WO2012108437A1 - １，４－ジオキサン含有廃水の処理方法及び処理装置 - Google Patents

１，４－ジオキサン含有廃水の処理方法及び処理装置 Download PDF

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WO2012108437A1
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dioxane
biological treatment
wastewater
treatment tank
gas
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PCT/JP2012/052763
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井坂　和一
宇田川　万規子
裕哉 木村
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株式会社日立プラントテクノロジー
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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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
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    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for treating 1,4-dioxane-containing wastewater, and in particular, 1,4-dioxane-containing wastewater that biologically treats 1,4-dioxane in wastewater with 1,4-dioxane-degrading bacteria.
  • the present invention relates to a processing method and a processing apparatus.
  • 1,4-dioxane is generally used as a solvent, and is often used as a solvent for paints. It is also contained in detergents such as commercially available polyoxyalkyl ethers. For this reason, 1,4-dioxane is produced via factory wastewater from a manufacturing plant that manufactures 1,4-dioxane or a manufacturing plant that manufactures polyoxyalkyl ether, and domestic wastewater that uses a detergent containing polyoxyalkyl ether. It is discharged into sewage.
  • 1,4-dioxane is a water-soluble, hardly decomposable substance, so it cannot be almost decomposed by biological treatment or solid-liquid separation treatment in a sewage treatment plant, and there is a concern about pollution to the water environment.
  • 1,4-dioxane has been detected in a wide range in environmental pollution surveys of designated chemical substances conducted by the Environment Agency, and pollution in water environments such as rivers and lakes has been reported. An example in which 1,4-dioxane was detected from groundwater has also been reported.
  • Patent Documents 1 to 3 have a problem that the power consumption and the chemical usage fee are large and the running cost becomes high. For this reason, development of a biological treatment method capable of treatment at a low cost is demanded.
  • 1,4-dioxane-degrading bacteria decompose 1,4-dioxane
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and in the treatment of 1,4-dioxane-containing wastewater using 1,4-dioxane-degrading bacteria, 1,4-dioxane has been a conventional problem.
  • An object of the present invention is to provide a treatment method and a treatment apparatus for 1,4-dioxane-containing wastewater that can solve the problems of degradation in decomposition efficiency and atmospheric release.
  • the invention according to claim 1 is a method of treating wastewater containing 1,4-dioxane as one kind of organic matter, wherein the wastewater is aerated in a first biological treatment tank.
  • examples of organic substances other than 1,4-dioxane include a BOD (Biochemical Oxygen Demand) component and a COD (Chemical Oxygen Demand) component.
  • the waste water containing 1,4-dioxane as one kind of organic substance is decomposed by contacting with the 1,4-dioxane degrading bacteria in the second biological treatment tank before the first biological treatment tank.
  • the organic substances other than 1,4-dioxane in the wastewater were reduced in advance.
  • 1,4-dioxane-degrading bacteria can prevail over other bacteria in the second biological treatment tank, so that the decomposition efficiency of 1,4-dioxane by 1,4-dioxane-degrading bacteria is remarkable. Can be improved.
  • the concentration of organic substances other than 1,4-dioxane in the wastewater after the treatment in the first biological treatment tank is preferably 250 mg / L or less, more preferably 100 mg / L or less.
  • the DO (Dissolved Oxygen) concentration in the first biological treatment tank by air aeration is preferably in the range of 1.5 to 6.0 mg / L, and in the range of 2.0 to 5.0 mg / L. More preferred.
  • the DO concentration in the second biological treatment tank by air aeration is preferably in the range of 2.0 to 6.0 mg / L, more preferably in the range of 3.0 to 5.0 mg / L.
  • gas having a high 1,4-dioxane concentration released from wastewater by air aeration in the first biological treatment tank is recovered and introduced into the second biological treatment tank. It can be decomposed without releasing dioxane to the atmosphere.
  • 1,4-dioxane in the second biological treatment tank, 1,4-dioxane can be decomposed with high decomposition efficiency, and the concentration of 1,4-dioxane in the tank can be constantly kept at a low level.
  • the amount of 1,4-dioxane in the gas released by aeration can be significantly reduced.
  • the gas is introduced as an air aeration gas for the second biological treatment tank.
  • This is one mode of a preferable introduction method for decomposing the gas in the second biological treatment tank.
  • the air supply equipment for carrying out air aeration of the primary treatment wastewater of a 2nd biological treatment tank can be abbreviate
  • the introduction step it is preferable to introduce scrubbing water obtained by scrubbing the gas into the second biological treatment tank.
  • This is another aspect of a preferable introduction method for decomposing the gas in the second biological treatment tank.
  • the introduction step a part of the scrubbing water obtained by scrubbing the gas is returned to the first biological treatment tank, and the rest is introduced into the second biological treatment tank.
  • This is another aspect of a preferable introduction method for decomposing the gas in the second biological treatment tank.
  • the invention according to claim 6 is a wastewater treatment apparatus containing 1,4-dioxane as one kind of organic matter, and includes a first aeration means for aerating the wastewater with air.
  • a first biological treatment tank having at least an organic matter-degrading bacterium that biologically degrades organic matter other than 1,4-dioxane, and obtaining the primary treatment wastewater by contacting the wastewater with the organic matter-degrading bacterium while aerated with air;
  • the first treatment wastewater is provided with a second aeration means for aerating the air and has at least a 1,4-dioxane-degrading bacterium for decomposing the 1,4-dioxane, and the first treatment wastewater is aerated while the aeration is aerated.
  • the invention according to claim 6 comprises the invention according to claim 1 as an apparatus, thereby solving the problems of degradation of 1,4-dioxane decomposition efficiency and atmospheric release, which have been the conventional problems. it can.
  • the recovery means is a lid member that forms a head space having a sealed structure above the liquid surface of the first and second biological treatment tanks.
  • the introduction unit is provided with a pipe that connects the recovery unit and the second aeration unit, and the air that is provided in the pipe and sends the gas recovered by the recovery unit to the second aeration unit And a fan.
  • released from the 1st biological treatment tank can be utilized as gas for air aeration of a 2nd biological treatment tank.
  • the introduction means is provided above the first biological treatment tank and receives a scrubbing device for scrubbing the gas, and the second biological treatment by receiving the scrubbing water subjected to the scrubbing treatment. And a bowl-shaped member to be sent to the tank.
  • 1,4-dioxane in the gas released from the first biological treatment tank can be absorbed into the scrubbing water and introduced into the second biological treatment tank.
  • the introduction means includes a scrubbing device provided above the liquid level of the second biological treatment tank in the head space, and the head space recovered from the first biological treatment tank. It is preferable to include a moving means for moving the gas above the liquid level of the second biological treatment tank. Thereby, the introduction means for absorbing 1,4-dioxane in the gas released from the first biological treatment tank into the second biological treatment tank after being absorbed by the scrubbing water can be simplified.
  • the present invention in the treatment of 1,4-dioxane-containing wastewater using 1,4-dioxane-decomposing bacteria, the conventional problems of degradation of 1,4-dioxane degradation efficiency and atmospheric release are solved. can do.
  • FIG. 1 shows a treatment apparatus 10 for 1,4-dioxane-containing wastewater according to the first embodiment of the present invention.
  • the treatment apparatus 10 for 1,4-dioxane-containing wastewater mainly includes a first biological treatment tank 12 for treating wastewater containing 1,4-dioxane as one kind of organic matter to obtain primary treatment wastewater, and a primary treatment.
  • a collecting means 16 for collecting the gas released from the wastewater by air aeration of the first and second biological treatment tanks 12 and 14; Hereinafter, it may be referred to as “recovered gas.”)
  • the first and second biological treatment tanks 12 and 14 are partitioned by a partition plate 20 that is erected, and the raw water piping 22 of waste water is connected to the first biological treatment tank 12.
  • the wastewater gets over the partition plate 20 and overflows to the second biological treatment tank 14.
  • a trough 24 is provided on the opposite side of the first biological treatment tank 12 above the second biological treatment tank 14, and treated water treated in the second biological treatment tank 14 flows out into the trough 24.
  • the 1st and 2nd biological treatment tanks 12 and 14 are set as separate tanks
  • the primary treatment wastewater obtained in the first biological treatment tank 12 may be sent to the second biological treatment tank 14 by a liquid feed pump (not shown).
  • a first aeration pipe 26 is provided at the bottom of the first biological treatment tank 12, and a first blower 28 is provided in the first aeration pipe 26.
  • the wastewater that has flowed into the first biological treatment tank 12 is aerated and brought into an aerobic state.
  • the first biological treatment tank 12 has at least organic substance-decomposing bacteria that biologically decompose organic substances other than 1,4-dioxane.
  • aerobic bacteria usually used for oxidative degradation of BOD and COD can be used, for example, activated sludge from a sewage treatment plant.
  • the organic matter degrading bacteria are contained as floating sludge in the waste water supplied to the first biological treatment tank 12 via the raw water pipe 22, so that it is not necessary to add activated sludge in particular. Good. Or you may throw into the 1st biological treatment tank 12 as a support
  • a fixed bed may be provided in the first biological treatment tank 12, and activated sludge may be attached to the fixed bed as a biofilm.
  • a second aeration tube 30 is provided at the bottom of the second biological treatment tank 14, and a second blower 32 is provided in the second aeration tube 30.
  • the second biological treatment tank 14 has at least a 1,4-dioxane-degrading bacterium that decomposes 1,4-dioxane, and the 1,4-dioxane-degrading bacterium is 1,4-dioxane under an aerobic condition. Decomposes dioxane.
  • “having at least 1,4-dioxane-degrading bacteria” means to avoid the misunderstanding that only 1,4-dioxane-degrading bacteria exist, and other bacteria may coexist.
  • Seed sludge containing 1,4-dioxane-degrading bacteria includes the soil of a factory that handles 1,4-dioxane (for example, a manufacturing factory that manufactures 1,4-dioxane or a manufacturing factory that manufactures polyoxyalkyl ethers), or its Sludge from a wastewater treatment plant that treats factory wastewater can be used.
  • a factory that handles 1,4-dioxane for example, a manufacturing factory that manufactures 1,4-dioxane or a manufacturing factory that manufactures polyoxyalkyl ethers
  • Sludge from a wastewater treatment plant that treats factory wastewater can be used.
  • seed sludge is put into the second biological treatment tank 14 as it is, the number concentration of 1,4-dioxane-degrading bacteria is low and sufficient activity cannot be exhibited.
  • the explanation of isolation and culture of 1,4-dioxane will be described later.
  • the first biological treatment tank 12 is provided with a first lid member 16A (collection means 16) for collecting gas released from the wastewater by aeration of the wastewater with the first aeration pipe 26.
  • the second biological treatment tank 14 has a second lid member 16B (collection means) for collecting gas released from the primary treatment wastewater by aeration of the primary treatment wastewater with the second aeration pipe 30. 16) is provided.
  • the first head space 12A is formed above the liquid level of the first biological treatment tank 12
  • the second head space 12B is formed above the liquid level of the second biological treatment tank 14.
  • an overflow port 34 is formed between the portion where the side portions of the first and second lid members 16A and 16B are adjacent to the partition plate 20, and the wastewater overflows, and the second biological treatment is performed.
  • a treated water discharge port 36 for discharging treated water to the trough 24 is opened in the tank 14.
  • the treated water discharge port 36 is formed below the liquid level of the second biological treatment tank 14 and is sealed with treated water accumulated in the trough 24. Therefore, the first and second head spaces 12A and 12B have a sealed structure in which the recovered gas does not leak to the outside by the water-sealed structure that seals the first lid member 16A, the second lid member 16B, and the treated water discharge port 36. Formed. Thereby, the gas discharged from the waste water or the primary treatment waste water by the air aeration in the first and second biological treatment tanks 12 and 14 is not leaked into the atmosphere, and is discharged to the first and second head spaces 12A and 12B. Collected.
  • an introduction means 18 for introducing the recovered gas recovered in the first head space 12A into the second biological treatment tank 14 is provided.
  • the introduction means 18 includes a first air pipe 40 extending from the first lid member 16 ⁇ / b> A through the buffer tank 38 to the suction port side of the second blower 32, and the first air pipe 40 includes a first blower fan. 42 is provided.
  • the collected gas accumulated in the first head space 12A is sent to the second blower 32 via the buffer tank 38 and aerated from the second aeration pipe 30 into the primary treatment wastewater.
  • the buffer tank 38 is provided with a check valve 44 so that air can be sucked from the atmosphere when the pressure in the buffer tank 38 is negative.
  • the second air pipe 46 extends from the second lid member 16B, the tip of the second air pipe 46 is opened to the atmosphere, and the second air pipe 46 is provided with a second blower fan 48.
  • the second head space 12B is provided with a second sprinkling pipe 50, a pipe 52 is extended from the second sprinkling pipe 50, and the tip of the pipe 52 is immersed in treated water in the trough 24. Connected to pump 54. Thereby, the treated water accumulated in the trough 24 is sent to the second sprinkling pipe 50 by the submersible pump 54 and sprinkled as scrubbing water toward the liquid surface of the second biological treatment tank 14.
  • the collected gas accumulated in the second head space 12B is absorbed by the scrubbing process by watering from the second watering pipe 50. Then, the scrubbing water that has absorbed the recovered gas pours onto the liquid surface of the second biological treatment tank 14.
  • the 1,4-dioxane concentration in the gas released from the primary treatment wastewater due to air aeration in the second biological treatment tank 14 is low and is exhausted from the second air pipe 46 to the atmosphere. Since the amount of 1,4-dioxane is extremely small, the second watering pipe 50 can be omitted.
  • the treated water from the second biological treatment tank 14 is used as the scrubbing water from the second sprinkling pipe 50, but tap water or industrial water can also be used.
  • the waste water supplied from the raw water pipe 22 to the first biological treatment tank 12 comes into contact with organic matter-degrading bacteria under an aerobic condition by air aeration through the first aeration pipe 26.
  • organic substances for example, COD component, BOD component
  • a primary treatment wastewater in which organic substances other than 1,4-dioxane are reduced can be obtained.
  • the primary treatment wastewater flows over the partition plate 20 and is sent to the second biological treatment tank 14.
  • the primary treatment wastewater comes into contact with 1,4-dioxane degrading bacteria in a low concentration state of organic matter, so that 1,4-dioxane can be decomposed with high decomposition efficiency.
  • 1,4-dioxane degrading bacteria that proliferate by decomposing easily decomposable organic matter proliferate, 1,4-Dioxane-degrading bacteria are less likely to proliferate. As a result, the decomposition ability of 1,4-dioxane is suppressed, and the removal performance of 1,4-dioxane is lowered.
  • 1,4-dioxane-degrading bacteria also have a property of using organic substances other than 1,4-dioxane as a substrate (nutrient source). Therefore, if there are abundantly degradable organic substances, 1 , 4-Dioxane-degrading bacteria are more likely to degrade easily decomposable organic matter than 1,4-dioxane.
  • a gas containing 1,4-dioxane is released from the wastewater by air aeration through the first aeration pipe 26 and is collected in the first head space 12A.
  • 1,4-Dioxane is easily released from wastewater by air aeration, and the release rate of 1,4-dioxane is 30% or more, and is about 70% in many cases.
  • the released gas cannot be released to the atmosphere as it is.
  • the release rate of 30% means that 30% of 1,4-dioxane in the wastewater before air aeration is released from the wastewater by air aeration.
  • the recovered gas recovered in the first head space 12A is sent to the second blower 32 via the buffer tank 38 by the first blower fan 42, and the second aeration pipe 30 is supplied. Aeration as an air aeration gas.
  • the check valve 44 opens and the atmosphere enters the buffer tank 38. To be replenished.
  • 1,4-Dioxane is water-soluble, and 1,4-dioxane is dissolved in the primary treatment wastewater by aeration of the recovered gas containing 1,4-dioxane.
  • 1,4-dioxane and 1,4-dioxane decomposing bacteria in the recovered gas come into contact with each other, and therefore 1,4 in the gas released from the first biological treatment tank 12. -Dioxane can be removed effectively.
  • 1,4-dioxane in the primary treatment wastewater is decomposed and removed by 1,4-dioxane degrading bacteria, and the concentration is reduced. Furthermore, in the present invention, by reducing the concentration of organic substances other than 1,4-dioxane in the first biological treatment tank 12, the decomposition efficiency of 1,4-dioxane in the second biological treatment tank is remarkably improved. be able to. Further, 1,4-dioxane in the wastewater is transferred into the released gas by air aeration in the first biological treatment tank 12, so that 1 in the primary treatment wastewater that overflows the second biological treatment tank 14. , 4-Dioxane concentration level decreases.
  • the concentration of 1,4-dioxane in the second biological treatment tank 14 can be maintained at a low level (for example, 10 mg / L or less). Therefore, in order to make the second biological treatment tank 14 aerobic, the primary treatment wastewater Even if it is aerated with air, the 1,4-dioxane concentration in the gas released from the primary treatment wastewater becomes low. Thereby, since the 1,4-dioxane concentration in the second biological treatment tank 14 can be maintained at a low level, the amount of 1,4-dioxane released from the primary treatment wastewater by air aeration as described above. There are few.
  • the 1,4-dioxane concentration in the second biological treatment tank 14 is preferably maintained at 10 mg / L or less, preferably 5 mg / L or less.
  • the gas released from the first biological treatment tank 12 is used as the air aeration gas in the second biological treatment tank 14, a special decomposition tank for decomposing 1,4-dioxane in the gas is used. There is no need to provide. As a result, the device configuration can be simplified and made compact.
  • 1,4-dioxane degrading bacteria are preferably cultured in advance.
  • the growth rate of 1,4-dioxane-degrading bacteria is extremely slow. Therefore, it is necessary to prevent other microorganisms from contaminating and preferentially growing in the isolation process.
  • an inorganic medium containing only 1,4-dioxane as an organic substance is used in the isolation process, and an organic medium mainly containing an organic substance other than 1,4-dioxane is used in the culturing process.
  • seed sludge containing 1,4-dioxane-decomposing bacteria (1) is added to 100 to 500 mL of a medium in which 1,4-dioxane is added to an inorganic medium to a concentration of 10 to 100 mg / L.
  • Sludge collected from the wastewater treatment process containing wastewater containing 1,4-dioxane) is added at about 500 to 20000 mg / L, and concentrated culture is performed.
  • the enrichment culture is preferably performed at 20 to 30 ° C. for about 1 to 3 months.
  • the presence of 1,4-dioxane degrading bacteria can be confirmed by measuring the change in 1,4-dioxane concentration in the medium.
  • the enrichment culture is preferably terminated when the 1,4-dioxane concentration reduction rate exceeds 50%.
  • concentration of 1,4-dioxane in the medium can be measured by a known method (Ami Akemi, Environmental Chemistry, vol. 7, 7, No. 1, p 95-100 (1997)).
  • the inorganic substance constituting the inorganic medium is not particularly limited, but inorganic salts (for example, K 2 HPO 4 , (NH 4 ) 2 SO 4 , MgSO 4 .7H 2 O, FeCl 3 , CaCl 2 , NaCl) are preferable. .
  • inorganic salts for example, K 2 HPO 4 , (NH 4 ) 2 SO 4 , MgSO 4 .7H 2 O, FeCl 3 , CaCl 2 , NaCl
  • the 1,4-dioxane-degrading bacterium isolated as described above is cultured in an organic medium mainly composed of organic matter.
  • a CGY medium specifically, an easily degradable organic substance such as peptone, meat extract, glycerin, cadmium, yeast extract and the like is preferable.
  • the organic matter may include 1,4-dioxane.
  • the activity of 1,4-dioxane degrading bacteria is highest at about 27 ° C., so the culture temperature is preferably 27 ° C., and the water temperature is preferably about 15 to 35 ° C., more preferably 20 to 30 ° C.
  • the culture time is preferably about 5 to 30 days.
  • 1,4-Dioxane-degrading bacteria are difficult to grow when excessively 1,4-dioxane is given while the number of bacteria is small, whereas 1,4-dioxane-degrading activity is not given when 1,4-dioxane is not given at all. Decreases. For this reason, it is preferable to give organic substances other than 1,4-dioxane at the beginning of the culture and to give 1,4-dioxane at the middle and later stages of the culture when the number of 1,4-dioxane-degrading bacteria has increased to some extent.
  • organic substances other than 1,4-dioxane mainly function to promote the growth of 1,4-dioxane-degrading bacteria, and 1,4-dioxane mainly decomposes 1,4-dioxane-degrading bacteria. Functions to restore, maintain or improve activity.
  • the addition of 1,4-dioxane is preferably performed when the number of 1,4-dioxane degrading bacteria becomes 1 ⁇ 10 4 cells / mL or more.
  • the amount of 1,4-dioxane added is 1 to 1000 mg / L, preferably 10 to 200 mg / L, relative to the organic medium.
  • 1,4-dioxane degrading bacteria is reduced. If the added concentration of 1,4-dioxane exceeds 1000 mg / L, 1,4-dioxane degrading bacteria will be inactivated due to the toxicity of 1,4-dioxane, so the upper limit of the added concentration should be 1000 mg / L Is desirable. In addition, when 1,4-dioxane exceeds 200 mg / L, the degradation activity does not change any more, and 1000 mg / L is similar to that at 200 mg / L.
  • 1,4-dioxane concentration in the medium in order to discard the medium in a harmless state, it is necessary to make the 1,4-dioxane concentration in the medium as low as possible. For this reason, it is preferable to add 1,4-dioxane little by little according to the number of 1,4-dioxane-degrading bacteria and the degree of activity.
  • 1,4-dioxane may be contained in the organic medium from the beginning of the culture. In this case, the content of 1,4-dioxane can be the same as described above.
  • the cultured 1,4-dioxane-degrading bacterium can be used as it is in the second biological treatment tank 14, but in order to put it into the waste water at a higher density, the 1,4-dioxane-degrading bacterium is used. It is preferable to use one immobilized on a carrier material.
  • the immobilization method a method in which 1,4-dioxane degrading bacteria cultured in a hydrogel is comprehensively immobilized and fluidized in a tank (encapsulated support), 1,4-dioxane degrading bacteria cultured on the surface of the carrier material There are a method of adhering and fixing the fluid in the tank (adhesion immobilization carrier), a method of fixing 1,4-dioxane degrading bacteria cultured on the fixed bed, and the like.
  • Pseudonocardia dioxanivorans has been reported as a 1,4-dioxane-degrading bacterium, which can be purchased through a distribution agency (ATCC: American Type Culture Collection) and used for degradation tests (1,4Dioxane biodegradation at low temperatures in Arctic groundwater samples Water Research, Volume 44, Issue 9, 2010, Pages 2894-2900). Further, isolation of 1,4-dioxane degrading bacteria, medium conditions, and culture conditions can be carried out according to the contents described in JP-A-2008-306939.
  • FIG. 2 shows a treatment apparatus 100 for 1,4-dioxane-containing wastewater according to the second embodiment of the present invention.
  • the same devices, means, and members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in the introduction means 18 for introducing the gas generated in the first biological treatment tank 12 into the second biological treatment tank 14. . That is, the recovered gas recovered in the first head space 12A is not introduced into the second biological treatment tank 14 as an air aeration gas, but the recovered gas is scrubbed and introduced into the second biological treatment tank 14. did.
  • the first lid member 16A and the second lid member 16B are integrated, and the first and second head spaces 12A and 12B are made one continuous space.
  • the first sprinkling pipe 56 is also provided in the first head space 12A so that the scrubbing treatment can be performed.
  • the first sprinkler pipe 56 and the second sprinkler pipe 50 are configured as one continuous sprinkler pipe.
  • a bowl-shaped member 58 that receives scrubbing water is provided below the first water spray pipe 56, and the bowl-shaped member 58 is inclined so as to become lower from the first biological treatment tank 12 toward the second biological treatment tank 14.
  • a plurality of bowl-shaped members 58 can be provided according to the size of the liquid surface of the first biological treatment tank 12.
  • the gas having a high 1,4-dioxane concentration released from the wastewater by the air aeration of the first biological treatment tank 12 is scrubbed by the first water spray pipe 56, and the scrubbing water flows down the bowl-shaped member 58. It is supplied (introduced) to the second biological treatment tank 14. Therefore, 1,4-dioxane in the gas released from the first biological treatment tank 12 can be absorbed into the scrubbing water and introduced into the second biological treatment tank 14, so that 1,4-dioxane in the gas can be removed. It can be removed efficiently.
  • FIG. 3 shows a treatment apparatus 200 for 1,4-dioxane-containing wastewater according to Modification 1 of the second embodiment of the present invention.
  • the hook-like member 58 is omitted from the second embodiment.
  • a part of the gas released by air aeration in the first biological treatment tank 12 and accumulated in the first head space 12A is absorbed by the scrubbing water by the scrubbing treatment from the first water spray pipe 56. Then, it pours onto the liquid surface of the first biological treatment tank 12.
  • the remaining gas that has not been absorbed by the scrubbing water from the first water spray pipe 56 moves to the second head space 12 ⁇ / b> B by driving the second blower fan 48.
  • both the gas moved from the first head space 12A and the gas released by air aeration in the second biological treatment tank 14 are scrubbed water from the second sprinkling pipe 50. And scrubbing water pours into the liquid surface of the second biological treatment tank 14.
  • FIG. 4 shows a 1,4-dioxane-containing wastewater treatment apparatus 300 according to Modification 2 of the second embodiment of the present invention.
  • both the first watering pipe 56 and the bowl-shaped member 58 are omitted from the above-described second embodiment.
  • the same effect as the second embodiment described above can be obtained, and the apparatus can be further simplified. Further, by omitting the first watering pipe 56, the pumping capacity for sucking up the treated water from the trough 24 can be reduced, and the motive energy can be reduced.
  • first biological treatment tank 12 and one second biological treatment tank 14 have been described.
  • a plurality of first biological treatment tanks 12 and a plurality of second biological treatment tanks 14 are provided.
  • multi-stage processing may be performed.
  • Test A when the first biological treatment tank 12 for reducing organic substances other than 1,4-dioxane in the wastewater is provided in the preceding stage of the second biological treatment tank 14 having 1,4-dioxane degrading bacteria (Example) The treatment efficiency of 1,4-dioxane was compared between 1) and not provided (Comparative Example 1).
  • Example 1 the second biological treatment tank similar to Comparative Example 1 is used for the primary treatment wastewater obtained by treating the wastewater in Table 1 with organic substances such as COD and BOD in the first biological treatment tank 12. 14 processed.
  • the 1st and 2nd biological treatment tanks 12 and 14 in the test A used what reduced the processing apparatus demonstrated above for the test.
  • the gas recovery means 16 and the second biological treatment tank 14 of the first and second biological treatment tanks 12 and 14 are used.
  • the recovered gas introduction means 18 is not used.
  • the effective reaction volume of the first biological treatment tank 12 is 1 L, and a flow meter is used so that the amount of air aerated from the first aeration pipe 26 into the wastewater is constant at 0.8 L / min. And controlled.
  • the quality of the primary treatment wastewater obtained by treating the wastewater in the first biological treatment tank 12 is as shown in Table 1 above.
  • the primary treatment wastewater also has a decrease in the concentration of 1,4-dioxane. The main reason for this is the release from wastewater by air aeration It is a decrease due to what has been done.
  • 1,4-dioxane degrading bacteria were isolated by the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-306939 and used after being comprehensively immobilized.
  • 1,4-dioxane-degrading bacteria those purchased from a distribution agency (ATCC: American Type Culture Collection) can also be used.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the flow of the manufacturing method of the entrapping immobilization carrier.
  • an immobilizing material such as a prepolymer material and a culture solution of 1,4-dioxane-degrading bacteria are mixed to adjust the pH to near neutral (6.5 to 8.5).
  • a polyethylene glycol-based material was used as the immobilization material.
  • a polymerization initiator (potassium persulfate is used in this embodiment) is added to this mixed solution and stirred, and then immediately gelled (polymerized) into a sheet shape or a block shape.
  • the polymerization temperature is preferably 15 to 40 ° C, more preferably 20 to 30 ° C.
  • the polymerization time is preferably 1 to 60 minutes, more preferably 10 to 60 minutes (in this example, 20 minutes at 20 ° C.).
  • the gelled sheet or block was cut into a predetermined size (in the present example, approximately 3 mm square cube shape), thereby obtaining a entrapping immobilization support.
  • the initial immobilized concentration of 1,4-dioxane degrading bacteria was 1 ⁇ 10 7 cells / mL ⁇ carrier.
  • the obtained entrapping immobilization support was made using an inorganic wastewater containing 1,4-dioxane, a water temperature of 25 ° C., and a 1,4-dioxane load of 1-8 kg- (Dioxan) / m 3 ⁇ carrier / day, Continuous culture was performed for about 1 month.
  • the 1,4-dioxane decomposition activity per carrier became 7.1 kg- (Dioxan) / m 3 ⁇ carrier, and this entrapping immobilization carrier was used in Test A.
  • the manufacturing method of the entrapping immobilization carrier is not limited to the above-described method, and a tube forming method, a dropping granulation method, or the like can also be employed.
  • the second biological treatment tank 14 As the second biological treatment tank 14, an effective reaction volume of 1 L is used, and the entrapped immobilization support having a 1,4-dioxane degrading activity enhanced by accumulating and culturing in the tank as described above is filled with 100 mL (packed). The rate was 10% by volume).
  • the temperature of the primary treatment wastewater was adjusted with sodium hydroxide and hydrochloric acid so that the water temperature was kept constant at 25 ° C. with a water jacket and the pH in the tank was in the range of 7.0 to 8.0. Then, as described above, 10% by volume of the entrapping immobilization carrier was filled. Further, as can be seen from Table 2, since the 1,4-dioxane concentration before treatment is different between Comparative Example 1 and Example 1, in Comparative Example 1, the residence time (HRT) was 56 hours, and in Example 1, HRT was The operation was carried out at 39 hours, and the load of 1,4-dioxane was 4 kg- (Dioxan) / m 3 ⁇ carrier / day. The amount of air aerated from the second aeration tube 30 into the primary treatment wastewater was controlled to be constant at 0.8 L / min using a flow meter.
  • Test A both Comparative Example 1 and Example 1 were operated continuously for 6 weeks, and the treated water after the operation was sampled to examine the 1,4-dioxane concentration in the treated water. The removal rate was calculated from the 1,4-dioxane concentration before and after the treatment.
  • Test B it was examined how the removal rate of 1,4-dioxane released by air aeration and removed from wastewater varies depending on the concentration of 1,4-dioxane in wastewater aerated with air.
  • Test B is a gas released when air was aerated at a constant condition of 0.75 L / min for six wastewaters with 1,4-dioxane concentrations shown in Table 3 using the second biological treatment tank 14 described above.
  • the 1,4-dioxane concentration in the medium was examined.
  • the second biological treatment tank 14 was carried out without introducing the entrapping immobilization carrier. HRT was set at 12 hours.
  • the concentration of 1,4-dioxane in the wastewater subjected to the test is as follows.
  • Test C The first embodiment (test 1), the first embodiment modification (test 2), the second embodiment (test 3), and the above-described 1,4-dioxane-containing wastewater treatment apparatus, and The removal performance of 1,4-dioxane was examined for each of Modifications 1 and 2 (Test 4) of the second embodiment.
  • Test 4 waste water shown in Table 1 was used, and in Test C, all the means such as the recovery means 16 and the introduction means 18 were driven and tested.
  • the first and second biological treatment tanks 12 and 14 were the same size and structure as described above, each having a volume of 1 L, and the test was performed under the following conditions. That is, a biofilm of activated sludge (collected from a sewage treatment plant) adhering to the carrier is introduced into the first biological treatment tank 12 so that the apparent volume of the cylindrical plastic carrier having a size of 3 mm is 20%. Formed. Then, the wastewater in the first biological treatment tank 12 was aerated at 0.8 L / min to form an aerobic condition, and the wastewater and the biofilm were brought into contact with each other. The inflow rate of raw water was 0.6 L / day. The primary treatment wastewater treated in the first biological treatment tank 12 was sent to the second biological treatment tank 14.
  • the gas (1,4-dioxane-containing gas) released from the wastewater by air aeration in the first biological treatment tank 12 is collected in the first head space 12A, and the first air pipe 40 and the first blower fan 42 are collected.
  • the second blower 32 via the 10 L buffer tank 38, and air was aerated from the second aeration pipe 30 into the primary treatment wastewater of the second biological treatment tank 14 at 0.9 L / min.
  • Test 1 the amount of 1,4-dioxane in the gas released to the first head space 12A by air aeration in the first biological treatment tank 12 was measured, and as a result, the value was extremely high, 200 to 260 mg per day. It was. Therefore, when not using the present invention, this amount of 1,4-dioxane will be released.
  • Test 1 the scrubbing process from the second sprinkler pipe 50 provided in the second head space 12B was not performed.
  • the adjustment operation was performed for 1 month under the conditions of the first and second biological treatment tanks 12 and 14, and then data was collected for about 2 weeks, and the performance was evaluated from the average data.
  • 1,4-dioxane concentration in the treated water discharged from the second biological treatment tank 14 was 4.6 mg / L on average. Therefore, in the second biological treatment tank 14, 1,4-dioxane in the primary treatment wastewater and 1,4-dioxane in the recovered gas introduced as air aeration gas are good as 1,4-dioxane-degrading bacteria. It can be seen that it can be decomposed.
  • the concentration of 1,4-dioxane discharged into the second head space 12B and exhausted from the second air pipe 46 by air aeration in the second biological treatment tank 14 was measured.
  • the amount of exhausted 1,4-dioxane per day was as low as 1 to 6 mg, which could be suppressed to an extremely low level.
  • Test 2 Modification of First Embodiment of FIG. 1
  • Test 2 is a case where scrubbing treatment was performed by sprinkling scrubbing water from the second water spray pipe 50 in addition to the conditions of test 1.
  • the 1,4-dioxane concentration in the treated water discharged from the second biological treatment tank 14 was substantially the same as the result in the first embodiment.
  • the amount of 1,4-dioxane exhausted from the second air pipe 46 was 0.6 to 3 mg, which was less than that in Test 1, and the effect of the scrubbing treatment was confirmed.
  • the 1,4-dioxane concentration in the treated water discharged from the second biological treatment tank 14 was 3.7 mg / L on average, which was equivalent to Test 1.
  • the amount of 1,4-dioxane exhausted from the second air pipe 46 was 2 to 7 mg per day, which was the same as in Test 1.
  • Test 4-1 in which the bowl-shaped member 58 is omitted from the second embodiment, and test 4-2, in which the first sprinkling pipe 56 is also omitted, has a slight removal performance of 1,4-dioxane. Although it fell, it was possible to simplify the apparatus and reduce the power energy.

Abstract

１，４－ジオキサン分解菌を用いた１，４－ジオキサン含有廃水の処理において、従来の問題点であった１，４－ジオキサンの分解効率低下及び大気放出の問題を解決する。処理装置１０は、廃水をエア曝気する第１曝気手段２６、２８を備えると共に１，４－ジオキサン以外の有機物を生物学的に分解する有機物分解菌を少なくとも有し、廃水をエア曝気しながら有機物分解菌と接触させて１次処理水を得る第１生物処理槽１２と、１次処理水をエア曝気する第２曝気手段３０、３２を備えると共に１，４－ジオキサンを分解する１，４－ジオキサン分解菌を少なくとも有し、一次処理水をエア曝気しながら１，４－ジオキサン分解菌と接触させる第２生物処理槽１４と、第１生物処理槽１２のエア曝気により廃水から放出されたガスを回収する回収手段１６と、回収したガスの全部又は一部を第２生物処理槽１４に導入する導入手段１８と、を備えた。

Description

１，４－ジオキサン含有廃水の処理方法及び処理装置
　本発明は１，４－ジオキサン含有廃水の処理方法及び処理装置に係り、特に廃水中の１，４－ジオキサンを１，４－ジオキサン分解菌で生物学的に処理する１，４－ジオキサン含有廃水の処理方法及び処理装置に関する。
　１，４－ジオキサンは一般的に溶剤等として使用されており、塗料などの溶剤として使用されることが多い。また、市販のポリオキシアルキルエーテルのような洗剤中にも含まれている。このため、１，４－ジオキサンを製造する製造工場あるいはポリオキシアルキルエーテルを製造する製造工場の工場廃水、及びポリオキシアルキルエーテルを含有する洗剤を使用した家庭廃水を介して１，４－ジオキサンが下水等に排出される。
　しかし、１，４－ジオキサンは水溶性の難分解性物質であるため、下水処理場における生物処理や固液分離処理では殆ど分解できず、水環境に対する汚染が懸念されている。
　一方、環境庁の行う指定化学物質の環境汚染調査において、１，４－ジオキサンは広い範囲で検出されており、特に河川や湖沼等の水環境中での汚染が報告されている。また、地下水から１，４－ジオキサンが検出された例も報告されている。
　このような背景から、平成１６年４月の水道法の改正に伴い、飲料水基準として１，４－ジオキサンの規制値を０．０５ｍｇ／Ｌとする内容が導入された。更に、平成２２年４月には、環境基準値が制定されており、廃水中の１，４－ジオキサンを効率的に分解除去するための処理技術が要望されている。
　従来、廃水中の１，４－ジオキサンを分解除去する方法としては、オゾン処理を主として過酸化水素処理及び紫外線処理を併用し、ＯＨラジカルの形成を促進する促進酸化法が提案されている（例えば特許文献１～３）。また、金属触媒下で過酸化水素水を添加して、ＯＨラジカルを形成させるフェントン酸化法も知られている。
　しかし、特許文献１～３の促進酸化法や、フェントン酸化法は、電力消費や薬品使用料が多く、ランニングコストが大きくなるという問題がある。このため、低コストで処理が可能な生物学的な処理方法の開発が求められている。
　従来、１，４－ジオキサンの生物学的な処理は困難であるとされており、生物学的な処理に関する詳細な報告は極めて少ない。その中で、本出願の出願人は、１，４－ジオキサンを分解する微生物（以後「１，４－ジオキサン分解菌」という」の活性を向上させ、廃水処理に適用することを提案した（特許文献４）。
特開２００１－０２９９６６号公報 特開２００１－１２１１６３号公報 特開２０００－２０２４６６号公報 特開２００８－３０６９３９号公報
　しかしながら、出願人は、１，４－ジオキサン分解菌を用いて、実際の廃水（例えば下水）を具体的に処理する上で次の２つの問題があることを見出した。即ち、（１）１，４－ジオキサンのみを含有する合成廃水の場合には、高い分解効率を得ることができるが、実際の廃水のように廃水中に１，４－ジオキサン以外の有機物を高濃度に含有する場合、１，４－ジオキサンの分解効率が顕著に低下する（分解効率低下の問題）。（２）１，４－ジオキサン分解菌を有する生物処理装置で生物学的に分解処理する場合、好気性条件を必要とするためエア曝気すると、廃水中の１，４－ジオキサンの一部が大気中に放出されてしまう（大気放出の問題）。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、１，４－ジオキサン分解菌を用いた１，４－ジオキサン含有廃水の処理において、従来の問題点であった１，４－ジオキサンの分解効率低下及び大気放出の問題を解決することのできる１，４－ジオキサン含有廃水の処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。
　前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、１，４－ジオキサンを有機物の１種類として含有する廃水の処理方法において、第１生物処理槽において、前記廃水をエア曝気しながら前記１，４－ジオキサン以外の有機物を生物学的に分解する有機物分解菌と接触させて１次処理廃水を得る第１生物処理工程と、第２生物処理槽において、前記１次処理廃水をエア曝気しながら１，４－ジオキサンを分解する１，４－ジオキサン分解菌と接触させて処理水を得る第２生物処理工程と、前記第１生物処理槽のエア曝気により前記廃水から放出されたガスを回収する回収工程と、回収した前記ガスの全部又は一部を前記第２生物処理槽に導入する導入工程と、を含むことを特徴とする。
　ここで、１，４－ジオキサン以外の有機物としては、例えばＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand；生物化学的酸素要求量）成分及びＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand；化学的酸素要求量）成分がある。
　本発明によれば、１，４－ジオキサンを有機物の１種類として含有する廃水を、第２生物処理槽において１，４－ジオキサン分解菌に接触させて分解処理する前に、第１生物処理槽において予め廃水中の１，４－ジオキサン以外の有機物を減少させるようにした。これにより、第２生物処理槽内において１，４－ジオキサン分解菌を他の細菌よりも優占化させることができるので、１，４－ジオキサン分解菌による１，４－ジオキサンの分解効率を顕著に向上させることができる。
　この場合、第１生物処理槽の処理後における廃水中の１，４－ジオキサン以外の有機物濃度としては、２５０ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、１００ｍｇ／Ｌ以下がより好ましい。また、エア曝気による第１生物処理槽でのＤＯ（Dissolved Oxygen；溶存酸素）濃度としては、１．５～６．０ｍｇ／Ｌの範囲が好ましく、２．０～５．０ｍｇ／Ｌの範囲がより好ましい。エア曝気による第２生物処理槽でのＤＯ濃度としては、２．０～６．０ｍｇ／Ｌの範囲が好ましく、３．０～５．０ｍｇ／Ｌの範囲がより好ましい。
　また、第１生物処理槽でのエア曝気で廃水から放出される１，４－ジオキサン濃度の高いガスは、回収して第２生物処理槽に導入するようにしたので、廃水中の１，４－ジオキサンを大気に放出させることなく分解処理することができる。この場合、第２生物処理槽では１，４－ジオキサンを高い分解効率で分解でき、槽内の１，４－ジオキサン濃度を常に低レベルに抑えることができるので、第２生物処理槽でのエア曝気により放出されるガス中の１，４－ジオキサン量を顕著に低減できる。
　また、回収されたガスを第２生物処理槽で処理することにより、当該ガス中の１，４－ジオキサンを分解処理するための特別な分解装置も必要ない。ちなみに、物理化学的に１，４－ジオキサンを分解する場合には、分解廃液が発生し、この処理を行う必要も生じる。
　本発明の処理方法において、前記導入工程では、前記ガスを前記第２生物処理槽のエア曝気用ガスとして導入することが好ましい。これは、前記ガスを第２生物処理槽で分解処理するための好ましい導入方法の一態様である。これにより、第２生物処理槽の１次処理廃水をエア曝気するためのエア供給設備を省略できる。
　本発明の処理方法において、前記導入工程では、前記ガスをスクラビング処理して得られたスクラビング水を前記第２生物処理槽に導入することが好ましい。これは、前記ガスを第２生物処理槽で分解処理するための好ましい導入方法の別態様である。これにより、第１生物処理槽から放出されるガス中の１，４－ジオキサンをスクラビング水中に確実に吸収して、第２生物処理槽に導入することができる。
　本発明の処理方法において、前記導入工程では、前記ガスをスクラビング処理して得られたスクラビング水の一部を前記第１生物処理槽に戻し、残りを前記第２生物処理槽に導入することが好ましい。これは、前記ガスを第２生物処理槽で分解処理するための好ましい導入方法の別態様である。これにより、第２生物処理槽での１，４－ジオキサン負荷が大きくなり過ぎないようにできる。
　本発明の処理方法において、前記スクラビング処理のための水として、前記第２生物処理槽での処理水を使用することが好ましい。これにより、省水型の処理を行うことができる。
　前記目的を達成するために、請求項６に係る発明は、１，４－ジオキサンを有機物の１種類として含有する廃水の処理装置において、前記廃水をエア曝気する第１曝気手段を備えると共に前記１，４－ジオキサン以外の有機物を生物学的に分解する有機物分解菌を少なくとも有し、前記廃水をエア曝気しながら前記有機物分解菌と接触させて１次処理廃水を得る第１生物処理槽と、前記１次処理廃水をエア曝気する第２曝気手段を備えると共に前記１，４－ジオキサンを分解する１，４－ジオキサン分解菌を少なくとも有し、前記１次処理廃水をエア曝気しながら前記１，４－ジオキサン分解菌と接触させる第２生物処理槽と、前記第１生物処理槽のエア曝気により前記廃水から放出されたガスを回収する回収手段と、回収した前記ガスの全部又は一部を前記第２生物処理槽に導入する導入手段と、を備えたことを特徴とする。
　請求項６に係る発明は、請求項１に係る発明を装置として構成したものであり、これにより従来の問題であった１，４－ジオキサンの分解効率低下及び大気放出の問題を解決することができる。
　本発明の処理装置において、前記回収手段は、前記第１及び第２生物処理槽の液面上方に密閉構造のヘッドスペースを形成する蓋部材であることが好ましい。このように第１及び第２生物処理槽を機密性の密閉構造とすることにより、第１及び第２生物処理槽から放出されるガスが大気にリークしないように回収できる。
　本発明の処理装置において、前記導入手段は、前記回収手段と前記第２曝気手段とを繋ぐ配管と、前記配管に設けられ、前記回収手段で回収した前記ガスを前記第２曝気手段に送る送風ファンと、を備えたことが好ましい。これにより、第１生物処理槽から放出されたガスを第２生物処理槽のエア曝気用ガスとして利用することができる。
　本発明の処理装置において、前記導入手段は、前記第１生物処理槽の上方に設けられ、前記ガスに対してスクラビング処理するスクラビング装置と、前記スクラビング処理したスクラビング水を受けて前記第２生物処理槽に送る樋状部材と、を備えたことが好ましい。これにより、第１生物処理槽から放出されたガス中の１，４－ジオキサンをスクラビング水に吸収して第２生物処理槽に導入することができる。
　本発明の処理装置において、前記導入手段は、前記ヘッドスペースのうち前記第２生物処理槽の液面上方に設けられたスクラビング装置と、前記第１生物処理槽から前記ヘッドスペースに回収された前記ガスを前記第２生物処理槽の液面上方に移動させる移動手段と、を備えたことが好ましい。これにより、第１生物処理槽から放出されたガス中の１，４－ジオキサンをスクラビング水に吸収して第２生物処理槽に導入するための導入手段をシンプル化できる。
　本発明によれば、１，４－ジオキサン分解菌を用いた１，４－ジオキサン含有廃水の処理において、従来の問題点であった１，４－ジオキサンの分解効率低下及び大気放出の問題を解決することができる。
本発明の１，４－ジオキサン含有廃水の処理装置の第１の実施の形態を説明する断面図である。 本発明の１，４－ジオキサン含有廃水の処理装置の第２の実施の形態を説明する断面図である。 第２の実施の形態の変形例１を説明する断面図である。 第２の実施の形態の変形例２を説明する断面図である。 １，４－ジオキサン分解菌を含有する包括固定化担体の製造ステップの説明図である。 エア曝気による１，４－ジオキサン含有ガスの廃水からの除去率を示す図である。
　以下、添付図面に従って本発明に係る１，４－ジオキサン含有廃水の処理方法及び処理装置の好ましい実施の形態について説明する。
　［第１の実施の形態］
　図１は、本発明の第１の実施の形態に係る１，４－ジオキサン含有廃水の処理装置１０を示している。１，４－ジオキサン含有廃水の処理装置１０は、主として、１，４－ジオキサンを有機物の１種類として含有する廃水を処理して１次処理廃水を得る第１生物処理槽１２と、１次処理廃水を処理して処理水を得る第２生物処理槽１４と、第１及び第２生物処理槽１２、１４のエア曝気により廃水から放出されたガスを回収する回収手段１６と、回収したガス（以下、回収ガスと呼ぶこともある。）の全部又は一部を第２生物処理槽１４に導入する導入手段１８と、で構成される。
　第１及び第２生物処理槽１２、１４は、立設する仕切板２０で仕切られると共に、第１生物処理槽１２には廃水の原水配管２２が接続される。これにより、原水配管２２から供給された廃水で第１生物処理槽１２が一杯になると、廃水は仕切板２０を乗り越えて第２生物処理槽１４に越流する。また、第２生物処理槽１４の上部で、第１生物処理槽１２とは反対側にトラフ２４が設けられ、第２生物処理槽１４で処理された処理水がトラフ２４に流出する。
　なお、図１では、第１及び第２生物処理槽１２、１４を仕切板２０で仕切った一つの槽として構成したが、第１及び第２生物処理槽１２、１４を別体の槽として、第１生物処理槽１２で得られた１次処理廃水を送液ポンプ（図示せず）で第２生物処理槽１４に送ってもよい。
　また、第１生物処理槽１２内の底部には、第１曝気管２６が設けられ、第１曝気管２６には第１ブロア２８が設けられる。これにより、第１生物処理槽１２に流入した廃水をエア曝気して好気性状態にする。また、第１生物処理槽１２内には、１，４－ジオキサン以外の有機物を生物学的に分解する有機物分解菌を少なくとも有する。有機物分解菌としては、ＢＯＤ及びＣＯＤの酸化分解に通常使用される好気性細菌を使用することができ、例えば下水処理場の活性汚泥を使用することができる。有機物分解菌は、廃水が下水の場合には、原水配管２２を介して第１生物処理槽１２に供給される廃水中に浮遊汚泥として含まれているので、特に活性汚泥を投入しなくてもよい。あるいは活性汚泥を固定化材料に包括又は付着させた担体として第１生物処理槽１２に投入してもよい。更には、第１生物処理槽１２内に固定床を設け、この固定床に活性汚泥を生物膜として付着させるようにしてもよい。
　同様に、第２生物処理槽１４内の底部には、第２曝気管３０が設けられ、第２曝気管３０には第２ブロア３２が設けられる。これにより、第１生物処理槽１２から第２生物処理槽１４に流入した１次処理廃水をエア曝気して好気性状態にする。
　また、第２生物処理槽１４内には、１，４－ジオキサンを分解する１，４－ジオキサン分解菌を少なくとも有し、この１，４－ジオキサン分解菌は好気性状態下で１，４－ジオキサンを分解する。ここで、「１，４－ジオキサン分解菌を少なくとも有する」とは、１，４－ジオキサン分解菌のみが存在するとの誤解を避ける意味であり、他の細菌が併存していてもよい。
　１，４－ジオキサン分解菌を含む種汚泥としては、１，４－ジオキサンを扱う工場（例えば１，４－ジオキサンを製造する製造工場あるいはポリオキシアルキルエーテルを製造する製造工場）の土壌、あるいはその工場廃水を処理する廃水処理場の汚泥等を用いることができる。しかし、このまま種汚泥を第２生物処理槽１４に投入しても１，４－ジオキサン分解菌の菌数濃度が低く、十分な活性を発揮することはできないので、予め培養することが好ましい。１，４－ジオキサンの単離・培養の説明については後述する。
　第１生物処理槽１２には、第１曝気管２６によって廃水をエア曝気することによって廃水から放出されるガスを回収するための第１蓋部材１６Ａ（回収手段１６）が設けられる。同様に、第２生物処理槽１４には、第２曝気管３０によって１次処理廃水をエア曝気することによって１次処理廃水から放出されるガスを回収するための第２蓋部材１６Ｂ（回収手段１６）が設けられる。これにより、第１生物処理槽１２の液面上方に第１ヘッドスペース１２Ａが形成され、第２生物処理槽１４の液面上方に第２ヘッドスペース１２Ｂが形成される。
　また、第１及び第２蓋部材１６Ａ，１６Ｂの側面部が隣接する部分と仕切板２０との間には、廃水が越流するための越流口３４が形成されると共に、第２生物処理槽１４には、処理水をトラフ２４に排出する処理水排出口３６が開口される。処理水排出口３６は、第２生物処理槽１４の液面よりも下方に形成され、トラフ２４に溜まった処理水により水封される。したがって、第１及び第２ヘッドスペース１２Ａ，１２Ｂは、第１蓋部材１６Ａ、第２蓋部材１６Ｂ、及び処理水排出口３６を水封する水封構造によって、回収ガスが外部にリークしない密閉構造に形成される。これにより、第１及び第２生物処理槽１２、１４でのエア曝気により廃水又は１次処理廃水から放出されたガスは、大気中にリークすることなく第１及び第２ヘッドスペース１２Ａ，１２Ｂに回収される。
　また、第１ヘッドスペース１２Ａに回収した回収ガスを第２生物処理槽１４に導入する導入手段１８が設けられる。この導入手段１８は、第１蓋部材１６Ａからバッファータンク３８を介して第２ブロア３２の吸込口側に第１エア配管４０が延設されると共に、第１エア配管４０には第１送風ファン４２が設けられて構成される。これにより、第１ヘッドスペース１２Ａに溜まった回収ガスは、バッファータンク３８を経由して第２ブロア３２に送られ、第２曝気管３０から１次処理廃水中に曝気される。バッファータンク３８には、バッファータンク３８内が負圧時に大気からエアを吸い込めるように逆止弁４４が設けられている。
　また、第２蓋部材１６Ｂから第２エア配管４６が延設され、第２エア配管４６の先端は大気に開放されると共に、第２エア配管４６には第２送風ファン４８が設けられる。また、第２ヘッドスペース１２Ｂには、第２散水管５０が設けられ、第２散水管５０から配管５２が延設されると共に、配管５２の先端がトラフ２４内の処理水中に浸漬された水中ポンプ５４に接続される。これにより、トラフ２４に溜まった処理水を水中ポンプ５４によって第２散水管５０に送水し、スクラビング水として第２生物処理槽１４の液面に向けて散水する。
　これにより、第２ヘッドスペース１２Ｂに溜まった回収ガスは、第２散水管５０からの散水によるスクラビング処理によって吸収される。そして、回収ガスを吸収したスクラビング水が第２生物処理槽１４の液面に降り注ぐ。この場合、後述するように、第２生物処理槽１４でのエア曝気により１次処理廃水から放出されるガス中の１，４－ジオキサン濃度が低く、第２エア配管４６から大気中に排気される１，４－ジオキサン量は極微量であるため、第２散水管５０を省略することも可能である。
　なお、本実施の形態では、第２生物処理槽１４からの処理水を第２散水管５０からのスクラビング水として使用したが、水道水や工業用水を使用することもできる。
　次に、前記の如く構成された１，４－ジオキサン含有廃水の処理装置１０を用いて廃水中から１，４－ジオキサンを除去するための処理方法について説明する。
　原水配管２２から第１生物処理槽１２に供給された廃水は、第１曝気管２６によるエア曝気によって好気性状態下で有機物分解菌と接触する。これにより、廃水中に含有される有機物のうちの１，４－ジオキサン以外の有機物（例えばＣＯＤ成分、ＢＯＤ成分）が酸化分解される。したがって、１，４－ジオキサン以外の有機物が低減された１次処理廃水が得られる。１次処理廃水は、仕切板２０を越流して第２生物処理槽１４に送られる。
　第２生物処理槽１４では、１次処理廃水は有機物が低濃度状態で１，４－ジオキサン分解菌と接触するので、高い分解効率で１，４－ジオキサンを分解処理することができる。これは、難分解性の１，４－ジオキサンと易分解性の有機物とを同じ槽内で処理する場合、易分解性の有機物を分解して増殖する有機物分解菌が優占繁殖してしまい、１，４－ジオキサン分解菌が優占繁殖しにくくなる。この結果、１，４－ジオキサンの分解能力が抑制され、１，４－ジオキサンの除去性能が低下する。また、１，４－ジオキサン分解菌は、後で述べるように、１，４－ジオキサン以外の有機物を基質（栄養源）とする性質もあるので、易分解性の有機物が豊富に存在すると、１，４－ジオキサン分解菌が１，４－ジオキサンよりも分解し易い易分解性の有機物を分解し易い。
　一方、第１曝気管２６によるエア曝気によって廃水中から１，４－ジオキサンを含有するガスが放出され、第１ヘッドスペース１２Ａで回収される。１，４－ジオキサンはエア曝気により廃水中から放出され易く、１，４－ジオキサンの放出率は３０％以上となり、多い場合には７０％程度になる。しかし、大気汚染の問題から、放出されたガスをそのまま大気に逃がすことはできない。ここで放出率３０％とは、エア曝気する前の廃水中の１，４－ジオキサンの３０％がエア曝気により廃水から放出されることを意味する。
　そこで、本発明の第１の実施の形態では、第１ヘッドスペース１２Ａに回収した回収ガスを、第１送風ファン４２によりバッファータンク３８を経由して第２ブロア３２に送り、第２曝気管３０からエア曝気用ガスとして曝気するようにした。この場合、第１送風ファン４２で送風する風量よりも、第２曝気管３０から曝気する風量が多く、バッファータンク３８が負圧になると、逆止弁４４が開いて大気がバッファータンク３８内に補充される。
　１，４－ジオキサンは水溶性であり、１，４－ジオキサンを含む回収ガスを曝気することにより、１，４－ジオキサンは１次処理廃水中に溶解する。これにより、第２生物処理槽１４において、回収ガス中の１，４－ジオキサンと１，４－ジオキサン分解菌とが接触するので、第１生物処理槽１２から放出されたガス中の１，４－ジオキサンを効果的に除去することができる。
　この場合、第２生物処理槽１４でも第２曝気管３０からのエア曝気により、１次処理廃水中からガスが放出されるが、ガス中に含有される１，４－ジオキサン濃度は、第１生物処理槽１２から放出されるガス中の１，４－ジオキサン濃度に比べて顕著に低い。
　これは、本発明者が行った実験から得られた知見によれば、廃水中の１，４－ジオキサン濃度に関係なくエア曝気により放出される１，４－ジオキサンの放出率は一定であるため、廃水中の１，４－ジオキサン濃度が小さければ、それだけ放出される１，４－ジオキサン量も少なくなるためである。
　即ち、第２生物処理槽１４では、１，４－ジオキサン分解菌により１次処理廃水中の１，４－ジオキサンが分解除去されており、低濃度化されている。更に、本発明では、第１生物処理槽１２において１，４－ジオキサン以外の有機物濃度を低濃度化したことによって、第２生物処理槽での１，４－ジオキサンの分解効率を顕著に向上させることができる。また、第１生物処理槽１２でのエア曝気によって廃水中の１，４－ジオキサンは、放出されるガス中に移行するので、第２生物処理槽１４に越流する１次処理廃水中の１，４－ジオキサン濃度レベルが低下する。これにより、第２生物処理槽１４内の１，４－ジオキサン濃度を低レベル（例えば１０ｍｇ／Ｌ以下）に維持できるので、第２生物処理槽１４内を好気性にするために１次処理廃水をエア曝気しても１次処理廃水から放出されるガス中の１，４－ジオキサン濃度が低くなる。これにより、第２生物処理槽１４内での１，４－ジオキサン濃度を低レベルに維持することができるので、前記したようにエア曝気によって１次処理廃水から放出される１，４－ジオキサン量は少ない。第２生物処理槽１４内の１，４－ジオキサン濃度は１０ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは５ｍｇ／Ｌ以下に維持することが好ましい。
　また、第１生物処理槽１２から放出されるガスを第２生物処理槽１４におけるエア曝気ガスとして使用するようにしたので、ガス中の１，４－ジオキサンを分解処理するための特別な分解槽を設ける必要がない。これにより、装置構成のシンプル化及びコンパクト化を図ることができる。
　〈１，４－ジオキサン分解菌の単離・培養〉
　前記したように、１，４－ジオキサン分解菌は予め培養しておくのが好ましい。１，４－ジオキサン分解菌の培養にあたり、１，４－ジオキサン分解菌は増殖速度が極めて遅いため、単離工程において他の微生物が混入し、優先的に増殖しないようにする必要がある。そして、培養工程では、単離した１，４－ジオキサン分解菌の増殖を促すために、１，４－ジオキサン分解菌に有機物を与えることが重要である。このため、単離工程では、有機物として１，４－ジオキサンのみを含む無機培地を使用し、培養工程では１，４－ジオキサン以外の有機物を主に含む有機培地を使用する。
　即ち、単離工程では、まず、無機培地に、濃度が１０～１００ｍｇ/Ｌとなるよう１，４－ジオキサンを添加した培地１００～５００ｍＬに、１，４－ジオキサン分解菌を含む種汚泥（１，４－ジオキサンを含む廃水の廃水処理工程から採取した汚泥）を約５００～２００００ｍｇ/Ｌ添加し、集積培養する。集積培養は、２０～３０℃の条件下で、約１～３ヶ月間行うことが好ましい。なお、１，４－ジオキサン分解菌の存在については、培地中の１，４－ジオキサン濃度の変化を測定することにより確認できる。１，４－ジオキサン濃度の減少率が５０％を超えた段階で、集積培養を終了することが好ましい。培地中の１，４－ジオキサン濃度は、公知の方法により測定できる（安部明美、環境化学、vol. 7, No. 1, p95-100(1997)）。
　集積培養を終了した後、前記無機培地に寒天を１０～１５％添加した平板培地で、２０～３５℃恒温下にて静置培養する。静置培養後、コロニーが形成されたことを確認することで、１，４－ジオキサン分解菌を単離することができる。
　無機培地を構成する無機物質としては、特に限定されないが、無機塩類（例えば、Ｋ2ＨＰＯ4、（ＮＨ4）2ＳＯ4、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、ＦｅＣｌ3、ＣａＣｌ2、ＮａＣｌ）が好ましい。
　次の培養では、前記のように単離した１，４－ジオキサン分解菌を、有機物を主成分とする有機培地で培養する。有機物としては、ＣＧＹ培地、具体的には、ペプトン、肉エキス、グリセリン、カジトン、酵母エキス等の易分解性の有機物が好ましい。有機物には、１，４－ジオキサンが含まれてもよい。培養は、１，４－ジオキサン分解菌の活性が約２７℃で最も高いことから、培養温度は２７℃が好ましく、水温としては約１５～３５℃が好ましく、２０～３０℃がより好ましい。培養時間は、約５～３０日間が好ましい。
　１，４－ジオキサン分解菌は、菌数が少ないうちに過剰に１，４－ジオキサンが与えられると増殖しにくく、一方、１，４－ジオキサンが全く与えられないと１，４－ジオキサン分解活性が低下する。このため、培養初期には１，４－ジオキサン以外の有機物を与え、１，４－ジオキサン分解菌の菌数がある程度増加した培養中期、後期において、１，４－ジオキサンを与えることが好ましい。すなわち、１，４－ジオキサン以外の有機物は、主に、１，４－ジオキサン分解菌の増殖を促すように機能し、１，４－ジオキサンは、主に、１，４－ジオキサン分解菌の分解活性を復活、維持又は向上させるように機能する。１，４－ジオキサンの添加は、１，４－ジオキサン分解菌の菌数が１×１０4cells/ｍＬ以上となったときに行うことが好ましい。１，４－ジオキサンの添加量は、有機培地に対して１～１０００ｍｇ/Ｌであり、１０～２００ｍｇ/Ｌとすることが好ましい。これは、１，４－ジオキサンが１ｍｇ/Ｌ未満であると、１，４－ジオキサン分解菌の分解活性を復活、維持又は向上させる効果が小さくなるためである。１，４－ジオキサンの添加濃度が１０００ｍｇ/Ｌを超えると１，４－ジオキサンの毒性により、１，４－ジオキサン分解菌が失活してしまうことから添加濃度の上限は１０００ｍｇ/Ｌとすることが望ましい。なお、１，４－ジオキサンが２００ｍｇ/Ｌを超えると分解活性がそれ以上変わらず、１０００ｍｇ/Ｌとしても２００ｍｇ/Ｌのときと同程度である。また、培地を無害な状態で廃棄するために、培地中の１，４－ジオキサン濃度をできるだけ低くする必要がある。このため、１，４－ジオキサンの添加は、１，４－ジオキサン分解菌の菌数や活性の程度に応じて、少量ずつ行うのが好ましい。なお、培養初期から、１，４－ジオキサンを有機培地に含有させてもよい。この場合、１，４－ジオキサンの含有量は、前記と同様にすることができる。
　培養した１，４－ジオキサン分解菌は、そのまま第２生物処理槽１４内に投入して使用することもできるが、より高密度に廃水中に投入するために、１，４－ジオキサン分解菌を担体材料に固定化したものを使用することが好ましい。固定化方法としては、含水ゲルに培養した１，４－ジオキサン分解菌を包括固定して槽内に流動させる方法（包括固定化担体）、担体材料の表面に培養した１，４－ジオキサン分解菌を付着固定して槽内に流動させる方法（付着固定化担体）、及び固定床に培養した１，４－ジオキサン分解菌を固着する方法等がある。
　１，４－ジオキサン分解菌としては、Pseudonocardia dioxanivoransが報告されており、分譲機関（ATCC: American Type Culture Collection）を通して購入し、分解試験に活用することができる（1,4Dioxane biodegradation at low temperatures in Arctic groundwater samples Water Research, Volume 44, Issue 9, 2010, Pages 2894-2900参照）。また、１，４－ジオキサン分解菌の単離、培地条件、培養条件については、特開２００８－３０６９３９号公報に記載された内容で実施することができる。
　［第２の実施の形態］
　図２は、本発明の第２の実施の形態に係る１，４－ジオキサン含有廃水の処理装置１００を示している。なお、第１の実施の形態と同様の装置、手段、部材には同符号を付すと共に、説明は省略する。
　図２に示すように、第２の実施の形態は、第１生物処理槽１２で発生したガスを第２生物処理槽１４に導入するための導入手段１８が第１の実施の形態とは異なる。即ち、第１ヘッドスペース１２Ａに回収された回収ガスをエア曝気用ガスとして第２生物処理槽１４に導入するのではなく、回収ガスをスクラビング処理して第２生物処理槽１４に導入するようにした。
　図２に示すように、第２の実施の形態では、第１蓋部材１６Ａと第２蓋部材１６Ｂとを一体化し、第１と第２ヘッドスペース１２Ａ，１２Ｂとを連続する１つの空間とすると共に、第１ヘッドスペース１２Ａにも第１散水管５６を設けてスクラビング処理できるようにした。この場合、図２に示すように、第１散水管５６と第２散水管５０とを１本の連続する散水管として構成することが好ましい。
　また、第１散水管５６の下方に、スクラビング水を受ける樋状部材５８を設けると共に、この樋状部材５８を第１生物処理槽１２から第２生物処理槽１４に向かって低くなるように傾斜させて設けた。樋状部材５８は、第１生物処理槽１２の液面の広さに応じて複数設けることができる。
　これにより、第１生物処理槽１２のエア曝気により廃水から放出された１，４－ジオキサン濃度の高いガスは、第１散水管５６でスクラビング処理され、スクラビング水が樋状部材５８を流下して第２生物処理槽１４に供給（導入）される。したがって、第１生物処理槽１２から放出されたガス中の１，４－ジオキサンをスクラビング水に吸収して第２生物処理槽１４に導入することができるので、ガス中の１，４－ジオキサンを効率的に除去することができる。
　［第２の実施の形態の変形例１］
　図３は、本発明の第２の実施の形態の変形例１に係る１，４－ジオキサン含有廃水の処理装置２００を示している。この変形例１は、前記した第２の実施の形態から樋状部材５８を省略したものである。
　変形例１によれば、第１生物処理槽１２でのエア曝気により放出されて第１ヘッドスペース１２Ａに溜まったガスの一部は、第１散水管５６からのスクラビング処理により、スクラビング水に吸収されて第１生物処理槽１２の液面に降り注ぐ。第１散水管５６からのスクラビング水に吸収されなかった残りのガスは、第２送風ファン４８の駆動により、第２ヘッドスペース１２Ｂに移動する。そして、第２ヘッドスペース１２Ｂでは、第１ヘッドスペース１２Ａから移動してきたガスと、第２生物処理槽１４でのエア曝気で放出されたガスとの両方が、第２散水管５０からのスクラビング水によってスクラビング処理され、スクラビング水が第２生物処理槽１４の液面に降り注ぐ。これにより、変形例１の場合にも、前記した第２の実施の形態と同程度の効果を奏することができると共に、装置構成をシンプル化することができる。
　［第２実施の形態の変形例２］
　図４は、本発明の第２の実施の形態の変形例２に係る１，４－ジオキサン含有廃水の処理装置３００を示している。この変形例２は、前記した第２の実施の形態から第１散水管５６及び樋状部材５８の両方を省略したものである。
　変形例２によれば、第１生物処理槽１２でのエア曝気により放出されて第１ヘッドスペース１２Ａに溜まった全てのガスは、第２送風ファン４８の駆動により、第２ヘッドスペース１２Ｂに移動する。そして、第１ヘッドスペース１２Ａから移動してきたガスと、第２生物処理槽１４でのエア曝気で放出されたガスとの両方が、第２散水管５０からのスクラビング水によってスクラビング処理され、スクラビング水が第２生物処理槽１４の液面に降り注ぐ。
　これにより、変形例２の場合にも、前記した第２実施の形態と同程度の効果を奏することができると共に、装置を更にシンプル化できる。また、第１散水管５６を省略したことによって、トラフ２４からの処理水を吸い上げるポンプ能力を小さくすることができ、動力エネルギーを低減できる。
　なお、本実施の形態では、第１生物処理槽１２及び第２生物処理槽１４をそれぞれ１基設ける例で説明したが、第１生物処理槽１２及び第２生物処理槽１４をそれぞれ複数設けて、多段処理するようにしてもよい。
　［試験Ａ］
　試験Ａでは、１，４－ジオキサン分解菌を有する第２生物処理槽１４の前段に、廃水中の１，４－ジオキサン以外の有機物を低減する第１生物処理槽１２を設けた場合（実施例１）と設けない場合（比較例１）とで、１，４－ジオキサンの処理効率を比較した。
　〈試験に供した廃水〉
　試験に供した廃水（原水）の水質は表１の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　（備考）ＴＯＣ…全有機炭素
　比較例１では、表１の廃水を、１，４－ジオキサン分解菌を包括固定化した担体を投入した第２生物処理槽１４で、直接処理した。
　一方、実施例１では、表１の廃水を、ＣＯＤやＢＯＤ等の有機物を第１生物処理槽１２で処理して得られた１次処理廃水について、比較例１と同様の第２生物処理槽１４で処理した。なお、試験Ａでの第１及び第２生物処理槽１２、１４は、前記説明した処理装置を試験用に小型化したものを使用した。また、試験Ａは、廃水中の１，４－ジオキサン以外の有機物の影響を見る試験であるため、第１及び第２生物処理槽１２、１４のガスの回収手段１６及び第２生物処理槽１４への回収ガス導入手段１８は使用していない。
　即ち、第１生物処理槽１２の有効反応容積は１Ｌであると共に、第１曝気管２６から廃水中へエア曝気するエア曝気量が０．８Ｌ／分で一定になるように、流量計を用いて制御した。廃水を第１生物処理槽１２で処理して得られた１次処理廃水の品質は前記表１の通りである。なお、１次処理廃水は、ＣＯＤ、ＢＯＤ、ＴＯＣの有機物濃度が廃水よりも減少した以外に、１，４－ジオキサンの濃度も減少しているが、この主たる理由はエア曝気により廃水中から放出されたことによる減少である。
　〈１，４－ジオキサン分解菌含有の包括固定化担体の製造〉
　本実施例では、特開２００８－３０６９３９号公報に記載された方法で１，４－ジオキサン分解菌を単離し、包括固定化して用いた。なお、１，４－ジオキサン分解菌は、分譲機関（ATCC: American Type Culture Collection）から購入したものを用いることもできる。
　図５は、包括固定化担体の製造方法の流れを説明する図である。図５に示すように、まず、プレポリマー材料等の固定化材料と、１，４－ジオキサン分解菌の培養液とを混合し、ｐＨを中性付近（６．５～８．５）に調整した混合液を調製する。本実施例では、固定化材料として、ポリエチレングリコール系のものを使用した。
　次いで、この混合液に重合開始剤（本実施例では過硫酸カリウムを使用）を添加して攪拌した後、直ちにシート形状又はブロック形状にゲル化させる（重合させる）。重合温度は、１５～４０℃が好ましく、２０～３０℃がより好ましい。重合時間は１～６０分が好ましく、１０～６０分がより好ましい（本実施例では、２０℃、１０分で行った）。そして、ゲル化させたシート又はブロックを所定のサイズ（本実施例では、略３ｍｍ角の立方体状）に切断し、これにより包括固定化担体を得た。１，４－ジオキサン分解菌の初期固定化濃度としては、１×１０7cells／ｍＬ・担体とした。
　そして、得られた包括固定化担体を、１，４－ジオキサンを含む無機廃水を用いて水温２５℃、１，４－ジオキサン負荷を１～８ｋｇ－（Dioxan）／ｍ3・担体／日とし、約１カ月間連続培養を行った。その結果、担体当たりの１，４－ジオキサン分解活性が７．１ｋｇ－（Dioxan）／ｍ3・担体となり、この包括固定化担体を試験Ａに使用した。
　なお、包括固定化担体の製造方法は、前記した方法に限らず、チューブ成形法、滴下造粒法等を採用することもできる。
　〈第２生物処理槽の条件〉
　第２生物処理槽１４として、有効反応容積が１Ｌのものを使用し、槽内部に前記の如く集積培養して１，４－ジオキサン分解活性を高めた包括固定化担体を、容積で１００ｍＬ（充填率１０容積％）になるように充填した。
　１次処理廃水の水温は、ウォータジャケットにより２５℃で一定条件とすると共に、槽内のｐＨが７．０～８．０の範囲になるように、水酸化ナトリウム及び塩酸で調整した。そして、前記したように、包括固定化担体を１０容積％充填した。また、表２から分かるように処理前の１，４－ジオキサン濃度が比較例１と実施例１とでは異なるため、比較例１では滞留時間（ＨＲＴ）を５６時間とし、実施例１ではＨＲＴを３９時間とし、いずれも１，４－ジオキサンの負荷が４ｋｇ－（Dioxan）／ｍ３・担体／日として運転を行った。第２曝気管３０から１次処理廃水中へエア曝気するエア曝気量は流量計を用いて０．８Ｌ／分で一定になるように制御した。
　試験Ａでは、比較例１及び実施例１ともに、６週間連続運転し、運転後の処理水をサンプリングして処理水中の１，４－ジオキサン濃度を調べた。そして、処理前と処理後の１，４－ジオキサン濃度から除去率を計算した。
　〈試験結果〉
　試験結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２の試験結果から分かるように、第１生物処理槽１２を経ずに廃水を第２生物処理槽１４で直接処理した比較例１は、１，４－ジオキサン除去率が４９％と低かった。なお、第１生物処理槽１２のエア曝気量を２倍に増加させたが、１，４－ジオキサン除去率は約１５％程度しか上昇しなかった。
　これに対して、第１生物処理槽１２を経ることにより、廃水中の１，４－ジオキサン以外の有機物を低減して１次処理水を得て、この１次処理水を第２生物処理槽１４で処理した実施例１は、１，４－ジオキサン除去率が９９．８％と極めて高い除去率を得ることができた。
　比較例１と実施例１との対比から、有機物濃度の高い廃水を第２生物処理槽１４で直接処理しても、廃水中の１，４－ジオキサンを１，４－ジオキサン分解菌で十分に分解除去できないことが実証された。
　この原因を調べた結果、比較例１の場合には、１，４－ジオキサン分解菌以外の好気性微生物が第２生物処理槽１４の槽内や、投入した包括固定化担体の表面で増殖していた。即ち、１，４－ジオキサン分解菌が槽内で優占繁殖することができなかったことが分解活性を低下させた主たる理由と考察される。また、１，４－ジオキサン分解菌以外の好気性微生物が担体表面で増殖したことで、エア曝気による酸素が担体内の１，４－ジオキサン分解菌に十分に行き渡らなかったことも大きな要因と考察される。
　ちなみに、包括固定化担体を第２生物処理槽１４に投入せずに、包括固定化担体を投入した時と同様のＨＲＴ及び曝気条件で第２生物処理槽１４を運転した結果、廃水中の１，４－ジオキサン濃度９４０ｍｇ／Ｌが、５８０ｍｇ／Ｌまで低下した。このことから、エア曝気によって３０％程度の１，４－ジオキサンが廃水中から放出されたことが分かる。
　［試験Ｂ］
　試験Ｂでは、エア曝気によって放出されて廃水から除去される１，４－ジオキサンの除去率が、エア曝気される廃水中の１，４－ジオキサン濃度によってどのように変わるかを調べた。
　試験Ｂは、前記した第２生物処理槽１４を用いて、表３に示す１，４－ジオキサン濃度の廃水６点について、０．７５Ｌ／分の一定条件でエア曝気したときの放出されるガス中の１，４－ジオキサン濃度を調べた。但し、第２生物処理槽１４には、包括固定化担体を投入しないで行った。ＨＲＴは１２時間に設定した。
　試験に供した廃水中の１，４－ジオキサン濃度は、次の通りである。
　・サンプル１（Ｓ－１）…２ｍｇ／Ｌ
　・サンプル２（Ｓ－２）…９ｍｇ／Ｌ
　・サンプル３（Ｓ－３）…７５ｍｇ／Ｌ
　・サンプル４（Ｓ－４）…１００ｍｇ／Ｌ
　・サンプル５（Ｓ－５）…３６０ｍｇ／Ｌ
　・サンプル６（Ｓ－６）…５００ｍｇ／Ｌ
　その結果を図６に示す。図６の結果から分かるように、廃水中での１，４－ジオキサン濃度に関係なく、エア曝気により廃水中の２０～４０％（平均で約３０％）の１，４－ジオキサンが除去されることが分かる。したがって、例えば、１，４－ジオキサン分解菌を含有する実装置規模の生物処理槽において、槽内の１，４－ジオキサン濃度が１００ｇ／ｍ3までしか下がらない場合には、１ｍ3／日の滞留時間で処理すると、エア曝気によって１日に約３０ｇの１，４－ジオキサンが大気に放出されてしまうことになる。
　これに対して、槽内の１，４－ジオキサン濃度を１ｇ／ｍ3まで下げることができれば、１ｍ3／日の滞留時間で処理すると、エア曝気によって１日に０．３ｇ程度の１，４－ジオキサンしか放出されず、放出量を顕著に低減することができる。
　即ち、エア曝気による１，４－ジオキサンの放出を抑制するには、槽内の１，４－ジオキサン濃度をできだけ下げることが極めて重要であり、そのためには、試験Ａの結果から分かるように、第２生物処理槽１４で１，４－ジオキサンを１，４－ジオキサン分解菌で分解処理する前に、第１生物処理槽１２において廃水中の１，４－ジオキサン以外の有機物を低減しておくことが重要になる。
　［試験Ｃ］
　前記した１，４－ジオキサン含有廃水の処理装置の第１の実施の形態（試験１）、第１の実施の形態の変形例（試験２）、第２の実施の形態（試験３）、及び第２の実施の形態の変形例１、２（試験４）のそれぞれについて、１，４－ジオキサンの除去性能を調べた。なお、試験には、表１に示した廃水を用いると共に、試験Ｃでは回収手段１６及び導入手段１８等の全ての手段を駆動して試験した。
　（試験１）
　第１及び第２生物処理槽１２、１４は前記で説明したのと同様の大きさ及び構造の各々１Ｌ容積のものを用い、次の条件に設定して試験を行った。即ち、第１生物処理槽１２には、大きさが３ｍｍの円筒形のプラスチック担体を見掛け体積として２０％になるように投入し、担体に付着した活性汚泥（下水処理場から採取）の生物膜を形成した。そして、第１生物処理槽１２内の廃水を０．８Ｌ／分でエア曝気して好気性条件を形成しながら、廃水と生物膜とを接触させた。原水の流入速度は０．６Ｌ／日とした。第１生物処理槽１２で処理された１次処理廃水は、第２生物処理槽１４に送った。
　一方、第１生物処理槽１２でのエア曝気で廃水から放出されたガス（１，４－ジオキサン含有ガス）は、第１ヘッドスペース１２Ａに回収され、第１エア配管４０及び第１送風ファン４２によって１０Ｌのバッファータンク３８を経由して第２ブロア３２に送られ、第２曝気管３０から第２生物処理槽１４の１次処理廃水中に０．９Ｌ／分でエア曝気された。
　この試験１において、第１生物処理槽１２でのエア曝気により第１ヘッドスペース１２Ａに放出されたガス中の１，４－ジオキサン量を測定した結果、１日当たり２００～２６０ｍｇと極めて高い数値であった。したがって、本発明を用いない場合には、この量の１，４－ジオキサンが放出されることとなる。
　なお、試験１では、第２ヘッドスペース１２Ｂに設けた第２散水管５０からのスクラビング処理は行わなかった。
　前記第１及び第２生物処理槽１２，１４の条件で１カ月間調整運転を行い、その後約２週間データを採取して、その平均データから性能を評価した。
　その結果、第２生物処理槽１４から排出される処理水中の１，４－ジオキサン濃度は平均で４．６ｍｇ／Ｌとなった。このことから、第２生物処理槽１４において、１次処理廃水中の１，４－ジオキサン及びエア曝気ガスとして導入された回収ガス中の１，４－ジオキサンを１，４－ジオキサン分解菌で良好に分解処理できていることが分かる。
　また、第２生物処理槽１４でのエア曝気によって第２ヘッドスペース１２Ｂに放出され、第２エア配管４６から排気される１，４－ジオキサン濃度を測定した。その結果、排気される１，４－ジオキサンの１日の排気量は１～６ｍｇと少なく極めて低いレベルに抑えることができた。
　前記結果から、第１生物処理槽１２のエア曝気で廃水から放出されるガスを第２生物処理槽１４のエア曝気用ガスとして使用することにより、廃水中の１，４－ジオキサンを確実に除去できることが証明された。
　（試験２）図１の第１の実施の形態の変形例
　試験２は、試験１の条件に加えて、第２散水管５０からスクラビング水を散水させてスクラビング処理を行った場合である。
　その結果、第２生物処理槽１４から排出される処理水中の１，４－ジオキサン濃度は、第１の実施の形態での結果と略同等であった。しかし、第２エア配管４６から排気される１，４－ジオキサン量は０．６～３ｍｇとなり、試験１よりも少なくなり、スクラビング処理の効果が確認された。
　（試験３）
　第１生物処理槽１２でのエア曝気で廃水から放出されて第１ヘッドスペース１２Ａに回収されたガスを第１散水管５６からのスクラビング水でスクラビング処理し、スクラビング水を樋状部材５８で第２生物処理槽１４に導入した場合である。
　その結果、第２生物処理槽１４から排出される処理水中の１，４－ジオキサン濃度は、平均で３．７ｍｇ／Ｌであり、試験１と同等であった。また、第２エア配管４６から排気される１，４－ジオキサン量は１日当たり２～７ｍｇであり、試験１と同等であった。
　（試験４）
　第２の実施の形態から樋状部材５８を省略した試験４－１、更に第１散水管５６も省略した試験４－２は、試験２と比べると、１，４－ジオキサンの除去性能は若干落ちるが、装置の簡略化及び動力エネルギーの低減を図ることができた。
　１０、１００、２００、３００…１，４－ジオキサン含有廃水の処理装置、１２…第１生物処理槽、１４…第２生物処理槽、１６…回収手段、１８…導入手段、２０…仕切板、２２…原水配管、２４…トラフ、２６…第１曝気管、２８…第１ブロア、３０…第２曝気管、３２…第２ブロア、３４…越流口、３６…処理水排出口、３８…バッファータンク、
４０…第１エア配管、４２…第１送風ファン、４４…逆止弁、４６…第２エア配管、４８…第２送風ファン、５０…第２散水管、５２…配管、５４…水中ポンプ、５６…第１散水管、５８…樋状部材

Claims (10)

  1. 　１，４－ジオキサンを有機物の１種類として含有する廃水の処理方法において、
    　第１生物処理槽において、前記廃水をエア曝気しながら前記１，４－ジオキサン以外の有機物を生物学的に分解する有機物分解菌と接触させて１次処理廃水を得る第１生物処理工程と、
    　第２生物処理槽において、前記１次処理廃水をエア曝気しながら１，４－ジオキサンを分解する１，４－ジオキサン分解菌と接触させて処理水を得る第２生物処理工程と、
    　前記第１生物処理槽のエア曝気により前記廃水から放出されたガスを回収する回収工程と、
    　回収した前記ガスの全部又は一部を前記第２生物処理槽に導入する導入工程と、
    　を含むことを特徴とする１，４－ジオキサン含有廃水の処理方法。
  2. 　前記導入工程では、前記ガスを前記第２生物処理槽のエア曝気用ガスとして導入することを特徴とする請求項１に記載の１，４－ジオキサン含有廃水の処理方法。
  3. 　前記導入工程では、前記ガスをスクラビング処理して得られたスクラビング水を前記第２生物処理槽に導入することを特徴とする請求項１に記載の１，４－ジオキサン含有廃水の処理方法。
  4. 　前記導入工程では、前記ガスをスクラビング処理して得られたスクラビング水の一部を前記第１生物処理槽に戻し、残りを前記第２生物処理槽に導入することを特徴とする請求項１に記載の１，４－ジオキサン含有廃水の処理方法。
  5. 　前記スクラビング処理のための水として、前記第２生物処理槽で処理した処理水を使用することを特徴とする請求項３又は４に記載の１，４－ジオキサン含有廃水の処理方法。
  6. 　１，４－ジオキサンを有機物の１種類として含有する廃水の処理装置において、
    　前記廃水をエア曝気する第１曝気手段を備えると共に前記１，４－ジオキサン以外の有機物を生物学的に分解する有機物分解菌を少なくとも有し、前記廃水をエア曝気しながら前記有機物分解菌と接触させて１次処理廃水を得る第１生物処理槽と、
    　前記１次処理廃水をエア曝気する第２曝気手段を備えると共に前記１，４－ジオキサンを分解する１，４－ジオキサン分解菌を少なくとも有し、前記１次処理廃水をエア曝気しながら前記１，４－ジオキサン分解菌と接触させる第２生物処理槽と、
    　前記第１生物処理槽のエア曝気により前記廃水から放出されたガスを回収する回収手段と、
    　回収した前記ガスの全部又は一部を前記第２生物処理槽に導入する導入手段と、を備えたことを特徴とする１，４－ジオキサン含有廃水の処置装置。
  7. 　前記回収手段は、前記第１及び第２生物処理槽の液面上方に密閉構造のヘッドスペースを形成する蓋部材であることを特徴とする請求項６に記載の１，４－ジオキサン含有廃水の処置装置。
  8. 　前記導入手段は、
    　前記回収手段と前記第２曝気手段とを繋ぐ配管と、
    　前記配管に設けられ、前記回収手段で回収した前記ガスを前記第２曝気手段に送る送風ファンと、を備えたことを特徴とする請求項６又は７に記載の１，４－ジオキサン含有廃水の処置装置。
  9. 　前記導入手段は、
    　前記第１生物処理槽の上方に設けられ、前記ガスに対してスクラビング処理するスクラビング装置と、
    　前記スクラビング処理したスクラビング水を受けて前記第２生物処理槽に送る樋状部材と、を備えたことを特徴とする請求項６又は７に記載の１，４－ジオキサン含有廃水の処置装置。
  10. 　前記導入手段は、
    　前記ヘッドスペースのうち前記第２生物処理槽の液面上方に設けられたスクラビング装置と、
    　前記第１生物処理槽から前記ヘッドスペースに回収された前記ガスを前記第２生物処理槽の液面上方に移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とする請求項７に記載の１，４－ジオキサン含有廃水の処置装置。
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