JP3068645B2 - 水を浄化する生物学的反応方法及び装置 - Google Patents

水を浄化する生物学的反応方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、現在の技術からかなり離脱し、自然の力を
使って、下水又は他の汚水をこの自然の力をユニークな
効果をもって働かせる状態の下に置くことにより、下水
又は他の汚水を浄化することに関する。
きれいな水の供給の弱点や重要性についての増加して
いる知識は、下水や他の汚染された排水を、その悪影響
を軽減し、或いは、なくす処理をしないで、環境に捨て
るべきではないことを要求する。処理及び又は家庭にお
ける汚水の使用は、前処理あるいは浄化を必要とする。
歴史的に、水の浄化は、ある場合には、基体に固定さ
れた又は浮遊した生物相を使って改善された流出水をつ
くる好気性の又は嫌気性の生物学的装置を利用してい
る。嫌気性の装置は、伝統的に、最大でもおよそ70％−
80％の処理に制限されており、E.J.Jordanの米国特許
（3,950,252 4/1946 ＆ 4,211,655 7/1980）,A.A.Monso
nの米国特許（4,162,976 7/1979），そしてA.W.Greenの
米国特許（4,293,421 10/1981）におけるように、或る
さらなる作用に先立って仕上げ段階として提案されてい
る。
嫌気性の生物学的装置よりも生物学的に効率がよく、
完全な処理を行う好気性の生物学的装置は、汚水を空気
と混合する種々の動力機構の使用の必要性を欠点として
持ち、その結果、相対的に高価で、信頼できず、たびた
び、消毒の使用を必要とし、この消毒は、処理した流出
水を化学的に再度汚染してしまう。好気性の生物学的装
置は下水（汚水）処理に使用されたときには、しばしば
適切に保守されず、低級の流出水を放出し、環境破壊を
引き起こしてしまう。
環境破壊の結果となる小規模の汚水をほどよく放出する
ように保てない。
これに対し本発明は、機械的又は動力構成要素なし
で、信頼でき、安価で、完全な処理を達成することによ
り、技術を大きく前進させる。本発明は、より高い効
率、下水の糞の大腸菌のバクテリアの中でログスケール
４〜５の減少、生物学的酸素要求量や浮遊物質の99＋％
の除去、及び、他の有機及び無機の溶質のかなりの減少
を可能にする。本発明は、わずか数インチの静水頭で運
転される。本発明は再使用できる透明で臭いのない水を
つくることができる。
本装置は、装備するのに費用がかからず、通常の保守
を要しない。本発明の装置は、芝生、ビル、駐車場の下
で装備すると便利である。本装置は、表水、井戸又は敷
地境界線からの分離を要しない。本装置の生成物は、装
飾池、潅漑又は噴水に使用することができる。
本発明の概要 普通の砂フィルター装置の中へ放出された汚水又は下
水は、砂媒体が粗いと低レベルの処理をうけるだけであ
り、及び又は、砂媒体が細かいとフィルターを詰まらせ
てしまうことになる。
本発明の方法の本質は、汚水を、極低速で、厳密に等
級化され、漸次細かくなり、界面領域及び反応容積が漸
次広くなり、平均隙間距離が漸次小さくなり、生物相と
汚染物との間の完全接触がより増大する複数の孔あき媒
体の中を、数日又は数週間の滞留期間で、浸出させるこ
とである。すると、完全な装置は、実際上、全体とし
て、下水を消費して、きれいな水と自然な無臭のガスを
副産物として放出する、莫大な利益をもたらす有機体に
なる。
この漸進的な処理は、反応器を、汚水が導入される中
央又は頂に最も大きな孔あき媒体を備えた円筒形状、く
さび形状、あるいは、円錐形状構成することによって、
最も効率的に行われる。次いで、汚水は、浄化されなが
ら、わずかな静水圧力で周囲へ放射状にしみ出る。
構造物の表面における周囲空気との副次的、受動的接
触は、酸素の散布によって好気性の生物相を維持し、か
かる生物相は一層効率的に処理することになる。流出水
を媒体内に完全に保ちながら、周囲空気と流出水との界
面を大きくするように装置を形づくることによって前記
効率を最大にすることができる。
コンクリート、金属、プラスチックのような不浸透性
で生物学的に安定した材料で内張りされた、あるいは、
費用を節約するために、未処理の水の漏れを防ぐのに十
分小さい粒径の土を削った、正確に形状決めされ寸法決
めされた室を造ることによって流出水を溜めることがで
きる。流出水は、次いで、浄化されながら、僅かな静水
圧で周囲へ半径方向にしみ出る。
構造物の表面における周囲空気との副次的、受動的接
触は、酸素の散布によって好気性の生物相を維持し、か
かる生物相は一層効率的に処理することになる。流出水
を媒体内に完全に保ちながら、周囲空気と流出水との界
面を大きくするように装置を形づくることによって前記
効率を最大にすることができる。
コンクリート、金属、プラスチックのような不浸透性
で生物学的に安定した材料で内張りされた、或いは、費
用を節約するために、未処理の水の漏れを防ぐのに十分
小さい粒径の土を削った、正確に形状決めされ寸法決め
された室を造ることによって、または、流出水を地下水
と隔離する薄膜、密な布、又は粘土のようなとても細か
い多孔材料で内張りされた粗い土を作ることによって流
出水を溜めることができる。
次々の媒体の層の相対的な高さによって上昇流が必要
とされる場合、又は、処理容量が更に必要とされる場合
には、種々のタイプのポンプおよび又は任意の、空気と
流出水との混合器を使用することができる。流出水のサ
ンプリング及びガス抜きのためのポートが、容易にアク
セスできるように、各媒体から表面まで延びている。頂
層の媒体を拡張して、受動的な空気に対する露出量を増
大させることができ、また、楽しい水生植物の植栽領
域、異国風の造園、池、滝又は噴水を造ることができ
る。
貯水室の流入水頂点又は中央部分を拡張して、通常の
腐敗槽の作用を補充し、或いは、これに代わる浮上分離
及びスラッジ貯蔵装置を作ることができる。必要になれ
ば、スラッジ貯蔵室を空にし、処理した流出水又は他の
きれいな水で逆洗浄することによって物理的なろ過を繰
り返すことができる。
反応器の熱を保持して反応速度を高めるために、露出
される表面の上の室、温室、その包囲物のまわりに、断
熱材を取り付けることができる。
媒体は、安価で、極めて良い等級の砂利、及び、他の
均一な多孔性の材料であってもよく、この材料は、おそ
らくは、粒状の鉱物、プラスチック、金属媒体、連続気
泡プラスチック又は金属フォームで作られる。層は、各
媒体の混合を防ぐ布又は他の多孔性凝集材料によって分
離されるのがよい。
用いられる連続層の数、これらの容積および孔径は、
とりわけ、流出水の量、汚染物の特性、使われる媒体の
タイプ、及び、要求される浄化の程度に応じて、各使用
において変わる。
図面の簡単な説明 図１は、円錐形状の好ましい実施例のもっとも単純な
装置の平面図である。
図２は、円錐形又は垂直なくさび形の好ましい実施例
のもっとも単純な装置の側面図である。
３図は、浄化した流出水を、排水溝、排水路、表水等
のような特定の処分領域に直接閉じ込める拡張された最
終相を示す側面図である。
図４から図６は、いくつかの変形例を説明するため
の、室の一般的な形状の例を示す斜視図である。
図７は、分離された単層の系を示す平面図である。
図面の詳細な説明 図１、即ち平面図では、流出水（11）が流入管（10）
から沈殿室に入り、次いで、有孔板（14）を通って第１
層（15）に流入し、（この例では）円錐形の室を通っ
て、放射方向及び軸線方向上方に流れ、円錐体の上側周
縁部を越えて、周囲（21）に至る。
図２、すなわち、側面図では、流入管（10）は、通常
の腐敗槽又はその他の流出水源からの汚水（11）を運
び、その汚水を、室（12）の頂点に案内して沈殿室（1
3）に流入させ、汚水（11）は、有孔セパレータ（14）
を通って、最も粗い媒体（15）、すなわち、本例では約
6.35cm（2.5インチ）×約3.81cm（1.5インチ）の寸法を
有するよく洗われた砂利の中へ注ぎ、更に、沈殿し、溜
まり、懸濁した生物学的反応を行う。次いで、汚水は、
多孔媒体セパレータ（16）、すなわち、この例では、網
目寸法が約0.47cmであり、金属又はプラスチックの網目
が代表的には孔の大きさがより細かい媒体と同様である
メッシュのプラスチックスクリーン（このセパレータは
必須ではないが、媒体の浮揚や流動に応じて役立つ）を
通って、より細かな媒体（17）、すなわち、この例で
は、約1.58cm×約0.95cmの縦横寸法を有するよく洗われ
た砂利の中へ移動し、ここでは、媒体（15）におけるよ
うに、更なる処理が、懸濁固形物の効率及び物理的ろ過
作用を高めてなされる。以降同様に、汚水は、媒体（1
8）、すなわち、本例では、0.82〜2.00mmの有効な粒径
及び1.5未満の均一な円錐率をもつ洗われた砂の中へ移
動し、漸次浄化を繰り返し、ついには、媒体（19）に達
し、この媒体（19）は、本例では0.5〜0.6mmの有効な粒
径をもち、1.6mm未満の均一の円錐率をもつ洗われた砂
であり、汚水は更に、最後の媒体（20）、すなわち、本
例では、0.35mm〜0.45mmの有効な粒径をもち、図示され
た1.2未満の均一な円錐率をもつ砂に達する。本例で
は、最後の媒体（20）は天然の表土（21）でおおわれて
おり、表土（21）は、制限されない半径方向重力流が浄
化された水（22）を局地的な浅い地下水の中に分散させ
るのに十分なほど水力学的に伝導性である。サンプリン
グ及びガス抜きポート（23）が媒体層から表面まで延び
ている。任意の空気噴射（24）を使用して流出水を曝気
してもよい。
図３では、産出物を浸透性の媒体（20）を通して特定
の処理又は再使用区域（27）に閉じ込める又は導く不浸
透的に内張りした水路（26）を構成することによって、
浄化後、水圧流が保持されることを除いて、水圧流及び
浄化原理は図１と同様である。この水路は、輸送のみな
らず、余分な曝気、造園の潅漑を提供する。断熱材（2
8）とハウジング（29）が室を熱的に隔離する。
図４乃至図６は、単独であるいは直列で使用しうるい
くつかの典型的な室形状と流れを示す斜視図である。
図７は、配管又は他の連結体によって相互に連結され
た、相として別々の単層床又は室で作られている特定の
原理を示す平面図である。
特に選択された生物相を使用して媒体を接種してもよ
く、及び／又は、特別な栄養物を加えて処理効率を向上
させてもよい。触媒を使用して生物学的反応を加速させ
てもよい。
好ましい実施例及び使用を例示のために上で説明し
た。変形や変更或いは他の使用は次の請求の範囲内にあ
ることを理解すべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルム グレン ジェイ アメリカ合衆国 ワシントン州 98310 ブレマートン ノースイースト ドー ン ロード 161 (72)発明者 ヴァンダーヴェルド ドン エム アメリカ合衆国 ワシントン州 98335 ギグ ハーバー ハントウィック ド ライブ ノースウェスト 5409 (56)参考文献 実開 昭57−148498（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭56−31152（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭49−19788（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C02F 3/06 C02F 3/00 C02F 3/10

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】下水又は水の生物学的浄化装置であって、 複数の層の媒体を有し、該層の媒体が生物相を支持する
    ための手段を有し、前記層の媒体が比較的水を浸透させ
    ない室に収容され、前記層の媒体が、最初の最も粗い層
    から最後の最も細かい層まで順次等級分けされ、前記層
    の媒体は、夫々が、前記最初の層から前記最後の層まで
    容積が漸次増え、 処理すべき下水又は水を前記最初の層に導入するための
    流入手段と、 処理された流出水を前記最後の層から取出すための流出
    手段と、を有し、 前記複数の層の媒体は、前記最後の層の上面で受動的に
    周囲空気と接触し、且つ、処理される水又は下水に数日
    乃至数週間の滞留時間を提供するように、構成され、配
    置された、 生物学的浄化装置。
  2. 【請求項２】前記室が、ほぼ、円筒、円錐又はくさび形
    に形成され、 前記流入手段は、前記最も粗い媒体層に直接通ずる中央
    又は頂点から前記室に入り、漸次細かくなる孔のあいた
    前記層を周囲方向に流れ、 各次々の前記層間には界面領域があり、かくして、前記
    次々の界面領域は漸次大きくされ、より細かい媒体に一
    定の水力学的伝導性を維持し、ついには、処理された流
    出水が最も細かい、前記最後の層から周囲に出る、請求
    の範囲第１項記載の装置。
  3. 【請求項３】流出水の経路を方向決めし、前記生物相の
    好気性反応を増大させるように、前記上方面が周囲の空
    気と受動的に接触して水平に延ばされている、請求の範
    囲第１項記載の装置。
  4. 【請求項４】前記室が、一連に互いに連結された複数の
    別々の室部分からなり、前記各次々の室部分漸次細かく
    なる媒体を収容する、請求の範囲第１項記載の装置。
  5. 【請求項５】内部の熱を維持するために、断熱材又はハ
    ウジングを前記室の周りに配置した、請求の範囲第１項
    記載の装置。
  6. 【請求項６】前記室は、不浸透性の膜、密な布、粘土、
    又は、不浸透性の土層で内張りされた土で構成された単
    一室部分からなる、請求の範囲第１項記載の装置。
  7. 【請求項７】前記媒体の幾つか、又は、すべてが、連続
    気泡プラスチック、金属、又は、砂利及び砂で構成され
    ている、請求の範囲第１項記載の装置。
  8. 【請求項８】予め選択された層の前記媒体に埋設され
    た、前記予め選択された層の前記媒体から漏れるガスを
    サンプリングするためのパイプ手段を更に有する、請求
    の範囲第１項記載の装置。
  9. 【請求項９】前記各界面領域に設けられた孔あき媒体セ
    パレータを更に有する、請求の範囲第２項記載の装置。
  10. 【請求項１０】下水又は水の生物学的浄化方法であっ
    て、 比較的水を浸透させない室に収容された複数の層の媒体
    で支持された生物相を準備し、前記層の媒体は、最初の
    最も粗い層から最後の最も細かい層まで順次等級分けさ
    れ、前記層の媒体は、前記最初の層の媒体から前記最後
    の層の媒体まで容積が漸次増え、 処理すべき下水又は水を前記最初の層の媒体に導入し、 処理すべき流出水を、数日乃至数週間に亘って、前記順
    次等級分けされた各層の媒体を通過させ、前記最後の層
    の上面と周囲空気との受動的な接触を行わせ、 前記最後の層から処理された流出水を取出す、 前記生物学的浄化方法。
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