JP2012179548A - 排水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異常発泡を抑制しつつ、水性塗料排水等のノニオン性界面活性剤を含む有機性排水のＣＯＤ及びＢＯＤを効率的に低下させ、安価に処理することが可能な排水処理方法を提供する。
【解決手段】ノニオン性界面活性剤を含む有機性排水に、前記ノニオン性界面活性剤の分解能力を有するフィロバクテリウム(Phyllobacterium)属細菌及びアシドボラクス(Acidovorax)属細菌の少なくとも一方の細菌を添加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノニオン性界面活性剤を含む有機性排水を効率的に処理することが可能な排水処理方法に関する。

有機物を含有する有機性排水の処理（浄化）方法として、好気性微生物を含んだ活性汚泥を利用する活性汚泥法がある。活性汚泥法は、浄化能力が高く、処理経費が比較的少なくて済む等の利点がある。このため、活性汚泥法を採用した種々の排水処理方法が提案されており、下水処理や産業廃水処理等において広く一般に使用されている。例えば、自動車塗装をはじめとする工業塗装の現場から排出される塗料排水の処理に、活性汚泥法が利用されている。

近年の環境や健康に対する意識の高まりから、塗料中の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の低減が求められている。このため、工業塗装の現場では、溶剤型塗料に代えて、溶剤として水を用いＶＯＣをほとんど含まない水性塗料が用いられるようになってきている。なお、多くの水性塗料には、水に溶解しない樹脂を安定に存在させる目的でノニオン性界面活性剤が添加されている。

しかしながら、ノニオン性界面活性剤が塗料排水中に存在すると、異常発泡を引き起こし、排水処理を妨げるという問題が生じている。また、ノニオン性界面活性剤は活性汚泥法では分解しきれず、排水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）及び生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）を排出基準以下にまで下げることが困難である。従って、排水基準を遵守するために活性炭の使用量が増加してしまうという問題点もある。この結果、ノニオン性界面活性剤を含む水性塗料排水の処理コストは、溶剤型塗料排水の処理コストの約２倍であるとされ、自動車業界などから効率的で安価な排水処理技術が強く求められている。なお、排水処理コストの増加は、溶剤型塗料から水性塗料への移行を妨げる要因ともなっている。

水性塗料排水に含まれるノニオン性界面活性剤に由来する問題に対しては、従来、消泡剤の添加が試みられている。例えば、特許文献１では、脂肪族エーテル化合物からなる湿式塗装ブース循環水の消泡剤が開示されている。しかし、消泡剤は大量に添加しないと所望の効果が得られず、コストの削減につながらないケースも多い。また、ノニオン性界面活性剤は分解されないので、後段の排水処理における活性炭使用量の削減にはつながらない。

また、特許文献２では、塗料含有排水を電解処理した後に活性汚泥処理し、次いで促進酸化処理する方法が開示されている。しかしながら、特許文献２で開示された方法における促進酸化処理は、コスト面から考えると現実的な方法ではない。また、活性汚泥に含まれる通常の好気性微生物は、ノニオン性界面活性剤を効率的に分解することができないため、発泡の抑制やノニオン性界面活性剤の分解に対して有効であるとはいえない。

特開２００７−７６１３号公報 特開２００７−２９８２５号公報

従って、本発明の目的は、異常発泡を抑制しつつ、ノニオン性界面活性剤を含む有機性排水のＣＯＤ及びＢＯＤを効率的に低下させ、安価に処理することが可能な排水処理方法を提供することにある。

本発明者らは、ノニオン性界面活性剤の分解能力を有する細菌について鋭意研究及び探索を行った。その結果、フィロバクテリウム(Phyllobacterium)属に属する細菌、及びアシドボラクス(Acidovorax)属に属する細菌が優れたノニオン性界面活性剤の分解能力を有することを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によれば、ノニオン性界面活性剤を含む有機性排水に、前記ノニオン性界面活性剤の分解能力を有するフィロバクテリウム(Phyllobacterium)属細菌及びアシドボラクス(Acidovorax)属細菌の少なくとも一方の細菌を添加して処理することを特徴とする排水処理方法が提供される。本発明においては、前記フィロバクテリウム属細菌がフィロバクテリウム・ミシナセアラム Ｘ−０３−００２（Phyllobacterium mysinacearum Ｘ−０３−００２；受領番号：ＡＰ−１０６６）であり、前記アシドボラクス属細菌がアシドボラクス・デラフィルディイ Ｘ−０３−００５（Acidovorax delafieldii Ｘ−０３−００５；受領番号：ＡＰ−１０６７）であることが好ましい。

本発明においては、前記有機性排水を活性汚泥により処理する曝気工程を有し、前記曝気工程で、前記有機性排水に前記細菌を添加することが好ましい。また、本発明においては、前記有機性排水の流量を調整する調整工程を有し、前記調整工程で、前記有機性排水に前記細菌を添加することが好ましい。

本発明においては、前記有機性排水における菌株濃度が１０⁵ＣＦＵ／ｍＬ以上となるように、前記有機性排水に前記細菌を添加することが好ましい。

本発明の排水処理方法によれば、異常発泡を抑制しつつ、ノニオン性界面活性剤を含む有機性排水のＣＯＤ及びＢＯＤを効率的に低下させ、安価に処理することができる。

本発明の排水処理方法を実施するためのシステムの一例を示す模式図である。 本発明の排水処理方法を実施するためのシステムの他の例を示す模式図である。

次に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、本発明において「細菌」とは、原核生物のことをいう。また、「ノニオン性界面活性剤」とは、界面活性剤のうち親水基が非イオン性のものをいう。ノニオン性界面活性剤は、水中で電離しないため、水や汚染物質による影響を受けにくく、性質が安定しているため工業用途では多用されている。洗浄剤としての用途のほか、顔料を安定に分散させるため、水性塗料にも使用される。一般的なノニオン性界面活性剤の例としては、アルキルグルコピラノシド、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキレート、ポリエチレングリコールアルキレート、脂肪酸アルカノールアミド、アルキルポリグリコシド、アルキルポリエーテルアミン等を挙げることができる。また、工業的に用いられるノニオン性界面活性剤の例としては、アデカリアソープＥＲ−３０（ＡＤＥＫＡ社製）、アデカノールＵＨ−５４１ＶＦ（ＡＤＥＫＡ社製）、アデカトールＬＢ−５３Ｂ（ＡＤＥＫＡ社製）、ナイミーンＬ２０７（日油社製）、Ｔｗｅｅｎ２０、Ｔｗｅｅｎ８０、ＴｒｉｔｏｎＸ−１００等を挙げることができる。ただし、本発明の処理対象となるノニオン性界面活性剤はこれらに限定されない。

フィロバクテリウム(Phyllobacterium)属に属する細菌は、分類学上、アルファプロテオバクテリアに属する。一方、アシドボラクス(Acidovorax)属に属する細菌は、分類学上、ベータプロテオバクテリアに属する。

上記細菌がノニオン性界面活性剤を分解するメカニズムは明らかではないが、これらの細菌はノニオン性界面活性剤の存在下でも生存することができる。このため、ノニオン性界面活性剤を含む有機性排水に添加して有機性排水を処理する場合に、逐次補充する必要がなく、ランニングコストを低減できるという利点がある。

上記フィロバクテリウム(Phyllobacterium)属に属する細菌の具体例としては、本発明者らが単離したフィロバクテリウム・ミシナセアラム Ｘ−０３−００２（Phyllobacterium mysinacearum Ｘ−０３−００２）菌株を挙げることができる。このフィロバクテリウム・ミシナセアラム Ｘ−０３−００２（Phyllobacterium mysinacearum Ｘ−０３−００２）は、本発明者らにより、受領番号「ＮＩＴＥ ＡＰ−１０６６」、受領日：２０１１年２月２２日に独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託された。

上記アシドボラクス(Acidovorax)属に属する細菌の具体例としては、本発明者らが単離したアシドボラクス・デラフィルディイ Ｘ−０３−００５（Acidovorax delafieldii Ｘ−０３−００５）菌株を挙げることができる。このアシドボラクス・デラフィルディイ Ｘ−０３−００５（Acidovorax delafieldii Ｘ−０３−００５）は、本発明者らにより、受領番号「ＮＩＴＥ ＡＰ−１０６７」、受領日：２０１１年２月２２日に独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託された。

一般的に、自動車などの塗装を行う塗装ブースにおいては、塗装面に付着しなかった塗料が塗装ブースに付着することを防止するために循環水が用いられている。水性塗料を用いて塗装を行うと、この循環水には水性塗料が溶け込むこととなる。水性塗料には、通常、顔料成分や塗料樹脂の他、ノニオン性界面活性剤が含有されている。循環水に溶け込んだ顔料成分や塗料樹脂は凝集剤等を用いて凝集分離されるが、ノニオン性界面活性剤は凝集剤等によっては分離することができず、循環水に溶け込んだ状態となる。

循環水の一部は再利用され、残部は水性塗料排水（有機性排水）として処理される。本発明においては、この有機性排水にフィロバクテリウム(Phyllobacterium)属細菌及びアシドボラクス(Acidovorax)属細菌の少なくとも一方の細菌を添加して処理する。前述の通り、上記の細菌はノニオン性界面活性剤を分解可能であるため、有機性排水に溶け込んだノニオン性界面活性剤を分解し、排水処理工程における有機性排水の異常な発泡を抑制することができる。また、上記の細菌はノニオン性界面活性剤の存在下でも生存することができるため、消泡剤を使用する必要がない。さらに、上記の細菌を用いれば、難分解性物質であるノニオン性界面活性剤を効率的に分解・除去できるので、有機性排水のＣＯＤ及びＢＯＤを効率的に下げることが可能であり、排水処理コストを大幅に削減できるという利点がある。

なお、菌株の濃度（菌体量）を適切に調整することにより、細菌を有機性排水中に安定に存在させることができる。このため、追加投与が不要になるという利点がある。また、菌株の濃度が適当な数値範囲となるように有機性排水に細菌を添加すれば、ノニオン性界面活性剤の分解速度を適切に制御することが可能となる。具体的には、有機性排水における菌株濃度が１０⁵ＣＦＵ／ｍＬ以上となるように、細菌を有機性排水に添加することが好ましく、１０⁶ＣＦＵ／ｍＬ以上となるように添加することがさらに好ましい。

図１は、本発明の排水処理方法を実施するためのシステムの一例を示す模式図である。図１に示すシステムは連続式の排水処理システムであり、調整槽、活性汚泥槽（曝気槽）、及び沈殿槽が含まれる。ノニオン性界面活性剤が含まれる有機性廃液（被処理水）は、一旦調整槽に流入され、下流に配置された活性汚泥槽への有機性排水の流入量や流入速度が調整される（調整工程）。調整槽から活性汚泥槽へと流入した有機性排水は曝気処理され、活性汚泥槽内の好気性微生物を含む活性汚泥の作用により、分解可能な有機物が分解される（曝気工程）。次いで、活性汚泥槽で曝気処理された有機性排水は沈殿槽へと流入し、上澄水と沈殿物に分離される。そして、沈殿物は余剰汚泥と返送汚泥に分離され、上澄水は処理水（放流水）として排出されることになる。

本発明においては、調整工程と曝気工程の少なくともいずれかの工程で、有機性排水に上記の細菌が添加されることが好ましい。調整工程で細菌を添加した場合には、含有されるノニオン性界面活性剤の一部又は全部を分解した有機性排水を活性汚泥槽へと流入させることができる。これにより、活性汚泥槽における浄化能力がノニオン性界面活性剤によって阻害されることなく、効率的に排水処理することができる。なお、本発明においては、曝気処理は定法に従って実施すればよい。

また、曝気工程で細菌を添加した場合には、有機性排水に含有されるノニオン性界面活性剤とその他の有機物を、曝気処理によって一度に分解することができる。これにより、活性汚泥槽における浄化能力を十分に引き出しつつ、効率的に排水処理することができる。

図２は、本発明の排水処理方法を実施するためのシステムの他の例を示す模式図である。図２に示すシステムは回分式の排水処理システムであり、調整槽と活性汚泥槽（曝気槽）が含まれる。この活性汚泥槽は、沈殿槽としての機能をも備えており、曝気処理後に上澄水と沈殿物を分離することができる。本発明においては、図２に示すような回分式の排水処理システムを使用し、調整工程と曝気工程の少なくともいずれかの工程で細菌を添加してもよい。

ノニオン性界面活性剤を含有する有機性排水は、例えば、水性塗料を用いる工業塗装の現場から排出される。このような工業塗装としては、自動車塗装が代表的であるが、これに限定されない。また、上記の細菌を製剤化して微生物製剤としてもよい。なお、上記の細菌を微生物製剤化するには、従来公知の方法を用いることができる。

次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例は本発明の単なる例示であって、本発明の限定を意図するものではない。

（実施例１）
活性汚泥を用いた曝気槽を有する回分式の排水処理装置を３機用意した。複数種類のノニオン性界面活性剤を含有する自動車用上塗り水性塗料（日本ペイント社製）を含む模擬排水を曝気槽に流入させた。なお、模擬排水の量は、活性汚泥の１／３量（体積基準）とした。フィロバクテリウム・ミシナセアラム Ｘ−０３−００２（Phyllobacterium mysinacearum Ｘ−０３−００２）菌株（以下、単に「Ｘ−０３−００２株」とも記す）を１０⁵ＣＦＵ／ｍＬの菌株濃度となるように曝気槽に添加し、定法に従って曝気処理を行った。初期（０日目）と処理３日目に上澄水を採取し、それぞれの溶解性ＣＯＤ_Mn値を測定した。測定結果を表１に示す。

（実施例２）
アシドボラクス・デラフィルディイ Ｘ−０３−００５（Acidovorax delafieldii Ｘ０３−００５）菌株（以下、単に「Ｘ−０３−００５株」とも記す）を曝気槽に添加したこと以外は、前述の実施例１と同様にして曝気処理を行った。初期（０日目）と処理３日目に上澄水を採取し、それぞれの溶解性ＣＯＤ_Mn値を測定した。測定結果を表１に示す。

（比較例１）
菌株を添加しなかったこと以外は、前述の実施例１と同様にして曝気処理を行った。初期（０日目）と処理３日目に上澄水を採取し、それぞれの溶解性ＣＯＤ_Mn値を測定した。測定結果を表１に示す。

表１に示すように、Ｘ−０３−００２株及びＸ−０３−００５株を曝気槽に添加した場合（実施例１及び２）は、いずれの菌株を添加しない場合（比較例１）に比して、処理能力が顕著に高いことが明らかである。

本発明の排水処理方法を用いれば、例えば自動車塗装をはじめとする工業塗装の現場において、排水処理コストを削減することができる。

Claims (5)

1. ノニオン性界面活性剤を含む有機性排水に、前記ノニオン性界面活性剤の分解能力を有するフィロバクテリウム(Phyllobacterium)属細菌及びアシドボラクス(Acidovorax)属細菌の少なくとも一方の細菌を添加して処理することを特徴とする排水処理方法。
2. 前記フィロバクテリウム属細菌がフィロバクテリウム・ミシナセアラム Ｘ−０３−００２（Phyllobacterium mysinacearum Ｘ−０３−００２；受領番号：ＮＩＴＥ ＡＰ−１０６６）であり、
   前記アシドボラクス属細菌がアシドボラクス・デラフィルディイ Ｘ−０３−００５（Acidovorax delafieldii Ｘ−０３−００５；受領番号：ＮＩＴＥ ＡＰ−１０６７）である請求項１に記載の排水処理方法。
3. 前記有機性排水を活性汚泥により処理する曝気工程を有し、
   前記曝気工程で、前記有機性排水に前記細菌を添加する請求項１又は２に記載の排水処理方法。
4. 前記有機性排水の流量を調整する調整工程を有し、
   前記調整工程で、前記有機性排水に前記細菌を添加する請求項１〜３のいずれか一項に記載の排水処理方法。
5. 前記有機性排水における菌株濃度が１０⁵ＣＦＵ／ｍＬ以上となるように、前記有機性排水に前記細菌を添加する請求項１〜４のいずれか一項に記載の排水処理方法。

Images