JP2008503341A - 汚泥特性の改善 - Google Patents
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Abstract
Description
Xは陰イオンであり、
nは、mで表されるXの原子価であり、
それぞれのAは、同一又は異なっていてよく、そしてOH、ORa、SO3Ra、PO3Ra 2、COOH、COORa、SO3H、PO3H2、CH2COOH、置換アルキル、アリール及び置換アミノ基から選択され、
それぞれのA基内のそれぞれのR及びそれぞれのRa(存在するならば)は、水素、C1〜C20アルキル、アリール、置換アルキル又はアリール、カルボキシ又はカルボキシエステルから独立して選択され、ここで、それぞれのCR2基は同一又は異なっていてよく、
R”は、2〜20個の炭素原子を有する2価の炭化水素基であり、且つ、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ若しくはPR1 mCH2OH基よりなる群から選択される1個以上の置換基で置換されていてよく及び/又は1個以上のエーテル若しくはカルボニル結合で中断されていてよく、
それぞれのR1は、独立して、1〜25個の炭素原子を有する1価の炭化水素基であり、且つ、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ若しくはPR1 vCH2OH基よりなる群から選択される1個以上の置換基で置換されていてよく及び/又は1個以上のエーテル若しくはカルボニル結合で中断されていてよく、
式(III)において、それぞれのvは1又は2であり、kは0〜10(例えば1〜10)であり、xは、v=2を有する分子内における基数であり、そして、Xは該化合物が水溶性であるように原子価yの交換可能な陰イオンである。)
を含む。
・第四アンモニウム化合物、例えば、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム及び塩化アルキルジメチルベンジルアンモニウム;
・高分子ビグアニド塩酸塩、例えば、ポリヘキサメチレンビグアニド塩酸塩、ドデシルグアニジン塩酸塩;
・トリス(ヒドロキシメチル)ニトロメタン;
・4,4−ジメチルオキサゾリジン;
・フェノキシプロパノール;
・フェノキシエタノール;
・グリオキサール;
・アクロレイン;
・アルデヒド、例えば、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド;
・トリアジン、例えば、1,3,5−トリス(2−ヒドロキシエチル)−1,3,5−ヘキサヒドロトリアジン;
・第四ホスホニウム化合物、例えば、塩化トリブチルテトラデシルホスホニウム及び塩化テトラデシルトリブチルホスホニウム;
・2−ブロム−4−ヒドロキシアセトフェノン;
・カルバメート、例えば、N−ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、エチレンビスジチオカルバミン酸二ナトリウム;
・t−ブチラジン;
・テトラクロル−2,4,6−シアノ−3−ベンゾニトリル;
・チアゾール及びイソチアゾール誘導体、例えば、2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン、5−クロル−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン、5−クロル−2−メチル−3(2H)−イソチアゾロン及び1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン;
・活性化ハロゲン基を有する化合物、例えば、2−ブロム−2−ニトロプロパン−1, 3−ジオール;
・ビスクロルメチルスルホン、並びに
・メチレンビスチオシアネート
から選択される非酸化性化合物をさらに含むことができる。
界面活性剤;
消泡剤;
スケール防止剤;
防蝕剤;
殺生物剤;
凝集剤;
脱水助剤;及び
分散剤。
図1は、フラッシュ混合の方法を例示する図である。
図2は、半連続ケモスタット反応装置系の図である。
図3A〜3Cは、様々な量の殺生物剤を添加することによって達成された汚泥の沈殿を示す写真図である。
図4A〜4Cは、様々な量の殺生物剤を添加した後の汚泥を示す顕微鏡写真図である。
1.装置
一連の半連続ケモスタット反応装置を組み立てて廃水処理プロセスをシミュレートした。半連続ケモスタット反応装置の配置を図2に示している。
該装置の中心部は、生物学的ケモスタット反応装置1である。該反応装置の容器2はガラス製で、10リットルの内部体積を有しており、しかもpH検出器3と、溶存酸素検出器4と、空気分散器5とが取り付けられている。このものは汚泥を含むが、この汚泥は、本質的に、典型的な廃水処理微生物の塊である。この反応装置は周囲温度(およそ20℃)で作動する。
シミュレートされる廃水13は別個の容器6に収容されており、そしてこれを4℃に維持して微生物腐敗を防止する。このものを、供給ライン7及び蠕動ポンプ8を介して反応器に移す。
該反応装置上には循環ライン9が設けられており、所定の長さの可撓性シリコーン管及び蠕動ポンプ10が備えられている。該蠕動ポンプは、汚泥を反応装置から取り出して循環ラインに送る。候補の水溶性殺生物剤をこのライン9に弁体11を介して導入するが、これはシリンジポンプ12で供給される。この系を使用して、水性殺生物剤と汚泥微生物との迅速な接触を確実にする「フラッシュ混合」を達成することが可能である。該循環ラインの内径は8mmであり、流速は1秒当たり0.5メートルであったが、これは、反応器に再度入る前に3秒の候補水溶性殺生物剤と汚泥との接触時間を与えた。
処理済み廃水17を該反応装置から出口ライン15を介して収集容器16に移す。
該反応装置にCourly社(フランス国リヨン)での都市廃水処理作業によって得られた汚泥を装入した。この汚泥を、プロセスを開始させるための「種」とした。次いで、反応装置に、5リットルの水準にまで、ほぼpH7.5に調整されたシミュレート廃水を満たし、そして曝気を開始した。該反応装置に、1日当たり800mLの速度で、表Bに示された配合通りのシミュレート廃水を連続的に供給した。
平日毎(すなわち1週間当たり5回)に、該バイオリアクターの内容物の13.3%を取り出して平衡を保持した。これによって汚泥の年齢が7.5日の範囲に確保された。
また、平日毎に、先に説明した調整後、候補の水溶性殺生物剤(希釈溶液として)を、フラッシュ混合循環ラインを介してこの系に注入した。該希釈溶液は、10グラムの炭酸水素ナトリウムをほぼ900mLの脱イオン水に溶解させ、次いで5グラムの候補の水溶性殺生物剤を添加し、そしてよく混合することによって調製した。次いで、混合物を脱イオン水で1リットルに合わせた。この希釈溶液の好適な容量を注入して所望の添加レベルを達成した。
この実験を52日間にわたって実施した後にこの系を閉鎖した。
この試験では化合物Xを評価した。この化合物は、テトラキス(ヒドロキシメチル)ホスホニウムスルフェート(THPS)の75%水溶液である。2種の濃度を評価した:2及び4ミリグラム/リットル/日並びに化合物Xで処理していない対照。
対照(未処理)での検討から、汚泥中での糸状菌の増殖が示されたが、これらは化合物Xで処理された系からの汚泥中には実質的に存在しなかった。
処理された汚泥中には、処理されていないものよりも有意に高い濃度の原生動物及び他の高等生物が存在していた。
化合物X処理は、汚泥凝集を害しなかった。
この研究から、低い添加レベルでの化合物Xフラッシュ処理が汚泥特性を有意に改善させ、さらに容易に凝集するため操作上の利益を提供するであろう汚泥を生じさせることができることが確証された。
1.手順
試料を、該試験の開始後48日目に、例1で説明した半連続反応装置から得、そして試験管の中に置いた。
例1の反応装置内で試験した化合物X濃度のそれぞれの試料をこの試験で評価した。従って、2及び4ミリグラム/リットル/化合物Xの処理日を有する試料を試験し、同様に化合物Xによって処理されていない対照も試験した。
これらの試験管を1時間の沈殿時間にわたって放置して汚泥を水から沈殿させた。
沈殿時間にわたって放置した後の試験管を図3A〜3Cに示している。
この研究から、低い添加レベルでの化合物Xによる廃水の処理は、汚泥沈降速度を有意に改善させることができるため、操作上の利益を提供することが確証された。
1.手順
試料を、該試験の開始後48日目に、例1で説明した半連続反応装置から得た。
例1の反応装置内で試験した化合物X濃度のそれぞれの試料をこの試験で評価した。従って、2及び4ミリグラム/リットル/化合物Xの処理日を有する試料を試験し、同様に化合物Xによって処理されていない対照も試験した。
該試料を、×220倍率の位相差顕微鏡によって観察した。
汚泥試料の顕微鏡写真を図4A〜4Cに示している。
この研究から、低い添加量レベルでの化合物Xによる廃水処理は、汚泥中の糸状菌レベルを有意に低下させることができ、並びに原生動物及び蠕虫類のような有益な生物のレベルを増大させることができるため、操作上の利益を提供することができることが確証された。
R 循環ライン
I 注入口
O 放水口
P ポンプ
1 ケモスタット反応装置
3 pH検出器
4 溶存酸素検出器
5 空気分散器
6 容器
7 供給ライン
8 蠕動ポンプ
9 循環
11 弁体
12 シリンジポンプ
13 廃水
15 出口ライン
16 収集容器
Claims (36)
- 汚泥のバルキング傾向を減少させることによる汚泥特性の改善のための有効量の非酸化性水溶性殺生物剤の使用であって、該殺生物剤がアルキル置換ホスホニウム化合物、アルキル置換ホスフィン、アルキル置換ホスフィン縮合物又は第四アンモニウム重合体化合物を含む使用。
- 前記水溶性殺生物剤が、モールマン指標によって測定されるときの汚泥容量指標(SVI)を200cm3/g以下に減少させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項1に記載の使用。
- SVIを180cm3/g以下に減少させる、請求項2に記載の使用。
- SVIを150cm3/g以下に減少させる、請求項3に記載の使用。
- SVIを予備処理SVI値の80%以下に減少させる、請求項1〜4のいずれかに記載の使用。
- SVIを予備処理SVI値の60%以下に減少させる、請求項5に記載の使用。
- 前記水溶性殺生物剤が、糸状菌レベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項1〜6に記載の使用。
- 前記水溶性殺生物剤が、チオトリクス属(Thiothrix sp.)021N型、H.hydrossis 0092型、N.limicola 0041型及び0803型から選択される1種以上の糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項7に記載の使用。
- 前記水溶性殺生物剤が、長く連鎖した糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項1〜8のいずれかに記載の使用。
- >500μmの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルを低下させる、請求項9に記載の使用。
- >500μmの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルを2分の1以下に低下させる、請求項10に記載の使用。
- >500μmの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルを4分の1以下に低下させる、請求項11に記載の使用。
- 前記水溶性殺生物剤が、顕微鏡視野当たりの糸状体全長が減少するように糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項7〜12のいずれかに記載の使用。
- 顕微鏡視野当たりの糸状体全長が2分の1以下に減少する、請求項13に記載の使用。
- 顕微鏡視野当たりの糸状体全長が5分の1以下に減少する、請求項14に記載の使用。
- 使用される水溶性殺生物剤の有効量が0.01〜5000ppmである、請求項1〜15のいずれかに記載の使用。
- 使用される水溶性殺生物剤の有効量が0.05〜500ppmである、請求項16に記載の使用。
- 使用される水溶性殺生物剤の有効量が0.1〜100ppmである、請求項17に記載の使用。
- 使用される水溶性殺生物剤の有効量が0.1〜30ppmである、請求項18に記載の使用。
- 非酸化性水溶性殺生物剤がアルキル置換ホスホニウム化合物、アルキル置換ホスフィン又はアルキル置換ホスフィン縮合物を含む、請求項1〜19のいずれかに記載の使用。
- 非酸化性水溶性殺生物剤が、式(I)のアルキル置換ホスホニウム化合物、式(II)のアルキル置換ホスフィン、又は式(III)の縮合物:
Xは陰イオンであり、
nは、mで表されるXの原子価であり、
それぞれのA は、同一又は異なっていてよく、そしてOH、ORa、SO3Ra、PO3Ra 2、COOH、COORa、SO3H、PO3H2、CH2COOH、置換アルキル、アリール及び置換アミノ基から選択され、
それぞれのA基内のそれぞれのR及びそれぞれのRa(存在するならば)は、水素、C1〜C20アルキル、アリール、置換アルキル又はアリール、カルボキシ又はカルボキシエステルから独立して選択され、ここで、それぞれのCR2基は同一又は異なっていてよく、
R”は、2〜20個の炭素原子を有する2価の炭化水素基であり、且つ、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ若しくはPR1 mCH2OH基よりなる群から選択される1個以上の置換基で置換されていてよく及び/又は1個以上のエーテル若しくはカルボニル結合で中断されていてよく、
それぞれのR1 は、独立して、1〜25個の炭素原子を有する1価の炭化水素基であり、且つ、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ若しくはPR1 vCH2OH基よりなる群から選択される1個以上の置換基で置換されていてよく及び/又は1個以上のエーテル若しくはカルボニル結合で中断されていてよく、
式(III)において、それぞれのvは1又は2であり、kは0〜10(例えば1〜10)であり、xは、v=2を有する分子内における基数であり、そして、Xは該化合物が水溶性であるように原子価yの交換可能な陰イオンである。)
を含む、請求項20に記載の使用。 - アルキル置換ホスホニウム化合物がテトラキス(ヒドロキシメチル)ホスホニウムスルフェート(THPS)である、請求項21に記載の使用。
- アルキル置換ホスホニウム化合物が、テトラキス(ヒドロキシメチル)ホスホニウムクロリド、テトラキス(ヒドロキシメチル)ホスホニウムブロミド、テトラキス(ヒドロキシメチル)ホスホニウムアセテート及びテトラキス(ヒドロキシメチル)ホスホニウムホスフェートよりなる群から選択される、請求項21に記載の使用。
- アルキル置換ホスフィンがトリス(ヒドロキシメチル)ホスフィン(THP)である、請求項21に記載の使用。
- 縮合物がトリス(ヒドロキシオルガノ)ホスフィンの縮合物である、請求項21に記載の使用。
- 縮合物がトリス(ヒドロキシオルガノ)ホスフィンと窒素含有化合物との縮合物である、請求項25に記載の使用。
- 縮合物がトリス(ヒドロキシオルガノ)ホスフィンと尿素との縮合物である、請求項26に記載の使用。
- 非酸化性水溶性殺生物剤が第四アンモニウム重合体化合物を含む、請求項1〜27のいずれかに記載の使用。
- 第四アンモニウム重合体化合物がポリオキシエチレン(ジメチルイミノ)エチレンジクロリドである、請求項28に記載の使用。
- 前記水溶性殺生物剤が、さらに、廃水処理に慣用されている次の化学物質:
界面活性剤、消泡剤、スケール防止剤、防蝕剤、殺生物剤、凝集剤、脱水助剤及び分散剤
のうち1種以上と共に処方された、請求項1〜29のいずれかに記載の使用。 - 汚泥が工業廃水及び都市廃水からのものである、請求項1〜30のいずれかに記載の使用。
- 汚泥が、紙生産、食品加工及び化学工業プロセスを含めた産業プロセスからのもの又は住宅地及び工業地などからのものである、請求項31に記載の使用。
- 前記水溶性殺生物剤が廃水処理プラントで実施される水処理プロセス中に使用される、請求項1〜32のいずれかに記載の使用。
- 前記水溶性殺生物剤が好気性消化工程後の水処理プロセス中に使用される、請求項33に記載の使用。
- 前記水溶性殺生物剤が沈殿槽又はラグーンでの水処理プロセス中に使用される、請求項34に記載の使用。
- 前記水溶性殺生物剤が断続的に添加される、請求項1〜35のいずれかに記載の使用。
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