JP2663327B2 - 培養処理槽及びこれを併設した水処理施設 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、培養処理槽に関し、更
に詳しくは、被培養液中の放線菌等の有機汚水浄化菌類
の働きを活発にし、効率のよい培養処理を行い、簡単且
つ経済的な水の浄化を達成し得る培養処理槽に関する。
尚、本発明において「培養処理」とは、微生物の増殖の
みを目的としたものではなく、被処理水中の有用菌を活
性化して、該菌によって行う「水の浄化作用」をも意味
している。

【０００２】

【従来の技術】従来、土壌菌の一種である放線菌の仲間
には、代謝生産物としてストレプトマイシン等の抗生物
質を分泌する生産菌株が知られている。人間の生活や生
産活動に伴う上下水や産業用排水或は雑排水、池や湖沼
の水の浄化処理を行う場合に、上記の様な有機汚水浄化
菌の性質を利用し、被処理水を放線菌等を優先種にした
被培養液とし、水中の大腸菌等の活動を抑え水を浄化す
ることが知られている。一方、有機物を含む排水を河川
や湖沼に放流すると、有機物は好気的な微生物の作用で
空気酸化されて次第に分解され、自然の力で河川の水等
が浄化される自浄作用があることが知られている。即
ち、生物化学的酸化が行われ、この際に使用された液中
の溶存酸素が不足すると空気中の酸素が溶解してこれを
補い、再び飽和に達し、更なる生物化学的酸化が行われ
て浄化が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放線菌
等を含んだ被培養液を槽内に単に放置しておいても、被
培養液中でこれらの有機汚水浄化菌はそれほど活発な活
動をせず、費用ばかりが嵩む割には浄化の処理効率には
劣るものであった。又、放線菌等の活動を活発にする
為、培養処理槽に空気を吹き込み槽内を好気状態に保と
うとすると大掛かりな装置が必要となり、小規模の排水
処理施設では採用することが出来ないという問題もあ
る。

【０００４】そこで、本発明者は、本発明者が既に提案
した（特開平３−７２９９８号公５報）簡易な液体処理
装置を被培養液に適用し、培養処理効率の向上を図るこ
とを試みた。しかし、旋回流と上向き流の二つの液流を
利用する上記の液体処理装置では、上向流に接触する様
にしたときは、比重が軽く軟弱な、例えば、放線菌等の
有用菌が固定されている様な生物培養誘導材を設置した
場合に、これらの誘導材が浮き上がり踊った様な状態と
なってしまい誘導材の消耗が早いという問題があった。

【０００５】又、上記の河川等の有する自浄作用を利用
し、処理液を好気的な微生物を活性化し得る状態に保つ
ことにより、有機物の分解を促進させて水の浄化処理を
行おうとする場合に、液中の溶存酸素の補給が十分でな
いと有効な自浄作用が達成されない。又、処理液をエア
レーションさせた程度では、特に、汚泥混合液の濃度が
高い場合には容量の大きな処理槽内全体を、常に好気的
で且つ微生物が活発に運動し得る状態に保つことは非常
に困難であり、有機物の分解効率に劣るという問題があ
る。更に、排水等の被処理水中にはこの様な生物酸化で
は除去されない有機物が存在するという問題もある。

【０００６】従って本発明の目的は、被培養液の濃度が
高くても培養処理の能率に優れ、特に、誘導材が液流に
影響を受け易い比較的軽いものの場合であっても、誘導
材と被培養液との接触効率に優れ、且つ使用される誘導
材が摩耗したり破壊されたりすることのない、簡易且つ
経済的な培養処理槽を提供することにある。更に本発明
の目的は、被培養液全体の酸素濃度の高低を問わず槽全
体で常に均一で良好な好気状態、更には微生物の活動が
活発に行われている状態に保ち得る様に間欠曝気をする
ことによって、生物酸化による浄化処理を促進し、効率
よく分解し得る簡易な培養処理槽を提供すると共に、搬
出される汚泥の処理が極めて容易になる様にして、汚泥
施設を簡便なものとし、更には処理場全体を経済的な施
設とすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、被培養液の流入
口と培養処理液の流出口を有し、且つ被培養液が収納さ
れて培養処理が行われる培養処理槽において、該培養処
理槽内の略中央に強制的に上向流と下向流とを発生させ
るための回転円筒が設けられ、該下向流中に生物培養誘
導材が配置され、更に、回転円筒の上部に板状又は網状
の強制板が設けられていることを特徴とする培養処理
槽、及びこれらが併設されている水処理施設である。

【０００８】

【作用】本発明の培養処理槽は、簡易な装置を設けただ
けで、被培養液が高濃度であっても流動培養処理槽内に
強制的に勢いの強い上向流と下向流とを容易に発生させ
ることが出来、且つこれら上向流と下向流とを発生させ
る動力の運転を、適宜に連続又は間欠運転とすることに
よって、培養処理槽表面にある被培養液を絶えず流動さ
せることが出来るので、回転円筒の動きと共に微生物に
適度な回転運動を与えて微生物の活性を向上させること
が出来、且つ水面と接している空気中から被培養液中に
酸素を常に吸収させて培養処理槽内全体を常に均一な好
気状態に保つことが出来る。この結果、培養処理槽中の
培養反応が活発化して生物酸化が促進され、又、被培養
液中の放線菌等の有機汚水浄化菌に運動が与えられて活
発な活動が可能となり、水の浄化作用が著しく促進され
る。

【０００９】更に、本発明の培養処理槽においては、生
物培養誘導材が適宜被培養液と接触する構造となってい
る為、被培養液の浄化の程度に合わせて有機汚水浄化菌
の活動状態を制御することが出来、処理の効率化が達成
される。特に、本発明においては、下向流と接触する位
置に生物培養誘導材を設置しているので、該下向流によ
って誘導材が押しつけられる状態となっている為、比重
が軽く軟弱な生物培養誘導材を使用する場合でもこれら
の誘導材が浮き上がることがなく、誘導材の摩耗や破壊
を最小限に留めることが出来る簡易且つ経済的な培養処
理槽となる。そして、このような本発明の培養処理槽を
従来の処理システムに付加的に加えることにより、汚水
処理の高効率化が期待される。特に、汚泥処理システム
が簡易化して経済的となる為、処理施設が極めて経済的
なものとなる。

【００１０】

【実施例】次に、図面に示す好ましい実施例を参照しな
がら本発明を更に詳しく説明する。本発明の培養処理槽
は、先ず、図１に示す様に、回転円筒１を、モーターＭ
等の動力で高速に回転させることによって、処理槽内に
強制的に上向流と下向流とが発生する機構を有してい
る。即ち、この様な構成とすることによって、被培養液
が高濃度であっても容易に、培養処理槽内の下部から上
部に向かう上向流２０と、槽内の上部から下部に向かう
下向流３０とが発生する。この結果、処理槽内の被培養
液が対流し、処理槽内が常に均一で好気的な状態に保た
れる為、被培養液中に含有されている放線菌等の有機汚
水浄化菌が効率よく増殖して水の浄化作用が促進され
る。

【００１１】又、上記の様にして強制的に生じた上向流
及び下向流の液流の速度及び勢いを更に高め、処理効率
を向上させるために、図１（ａ）及び図２に示した様
に、回転円筒１の上部周辺に、円盤状又は矩形状の、盲
板、孔あき板又は凹凸板等からなる強制板２を設け、回
転円筒１と共に回転する構造とする。

【００１２】即ち、例えば、回転円筒１の上部周辺に、
板状又は網状の強制板を設けておき回転円筒と共に回転
させると、円盤の回転により生じる遠心力によって液体
が外周方向（処理槽の槽壁方向）へと効率よく運ばれる
為、処理槽の槽壁周辺の水位が高くなり槽底の圧力が高
まる結果、圧力の低い中心部の方向へ向けて槽底流が生
じる。この結果、略中央部にある円筒内に強い上向流が
生じ、この上向流によって生じる下向流も速度の速い勢
いのあるものとなる。

【００１３】本発明で使用される回転円筒１は、単一円
筒であってもよいし、外円筒と内円筒とからなる二重円
筒形状のものであってもよい。円筒の形状としては、処
理槽の容量及び形状等によって任意の径の円筒をいずれ
も使用することが出来る。但し、二重円筒の場合は、外
円筒と内円筒とにより形成される隙間が上向流の流路と
なる様に構成することが好ましい。

【００１４】又、本発明の培養処理槽に使用する回転円
筒が二重円筒の場合には、外円筒及び内円筒のいずれを
も可動としてもよいし、いずれか一方の円筒を可動とし
てもよい。上記した様に、二重円筒の場合には、外円筒
と内円筒とにより形成される隙間を上向流の流路とする
が（図１（ｂ）参照）、更に、上記した様な強制板を設
けると、この上向流の流路に強い上向流が生じ、この結
果、外円筒の外周に強い下向流が生じる。又、図１
（ｂ）に示した様に、固定の内円筒と回転する外円筒か
らなる二重円筒の隙間を上向流の流路とし、外円筒の上
部に設けられている潜孔から水流を勢いよく吹き出させ
る態様も好ましい。

【００１５】上記の様にして培養処理槽内に強制的に生
じさせた上向流及び下向流の液流の速度及び勢いを更に
高め、処理効率を向上させる方法としては、培養処理槽
の中央の回転円筒の下方から、例えば、ポンプ若しくは
散気装置３を設けて、散気と共にポンプ等で被培養液を
勢いよく押し出すことによって、回転円筒内部に強制的
に強い上向流２０が発生させることが出来る（図１
（ａ）参照）。この結果、回転円筒内部は上向流の流路
となり、この上向流２０は、勢いに乗って回転円筒の側
壁を乗り越えて、回転円筒の外壁の外側に流れ込み、強
い下向流３０が発生する。

【００１６】更に、図３（ａ）に示した様に、本発明の
培養処理槽内の略中央部にある回転円筒の下部近傍に
（処理槽の上向流側の下部に）、プロペラ等を設けるこ
とによって強制的に生じさせる液流の速度及び勢いを高
めてもよい。勿論、上記したポンプ若しくは散気装置３
と共にプロペラを設けてもよいし、どちらか一方を設け
てもよい。又、図３（ａ）に示した様に、遮流板を適宜
な位置に設けて、下向流の勢いが、より強くなるように
流れを制御してもよい。

【００１７】本発明の培養処理槽は、上記の様にして培
養処理槽内に生じている強い上向流及び下向流のうちの
下向流の流路中に、有機汚水浄化菌等の生物培養誘導材
が配置されていることを特徴とする。即ち、下向流中に
生物培養誘導材を収納する為の収納室５を設け、槽内に
生じている下向流が誘導材に効率よく接触する様に構成
する。本発明においては、下向流中に収納室５を設けて
ある為、特に、比重の軽い軟弱な各種の生物培養誘導材
を用いた場合にも、上向流中に置いた場合と異なり、比
重が軽く軟弱な誘導材が浮き上がって液中で踊ることな
く、生物培養誘導材に被培養液を効率よく接触させるこ
とが出来ると共に、誘導材が摩耗したり破壊されたりす
ることが少なく、誘導材の耐久年数が長く経済性に優れ
た処理が可能となる。

【００１８】本発明の培養処理槽は、上記の様に、好ま
しくは生物培養誘導材を収納する収納室５が設けられた
構造をしている為、被培養液に、被培養液の浄化の程度
に合わせて培養処理に必要な誘導材を適宜選択して添加
することが出来、より効率的な培養処理が可能となる。
生物培養誘導材としては、例えば、ペレット状の放線菌
等の生物培養誘導材、遠赤外線セラミック、珪石、臭気
分解する作用の強い植物性腐植土を主としたもの、或い
は黒ボク土、火山灰土壌、抗菌材又は各種の菌の活性材
等の、１０〜２５ｍｍ程度の粒状又はペレット状のもの
が挙げられるが、これらを目的に応じて適宜選択して収
納室５の中に収納すればよい。本発明の培養処理槽で
は、少なくともペレット状の生物培養誘導材を誘導材と
して選択することが好ましいが、その他、菌体の増殖率
を上げる為に遠赤外線セラミックや珪石等を併用して添
加するのも好ましい。尚、本発明においては、液状の培
養剤を被培養液中に別に添加して用いてもよいのは勿論
である。

【００１９】上記の様な各種の生物培養誘導材を収納す
る収納室５の形状としては、誘導材が槽内に落下するこ
となく、且つ誘導材に液流が効率よく接触しながら通過
することが出来る様に、収納室５の上面及び下面を、例
えば、３〜１５ｍｍ程度の適当な目を有する網目形状と
し、側面は通常の壁で構成することが好ましい。又、誘
導材収納室５の容量は、被培養液の種類により異なり、
例えば、比較的清浄な水においては、誘導材の収納量を
少ない容積とし、処理が進んでいない汚れた水の場合に
は、誘導材を多く入れることが出来る様に収納室５の容
量を適宜設計する。

【００２０】又、収納室５を設ける位置としては、先に
述べた様に、比重が軽く軟弱な誘導材が踊って、摩耗し
たり破壊されたりすることがないように、処理槽内の下
向流に効率よく接触させることが出来るものであれば、
図２、図３及び図６に示した様に、回転円筒の外周に接
続されて設けられていてもよいし、図１、図４及び図５
に示した様に、培養処理槽の壁面に取り付けられていて
もよい。回転円筒の外周に接続させた場合には、誘導材
の収納室５の側面と培養処理槽の側面との間が開いてし
まう場合があるが、この場合には、下向流３０がこの隙
間を流れてしまい下向流３０と誘導材との接触効率が低
下する為、図６に示した様に、この位置に隙間板を設け
ることも好ましい態様である。

【００２１】以上の様な構成を有する本発明の培養処理
槽では、勢いのよい上向流２０と下向流３０とが槽内に
生じている為、槽内全体が均一な好気的状態に保たれ、
生物酸化が促進される。又、培養処理槽内の被培養液
が、常に対流して微生物が活動し易い状況に保たれ、且
つ、常に均一な好気的状態に保たれ、更に、この様な槽
内に微生物の活動を促進させる生物培養誘導材が設けら
れている為、例えば、被培養液中に含有されている放線
菌等の有機汚水浄化菌が効率よく増殖することが可能と
なり、水の浄化作用が促進される。この様に、放線菌等
が優先種となることにより、水の浄化が高級化するだけ
でなく、搬出される汚泥が良質の取扱易い汚泥となる
為、汚泥処理施設が簡易化され、処理場全体を極めて経
済的に建設、管理することが出来るものとなる。

【００２２】本発明の培養処理槽で処理する被処理液と
しては、各種の排水や池や湖沼の水等を対象とする。こ
れらの中には有機汚水浄化菌が豊富に含まれている場合
もあるが、少ない場合には、粒状又は粉末状の培養液
や、植物性酵素の様なものを注入してもよい。

【００２３】本発明の培養処理槽は、図１及び図２に示
す様に、自然に流入するか不図示のポンプ等で強制的に
送られてくる被処理液の流入口６と、処理がなされた液
を取り出す排水口７とを有する適当な容量の槽である限
り、その形状及び大きさは特に限定されない。又、培養
処理槽を構成する材料としては、ＳＳ、ＳＵＳ、ＦＲＰ
及び硬質塩化ビニル樹脂等の合成樹脂が挙げられ、通常
は０．５〜５００ｍ³程度の容積を有するが、これらに
限定されないのは勿論である。

【００２４】例えば、本発明の培養処理槽を、図１に示
す様に、φ＝０．３〜３ｍ程度のポリスチレン製の円筒
形状とし、流入口６を培養処理槽の側面に設け、槽の側
面の略中央に排水口７を設ける構造とすれば、排水口７
から培養処理、更には酸化・還元処理がなされた処理液
を取り出す操作は、排水口７を常に開けておくことによ
り、連続的に取り出してもよいし、槽内に被処理液を満
たした後、流入口６及び排水口７を閉めて一定時間上記
した処理を行った後、排水口７を開けて間欠的に処理が
終了した処理液を取り出してもよい。尚、この際に、図
に示した様に排水口７を培養処理槽の側面の略中央部に
形成しておけば、排水口７を開けると、例えば、培養処
理槽内の菌が熟成した液の半量だけ入れ替わることにな
る。そして、例えば、未培養液により薄められた培養液
は、所定時間流動することにより有機汚水浄化菌が再び
良好な状態で培養される。これらの作業が繰り返されて
培養処理を効率的に行うことが出来る。

【００２５】本発明の培養処理槽に使用される回転円筒
１を回転可能にする手段としては、例えば、円筒１の上
端内側又は中段内側にフランジ（不図示）を設け、支持
体から円筒１が自由回転可能に懸垂される方法でもよい
し、更に、培養処理槽の底部又は壁部から延びるアーム
（不図示）等で回転可能に支持してもよい。以上の如き
回転円筒１は処理槽の直径の通常１０〜３０％程度の直
径を有しており、その長さは処理槽の大きさや深さ等に
よって、又、要求される処理能力と動力費との関係で任
意に変更することが出来る。又、回転円筒１は、強度、
防腐性等を考慮するとステンレス鋼、ＦＲＰ等の防蝕性
の材料で形成されていることが好ましい。又、回転円筒
１の壁面は、通常は平滑であるが、壁面に多数の凹凸及
び溝（不図示）を設けて処理対象水との摩擦力を向上さ
せることも出来る。

【００２６】本発明の培養処理槽は、例えば、上下水処
理や工業廃水処理、池や湖沼等の生物学的な処理の際に
特に好ましく使用される。その使用態様としては、例え
ば、図３に示した様な培養処理槽を下水処理施設の２次
処理の効率向上に組み入れて使用したり、図６に示した
様に、培養処理槽の側面に浮子を取り付けたものを池或
は湖沼等に浮かべて使用する。

【００２７】

【発明の効果】以上の如き本発明の培養処理槽によれ
ば、通常の有用菌誘導材を使用した場合は勿論、比重が
軽く軟弱な有機汚水浄化菌の有用菌誘導材を使用した場
合にも、これらの誘導材が液中で踊ったり、摩耗したり
破壊されたりすることが少ない為、効率のよい培養処理
が出来ると共に、同一の誘導材を長期間に渡って使用す
ることが出来る為、簡易且つ経済的な培養処理が可能と
なる。本発明によれば、培養処理槽内を、被培養液の濃
度が高くても常に好気状態で、且つ微生物が活発に動く
ことが出来る流れを絶えず生じている状態に保つことが
出来る為、生物酸化処理の効率が向上し、水の浄化処理
の更なる促進が可能となると共に、汚泥処理も含めた処
理システム全体を経済的に建設することが出来、且つ、
管理することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の培養処理槽の一例の概略断面図及び概
略平面図である。

【図２】本発明の培養処理槽の別の態様の概略断面図で
ある。

【図３】本発明の培養処理槽の別の態様の概略断面図で
ある。

【図４】本発明の培養処理槽の別の態様の概略断面図で
ある。

【図５】本発明の別の態様の培養処理槽の概略断面図で
ある。

【図６】本発明の培養処理槽の別の態様の使用状態を示
す概略断面図及び概略平面図である。

【符号の説明】

１：回転円筒 ２：強制板 ３：散気装置 ５：誘導材を収納する収納室 ６：被培養液の流入口 ７：被培養液の排出口 ２０：上向流 ３０：下向流 Ｍ：モーター

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被培養液の流入口と培養処理液の流出口
   を有し、且つ被培養液が収納されて培養処理が行われる
   培養処理槽において、該培養処理槽内の略中央に強制的
   に上向流と下向流とを発生させるための回転円筒が設け
   られ、該下向流中に生物培養誘導材が配置され、更に、
   回転円筒の上部に板状又は網状の強制板が設けられてい
   ることを特徴とする培養処理槽。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の培養処理槽が設けられ
   ていることを特徴とする水処理施設。