JPH02184395A

JPH02184395A - 合併式浄化槽

Info

Publication number: JPH02184395A
Application number: JP89589A
Authority: JP
Inventors: Isao Ishii; 勲石井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-01-06
Filing date: 1989-01-06
Publication date: 1990-07-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野］現在行われている汚水処理方法は活性汚泥法である。ま
ず流入汚水中の大きなゴミである粗大夾雑物や砂を除去
する。これはスクリーン装置で行つ。

大きいゴミを取り除いた後は、小さなゴミを除去する。

この装置を沈澱槽といって沈澱分離作用をさゼるところ
である。これで概略５０％の有機物が除去され、ここま
での処理過程を一次処理と呼ぶ。

一次処理では、微生物を使って汚染物質を除去する。は
とんどの処理は好気性微生物を利用する「ばっ気性」で
あって、一般に活性汚泥法といっている。ここで好気性
微生物をひとかたまりのフロック状にしで、次の沈澱槽
でこのフロックを沈澱分離させ、」二澄水を消毒し、Ｂ
ＯＤ３０ｐｐｍ程度で放流する。なおフロックとは汚水
中の浮遊物が集まって大きくなったものを指しているが
、汚水を処理する活性汚泥法では、好気性微生物が統合
して汚泥片を作る。これが水よりも重いので、上部の水
を分離して処理しやすくする。

さらにＢＯＤ２０ｐｐｍ以下にして、Ｎ−Ｐを除去する
ための三次処理をして高度処理を行えば、より一層浄化
された水を分離することができる。

ここで沈澱分離した汚染物質は嫌気性微生物の作用によ
り分解させる。この槽を消化槽といっている。このフロ
ーシートを第１図に示す。

しかし、家庭用の処理装置である個人下水道では、こん
な大がかりな処理行程では費用もかさみ、維持管理も大
変なので、できるだけコンパクトにしなければならない
。では、どういう操作が基本となるのか。まず流入汚水
を沈澱分離槽に入れる。

するとこの槽で物理的に重いものは沈澱、軽いものは浮
」二する。粗大ゴミもこの槽で受入れ、また沈澱した有
機物は嫌気性微生物によって消化分解する仕＆Ｆ１みも
兼ねさセる。浮上したスカＪ、等の汚物は流出しないよ
うに、バッフル（阻止板）でくい止め、中間水を次室に
流出さセる。ここで最小限３０％のＢＯＤが減少するよ
うである。なおスカムとは嫌気性処理の過程で、底に沈
澱した汚濁物が分解し、メタンガス・炭酸カスを発生し
て軽くなり、水面上に浮上し、上部の空気と接して固形
状になったもの。好気性処理の過程においても、窒素ガ
スの作用でフロックが浮」−する場合もある。

次室に流入した汚水は（ｌｆ気性微生物の作用で次処理
するが、ここでは活性汚泥法のように好気性微生物を汚
水中に浮遊させるのではなく、槽の内部にろ材を投入し
て微生物をこのろ材に固着させる方法をとる。これを浸
清ろ床法（今日ではＵ接触ばっ気性」といっている）と
いうが、この方法だと維持管理も楽で、しかも余剰汚泥
量（１般出汚泥）が少なく、ＢＯＤ除去効果もよく、小
型としては理想的な処理方法である。次に沈澱・消毒槽
を設けて上澄水を消毒放流する仕組みが一般的である。

もう一つ考えられるのは、この沈澱分離槽にも次処理装
置で使っている接触ろ材を投入する方法である。つまり
−次・二次処理槽ともろ材を投入するというものであり
、−次の方は嫌気性、次の方は好気性微生物を固着させ
る。こうした−次処理を嫌気性ろ床と呼んでいるが、こ
の方法だと前記の沈澱分離槽よりもなお効果的である。

本装置の特徴は、乳酸菌飲料に使った廃容器（内容Ｎ６
５ｍＬ通称ヤクルト容器）の底を切り取ったものを接触
ろ祠として利用している点にある。このろ材をＫろ材と
呼ふ。これについて或研究者は、木ろ材のＳＳ（浮遊固
形物）捕捉能力については評価するが、将来、閉塞問題
が生じると指摘している。

しかし、本発明者はろ材特有の長所を生かし、閉塞の欠
陥を除去できれば水質の維持は可能だと考え、試行錯誤
の末、つぎのよ・うな方法を考え、現在では成功の域に
達した。

■木ろ材のＳＳ捕捉力が大である点を生かすため、逆利
用−−本ろ材に対し、ＳＳ負荷の抑制を図る。

■電力、つまりエネルギーを制御する。すなわち、出力
の低いブロワ−に切替える。

■−一時的流入する風呂排水などに対処するための簡易
流量調整器をつける。

この三点を可能にするためには、ＳＳを一次処理装置内
に残留させることが必要である。そこで当時の実験装置
では変形二階タンクであったものを多室形に変更した。

変形二階型は、下部が消化槽、上部がスロワ１へ（細穴
）で仕切った沈澱槽、つきが二次処理装置、すなわち、
木ろ材を充填しまた接触ばっ気槽で構成されている。問
題になるのは一時的な流量負荷、たとえば、風呂排水が
多量に流入すれば、どうしてもＳＳばスロットを通過し
て沈澱槽に流入し、それが二次処理装置へ流出すること
になる。また流量変動に対処できなければせっかくの本
ろ材の効果も失することになる。要するにＳＳ流出防止
と一時的な流量変動に対処する装置が必要になる。

−例では、洗濯水と風呂排水の流入で沈澱槽より多量の
ＳＳ流出を見た。その対策として一次処理装置を多室形
に変更した。つまり、２槽または３槽、および予備ろ過
槽を設けた。予備ろ過槽とは嫌気性処理で腐敗槽におい
て固液分離された中間水が、ろ材（以前は砕石であった
）を下から上へ通過する際、物理的にろ祠によってろ過
を行い、大きな浮遊物を除いて、好気性処理へ移流させ
る槽のこと。さらに流量調整装置が必要であるが、家庭
槽などのような小型では設置が困難である。

したがって、これに対処するためには簡単な調整装置の
開発、または流量変動に対してのクツションをもたせる
ために一次処理装置の容量を大きめにとる方法が効果的
である。浄化機能に大きな影響を与えるのは流入水量と
水質の変動にある。流量調整槽は、朝夕などの一時的な
流量負荷に対処するには、汚水の流量を調整することに
よって水理学的条件を整える装置である。そうしなげれ
ば生物処理は満足に行えないと同時に、−時的流入によ
る流速のためせっかくの生物膜の流出も起きる。

こうするごとムこより、予備ろ過槽流出水のＳＳは流入
水の４分の１以下にまで除去できるとともに（ＳＳ　１
７０　ｐ　ｐｍ→４２　ｐ　ｐｒｎ、除去率７５％）、
二次処理装置へ入るＢ　ＯＤ負荷量を相当量低減するこ
とが可能となった。また二次処理装置のろ祠ば２段に分
割した。

つぎに沈澱槽をへて、再利用（１−イレリザイクル、樹
木散水）するため利水槽（節易な砂ろ過装置）を用いた
。

本発明に従う「石井式」水循環システムの立面図を第２
図・第３図に示す。

第２図は旧基準式（欧米式）単独処理槽を改造した１号
基である。処理水は１−イレへのりザイクルのばか余剰
水を樹木への散水に利用している。

雨量の少ない夏、秋季において番よ水利用の点で特に効
果的である。

表１に、これまでに設置された「石井式」水循環システ
ムの稼働年月、使用人員、容量、水質、再利用の用途な
どを示す。

２号基は、１９８３年、園芸農家に設置し、６年近くを
経過している。処理水は１号基と同様にトイレへの再利
用、果樹園散水に全量を利用しており、現在もなおりＯ
Ｄ　Ｉ　Ｐ　ｐｍを維持している。

３号基は、１９８４年１月公務員宅に設置、トイレリサ
イクル、庭園散水を行っている。性能は１．２号基と同
様である。

４号基は使用後、３年半を経ている。水質は前記よ同様
な成績をあげている。

５号基は、福岡県久山町、小早用町長（環境問題で全国
的に有名）が直接本施設を視察、学校に採用した。１９
８５年に設置され、３年を経過している。使用人員４１
３名、給食、座圧などの全排水を処理、県内のモデル装
置として脚光を浴びた。本装置の処理水貯留タンクには
水面下２ｍに文字板があＬ／ｌ（類似透視度３１）、常
時これが見えなければ不可となっている。ＢＯＤはｔｐ
ｐｍを維持しており、トイレへの再利用装置も設置され
ている。

６号基は、福岡県朝倉町のを名な三重連水車のすく横の
家に設置したもので、２年半を経３５している。最近の
検査結果によると、透視度肝では１ｍ以」二である。

７号基は、宮崎県日南市において１９８４年に設置され
、４年以−にを経過している。事業所、家庭兼用の大形
槽であり、トイレリサイクルおよび樹木散水を行ってい
る。水質はＢＯＤｌ、６ｐｐｍと極めて良好である。

８号基は宮崎型公民館（集会人員２００名）に試験設置
されたもので、使用開始後２年半になる。

ＢＯＤは１．ｌｐｐｍを維持している。

９号基および１０号基は、鹿児島県の第１工業大学で県
の助成金により設置したもので、それぞれ４年目、３年
目に入っており、最近の水質検査の結果では、それぞれ
ＢＯＤｏ、８．１．７ｐｐｍ、透視度は両恭とも１００
（ＢＯＤがｌｐｐｍ程度に相当）を超えている。

１１号基は、１９８６年１月設置、８世帯アパトで実験
中のもので、２年半を経過している。

処理水は散水方式となっており、水質は良好である。

１２号基は、１９８７年３月、長崎県長与町役所員宅に
設置したもので７人使用中であるが、役場の水質調査で
は、ＢＯＤｌｐｐｍとの報告を受しプだ。

１３号基は、１９８７年６刀、福岡県朝倉町の寺院に設
置したもので、最近の水質は透視度１００を示していた
。

１４号基は１９８８年５月、佐賀県市役所員宅に試験設
置し、その処理水はトイレ、樹木散水に利用している。

使用人員７人、使用後の期間はまだ短いが、透視度は１
００以七を示している。

１５号基は１９８８年８月、久留米布の野田、久留米大
助教授宅に試験設置したミニザイズのもので、車庫内に
設置されている。目下、透視度は１００以上で見学者が
絶え間なく、感心されている。実用化１号基であろう。

１、６　Ｍ基は、１９８８年９月、鳥栖布のブリデス１
〜ン・カントリークラブに設置されたもので、流入水の
ＢＯＤｌｏｏｐｐｍ、流量は１００Ｌ／日以上である。

この浄化槽には、Ｋろ材（ヤクルト廃容器）が８０万個
使用されている。処理水は透視度１００以上であり、芝
生の散水用に再利用されている。

一次処理家庭単位の下水処理技術は、対象とする人員が５〜１０
人程度であるから、従来の合併処理のようにいろいろの
単位装置があっては困る。つまり、装置が多くなるほど
管理が複雑となり、費用もそれだけ加算されるからであ
る。要は、簡易にして水質を公共下水道の処理能力基」
二にすることである。

汚水を処理する場合の基本は、まず粗大ゴミのような大
きな汚染物質を取り除くことからはじまる。次に高いＢ
ＯＤｆｉ度を除去するには、−次処理として嫌気性微生
物の力でＢＯＤを１１００ｐｐ以下にする。それから好
気性微生物によって汚水を二次処理して２ｐｐｍ程度に
下げる。仕」二けとして微細ＳＳを除去するため簡易砂
ろ過を通ず。

それだけの操作を行えば処理水をＢＯＤ　１　ｐ　ｐｍ
レベルにまで浄化することができる。

このように微生物を利用することが本処理に限らず、す
べての生活系排水処理には必要不可欠である。これを化
学的に処理するとすれば薬品代の費用がかさむし、活性
炭を使えばこれまた相当なコスト高になる。さらに油分
離装置を設置するとしても管理に手をとられる。

本システムのフローシートを第４図に示す。

一般に合併処理では５００Å以下の規模として沈澱分離
槽タイプが用いられるが、本装置では単独処理の散水ろ
圧力式、多室型を使用している。

１槽、２槽、予備ろ過槽があり、３槽を増設する場合も
ある。通常１槽と残りの容量を半々にとればよい。

流入水については、ｌ・イレのほか、台所、風呂、洗濯
排水を一緒に流し込み、これらの汚水汚物を貯留させる
が、これを腐敗槽（正確には第一腐敗槽、構造基準の沈
澱分離槽とはいささか趣を異にしている）と名づけでい
る。ここで沈澱分離作用によって粗大ゴミを除去すると
同時にメタン菌などの嫌気性細菌によって分解させ、そ
の中間水を次の腐敗槽（第二腐敗槽）に導く。ここで嫌
気性分解を終えた中間水中の微細固形物を取り除くため
にろ材をくくらせる（予備ろ過槽）。ここまではいまの
汚水処理でも用いているので目新しいことではない。私
はこれを一次処理と呼んでいる。

ＢＯＤでいえば、流入水が平均して１３０〜２００ｐｐ
ｍであるが、−次処理で７０〜１００ｐｐｍまで低下し
てくる。

そのためには、汚水の滞留時間か少なくとも４日は必要
である。１人１０２００ρが生活系排水として流される
ので、たとえば５人槽の場合、次処理の容量は、５人ｙ
２ｏｏｆｆ／人・ＢＸ４０−４留以−トとなる。

滞留時間が長いはと、嫌気性分解作用が高くなるのは当
然のことであるが、これは汚水中の分子組織である炭素
、水素、酸素、窒素、リン、硫黄などの各分子構造が嫌
気性分解をうけるに従い、その組織が単純化され、好気
性に移行するに従って分解が促進されると考えられるか
らである。反対に容量が小さいと滞留時間が短く、腐敗
現象を起こす余裕がないため分子構造は簡素化されない
。

ところで、この沈澱分離槽に替わって嫌気性ろ床という
ものがある。この装置は一次処理におｉＪる嫌気性分解
作用を促進させるためにろ利を分離槽に入れたものであ
り、従来の好気性分解の接触材に相当する。

このろｉＪを投入するにあたって接触ばっ気槽のろ材の
ように全箇所に充填したのでは汚泥の抜取り作業が困難
となり、また上部にスカムが発生ずるため、できる限り
水深の中間に設置し、スカム、汚泥の発生に支障のない
箇所に充填しなければならない。嫌気ろ床は、ろ材に嫌
気性微生物を付着させ、有機物に、ろ材に固着した微生
物によって安定した嫌気性分解を得させようとするのが
目的であり、構造基準では、■ポー１．５＋（ｎ５）Ｘ
ｏ、４となっている。これを前述の沈澱分離槽と比較す
ると、５人槽では２．５ボに対し、１、　５ｒｒｒとな
る。ただし嫌気槽はあまり小さくしてはいけない。

評定基準では、あくまでもＢＯＤ２０ｐｐｍ以下を処理
するという前提であるのに比べて、本システムではＢＯ
Ｄ　Ｉ　Ｐ　Ｔｌ１ｍレヘルである。そのためには嫌気
性分解が行われやすい槽の容量が必要であり、いくら嫌
気性ろ床を設置しても容量が小さければ、たとえば風呂
排水など一時的な流入変動では汚水の滞留時間もなく、
素通りして嫌気性の意味は失われてしまう。

したがって嫌気性分解を全うするには、−次処理槽での
充分な滞留時間が必要である。

本装置が、一般の処理施設とちがい、なぜＢＯＤｌｐｐ
ｍレヘルという驚異的な水質が得られるのであろうか。

それは第一に、小型槽といえども流量調整器をそなえて
いるからである。

現在、他の小型合併浄化槽にはこの装置が取り付けられ
ていない。風呂排水や台所排水が一時的に多量に流入し
た場合は、その汚水は滞留時間が保てないまま流出して
しまう。逆に夜間など使用しない場合には汚水の滞留時
間は長く、こうした変動があると浄化が向上しないのは
当然である。

いままでの合併処理槽に流量調整装置が義務づけられて
いるのはそのためである。

では、なぜ従来の小型合併浄化槽ではこれが省略されて
いるのか。おそらく家庭までも義務づけるとなると装置
が複雑となり、コンパクト化に逆行するというわけであ
ろう。

しかし単独処理ではあるまいし、下水道に替わる合併処
理というキャッチフレーズとして取り組んでいるのだっ
たら、浄化の決め手となる流量調整を省略したのは疑問
に思う。

私が開発した簡易流量調整装置とは、誰もがすく取りつ
げけられる簡単なもので、これには二通りある。

一つは家庭のロータンクにあるフロート（浮き）を利用
しているが、その様子を第５図に示す。

予備ろ過槽の水面にフロートが浮かんでいる。したがっ
て、風呂排水などが流入ずれば第一腐敗槽と第二槽、予
備ろ過槽の連通している水面が上昇するだけフロートも
上昇する。それで、これと−体になっている片側の棒の
先のブラシが小さな移流穴を往来するので、穴の閉塞は
起こらない。これによって小穴より流入している少量の
汚水が二次処理装置へ流れ込む。この小穴の径はその家
の排水量に応じた口径にすればよく、終日少量ずつばっ
気槽へ流入している。

もう一つの方法は、移流管の下部に終日汚水が流入する
ように、だいたい５＋ｎ＋ｎ程度の小穴をあける。この
小穴が汚水と直接接触すれば固形物の流人で閉塞を生じ
る。そのため小穴をキャップで被い、その周囲に小穴以
下の穴をあける（１５０程度穿つ）ことにより、これを
経た汚水のみが調整器の小穴から流入することになる。

その様子を第６図に示す。ギャップは定期的な管理の都
度、穴口を洗浄すればよい。実験では設置６力月を経過
しても閉塞は生じていない。場合によっては１年以上も
放置しているのもある。しかし万一を考慮して、水量が
オーバーした場合についてはト部の管より流出する仕組
みにより、槽があふれる心配はない。以」二の三方法が
「方弁式」水循環システムの流量調整法である。

これを利用すれば、−次処理流出水は２４時間均一（実
際は水圧の関係で水位がト昇するほど流入量は多くなる
か、流入穴が小さいので目に見えた差は生じない）に二
次処理装置へ移流しているし、浄化が効率よく行われる
。

次処理小型合併浄化槽の場合では、従来の活性汚泥法は二次処
理に不向きである。小型では管理を極力省力化しなげれ
ばならないが、それには生物膜方式の方がはるかに効率
がよい。そのなかで、回転板接触方式では施工、管理面
で実情にそくわないので、結局接触ばっ気力式が最適で
あるといえる。

生物には運動エネルギーを使い放しにせず、これを最大
限に維持することが必要である。人間にたとえていえば
、昼勤いたら夜はヘッドで休む、働き通しで夜も寝ない
でいれば１０日も生命は保てない。現在、汚水処理で行
われている生活汚泥法では、汚水は旋回流になっていて
、そのなかの微生物は死ぬまで運動づくめてちょっとの
休憩もない。こんな状態では微生物が与えられた食糧を
充分に食べることができないのは当然である。

微生物を活性化するためには人間同様に休息の場として
ヘッドを作り、微生物をここで休息させる必要がある。

そういう考え方を主体に研究されたのが生物膜法である
。［方弁式Ｊ水循環システムでは、このヘッドにＫろ材
を使用している。

Ｋろ材が、なぜ微生物のヘッドにふされしいかといえば
、１個の容量が６５ｍ１と小さく、それを数多く用いる
ことによって、微生物が（（着する面積を最大限に利用
できることである。さらに水流が回る効率（水旋回効率
）がよいこと、プラスチックだから腐蝕しないこと（耐
蝕性）、凹凸があるため容器間にすき間が都合よく配置
されうろこと（ろ材の空隙性）、容器が薄く丈夫なこと
（ろ材厚、堅ろう性に冨む）、微生物付着が容易である
こと（何着難易度）などが考えられる。同時に資源リザ
イクルという廃物利用も大きな利点の一つである。微生
物の分布は汚水中の酸素濃度に適応して決まる。人間の
場合は空気中にある２１パーセントの酸素に適応してお
り、これより酸素が少なければ酸欠となり、多ければ肺
細胞が破壊されるが、微生物にも各個性に応した酸素濃
度がある。

ところが、現在行われている活性汚泥法では全域にわた
ってばっ気するので、どこのＤＯをとってもほぼ均一で
あり、これでは微生物の数や種類は限られてくる。一方
にろ材は先が細く、中央がくぼんでおり、下部が大きく
、形状が変化に冨んでおり、しかも小容量のため、これ
を充填した槽内部のＤｏはゼロから飽和まで多様に分布
している。したがって微生物は各自、自分の適したＤ○
箇所で繁殖できる。

本装置は、以上述べた特徴を有しているため高度の浄化
が可能となる。

接触ばっ気槽の構造について説明する。ろ床内部の様子
を第７図・第８図・第９図に示す。槽の中心に径１２．
５ｃｍの円筒を入れ、下底の２５ｃｍ上方に棚を設けて
この上に載せる。この円筒の中央に細い管を水深の３分
の２まで挿入する。円筒の周囲にＫろ材をランダムに詰
め込みブロワ−によって圧力空気を吹き込めば、水流は
槽全体に循環する。同時に汚水と空気中の酸素が混合し
、好気性微生物を中心とした有機物の分解が可能となる
。微生物は人間と同様に酸素を摂取しながら汚水中の有
機物を食料として先ず吸収し、つづいて有機物を体内へ
入れるが、これを酸化分解という。

さらにこの槽内の微生物はＫろ材の内外面に付着し、微
生物の数が多くなると厚さを増してい（。

この厚さが増してくると膜内まで通っていた汚水中の酸
素が浸透しなくなって、ろ膜内部は無酸素状態となる。

するとその後は酸素がなくても繁殖する通性嫌気性の細
菌がはびこり、いままで好気性微生物だけだったのがい
ろいろな種類の微生物も力■ねって有機物を食べてくれ
るようになり、それだけ浄化作用か促進する。なお通性
嫌気性菌とは酸素があってもなくても生活することので
きるバクテリアのことで、この微生物をうまく利用する
ことによって浄化を加速することができる。ここまでの
浄化処理によってＢＯＤは３〜ｓｐｐｍ程度に下がって
しまう。さらに、同じ方法で再度第２ろ床へ導くと残っ
た汚れはほとんどなくなり、ＢＯＤ　］〜２　ｐ　ｐ　
ｒｎ程度になる。最後に仕上げとしてろ過槽に導く、こ
こは、下部に、木炭、中間に砂利袋、上部に荒砂利袋を
それぞれ１５〜２０ｃｍ積層しただけの室である。ここ
を通って処理が完了すると、ＢＯＤがＩＰＴ）ｍ程度の
きれいな水に変わる。

Ｋろ祠はすでに実用化の段階に至っている。ＢＯＤばｌ
ｐｐｍレヘルであり、特に大型のもので番コ久山町が２
８万個に及ふＫろ材を使用し浄化している。

一般的に生物膜法で使っている接触ばっ気相ろ材は千差
万別である。大きく分けて粒状ろ材、ひも状ろ利、平板
波状ろ材、網状ろ材などがある。

ところで、これらを使ったばっ気槽内部の流速は、２．
８〜１０．６ｍ／分、平均値は６．７０ｍ／分となって
いる。

木ろ材の流速について説明すると、表２に示すように９
号基について流量反射板の半径側をｒｌ］５（・ｍ程度
切りとり、流量測定用コードを差し込み測定した結果で
は、平均上昇速度は１秒間に０．３２ｍとなり、その流
量は、１日当たり４９０Ｍとなる。また、平均下降速度
は０．３ｍ／分となった。その結果、１日当たりの水流
の循環回数は２８２回となり、この水流が１日ろ床内を
回転している。一般ろ材の平均流速は前述のとおり、６
゜７ｍ／分なので、「方弁式」水循環システムにおける
流速との比は０．３ｍ＋６．７ｍ＝０．０４（倍）とな
る。したがって、「方弁式」水循環システムで用いるＫ
ろ材は他の一般ろ材に比べて、はるかに流速がゆるやか
であることが分かった。

この遅い流速が浄化に寄与している。

ばっ気槽内部の溶存酸素変化を私は、Ｄｏ勾配と名づげ
ている。たとえば、表２によれば水面のＤｏは５．４ｐ
ｐｍであり、１ｍ下部でのＤＯは４．５ｐｐｍである。

よって１ｍの距離におけるＤｏの差は、５．４−４．５
＝０．９ｐｐｍとなり、Ｄ○勾配は０．９である。

表−２流量測定表（第９図×印測定箇所）このように、
「方弁式」水循環システムにおいてはＤＯ勾配がはっき
りと存在している。表３は９号基におけるＤ○勾配で、
０．８〜１．０の間にあり、はぼ一定に保たれているこ
とが分る。このようなりＯ勾配の存在によって、多様な
微生物の活動が可能となり、ＢＯＤ浄化が促進される。

これに対して、従来の活性汚泥法では、Ｄｏは至るとこ
ろで均一であり、したがってＤＯ勾配は０である。

各種のる材を採用している接触ばっ気力式においても同
様で、Ｄｏ勾配は０に近い。

第１０図に示している筒状ろ材では１箇所に閉塞が起こ
れば、その部分における水の移動は停止する。したがっ
て１つの筒空間を考えた場合、その周辺においては汚水
全体のＢＯＤ除去機能は失われる。これを防止するには
、第１１図のように、ろ材上下に水みちとしてのバイパ
スが必要である。

これをＫろ材で考えた場合、Ｋろ材の集合体（約２万個
）は空隙に冨み、無数のバイパスによって繋がっている
ので、それだけＳＳ捕捉力が犬となる。第１２図・第１
３図にその様子を示す。Ｋろ材に閉塞の兆候があっても
以上の機能から、それは局所のみにとどまり、食物連鎖
によって分解される。

この様子を微生物挙動について解析してみよう。

本装置のばっ気による水流は、−船釣な処理施設に比べ
てゆるやかであり、しかもその水流は、なかにほろ材と
平行流となるところもあれば、鋭角・直角・鈍角と、多
様な衝突を繰り返す水の流れもある。この場合は、当然
ろ過も成り立つが、流速が極めてゆるやかなため、ろ床
間隙にＤＯ勾配ができ上がってはいるものの、下槽にな
るに従いＤＯ濃度は低下する。そこでＤＯ濃度変化、水
質変化に伴う生物相が、それに応して出現しているとい
う可能性が大きい。しかも、下方の横位置にあるＫろ材
内部は、はとんどが嫌気化し、生物膜全体から見れば好
気・嫌気性微生物の共存体系にあり、特に下底の方には
嫌気性微生物が集積していると推定される。

このように、汚水の流速は、一部を除いて多岐に分かれ
、滞留箇所もできるだろうし、とくに逆および横状の位
置内にある汚水のＤｏば微少、もしくは皆無に近いと考
えられる。しかし、こ・ういう状態にある汚水も、やが
てはる拐外のある方向からの流入汚水で追い出し現象を
受け、再びその汚水は好気性変化にもどる。この過程を
たびたび繰り返すことによって、上・下層の生物相の多
様化のみならず、水質変化に応じた生物相の出現は、食
物連鎖過程に活性化を与えることになる。

ここで注目したいのは、Ｋろ材内部の汚水り。

は低値であり、一方、ろ材間空隙の汚水は高値を示して
いることである。相対的に異なったタイプの汚水が混合
するところに効率の良い浄化工程が導き出されると思う
。ただし、この場合、両者のＤｏ差は、第１ろ床の方が
はなはだしく、第２ろ床では、かなりＤＯ濃度は過大と
なっていると思われる。本装置の特徴は、Ｋろ材の形が
変化に冨んでおり、しかも内容量が６５ｍ１という小容
量であるため、ろ床内には全汚水量の約６０％におよぶ
汚水が数千の小閉鎖氷塊を形成し、それが流入、滞留、
微量移動、流出という変化を繰り返していることにある
。要約すれば、Ｋろ材がそれぞれ１個の浄化槽であり、
約２万個の浄化装置が設置されていると考えてもよい。

ここで、送風量を多くすれば、追い出し現象がはやまり
、内部ＤＯの変化は縮小し、通例の生物脱法の処理内容
と一致する。元来、生物膜法は、ＤＯが生物ｊ１りの表
面側から拡散によって供給され、生物膜内で順次消費さ
れるというわけで、表面部には好気性、深部は嫌気性生
物の共存となるが、本施設ではいくぶんその趣を異にし
ている。

一般に、生物膜法における浄化率を考えた場合、それば
生物反応、拡散、基質、酸素、乱流なとの諸因子の関数
と見なされる。本装置における生物膜法では、基質除去
の活性度が高いことば水質検査で見られるが、これは微
生物反応速度因子と基質拡散因子が高いために起こるも
のと考えられる。

本装置では、生物相が多様性に冨み、しかもこれらの生
物が捕食、被食の関係で結ばれ、これらがたがいに絡み
合って、食物網を完成している。

そ・ういう生態系としての安定性が維持されているため
、大腸菌群の検査では極端にその数値が低いという特徴
もある。

肌落生物膜は、下部の嫌気性微生物により処理されるた
め、下底は消化汚泥を形成している。色相は深黒色で、
臭気もほとんどなく、完全な消化汚泥に化していること
が採泥により判明している。

このようにＫろ材は形の変化が多彩で、しかも小容量の
薄い閉じ込められたろ材であり、さらに表面積効率が大
であるなどの好条件を備えている。

本装置の第一の利点は余剰汚泥量が少ないことである。

下水道を含めて一般下水処理は活性汚泥法を採用してい
るし、自治体においては余剰汚泥量の増加による処分に
苦慮している。本方式では発生汚泥量の推定は従来の２
０％にも満たないと考えれるが、これは前述のとおりＤ
Ｏ勾配の存在と食物連鎖が活発に営まれ、有機物が徹底
的に酸化分解されていることによる。

その実態として、既存データから灰分（強熱残留物）比
率を計算した。

灰分比率を、表−４，５，６より計算した結果を表−７
に示している。単独処理は１５％であり、合併処理にお
ける長時間ばっ気性では２５％、「方弁式Ｊ水循環シス
テムでは４７％で、有機物量が減少していることが分か
る。

このことからも分かるように、従来の゛活性汚泥法にお
いては、有機物は分解が効率よくなされないまま余剰汚
泥として排出されている。これに対し［方弁式Ｊ水循環
システムでは灰分化率が高い、すなわち有機物の多くが
分解されており、したがって、その分だシり余剰汚泥の
発生量が少ないので、下水道におｉＪる汚泥発生量と比
較すれば５分の１以下と考えてよい。

本発明「万邦式」水循環システムにおける処理水はＢＯ
Ｄカ月ｐｐｍレヘルであるが、ＣＯＤは従来の活性汚泥
法の５割程度である。これは従来の活性汚泥法にあって
は酸化が充分でないため、余剰汚泥にはかなりのＣＯＤ
量が含有されている。

実測によると含水率９７％の余剰汚泥では、ＣＯＤは５
０００ｐｐｍ程度である。したがって、その分だけ放流
水のＣＯＤ値を低くしているわけである。

本装置では、汚泥の酸化分解が長期間にわたって行われ
るため、余剰汚泥量が極めて少なく、当然汚泥に含まれ
る総ＣＯＤ量も少ない。従来の余剰汚泥の酸化分解時の
Ｃ０１）分が処理水に移行してゆくと考えられ、これが
ＣＯＤを減少させない原因である。したがって浄化効率
から考えた場合は逆に好ましい現象といえる。

これを具体的にいうと、従来の活性汚泥法において流入
水質のＢＯＤ２０ｐｐｍ、その除去率９０％、ｌη泥の
含水率９８％における余剰汚泥は、年間はぼ１日の流入
量に相当する。したがってＣＯＤ量は単位体積（１ｒｒ
ｒ）当たり生成ｌη泥中、１日に１０ｇ、放流水中にも
同じく１０ｇ、合計２０ｇ排出される。一方、「方弁式
Ｊ水循環システムにおける汚泥発生量は汚泥中に２ｇ、
処理水中に５ｇ、合計７ｇである。両者を比較すれば、
７ε：２０ｇとなり、ＣＯＤ減少率は下水道に比べて３
分の１であることが分かる。

機能的な維持管理のための下水道が使用される間には、
メンテナンスにエネルギーが消費される。

したがって小都市以下にあっては、設置後の維持費で財
政に破綻をきたしているところも生じている。それば、
メンテナンスに要する多大な費用のためである。本発明
「方弁式Ｊ水循環システムにあっては、メンテナンスが
ほとんど不要である。

１年毎のブ！コツ−のパンキン取替と清掃にとどまり、
管理は初年度における処理経緯を把握すれば充分にこと
足りる。現在設置している「万邦式」水循環システム乙
こおいては、通常の管理は一切実施していない。ただデ
ータ整理のための監視を続行しているに過ぎない。維持
管理が不可欠とされている下水道と比べて、木システＪ
、では部品交換のめが必要といっても過言ではない。

ＢＯＤ除去においては抜群の効果が認められるが、窒素
除去効果についてはどうであろうか。これを本システム
の９号、１０号基について調査したデータにより述べて
のよう。

９号基においては、以前に処理水の貯留槽より、流入水
量の３〜１０倍率で一次処理糟への返送を試みたが、従
来の数値となんら変化はなかった。

この理論では、脱窒作用は第一腐敗槽における嫌気性微
生物を利用し、水素供与体として汚水を利用することに
よりＮＯエ　（亜硝酸と硝酸性窒素の合計）を最終的に
ばＮ２　（窒素ガス）として放出すればよい。また、二
次処理のる床生物膜には好気性と嫌気性徴η：物が共存
しており、かなりの脱窒を期待していた。しかし、本発
明の場合は、処理水の返送を繰り返さなくても、流入水
のみでも脱窒効果のあることが分かった。これを表−８
に示しているが、５６％におよんでいる。通常の接触ば
っ気性では２０〜３０％、下水道で使用されている活性
汚泥法にあっては２０％程度である。

これと仕較すれば、かなりの脱窒作用がある。

表−８窒素濃度日間平均値及除去率窒素除去平均値５６％脱窒という使命からすれば除去率９０％は達成したいと
ころだが、コストをかけずにそれを実現しなくてはなら
ない。達成するための早道としては、タイマーを使って
断続ばっ気、すなわち２時間ばっ気、停止を交互に繰り
返して行う方法がある。これは、千葉県水質保全研究所
によって開発されている。同研究所の報告によれば窒素
２７ｐｐｍが２．３ｐｐｍとなり、９０％以上の除去効
果があるといえる。この方法は、アンモニア性窒素を硝
化細菌の作用で亜硝酸より硝酸態の窒素に酸化させ（硝
化行程）、その後に嫌気性下において脱窒素細菌の作用
で窒素ガスとして飛散させる（脱窒行程）。この方法が
エネルギーも要さず、施設も不要である。

これが成功すれか、ＢＯＤ同様、窒素もほとんど除去さ
れるし、この方法を取り入れて進めて行きたいと考えて
いる。

汚水中の窒素は、当初アンモニア窒素の形態にあり、そ
れが酸化分解されて亜硝酸性窒素となり、最終的には硝
酸性窒素に移行する。したがってアンモニア性窒素を多
く含有しているｌり水は、いまだに浄化が進んでおらず
、硝酸性窒素に移行するほど浄化行程か首尾よく進行し
ているといえる。

このように下水処理の場合、窒素化合物の形態の変移に
より下水浄化の過程を知ることができる。

その点、本発明システＪ、の処理水では、硝酸性窒素か
はとんとである。

現在の下水梢敷設６，１．部会Ｑごあ１１．て＋）ｌ、
１人１４０万円と公表されている。したがって、４人家
族では約６００万円の投資となる。、これが町利地域と
もなれは長い管渠が必要となり、１世帯１０００万円と
いわれる。ごのほか、下水管渠より使用世帯につなぐ費
用か数１０万円を要１ろ。

これに比・＼、本発明水循環システムＧ３Ｉ格段に安価
でしかも水質が従来の下水道と比較にならぬほと良好で
、即刻設置可能であり、繍（つ管理や工不ルキー経費も
わずかになる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１同は従来の下水処理のフローソー）、第２図は本発
明Ｑこ従うシステムの概略図、第３図は本発明に従うシ
ステムの平面図、第４図は本発明に従う水循環シスｊ、
テのフローシー１−３第５図は簡易流量調整器の−・例
を示す図、第６図は調整器の作用を説明するだめの図、
第７図６１１−ろ床内部の図、第８図ばＫろ材の図、第
９し１はろ床の説明しｌ、第１０・１１図は筒状ろ祠の
作用の説明し１、第１２・１３図はＫろ材の配置の説明
図。（ツヤχぺ））屑　恢 ↑ ０≦ 第１１図筒状ろ料のバイパス第１３図にゲ村Ｑ不規則＠装置（Ｂ）第１０図筒状ろ村Ｑ問窓第１２図にろ君っ不規す４西装置（Ａ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）流量調整器を備え、相互間にすき間が生じる形状
の接触ろ材を用いたことを特徴とする合併式浄化槽。