JP2010240582A

JP2010240582A - パーラー排水の浄化方法

Info

Publication number: JP2010240582A
Application number: JP2009092446A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Ikeda; 英俊池田; Hisaoki Abe; 久起阿部
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc; DIA Aqua Solutions Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc; DIA Aqua Solutions Co Inc
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】廃棄乳、洗浄排水、消毒殺菌薬、家畜屎尿などで汚染されたパーラー排水を簡便で効率よくかつ安価に浄化する技術を提供する。
【解決手段】パーラー排水を浄化する方法であって、（Ａ）脂質を付着させた乾燥菌体、（Ｂ）水溶性金属塩および／または金属酸化物からなる金属化合物、ならびに（Ｃ）高分子凝集剤を用いることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、畜産の搾乳室及びその周辺施設から排出される廃棄乳、搾乳設備の洗浄排水、消毒殺菌薬、家畜屎尿などを含有した通称、パーラー排水の処理方法及び処理剤に関する。

パーラー排水は、水中に乳脂肪分が微粒子分散し、消毒殺菌剤や屎尿等をも含有しており容易に処理ができないことから、未処理のままで河川に放流されたり、土中に埋め立てるなどされており環境汚染の一因となっていた。
平成１１年に「家畜排せつ物の管理の適正化及び利用の促進に関する法律」（家畜排せつ物法）が制定されて以降は、パーラー排水の処理方法が種々検討されているが何れも大規模、複雑な設備が必要であるために中小規模の事業者では導入の難しいものが多かった（特許文献１〜２、非特許文献１参照）。そのため簡便かつ安価で効果的なパーラー排水の処理技術が求められてきた。

特開２０００−１１７２８８号公報特開２００６−８７９６８号公報

玉森匠「搾乳施設雑排水の処理装置」、環境浄化技術、２００７年４月、Ｖｏｌ．６、Ｎｏ４、ｐ５８−６１

本発明の目的は、従来技術における上記したような課題を解決し、廃棄乳、洗浄排水、消毒殺菌薬、家畜屎尿などで汚染されたパーラー排水を簡便で効率よくかつ安価に浄化する技術を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、パーラー排水に対して、脂質を付着させた乾燥菌体、金属化合物および高分子凝集剤を用いることによりパーラー排水の浄化が可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、パーラー排水を浄化する方法であって、（Ａ）脂質を付着させた乾燥菌体、（Ｂ）硫酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、二酸化チタンおよび二酸化ケイ素からなる群から選ばれる少なくとも一種の金属化合物、ならびに（Ｃ）高分子凝集剤を用いることを特徴とするパーラー排水の浄化方法に関する。

本発明のパーラー排水の浄化方法およびパーラー排水処理剤を使用すれば、廃棄乳、洗浄排水、消毒殺菌薬、家畜屎尿などで汚染されたパーラー排水を、大規模で複雑な設備を必要とせずに簡便で効率よく且つ安価に浄化することができ産業上極めて有用である。さらに、中小規模の事業者でもパーラー排水の浄化が可能となり、環境に対する影響を低減することができる。

本発明で浄化対象となるパーラー排水は、畜産の搾乳室及びその周辺施設から排出される廃棄乳、搾乳設備の洗浄排水、消毒殺菌薬、家畜屎尿などで汚染された廃液である。

本発明で用いられる脂質を付着させた乾燥菌体（Ａ）における菌体は、各種培養で得られるバクテリアや酵母等の微生物菌体や、活性汚泥から得られる微生物菌体が好適に使用できる。各種培養に使用する微生物種に特に制限はないが、例えば、アクロモバクター属(Achromobacter)、アルカリゲネス属(Alcaligenes)、オクロバクトラム属(Ochrobactrum)、クリプトコッカス属(Cryptococcus)、クルチア属(Kurthia)、サッカロミセス属(Saccharomyces)、シュードモナス属(Pseudomonas)、スタフィロコッカス属(Staphylococcus)、セラチア属(Serratia)、チオバチルス属(Thiobacillus)、バクテリジウム属(Bacteridium)、パチソレン属(Pachysolen)、バチルス属(Bacillus）、フラボバクテリウム属(Flavobacterium)、ブレビバクテリウム属(Brevibacterium)、プロタモノバクター属(Protamnobacter)、ミクロコッカス属(Micrococcus)、ミコバクテリウム属(Mycobacterium)、ミコプラーナ属(Mycoplana)、メタノモナス属(Metanomonas)、ロツデロマイセス属(Lodderomyces)、ロドコッカス属(Rhodococcus)、ロドシュードモナス属(Rhodopseudomonas)、またはロドスポリジウム属(Rhodosporidium)等から選ばれる微生物が挙げられる。

これらの菌体からなる坦体として、あらかじめ有機溶媒で抽出脱脂した物を用いることで、油分の処理作用を増強することもできる。つまり、上記される菌体を有機溶媒で脱脂した後、脂質、例えば培養した微生物菌体や活性汚泥、場合によってはこれら自身から抽出した脂質、例えばホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン等のリン脂質を多く含む脂質を添加し乾燥付着させた物が好ましい。

これらの微生物菌体や活性汚泥から脱脂する方法としては、一般的に用いられる有機溶媒による抽出方法が使用できる。使用する有機溶媒の種類に特に制限はないが、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン系溶媒、あるいはこれらの混合溶媒が好適に使用できる。また、抽出時にこれらの有機溶媒に０．５〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％の水を添加することにより、油分処理力の強化に効果的な脂質をより良く抽出することができる。

担体である菌体に付着させる脂質としては、上記した微生物由来の脂質の他に、例えば、サフラワー油、大豆油、菜種油、パーム油、パーム核油、綿実油、ヤシ油、米糠油、ゴマ油、ヒマシ油、亜麻仁油、オリーブ油、桐油、椿油、落花生油、カポック油、カカオ油、木蝋、ヒマワリ油、コーン油または大豆レシチン等の植物性脂質、イワシ油、ニシン油、イカ油またはサンマ油等の魚由来の脂質、さらに、肝油、鯨油、牛脂、馬油、豚油、羊油、鶏油または卵黄レシチン等の動物性脂質、パルミチン酸やステアリン酸などの脂肪酸等から抽出した脂質またはそれらを精製したものが使用できる。

担体である菌体に油脂を付着させる方法としては、脂質を加熱溶解して菌体と混合する方法や、脂質を溶媒に溶解して菌体と混合した後に乾燥する方法や、脂質を溶媒に加熱溶解して菌体と混合した後、乾燥する方法や、菌体をあらかじめ溶媒で湿潤させた後、溶媒に溶解した脂質を混合しその後乾燥する方法や、菌体をあらかじめ溶媒で湿潤させた後、溶媒に加熱して溶解した脂質を混合しその後乾燥する方法等があるが、これに限定される物ではない。混合および乾燥方法は既存の装置で可能であり、実験室のロータリーエバポレーターや乾燥機のようなものから、大型装置のスプレードライヤーやパドルドライヤー等が使用でき、操作も回分または連続の何れもが適用できる。乾燥温度に特に制限は無いが、菌体および付着させた脂質が変質しない温度以下とすることが好ましい。

このようにして調製した脂質を付着させた乾燥菌体の配合量は、パーラー排水に対して、０．０１〜１０重量％であることが望ましく、さらに好ましくは０．１〜５重量％である。前記配合量が０．０１重量％を下回ると十分な処理効果が得られず、１０重量％を上回る場合は単に発生スラッジ量が過大になるだけで不経済である。

本発明に用いられる金属化合物（Ｂ）は、水溶性金属塩および／または金属酸化物からなる化合物である。本発明の水溶性金属塩としては、硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、硫酸マグネシウム、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム等の金属硫酸塩、塩化アルミニウム、塩化第一鉄、塩化第二鉄等の金属塩化物、エチレンジアミン四酢酸金属塩などが挙げられる。これらの水溶性金属塩は任意の割合で組み合わせて用いても良いし、また特にこれらに限定されるものではない。また、本発明の金属酸化物としては、酸化鉄、酸化チタン、酸化銅、酸化亜鉛、酸化錫、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、タルク、およびカオリナイト、モンモリロナイトなどが挙げられる。この際、酸化鉄には、酸化鉄（ＩＩ）（ＦｅＯ）、酸化鉄（ＩＩ，ＩＩＩ）（Ｆｅ_３Ｏ_４）、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ_２Ｏ_３）などが例示でき、水和物型のものなどを含むものとする。同様に他の金属酸化物においても、異なった結晶組成のもの、水和物型のものなどを含むものとする。これらの金属酸化物は任意の割合で組み合わせて用いても良いし、また特にこれらに限定されるものではない。

前記の金属化合物（Ｂ）のうち、硫酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、二酸化チタンおよび二酸化ケイ素からなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましく用いられる。また、これらの中の１種を単独で、または２種以上を組み合わせて用いることもできる。中でも硫酸アルミニウムは安価に入手可能であることから特に好適に用いられる。硫酸アルミニウムとしては市場より入手できる通常の粉末状の硫酸アルミニウムでよい。

金属化合物（Ｂ）の配合量は、パーラー排水に対して０．０１〜１０重量％が好ましく、より好ましくは０．０５〜５重量％である。配合量が０．０１重量％を下回る場合は、十分な処理が得られず、１０重量％を上回る場合は生成フロックの凝集状態や沈降状態等がかえって悪くなるので好ましくない。本発明の金属化合物をパーラー排水の浄化に用いることで、脂質付着菌体の凝集化を促進することはできるが、顕著な作用効果を得るためには本発明の高分子凝集剤を併用することが重要である。

本発明で用いられる高分子凝集剤としては、ノニオン性、弱アニオン性、中アニオン性、強アニオン性、弱カチオン性、中カチオン性または強カチオン性の高分子凝集剤を用いることができるが、特に凝集フロック生成の観点から、強カチオン性の高分子凝集剤、例えばメチルアミノエチルメタアクリレート系またはジメチルアミノエチルアクリレート系の高分子凝集剤、もしくは低アニオン性の高分子凝集剤、例えばスルホン基導入変性ポリアクリルアミド系が好適に使用できる。高分子凝集剤の配合量としては。パーラー排水に対して０．５〜５００ｐｐｍが好ましく、より好ましくは２〜１００ｐｐｍである。
添加量が０．５ｐｐｍを下回る場合は十分な凝集沈降効果が得られない。一方、５００ｐｐｍを超えると凝集沈降したフロックがかえって嵩高となり凝集性が悪化する傾向が認められるようになるので好ましくない。

本発明の乾燥菌体、金属化合物および高分子凝集剤を用いてパーラー排水を浄化する際の排水温度は特に限定されるものではなく、常温でも十分な効果を得ることができるが、処理効率を調整するために加温や冷却などの操作を適宜加えることもできる。

本発明の浄化方法では、パーラー排水と乾燥菌体（Ａ）、金属化合物（Ｂ）および高分子凝集剤（Ｃ）を攪拌混合した後、混合液を固液分離することにより、有害物質を含有する不溶物が凝集したフロックを容易に除去することができ、ＢＯＤ、色度、ｎ−ヘキサン抽出物質が低減され浄化された液相を河川等に廃棄することができる。本発明の固液分離は、通常は静置状態にてフロックと浄化された液相とを充分に分離することができるが、本発明の効果を損なわない範囲で、糞尿分離装置や遠心分離装置やろ過装置などの公知の固液分離装置を用いてもよい。

さらには、パーラー排水を浄化するための処理剤として、（Ａ）脂質を付着させた乾燥菌体、（Ｂ）水溶性金属塩および／または金属酸化物からなる金属化合物、ならびに（Ｃ）高分子凝集剤を予め調合したものをパーラー排水処理剤として用いることも可能であり、これを用いることにより、パーラー排水への薬剤の配合操作数を減らすことができるので好ましい。なお各成分の組成比率は対象となるパーラー排水の性状や液量に従って適宜決めればよいが、（Ａ）脂質を付着させた乾燥菌体を５０〜９９重量％、好ましくは６０〜９０重量％、（Ｂ）金属化合物を１〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％、並びに（Ｃ）高分子凝集剤を０．０５〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％を含有するように調整することが望ましい。

以下、実施例および比較例をもって本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。

＜ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）の測定方法＞
ＢＯＤ濃度は、ＪＩＳＫ０１０２２１法に準じて測定した。
＜ｎ−ヘキサン濃度の測定方法＞
ｎ−ヘキサン濃度は、ＪＩＳＫ０１０２２４法に準じて測定した。
＜色度の測定方法＞
色度は、島津製作所製分光光度計ＵＶ-１２００にて測定。

以下の実施例および比較例では、乳牛牧場のパーラー排水貯留槽より採取したパーラー排水（ＢＯＤ４６０ｍｇ／Ｌ、 n−ヘキサン抽出物質１５０ｍｇ／Ｌ、色度１０００°以上）を用いて試験を実施した。

参考例１
培養バクテリア（シュードモナスフルオレッセンス）の乾燥菌体１０ｇに、メタノール、アセトンおよび水（重量比１００：１０：１０）からなる脱脂用溶媒５０ｇを添加し、５０℃で１時間振盪抽出した。この抽出処理液を、ロータリーエバポレーターを用いて浴温８０℃、減圧下にて３時間乾燥させた。得られた乾燥固形物を乳鉢で粉砕し、脱脂した菌体に脂質を付着させた粉末状の乾燥菌体（以下、吸着剤（Ａ）という）を調製した。

実施例１
吸着剤（Ａ）８５重量％、硫酸アルミニウム１４〜１８水和物（関東化学社製）１４．９重量％、およびカチオン系高分子凝集剤（ＭＴアクアポリマー社製、商品名：Ｃ−５０８）０．１重量％からなる処理剤をパーラー排水に対して０．２重量％添加し、１００ｒｐｍで５分間攪拌した。攪拌後５分間静置し上澄み液のＢＯＤ、n−ヘキサン抽出物質濃度、色度を測定した。その結果を表１に示す。

実施例２
高分子凝集剤をアニオン系高分子凝集剤（ＭＴアクアポリマー社製、商品名：Ａ−２１８）とした以外は実施例１と同様の処理を行った。結果を表１に示す。

実施例３
吸着剤（Ａ）８５重量％と、硫酸アルミニウム１４〜１８水和物（関東化学社製）７．５重量％、凝灰岩（宇治電化学工業社製、商品名：トサエメリーエキストラ、酸化アルミニウム／二酸化ケイ素／酸化第二鉄／二酸化チタン＝６７．５６／１７．５７／９．４６／５．４１重量比）７．４重量％、およびカチオン系高分子凝集剤（ＭＴアクアポリマー社製、商品名：Ｃ−５０８）０．１重量％からなる処理剤を、パーラー排水に対して０．２重量％添加し、１００ｒｐｍで５分間攪拌した。攪拌後５分間静置し上澄み液のＢＯＤ、n−ヘキサン抽出物質濃度、色度を測定した。その結果を表１に示す。

実施例４
吸着剤（Ａ）８５重量％と、凝灰岩（宇治電化学工業社製、商品名：トサエメリーエキストラ、酸化アルミニウム／二酸化ケイ素／酸化第二鉄／二酸化チタン＝６７．５６／１７．５７／９．４６／５．４１重量比）１４．９重量％、およびカチオン系高分子凝集剤（ＭＴアクアポリマー社製、商品名：Ｃ−５０８）０．１重量％からなる処理剤を、パーラー排水に対して０．２重量％添加し、１００ｒｐｍで５分間攪拌した。攪拌後５分間静置し上澄み液のＢＯＤ、n−ヘキサン抽出物質濃度、色度を測定した。その結果を表１に示す。

比較例１
吸着剤（Ａ）とカチオン系高分子凝集剤を用いずに、処理剤を硫酸アルミニウム１４〜１８水和物（関東化学社製）のみとした以外は実施例１と同様の処理を行った。結果を表１に示す。

比較例２
吸着剤（Ａ）を用いずに、処理剤を硫酸アルミニウム１４〜１８水和物（関東化学社製）９９．３重量％、およびカチオン系高分子凝集剤（ＭＴアクアポリマー社製、商品名：Ｃ−５０８）０．７重量％とした以外は実施例１と同様の処理を行った。結果を表１に示す。

比較例３
吸着剤（Ａ）を用いずに、処理剤を硫酸アルミニウム１４〜１８水和物（関東化学社製）９９．３重量％、アニオン系高分子凝集剤（ＭＴアクアポリマー社製、商品名：Ａ−２１８）０．７重量％とした以外は実施例１と同様の処理を行った。結果を表１に示す。

比較例４
吸着剤（Ａ）と硫酸アルミニウムを用いずに、カチオン系凝集剤（ＭＴアクアポリマー社製、商品名：Ｃ−５０８）のみをパーラー排水に対して２ppm添加した以外は実施例１と同様の処理を行った。結果を表１に示す。

比較例５
吸着剤（Ａ）と硫酸アルミニウムを用いずに、アニオン系凝集剤（ＭＴアクアポリマー社製、商品名：Ａ−２１８）のみをパーラー排水に対して２ppm添加した以外は実施例１と同様の処理を行った。結果を表１に示す。

比較例６
高分子凝集剤を用いずに、処理剤を吸着剤（Ａ）８５重量％、および硫酸アルミニウム１４〜１８水和物（関東化学社製）１５．０重量%とした以外は実施例１と同様の処理を行った。結果を表１に示す。比較例６では、金属化合物を用いていないために、パーラー排水中の不溶物の凝集効果が充分ではなく固液分離が容易ではなかった。

比較例７
硫酸アルミニウムを用いずに、処理剤を吸着剤（Ａ）８５重量％、およびカチオン系高分子凝集剤（ＭＴアクアポリマー社製、商品名：Ｃ−５０８）０．1重量％とした以外は実施例１と同様の処理を行った。結果を表１に示す。

Claims

パーラー排水を浄化する方法であって、（Ａ）脂質を付着させた乾燥菌体、（Ｂ）水溶性金属塩および／または金属酸化物からなる金属化合物、ならびに（Ｃ）高分子凝集剤を用いることを特徴とするパーラー排水の浄化方法。
さらに、パーラー排水と前記（Ａ）〜（Ｃ）とを攪拌混合した後、混合液中の不溶物を固液分離により除去することを特徴とする浄化方法。
脂質を付着させた乾燥菌体（Ａ）が、脱脂した菌体に脂質を付着させ乾燥させたものである、請求項１または２に記載の浄化方法。
脂質が、脱脂した菌体自身より抽出された脂質である、請求項１〜３のいずれかに記載の浄化方法。
脂質を付着させた乾燥菌体（Ａ）が、パーラー排水に対して０．０５〜５重量％である、請求項１〜４のいずれかに記載の浄化方法。
金属化合物（Ｂ）が、硫酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、二酸化チタンおよび二酸化ケイ素からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１〜5のいずれかに記載の浄化方法。
金属化合物（Ｂ）が、パーラー排水に対して０．０１〜１０重量％である、請求項１〜６のいずれかに記載の浄化方法。
高分子凝集剤（Ｃ）が、パーラー排水に対して０．５〜５００ｐｐｍである、請求項１〜７に記載の浄化方法。
高分子凝集剤（Ｃ）が、カチオン系高分子凝集剤またはアニオン系高分子凝集剤である、請求項１〜８に記載の浄化方法。
カチオン系高分子凝集剤がジメチルアミノエチルメタアクリレート系またはジメチルアミノエチルアクリレート系の高分子凝集剤である、請求項９に記載の浄化方法。
アニオン系高分子凝集剤がスルホン基導入変性ポリアクリルアミド系の高分子凝集剤である、請求項９に記載の浄化方法。
パーラー排水を浄化するための処理剤であって、（Ａ）脂質を付着させた乾燥菌体、（Ｂ）水溶性金属塩および／または金属酸化物からなる金属化合物、ならびに（Ｃ）高分子凝集剤を含有するパーラー排水処理剤。