有用微生物を活用した小規模排水処理技術の開発と高度化に関する研究

　我が国の中小都市河川、湖沼、内湾等の公共用水域においては水質汚濁や富栄養化が依然として進行している。この大きな原因としてあげられるのが日平均排水量50m³/日未満の個別家庭から排出される生活雑排水等の小規模排水であり、湖沼を始めとする公共用水域の汚濁負荷源の70％近くを占めるにいたっている。この小規模排水のほとんどは有機物を含むものが多いため処理対策の手法として微生物の浄化力を活用することができる。このような背景のもとで、汚濁負荷源の高い割合を占める小規模排水に対して、有用微生物を用いた排水の高度処理技術の開発を行い、水質改善に資することを目的とする特別研究「有用微生物を活用した小規模排水処理技術の開発と高度化に関する研究」を1990年度から３年間の計画で始めている。ここで対象とする小規模排水は、１）下水道及び合併処理浄化槽の普及が行われていない地域でたれ流されている生活雑排水、２）し尿のみを処理している単独処理浄化槽放流水、３）全事業場の約90％を占める小規模事業場からの排水である。これらの小規模排水を処理する場合に重要なことは敷地面積、建設費、維持管理費に制約のあることが多いことから省エネ的でコンパクトであることが必要とされる。そのためには生物処理反応槽当たりの有用微生物濃度を可能な限り高めた方式の開発が必要である。そこで本研究では公共用水域の汚濁負荷源の高い割合を占めている未規制小規模排水を高度に処理し水改善を図るために以下のテーマで研究を実施している。「小規模排水の特性および生物処理の適用性に関する調査研究」においては、１）食品製造業、水産加工施設等の事業場及び個別家庭の浄化槽から排出される有機物を多量に含む排水の性状や負荷変動を調査し、２）排水の生物学的分解性を調べ、３）生物処理や物理化学処理の適用の可能性について検討することにより最適小規模排水処理システムの開発と評価に必要な研究を効率的に遂行するための基礎的知見の集積を行うようにしている。「小規模排水の栄養塩類除去システムの開発に関する研究」においては、小規模排水中に含まれる窒素及び有機物等を分解除去する細菌、原生動物や微小後生動物などの有用微生物の組み込まれた小規模排水処理システムの開発を主として行うようにしている。また、「小規模排水処理プロセスの技術およびシステム評価に関する研究」においては有用微生物の組み込まれた小規模排水処理プロセスの有用性と効果について、地域性、費用負担及び水質基準等を考慮に入れた評価に加えて、湖沼モデルとしての大型マイクロコズムでの藻類増殖特性を考慮した評価を行い、最適な水改善の高度化システムを提案するようにしている。

　現在までのこれらの研究より、小規模事業場を対象として排水特性を調査した結果、飲食店では未処理で排出しているところが半数以上を占め、店舗規模の小さいものほどその割合が高く、BOD及びCODに対して油分の占める割合が高いことが分かった。したがって油分処理を効果的に行う処理システムを組み込むことが必要であるといえる。さらに、１）小規模事業場排水は排水の種類によっては有機物濃度が生活排水に比べて著しく高いものが存在することなどから工程内管理を含めて効果的対策法を開発しなければならないこと、及び２）小規模事業場は敷地が狭く共同処理施設を造らないとするとコンパクトな方式が必須なことなどから、さらに業種の種類を拡大して長期的に調査研究を行う必要があることが明らかにされてきている。

　小規模排水処理システム開発の基礎研究からは、１）個別家庭及び小規模事業場から排出される排水量は時間により大きく変動することから通常の生物処理方法では効果的な処理が行えず、流量調整機能を有した装置を組み込むことが安定した性能を得る上で重要なこと、２）公共用水域の富栄養化を引き起こす原因となる窒素を除去するためには流量調整と同時に嫌気槽と好気槽を組み込み、好気槽で硝酸化した処理水を再度嫌気槽に適正量循環させる生物学的硝化・脱窒法が効果的であること、及び３）有用微生物の反応槽内におけるバイオマス量を高める上で微生物の保持担体の特性等に着目した開発研究の重要なことなどが明らかとなってきている。特に排水の生物学的高度処理及び発生汚泥量の減量化に重要な役割を果たす微小後生動物である輪虫類の分離培養に成功し、それを大量に生物処理反応槽に定着化させるためには、洗米排水中に含有される物質が効果的であることなどが明らかとなってきている。さらに最適な水改善の高度化システムのあり方については、安定微生物生態系からなるマイクロコズムに各種排水、処理水を添加した場合の微生物の挙動を解析することから検討を進めている。

　これらの研究には多くの地方公害研究所が共同研究機関として参加しているが、それは各自治体が未規制小規模排水対策の実行が湖沼、内湾等の水環境保全、改善上極めて重要であるということを認識し、技術上の問題を含めて多くの問題点を長期的展望にたって解決していかなければならないということが基本であるからに他ならない。