので、使用場所が限定されず幅広く使用することができる。

上記浄化装置７において、通気口８１から空気を強制的に送り込めば、ピートモス１５を好気状態に維持し易い。また浄化装置１と同様に、種々変形して使用することができる。例えば図３に示す浄化装置１と同様に、ピートモス１５を袋詰めにして充填してもよい。さらに図４に示す浄化装置２と同様に、容器２１内にピートモス１５を多段充填してもよい。また浄化装置６と同様に処理水循環手段７２を設け、処理水を循環し、浄化させるようにしてもよい。

以上の通り、種々の形態の浄化装置を示したが、浄化装置は、上記実施形態に限定されるものではない。難分解性物質を含有する水とピートモスとを接触させ、ピートモスにより被処理水中の難分解性物質を吸着分離し、さらに難分解性物質を吸着したピートモスを湿潤かつ好気状態の環境下に置き、白色腐朽菌を繁殖させ、白色腐朽菌が生成する分解酵素により難分解性物質を分解することができれば、他の形態であってもよい。このとき、前記実施形態で示したように、被処理水を利用し白色腐朽菌が良好に生育することができる高湿度でかつ好気状態の環境を作り出すことができれば非常に効率的であり好ましい。

図面を参照しながら好適な水の浄化装置及び水の浄化方法について説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。

１、２、３、４、５、６、７ 浄化装置
１５ ピートモス
２１ 容器
２７ 充填部
３５ 空気孔
３９ サイホン
５１ 袋
５３ 空間部
５５ 導通管
５７ 気相部
５９ サイホン
６１ サイホンの頂部
６２ 多孔板
６７ 送水ポンプ
６９ 返送ライン
７２ 処理水循環手段
７５ スプレーノズル
８１ 通気口
８３、８５ 多孔板

本発明は、生物学的手法を用いた水の浄化装置に関する。

本発明の目的は、生物学的手法を用い、簡単な構成で迅速に、また効率的に水を浄化することができる水の浄化装置を提供することである。

本発明は、白色腐朽菌を保有するピートモスを用いて被処理水中の難分解性物質を吸着除去し、吸着された前記難分解性物質を前記白色腐朽菌が生成する分解酵素により分解する水の浄化装置であって、前記白色腐朽菌を保有するピートモスと、前記ピートモスを湿潤かつ好気状態で収容可能な容器と、被処理水と前記ピートモスとを接触させ、被処理水中の難分解性物質を前記ピートモスに吸着分離させると共に、前記ピートモスと空気との接触を良好にし、前記白色腐朽菌が良好に生育する高湿度でかつ好気状態の環境を作り出す環境形成手段と、を有し、前記環境形成手段がサイホンであり、前記容器への水の充填と前記容器からの水の排出とにより干満を繰り返し、これにより前記ピートモスを湿潤かつ好気状態にし、さらに前記サイホンは、サイホンの頂部の高さが可変可能であり、前記ピートモスが分解され高さが減少するとサイホンの頂部の高さもそれに追従することを特徴とする水の浄化装置である。

本発明の水の浄化装置は、水中の難分解性物質をピートモスで吸着除去することができるので、難分解性物質を含有する水を迅速に浄化することができる。さらにピートモスに吸着した難分解性物質は、そのままの状態で、白色腐朽菌を作用させ白色腐朽菌が生成する分解酵素により分解するので複雑な操作も不要であり、簡単に実施することができる。水に含まれる難分解性物質の含有量が非常に少なくても、難分解性物質はピートモスに吸着されることで濃縮されるので効率的に分解させることができる。
また本発明の水の浄化装置は、装置構成が簡単で安価に製作することができる。また本発明の水の浄化装置は、基本的に可動部がないため故障も少なく、高低差を利用して排水を供給すれば動力も不要である。
また本発明の水の浄化装置は、サイホンを用い、容器への水の充填と容器からの水の排出とによる干満を利用し、ピートモスを湿潤かつ好気状態にすることができるので非常に効率的である。さらにピートモスが分解され高さが減少するとサイホンの頂部の高さもそれに追従するので、より効率的にピートモスを湿潤かつ好気状態にすることができる。

本発明の水の浄化装置は、簡単な構成ながら迅速に、また効率的に水を浄化することができる。特に難分解性物質の含有量が少ない水の浄化に好適に使用することができる。また外部からの動力を使用することなく水の浄化が可能であり、さらに本発明の水の浄化装置は、装置構成が簡単であるため安価に製作することができる。また本発明の水の浄化装置は、被処理水を利用し白色腐朽菌が良好に生育することができる高湿度でかつ好気状態の環境を作り出すので非常に効率的である。

Claims (10)

1. 湿潤かつ好気状態の環境下に置かれた、白色腐朽菌を保有するピートモスを用いて被処理水中の難分解性物質を吸着除去し、吸着された前記難分解性物質を前記白色腐朽菌が生成する分解酵素により分解することを特徴とする水の浄化方法。
2. 請求項１に記載の水の浄化方法を実施するための装置であって、
   前記白色腐朽菌を保有するピートモスと、
   前記ピートモスを湿潤かつ好気状態で収容可能な容器と、
   前記容器に収容された前記ピートモスを湿潤かつ好気状態にする環境形成手段と、
   を有することを特徴とする水の浄化装置。
3. 前記環境形成手段は、被処理水と前記ピートモスとを接触させ、被処理水中の難分解性物質を前記ピートモスに吸着分離させると共に、前記ピートモスと空気との接触を良好にし、前記白色腐朽菌が良好に生育する高湿度でかつ好気状態の環境を作り出すことを特徴とする請求項２に記載の水の浄化装置。
4. 前記環境形成手段が、サイホンであり、
   前記サイホンは、前記容器に設置され、前記容器に被処理水が供給され前記容器内が満水となるまでは該水を排出せず、前記容器内が満水となると該水を短時間内に排出し、前記ピートモスを大気中に露出させ、
   前記容器への水の充填と前記容器からの水の排出とにより干満を繰り返し、これにより前記ピートモスを湿潤かつ好気状態にすることを特徴とする請求項３に記載の水の浄化装置。
5. 前記環境形成手段が、前記容器内に収容されるピートモスに対して上方から前記被処理水を噴霧する噴霧手段であることを特徴とする請求項３に記載の水の浄化装置。
6. 前記環境形成手段が、前記ピートモスの上部及び下部に配置される通水性及び通気性を有する保水体であり、前記被処理水を、前記上部保水体の上方から供給し前記ピートモスの層内を流下させることを特徴とする請求項３に記載の水の浄化装置。
7. 前記環境形成手段は、さらに前記容器内を換気し好気状態にする換気手段及び／又は前記容器内に空気を送り前記容器内を好気状態にする送気手段を備え、前記容器内を換気し及び／又は前記容器内に空気を送り、前記ピートモスを湿潤かつ好気状態にすることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の水の浄化装置。
8. 前記ピートモスは、通気性及び通水性を有する複数の袋に小分けして充填され、前記容器内に収納されていることを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載の水の浄化装置。
9. 前記ピートモスは、前記容器内に多段に充填され、各段の間に空間部が設けられていることを特徴とする請求項２から８のいずれか１項に記載の水の浄化装置。
10. さらに前記容器から排出される処理水を再度、前器容器に返送し、前記ピートモスと接触させるための処理水循環手段を備えることを特徴とする請求項２から９のいずれか１項に記載の水の浄化装置。

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