CN102219301A - 着色废水处理方法及用于该方法的着色废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供着色废水处理方法及用于该方法的着色废水处理装置，所述处理方法不使用用于负载微生物的固定化载体，工序简单，不需要额外的成本，且能在短时间内有效地对着色废水中所含的着色物质进行脱色处理。该方法将用于进行使着色物质分解菌增殖的需氧处理的需氧处理槽与用于进行通过该着色物质分解菌使着色物质分解的厌氧处理的厌氧处理槽组合，为了保持需氧处理槽的需氧性气氛，进行以需氧处理槽的每1m³容量计供给0.05～0.21m³/分钟空气的曝气处理，并且，流入需氧处理槽的被处理水的流入量W(L/小时)、需氧处理槽的容量X(L)及厌氧处理槽的容量Y(L)之间满足式(1)X/W≥1.1和式(2)2X≤Y≤4X的关系。

Description

着色废水处理方法及用于该方法的着色废水处理装置

技术领域

本发明涉及用于对着色废水中所含的着色物质进行脱色处理的着色废水处理方法及用于该方法的着色废水处理装置。

背景技术

在生产工厂的废水中存在大量着色物。其中，纤维染色工厂的废水中含有大量的染料等着色物质。一般来说，纤维染色工厂的废水是来自精练工序、染色工序及加工工序的废水的混合物，含有大量化学物质。由此可知，纤维染色工厂的废水是表示环境负荷的化学耗氧量(COD)和生物耗氧量(BOD)高的废水。因此，一直以来，纤维染色工厂的废水经过组合有凝聚沉淀处理、加压上浮处理及活性污泥处理等的废水处理工序进行处理后，作为排放水从纤维染色工厂排出。

但是，纤维染色工厂的废水中所含的染料，即使在低浓度下着色度也高，并且为可溶性物质，因而被认为是最难进行脱色处理的物质。因此，在以往的废水处理工序中，这些染料的脱色非常困难，从纤维染色工厂排放的着色的排放水所导致的环境污染成为问题。例如，在和歌山市平成3年(1991年)10月制定的“和歌山市排放水的颜色等限制条例”中，要求从生产工厂的排放口排放的排放水的着色度为120以下，平均为80。在此，着色度80是指将排放水稀释至80倍时具有与蒸馏水同等的透明度。

针对上述问题，下述专利文献1中提出了一种着色排水的脱色处理方法及其处理装置，所述方法中，使用了具有消除或减少由偶氮类染料引起的着色的能力的微生物。

专利文献1：日本专利第2998055号公报

发明内容

但是，上述专利文献1所述的方法及装置中，必须使用负载有上述微生物的固定化载体，例如活性炭、多孔陶瓷、硅胶、玻璃珠、纤维素发泡体等。这样，如果使用固定化载体，则存在用于在该固定化载体上负载微生物的工序复杂的问题。另外，存在固定化载体等额外地花费成本的问题。并且，上述方法及装置中，由于使用充填了负载有上述微生物的固定化载体的柱子，因此，着色排水的脱色需要长时间，存在不能有效地将着色物质脱色的问题。

因此，本发明的目的在于，应对上述各种问题，提供一种着色废水处理方法，其中，不使用用于负载微生物的固定化载体，工序简单，不需要额外的成本，并且能够在短时间内有效地对着色废水中所含的着色物质进行脱色处理。另外，本发明的目的还在于提供用于上述着色废水处理方法的着色废水处理装置。

为了解决上述课题，本发明人进行了深入研究，结果发现，利用上述专利文献1所使用的微生物中特定的一种，将需氧处理工序与厌氧处理工序组合，在所述需氧处理工序中，进行被处理水中的空气排出量在预定范围内的曝气处理使上述微生物增殖，在所述厌氧处理工序中，通过该微生物将着色物质脱色，另外，使这些需氧处理槽的容量与厌氧处理槽的容量的比率在一定的范围内，并且调节被处理水向需氧处理槽的流入量，由此，能够在短时间内有效地对着色废水中所含的着色物质进行脱色处理，从而完成了本发明。

即，根据本发明的第一方面，本发明为一种着色废水处理方法，将需氧处理槽与厌氧处理槽组合，对着色废水中所含的着色物质进行脱色处理，其特征在于，包括：

需氧处理工序，在上述需氧处理槽中，进行下述需氧处理：将含 有上述着色废水、且从外部流入的被处理水设为需氧性气氛，使着色物质分解菌在该被处理水中增殖；和

厌氧处理工序，在该需氧处理工序后在上述厌氧处理槽中，进行下述厌氧处理：将从上述需氧处理槽流入的上述被处理水设为厌氧性气氛，使上述着色物质在该被处理水中通过上述着色物质分解菌分解，

上述着色物质分解菌为芽孢杆菌(Bacillus)属的芽孢杆菌OY1-2(Bacillus OY1-2)(FERM BP-5261)，

上述需氧处理工序中，为了保持上述需氧处理槽内的需氧性气氛，进行向上述需氧处理槽内供给空气的曝气处理，

该曝气处理的空气排出量以上述需氧处理槽的每1m³容量计，在0.05～0.21m³/分钟的范围内，

流入上述需氧处理槽中的被处理水的单位时间的流入量W(L/小时)、上述需氧处理槽的容量X(L)及上述厌氧处理槽的容量Y(L)的关系满足下述式(1)和式(2)，

X/W≥1.1   …(1)

2X≤Y≤4X  …(2)。

根据上述构成，对含有着色废水的被处理水进行处理时，首先，在需氧处理工序中，进行使着色物质分解菌芽孢杆菌OY1-2(FERM BP-5261)增殖的需氧处理。此时，为了保持需氧处理槽内的需氧性气氛而进行曝气处理。通过使该曝气处理的空气排出量以需氧处理槽的每1m³容量计在0.05～0.21m³/分钟的范围内，可以将被处理水的溶解氧量(DO)保持在预定的范围内(如后所述)。由此，在需氧处理工序中，可以在短时间内有效地进行上述着色物质分解菌的增殖。

另外，通过使流入需氧处理槽中的被处理水的流入量W与需氧处理槽的容量X的关系满足式(1)，可以充分确保被处理水在需氧处理槽中的停留时间为1.1小时以上。由此，需氧处理工序中，可以在短时间内有效地进行上述着色物质分解菌的增殖。

接着，在厌氧处理工序中，进行通过上述着色物质分解菌将被处理水中的着色物质分解的厌氧处理。此时，通过使流入需氧处理槽中的被处理水的流入量W与需氧处理槽的容量X的关系满足式(1)，并且使需氧处理槽的容量X与厌氧处理槽的容量Y的关系满足式(2)，可以保持厌氧处理槽内的厌氧性气氛，并充分确保被处理水在厌氧处理槽中的停留时间。由此，在厌氧处理工序中，可以在短时间内有效地进行着色物质的脱色。

由此，在本发明的第一方面的发明中，可以提供一种着色废水处理方法，其中，不使用用于负载微生物的固定化载体，工序简单，不需要额外的成本，并且能够在短时间内有效地对着色废水中所含的着色物质进行脱色处理。

另外，根据本发明的第二方面，本发明为第一方面所述的着色废水处理方法，其特征在于，

上述厌氧处理工序中，上述厌氧处理槽中的被处理水的氧化还原电位(ORP)在-280～-400mV的范围内。

根据上述构成，通过将厌氧处理槽中的被处理水的氧化还原电位(ORP)调节至-280～-400mV的范围内，可以促进上述着色物质分解菌对着色物质的分解。由此，在厌氧处理工序中，可以在短时间内有效地进行着色物质的脱色。由此，在本发明第二方面的发明中，可以进一步实现与第一方面的发明同样的作用效果。

另外，根据本发明的第三方面，本发明为第一方面或第二方面所述的着色废水处理方法，其特征在于，

上述需氧处理工序中，将上述厌氧处理工序后从上述厌氧处理槽排出的被处理水的一部分作为流入上述需氧处理槽中的被处理水的一部分回送到上述需氧处理槽中，

流入上述需氧处理槽中的被处理水的上述流入量W(L/小时)、与该 被处理水中含有的上述着色废水的流入量Z(L/小时)的关系满足下述式(3)，

W≤1.4Z  …(3)。

根据上述构成，将从厌氧处理槽排出的被处理水的一部分回送到需氧处理槽中。通过该回送，使通过厌氧处理槽中着色物质的分解而被驯化的上述着色物质分解菌返回到需氧处理槽中。由此，在需氧处理槽中，可以实现着色物质的分解效果优良的上述着色物质分解菌的增殖。此时，通过使流入需氧处理槽中的被处理水的流入量W与该被处理水中含有的着色废水的流入量Z的关系满足式(3)，在本发明第三方面的发明中，可以进一步实现与第一方面或第二方面的发明同样的作用效果。

另外，根据本发明的第四方面，本发明为一种着色废水处理装置，用于对着色废水中所含的着色物质进行脱色处理，其特征在于，具备：

需氧处理槽，用于进行下述需氧处理：将含有上述着色废水、且从外部流入的被处理水设为需氧性气氛，使着色物质分解菌在该被处理水中增殖；和

厌氧处理槽，连接设置在该需氧处理槽的下游部，并用于进行下述厌氧处理：将从上述需氧处理槽流入的上述被处理水设为厌氧性气氛，使上述着色物质在该被处理水中通过上述着色物质分解菌分解，

上述着色物质分解菌为芽孢杆菌(Bacillus)属的芽孢杆菌OY1-2(FERM BP-5261)，

上述需氧处理槽具备向其内部供给空气的曝气单元，

该曝气单元以上述需氧处理槽的每1m³容量计，具有0.05～0.21m³/分钟范围内的空气排出量，

流入上述需氧处理槽中的被处理水的单位时间的流入量W(L/小时)、上述需氧处理槽的容量X(L)及上述厌氧处理槽的容量Y(L)的关系满足下述式(4)和式(5)，

X/W≥1.1…(4)

2X≤Y≤4X  …(5)。

根据上述构成，首先，在位于上游部的需氧处理槽中，进行使着色物质分解菌芽孢杆菌OY1-2(FERM BP-5261)增殖的需氧处理。此时，通过使从需氧处理槽所具备的曝气单元排出的空气排出量以需氧处理槽的每1m³容量计在0.05～0.21m³/分钟的范围内，可以将被处理水的溶解氧量(DO)保持在预定的范围内(如后所述)。由此，在需氧处理槽中，可以在短时间内有效地进行上述着色物质分解菌的增殖。

另外，通过使流入需氧处理槽中的被处理水的流入量W与需氧处理槽的容量X的关系满足式(4)，可以充分确保被处理水在需氧处理槽中的停留时间为1.1小时以上。由此，在需氧处理槽中，可以在短时间内有效地进行上述着色物质分解菌的增殖。

接着，在位于下游部的厌氧处理槽中，进行通过上述着色物质分解菌将被处理水中的着色物质分解的厌氧处理。此时，通过使流入需氧处理槽中的被处理水的流入量W与需氧处理槽的容量X的关系满足式(4)、并且使需氧处理槽的容量X与厌氧处理槽的容量Y的关系满足式(5)，可以保持厌氧处理槽内的厌氧性气氛，并且充分确保被处理水在厌氧处理槽中的停留时间。由此，在厌氧处理槽中，可以在短时间内有效地进行着色物质的脱色。

由此，在本发明的第四方面的发明中，可以提供一种着色废水处理装置，其中，不使用用于负载微生物的固定化载体，工序简单，不需要额外的成本，并且能够在短时间内有效地对着色废水中所含的着色物质进行脱色处理。

另外，根据本发明的第五方面，本发明为第四方面所述的着色废水处理装置，其特征在于，

具备回送单元，将从上述厌氧处理槽排出的被处理水的一部分作 为流入上述需氧处理槽中的被处理水的一部分回送到上述需氧处理槽中，

该回送单元以流入上述需氧处理槽中的被处理水的上述流入量W(L/小时)与该被处理水中含有的上述着色废水的流入量Z(L/小时)的关系满足下述式(6)的方式从上述厌氧处理槽回送上述被处理水，

W≤1.4Z  …(6)。

根据上述构成，通过回送单元将从厌氧处理槽排出的被处理水的一部分回送到需氧处理槽中。通过该回送，将通过厌氧处理槽中着色物质的分解而被驯化的上述着色物质分解菌送回到需氧处理槽中。由此，在需氧处理槽中，可以实现着色物质的分解效果优良的上述着色物质分解菌的增殖。此时，通过使流入需氧处理槽中的被处理水的流入量W与该被处理水中含有的着色废水的流入量Z的关系满足式(6)，在本发明的第五方面的发明中，可以进一步实现与本发明的第四方面的发明同样的作用效果。

附图说明

图1是表示本发明的着色废水处理装置的一个实施方式的示意图。

图2是表示实施例1～3中需氧处理槽每1m³的空气排出量与脱色率的关系的关系图。

图3是表示实施例1～3中需氧处理槽每1m³的空气排出量与需氧处理槽的溶解氧量(DO)的关系的关系图。

图4是表示实施例2及4～6中需氧处理槽的停留时间与脱色率的关系的关系图。

标记说明

A…着色废水处理装置、B…pH调节槽、C…需氧处理槽、D…厌氧处理槽、E…曝气装置、1、2…废水供给配管、3…被处理水回送配管、4、5…被处理水供给配管、6…排放水排出配管。

具体实施方式

本实施方式使用本发明的着色废水处理方法及用于该方法的着色废水处理装置，进行纤维染色废水的脱色处理。

一般来说，纤维染色废水如上所述是来自精练工序、染色工序及加工工序的废水的混合物，含有大量化学物质。例如，从精练工序中排放出聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、淀粉等上浆剂、苛性钠、氧化剂、酶、各种表面活性剂等退浆剂或精练剂。从染色工序中排放出反应性染料、分散染料、酸性染料等在纤维的染色中未被利用完的各种染料、各种无机盐类、尿素等氮化物、各种表面活性剂等染色助剂或洗涤剂。另外，从加工工序中排放出各种油剂、热固性树脂、热塑性树脂等各种加工剂。

另外，本实施方式是对纤维染色废水进行脱色处理以降低其着色度。由此，本实施方式可以实现纤维染色废水所含的各种物质中、特别是染料的脱色处理。在此，纤维染色废水含有各种类别的染料，这些染料中有单偶氮类、多偶氮类、蒽醌类、酞菁类、甲臜类或二 

嗪类等各种染料。另外，纤维染色废水含有各种类别的染料，或者，即使含有同一类别的染料也是具有各种色调及结构的多种染料。

另一方面，本发明中使用属于芽孢杆菌属(BaciIIus属)的BacillusOY1-2(FERM BP-5261)(以下称为“芽孢杆菌OY1-2”)作为着色物质分解菌。该芽孢杆菌OY1-2如上所述，在上述专利文献1中，被列举为具有消除或减少偶氮类染料引起的着色的能力的微生物之一。该芽孢杆菌OY1-2在平成4年(1992年)8月20日保藏于日本通产省工业技术院微生物工业技术研究所(保藏编号：FERM P-13118)，之后，在平成7年(1995年)10月16日于日本通商产业省工业技术院生命工学工业技术研究所(现为日本经产省产业技术综合研究所特许生物保藏中心，地址为日本茨城县筑波市)由原保藏转为布达佩斯条约下的国际保藏(保藏编号：FERM BP-5261)。

根据上述专利文献1，认为该芽孢杆菌OY1-2对偶氮类染料显示出强活性。但是，如上所述，纤维染色废水含有各种类别且各种结构的染料，不能仅以偶氮类染料为对象。在此，芽孢杆菌OY1-2是芽孢杆菌的一个菌株，与其它微生物同样，对于偶氮类染料以外的其它染料或染料以外的其它有机物质也具有通常的活性。本发明中，采用芽孢杆菌OY1-2，由此，不是特别仅以偶氮类染料为对象，而是分解各种类别且各种结构的染料或其它有机物质，结果确认，纤维染色废水的脱色处理可以实际应用。

以下，使用附图对本实施方式进行说明。图1中，着色废水处理装置A具备pH调节槽B、需氧处理槽C和厌氧处理槽D。pH调节槽B在内部停留经由废水供给配管1而供给的着色废水，该着色废水的pH值优选调节为pH＝5～8、更优选调节为pH＝7～8。另外，该pH调节槽B中，将着色废水的温度调节为适合芽孢杆菌OY1-2增殖的温度、优选30～40℃。由此，可以持续有效地进行需氧处理槽C中的芽孢杆菌OY1-2的增殖以及厌氧处理槽D中的着色物质的脱色。

需氧处理槽C经由废水供给配管2从pH调节槽接受着色废水的供给。此时，可以使在厌氧处理槽D中进行厌氧处理后的被处理水(含有厌氧污泥)的一部分经由被处理水回送配管3与废水供给配管2的着色废水合流。通过该回送，使经由被处理水供给配管4供给到需氧处理槽C中的被处理水，与经由废水供给配管2供给的着色废水及经由被处理水回送配管3回送的被处理水混合。另外，不进行在厌氧处理槽D中经过厌氧处理后的被处理水的回送的情况下，供给到需氧处理槽C中的被处理水仅为经由废水供给配管2及被处理水供给配管4供给的着色废水。关于该排放水的回送，在后面详细说明。

然后，使经由被处理水供给配管4供给的被处理水停留在需氧处理槽C的内部，进行用于使芽孢杆菌OY1-2增殖的被处理水的需氧处理。在此，需氧处理槽C的被处理水含有芽孢杆菌OY1-2。该芽孢杆菌OY1-2 在适当的需氧性气氛中良好地增殖，以与厌氧性气氛相比约10倍的速度增殖。

在此，着色废水处理装置A连续运转，在需氧处理槽C中芽孢杆菌OY1-2总是在反复增殖。因此，只要仅在着色废水处理装置A的运转开始初期在需氧处理槽C中投入预定量的芽孢杆菌OY1-2的菌种，则之后原则上不需要追加投入芽孢杆菌OY1-2。另外，在从厌氧处理槽D回送被处理水的情况下，会在需氧处理槽C中进一步投入通过厌氧处理而被驯化的芽孢杆菌OY1-2。

另外，由于需氧处理槽C中停留的被处理水含有大量有机物质，因此其化学耗氧量(以下称为“COD”)和生物耗氧量(以下称为“BOD”)高，直接使用时不能使芽孢杆菌OY1-2良好地增殖。因此，需氧处理槽C具有曝气装置E。该曝气装置E向需氧处理槽C中停留的被处理水供给适当量的空气，保持该被处理水的需氧性气氛。本实施方式中采用的曝气装置E，可以是通常的废水处理装置中使用的曝气装置。

这样，曝气装置E向需氧处理槽C中停留的被处理水供给空气，从而实现芽孢杆菌OY1-2的增殖。从该曝气装置E向需氧处理槽C供给的空气的排出量，以需氧处理槽C的每1m³容量计，在0.05～0.21m³/分钟的范围内。由此，可以将需氧处理槽C中停留的被处理水中的溶解氧量(以下称为“DO”)调节为不超过2mg/L的量。

空气排出量少于0.05m³/分钟时，不能确保芽孢杆菌OY1-2的增殖所需的氧量，芽孢杆菌OY1-2的增殖受到抑制。由此，被处理水中的芽孢杆菌OY1-2的菌数减少，芽孢杆菌OY1-2的增殖所消耗的氧量减少。因此，被处理水中的DO反而上升，超过2mg/L。相反，空气排出量多于0.2m³/分钟时，DO变得非常高，从需氧处理槽C流入厌氧处理槽D中的空气量增多。因此，在上述任意一种情况下，都不能充分保持厌氧处理槽D的厌氧气氛，妨碍脱色处理。

另外，为了有效地进行需氧处理槽C中的芽孢杆菌OY1-2的增殖，对从曝气装置E排出的空气排出量进行调节并且确保被处理水在需氧处理槽C中的停留时间是很重要的。在此，经由被处理水供给配管4供给到需氧处理槽C中的被处理水的流入量W(L/小时)与需氧处理槽C的容量X(L)，如上所述，需要存在式(1)的关系。

X/W≥1.1…(1)

通过满足该式(1)的关系，可以使被处理水在需氧处理槽C中的停留时间为至少1.1小时以上的时间。由此，可以充分确保被处理水在需氧处理槽C中的停留时间，从而在短时间内有效地进行芽孢杆菌OY1-2的增殖。

将经由被处理水供给配管5供给的被处理水停留在厌氧处理槽D的内部，并隔绝空气对其内部停留的被处理水进行厌氧处理。在此，经由被处理水供给配管5供给的被处理水的流入量，与经由被处理水供给配管4供给到需氧处理槽C中的被处理水的流入量W(L/小时)相同。

在此，厌氧处理槽D的被处理水含有大量在需氧处理槽C中增殖的芽孢杆菌OY1-2。该芽孢杆菌OY1-2在厌氧性气氛中如上所述增殖受到抑制，相反地旺盛地进行着色物质的脱色。另外，从需氧处理槽C流入的被处理水，其DO被调节为2mg/L以下。因此，该被处理水流入厌氧处理槽D时，可以迅速地转换为厌氧性气氛。

另外，为了有效地进行厌氧处理槽D中的着色物质的脱色，确保被处理水在厌氧处理槽D中的停留时间是很重要的。在此，经由被处理水供给配管5供给到厌氧处理槽D中的被处理水的流入量，如上所述，与供给到需氧处理槽C中的被处理水的流入量W(L/小时)相同，另外，需氧处理槽C的容量X(L)与厌氧处理槽D的容量Y(L)，如上所述，需要存 在式(2)的关系。

2X≤Y≤4X  …(2)

通过满足该式(2)的关系，厌氧处理槽D的容量Y会达到需氧处理槽C的容量X的2倍～4倍的大小。此外，根据上述式(1)的关系，可以使被处理水在厌氧处理槽D中的停留时间在2.2小时～4.4小时的范围内。由此，可以充分确保被处理水在厌氧处理槽D中的停留时间，从而可以在短时间内有效地进行着色物质的脱色。

厌氧处理槽D的容量Y比需氧处理槽C的容量X的2倍小时，不能充分确保被处理水在厌氧处理槽D中的停留时间，被处理水在着色物质的脱色不充分的状态下排放出去。相反，厌氧处理槽D的容量Y比需氧处理槽C的容量X的4倍大时，在厌氧处理槽D中的停留时间延长而产生过度的厌氧状态，另外，厌氧处理槽D变得非常大，从而设备费用增大。

另外，只要需氧处理槽C和厌氧处理槽D均满足上述式(1)和式(2)，则可以由单槽构成，或者也可以由多槽构成。一般而言，在由多槽构成的情况下，不易受到流入的被处理水的流量的变动等外部因素的影响。图1所示的着色废水处理装置A具有如下构成：需氧处理槽C为单槽，厌氧处理槽D为双槽。

另外，为了有效地进行厌氧处理槽D中的着色物质的脱色，优选将厌氧处理槽D的被处理水的氧化还原电位(以下称为“ORP”)调节到-280～-400mV的范围内。ORP大于-280mV时(ORP＞-280)，有时不能确保脱色所需的芽孢杆菌OY1-2的菌数，脱色处理的速度变慢。相反，ORP小于-400mV时(-400＞ORP)，容易生成硫酸还原菌，有时会妨碍脱色处理，另外，有时会出现由于硫化氢或硫酸的生成而引起金属等腐蚀的问题。

这样，在厌氧处理槽D中进行厌氧处理后的被处理水作为排放水，经由排放水排出配管6排出到着色废水处理装置A的外部。此时，在厌氧处理槽D中进行厌氧处理后的被处理水的一部分，如上所述，经由与厌氧处理槽D连接的被处理水回送配管3及被处理水供给配管4回送到需氧处理槽C中。

将在厌氧处理槽D中进行厌氧处理后的被处理水的一部分回送到需氧处理槽C中的理由如下所述：进行需氧处理及厌氧处理后的被处理水含有大量的厌氧污泥。该厌氧污泥中，含有大量芽孢杆菌OY1-2和由该菌分解的大量有机物质。因此，通过被处理水的回送，使在厌氧处理槽D中通过着色物质的分解而被驯化的芽孢杆菌OY1-2返回到需氧处理槽C中。由此，在需氧处理槽C中，可以实现着色物质的分解效果优良的芽孢杆菌OY1-2的增殖。

另外，被处理水中所含的各种有机物质，在需氧处理槽C及厌氧处理槽D中被分解，分子量变小，这些有机物质在回送到的需氧处理槽C中作为芽孢杆菌OY1-2的营养成分有效地发挥作用，促进芽孢杆菌OY1-2的增殖。

在此，经由被处理水回送配管3从厌氧处理槽D回送到需氧处理槽C中的被处理水的回送量，优选为不超过经由废水供给配管2从pH调节槽B供给到需氧处理槽C中的着色废水的流入量Z(L/小时)的40％的量。即，经由被处理水供给配管4供给到需氧处理槽C中的被处理水的流入量W(L/小时)与着色废水的流入量Z(L/小时)，如上所述优选存在式(3)的关系。

W≤1.4Z  …(3)

通过满足该式(3)的关系，可以使着色物质的分解效果优良的芽孢杆菌OY1-2有效地增殖。由此，在着色废水处理装置A中，可以在短时 间内有效地进行着色物质的脱色。

被处理水的回送量超过着色废水的流入量Z的40％时(W＞1.4Z)，流入需氧处理槽C中的被处理水的量增多，另外，被处理水中的着色物质的量减少，着色废水处理装置A的脱色效率变差。另外，不进行在厌氧处理槽D中经过厌氧处理后的被处理水的回送时，供给到需氧处理槽C中的被处理水的流入量W与着色废水的流入量Z相同，即W＝Z。

[实施例1]

下面，将上述实施方式中构成的着色废水处理装置A设置在纤维染色工厂中，使用该工厂实际的染色废水(以下称为“原水”)，确认着色废水的脱色效果。

(实施例1～3)

在着色废水处理装置A中，使pH调节槽B的容量为40L、需氧处理槽C的容量为40L、厌氧处理槽D的容量为160L，pH调节槽B中，将原水的pH调节为7～8、水温调节为30℃。

实施例1～3中，将经由废水供给配管2从pH调节槽B供给到需氧处理槽C中的着色废水的流入量Z设定为25L/小时，并且不进行从厌氧处理槽D向需氧处理槽C的被处理水的回送。另外，实施例1～3中，使从曝气装置E向需氧处理槽C中的空气排出量以需氧处理槽C的每1m³容量计分别变为0.05m³/分钟、0.1m³/分钟和0.2m³/分钟来进行实验。

另外，对实施例1～3分别进行两周的连续运转，其中第一周作为驯化期间，第二周作为测定期间。在第一周的驯化期间初期将预定量的芽孢杆菌OY1-2的菌种投入到需氧处理槽C中，在之后的两周的连续运转中，不进行芽孢杆菌OY1-2的追加投入。

另外，在第二周的测定期间中，测定下述的各项目，通过其平均 值进行评价。实施例1～3的实验条件、与上述式(1)～(3)的关系以及各测定值(平均值)如表1所示。

<测定项目>

原水的着色度、排放水的着色度及脱色率(％)

需氧处理槽C的被处理水的DO(mg/L)

厌氧处理槽D的被处理水的ORP(mV)

需氧处理槽C及厌氧处理槽D的各被处理水的芽孢杆菌OY1-2的菌数(个/ml)

在此，脱色率(％)是设原水的着色度为M、排放水的着色度为N时，通过下述式(7)导出的。

脱色率(％)＝[(M-N)/M]×100…(7)

(比较例1和2)

除了使上述实施例1～3中从曝气装置E向需氧处理槽C中的空气排出量以需氧处理槽C的每1m³容量计分别变为0.025m³/分钟和0.25m³/分钟以外，与上述实施例1～3同样地进行比较例1和2的实验。比较例1和2的实验条件、与上述式(1)～(3)的关系以及各测定(平均值)如表1所示。

表1

表1中，实施例1～3均满足式(1)～式(3)。另外，空气排出量在0.05～0.21m³/分钟的范围内，由此需氧处理槽C的DO变为2mg/L以下。并且，需氧处理槽C的芽孢杆菌OY1-2的菌数增殖到比通常脱色所需的0.1×10⁷个/ml多。另外，厌氧处理槽D的ORP达到对脱色特别有效的-280～-400mV的范围内。结果，实施例1～3均显示70％以上的脱色率，可以评价为呈良好状态。

与此相对，比较例1中也满足式(1)～式(3)。但是，空气排出量少于0.025m³/分钟，由此需氧处理槽C的DO增高为2.3mg/L。这表明：由于空气排出量的不足，不能充分进行芽孢杆菌OY1-2的增殖，需氧处理槽C的芽孢杆菌OY1-2的菌数减少为0.073×10⁷个/ml，由芽孢杆菌OY1-2不能进行氧消耗，需氧处理槽C的DO增高。

这样，比较例1中芽孢杆菌OY1-2的菌数少，并且具有高DO的被处理水流入厌氧处理槽D中。因此，厌氧处理槽D中不能保持适当的厌氧状态，厌氧处理槽D的ORP升高至-230mV。结果，比较例1的脱色率降低至55.0％，呈不良状态。

另外，比较例2中也满足式(1)～式(3)。但是，与比较例1相反，空气排出量多达0.25m³/分钟，由此需氧处理槽C的DO变得非常高，为2.6mg/L。该比较例2中，由于空气排出量充分因此芽孢杆菌OY1-2的增殖进行得剧烈，需氧处理槽C的芽孢杆菌OY1-2的菌数极度增多至58.0×10⁷个/ml。

但是，该比较例2的情况下，具有极高DO的被处理水流入厌氧处理槽D中。因此，厌氧处理槽D中不能充分保持适当的厌氧状态，尽管含有大量芽孢杆菌OY1-2，但脱色效果不充分。另外，厌氧处理槽D的ORP也升高至-250mV。结果，比较例2的脱色率降低至62.2％，呈不良状态。

在此，对需氧处理槽C中的空气排出量与脱色率或DO的关系进行详细研究。根据表1的各测定值，空气排出量与脱色率的关系如图2所示。另外，空气排出量与DO的关系如图3所示。

图2中，空气排出量在0.05～0.23m³/分钟的范围内时，脱色率保持70％。另一方面，图3中，空气排出量在0.03～0.21m³/分钟的范围内时， DO为2mg/L以下。

由此可以认为，当空气排出量在0.03以上且小于0.05的范围内时，与比较例1同样，由于空气排出量的不足，芽孢杆菌OY1-2的增殖不能充分进行，从需氧处理槽C向厌氧处理槽D中输送的芽孢杆菌OY1-2的菌数减少，脱色率降低。因此，在该范围内时，即使DO低至2mg/L以下，也无法实现本发明的目的。

另一方面，当空气排出量在超过0.21且在0.23以下的范围内时，空气排出量对芽孢杆菌OY1-2的增殖是足够的，即使DO稍微超过2mg/L，认为也可以保持高脱色率。但是，该范围与比较例2的条件接近，被认为对于着色废水处理装置A的稳态运转是不稳定的区域。

由以上可知，本发明中，优选向需氧处理槽C中的空气排出量在0.05～0.21m³/分钟的范围内。

(实施例4～6)

接着，使用与上述实施例1～3相同的着色废水处理装置A，进行实施例4～6的实验。实施例4～6中，将经由废水供给配管2从pH调节槽B供给到需氧处理槽C中的着色废水的流入量Z与上述实施例1～3相同地设定为25L/小时。另一方面，实施例4～6中，使从厌氧处理槽D向需氧处理槽C中的被处理水的回送率变为上述流入量Z的10％、20％及40％来进行实验。另外，实施例4～6中，将从曝气装置E向需氧处理槽C中的空气排出量以需氧处理槽C的每1m³容量计均设定为与0.1m³/分钟相同的条件来进行实验。其它条件与上述实施例1～3相同。

实施例4～6的实验条件、与上述式(1)～(3)的关系、以及各测定值(平均值)如表2所示。

(比较例3)

除了使上述实施例4～6中需氧处理槽C的容量减小为30L以外，与上述实施例5同样地进行比较例3的实验。比较例3的实验条件、与上述式(1)～(3)的关系以及各测定值(平均值)如表2所示。

表2

表2中，实施例4～6均满足式(1)～式(3)。另外，空气排出量为0.1m³/分钟，由此使需氧处理槽C的DO为2mg/L以下。并且，需氧处理槽C的 芽孢杆菌OY1-2的菌数增殖到比脱色所需的0.1×10⁷个/ml多。另外，厌氧处理槽D的ORP达到对脱色特别有效的-280～-400mV的范围内。

另外，实施例4～6中，均将在厌氧处理槽D中进行厌氧处理后的被处理水的一部分回送到需氧处理槽C中。因此，被处理水的流入量W增多，需氧处理槽停留时间X/W与实施例1～3相比缩短。但是，满足式(1)。另外，从厌氧处理槽D回送的被处理水中，含有大量在厌氧处理槽D中通过着色物质的分解而被驯化的芽孢杆菌OY1-2，这些芽孢杆菌OY1-2在需氧处理槽C中培养。结果，实施例4～6的脱色率均显示大大超过70％的值，可以评价为呈非常良好的状态。

特别是实施例5中，需氧处理槽C的芽孢杆菌OY1-2的菌数多达22.0×10⁷个/ml，并且，排放水的着色度显示为80。因此，实施例5可以评价为呈特别良好的状态。该实施例5的被处理水的回送率比实施例4增大，但却比实施例6减小。由此可以确认，被处理水的回送率会对脱色效果产生影响。

与此相对，比较例3的需氧处理槽C的容量减小，结果，不能满足式(1)和式(2)。特别是式(1)中，需氧处理槽停留时间缩短，芽孢杆菌OY1-2的增殖不能充分进行，需氧处理槽C的芽孢杆菌OY1-2的菌数减少至0.055×10⁷个/ml。结果，比较例3的脱色率降低至65.2％，呈不良状态。

在此，对需氧处理槽C的停留时间与脱色率的关系进行详细研究。根据表2和一部分表1的各测定值，停留时间与脱色率的关系如图4所示。

图4中，需氧处理槽C的停留时间在1.05～1.1小时的范围内时，脱色率保持70％。但是，该范围与比较例3的条件接近，被认为对于着色废水处理装置A的稳态运转是不稳定的区域。由此可知，本发明中，优 选将需氧处理槽的停留时间设定为满足上述式(1)：X/W≥1.1的1.1小时以上。

如上所说明，本实施方式的着色废水处理装置A，在需氧处理槽C中实现了芽孢杆菌OY1-2的持续增殖，因此原则上运转期间中不需要追加投入芽孢杆菌OY1-2。另外，不需要用于负载微生物的固定化载体或菌体用的特殊的培养槽。因此，工序简单，不需要额外的成本。

另外，着色废水处理装置A中，在位于上游部的需氧处理槽C中进行使芽孢杆菌OY1-2增殖的需氧处理。此时，将从需氧处理槽C所具备的曝气单元E排出的空气排出量调节至预定的范围内。由此，可以在短时间内有效地进行芽孢杆菌OY1-2的增殖。

另外，着色废水处理装置A中，流入需氧处理槽C中的被处理水的流入量W与需氧处理槽C的容量X的关系满足上述式(1)。由此，可以充分确保被处理水在需氧处理槽中的停留时间。结果，在需氧处理槽C中，可以在短时间内有效地进行芽孢杆菌OY1-2的增殖。

另外，着色废水处理装置A，在位于下游部的厌氧处理槽D中，进行通过芽孢杆菌OY1-2使被处理水中的着色物质分解的厌氧处理。此时，通过使流入需氧处理槽C中的被处理水的流入量W与需氧处理槽C的容量X的关系满足上述式(1)、并且使需氧处理槽C的容量X与厌氧处理槽D的容量Y的关系满足上述式(2)，可以保持厌氧处理槽内的厌氧性气氛，并充分确保被处理水在厌氧处理槽D中的停留时间。由此，在厌氧处理槽D中，可以在短时间内有效地进行着色物质的脱色。

另外，着色废水处理装置A中，将厌氧处理槽D的被处理水的氧化还原电位(ORP)调节至预定的范围内。由此，可以促进芽孢杆菌OY1-2对着色物质的分解，在厌氧处理槽D中，可以在短时间内有效地进行着色物质的脱色。

另外，着色废水处理装置A中，可以将从厌氧处理槽D排出的被处理水的一部分回送到需氧处理槽C中。由此，使通过厌氧处理槽D中着色物质的分解而被驯化的芽孢杆菌OY1-2返回到需氧处理槽C中。由此，在需氧处理槽C中，可以实现着色物质的分解效果优良的芽孢杆菌OY1-2的增殖。此时，使流入需氧处理槽C中的被处理水的流入量W与该被处理水中含有的着色废水的流入量Z的关系满足上述式(3)。由此，着色废水处理装置A可以在短时间内更有效地进行着色物质的脱色。

这样，本实施方式中，可以提供一种着色废水处理方法，其中，不使用用于负载微生物的固定化载体，工序简单，不需要额外的成本，并且能够在短时间内有效地对着色废水中所含的着色物质进行脱色处理。另外，本实施方式中，还可以提供用于上述着色废水处理方法的着色废水处理装置。

另外，在本发明的实施时不限于上述实施方式，可以列举如下的各种变形例。

(1)上述实施方式中，着色废水处理装置具有需氧处理槽为单槽、厌氧处理槽为双槽的构成，但各处理槽的构成不限于此。例如，也可以是需氧处理槽为2～3槽、另外厌氧处理槽为3～6槽等的任意组合。通过调节槽的个数，可以稳定地应对流入的被处理水的流量的变动和各处理槽中的需氧性气氛或厌氧性气氛的变动。

(2)上述实施方式中，使用特别是对偶氮类染料具有较大活性的芽孢杆菌OY1-2，但是，除该芽孢杆菌OY1-2以外，也可以组合使用对偶氮类染料以外的染料具有较大活性的微生物或者对染料以外的其它有机物质具有较大活性的微生物。由此，也可以同时进行芽孢杆菌OY1-2不擅长分解的其它物质的分解，从而可以进一步提高脱色效果。

(3)上述实施方式中，仅在着色废水处理装置中对纤维染色废水进行处理，但是，也可以在该着色废水处理装置之前或之后，组合现有的废水处理装置、例如凝聚沉淀处理槽、加压上浮处理槽、活性污泥槽等，从而除脱色效果以外还同时实现BOD、COD的进一步降低。

保藏编号

FERM BP-5261

Claims (5)

1.一种着色废水处理方法，将需氧处理槽与厌氧处理槽组合，对着色废水中所含的着色物质进行脱色处理，其特征在于，包括：

需氧处理工序，在所述需氧处理槽中，进行下述需氧处理：将含有所述着色废水、且从外部流入的被处理水设为需氧性气氛，使着色物质分解菌在该被处理水中增殖；和

厌氧处理工序，在该需氧处理工序后在所述厌氧处理槽中，进行下述厌氧处理：将从所述需氧处理槽流入的所述被处理水设为厌氧性气氛，使所述着色物质在该被处理水中通过所述着色物质分解菌分解，

所述着色物质分解菌为芽孢杆菌属即Bacillus属的芽孢杆菌OY1-2，保藏编号为FERM BP-5261，

所述需氧处理工序中，为了保持所述需氧处理槽内的需氧性气氛，进行向所述需氧处理槽内供给空气的曝气处理，

该曝气处理的空气排出量以所述需氧处理槽的每1m³容量计，在0.05～0.21m³/分钟的范围内，

流入所述需氧处理槽中的被处理水的单位时间的流入量W、所述需氧处理槽的容量X及所述厌氧处理槽的容量Y的关系满足下述式(1)和式(2)，

X/W≥1.1   …(1)

2X≤Y≤4X  …(2)

其中，流入量W的单位为L/小时，容量X、容量Y的单位为L。

2.如权利要求1所述的着色废水处理方法，其特征在于，所述厌氧处理工序中，所述厌氧处理槽中的被处理水的氧化还原电位即ORP在-280～-400mV的范围内。

3.如权利要求1或2所述的着色废水处理方法，其特征在于，

所述需氧处理工序中，将所述厌氧处理工序后从所述厌氧处理槽排出的被处理水的一部分作为流入所述需氧处理槽中的被处理水的一部分回送到所述需氧处理槽中，

流入所述需氧处理槽中的被处理水的所述流入量W与该被处理水中含有的所述着色废水的流入量Z的关系满足下述式(3)，

W≤1.4Z  …(3)

其中，流入量W、流入量Z的单位为L/小时。

4.一种着色废水处理装置，用于对着色废水中所含的着色物质进行脱色处理，其特征在于，具备：

需氧处理槽，用于进行下述需氧处理：将含有所述着色废水、且从外部流入的被处理水设为需氧性气氛，使着色物质分解菌在该被处理水中增殖；和

厌氧处理槽，连接设置在该需氧处理槽的下游部，用于进行下述厌氧处理：将从所述需氧处理槽流入的所述被处理水设为厌氧性气氛，使所述着色物质在该被处理水中通过所述着色物质分解菌分解，

所述着色物质分解菌为芽孢杆菌属即Bacillus属的芽孢杆菌OY1-2，保藏编号为FERM BP-5261，

所述需氧处理槽具备向其内部供给空气的曝气单元，

该曝气单元以所述需氧处理槽的每1m³容量计，具有在0.05～0.21m³/分钟范围内的空气排出量，

流入所述需氧处理槽中的被处理水的单位时间的流入量W、所述需氧处理槽的容量X及所述厌氧处理槽的容量Y的关系满足下述式(4)和式(5)，

X/W≥1.1   …(4)

2X≤Y≤4X  …(5)

其中，流入量W的单位为L/小时，容量X、容量Y的单位为L。

5.如权利要求4所述的着色废水处理装置，其特征在于，

具备回送单元，该回送单元用于将从所述厌氧处理槽排出的被处理水的一部分作为流入所述需氧处理槽中的被处理水的一部分回送到所述需氧处理槽中，

该回送单元以流入所述需氧处理槽中的被处理水的所述流入量W与该被处理水中含有的所述着色废水的流入量Z的关系满足下述式(6)的方式从所述厌氧处理槽回送所述被处理水，

W≤1.4Z…(6)

其中，流入量W、流入量Z的单位为L/小时。

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