JPS5931400B2 - 緑地等の潅漑排水施設を利用する汚水の脱窒方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は緑地、山林、畑等の濯概排水施設を利用する汚
水の脱窒方法及びその装置に関するものである。

一般に、汚水中の窒素は植物の肥料として利用出来、そ
の成分を植物に吸収させて処理しようとする試みは従来
から行なわれた来た。

ところが植物が必要とする窒素量は単位面積当り植物毎
に一定の限度があり、人間１人当りに換算すると２０〜
３０ｉも必要であるので、この考え方を実用化しようと
すると非常に広い面積が必要となって現実的でない。

一方、汚水の土壌面蒸発量は我国で年間を通じて平均２
！／イ日前後であるから、水洗便所の汚水の水量及び水
質とも土壌中で完全に処理し、外部に排出しないように
設計しようとすれば、水洗便所の使用水量を５０！／入
日としてほぼ２５ｒＩｔあれば土壌面を利用して蒸発処
理出来ることになる。

しかし、降雨量が蒸発量の２倍に達する我国に於ては装
置に特別な配慮をしなければ非現実的な考え方である。

本発明は以上の様に、汚水中の窒素を植物に利用させ、
汚水を土壌面から蒸発させるようとすれば広い面積と特
別な施設を必要とする従来の問題点を解決すべくなされ
たもので、その目的とするところは従来富栄養化の問題
物質となっていた汚水中の総窒素量を炭素源の供給が可
能な緑地、山林、畑等の濯概排水施設を利用し、この炭
素源の供給出来る地表面近くの土壌を団粒構造として嫌
気性微生物の活動を活発にし、この微生物の脱窒作用に
より植物で吸収出来る限度の１０倍以上の窒素量を処理
する方法及びその装置を提供するにある。

即ち、汚水中の窒素の形態は大体アンモニア態窒素が主
体であり、これを脱窒処理するとすればこの・ままで大
気中に気散させるか又は硝酸にまで酸化させておいて脱
窒菌の作用で窒素ガスＮ２の形で大気に散気させるかの
何れかの方法しかない。

汚水中の窒素の場合アンモニア態のままで気散させるに
はｐＨを１１程度にする必要があり実用性を欠く結果、
脱窒菌等による処理に期待せざるを得ない。

脱窒菌は次の条件を満足させる必要がある。

（イ）アンモニア態窒素を硝化菌により硝酸にまで酸化
させておかなければ作用しない。

（ロ）嫌気（通性でも良い）的条件におかなければなら
ない。

（ハ）炭素源を必要とする。

以上の様な条件を満足する方法及び装置として、土壌中
で汚水の水位を変動させて好気と嫌気条件を繰返すこと
や、炭素源を有するＢＯＤ濃度の高い汚水を別に土壌中
に供給することが本発明者等によって開発されているが
、本発明はこの様な外部からの操作を必要とすることな
く、前述の様に土壌自体の構造を団粒構造とし、団粒間
の大空隙を好気的条件に、団粒内の小空隙を嫌気的条件
に同時併存させることにより、また特に不足する時以外
は落葉等による植物遺体が常に供給し得る緑地等の施設
を利用することにより、脱窒菌の作用を活発にし、汚水
中の窒素を窒素ガスとして空気中に気散せしめるもので
ある。

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図に於て、１はポリエチレン膜等の不透水膜であっ
て、その中にはレンガ砂管硝化菌が繁殖し易い構造の充
填物２を充填−その上に砂利、レンガ礫、火山礫等の礫
層３を設ける。

この礫層３の中心部には汚水を流出供給するための陶管
４が配設しである。

また礫層３上面にはアミ５を被設する。

６は第２図に拡大して示すように団粒構造を呈した団粒
土壌であって、周囲の自然土壌７に連続している。

団粒土壌６は単位６ａが多数集まって団粒６ｂを構成し
たものが更に集まった既知の構造のものであって、例え
ば単粒に富む土壌に有機質を多量に含む下水汚泥と通気
性及び保水性のある泥炭とを散布又は鋤込み等で混合す
ることにより、その微生物やミミズ等の土壌動物の働き
で分解が進み腐殖が生成されて、第２図のような団粒土
壌が形成される。

従って、各単粒６ａ間の小孔隙？、Ｌ内には毛管水が常
に充満した嫌気的条件にあり、一方団粒６ｂ間の大孔隙
１、内には一時重力水等で満される場合がある六通常は
土壌空気が存在する好気的条件にある。

８は緑地に於ける植物であり、９は不透水膜１の下方に
埋設され、周囲に多数の小穴を穿設した排水管である。

以上の構造を有する本実施例施設に於て、汚水をポンプ
等で陶管４から間断的に供給すると、汚水は不透水膜１
上部の充填物２及び礫層３内に一時貯留され、その一部
は周囲土壌Ｉを通って浸透水Ａとして排水管９に集水さ
れたり、地下水面へ移動する。

汚水の一部は毛管現象により地表面ＧＬより蒸発水Ｂと
して蒸発したり、植物８の根に吸収水Ｃとして吸収され
葉面から発散することになる。

充填物２及び礫層３内の汚水中の有機態窒素は微生物に
よりアンモニア態窒素に分解され、更にアンモニア酸化
菌及び亜硝酸化菌等の硝化菌により硝酸に酸化される。

硝化速度（アンモニアが硝酸にまで酸化される速度）は
一般の我国土壌で乾±１００ｇ当り１日に０．５〜５１
１Ｉｇの範囲内にあるので、５０ｃｒｒＬの深さ１ｒｒ
ｔ当りの体積に換算すると５〜５０ｇとなる。

これは人間１人当りの総窒素排出量ｌｏｇ／日人として
必要面積は２ｒｒｔ／人である。

硝酸態となった汚水中の窒素は次に上方の団粒土壌６内
に毛管現象で上昇し、単粒６＆間のｌＪ寸り隙１３内に
至る。

該／ト孔隙７１内は前述の如（常に嫌気的条件にあり、
また、団粒土壌６自体の有する泥炭等に依る炭素源と植
物８の落葉等による炭素源の供給を受けるので嫌気性微
生物の活動が盛んとなり、硝酸はこの嫌気性微生物の攻
撃を受け、窒素ガスＮ２に転化され空気中に放出される
ことになる。

また、団粒６ｂの周囲には好気性微生物が耐着する。

このように本発明によれば、汚水は不透水膜１内の充填
物２及び礫層３における硝化作用と、礫層３の上に覆設
された団粒土壌６における脱窒作用及び好気性微生物に
よる分解作用とを二段に瓦って受けるので、汚水の脱窒
及び浄化能力を大巾に向上させることができる。

尚、炭素源が不足する場合には泥炭等の有機物を数年に
１回施設の維持管理の際、施肥的要領で添加すれば良い
。

現在、世界的に汚水中からの総窒素の除去、特に水田と
異なって緑地等での脱窒は非常に困難と考えられていた
が、本発明により総窒素量の９０係以上の脱窒が可能と
なり、閉鎖水域での富栄養化防止に大いに役立つことと
なった。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は要部
の拡大図である。 １・・・・・・不透水膜、３・・・・・・礫層、４・・
・・・・陶管、６・・・・・・団粒土壌、６ａ・・・・
・・単粒、６ｂ・・・・・・団粒、７ａ・・・・・・小
孔隙、７ｂ・・・・・・大孔隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 土壌中に埋設した礫層内で汚水中の窒素を土壌微生
   物により硝酸に酸化し、該硝酸を団粒土壌内の嫌気的条
   件下で炭素源の供給を受けながら嫌気性微生物により窒
   素ガスに還元することを特徴とする緑地等の濯慨排水施
   設を利用する汚水の脱窒方法。 ２ 不透水膜内に礫層を充填し、該礫層内に汚水供給用
   の陶管を配設し、上記礫層の上部に植物を植えた周囲土
   壌及び地表面に連続する団粒土壌を覆設したことを特徴
   とする緑地等の濯慨排水施設を利用する汚水の脱窒装置
   。