JP5224799B2 - 有機性排水処理の遠隔制御による循環型再生水利用方法 - Google Patents

Description

本発明は、生活系及び有機系排水処理施設の運転管理を各種センサーとインターネットに接続可能なデータ通信網、例えば携帯無線通信網を用いて排水処理を遠隔制御することによる、循環型再生水利用方法に関する。生活系及び有機系排水処理は各種有用微生物の働きを最大限に活用して、微生物が活動しやすい環境を処理水槽内に作ることにより効果的に排水処理が行われる。本発明では、排水処理工程の中に嫌気的環境や好気的環境を作り、微生物の働きを酸化還元電位、溶存酸素、水温、汚泥濃度、水量などのデータをセンサーで計測し、そのデータを携帯無線網で遠隔地のコンピュータに送り、人の経験で管理していた管理基準をコンピュータプログラム化し、その判断に基づいてブロワーの運転時間や送風量を遠隔制御する。また、運転は全自動または手動により行い運転管理の効率化を図るものとする。

従来の循環型施設栽培方法は、図５に示す通り、植物工場１で植物を栽培する栽培工程と、栽培工程において発生する栽培残渣をメタン発酵設備３でメタン発酵されるメタン発酵工程と、メタン発酵工程で生成するバイオガスを燃料として熱併給型発電装置５に供給して発電する発電工程もしくはバイオガスを燃料としてボイラーに供給して燃焼させる燃焼工程を有し、発電工程もしくは燃焼工程で発生する電気、熱、炭酸ガスのうちで少なくとも何れかを栽培工程で消費する資源として植物工場１へ供給する、というものである。

特開平０７−１５１６４「光放射測定器」（松下電器産業（株））では、人工光源のもとで植物栽培を行う場合に使用する光源のもとで植物栽培を行う場合に使用する光源の植物生育の効率を定量的に評価できる光放射測定器について開示している。特開平０６−２４５６５１「植物栽培装置」（ダイキン工業（株））では、光合成作用実現のための照明器具を効率よく冷却し得るとともに同時に植物の生育に必要な湿度への加湿機能を得る植物工場用の植物栽培装置について開示している。更に特開２００３−２３８８７「循環型施設栽培方法」（（株）クボタ）では、生ごみ、家畜糞尿、施設栽培の栽培残渣等の有機性廃棄物を施設栽培に必要な資源として利用する循環型施設栽培方法について開示している。

また水生生物の養殖に目を向けると、例えば、従来のスッポン養殖方法は、親亀が産卵した有精卵を孵化場で孵化させ、約１５ｇの孵化した稚亀を冬眠しない温度である２０℃〜３０℃に温度管理された透明ビニールハウス養殖池で養殖する。当該養殖池は飼育効率と経済性から、ある程度高密度状態で飼育されるので、その衛生環境並びに消毒剤及び抗生物質等の使用による食の安全性確保が問題となっている。

特開平７−２２２５４０号「浄化処理済みの畜産排水を利用した魚介類の養殖方法」（東洋電化工業株式会社）では、処理済みの畜産排水が海水乃至汽水に近い塩類含有組成を示すという特性を利用して、畜産業と海水性乃至汽水性の魚介類の養殖を複合的に行う魚介類の養殖方法ついて開示している。更に特開平１０−２４９３６６「完全汚水処理法とその処理法で得られる有用液」（株式会社プリオ）では、各種汚水の完全処理が可能な高効率の微生物学的汚水処理法とその処理法で得られる有用液について開示している。

また、排水処理の制御方法について目を向けてみると、特開平７−１７１５９２号「嫌気性排水処理設備への流入原水量自動制御装置」（アサヒビール株式会社）では、嫌気性排水処理設備において、流入原水の発酵槽への流量を発酵槽の負荷に応じて自動的に制御し、安定した処理原水を得る装置について開示している。

特開２００１−０００９６０号「排水処理の制御方法」（日立電線株式会社）では、工場内の建屋等より汚濁水が流出したとしても、迅速且つ自動的に緩衝池入口開閉ゲートを閉じると共に汚濁排水分流開閉ゲートを開いて汚濁水を汚濁水分流排水路を介して汚濁水分流処理池へ分流でき、それによって汚濁水を緩衝池及び一般河川への流出を食い止めることができる排水処理の制御方法について開示している。

特開平５−１５４４９６号「嫌気−好気活性汚泥処理装置の運転制御方法」（株式会社明電舎）では、嫌気−好気活性汚泥処理装置を用いて廃水中の有機物及び窒素を高効率に除去する運転制御方法を開示している。

しかしながら、これらの排水処理の運転制御においては、熟練した運転管理者が常に施設の運転状態を監視しなければならず、多大な労力及び人件費を必要とするという問題点を有する。

特開平０７−１５１６４号公報 特開平０６−２４５６５１号公報 特開２００３−２３８８７号公報 特開平７−２２２５４０号公報 特開平１０−２４９３６６号公報 特開平７−１７１５９２号公報 特開２００１−０００９６０号公報 特開平５−１５４４９６号公報

従来、排水処理施設から排出される処理水は河川や湖沼等に放流すると、その処理水の窒素、リン等が蓄積して富栄養化が進み、アオコ発生等の原因となっている。従って、それを防止するための排水処理施設は窒素、リンを除去するために高価な膜分離処理等により高度処理をして放流している。一方、野菜など食品のハウス栽培、温室栽培においては人工化学品による溶液栽培により農産物の安全確保が課題となっている。また同様に高級な水生生物、又はスッポン等の養殖においては、養殖対象の食物や排泄物で水槽が汚染され、臭気の発生や病気による死滅があり、抗生物質の投与などにより対応しているため薬品代がかかり、また衛生面や食の安全性確保においても課題がある。

また、生活系排水または有機系排水の高度処理方法として腐植活性汚泥法があるが、有用微生物の働きを有効に活用するため、従来は熟練した運転管理者が常に生物反応槽の状態を監視し、その状態に合わせてばっ気装置の運転管理を行い、その性能を確保していた。しかしながら、熟練した運転管理者の確保は近年困難となっている。本発明は、運転管理者の運転管理技術をコンピュータプログラムに組み込み、各種センサーの情報により生物反応状況をデータとして取り込み、自動運転することによりこのような問題についても同時に解決することができる。

本発明は、図１のフロー図に示すごとく、生物反応槽である攪拌槽、ばっ気槽の生物反応状況を酸化還元電位計（ＯＲＰ計）で、活性汚泥濃度を活性汚泥浮遊物濃度計（ＭＬＳＳ計）で、又ばっ気量を酸素濃度計（ＤＯ計）で計測し、そのデータをインターネットに接続可能なデータ通信網、例えば携帯無線通信網に接続された遠隔監視制御装置に送り、運転制御プログラムにより自動運転を行う。この自動運転制御方法を採用することにより、従来は処理施設に常駐の運転管理者をおいて、運転管理者の熟練した技術により管理していたものが遠隔で集中管理出来るようになり、大幅な省力化が図られる。具体的な運転制御プログラムは、図２〜４に示すように、酸化還元電位値等のパラメーターの上限値と下限値を定め、その値に近づいたらインターネット網を介して、管理者のパーソナルコンピューター又は携帯電話機などの端末装置に警報を発し、更に制御値に達した場合には遠隔操作にてばっ気装置の運転、停止、タイマー変更などの指令を発し遠隔設定制御を行う。該データは季節変化による流入水量や水温、日照時間などに影響しうるため、年間のデータを蓄積することにより、コンピュータの学習機能により設定値を修正し、運転管理の精度を上げることができる。

本発明は、上述のとおり、排水処理施設の運転管理を遠隔制御することによる排水処理工程の有意な効率化を伴い、生活系汚水と食料生産施設の排水等を原料とし、再生水製造施設にて有用微生物培養槽で培養した有用微生物群の添加により、多くの嫌気性菌、好気性菌の働きにより再生水を自動的に製造し、該再生水を屋内型植物栽培施設に供給し、ばっ気槽からの炭酸ガス（CO₂）と太陽光もしくは人工光により炭酸同化作用を促進させる野菜等の栽培を促進させる方法、及び／又は該再生水と太陽光もしくは人工光を屋内型養殖施設に提供し、水質浄化作用を促進させ水生生物又はスッポン等の成長を促進させる方法を提供する。更に本発明においては、屋内型植物栽培施設と屋内型養殖施設を組合せ、各々の施設から排出される高濃度の酸素（O₂）と炭酸ガス（CO₂）を相互にやり取りして排気ガスを系外に排出しない方法が供される。尚、いずれの方法も施設内から排出される排水を同一系内で再利用することを特徴とする。

上記課題を解決する為、具体的には本発明は下記の構成を採用する。
[１] 有用微生物を含む再生水、光、及び炭酸ガスを含む空気を屋内型植物栽培施設へ供給し、且つ該屋内型植物栽培施設からの排水を該再生水の生成のために再利用することを特徴とする、循環型植物栽培方法であって、ここで該屋内型植物栽培施設の運転管理が有用微生物の活性化に影響するパラメーターを検知するための１又は複数のセンサー及びインターネットに接続可能なデータ通信網を使用して遠隔制御されることを特徴とし、該遠隔制御がセンサーにより検知されたパラメーターから得られたデータをインターネットに接続可能なデータ通信網に接続された遠隔監視制御装置に送信し、そして運転制御プログラムにより該屋内型植物栽培施設を自動運転することにより実行される、方法。
[２] 前記有用微生物の活性化に影響するパラメーターが、酸化還元電位、活性汚泥浮遊物濃度、溶存酸素濃度、水温、水量、及びこれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、[１]に記載の方法。
[３] 前記再生水が、有用微生物培養槽、撹拌槽、ばっ気槽、沈殿槽、及び汚泥貯槽から成る再生水製造施設において、生活系汚水を栄養源として、腐植土を充填した該有用微生物培養槽において培養した有用微生物の作用により生成することを特徴とする、[１]又は[２]に記載の循環型植物栽培方法。
[４] 前記有用微生物が、光合成細菌、放線菌、糸状菌、乳酸菌及び枯草菌から成る群から選定されることを特徴とする、[１]〜[３]のいずれかに記載の循環型植物栽培方法。
[５] 前記腐植土が、ａ）好気性細菌及び／又は通性嫌気性細菌の細菌群からの代謝産物、或いは当該代謝産物を含む物質、ｂ）活性化した珪酸分を多量に含む物質、ｃ）有機物を含んで成ることを特徴とする、[３]に記載の循環型植物栽培方法。
[６] 前記腐植土が、ａ）好気性細菌及び／又は通性嫌気性細菌の細菌群から産出されたフェノール及び／又はフェノール露出基のある代謝産物、或いは当該代謝産物を含む物質、b）タンパク質又は炭水化物、或いはタンパク質、炭水化物及び脂肪の組合せを、含んで成ることを特徴とする、[３]に記載の循環型植物栽培方法。
[７] 前記炭酸ガスを、前記再生水の製造処理施設内のばっ気槽から排出されて前記屋内型植物栽培施設へ供給し、該屋内型植物栽培施設から排出される排水を、該再生水の製造処理施設内の撹拌槽へ還流し系外に排出せずに再利用することを特徴とする、[１]又は[２]に記載の循環型植物栽培方法。
[８] 有用微生物を含む再生水、及び光を屋内型養殖施設へ供給し、且つ該屋内型養殖施設からの排水を該再生水の生成のために再利用することを特徴とする、水生生物の循環型養殖方法であって、ここで該屋内型養殖施設の運転管理が有用微生物の活性化に影響するパラメーターを検知するための１又は複数のセンサー及びインターネットに接続可能なデータ通信網を使用して遠隔制御されることを特徴とし、該遠隔制御がセンサーにより検知されたパラメーターから得られたデータをインターネットに接続可能なデータ通信網に接続された遠隔監視制御装置に送信し、そして運転制御プログラムにより該屋内型養殖施設を自動運転することにより実行される、方法。
[９] 前記有用微生物の活性化に影響するパラメーターが、酸化還元電位、活性汚泥浮遊物濃度、溶存酸素濃度、水温、水量、及びこれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、[８]に記載の方法。
[１０] 前記水生生物がスッポンである、[８]又は[９]に記載の方法。
[１１] 前記再生水が、生活系汚水を栄養源として、有用微生物培養槽、撹拌槽、ばっ気槽、沈殿槽、及び汚泥貯槽から成る再生水製造施設において、腐植土を充填した該有用微生物培養槽において培養した有用微生物の作用により生成することを特徴とする、[８]〜[１０]のいずれかに記載の循環型養殖方法。
[１２] 前記有用微生物が、光合成細菌、放線菌、糸状菌、乳酸菌及び枯草菌から成る群から選定されることを特徴とする、[８]〜[１１]のいずれかに記載の循環型養殖方法。
[１３] 前記腐植土が、ａ）好気性細菌及び／又は通性嫌気性細菌の細菌群からの代謝産物、或いは当該代謝産物を含む物質、ｂ）活性化した珪酸分を多量に含む物質、ｃ）有機物を含んで成ることを特徴とする、[１１]に記載の循環型養殖方法。
[１４] 前記腐植土が、ａ）好気性細菌及び／又は通性嫌気性細菌の細菌群から産出されたフェノール及び／又はフェノール露出基のある代謝産物、或いは当該代謝産物を含む物質、b）タンパク質又は炭水化物、或いはタンパク質、炭水化物及び脂肪の組合せを、含んで成ることを特徴とする、[１１]に記載の循環型養殖方法。
[１５] 前記屋内型養殖施設から排出される排水を、前記再生水の製造処理施設内の撹拌槽へ還流し系外に排出せずに再利用することを特徴とする、[８]〜[１０]のいずれかに記載の循環型養殖方法。
[１６] 前記[１]又は[２]に記載の循環型植物栽培方法と、前記[８]又は[９]に記載の循環型養殖方法とを組合せることを特徴とする循環型再生水利用方法であって、該栽培方法における屋内型植物施設から排出される酸素及び該養殖方法における屋内型養殖施設から排出される二酸化炭素を相互に利用することを含んで成る、循環型再生水利用方法。

定義：
本明細書における用語、「生活系汚水」とは、家庭のトイレから排出される汚水と洗面、浴室、台所、洗濯等から排出される雑排水を合流させた排水で有害物質を含まないで、且つ有機質成分の濃度が高い排水を言う。

本明細書における用語、「攪拌槽」とは、溶存酸素濃度を低く制御した環境で嫌気性菌を主体とした活性汚泥と生活系排水を攪拌、混合させて、微生物により有機質を主に発酵、還元により分解処理するための水槽を言う。

本明細書における用語、「ばっ気槽」とは、ブロアーなどで圧縮空気を送り、溶存酸素濃度を高くした環境で好気性菌を主体として活性汚泥の好気性微生物が有機物を分解しながら増殖してきて、綿状の浮遊物（活性汚泥）を形成するための水槽を言う。

本明細書における用語、「沈殿槽」とは、活性汚泥を静置すると凝集・沈殿する性質を利用して、活性汚泥と上澄水を分離するための水槽を言う。

本明細書における用語、「汚泥貯槽」とは、沈殿槽で分離した活性汚泥を貯留する水槽を言う。

本明細書における用語、「有用微生物培養槽」とは、天然の腐植土をペレット状に充填し、適度な酸素を供給し、活性汚泥と接触させて有用微生物を繁殖させる水槽であって、一種のバイオリアクターを言う。

本明細書における用語、「コンポスト」とは、有機物を微生物等の力を借りて分解すること、又はその分解されてできた堆肥を言う。

本明細書における用語、「ヒートポンプ」とは、大気中等に低レベルで大量に存在する排熱等を有効利用するための熱のポンプであって、圧縮機（コンプレッサ）と膨張弁を利用して冷媒を気化したり液化して、効率よく汲み上げ、移動させることにより冷却や加熱を行うポンプを言う。

本明細書における用語、「水生生物」とは、海水、淡水を問わず、魚類、海草類、貝類、海老及び蟹、鰻、亀等を含む。

本明細書における用語、「屋内型植物栽培施設」とは、自然光を取り入れるための透明な材料による屋根と、人工光源による照明装置、再生水供給装置、炭酸ガス供給装置、栽培施設内環境制御装置から構成される、植物を栽培するための施設を言う。

本明細書における用語、「屋内型養殖施設」とは、自然光を取り入れるための透明な材料による屋根と、人工光源による照明装置、再生水供給装置、養殖施設内環境制御装置から構成される、水生生物又はスッポン等を養殖するための施設を言う。

本明細書における用語、「インターネットに接続可能なデータ通信網」とは、データを送受信するためのインターネットにアクセス可能な通信網であり、例えば、携帯無線通信網、すなわち携帯電話又はＰＨＳ等の携帯端末を介する無線通信網を含む。

本明細書における用語、「有用微生物の活性化に影響するパラメーター」とは、生活系及び有機系排水処理における有用微生物の働きを最適とするために測定される指標であり、例えば、酸化還元電位、活性汚泥浮遊物濃度、溶存酸素濃度、水温、水量等を含む。

本明細書における用語、「運転制御プログラム」とは、本発明の排水処理施設の運転を自動制御するためのコンピュータプログラムであり、管理者のパーソナルコンピューター又は携帯電話等に警告又は警報を発信し、そして管理者のパーソナルコンピューター又は携帯電話等の端末から入力された命令を発信して遠隔設定制御を実行するためのプログラムを意味する。

本発明の一の態様は、図１のフロー図に示すごとく、生物反応槽である攪拌槽、ばっ気槽の生物反応状況を酸化還元電位計（ＯＲＰ計）で、活性汚泥濃度を活性汚泥浮遊物濃度計（ＭＬＳＳ計）で、又ばっ気量を酸素濃度計（ＤＯ計）で計測し、そのデータをインターネットに接続可能な携帯無線通信網に接続された遠隔監視制御装置に送り、運転制御プログラムにより自動運転を行う、有機性排水処理の遠隔制御による循環型再生水利用方法である。

本発明の更なる態様において、図２〜４に示すように、酸化還元電位値等のパラメーターの上限値と下限値を定め、その値に近づいたらインターネット網を介して、管理者のパーソナルコンピューター又は携帯電話機などの端末装置に警報を発し、更に制御値に達した場合には遠隔操作により、ばっ気装置の運転、停止、タイマー変更などの指令を発し遠隔設定制御を行う。

本発明の一の態様は、上述の排水処理施設の運転管理を遠隔制御することによる排水処理工程の有意な効率化を伴い、生活系汚水を原料とし、再生水製造施設にて有用微生物培養槽で培養した有用微生物群の添加により、多くの嫌気性菌、好気性菌の働きにより再生水を製造し、該再生水を屋内型植物栽培施設に供給し、ばっ気槽からの炭酸ガス（CO₂）と太陽光もしくは人工光により炭酸同化作用を促進させ野菜等の栽培を促進させ、屋内型植物栽培施設から排出する排水は再生水製造施設に還流させる、循環型植物栽培方法である。

本態様は図６に示す通り、主に施設周辺の住宅から排出される生活系の排水と当該栽培施設から排出される排水を栄養源として有用微生物培養槽（バイオリアクター）で後述の腐植土を用いて特殊培養した有用菌により、酸化分解処理を行う。有用菌は攪拌槽、ばっ気槽で予め訓養されている活性汚泥と接触させて、ばっ気量の調整により嫌気状態、好気状態を各槽内につくり、その槽の状態に適合した各種有用微生物の作用により排水の汚濁成分を酸化、発酵、還元、分解処理し、次工程の沈殿槽にて固液分離され、上澄水を再生水（液肥）として屋内型植物栽培施設に供給する。沈殿槽で分離された余剰汚泥は別に設けたコンポスト施設で発酵分解させて固体肥料として主に土耕の植物栽培施設に供給する。屋内型植物栽培施設では、ばっ気槽から発生する炭酸ガス（CO₂）を収集して、植物栽培施設に供給し、植物の炭酸同化作用の促進をはかる。また、植物栽培施設は透明ガラス等による屋根とし、日中は自然の太陽光、夜間はＬＥＤ等の人工照明により、野菜などの植物の生産効率を高める。冬期室内を加温する必要がある場合は、再生水製造施設のばっ気槽で生物反応により生じる排熱をヒートポンプで汲み上げて、栽培施設内の加温を行う。夏期で冷却を必要とする場合には、当該ヒートポンプを利用している栽培施設内の温熱を汲み上げて、給湯に利用する。このように、系内から発生する排水や炭酸ガス、温熱を系外に排出することなく系内で利用し、外部に排出する環境負荷の発生しない環境循環系を提供する。

上述の通り、該再生水は、生活系汚水を栄養源として、腐植土を充填した有用微生物培養槽において培養した有用微生物の作用により生成する。該有用微生物は、光合成細菌、放線菌、糸状菌、乳酸菌及び枯草菌等から成る群から選定される。前記腐植土は（Ａ）代謝産物（好気性細菌または／及び通性嫌気性細菌の細菌群からの分泌物で、例えば汚泥、汚泥状物質）若しくは代謝産物を多量に含む物質、（Ｂ）活性化した珪酸分を多量に含む物質（例えば、溶紋岩質の軽石等）、（Ｃ）有機物（例えば、動植物のタンパク質、炭水化物）を、好ましくは成分Ｃ１００（重量比）に対して成分Ａを代謝産物自体のときは０．１以上、汚泥若しくは汚泥状物質のときは５以上、成分Ｂを成分ＡとＣの重量合計の５〜４０％の割合で混合して緩速攪拌した後、２０日以上成熟させることにより得られる。或いは前記腐食土は、通性嫌気性細菌群または好気性細菌群の共存する細菌群から選ばれた細菌群の代謝作用を通じて産出されたフェノールまたは／及びフェノール露出基のある化合物を含む代謝産物またはその代謝産物を含む物質を、タンパク質、炭水化物の何れか、或いはタンパク質、炭水化物及び脂肪の組合せよりなり、且つ脂肪分が有機質量の１０％以下である有機混合物及び活性化された珪酸分を多量に含む物質に混合し、オートクレーブ中で、温度、全ガス圧、水蒸気圧、水素イオン濃度を一定条件に保ちながら攪拌することによって腐食化反応を進展させた後、嫌気状態で成熟させることにより、短時間で大量に得られる。尚、当該再生水は図１４に示す通りのミネラル成分の構成となっており、（財）日本肥糧検定協会によりその安全性が証明されている。

本発明の他の態様は、上述のとおり排水処理施設の運転管理を遠隔制御することによる排水処理工程の有意な効率化を伴い、上記再生水を製造し、水生生物又はスッポン等の屋内養殖施設に供給し、そして太陽光又はLED照明等の人工照明を該屋内養殖施設に供給することにより、養殖施設の衛生環境の向上を図り、水生生物又はスッポン等の生育を促進させ、養殖施設で発生する動物の排泄物や排水は再生水製造施設に還流させる、循環型の水生生物、又はスッポン等の養殖方法である。

本態様は図７に示す通り再生水の製造工程までは上記有機性排水処理の遠隔制御による循環型植物栽培方法と同じであり、当該再生水を養殖施設中の養殖池に供給する。養殖池では魚類や、スッポン等の主に稚魚、稚亀を養殖し、当該再生水の添加により稚魚の成育を促進させ、病原菌の発生や水質悪化による臭気の発生を抑え、適正な養殖施設の環境を提供する。養殖施設中の養殖池で発生した餌や飼育対象の排泄物による汚濁排水は、再生水製造施設の攪拌槽に返送され、有用微生物により浄化され、再度再生水として利用することができる。

更に本発明の他の態様は、排水処理施設の運転管理を遠隔制御することにより排水処理工程が有意に効率化された上記循環型植物栽培方法と循環型水生生物、又はスッポン等の養殖方法とを組合せることを特徴とする循環型再生水利用方法であって、該栽培方法において排出される酸素及び該養殖方法において排出される二酸化炭素を相互に利用することを含んで成る循環型再生水利用方法である。

本態様は図８に示す通り、屋内型植物栽培施設と屋内型養殖施設を隣接させ、該屋内型植物栽培施設で発生する酸素濃度の高い空気を該屋内型養殖施設に供給し、更に該屋内型養殖施設で発生する炭酸ガス（CO₂）を該屋内型植物栽培施設に供給し、各々の施設内の効果を高めることができる。該屋内型植物栽培施設、及び該屋内型養殖施設はそれぞれ気密性の高いドームで覆われ、空気を一方から送り、反対側から排気し、空気の流れを一方通行として酸素濃度の高い該屋内型植物栽培施設の排気を該屋内型養殖施設に供給し、反対に炭酸ガス濃度の高い該屋内型養殖施設の排気を該屋内型植物栽培施設に送るものとする。該屋内型植物栽培施設と該屋内型養殖施設を同一のドーム内に設置し、空気の循環機構を設けることもできる。

野菜の水耕栽培：
農業集落からの排水（汚水、雑排水）を再生水製造施設に供給した。再生水製造施設では有用微生物培養槽で培養された有用微生物の働きにより再生水が製造される。製造された再生水は有用微生物の働きにより殺菌作用があり、図９に示す通り有害な大腸菌や一般細菌が殆ど無くなり、塩素剤の添加など滅菌装置を設けることなく、そのまま屋内型植物栽培施設に供給することができる。製造された再生水を透明材料で出来た温室の水耕栽培池に適宜供給し、野菜等の栽培を行った。該屋内型植物栽培施設には昼間は太陽光で、夜間太陽光が不足すると、センサーでハウス内照度を自動探知し、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの人工照明で必要な照度を確保した。投入した再生水はその投入量分を排水する必要があり、その余剰分の排水は再生水製造施設にポンプで返送し循環利用した。

その再生水の効果は、佐賀市の元相応地区の農業集落排水処理施設で製造した再生水を農家で野菜栽培に使用した結果、以下のような効果があった。佐賀の苺「さがほのか」のハウス栽培では、糖度は通常は12〜14度で、平均13度でも充分甘いとされているが、該再生水を使用した場合、糖度は平均15〜16度となり、色艶も良く良質の苺が出来て商品化率も向上している。また、従来は栽培に農薬は切り離せないものであったが、該再生水を使用することにより土壌消毒の必要がなくなった。同様に、ミニトマトの栽培農家では、該再生水を使用することにより、無農薬で病気が全く発生せず、収穫量が大幅に増加し、糖度が高くなったことが報告されている。また、キャベツの栽培農家では、該再生水を使用することにより土壌の団粒化が促進され、保水能力が向上し、有機堆肥などの発酵分解能力を向上させ、図１０に示す通りキャベツの大きさ（重さ）が従来の約２倍に成長し、高品質となり、収穫量が大幅に増加したことが報告されている。更に臭気の脱臭効果に関しては、図１１に示す通り、元相応地区の農業集落排水処理施設の臭気濃度と臭気指数データからも明らかなように、従来の処理場内臭気指数４０〜２５であったものが、２０〜１５に減少し、その効果は明らかなものである。ハウス栽培においても従来発生していたハウス特有の臭気が減少した。

スッポン養殖：
ここでは実施例１で使用した再生水と同じものを使用した。本発明は気密性のあるガラスやビニール、ポリカーボネートなどの透明な屋根材によるハウス内にコンクリート製の池を１系統２〜４槽設置し、その中で成長段階ごとに分けられた稚亀を入れて飼育を行った。各槽に１月あたり水槽１ｍ³に対して10〜20ｌ(リットル)の再生水製造施設で製造された再生水を投入した。その結果、約一ヶ月経過すると水槽の水は茶色で濁っていたものの透明度が増し、赤色に変化した。これは槽内に光合成細菌（紅色細菌）が繁殖した結果であり、これにより、ハウス内の臭気が大幅に消滅し、ハウス環境が大幅に改善された。また、従来腐敗防止のため槽に消毒剤を投入していたものが、再生水投入後はその必要がなくなり、抗生物質の費用は１月あたり８０万円が削減された。更にスッポンの死滅が無くなり、従来に比べて成長速度が速くなり、出荷生産量が４倍となった。スッポンの食材としての品質は、スッポンの色艶がよくなり、以前あった肉の臭気がなくなり、その結果、抗生物質等を使用せずに安全性が確保され、高級品として出荷されるようになった。槽からの排水及び低質（ヘドロ）は排水処理施設にポンプで返送され、有用微生物の働きで処理され循環利用された。

遠隔監視制御装置による排水処理施設の管理：
該実施例は群馬県の某農業排水処理施設に汚泥改質機（バイオリアクター）を組み込み、有用微生物を培養し、嫌気槽、好気槽で微生物の働きを最大限に活用するために本遠隔監視制御装置を設置した。処理原水は農業集落からの生活系の排水で、図２の流入水量データに示すように１日あたり一定のレベルである。水量は一定のレベルで警告を発し、一定のレベルになると警報を発し、現場に駆けつけて対策を行うことになる。日常の水質管理は、ばっ気槽の酸化還元電位計（ＯＲＰ計）を主な管理項目とし、図３に示すように好気側は一定のレベルで警告を発し、そしてさらに一定のレベルで警報を発するように設定した。これにより、警告が出た時はばっ気時間のタイマー設定間隔を遠隔で設定変更したりして調整することができ、さらに、警報ラインに達したら現場に行ってばっ気風量を調節したり、返送汚泥量を調整したりすることで対応を行うことが可能となる。同様に、嫌気側についても管理を行うことが出来る。また、これと同時に酸素濃度計（ＤＯ計）も計測し、酸化還元電位（ＯＲＰ）との相関を見たりして運転管理データを蓄積し、各処理場に合った運転管理方法に改善することが出来る。この遠隔監視制御方法を採用することにより、遠隔地から少人数で熟練者の運転管理が可能となり大幅な運転管理の省力化と適切な処理性能の確保が可能となった。

有機性排水処理装置の遠隔監視制御方法についてのフローチャートである。 流入水量の警告ライン及び警報ラインを示すグラフである。 ばっ気槽の酸化還元電位の警告ライン及び警報ラインを示すグラフである。 ばっ気槽の溶存酸素濃度の警告ライン及び警報ラインを示すグラフである。 従来の循環型施設における植物栽培方法について説明する。 本発明に係る循環型植物栽培方法について説明する。 本発明に係る循環型養殖方法について説明する。 本発明に係る循環型植物栽培方法と循環型養殖方法について説明する。 山ノ内町水質浄化センター処理水中の一般細菌数と大腸菌数ついて説明する。 再生水を使用して栽培したキャベツと再生水を使用しないで栽培したキャベツとの比較ついて説明する。 再生水製造施設内と対照施設内での臭気濃度及び臭気指数の比較。 再生水製造施設内と対照施設内での臭気濃度及び臭気指数の比較（７月）。 再生水製造施設内と対照施設内での臭気濃度及び臭気指数の比較（８月）。 （財）日本肥糧検定協会による本発明にかかる再生水の安全性の証明書。

Claims (14)

1. 有用微生物を含む再生水、光、及び炭酸ガスを含む空気を屋内型植物栽培施設へ供給し、且つ該屋内型植物栽培施設からの排水を該再生水の生成のために再利用することを特徴とする循環型植物栽培方法であって、ここで前記再生水が、有用微生物培養槽、撹拌槽、及びばっ気槽を備える再生水製造施設において生成され、前記炭酸ガスを、前記再生水製造施設内のばっ気槽から排出させて屋内型植物栽培施設へ供給し、該屋内型植物栽培施設から排出される排水を、該再生水製造施設内の撹拌槽へ還流し系外に排出せずに再利用することを特徴とし、ここで該屋内型植物栽培施設の運転管理が有用微生物の活性化に影響するパラメーターを検知するための１又は複数のセンサー及びインターネットに接続可能なデータ通信網を使用して遠隔制御されることを特徴とし、該遠隔制御がセンサーにより検知されたパラメーターから得られたデータをインターネットに接続可能なデータ通信網に接続された遠隔監視制御装置に送信し、そして運転制御プログラムにより該屋内型植物栽培施設を自動運転することにより実行される、方法。
2. 前記有用微生物の活性化に影響するパラメーターが、酸化還元電位、活性汚泥浮遊物濃度、溶存酸素濃度、水温、水量、及びこれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記再生水製造施設が有用微生物培養槽、撹拌槽、ばっ気槽、沈殿槽、及び汚泥貯槽から成り、そして前記再生水が、該再生水製造施設において、生活系汚水を栄養源として、腐植土を充填した該有用微生物培養槽において培養した有用微生物の作用により生成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の循環型植物栽培方法。
4. 前記有用微生物が、光合成細菌、放線菌、糸状菌、乳酸菌及び枯草菌から成る群から選定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の循環型植物栽培方法。
5. 前記腐植土が、ａ）好気性細菌及び／又は通性嫌気性細菌の細菌群からの代謝産物、或いは当該代謝産物を含む物質、ｂ）活性化した珪酸分を多量に含む物質、ｃ）有機物を含んで成ることを特徴とする、請求項３に記載の循環型植物栽培方法。
6. 前記腐植土が、ａ）好気性細菌及び／又は通性嫌気性細菌の細菌群から産出されたフェノール及び／又はフェノール露出基のある代謝産物、或いは当該代謝産物を含む物質、b）タンパク質又は炭水化物、或いはタンパク質、炭水化物及び脂肪の組合せを、含んで成ることを特徴とする、請求項３に記載の循環型植物栽培方法。
7. 前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の循環型植物栽培方法と、有用微生物を含む再生水、及び光を屋内型養殖施設へ供給し、且つ該屋内型養殖施設からの排水を該再生水の生成のために再利用することを特徴とする、水生生物の循環型養殖方法とを組合わせることを特徴とする循環型再生水利用方法であって、該栽培方法における屋内型植物施設から排出される酸素及び該養殖方法における屋内型養殖施設から排出される炭酸ガスを相互に利用することを含んでなり、ここで前記水生生物の循環型養殖方法における屋内型養殖施設の運転管理が有用微生物の活性化に影響するパラメーターを検知するための１又は複数のセンサー及びインターネットに接続可能なデータ通信網を使用して遠隔制御されることを特徴とし、該遠隔制御がセンサーにより検知されたパラメーターから得られたデータをインターネットに接続可能なデータ通信網に接続された遠隔監視制御装置に送信し、そして運転制御プログラムにより該屋内型養殖施設を自動運転することにより実行される、方法。
8. 前記水生生物の循環型養殖方法における有用微生物の活性化に影響するパラメーターが、酸化還元電位、活性汚泥浮遊物濃度、溶存酸素濃度、水温、水量、及びこれらの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、請求項７に記載の循環型再生水利用方法。
9. 前記水生生物がスッポンである、請求項７又は８に記載の循環型再生水利用方法。
10. 前記水生生物の循環型養殖方法における再生水が、生活系汚水を栄養源として、有用微生物培養槽、撹拌槽、ばっ気槽、沈殿槽、及び汚泥貯槽から成る再生水製造施設において、腐植土を充填した該有用微生物培養槽において培養した有用微生物の作用により生成することを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の循環型再生水利用方法。
11. 前記水生生物の循環型養殖方法における有用微生物が、光合成細菌、放線菌、糸状菌、乳酸菌及び枯草菌から成る群から選定されることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の循環型再生水利用方法。
12. 前記水生生物の循環型養殖方法における腐植土が、ａ）好気性細菌及び／又は通性嫌気性細菌の細菌群からの代謝産物、或いは当該代謝産物を含む物質、ｂ）活性化した珪酸分を多量に含む物質、ｃ）有機物を含んで成ることを特徴とする、請求項１０に記載の循環型再生水利用方法。
13. 前記水生生物の循環型養殖方法における腐植土が、ａ）好気性細菌及び／又は通性嫌気性細菌の細菌群から産出されたフェノール及び／又はフェノール露出基のある代謝産物、或いは当該代謝産物を含む物質、b）タンパク質又は炭水化物、或いはタンパク質、炭水化物及び脂肪の組合せを、含んで成ることを特徴とする、請求項１０に記載の循環型再生水利用方法。
14. 前記水生生物の循環型養殖方法における屋内型養殖施設から排出される排水を、前記水生生物の循環型養殖方法における再生水の製造処理施設内の撹拌槽へ還流し系外に排出せずに再利用することを特徴とする、請求項７に記載の循環型再生水利用方法。