JPH0899092A - 排水処理装置および排水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 窒素を含む難分解性の化学物質や界面活性剤
を含む高濃度排水と、わずかな排ガスとを同時に処理で
き、しかも、構造が簡単な排水処理装置を提供する。 【構成】 被処理水が流入する流入管６と曝気手段７と
を含む下部Ｋと、塩化ビニリデン充填物８が充填された
上部Ｇとを有する第１バイオリアクタ３と、木炭と炭酸
カルシウム充填物が充填された充填物部Ｒとを含む第２
バイオリアクタと、第１バイオリアクタ３の最上部から
発生する排出ガスを充填物部Ｒに導入する排出ガス導入
散気管１９とを備える。 【効果】 下部Ｋで被処理水を嫌気処理し、上部Ｇで被
処理水を好気処理すると共に嫌気処理する。そして、第
２バイオリアクタで被処理水をさらに好気処理するとと
もに第１バイオリアクタ３からの排出ガスを好気処理す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス処理と同時に
好気性微生物と嫌気性微生物で排水を処理し、窒素を含
む難分解性化学物質や窒素化合物等を高度に処理できる
排水処理方法および排水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、工場内で排水処理する場合、そ
の排水の水質に応じて、中和,反応,凝集などの化学処理
法を使用する場合と、生物膜,接触酸化,活性汚泥,特殊
微生物処理,嫌気処理などの生物処理法を使用する場合
と、沈澱,濾過,吸着,浮上,膜処理などの物理処理法を使
用する場合がある。さらには、それら従来の処理方法を
幾つか組み合わせて高濃度毒性排水を処理する場合もあ
る(特開平１−９５０００号公報および特開昭６４−４
３３０６号公報参照)。

【０００３】ところで、平成５年８月環境庁水質保全局
より、窒素(全窒素)および燐に係わる環境基準および排
水基準の設定がなされた。即ち、水質汚濁防止法による
放流水中の窒素(以下窒素とは全窒素を示す)および燐の
規制が始まった。

【０００４】それ以前は、排水中の窒素および燐に関す
る規制は、特定の自治体が行う上乗せ基準の中で規制さ
れていた。

【０００５】ところが、今回の水質汚濁防止法による窒
素および燐における規制は今後さらに厳しく規制されて
いくことが予想できるので、特に半導体工場や液晶工場
で多く使用されている現像廃液のように窒素を多く含む
廃液については、窒素まで処理することができて、より
効率的で経済的な現像廃液処理装置が求められている。

【０００６】より具体的には、１つのバイオリアクタで
現像液中のＴＭＡＨ(テトラメチルアンモニウムハイド
ロオキサイド)およびＢＯＤ等の項目のみならず、窒素
の処理まである程度できる排水処理装置が求められてい
るのである。特に、現像廃液について言えば、現像廃液
中において高濃度に含まれるテトラメチルアンモニウム
ハイドロオキサイドとＢＯＤおよび窒素および界面活性
剤の処理が可能な排水処理装置が求められているのであ
る。

【０００７】しかし、上記従来例は、単にＴＭＡＨ(テ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)を処理す
ることが目的の処理方法であり、窒素や界面活性剤を経
済的かつ合理的に処理できる排水処理方法ではない。

【０００８】そこで、従来、窒素の処理や界面活性剤が
処理できる排水処理装置としては、図８に示すものがあ
る。この排水処理装置は、嫌気性微生物で排水を処理す
る嫌気槽と、好気性微生物で排水を処理する好気槽と、
沈殿槽と、濾過槽とを備えている。この排水処理装置
は、図１０（Ａ)に示すように、流入してきた現像液含
有排水を、まず、嫌気槽で嫌気処理し、次に、好気槽で
好気処理し、次に、もう１つの好気槽で接触酸化処理
し、次に、沈殿槽で汚泥を沈殿させ、次に、濾過槽で被
処理水を濾過するようにしている。

【０００９】また、図１２に、もう１つの従来の排水処
理装置を示す。この排水処理装置は、ＴＭＡＨと窒素
化合物の処理のために嫌気槽１４０とばっ気槽１４１
と、界面活性剤の処理のために接触酸化槽１４３と、
脱窒のための脱窒槽１４４と再ばっ気槽１４５と、
ＳＳ(サスペンディッドソリッド)の処理のための濾過塔
１４８と、着色成分の処理のための活性炭吸着塔１４
９とを備えている。この排水処理装置は、図８に示す処
理装置よりもさらに多くの処理槽を備えており、窒素規
制(規制値は最大１２０ppm)をクリアできる。この排水
処理装置は、嫌気槽１４０と好気槽(曝気槽)１４１と好
気槽(接触酸化槽)１４３と第２沈澱槽１４６を備えてい
る点が図８の排水処理装置と同じである。一方、この排
水処理装置は、第１沈澱槽１４２と脱窒槽１４４と再曝
気槽１４５とピット１４７と急速濾過塔１４８と活性炭
吸着塔１４９とを備えている点が図８の排水処理装置と
異なっている。従って、この排水処理装置は、図８の排
水処理装置に比べて、処理槽の数が５つだけ多い。この
排水処理装置は、流入してきた現像液含有排水を、ま
ず、嫌気槽１４０で嫌気処理し、次に、好気槽１４１で
好気処理し、次に、もう１つの好気槽１４３で接触酸化
処理する。なお、第１沈殿槽１４２は、好気槽１４１に
汚泥を返送して、好気槽１４１での好気処理を促進させ
る役目を果たす。好気槽１４３からの被処理水は、脱窒
槽１４４に導入されて、脱窒処理される。脱窒槽１４４
からの被処理水は、再ばっ気されてから、第２沈澱槽１
４６に導入される。この沈澱槽１４６から再ばっ気槽１
４５に汚泥が返送される。そして、第２沈澱槽１４６か
らの被処理水は、ピット１４７に導入され、更にポンプ
で急速濾過塔１４８に導入される。この急速濾過塔１４
８で濾過された被処理水は、活性炭吸着塔１４９に導入
されて活性炭による処理がなされる。このように、この
排水処理装置は、図８の排水処理装置よりもさらに高度
に排水を処理することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
に示した従来の排水処理装置はもちろん、上記図８に示
した従来の排水処理装置でも、嫌気槽、好気槽としての
曝気槽および接触酸化槽、沈澱槽、濾過槽が必要であ
り、処理槽の数が多いから、経済的で合理的な処理装置
ではなかった。

【００１１】また、従来、各種の産業施設や研究所にお
いては、窒素を含む難分解性化学物質の排水処理と排ガ
ス処理は別個に計画されていた。

【００１２】図９に、従来の排ガス処理装置の一例の構
造を模式的に示す。この排ガス処理装置は、導入された
排ガスをプラスチック充填物が充填された槽内に導き、
このプラスチック充填物が充填された槽内には循環ポン
プで汲み上げられた水が散布されるようになっている。
上記排ガスは上記水が散布されたプラスチック充填物が
充填された槽内で気体と液体が接触することによって除
去すべき成分が取り去られて、処理ガスとして上方へ導
かれる。尚、図１４に示すように、図９の排ガス処理装
置を３台使用すれば、排ガス処理量を３倍にすることが
できる。この図９および図１４に示した排ガス処理装置
は、酸由来の排ガスに対する処理効果があるものの、有
機物含有排ガスに対しては十分でない。有機物含有排ガ
スに対して処理効果がある排ガス処理装置としては図１
３に示すものがある。この処理装置は、全部で６基の活
性炭吸着塔１５１を備えている。並列に接続された２基
の活性炭吸着塔１５１のうちの１基は予備用である。活
性炭吸着塔１５１は、有機物を吸着する。この活性炭吸
着塔１５１は、時間が経過して有機物の吸着が飽和した
後は、予備用吸着塔と取り替えて、活性炭が吸着した有
機物をスチームで除去する必要がある。この除去が必要
であるから、予備用吸着塔を備える必要があるのであ
る。

【００１３】また、別の排ガス処理装置(実開平２−６
１４２４)も開発されているが、この装置もあくまでも
排ガスの処理が目的であり、排水処理と同時に排ガス処
理を行う装置ではない。また、対象ガスが窒素酸化物で
あり、有機物含有排ガスではない。また、この装置は、
排ガス処理に主として活性汚泥を利用しているものの、
充填物に生物膜を形成させる思想はない。また、排水の
着色成分を除去する機能はない。更にまた、別の「水処
理設備」が特開平４−３０５２８７に記載されている。
この設備は、バイオリアクタ内に膜フィルターが設けら
れている。しかし、この設備は、膜フィルターの前処理
としての立体的な嫌気処理工程や塩化ビニリデン処理工
程を行う構成を有していない。また、廃水処理用の脱窒
槽(実開平２−２１０００)や窒素化合物を含有する水の
処理方法(特開昭５３−３５２５１)があるが、排水処理
の全体システムとして、排ガスをも処理できるものでは
ない。

【００１４】このように、従来、排水は排水処理装置に
よって処理し、一方、排ガスは上記排水処理とは別にス
クラバー方式や活性炭吸着方式や燃焼方式等による排ガ
ス処理装置によって処理されていた。

【００１５】ところが、従来の排水処理設備にしろ、排
ガス処理設備にしろ、それぞれ別個に処理設備を計画す
ることが生産施設や研究所における投資効率低下の原因
となる問題がある。

【００１６】また、窒素を含む難分解性化学物質を含有
した排水が高濃度である場合には、排水を希釈すること
が必要であり、希釈した場合には、排水処理装置を構成
しているばっ気槽や沈澱槽が大きくなり、イニシアルコ
ストが増大するという問題がある。

【００１７】また、生産設備の生産工程で使用する薬品
（たとえば、有機溶剤）に由来する生産排ガスや排水処
理設備自身から発生する悪臭ガスについては、薬品や水
洗浄によるスクラバー方式や、活性炭による吸着方式
や、燃焼方式等のいくつかの処理方式があるものの、当
然のことながらイニシアルコストやランニングコストや
管理面等および設置スペース等について大きな問題があ
った。特に、活性炭吸着塔方式では、活性炭を抜き出し
て別の場所で再生する必要があるから、ランニングコス
トが格段にかかることが問題である。また、処理すべき
排ガスが多量に存在する場合には、ランニングコストが
膨大になることも問題である。

【００１８】特に、半導体工場や液晶工場では、法的に
は何ら問題ない程度の悪臭が多少発生するものの、とき
として付近の住民から苦情が発生することがある。この
ような場合には、本来は悪臭ガス処理装置を計画するべ
きだが、わずかな悪臭に対して本格的な悪臭ガス処理装
置を設けることは、建設費や維持管理費などのコスト面
での負担が過大で不経済であるという問題がある。

【００１９】詳しくは、既存の半導体工場や液晶工場か
ら排出される高濃度毒性排水、たとえば現像液含有排水
は、生物毒性を示すテトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド(以下、ＴＭＡＨと略す。)を２０００〜１０
０００ppm含有している。また、ＴＭＡＨの他に各種の
界面活性剤が含まれている。ＴＭＡＨは分子式が示すと
おり、炭素、水素、窒素および酸素の化合物である。水
質汚濁防止法の改正による窒素規制が進む中で処理水中
の窒素の化合物を対象とした合理的かつ経済的な窒素の
処理が必要となる。そして、脱窒のための嫌気工程にお
いては臭気の発生があることは必然的なことであるか
ら、上記悪臭ガスを効率よく処理できることが求められ
ているのである。

【００２０】前述の繰り返しになるが、半導体工場や液
晶工場においては、たとえ処理水からの界面活性剤によ
る発泡や排ガスからの僅かな悪臭であっても、付近の住
民からすれば地域の環境を維持するという観点からすれ
ば問題である。特に、界面活性剤による発泡が生じてい
る処理水は放流河川の水を農業用水に利用している場合
は、とりわけ付近の住民にとっては問題である。さらに
は、それら処理水が着色成分（具体的には、レジスト成
分）によって黄色に着色していても外観上良くない。

【００２１】ところで、一般的には、排水処理における
最終的仕上げでの処理水中の微量の界面活性剤について
は活性炭処理が一般的であるが、活性炭処理は一定期間
の後に吸着量が減少するため寿命が短く、外部に搬出し
て再生する必要がある。また、最近各種の生物活性炭処
理装置(特開平２−２２９５９５及び特開平４−２６０
４９７参照)が開発されているが、それらはあくまでも
比較的水質の良い浄水用で特に処理時間が必要な難分解
性の界面活性剤を含む排水処理用ではなく、イニシアル
コストの高い粒状活性炭を採用した装置である。そして
根本的な相違点は僅かな悪臭ガスや排ガスを処理する機
能は備えていないことである。

【００２２】一方、従来方式である粒状活性炭を採用し
た場合には、上記粒状活性炭は粒状であるから、逆洗時
に逆洗流量を調整しそこねると、粒状活性炭が装置外に
流失してしまうという問題がある。

【００２３】どちらにしても、上記従来の活性炭処理装
置では、特に半導体工場や液晶工場の様に微生物分解し
にくい処理時間の必要な難分解性の界面活性剤を多量に
含む高濃度毒性排水の処理を合理的かつ経済的に行うこ
とができなかった。

【００２４】その理由は、前記工場において使用される
界面活性剤が特に微生物分解しにくい難分解性化学物質
であるから、最初はある程度活性炭で吸着処理できて
も、すぐに活性炭の寿命が尽きて、吸着処理できなくな
るからである。また、生物活性炭装置を使用しても、難
分解性の界面活性剤に対しては、従来法における接触反
応時間が２時間程度では接触反応時間が不足であり、難
分解性化学物質を確実に効率よく微生物分解処理できな
かった。

【００２５】すなわち、従来の排水処理装置では、たと
え活性炭を利用したとしても前記工場から排出される高
濃度排水は、処理時間が６時間以上必要な微量な難分解
性の化学物質である界面活性剤をより経済的にまたより
確実に処理することができない。

【００２６】また、排水と排ガスを同時に経済的に処理
することは、当然のことながらできない。

【００２７】また、実験結果にもとずく内容であるが、
従来の排水処理方法によって無希釈で処理した現像廃液
等の高濃度毒性排水は、その処理水の値が現在の分析技
術では充分安全と思われても、放流先に落差があると微
量の界面活性剤による発泡の現象がある。このことは法
的には何ら問題はないが、地域住民が今だ処理が不十分
である誤解する可能性がある。

【００２８】また、従来例では、無希釈で上記高濃度排
水を微生物濃度を高めて処理する場合には、微生物濃度
と排水濃度が高濃度であることに起因して、嫌気処理に
おいてはもちろん好気処理においても、ばっ気槽で多少
僅かな悪臭ガスを発生する。また、難分解性の界面活性
剤による発泡が多い水質レベルの処理水では、自然環境
のよい地域の河川に生息する小魚類や、蛍の餌となる巻
き貝の一種であるカワニナなどの生物生態系に対して充
分に安全であるとは言えない。それら地域の小魚類やカ
ワニナ等の生物は、環境の変化に対する抵抗力が一般に
小さいから、特に高濃度毒性排水を無希釈で従来の方法
だけで処理した場合、その処理水中に生息できないので
ある。

【００２９】高濃度排水を無希釈で処理しているので有
機物の分解物が多く、かつ、残存している微量の難分解
性の界面活性剤および微量の有機物が残存しているか
ら、上記地域の上記生物が上記処理水中に生息できない
ものと思われる。

【００３０】一方、無希釈ではなく、例えば従来の高濃
度排水を１０倍程度希釈して処理する方法もあるが、排
水処理設備が格段に大きくなって経済的ではない。

【００３１】また、最近、各種の限外濾過膜フィルタを
利用し微生物濃度を高めた排水処理システムが普及しつ
つあるが、この場合限外濾過膜フィルタの目詰まりが発
生するから、定期的な膜自体の洗浄が必要であるという
保守工数上の問題があった。

【００３２】上記したように、従来の排水処理装置で
は、次の(１)〜(５)の問題がある。

【００３３】(１) 嫌気槽とばっ気槽によって現像廃
液が含んでいるＴＭＡＨとＢＯＤと窒素を処理し、接
触酸化槽によって界面活性剤を処理し、濾過槽によっ
てＳＳ(サスペンディッドソリッド)を処理し、排ガス
処理装置によって悪臭と排ガスを処理する。したがっ
て、嫌気槽と曝気槽と接触酸化槽と濾過槽と排ガス処理
装置を必要とするから槽の数が多くて、建設費が高いと
いう問題がある。また、活性炭吸着塔１４９によって着
色成分を吸着処理する場合(図１２参照)には、さらに槽
数が増えて建設費用が増加する。

【００３４】(２) 現像廃液の処理水について考察する
と、水質的には前述した法的規制値や条例値を満足して
いても、その処理水を環境の良い地域の公共水域に放流
すると、放流管と放流公共水域とに落差がある場合に微
量の難分解性の界面活性剤による発泡現象が生じて外観
上良くない。

【００３５】(３) また当然のことであるが、従来の排
水処理装置では悪臭ガスや排ガスは処理できない。

【００３６】(４) さらには、上記従来の処理装置によ
れば、小魚類やカワニナなど環境汚染に比較的弱い水棲
動物に対して影響を与えないような水質の処理水を必ず
しも得ることができないから、地球環境に対して悪影響
を与えることがあるという問題点がある。つまり、従来
の処理装置による処理水では、放流先において多量の河
川水等によって希釈される場合を除き、最近の半導体工
場や液晶工場の計画地のように環境が破壊されていない
地域の河川水が少ない放流先では、前述したような規制
値を満たして法的には問題がなくても生物生態系に影響
することがあり環境破壊に弱い生物の生態系を壊す危険
性が充分にあるという問題がある。例えば実験結果から
すれば、前記したように高濃度毒性排水を無希釈で、上
記従来の排水処理装置を使用して従来方法のみで処理し
て、法的規制値を満足する処理水を得ても、小魚類やカ
ワニナなどの環境破壊に弱い水棲動物は、その処理水の
中では充分に生息できなかった。

【００３７】(５) 排ガスと難分解性の界面活性剤を同
時に処理できず、排ガスを処理する装置を別個に必要と
するから、僅かな悪臭ガスに対する処理のために、イニ
シアルコストとランニングコストが格段に大きいという
問題がある。

【００３８】そこで、この発明の目的は、ＴＨＡＭを代
表とする窒素を含む難分解性の化学物質や界面活性剤を
含む高濃度排水を処理でき、したがって、環境の良い放
流地域に棲息する生物生態系にとって無害な処理水を確
実に得ることができ、しかも、構造が簡単で保守も簡単
な排水処理装置および排水処理方法を提供することにあ
る。

【００３９】また、この発明のさらなる目的は、上記高
濃度排水と、わずかな排ガスとを同時に処理でき、無害
な処理水に加えて無臭の処理ガスを得ることができる排
水処理装置および排水処理方法を提供することにある。

【００４０】また、この発明のさらなる目的は、排水が
含有している着色成分も除去することができる排水処理
装置を提供することにある。

【００４１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、被処理水が流入する流入管と曝
気手段とを有する下部と、塩化ビニリデン充填物が充填
された上部とを備える第１バイオリアクタと、上記第１
バイオリアクタの下部が有する曝気手段の運転と停止を
制御する曝気制御手段と、上記第１バイオリアクタから
の被処理水が導入され、木炭と炭酸カルシウム充填物が
充填された接触循環部と、上記接触循環部を曝気するた
めの曝気用散気管とを有する第２バイオリアクタとを備
えることを特徴としている。

【００４２】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の排水処理装置において、上記第１バイオリアクタの上
部の上記塩化ビニリデン充填物の上に配置された限外濾
過膜フィルタを備えることを特徴としている。

【００４３】また、請求項３の発明は、請求項１に記載
の排水処理装置において、上記第１バイオリアクタの最
上部にある排出ガスを上記第２バイオリアクタの接触循
環部に導く排ガス導入散気管を備えたことを特徴として
いる。

【００４４】また、請求項４の発明は、請求項１に記載
の排水処理装置において、上記第１バイオリアクタは、
上部と下部の間に、上記上部と下部との間の対流を抑制
する分離壁を備えていることを特徴としている。

【００４５】また、請求項５の発明は、請求項１または
４に記載の排水処理装置において、上記第１バイオリア
クタの上部に設けられ、上記上部に空気を供給する空気
供給撹拌手段と、上記空気供給撹拌手段の動作能力を強
弱に制御する制御手段とを備えていることを特徴として
いる。

【００４６】また、請求項６の発明は、被処理水を流入
管を介して第１バイオリアクタの下部に導入し、上記下
部において嫌気性の処理を行った後、上記第１バイオリ
アクタの上部に被処理水を導き、上記第１バイオリアク
タの下部が有する曝気手段の運転と停止とによって上記
上部に一時的に嫌気性と好気性との混在状態をつくりだ
し、この混在状態によって被処理水を処理し、次に、被
処理水を第１バイオリアクタから第２バイオリアクタに
導入して、上記被処理水を第２バイオリアクタが有する
接触循環部に導入し、上記被処理水を上記接触循環部が
有する木炭と炭酸カルシウム充填物に接触させることを
特徴としている。

【００４７】また、請求項７の発明は、請求項６に記載
の排水処理方法において、被処理水は上記第１バイオリ
アクタの上部で常に空気を供給るすことによって循環さ
せ、限外濾過膜フィルタを通して、第２バイオリアクタ
へ導入することを特徴としている。

【００４８】また、請求項８の発明は、請求項６に記載
の排水処理方法において、第１バイオリアクタの最上部
に、排ガスを導入し、第１バイオリアクタでの被処理水
の処理時に発生したガスと混合させ、第２バイオリアク
タへ導入することにより、上記排ガスも同時に処理する
ことを特徴としている。

【００４９】また、請求項９の発明は、木炭とプラスチ
ック製充填物が充填されており、下から上に排ガスが通
過させられる第１上段濡れ部と、塩化ビニリデン充填物
が充填されており、この塩化ビニリデン充填物の近傍に
空気供給撹拌手段が配置されており、上記塩化ビニリデ
ン充填物の下に排水導入管と汚泥剥離用散気管とが配置
されている第１下段浸漬部とを有する第１バイオリアク
タと、木炭とプラスチック製充填物が充填されており、
下から上に排ガスが通過させられる第２上段濡れ部と、
木炭と炭酸カルシウム鉱物とが充填されている第２下段
浸漬部と、上記第１バイオリアクタの第１下段浸漬部か
ら上記第２下段浸漬部へ処理水を導入する処理水導入手
段とを有する第２バイオリアクタと、上記第２バイオリ
アクタの第２下段浸漬部からの処理水を槽内に導入する
処理水導入手段と、導入された処理水を循環させる処理
水循環手段とを有する脱窒槽と、木炭とプラスチック充
填物とが充填されており、下から上に排ガスが通過させ
られる第３上段濡れ部と、木炭と炭酸カルシウム鉱物と
が充填されている第３下段浸漬部と、上記脱窒槽からの
処理水を上記第３下段浸漬部に導入する処理水導入手段
とを有する第３バイオリアクタと、上記第３バイオリア
クタの第３下段浸漬部からの被処理水を固液分離して、
上澄み液を放出するようになっており、上記固液分離に
よって沈降した汚泥を上記第１バイオリアクタの第１上
段濡れ部と上記第２バイオリアクタの第２上段濡れ部と
上記第３バイオリアクタの第３上段濡れ部とに返送する
汚泥返送手段を有している沈殿槽とを備えたことを特徴
としている。

【００５０】また、請求項１０の発明は、請求項９に記
載の排水処理装置において、上記第１バイオリアクタの
第１下段浸漬部の塩化ビニリデン充填物の上に配置され
ている膜フィルターと、この膜フィルターと上記塩化ビ
ニリデン充填物との間に配置されている膜フィルター用
散気管とを備えていることを特徴としている。

【００５１】また、請求項１１の発明は、請求項９に記
載の排水処理装置において、上記脱窒槽に木炭と炭酸カ
ルシウム鉱物とが充填されていることを特徴としてい
る。

【００５２】また、請求項１２の発明は、請求項９に記
載の排水処理装置において、上記第２バイオリアクタの
第２下段浸漬部が空気供給撹拌手段を備え、上記第１バ
イオリアクタの第１下段浸漬部の空気供給撹拌手段の空
気供給力と、上記第２下段部の空気供給撹拌手段の空気
供給力とを強弱に制御する空気供給力制御手段を備えて
いることを特徴としている。

【００５３】

【作用】請求項１に記載の発明の排水処理装置では、被
処理水としての現像液含有排水は、貯留槽に一定量貯留
された後、第１バイオリアクタに導入される。現像液含
有排水は、ＴＭＡＨ、ＢＯＤ、界面活性剤、窒素等を高
濃度に含んでいる。上記ＴＭＡＨや界面活性剤は微生物
処理の観点から言えば難分解性の成分である。

【００５４】そして、上記被処理水は第１バイオリアク
タの最も下部に導入される。第１バイオリアクタの下部
は嫌気状態である。そして、上記被処理水を第１バイオ
リアクタに導入した後、上記被処理水が含んでいる有機
物は嫌気部分の嫌気性の微生物の消化作用を受ける。す
ると、上記被処理水は一部分ずつ徐々に第１バイオリア
クタの下部に取り込まれる。

【００５５】更に、第１バイオリアクタの下部は通常は
常に嫌気状態であり、嫌気性の微生物が高濃度に繁殖し
ている。つまり、上記第１バイオリアクタの下部は、短
時間のばっ気時間を除いて大部分の時間帯は無ばっ気状
態である。したがって、この第１バイオリアクタの下部
では、微生物汚泥特有の沈降性によって微生物汚泥が高
濃度に濃縮されており嫌気状態が確保されている。

【００５６】ここで、例えば一例として一日に２回１０
分程度のばっ気を行えば、嫌気性汚泥特有のガス発生に
よって嫌気性の微生物汚泥が上昇することを防止でき
る。つまり、この場合、第１バイオリアクタの下部が、
ガス発生に至るほどの嫌気状態になることを防ぐことが
できる。つまり、この場合、第１バイオリアクタの下部
は、嫌気性の微生物がガスによって第１バイオリアクタ
内を上昇しない範囲で、嫌気性汚泥が常に高濃度に濃縮
されている嫌気状態に維持されている。

【００５７】従って、高濃度である現像液含有排水は第
１バイオリアクタに導入されて、まず嫌気性の微生物に
よって含有有機物が処理(嫌気性微生物による消化作用)
される。

【００５８】この状態は一般の高濃度な屎尿が嫌気処理
されるのと処理の基本的考え方は同じである。すなわ
ち、現像液含有排水に含まれるすべての有機物がまず最
初に嫌気性の微生物によって分解処理されるのである。

【００５９】そして、上記嫌気処理された被処理水は次
第に上昇して第１バイオリアクタの上部の塩化ビニリデ
ン充填物が充填されている好気状態の接触ばっ気部にお
いて充分に混合されて撹拌され好気的に処理される。

【００６０】このように、現像液含有排水に含まれる高
濃度のあらゆる有機物はまず最初に嫌気処理がなされ、
その後、独特の好気処理がなされる。この独特の好気処
理とは、微生物の濃度変化による処理および好気微生物
と嫌気微生物の混合体による処理である。この独特の好
気処理によって、有機物を効率よく分解処理できる。ま
た、このとき、上記独特の好気処理時に、上記排水は嫌
気微生物により脱窒素されやすい。

【００６１】より詳しくは、まず、 上記排水が含ん
でいる有機物は第１バイオリアクタの下部で嫌気性の微
生物によって消化される。次に、 上記排水が含んで
いる窒素化合物は第１バイオリアクタの上部の好気性の
微生物によって酸化(硝化)される。次に、 上記排水
は、上記第１バイオリアクタの上部に有る嫌気性の微生
物によって脱窒される。この,,の作用が、第１バ
イオリアクタでの微生物の主な作用である。

【００６２】そして、上記,,の作用を受けた被処
理水は、請求項２に記載の限外濾過膜フィルタにおける
目詰まりが発生し難い性状に変化している。また、限外
濾過膜フィルタの下部に膜表面を空気洗浄するための限
外濾過膜用散気管を備えた場合には、限外濾過膜フィル
タの目詰まりを回避することができる。上記限外濾過膜
フィルタは、被処理水を濾過する連続式排水処理装置に
使用され、タンパク質のような高分子である有機物はも
とよりウイルスなど比較的小さな微生物までろ別するこ
とができる。

【００６３】次に、被処理水は第２バイオリアクタに導
入され、接触循環部に充填されている木炭と炭酸カルシ
ウム充填物の表面および内部の生物膜に繁殖した微生物
によって好気的に処理される。上記第２バイオリアクタ
の接触循環部の木炭に固定化された微生物は、排水中の
有機物を栄養源として繁殖する。木炭は多数の細孔を含
んでいる多孔体であり、この多数の孔は、孔径が数ミク
ロンから数百ミクロンに至る各種の孔の集合体である。
従って、各種の微生物が繁殖し易い。また、各種の孔径
の孔があるから、その孔の大きさに合った微生物が着生
しやすい上に、木炭内部に生物膜層が形成される。した
がって、上記木炭内部に形成された生物膜層によって、
難分解性の界面活性剤など一般的には微生物分解し難い
化学物質まで吸着して微生物分解することができる。

【００６４】そして、構造的には、その後、木炭に繁殖
した微生物膜が接触循環部に存在する状況の中で、循環
用空気供給撹拌手段によって被処理水が何度となくそれ
ら活性木炭に循環接触させられる。したがって、上記難
分解性の界面活性剤などの有機物が高次元で接触分解処
理される。

【００６５】木炭によく繁殖する微生物としては細菌、
菌類、放線菌、藻類、光合成細菌などがあげられる。木
炭１グラム当たりの表面積は２００Ｍ²(平方メートル)
以上と発表されている(全国木炭協会による)。したがっ
て、上記木炭がない場合に比べて、上記第２バイオリア
クタには格段に広い生物膜層が形成されるので、格段に
高い有機物処理能力を発揮できる。

【００６６】上記第２バイオリアクタでは、上記接触循
環部の木炭に繁殖した広範囲の多様な微生物によって、
第１に木炭が被処理物質を吸着し、第２に上記木炭内に
形成された生物膜層が上記被処理物質が含んでいる難分
解性の界面活性剤などを生物学的に処理する。

【００６７】一方、上記接触循環部に充填されている炭
酸カルシウム充填物にも被処理水中の有機物を栄養源と
して各種の微生物が繁殖する。更に、上記炭酸カルシウ
ム充填物は、上記被処理水中の窒素化合物が処理された
ために増加した亜硝酸性窒素や硝酸性窒素の影響でＰＨ
が酸性側に移行した被処理水を中和する役目をする。

【００６８】上記したようにこの発明の１つの特徴は、
請求項１に記載の第１バイオリアクタの上部において、
部分的に好気から嫌気の状態にバイオリアクタ内を短時
間に変化させることができる点にある。

【００６９】より詳しくは、生物膜の深部に存在する嫌
気性の微生物をばっ気によって剥離し、この剥離によっ
て嫌気性の微生物を生物膜汚泥の塊から引き出す。この
ことによって、第１バイオリアクタの上部に部分的な嫌
気状態をすばやく構築する。このことによって、第１バ
イオリアクタの上部に、好気性微生物と嫌気性微生物が
混在する状態をすばやく作り出すことができる。そし
て、この好気性微生物と嫌気性微生物との混在状態にお
いて排水を処理する。特に、生物膜の深部に生息存在す
る嫌気性の微生物を強制的に引き出して、嫌気性の微生
物が被処理水に接触できるようにしている。

【００７０】したがって、この発明によれば、バイオリ
アクタ内に存在する嫌気性の微生物を短時間に有効に利
用することができる。

【００７１】ところで、一般的なことにであるが、嫌気
性の微生物処理にともなって臭気が発生することがあ
る。この臭気が発生した場合、従来は、排水処理装置と
は別に脱臭装置が必要であった。また、各種の産業施設
や研究所では処理するべき酸性の排ガスや有機溶剤を含
む有機系の排ガスが存在するから、この排ガスに対して
もそれぞれ別個の排ガス処理装置が必要であった。

【００７２】このことに対し、請求項４に記載したよう
に、排ガス導入散気管を備えて、この排ガス導入散気管
が第１バイオリアクタの最上部に存在する排出ガスを上
記第２バイオリアクタの接触循環部に導く場合には、上
記排ガス導入散気管から吐出する排ガスは、不定形の上
記木炭と不定形の上記炭酸カルシウム充填物を備える接
触循環部の生物膜の表面をランダムに通過し、上記生物
膜によって微生物学的に処理される。つまり、上記排ガ
スは、木炭と炭酸カルシウム充填物に繁殖した微生物に
よって構成された生物膜に接触したときに処理される。
言い換えれば、嫌気処理機能を持つ下部から発生する僅
かな悪臭ガスと上記生産設備に由来する排ガスの成分の
両方を、第１バイオリアクタの処理水に存在する有機物
を栄養源として繁殖させた微生物によって処理すること
ができる。したがって、排水の処理と排ガスの処理に対
して必要な処理装置の構造を従来に比べて格段に簡単化
することができる。

【００７３】また、上記排ガスの中の主として有機成分
は、微生物に対する栄養源になるから、難分解性の界面
活性剤を微生物処理能力の向上を期待できるという二次
的効果を期待できる。

【００７４】要約すると、本発明の主な特徴は、次の
〜の点にあります。

【００７５】 第１バイオリアクタが上部と下部を有
し、上記上部は塩化ビニリデン充填物で充填されていて
常に好気状態であり、上記下部は短時間好気状態であり
長時間嫌気状態である。

【００７６】 第１バイオリアクタの下部の散気管か
らのばっ気によって第１バイオリアクタの上部の塩化ビ
ニリデン充填物から汚泥を物理的に剥離して、塩化ビニ
リデン充填物に付着増殖した汚泥塊の内部の嫌気性菌に
よる脱窒を促進する。つまり、嫌気性の微生物と好気性
微生物が一時的に混在する状態を確保して、ＴＭＡＨを
好気性の微生物によって微生物処理することと、ＴＭＡ
Ｈの分解物である窒素化合物を嫌気性の微生物のよって
微生物処理することを同時に行うことができる。

【００７７】本発明では、好気性の状態と嫌気性の状態
を１つのバイオリアクタで立体的かつ濃度的かつ時間的
に変化させ、微生物濃度としてのＭＬＳＳ(ミックスド
・リカー・サスペンディッド・ソリッド)が変化する。

【００７８】本発明では、第１バイオリアクタの内部上
部に塩化ビニリデン充填物を充填し、それら塩化ビニリ
デン充填物に微生物を可能な限り付着繁殖させ、第１バ
イオリアクタ内の微生物濃度を格段に高める。この微生
物が格段に付着した塩化ビニリデン充填物の中心部付近
は常に嫌気状態であるので、バイオリアクタ槽内への空
気ばっ気を停止し時間を経過させると、第１バイオリア
クタ内の中心部の嫌気性の微生物の影響により、第１バ
イオリアクタ内は早い速度で嫌気性状態に移行する。即
ち、第１バイオリアクタ内に塩化ビニリデン充填物が充
填されているから、ばっ気状態と無ばっ気状態を人工的
に構築することによって好気性状態と嫌気性状態の区別
をより早く正確に実現することができる。

【００７９】特に、第１バイオリアクタ下部の散気管に
よるばっ気を停止する寸前に通常ばっ気している２倍以
上の空気量で上部の塩化ビニリデン充填物に付着した汚
泥を剥離させれば、より早く嫌気状態を構築でき脱窒を
行うことができる。

【００８０】また、ばっ気を開始する時に第１バイオリ
アクタ下部の散気管から上記２倍の空気量で塩化ビニリ
デン充填物に付着した微生物を剥離し粉砕して流動部の
微生物の種類を好気性と嫌気性の混在状態を形成でき
る。そして、この剥離の結果、流動部の微生物濃度が格
段に高まり、ＴＭＡＨおよび窒素化合物の処理を能力が
高まる。しかも、好気性と嫌気性の状態を構築すること
によって、好気性の微生物から嫌気性の微生物にわたる
多種類の広範囲の微生物を利用して処理対象の排水であ
る現像液含有排水をより確実に総合的に処理することが
できる。

【００８１】 第２バイオリアクタ内に木炭と炭酸カ
ルシウム充填物を交互に充填して、それら木炭と炭酸カ
ルシウムに各種の微生物を繁殖させている。従って、第
１バイオリアクタでＴＭＡＨと窒素がある程度処理され
た処理水は、第２バイオリアクタでさらに高度処理(処
理項目としてはＴＭＡＨ,界面活性剤、ＢＯＤ及びＳＳ
などがある。)される。

【００８２】一方、ＴＭＡＨを原点として窒素化合物が
微生物分解されるとアンモニア性窒素が生じ、次に亜硝
酸性窒素を生じ、更に酸化されて硝酸性窒素を生ずる。
ここで、上記炭酸カルシウム鉱物は上記硝酸性窒素の増
加によってＰＨが低下した被処理水を中和する作用を有
する。

【００８３】すなわち、従来、生産設備に由来する鉱酸
(無機性)からの排ガスは微生物処理が困難であったが、
第１バイオリアクタからの有機性の悪臭ガスと混合させ
た場合には、この混合ガスはより微生物に処理し易くな
る。

【００８４】 排水と排ガスを第２バイオリアクタに
て処理するので、排水処理設備と排ガス処理設備を兼用
することができ、その結果格段に建設設備費用が低減で
きる。

【００８５】また一方で、バイオリアクタの独特の立体
的構造により、嫌気部分と好気部分(一部嫌気部分が混
在した好気部分)を処理に合わせて構築し、１つのバイ
オリアクタで下部の嫌気性微生物による有機物に対する
消化、上部の好気性微生物による窒素化合物に対する硝
化そして剥離した嫌気性微生物による全窒素に対する脱
窒までできることまた立体的な構造なので設置スペース
の節約に有効である。

【００８６】 高濃度有機排水を第１バイオリアクタ
下部における嫌気性の微生物によって消化し、さらに、
上記排水を上部での嫌気性と好気性の微生物の混在状態
によって処理して確実に有機物の粘着性を低減してか
ら、限外濾過膜フィルタにて連続的に濾過水を得ること
ができる。

【００８７】請求項９の発明は、まず高濃度有機排水で
ある現像液含有排水が第１バイオリアクタの下段浸漬部
に流入し、塩化ビニリデン充填物の下の嫌気部において
嫌気性の微生物によって主として有機物が嫌気性の状態
で消化処理される。次に、被処理水は上昇して塩化ビニ
リデン充填物に繁殖した好気性の微生物と塩化ビニリデ
ン充填物内部の嫌気性微生物の両方によって現像液含有
排水中の有機物が生物学的に処理される。とりわけその
有機物の内の特に窒素化合物(ＴＭＡＨ,アンモニア性窒
素,亜硝酸性窒素,硝酸性窒素等)が処理される。またそ
れらは、微生物集合体が付着した塩化ビニリデン充填物
から汚泥が剥離されることよる微生物濃度の時間的変化
と、好気性微生物と嫌気性微生物の時間的混合状態とに
よって、より効率よく処理することができる。

【００８８】そして、第１バイオリアクタによって有機
物が処理された被処理水は第２下段浸漬部において、ま
ず木炭の有機物吸着能力によって、木炭に有機物が吸着
される。木炭に吸着された有機物は木炭に繁殖した微生
物によって生物学的に処理される。具体的には木炭の表
面および木炭内部には、多種の微生物が繁殖することに
よって、生物膜層が形成されるので、微量のＴＭＡＨ,
ＢＯＤ,ＳＳ,難分解性の界面活性剤および着色成分(測
定項目としては色度)が処理される。一方、生物毒性の
ある微量のアンモニア性窒素，亜硝酸性窒素は、更に酸
化処理されて無害な硝酸性窒素まで処理が進むこととな
る。

【００８９】また、被処理水つまり排水が第２下段浸漬
部を循環して微生物膜が形成された生物活性木炭,カキ
殻等で構成された炭酸カルシウム鉱物に繰り返し接触す
るから、微量のＴＭＡＨ,界面活性剤などの物質を高度
に接触分解処理できる。

【００９０】また、脱窒槽は主として窒素化合物の処理
すなわち硝酸性窒素の処理を目的としている。この発明
では、現像液含有排水のように排水中の窒素濃度(全窒
素濃度)が高くても、第１バイオリアクタで窒素化合物
を前処理しているから、脱窒槽での窒素化合物の処理を
より効果的に行うことができる。

【００９１】また、請求項９の発明は、第２下段浸漬部
と、脱窒槽と、第３下段浸漬部と、第１上段濡れ部と、
第２上段濡れ部と、第３上段濡れ部とに木炭が充填され
ているから、現像液含有排水のように色度が原水で４５
００度以下の着色成分を含む排水については、木炭の着
色成分吸着能力を巧みに活用して上記着色成分を経済的
に処理できる。

【００９２】また、請求項９の発明は、第１バイオリア
クタの第１下段浸漬部の塩化ビニリデン充填物の下に汚
泥剥離用散気管が設置されているので、この散気管が吐
出する空気で、塩化ビニリデン充填物に繁殖した生物汚
泥を剥離して、嫌気性微生物と好気性微生物の両方を排
水処理に利用することができる。

【００９３】また、請求項９の発明は、第１上段濡れ部
と第２上段濡れ部と第３上段濡れ部とが木炭とプラスチ
ック製充填物を備えており、かつ、第１,第２,第３上段
濡れ部に沈殿槽からの返送汚泥が処理水と一緒に返送さ
れて散水される。従って、上記木炭とプラスチック充填
物に生物膜が形成され、この生物膜で排ガスを生物学的
に処理できる。

【００９４】また、請求項９の発明は、脱窒槽の前段に
第１バイオリアクタと第２バイオリアクタが配置されて
いるから、第１バイオリアクタによる窒素化合物の処理
と、第２バイオリアクタによる窒素化合物の硝化と、本
来の脱窒槽による脱窒とを実行できる。

【００９５】即ち、上記請求項９の発明は、従来の排水
処理装置及び排ガス処理装置とは全く異なる構成を備え
ることによって、従来に比べて少ない設備コストと少な
い管理コストでもって、現像液含有排水と有機物含有排
ガスを高度に効率よく処理できる。

【００９６】また、請求項１０の発明は請求項９に記載
の排水処理装置において第１バイオリアクタの塩化ビニ
リデン充填物の上に膜フィルターが配置されており、膜
フィルターと塩化ビニリデンとの間に散気管が配置され
ている。従って、この請求項１０の発明によれば、膜フ
ィルターによって濾過した処理水を確保できる。この膜
フィルターとしては、限外濾過膜や精密濾過膜を使用す
ればよい。請求項１０の発明によれば、沈殿によって上
澄水を得る場合と異なり、常時連続的に濾過された処理
水を得ることができる。したがって、生物処理における
課題であるバルキング現象による沈殿槽での処理水の悪
化を皆無にして、処理水を安定して常時確保できる。す
なわち、請求項１０の発明によれば、生物処理特有のバ
ルキング現象が発生しても、膜フィルターの濾過によっ
て処理水を確保しているから、沈殿槽でのバルキング現
象による処理水の悪化をなくすることができる。また、
膜フィルターの下に散気管が配置されているから、散気
管から吐出された空気によって膜フィルターを洗浄する
ことができる。従って、高濃度有機物による膜フィルタ
ーの目詰まりを防止することができる。

【００９７】また、請求項１１の発明は、脱窒槽に木炭
と炭酸カルシウム鉱物が充填されているから、この脱窒
槽は、脱窒効果に加えて木炭による着色成分の吸着作用
と、炭酸カルシウム鉱物による被処理水の中和効果を発
揮できる。

【００９８】また、請求項１２の発明は、第２バイオリ
アクタの第２下段浸漬部が空気供給撹拌手段を備え、第
１バイオリアクタの第１下段浸漬部の空気供給撹拌手段
の空気供給力と、第２下段部の空気供給撹拌手段の空気
供給力とを強弱に制御する空気供給力制御手段を備えて
いる。従って、請求項１２の発明によれば、第１,第２
下段浸漬部の状態を所望の好気状態もしくは嫌気状態に
することができる。また、上記空気供給力を強弱に制御
することによって、第１,第２下段浸漬部での汚泥の剥
離現象も自由に制御することができる。このように、嫌
気状態と好気状態および、汚泥剥離状態を自由に制御で
きるから、被処理水の量や被処理水の有機物濃度に応じ
た効率的な排水処理を行うことができる。

【００９９】なお、請求項９に記載の排水処理装置にお
いて、第１バイオリアクタに添加する水素供与体とし
て、半導体工場または液晶工場で多量に使用する廃ＩＰ
Ａ等を使用すれば、資源の有効利用につながる。上記水
素供与体としては一般にはメタノールを使用することが
多いが、新品のメタノールの代わりとして廃ＩＰＡを利
用した方がより経済的である。また、この水素供与体に
加えて、リン酸などの栄養剤を第１バイオリアクタに添
加すれば、微生物をより正常に繁殖させることができ
る。

【０１００】また、請求項９に記載の排水処理装置にお
いて、第１バイオリアクタの第１下段浸漬部に、塩化ビ
ニリデンよりも下の嫌気領域と、この嫌気領域よりも上
の好気領域との間の水の流れを抑制する分離壁を備えた
場合には、好気領域の好気状態と嫌気領域の嫌気状態と
を明確に分離させることができる。従って、嫌気領域で
の嫌気処理と好気領域での好気処理とを、効果的に実行
することができる。

【０１０１】また、請求項９に記載の排水処理装置にお
いて、第２下段浸漬部と第３下段浸漬部に空気を供給す
る空気供給撹拌手段を設け、この空気供給撹拌手段の動
作能力を強弱に制御するようにした場合には、空気供給
撹拌手段を強弱に制御して生物膜を剥離させ、この剥離
した生物膜が含まれた処理水を第１,第２,第３上段濡れ
部に散水することができる。したがって、有機物含有ガ
スから有機物を除去する効果を向上させることができ
る。

【０１０２】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

【０１０３】〔第１実施例〕図１に、本発明の排水処理
装置の第１実施例の構成を示す。この第１実施例は、貯
留槽１と、第１バイオリアクタ３と、中継タンク１６
と、第２バイオリアクタ１８と、沈澱槽２３とを有して
いる。この第１実施例は回分式である。回分式とは第１
バイオリアクタ３内で上澄液を確保する時に、ばっ気を
全く停止して微生物の集合体を沈澱させて上澄液(処理
水)を確保する方式である。

【０１０４】上記貯留槽１には半導体工場や液晶工場か
ら排水される高濃度の現像液含有排水が貯留される。ま
た、２は貯留槽ポンプであり、この貯留槽ポンプ２は貯
留槽１に貯留された現像廃液を第１バイオリアクタ３の
底部に設置されている廃液導入管６に圧送して、この廃
液導入管６から上記第１バイオリアクタ３内に現像廃液
を導入する。

【０１０５】上記廃液導入管６は、その上部に複数の小
穴が形成されており、この複数の小穴から現像廃液を第
１バイオリアクタ３下部の底面から上部に向かって均等
に吐出できるようになっている。これにより、排水処理
能力の向上を期待できる。また、上記廃液導入管６の下
には、汚泥剥離用散気管７が配置されている。この汚泥
剥離用散気管７には、汚泥剥離用ブロワー１０が接続さ
れており、汚泥剥離用ブロワー１０から汚泥剥離用散気
管７に加圧された空気が供給される。

【０１０６】そして、上記第１バイオリアクタ３内の上
部には、塩化ビニリデン充填物８が配設されている。こ
の塩化ビニリデン充填物８は上下の板の間に左右方向に
所定の間隔を隔てて複数本配列されている。この塩化ビ
ニリデン充填物８には、運転時間の経過にともなって各
種の微生物を成分とする各種の汚泥が付着して繁殖した
状態になる。

【０１０７】上記塩化ビニリデン充填物８は、材質が塩
化ビニリデン製であり、その形状は図４に示すような放
射状輪状糸体である。つまり、図４に示すように、上記
塩化ビニリデン充填物８の中心部のひも状の糸体２９ｂ
は、太い糸で編み上げたものである。そして、この糸体
２９ｂから複数の輪状の部分２９ａが放射状に延びてい
る。上記太い糸には複数の小さな穴が空いており、微生
物が繁殖し易い構造になっている。また、上記塩化ビニ
リデン充填物８は細い繊維で構成されているので表面積
が大きく、微生物が付着繁殖しやすい。また、一般の活
性汚泥も上記塩化ビニリデン充填物８に相当に付着しや
すい。そして、上記放射状輪状糸体である塩化ビニリデ
ン充填物８に汚泥が付着すればするほど、上記ひも状の
糸体２９ｂには溶存酸素が行き渡らなくなって、嫌気状
態になる。

【０１０８】従って、上記塩化ビニリデン充填物８には
有機物および硝酸性窒素を処理する嫌気性の微生物が繁
殖する。すなわち、上記放射状輪状糸体つまり塩化ビニ
リデン充填物８に汚泥が付着すればするほど、上記塩化
ビニリデン充填物８において嫌気性微生物の濃度が高ま
り嫌気処理を行うのに適した状態になる。

【０１０９】上記汚泥剥離用散気管７に接続されている
汚泥剥離用ブロワー１０の一日当たりの運転時間は、第
１バイオリアクタ３の嫌気性下部Ｋに配置された溶存酸
素計３０Ｂによって計測された溶存酸素濃度によって決
定される。つまり、第１バイオリアクタ３の嫌気性下部
Ｋの溶存酸素濃度が０.３ppm以上になれば、汚泥剥離用
ブロワー１０は停止する。したがって、上記汚泥剥離用
ブロワー１０の１日当たりの運転時間は、上記ブロワー
１０が停止している時間に比べて非常に短い時間であ
る。

【０１１０】そして、上記汚泥剥離用散気管７から吐出
される空気によって、上記塩化ビニリデン充填物８に付
着して繁殖した微生物を含んだ微生物汚泥が周期的に剥
離される。

【０１１１】つまり、一日に２回程度、汚泥剥離用散気
管７で塩化ビニリデン充填物８を曝気して、塩化ビニリ
デン充填物８の表面に高濃度に付着した好気性微生物と
塩化ビニリデン充填物８の内部に繁殖した嫌気性微生物
の固まりを塩化ビニリデン充填物８から剥離させる。ま
た、上記曝気によって、塩化ビニリデン充填物８の内部
の嫌気性微生物の塊を剥離して粉砕し、微細な嫌気性微
生物を塩化ビニリデン充填物８の内部から引き出して、
この引き出した微細な嫌気性微生物を脱窒処理により有
効に役立たせるようにしている。

【０１１２】さらに、上記汚泥剥離用散気管７から吐出
される空気は、大部分の時間が嫌気状態になっている嫌
気性下部Ｋを１日に２回程度好気性状態にする役目を果
たしている。このように、上記嫌気性下部Ｋを周期的に
嫌気状態から好気状態にすることによって、上記嫌気性
下部Ｋを長期間継続して嫌気状態にすることを防止して
ガスが発生することを防止できる。したがって、嫌気性
の微生物汚泥が嫌気状態に起因して発生したガスによっ
て第１バイオリアクタ３内を上昇させられることを防止
できる。

【０１１３】第１バイオリアクタ３の好気性上部Ｇの微
生物濃度は、ＭＬＳＳで約１５０００ppm以上に管理す
ることが望ましい。一方、第１バイオリアクタ３の嫌気
性下部Ｋの微生物濃度はＭＬＳＳで２００００ppm以上
に管理することが望ましい。すなわち、上記好気性上部
Ｇおよび嫌気性下部Ｋの両方の微生物濃度を極力高め
て、高濃度有機排水を効果的に処理できるようにするこ
とが望ましい。

【０１１４】上記塩化ビニリデン充填物８に付着した微
生物の塊をばっ気によって剥離して粉砕したときに、第
１バイオリアクタ３の上部Ｇの流動部の微生物濃度は急
激に高まる。同時に、上記濃度的に高まった微生物は好
気性の微生物のみならず嫌気性の微生物も存在してい
る。したがって、上記上部Ｇの流動部分が含んでいる好
気性微生物と嫌気性微生物が構成するあらゆる種類の微
生物の混合体によって、有機物の処理のみならず硝酸性
窒素の処理(脱窒)も行うことができる。

【０１１５】図１において、５Ａは、第１バイオリアク
タ３の好気性上部Ｇに対する循環用散気管である。この
循環用散気管５Ａは循環用ブロワー９に接続されてお
り、このブロワー９から供給される空気を吐出する。上
記循環用ブロワー９は、上記好気性上部Ｇに配置された
溶存酸素計３０Ａが出力する信号によって制御されるよ
うになっている。また、循環用ブロワー９を６時間以上
停止したときには、第１バイオリアクタ３の好気性上部
Ｇは上澄水を得ることができ、この上澄液は揚水ポンプ
１４で中継タンク１６に移送される。さらに、循環用ブ
ロワー９と汚泥剥離用ブロワー１０の両方を停止すると
第１バイオリアクタ３内は全くの嫌気状態となって、第
１バイオリアクタ３の内部では嫌気処理が行われること
となる。

【０１１６】即ち、図１に示した第１バイオリアクタ３
では、回分式の運転操作がなされ、ばっ気と無ばっ気の
繰り返し運転がなされる。循環用ブロワー９と汚泥剥離
用ブロワー１０は、同時に２台が作動する運転方式であ
る。そして、上記嫌気性下部Ｋの溶存酸素濃度が上記溶
存酸素計３０Ｂによって測定されており、汚泥剥離用ブ
ロワー１０は上記嫌気性下部Ｋの溶存酸素濃度が０.３p
pm以上に達したら直ちに停止する。塩化ビニリデン充填
物８からの微生物汚泥の剥離および微生物の塊の粉砕は
短時間(５〜１０分)で終了するから、上記汚泥剥離用ブ
ロワー１０が短時間で停止しても特に問題はない。

【０１１７】また、図１において、４は分離壁である。
この分離壁４は、内側方向に向かって先細形状になって
いる断面三角形状をしている。この分離壁４は、第１バ
イオリアクタ３の上部Ｇの好気性部分と嫌気性部分にお
いて、上部Ｇの循環水流が下部Ｋに侵入することを防止
する役目を有している。上記循環用散気管５を上記分離
壁４の上に配置したので、分離壁４は上部Ｇの循環水流
が下部Ｋに侵入することを効果的に防止できる。したが
って、分離壁４の内側方向への必要な突出寸法が小さく
てすむ。具体的には、第１バイオリアクタ３の寸法が幅
１メートルで奥行きが２メートルで高さが２メートルの
場合に、上記分離壁４の突出寸法は１０センチメートル
でよい。そして、一般的には上記分離壁４の突出寸法
は、第１バイオリアクタ３の幅寸法または奥行き寸法の
５〜１０パーセント程度でよい。なお、上記分離壁４の
形状は図１に示したような壁に沿った三角形状であって
もよいし平板状の突起物であってもよい。

【０１１８】図１に示す第１バイオリアクタ３の最上部
Ｕは、生産設備に由来する排ガスが通過するための空間
である。この最上部Ｕには、栄養剤ポンプ１３を経由し
て栄養剤タンク１２が接続されている。そして、上記栄
養剤タンク１２から上記最上部Ｕに栄養剤が供給される
ようになっている。上記栄養剤はリン酸を含み、リン酸
を含む栄養剤は第１バイオリアクタ３の内部に生息する
好気性微生物および嫌気性微生物の正常なる繁殖と微生
物の沈降性の維持に役立つ。

【０１１９】また一方、栄養剤と同様に水素供与体タン
ク(図示せず)と水素供与体ポンプ(図示せず)が設置さ
れ、上記最上部Ｕに水素供与体が供給されるようになっ
ている。水素供与体としてはアルコール類が一般的で第
１バイオリアクタ３のＧの部分における脱窒に効果があ
る。

【０１２０】図１において、１５は排ガス用のブロワー
である。この排ガス用のブロワー１５は、上記第１バイ
オリアクタ３の最上部Ｕに溜まった排ガスを第２バイオ
リアクタ１８に送出する役目をする。上記最上部Ｕに溜
まった排ガスは、生産装置に由来し処理する必要のある
酸性の排ガスや有機性の排ガスと、第１バイオリアクタ
３自体の内部で発生する悪臭ガスとを含んでいる。

【０１２１】上記第１バイオリアクタ３自体が悪臭ガス
を発生する理由は、第１バイオリアクタ３の運転状態
が、微生物濃度がＭＬＳＳで約１５０００ppm以上すな
わち格段に高濃度条件であり、かつ嫌気状態と好気状態
を繰り返すような運転状態であるからである。

【０１２２】しかし、この第１バイオリアクタ３は上部
Ｇが好気状態であるから、この第１バイオリアクタ３か
ら発生する悪臭ガスの量は、従来の嫌気槽から発生する
悪臭ガスの量に比べて少量である。すなわち、この第１
バイオリアクタ３は、嫌気性の微生物を利用するもの
の、上部Ｇを好気状態にしているので、悪臭ガスの発生
量を最小限度に抑えることができる。

【０１２３】上記悪臭ガスと上記有機性の排ガスとを含
む上記排ガスは、上記排ガス用ブロワー１５によって、
上記最上部Ｕから上記第２バイオリアクタ１８の下部の
排ガス用散気管１９から吐出される。上記排ガス用ブロ
ワー１５は、酸性およびアルカリ性および有機溶剤に対
して耐久性を有する材料で作製されている必要がある。

【０１２４】図１に示す中継タンク１６には、第１バイ
オリアクタ３から１時間以内の短時間で上澄液が一括し
て送られて来る。そして、この中継タンク１６は、上記
上澄液を貯留するとともに、上記貯留した上澄液を上記
第２バイオリアクタ１８に供給する。この供給は、時間
当たりの上澄液供給量ができるかぎり均等になるように
中継ポンプ１７が制御されるようになっている。第２バ
イオリアクタ１８でのＴＭＡＨの高度処理の観点および
微量の界面活性剤の処理の観点及びＢＯＤおよびＳＳ
(サスペンディッドソリッド)の処理の観点からすれば、
上記中継ポンプ１７から第２バイオリアクタ１８への被
処理水の供給量を時間的にできるだけ均等に振り分ける
ことによって、被処理水の処理能力を向上させることが
できる。

【０１２５】上記第２バイオリアクタ１８は、網状ネッ
ト２２の中に充填された木炭２０と炭酸カルシウム充填
物２１を有している。上記木炭２０と炭酸カルシウム充
填物２１は上記網目ネット２２の中に上下方向に交互に
積層されている。

【０１２６】この実施例では、上記木炭２０として代表
的な備長炭を使用した。また、上記炭酸カルシウム充填
物２１として代表的なカキ殻を使用した。備長炭もカキ
殻も天然のものであるので、不定形状のものが多い。し
たがって、排ガスが第２バイオリアクタ１８の下部から
上部に上昇する際には、上記備長炭やカキ殻に確実に接
触して処理されることが期待できる。また、上記２種類
の充填物つまり備長炭とカキ殻は天然品であるので、塩
ビ製やプラスチック製などの人工品よりも微生物の付着
性や繁殖性が良い。

【０１２７】上記排ガス用散気管１９から吐出された空
気は、上記半導体工場や液晶工場からの生産設備に由来
する排ガスと、排水処理設備としての上記第１バイオリ
アクタ３自体が発生する悪臭ガスを含んでいる。具体的
例としては、上記生産設備に由来する排ガスとしては、
酸性排ガスおよびアルカリガスおよび有機ガスなどがあ
る。上記排ガスとして、特に選定することが望ましいガ
スは有機成分を含んでいるガスである。その理由は、有
機成分を含んでいるガスは、上記したように木炭２０や
炭酸カルシウム充填物２１に繁殖する微生物の栄養源と
して役立つからである。そして、例えば上記第１バイオ
リアクタ３自身から発生した悪臭ガスを分析すると、ア
ンモニア，硫化水素・メチルメルカプタン，硫化メチ
ル，トリメチルアミンなどが僅かながら検出される。

【０１２８】上記工場の各生産設備より発生した排ガス
を排気ファン(図示せず)によって集め排気ダクト２６を
経て第１バイオリアクタ３の最上部Ｕに導く。すると、
導かれた排ガスは第１バイオリアクタ３から発生する悪
臭ガスと混合して、有機物含有量が多くなる。そして、
上記排ガスと悪臭ガスが混合したガスは、排ガス用ブロ
ワー１５によって第２バイオリアクタ１８の充填物の表
面に繁殖形成された生物膜と接触し処理されることとな
る。

【０１２９】一般に、工場では酸としてフッ酸等の鉱酸
を多量に使用するので、フッ化水素ガス等が発生する。
そして、この鉱酸に由来する排ガスは有機物が少ないの
で、従来は微生物処理が不可能であった。しかし、本発
明の実施例では、鉱酸由来の排ガスと有機物である悪臭
ガスを混合して微生物処理しやすい性状に変化させてい
るから、上記排ガスを微生物処理可能にできるのであ
る。このことをより詳しく説明すると、鉱酸ガスとは、
フッ化水素ガスに代表されるガスで通常は酸性を示す。
鉱酸ガスは酸性を示すので、一般には微生物処理するこ
とができない。したがって、このような鉱酸ガスを含ん
だ排ガスは、水またはアルカリスクラバーによって処理
している。しかしながら、上記排ガスの性状を中性に近
づけ、かつ有機物を含む排ガスに変化させれば、微生物
処理が可能な排ガスになる。

【０１３０】現像液含有排水は、第１バイオリアクタ３
内においてはＰＨ６.５〜ＰＨ８.５の範囲であることが
多く、その排ガスも同様の性状を示す。また、現像液含
有排水が別名「有機アルカリ」と呼ばれているので当然の
ことながら、その排ガスも悪臭の成分も含めて有機物を
含有している。したがって、鉱酸ガスを有機物ガスで希
釈中和することによって、鉱酸ガスを微生物処理しやす
い性状に変化させることができる。また、第１バイオリ
アクタ３内の微生物濃度が比較的高いので、第１バイオ
リアクタ３からは有機物を含む悪臭ガスが発生しやすい
状況になる。また、上記フッ化水素ガス中のフッ素は炭
酸カルシウム充填物２１のカルシウムと化学的に反応し
てフッ化カルシウムを生じる。このように、この発明の
実施例では、鉱酸ガスを含んだ排ガスを確実に化学的に
処理することもできる。

【０１３１】この実施例では、上記第２バイオリアクタ
１８への充填材としての木炭２０は、比重が１より大き
い備長炭を選定した。木炭の中でも備長炭は水中に投入
されると沈み、また強い空気によるばっ気によっても本
体そのものが破砕されることはない。これに対し、一般
の炭は強いばっ気によって炭本体の一部が破砕されて、
処理水の中に含まれ、放流水質の項目の一つであるＳＳ
(サスペンディッドソリッド)の値を上昇させるという欠
点がある。一方、備長炭は容積密度が大きく硬質であ
り、破砕され難く５年以上長期間使用しても何ら問題は
ない。

【０１３２】また、第２バイオリアクタ１８に対する流
入負荷量は、被処理水が含んでいる難分解性の界面活性
剤や窒素化合物の種類や濃度によって異なり、目的とす
る処理水質によっても異なる。しかし、上記第２バイオ
リアクタ１８での接触反応時間を６時間以上取れば、効
果的に披処理水中の微量の界面活性剤や窒素化合物を処
理できる。

【０１３３】また、排ガスの吐出量は、正確には排ガス
や悪臭ガスの成分や濃度によっても異なるが、接触循環
部としての充填物部Ｒの容量すなわち木炭と炭酸カルシ
ウム充填物の容量１立方メートル当たり、１日当たり４
０立方メートル以下に設計すればより効果的であるが絶
対条件ではない。また、槽内撹拌用の循環用散気管５Ｂ
から吐出させるべき空気量としては、槽容量１立方メー
トルについて、１日当たり６０立方メートル以上の空気
量が必要である。

【０１３４】木炭２０と炭酸カルシウム充填物２１は網
状ネット２２に収納されている。網状ネット２２は、木
炭２０と炭酸カルシウム充填物２１が充填できれば、材
質は特に限定されるものではなく、ポリエチレンなどの
樹脂製としてもよい。また、当然のことながら上記網状
ネット２２をステンレス製の収容籠としてもよい。

【０１３５】木炭２０として具体的に選定した備長炭は
日本古来の木炭で、広葉樹であるウバメガシの白炭を意
味する。備長炭は白炭であるので、約１０００℃前後で
炭化された木炭であり、高温炭化木炭として位置付けら
れている。また、本発明の実施例で使用する備長炭は、
第２バイオリアクタ１８内の接触撹拌を考慮すると直径
４センチ〜６センチで長さ５センチ以上の備長炭である
ことが好ましいが絶対ではない。また、ある程度の大き
さの備長炭であれば、ばっ気時に第２バイオリアクタ１
８から流失することがない。従って、管理上は備長炭は
大きい方が便利である。上記したように備長炭は比重が
１以上であるため、水中では沈降し、かつ強力なばっ気
によってもほとんど破砕されることがない。従って、備
長炭は、排水の高度処理用充填材としても他の木炭と比
較して適している。

【０１３６】この第１実施例は、第２バイオリアクタ１
８内の循環用散気管５Ｂから吐出する空気によって上昇
水流が生じる。また、排ガス用散気管１９から吐出する
排ガスを含む空気によって、第２バイオリアクタ１８内
はさらに充分に混合撹拌される。そして、界面活性剤は
水面にて発泡するが、第１実施例の第２バイオリアクタ
１８の水面は２種類の空気によって、大部分の水面が撹
拌されているので、泡がとどこおるスペースがなく、泡
そのものを効率よく処理することができる。上記２種類
の空気とは、循環用散気管５Ｂから吐出された空気と排
ガス用散気管１９から吐出された排ガスを含む空気であ
る。

【０１３７】また、この実施例では、炭酸カルシウム充
填物２１としてはカキ殻を選定したが、上記炭酸カルシ
ウム充填物２１として、サンゴもしくは寒水石もしくは
大理石を選定してもよい。しかし、上記炭酸カルシウム
充填物２１としては、カキ殻が最も経済的である。ま
た、上記炭酸カルシウム充填物２１として選定すべきカ
キ殻は約１年程度陸上で放置されて臭気の全くないもの
を選定するべきである。カキ殻の表面は微生物が繁殖し
て生物膜が形成されやすい。そして、被処理水は、循環
用散気管５Ｂによって接触循環部としての充填物部Ｒを
繰り返し通過するように循環させられる。したがって、
上記被処理水は、上記カキ殻の表面に繁殖した微生物に
よって生物学的に濾過される。したがって、この実施例
によれば、図８にしめす従来例の濾過槽が不必要にな
る。

【０１３８】また、図１において、２３は沈澱槽であ
る。この沈澱槽２３の内部には、かき寄せ機２４が設け
られている。この沈殿槽２３には、第２のバイオリアク
タ１８からの被処理水が導入されて流入し、この被処理
水は沈澱槽２３で固液分離される。そして、沈澱槽２３
で沈降した微生物汚泥は汚泥返送ポンプ２５によって第
１バイオリアクタ３に返送される。

【０１３９】このように、この第１実施例によれば、図
３の排水処理の流れ図に示すように、まず、上記被処理
水が含んでいる有機物は第１バイオリアクタ３の下部Ｋ
で嫌気性の微生物によって消化される。次に、上記被処
理水が含んでいる窒素化合物は第１バイオリアクタ３の
上部Ｇの好気性の微生物によって硝化される。次に、上
記被処理水は、上記第１バイオリアクタ３の上部Ｇにあ
る嫌気性の微生物によって脱窒される。そして、第２バ
イオリアクタ１８では、上記被処理水が含んでいる難分
解性の界面活性剤など一般的には微生物分解し難い化学
物質を、接触循環部Ｒに充填されている備長炭とカキ殻
の表面および内部の生物膜に繁殖した微生物によって好
気的に微生物分解することができる。

【０１４０】また、図３に示すように、この第１実施例
によれば、第１バイオリアクタ３自身が発生する悪臭ガ
スおよび、生産設備に由来する排ガスである酸性排ガス
およびアルカリガスおよび有機ガスなどを混合し、排ガ
ス用ブロワー１５によって第２バイオリアクタ１８に導
入して、上記備長炭やカキ殻の表面に形成された微生物
膜によって上記悪臭ガスと排ガスを微生物処理できる。

【０１４１】また、この第１実施例によれば、第１バイ
オリアクタ３が、嫌気処理部である下部Ｋと、好気処理
部と嫌気処理部の機能を合わせ持つ上部Ｇとを有するの
で、従来に比べて少ない槽数によって、嫌気処理と好気
処理を実行できる。

【０１４２】従って、この第１実施例によれば、ＴＨＡ
Ｍを代表とする窒素を含む難分解性の化学物質や界面活
性剤を含む高濃度排水を、わずかな排ガスとを同時に処
理できる。したがって、この第１実施例によれば、環境
のよい放流地域に生息する生物生態系にとって無害な処
理水と無臭である処理ガスを確実に得ることができ、し
かも、構造が簡単で保守も簡単な排水処理装置を実現で
きる。

【０１４３】ここで、従来例と第１実施例との対比をす
ると、第１実施例の第１バイオリアクタ３は図８に示す
従来の嫌気槽(消化槽)と好気槽(ばっ気槽)の機能を発揮
できる上に、上部Ｇは嫌気性の微生物によるさらなる処
理機能つまり全窒素に対する脱窒機能を持っている。ま
た、第１実施例の第２バイオリアクタ１８は図８に示す
従来の好気槽(接触酸化槽)と濾過槽の機能を発揮でき
る。

【０１４４】さらに、ここで、上記第１実施例の各ブロ
ワーおよびポンプの１日の運転状態を、図５に示す。図
５に示すように、第１バイオリアクタ３の循環用ブロワ
ー９は１日のうち１２時間だけ稼働し、剥離用ブロワー
１０は１日のうち上記循環用ブロワー９が稼働している
期間の始めと終わりの２回だけおのおの１０分間だけ稼
働する。また、貯留用ポンプ２と栄養剤ポンプ１３およ
び沈澱槽２３の返送ポンプ２５は、１日に１回だけ同じ
ときに１０分間だけ稼働する。また、揚水ポンプ１４
は、１日に１回だけ、上記ブロワー９，１０およびポン
プ２，１３が停止しており、かつ、上記循環用ブロワー
９が稼働する直前の期間に１０分間だけ稼働する。ま
た、排ガスブロワー１５と中継用ポンプ１７と第２バイ
オリアクタ１８の循環用ブロワー１１および沈殿槽２３
のかき寄せ機２４は１日中連続的に稼働している。

【０１４５】〔第２実施例〕つぎに、図２にこの発明の
排水処理装置の第２実施例を示す。この第２実施例は、
上記第１実施例の第１バイオリアクタの最上部Ｕと上部
Ｇとの間に限外濾過膜フィルタ３１とこの限外濾過膜フ
ィルタを洗浄するための濾過膜用散気管３２を備えてい
る点のみが、第１実施例と異なる。したがって、この第
２実施例については、この限外濾過膜フィルタ３１と濾
過膜用散気管３２について重点的に説明する。

【０１４６】上記第１実施例が備えている第１バイオリ
アクタ３は回分式であるのに対し、この第２実施例が備
えている第１バイオリアクタ３３の処理方式は連続式で
ある。すなわち、この第２実施例では、第１バイオリア
クタ３３からの処理水を常時連続的に限外濾過膜フィル
タ３１を用いて引き抜くことができる。

【０１４７】この第２実施例は、微生物による上記限外
濾過膜フィルタ３１の目詰まりを防止するために、上記
限外濾過膜フィルタ３１は限外濾過膜用散気管３２から
吐出される空気によって常時洗浄されている。したがっ
て、第２実施例によれば、限外濾過膜フィルタ３１の目
詰まりに起因する処理水量の減少を最小限度に抑えるこ
とができる。

【０１４８】図２に示すように、限外濾過膜フィルタ３
１は、上下の板の間に左右方向に所定の間隔を隔てて複
数枚配列されている。

【０１４９】また、上記限外濾過膜フィルタ３１として
は中空糸膜や平板膜等いくつかのタイプが存在するが、
どのようなタイプを選定してもよい。ここで、重要なこ
とは、上記限外濾過膜フィルタ３１の表面を空気によっ
て常に洗浄することである。従来は、限外濾過膜フィル
タを使用した場合、限外濾過膜フィルタの目詰まりが問
題であったが、第２実施例では限外濾過膜フィルタ３１
を空気で常に洗浄しているので、限外濾過膜フィルタが
目詰まりすることを防止できる。

【０１５０】また、この第２実施例の第１バイオリアク
タ３３では、現像液含有排水のような高濃度の有機性の
排水を、第１段階として下部Ｋで嫌気性微生物によって
消化処理し、第２段階として上部Ｇで好気性微生物と嫌
気性微生物によって処理している。その後、第３段階と
して、処理水は上記限外濾過膜フィルタ３１へ導入され
る。従って、この第２実施例によれば、上記３つの段階
の相乗効果によって、上記限外濾過膜フィルタ３１への
目詰まりを高度に抑制することができる。

【０１５１】つまり、この第２実施例は、図２に示すよ
うに、限外濾過膜フィルタ３１を備えるから、この限外
濾過膜フィルタ３１を介して第１バイオリアクタ３３内
のからの処理水を連続的に引き抜くことができる。ま
た、この限外濾過膜フィルタ３１を限外濾過膜用散気管
３２で洗浄するから、第１バイオリアクタ内の微生物濃
度を第１実施例よりも高めても、限外濾過膜フィルタが
目詰まりしない。つまり、この第２実施例によれば、微
生物濃度(ＭＬＳＳ濃度）を上記第１実施例と比較して
連続的に高くすることができる。

【０１５２】具体的には、この第２実施例では、第１バ
イオリアクタ３３の上部Ｇの微生物濃度を２５０００pp
m以上にすることができ、下部Ｇの微生物濃度を３５０
００ppm以上にすることができる。従って、この第２実
施例は、上記第１実施例に比較しても処理効率のよい装
置であるといえる。この第２実施例では、第１バイオリ
アクタ３３の内部は一口で端的に言えばどろどろの状態
になっており、嫌気性微生物の種類と好気性微生物の種
類は従来に比べて格段に多く、さらに微生物濃度は従来
の処理方法に比べて格段に高い。

【０１５３】したがって、この第２実施例によれば、Ｔ
ＨＡＭを代表とする窒素を含む難分解性の化学物質や界
面活性剤を含む高濃度排水を、わずかな排ガスとを同時
に特に高度に処理できる。従って、この第２実施例によ
れば、環境のよい放流地域に生息する生物生態系にとっ
て無害な処理水と無臭である処理ガスを確実に得ること
ができ、しかも、構造が簡単で保守も簡単な排水処理装
置を実現できる。

【０１５４】さらに、ここで、上記第２実施例の各ブロ
ワーおよびポンプの１日の運転状態を、図６に示す。図
６に示すように、第１バイオリアクタ３３の循環用ブロ
ワー９および貯留用ポンプ２と栄養剤ポンプ１３さらに
は揚水ポンプ１４と排ガスブロワー１５と中継用ポンプ
１７と循環用ブロワー１１は１日中稼働している。そし
て、剥離用ブロワー１０は１日のうち１２時間毎に１０
分間だけ稼働する。また、沈澱槽２３の返送ポンプ２５
は、一日に１回だけ第１バイオリアクタ３３の剥離用ブ
ロワー１０が稼働していないときに稼働する。また、か
き寄せ機２４も一日中稼働している。

【０１５５】なお、ここで、上記第１実施例と第２実施
例の両方に対して共通な点である好気性微生物と嫌気性
微生物との混在状態に関して補足説明を行う。

【０１５６】一般に微生物濃度が高いと曝気を停止する
と短時間で嫌気状態になる。また、空気供給撹拌手段
(ブロワー)を強弱に制御することの目的は、第１バイオ
リアクタの内部の溶存酸素の量を曝気空気の量によって
制御することである。したがって、微生物濃度が格段に
高い嫌気状態では、ブロワーを低回転で運転していると
溶存酸素の量は低下します。その理由は、微生物の酸素
消費量がブロワーによる酸素供給量よりも多いからで
す。したがって、時間が経過すると第１バイオリアクタ
の内部の溶存酸素の量が零になります。また、塩化ビニ
リデン充填物に付着した生物膜が、内部が常に嫌気状態
である程に厚いと、上記生物膜が破壊された直後は微生
物濃度が格段に高く、上記生物膜から嫌気状態が引き出
される。上記曝気と溶存酸素量との関係の一例を図７に
示す。上記回分式の第１実施例の場合には、第１バイオ
リアクタの上部のＭＬＳＳ濃度を１５０００ｐｐｍとし
ているので、第１バイオリアクタ上部の溶存酸素の量
は、曝気状態において１．５ppm以下である。また、常
にブロワーを運転しながら、このブロワーの回転数を制
御(たとえばインバータ制御）すれば、溶存酸素の量を
０ppm近傍まで低下させることも可能になる。一方、連
続式の第２実施例では、第１バイオリアクタ３３の上部
のＭＬＳＳ濃度を２５０００ppmにしているので、曝気
状態では溶存酸素の量は１．０ppm以下である。この連
続式の第２実施例は回分式の第１実施例よりも微生物濃
度が高いので、ブロワーを運転しながら溶存酸素を０pp
m付近まで低下させることができる。

【０１５７】上記第１および第２実施例では、好気性の
微生物と嫌気性の微生物の混在状態を曝気運転をしなが
ら形成するとき、この曝気運転はあくまでも撹拌を目的
としている。そして、溶存酸素の量を低く抑えながら、
好気性の微生物と嫌気性の微生物の混在状態を作り出し
ている。このとき、好気性の微生物は嫌気状態において
も直ちに死滅することはなくて、種類によっては数時間
は生息し続ける。特に、現像液含有排水を回分式で処理
する第１実施例においては、好気性の微生物は嫌気状態
が１２時間以上続いても何ら問題なく生息する。したが
って、微生物濃度を格段に高めておいて、溶存酸素の量
を次第に下げて零に近づいたときに、生物膜を剥離して
粉砕し、嫌気性の微生物を引き出すことによって、好気
性の微生物が生きている嫌気状態(好気性微生物と嫌気
性微生物との混在状態)を早く作り出すことができる。

【０１５８】一方、曝気運転を続けることにより、時間
の経過とともに、溶存酸素の量が上昇すると、生物膜お
よび汚泥が再び塩化ビニリデン充填物に付着し、同時に
嫌気性の微生物が塩化ビニリデン充填物の生物膜の内部
に収容される。また、嫌気性の微生物も好気状態で直ち
に死滅するわけではない。

【０１５９】要するに、好気性微生物と嫌気性微生物と
の混在状態を出現させるためには、(イ) 微生物濃度が
格段に高くて嫌気状態であることと、(ロ) 撹拌曝気用
のブロワー(空気供給撹拌手段)の運転状態を(たとえば
インバータによって)強弱に制御できることと、(ハ) 内
部が嫌気状態である厚い生物膜が形成されやすい塩化ビ
ニリデン充填物のような充填物が存在することが必要な
条件になる。

【０１６０】尚、上記塩化ビニリデン充填物から生物膜
を剥がしただけでは、この生物膜が含んでいる嫌気性の
微生物が微細なフロックに至っていないから、この嫌気
性の微生物は未だ微生物処理に役立てられない状態であ
る。上記嫌気性の微生物を微生物処理に役立てるために
は、上記生物膜を塩化ビニリデン充填物から剥がし、剥
がした生物膜を粉砕して微細なフロック状態の嫌気性微
生物を作り出す必要がある。

【０１６１】次に、上記第２実施例に基づく実験例を説
明する。

【０１６２】第１バイオリアクタの寸法を、縦１メート
ル、横２メートル、高さ２メートルとし、第２バイオリ
アクタの寸法を、縦１メートル、横１.５メートル、高
さ１.７メートルとした。そして、上記第１，第２バイ
オリアクタに現像液含有排水を導入して、約２ケ月試運
転を実施した。備長炭としては１０００℃前後で炭化さ
せたものを使用し、カキ殻としては陸上で１年間放置さ
れた三重県の鳥羽産のカキ殻を採用した。試運転当初か
ら生活系の余剰汚泥を投入すると、第１バイオリアクタ
内の塩化ビニリデン充填物８には微生物汚泥が付着し
た。そして、１ケ月以上経過すると、第２バイオリアク
タの備長炭とカキ殻には何ら変化がないものの、その表
面に生物膜らしきものがわずかに形成された。その生物
膜は、回転円板方式や浸漬ろ床方式の接触材などの一般
の排水処理に出現する生物膜ほど厚くはないが、木炭や
カキ殻をベースとした独特の薄い生物膜であった。

【０１６３】そして、試運転終了後、第１バイオリアク
タ３３に流入する前の水質、すなわち貯留槽１の水質
と、被処理水の水質すなわち沈澱槽２３の出口の水質と
を３日間に渡って測定したデータをまとめると、下記の
通りであった。また、排ガスについても測定したとこ
ろ、下記の通りであった。

【０１６４】《第１バイオリアクタ入口での水質》 ＰＨ １２．３以下 ＢＯＤ ２８００ppm以下 ＴＭＡＨ ４４００ppm以下 ＳＳ ３５ppm以下 アンモニア性窒素 １ppm以下 亜硝酸窒素 １ppm以下 全窒素 ６５０ppm以下 陽イオン界面活性剤 ３３ppm以下 陰イオン界面活性剤 ６ppm以下 《沈澱槽出口での水質》 ＰＨ ６．４〜７．２ ＢＯＤ １０ppm以下 ＴＭＡＨ １ppm以下 ＳＳ １０ppm以下 アンモニア性窒素 １ppm以下 亜硝酸性窒素 １ppm以下 全窒素 ９６ppm以下 陽イオン界面活性剤 ０．４ppm以下 陰イオン界面活性剤 ０．２ppm以下

【０１６５】上記結果から分かるように、上記排水処理
装置の出口での水質が、ＴＭＡＨにおいて９９％以上、
ＢＯＤにおいて９９％以上、全窒素での８０％以上、界
面活性剤で９５％以上の除去率を達成できた。尚、全窒
素の法規制値は対象業種によっても異なるが、一般的に
は日最大１２０ppm以下である。

【０１６６】また、排ガス及び悪臭ガスについて測定し
たところ、下記の通りであった。

【０１６７】《第２バイオリアクタの入口での排ガス濃
度、悪臭ガス濃度》 フッ化水素(排ガス) １３ppm以下 臭気濃度(悪臭ガス) ４７以下 《第２バイオリアクタの出口での排ガス濃度、悪臭ガス
濃度》 フッ化水素(排ガス) １ppm以下 臭気濃度(悪臭ガス) １７以下 上記結果から分かるように、上記第２バイオリアクタ出
口での排ガス濃度、悪臭濃度は、入口での濃度に比べ
て、６０％以上の除去率を達成できた。

【０１６８】〔第３実施例〕次に、図１１に本発明の第
３実施例を示す。この第３実施例は、窒素と界面活性剤
と着色成分等を含む高濃度現像液含有排水と、有機物含
有排ガスとを処理できる装置である。この第３実施例
は、現像液含有排水および有機物含有排ガスを連続的に
処理する処理方式を採用したものである。

【０１６９】図１１に示すように、この第３実施例は、
貯留槽５１と第１バイオリアクタ５２と第２バイオリア
クタ５３と脱窒槽５５と第３バイオリアクタ５６と沈殿
槽５７とを備えている。

【０１７０】上記貯留槽５１には、半導体工場や液晶工
場から排水される高濃度の現像液含有排水が貯留され
る。この貯留槽５１には貯留槽ポンプ５８が接続されて
いる。この貯留槽ポンプ５８は、貯留槽５１に貯留され
た現像液含有排水を第１バイオリアクタ５２に送出する
ためのものである。

【０１７１】上記第１バイオリアクタ５２は、第１上段
濡れ部としての第１反応散水部６０と第１下段浸漬部６
１とを備えている。上記第１反応散水部６０は、交互に
上下方向に積層されているプラスチック製充填物６２と
木炭６３とを有している。この実施例では、木炭６３と
して直径４〜６ｃｍ以上で長さ５ｃｍ以上の備長炭を採
用した。この第１反応散水部６０の底部には、格子板６
５が固定されている。この格子板６５は、上記プラスチ
ック製充填物６２と木炭６３とを支持すると共に、液体
および気体を自由に通過させる機能を有している。この
格子体６５としては、具体的には市販の重耐用グレーチ
ング等を選定すればよい。そして、上記第１反応散水部
６０の底部には、排気ファン６６が配置されている。こ
の排気ファン６６は、有機物含有排ガスを上記底部に導
入するものである。この底部に導入された排ガスは、上
記格子板６５とプラスチック製充填物６２と木炭６３と
を通り抜けて最上部の排出部６７から排出されるように
なっている。

【０１７２】一方、上記第１バイオリアクタ５２の第１
下段浸漬部６１は、上部の好気性の第１接触循環部６８
と下部の嫌気部７０とを有している。この第１接触循環
部６８と嫌気部７０との間の槽側壁には、分離壁７７が
固定されている。この分離壁７７は、第１接触循環部６
８と嫌気部７０とを明確に区分する。この分離壁７７
は、例えば、第１下段浸漬部６１の寸法が、幅１メート
ル，奥行き２メートル,高さ２メートル程度である場合
には、側壁から１０センチメートル程度だけ突き出して
いればよい。一般的には、上記分離壁７７の突出寸法
は、浸漬部６１の幅や奥行きの５〜１０％程度でよい。

【０１７３】上部の第１接触循環部６８は、塩化ビニリ
デン充填物７１を有している。この塩化ビニリデン充填
物７１は、図４に示した塩化ビニリデン充填物８と同じ
構造を有しており、表面積が大きくで微生物が繁殖しや
すい。この塩化ビニリデン充填物７１には、一般の活性
汚泥でも容易に付着することができる。この塩化ビニリ
デン充填物７１に汚泥が付着すればするほど、図４のひ
も状の糸体２９ｂの内部へ溶存酸素が行き渡り難くなっ
て、嫌気状態になり、嫌気性微生物が繁殖する。この嫌
気性の微生物は有機物と硝酸性窒素を処理することがで
きる。したがって、第１実施例と同様に、この塩化ビニ
リデン充填物７１に汚泥が付着すればするほど、嫌気性
微生物濃度が高まり、嫌気処理を行うのに適した状態に
なる。この塩化ビニリデン充填物７１は、所定の間隔を
隔てて対向するように配置された２つの板の間に複数本
だけ固定されている。そして、上記塩化ビニリデン充填
物７１の上には、濾過膜フィルター７２が配置されてい
る。この濾過膜フィルター７２は複数枚だけ左右方向に
重ねられている。そして、フィルター７２の右端に管が
接続されており、この管に揚水ポンプ７３が接続されて
いる。このフィルター７２は、揚水ポンプ７３のサクシ
ョンサイドに設置されている。そして、この揚水ポンプ
７３が運転されると、被処理水が上記フィルター７２を
通過してポンプ７３に向かって導き出される。

【０１７４】上記濾過膜フィルター７２と上記塩化ビニ
リデン充填物７１との間には、膜フィルター用散気管７
５が配置されている。この散気管７５は、ブロワー９０
に接続されている。また、上記塩化ビニリデン充填物７
１の側方かつ上下方向の中央よりもやや下には、循環用
散気管７６が配置されている。この循環用散気管７６
は、上記ブロワー９０に接続されている。また、上記フ
ィルター７２の傍らには、溶存酸素計８２が配置されて
いる。この循環用散気管７６が吐出する空気量は、基本
的に、溶存酸素計８２が計測した溶存酸素量に基づいて
制御される。通常、上記吐出空気量は、槽の容量１立方
メートルあたり、６０〜８０立方メートル／日に設定さ
れている。

【０１７５】上記嫌気部７０の底部には、汚泥剥離用散
気管７８が配置されており、この汚泥剥離用散気管７８
は汚泥剥離用ブロワー９１に接続されている。また、こ
の嫌気部７０の側壁近傍に溶存酸素計８１が配置されて
いる。この汚泥剥離用ブロワー９１の一日あたりの運転
時間は、溶存酸素計８１が計測した溶存酸素濃度によっ
て、決定されるようになっている。ブロワー９１の一日
あたりの運転時間は非常に短時間である。具体的には、
１日あたり１０分以内である。すなわち、この下部の嫌
気部７０の溶存酸素濃度が０．３ppm以上になれば、汚
泥剥離用ブロワー９１が停止するようになっている。ま
た、上記汚泥剥離用散気管７８が吐出する空気量は、循
環用散気管７６が吐出する空気量の約２倍に設定されて
おり、概ね槽容量１立方メートルに対して１２０〜１６
０立方メートル／日に設定されている。汚泥剥離用散気
管７８は、塩化ビニリデン充填物７１に付着して繁殖し
た汚泥を剥離するためのものである。そして、上記汚泥
剥離用散気管７８の上に排水導入管８０が配置されてい
る。この排水導入管８０は、上記貯留槽ポンプ５８に接
続されている。

【０１７６】この第１下段浸漬部６１の上記嫌気部７０
および第１接触循環部６８は、上記排水導入管８０から
導入される排水によって侵漬されるようになっている。
この排水導入管８０は、上側部に所定ピッチで複数個形
成された小穴８０ａを備え、この小穴８０ａから上に向
かって排水を均等に吐出させることができる。

【０１７７】そして、この下段浸漬部６１の最上部に配
されている配管に栄養剤ポンプ８１と栄養剤タンク８２
が接続されている。この栄養剤タンク８２には、リン酸
などのリンを含む栄養剤が貯留されており、栄養剤ポン
プ８１を駆動することによって、栄養剤タンク８２に貯
留されている栄養剤が下段浸漬部６１に供給される。こ
のリン酸などの栄養物は、第１バイオリアクタ５２内で
の好気性微生物と嫌気性微生物の正常なる繁殖と微生物
の沈降性の維持などに寄与する。この栄養剤の添加量
は、流入全窒素量の２０％程度が目安である。さらにま
た、この第１バイオリアクタ５２には、水素供与体とし
てのアルコールが添加される。このアルコールの添加
は、図示しないが、アルコール貯留タンクとアルコール
ポンプとによって実行される。上記アルコールとして
は、メタノールが一般的であるが半導体工場などで使用
済みの廃棄物としてのＩＰＡを用いても機能上は特に問
題ない。このアルコールの添加量は、全窒素量の２倍程
度を目安にすればよい。

【０１７８】上記第２バイオリアクタ５３は、第２上段
濡れ部としての第２反応散水部１０１と第２下段浸漬部
としての第２接触循環部１０２とを備えている。また、
この第２バイオリアクタ５３は、エアーリフトポンプ１
０３を備えている。このエアーリフトポンプ１０３は、
第２接触循環部１０２の側壁に沿って第２接触循環部１
０２の最低部から上方に延在して、第２接触循環部１０
２の天井を突き抜けている。さらに、このエアーリフト
ポンプ１０３は、第２反応散水部１０１の側壁の外側に
沿って延び、この側壁の上下方向の中央よりもやや上で
直角に折れ曲がって側壁を貫通して散水部１０１内を水
平に延びて反対側の側壁に達している。このエアーリフ
トポンプ１０３の最下部近傍には、ブロワー９２から延
在している配管が接続されている。また、このエアーリ
フトポンプ１０３の内、上記散水部１０１内の部分が散
水管１０４を構成している。

【０１７９】上記第２反応散水部１０１は、上記散水管
１０４よりも上に、複数のプラスチック製充填物１０５
が配置されている。また、上記散水部１０１の底部に
は、格子板６５が固定されている。この格子板６５と散
水管１０４との間に、プラスチック製充填物１０５と木
炭６５とが交互に積み重ねられている。また、この散水
部１０４の底部の格子板６５よりも下には、排気ファン
１０７が配置されている。この排気ファン１０７は、有
機物含有排ガスを上記底部に導入するものである。この
底部に導入された排ガスは、上記格子板６５とプラスチ
ック製充填物１０５と木炭１０６とを通り抜けて最上部
の排出部１０８から排出されるようになっている。

【０１８０】一方、上記第２接触循環部１０２は、木炭
１０６と炭酸カルシウム鉱物１１０とを有している。こ
の木炭１０６と炭酸カルシウム鉱物１１０は、交互に積
み重ねられていて、網状ネット１０９に包まれている。
木炭１０６としては、備長炭を用い、炭酸カルシウム鉱
物１１０としてはカキ殻を用いた、なお、炭酸カルシウ
ム鉱物としては、寒水石を使用してもよい。備長炭やカ
キ殻や寒水石は天然のものであるので、人工品の充填物
に比べて微生物が付着しやすくて繁殖し易い。また、備
長炭は、比重が１以上であり、水中で浮上しようとしな
いから、充填物として適している。そして、この第１接
触循環部１０２の底部には、循環用散気管１１１が配置
されている。この循環用散気管１１１は、接触循環用ブ
ロワー９３に接続されている。この循環用散気管１１１
から吐出させる空気量は、第２接触循環部１０２の槽容
量１立方メートルに対して、６０〜８０立方メートル／
日に設定すればよい。

【０１８１】また、この第１接触循環部１０２の上部に
は、第１接触循環部６８に接続されている揚水ポンプ７
３から延びている配管が接続されている。また、この第
２接触循環部１０２の底面１０２ａは、上記エアーリフ
トポンプ１０３の最下端近傍部分が最も低い部分になる
ように傾斜している。このように、底面１０２ａが傾斜
しているから、上記木炭１０６や炭酸カルシウム鉱物１
１０から剥離した剥離物を自動的にエアーリフトポンプ
１０３の下端に導くことができる。

【０１８２】上記脱窒槽５５は、上記第２接触循環部１
０２の上部から延びている配管が上部に接続されてい
る。また、この脱窒槽５５は、木炭１０６と炭酸カルシ
ウム鉱物１１０とを備えている。この木炭１０６と炭酸
カルシウム鉱物１１０は交互に積み重ねられており、網
状ネット１１３に包まれている。網状ネット１１３は、
腐食に強いポリエチレンなどの樹脂製でもよく、ステン
レス製の収容かごであってもよい。また、脱窒槽５５
は、被処理水を循環させるためのポンプ１１４を備えて
いる。この脱窒槽５５は、構造的には密閉槽である。そ
の理由は、脱窒槽がオープン槽であると、空気中の酸素
が槽内に溶け込んで、本来無酸素状態で進行すべき還元
作用が進行しないからである。また、図には示さない
が、この脱窒槽５５には、水素供与体としてのアルコー
ルが添加される。この脱窒槽５５に添加するアルコール
としては、メタノールが一般的であるが、半導体工場や
液晶工場から発生する廃棄物としてのＩＰＡを使用して
もよい。この実施例では、廃棄物としてのＩＰＡを使用
した。このＩＰＡの添加量は、脱窒槽５５に流入する被
処理水中の全窒素量の約３倍を基準とすればよい。

【０１８３】上記第３バイオリアクタ５６は、第３上段
濡れ部としての第３反応散水部１１５と第３下段浸漬部
としての第３接触循環部１１６とを備えている。また、
この第３バイオリアクタ５６は、エアーリフトポンプ１
１７を備えている。このエアーリフトポンプ１１７は、
第３接触循環部１１６の側壁に沿って第３接触循環部１
１６の最低部から上方に延在して、第３接触循環部１１
６の天井を突き抜けている。さらに、このエアーリフト
ポンプ１１７は、第３反応散水部１１５の側壁の外側に
沿って延び、この側壁の上下方向の中央よりもやや上で
直角に折れ曲がって側壁を貫通して第３反応散水部１１
５内を水平に延びて反対側の側壁に達している。このエ
アーリフトポンプ１１７の最下部近傍には、ブロワー９
２から延在している配管が接続されている。また、この
エアーリフトポンプ１１７の内、上記第３反応散水部１
１５内の部分が散水管１１８を構成している。

【０１８４】上記第３反応散水部１１５は、上記散水管
１１８よりも上に、複数のプラスチック製充填物１０５
が配置されている。また、上記散水部１１５の底部に
は、格子板６５が固定されている。この格子板６５と散
水管１１８との間に、プラスチック製充填物１０５と木
炭１０６とが交互に積み重ねられている。また、この散
水部１１５の底部の格子板６５よりも下には、排気ファ
ン１２１が配置されている。この排気ファン１２１は、
有機物含有排ガスを上記底部に導入するものである。こ
の底部に導入された排ガスは、上記格子板６５とプラス
チック製充填物１０５と木炭１０６とを通り抜けて最上
部の排出部１２２から排出されるようになっている。

【０１８５】一方、上記第３接触循環部１１６は、木炭
１０６と炭酸カルシウム鉱物１１０とを有している。こ
の木炭１０６と炭酸カルシウム鉱物１１０は、交互に積
み重ねられていて、網状ネット１２３に包まれている。
そして、この第３接触循環部１１６の底部には、循環用
散気管１２５が配置されている。この循環用散気管１２
５は、接触循環用ブロワー９３に接続されている。ま
た、この第３接触循環部１１６の上部には、脱窒槽５５
から延びている配管が接続されている。また、この循環
部１１６の底面１１６ａは、上記エアーリフトポンプ１
１７の最下端近傍部分が最も低い部分になるように傾斜
している。このように、底面１１６ａが傾斜しているか
ら、上記木炭１０６や炭酸カルシウム鉱物１１０から剥
離した剥離物を自動的にエアーリフトポンプ１１７の下
端に導くことができる。なお、この底面１１６ａの傾斜
角度は、１０°以上であれば十分である。

【０１８６】上記沈澱槽５７は、上部に、上記第３バイ
オリアクタ５６の第３接触循環部１１６の上部から延在
している配管が接続されている。また、この沈澱槽５７
は、最低部に向かって先細になっている底部５７ａとこ
の底部５７ａから上方に向かって延びている円筒部５７
ｂとを含んでいる。また、この沈澱槽５７は、かき寄せ
機１２６を有している。このかき寄せ機１２６は、上記
底部５７ａに配置されている円錐形状のかき寄せ部１２
６ａを備えている。更に、上記底部５７ａの最下端には
返送汚泥ポンプ１２７が接続されている。この返送汚泥
ポンプ１２７から延在されている返送配管１２８は、上
記第１反応散水部６０の天井部と第２反応散水部１０１
の天井部と上記第３反応散水部１１５の天井部とに接続
されている。上記返送汚泥ポンプ１２７は、上記底部５
７ａに堆積した汚泥を吸引して、この汚泥を上記返送配
管１２８を経由して上記第１,第２,第３の反応散水部６
０,１０１,１１５に返送する機能を有している。また、
この沈澱槽５７の上部からは、固液分離された被処理水
の上澄液を取り出すことができるようになっている。

【０１８７】なお、この実施例では、第２バイオリアク
タ５３および脱窒槽５５および第３バイオリアクタ５６
において、炭酸カルシウム鉱物１１０として、カキ殻を
選定したが、カキ殻に代えてサンゴや寒水石や大理石で
あってもよい。しかし、カキ殻が最も経済的である。こ
のカキ殻としては、約１年程度陸上で放置されて臭気の
全くないものを選定することが望ましい。カキ殻の表面
は微生物が繁殖して生物膜を形成し易い。

【０１８８】上記構成の排水処理装置は、半導体工場や
液晶工場から排水される高濃度の現像液含有排水は、ま
ず、貯留槽５１に貯留される。一方、生産装置に由来す
る有機物含有排ガスは、排気ファン６６，１０７，１２
１によって、第１バイオリアクタ５２，第２バイオリア
クタ５３，第３バイオリアクタ５６に導入される。

【０１８９】貯留槽ポンプ５８の運転によって、貯留槽
５１から第１バイオリアクタ５２の下段浸漬部６１に被
処理水としての排水が導入される。すると、この被処理
水は、図１１に示すように、嫌気部７０および第１接触
循環部６８を侵漬する。また、循環用散気管７６からは
ブロワー９０からの空気が吐出される。この吐出空気量
は、上記したように、槽容量１立方メートルあたり６０
〜８０立方メートル／日である。この空気の吐出によっ
て、第１接触循環部６８は、好気状態になされる。より
詳しくは、このブロワー９０の運転は、溶存酸素計８２
が計測した溶存酸素濃度によって、制御される。

【０１９０】そして、運転時間の経過とともに、第１接
触循環部６８の塩化ビニリデン充填物７１に微生物を含
む微生物汚泥が付着して繁殖する。この塩化ビニリデン
充填物７１に付着して繁殖した微生物汚泥は、汚泥剥離
用散気管７８から吐出される空気によって、一日に２回
程度剥離される。また、この汚泥剥離用散気管７８から
吐出される空気は、嫌気部７０を１日に２回程度好気性
にして、長期間嫌気状態を保つことによるガスの発生を
防ぐ役目を果たす。このガス発生の防止によって、嫌気
性の微生物汚泥が第１接触循環部６８に上昇することを
防止できる。この汚泥剥離用ブロワー９１の一日当たり
の運転時間は、溶存酸素計８１が計測した溶存酸素濃度
によって決定される。具体的には、非常に短時間であ
り、１０分以内を目安にしておけば十分である。また、
この汚泥剥離用ブロワー９１は、溶存酸素計８１が計測
した嫌気部７０の溶存酸素濃度が０.３ppm以上になれば
停止する。

【０１９１】一方、上記塩化ビニリデン充填物７１から
剥離された上記微生物汚泥は、表面の高濃度に付着した
好気性微生物と内部の嫌気性微生物とを有している。従
って、上記剥離によって、内部の嫌気性微生物の塊が剥
離されて、微細な嫌気性微生物が引き出される。この嫌
気性微生物は、被処理水の脱窒処理に有効に役立たせる
ことができる。当然のことながら、微生物の塊を曝気に
よって剥離粉砕した場合、第１バイオリアクタ５２の第
１接触循環部６８の微生物濃度は急激に高まる。同時
に、その高濃度になった微生物は、好気性の微生物と嫌
気性の微生物との混合体であるから、好気性の微生物の
みならず嫌気性の微生物も含んでいる。従って、あらゆ
る種類の多様な微生物によって、被処理水が含んでいる
有機物の処理だけでなく硝酸性窒素の処理(すなわち脱
窒)も行うことができる。

【０１９２】この第１バイオリアクタ５２の第１接触循
環部６８の微生物濃度は、ＭＬＳＳで約１５０００ppm
以上に管理することが望ましい。また、この第１バイオ
リアクタ５２の嫌気部７０の微生物濃度はＭＬＳＳで２
００００ppm以上が望ましい。このように、微生物濃度
を極力高めることによって、高濃度有機排水である現像
液含有排水を効果的に処理することができる。

【０１９３】この第１バイオリアクタ５２の下段浸漬部
６１で処理された被処理水は、膜フィルター７２を透過
させられた上澄み液として、揚水ポンプ７３によって揚
水されて、次段の第２バイオリアクタ５３に導入され
る。

【０１９４】一方、上記排気ファン６６から導入された
排ガスは、上記第１バイオリアクタ５２の上段濡れ部と
しての第１反応散水部６０に導入される。他方、排ガス
処理の観点から考察すると、上記排気ファン６６から導
入される有機物含有排ガスに加えて、第１バイオリアク
タ５２自身から発生する悪臭ガスがある。この実施例で
は、第１バイオリアクタ５２の第１接触循環部６８で
は、微生物濃度をＭＬＳＳで約１５０００ppm以上（す
なわち格段に高濃度条件）で運転する。したがって、こ
の第１接触循環部６８では、ある程度の悪臭ガスが発生
する。しかし、この悪臭ガスの量は、従来の嫌気槽から
発生する量よりも少ない。その理由は、第１バイオリア
クタ５２の上部の第１接触循環部６８は、嫌気槽ではな
く常に好気状態であるからである。すなわち、この第１
接触循環部６８は、排水処理するときに部分的に嫌気性
の微生物も利用するものの常にばっ気状態としていてい
る。したがって、第１バイオリアクタ５２は、従来の嫌
気槽に比べて、悪臭発生量がかなり少ない装置と言え
る。

【０１９５】そして、上記生産装置に由来する有機物含
有排ガスと、第１バイオリアクタ５２自身が発生する悪
臭ガスは、第１反応散水部３に導入される。生産装置に
由来するＩＰＡ等の有機溶剤を含む有機物含有排ガス
は、排気ファン６６によって第１反応散水部６０に導入
される。

【０１９６】第１反応散水部６０の最上部には、返送汚
泥ポンプ１２７からの生物膜汚泥を含む返送汚泥が散布
される。この返送汚泥は、第３接触循環部１１６から剥
離した生物膜汚泥である。この返送汚泥は、交互に積み
重ねられた木炭６３とプラスチック製充填物６２とに付
着する。この結果、木炭６３とプラスチック充填物６２
に生物膜が確実に形成される。この生物膜は上記排ガス
を生物学的に処理する。

【０１９７】更に、第１反応散水部６０に充填されてい
る木炭６３は、活性炭ほどではないが吸着能力があるの
で、上記有機物含有排ガス中の有機物を吸着する。そし
て、この木炭６３が吸着した有機物は、木炭６３の内部
に繁殖した微生物によって生物学的に処理される。な
お、木炭６３として選定すべきものとしては吸着能力の
ある黒炭が望ましい。この第１反応散水部６０によれ
ば、排ガス中の有機物を吸着した後、この有機物を繁殖
した微生物によって微生物学的に処理する。したがっ
て、この実施例によれば木炭６３の交換が不要である。
したがって、従来の活性炭を用いる排ガス処理方式に比
べて、ランニングコストの低減を図ることができる。

【０１９８】第１バイオリアクタ５２で処理された被処
理水は、揚水ポンプ７３を経由して第２バイオリアクタ
５３の第２接触循環部１０２に導入される。第２接触循
環部１０２に導入された被処理水は、循環用散気管１１
１から吐出される空気によって撹拌され、かつ、第２接
触循環部１０２内を循環させられる。この循環用散気管
１１１から吐出される空気量は、循環部１０２の容積１
立方メートルについて、６０〜８０立方メートル／日に
設定されている。そして、この被処理水は、交互に積み
重ねられた炭酸カルシウム鉱物１１０と木炭１０６とに
繁殖した微生物によって微生物処理される。

【０１９９】また、上記循環用散気管１１１から吐出さ
れた空気は、炭酸カルシウム鉱物１１０と木炭１０６と
に繁殖した微生物が構成する生物膜を剥がす。なお、接
触循環部用ブロワー９３をインバーターで制御して、循
環用散気管１１１から吐出される空気量を通常運転時よ
りも増加させると、生物膜の剥離を一層促進させること
ができる。そして、この剥離した生物膜は沈降して底面
１０２ａに積もり、生物膜汚泥となる。この生物膜汚泥
は、底面１０２ａに沿って下降して、エアーリフトポン
プ１０３によって被処理水と一緒に吸い込まれて、散水
管１０４から被処理水と一緒に散水されて、第２反応散
水部１０１に導入される。すると、上記生物膜汚泥は、
プラスチック充填物１０５や木炭１０６に付着して繁殖
して、排気ファン１０７から導入された有機物含有排ガ
スを微生物処理する。そして、この生物膜汚泥は、上記
被処理水が散水されたときに充分な酸素が供給されて部
分的に落下して、第２接触循環部１０２に戻り、被処理
水の微生物処理に役立てられる。

【０２００】一方、現像液含有排水は、着色成分として
のレジストを含有しており、色度が４０００度前後であ
る。この排水中のレジストは、第１ステップとして、第
２接触循環部１０２に充填されている木炭１０６に吸着
される。次に、この木炭１０６に吸着されたレジスト
は、第２ステップとして、木炭１０６に繁殖している各
種の微生物によって生物学的に処理される。したがっ
て、この各種微生物を備えた木炭１０６は生物活性木炭
と呼ぶことができる。

【０２０１】また、炭酸カルシウム鉱物１１０は、被処
理水が含有している窒素化合物が生物学的に酸化されて
亜硝酸性窒素や硝酸性窒素を生じたときに、被処理水の
液性が酸性サイドに傾く現象を緩和する中和機能を果た
す。この第２接触循環部１０２での接触反応時間を充分
とれば、被処理水が含んでいる界面活性剤と着色成分と
窒素化合物をより効果的に減少させることができる。

【０２０２】次に、被処理水は、第２バイオリアクタ５
３の第２接触循環部１０２から脱窒槽５５へ、自然流下
方式で導入される。この脱窒槽５５では、主として被処
理水が含有している硝酸性窒素が還元されて窒素ガスと
なり脱窒される。この脱窒槽５５には、第２接触循環部
１０２と同じく、木炭１０６(備長炭)と炭酸カルシウム
鉱物１１０とが充填されている。木炭１０６としての備
長炭は、着色成分を吸着する物理的作用と、嫌気性微生
物の固定化担体としての役目すなわち生物学的作用とを
発揮できる。

【０２０３】この脱窒槽５５に設置されている循環用ポ
ンプ１１４は、槽内の被処理水を循環させて、槽内の被
処理水を木炭１０６と炭酸カルシウム鉱物１１０に充分
に接触させる。尚、この循環用ポンプ１１４に替えて、
通常の撹拌機もしくは水中撹拌機を設置してもよい。要
は、槽内の被処理水を木炭１０６と炭酸カルシウム鉱物
１１０に充分に接触させることができれば良い。脱窒槽
５５は密閉構造であるから、空気中の酸素が槽内に溶け
込むことがない。従って、還元作用を本来の無酸素状態
で進行させることができる。また、脱窒槽５５には水素
供与体としてのアルコールが添加されるから、脱窒され
た被処理水のＣＯＤ値は上昇する。このＣＯＤ値が上昇
した被処理水は、次の第３バイオリアクタ５６に導入さ
れて、ＣＯＤ値が低下され、かつ、着色成分がさらに減
少される。

【０２０４】第３バイオリアクタ５６では、第２バイオ
リアクタ５３と同様に、エアーリフトポンプ１１７が被
処理水を下段の第３接触循環部１１６から上段の第３反
応散水部１１５に導入して、散水管１１８から散水す
る。そして、木炭１０６とプラスチック製充填物１０５
には時間の経過とともに生物膜が形成されて、この生物
膜が被処理水(排水)および排ガスを生物処理する。ま
た、第３接触循環部１１６では、被処理水は、木炭１０
６および炭酸カルシウム鉱物１１０に繁殖した微生物膜
によって微生物処理される。このようにして、被処理水
のＣＯＤが処理される。また、被処理水の着色成分が微
生物処理される。

【０２０５】また、排ガスについては、第２バイオリア
クタ５３と同様にして、第３反応散水部１１５におい
て、生物膜による生物学的処理と吸着による物理学的処
理の両方が行われて、処理される。

【０２０６】第３接触循環部１１６の底部に設置されて
いる散気管１２５は、吐出空気量が強弱に制御される。
この強弱制御は、接触循環用ブロワー９３をインバータ
制御することによって可能である。この散気管１２５が
吐出する空気は、木炭１０６や炭酸カルシウム鉱物１１
０に付着した生物膜を剥離させる。そして、剥離した生
物膜は、エアーリフトポンプ１１７によって容易に第３
反応散水部１１５に導入できる。なお、底面１１６ａが
傾斜しているから、剥離した生物膜がエアーリフトポン
プ１１７に向かって移動し易くなっている。底面１１６
ａの傾斜は、第２バイオリアクタ５３の底面１０２ａの
傾斜と同様である。この第３バイオリアクタ５６では、
第２バイオリアクタ５３と同様に、被処理水は、第３接
触循環部１１６と第３反応散水部１１５とによって、立
体的に処理される。

【０２０７】次に、被処理水は、第３バイオリアクタ５
６から沈殿槽５７に導入される。この沈澱槽５７では、
被処理水の固形物が沈殿され、被処理水は固液分離され
る。この沈殿槽５７に至るまでに、被処理水は、第１,
第２バイオリアクタ５２,５３および脱窒槽５５および
第３バイオリアクタ５６を通して４段階の処理を経てい
る。したがって、この沈殿槽５７で沈殿される固形物
は、第１,第２実施例に比較して僅かである。この少量
の固形物すなわち生物汚泥は、かき寄せ機１２６のかき
寄せ部１２６ａでかき寄せられて、返送汚泥ポンプ１２
７によって、配管１２８を通して第１反応散水部６０と
第２反応散水部１０１と第３反応散水部１１５に導入さ
れる。このようにして、各反応散水部６０,１０１,１１
５に返送された生物汚泥は、排ガスの処理に役立ち、ま
た各反応散水部６０,１０１,１１５において酸素を供給
されて各接触循環部６８,１０２,１１６に戻ることとな
る。第１反応散水部６０，第２反応散水部１０１，第３
反応散水部１１５それぞれへの返送汚泥導入量は、各反
応散水部６０,１０１,１１５に導入される有機物含有排
ガス量と排ガスの濃度によって決定すれば良い。

【０２０８】各槽５３,５５,５６における炭酸カルシウ
ム充填物１１０としてはカキ殻を選定したが、サンゴ,
寒水石もしくは大理石でもよい。しかし、カキ殻が最も
経済的である。カキ殻としては約１年程度陸上で放置さ
れて臭気の全くないものを選定する。カキ殻の表面は微
生物が繁殖し易くて生物膜が形成され易い。したがっ
て、循環用散気管１１１,１２５によって被処理水が第
２接触循環部１０２と第３接触循環部１１６を繰り返し
循環させられたときに、被処理水が、上記カキ殻の表面
の生物膜によって生物学的に濾過される。したがって、
この実施例によれば、図１２の従来例の急速濾過塔１４
８が不必要となる。

【０２０９】次に、図１１に示した上記第３実施例によ
る処理水の水質及び処理ガスの濃度と、図１２に示した
従来例における処理水の水質との比較実験例を説明す
る。

【０２１０】まず、上記第３実施例において、夫々、第
１バイオリアクタ５２の容量を１.３m³、第２接触循環
部１０２の容量を０.６m³、脱窒槽５５の容量を０.４
m³、第３接触循環部１１６の容量を０.３m³、沈殿槽５
７の容量を０.１m³、第１反応散水部６０の容量を０.６
m³、第２反応散水部１０１の容量を０.３m³、第３反応
散水部１１５の容量を０.１５m³として実験設備を構成
した。なお、第２接触循環部１０２,脱窒槽５５および
第３接触循環部１１６には、１０００℃前後で炭化した
備長炭を充填した。また、カキ殻としては陸上で１年間
放置され殆ど臭気のない三重県の鳥羽産のカキ殻を採用
した。

【０２１１】また、上記従来例としての図１２に示した
例における排水処理データは、ＩＣ業界の文献より検索
した。そして、上記第３実施例の実験設備の排水処理デ
ータと、上記従来例の排水処理データとを比較した。上
記第３実施例による実験は、約３ケ月間の試運転を行
い、その後に処理データを収集した。

【０２１２】第１バイオリアクタ５２に現像液含有排水
を導入して、約３ケ月試運転を実施すると処理水の水質
が安定した。試運転当初から生活系の余剰汚泥を投入す
ると、第１バイオリアクタ５２内の塩化ビニリデン７１
には微生物汚泥が付着した。しかし、第２接触循環部１
０２の備長炭とカキ殻には最初は何ら変化がないもの
の、１ケ月以上経過すると、その表面に生物膜らしきも
のがわずかに形成された。この生物膜は、回転円板方式
や浸漬ろ床方式の接触材などの一般の排水処理に出現す
る生物膜ほど厚くはないが、木炭やカキ殻をベースとし
た独特の薄い生物膜が出現していた。

【０２１３】そして、試運転終了後、第１バイオリアク
タ５２に流入する前の水質すなわち貯留槽５１の水質
と、沈殿槽５７の出口での水質を３日間に渡って測定し
たデータをまとめた。その結果を下記に示す。また、有
機物含有排ガスについても、処理前と処理後で測定した
結果を下記に示す。なお、この実施例の入口と出口での
有機物含有排ガスの濃度を測定する時は、この実施例の
排水処理用の全てのブロワー(９０,９１,９２,９３)を
短時間停止して測定した。その理由は、排水処理用のブ
ロワーが空気を導入すると、排ガス濃度測定結果に影響
を及ぼすからである。

【０２１４】《図１１の第３実施例の第１バイオリアク
タ５２入口での水質》 ＰＨ １２.３以下 ＢＯＤ ２５００ppm以下 ＣＯＤ ２６００ppm以下 ＴＯＣ ４０００ppm以下 ＴＭＡＨ ７８００ppm以下 ＳＳ ３５ppm以下 全窒素 ８００ppm以下 陽イオン界面活性剤 ３３ppm以下 陰イオン界面活性剤 ６ppm以下 色度 ４５００度 以下 《図１１における沈殿槽５７出口での水質》 ＰＨ ６.４〜８.６ ＢＯＤ ５ppm以下 ＣＯＤ ５ppm以下 ＴＯＣ ５ppm以下 ＴＭＡＨ １ppm以下 ＳＳ １０ppm以下 全窒素 ２０ppm以下 陽イオン界面活性剤 ０.４ppm以下 陰イオン界面活性剤 ０.２ppm以下 色度 ５度 以下 上記結果から分かるように、本発明の第３実施例の排水
処理装置の沈殿槽５７出口での被処理水は、入口での排
水に対する各成分の除去率が、ＴＭＡＨにおいては９９
％以上であり、ＢＯＤにおいては９９％以上であり、全
窒素で９５％以上であり、界面活性剤では９５％以上で
あり、色度で９９％以上であった。すなわち、次に示す
図１２の従来例の処理方法と同様の処理水質を確保でき
た。

【０２１５】《図１２の従来例における活性炭吸着塔１
４９出口での水質》 ＰＨ ７.２〜８.６ ＢＯＤ ５ppm以下 ＣＯＤ ５ppm以下 ＴＯＣ ５ppm以下 ＴＭＡＨ １ppm以下 ＳＳ ５ppm以下 全窒素 ２０ppm以下 陽イオン界面活性剤 ０.４ppm以下 陰イオン界面活性剤 ０.２ppm以下 色度 ５度 以下 また、排ガスについて測定したところ、下記の通りであ
った。

【０２１６】《図１１の第１,第２,第３反応散水部の入
口での排ガス濃度》 イソプロピールアルコールの濃度(排ガス) ３ppm以下 《図１１の第１,第２,第３反応散水部の出口での排ガス
濃度》 イソプロピールアルコールの濃度(排ガス) １ppm以下 上記結果から分かるように、上記第１,第２,第３反応散
水部出口での排ガス濃度は、入口での濃度に比べて、６
０％以上低下させることができた。

【０２１７】上記の実験例から判明するように、この第
３実施例によれば、窒素と着色成分と界面活性剤とを含
んだ現像液含有排水を確実に処理することができてい
る。またＩＰＡ等の有機溶剤を含有する排ガスについて
も確実に処理できている。すなわち、この第３実施例に
よれば、従来の方法よりも設備的にシンプルかつ経済的
に、窒素と着色成分と界面活性剤とを含んだ排水と、排
ガスとを効率良く処理することができる。

【０２１８】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１の発明の排水処理装置は、被処理水が流入する流入管
と曝気手段とを備える第１バイオリアクタと、上記第１
バイオリアクタの下部が有する曝気手段の運転と停止を
制御する曝気制御手段と、上記第１バイオリアクタから
の被処理水が導入され、木炭と炭酸カルシウム充填物が
充填された接触循環部と、上記接触循環部を曝気するた
めの曝気用散気管とを有する。

【０２１９】したがって、請求項１に記載の発明の排水
処理装置は、上記第１バイオリアクタの下部で、被処理
水を嫌気処理し、かつ、間欠的に上記曝気手段を運転す
ることによって上記下部の嫌気性微生物に起因するガス
の発生を防止するとともに上記上部の塩化ビニリデン充
填物に付着した微生物膜を剥離して粉砕し、内部の嫌気
性微生物を被処理水に接触し易くする。従って、上記第
１バイオリアクタでは下部で嫌気性微生物による微生物
処理を行うことができるとともに上部では好気性微生物
と嫌気性微生物の両方による微生物処理を行うことがで
きる。従って、嫌気処理槽と好気処理槽とを別個に備え
る従来例に比べて、構造を簡単にすることができる。さ
らに、上記第２バイオリアクタでは、木炭と炭酸カルシ
ウムに繁殖した豊富な種類の微生物とりわけ木炭に繁殖
した多量の微生物によって、第１バイオリアクタによっ
て微生物処理された被処理水に含まれる難分解性の界面
活性剤などを高度に好気処理できる。

【０２２０】このように、請求項１の発明によれば、Ｔ
ＨＡＭを代表とする窒素を含んだ難分解性の化学物質や
界面活性剤を含む高濃度排水を処理でき、したがって、
環境のよい放流地域に生息する生物生態系にとって無害
な処理水を確実に得ることができ、しかも、構造が簡単
で保守も簡単な排水処理装置を実現できる。

【０２２１】詳しくは、上記第１バイオリアクタの微生
物膜で微量のＴＭＡＨやＢＯＤやＳＳや難分解性の界面
活性剤が処理されると共に、生物毒性のある微量のアン
モニア性窒素や亜硝酸性窒素は更に処理されて無害な硝
酸性窒素にまで処理される。そして、第２バイオリアク
タでは、被処理水つまり排水が循環して微生物膜が形成
された木炭および炭酸カルシウムに繰り返し接触するか
ら、微量のＴＭＡＨや界面活性剤などの物質を高度に接
触分解処理できる。

【０２２２】また、請求項２の発明によれば、第１バイ
オリアクタの下部が有する曝気手段の上に配置された限
外濾過膜フィルタを備えたから、常時連続的に限外濾過
膜フィルタによって濾過した処理水を確保できる。した
がって、請求項２の発明によれば、排水処理能力を向上
させることができる。言い換えれば、請求項２の発明に
よれば、沈澱によって上澄水を得るのではなく、常時連
続的に限外濾過膜フィルタによって濾過した処理水を確
保できるので、処理能力を増加することができる。

【０２２３】また、請求項３の発明によれば、排出ガス
導入散気管で、上記第１バイオリアクタの最上部から発
生する排出ガスを上記第２バイオリアクタの接触循環部
に導いて、上記排出ガスを処理できる。さらには、上記
最上部に外部装置で発生した排出ガスを導入するように
すれば、外部からの排出ガスも処理できる。つまり、こ
の発明によれば、排水のみならず排出ガスをも処理でき
る。

【０２２４】また、請求項３の発明において、鉱酸に由
来する排ガスを第１バイオリアクタより発生する有機性
の悪臭ガスと混合する場合には、鉱酸の性状を変化させ
て第２バイオリアクタで鉱酸を処理することができるよ
うになる。

【０２２５】また、第１バイオリアクタに栄養剤と水素
供与体を添加した場合には、上記栄養剤によって嫌気性
および好気性の微生物の繁殖を促進して排水処理効率を
向上させることができる。また、上記水素供与体を添加
することによって、脱窒の処理効率を向上させることが
できる。なお、請求項４の発明は、上記水素供与体とし
て、半導体工場または液晶工場で多量に使用する廃イソ
プロピールアルコール(以下ＩＰＡと省略する。)を使用
すれば、資源の有効利用につながる。一般にはメタノー
ルを使用するケースが多いが、新品のメタノールの代わ
りとして廃ＩＰＡを利用した方がより経済的である。

【０２２６】また、請求項４の発明によれば、分離壁が
第１バイオリアクタの上部と下部との間の対流を抑制す
るから、上記上部と下部との独立性を高めることがで
き、上記上部での微生物処理効率の向上と下部での微生
物処理効率の向上を図ることができる。

【０２２７】また、請求項５の発明によれば、上記第１
バイオリアクタの上部に設けられた空気供給撹拌手段が
上記上部に空気を供給し、制御手段が上記空気供給撹拌
手段の動作能力を強弱に制御するから、上記第１バイオ
リアクタの上部を好気状態もしくは嫌気状態のいずれか
の状態に自由に制御することができる。したがって、例
えば、塩化ビニリデン充填物に付着した微生物膜を剥離
させる操作に同期させて上記空気供給撹拌手段の動作能
力を弱にし、上記剥離操作が行われていないときに上記
空気供給撹拌手段の動作能力を強にするようにすれば、
上記上部微生物処理能力を高めることができる。

【０２２８】また、第２バイオリアクタの接触循環部
が、被処理水を循環させる循環用空気供給撹拌手段と、
上記接触循環部の充填材に空気を供給する充填材用空気
供給撹拌手段を備えている場合には、上記第２バイオリ
アクタの接触循環部での微生物処理能率を向上させるこ
とができる。また、第１バイオリアクタの最上部にある
排気ガスが上記充填材用空気供給撹拌手段から上記接触
循環部の充填材に供給されるようにした場合には、排水
のみならず排ガスも効率的に処理できる。

【０２２９】また、限外濾過膜フィルタが第１バイオリ
アクタの上部が有する塩化ビニリデン充填物の上に配置
されている場合には、被処理水は上記限外濾過膜フィル
タに達するまでに第１バイオリアクタの下部と上部で微
生物による嫌気処理と好気処理を経ている。従って、上
記限外濾過膜フィルタが目詰まりし難いという効果があ
る。また、上記限外濾過膜フィルタと塩化ビニリデン充
填物との間に空気供給手段が配置されているから、この
空気供給手段が供給する空気によって上記限外濾過膜フ
ィルタの目詰まりが一段と起こり難い。

【０２３０】また、請求項６の発明の排水処理方法は、
被処理水を流入管を介して第１バイオリアクタの下部に
導入し、上記第１バイオリアクタの下部が有する曝気手
段の運転と停止を制御し、被処理水を第１バイオリアク
タから第２バイオリアクタに導入して、上記被処理水を
第２バイオリアクタが有する接触循環部に導入し、上記
被処理水を上記接触循環部が有する木炭と炭酸カルシウ
ムに接触させ、曝気用散気管で上記接触循環部を曝気す
る。

【０２３１】したがって、請求項６に記載の発明の排水
処理方法は、上記第１バイオリアクタの下部で、被処理
水を嫌気処理し、かつ、間欠的に上記曝気手段を運転す
ることによって上記下部の嫌気性微生物に起因するガス
の発生を防止するとともに上記上部の塩化ビニリデン充
填物に付着した微生物膜を剥離し粉砕して内部の嫌気性
微生物を被処理水に接触し易くする。したがって、上記
第１バイオリアクタでは下部で嫌気性微生物による微生
物処理を行うことができるとともに上部では一時的に嫌
気性と好気性との混在状態をつくりだし、好気性微生物
と嫌気性微生物の両方による微生物処理を行うことがで
きる。

【０２３２】従って、別個の嫌気処理槽と好気処理槽と
によって排水を処理する従来例に比べて、構造および工
程を簡単にすることができる。さらに、上記第２バイオ
リアクタでは、木炭と炭酸カルシウムに繁殖した豊富な
種類の微生物とりわけ木炭に繁殖した多量の微生物によ
って、第１バイオリアクタによって微生物処理された被
処理水に含まれる難分解性の界面活性剤などを高度に好
気処理できる。

【０２３３】このように、請求項６の発明によれば、Ｔ
ＨＡＭを代表とする窒素を含んだ難分解性の化学物質や
界面活性剤を含む高濃度排水を処理でき、したがって、
環境のよい放流地域に生息する生物生態系にとって無害
な処理水を確実に得ることができ、しかも、構造が簡単
で保守も簡単な排水処理装置によって排水を処理できる
排水処理方法を実現できる。

【０２３４】詳しくは、上記第１バイオリアクタの微生
物膜で微量のＴＭＡＨやＢＯＤやＳＳや難分解性の界面
活性剤が処理されると共に、生物毒性のある微量のアン
モニア性窒素や亜硝酸性窒素は更に処理されて無害な硝
酸性窒素にまで処理される。そして、第２バイオリアク
タでは、被処理水つまり排水が循環して微生物膜が形成
された木炭および炭酸カルシウムに繰り返し接触するか
ら、微量のＴＭＡＨや界面活性剤などの物質を高度に接
触分解処理できる。

【０２３５】また、請求項７の発明によれば、限外濾過
膜フィルタで被処理水を濾過して、常時連続的に限外濾
過膜フィルタによって濾過した処理水を第２バイオリア
クタへ導入できる。従って、請求項７の発明によれば、
排水処理能力を向上させることができる。言い換えれ
ば、請求項７の発明によれば、沈澱によって上澄水を得
るのではなく、常時連続的に限外濾過膜フィルタによっ
て濾過した処理水を確保できるので、処理能力を増加す
ることができる。

【０２３６】また、請求項８の発明によれば、請求項６
の発明において、第１バイオリアクタの最上部に排ガス
を導入し、第１バイオリアクタでの被処理水の処理時に
発生したガスと混合させて第２バイオリアクタへ導入す
るから、排水と排ガスとを同時に処理することができ
る。

【０２３７】また、請求項６に記載の排水処理方法にお
いて、上記第１バイオリアクタに、栄養剤および水素供
与体を添加する場合には、上記栄養剤によって嫌気性お
よび好気性の微生物の繁殖を促進して排水処理効率を向
上させることができる。また、上記水素供与体を添加す
ることによって、脱窒の処理効率を向上させることがで
きる。

【０２３８】また、請求項６に記載の排水処理方法にお
いて、上記第１バイオリアクタの上部と下部の間に分離
壁を設けて、上記上部と下部との間の対流を抑制する場
合には、上記上部と下部との独立性を高めることがで
き、上記上部での微生物処理効率の向上と下部での微生
物処理効率の向上を図ることができる。

【０２３９】また、請求項６に記載の排水処理方法にお
いて、上記第１バイオリアクタの上部に空気撹拌手段で
空気を供給し、上記空気撹拌手段の動作能力を制御手段
で強弱に制御する場合には、上記第１バイオリアクタの
上部を好気状態もしくは嫌気状態のいずれかの状態に自
由に制御することができる。従って、たとえば、塩化ビ
ニリデン充填物に付着した微生物膜を剥離させる操作に
同期させて上記空気供給撹拌手段の動作能力を弱にし、
上記剥離操作が行われていないときに上記空気供給撹拌
手段の動作能力を強にするようにすれば、上記上部での
微生物処理能力を高めることができる。

【０２４０】すなわち、上記請求項１から８の発明は、
従来の排水処理および排ガス処理装置の欠点を解消する
ことができ、排水と排ガスを高度に効率よく処理できる
とともに、省設備コストと省管理コストを実現できる。

【０２４１】また、請求項９に記載の発明の排水処理装
置は、木炭とプラスチック製充填物が充填されている第
１上段濡れ部と、塩化ビニリデン充填物が充填されてい
る第１下段浸漬部とを有する第１バイオリアクタと、木
炭とプラスチック製充填物が充填されている第２上段濡
れ部と、木炭と炭酸カルシウム鉱物とが充填されている
第２下段浸漬部とを有する第２バイオリアクタと、脱窒
槽と、木炭とプラスチック充填物とが充填されている第
３上段濡れ部と、木炭と炭酸カルシウム鉱物とが充填さ
れている第３下段浸漬部とを有する第３バイオリアクタ
と、第３下段浸漬部からの被処理水を固液分離して、固
液分離によって沈降した汚泥を第１上段濡れ部と第２上
段濡れ部と第３上段濡れ部とに返送する汚泥返送手段を
有している沈殿槽とを備えている。

【０２４２】したがって、請求項９の発明は、まず高濃
度有機排水である現像液含有排水が第１バイオリアクタ
の下段浸漬部に流入し、塩化ビニリデン充填物の下の嫌
気部において嫌気性の微生物によって主として有機物が
嫌気性の状態で消化処理される。次に、被処理水は上昇
して塩化ビニリデン充填物に繁殖した好気性の微生物と
塩化ビニリデン充填物内部の嫌気性微生物の両方によっ
て現像液含有排水中の有機物が生物学的に処理される。
とりわけその有機物の内の特に窒素化合物(ＴＭＡＨ,ア
ンモニア性窒素,亜硝酸性窒素,硝酸性窒素等)が処理さ
れる。またそれらを、微生物集合体が付着した塩化ビニ
リデン充填物から汚泥が剥離されることよる微生物濃度
の時間的変化と、好気性微生物と嫌気性微生物の時間的
混合状態とによって、より効率よく処理することができ
る。

【０２４３】そして、第１バイオリアクタによって有機
物が処理された被処理水は第２下段浸漬部において、ま
ず木炭の有機物吸着能力によって、木炭に有機物が吸着
される。木炭に吸着された有機物は木炭に繁殖した微生
物によって生物学的に処理される。具体的には木炭の表
面および木炭内部には、多種の微生物が繁殖することに
よって、生物膜層が形成されるので、微量のＴＭＡＨ,
ＢＯＤ,ＳＳ,難分解性の界面活性剤および着色成分(測
定項目としては色度)が処理される。一方、生物毒性の
ある微量のアンモニア性窒素，亜硝酸性窒素は、更に酸
化処理されて無害な硝酸性窒素まで処理が進むこととな
る。

【０２４４】また、被処理水つまり排水が第２下段浸漬
部を循環して微生物膜が形成された生物活性木炭,カキ
殻等で構成された炭酸カルシウム鉱物に繰り返し接触す
るから、微量のＴＭＡＨ,界面活性剤などの物質を高度
に接触分解処理できる。

【０２４５】また、脱窒槽は主として窒素化合物の処理
すなわち硝酸性窒素の処理を目的としている。この発明
では、現像液含有排水のように排水中の窒素濃度(全窒
素濃度)が高くても、第１バイオリアクタで窒素化合物
を前処理しているから、脱窒槽での窒素化合物の処理を
より効果的に行うことができる。

【０２４６】また、請求項９の発明は、第２下段浸漬部
と、脱窒槽と、第３下段浸漬部と、第１上段濡れ部と、
第２上段濡れ部と、第３上段濡れ部とに木炭が充填され
ているから、現像液含有排水のように色度が原水で４５
００度以下の着色成分を含む排水については、木炭の着
色成分吸着能力を巧みに活用して上記着色成分を経済的
に処理できる。

【０２４７】また、請求項９の発明は、第１バイオリア
クタの第１下段浸漬部の塩化ビニリデン充填物の下に汚
泥剥離用散気管が設置されているので、この散気管が吐
出する空気で、塩化ビニリデン充填物に繁殖した生物汚
泥を剥離して、嫌気性微生物と好気性微生物の両方を排
水処理に利用することができる。

【０２４８】また、請求項９の発明は、第１上段濡れ部
と第２上段濡れ部と第３上段濡れ部とが木炭とプラスチ
ック製充填物を備えており、かつ、第１,第２,第３上段
濡れ部に沈殿槽からの返送汚泥が処理水と一緒に返送さ
れて散水される。従って、上記木炭とプラスチック充填
物に生物膜が形成され、この生物膜で排ガスを生物学的
に処理できる。

【０２４９】また、請求項９の発明は、脱窒槽の前段に
第１バイオリアクタと第２バイオリアクタが配置されて
いるから、第１バイオリアクタによる窒素化合物の処理
と、第２バイオリアクタによる窒素化合物の硝化と、本
来の脱窒槽による脱窒とを実行できる。

【０２５０】すなわち、上記請求項９の発明は、従来の
排水処理装置及び排ガス処理装置とは全く異なる構成を
備えることによって、従来に比べて少ない設備コストと
少ない管理コストでもって、現像液含有排水と有機物含
有排ガスを高度に効率よく処理できる。

【０２５１】また、請求項１０の発明は請求項９に記載
の排水処理装置において第１バイオリアクタの塩化ビニ
リデン充填物の上に膜フィルターが配置されており、膜
フィルターと塩化ビニリデンとの間に散気管が配置され
ている。従って、この請求項１０の発明によれば、膜フ
ィルターによって濾過した処理水を確保できる。この膜
フィルターとしては、限外濾過膜や精密濾過膜を使用す
ればよい。請求項１０の発明によれば、沈殿によって上
澄水を得る場合と異なり、常時連続的に濾過された処理
水を得ることができる。従って、生物処理における課題
であるバルキング現象による沈殿槽での処理水の悪化を
皆無にして、処理水を安定して常時確保できる。すなわ
ち、請求項１０の発明によれば、生物処理特有のバンキ
ング現象が発生しても、膜フィルターの濾過によって処
理水を確保しているから、沈殿槽でのバルキング現象に
よる処理水の悪化をなくすることができる。また、膜フ
ィルターの下に散気管が配置されているから、散気管か
ら吐出された空気によって膜フィルターを洗浄すること
ができる。従って、高濃度有機物による膜フィルターの
目詰まりを防止することができる。

【０２５２】また、請求項１１の発明は、脱窒槽に木炭
と炭酸カルシウム鉱物が充填されているから、この脱窒
槽は、脱窒効果に加えて木炭による着色成分の吸着作用
と、炭酸カルシウム鉱物による被処理水の中和効果を発
揮できる。

【０２５３】また、請求項１２の発明は、第２バイオリ
アクタの第２下段浸漬部が空気供給撹拌手段を備え、第
１バイオリアクタの第１下段浸漬部の空気供給撹拌手段
の空気供給力と、第２下段部の空気供給撹拌手段の空気
供給力とを強弱に制御する空気供給力制御手段を備えて
いる。従って、請求項１２の発明によれば、第１,第２
下段浸漬部の状態を所望の好気状態もしくは嫌気状態に
することができる。また、上記空気供給力を強弱に制御
することによって、第１,第２下段浸漬部での汚泥の剥
離現象も自由に制御することができる。このように、嫌
気状態と好気状態および、汚泥剥離状態を自由に制御で
きるから、被処理水の量や被処理水の有機物濃度に応じ
た効率的な排水処理を行うことができる。

【０２５４】なお、請求項９に記載の排水処理装置にお
いて、第１バイオリアクタに添加する水素供与体とし
て、半導体工場または液晶工場で多量に使用する廃ＩＰ
Ａ等を使用すれば、資源の有効利用につながる。上記水
素供与体としては一般にはメタノールを使用することが
多いが、新品のメタノールの代わりとして廃ＩＰＡを利
用した方がより経済的である。また、この水素供与体に
加えて、リン酸などの栄養剤を第１バイオリアクタに添
加すれば、微生物をより正常に繁殖させることができ
る。

【０２５５】また、請求項９に記載の排水処理装置にお
いて、第１バイオリアクタの第１下段浸漬部に、塩化ビ
ニリデンよりも下の嫌気領域と、この嫌気領域よりも上
の好気領域との間の水の流れを抑制する分離壁を備えた
場合には、好気領域の好気状態と嫌気領域の嫌気状態と
を明確に分離させることができる。従って、嫌気領域で
の嫌気処理と好気領域での好気処理とを、効果的に実行
することができる。

【０２５６】また、請求項９に記載の排水処理装置にお
いて、第２下段浸漬部と第３下段浸漬部に空気を供給す
る空気供給撹拌手段を設け、この空気供給撹拌手段の動
作能力を強弱に制御するようにした場合には、空気供給
撹拌手段を強弱に制御して生物膜を剥離させ、この剥離
した生物膜が含まれた処理水を第１,第２,第３上段濡れ
部に散水することができる。したがって、有機物含有ガ
スから有機物を除去する効果を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の排水処理装置の第１実施例を模式的
に示す図である。

【図２】 本発明の排水処理装置の第２実施例を模式的
に示す図である。

【図３】 上記第１及び第２実施例の処理工程を説明す
る流れ図である。

【図４】 放射状輪状糸体である塩化ビニリデン充填物
の構造図である。

【図５】 上記第１実施例の運転状態のタイムテーブル
である。

【図６】 上記第２実施例の運転状態のタイムテーブル
である。

【図７】 上記第１および第２実施例の第１バイオリア
クタの上部での溶存酸素濃度の時間的変化を示す図であ
る。

【図８】 従来の排水処理装置を模式的に示す図であ
る。

【図９】 従来の排ガス処理装置を模式的に示す図であ
る。

【図１０】 図１０(Ａ)は従来の排水処理装置の系統図
であり、図１０(Ｂ)は従来の排ガス処理装置の系統図で
ある。

【図１１】 本発明の排水処理装置の第３実施例を模式
的に示す図である。

【図１２】 図１２は、従来の今一つの排水処理装置を
模式的に示す図である。

【図１３】 図１３は、従来の今一つの排ガス処理装置
を模式的に示す図である。

【図１４】 図１４は、従来のさらにもう１つの排ガス
処理装置を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１，５１…貯留槽、２，５８…貯留槽ポンプ、３,３
３，５２…第１バイオリアクタ、４，７７…分離壁、５
Ａ，５Ｂ，１１１，１２５…循環用散気管、６，８０…
排水導入管、７，７８…汚泥剥離用散気管、８，７１…
塩化ビニリデン充填物、９，９０…循環用ブロワー、１
０，９１…汚泥剥離用ブロワー、１１，９３…接触循環
部用ブロワー、１２，８２…栄養剤タンク、１３，８１
…栄養剤ポンプ、１４，７３…揚水ポンプ、１５…排ガ
ス用ブロワー、１６…中継タンク、１７…中継ポンプ、
１８，５３…第２バイオリアクタ、１９…排ガス用散気
管、２０，６３，１０６…木炭、２１，１１０…炭酸カ
ルシウム充填物、２２，１０９，１１３…網状ネット、
２３，５７…沈澱槽、２４，１２６…かき寄せ機、２
５，１２７…汚泥返送ポンプ、２６…排気ダクト、Ｕ…
最上部、Ｇ…上部、Ｋ…下部、３０Ａ，３０Ｂ，８１，
８２…溶存酸素計、３１…限外濾過膜フィルタ、３２…
限外濾過膜用散気管、Ｒ…充填物部、６６，１０７，１
２１…排気ファン、７２…膜フィルター、６０…第１反
応散水部、１０１…第２反応散水部、１１５…第３反応
散水部、６８…第１接触循環部、１０２…第２接触循環
部、１１６…第３接触循環部、７０…嫌気部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 憲治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理水が流入する流入管と曝気手段と
   を有する下部と、塩化ビニリデン充填物が充填された上
   部とを備える第１バイオリアクタと、 上記第１バイオリアクタの下部が有する曝気手段の運転
   と停止を制御する曝気制御手段と、 上記第１バイオリアクタからの被処理水が導入され、木
   炭と炭酸カルシウム充填物が充填された接触循環部と、
   上記接触循環部を曝気するための曝気用散気管とを有す
   る第２バイオリアクタとを備えることを特徴とする排水
   処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の排水処理装置におい
   て、 上記第１バイオリアクタの上部の上記塩化ビニリデン充
   填物の上に配置された限外濾過膜フィルタを備えること
   を特徴とする排水処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の排水処理装置におい
   て、 上記第１バイオリアクタの最上部にある排出ガスを上記
   第２バイオリアクタの接触循環部に導く排ガス導入散気
   管を備えたことを特徴とする排水処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の排水処理装置におい
   て、 上記第１バイオリアクタは、上部と下部の間に、上記上
   部と下部との間の対流を抑制する分離壁を備えているこ
   とを特徴とする排水処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１または４に記載の排水処理装置
   において、 上記第１バイオリアクタの上部に設けられ、上記上部に
   空気を供給する空気供給撹拌手段と、 上記空気供給撹拌手段の動作能力を強弱に制御する制御
   手段とを備えたことを特徴とする排水処理装置。
6. 【請求項６】 被処理水を流入管を介して第１バイオリ
   アクタの下部に導入し、上記下部において嫌気性の処理
   を行った後、上記第１バイオリアクタの上部に被処理水
   を導き、 上記第１バイオリアクタの下部が有する曝気手段の運転
   と停止とによって上記上部に一時的に嫌気性と好気性と
   の混在状態をつくりだし、この混在状態によって被処理
   水を処理し、 次に、被処理水を第１バイオリアクタから第２バイオリ
   アクタに導入して、上記被処理水を第２バイオリアクタ
   が有する接触循環部に導入し、上記被処理水を上記接触
   循環部が有する木炭と炭酸カルシウム充填物に接触させ
   ることを特徴とする排水処理方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の排水処理方法におい
   て、被処理水は上記第１バイオリアクタの上部で常に空
   気を供給することによって循環させ、限外濾過膜フィル
   タを通して、第２バイオリアクタへ導入することを特徴
   とする排水処理方法。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の排水処理方法におい
   て、第１バイオリアクタの最上部に、排ガスを導入し、
   第１バイオリアクタでの被処理水の処理時に発生したガ
   スと混合させ、第２バイオリアクタへ導入することによ
   り、上記排ガスも同時に処理することを特徴とする排水
   処理方法。
9. 【請求項９】 木炭とプラスチック製充填物が充填され
   ており、下から上に排ガスが通過させられる第１上段濡
   れ部と、塩化ビニリデン充填物が充填されており、この
   塩化ビニリデン充填物の近傍に空気供給撹拌手段が配置
   されており、上記塩化ビニリデン充填物の下に排水導入
   管と汚泥剥離用散気管とが配置されている第１下段浸漬
   部とを有する第１バイオリアクタと、 木炭とプラスチック製充填物が充填されており、下から
   上に排ガスが通過させられる第２上段濡れ部と、木炭と
   炭酸カルシウム鉱物とが充填されている第２下段浸漬部
   と、上記第１バイオリアクタの第１下段浸漬部から上記
   第２下段浸漬部へ処理水を導入する処理水導入手段とを
   有する第２バイオリアクタと、 上記第２バイオリアクタの第２下段浸漬部からの処理水
   を槽内に導入する処理水導入手段と、導入された処理水
   を循環させる処理水循環手段とを有する脱窒槽と、 木炭とプラスチック充填物とが充填されており、下から
   上に排ガスが通過させられる第３上段濡れ部と、木炭と
   炭酸カルシウム鉱物とが充填されている第３下段浸漬部
   と、上記脱窒槽からの処理水を上記第３下段浸漬部に導
   入する処理水導入手段とを有する第３バイオリアクタ
   と、 上記第３バイオリアクタの第３下段浸漬部からの被処理
   水を固液分離して、上澄み液を放出するようになってお
   り、上記固液分離によって沈降した汚泥を上記第１バイ
   オリアクタの第１上段濡れ部と上記第２バイオリアクタ
   の第２上段濡れ部と上記第３バイオリアクタの第３上段
   濡れ部とに返送する汚泥返送手段を有している沈殿槽と
   を備えたことを特徴とする排水処理装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の排水処理装置におい
    て、 上記第１バイオリアクタの第１下段浸漬部の塩化ビニリ
    デン充填物の上に配置されている膜フィルターと、この
    膜フィルターと上記塩化ビニリデン充填物との間に配置
    されている膜フィルター用散気管とを備えていることを
    特徴とする排水処理装置。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載の排水処理装置におい
    て、 上記脱窒槽に木炭と炭酸カルシウム鉱物とが充填されて
    いることを特徴とする排水処理装置。
12. 【請求項１２】 請求項９に記載の排水処理装置におい
    て、 上記第２バイオリアクタの第２下段浸漬部が空気供給撹
    拌手段を備え、 上記第１バイオリアクタの第１下段浸漬部の空気供給撹
    拌手段の空気供給力と、上記第２下段部の空気供給撹拌
    手段の空気供給力とを強弱に制御する空気供給力制御手
    段を備えていることを特徴とする排水処理装置。