JP2004122118A

JP2004122118A - クラゲ処理装置及びクラゲ処理方法

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Publication number: JP2004122118A
Application number: JP2003204090A
Authority: JP
Inventors: Toyoki Kawabata; 川端　豊喜; Yosuke Oka; 岡　洋祐; Toshiharu Yanagawa; 柳川　敏治; Takeshi Naganuma; 長沼　毅; Yasuyuki Ogushi; 小串　泰之; Yoshiyuki Takeuchi; 竹内　善幸; Susumu Kono; 河野　進
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2023-07-30
Also published as: JP4465166B2

Abstract

【課題】海域に大量発生したクラゲを、発生場所において又は陸上げされた状態で分解処理して、無公害な処理液として排出する装置に関する。
【解決手段】クラゲと分解酵素とを混合するための酵素混合槽と、酵素混合槽で処理されたクラゲとクラゲからの溶出水の混合物中に含まれるＣＯＤを分解および／または除去するためのＣＯＤ分解塔と、酵素混合槽およびＣＯＤ分解塔において発生する気体の脱臭処理を行って排気するための脱臭塔とを備えてなるクラゲ処理装置により、クラゲを処理する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海域に大量発生したクラゲを、発生場所において又は陸上げされた状態で分解処理して、無公害な処理液として排出する処理装置および処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
夏季になると日本近海には大量のクラゲが発生する。最近では、海域の温暖化等により冬季でも多量のクラゲの生存が確認されている。臨海地域に立地し、冷却水として大量の海水を必要とする発電所等のプラント施設においては、発生したクラゲが潮流にのって押し寄せ、冷却水の取水口から取り込まれると、フィルタの目詰まり等多くの弊害をもたらす。そのため、発電所等では回転式除塵機等を使用してクラゲを捕獲・回収している。このように陸揚げされたクラゲは、そのまま陸地に埋め立て処分されるか、自然乾燥されるか、あるいは、機械的、化学的又は生物学的に処理されている。
【０００３】
陸揚げされたクラゲ処理には、以下のような問題点がある：
（１）死んだクラゲは魚が腐ったような臭気を発生して悪臭源となる。
（２）クラゲはその体に占める水分が９５〜９８％であるため焼却処理が可能であるとしてもエネルギー消費量が高く、しかもゼリー状で流動性に乏しいため、そのままでは通常の排水処理工程での処理も困難である。
（３）埋め立て処分する場合にも用地の確保が難しい。
【０００４】
かかる間題を解決すべく、陸揚げされたクラゲを嫌気性条件下で、嫌気性細菌により生物学的及び機械的に処理し、その後排水処理する簡易な処理方法・装置について記載されている（例えば、特許文献１参照）。また、陸揚げされたクラゲを加圧下で加熱し、その後瞬時に脱圧により膨化処理してクラゲ水を得、このクラゲ水に次亜塩素酸ナトリウムを添加して、排水処理する方法について、記載している（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、特許文献１に記載の発明においては、そのクラゲ分解処理が嫌気性菌の自然発生又は下水処理後の活性汚泥に含まれる嫌気性細菌の添加によるので、嫌気性環境を作り出さなければならず、また、その分解処理には、３日間と長期間を要するので、迅速かつ効率のよい処理とは言い難い。特許文献２に記載の発明においては、加熱蒸気の供給設備、加圧槽、次亜塩素酸ナトリウム添加設備等の装置が必要であり、それらの装置群の建設・維持費のコストが高い。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１７９３２７号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１１−２４４８３３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、陸揚げクラゲの処理に関する上記の諸問題を解決すべく、また、上記従来技術のクラゲ処理方法・装置の不具合を解消すべく、迅速、かつ、効率のよいクラゲの生物学的処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、クラゲと分解酵素とを混合するための酵素混合槽と、酵素混合槽で処理されたクラゲとクラゲからの溶出水の混合物中に含まれるＣＯＤを分解および／または除去するためのＣＯＤ分解塔と、酵素混合槽およびＣＯＤ分解塔において発生する気体の脱臭処理を行って排気するための脱臭塔とを備えてなるクラゲ処理装置を提供する、また、クラゲと分解酵素とを混合して、クラゲの体に含まれる水を溶出させるステップと、クラゲとクラゲの溶出水の混合物中に含まれるＣＯＤを分解および／または除去するステップと、酵素混合槽およびＣＯＤ分解塔において発生する気体を脱臭処理するステップとを含むクラゲ処理方法を提供する。
【０００９】
このクラゲ処理装置及び処理方法によれば、クラゲの処理において、ＣＯＤの排水処理基準を満たした排水を、最終産物として排出することができ、かつ、クラゲの処理中に発生する異臭を除去することができる。
【００１０】
ＣＯＤ分解塔は、紫外線処理装置、活性炭処理装置およびオゾン酸化処理装置からなる群から選択される一の処理装置、またはそれらの二以上の処理装置の組み合わせからからなってもよい。すなわち、紫外線処理装置、活性炭処理装置、またはオゾン酸化処理装置のうちのいずれか単独でＣＯＤ分解塔を構成してもよいし、紫外線処理装置、活性炭処理装置、またはオゾン酸化処理装置のうち、２以上を組み合わせてＣＯＤ分解塔を構成してもよい。これらのうち、特に好ましいのは、紫外線処理装置であり、もっとも好ましいのは、紫外線処理装置と活性炭処理装置の組み合わせである。たとえば、紫外線処理装置の後段に活性炭処理装置を設けてＣＯＤ分解塔を構成する。
【００１１】
また別の実施態様では、上記の実施態様に加えて、ＣＯＤ分解塔に供給される処理液から、非水溶性物質を分離するための膜分離装置を、酵素混合槽とＣＯＤ分解塔との間にさらに設ける。このクラゲ処理装置によれば、クラゲを酵素で処理した処理液を膜分離装置によりろ過することによって、酵素により分解できないクラゲの破片や夾雑物等の非水溶性物を取り除いて、ろ過されたろ液をＣＯＤ分解塔に流入できる。この膜分離装置による処理によって、ＣＯＤ分解塔に流入される処理水のＣＯＤ値を下げることができ、結果としてＣＯＤ分解時間の低減を図ることができる。この態様においては、膜分離装置により分離した非水溶性物質を、加熱分解または焼却処理するための処理槽をさらに備えるのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づき詳しく説明する。
図１は、本発明のクラゲ処理装置の一実施例を説明するための概略図である。図中１は、クラゲ処理装置であり、この処理装置は、クラゲ１３と分解酵素とを混合して酵素分解するための酵素混合槽２と、酵素混合槽２で処理されたクラゲを含む液体中のＣＯＤを分解するためのＣＯＤ分解塔３と、酵素混合槽２およびＣＯＤ分解塔３において発生する気体の脱臭処理を行って排気する脱臭塔４とを備えてなる。
【００１３】
酵素混合槽２では、クラゲとクラゲ分解酵素とを攪拌、混合して、酵素反応によりクラゲを分解する。クラゲ分解酵素としては、コラゲナーゼを例示できる。クラゲは、その体を構成するタンパク質（コラーゲン）が繊維状構造をとり、その網目に水を閉じ込めてゼリー状となっている。この網目構造を構成するコラーゲン繊維をコラゲナーゼによって切断し、クラゲ体内に閉じ込められた水を溶出させて（解放して）、またコラーゲン自身も溶解してクラゲの体から除かれ、クラゲが減容化される。クラゲの減容化に伴って、クラゲと溶出水の混合物は流動化する。本明細書中、クラゲの減容化とは、クラゲ分解酵素、特にコラゲナーゼを適用することにより、上記クラゲの体を構成するコラーゲン繊維を破壊して上記体に含有される水を除去し、またコラーゲン自身も溶解してクラゲの体から除かれ、これをもってクラゲの体積を減少させることをいう。
【００１４】
コラゲナーゼは、特に限定されず、任意の生物由来のコラゲナーゼを用いてもよいが、例として、通性嫌気性のビブリオ属（Ｖｉｂｒｉｏ　ｓｐ．）に属する細菌由来および／またはバチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｓｐ．）に属する細菌由来のものを使用することができる。バチルス属の細菌の具体的な例は、２００１年４月２５日に独立行政法人産業技術総合研究所に寄託された海洋細菌バチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｓｐ．）（Ｊ２６Ｗ株）（受託番号ＦＥＲＭ　Ｐ−１８３１３）である。クラゲ分解酵素の代わりに、クラゲ分解酵素分泌細菌、たとえば上述のビブリオ属（Ｖｉｂｒｉｏ　ｓｐ．）に属する細菌および／またはバチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｓｐ．）に属する細菌を直接酵素混合槽２に投入して、そこでクラゲ分解酵素を分泌させてクラゲの体を分解してもよい。
【００１５】
処理されるクラゲは、クラゲが発生した海域またはプラントの取水口付近など、クラゲを除去すべき海域または海水から、捕集機５などによりクラゲを捕集し、吸引ダスト６で陸上に引き上げた後、固液分離器７によりクラゲともに回収された海水とクラゲとを分離する。分離された海水は再び海中に戻される。
【００１６】
固液分離されたクラゲは、酵素混合槽２に投入され、酵素処理される。酵素混合槽に投入される前に、酵素処理時間の短縮を図るため、クラゲの体を予め破砕して酵素混合槽２に投入するための破砕機を酵素混合槽２の前段に設けてもよい。破砕は、固液分離と同時に固液分離装置内で行ってもよく、固液分離の前段または後段に別途破砕機を設けてもよい。
【００１７】
次に、酵素混合槽２における酵素処理時間、攪拌速度、処理温度について説明するが、これらの条件は、クラゲの量および酵素の量などに応じて適宜変更可能であり、特に限定されない。たとえば、酵素混合槽２における酵素処理時間は、生きたクラゲを用いた場合、約２０〜３０時間程度であるが、破砕したクラゲを用いると、３時間で９０％以上分解される。この程度の処理時間をかけてクラゲを酵素処理することにより、クラゲの体内のコラーゲンは分解され、体内の水分は溶出して、流動化する。酵素混合槽２における攪拌速度は、槽内のクラゲの量により変更可能であり、約１０〜６０ｒｐｍで攪拌するのが好ましいが、特に限定されない。また、攪拌によりクラゲと酵素が充分混合された後は静置しても良い。処理温度は、酵素が働く温度、すなわち、１５〜４５℃が好ましいが、通常は、加熱および冷却を特に行なわず、外気温で処理を行うことができる。ここでクラゲ分解物が腐敗する際に生じる悪臭の発生の抑制のために、珪素系の腐臭抑制処理剤を混合してもよい。
【００１８】
酵素処理により減容化されたクラゲは、ＣＯＤ分解塔３に投入される。コラゲナーゼ処理を行っただけでは、ＣＯＤが発電所などに適用される一般的な排水基準濃度（以下、排水基準という）である１５ｍｇ／Ｌを上回るため、流動化したクラゲと溶出水の混合物を元の海域に廃棄することができない。したがって、クラゲと溶出水の混合物をＣＯＤ分解塔３においてＣＯＤ分解処理を行い、排水規制を満足する処理水として排出することができる。
【００１９】
好ましくは、ＣＯＤ分解塔に供給されるクラゲと溶出水の混合物から、非水溶性物質を分離するための膜分離装置８を、酵素混合槽２とＣＯＤ分解塔３との間にさらに設ける。流動化したクラゲと溶出水の混合物を膜分離装置８によりろ過することによって、酵素により分解できないクラゲの破片や來雑物等の非水溶性物を除去して、ろ過されたろ液をＣＯＤ分解塔に流入できる。この膜分離装置８による処理によって、ＣＯＤ分解塔３に流入されるクラゲと溶出水の混合物のＣＯＤを膜処理前よりも下げることができ、結果としてＣＯＤ分解時間の低減を図ることができる。また、この膜分離装置８は、酵素混合槽２の一部として設けてもよい。この膜分離装置８としては、限外ろ過膜やマイクロフィルター等が使用され、約１０μｍ以下の物質を非水溶性物質と分離できるものが好ましい。
【００２０】
膜分離装置８により分離された非水溶性物質は、酵素混合槽２に戻してさらにコラゲナーゼ処理に供してもよいが、長期間処理を続けると、膜分離装置８の目詰まりを起こしやすいため、膜分離装置８に付着した非水溶性物質を加熱分解または焼却処理してもよい。すなわち、膜分離装置８から酵素混合槽に分離された非水溶性物資を戻すためのラィンを設けてもよく、酵素混合槽２と別に加熱または焼却処理用の処理槽（図示せず）を設けてもよい。
【００２１】
ＣＯＤ分解塔３では、具体的には、以下の処理のいずれか一またはそれらの二つ以上の処理を組み合わせた処理が行われる。
【００２２】
（１）活性炭吸着法
処理水中の有機物を活性炭により吸着して分離する。吸着後の活性炭の再生処理が必要である。
【００２３】
（２）オゾン酸化法
オゾンは、水に溶解して分解するときに生成するＯＨラジカルによる強い酸化力を示す。その結果、水中の物質の二重結合のような不飽和結合部の切断、芳香族化合物の酸化、硫化物やアミン類の酸化に有効である。また、後段に活性炭吸着処理装置を設けることにより、オゾン難分解性成分の吸着や残留オゾンの除去に効果がある。
【００２４】
（３）紫外線照射法
水中の有機物の光吸収性を利用して有機物を分解する。オゾンは、紫外線の光を吸収し、酸素原子と酸素分子に解離する。この解離した酸素原子が水と反応してＯＨラジカルを生成し、酸化反応が加速される。従って、紫外線照射法とオゾン酸化法との組み合わせにより、有機物の分解効果が大きくなる。
【００２５】
（４）膜処理法
限外ろ過膜やマイクロフィルター膜により、数μｍ以上のＣＯＤ成分が分離される。処理時間の経過に伴って分離性能が低下するため、膜の再生または交換が必要になる。新品の膜と交換するたびに廃棄物が生じるが、紫外線照射法およびオゾン酸化法に比べて、装置費が安価であるという利点がある。膜処理法単独では、ＣＯＤ濃度の排水基準値を満足しない場合には、活性炭吸着法との併用が望ましい。
【００２６】
（５）凝集剤＋電解浮上法
凝集剤を添加して、クラゲと溶出水の混合物中の微細粒子、コロイド上物質を凝集させた後、浮上槽内に設置した電極問に直流電流をかけて、電気分解により水素と酸素の気泡を生じさせる。この気泡により、凝集した有機物を浮上させ固液分離により除去し、ＣＯＤの低減を図る。電解浮上の換わりに加圧浮上法により凝集物を浮上させてもよい。
【００２７】
上記の方法のうち、紫外線照射法を用いるのが好ましく、処理時間、処理効率の点から、紫外線照射によりある程度ＣＯＤを分解した後、活性炭吸着法により紫外線照射後も残存するＣＯＤを除去するのが好ましい。図１の例においては、ＣＯＤ分解塔３は、紫外線照射塔９とその後段に活性炭充填塔１０を備え、循環式に紫外線照射を行えるように供給槽１１を設け、酵素混合槽２で処理されたクラゲと溶出水の混合物をいったん供給槽１１に導入し、そこから紫外線照射塔９に供給し、紫外線照射塔９から流出した処理水を再び供給層１１に戻す。このように、供給槽１１と紫外線照射塔９との間をＣＯＤが充分減少するまで循環させ、ＣＯＤが充分減少した処理水を活性炭充填塔１０に導入する。紫外線照射と活性炭処理により、ＣＯＤが排水基準濃度（１５ｍｇ／Ｌ）以下となった処理水は、清浄排水として排水できる。図１では、ＣＯＤ分解塔に供給槽１１を設け、循環式にしたが、バッチ式に行ってもよい。
【００２８】
ＣＯＤ分解に紫外線照射を用いる場合には、Ｈ_２Ｏ_２（過酸化水素）を紫外線照射時に添加して行うのがよく、Ｈ_２Ｏ_２の添加は、照射中に複数回又は連続的に行うのが、ＣＯＤ分解効率の点で望ましい。図１の例のように、供給槽１１を設ける場合には、供給槽１１にＨ_２Ｏ_２を添加することができる。照射時間はＣＯＤの濃度により異なるが、１００ｍｇ／Ｌの場合、４Ｗの紫外線ランプを用いて、６〜１２時間程度照射することによってＣＯＤ排水基準濃度である１５ｍｇ／Ｌ以下とすることができる。また、処理時間、処理効率、設備の小型化のために、紫外線照射処理によってＣＯＤ濃度を約２５ｍｇ／Ｌ程度とし、紫外線処理後に他のＣＯＤ分解処理、たとえば活性炭吸着を行ってもよい。
【００２９】
ＣＯＤ分解に活性炭吸着法を用いる場合には、クラゲと溶出水の混合物を活性炭充填カラムに通すことができる。この方法では、ＳＶ＝１〜０．５ｈ^−１程度で処理を行うことによりＣＯＤを吸着除去できる。また、他の方法としては、クラゲと溶出水の混合物中に活性炭を投入して攪拌する方法が挙げられる。攪拌後、ろ過等の処理により活性炭を除去して、ＣＯＤが低減した処理水を得ることができる。
【００３０】
ＣＯＤ分解にオゾン酸化法を用いる場合には、オゾンガス流量を約１〜５Ｌ／０．１ｇ−ＣＯＤ／分で、３〜８時間処理することによりＣＯＤを減少できる。オゾン酸化により、トリハロメタンを副生する可能性があるので、オゾン酸化の後に活性炭吸着法を行うことが好ましい。
【００３１】
ＣＯＤ分解に限外ろ過膜法を用いる場合には、分画分子量３０００以下のものを使用するのが好ましい。中空糸型限外ろ過膜を使用する場合、ＣＯＤ成分が中空糸膜に付着除去されているので、処理性能が低下すると再生または交換する必要がある。新品の膜との交換により廃棄物が生じるが、紫外線照射法やオゾン酸化法に比べ装置費が安価である。この限外ろ過膜法単独でＣＯＤ濃度の排水基準値を満たさない場合には、活性炭吸着法と併用して、排水基準値以下までＣＯＤを分解、除去する方法がある。また、分画分子量の異なるものを複数個設けて処理を行ってもよい。
【００３２】
ＣＯＤ分解に凝集剤添加法および電解浮上法を用いる場合には、無機凝集剤としてアルミニウム系（ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム等）、鉄塩系（硫酸鉄、塩化鉄等）を用いることができ、高分子凝集剤として陰イオン性ポリマー（アルギン酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解塩等）、陽イオン性ポリマー（水溶性アニリン樹脂、ポリチオ尿素、ポリエチレンイミン、ポリビニルピリジン類等）、非イオン性ポリマー（ポリアクリルアミド、ポリオキシエチレン等）等を用いることができる。無機凝集剤と高分子凝集剤を併用するのが望ましいが、無機凝集剤単独または高分子凝集剤単独でも可能である。しかし、無機凝集剤単独使用では、生成した凝集物が細かく、沈降性が悪いため清澄な上澄みが得にくい場合があるため、このような場合には高分子凝集剤を添加して凝集物を粗大化し、沈降性をあげるのが好ましい。凝集剤添加後、電解浮上により凝集物を浮上させ、液分離により除去する。この方法では、浮上物をスクラバーでかき寄せ回収するため、一般に沈降法に比べて水分の低い汚泥となる点が有利である。
【００３３】
本発明のクラゲ分解装置では、酵素混合槽およびＣＯＤ分解槽からクラゲ分解物が腐敗することにより生じるアンモニア、硫黄化合物、トリメチルアミン等の悪臭物質の除去のために、酵素分解槽およびＣＯＤ分解塔から生じた気体を捕集し、脱臭処理を行う脱臭塔４を設けることができる。脱臭塔４には、活性炭を充填し、酵素混合槽およびＣＯＤ分解塔から生じた気体を捕集して、脱臭塔４に導入するためのラインと、脱臭処理後の気体を放出するためのブロワ１２の付いたラインが備えられている。悪臭物質を含む気体を脱臭塔の活性炭により吸着処理した後、大気中に放出できる。
【００３４】
以上のクラゲ処理装置を用いたクラゲ処理工程の一例を述べる。
クラゲの捕集機５により海中のクラゲを捕集し、吸引ダクト６を経て、ポンプを通過させた後、固液分離器７によりクラゲと海水とを分離する。その後、分離したクラゲを酵素混合槽２の中に投入し、分解酵素を当該酵素混合槽２内に供給してこれらを攪拌・混合する。混合物はスラリー状態で循環ポンプにより抜き出され、膜分離装置８により分解液と未分解物とを分離する。分離された未分解物のスラリーは、循環ラインにより酵素混合槽２に戻される。一方、膜分離装置８を透過した分解液は、供給槽１１に供給される。供給槽１１に供給された分解液は、循環ポンプにより抜き出され、紫外線照射塔９を経て供給槽１１の間を循環して、分解液中のＣＯＤを分解処理する。所定時間循環してＣＯＤ成分を分解した後、処理液は活性炭充填塔１０にて未分解のＣＯＤ成分が吸着・分離された後、清浄排水となって排出される。発生した分解ガスは、ブロワ１２により吸引され、脱臭塔４を経て排気される。
【００３５】
本発明のクラゲ処理装置では、大型の装置を必要としないために、陸地に静置することには限定されることなく、移動可能な船舶および自動車のような可搬式設備に搭載することができる。クラゲ処理装置は、クラゲが出現したときのみ、クラゲ処理装置を稼動させればよく、常に臨海地域のプラントに必要となるわけではない。そのため、本発明のクラゲ分解装置を可搬式設備に搭載すれば、クラゲ分解装置をクラゲが出現した場所に移動させて、そこでクラゲ処理を行い、処理が終わってクラゲ処理装置が不要となれば、クラゲ処理が必要なほかの場所に移動させることができる。
【００３６】
【実施例】
以下に実施例をあげて、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ことを意図するものではない。
【００３７】
［実施例１］
（１）紫外線照射法によるＣＯＤ処理試験
紫外線照射法によるＣＯＤの分解を試験した。供試液には、５４ｇのクラゲをクラゲ分解酵素により分解して得られたもので、初期ＣＯＤは、１３５ｍｇ／Ｌのものを用いた。ＵＶランプには、出力４Ｗ、ランプ長２４０ｍｍ、主波長２５４ｎｍの低圧紫外線ランプを用いた。ＵＶランプを包むカラムの形状は、塩ビ円筒容器（内径３４ｍｍ、高さ２８５ｍｍ）中に石英管（外径２８ｍｍ）を通し、中央に紫外線ランプを配置し、その外側に供試液を流す二重管構造とした。このカラムにタンクからマグネットポンプで供試液を送り、カラムを通した後、タンクに戻す循環式により供試液を循環させた。循環流量は１．６Ｌ／分とし、温度は、３８℃で行った。サンプリングは２時間毎に１００ｍＬをタンクから採取して行った。結果を図２に示す。１０時間後残留ＣＯＤは、１１ｍｇ／Ｌとなり、水質基準濃度である１５ｍｇ／Ｌ以下になることを確認した。
【００３８】
また、Ｈ_２Ｏ_２無添加で紫外線処理した結果を図３に示す。本結果から、Ｈ_２Ｏ_２添加の効果の大きいことが確認できる。
【００３９】
（２）活性炭吸着法によるＣＯＤ処理試験
活性炭吸着法によるＣＯＤの除去を試験した。供試液には、初期ＣＯＤ約８０ｍｇ／Ｌ相当のものを用いた。試験は２５℃の室温で行い、５０ｇの活性炭（ＢＯＭＢＡ１００ＣＧ８−３２Ｃ　多木化学、一般的な水質処理用活性炭、石炭系）　を添加直後、４時間後、８時間後、２４時間後にサンプリングして、ＣＯＤ濃度を測定した。活性炭へのＣＯＤ平衡吸着量測定時の残留ＣＯＤ濃度の経時変化を図４に表す。２４時間後の残留ＣＯＤ濃度は、ほぼ平衡に達しており、本点をもって平衡吸着速度とした。
【００４０】
（３）活性炭へのＣＯＤ吸着カラム試験
活性炭を充填したカラムによるＣＯＤの除去を試験した。供試液には、初期ＣＯＤ約８０ｍｇ／Ｌ相当のものを用いた。ＳＶ＝１及び０．５について試験を行った。ここでＳＶ＝（液流速／活性炭量）を示す。カラムから流出した試料についてＣＯＤ濃度の経時変化を図５に示す。図５から明らかなように、クラゲと溶出液の混合物中に含まれるＣＯＤは、活性炭への吸着が遅いため、活性炭吸着塔は、ＳＶ＝０．５ｈ−１程度の低いＳＶ値が好ましく、紫外線照射またはオゾン酸化等の処理の後段の処理として活性炭処理を行うのが好ましいことがわかった。
【００４１】
（４）オゾン酸化法によるＣＯＤ処理試験
オゾン酸化法によるＣＯＤの除去を試験した。供試液には、初期ＣＯＤ約８０ｍｇ／Ｌ相当のものを用いた。オゾン発生装置として、株式会社増田研究所のＡＯＣ−３０Ｗを使用し、オゾンガス流量３Ｌ／分として２１〜２３℃の室温で行った。オゾン酸化法によるＣＯＤ濃度の経時変化を図６に示す。
【００４２】
オゾン処理により、ＣＯＤ成分は低減することが確認された。しかしながら、オゾンは強い酸化作用があり、クラゲ中に含まれる有機物、塩素、臭素からトリハロメタンが処理反応時に生成する可能性がある。トリハロメタンは、ハロゲン系有機化合物であり、クロロホルム（ＣＨＣｌ_３）、ブロモジクロロメタン（ＣＨＢｒＣｌ_２）、ジブロモクロロメタン（ＣＨＢｒ_２Ｃｌ）、ブロモホルム（ＣＨＢｒ_３）の総称である。これらには、発がん性を有する可能性があるものもあり、日本では、トリハロメタンについて水道水の水質基準が定められているが、排水基準は定められていない。ＣＯＤをオゾンによる処理とその後の活性炭処理により行うことを想定し、ＪＩＳ　Ｋ０１２５：１９９５「用水・排水中の揮発性有機化合物試験方法」に準拠し、処理前後のトリハロメタンの濃度を測定した。結果を下記の表１に示す。
【００４３】
【表１】

【００４４】
表から明らかなように、オゾン処理後に活性炭吸着処理することによって、トリハロメタンは除去可能であることがわかった。
【００４５】
（５）限外ろ過膜法によるＣＯＤ処理試験
限外ろ過膜法によるＣＯＤの除去を試験した。クラゲ分解液中のＣＯＤ成分となる微細粒子、コロイド状物質を半透膜によって分離し、ＣＯＤを低減処理した。装置には、ＣＯＤによる膜面の堆積物形成を抑制しやすく、またモジュールあたりの膜面積を広く取りやすい中空糸膜を用いたクロスフローろ過方式を用いた。供試液には、８５０ｍＬの初期ＣＯＤ約８０ｍｇ／Ｌ相当のものを用い、限外ろ過膜として、ＳＥＰ−００１３（旭化成製、膜内径２ｍｍ、有効膜面積８０ｃｍ^２、公称孔径０．２５μｍ、分画分子量３０００、モジュール外径２０ｍｍ×１３０ｍｍ（ペンシル型））を用いた。通水は、チューブポンプで中空糸内側に流して、循環ろ過する方式を採用し、２１〜２３℃の室温で行った。ろ過速度は１．１〜１．３ｍＬ／分とした。１０時間循環させた後、処理液を測定した。結果を下記の表２に示す。
【００４６】
【表２】

【００４７】
１０時間の膜処理により、ＣＯＤ濃度８０ｍｇ／Ｌの原水は、１３ｍｇ／ＬまでＣＯＤが除去されて、水質基準濃度である１５ｍｇ／Ｌ以下の透明なろ過水が得られた。膜処理法では、ＣＯＤ成分が中空糸膜に付着して除去されているので、処理性能が低下したときには再生または新品と取り替えて使用する必要がある。また、処理後のＣＯＤ濃度が排水基準値に満たない場合には、活性炭吸着法など他法との併用により基準値を満たす処理水を得ることができる。
【００４８】
（６）凝集剤＋電解浮上法によるＣＯＤ処理試験
凝集剤を添加した後、電解浮上を行ってＣＯＤの除去を試験した。供試液には、初期ＣＯＤ約９２ｍｇ／Ｌ相当のものを用いた。この供試液を５００ｍＬビーカーに入れ、無機凝集剤ＰＡＣ（多木化学）を５００ｍｇ／Ｌまたは１０００ｍｇ／Ｌ添加し、スターラーで攪拌しながらｐＨ試験紙でｐＨ８に中和した。続いて攪拌を緩めて、高分子凝集剤Ａ−１３３（多木化学）を２ｍｇ／Ｌ添加し、静置して懸濁物を沈降させて、上清を採集し、ＣＯＤ濃度を測定した。また、無機凝集剤のみを５００ｍｇ／Ｌ添加して、同様にＣＯＤ濃度を測定した。結果を表３に示す。
【００４９】
【表３】

【００５０】
無機凝集剤１０００ｍｇ／Ｌ、高分子凝集剤２ｍｇ／Ｌを添加することにより、原水中のＣＯＤ濃度９２ｍｇ／Ｌが５７ｍｇ／Ｌまで低減した。また、また、処理後のＣＯＤ濃度が排水基準値に満たない場合には、活性炭吸着法など他法との併用により基準値を満たす処理水を得ることができる。
【００５１】
さらに、上記の結果のうち、凝集状況がよく、薬剤添加量が少ない、無機凝集剤５００ｍｇ／Ｌ、高分子凝集剤２ｍｇ／Ｌの組み合わせを採用して、２Ｌの容器に凝集処理した供試液をいれ、電極を設置した。電極は、６５×３０×２ｍｍの電極を３枚並べて、中央を陽極とした。電極面積は３９ｃｍ^２（中央の電極の表裏面の合計）、電流密度２．６Ａ／ｄｃｍ^２（気泡発生時の電流値１Ａ電流抑制、電圧３Ａ）として、電流を流した。
【００５２】
処理前後のＣＯＤ濃度を表４に示す。１時間後には、ＣＯＤ濃度が６１ｍｇ／Ｌとなったが、その後４時間後でもほとんどＣＯＤは減少しなかったため、短時間での処理で充分であると考えられる。
【００５３】
【表４】

【００５４】
［実施例２］
図１で示すクラゲ処理装置におけるクラゲ分解装置、紫外線照射塔、及び活性炭充填塔について、ベンチスケールでのクラゲ分解実験を行った。その実験内容及び結果を以下に述べる。
【００５５】
＜クラゲ分解装置＞
クラゲ分解装置は図７に示したような形状で、アクリル製であり、有効処理容積は５０Ｌである。
図７のクラゲ分解装置に、海水で５倍希釈した粗酵素液１５ｋｇを入れ、切断したクラゲ２０ｋｇを投入し、６０ｒｐｍで攪拌しながら室温で反応させ、時間経過後の残存固形分を調べたところ、図８に示すように、５時間以内に残存固形分が１０％以下となった。
【００５６】
＜ＣＯＤ低減装置＞
上記クラゲ分解装置をもちいて処理した後のクラゲ分解物に対し、ＪＩＳ　Ｋ０１０２１７の過マンガン酸カリウム法でＣＯＤを測定したところ、約５００ｍｇ／Ｌであった。このＣＯＤを低減化するため、紫外線処理装置及び活性炭処理装置を作製し、ＣＯＤ低減効果を調べた。
【００５７】
図９に紫外線酸化試験装置の概略図を示す。紫外線照射装置１００は、ＳＵＳ３１６Ｌ製の円筒容器（内径４０ｍｍ）１０１の中に、石英管（外径３０ｍｍ）１０２を通し、中心に紫外線ランプ（出力８５Ｗ）を設置したもので、円筒容器１０１と石英管１０２の間に、アクリル製タンク（５０Ｌ容量；底面の直径３５０ｍｍ、高さ５５０ｍｍの円筒形）１０３からポンプ１０４で循環供給されるクラゲ分解液を通した。タンク１０３にクラゲ分解液３５ｋｇを投入し、開始時にＨ_２Ｏ_２を１７５ｇ（５０００ｍｇ／Ｌ相当）添加し、７．５時間後より連続的に５．８３ｇ／ｈ（１６７ｍｇ／Ｌ／ｈ相当）を添加する条件で紫外線照射を行い、経時的にＣＯＤ濃度（図１０Ａ）、及びＨ_２Ｏ_２濃度（図１０Ｂ）を測定した。この結果、紫外線照射のみで、ＣＯＤ濃度を規制値１５ｍｇ／Ｌ以下に減少させられることが確認できた。
【００５８】
一方、活性炭は比表面積が５００〜１５００ｍ^２／ｇと大きいため、微量の溶存有機物を吸着できる。そこで、確実にＣＯＤ濃度を低減させるため、図１に示した様に、紫外線照射塔９の後段に活性炭充填塔１０を設置した。活性炭充填塔１１０の概略図を図１１に示す。活性炭充填塔１１０は、塩ビ製の円筒１１１（底面の直径１２０ｍｍ、高さ４００ｍｍ）であり、３Ｌの活性炭を充填した。紫外線照射処理されたクラゲ分解液（ＣＯＤは約２５ｍｇ／Ｌ）を、ポンプ１１２で下方より連続供給した。活性炭充填塔１１０の上部に設けられた液出口において、経時的にＣＯＤ濃度、及びＨ_２Ｏ_２濃度を測定した（図１２）。結果として、少なくとも２１０時間にわたって、安定してＣＯＤ及びＨ_２Ｏ_２の濃度低減処理ができることが明らかになった。
【００５９】
＜脱臭テスト＞
以上のようなクラゲ処理の際に生じる臭気を、臭覚測定法によって、各処理段階で測定した。臭覚測定法は、人間の臭覚を利用して、臭いの強さを定量化しようとするものである。その場合、臭気全体で臭いの強さを評価するのであって、機器分析法のように、臭いの各原因物質ごとに濃度を測定する方法とは異なる。
【００６０】
図１３に示す各槽に、テフロンチューブでフレックスポンプ（ジールサイエンス社）をつなぎ、槽内の気体を試料採取用バッグ（テドラーバッグ、アズワン社）に採取した。
【００６１】
臭気の官能試験は、以下のように行った。まず、無臭の空気の入った袋と対象とする気体を希釈した気体の入った袋を準備した。３人のパネラー（臭いを判定する判定者）にその２つの袋を与え、違いが感じられるかどうか判定するというやり方で、希釈倍率を徐々に上げてゆき、パネラー全員が２つの袋の違いが感じられなくなった時点の希釈倍率を求めた。結果を表５に示す。
【００６２】
【表５】

【００６３】
この結果より、各処理段階での臭気濃度及び臭気指数を求めた。
まず、以下のようにして、各パネラーの閾値を常用対数として求めた。例えば、パネラーｉの場合、次式でパネラーの閾値Ｘｉを求める。
【００６４】
Ｘｉ＝（ｌｏｇＭ_１ｉ＋ｌｏｇＭ_０ｉ）／２
式中、Ｍ１ｉ：パネラーの回答が正解である最大である希釈倍率
Ｍ０ｉ：パネラーの回答が不正解である希釈倍率
求めた各パネラーの閾値の平均値Ｘより、次式で臭気濃度Ｙを求めた。
Ｙ＝１０^Ｘ
パネラーの閾値の平均値Ｘを１０倍した値Ｚを臭気指数とする。
Ｚ＝１０Ｘ（＝１０ｌｏｇＹ）
このようにして得られた、各処理段階での臭気濃度Ｙ及び臭気指数を表６に示す。
【００６５】
【表６】

【００６６】
悪臭は、感覚的で、長期に渡って大気や土壌を汚染しない公害であるとの見解から、全国一律の規制値は設けられていないが、総理府令定める範囲内で、都道府県知事及び指定都市、中核市、特例市の庁が規定地域及び規定基準を決めることとなっている。各地での敷地境界線における規制基準（１号規制）は臭気指数１０〜２１となっており、本発明にかかるクラゲ処理装置の各槽から漏れる気体における臭気指数１２〜２２は、ほぼ規制基準に適合している。
【００６７】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、クラゲの処理において、ＣＯＤの排水処理基準を満たした排水を、最終産物として排出することができ、かつ、クラゲの処理中に発生する異臭を除去することができる。本発明によれば、水質汚濁防止法に基づく排水基準１６０ｍｇ／Ｌ（日間平均１２０ｍｇ／Ｌ）よりも厳しい、１０〜２０ｍｇ／Ｌ以下にすることも可能である。したがって、環境に影響を与えることなく、クラゲを処理することができる。また、酵素処理後に膜分離処理を行うことによって、ＣＯＤ分解塔に流入される処理水のＣＯＤ値を下げることができ、結果としてＣＯＤ分解時間の低減を図ることができる。さらに、本発明のクラゲ処理装置を可搬式設備に搭載すれば、クラゲ出現場所にクラゲ処理装置を移動させて処理すればよく、プラントにおいてクラゲ処理装置の設置面積を取らずにすむ点でも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクラゲ処理装置の模式図を表す。
【図２】実施例１における、初期ＣＯＤが１３５ｍｇ／Ｌの供試液を紫外線照射法により処理したＣＯＤ処理試験の結果を表す。
【図３】実施例１におけるＨ_２Ｏ_２無添加の場合の紫外線照射法によるＣＯＤ処理試験の結果を表す。
【図４】実施例１における活性炭へのＣＯＤ平衡吸着測定時の残留ＣＯＤ濃度の経時変化を示す。
【図５】実施例１におけるＣＯＤ吸着カラム試験結果を表す。
【図６】実施例１におけるオゾン酸化処理時のＣＯＤ濃度の経時的変化を表す。
【図７】実施例２におけるクラゲ分解装置の概略図である。
【図８】実施例２におけるクラゲ分解時の、残存固形分の経時変化を示す図である。
【図９】実施例２における紫外線参加試験装置の概略図である。
【図１０】実施例２における紫外線照射時のＣＯＤ濃度（Ａ）及びＨ_２Ｏ_２濃度（Ｂ）の経時変化を示す図である。
【図１１】実施例２における活性炭充填塔の概略図である。
【図１２】実施例２における活性炭処理の際のＣＯＤ濃度及びＨ_２Ｏ_２濃度の経時変化を示す図である。
【図１３】実施例２における臭気を測定した場所を示す図である。

Claims

クラゲと分解酵素とを混合するための酵素混合槽と、酵素混合槽で処理されたクラゲとクラゲからの溶出水の混合物中に含まれるＣＯＤを分解および／または除去するためのＣＯＤ分解塔と、酵素混合槽およびＣＯＤ分解塔において発生する気体の脱臭処理を行って排気するための脱臭塔とを備えてなるクラゲ処理装置。
ＣＯＤ分解塔が、紫外線処理装置、活性炭処理装置およびオゾン酸化処理装置からなる群から選択される一の処理装置、またはそれらの二以上の処理装置の組み合わせからなる請求項１に記載のクラゲ処理装置。
ＣＯＤ分解塔に供給される処理液から、非水溶性物質を分離するための膜分離装置を、酵素混合槽とＣＯＤ分解塔との間にさらに設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のクラゲ処理装置。
膜分離装置により分離した非水溶性物質を加熱分解または焼却処理するための処理槽をさらに有する請求項３に記載のクラゲ処理装置。
クラゲを破砕するための粉砕装置を酵素混合槽の前段にさらに設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のクラゲ処理装置。
クラゲと分解酵素とを混合して、クラゲの体に含まれる水を溶出させるステップと、クラゲとクラゲの溶出水の混合物中に含まれるＣＯＤを分解および／または除去するステップと、酵素混合槽およびＣＯＤ分解塔において発生する気体を脱臭処理するステップとを含むクラゲ処理方法。
ＣＯＤの分解および／または除去が、紫外線処理、活性炭処理およびオゾン酸化処理からなる群から選択される一の処理、またはそれらの二以上の処理の組み合わせにより行われる請求項６に記載のクラゲ処理方法。
ＣＯＤの分解および／または除去の前に、非水溶性物質を膜分離により分離するステップをさらに含む請求項６または７に記載のクラゲ処理方法。
膜分離により分離した非水溶性物質を加熱分解または焼却処理するステップをさらに含む請求項８に記載のクラゲ処理方法。
酵素とクラゲを混合する前に、クラゲを破砕するステップをさらに含む請求項６から９のいずれかに記載のクラゲ処理方法。