JPH07299447A - 水質浄化の方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目手】 湖沼，池など特に閉鎖系の水質を浄化する場
合において，物理的方法によって捕捉した汚染物質，捕
捉が困難な浮遊性の微粒子，水溶性の汚染物質などの有
機性の物質を，他の場所へ移動することなく，汚染の現
場において，微生物を用いて分解し，消費することにあ
る。即ち，汚染物質をガス状低分子にまで分解し，大気
中に放出することを目的としている。 【構成】 汚染した池１において，発泡装置２のホース
噴出口５を池底付近にセットする。微気泡の拡散を促進
するために，ホースの噴出口から離れた位置に発泡装置
の取水口４をセットする。発泡装置の運転を開始後，噴
出口の近傍に有機性の汚染物質を分解処理する微生物資
材を入れた化学繊維の袋を投入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，河川，湖沼，池などの
水質を浄化する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】河川，湖沼，池などの水質を浄化する方
法は，物理的方法，化学的方法，生物学的方法の３種に
大別できる。物理的方法とは，浚渫，濾過，沈澱，攪拌
などの手段によって，汚染された水域から汚染物質を捕
捉・回収する方法であり，化学的方法とは薬剤，電気，
熱，光などによって汚染物質を沈澱させたり，分解処理
する方法であり，生物学的方法とは，ホテイアオイのよ
うな植物を栽培したり，微生物を繁殖させることによ
り，有機性の汚染物質（炭水化物や富栄養化の原因とな
る窒素化合物やリン化合物）を吸収したり，分解処理す
る方法である。最初にこれらの方法の特徴，特に欠点に
ついて説明する。物理的方法は，一般に設備が大がかり
になり，設備投資が大きくなる。また，浄化処理するこ
とによって必然的に発生する汚泥などの汚染物質を効率
よく回収して他の場所へ移動し，再び何らかの方法で処
理をしなければならない。化学的方法は，投与した薬剤
によって，２次汚染が発生する可能性がある。効果を持
続させるために処理を継続する必要があり，ランニング
コストが大きくなる。生物学的方法では，ホテイアオイ
のような植物を用いて富栄養化の原因成分の窒素やリン
を吸収できるが，繁茂した植物を系外に除去しなければ
汚染除去にならない。また，植物の残骸は２次汚染源と
なる。一方，微生物を用いて水質浄化する場合には，砕
石，焼結鉱物，繊維，樹皮，木炭などを担持体として菌
叢を形成させることが有効であるが，これらの担持体に
は汚泥が付着するため，洗浄，交換などの定期的な保守
が必要である。微生物として好気性菌を用いる場合に
は，充分な酸素を供給するため，滝，噴水，エアポンプ
による空気の吹き込みなどを併用する必要がある。微生
物処理は，効果が持続するという特徴があるが，効果が
認められるまでに時間がかかる場合多い。次に実際に湖
沼，池など特に閉鎖系の水質を浄化する場合の従来技術
について説明する。微生物を利用した汚水処理も増えて
きているが，現時点では，浚渫あるいはエアレーション
によって浮上させた汚染物質を捕捉・回収し，系外に除
去するという物理的方法が広く行われている。しかしな
がら，池などから回収した汚泥などの汚染物質をいかに
処理するかが，この方法の難点であり，欠点であった。
また，この方法では，処理直後においては顕著な効果が
認められるものの，その効果が長続きしないという欠点
があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は，湖
沼，池など特に閉鎖系の水質を浄化する場合において，
浚渫，濾過，沈澱など速攻性の物理的方法と効果が持続
する生物学的方法を併用することによって，両者の長所
を活かすと共に互いの欠点を補い合うことにある。具体
的には，物理的方法によって捕捉した汚染物質，捕捉が
困難な浮遊性の微粒子，水溶性の汚染物質などの有機性
の物質を，他の場所へ移動することなく，汚染の現場に
おいて，微生物を用いて分解し，消費することにある。
即ち，汚染物質をガス状低分子にまで分解し，大気中に
放出することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は，微生物
を用いて水質を浄化する場合において，被処理水中に一
定時間で自然消滅する直径数十μｍ以下の微気泡を注入
し，処理微生物を拡散させるための担持体を形成したこ
と，また同時に，微気泡によって被処理水中に存在する
固形の汚染物質をフロック状に浮上させ，微生物が菌叢
を形成するための担持体かつ栄養源としたことにある。

【０００５】

【作用】汚染池から汚染水を汲み上げて発砲装置に導
き，直径数十μｍ以下の微気泡を形成する。形成した微
気泡を含む汚染水をホースによって再び汚染池に還流す
る。汚染物質を分解処理するための微生物資材を化学繊
維の袋に入れ，ホースの噴出口の近傍にセットし，使用
する。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。図
１は本発明の水質浄化の方法の概念図である。初めに装
置とその構成について説明する。汚染した池（１）にお
いて，比較的循環が悪く死に水となりやすい箇所を選定
し，発泡装置（２）のホースの噴出口（５）を池底付近
にセットする。微気泡の拡散を促進するために，ホース
の噴出口（５）から離れた位置に発泡装置（２）の取水
口（４）をセットする。発泡装置（２）の運転を開始
後，噴出口（５）の近傍に有機性の汚染物質を分解処理
する微生物資材を入れた化学繊維の袋（３）を投入す
る。風や気泡の拡散流に乗って移動しないで水面付近に
停留するように，化学繊維の袋（３）には適当な浮きと
重りを取付ける。本実施例では，汚染物質を分解処理す
る微生物資材として，アンモニア酸化菌，亜硝酸酸化菌
および脱窒菌を含む混合菌体を使用し，消臭処理をも兼
ねることにした。

【０００７】次に本発明の池浄化の原理について説明す
る。アオコの原因となる植物性プランクトンや藻類など
の異常繁殖の原因は富栄養化であると言われ，富栄養化
の炭水化物以外の原因成分は窒素やリンであると言われ
ている。アンモア態窒素は悪臭の原因でもあるため，特
に，アンモニア態窒素の除去は，池浄化の主要な部分を
占めている。一般に，微生物によってアンモニア態窒素
を処理する場合には，アンモニア酸化菌と亜硝酸酸化菌
（以下両者を合わせて硝化菌と略記する）と脱窒菌を用
いる。アンモニア態窒素は硝化菌によって硝酸態窒素に
変えられ，硝酸態窒素は脱窒菌によって窒素ガスに変え
られる。硝化菌は非常に好気的な微生物であり，硫化菌
を水環境で育てるためには充分な溶存酸素を必要とす
る。硝化菌を有効に利用するためには滝，噴水，エアポ
ンプなどによる空気の吹き込みが不可欠である。脱窒菌
も好気的な微生物であるが，嫌気的な雰囲気では硝酸を
利用して呼吸することができ，有機物の存在下で硝酸を
窒素ガスに還元分解して大気中に放出する。水処理に微
生物を用いる場合には，微生物が菌叢を形成するための
担持体が必要である。担持体としては，砕石，焼結鉱
物，繊維，樹皮，木炭などが有効であることが知られて
いるが，本発明の水質浄化の方法では，一定のライフタ
イムで自然消滅する微気泡を利用する。即ち，発泡装置
によって直径数十μｍ以下の微気泡を発生させ，気泡水
として池に注入した微気泡を担持体として利用する。微
気泡は，体積に比して表面積が大きく，池の溶存酸素を
増すために有利である。池に浸された休眠中の硝化菌，
脱窒菌の胞子を含む微生物資材は，水に触れることによ
って発芽し，溶存酸素および栄養源となる有機物の存在
によって，活動を開始する。約一時間後には第１回目の
細胞分裂が起こり，以後数十分ごとに細胞分裂を繰り返
し，増殖する。水中に流出した微生物は，微気泡に遭遇
して微気泡と水との界面に捕捉され，微気泡と共に拡散
する。微気泡の界面では，捕捉された微生物が微気泡の
周囲の水溶性の汚染物質を処理しながら増殖する。池水
中に煙状に浮遊する微気泡は消滅するまでの間，担持体
として作用するが，消滅しても別の微気泡が交代して担
持体として作用するため，微気泡は微生物のキャリアー
として作用する。一方，微気泡が付着したアオコ，藻類
およびその死骸などは浮力を得て水面まで浮上し，寄り
集まってフロックを形成する。このフロックは微生物が
菌叢を形成するための担持体として利用でき，かつ，栄
養源として利用できる。そもそもフロックは，池の窒素
やリンなどを充分に吸収して成育した植物性プランクト
ン，藻およびそれらの死骸であり，微生物の栄養源に適
している。また，フロックは，微細な固形の汚染物質に
微気泡が付着したものであり，凹凸が激しく，表面積が
大きいため，微生物の担持体に適している。以上のよう
に，本発明の水質浄化の方法では，微生物密度の高い担
持体が同時に栄養源であるために，能率の良い汚染物質
の処理が可能である。

【０００８】以上説明した原理を池の浄化に適用したの
が本発明の水質浄化の方法であり，本実施例では，悪臭
を放つ池を浄化の対象とした。池の水質は，いわゆる富
栄養の状態で水面や岸辺では植物性プランクトンや藻類
が繁殖し，池底には周辺から舞い込むゴミ，枯れ葉，水
鳥の糞，プランクトンや藻類の死骸などがヘドロ状に堆
積していた。面積約８ｍ×１５ｍ，水深１．２ｍで，透
視度１８の池（１）に対して，噴出量６ｍ^３／ｈ（空気
量約１０％）の発泡装置（２）１台を用いて浄化処理を
行った実施例について説明する。発泡装置（２）の運転
を開始し，噴出口（５）から乳白色に見える微気泡が池
底の汚染物質を巻き上げながら煙状に拡散することを確
認した後，噴出口（５）の近傍に硝化菌，脱窒菌を含む
微生物資材２Ｋｇを入れた化学繊維の袋（３）を２個投
入した。微気泡のライフタイムは微気泡の直径，噴出水
深，水温，浮遊物密度などによって異なるが，平均直径
４０μｍの微気泡を水深３０ｃｍの位置に噴出した場
合，そのライフタイムは約１０分であった。発泡装置
（２）の運転を開始して数分後には，微気泡が付着して
浮上した汚染物質が漂流するようになり，寄り集まって
フロックを形成し，合体しながら水面全体を覆った。目
には見えないが，池の水に触れて増殖を開始した微生物
は，数時間後には化学繊維の袋（３）から流れ出し，微
気泡の界面に捕捉されて池全体の拡散する。あるもの
は，微気泡とともにアオコや浮遊性汚染物質に遭遇して
付着し，漂流しながら寄り集まってフロックに取り込ま
れる。発泡装置（２）を連続運転した場合，水中に浮遊
している汚染物質が物理的にフロックとして除かれるた
めに，池（１）の水の透視度は約２時間で３２に改善さ
れた。また，３ケ月後，池（１）の水の透視度は４７ま
で改善され，フロックもほぼ消失した。

【０００９】

【発明の効果】本発明の効果は，被処理水中に煙状に浮
遊させた直径数十μｍ以下の微気泡および被処理汚染物
質を微生物の担持体としているが，気泡も被処理汚染物
質も一定時間の後に自然消滅するため，担持体の保守を
全く必要としないという点に認められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水質浄化の方法を示す概念図である。

【符号の説明】

１ 池 ２ 発泡装置 ３ 微生物資材を入れた化学繊維の袋 ４ 取水口 ５ 噴出口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微生物を用いて水質を浄化する場合にお
   いて，微生物の菌叢の形成を容易ならしめるために，被
   処理水中に一定時間で自然消滅する直径数十μｍ以下の
   微細な気泡を注入拡散することを特徴とする水質浄化の
   方法
2. 【請求項２】 請求項第１項記載の水質浄化の方法にお
   いて，被処理水中に注入した直径数十μｍ以下の微細な
   気泡を微生物を拡散させるための担持体とするととも
   に，注入した微気泡によって被処理水中に存在する有機
   物を含む固形の汚染物質をフロック状に浮上させ，微生
   物が菌叢を形成するための担持体かつ栄養源としたこと
   を特徴とする水質浄化の方法