JP3064960B2

JP3064960B2 - 過酸化水素を含有する廃水の処理方法

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Publication number: JP3064960B2
Application number: JP9158560A
Authority: JP
Inventors: 新豊田; 務多以良
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 2000-07-12
Anticipated expiration: 2017-06-16
Also published as: JPH115096A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、過酸化水素を含有
する廃水の処理方法に関し、特に過酸化水素分解酵素を
利用する過酸化水素の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】種々の有機物や無機物を含有する工場廃
水の処理においては、一般的に有機物は生物処理によっ
て処理され、無機物は不溶性の沈澱を形成させ固液分離
することによって処理されることが多い。しかしなが
ら、廃水中に過酸化水素が含まれている場合、生物処理
においては多大な負荷となり、また無機物を沈降分離す
る際には過酸化水素が分解して生じた気泡が沈澱に付着
することにより沈降を妨げるといった悪影響がある。し
たがって、これらの処理に先立ち、過酸化水素は除去す
るか、あるいは不都合を生じない程度に低減させておか
なければならない。

【０００３】過酸化水素は還元剤を添加することで分解
処理可能であるが、廃水中の過酸化水素の処理方法とし
ては、従来、過酸化水素分解酵素であるカタラーゼを使
用するのが一般的となっている。この場合、カタラーゼ
は触媒的に作用するため、還元剤を使用する場合に比べ
て使用量が少なくて済み、還元剤との反応で有害物質を
副生することもない。

【０００４】カタラーゼを使用する処理方法としては種
々の処理方法が知られているが、例えば特開昭６３−２
７０５９５号公報には、廃水中にフッ素イオンが含まれ
る場合に、廃水に水酸化カルシウムを添加し、フッ素イ
オンを不溶性のフッ化カルシウムとして固定した後、カ
タラーゼを添加し、過酸化水素を分解処理してからフッ
化カルシウムを沈降分離することにより、気泡の発生に
よるフッ化カルシウムフロックの浮上を抑制し、良好な
沈降性を得ることが可能である点が開示されている。

【０００５】更に、図８に示すように、カタラーゼの活
性が失われないように廃水のｐＨを中性域に調整した
後、カタラーゼを添加して過酸化水素を分解処理してか
ら生物処理によって有機成分を処理することにより、生
物処理の負荷を低減し、良好な処理性を得ることができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カタラーゼを用いる前処理は、なお改善されるべき問題
点を含むものであった。

【０００７】第１の問題点は、処理コストがかなり高く
つくことである。その理由は、カタラーゼは、主に、動
物組織、細菌群、黴などから抽出、精製により得られて
おり、量産が容易でなく高価であり、しかも不安定な薬
剤であるため、極めて薬剤コストが高くなるためであ
る。例えば、２５０ｍｇ／ｌの過酸化水素を含む廃水１
０００ｍ³を処理するのに要するカタラーゼ量は、特開
昭６３−２７０５９５に示されるように、最も効率の良
い条件で約１００ｋｇである。一方、同じく２５０ｍｇ
／ｌのフッ素を含む廃水１０００ｍ³を処理する場合を
考えると、フッ素を処理するために薬剤として消石灰を
１０００ｋｇ使用すれば十分であるが、ここで薬剤の重
量あたりの価格としてはカタラーゼは消石灰の数十倍で
あり、過酸化水素を処理するのにかかる薬剤コストは、
同じ濃度のフッ素を処理するのにかかる薬剤コストと比
較してもはるかに高くなってしまうことがわかる。

【０００８】第２の問題点は、廃液中の有機物を活性汚
泥法に代表される生物処理によって処理する場合、その
維持、運用に手間とコストがかかることである。その理
由は、処理に利用する生物維持のために栄養源を欠かす
ことなく供給する必要があり、また生物処理の結果、余
剰汚泥が産業廃棄物として発生し、その処分のためにコ
ストがかかるためである。

【０００９】本発明は、上記問題点を簡易な構成の付加
で効果的に克服し、過酸化水素を含有する有機廃水の処
理において、処理にかかるコスト及び産業廃棄物の発生
を著しく削減し、処理システムの運用を容易にするため
の過酸化水素を含有する有機廃水の処理方法を提供する
ことをその目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の廃水処理方法
は、廃水中の過酸化水素の分解処理を含む廃水処理方法
において、廃水を、過酸化水素分解酵素活性を有する生
物汚泥と接触させて該廃水中に含有される過酸化水素を
分解する工程を有し、該生物汚泥が、予め破砕処理が施
されたものであることを特徴とする。

【００１１】本発明における過酸化水素の分解処理工程
を、生物処理工程前に組み込むことができ、生物処理で
用いた生物汚泥を返送して過酸化水素分解処理に用いる
ことができる。生物汚泥に対して、必要に応じて、例え
ば攪拌による機械的衝撃の付加や超音波照射等を用いた
破砕処理を施すことで、活性汚泥の有する過酸化水素分
解酵素の活性をより有効に引き出すことが可能となる。

【００１２】更に、本発明における生物汚泥を用いた過
酸化水素の分解処理工程は、無機物質の沈降分離工程前
に組み込むことができ、無機物質の沈降分離工程の効率
を向上させることができる。

【００１３】また、有機廃水と無機廃水が別々に供給さ
れる場合には、本発明における生物汚泥を用いた過酸化
水素の分解処理工程を無機廃水における無機物質の沈降
分離工程の前に組み込み、効率良い無機物質の除去を行
ってから、これを有機廃水の生物処理工程に合流させる
ことで廃水処理の更なる効率化が図れる。

【００１４】しかも、生物汚泥を用いた加水分解処理を
経た処理水は、未処理の処理水に比べて生物処理に用い
る汚泥にとっての栄養分の補給効果もあり、生物汚泥を
用いた加水分解処理を導入することは経済的にも有利で
ある。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に本発明の廃水処理方法の基
本的な実施形態例を示す。この方法は、廃水１をｐＨ調
整槽２に導入してそのｐＨを調整する工程と、過酸化水
素分解処理（Ｈ₂Ｏ₂処理）槽３において廃水中に過酸化
水素を分解処理する工程と、生物処理槽４において生物
汚泥により生物学的に分解可能な汚染物質の分解を行う
生物処理工程と、生物処理槽４からの余剰汚泥の一部、
または全部、あるいは、返送専用に引き抜いた汚泥を、
破砕槽５に誘導して破砕する工程と、破砕された汚泥を
Ｈ₂Ｏ₂処理槽３に誘導する工程とを有する。

【００１６】生物処理工程で用いる生物汚泥（活性汚
泥）としては、処理すべき廃水に適合したものを適宜選
択して常法により調製したものを利用することができ
る。通常、好気性の生物汚泥には過酸化水素分解酵素
（主にカタラーゼ）を有する微生物が存在するので、こ
れを利用してＨ₂Ｏ₂処理槽３で利用することができる。
なお、処理槽３での処理には、返送によらず別途調製し
た汚泥を利用することもできるが、処理効率の点からは
返送による方法が好ましい。生物汚泥の有する過酸化水
素分解酵素活性は常法により確認でき、例えば、１％の
過酸化水素溶液１リットル中に破砕した生物汚泥を１ｇ
添加し、１分間攪拌した後、過酸化水素濃度が１／１０
以下に低下している生物汚泥を好適に利用することがで
きる。

【００１７】過酸化水素分解酵素の活性は、通常、中性
を中心としたｐＨ領域、例えば６．０〜９．０において
良好なものとなるので、廃水１のｐＨをｐＨ調整槽２に
おいて好適な範囲に調整する。ｐＨの調整には通常用い
られている酸やアルカリが利用できる。

【００１８】各槽の操作は、バッチ法、連続法、半連続
法等目的に応じて選定でき、各槽での滞留時間や温度条
件等の操作条件も所望とする処理効果が得られるように
常法に従って設定することができる。

【００１９】なお、汚泥の返送量は、目的とする過酸化
水素の分解効果が処理槽３で得られるように設定するこ
とができ、汚泥活性の程度にもよるが、例えば、連続法
による運転の場合、処理槽３での汚泥濃度が８ｍｇ／ｌ
以上、好ましくは１０ｍｇ／ｌ以上となるように設定す
るのが好ましい。更に、処理槽の運転条件は、処理後の
過酸化水素の濃度が、例えば１０ｍｇ／ｌ以下、好まし
くは８ｍｇ／ｌ以下となるように設定することができ
る。

【００２０】汚泥粉砕槽５での粉砕には例えば、攪拌機
による攪拌処理や超音波照射による機械的な処理が利用
でき、細かく粉砕することで汚泥を構成する微生物の機
能をより有効に引き出すこと、例えば過酸化水素分解酵
素が放出されやすい状態を容易に得ることが可能とな
る。従って、汚泥破砕槽５での運転条件はかかる効果が
得られるように設定することができる。なお、図２に攪
拌機を用いた例を示す。この破砕処理は、過酸化水素の
分解処理効率を更に向上させ、より短時間で十分低濃度
まで過酸化水素を分解する上で好ましく、用いる生物汚
泥の状態や目的とする分解処理効率等に応じて適宜選定
することができる。

【００２１】本発明の方法によれば、廃水中の過酸化水
素を生物汚泥に含まれる過酸化水素分解酵素を利用して
処理しているので、高価な薬剤であるカタラーゼを使用
する必要がなく、処理コストの低減が可能となる。ま
た、従来産業廃棄物として処分されていた生物処理で発
生する余剰生物汚泥の一部または全部を返送して有効に
利用できるので、産業廃棄物の排出の低減が可能とな
る。また、過酸化水素を分解するために生物汚泥を返送
することによる廃水のＢＯＤの増加は、これが再び生物
処理槽４に供給されることで、生物処理に利用する汚泥
中の微生物の維持のための栄養源の補給となり、別途行
う栄養源の補給の補助または代替えとなり、その運用の
手間を省く効果がある。

【００２２】以下に本発明の他の実施形態例を示す。上
記の基本的な実施形態例に対するこれらの形態例におけ
る変更点以外は上記の基本的な実施形態例と同様に操作
される。

【００２３】図４に本発明の他の実施形態例を示す。こ
の方法では、生物汚泥のＨ₂Ｏ₂処理槽２３への添加に先
立ち、Ｈ₂Ｏ₂処理槽２３へ導入する汚泥の前処理として
急速攪拌ではなく、超音波を照射するための超音波処理
槽２５を有する。この形態例では、生物汚泥中の一部の
菌体の細胞膜を損傷させて、効果的に過酸化水素分解酵
素の放出を容易にすることができるという利点がある。
また、激しい機械的攪拌を行わないので、装置の運転制
御や維持管理が容易になるという利点もある。なお、Ｈ
₂Ｏ₂処理槽での処理の主目的は過酸化水素の分解にある
ので、超音波処理による菌体の損傷が生じても全く問題
はなく、より高い分解酵素活性が得られる範囲内で超音
波処理を行えば良い。

【００２４】図５に本発明の他の実施形態例を示す。こ
の形態例では、Ｈ₂Ｏ₂処理槽３３への汚泥の添加に先立
ち、Ｈ₂Ｏ₂処理槽３３に導入する汚泥の前処理として機
械的な攪拌と超音波の照射を同時に行うための攪拌及び
超音波処理槽３５を有する。この形態例では、超音波照
射と攪拌との相乗効果により、生物汚泥に対し、より均
一に超音波を照射できるとともに、激しい機械的攪拌を
必要とせず、短時間で十分な前処理を施すことができる
という利点がある。

【００２５】図６に本発明の他の実施形態例を示す。こ
の形態例は、処理すべき無機成分として過酸化水素の他
にフッ素を含有する有機廃水を処理対象とする場合に好
適なものであり、その処理フロー構成図が図６に示され
ている。この処理に用いる装置は、過酸化水素の他にフ
ッ素を含有する廃水４１に対してカルシウム塩を添加
し、廃水中のフッ素をフッ化カルシウムとして固定する
ためのフッ素処理槽４２、硫酸アルミニウムなどのアル
ミニウム塩を添加して中和し、中和により生成する水酸
化アルミニウムによってフッ素処理槽４２で生成したフ
ッ化カルシウムの微粒子を凝集させるための凝集槽４
３、生物汚泥を添加し、生物汚泥中に含まれる過酸化水
素分解酵素により廃水４１中の過酸化水素を処理するた
めのＨ₂Ｏ₂処理槽４４、フッ素処理槽４２で生成したフ
ッ化カルシウムなどの不溶性物質を沈降分離するための
沈降槽４５、および生物処理により廃水４１中の有機成
分を処理するための生物処理槽４６を有する。なお、一
連の無機物質の沈降分離処理は、上記の例に限定され
ず、目的とする無機物質の種類に応じて常法による処理
が利用できる。

【００２６】なお、Ｈ₂Ｏ₂処理槽４４に添加する生物汚
泥は、生物処理槽４６で発生した余剰の生物汚泥を返送
して利用するが、汚泥のＨ₂Ｏ₂処理槽４４への添加に先
立ち、汚泥の前処理として、生物汚泥を効率良く過酸化
水素を分解できる状態にするための汚泥破砕槽４７を有
するのは上記の各例と同様である。

【００２７】図７に他の実施形態例における処理フロー
図を示す。この例は、過酸化水素とフッ素を含有する無
機廃水と、有機廃水とが別に供給される場合の処理に好
適な例であり、ここでは、有機廃水５０の処理で利用す
る生物処理の余剰生物汚泥を引き抜き、無機廃水５１に
含まれる過酸化水素の処理に利用し、処理後は生物処理
槽５７に合流させそのＢＯＤ成分を処理する。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。実施例１図２に示すフローに従って廃水（半導体工場廃水、ＢＯ
Ｄ：１０００ｍｇ／ｌ、ｐＨ３、過酸化水素含有量３０
０ｍｇ／ｌ）を以下の条件で処理した。処理条件：ｐＨ調整槽：廃水のｐＨを水酸化ナトリウム水溶液の
添加により約７．０に調整。

【００２９】Ｈ₂Ｏ₂処理槽：滞留時間：１０分間汚泥濃度：１０ｍｇ／ｌ汚泥供給速度：上記の汚泥濃度になるように設定）処理後の過酸化水素濃度：１０ｍｇ／ｌ未満処理後のＢＯＤ：約１０３０ｍｇ／ｌ汚泥破砕槽：汚泥濃度：１０ｇ／ｌ攪拌条件：攪拌機で毎分２００回転、１０分間攪拌生物処理槽：汚泥濃度：５０００ｍｇ／ｌ滞留時間：１２時間処理前のＢＯＤ：約１０３０ｍｇ／ｌ処理後のＢＯＤ：２５ｍｇ／ｌ未満余剰汚泥抜き取り率：１日に１０％上記の条件で、更に、生物汚泥１６の破砕槽１５での前
処理時間を１０分間から５分間に変更、あるいは前処理
をしないで直接汚泥をＨ₂Ｏ₂処理槽に供給した以外は同
様の操作条件での運転を行い、Ｈ₂Ｏ₂処理槽１３から流
出する処理済水の過酸化水素濃度を常法により測定し
た。各条件において得られた結果を図３に示す。

【００３０】図３から、前処理を１０分間行った生物汚
泥を添加した場合、Ｈ₂Ｏ₂濃度を１０ｍｇ／ｌ以下にす
るためには、生物汚泥濃度が４ｍｇ／ｌですでに十分な
効果が得られていることがわかる。一方、前処理を全く
行わなかった場合には、Ｈ₂Ｏ₂濃度を１０ｍｇ／ｌ以下
にするためには生物汚泥濃度を少なくとも１６ｍｇ／ｌ
程度にすることが必要であった。更に、生物汚泥を過剰
に添加してもＨ₂Ｏ₂濃度は６ｍｇ／ｌより低下しなかっ
た。これは、生物汚泥中にはカタラーゼ自体は十分な量
で含まれているものの、Ｈ₂Ｏ₂の分解速度は、生物汚泥
中の菌体からのカタラーゼの放出が律速になっているた
めと考えられる。従って、Ｈ₂Ｏ₂処理目標濃度を、より
低い値に設定する必要がある場合、あるいはＨ₂Ｏ₂処理
槽１３の滞留時間を、より短くしたい場合には菌体から
放出され易いカタラーゼを十分増やすために汚泥破砕槽
１５における処理時間や攪拌速度等の処理条件を操作す
ればよい。

【００３１】なお、本実施例では、生物処理槽１４にお
ける栄養素の補給は特に行わなかったにも拘らず、生物
処理槽１４での生物処理を良好に実施できた。これは、
Ｈ₂Ｏ₂処理槽におけるＢＯＤを増加させる副生分が生物
処理槽１４中の汚泥の栄養源として利用されたためと考
えられる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば以下の効果を得ることが
できる。第１の効果は、高価な薬剤である精製カタラー
ゼが不要となることである。このため廃水処理にかかる
薬剤コストを大幅に削減することができる。その理由
は、過酸化水素の分解処理において精製カタラーゼに替
わり、生物処理汚泥に含まれる過酸化水素分解酵素を利
用しているためである。

【００３３】第２の効果は、産業廃棄物の排出を削減で
きることである。このため、産業廃棄物の処分にかかる
コストとともに、環境負荷を低減させることができる。
その理由は、生物処理で発生する余剰生物汚泥を、過酸
化水素の分解のために返送して有効に利用しているため
である。第３の効果は、生物処理に利用する維持にかか
る手間が低減できることである。その理由は、過酸化水
素の分解工程に返送した生物汚泥により増加したＢＯＤ
は、後工程の生物工程において栄養源として機能するた
め、生物処理に利用する生物の維持のために栄養源を別
に供給する必要がなくなるためである。

【００３４】第４の効果は、生物汚泥を過酸化水素の処
理に利用する前の処理として機械的な衝撃を加えること
により、過酸化水素の処理効率を更に向上させ、短時間
で十分低濃度まで過酸化水素を処理できる点である。そ
の理由は、生物汚泥が細かく粉砕され、過酸化水素分解
酵素が汚泥から放出されやすい状態となるためである。

【００３５】第５の効果は、生物汚泥を過酸化水素の処
理に利用する前の処理として超音波処理を行うことによ
り、過酸化水素分解酵素の汚泥からの放出をより容易な
ものとすることができ、機械的な衝撃を加える方法を用
いる場合に比べて装置の運転や維持管理が容易となる。
その理由は、超音波照射により生物汚泥中の菌体の細胞
膜に損傷を与えることができ、また激しい機械的動作を
用いる必要はないからである。

【００３６】第６の効果は、生物汚泥を過酸化水素の処
理に利用する前の処理として機械的衝撃を用いる方法と
超音波処理を併用することにより、更に短時間で十分な
前処理効果が得られる。その理由は、超音波照射と攪拌
との相乗効果が得られるとともに、生物汚泥に対しより
均一に超音波を照射できるためである。

【００３７】第７の効果は、処理すべき無機成分として
過酸化水素の他にフッ素を含有する有機廃水に対しても
効果的に処理ができることである。その理由は、フッ素
をフッ化カルシウムとして処理水中の不溶性成分として
固定した後、これを沈降分離するのに先立ち、過酸化水
素の分解処理を行うことにより、気泡の発生による沈降
障害を防止できるためである。

【００３８】第８の効果は、過酸化水素とフッ素を含有
する無機廃水と、有機廃水とが別々に供給される場合で
も効果的に処理ができることである。その理由は、有機
廃水の処理に使用した生物汚泥を、フッ素処理後の無機
廃水中の過酸化水素の処理に利用し、増加したＢＯＤ成
分は有機廃水に合流して処理できるためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例を示す処理フロー図であ
る。

【図２】本発明の他の実施形態例を示す処理フロー図で
ある。

【図３】過酸化水素分解処理に用いる生物汚泥の前処理
の効果を示す図である。

【図４】本発明の他の実施形態例を示す処理フロー図で
ある。

【図５】本発明の他の実施形態例を示す処理フロー図で
ある。

【図６】本発明の他の実施形態例を示す処理フロー図で
ある。

【図７】本発明の他の実施形態例を示す処理フロー図で
ある。

【図８】従来ぼ過酸化水素を含有する廃水処理の一例を
示す処理フロー図である。

【符号の説明】

１、１１、２１、３１廃水２、１２、２２、３２、５６ｐＨ調整槽３、１３、２３、３３、４４、５４Ｈ₂Ｏ₂処理槽４、１４、２４、３４、４６、５７生物処理槽５、１５、４７、５８汚泥破砕槽１６、２６、３６生物汚泥１７、２７、３７汚泥引き抜きポンプ１８、２８、３８汚泥注入ポンプ２３アルミン酸溶液２４フッ化カルシウム２５超音波処理槽３５攪拌及び超音波処理槽４１フッ素含有廃水４２フッ素処理槽４３、５３凝集槽４５、５５沈降槽５０有機廃水５１無機廃水５２フッ素処理槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 3/12 C02F 1/58

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】廃水中の過酸化水素の分解処理を含む廃
水処理方法において、廃水を、過酸化水素分解酵素活性を有する生物汚泥と接
触させて該廃水中に含有される過酸化水素を分解する工
程を有し、該生物汚泥が、予め破砕処理が施されたものであること
を特徴とする廃水処理方法。
【請求項２】前記過酸化水素の分解処理が、前記廃水
の生物汚泥を用いた生物処理に先立って行われ、該生物
処理に用いた生物汚泥の一部を該過酸化水素の分解処理
に返送して利用する請求項１に記載の廃水処理方法。
【請求項３】前記破砕処理が、機械的破砕処理による
請求項１に記載の廃水処理方法。
【請求項４】前記破砕処理が、撹拌による請求項３に
記載の廃水処理方法。
【請求項５】前記破砕処理が、超音波照射による請求
項１〜４のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項６】前記廃水が、過酸化水素と、不溶性物質
への転換により沈降分離可能な無機成分を含む有機廃水
であり、該有機廃水に対して、該不溶性物質の沈降分離
工程に先立ち、前記過酸化水素の分解処理を行なう請求
項１〜５のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項７】前記廃水が、過酸化水素と不溶性物質へ
の転換により沈澱分離可能な無機成分を含む無機廃水
と、該無機廃水と別に供給される有機廃水であり、該有
機廃水は生物汚泥による生物処理によって処理し、該無
機廃水に対しては前記不溶性物質の沈降分離工程に先立
ち、前記過酸化水素の分解処理を行なった後、前記生物
処理に合流させる請求項１〜６のいずれかに記載の廃水
処理方法。