JP2014171964A - 還元性硫黄化合物含有排水の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】生物処理槽において硫黄酸化細菌としてハロチオバチルス(Halothiobacillus)属に属するSAB−1株(受託番号:NITE P−1543)を定着させたプラスチック製の担体を使用し、かつ、曝気処理を行うことを特徴とする還元性硫黄化合物を含む排水の処理方法。
【選択図】図1
Description
このような還元性硫黄化合物含有排水の浄化処理方法としては、次亜塩素酸ソーダや過酸化水素などの酸化剤を用いて、還元性硫黄化合物を化学的に処理する方法がある。酸化剤を使用する方法は簡便ではあるが、酸化剤は高価であることから処理費用が高コストになるという問題がある。また、近年の化学物質に対する規制強化により、排水中に残留するこれらの酸化剤の存在も問題とされている。このため、環境に対する影響の少ない、微生物を用いた排水処理方法(生物処理方法)が求められている。
そこで、排水処理設備の省スペース化のため、生物処理槽にセラミック製の担体を投入し、これに硫黄酸化細菌を定着させる排水処理方法が開発されている(特許文献1、2参照)。
しかし、硫黄酸化細菌の固定化担体を用いる場合、担体への細菌の定着が遅いと、処理の立ち上げ時に、担体に定着していない汚泥成分が生物処理槽から流出し、処理水中のSS濃度が増加してしまうという問題がある。また、都市下水由来の汚泥を種汚泥として使用する場合、汚泥中の硫黄酸化細菌数が非常に少ないことから、大量に汚泥を投入する必要があり、その運搬コストや処理装置の立ち上げに長時間を要することが問題となっている。
このため、処理の開始時に必要な種汚泥の量を低減でき、かつ、装置の立ち上げ期間を短縮できる排水処理方法が求められている。また、還元性硫黄化合物の処理に有用な細菌であって、かつ、担体への定着性に優れた細菌が求められている。
すなわち、本発明は、生物処理槽において硫黄酸化細菌としてハロチオバチルス(Halothiobacillus)属に属するSAB−1株(受託番号:NITE P−1543)を定着させたプラスチック製の担体を使用し、かつ、曝気処理を行うことを特徴とする還元性硫黄化合物を含む排水の処理方法である。
なお、本発明において「排水」とは、排水処理に供される水のことをいい、「処理水」とは、排水処理を施された水のことをいう。
また、本発明において「回分試験」とは、試験開始時に処理系内に排水を満たし、以後排水を系内に導入しないで行う浄化処理試験をいい、「通水試験」とは、連続的に系外から排水を導入し、系外に処理水を排出して行う浄化処理試験をいう。
還元性硫黄化合物を含む排水の例としては、製鉄所から発生する工場排水を挙げることができる。該排水は、還元性硫黄化合物の濃度が高いことに加え、Ca2+濃度も500〜1000mg/L程度と高い値を示す。また、pHが12〜13と高アルカリ性を示すことがある。排水が高アルカリ性の場合、本発明の排水処理方法を適用する前に、必要に応じて中和槽3にて塩酸などの中和剤を添加して中和処理を行うことが好ましい。中和後のpHとしては、7〜12であることが好ましく、10〜11であることがより好ましい。
本発明においては、生物処理槽において硫黄酸化細菌としてハロチオバチルス(Halothiobacillus)属に属するSAB−1株(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、2013年2月20日(寄託日)付けで受領され、受託番号:NITE P−1543が付与された)を定着させたプラスチック製の担体を使用する。
上記プラスチック製の担体の素材は耐久性に優れたものであれば特に制限されず、例としてポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリ塩化ビニル、ポリアミド等が挙げられるが、素材の耐久性と沈着したカルシウムの剥離の容易さから、塩化ビニル製、ポリプロピレン製またはポリエチレン製のいずれかであることが好ましい。
硫黄酸化細菌は担体の表面に生物膜を形成して定着する。担体の単位容積当たりの表面積である比表面積を増やすことにより、担体の使用量に対して定着する硫黄酸化細菌の量を増やすことができる。担体の比表面積は50〜300m2/m3の範囲とすることが好ましい。
上記生物処理槽内のpHは、例えば、pHセンサーを用いて検出し、塩酸や水酸化ナトリウムを添加することにより調整することができる。一方、生物処理槽内のORPはORPセンサーを用いて測定することができる。
<回分試験>
[実施例1]
図1に示す構成からなる固定床型接触担体水処理装置を建設した。生物処理槽18の容量は520L、中和槽3の容量は24Lである。生物処理槽18の容量1m3あたり表面積が60m2となるように波形の塩化ビニル製の担体9を投入した。
排水処理の開始後、定期的に処理水のCODを測定し、本発明の排水処理方法の有効性を評価した。CODの経時変化を図2中に実線で示す。排水処理の開始後、処理水のCODは下がり続け、処理開始から約24時間で10mg/L程度に下がり、定常状態となった。
種菌としてハロチオバチルス属のSAB−1株の代わりに都市下水の下水処理場の活性汚泥混合液を使用し、活性汚泥濃度が1000mg/Lとなるように添加したこと以外は実施例1と同様にして、排水処理を行った。処理水のCODの経時変化を図2中に破線で示す。
COD濃度の低下は、実施例1と比べて遅く、実施例1と比べて約1.5倍の36時間後に定常状態に達した。
[実施例2]
上記実施例1で48時間の回分試験を行った後、次いで、通水試験を行った。排水としては、表2に示す組成の還元性硫黄化合物を含む製鉄所の工場排水を用いた。生物処理槽18に対する排水の水理学的滞留時間(HRT)をまず12時間とし、次いで、1日ごとに、6時間、4時間、2時間、1.5時間と短縮し、その後、HRT1.5時間で1週間通水した。処理水のCOD濃度の測定結果を図3に実線で示す。
滞留時間を1.5時間とした5日後以降も、COD濃度は11mg/L以下で推移し、安定して水処理をすることができた。
上記比較例1で48時間の回分試験を行った後、次いで、実施例2と同様の手順で通水試験を行った。処理水のCOD濃度の測定結果を図3に破線で示す。
滞留時間を1.5時間とした5日後からはCODが上昇し、18〜19mg/Lで推移した。
[実施例3]
図1に示す固定床型接触担体水処理装置の生物処理槽18に、該生物処理槽の容量1m3あたり担体の表面積が60m2となるように波形の塩化ビニル製の担体(比表面積100m2/m3)を設置した。生物処理槽の種菌として、ハロチオバチルス属の菌株であるSAB−1株を107cfu/mLとなるように添加した。
また、担体の生物膜から微生物を単離し、16S RNA解析を行ったところ、主にハロチオバチルス属の菌株であるSAB−1株が存在していることが確認された。
生物処理槽18に設置する担体として、波形のポリプロピレン製の担体(比表面積80m2/m3)を使用したこと以外は、実施例3と同様にして排水処理を行い、担体に付着したSS量、SS中の有機成分量および無機成分量を測定した。結果を図4に示す。処理開始後1日から20日までの処理水の平均CODは12mg/Lであった。
生物処理槽18に設置する担体として、波形のポリエチレン製の担体(比表面積75m2/m3)を使用したこと以外は、実施例3と同様にして排水処理を行い、担体に付着したSS量、SS中の有機成分量および無機成分量を測定した。結果を図4に示す。処理開始後1日から20日までの処理水の平均CODは14mg/Lであった。
生物処理槽18に設置する担体として、中空円筒形のセラミック製の担体(比表面積120m2/m3)を使用したこと以外は、実施例3と同様にして排水処理を行い、担体に付着したSS量、SS中の有機成分量および無機成分量を測定した。結果を図4に示す。処理開始後1日から20日までの処理水の平均CODは13mg/Lであった。
具体的には、セラミック製担体を使用した場合、プラスチック製(塩化ビニル、ポリプロピレンまたはポリエチレン)の担体を使用した場合と比べ、無機成分由来のSS量が多かった。このことから、セラミック製担体には無機成分由来のSSが大量に付着し、これが担体への硫黄酸化細菌の定着を妨げていると考えられる。
また、塩化ビニル製の担体を使用した場合、最も有機成分由来のSS量が多かった。このため、塩化ビニル製の担体を使用した場合には、硫黄酸化細菌の付着が最も多くなり、その結果CODを最も安定に処理することができ、SSの総量が最小になったと考えられる。
2:原水送液ポンプ
3:中和槽
4:攪拌機
5:pHセンサー
6:HClポンプ
7:HClタンク
8:散気管
9:担体
10:HClポンプ
11:HClタンク
12:pHセンサー
13:NaOHポンプ
14:NaOHタンク
15:ORPセンサー
16:DOセンサー
17:ブロワー
18:生物処理槽
22:放水口
Claims (5)
- 生物処理槽において硫黄酸化細菌としてハロチオバチルス(Halothiobacillus)属に属するSAB−1株(受託番号:NITE P−1543)を定着させたプラスチック製の担体を使用し、かつ、曝気処理を行うことを特徴とする還元性硫黄化合物を含む排水の処理方法。
- 前記プラスチック製の担体が、塩化ビニル製、ポリプロピレン製またはポリエチレン製のいずれかである請求項1に記載の還元性硫黄化合物を含む排水の処理方法。
- 前記担体の表面積が、前記生物処理槽の容積1m3あたり20〜200m2である請求項1または2に記載の還元性硫黄化合物を含む排水の処理方法。
- 前記生物処理槽において、該槽内の処理中のpHを6〜7に制御し、かつ、ORPを+100mV以上に維持する請求項1〜3のいずれか1項に記載の還元性硫黄化合物を含む排水の処理方法。
- 硫黄酸化細菌としてハロチオバチルス(Halothiobacillus)属に属するSAB−1株(受託番号:NITE P−1543)を106cfu/mL以上含む活性汚泥中にプラスチック製の担体を置いて、その表面に上記硫黄酸化細菌を含む生物膜を形成させる工程、生物処理槽中に上記担体を固定する工程、次いで、上記生物処理槽中で曝気処理を行う工程を有することを特徴とする還元性硫黄化合物を含む排水の処理方法。
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