JPH0435788A - 複数の殺菌剤の組合せによる廃水殺菌 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はα−ハロゲン化アミドと塩素の殺菌性（ｂｉｏ
ｃｉｄａｌ）組合せによる廃水処理プラントからの流出
物の消毒に関する。

自治体の廃水に適用される「消毒」なる用語は病原性微
生物、一般には細菌種の個体群の減少を意味する。廃水
中には数種類の細菌種が存在することが知られており、
特異的モニターリング方法が適用可能であるインジケー
ター微生物、例えばヒトの糞便中に存在することがわか
っている大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ）
を用いて消毒をモニターすることができる。廃水処理プ
ラント（ＷＷＴＰ）からの流出物は、一定量の流出物あ
たりのインジケーター微生物数が典−型内に政府当局が
確立した所定健康ガイドライン以下であるならば、「消
毒された」と考えられる。典型的な健康ガイドラインは
糞便大腸菌型細菌に対して毎日検査を要求し、３０日間
検査の幾何平均値として「流出物１００畦につき２００
未満」、このような７日間検査の幾何平均値として［流
出物ＬＯＯ＋ｎＬにつき４００未満」といったような限
界値を要求する。

２０世紀の初期以来、塩素は廃水の消毒に一般的に用い
られている。この実施に幾つかの塩素放出化学薬品が用
いられるが、より典型的な方法は廃水に塩素ガスを直接
加えることである。この方法は自治体の廃水処理プラン
トの最近の処理方法または最近の処理方法の１つである
。

被処理水の「塩素必要量（ｃｈｌｏｒｉｎｅ　ｄｅｍａ
ｎｄ）Ｊを満たすには、充分な塩素を加えなければなら
ない。塩素を廃水に低濃度で加える場合には、例えばフ
ルボ酸とフミン酸のような天然に生成する化学物質を含
めて種々な有機種との迅速な反応が生ずる。この形式で
反応する初期量の塩素が塩素必要量を満たすと云われる
。種々な水の塩素必要量は存在する有機種の量に依存し
て変動しうる。この必要量が満たされた場合に、さらに
塩素を加えると残留塩素が生ずるが、これは種々な分析
方法によって検圧可能である。水を消毒するのは酸化性
殺菌剤として何効である残留塩素である。

ＷＷＴＰ流比物の消毒に必要な残留塩素レベルはプラン
トによって異なり、同じプラント内では特定の被処理廃
水の変化に応じて異なる。あるプラントはｏ、ｔｐｐｍ
の残留塩素によって消毒することができ、他のプラント
は２．０ｐｐｍより多くを必要とすることもある。消毒
に必要な、典型的な残留塩素レベルは０．３〜１．０ｐ
ｐｍの範囲内である。

最近まで、残留塩素範囲はかなり高く、プラントは消毒
を維持するために一般に問題を持たなかった。しかし、
現在は健康と安全の考察が残留塩素を制御し、限定する
ことを示唆している。塩素についての特別な懸念は魚毒
性、塩素が放出される領域の魚の回避、クロルアミン（
魚に対して同様に毒性である塩素とアンモニアの反応生
成物、塩素よりも長く持続する）の形成及び塩素添加の
結果としてのハロゲン化メタンの形成に起因する。

これらの懸念の結果として、以前に許容された残留塩素
レベル１．Ｏｐｐｍを有意に、好ましくは０．０３６ｐ
ｐｍまで減することが政府の健康と安全当局から現在提
案されている。しかし、全てではないとしでも、大てい
のＷＷＴＰは０．０３６ｐｐｍ未満の塩素によって消毒
の必要条件を満たすことはできないと考えられる。

流出物中の塩素レベルを減じようと試みて、幾つかのＷ
ＷＴＰは二酸化硫黄供給系を加えている。

流出物に加えた二酸化硫黄は残留塩素と迅速に反応して
、測定可能な残留塩素を検出不能なレベルにまで減じさ
せる。この方法には供給系の設置の資本経費、運転化学
薬品費用、運転と維持の費用、流出物の化学に対する可
能な効果、漏出を報告する必要、二酸化硫黄の環境影響
に関するデータが比較的不足していることを含めて、多
くの欠点がある。

消毒手段としての紫外線消毒とオゾン化も提案されてい
る。両方の手段が理論的に可能であるが、いずれの手段
もＷＷＴＰにおいて信頼できるとは実証されていない。

さらに、いずれの方法の費用も、高い資本経費と高い運
転維持費用の両方を含めて、非常に高い。

仕上げ池（ｐｏｌｌｓｈｉｎｇ　ｐｏｎｄ）も新しい必
要条件を満たす手段として提案されている。これらは廃
水流出物を消毒後の一定期間環境に暴露させて、残留塩
素を自然に消失させる貯水池（ｈｏｌｄｉｎｇ　ｂａｓ
ｆｎ）であるにすぎない。このテクノロジーの使用はか
なりの場所を必要とし、土地の購入を要する。さらに、
小さいＷＷＴＰ用であっても仕上げ池の設置は費用がか
かる。この方法はまた、流出物を放出する前に細菌の再
増殖をも生じることになる。

従って、必要なことはＷＷＴＰに塩素添加を、残留塩素
が健康、安全及び環境上の関心を満たすために許容でき
、同時に必要な消毒レベルを維持するような点にまで減
じさせる方法である。

本発明は、被消毒廃水を残留レベル０．００５〜０．０
５ｍｇ／Ｌを与えるような有効量の塩素と接触させる工
程と、塩素処理廃水を有効量の２，２−ジブロモ−３−
二トリロプ口ピオンアミド（Ｄ　Ｂ　Ｎ　Ｐ　Ａ）と接
触させて廃水を消毒する工程とから成る廃水消毒方法に
関する。ＤＢＮＰＡの有効量は０．０７〜０．５ｍｇ／
してあることが好ましい。

ＤＢＮＰＡは迅速に分解して、二酸化硫黄、ブロミドイ
オン及びアンモニアになる、有効な殺菌剤である。ＤＢ
ＮＰＡは迅速に分解するために、塩素よりも環境上許容
できる物質である。

廃水消毒のための塩素とＤＢＮＰＡの使用は所定消毒レ
ベルを維持しながらの塩素使用足の実質的な減少と残留
塩素の同時減少とを可能にする。

これは最少の資本経費と運転費用によって達成される。

本発明の実施では、第１図に説明するような接触時間を
与える室（ｃｈａｍｂｅｒ）の入口で廃水に塩素を加え
る。塩素レベルは接触時間の最後にできるかぎり低い残
留レベル、すなわちルーチンに測定できるかぎり低い残
留レベルを生ずるように典型的に調節される。残留レベ
ルは「塩素必要量」を満たすために零より大きくなけれ
ばならない。残留塩素の連続オンラインモニターリング
は定期的サンプリングよりも好ましい。

塩素が迅速に廃水中に分布される時に最も良い結果が得
られる。ポンプのような通常の装置によって充分な混合
が得られる。

ＤＢＮＰＡは塩素必要量が満たされた後の個所で、でき
るだけ早く加えられる。この場合にも、迅速な混合が好
ましい。例えば、混合ポンプをＤＢＮＰＡ供給点に隣接
して配置することができる。ＤＢＮＰＡの添加前に塩素
必要量が満たされない場合には、ＤＢＮＰＡの分解が促
進され、消毒の完成のために補充が必要となる。

廃水処理系への塩素供給機構は業界で周知である。ＤＢ
ＮＰＡの供給は適当なポンプ、例えば化学薬品配量ポン
プ及び、ＤＢＮＰＡに不活性な材料から作られた管によ
って行われる。

流れが一定でないＷＷＴＰでは、塩素とＤＢＮＰＡの両
方の供給速度が流れ比例性があることが好ましい。辛し
で検出できる程度の残留量を維持するために、塩素流を
モニターして、必要に応じて調節する。

本発明の方法は典型的に見い出される大ていの気候的及
び操作上条件下で有効である。例えば、本発明は一２０
°Ｆ　（−２８，９℃）〜１０５°Ｆ　（４０，５℃）
の範囲内の温度及びＷＷＴＰで通常経験されるあらゆる
ｐＪＩレベルにおいて有効である。

ＤＢＮＰＡの有効濃度は、残留塩素と共に用いられる場
合に、流出物ＩＬにつき０．０７〜０．５＋ａｇ／Ｌの
範囲内である。０．０５〜０．００５■／Ｌの範囲内の
残留塩素レベルと共に、０．ｌＯ〜０．２０ｍｇ／Ｌの
ＤＢＮＰＡを用いるのが好ましい。生物学的酸素必要ｆ
ｆｌ　（ＢＯＤ）または懸濁固体が高レベルである場合
には、高レベルのＤＢＮＰＡが必要である。

次の例は本発明を説明するものであるが、本発明を限定
するものと解釈すべきではない。

実施例Ｉ　　ＤＢＮＰＡと塩素との混合物による廃水の
殺菌 ウェストベイ地方のミシガン工場は、湾周辺の地域のた
めに４００万ガロン／日（ｗｇｄ）（０，１７５ｒｙｒ
／Ｓ）の能力を有する。流入水は主に家庭排水であり、
通年の最も大きな排水源であるポテトチップ工場の工業
排水を伴う。冬期間は、てんさい糖の粉砕が多くの工業
排水を生む。工場は殺菌の後−次および二次処理された
ものを使用する。殺菌は従来は塩素単独で行われ、０．
６ｍｇ／Ｌに、おり物中の大腸菌の数を調節することが
要求されていた。

接触室において約２０分塩素と接触され、また導管中に
おいてさらに１０分接触される。地域の飲料水源の近く
に放出されるため、殺菌は通年に渡り要求される。殺菌
の基準は、おり物中の大腸菌数の幾何平均で、３０日の
期間では１００ａ＋Ｌあたり２００未満、７日の期間で
は１００畦あたり４００未満である。

おり物中の大腸菌数は通常の方法により決定された。

ＤＢＮＰＡと塩素との組み合わせの効果を決定するため
に、２面にて接触する室のひとつの面において初期の距
離の測定が行われた。採取サンプルの電流滴定により決
定された塩素の残曾は、投入速度を減らすことにより４
時間の間低下された。

２０％のＤＢＮＰＡを３００ガロン（１，１４ＪＴＩ’
）を有する総量計測メーターが接触室に隣接して設置さ
れた。投入は総量計測メーターとフレキシブルチューブ
で連結されたメーターつきの投入速度の調節できるケミ
カルポンプにより行われた。

ＰｖＣチューブがポンプ出口と接触室の中で塩素のデイ
フユーザ−の後ろの適当な場所とをつなぐために使用さ
れた。迅速な混合を保証するために、１．５馬力の水中
ポンプがＤＢＮＰＡのフィードロに近接して吊り下げら
れた。そのポンプは接触室のひとつの面に２■ｇｄ（０
，０８８ｎ？　／　ｓ　）の名目流量において０．２＋
ａｇ／ＬのＤＢＮＰＡを供給する。１週間ごとに、供給
量は約１０％減らされ、０．１ａ＋ｇ／Ｌまで減らされ
た。工場における実際の流量の変化は０．０７１ｇ／Ｌ
から０．２７ｍｇ／Ｌまで、試験期間中に変化した。塩
素の残量は同様に変化し、また試験期間中はＯよりは大
きいができるだけ少なくなるように手動で調節された。

少なくとも日に２回のサンプルが、接触室の端で採取さ
れ、塩素残量と、おり物中の大腸菌数が決定された。約
１カ月試験が行われ、工場排水のすべてがＤＢＮＰＡと
塩素を使用した接触室のひとつの側面に導かれ、流量を
２倍にし、接触時間を半分にする効果があった。一般に
、これは殺菌効果の全体的な改良を結果として与えた。

これは、塩素を加えた流出水とＤＢＮＰＡとの初期の混
合の増大による。

さらに、最初の２力月間は、液体クロマトツラフが設置
され流出水中のＤＢＮＰＡがモニターされた。サンプル
は２ないし４回／日（口中も夜間も）採取された。検知
限界は排水の質により変化するが０．１から約０．２ａ
＋ｇ／Ｌである。試験中は流出水中にＤＢＮＰＡが検出
されることはなかった。

データは５力月間集められ、ＤＢＮＰＡの濃度について
０．０７から２．７ａ＋ｇ／Ｌの間でランク分けされた
。日常業務の条件下においては、塩素残量が０．０３６
１１ｇ／Ｌになるようにして殺菌するためには０．１０
ｍｇ／Ｌで十分であった。表Ｉは、必要とされたＤＢＮ
ＰＡと塩素の配合を示している。例外も記録されている
が、それらは特定の原因によりトレース可能である。例
えば、ＢＯＤの予想外の速い変動や塩素の供給のミス等
である。

表　　　Ｉ 良好な殺菌性を示す ＤＢＮＰＡと塩素の配合 表　　　■ ＤＢＮＰＡ／塩素の組合せ に対する流出液１００ｓＬ当り のおりの大腸菌数 第２図はその５力月間のテスト中に簗められたそのデー
タの３次元グラフである。そのグラフは、各種の濃度で
のＤＢＮＰＡと塩素との混合物によってもたらされた流
出液１００ａ＋Ｌ当りおりの大腸菌数での流出液殺菌を
示す。１００ｓＬ当り２００菌以下のおりの大腸菌数は
、殺菌の効果的水準であると考えられる。

第２図を編集するために使用された生のデータの代表的
な例は、表■に示される。

その範囲に達した後、その装置は、０．ｌ０ｍｇ／ＬＤ
ＢＮＰＡの連続適用を開始した。ＤＢＮＰＡと塩素両方
の供給速度は、パーシャル・フルームＰａｒｓｈａｌｌ
　Ｐｌｕｍｅで発生した４〜２０ミリアンペア信号をつ
なぐことによって流量制御された。パ・−シャル・フル
ームは、水が流れる水槽から本質的になり、その水槽は
、それを通り水に比例して水の深さを生じさせる幾何学
上の形状を有している０ＤＢＮＰＡ組成物の３００ガロ
ン（１，１４ｒｒｉ’）運搬箱は接触室の横に不変とな
るように置かれ、そしてポンプは室の側壁に不変となる
ように取りつけられた。そのＤＢＮＰＡの供給速度の唯
一の偏差はその年間砂糖キャンペーンのピーク中に起り
、その時ＤＢＮＰＡの濃度は０．１１〜０．１２ｓ＋ｇ
／Ｌに上昇した。

大腸菌、ＢＯＤおよび懸濁固体用の工場によって提出さ
れた月間データの要約は表■に要約され、そして第３図
に示される。この期間、そのＷＷＴＰはＤ　Ｂ　Ｎ　Ｐ
　Ａ　Ｏ，Ｌｍｇ／Ｌおよび低濃度塩素で連続的に殺菌
し続けた。１９８７年１２月の時点のみは１００ｍＬ当
り２００菌数以下の殺菌限界にならなかった。その場合
には、非追従は、砂糖キャンペーンの初期のための混乱
の結果であった。１２月を除いて殺菌は満足すべきであ
った。これは工場操作（例えば、浄化器、生の下水汚物
ポンプ等）における通常の混乱にかかわらず真実であっ
た。

流量に比例する塩素にかかわらず、数種の場合の残量塩
素は０．０３６ｍｇ／Ｌの最大を越えるだろうことは注
目しなければならない。しかしながら、もし高い結果の
回数が除外されるならば、その大腸菌数は本質的に同じ
であったことをそのデータは示す。

表 ■ ０．１　ｍｇ／Ｌ　Ｄ　Ｂ　Ｎ　Ｐ　Ａ及び塩素を使用
する間の月間データ ＤＢＮＰＡ＋塩素の組合せは、実施されたので、このＷ
ＷＴＰでの塩素の使用口は劇的に減少した。

第４図は月間ベースでの平均的１日当りの塩素消費回を
示す。ＤＢＮＰＡを使用する前の月では、１日当りの平
均的塩素供給金は８４ｋｇ（１８５ボンド）であった。

連続的にＤＢＮＰＡ（０，１■ｇ／Ｌ）の添加を開始後
、１日当りの塩素供給ｍは３０ｋｇ　（６５ポンド）以
下であった。

【図面の簡単な説明】

第１図はＤＢＮＰＡと塩素の併用によるＷＷＴＰからの
流出物の消毒を説明する３次元グラフである。 第２図は糞便大腸菌型細菌数、生物学的酸素必要量（Ｂ
ＯＤ）　、懸濁固体に関する、ＤＢＮＰＡＯ１１■ｇ／
Ｌと塩素による９力月にわたるミシガン州つェストベイ
郡廃水処理プラントからの毎月データを説明するグラフ
である。 第３図はＤＢＮＰＡ使用前と後の両方のミシガン州つェ
ストベイ郡廃水処理プラントの平均１日塩素消費曾を説
明するグラフである。 （外４名） 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、１ ｇ＋　　１　　へ　　旬　　臂　　ロ　　−　　へ　　
Φ　　臂　　ロ手 続 補 正 書（立） １、事件の表示 平成２年特許願第１４３２７５号 ２、発明の名称 複数の殺菌剤の組合せによる廃水殺菌 ３、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）廃水と塩素とを接触させて０．００５〜０．
   ０５ｍｇ／Ｌの残留濃度をもたらし、そして （ｂ）その塩素処理廃水と効果量の２，２−ジブロム−
   ３−ニトリロプロピオンアミドとを接触させ、その廃水
   を殺菌する ことを含む廃水を殺菌する方法。 ２、その塩素残留濃度が満足された後できるだけ早い時
   点でその塩素処理廃水がその２，２−ジブロム−３−ニ
   トリロプロピオンアミドで処理される請求項１の方法。 ３、２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド
   の効果量は０．０７〜０．５ｍｇ／Ｌである請求項１の
   方法。 ４、塩素と２，２−ジブロム−３−ニトリロプロピオン
   アミドの供給速度はその廃水の流量に比例している請求
   項１の方法。