Title
ホテイアオイ池によるラグーン池流出水の処理実験
Author(s)
喜納, 政修; 島袋, 健一; 宮城, 安弘; 小橋川, 恒夫
Citation
琉球大学理工学部紀要. 工学篇 = Bulletin of Science &
Engineering Division, University of the Ryukyus.
Engineering(15): 81-94
Issue Date
1978-03-01
URL
http://hdl.handle.net/20.500.12000/27374
琉球大学現工学部紀要(工学篤)第
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年ホテイアオイ池によるラグーン池流出水の処理実験
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はしがき 筆者等はホテイアオイを利用した池(以後、乙の池 をホテイアオイ池という)によって有機廃水の処理が 可能かどうか、また、 有.機廃水It1でホテイアオイは適 応できるかどうかを見るため1972年8 月 ~1973年12月 の約16か月￨品jにわたってプラント実験を行い検討を加 えてきた (文献1、 2)。その結果、ホテイアオイは 有機廃;J<Iドで、一応適応可能であり、見かけよーは有機 質(廃水としてスキムミルクを;1<道水で溶かしたもの を使用)も除去IIJ能であり、 またとくに然素除去にか なりの効よいがあるという結論をえた。しかし、冬場1<:: l乙示す。 装置は鉄板製のものである。写真一1におい て、 1番手前がホテイアオイ池で、右側のホテイアオ イがよく茂っている方が流入部、左側が流出部であ る。 中央の円筒形のタンクは流入;J<貯留タン ク で あ る。ホテイアオイ池と貯留タンクの閥にラグーン池が あるがこの写真でははっきりしない。 はホテイアオイの応はい縮し、あまり伸びず糾繋が目 立ち、 また、 流出;1<のD
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が始んどOf乙等しい値とな り嫌気iil:状態に傾くなど問題hi ，ょが浅った。 それでラグーンでf:f機物をある程度安定化し、その 流l
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水をホテイアオイ池で処浬したらホテイアオイの 金 一育状況はどうか、また、ホテイアオイ池流出水はど う変るか等を見るため実験を行ったので報告する。2
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実験装置および運転条件 制Itkt in!..r 守 主L 『戸=民占 " z J当Z Z コ エ 4 ，3， ， レ ，-f 怜ーー一一ーー一ーーーーー→4い一一一一一一一一一一吋 l.:'i 1!".;
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実験装憶の形状および寸法は凶ー1
および写真一1
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年10
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日 *琉球大学理工学部土木工学科 料那覇市役所下水道課 京市*琉球大学理工学部土木工学 科 (学生)82 ホテイアオイ池によるラグーン池流出水の処理実験 写真一1 実験装置 装凶は第1工学ピル3階回H乙設置されている。実験 期間111、装債は制度その他の環境条件のコントロール は行わず、 自然条件下にさらした。その志味で、乙の 実験は自然条件下の実験であるといえる。 流入水は連続的 fL貯W
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タ ン ク か ら ラ ゲ ー ン 池 に 入 り、 連絡管を通りホテイアオイ池lζ流入し、 流出水は ホテイアオイ池流出部から連続的に流出する。流入水 はスキムミルクを水道水で熊かして使用した。その水 質は友一1のとうりであり、 表 1 流入水水質F
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0.0 BOD，CODおよびAlb-N濃度の平均値は、それぞ れ、 172.8，85.9.4.93勾/lである。 lti・宵1
タンクの ミルク溶液は3日l乙1同っくりかえた。したがって、 表ー1の値は、第O日日の流入氷の水質である。 3R 自になるとミルクが分解して、かなり水質は変り、 BOD，COD， Alb-Nの値は、118.9，32.6.3. 1611VJ/ l とドり、新たにNH4-Nが1.4911VJ/ lも検出された。 したがって、ラグン流入水水質は3日に1恒￨周期的に 変動することになるが、 その変動を正確につかむこと はむずかしく、結局、負ぷJ計算などには友lの値を使 川することにした。表-51乙3日凶の流入ぶ水質のい くつかの頃白は載せである。 負荷その他の実験条件は友一 21乙示す。ラグーン池 における表而税負術は161.0(kg-BOD/ha・日)、単位 谷積負荷は35(!J-BOD/m'・μ)、部閉時間は4.03日 である。これらの値は前jwlの災験のラゲーン池におけ 表-2 実験条件 1-u • 0<11.オニイアオ1 項 目 ￨ラグーン池￨イ血￨
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1.36 有 効 水 1(11 償 (ffi)i 3.97I
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3.68 I 表 面 積 負 荷 (勾-BOD/ha・日).1 161.0 1 42.8 単位容積負荷(g-BOD/ffi・R
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11.9 る値(文献2)に比較して、は る か に 大 き し た と え ば、表而積負荷は前￨副は34.4(均一BOD/ha・日) (表 ー7参照)であるから、今回のlii'iは約4.7倍にあたる。 前回の表而積負荷は欧米で許過に使われているラグー琉球大学理工学部紀要(工学篇)第15号，1978年 83 ン池の値を参考にしてきめた。 ラグーン池の負荷を異 常に尚くしたのは、ラグーン流出水は更にホテイアオ イ池で処理されるからである。ラグーン池とホテイア オイ池とをー諸にして1つの装置と考えた場合の表面 積負荷は83.5(均一BOD/ha.日)である。
3
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実験結果および考察 実験を始めるにあたり、まず、貯留タンクに水道水 を満 Tこし、無機栄養月~{矧として Beijerinck の属地(I-
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を窓素濃度が約5PPm
になるように1
池 辺り (池の特電は表ー2)NH
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045・5g，Mg504 2.75g， FeCl3 O.028gを投入し た。 1975年 4月17日にラグーン池l乙は屯たん池の水約 20 lを入れ務類を値えつけた。また、ホテイアオイ池 ICは、嘉手納村比謝川から採取したホテイアオイ約11 kgを水道水で洗った後投入レた。ホテイアオイの採取 にあたっては、なるべく大きく生長したものは除き、 分けつした若いもの(恨の長さが 5~6 畑、:茎と rfj を合せた水市上のlfE さが 15~17c澗)を採取した。前述 の貯留タンクの無機栄養出類はラグーン池およびホテ イアオイ池l こI1出された。ホテイ アオイは他1~ 雨後はた おれて、ひとりだちできないが、 1日後には、や￥池 l乙定1
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するようになり、 2日後からは新しい根も出は じめ、 4日後からは新しく-
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柄もではじめるようにな り、繁殖、lJ:長が側めていい。ラゲーン池は1週間目 から水I而は緑色をおび務釘!の繁荊をうかがう乙とがで きる。 7月15日、 迎続jili転を開始するまで、ラグーン池lこ は約3か月￨尚は介，t12050g 、 1 日~~J り平均25. 3r/のス キム ミルクを投入した。それは、流入社tとしてスキム ミルクを使川するためミルクによる謀類の訓化・i当養 のためである。 ミルクの投入は紛F3は行わず、 1~3 日おきに 11l-lH乙っき 50~200gを不定期ζl儀子を見な がら得った。 3か月!日!の出養期1111は尚負術の条件でラ グーン池を安定させるためのものであり、ホテイアオ イ池の場合は、ホテイアオイの噌殖に必要な期間は10 ~20日ぐらいである。 それで、ホテイアオイ池の場合 は、妓初(4月17日)Iι~!正機同副知を投入しただけであ とは7月15日述続逆転まで栄幾分の補給は 切しなか った。ホテイアオイ法は述統運転開始には十分であっ たが栄養不足のためか細くっつ立ったかんじになって いた。連続巡転が開始されてはじめてホテイアオイ池 l乙は負荷がか、るわけである。3
.
1
ラゲーン池およびホテイアオイ池の観察結果 実験期間中の観察結巣r
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ついて述べてお乙う。 まず ラグーン池について述べる。池の容積1.49m'K対して 池の水20lを4月17日に投入し、 延長類の他磁を行った が、 7日後l乙は藻類の繁殖を認めたので、その日 24日 からミルクの投入を行った。投入量の5ド均僚について は前述したとうりであるが、 25~26 日は勾・日50g、28 日K1∞
g、29自に200g、30日l乙250gè_~、うふうに投 入量を漸増していった。その結果、 過負荷によると見 られる腐敗臭が認められるようになった。それで、そ の後5日間は投入を止めて、 5月6日から100gずつ 投入を再開するというふうにした。 4月初日ごろから は緑色もかなり濃厚になってきたが5月15日から白っ ぽい商径0.5棚前後の球状の、うすぼんやりとした半 透明のかたまりが無数に浮遊してきた。乙のボーノレは 過負荷のため、コロイド状のミルクが再び結合したも のと思われる。 7月15日、 連続運転開始後は7月28日には池底から ガス発生があり、それに伴って汚泌が浮上しマットが 水両2、 3か所K発生した。 ζれも過負;荷による現象 であろう。 if常とは言えない、ζれらの現象は、雨の 後はあとかたもなくなり、池而は鮮明な緑色となる。 ガス発生および底泥の浮上は、 10月23日以降は1976年 1月29臼実験終了まで、ほとんど連続的におζり、そ の問、雨がふったあとだけは消えうせるというふうだ った。底泌浮上のため1月始めからは池而は黒っiまし、 緑rc
変っていた。乙のように、ラゲーン池は正常な逆 転状態ではない乙とは明白である。 10月23日以後とく に 1 月に入ってからの水質の悪化については、 デ-~ l乙もよく表われておりあとで詳述する。このことは、 前述したように負荷を極端に大きくした結巣であり、 、当然予想された結巣でもある。我々はとのようなラグ ーン池流出水を受け入れるホテイアオイ池に興味をも ったのである。 次lこホテイアオイ池の観察結果について述べよう。 まず、連続運転開始直後から順次のべるものとする。 運転開始の当日は流入口付近だけが藻類による濁りが 認められたが、 3日後(18日)には池の半分までが紛 り、 4日目で流出口附近まで肉限で濁りが認められる ようになった。ただ、 S5は運転当日から平均的な{直 を示し、観察結果と一致しない。乙のような過渡的現 象は5
5
以外はデータにもよく表われている。とくに、PH
，DO，BOD，COD (図一5~8) にはっきりと現わホテイアオイ池によるラグーン池流出水の処理実験 ンプリングは連続運転開始と同時に行われた。流入水 のサンプリングは貯留タンクから直接ビーカで汲み取 って行われた。ラグーン流出水(ホテイアオイ池流入 水)は連結管の位置からサイフォンで行った。頂部 (水面下約2.5C1II)はサイフォンで、底から約3C111上 方)のサンプリングは装置のサンプリング特ClZ]-1) から行った。 また、ホテイアオイ池流出水の場合は流 出水を直銭ビーカにためてサンプルとした。ただ、乙 の場合、DO用サンプルは水而下約2.5C111の位向からサ イフォンで採った。 Z 4 一 -3 3 5 E J E w -E t m 制 的 川 町 10 o J;an(nlUI1.) . 1，，1 '¥"11 Sep U<lt 苅 制 Ilec Fig.2 Averege mounthly variation:n temperatureE and Sunlight Intensity 10 十 J"R 十 J'" 淘 tV e i i -eE E E れている。 9月20日から池面l乙油のような物質がうすく膜をは っているのが認められた。このものは実験のおわりま でなくならなかった。どちらかというと晴天時はひど く、雨天後は全くなくなる。乙れは、ミルクの分解産 物 l乙起閃するものと考えられるが今のところはっきり とつかんではいない。乙のもののために水質が悪化す るという乙とは今のところ考えられない。 次lζホテイアオイの成育状況は、連続運転開始前後 でははっ，きりと主主が認められた。培養期間中は1回だ けしか無機塩類を投入してないので、 1月間ぐらいで 生長はとまり、葉は小さ し つ つ 立 っ た 状 態 で あ っ た が、連続運転開始後は直ちに柴に光沢が出て、日をお って生長していった。とくに流入部でその傾向が大き く流出部とははっきりと差があり、写真一1が乙の乙 とをよく示している (1975年9月3日撮影)。流出部 で生長がおそいということは流入部で栄養分が吸収さ れて、流出部にまでまわって乙ない乙とを示し興味深 い。このことは、ホテイアオイがラグーン流出水によ く適応レ、吸収が盛んである乙とをポすものである。 このことから、他の生物学的2次処理水にもホテイア オイはよく適応するであろうζと が 推 察 で き る。 ま た、今回の実験において、少なくともホテイアオイ自 身に対レては、過負荷ではなく、むしろ、 負荷が小さ いく らいである(流出部まで十分の栄蚕がいきとどか ない)とも考えられる。それでは、負荷をあげる乙と ができるでしょうか。我々の目的は、ホテイアオイの 成長ではなく、 廃水の処理にある。水質測定の結果を 見て処理効率から負荷その他の条件を定めなければな らないことはいうまでもない。 84 耐 凶一町 田、欄 欄 噌蜘1・1・、1111-111:l- 11U~1川、lSI!，仰い川仰 μ1'.1"l.1.~，
Fig.3Average hourly variation in
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環境条件および水質の変動 まず、サンプリングの万法についてのべておく。サ 150 、 125 E E ) -.
1曲 h E F・ M 75 1522 295 1219262 9 l6 233ο7 1421zl:1!f)!7241 R l.'l22 29fi12 19 26 2 (day~) lul Aug Sep uet .¥()、 [)ec J“
11 Feb(mon.)}975 1!-17崎 (yenrぉj
琉球大学理工学部紀要(工学篇)第15号，1978年 85 水質分折は主として下水試験法(1974年版)によっ 回洗じようし、残りの固形物を測定した。ろ過後の測 た。 B O D，C O D，Alb-Nのろ過後の測定値および
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析して求めた。 --0-ーーLagoons ( Z L 7.0 Jul 1975Sep Oct Feb(mon.)
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1522295 12 19 262 9 16 23 30 1 142127 3 10 17 24 1 8 15 2229 5 12 1926 2 (days) Aug Novr Oec Janl
1976 (years) Fig.5 Fluctuation of ph in effluents 20.0 Lagoons -ー〈トー top --O--bottom 18.0 ー や -effluent _ 16.0 H M E
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14.0 Q 12.0Water hyacinths Ponds
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botlom ?百句P Ort 15 22 295 1219 26 2 9 1623 307 14 21 27 3 1017 24 1 8 1522295 121926 2 (days) 1970、
e;l!ば Ju1 Aug -19i5 Nov Dec lan F(~h(mon.) Fig.6 Fluctuation of dissolved Oxygen concentration 測定項目は気温、水温、 P H，D O， SS，透視度、 B O D，C O D，Alb-N ，N H4 - N ，N 0 2 - N， N O a - N等であ る。B O D，C O D， Alb-Nはろ過前とろ過後の両方につ いて測定した。その他に環境条件として、沖縄気象台 の観測値をもとにして、日射量と降雨量もとった。 まず、環境条件についてのべよう。沖縄は亜熱帯性 気候で年中高温多湿である。実験期間中の月平均気温 は7
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月まであまり下が らない(図-~)。しかし、 10月をすぎると急 IL水混 は下りはじめ最寒月の1月で約150 Cとなっている。当 然のことながら、水温の変動の傾向も気温と殆人g周 じであるが、気温よりも 1-2.50C低くなゥ℃いる. 実験期間中の月平均の最大日射量は、その最大値が53 caJ/C7!I九時 (9月)、最小値が 29cal
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(12月〉86 ホテイアオイ池によるラグーン池流出水の処理実験
となっている(図-2)。また、日射量の 1日の時間 の実験は環境条件をなんらコントロールする乙とな
変化を図-31乙示す。同図の値は1969年、 1972""1977 く、自然条件下に近い状態で行っているので、とく
年の7年間の観測値(沖縄気象台)の毎時間の日射量 に、との降雨の影響を無視して、水質を考察するとと
の平均値である。同図からわかるように、日照時間は はできない。
7月は15時間で 1月は 13時間である。夏と冬とでは 2 次に水質の変動について述べよう。BOD，COD， Alb
時間の差がある。また、 1時間日射量の最大値は 7 - N (凶 7"" 9)については、ろ過前とろ過後の両 月、 1 月いずれも 12~13日寺に起り、その値は 7 月では J'jについて測定を行っている。ろ過後については紙 56.5、1月では31.8ca
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C11l.時である。 ろ過による方法(破線および一点鎖線)と遠沈法によ ラグーン池Ir.対しては、温度、日 噌捧ともに真夏は、最適の値を乙し ているように思われるが、ホテイア オイの育成にはむしろ夏の万がよい であろう(文献2)。 次に降雨量についてのべよう。 図-4における降雨量(縦軸)の値 は、前の採水日の翌日から該採水日 までの累加の降雨量である。したが って、該採水K
直接影響を与えるで あろうと思われる降水量の総量であ る。 1週間に 2回サンプリングを行 っているので3""4日聞の累加とな る。 ζの地方の特徴は、晴天が幾日 も続くという乙とは少なく、天気が 変りやすく、大雨でなくとも年中雨 が降っている乙とであろう。乙のこ とがグラフによく表われている。す なわち、降雨量が0の値は数えるだ けしかなく、結局3""4日のうちに はいくらかの雨が降っていることに なる。また、同図によると、 25酬を こえる期聞が8月、 9月末から 10 月、 12月22目前後に分布している。 また、 125酬をこえるピークが 2つ ある。そのうち、 8月12日の値は台 風4号によるものである。 10月 7日 の値も台風13号によるものである。 全体の分布の傾向を見ると、 10月 23日のピークを境にして、それ以前 は雨が多いのに対して、以後は総 体的に雨の少ない期間となってい る。 乙のような降雨の多寡および変動 は、その希釈作用により、水質変動 fr.直接影響を及ぼすととになる。乙 L"B"oOl¥s W~州 rh¥'acinths P"nd， 一ーー-ヘォ.:1 ろめ ー司...ーろ泊附l 日 川 仙 初 、 い A R Z J 内 E Z G a --.ーへ的能 ヨ) 152229 51219 2ti 2916233071421幻 3 10 17 24 1 8 15 22 29 5 12 19 26 2 (day~) ! 日1 け、g Sep Oct ~ov Pc， lan lり7 R I Q m Fig.i F!uctuation of BOD in effJuents一 土
印 刷 Jlll A，叫g お.， 1975 ?判。、 J祖n 197fi 1""<".111<>11 【，;'~a ， Fig.8 Fluctuation of COD in effluents 1¥11 AUIl s..-p 1¥-17;'5' jo<n HI1i F白Im"n Fig.9 Fluctuation of albuminoid nitrogen in effluents琉球大学理工学部紀要(工学篇)第15号， 1978年 87 る方法 (10月 14 日 ~12月 25 日)による値が記入されて いる。水質の変動について述べる前に、ろ過後の値に ついて説明しておく必要がある。図-8からわかるよ うに、 CODの場合、紙ろ過によるろ過後の値よりも ろ過前の値がむしろ小さくなっている。 ζのことは、 なんらかのCOD物質が、ろ紙から溶出することを示 すものであると考えられる。そうであれば、ろ過法お よびその選沢を検討する必要がある。それで我々は、 実験期間の途中から、紙ろ過のほかに遠沈法とミリポ アろ過による方法も同時に行い、 3者を比較した。も ちろん、検水はラグーン流出水とホテイアオイ池流出 水である。その結果を表 3-1~3-3 に示す。乙 れらの表によると、ラグーン池の場合は、 藻類濃度が 平均107.1切
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もあるため、ろ過するといずれの項目 表-3-1 BOD値のろ過前および各種ろ過後の比較 (単位、 mg/l) 回t
i
: ￨ろ 過i
￨
紙 : 過;…1
1
リ 屯 1 11.10 39.30 6.90 8.80 5.65 2 13 50.60 8.95 7.80 6.85 3 20 50.00 10.ω 8.25 4.25 4 27 44.25 8.00 7.94 5.20 5 12. 1 51.60 9.50 10.55 5.45I
6 4 63.10 19.70 10.90 11.50 7 8 44.80 10.90 13.仰 6.15 8 11 45.40 14.60 8.35 8.85 18 55.40 21.50 18.20 12.35 22 54.30 16.45 18.25 9.107
値 74 11.29 7.54 ホ テ イ ア オ イ 池 ろ 過 前 ￨ 紙 ろ 過 ￨ 遠 泌 法I-'_'
"
"
"
1
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"
￨ミリポ穴 f.)U 'A1
ろ 過 1.02 1.97 1.33 0.93 2.62 2.48 1.43 0.70 3.35 2.70 1.45 0.42 5.70 3.63 1.57 1.13 2.85 2.28 1.67 1.63 4.22 3.35 1.58 1.65 4.06 3.92 3.40 1.48 2.47 2.25 0.52 0.02 4.18 2.43 2.27 0.45 4.93 3.03 2.88 2.12 1.05ザ
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ろ 過￨竺 り リ 包 1 11.10 5.12 2 20 70.4 20.5 14.0 4.74 3 27 44.2 21.6 16.2 7.33 4 1 23.3 12.8 5.6 10.44 16.88 5.78 5 4 17.8 16.1 15.6 7.99 10.22 5.55 6 8 25.6 10.6 10.8 8.67 9.33 4.22 4.10 7 11 59.0 27.7 13.9 9.0 6.75 9.39 5.78 4.57 8 15 38.6 21. 7 8.4 6.6 4.34 7.71 2.41 2.17 9 18 43.4 26.5 21.1 9.6 7.71 8.92 6.39 2.41 10十
」
25 43.4 19.7 14.3 8.0 9.13 7.24 6.39 2.51 値 14.5 9.8 8.65 9.99 5.6788 ホテイアオイ池によるラグーン池流出水の処理実験 (単位、勾
f
t
)
表 -3 -3 Alb・Nのろ過前および各種ろ過後の比較 回 測 定 ￨ ラ グ ー ン 池l
ホ テ イ ア オ イ 池 月日|ろ過前
|
紙ろ過
|
遠泌法
I
~ リポ五
|
ろ過前|紙ろ過|遠沈法 I~ リポ五
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ω 11.10 13 20 zl 12. 1 4 8 11 15 18 1.08 1.39 0.77 0.77 1.08 1.24 0.77 1.39 1.24 1.08 。 。 凸 ヨ 噌 ム d a 2 E 3 A U F h J h リ a 舎 の O ' A n d a a 胃 凸 習 の 必 噌 i F b 苛 ム nvsaY 6 4 5 4 5 5 3 5 4 4 n υ a a τ z u n U E O E O G O 唱 A ' A Z O 弓 ' 勾 L o o n d に J V O。
n u n u A U 0 0.•••.•..
2 4 1 & 噌 i 1 ‘ ， A 1 & 唱A R H n L 唱A 7 7 6 7 3 8 2 8 7 7 ヴ ' n ， e A 告 q s Q u n u a u n v ヴ，ヮ， -A U A U A U 凸 U A U ' i n v -A A U A U 0.31 0.15 0.46 0.62 0.46 0.31 0.31 0.31 0.31 0.46 0.15 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.15 0.31 0.31 訂 組 問 白 川 品 作 目 山 田 組 問 氾π
h u n v n リ 胃 ム 凸 U A u n u n U A V A U --A'・
4 唱 E A n‘ unhv 噌 Z '-・
1 4・
E A ' E -F H U 9 0 q a q o n v a a 宮 内 a n a q a 。 δ ι 喧 -A リ 凸 U A リ n U 凸 リ n u n U A U A リ A V 平 均 値I
4.97I
1伺I
1.08t 0剖 t0.6~L~竺L壬竺 I
0
空
」
表-4 ろ紙1枚当りのCOD値 (単位、均一COD/枚) 測 定 ￨ろ 紙1枚当 り の ろ 過 水 量 同 数2
O
.
t
t 州 t 1O
.
ω
o
0.124 2 0.247 0.148 3 0.247 0.148 4 0.000 0.198 5 0.124 0.099 6 0.124 0.124 7 0.000 0.124 8 0.124 0.124 9 0.000 0.124 10 0.247 0.148 平 均 値 0.111 0.136 においても値は小さくなる。しかし、ホテイアオイ池 の場合は、流出水の55が平均1
0
.
5
1
1
1
9
/
1
(
図-10)あ るにもかかわらず、 COD(表-3 - 2) の 場 合 、 紙 ろ過によるろ過後の値が9
.
拘置'1f
t
で あ る の に 対 レ て、ろ過前の値が8.65勾/
1
であり、その差1.3
4
1
1
1
9
/
1
だけろ過後の値が大きくなっている。 BOD.Alb-N の値はろ過前の方が大きい。それで、ろ紙からどの程 度のCODが溶出するかを見るため、 ろ紙 1枚につき 20.1および100.1の蒸溜水をろ過し、このろ過水のCO Dを測った。その結果は表 - 4のとうりである。使用 したろ紙は某社の定量用ろ紙である。同表からわかる ように、2
O
.
t
こした場合ろ紙1枚当り0
.
1
1
1
.
1
0
0
.
t
乙 した場合0.136切のCODを裕出する乙とがわかる。 ζ のように、ろ紙からCODが溶出する乙とがはっきり したので、これにかわる方法を検討する必要がでてき た。いずれの項についてみてもミリポアろ過の方が1 番値が小さく、遠沈法は中間にある。 COD値で比較 すると、ろ過前応対する割合は紙ろ過115.5%、遠洗 法65.5%、ミリポアろ過法51.2%となる (表 -3-2)。この結果からすると、ミリポアろ過による方法 が、より完全にろ過しているように思う。しかし、乙 こでは今回は遠沈法を採用した。その理由は、まず、 遠沈法には特別に大きな問題点はない。 ミリポアろ過 は秀れていると言われるが、まだ一般には普及してい ない。以上のこともあげられるが、ラグーン池 の 場 合、前述したミルクのポールが、ミリポアろ過の場 合、ろ紙孔径が小さい (0.45μm)ために、全部ろ紙 にひっかhってしまうことが考えられるからでもある (表ー6参照)。ミルクのボールは流入水の成分であ り55とは区別きれなければならないことはいうまで もない。 以上のζとから、遠沈法を採用することにした。遠流球大学理工学部紀要(工学篇)第15号.1978年 89 沈法の場合、 10月14日-12月25日の間しか測定してな
COD
(図-8).Alb-N
(図-9)等にはっきりと表 いので、乙の関の億だけしかろ過後の値は載せてない われている。期間は短いもので7
日間(COD.Alb-N
(図一7、 8、 9)。紙ろ過の値は全実験期聞にわた 等)、最も長いもので17日間(
B
O
D
)
続いている。 って一応は測定しであるので、期間中の変動その特性 しかし、 SS (図-11)には乙の過渡的現象は認めに を見るのに役立つと思われるので、その値もプロット くい。 しである。 次に実験期間中の水質の変動について考察する。降 次に流出水水質の変動について述べよう。まず、連 雨分布について、また、それが水質変動Ir.大きな影響 続運転開始直後のホテイアオイ池の過渡的現象につい をおよぼすであろうことについては前述しておいた。 て述べる。乙の乙とは、観察結果からもわかることを述 それで、降雨分布と対応させながら、水質変動につい ぺておいた。水質分析の結果からも、乙の過渡現象は てのべる。まず、最も強く降雨の影響をうけていると はっきりしている。ラグーン池の場合は培養期間中も 思われるラグーン流出水についてみていく。BOD.C
E
ルクを負荷していたので、乙れがはっきりしない。OD.Alb
-N
については、まず、ろ過前の値について ホテイアオイ池の場合、乙の初期の過渡現象は、 みることにする。まず、 10月23日の降雨のピークの影PH
(図ー5)、DO
(図-6)、BOD
(図ー7)、 響からみると、BOD.
COD. Alb-N
およびS5は、い'U) 3.0 2.0 1.0 15 z229 5 lZI
・
262 '316田]()1 1421 2i3 10 17 24I 8 152229 5 12 )9262 (daY') Jul AU8' S叩 tkt 山、 1ゐc j" 197~ 160 1<0 E 120 6百 的 100 制》 60 40 ヨ 』 19i6 Fig.lOFluctuation of clarity in effluents -0-ー Lagoons--4--Water hyacInthsPon品
ドch{lTInn_1 h'c~ls) 1522295 121926 2 !)1"2330 7 1421273 10 17 U 1 8 15 22却 51219262(day') Jul A噌 旬 、 Ocr :-10... Dec j:.n '. "'eb( mon 197~ 1:#;'; (rear". Fig.11 Fluctuation of suspended solids ずれもその値が極端に下り、それぞれの値は21.8.25.
0
(23日)、Alb-N
(1月5日)、BOD
(1月5日) 9.2.16および38.51119/t
となっている(それぞれの平 に表われている。乙のように一度に多量の降雨がある 均値は表-5
参照)0DO
も極端に下っている。透視 ときに、とくにラグーンのS5およびBOD.COD. A
l
b
度は7.4c.fr.上昇している。 -Nf乙大きな影響を与えていることを考えると、降雨 次に12月22日のピークめ罷響と思われるものが、 D によるS5の流失による影響が一番大きいのではない田 ホテイアオイ池によるラグーン池流出水の処理実験 かと恩われる。次11:.、 10月23日のピーク値を境K、降 雨の多い前半と少ない後半とを比較してみる。とのよ うな比較的長期間の降雨の分布の影響もラグーン流出 水にははっきりと表われている。まず、 PHについて みると、前半は多少パラツキが多い(雨の影響であろ うか)が、後半はや』安定している。 DOは非常にバ ラツキが大きいが全体として、前半から後半l乙移行す るにしたがって漸減している。次にSSはあきらかに 前半は低く、後半は高い。透視度はとくに前半が高い とはい〉がたい。 BODは前半の初期は高いが、 10月 23日まで漸減しているのは、やはり降雨の影響であろ う。また、後半は次第に増加しているが、乙れも降雨 が少ないためであろう。 CODも前半は低く、後半は 高くバラツキもある。
Alb-N
は前半や』低く、後半 や』高くパラツキがある。また、 1月末から 2月初め にかけて、しりあがりに高くなっている。乙の傾向はBODにも見られる。BOD，COD，
A
l
b
-N
のろ過後の傾向もやhろ過前と以ているが変動が緩慢になってい る。 以上ラグーンについて述べたが、ホテイアオイ池の 場合は、降雨の影響は更に緩慢になり、測定値そのも のも小さく、安定しているように見える。しかし、ホ テイアオイ池の場合もこまかく見るとやはり変動があ るが、それについては、次の平均的水質をみるなかで 考察しよう。 次に平均的水質についてのべよう。ラグ}ン池およ びホテイ，アオイ池流出水は変動するというζとを述べ たが、かりに平均をとるとすれば、その期間はど乙か らど乙までとすればよいであろうか。まず、初期の過 渡期は除外するのが妥当である。また、長期的な単調 な変動が認められる期間も除くべきであろう。いわい る定常状態の期間だけの平均値をとって、その装置の 効率等を比較するのが妥当であろう。 まず、ラグーンの場合、前述した過渡現象がはっき りしないこと、さらに、長期的変動については降雨と の関係で述べてきた。また実験の終りの段階にきて、 SS，BOD，
AIQ-N
等の測定値がしりあがりに急に上 昇してきたことも述べたが、乙のζとは水質悪化の傾 向とも受けとられ、定常状態をみるうえからも重要で ある。乙の実験をさらに継続していたら、水質は更に 悪化していたであろうことも十分考えられる。乙の乙 とは、ラグーンに対する負荷を過大にとったととから 十分に予想していた乙とである。以上、のべT
こζとと 観察結果を総合するとラグーン池には定常状態は存在 しないととは明らかである。 次K、ホテイアオイ池流出水について少し乙まかく 見る乙とにする。ホテイアオイ池流出水の場合は、全 体的lζ安定していると述べておいた。たしかに、降雨 のピーク値に対しでも大きな変動を示していない。 ホテイアオイ池の場合は、降雨その他の環境条件の 他K、水質が変動するラグーン流出水をうけているの で、ラグーン池水質と直接の関係がある。実は、乙の 変動するラグーン流出水を受けてホテイアオイ池がど のように対応するかを見るのが、この実験の目的であ る。乙のような意味から、ラグーン流出水と対応させ ながら、水質の変動を見ていき、定常状態について考 える。ことでも、 10月以前を前半、以後を後半とす る。まず、 PHについてみると前半や』バラツキがあ るが全体としてはよく安定している。バラツキは大き くはないが、その傾向はラグーンと以ている。 次l乙、 DOは頂部ではと乙ろどとろ、ある程度存在 しているが、 OK近い値が多い。底部は殆んど Oであ り、池内は嫌気性状態ではないかと思われる。次にAlb-N
は全体としてはラグーンよりは安定している が、中央附近がや』低く、実験の初期と終期l乙近ずく にしたがって、わずかながらグラフが上昇している。 とくに、 1月末以後の上昇が目立つ。 ζの傾向はBO D，CODにも見られる。さらにCODの場合は値そのも のも高くバラツキもや』大きい。次にSSも全体の傾向 はAlb-N
やBODと似ているが、中央附近i乙1つの山 がある。 次11:.、図示してないが、ホテイアオイ池からは実験 の後期にかけてNH4- Nが検出されている。 すなわ ち、 12月11日に0.31.25日に0.3，11976年1月19日にO. 31.26日に0.77，2月 2日に0.31mg/t
検出された。 以上の傾向を総合すると、変動自体は傾めて小さい が、その傾向はラグーン池とよく以ている。したがっ て、ホテイアオイ池はラグーン流出水の影響と同時に 降雨の影響もうけていることになる。それにしても、 全体としては、変動は小さいので、それを無視して、 流出水水質の平均値をだすζとは十分可能であると思 われる。ラグーン池については平均値をだす乙とは無 理があるとのべたが、ホテイアオイ池の流入水である ので、その除去率計算のためには、ラグーン流出水の 大まかな平均値が必要である。平均値の期間は初期の 過渡的変動を十分に考慮に入れて、 1975年8月22日以 降とした。平均値の値を表-51乙示す。￨司表Kはラグ ーン池除去率は示してない。それは除去率を計算した琉球大学理工学都紀要(工学篤)第15号.1978年 91 表-5 ラグーン池およびホテイアオイ池の流入・流出水水質の平均値 池
￨
ホテイアオイ池 測 定 項 目 滞 1 7f < 流 出 水 ￨ 諸 山 7f< 備 考ι
日
3
ーは弘
11一
一
一
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7.95 I 8.71 I 8.07 I ー *0日目の値は流入水 ^ ~^I
^ ^~I
を調整した当日の償」
旦
$1--一一 -一一二一1--型~_1__0.86
1← 一 一 二lDO(
切11) 一一一_I@_$I 二 =-1.一生空一￨一_Q_.Ol_1 一 二 一 3自自の値は調整し た流入水を貯留タンク に3日開放置したもの についての測定値 SS (1ItfI11) 一二￨一 二 ￨ 壁_.LJ_I0.5_1_ _ 9Q_~ _A___..m___1i:性￨一三￨一一二1_4ェ旦1
_3_ Q 且 主 ￨ ー BOD(1ItfI11) 場酔除去率の単位は%至理盟ーし」盆ェLI__J1~_.LI 一旦土土
2.85
1 9主.L
I 一一一一一 ろ過後￨一一一三一￨一 一二_I_10.1_1___1_.~1 84.3COD(1ItfI11) 五車喧
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85.旦~I_~主1_~I-~_7_._Qι| 型.4一日
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としても、降雨の希釈作用が大きいため、装置本来の 機能によるものとは考えられないからである。また、 流入水が O日目と 3日目では大きな差があり(表-5)、その間の変動をつかんでいないためである。ホ テイアオイ池内の水質も降雨の影響は受けているであ ろうが、しかし、ホテイアオイ池流出水の水質は、あ くまでもその流入水(ラグーン池流出)いかんによっ てきまるものと考えるのが妥当であろう。 し た が っ て、ラグーン流出水が悪化すれば、ホテイアオイ池流 出水もその影響をまともに受るであろうが、本実験の 実験期間に関する限り、ホテイアオイ池は、ラグーン 流出水の負荷 IL効率よく応答できたものと考えられ る。実験を更に長期間続行した場合、ど乙まで対応で きるか、底泥の蓄積fL対してはどうかなど今後の問題 があることもたl〆hである。以上の理由により主とし てラグ{ン流出;)<をうけたホテイアオイ池の水質、除 去効率等についf表-5により考察する。 まず、 PHのV均値はラグーン流出水(すなわち、 ホテイアオイ池流入水)の値が8.71、ホテイアオイ池 流出水が8.07であり、多少アルカイ側にある。次11:、DO
はラグーン池は頂部9.78、底部0.47で一応好気性 池としての機能を保っている。ホテイアオイ池は一応 の平均値は頂部で0.86、底部で0
.
0
1
11tf111
となってい る。しかし、図-6から分るように変動が大きく、頂 部でも Oまたはo
f乙近い値が多く、底部では殆んど 0 である。したがって、ホテイアオイ池は、嫌気性状態 であると見るのが妥当であろう。ラグーン池から持ち こまれるDO
がどれだけホテイアオイ池で残存するか は我々の興味の1つであったが、やはり、 ζれだけで は、ホテイアオイ池を好気性状態にもっていく乙とは 無理のようである。次fLSSはラグーン流出水で107.1、 ホテイアオイ池では1
0
.
5
11tf111
であり、ホテイアオイ 池のSS除去率は90.2%である。ラグーン池のSSは殆 んど藻類であろうと思われるが、ホテイアオイ池流出 水中のSSは生きた藻類ではないように思われる.そ れは、ホテイアオイ池流出水を汲み取って、すかして 見ても、水のけん濁物は全く緑色を呈していなかった からである。藻類濃度の高い槽にホテイアオイを4.5 箇ぽつんと浮べても藻類の勢いにおされて、ホテイア オイは繁殖できない。このホテイアオイを水面からひ きあげてみると根には無数の藻類が附着・している.ま た逆に、適度のホテイアオイを植えうけると、最初は 藻類も増殖するが、ホテイアオイが水面を覆うι
水面 の藻類は完全に水面から消えてしまう。日光不足のた めであろう。すなわち、いずれが優勢であるかによっ て、生存権がきまるようである。我々は以上のような 乙とを以前に観察している。それで、今回の実験の場 合、ホテイアオイが密集しているホテイアオイ池を3.92 ホテイアオイ池によるラグーン池流出水の処理実験 7日か』って通過する聞に藻類は死滅するのではない かと思われる。 ホテイアオイ池で藻類の除去が可能であるというこ とは、相反する2つの側面をもつものと考えられる。 1つは滋類の流出防止に役立つ乙とである。高濃度の 務類が放流水域i乙放流されるということは、その水域 の富栄養化、底泥の蓄積ひいては水質の悪化の要因と なる。もう1つの側面は、ホテイアオイ池でSSを除 去するという乙とは、池内にそれだけのSSを蓄積さ せる之いうととであり、底泥の処理処分を困難にし、 放置すれば、池内水質の悪化はまぬがれない。ホテイ アオイ池内のSSの蓄積還は
o
.
788kg-SS/m'・月とな る。実験の終期になってホテイアオイ池からNH4- N が検出された乙とは、この底泥の蓄積に関係があるか も知れない。今回は確めてないが、とにかく、底泥蓄 積およびその水質への影響については今後の大きな課 題の1っと考えている@次に、有機物質指標である
BOD
，COD
，Alb-N
について、 11頂をおって考察す。まず、
BOD
についてみ ると、ろ過前の値はラグーン流出水で42.4、ホテイア オイ池流出水で2.85mg/t
であり、その除去率は93.3 %である。s
s
の除去率が9
0
.
2
であるのでSS除去によ るBOD
の減少が大きいように考えられるが、かなら ずしもそうでない乙とが次のろ過後の除去率でわか る，すなわち、ろ過後の憶はラグーンで10.1、ホテイ アコ可イ世守1.5911g/t
であれ除去率は若干おちるが 84.3%である。 ζのととは、池内で有機物分解もかな り行われている乙とを示すものであろう。次ILCOD
の場~.猪数値は表 -5 に示す通りであるが、 BOD よ りは幾多?除去率はおち、出水濃度もいくらか高い。ろ 過前、ろ過後の傾向はBOD
と同じである。次に Alb-Nの場合に、COD
よりはわずかに除去率は高く、BO
D
之りは低い。乙の窒素除去にかなりの効果があると とが、乙のホテイアオイ池の特徴であろう。アンモニ ヲ栓窒については前述した通りであるが、亙硝酸、 硝 僚は検出されていない。 以上、有機質の徐去効率についてのべた。ラグーン 泊である程度安定化した後、ホテイアオイ池で更に上 記の除去率を示している乙とは大きな成果ではないか と思丸一蹴乙は処理が後にまわる程、除去効率はお ちると思われるからである。 ~t乙 ss 中の有機成分について考察する。表-51ζ おいて、ろ過前とろ過後の値の差は、 一応s
s
中 の 成 分と見なすζと抗できる。あるいは、ろ過後の値を溶 解性成分と見なせば、上記の差は非容解性成分とな る。乙のろ過前後の差をろ過前の値で割った割合が表 -6中のSS中の成分である。また、乙の差を S5(表 - 5)の値で割ったのがs
s
当りの成分である。 表-6 非溶解性成分 SS当りの成分 (%) (ppm/ppm.SS) フBOD
76.2 0.3∞
ゲ ンCOD
69.3 0.292 池A
l
b
.
N
77.2 国四..0.032 ホイBOD
44.2 0.120 テ池 イCOD
30.8 0.208 ア オA
l
b
-
N
37.2 0.018' まず、 SS中の成分についてみると、ラグーンの場 合、Alb-N
が77.2%で最も高く、COD
が69.3%で最 も低い。とれらの数値は大変に高い値のように思う。 ζのととは、図-7.8.9からも、ろ過前とろ過後の ひらきが大きい乙とからもわかる。それに比べて、ホ テイアオイ池の場合は、 30.8%~37.2% の範囲にあ り、ラグーン池の半分強に相当する。乙のととは、ラ グーン池はS5濃度がホテイアオイ池より、はるかに 高いから、ある意味で当然であろう。ととろが、次の 5S当りの成分を比較してみよう。ラグーンの場合、 BOD
が最も高く0.，
3∞
Alb-N
は最も低く0.032である のに対して、ホテイアオイ池の場合は、COD
が最も 高く0.208、Alb-N
が最も低<0.018である。 ζの値 もホテイアオイ池の場合、平均して、ラグーン池の半 分強になる。乙のζとは、ホテイアオイ池のSSはよ り分解をうけ、有機成分が低いことを示すものと思わ れる。とのことは、ラグーン池のS5には前述したミ ルクのポールが含まれていて、それがSS中の有機成 分を高めている1つの要因であることを示すものとも 受けとれる。また逆11:、ホテイアオイ池流出水中の SSは無機成分や藻類の死がいが多いζとも考えられ る。3
.
3
ホテイア才イ池でミルク溶液を直接処理した 場合との比較 はしがきでのべたように、我々はホテイアオイ池に 直接ミルク溶液を按入して、実験を行った(文献2)。93 てもDOは回復しなかったわけである。次に、 SSは前 回は0.0であったのに対して今回は10.5mg/t流出して いる。前回は流入水KSSが合まれていなかった乙と もあるが、それにしても、 1年あまり運転を継続しで も殆んどSSが出なかったことは、?也の清澄作用が大 きいからだと思われる。今回もSSの除去には期 待 し ていたが、やはり、完全には除去できなかった。次に CODは前回4.30であるのに対して、今回は7.06mg/
t
である。 Alb-Nも同様に前回の方がよい結果を示し ている。 乙の2つの有機質指標が今回高くなグっている のは、おそらく、滞留時闘の差によるものであろう。 以と、簡単l乙比較を行ってきたが、ラグーン池を組 合せるζとによって、どのような改善が行われたであ ろうか。 DOの改善は殆んどなく、かえって池内にも 流出水にも SSをもち乙んで、水質を悪化させている ようにも見える。しかし、 有機質の除去については、 滞留時聞を18日から7.7まで短縮するζとが可能であ るζとを示唆しているようにも見える。逆に滞留時聞 を大巾に大きくしても有機質は完全には除去しえない 乙とをも示唆している。 琉球大学理工学部紀要 (工学:篤)第15号.1978年 ζの前回の実験結果と今回の実験におけるホテイアオ イ池における結栄とを比較してみたいと思う。今回の 実験の目的は、 乙の比較にあるといってもよい。 表一 7は、その比較のための表である。 ￨司表でホテイアオ イ池_tti-独の場合とあるのは、すなわち、 前回の実験結 果である。 実験の方法は今回と殆んど同じであるが、 流入水の流入のみ.法は前回は連続流ではなく、間欠的 I ζ2AK1恒￨投入しである。また、ラグーンと組合せ た場合とあるのは、今回￨のホテイアオイ池をさす。比 較の万法は色々あると!芯われるが、池の総面積が同じ の場合、ホテイアオイ池単独にするか、または、ラグ ーン池とm
介せた方が効本はあがるのかどうか、有利 なのか不利なのかミ与を比較する方法もあると思われ る。乙の場合は、 今同の実験の負荷計算には、ラグー ン池の1m債を合せた総lffi積を考え、また、流入水は原 水(ラグーン流入水)を考えるべきであろう。滞留時 間についても同様である。表一7の数値は乙のような 数値である。また、備考にホテイアオイ池だけの負荷 およびR
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併時間も記入しておいた。l
司表 tζ示 すよう に、前回と今1
0
とでは条件は同じではない。 前回に比 較すると今回はかなり，
:'j:負荷にしてある。滞留時間も 前向18.06f
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1
して、 今同は7.7日であり、かなり短3
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4
ホテイアオイの除去量 今回の実験におけるホテイアオイ除去量密凶 ~12に 示す。ホテイアオイ池を一定条件l己保つためには、増 加したホテイアオイを時々除去する必要がある。除去 処理成縞の比較 ホユィァ￨ラクーJL
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0.0I
10.45I
ホテイア 一一一 i一一-=-I~←"--1オイ池単 l E O D (川 ) !4.30!7.06!問 Alb.N(勾/l) P H 3(Jj の方法は、観察により、池一面にホテイアオイが密 集して、周囲にはみだしたと思われる時期に、池の両 ホテイアオイの除去量 1~-12 0.35 1 0.51 い。乙のような条件のもとで大まかな比較を行ってみ る。 まず、 PHは前回7.11で巾性に近い値であるが、 今聞は8.07で、 いく分アルカリ側にある。 今回、幾分 寓いのはラグーン流出水を受けいれているからであろ う。 DOは、 表一7のi也は頂部の{直であるが、いずれ の場合も殆んど0'乙近い。 2とか2.5とかという数字 があるが、乙れは実験初期の値である。したがって、 いずれの場合も鎌気性状 態である。ラグーン池を通し94 ホテイアオイ池によるラグーン池流出水の処理実験 端から約 1/4づっ手で除去した。したがって、池の 真中の 112量だけ残るようにした。除去したホテイ アオイは、板の上に乗せ約30分間放置し、水を切った 後計量した。計量した値の中には枯れた下葉、老化し た根および根lζ付着した種々の微小結子も合まれ、 純 生産量とは異るので、ζ乙では除去最と呼ぶ乙とにし た。図-12から平均の除去量を求めるとおおよそ8.98 kg/nl・月となる。前回の値は7.46kg/rrf・月 で あ っ T。こ ホテイアオイの繁殖プJは極めて旺盛であり、21きに なる日数は、下水中では6.2日であるという報告もあ る(文献3)。乙のように繁殖力が庇軍基であるという ことは、水中から無機化した物質の除去という面から は好都合であろうが、除去したホテイアオイは処環ま たは処分する必要があり、また、乙のホテイアオイの 増加量は光合成により水系以外からもち乙まれたもの が大部分であり、 問題があることを前に指摘しておい た(文献2)。河川やダムにホテイアオイが自生し、 水流を停滞させ、 DOを減少させ、水質を悪化させる というととで、嘉手納村比謝川その他で、乙のホテイ アオイを一掃するのに多額の費用を要したという報道 もみた。また、米国でもかなりの地域に乙のホテイア オイが分布し、ある地主主で、その除去に莫大な費用を かけたという報告もある。このように、ホテイアオイ は、その旺盛な繁殖力放に環境保全面から、ある場合 は、 好しくない守字在でしかないのである。 一般には、 むしろ、その印象が強いように思われる。貯水池にホ テイアオイが異常繁殖し、政宣すれば、枯れた下葉や 根が魔敗し水質悪化をきたすことは当然であろう。貯 氷池に藻類が異常繁殖した場合とよく似ている。 務類も廃水処理I乙)貞献しているのであるから、ホテ イアオイになんらかの浄化能力があるとすれば、マイ ナスの面をカバーする乙とも可能ではないかとも考え られる。それには、 適切な維持管理を行い、新陳代謝 をよくする必要があるζとはいうまでもない。 4.まとめ 今回の実験結果の主なるものを筒条書l乙あげるとと もに、以上で述べえなかったこと、今後の問題点など についてまとめてみる。 1 )ラグーン流出水の流入でホテイアオイの生長は 促進され、ホテイアオイはよく適応していた。 冬 場 は、前回同様、葉がい縮し伸びず枯葉が多かったが、 これは、ある程度の有機物負荷による適応粗害がある からかも知れない。装置が狭いための影響というとと も考えられる。 2)ホテイアオイ池の
