JP2000301194A

JP2000301194A - 超臨界水によるプラスチック廃棄物分解排水の処理方法

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Publication number: JP2000301194A
Application number: JP11113010A
Authority: JP
Inventors: Masataka Tabata; 正敬田畑; Takayoshi Hamada; 高義浜田; Wataru Matsubara; 亘松原; Yoshihisa Saito; 喜久齊藤; Takehiko Moriya; 武彦守谷; Hideki Kamiyoshi; 秀起神吉; Kazuhide Kamimura; 一秀上村
Original assignee: Tohoku Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Tohoku Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2000-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】油状成分を含む超臨界排水排水を適切に
分解する。【解決手段】超臨界水によりプラスチック廃棄物を分
解するに際して発生する排水を、石油系炭化水素資化性
微生物を用いて微生物処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超臨界水を用いて
プラスチック廃棄物を分解する際に発生する排水の処理
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】超臨界水処理は、高温・高圧（374℃以
上、22.1ＭＰａ以上）の超臨界水(液体でも気体でもな
い状態の水)を用いて化学物質等を分解したり油状化す
ることにより、処理する技術である。この技術は、化学
合成分野の他，都市ごみ、ＰＣＢ、ダイオキシン等の分
解等、環境保全分野において実用化が進められている。
例えば、廃プラスチックを処理した場合は、ＣＯ₂、Ｈ₂
Ｏ、ＨＣｌ等に分解される。しかし、反応条件を変更す
ることにより、廃プラスチック等を完全に分解すること
なく、再利用の可能な油状物質を生成することができる
が、このときギ酸、酢酸等の低級脂肪酸やフェノール等
の他、Ｃ₂₀相当の油状物質、例えば、重油、アスファル
トなどを含む超臨界水によるプラスチック廃棄物分解排
水(以下、「超臨界排水」という)が排出される。

【０００３】従来、超臨界排水の成分やその処理法につ
いては、未だ具体的な事例として発表されたものはな
い。したがって、本発明の従来例を説明するにあたって
は、ほぼ同等の成分よりなる油脂および鉱物油を含む排
水の処理法について説明する。

【０００４】有機性物質を含む排水の処理法としては、
一般的には活性汚泥法が最も優れているため広く採用さ
れている。しかし、活性汚泥法では、排水中に含まれて
いる油脂および鉱物油によって、反応が阻害され処理性
が悪化する問題がある。

【０００５】そこで、このような問題を解消させるため
の微生物として、ハンゼヌラ属(Hansenula)、キャンデ
ィダ属(Candida)、トリコスポロン属(Trichosporon)に
属する油脂資化性酵母を用いた処理法が提案されてい
る。この酵母が分解できる油脂は、主として炭素数１８
以下の飽和脂肪酸および不飽和脂肪酸で、例えばサラダ
油、亜麻仁油、大豆油、オリーブ油、綿実油等の植物
油、ラード、牛脂等の動物油である。一方、例えば重油
など炭素数１４〜２６である鉱物油は、これらの微生物
を用いた場合、油脂と比べて同じ炭素数でもはるかに分
解されにくい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】微生物によって油脂や
鉱物油を生物分解するためには、まず油脂や鉱物油を水
中に溶解もしくは微細化した状態で分散しなければなら
ない。しかし、従来の活性汚泥法に用いる微生物は、油
脂や鉱物油をエマルジョン化(乳化)する能力がほとんど
ない。前記酵母を用いた場合にも、特に重油等のごとく
鉱物油を分解することは困難であり、十分な処理が得ら
れるものではなかった。そこで、これら油脂や鉱物油を
エマルジョン化する能力があって、かつ、それらを効率
よく分解することのできる微生物を獲得する必要があ
る。

【０００７】特に、超臨界水処理のほとんどは、難分解
性化学物質を原料として低分子化するものであり、反応
生成物として超臨界排水中に随伴する油状成分を、従来
の活性汚泥法によって分解処理することは一層困難を伴
う。したがって、この油状成分を含む超臨界排水を適切
に処理する方法を確立する必要がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の具体的手段を説
明する。本発明は、土壌、海水および活性汚泥等をスク
リーニングした結果、これらの中に重油等の鉱物油を効
率よく分解できる微生物を見出し、この微生物を単独ま
たは重油馴致活性汚泥と混合して培養することにより、
油脂、特に鉱物油を効率よく除去できることを確認し、
本発明を完成するに到った。

【０００９】すなわち、本発明者らは、超臨界排水を、
石油系炭化水素資化性微生物を用いて微生物処理するこ
とを特徴とする超臨界排水の処理方法を開発した。この
超臨界排水の処理方法においては、前記石油系炭化水素
資化性微生物として、コリネバクテリウム属に属する細
菌、又は、デヴァリオマイセス属に属する酵母を用いる
のが好ましい。また、前記石油系炭化水素資化性微生物
を、石油系炭化水素における馴致により乳化能力を獲得
させる、又は、有機炭素源を投与した環境下で、予め付
着担体に付着させた後に微生物処理するのが特に好まし
い。さらに、前記有機炭素源には、グルコース、蔗糖、
糖蜜から選ばれた１または２以上の混合物を用いること
ができる。前記石油系炭化水素資化性微生物を用いた微
生物処理としては、微生物担体付着法を用いることがで
きる。

【００１０】本発明で使用できる微生物の例としては、
コリネバクテリウム属(Corynebacterium)に属する細
菌、デヴァリオマイセス属(Debaryomyces)に属する酵母
があげられる。そのうち、例えば、以下に示す２種の菌
株を用いることができる。

【００１１】コリネバクテリウム属細菌（工業技術院生
命工学工業研究所に寄託）寄託番号：生命研菌寄第４７７８号（ＦＥＲＭ−４７
７８）形態：グラム染色陽性

【００１２】サッカロマイセタレス目(酵母菌目Sacchar
omycetales)デバリオマイセス属酵母（工業技術院生命
工学工業研究所に寄託）寄託番号：生命研菌寄第４７７９号（ＦＥＲＭ−４７
７９）形態：胞子、多極出芽

【００１３】しかしこれら２種の菌株に限定することな
く、種々の微生物を本発明の排水処理方法に用いること
ができる。例えば、本発明と矛盾しない方法でスクリー
ニングすれば、未知の微生物を活性汚泥または純粋分離
菌株として自然界より取得することができ、その菌株を
本発明の廃水処理方法に用いることが可能である。

【００１４】上記に示した２種の微生物（ＦＥＲＭ−４
７７８またはＦＥＲＭ−４７７９）は、炭素数２１以下
の炭化水素を分解することができる。特に前記鉱物油で
馴致した汚泥は、未だ特定されていない微生物を含めて
炭素数２２以上の炭化水素を分解する能力があり、きわ
めて高い処理効率が得られる。

【００１５】本発明は、超臨界排水を対象として処理す
る。本発明による処理方法では、汚泥の馴致の方法とし
て、超臨界水処理の際に発生した油状物質または重油
を、非イオン性または陰イオン性界面活性剤によって、
水中にエマルジョン化（乳化）させた溶液と、微生物が
容易に資化することのできるグルコース、蔗糖、糖蜜等
の有機物とを加えて、微生物を含む汚泥を曝気すること
によって行う。この馴致によって、微生物を含む汚泥に
油状成分をエマルジョン化する能力が具わり、炭素数１
から５の炭化水素や、芳香族有機化合物の一部を含むは
ば広い成分を分解することができ、処理性能を大幅に向
上させることができる。

【００１６】前述のごとく馴致した微生物を用いて超臨
界排水を処理するに際し、処理装置としては、公知の好
気性微生物処理装置を使用することができる。そのう
ち、特に没水ろ床や流動床による処理装置は、後続に沈
殿槽等を必要とせず、設備全体を簡略化できるので超臨
界排水のごとく排出量の少ない場合の処理に適してい
る。

【００１７】本発明は、馴致した微生物を超臨界排水の
分解前に予め付着させるいわゆる微生物担体付着法を用
いるのが好適である。本方法を用いることにより、工程
上の阻害因子を排除して運転を容易とすることができる
という利点がある。この担体は、微生物が充分付着で
き、油状物質の影響を受けない成分からなるものであれ
ば、特に限定されない。

【００１８】

【発明の実施の形態】超臨界水処理で発生した油状物
質、もしくは市販の軽油（Ｃ₁₆以上）または重油（Ｃ₁₇
以上）等の鉱物油を非イオン性または陰イオン性界面活
性剤によってエマルジョン化（乳化）させた溶液に、微
生物が容易に資化することのできるグルコース、蔗糖、
糖蜜等の有機物と下水汚泥等とを加えて曝気する。この
ようにして生じた活性汚泥には、有機物が減少する度に
補充添加する。この操作を約０．５ヵ月間以上、好まし
くは、０．５〜１．５ヶ月間程度続けて活性汚泥を馴致
することにより、活性汚泥中に石油系炭化水素資化性微
生物を予め得ておく。

【００１９】例えば、上記のＦＥＲＭ−４７７８または
ＦＥＲＭ−４７７９は、このようにして得られた石油系
炭化水素資化性微生物群から鉱物油を効率よく分解でき
る微生物として単離して同定したものである。同様な操
作により、馴致した活性汚泥から、重油等の鉱物油を効
率よく分解できる微生物を、当業者に通常行われる方法
に従って、スクリーニング、単離して、廃水処理に用い
ることができる。なお、特に単離をせずに活性汚泥の状
態で用いることもできる。一方、微生物処理装置(例え
ばろ材を充填した没水ろ床塔等)に工業用水等の水を導
入し、グルコース、蔗糖、糖蜜等の有機炭素源を５０〜
１００mg/Lの濃度となるように添加しておく。

【００２０】ついで上記石油系炭化水素資化性微生物を
含む活性汚泥を、微生物処理装置に投入して４〜３０時
間曝気すると、該微生物の大部分は充填ろ材（付着担
体）の表面に付着する。微生物を含む汚泥の投入は、油
状物質を含まない環境下で行うのが望ましい。この段階
で油状物質等を含む超臨界排水や、例えば重油等を導入
すると、該微生物は充填ろ材に付着し難く、以下の処理
性能を発現するまでにはるかに長時間を要する結果とな
るため、重油等導入前に微生物を付着させる操作を行う
ことが特に重要である。

【００２１】次いで、超臨界排水を導入してさらに曝気
を続けると、担体に付着した、馴致された汚泥によって
油状物質等がエマルジョン化し易くなり、油滴が微細化
されて分散溶解して、排水中の油状物質等が微生物分解
される。

【００２２】通常、鉱物油は、生物分解され難く、それ
を短時間で生物分解するためには、補助有機源が必要で
ある。上述の方法では、石油系炭化水素資化性微生物を
馴致して取得する際には、易分解性の有機物（グルコー
ス、蔗糖、糖蜜等）を用いたが、超臨界排水には酢酸、
ギ酸等の易分解性の有機物が含まれており、新たな易分
解性の有機物を特に添加しなくても可能である。新たに
有機物の添加を必須としない点で、超臨界廃水は補助有
機源として好都合である。なお、馴致する場合同様、グ
ルコース、蔗糖、糖蜜等の有機物を添加してもよい。ま
た排水中の油状物質は、Ｃ₂₀以下の炭化水素であるた
め、上記の油系炭化水素資化性微生物は比較的短時間で
この油状物質を分解することができる。

【００２３】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳細
に説明するが、これらにより本発明を制限するものでは
ない。本発明の３つの実験例をまとめて説明する。

【００２４】（実施例１）ろ材（比表面積200ｍ²／
ｍ³）を充填した没水ろ床塔に工業用水を導入し、後述
の表１に示す性状の超臨界排水の排水１Ｌに対して、炭
素源としてグルコースを100mg、窒素源として塩化アン
モニウム（ＮＨ₄Ｃｌ）を100mg、リン源として第2リン
酸カリウム（Ｋ₂ＨＰＯ₄）を100mg溶解させ、微生物と
して前記コリネバクテリウム属細菌（ＦＥＲＭ−４７７
８）を投入した。２４時間曝気してろ材表面に付着した
ことを確認した後、さらに超臨界排水を導入して曝気処
理した。この実験に用いた超臨界排水および排水導入後
７０時間の処理水の性状を表1に示す。

【００２５】（実施例２）前記デヴァリオマイセス属酵
母（ＦＥＲＭ−４７７９）を用いて、上記実施例１と同
様にして処理した。実施例２で用いた超臨界排水は、実
施例１と同じ性状である。この実験による排水導入後７
０時間の処理水の性状を表1に示す。

【００２６】（実施例３）上記コリネバクテリウム属細
菌(ＦＥＲＭ−４７７８）およびデヴァリオマイセス属
酵母（ＦＥＲＭ−４７７９）をスクリーニングして、単
離した汚泥と同じ採取源からの下水活性汚泥を用いて馴
致した、石油系炭化水素資化性活性汚泥を用いて、上記
実施例１と同様にして処理した。実施例３で用いた超臨
界排水は、実施例１と同じ性状である。この実験による
排水導入後７０時間の処理水の性状を表1に示す。上記
実施例１および実施例２において、グルコースに代えて
糖蜜、蔗糖を用いた場合でも同様の結果が得られた。

【００２７】（比較例）没水ろ床塔に超臨界排水を導入
し、超臨界排水１Lに対して塩化アンモニウム（ＮＨ₄Ｃ
ｌ）、第２リン酸カリウム(Ｋ₂ＨＰＯ₄)を各々実施例１
と同様に投入するとともに、微生物として前記コリネバ
クテリウム属細菌を投入して曝気した。しかし、ろ材に
対する細菌の付着は遅く、排水導入後約１７０時間後に
なって、ようやく表１と同様の処理水水質を得るに到っ
た。また、上記細菌に代えてデヴァリオマイセス属酵母
および石油系炭化水素資化性活性汚泥を用いて行った実
験結果も同様であった。

【００２８】

【表１】

【００２９】上記実験例から、本発明のように油状物質
を含まない環境下で微生物を生育させる場合、ろ材表面
への付着が速く、また、本発明で用いた微生物の場合、
排水中の有機物を短時間で分解できることが判明した。
すなわち、ギ酸や酢酸のような低分子有機化合物だけで
なく、油分もほぼ完全に分解され、ＢＯＤは排水水準を
定める総理府令の値を充分に満たしていた。

【００３０】

【発明の効果】以上の構成によって本発明は次の効果を
奏する。超臨界排水に含まれる油状物質中の各成分を、
石油系炭化水素資化性微生物（ＦＥＲＭ−４７７８また
はＦＥＲＭ−４７７９）および活性汚泥を用いて効率よ
く分解除去することができる。

【００３１】前記微生物は、通常の活性汚泥と比べて油
状物質をエマルジョン化して分解する能力がはるかに高
いため、界面活性剤を添加することなく、油状成分をき
わめて効率よく分解、資化することができる。

【００３２】因みに界面活性剤は、生物に対して大なり
小なり毒性があるため、油状物質をエマルジョン化する
ために添加した場合、処理水中に残存して放流水域の生
物に影響を及ぼすおそれがあり、本発明方法によってこ
のような問題を解消し得る。

【００３３】コリネバクテリウム属細菌およびデヴァリ
オマイセス属酵母に限らず通常の活性汚泥においても、
油分を含む排水を用いて没水ろ床もしくは浮遊担体に付
着させる場合きわめて長時間を要し、馴致が長期化する
傾向にあった。これはろ材付着面が親油性のため、油膜
が形成されて微生物が付着しにくくなったためと推測さ
れる。本発明による排水処理方法によれば、油分分解に
寄与する微生物を効率よく比較的短時間に付着させるこ
とができるため、処理性能を比較的短時間で発揮させら
れるという効果がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜田高義広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者松原亘広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者齊藤喜久宮城県仙台市青葉区中山七丁目２番１号東北電力株式会社研究開発センター内 (72)発明者守谷武彦宮城県仙台市青葉区中山七丁目２番１号東北電力株式会社研究開発センター内 (72)発明者神吉秀起兵庫県神戸市兵庫区小松通五丁目１番16号株式会社神菱ハイテック内 (72)発明者上村一秀兵庫県神戸市兵庫区小松通五丁目１番16号株式会社神菱ハイテック内Ｆターム(参考） 4D003 AA01 AA12 4D004 AA07 AC04 CA39 4D040 DD01 DD31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超臨界水によりプラスチック廃棄物を分
解するに際して発生する排水を、石油系炭化水素資化性
微生物を用いて微生物処理することを特徴とする超臨界
水によるプラスチック廃棄物分解排水の処理方法。
【請求項２】前記石油系炭化水素資化性微生物が、コ
リネバクテリウム属に属する細菌である請求項１に記載
のプラスチック廃棄物分解排水の処理方法。
【請求項３】前記石油系炭化水素資化性微生物が、デ
ヴァリオマイセス属に属する酵母である請求項１に記載
のプラスチック廃棄物分解排水の処理方法。
【請求項４】前記石油系炭化水素資化性微生物が、石
油系炭化水素における馴致により乳化能力を獲得した活
性汚泥中に存在する請求項１ないし請求項３のいずれか
一に記載のプラスチック廃棄物分解排水の処理方法。
【請求項５】前記石油系炭化水素資化性微生物を、有
機炭素源が存在する環境下で、予め付着担体に付着させ
た後に、微生物処理するものである請求項１ないし請求
項４のいずれか一に記載のプラスチック廃棄物分解排水
の処理方法。
【請求項６】前記有機炭素源が、グルコース、蔗糖、
糖蜜から選ばれた１または２以上の混合物である請求項
１ないし請求項５のいずれか一に記載のプラスチック廃
棄物分解排水の処理方法。
【請求項７】前記石油系炭化水素資化性微生物を用い
た微生物処理が、微生物担体付着法である請求項１ない
し請求項６のいずれか一に記載のプラスチック廃棄物分
解排水の処理方法。