JP2005013915A

JP2005013915A - 廃水処理方法

Info

Publication number: JP2005013915A
Application number: JP2003183957A
Authority: JP
Inventors: Wataru Sugiura; 渉杉浦; Kazushiro Nakagawa; 和城中川; Koji Hori; 公二堀
Original assignee: Osaka Prefecture; Miki Riken Kogyo KK
Current assignee: Osaka Prefecture; Miki Riken Kogyo KK
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】本発明はバチルス属に属する菌種の菌体Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．ＯＹ１−２（受託番号：微工研菌寄第１３１１８号）を培養し連続的にバイオリアクター槽に投入、又は流動床用担体に菌を固定化することにより、アゾ染料を含有する染色廃水を効率よく脱色する方法で、大型の設備を必要とせず、運転コストの安いスラッジの少ない脱色方法を提供する。
【解決手段】バチルス属に属する菌種の菌体ＯＹ１−２を流動床担体に固定化、あるいは菌を培養しバイオリアクターに連続投与し着色廃水を効率よく脱色する。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物を利用して着色廃水を脱色処理する、廃水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、着色液、特に繊維染色工業から排出される染色加工廃水による環境汚染が問題となっている。特に和歌山市で平成３年１０月に制定された和歌山市排出水の色等規制条例では排出口における排出口の着色度は、８０以下にすることが要求されている。一般に、繊維染色工業の廃水は、精練工程から、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、澱粉等の糊剤、糊抜き剤、界面活性剤等が排出され、染色工程からは、反応性染料、分散染料、酸性染料等の染色廃水、染色助剤、洗浄廃水等が排出され、仕上げ工程からは、油剤、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が排出される。これらの廃水は、多くの場合著しく着色した濁った液体で、環境負荷を表すＣＯＤ，ＢＯＤが高い。又，これらの廃水の中でも染料は、低濃度でも着色度が高く、可溶性物質であり、最も脱色処理が困難であるとされている。
【０００３】
従来より用いられている染色加工廃水における代表的な脱色処理方法は、一般的には、鉄、アルミニウム等の金属塩が主成分の無機系凝集剤やポリアクリルアミド等の高分子凝集剤を通常よりも多量に添加し、凝集沈殿処理又は加圧浮上処理と活性汚泥処理を組み合わせた処理が採用されている場合が多い。しかしながら、ポリアクリルアミド中に含まれるアクリルアミドモノマーに神経毒、発ガン性などの問題が指摘されている。また多量の凝集剤が必要となり、大量に生成するスラッジや、余剰汚泥が排出されている。現状では大部分脱水ケーキのまま埋め立て処分されたり、一部は焼却されている。これからはスラッジや余剰汚泥の処分費の高騰や運転コストが更に高くなるので、埋め立てや焼却は難しくなってくる。そのため、特開平６−３４３９７６号公報には、無機凝集剤、ジシアンジアミド系カチオン脱色剤及び高分子凝集剤を添加し経済的に脱色する方法、特開平７−１２４５６９号公報には超微粒子の活性炭と、カチオン系の高分子ポリマー脱色剤を併用し、経済的に脱色する方法が記載されているが、生成するスラッジ処理の問題が残されている。
【０００４】
又他の脱色処理方法として、特開平６−２５４５７５号公報には、反応染料で染色した後の残液をオゾン酸化し、次いで微生物処理する染色加工廃水の脱色処理方法。特開平７−３１９９０号公報にも、オゾン酸化による着色排水の脱色処理法が記載されている。オゾン酸化の場合は、発ガン性化合物の生成に関与することが知られている。その他活性炭吸着法、フェントン酸化、電解酸化等の酸化処理方法がある。活性炭吸着法の場合は、活性炭の消費量が膨大になり、更に使用後の活性炭を再生することも多額の処理費用を要する。オゾン酸化、フェントン酸化等の酸化処理の場合も薬品コスト、電力コスト等経済的にも問題がある。
【０００５】
一方微生物を用いた脱色方法は、一般に穏和な条件で脱色反応が進み、二次公害が少なく、コストにおいても有利と考えられ、新しい脱色方法が種々検討されている。例えば、特公平４−１１２７５号公報、特公平４−１１２７６号公報にはロードコツカス属に属し、微生物凝集剤ＮＯＣ−１生産能を有するする菌株を用い、可溶性色素を脱色し凝集沈殿物集め焼却処分する方法，
特開平６−２７７６９２号公報にはシュードモナス属に属する微生物が生産する凝集能物質で染色廃水を脱色する方法、特開平７−８９８９号公報には微生物固定化担体を用いた着色廃水の脱色方法及び装置、特許第２９９８０５５号には本発明のバチルス菌を用いた、アゾ系染料を含有する着色排水の脱色処理方法およびその処理装置で固定化担体を用い、好気処理による脱色方法が記載されている。しかし脱色が不十分で実用化には満足できる数値には至ってない。特開平９−１７３０５１号公報には染料に対して高脱色活性有する新規な糸状菌株及びこれを用いた脱色方法、特開平１０−３２３１８５号公報には着色排水の脱色性能に優れた脱色菌固定化担体が記載されている、特開２０００−９３１６４号、特開２００１−７８７６０号にはアルカリ条件で染料を脱色するバチルス属に属する新規微生物及び脱色菌を担体に固定化して脱色する方法記載されているが、染色加工廃水の脱色については実用化に至ってない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は大型の設備を必要とせず、薬剤コスト、運転コストが安く効率的に微生物による着色廃水の脱色方法を提供することにある。すなわち、特許２０８６０７６に記載されているバチルス属に属する菌種の菌体Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．ＯＹ１−２（受託番号：微工研菌寄第１３１１８号）を培養し連続的にバイオリアクター槽に投入、又は流動床用担体に菌を固定化することにより、アゾ染料を含有する染色廃水を効率よく脱色する方法を提供し、従来の凝集沈殿処理や加圧浮上処理と活性汚泥処理を組み合わせた処理方法で大量に生成するスラッジの量を大幅に低減する事にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はバチルス属に属する菌種の菌体Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．ＯＹ１−２（以下バチルス菌）を培養し連続的にバイオリアクター槽に投入，又は流動床用担体に菌を固定化することにより、あるいは両方の方法を併用し、好気処理と嫌気処理を組み合わせ、染色廃水を脱色させることを特徴とする脱色処理方法である。バチルス菌はアゾ系染料を生分解する。この微生物が産生するアゾ染料を分解する酵素は、菌体内で作られる。酵素がアゾ染料を生分解する反応は、発色団であるアゾ基を分解還元して、アミン化合物に変換する。反応において補酵素ＮＡＤＨ又はＮＡＤＰＨが必要であるが、Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．ＯＹ１−２は菌体内に存在するので、微生物固定化担体に固定化した場合は必要としない。この菌体はベンゼンアゾ系、ナフタレンアゾ系及び複素環アゾ系染料等の全てに効果がある事が知られている。またアゾ系染料は、反応染料、直接染料、酸性染料、分散染料等の種類にかかわらず、全てのアゾ染料に効果がある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のバチルス菌は好気条件で生育し，嫌気性条件でも生育する。しかし好気条件では余り脱色せず，完全な嫌気条件では脱色速度が遅くなり，適度に曝気する方法が望ましい。処理温度は２０〜５０℃が好ましい。５０℃を超えると本菌体は胞子の形状になる。ＰＨは５〜１０が好ましい。バイオリアクター槽は、原水の変動による本菌体の変動を抑制するために多槽にすることが望ましく、本実験では１００Ｌｘ６槽で実験を行った。また流動床用担体に菌を固定化、菌の培養培養液を連続的にバイオリアクター槽に投入するのも、原水の変動による菌の変動を抑制するためである。本実験で用いた流動床用固定化担体は、連続気泡を有する、木炭含有低密度ポリエチレン発泡体で、木炭は備長炭、竹炭を用いた。木炭を含有しない低密度ポリエチレン発泡体も効果の確認を行った。菌の固定化には、いずれの担体も効果が確認されたが、木炭含有発泡体の効果が優れていた。バイオリアクター槽に投入する流動床用担体の添加量は多いほど良好な効果が得られるが、コストとのバランスを考え、１０容量％に決定した。脱色の効果を確認するため、染色工場に１／１０００スケールの廃水処理プラントを設置し実用化実験を２年間行った。
【０００９】
原水は染色廃水と精練廃水を１０対１に混合し、ＰＨ５〜７に調整し２Ｌ／分でバイオリアクター１槽に注水した。バイオリアクター槽の好気槽と嫌気槽の条件を種々検討したが、最良の条件はバイオリアクター１槽は連続曝気、２〜６槽は間欠曝気で、水温は２５〜３５℃に保った。流動床担体は、１Ｃｍ角に切断した竹炭含有低密度ポリエチレン連続気泡発泡体を各槽に１０Ｌ投入した。本菌株培養槽は培養液として中和精練廃水を主とし、増殖速度を高めるため各種グルコース、タンパク質、無機塩等を添加し、好気条件で培養を行い、連続的に５ｍｌ／分でバイオリアクター１槽に注水した。注水量は多ければ多いほど原水の変動に対する抑制効果があるが、培養槽が大きくなり、コストとのバランスを考える必要がある。
廃水処理装置の概要とフローシートを示す。
【表１】

【００１０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
着色度の測定方法は、和歌山市排出水の色等規制条例・規則による。和歌山市の着色度の規制は着色度１２０以下、平均８０である。
（実施例１）
実験条件
中和原水をバイオリアクター１槽に２Ｌ／分で注水滞留時間５時間
１槽好気、２〜６槽嫌気（３時間毎に１５分間曝気）
バチルス菌を中和精練廃水で培養し（菌数１０^８個／ｍｌ以上）、連続的に５ｍｌ／分でバイオリアクター１槽に注水する。３ケ月間の平均値を表２に示す。
【表２】

（実施例２）
バチルス菌を培養し、竹炭１２％含有低密度ポリエチレン連続気泡１２倍発泡体に固定化し（菌数４ｘ１０８個／ｍｌ）、バイオリアクター各槽に１０Ｌ投入し、実施例１と同様の条件で脱色の実用化実験を行った。その結果を表３に示す。
【表３】

【００１１】
（実施例３）
実施例１の培養液の連続投入と、実施例２の担体投入の方法を組み合わせ脱色実験を行った。その結果を表４に示す。
【表４】

（比較例１）
バイオリアクター槽に培養液の連続投与も担体の投入も行わずに、最初にバイオリアクター槽で菌を培養し、菌数が安定した状態になってから実施例１と同様の条件で脱色実験を行った。バチルス菌の菌数結果を表５に示す。
【表５】

（比較例２）
バイオリアクター槽１槽を１００Ｌ槽に２槽を５００Ｌ槽とし、実施例２で使用した担体を各槽に１０％投入し、１槽を好気条件に２槽を嫌気条件（間欠曝気）にし、中和原水を２Ｌ／分でバイオリアクター１槽に注水した。
【００１２】
【発明の効果】
実施例１，２では脱色に必要とされている１０^６個／ｍｌ以上のバチルス菌の菌数が得られ、脱色率も８０％以上の結果が得られた。実施例１では原水の変動により、特にバイオリアクター１槽において菌数の低下が見られることがあったが培養液の投入流量を増加させると解消される。実施例２ではバイオリアクター１槽において原水の変動により、菌数の低下が見られることがあったが回復が早く，翌日には元の菌数に戻っていた。実施例３では常にバチルス菌菌数は、１０^８個／ｍｌ以上の菌数が保たれ、菌数，着色度とも安定した状態であった。比較例１では、２０日経過後には、バチルス菌菌数が１０^６個／ｍｌ以下で，脱色には不十分な菌数まで低下した。
比較例２では原水の変動によるバチルス菌数の変動が大きく菌数が１０^５〜１０^８個／ｍｌの範囲でバラツキ、着色度の変化も大きいため、実プラントでの運転が難しい。また本実験においてＢＯＤ，ＣＯＤの低減が大きく、バチルス菌による副次的な効果と思われる。

Claims

バチルス属に属する菌種の菌体ＢａｃｉｌｌｕｓＯＹ１−２（受託番号：微工研菌寄第１３１１８号）用い好気処理、嫌気処理を組み合わせた着色廃水の廃水処理方法。
微生物を固定化した流動床用担体を用いた、請求項１記載の着色廃水の廃水処理方法。
請求項１記載の微生物を培養し、連続的にバイオリアクター槽に投入する請求項１記載の着色廃水の廃水処理方法。
バイオリアクター槽が２槽以上ある、請求項１〜３記載の着色廃水の処理方法。