WO2012091032A1 - 含油脂廃水処理における、微生物への負荷、余剰微生物生成量及び消費電力量の低減方法 - Google Patents

含油脂廃水処理における、微生物への負荷、余剰微生物生成量及び消費電力量の低減方法 Download PDF

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WO2012091032A1
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oil
fat
wastewater
treatment
microorganisms
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PCT/JP2011/080262
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大矢隆一
達也 篠田
博志 松村
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天野エンザイム株式会社
株式会社あまの創健
藤吉工業株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28—Anaerobic digestion processes
    • C02F3/286—Anaerobic digestion processes including two or more steps

Definitions

  • the present invention relates to a method for reducing the load on microorganisms after treatment with microorganisms of wastewater in a treatment system including the decomposed wastewater by excessively decomposing the fats and oils of the fat-containing fat wastewater in the treatment of oil-containing fat wastewater.
  • the present invention relates to a method for reducing the amount of microbial production and a method for reducing power consumption.
  • Patent Document 1 There is a method for treating animal and vegetable oil-containing wastewater that can be directly biologically treated without pretreatment of animal and vegetable oil-containing wastewater containing animal and vegetable oil, resisting fluctuations in load, and suppressing the generation of odor and excess sludge.
  • the wastewater is separated into oil and fat and separated water in advance, the separated water is treated in a biological treatment process, the fat and oil is treated in an aerobic decomposition process that biologically decomposes, and the resulting microorganism contains microorganisms in the decomposition process.
  • Patent Document 2 There is a method and apparatus for treating oil-containing organic wastewater by injecting the liquid into separated water or a biological treatment process of separated water.
  • Patent Document 1 the process of adjusting the pH and the process of treating with a sprinkling filter bed to suppress the generation of excess sludge are indispensable, the process is complicated, and the power consumption can be reduced. There is no disclosure.
  • the invention described in Patent Document 2 does not disclose that the load on the activated sludge can be reduced, the amount of surplus sludge produced can be reduced, and the amount of power consumption can be reduced.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and in the treatment of oil-containing fat wastewater, a method for reducing the load on microorganisms used in the treatment, a method for reducing the amount of surplus microorganisms, and the amount of power consumption, simply and reliably. It is an object of the present invention to provide a method for reducing the problem.
  • the present invention relates to a method for reducing the load on microorganisms used in the treatment of oil-containing fat wastewater, wherein the fats and oils in oil-containing fat wastewater are decomposed using a substance that decomposes fats or oils or a means for decomposing fats and oils.
  • a microorganism used for the treatment in the treatment of oil-containing fat wastewater comprising a decomposition step, and a microorganism treatment step for treating the wastewater in the treatment system containing the wastewater decomposed in the fat decomposition step using microorganisms
  • the gist of the method is to reduce the load on the robot.
  • the microorganism in the microorganism treatment step may be activated sludge.
  • the present invention is a method for reducing the amount of surplus microorganisms generated in the treatment of oil-containing fat wastewater, and the oil-and-fat wastewater is decomposed using a substance that decomposes oil or fat or a means for decomposing oil and fat.
  • Microbial treatment process for treating wastewater in the treatment system including wastewater decomposed in the fat and oil decomposition process using microorganisms, and microorganism separation for separating surplus microorganisms in wastewater treated with microorganisms in the microorganism treatment process And a process for reducing the amount of surplus microorganisms produced in the treatment of oil-containing fat drainage.
  • the microorganism in the microorganism treatment step may be activated sludge.
  • the oil and fat decomposition step may take out the oil and fat from the oil-containing fat and wastewater separated into the separated water and the oil and fat, and decompose the oil and fat.
  • the oil and fat decomposition in the oil-and-fat decomposition step is carried out by removing the oil-containing fat wastewater or the intake of the oil-containing fat wastewater and the part of the decomposed wastewater.
  • an oil and fat decomposing apparatus in which the oil-containing fat drainage containing a substance that decomposes fats and oils while preventing runoff or a holder through which the oil and fat content of the oil-containing fat drainage can pass is provided in the container body. May be used
  • the substance that decomposes fat used in the fat decomposition step may be an immobilized enzyme or an immobilized microorganism.
  • the present invention is a method for reducing the amount of power consumption in the treatment of oil-containing fat wastewater, and the oil-and-fat decomposition step of decomposing the oil-and-fat wastewater using a substance that decomposes fats or oils or means for decomposing oils and fats.
  • the microorganism in the microorganism treatment step may be activated sludge.
  • the oil and fat decomposition step may take out the oil and fat from the oil-containing fat and wastewater separated into the separated water and the oil and fat, and decompose the oil and fat.
  • the oil and fat decomposition in the oil-and-fat decomposition step is carried out by using oil-containing fat wastewater or an intake for taking in the oil and fat content of the oil-containing fat wastewater and a part of the decomposed wastewater.
  • an oil and fat decomposing apparatus in which the oil-containing fat drainage containing a substance that decomposes fats and oils while preventing runoff or a holder through which the oil and fat content of the oil-containing fat drainage can pass is provided in the container body. May be used.
  • the substance that decomposes oil used in the oil decomposition process may be an immobilized enzyme or an immobilized microorganism.
  • the load on the microorganisms used in the treatment of the oil-containing fat waste water according to the present invention can be reduced and the malfunction of the microorganisms can be prevented. Make it possible.
  • the method for reducing the amount of surplus microorganisms in the treatment of oil-containing fat wastewater according to the present invention the oil and fat is sufficiently decomposed, and it is not necessary to carry out oil disposal as industrial waste, and the processing cost of the oil-containing fat wastewater can be reduced. .
  • surplus microorganisms can be reduced, the amount of industrial waste can be suppressed, and consequently, the problem of shortage of industrial waste in landfill can be solved. And can contribute to the reduction of industrial waste disposal costs.
  • the method for reducing the amount of power consumption in the treatment of oil-containing fat wastewater of the present invention the operating cost of the treatment facility for oil-containing fat wastewater can be reduced, and the energy consumption can be suppressed.
  • cultivating the sample which concerns on an Example for 48 hours are shown.
  • cultivating the sample which concerns on an Example for 72 hours are shown. It is a graph which shows transition of the sample consumption of the sample which culture
  • the photographic image and various data which show the mode of the upper layer after stirring the sample which concerns on an Example for 2 hours, and leaving still are shown. It is a graph which shows the microbial cell weight and extract weight after stirring the sample which concerns on an Example for 2 hours, and leaving still. It is a graph which shows the microbial cell weight after stirring the sample which concerns on an Example for 2 hours, and the dispersion
  • Drawing 1 is an explanatory view showing typically the processing process of oil-containing fat drainage concerning an embodiment of the invention.
  • the method for reducing the load on microorganisms used for the treatment in the treatment of oil-containing fat wastewater according to the embodiment of the present invention includes an oil-and-fat decomposition step A and a microorganism treatment step B.
  • the method for reducing the amount of surplus microorganisms in the treatment of oil-containing fat drainage according to the embodiment of the present invention includes an oil-and-fat decomposition step A, a microorganism treatment step B, and a microorganism separation step C.
  • Fats and oils from oil-containing fat discharged from kitchens and food factories are decomposed into fatty acids and glycerin by the fat and oil decomposition process A.
  • Fats and oils are decomposed by a substance that decomposes fats and oils or means for decomposing fats and oils.
  • the substance that decomposes fats and oils is not particularly limited as long as it has a function of breaking down fats and oils into fatty acids and glycerin. Examples of such substances include enzymes, immobilized enzymes, microorganisms, immobilized microorganisms, acids and alkalis.
  • the enzyme can be exemplified by lipase.
  • the origin of the lipase is not particularly limited, and examples thereof include lipases produced by oleolytic bacteria such as Candida, Pseudomonas, Bacillus, Enterobacter, Acinetobacter and the like.
  • the immobilization of the enzyme can be performed by a known method, and examples thereof include a carrier binding method, a crosslinking method, and a comprehensive method.
  • the means for decomposing oil and fat is not particularly limited as long as it is a means for decomposing oil and fat into fatty acid and glycerin, and examples thereof include heat treatment.
  • the fats and oils of the oil-containing fat drainage are mainly animal and vegetable fats and oils.
  • the oil-and-fat wastewater may be separated into oil-and-fat and separated water by gravity sedimentation in advance, and the oil-and-fat separated by a substance that decomposes the oil or fat or means for decomposing the oil-and-fat may be decomposed. Thereby, the decomposition rate of fats and oils can be raised.
  • the oil and fat decomposition in the oil and fat decomposition step A is performed as shown in FIG. 2, the intake 1 that takes in the oil-and-fat wastewater or the oil-and-fat in the oil-containing fat wastewater, and the outlet 2 that can be discharged leaving a part of the decomposed wastewater.
  • the oil and fat decomposition apparatus 10 is provided with the container body 3 having the above and the stirring means 4 that is provided in the container body 3 and stirs the oil and fat drainage in the container main body 3 or the oil and fat content of the oil containing fat drainage. You may carry out by the substance which decomposes
  • the stirring means 4 can illustrate the structure which rotates a braid
  • the holder 5 is not particularly limited in its configuration as long as it can contain a substance that decomposes fats and oils while preventing runoff and the fats and oils of the fat-containing fat drainage or the fat-containing fat drainage can pass freely.
  • Examples of such a holder 5 include a porous container in which a substance capable of decomposing oil and fat that can be replaced with a single touch together with a substance that decomposes the net body and oil and fat is accommodated. Thereby, the loss of the substance which decomposes
  • the wastewater in the treatment system including the wastewater decomposed in the fat and oil decomposition step A proceeds to the microorganism treatment step B, and the organic matter is decomposed anaerobically or aerobically by the action of the microorganisms.
  • the microorganism used in the microorganism treatment step B is not particularly limited as long as it is a microorganism that decomposes organic matter, and examples thereof include activated sludge or a membrane or sheet that incorporates and immobilizes microorganisms that decompose organic matter.
  • the wastewater treated with microorganisms in the microorganism treatment process B proceeds to the microorganism separation process C, and surplus microorganisms in the wastewater are separated.
  • the surplus microorganism refers to the excessively increased microorganism when adjusting to a certain microorganism concentration. If the microorganism is activated sludge, it is called surplus sludge. Part of the separated surplus microorganisms is discharged out of the treatment system. Moreover, a part of the separated surplus microorganisms may be returned to the microorganism treatment step B, and the treatment of the wastewater in the treatment system with microorganisms may be repeated.
  • the method for separating surplus microorganisms in the microorganism separation step C is not particularly limited as long as surplus microorganisms in wastewater treated with microorganisms can be separated.
  • the flow rate of the waste water in the treatment system may be reduced, and excess microorganisms floating by solid-liquid separation may be precipitated and separated, or may be separated using a separation membrane.
  • the treatment of the oil-containing fat wastewater including the steps configured as described above, it is possible to reduce the load on the microorganisms used for the treatment, and it is possible to reduce surplus microorganisms.
  • microorganism separation step C is not necessary when microorganisms used in the treatment in the microorganism treatment step B are those obtained by immobilizing and immobilizing microorganisms in a membrane or sheet.
  • the method for reducing the load on the microorganism used for the treatment in the treatment of the oil-containing fat wastewater of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and further includes other steps as long as it includes an oil decomposition step and a microorganism treatment step. May be included.
  • a microorganism separation process that separates surplus microorganisms from wastewater that has been treated with microorganisms in the microorganism treatment process, a screen process that removes solid matter from the wastewater in the treatment system, and a waste oil decomposition process in the oil decomposition process.
  • the adjustment process which adjusts the amount of water and load can be illustrated.
  • the method for reducing surplus microorganisms in the treatment of oil-containing fat wastewater according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may include other steps as long as it includes an oil decomposition step, a microorganism treatment step, and a microorganism separation step.
  • a process may be included. As such a process, the adjustment process which adjusts the water quantity and load of the waste_water
  • a plurality of oil decomposition steps and microorganism treatment steps can be included.
  • a microbial treatment process for decomposing fatty acids by microorganisms that assimilate the fatty acids produced in the fat and oil decomposition process can be included between the oil and fat decomposition process and the microbial treatment process.
  • the method for reducing power consumption in the treatment of oil-containing fat wastewater according to the present invention is constituted by the same steps as the method for reducing the load on microorganisms used in the treatment in the treatment of oil-containing fat wastewater.
  • the method for reducing power consumption in the treatment of oil-containing fat wastewater includes the other steps described above as long as it includes an oil decomposition step and a microorganism treatment step, and also includes a plurality of oil decomposition steps and a plurality of microorganism treatment steps. But you can. With this configuration, the power consumption in the microorganism treatment process can be reduced.
  • Example 1 (Examination of the status of oil and fat in the treatment facility)
  • the treatment facility includes the raw water tank 20, the fat and oil decomposition apparatus 100, the aeration tank 21, and the sedimentation tank 22 shown in FIGS. 4 and 5.
  • the oil-containing fat drainage drained from the food factory is accumulated in the raw water tank 20.
  • the oil and fat separated from the separated water of the oil-containing fat wastewater in the raw water tank 20 is taken into the container body 60 of the oil and fat decomposition apparatus 100, and the oil and fat is decomposed by the action of the immobilized lipase (manufactured by Amano Enzyme Co., Ltd.).
  • the waste water containing fatty acid and glycerin generated by the decomposition is discharged to the raw water tank 20 with a part remaining. Wastewater in the treatment system including the wastewater goes to the aeration tank 21 and is subjected to microbial treatment with activated sludge.
  • the waste water that has been microbially treated with activated sludge in the aeration tank 21 proceeds to the settling tank 22, and the activated sludge that floats is solid-liquid separated and settled as excess sludge. A part of the excess sludge is returned to the aeration tank 21 as return sludge (not shown). Moreover, a part of excess sludge is removed out of the treatment system and treated as industrial waste. The supernatant of the settling tank 22 is treated as discharge water.
  • the fat and oil decomposition apparatus 100 has a suction port (not shown) formed in the raw water tank 20 so that the oil and fat separated from the separated water by gravity sedimentation can be taken in and a part of the decomposed waste water can be discharged.
  • a container body 60 having an outlet 62, a holder 70 provided in the container body 60 and capable of allowing passage of the oil and fat containing the immobilized lipase while preventing the loss, and the oil and fat in the container body 60 are stirred.
  • a stirrer 75, an aeration device 80, and a heater 83 are provided.
  • the container body 60 is composed of a bottomed cylindrical container that is open at the top.
  • An inlet 61 for taking in the oil and fat taken out from the raw water tank 20 is formed above the container body 60, and an outlet 62 for discharging the decomposed waste water is formed near the lower end of the container body 60. Is done. Opening and closing of the discharge port 62 is controlled by an electromagnetic valve 63.
  • a lid 64 having a through hole at the center is detachably attached to the opening at the top of the container body 60.
  • a heat insulating material is provided inside the container body 60, and a stainless steel plate is lined.
  • the oil and fat can be continuously decomposed in an open state.
  • the holder 70 is made of a cylindrical net body made of stainless steel.
  • the mesh size of the net body is 10 mesh.
  • the mesh size of the net body is not limited to 10 mesh as long as the oil-containing fat drainage can freely pass through and the flow of the immobilized lipase to be introduced can be prevented.
  • the bulk specific gravity of the immobilized lipase is preferably from 0.15 to 0.2, more preferably from 0.16 to 0.18. When the bulk specific gravity of the immobilized lipase is smaller than 0.15, the immobilized lipase is often unevenly distributed on the upper portion of the holder 70 and floats, and there is a possibility that the contact with the oil and fat is deteriorated.
  • the holder 70 is detachably attached to the lower surface of the lid 64 with a flange formed on the top thereof.
  • the orthogonal motor 77 that drives the stirring rod 76 of the stirring device 75 is attached to the upper surface side of the lid 64.
  • the stirring rod 76 is inserted into a through hole formed in the lid plate 64 and can be rotated in the holder 70.
  • the stirring rod 76 is provided with stirring blades 78 at two locations, an upper portion and a lower portion.
  • the fat and oil decomposition apparatus 100 is provided with an aeration apparatus 80.
  • the aeration apparatus 80 includes an air pump 81 and an air discharge pipe 82 connected thereto.
  • the air discharge pipe 82 is provided below the container body 60 and supplies air.
  • a heater 83 is provided in the vicinity of the air discharge pipe 82, and the temperature is controlled by a temperature sensor 85.
  • the oil and fat decomposition apparatus 100 is provided with a liquid level sensor 84 in order to control the oil and fat taken out from the raw water tank 20.
  • a maintenance discharge port 65 that can be opened and closed by a drain valve is formed below the discharge port 62.
  • the bottom of the container body 60 is formed with a taper that gradually decreases toward the maintenance outlet 65.
  • an emergency discharge port 66 corresponding to the overflow of the extracted oil and fat is formed in the upper portion of the container body 60.
  • the oil and fat decomposition apparatus 100 contains microorganisms that assimilate organic matter.
  • a microorganism may be an aerobic microorganism, an anaerobic microorganism, a mixture of a plurality of microorganisms, or a commercially available microorganism preparation.
  • Heating by the heater 83 is performed for the growth and activation of microorganisms and the activation of lipase.
  • the fat and oil decomposition apparatus 100 having the above-described configuration is used, contact between the fat and oil and the immobilized lipase is sufficiently enhanced by the stirring device 75 at a temperature suitable for the immobilized lipase, so that the decomposition reaction of the fat and oil is promoted. Can be decomposed at a high decomposition rate.
  • the situation of the fats and oils in the treatment facility explained above was examined as follows. That is, during the period from December 2008 to September 2009, the oil-containing fat wastewater is treated without operating the fat and oil decomposition apparatus 100 (hereinafter referred to as “before the experiment”), and at the aeration tank 21 inlet and the aeration tank 21 outlet.
  • the situation of fats and oils that is, triglyceride amount, fatty acid amount and normal hexane concentration (triglyceride amount + fatty acid amount) were measured a plurality of times irregularly, and the average values are shown in Table 1.
  • the oil and fat decomposition apparatus 100 is operated to decompose the oil-containing fat waste water (hereinafter referred to as “after experiment”).
  • the triglyceride amount, fatty acid amount, and normal hexane concentration was measured a plurality of times irregularly, and the average value is shown in Table 2.
  • the normal hexane concentration at the inlet of the aeration tank 21 was not different before and after the experiment.
  • the amount of fatty acid and the acid value decomposition rate at the inlet of the aeration tank 21 after the experiment were about three times higher than the values before the experiment, and the fats and oils were sufficiently decomposed by the fat and oil decomposition apparatus 100.
  • the normal hexane concentration at the outlet of the aeration tank 21 after the experiment was as low as about 1/3 of the value before the experiment. From the above results, it was found that if the fats and oils are decomposed and reduced, the load on the activated sludge can be reduced, thereby reducing the amount of excess sludge produced. Actually, the amount of surplus sludge produced after the experiment processed in the sedimentation tank 22 was sufficiently reduced as compared with that before the experiment (see FIG. 8).
  • Example 2 (Examination of relationship between enzyme activity and normal hexane concentration)
  • the treatment of the oil-containing fat wastewater is similarly performed at the treatment facility described in Example 1, and the normal hexane concentrations (oils and fats) at the aeration tank 21 inlet and the aeration tank 21 outlet are irregularly set from April 2009 to July 2010. Checked multiple times. The results are shown in FIG.
  • the experiment start time in FIG. 6 is the time when the oil and fat decomposition apparatus 100 is operated and the oil and fat decomposition is started.
  • the increase in normal hexane concentration in the second half of July 2010 is considered to be caused by an increase in the amount of treated water and an increase in sludge load in addition to a decrease in enzyme activity. Therefore, as long as the enzyme activity is properly maintained, it is considered that fats and oils can be reliably decomposed and reduced, and the load on the activated sludge can be reduced.
  • Example 3 (Investigation of relationship between amount of treated water and BOD / normal hexane concentration)
  • the oil-containing fat wastewater was similarly treated at the treatment facility described in Example 1, and the amount of treated water and the pollution load (BOD, normal hexane concentration) were examined every month from April 2009 to July 2010. The results are shown in FIG. In the experiment period of FIG. 7, the oil and fat decomposition apparatus 100 was operated to decompose the oil and fat.
  • Example 4 (Examination of sludge amount per amount of treated water) The treatment of the oil-containing fat wastewater was similarly performed at the treatment facility described in Example 1, and the amount of sludge per treatment water amount was examined every month from April 2009 to July 2010. The results are shown in FIG. In the experiment period of FIG. 8, the oil and fat decomposition apparatus 100 was operated to decompose the oil and fat.
  • Example 5 (Examination of sedimentation property of excess sludge) As shown in FIG. 9, it was found that “activated sludge + salad oil + immobilized lipase” precipitates sludge faster than “activated sludge + salad oil” (refer to storage for 48 hours). In other words, if the fats and oils in the oil-containing fat drainage are decomposed with immobilized lipase and treated with activated sludge, the sludge that floats will settle faster, and as a result, the dewatering of excess sludge can be accelerated and the coagulant can be saved. Conceivable.
  • Example 6 (Examination of power consumption) For the fat and oil decomposition in the aeration tank 21 from February 1, 2010 to October 31, 2010, in which the oil and fat decomposition apparatus 100 is similarly operated in the treatment facility described in the first embodiment to perform the treatment of the oil-containing fat waste water.
  • the number of blowers and the number of aeration blowers are shown in FIG.
  • the oil and fat decomposition blower is a blower that aerates in order to decompose oil and fat with activated sludge in the aeration tank 21.
  • Example 7 Examination of effects of oil and fat and enzyme-immobilized enzyme degradation product on activated sludge (1) Using the wastewater from the aerobic treatment tank of the wastewater treatment facility, the effect of fats and oils and immobilized enzyme degradation products on the activated sludge was examined. (experimental method) 1.
  • Cultured salad oil (Nisshin Oillio Group Co., Ltd.) and salad oil-immobilized enzyme degradation product (1 g of salad oil, 100 mL of water and 0.1 g of immobilized lipase at 40 ° C.)
  • About 1 g of each product hereinafter simply referred to as “salad oil degradation product” or “degradation product”, is about 100 mL of wastewater from the aerobic treatment tank of the food factory (the amount of normal hexane extract in activated sludge (hereinafter “n” The amount added to 0.024 g) was placed in a Sakaguchi flask and cultured under shaking under the following conditions.
  • FIGS. 11 to 16 and Tables 3 to 5 The results are shown in FIGS. 11 to 16 and Tables 3 to 5.
  • Table 3 summarizes the sample consumption based on the data of FIGS.
  • FIG. 14 is a graph of the data in Table 3.
  • Table 4 summarizes the dry weight of the cells based on the data of FIGS.
  • the 0 hour value (0.609) in the table is a value obtained by culturing for 72 hours without addition.
  • FIG. 15 is a graph of the data in Table 4.
  • the sample consumption shown in FIGS. 11 to 13 and Table 3 was obtained by the following calculation formula.
  • sample consumption means the consumption of the added salad oil or salad oil decomposition product.
  • Sample consumption added amount + 0.024-n-Hex extract amount (0.024 is n-Hex extract amount in activated sludge)
  • Table 5 summarizes the cell weight, the amount of n-Hex extract and the amount of n-Hex extract adhering to the cells after 0 and 72 hours of culture based on the data shown in FIGS.
  • the amount of n-Hex extract shown in Table 5 is the total amount of the upper layer and the lower layer.
  • the amount of n-Hex extract attached to the cells in Table 5 was determined by the following calculation formula.
  • FIG. 16 is a graph showing the total of the cell weight and the n-Hex extract amount in Table 5.
  • the sample consumption increased in the sample to which the salad oil decomposition product was added as compared with the sample to which the salad oil was added.
  • the dry weight of the microbial cell increased over time in the sample to which the salad oil decomposition product was added, compared to the sample to which the salad oil was added. This result is thought to be due to the fact that the activated sludge microorganisms are easily consumed by enzymatic decomposition of the salad oil, and the amount of bacterial cells is increased by growing the salad oil decomposition product as an energy source.
  • the amount of n-Hex extract in the sample to which salad oil was added remained at a decreasing rate of about 9%, but the sample to which the salad oil decomposition product was added was reduced by 57%. This result is thought to be due to the fact that salad oil is easily consumed by microorganisms of activated sludge by enzymatic decomposition, and the amount of n-Hex extract is significantly reduced.
  • the cell weight increased by about 5% in the sample to which the salad oil was added, and increased by 41% in the sample to which the salad oil degradation product was added. This result is thought to be due to the increase in cell weight due to consumption of the salad oil degradation product. As shown in FIG.
  • the cell weight + n-Hex extract amount was reduced by about 20% in the sample to which the salad oil degradation product was added, compared to about 4% in the sample to which the salad oil was added.
  • decomposition of the salad oil with immobilized lipase makes it easier for the cells to be consumed, and the cell weight increases due to growth, but the salad oil degradation product exceeds the increase in cell weight. It is thought that the total value of the cell weight and the n-Hex extract amount decreased by 20% due to consumption.
  • the consumption amount of the salad oil degradation product is larger than the increase in the number of bacterial cells. It is thought that it will decrease.
  • Example 8 Examination of effects of oil and fat and enzyme-immobilized enzyme degradation product on activated sludge (2) We investigated whether there was a difference in the state of adhesion to microorganisms between activated fat and oil and the enzyme-immobilized enzyme degradation product. (Implementation method) (1) 100 mL of waste water from an aerobic treatment tank in a food factory was weighed into a Sakaguchi flask ( ⁇ 4).
  • FIG. 18 was created based on the data of FIG. From the situation of the upper layer extract of FIG. 17, the results of estimating the oil content dispersed in the waste water (oil + fatty acid, n-Hex extract amount) and the oil content considered to be attached to the cells are shown in Table 6. Indicated. The estimated oil content did not take into account the bacterial cell volume, and the amount of drainage was 100 mL.
  • the cell-attached oil content in the table (the amount of the cell-attached n-Hex extract) was determined in the same manner as in Example 7.
  • the extract amount (g) of the dispersed oil in the waste water was determined by subtracting the cell-attached oil from the total extract in FIG.
  • the extracts in FIGS. 17 to 19 and Table 6 are n-Hex extracts, and the cell weight is the dry cell weight.
  • the fatty acid amount (g) and the fat and oil amount (g) in FIGS. 17 to 19 and Table 6 were obtained by the following calculation formulas, respectively.
  • Fatty acid amount (g) Fatty acid ratio (%) (calculated by measuring the acid value of n-Hex extract) x n-Hex extract amount (g)
  • Oil and fat amount (g) n-Hex extract amount (g)-Fatty acid amount (g)
  • FIG. 19 was created based on the data in Table 6.
  • the total weight of the bacterial cells and the n-Hex extract was observed to be smaller in the sample 3 salad oil degradation product than in the sample 2 salad oil.
  • This result indicates that the weight of the microbial cell tends to increase when it contains a portion of the salad oil degradation product, so it is possible that the fatty acid was taken into the microbial cell or used for growth.
  • the present invention can be applied to the environmental business field because the amount of surplus microorganisms can be reduced and oil-containing fat wastewater can be treated.
  • a Oil decomposition process B Microbial treatment process C Microbial separation process E Immobilized lipase 1 Intake port 2 Discharge port 3 Container body 4 Stirring means 5 Holder 10 Oil / fat decomposer 20 Raw water tank 21 Aeration tank 22 Precipitation tank 60 Container body 61 Inlet 62 Discharge port 64 Lid Body 70 Holder 75 Stirring device 76 Stirring rod 77 Orthogonal motor 80 Aeration device 81 Air pump 82 Air discharge pipe 83 Heater 100 Oil and fat decomposition device

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Abstract

　含油脂排水の処理において、簡便かつ確実に、処理に用いる微生物への負荷を低減する方法及び余剰微生物生成量を低減する方法並びに消費電力量を低減する方法を提供する。　含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法であって、含油脂排水の油脂を、油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段を用いて分解する油脂分解工程と、当該油脂分解工程で分解された排水を含む処理系内の排水を微生物を用いて処理をする微生物処理工程と、当該微生物処理工程で微生物を用いて処理された排水中の余剰微生物を分離する微生物分離工程と、を含むことを特徴とする含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　含油脂廃水処理における、微生物への負荷、余剰微生物生成量及び消費電力量の低減方法
　本発明は、含油脂排水の処理において、予め含油脂排水の油脂を分解することにより、分解された排水を含む処理系内における排水の微生物による処理後の微生物への負荷を低減する方法及び余剰微生物生成量を低減する方法並びに消費電力量を低減する方法に関する。
　飲食店の厨房や食品工場などから排出される動植物油脂を含む含油脂排水は、活性汚泥により処理をする場合、油脂分がそのまま曝気槽や沈殿槽に流れ込み、活性汚泥への負荷を増加させて活性汚泥の不調を招き、含油脂排水を円滑に処理できないことがあった。また、油脂分が固化し処理施設の配管等を閉塞することがあった。
　また、含油脂排水の処理による活性汚泥への負荷が増加することにより、増大した余剰活性汚泥は産業廃棄物として処理される。しかし、近年、産業廃棄物の埋め立て地の確保は困難になりつつあり、処理費用も年々高騰する傾向にある。また、含油脂排水の処理施設では、微生物処理での消費電力量が多く、処理施設の運用に多大な費用を要している。
　このような状況下、活性汚泥への負荷の低減化、余剰汚泥の低減化及び消費電力量の低減化が求められていた。
　上記の状況下、従来、含油脂排水を処理するための提案がある。動植物油を含有する高濃度の動植物油含有排水を前処理することなく直接生物処理し、負荷変動に強く、臭気及び余剰汚泥の発生を抑制できる動植物油含有排水の処理方法がある（特許文献１参照）。
　また、廃水を予め油脂分と分離水に分離し、分離水を生物処理工程で処理し、油脂分は生物学的に分解する好気的分解工程で処理し、得られた分解工程の微生物含有液を分離水あるいは分離水の生物処理工程に注入して処理する油脂含有有機性廃水の処理方法及び装置がある（特許文献２参照）
特開２００２－１８４５８号公報 特開平４－２３５７９９号公報
　しかし、特許文献１に記載の発明は、ｐＨを調整する工程や余剰汚泥の発生を抑制するために散水濾床で処理する工程が不可欠で、工程が煩雑であり、また消費電力量を低減できることについての開示がない。特許文献２に記載の発明は、活性汚泥への負荷を低減できること及び余剰汚泥生成量を低減できること並びに消費電力量を低減できることについての開示がない。
　本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、含油脂排水の処理において、簡便かつ確実に、処理に用いる微生物への負荷を低減する方法及び余剰微生物生成量を低減する方法並びに消費電力量を低減する方法を提供することを課題とする。
　本発明者等は、上記の課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、本発明に想到した。
　すなわち、本発明は、含油脂排水の処理における処理に用いる微生物への負荷の低減方法であって、含油脂排水の油脂を、油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段を用いて分解する油脂分解工程と、当該油脂分解工程で分解された排水を含む処理系内の排水を微生物を用いて処理をする微生物処理工程と、を含むことを特徴とする含油脂排水の処理における処理に用いる微生物への負荷の低減方法を要旨とする。この発明において、微生物処理工程における微生物は、活性汚泥でもよい。
　本発明は、含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法であって、含油脂排水の油脂を、油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段を用いて分解する油脂分解工程と、当該油脂分解工程で分解された排水を含む処理系内の排水を微生物を用いて処理をする微生物処理工程と、当該微生物処理工程で微生物を用いて処理された排水中の余剰微生物を分離する微生物分離工程と、を含むことを特徴とする含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法を要旨とする。この発明において、微生物処理工程における微生物は、活性汚泥でもよい。また、これらの発明において、油脂分解工程は分離水と油脂分に分離した含油脂排水の油脂分を取り出し、当該油脂分の油脂を分解してもよい。
　上記の含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法において、油脂分解工程における油脂の分解は、含油脂排水又は含油脂排水の油脂分を取入れる取入口と分解された排水の一部を残して排出可能に形成された排出口とを有する容器本体と、当該容器本体内に設けられ、容器本体内の前記含油脂排水又は前記含油脂排水の油脂分を撹拌する撹拌手段と、を備えてなる油脂分解装置を用い、前記容器本体内で油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段により行ってもよい。また、この発明において、流失を防止しつつ油脂を分解する物質を収容する前記含油脂排水又は前記含油脂排水の油脂分が通過自在なホルダーが前記容器本体内に設けられてなる油脂分解装置を用いて行ってもよい
　上記の含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法において、油脂分解工程で用いられる油脂を分解する物質は、固定化酵素又は固定化微生物でもよい。
　本発明は、含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法であって、含油脂排水の油脂を、油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段を用いて分解する油脂分解工程と、当該油脂分解工程で分解された排水を含む処理系内の排水を微生物を用いて処理をする微生物処理工程と、を含むことを特徴とする含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法を要旨とする。この発明において、微生物処理工程における微生物は、活性汚泥でもよい。また、これらの発明において、油脂分解工程は分離水と油脂分に分離した含油脂排水の油脂分を取り出し、当該油脂分の油脂を分解してもよい。
　上記の含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法において、前記油脂分解工程における油脂の分解は、含油脂排水又は含油脂排水の油脂分を取入れる取入口と分解された排水の一部を残して排出可能に形成された排出口とを有する容器本体と、当該容器本体内に設けられ、容器本体内の前記含油脂排水又は前記含油脂排水の油脂分を撹拌する撹拌手段と、を備えてなる油脂分解装置を用い、前記容器本体内で油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段により行ってもよい。また、この発明において、流失を防止しつつ油脂を分解する物質を収容する前記含油脂排水又は前記含油脂排水の油脂分が通過自在なホルダーを前記容器本体内に設けられてなる油脂分解装置を用いて行ってもよい。
　上記の含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法において、油脂分解工程で用いられる油脂を分解する物質は、固定化酵素又は固定化微生物でもよい。
　本発明の含油脂排水の処理における処理に用いる微生物への負荷の低減方法によれば、処理に用いる微生物への負荷を低減し当該微生物の不調を防止でき、ひいては含油脂排水の円滑な処理を可能とする。本発明の含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法によれば、油脂が十分に分解され、産業廃棄物として油脂を搬出処分する必要がなく、含油脂排水の処理コストの節減ができる。また、本発明の含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法によれば、余剰微生物が低減し、産業廃棄物量の抑制ができ、ひいては産業廃棄物の埋め立て地不足の問題の解決に資すること及び産業廃棄物の処理費用の節減に資することができる。本発明の含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法によれば、含油脂排水の処理施設の運転コストを節減でき、ひいてはエネルギー消費を抑制できる。
実施の形態に係る含油脂排水の処理工程を模式的に示す説明図である。 実施の形態に係る含油脂排水の処理に用いる油脂分解装置の模式的な断面図である。 実施例に係る含油脂排水の処理工程を模式的に示す説明図である。 実施例に係る含油脂排水の処理に用いる油脂分解装置の断面図である。 実施例に係る含油脂排水の処理に用いる油脂分解装置の平面図である。 実施例に係る含油脂排水の処理施設内の酵素活性とノルマルヘキサン濃度の関係を示すグラフである。 実施例に係る含油脂排水の処理施設内の処理水量とＢＯＤ・ノルマルヘキサン濃度との関係を示すグラフである。 実施例に係る含油脂排水の処理施設内の処理水量当たりの汚泥量を示すグラフである。 実施例に係る「活性汚泥＋サラダ油」と「活性汚泥＋サラダ油＋固定化リパーゼ」をそれぞれ２４時間培養した後の浮遊する活性汚泥の沈殿の経時的な変化を示す写真像である。 実施例に係る含油脂排水の処理施設内の曝気槽における油脂分解用ブロワの稼働台数と曝気用ブロワの稼働台数の経時的な変化を示すグラフである。 実施例に係るサンプルを24時間培養した後静置した培養液の様子を示す写真像及び各種データを示す。 実施例に係るサンプルを48時間培養した後静置した培養液の様子を示す写真像及び各種データを示す。 実施例に係るサンプルを72時間培養した後静置した培養液の様子を示す写真像及び各種データを示す。 実施例に係る24、48、72時間培養したサンプルのサンプル消費量の推移を示すグラフである。 実施例に係る24、48、72時間培養したサンプルの菌体乾燥重量の推移を示すグラフである。 実施例に係る0、72時間培養したサンプルの菌体重量とn-Hex抽出物量を示すグラフである。 実施例に係るサンプルを2時間撹拌し静置後の上層の様子を示す写真像及び各種データを示す。 実施例に係るサンプルを2時間撹拌し静置後の菌体重量と抽出物重量を示すグラフである。 実施例に係るサンプルを2時間撹拌し静置後の菌体重量と排水中分散油分（抽出物重量）と菌体付着油分（抽出物重量）を示すグラフである。
　次いで、図面を参照しながら、本発明を実施の形態により説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る含油脂排水の処理工程を模式的に示す説明図である。本発明の実施の形態に係る含油脂排水の処理における処理に用いる微生物への負荷の低減方法は、油脂分解工程Ａと、微生物処理工程Ｂと、を含む。また、本発明の実施の形態に係る含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法は、油脂分解工程Ａと、微生物処理工程Ｂと、微生物分離工程Ｃと、を含む。
　厨房や食品工場などから排出される含油脂排水の油脂は、油脂分解工程Ａにより脂肪酸とグリセリンに分解される。油脂の分解は、油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段により行う。油脂を分解する物質は、油脂を脂肪酸とグリセリンに分解する作用を有する物質であれば特に限定がない。このような物質として、酵素、固定化酵素、微生物、固定化微生物、酸、アルカリなどを例示できる。また、酵素はリパーゼを例示できる。リパーゼの起源は特に限定されないが、カンジダ（Candida）、シュードモナス(Pseudomonas)、バチルス(Bacillus)、エンテロバクター(Enterobacter)、アシネトバクター(Acinetobacter)などの油脂分解菌の生産するリパーゼを例示できる。また、酵素の固定化は、公知の方法で行うことができ、担体結合法、架橋法、包括法などを例示できる。油脂を分解する手段は、油脂を脂肪酸とグリセリンに分解する手段であれば特に限定されず、例えば加熱処理を例示できる。含油脂排水の油脂は、主として動植物油脂である。
　油脂分解工程Ａは、予め含油脂排水を重力沈降により油脂分と分離水に分離し、油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段により分離した油脂分の油脂を分解してもよい。これにより、油脂の分解率を高めることができる。
　油脂分解工程Ａにおける油脂の分解は、図２に示す、含油脂排水又は含油脂排水の油脂分を取入れる取入口１と分解した排水の一部を残して排出可能に形成された排出口２とを有する容器本体３と、当該容器本体３内に設けられ、容器本体３内の含油脂排水又は含油脂排水の油脂分を撹拌する撹拌手段４と、を備える油脂分解装置１０を用い、当該油脂分解装置１０の容器本体３内で油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段により行ってもよい。これにより、油脂と油脂を分解する物質の接触が増加し、油脂の分解を高めることができ、ひいては処理に用いる微生物への負荷を低減させ、余剰微生物の生成量の低減に資することができる。また、撹拌手段４は、駆動源によりブレードを回転させる構成を例示できる。また、油脂分解装置１０に流失を防止しつつ油脂を分解する物質を収容する含油脂排水又は含油脂排水の油脂分が通過自在なホルダー５を容器本体３内に設けてもよい。ホルダー５は、流失を防止しつつ油脂を分解する物質を収容でき、かつ含油脂排水又は含油脂排水の油脂分が通過自在である限り、特に構成に限定はない。このようなホルダー５として、ネット体や油脂を分解する物質ごとワンタッチで交換が可能な油脂を分解する物質が収容される多孔性の容器を例示できる。これにより、油脂を分解する物質の喪失を防ぐことができ、ひいては油脂の分解率を高めかつ経済性を高めることができる。
　油脂分解工程Ａで分解された排水を含む処理系内の排水は、微生物処理工程Ｂに進み、微生物の作用により嫌気的あるいは好気的に有機物が分解される。微生物により好気的に有機物を分解する場合、曝気が行われる。微生物処理工程Ｂで用いる微生物は、有機物を分解する微生物であれば特に限定されず、例えば活性汚泥あるいは膜やシート等に有機物を分解する微生物を取り込み固定化したものを挙げられる。
　微生物処理工程Ｂで微生物により処理された排水は微生物分離工程Ｃに進み、排水中の余剰微生物が分離される。余剰微生物とは、一定の微生物濃度に調整する場合、過剰に増加した分の微生物をいい、微生物が活性汚泥であれば余剰汚泥と呼ぶ。分離された余剰微生物の一部は処理系外へ排出される。また、分離された余剰微生物の一部は微生物処理工程Ｂに戻され、処理系内の排水の微生物による処理が繰り返されることがある。微生物分離工程Ｃにおける余剰微生物を分離する方法は、微生物で処理された排水中の余剰微生物を分離できる限り特に限定されない。例えば、処理系内の排水の流速を緩め固液分離により浮遊する余剰微生物を沈殿させて分離しても、また、分離膜を用いて分離してもよい。
　上記のように構成される工程を含む含油脂排水の処理によれば、処理に用いる微生物への負荷を低減化でき、また余剰微生物を低減化できる。
　なお、微生物処理工程Ｂで処理に用いる微生物として、膜やシート等に微生物を取り込み固定化したものを用いる場合は微生物分離工程Ｃは不要となる。
　本発明の含油脂排水の処理における処理に用いる微生物への負荷の低減方法は、上記の実施の形態に限定されず、油脂分解工程と、微生物処理工程と、を含む限り、他の工程を更に含んでもよい。このような工程として、微生物処理工程で微生物により処理された排水から余剰微生物を分離する微生物分離工程、処理系内の排水の固形物を除去するスクリーン工程及び油脂分解工程で処理系内の排水の水量・負荷を調整する調整工程を例示できる。また、本発明の含油脂排水の処理における余剰微生物の低減方法は、上記の実施の形態に限定されず、油脂分解工程と、微生物処理工程と、微生物分離工程と、を含む限り、更に他の工程を含んでもよい。このような工程として、処理系内の排水の固形物を除去するスクリーン工程や油脂分解工程で処理系内の排水の水量・負荷を調整する調整工程を例示できる。また、本発明の含油脂排水の処理における処理に用いる微生物への負荷の低減方法及び含油脂排水の処理における余剰微生物の低減方法において、油脂分解工程及び微生物処理工程をそれぞれ複数含むこともできる。例えば、油脂分解工程と微生物処理工程の間に油脂分解工程で生成した脂肪酸を資化する微生物により脂肪酸を分解する微生物処理工程を含ませることができる。これにより油脂の分解や微生物による処理を促進でき、ひいては処理に用いる微生物への負荷を一段と低減でき、また余剰微生物生成量を一段と低減できる。
　本発明の含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法は、上記の含油脂排水の処理における処理に用いる微生物への負荷の低減方法と同様の工程により構成される。含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法は、油脂分解工程と、微生物処理工程と、を含む限り、既述の他の工程を含んでも、また油脂分解工程及び微生物処理工程をそれぞれ複数含んでもよい。この構成により、微生物処理工程における消費電力量を低減できる。
　次いで、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕（処理施設内の油脂の状況の検討）　
　図３に示す処理工程からなる処理施設において、食品工場から排出される含油脂排水の処理を行った。当該処理施設は、原水槽２０と図４、図５に示す油脂分解装置１００と曝気槽２１と沈殿槽２２とから構成される。
　すなわち、食品工場から排水された含油脂排水は原水槽２０に集積される。原水槽２０内の含油脂排水の分離水と分離した油脂分は、上記の油脂分解装置１００の容器本体６０内に取り入れられ、固定化リパーゼ（天野エンザイム株式会社製）の作用により油脂が分解される。分解で生じた脂肪酸とグリセリンを含む排水は一部を残して原水槽２０に排出される。当該排水を含む処理系内の排水は、曝気槽２１に進み活性汚泥により微生物処理される。曝気槽２１で活性汚泥により微生物処理された排水は沈殿槽２２に進み、浮遊する活性汚泥は固液分離され余剰汚泥として沈殿する。余剰汚泥の一部は、返送汚泥として曝気槽２１に戻される（図示省略）。また、余剰汚泥の一部は処理系外に除去され、産業廃棄物として処理される。沈殿槽２２の上澄みは、放流水として処理される。
　次いで、油脂分解装置１００を詳述する。油脂分解装置１００は、図示しない吸引ポンプにより原水槽２０内で重力沈降により分離水と分離した油脂分を取入れる取入口６１と分解された排水の一部を残して排出可能に形成された排出口６２とを有する容器本体６０と、当該容器本体６０内に設けられ、流失を防止しつつ固定化リパーゼを収容する油脂分が通過自在なホルダー７０と、容器本体６０内の油脂分を撹拌する撹拌装置７５と、エアレーション装置８０と、ヒーター８３と、を備えている。
　容器本体６０は、上部が開口する有底円筒状の容器から構成される。容器本体６０の上方には、原水槽２０から取り出された油脂分を取入れるための取入口６１が形成され、容器本体６０の下端近傍に分解された排水を排出するための排出口６２が形成される。排出口６２は、電磁弁６３により開閉が制御される。容器本体６０の上部の開口には、中央部に貫通孔を有する蓋体６４が着脱自在に取り付けられる。また、容器本体６０の内部は、断熱材が内設され、ステンレス板が内張される。なお、電磁弁６３の開閉を調整することなく、開いた状態のままで連続的に油脂を分解することもできる。
　ホルダー７０は、ステンレス製の円筒状のネット体で構成される。ネット体の網目の大きさは１０メッシュに形成される。ネット体の網目の大きさは、含油脂排水が自在に通過でき、かつ投入される固定化リパーゼの流失を防ぐことができれば１０メッシュに限定されない。また、固定化リパーゼの嵩比重は、０．１５～０．２が好ましく、０．１６～０．１８がより好ましい。固定化リパーゼの嵩比重が０．１５より小さいと固定化リパーゼがホルダー７０の上部に偏在して浮遊することが多くなり、油脂分との接触が悪くなるおそれがある。また、固定化リパーゼの嵩比重が０．２より大きいと固定化リパーゼがホルダー７０の下部に偏在して浮遊することが多くなり、やはり油脂分との接触が悪くなるおそれがある。ホルダー７０は、その上部に形成されたフランジが蓋体６４の下面に着脱可能に取り付けられる。
　撹拌装置７５の撹拌棒７６を駆動する直交モータ７７は、蓋体６４の上面側に取り付けられる。当該撹拌棒７６は、蓋板６４に形成された貫通孔に挿通され、ホルダー７０内で回転できるようになっている。また、撹拌棒７６には、その上部と下部の２箇所に撹拌羽根７８が設けられる。
　油脂分解装置１００には、エアレーション装置８０が設けられる。エアレーション装置８０は、エアーポンプ８１とこれに接続されるエアー排出管８２とから構成される。エアー排出管８２は容器本体６０の下部に設けられ、エアーを供給する。エアー排出管８２の近傍には、ヒーター８３が設けられ、温度の制御は温度センサー８５により行われる。また、油脂分解装置１００は、原水槽２０から取り出される油脂分を制御するために液面センサー８４が設けられる。
　排出口６２の下方には、ドレーンバルブで開閉自在なメンテナンス用排出口６５が形成される。容器本体６０の底部は、このメンテナンス用排出口６５に向けて次第に下がるテーパーが形成される。また、容器本体６０の上部には、取り出された油脂分のオーバーフローに対応する非常用排出口６６が形成される。
　油脂分解装置１００内には、有機物を資化する微生物が含まれる。このような微生物は、好気性の微生物、嫌気性の微生物、複数の微生物を混在したもの、あるいは市販される微生物製剤でも良い。
　ヒーター８３による加温は、微生物の増殖・活性化及びリパーゼの活性化のために行われる。
　上記の構成の油脂分解装置１００を用いれば、固定化リパーゼに好適な温度下、撹拌装置７５により油脂分と固定化リパーゼとの接触が十分に高められので、油脂の分解反応が促進され、油脂を高い分解率で分解することが可能となる。
　上記で説明した処理施設内の油脂の状況を以下のように検討した。すなわち、２００８年１２月～２００９年９月に亘り、油脂分解装置１００を作動させることなく含油脂排水の処理を行い（以下、「実験前」という）、曝気槽２１入口と曝気槽２１出口における油脂の状況、すなわちトリグリセリド量、脂肪酸量及びノルマルヘキサン濃度（トリグリセリド量＋脂肪酸量）を不定期に複数回測定し、その平均値を表１に示した。
　また、２０１０年４月～２０１０年７月に亘り、油脂分解装置１００を作動させて含油脂排水の分解を行い（以下、「実験後」という）、同様にトリグリセリド量、脂肪酸量及びノルマルヘキサン濃度（トリグリセリド量＋脂肪酸量）を不定期に複数回測定し、その平均値を表２に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１及び表２から、曝気槽２１入口のノルマルヘキサン濃度は、実験前と実験後で差異がなかった。しかし、実験後の曝気槽２１入口の脂肪酸量及び酸価分解率は、実験前の数値より約３倍高く、油脂は油脂分解装置１００により十分に分解されていた。実験後の曝気槽２１出口のノルマルヘキサン濃度は、実験前の数値の約１／３と低かった。以上の結果から、油脂を分解して減少させれば、活性汚泥に対する負荷を低減させることができ、これにより余剰汚泥の生成量を低減できることが分かった。実際、沈殿槽２２で処理された実験後の余剰汚泥の生成量は、実験前と比べ十分に低減していた（図８参照）。
〔実施例２〕（酵素活性とノルマルヘキサン濃度の関係の検討）
　実施例１で説明した処理施設で同様に含油脂排水の処理を行い、２００９年４月～２０１０年７月に亘り曝気槽２１入口と曝気槽２１出口におけるノルマルヘキサン濃度（油脂）を不定期に複数回調べた。結果は、図６に示した。図６の実験開始時期は、油脂分解装置１００を作動させ、油脂の分解を開始した時期である。
　図６の結果から、実験実施前は曝気槽２１出口のノルマルヘキサン濃度が高く、油脂はほとんど分解されず、活性汚泥に吸着されていたと考えられる。実験開始（連続運転）後約１ヶ月で処理施設内の活性汚泥が入れ替わり、２０１０年６月以降、固定化リパーゼを取り替えた効果もあり、曝気槽２１出口におけるノルマルヘキサン濃度は顕著に減少していた。しかし、酵素活性が低下するとノルマルヘキサン濃度は上昇傾向にあった。２０１０年７月後半のノルマルヘキサン濃度の上昇は、酵素活性低下に加え、処理水量の増加と汚泥負荷の上昇にも起因すると考えられる。よって、酵素活性を適正に維持しさえすれば油脂を確実に分解して減少させ、活性汚泥に対する負荷を低減することが可能であると考えられる。
〔実施例３〕（処理水量とＢＯＤ・ノルマルヘキサン濃度の関係の検討）
　実施例１で説明した処理施設で同様に含油脂排水の処理を行い、２００９年４月～２０１０年７月に亘り処理水量と汚濁負荷（ＢＯＤ、ノルマルヘキサン濃度）を毎月調べた。
　結果は、図７に示した。図７の実験期間においては、油脂分解装置１００を作動させ油脂の分解を行った。
　図７の結果から、実験期間当初は処理水量と汚濁負荷共に低い状態で推移していたが、実験後半は処理水量が増加したことから汚濁負荷の総量も高まるものと予想された。しかし、実験期間中は実験期間以前に比べ、処理水量の増加の割に汚濁負荷が低減されていることが分かった。したがって、油脂を分解して減少させれば処理水量が増加しても汚濁負荷（ＢＯＤ、ノルマルヘキサン濃度）を低減させることが可能であると考えられる。
〔実施例４〕（処理水量当たりの汚泥量の検討）
　実施例１で説明した処理施設で同様に含油脂排水の処理を行い、２００９年４月～２０１０年７月に亘り処理水量当たりの汚泥量を毎月調べた。結果は、図８に示した。図８の実験期間は、油脂分解装置１００を作動させ油脂の分解を行った。
　図８の結果から、実験期間以前、実験期間当初においては、処理水量の増加に伴い汚泥量も増加する傾向が見られる。これに対し、実験期間中盤以降では、処理水量が増加しているにも拘わらず、汚泥量が低減している。これは、処理施設内の油脂が分解されて減少した結果、活性汚泥に取り込まれていた油脂が減り、汚泥に転換される油脂が減ったためであると考えられる。また、油脂に阻害されていた活性汚泥の能力が改善された結果であると考えられる。したがって、油脂を分解して減少させれば、活性汚泥への負荷を低減し、また余剰汚泥の生成量を低減することが可能であると考えられる。
〔実施例５〕（余剰汚泥の沈降性の検討）
　図９に示すように、「活性汚泥＋サラダ油＋固定化リパーゼ」は「活性汚泥＋サラダ油」に比べ、汚泥の沈殿が早いことが分かった（４８時間保存参照）。すなわち、含油脂排水の油脂を固定化リパーゼで分解し、活性汚泥で処理すれば、浮遊する汚泥の沈殿が早くなり、ひいては余剰汚泥の脱水処理の迅速化や凝集剤の節減が可能であると考えられる。
〔実施例６〕（消費電力量の検討）
　実施例１で説明した処理施設で同様に油脂分解装置１００を作動させて含油脂排水の処理を行った２０１０年２月１日～２０１０年１０月３１日に亘り、曝気槽２１における油脂分解用ブロワの稼働台数と曝気用ブロワの稼働台数を図１０に示した。油脂分解装置１００を作動させることなく含油脂排水の処理を行った場合、油脂分解用ブロワの稼働台数は常時４台で曝気用ブロワの台数は常時３台であったが（図示せず）、油脂分解装置１００を作動させて含油脂排水の処理を行った場合、前者は長期的に３台、後者は短期的に２台の稼働で含油脂排水の処理ができた。この結果、油脂分解装置１００を作動させて含油脂排水の処理を行えば、消費電力量を低減化することが可能であると考えられる。なお、油脂分解用ブロワとは、曝気槽２１において活性汚泥により油脂を分解するためにエアレーションするブロワである。
〔実施例７〕油脂及び油脂固定化酵素分解物が活性汚泥に及ぼす影響の検討（１）
　排水処理施設の好気処理槽の排水を使用し、油脂及び当該油脂の固定化酵素分解物が活性汚泥に及ぼす影響を検討した。
（実験方法）　
１．培養
　サラダ油（日清オイリオグループ株式会社製）及びサラダ油固定化酵素分解物（サラダ油1gと水100mLと固定化リパーゼ0.1gを40℃で撹拌し得られた脂肪酸割合約95%の油脂固定化酵素分解物、以下、単に「サラダ油分解物」又は「分解物」ということがある）のそれぞれ約1gを食品工場の好気処理槽の排水約100mL（活性汚泥中のノルマルヘキサン抽出物量（以下、「n-Hex抽出物量」という）：0.024g）に添加したものを坂口フラスコに入れ、以下の条件で振盪培養を行った。
　培養温度：30℃、攪拌：約140rpm、培養時間：24、48、72時間
２．静置観察
　培養停止した各培養液を分液ロートに移し入れ、室温で14～16時間経過後の状態を観察した。
３．抽出
　静置観察後、分液ロート内で分離した培養液の菌体を含まない部分（以下、「上層」という）と菌体を含む部分（以下、「下層」という）に分け、それぞれn-ヘキサンで抽出した。
４．菌体乾燥重量測定
　下層を抽出後、分液ロートに残った菌体を回収し、105℃、2時間乾燥後の重量を測定した。
　結果は、図１１～図１６及び表３～表５に示した。表３は、図１１～図１３のデータに基づきサンプル消費量を纏めたものである。図１４は、表３のデータをグラフにしたものである。また、表４は、図１１～図１３のデータに基づき菌体乾燥重量を纏めたものである。表中の0時間の値（0.609）は、無添加で72時間培養した値である。図１５は、表４のデータをグラフにしたものである。図１１～図１３及び表３に示されるサンプル消費量は、以下の計算式で求めた。なお、サンプル消費量とは、添加したサラダ油又はサラダ油分解物の消費量をいう。
　サンプル消費量=添加量＋0.024－n-Hex抽出物量（0.024は、活性汚泥中のn-Hex抽出物量）
　表５に0、72時間の培養における菌体重量、n-Hex抽出物量及び菌体付着n-Hex抽出物量を図１１～図１３のデータに基づき纏めた。表５に記載のn-Hex抽出物量は、上層と下層の合計量である。また、表５の菌体付着n-Hex抽出物量は、以下の計算式で求めた。
　菌体付着n-Hex抽出物量（g）=下層のn-Hex抽出物量（g）－上層のn-Hex抽出物濃度（g/mL）×下層液量（mL）
　図１６は、表５の菌体重量とn-Hex抽出物量の合計をグラフにしたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　図１１～図１３に示すように、分液ロートでの菌体の沈殿状態を比較すると、サラダ油を添加したサンプルに比べサラダ油分解物を添加したサンプルの方が沈殿していた。この結果は、排水中の油脂を酵素分解することによって、菌体を沈みやすくする効果がある可能性を示唆している。このように、サラダ油分解物はサラダ油に比べ菌体が沈みやすいことから、実際の排水処理で使用される凝集剤を減らす効果が期待でき、添加する凝集剤分の汚泥が減少すると考えられる。
　図１４に示すように、サラダ油分解物を添加したサンプルは、サラダ油を添加したサンプルに比べサンプル消費量が経時的に増加している。また、図１５に示すように、サラダ油分解物を添加したサンプルは、サラダ油を添加したサンプルに比べ菌体乾燥重量が経時的に増加している。この結果は、サラダ油を酵素分解することで活性汚泥の微生物が消費しやすくなり、サラダ油分解物をエネルギー源として増殖し菌体量が増加したものと考えられる。
　表５に示すように、n-Hex抽出物量は、サラダ油を添加したサンプルが9％ほどの減少率に留まったが、サラダ油分解物を添加したサンプルが57％も減少していた。この結果は、サラダ油を酵素分解したことで活性汚泥の微生物によって消費されやすくなり、n-Hex抽出物量は顕著に減少したことによると考えられる。
　また、表５に示すように、菌体重量はサラダ油を添加したサンプルが5％程度増加し、サラダ油分解物を添加したサンプルが41％増加していた。この結果は、サラダ油分解物を消費することにより菌体重量が増加したためと考えられる。
　図１６に示すように、菌体重量＋n-Hex抽出物量は、サラダ油を添加したサンプルが4％程度の減少に比べ、サラダ油分解物を添加したサンプルが20％も減少していた。サラダ油分解物を添加したサンプルの場合、固定化リパーゼでサラダ油を分解することによって菌体が消費しやすくなり、増殖によって菌体重量は増加するが、菌体重量の増加分以上にサラダ油分解物を消費するため、菌体重量とn-Hex抽出物量の合計数値が20％も減少したと考えられる。サラダ油分解物を添加した場合、菌体の増加量に対しサラダ油分解物の消費量が多いことから、菌体とその付着物及び水分からなる搬出される余剰汚泥の総量はサラダ油を添加した場合に比べ減少すると考えられる。
〔実施例８〕油脂及び油脂固定化酵素分解物が活性汚泥に及ぼす影響の検討（２）
　活性汚泥に対し油脂と油脂固定化酵素分解物で微生物への付着状態に違いがあるかを検討した。
（実施方法）
（１）坂口フラスコに食品工場の好気処理槽の排水100mLを量り入れた（×4本）。
（２）サラダ油（日清オイリオグループ株式会社製）1g、サラダ油固定化酵素分解物（サラダ油1gと水100mLと固定化リパーゼ0.1gを40℃で撹拌し得られた脂肪酸割合約89%の油脂固定化酵素分解物）1gをそれぞれ（１）の排水に添加した。サラダ油を添加したものをサンプル２、サラダ油分解物を添加したものをサンプル３、何も添加しないものをサンプル１とした。
（３）各サンプルを往復振盪機で約2時間攪拌（40℃、140rpm）
（４）室温で1時間放置
（５）各フラスコから分液ロートにデカンテーションで移した。
（６）1.5時間静置
（７）分液ロートで静置後、下層（沈殿物）を対応する坂口フラスコに移した。
（８）分液ロートに残った上層をn-Hexで抽出した。
（９）下層をn-Hexで抽出した。
（１０）抽出終了後の菌体をろ紙（No.2)で回収し、110℃、2.5時間乾燥後の重量を測定した。
　結果は、図１７～図１９及び表６に示した。
　図１８は、図１７のデータに基づき作成した。図１７の上層抽出物の状況から、排水中に分散して存在する油分（油脂＋脂肪酸、n-Hex抽出物量）と菌体に付着して存在すると考えられる油分を概算した結果を表６に示した。油分の概算は、菌体体積は考慮せず、排水液量は100mLとした。表中の菌体付着油分（菌体付着n-Hex抽出物量）を実施例７と同様に求めた。排水中分散油分の抽出物量（g）は、図１７の抽出物合計から菌体付着油分を差し引いて求めた。図１７～図１９及び表６の抽出物は、n-Hex抽出物であり、菌体重量は菌体乾燥重量である。また、図１７～図１９及び表６の脂肪酸量（g）及び油脂量（g）は、それぞれ以下の計算式で求めた。
　脂肪酸量（g）=脂肪酸割合（%）（n-Hex抽出物の酸価を測定して算出）×n-Hex抽出物量（g）
　油脂量（g）=n-Hex抽出物量（g）－脂肪酸量（g）
　図１９は、表６のデータに基づき作成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　図１８、図１９に示すように、菌体とn-Hex抽出物重量を合計した重量は、サンプル２のサラダ油に比べ、サンプル３のサラダ油分解物の方が少なくなる傾向が認められた。この結果は、サラダ油分解物をある程度含んでいる場合の菌体重量が増加する傾向が認められることから、脂肪酸が菌体内に取り込まれたか、あるいは増殖に利用された可能性が考えられる。また、菌体への油分の付着は、サラダ油に比べ、サラダ油分解物を与えた方が少なくなる可能性が高いと考えられる。　
　表６及び図１９から、サンプル３のサラダ油分解物は、サンプル２のサラダ油に比べて菌体に付着しないと考えられ、図１７の写真像の状態からサラダ油が菌に付着したことで、菌体が沈みにくくなったことが示唆される。
　本発明は、余剰微生物生成量を低減させ含油脂排水を処理できるので、環境事業分野に適用できる。
　　Ａ　　　　　　　　　　油脂分解工程　　
　　Ｂ　　　　　　　　　　微生物処理工程
　　Ｃ　　　　　　　　　　微生物分離工程
　　Ｅ　　　　　　　　　　固定化リパーゼ
　　１　　　　　　　　　　取入口
　　２　　　　　　　　　　排出口
　　３　　　　　　　　　　容器本体
　　４　　　　　　　　　　撹拌手段
　　５　　　　　　　　　　ホルダー
　　１０　　　　　　　　　油脂分解装置
　　２０　　　　　　　　　原水槽
　　２１　　　　　　　　　曝気槽
　　２２　　　　　　　　　沈殿槽
　　６０　　　　　　　　　容器本体
　　６１　　　　　　　　　取入口
　　６２　　　　　　　　　排出口
　　６４　　　　　　　　　蓋体
　　７０　　　　　　　　　ホルダー
　　７５　　　　　　　　　撹拌装置
　　７６　　　　　　　　　撹拌棒
　　７７　　　　　　　　　直交モータ
　　８０　　　　　　　　　エアレーション装置
　　８１　　　　　　　　　エアーポンプ
　　８２　　　　　　　　　エアー排出管
　　８３　　　　　　　　　ヒーター
　　１００　　　　　　　　油脂分解装置

Claims (14)

  1. 　含油脂排水の処理における処理に用いる微生物への負荷の低減方法であって、
    　含油脂排水の油脂を、油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段を用いて分解する油脂分解工程と、
    　当該油脂分解工程で分解された排水を含む処理系内の排水を微生物を用いて処理をする微生物処理工程と、
    　を含むことを特徴とする含油脂排水の処理における処理に用いる微生物への負荷の低減方法。
  2. 　前記微生物処理工程における微生物が活性汚泥であることを特徴とする請求項１に記載の含油脂排水の処理における処理に用いる微生物への負荷の低減方法。
  3. 　含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法であって、
    　含油脂排水の油脂を、油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段を用いて分解する油脂分解工程と、
    　当該油脂分解工程で分解された排水を含む処理系内の排水を微生物を用いて処理をする微生物処理工程と、
    　当該微生物処理工程で微生物を用いて処理された排水中の余剰微生物を分離する微生物分離工程と、
    　を含むことを特徴とする含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法。
  4. 　前記微生物処理工程における微生物が活性汚泥であることを特徴とする請求項３に記載の含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法。
  5. 　前記油脂分解工程が分離水と油脂分に分離した含油脂排水の油脂分を取り出し、当該油脂分の油脂を分解することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法。
  6. 　前記油脂分解工程における油脂の分解は、含油脂排水又は含油脂排水の油脂分を取入れる取入口と分解された排水の一部を残して排出可能に形成された排出口とを有する容器本体と、当該容器本体内に設けられ、容器本体内の前記含油脂排水又は前記含油脂排水の油脂分を撹拌する撹拌手段と、を備えてなる油脂分解装置を用い、前記容器本体内で油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段により行われることを特徴とする請求項３～請求項５のいずれか１項に記載の含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法。
  7. 　流失を防止しつつ油脂を分解する物質を収容する前記含油脂排水又は前記含油脂排水の油脂分が通過自在なホルダーが前記容器本体内に設けられてなる油脂分解装置を用いて行われることを特徴とする請求項６に記載の含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法。
  8. 　前記油脂分解工程で用いられる油脂を分解する物質は、固定化酵素又は固定化微生物であることを特徴とする請求項３～請求項７のいずれか１項に記載の含油脂排水の処理における余剰微生物生成量の低減方法。
  9. 　含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法であって、
    　含油脂排水の油脂を、油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段を用いて分解する油脂分解工程と、
    　当該油脂分解工程で分解された排水を含む処理系内の排水を微生物を用いて処理をする微生物処理工程と、
    　を含むことを特徴とする含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法。
  10. 　前記微生物処理工程における微生物が活性汚泥であることを特徴とする請求項９に記載の含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法。
  11. 　前記油脂分解工程が分離水と油脂分に分離した含油脂排水の油脂分を取り出し、当該油脂分の油脂を分解することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法。
  12. 　前記油脂分解工程における油脂の分解は、含油脂排水又は含油脂排水の油脂分を取入れる取入口と分解された排水の一部を残して排出可能に形成された排出口とを有する容器本体と、当該容器本体内に設けられ、容器本体内の前記含油脂排水又は前記含油脂排水の油脂分を撹拌する撹拌手段と、を備えてなる油脂分解装置を用い、前記容器本体内で油脂を分解する物質又は油脂を分解する手段により行われることを特徴とする請求項９～請求項１１のいずれか１項に記載の含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法。
  13. 　流失を防止しつつ油脂を分解する物質を収容する前記含油脂排水又は前記含油脂排水の油脂分が通過自在なホルダーを前記容器本体内に設けられてなる油脂分解装置を用いて行われることを特徴とする請求項１２に記載の含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法。
  14. 　前記油脂分解工程で用いられる油脂を分解する物質は、固定化酵素又は固定化微生物であることを特徴とする請求項９～請求項１３のいずれか１項に記載の含油脂排水の処理における消費電力量の低減方法。
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