WO2014021397A1 - 微生物叢活性化剤、その微生物叢活性化剤を有効成分とする抗糸状菌剤、及びその微生物叢活性化剤を用いた油脂等含有排水の処理方法 - Google Patents
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Definitions
- FIG. 10 is a photograph showing changes in the state of the first carrier aeration tank before and after using the microflora activator of the present invention.
- A is the state before the start of the test (July 20)
- B is the state after the start of the test (August 10 to September 12)
- C is the state after the start of the test (October 11) Indicates.
- D is a photograph showing the state of the carrier after the start of the test (August 10 to September 12)
- (E) is a photograph showing the state of the carrier after the start of the test (October 11). .
- the BOD volumetric load is often operated at about 0.4 kg / m 3 / day.
- the larger the BOD volumetric load the higher the processing capacity, but the stability against load fluctuations becomes weaker, so care is required for maintenance.
- SS is a certain amount of water filtered through a filter paper, dried and measured for its weight. The larger the value (mg / L), the more turbidity of the water.
- the results are shown in FIG.
- the horizontal axis in FIG. 22 is the number of days that have elapsed since the start of operation, and the vertical axis is the value obtained by dividing the permeation flow rate by the transmembrane pressure difference.
- the flow rate / pressure value was 2 to 4 times that of the control system, indicating the effect of adding the microflora activator of the present invention.
- contrast and the membrane unit used by the example of this invention were each pulled up from the reaction tank, and what kind of state was observed. The results are shown in FIG.
Abstract
Description
この処理では、まず、食品を加工する際に発生する加工廃液、洗浄廃液等を含む汚水をスクリーンを通過させ、粗大なごみなどを除去した後、原水槽に受け、次いで、汚水を調整槽に入れて空気で曝気しながら貯留する。ここで、前記洗浄廃液には、既存の中性洗剤又はアルカリ性洗剤等の油脂の剥離・分散剤などが混じったものも含まれる。
その後、貯留された汚水を、流量調整しつつ微生物処理槽に移してさらに曝気し、微生物による分解処理を行う。そして、油脂、水溶性有機汚濁成分等の含有量が、規制値以下となった処理水を沈殿槽または膜分離槽へ移す。次いで、比重差または膜を用いた濾過によって不溶性の微細な浮遊物(懸濁物質)を除去した後に、処理水を外部に排出する。
好気性微生物を利用して有機物を分解する最も代表的な排水処理法は、活性汚泥法である。汚水に長時間空気を吹き込んで、その曝気を停止させ、静置すると、凝集した褐色の泥状物が沈降する。この褐色の泥状物は、汚水中の有機物や窒素・燐などを栄養源として発生した好気性の細菌類・原生動物などで、ちょうど水に泥を溶かしたように見えることから、活性汚泥と呼ばれる。この汚泥を人為的に汚水に加え、曝気、沈殿を連続化した処理法が、活性汚泥法である。長い歴史をもち、改良が進んでいることおよび汚水中の有機物の除去率が高いことなどにより都市下水や生活排水、有機系工場排水の処理に広く利用されている。
近年、膜を用いて固液の分離を行う排水処理方法(以下、「従来技術3」という。)も使用されるようになってきた。
しかし、上記の油脂等含有汚水を処理する場合には、そうした排水中で大きな粒子を形成している油脂等が担体に再付着して閉塞を起こしやすいため、油脂等をある程度分散させて、径を一定の大きさにし、再結合を起こさない状態にした後でないと、微生物固定化担体に固定した微生物による分解効率が上がらないという問題がある。
しかし、高濃度油脂含有汚水を処理する場合、原水槽中に上述したような油脂の分散剤を添加すると、汚水中の油脂は、一旦は分散される。しかし、分散された油脂の粒子同士は以下のようなプロセスで、大きな粒径の塊を形成したり、排水の流路の内壁に付着して堆積される。すなわち、一旦分散された油脂粒子が再結合し、次第に大きな粒子となって水相と油相とに分離する。
そして、この再結合の過程において、水中に懸濁している有機性、無機性の物質であり、濾過又は遠心分離によって分離することができる水中に浮遊している懸濁物質(suspended solid, 以下、「SS」という。)等の汚濁成分を取りこんで塊を形成し、こうした塊は微生物が分解するときに長い時間を要するばかりでなく、排水の流路の内壁に付着して堆積することになる。
そして、バルキングが起こると、沈殿槽で活性汚泥が分離できなくなり、活性汚泥があふれ出る現象を「キャリーオーバー」という。
しかし、排水に油分が多く含まれると、膜を頻繁に交換する必要があり、また、逆洗浄を行わないと目詰まりを起こすため、膜のメンテナンスに手間がかかるという問題があった。
このため、排水処理の経路中に油とともに堆積していたスラッジ(下水処理や工場廃水処理などの過程で生じる、腐敗しやすい有機物を含む臭気の強い沈殿物)が剥離して、大量に微生物処理槽に流入することに対処できないという問題があった。
このため、スラッジの付着防止と、付着したスラッジの剥離による急激な負荷増大への対処、溶存酸素量の変動に対処し、十分な処理を行うことができる油脂等含有排水の処理方法に対する強い社会的な要請がある。
こうした状況の下では、標準的な活性汚泥処理システムの場合、固液分離の不調、糸状菌の発生等による汚泥沈降の悪化が生じ、その結果、脱水量の増加を余儀なくされる。また、凝集沈降剤の多用、加圧浮上装置でのスカムの増加等が起こり、排水処理で発生する産業廃棄物の増加を招き、施設の維持管理も難しくなると言った問題が生じている。
担体を使用する処理システムでは、未処理の油脂分による担体の閉塞が起こり、担体が機能しないばかりでなく、閉塞した担体のために、実質的な処理槽容量が減少するという事態となっている。
以上より、分解された油脂等の再結合を防止するとともに、活性汚泥処理システムにおける微生物を賦活化する微生物叢活性化剤に対する、強い社会的要請があった。
すなわち、本発明の第一の態様は、0.0005~8重量%の炭素数13~22のポリオキシアルキレンアルキルエーテルと、0.0005~2重量%の脂肪酸ジアルカノールアミドとを主成分とし、残部として水を含む微生物叢活性化剤である。ここで、微生物叢とは、上述した活性汚泥法で使用される活性汚泥中に含まれる微生物の集合体をいう。
そして、前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、分岐鎖を有し、かつ酸化エチレン付加モル数が8~10又は16~20であることが好ましい。
本発明の第2の態様は、上述した微生物叢活性化剤を有効成分とすることを特徴とする、抗糸状菌剤である。
本発明の第3の態様は、上述した微生物叢活性化剤を有効成分とすることを特徴とする、配管洗浄剤である。
次いで、前記活性汚泥沈降工程では、沈降性の上昇した活性汚泥を、凝集沈降剤を加えずに沈降分離する。また、膜分離工程では、膜を使用して活性汚泥と排水とを分離させる。そして、脱水工程では、余剰汚泥を引抜き脱水する。
前記薬剤投入工程では、前記微生物叢活性化剤を、原水槽又は原水調整槽に貯留されている原水に対して投入することが好ましい。
さらに、前記曝気槽中の汚水の溶存酸素濃度が0.1mg/L以上5mg/L以下であり、かつ、浮遊物質(MLSS)が4,000~10,000mg/Lであることが好ましい。溶存酸素濃度が0.5mg/L以上3mg/L以下であり、かつ、浮遊物質(MLSS)が5,000~9,000mg/Lであることが、さらに好ましい。
また、上記微生物叢活性化剤を使用する本発明の排水処理方法を使用することにより、処理槽内壁や担体や配管内への堆積物付着を抑制しつつ、短期間のうちに効率良く排水を処理することができる。これによって、スカムや加圧浮上フロスや余剰汚泥の発生量を抑制することができる。
また、本発明の微生物叢活性化剤を希釈して、洗剤や配管洗浄剤として使用することにより、排水管や側溝の詰まり、油脂等による排水設備機器の故障等を抑制することができる。
本発明の微生物叢活性化剤は、0.1~8重量%の炭素数13~22のポリオキシアルキレンアルキルエーテルと、0.0005~8重量%のヤシ油脂肪酸ジアルカノールアミドとを主成分とし、残部として水を含んでいる。ここで、前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、分岐鎖をし、かつ酸化エチレン付加モル数が8~10または16~20であることが、後述する油脂等含有排水中の油脂粒子を所定の大きさの粒子に分散させ、かつ、所定の時間その状態を維持することができる点で好ましい。
ここで、所定の大きさの粒子とは、その粒径が0.001~100μmの範囲にあるものをいい、所定の時間とは、12時間~24時間をいう。
また、前記ヤシ油脂肪酸ジアルカノールアミドは、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド及びヤシ油脂肪酸ジプロパノールアミドからなる群から選ばれるいずれかの化合物であることが、微生物叢の活性化の面で、さらに好ましい。
具体的には、水と、0.0005~8重量%のポリオキシエチレンエーテル又はポリオキシプロピレンエーテルの少なくとも一方、及び0.0005~8重量%のヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド又はヤシ油脂肪酸ジプロパノールアミドの少なくとも一方を混合し、調製することができる。
これらの化合物として、市販品を使用することもでき、例えば、第一工業(株)製のTDX-80D、TDX-100D、花王(株)製のEG-2025G、日本エマルジョン(株)製の1615、1620、2420、OD16、OD20、BHA-20等を例示することができる。
ここで、上記バースクリーンSCR22は、工場からの排水中の大きな浮遊物を除去し、これらに起因するパイプ詰まり等の防止や、浮遊物が生物処理工程において大きな負荷となることの防止を目的として設置される。また、(d2)汚泥貯留槽33では、沈殿槽32で沈降し濃縮された活性汚泥を引き抜き曝気しながら貯留する。汚泥貯留槽33では、通常、約12時間~約24時間、曝気、貯留を行う。その後、(d3)脱水装置34により、上記活性汚泥の水分含量が、引き抜き時の98%程度から85%程度までに低下する。
含水量が低下した活性汚泥は、再利用が可能な場合には再利用し、不可能な場合には廃棄物として処分することになる。
通常、活性汚泥の1日当たりの引き抜き量は、原水槽24又は原水調整槽25中の液体、例えば、原水の容量を650m3とすると、その15~25%(v/v)程度である。
まず、薬剤投入工程において、上述した微生物叢活性化剤を、原水槽24又は原水調整槽25に投入し、12~48時間程度、これらの槽内の排水を曝気・撹拌し、一次処理排水とする。24時間~40時間程度、曝気・撹拌することがさらに好ましい。原水槽24又は原水調整槽25が別個に設けられている場合には、少なくとも原水調整槽25で、12~48時間程度、曝気・撹拌を続ける。撹拌時間を12時間未満とすると、排水中の油脂等の分散が不十分であり、48時間以上としても、それ以上効果が向上せずコストが嵩むからである。
撹拌時間を24時間以上とすると、油脂の微細化分散効果のみならず、槽内のバクテリアによる微生物分解が進む。これによって、次の工程における負荷低減効果が顕著となり、処理施設の運転を安定させ、廃棄物発生量を削減する上で著しく効果的である。
原水槽24又は原水調整槽25の内壁に、既に油脂及びスラッジ等が堆積している場合には、このような堆積した油脂やスラッジ等の剥離も起こり、それらの塊も同様に分散させることになる。このため、堆積物が消滅するまでの期間、次の工程における負荷が高くなるので、次工程の処理においてそれに見合った運転調整を行い、負荷を調整する。
従来の方法では、調整槽25を通過した時点で油脂が十分に微細化されていないため、こうした排水(原水)を二次処理排水に混入すると、排水の生物処理を著しく妨げることになる。これを防ぐために、凝集剤と反応させて、油脂、SS等の難分解性の成分をフロックに取り込んで除去する必要がある。
また、前述のように、原水調整槽25において油脂等が分散され、すでに排水負荷が低減されている。このため、油脂が加圧浮上装置26を通過したときに、一次処理排水中の油脂等の濃度が原水より大きく下がっており、なおかつ油脂等が微細化されている。このため、以降の工程で行われる微生物処理にとって過大な負荷となることがない。
効率的に、排水中の汚濁物質を分解処理するためには、曝気槽31の容量が重要であり、この容量は、通常、BOD容積負荷で計算される。ここで、BOD容積負荷は、曝気槽31の容積1m3当たりの1日BOD量kg(1日BOD投入量/曝気槽容量)で表される。BODは、生物学的酸素要求量(Biochemical Oxygen Demand)を意味し、溶存酸素の存在下で、水中の有機物質などが生物化学的に酸化・分解される際に消費される酸素量(一般的にmg/L)をいう。この数値が大きくなるほど、水が汚濁していることを示す。
ここで、SSは、一定量の水をろ紙で濾し、乾燥してその重量を測定するが、数値(mg/L)が大きい程、その水の濁りが多いことを示す。
なお、本発明の油脂等含有排水の処理方法では、曝気槽31中の好気的環境が維持され、キャリーオーバーの危険がない限り、最高で約10,000mg/LまでMLSS濃度を上げることができ、高めの値で維持することが、排水処理の効率の面から好ましい。しかし、その分必要な曝気量が増えることになるので、処理全体に要するコストとのバランスを調整する必要がある。
そして、下水処理場において、バルキングが起こると沈殿槽で活性汚泥が分離できなくなり、活性汚泥があふれ出ることになる。この現象をキャリーオーバーという。バルキングの原因は、糸状菌の異常増殖と、それ以外の原因とに大別されている。
上記のようなバルキングが起こると、曝気槽31へ返送される汚泥量が不十分となり、曝気槽31中の活性汚泥の濃度が低下し、処理効率も低下する。そればかりでなく、必要以上に汚泥を脱水すると、余剰汚泥の処理や凝集沈降剤を多用することによってコストが嵩むことになる。
SVI=SV×10000/MLSS
SVI=100とは、活性汚泥1gが100mlの容積を占めることを表す。通常の曝気槽では、50から150が適切な値であり、200以上だとバルキングしている状態といわれる。
以上のようにして、本発明の油脂等含有排水処理方法を用いて、排水処理の運転調整を行うと、汚泥中に原生動物、多細胞微生物等が多数発生し、内生呼吸によって活性汚泥の増加速度が低下する。このため、余剰汚泥の脱水量を減らしつつ、必要な放水量を維持することができる。
以下に本発明の実施例について説明するが、これに限定されるものではない。また実施例中の%は、特に断らない限り、重量(質量)基準である。
(実施例1) 微生物叢活性化剤の組成の検討
微生物叢活性化剤として使用できる成分を検討した。0.056%のポリオキシアルキレンアルキルエーテル又はポリオキシアルキレンを水と混合して、下記の表1及び表2に示す組成物を調製し、油脂の分散粒子径、分散速度、再結合性、親フロック性等を検討した。結果を、表1及び2に示す。
*1:ポリオキシプロピレンアルキレンエーテル
*2:POATED:ポリオキシアルキレントリデシルエーテル、
OcDd:ポリオキシアルキレンオクチルドデシルエーテル、
IsSe:ポリオキシアルキレンイソセチルエーテル、
DeTd:ポリオキシアルキレンデシルテトラデシルエーテル、
TrDe: ポリオキシアルキレントリデシルエーテル、
Ol:ポリオキシアルキレンオレイルエーテル、
Bh:ポリオキシアルキレンベヘニルエーテル、
Ar:ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、
OA:ポリオキシアルキレンオキシアルキレンエーテル
POAD:ポリオキシアルキレンデシルエーテル
POPDE:ポリオキシプロピレンデシルエーテル
*4:PO=プロピレンオキサイド
*5:時間経過で再結合の恐れ
炭素数10以下のもの及び50以上のものは、分散速度が遅く、分散性が不良のものが多かった(比較例1~4及び7~9)。炭素数が20であっても、(EO)n/Cnが2以上となると、分散速度は速いが分散性が不良となった(比較例6)。また、(EO)nが8未満であるか、25以上になると分散性が不良となった(比較例1)。ポリオキシエチレンアルキルエーテルである比較例5は、分散速度は速いが分散性が不良となった。
以上より、以下の実施例においては、本発明例7の組成物を使用した。
(1)材料及び方法
水道水1Lにサラダ油(日清オイリオグループ(株)製)1g、及び本発明例7の組成物1mLをビーカーに加え、ビーカー中に撹拌子を入れて500rpmで撹拌してサラダ油を分散・乳化させ、試料1を調製した。本発明例7の組成物に代えて、XL-70(第一工業(株)製、比較例1)、DAPE-0220(日本エマルジョン(株)製、比較例3)、OD-10(日本エマルジョン(株)製、比較例6)又はTDS-80(日本エマルジョン(株)製、比較例11)を使用し、試料1と同様に撹拌して対照試料1~4を調製した。
上記の試料1及び対照試料1~4について、試験開始直後の時点を0分として、撹拌開始後30分及び60分後の分散状態を、顕微鏡(100倍)で肉眼観察した。試料1については、撹拌開始後120分の時点の状態も顕微鏡で観察した。また、撹拌終了後60分の状態を肉眼で観察した。結果を図2~図6に示す。
図2(A)~(E)に示すように、試料1では、撹拌開始後120分の時点でも、油が微細に分散された状態が維持された。また、撹拌停止後60分後でも、油の再結合は観察されなかった。油の微粒子が水中に分散しているため、水はわずかに白濁していたが、水面には油はほとんど浮上しなかった。
図4(A)~(D)に示すように、対照試料2(DAPE-0220)では、油の粒径にはほとんど変化が見られず、DAPE-0220では油が微細化されないことが示された。撹拌停止後60分では油が再結合し、塊状となって水面に浮上した。水中に分散している油の粒子は非常に少ないため、水の透明度は高かった(図4(D)参照)。
図5(A)~(D)に示すように、対照試料3(OD-10)では、油の分散は良好でかなり微細化されることが観察された。撹拌停止後60分では油の粒子が凝集した状態で水面に浮上した。水中に分散している油の粒子は非常に少ないため、水の透明度は高かった(図5(D)参照)。
これに対し、対照試料1~4では、撹拌中に油の粒子の再結合が生じたり、撹拌中は再結合を起こさなくとも、撹拌を停止すると油の粒子が再結合や凝集を起こすことが示された。
(1)測定試料及び測定項目
食品工場の原水調整槽に、本発明の微生物叢活性化剤を添加前、及び添加開始後20日の時点で、柄杓を用いて曝気攪拌中の調整槽から4Lの液体を汲み、下記表3に示す項目について測定を行った。排水流入量に対する微生物叢活性化剤の原水調整槽への添加量は、0.001%とし、原水調整槽での汚水の滞留時間を18時間とした。加圧浮上装置は使用しなかった。
n-Hex(ノルマルヘキサン抽出物)は、JIS K0102 24に従って測定した。pHは、pH測定用ガラス電極を用いて、JIS Z8805に従って測定した。SSは、JIS K0102 14.1に従って測定した。JIS B9944に定義されているMLSSは、SSと同様に測定した。
添加開始20日の時点では、水温が大きく下がっていたにもかかわらず、SS、BOD-5及びBOD-20はいずれもほぼ半減していた。さらに、n-Hexの量はほぼ90%減少しており、油脂等が十分に除去されていることが示された。
以上より、汚水が浄化され、原水調整槽の段階で水質が大きく改善され、後段の曝気槽への流入負荷が大幅に低減していることが示された。
原水調整槽に本発明の微生物叢活性化剤を0.0015%添加して調整し、凝集剤を添加せずに加圧浮上装置を通過させた後の別の食品工場の排水3Lを、実施例3と同様に採取した。SS、BOD及びn-Hexを上記と同様に測定した。実施に際し、原水調整槽の水位を従来よりも高く設定し、原水調整槽における汚水の滞留時間を、12時間、DOを1.0~2.0mg/Lとなるよう調整した。結果を表4に示す。
また、原水調整槽の微生物の増殖状態を図7に示す。試料1を投入する前の状態を示す図7(A)では未処理の油滴と、わずかな数の細菌とが観察された。試料1の添加12日後、同じ処理槽の異なる場所から3つの検体を採取したところ、いずれの場所で採取した検体でも細菌が増殖し、コロニーを形成していることが確認され、未処理の大きな油滴は観察されなかった(図7(B)~(D))。
以上より、本発明の微生物叢活性化剤によって、油脂等が分散されて微生物が増殖したこと、及び汚水負荷が減少したことが示された。
食品工場3の排水処理施設(加圧浮上型)にて、本発明の微生物叢活性化剤を0.0036%(v/v)使用し、使用前後の油水分離槽、原水調整槽、撹拌槽、第一担体曝気槽、第二担体曝気槽、及び処理放流槽の状態の変化を観察した。これらのうち、顕著な変化の見られた油水分離槽、原水調整槽、第一担体曝気槽、及び第二担体曝気槽の状態の変化を図8~図11に示す。
図8(A)~(C)は、油水分離槽中の排水の試験開始前後の状態を示す。試験開始前は、表面に油が浮上していた(図8(A))。試験開始後20日程で、油水分離槽中の排水表面に浮上していた油の量は減少し(図8(B))、約50日後に表面の油が消えた(図8(C))。試験開始80日後でも、油水分離槽中の排水の排水表面に油の浮上は見られなかった。
図9(A)~(C)は、原水調整槽中の排水の試験開始前後の状態を示す。試験開始前は、原水表面に、茶色の泡状の油が浮上していた(図9(A))。試験開始時より、本発明例の組成物を、0.0036%(v/v)の濃度で原水調整槽に投入した。試験開始後20日程で、原水調整槽中の排水表面に浮上していた油の量は減少し(図9(B))、約50日後には排水表面に浮上していた油の量は減少したままで、排水の色がそれまでの濃い白濁色から薄い灰色に変化した(図9(C))。
(3)撹拌槽における変化
撹拌槽では、試験開始前は排水表面に油膜が張っており、試験開始20日後でも油膜の存在が観察された。試験開始約50日後には油膜が消失した。また、試験開始80日後では、油膜は観察されず、原水自体の色が濃い白濁色から薄い灰色に変化した。
図10(A)~(C)は、第1担体曝気槽中の排水の試験開始前後の状態を示す。第1担体曝気槽には、微生物による有機性汚濁物質の分解を促進するために、ベージュ色の多孔質の担体が投入されていた。
試験開始前は、この担体に排水中の油と糸状菌とが付着し、曝気しても好気性の微生物が繁殖できる環境にはなかった(図10(A))。試験開始後20日を過ぎると、担体表面に付着していた油がなくなり、また、担体に絡まりついていた糸状菌はほぼなくなっていた(図10(B))。この期間中には、第1担体曝気槽中に、調整槽から剥がれた白い油の塊も見られた。このときの担体の状態を図10(D)に示す。
本発明の微生物叢活性化剤の使用前後の活性汚泥中の微生物の状態を図10(F)及び(G)に示す。使用前の汚泥の状態は、糸状菌が蔓延して凝集性が悪く、余剰汚泥の発生量も多かった。
これに対し、使用開始後91日(約3カ月)では、糸状菌がほぼ見られなくなるとともに原生動物の量が増え、凝集性が改善されたために汚泥の沈降性が大きく改善された。また、余剰汚泥の発生量が大幅に減少した。
図11(A)~(C)は、第2担体曝気槽中の排水の試験開始前後の状態を示す。第2担体曝気槽には、第1担体曝気槽と同様に、微生物による有機性汚濁物質の分解を促進するために、ベージュ色の多孔質の担体が投入されていた。
試験開始前は、この担体に排水中の油が付着し、また、水槽中の排水表面にも油が浮上していた(図11(A))。試験開始後50日を過ぎると、担体表面に付着していた油がなくなり(図11(B))、また、排水も透明感が見られるようになった(図11(D))。ただし、良好な状態の溶存酸素濃度(DO)が約2.0であるのに対し、5.0とまだ高い値を示した。
試験開始後80日後には、曝気槽中の排水の状態が明らかに変化し(図11(C))、担体もきれいに復活したことが観察された(図11(E))。
これに対し、使用開始後180日(約6カ月)では、フロックの凝集性が上がり、沈降性が大幅に改善された。また、余剰汚泥の発生量も大幅に減少した。
試験開始前の処理水放流槽では、処理水が白濁し、n-Hexの値を測定したところ、91mg/Lであった。試験開始後50日程が経過すると、白濁していた処理水が薄茶に変わり、n-Hexの値は27mg/Lまで低下していた。
試験開始後80日では、処理水は透明感のあるものとなり、n-Hexの値はさらに低下して12mg/Lであった。
第1担体曝気槽と同様に、微生物による有機性汚濁物質の分解を促進するために、ベージュ色の多孔質の担体が投入されていた。
本発明の微生物叢活性化剤を1%含む配管洗浄剤を、排水管に投入した場合に、配管内に付着した油分がどのように変化するかを、CCDカメラを用いて撮影し、図12(A)~(F)に示した。
図12(A)~(C)は、使用開始前の排水管内入口付近及び配管内の様子を示す画像である。配管内には、びっしりと分厚く油分が堆積していることがわかる。
図12(D)~(F)は、使用開始1ヶ月後の排水管内入口付近及び配管内の様子を示す画像である。排水管内にびっしりと堆積していた油分の大部分が剥がれ落ちていることが、図12(D)~(F)に示されている。
以上より、本発明の微生物叢活性化剤を含む洗剤を、排水管内に投入することによって、排水管内に堆積された油分も除去されることが示された。
試験開始前は、浮上油分を毎日回収しなければならなかったが、その作業が不要となった。また、油水分離槽の周囲がきれいになったため、清掃の回数が、1回/週から1回/6月へと減少した。試験開始前に原水計量槽中に存在していた油分もなくなった。
さらに、原水調整槽内にこびりついていた油分の層が徐々に剥がれて、排水と共に処理槽に送られた。このため、原水調整槽内の清掃が不要となった。また、配管内に溜まっていた油分の層も剥がれて減少しており、配管の詰まりもなくなった。
以上より、本発明の微生物叢活性化剤を使用することによって、原水槽等を初めとする槽中及び配管内に堆積していた油分が減少し、排水が効率的に処理されたことが示された。これは、排水中の油分が分散され、好気性微生物の繁殖できる環境が整えられたものによると考えられた。
以上のような油分の処理の進行に伴って、処理槽中から油分を除去するために必要な費用を大きく低減させることができた。
食品工場4の排水処理施設において、原水槽に本発明の微生物叢活性化剤(原液)を2.5mL/分で24時間連続投入しながら(原水槽中の濃度は、0.0036%)、その前後にわたり、定期的に検水を行ってBOD、SS及びn-Hexの値を測定し、長期間の変動を検討した。
BODは、JIS K0102 21、SSはJIS K0102 14.1、また、n-Hexは環境庁告示第64号付表4に従って、それぞれ測定した。
n-Hexの測定方法は、下記の通りとした。所定量の試料を試料容器から抽出容器に移し、指示薬としてメチルオレンジ溶液数滴を加え、溶液が赤色に変わるまで塩酸(1+1)を加えてpHを4とした。試料容器を、25mlのヘキサンで2回洗い、洗液を抽出容器に合わせた。
ヘキサン相に20mLの水を加えて1分間振蘯し、その後静置してヘキサン相と水相とを分離させた。水相を除去した後に、上記の操作を数回繰り返した。最後に得られたヘキサン相に、3gの無水硫酸ナトリウムを加えて振蘯し、水分を除去した。
80℃に温めたホットプレート上でヘキサンを揮散させた。ビーカーの外側を、まず、湿った布で拭き、次いで、乾いた布でよく拭いた後に、80℃に維持した乾燥器中に移し、30分間乾燥させた。ビーカーをデシケーター中に移し、30分間放冷した後に、質量を0.1mgの桁まで秤量した。
Y(mg/L)=(a-b)×(1,000/試料量(mL))
式中、a及びbは、以下の通りである。
a 試料を入れたビーカーの質量の試験前後の差(mg)
b ブランクのビーカーの質量の試験前後の差(mg)
結果を下記表5及び図13に示す。
本発明の微生物叢活性化剤の添加を開始した後に、SS及びBODの測定値が上昇し、1ヶ月ほど比較的高い値で推移し、その後低下した。この原因は、本発明の組成物を使用する前に、処理槽や配管内に堆積していた油分が次第に剥離して排水に混入したためと考えられた。
以上より、本発明の組成物を使用することによって、排水中の油分が順調に分解されて減少すること、また、排水中の油分は活性化された微生物叢によって、速やかに分解されることが示された。
食品工場5の排水処理施設における汚泥脱水量(m3/日)、No. 5Cの濾紙を用いた時の活性汚泥の濾過速度(mL/5分)及び全蒸発残留物(%)を定期的に測定し、変動を観察した。結果を図14、15に示す。
使用開始から35日までが高い値で推移したのは、本発明の微生物叢活性化剤によって、原水槽をはじめとする処理槽及び配管内に堆積していた油分が剥離したためと考えられた。
これに対し、使用開始後8カ月では、フロックの凝集性が良くなり、固液の界面が明瞭となった。活性汚泥の沈降性が改良されたことから、余剰汚泥の発生量も大幅に減少した。
(1)使用した処理剤等
食品工場排水(流入水の油脂分=215mg/L)に下記表6に示す処理剤を添加し、以下に示すように処理を行った。測定項目及び試験法は、下記表7に示す通りとした。
本実施例で使用した実験装置50は、活性汚泥を使用する半回分式装置である。概要図を図16に示した。
この装置は、原水槽RWTと、各系に原水を供給するためのヘッドタンクHDTと、曝気槽装置を備える反応槽RETi(i=1~4)とを備えるようにした。そして、原水槽中の原水はポンプ41でヘッドタンクに送られ、さらに、ポンプ42i(i=1~4)によって、各反応槽RETi(i=1~4)に供給される構成とした。各系をRESj(j=1~4)とした。
2系では、薬剤供給槽ATAから、ポンプ451によって、薬剤A(本発明例7の組成物)を反応槽中へ供給し、3系では、薬剤B(TDS-80)、4系では薬剤C(DAPE-0220)を、それぞれ各反応槽に供給した。
反応槽RET1~RET4に上記の原水と各処理剤とを添加して、実験開始後12週間経過時点までは6時間曝気した後に汚泥を2時間沈降分離させ、沈降後の上澄みを、ポンプ44i(i=1~4)で、3000mL引き抜いた。この期間の界面活性剤の投入量は、各系列とも原水で希釈された後の界面活性剤濃度として0.33mg/Lである。対照系である1系には界面活性剤は添加していない。
実験開始後19週経過後は、6時間曝気した後に汚泥を2時間沈降分離し、沈降後の上澄みを、ポンプ44i(i=1~4)で、2000mL引き抜いた。この期間の界面活性剤の投入量は、各系列とも原水で希釈された後の界面活性剤濃度として1.0mg/Lであり、対照系である1系には界面活性剤は添加していない。上記の実験において反応タンクの有効容積は6Lであった。測定結果を、下記表8に示す。
さらに、2系の汚泥の発生量(1日当たり)は、対照と比較して、約15%少なくなっていた。このことは、上述の微生物による分解が起こっていることの効果であり、汚泥の引抜量を減少させることができる。そして、処理効率を高く維持できるために、余剰汚泥の処理に要するコストを低減させることができる。
界面活性剤の種類と添加量に応じて、上記処理期間中の反応タンク内の汚泥容量指標(SVI)がどのように変動するかについて検討した。結果を図17に示す。
汚泥容量指標(SVI)は、下記の式(I)で求めた。
SVI=SV×10,000/MLSS・・・(I)
ここで、SVは活性汚泥沈殿率をいい、MLSSは、混合液中の浮遊物質(SS)をいう。曝気槽の中の活性汚泥浮遊物(mg/L)の事を意味する。SVIは、1gの汚泥が占める容積をmLで示したものであるから、高いSVI値は、凝集性、沈降性の悪い活性汚泥であるということになる。
一方、19週目以降は、食品工場排水の濃度は全体に低めで、かつ、濃度変動が小さかった。この期間の最大のBOD容積負荷は、1.42kg/m3/日と、下水道設計指針に記載されている最大値の2倍弱であった。
以上より、適正なBOD負荷の範囲において、適正な濃度で本発明の界面活性剤を投入することによって、汚泥沈降性改善効果が得られることが示された。
試験開始後の原水(工場排水)のBODの変化をJIS K0102 21に従って測定して調べたところ、図18に示すような結果となり、変動幅が10倍以上と大きいことが明らかになった。こうしたBODの変動の影響を除くために、以下の実施例では、人工排水を調製し、これを用いて実験を行った。
(1)人工排水の調製及び使用した処理剤
人工排水の組成は、下記表9の通りとした(水1000mLに対して添加した量)。上記表8に示す通りの4つの系を作製し、排水処理の効率化を検討した。
GT流入水(GT流入水の油脂分=7mg/L、実際の流入水油脂分濃度は表9のナタネ油を含むため1007mg/L)を含む人工排水を用いて、上記の条件に従って処理を行い、以下の項目についての測定を行った。測定結果を、下記表10及び図19に示す。
試験開始後10日目の各系の排水の性状を肉眼で観察し、どのような汚泥(スカム)が発生するかを検討した。結果を図20に示す。本発明の微生物叢活性化剤を添加した2系以外では、油分含率の高いスカムが発生していた。このことは、排水中の油分は分解されておらず、単に分離されて排水表面に浮いていることを示し、これによって、スカム(汚泥)の処理に費用がかかることが明らかになった。
油含有量の高い人工排水中では、3系及び4系の汚泥中の油脂含有量が多かったが、S-BOD濃度は低く、溶存酸素濃度は高かった。このことは、油脂分が存在するために、微生物が十分に活動できていないことを意味する。このため、微生物叢は油脂を取り込んではいるものの分解していないことが示された。また、4系では汚泥の発生量が増加していた。
また、S-BODとn-Hexとが高くなっていたが、これは、油脂分がよく分散され、これを微生物が速やかに分解していることを意味するとともに、活性化された微生物が油脂以外の有機物も速やかに分解していることを示唆している。そして、油脂分を取り込んではいるものの、取り込みきれない分が残存しているために、S-BODが高くなっており、結果として、油の分散と微生物による分散された油の処理がバランスしていない状態となっていることに起因するものと考えられた。
以上より、本発明の微生物叢活性化剤を添加すると、活性汚泥中の油脂含有率が低くなり、汚泥発生量も減少し、また、溶存酸素濃度が低くなるというデータが得られた。このため、本発明の微生物叢活性化剤は、排水中の油分を微生物が利用しやすい大きさに分散させることが示された。
(1)材料及び方法
スキンレス用開きに、カッターナイフで傷をつけ、汚れサンプルとした。
包丁傷がついた専用まな板に、汚れサンプルをよく擦り込み、ペーパータオルで汚れが見えなくなるまで拭き取った。3分間乾燥させ、洗浄前の試料とした。
次いで、市販の業務用塩素系アルカリ洗剤、試料1の組成物を0.01%含む洗剤、又は0.01%含む洗剤を等量使用して、汚れサンプルを擦り込んだまな板をブラシでよく洗い、流水で、洗剤又は本発明例7の組成物が残らなくなるまでよく流した。3分間放置し、洗浄後の試料とした。
すべての試料について、ルミテスター((株)キッコーマン製)で拭き取り試験を行った。
結果を表11に示す。洗浄前を100としたときの洗浄後の汚れの減少率は、水の場合が82.5%であったのに対し、塩素系アルカリ洗剤では95.4%であった。
本発明の微生物叢活性化剤では、塩素系アルカリ洗剤よりも汚れがよく落ちており、減少率は、1%濃度で使用したときに98.0%、0.1%のときに97.5%と、殆ど差がなかった。
以上より、本発明の組成物は、油汚れを分散させる能力が高いことが示された。
原水調整槽に本発明の微生物叢活性化剤を0.0006%添加して調整し、凝集剤を添加せずに加圧浮上装置を通過させた後の排水1Lを、実施例3と同様に採取した。下記表12に示す項目を、JIS-K0102に従って測定した。原水調整槽における汚水の滞留時間を24時間、曝気槽でのDOを1~3mg/L、MLSSを5,500~6,500mg/Lとした。
また、加圧浮上装置通過後では、ほとんどCODが変わっておらず、加圧浮上装置での負荷除去率が下がっていることが示された。その理由は、微細化された油脂等が加圧浮上装置を通過することによるものであり、PAC、アニオン、カチオンの使用量が大幅に減っていることから裏付けられた。
以上より、本発明例の微生物叢活性化剤が、高い微生物叢を活性化する作用を有することが示された。
膜分離装置を用いて排水処理に対する本発明の微生物叢活性化剤の効果を試験した。
(1)装置等
図21に示す構成の膜分離活性汚泥装置60(反応タンク容積=4.5L)を2系列準備した。ここで使用した膜ユニット65の膜は、PVDF製の中空糸形状のものである。また、圧力計67は、大気圧下での値が0を指すものを使用した。このため、ポンプ62、64の吸引圧分のマイナスの値が示されることから、圧力計67の読み取り値の絶対値を膜間差圧とした。
対照には薬剤を投入せず、本発明例には、本発明の微生物叢活性化剤を3.3mg/Lで投入した。反応タンク内の水温は、20℃~23℃とした。
食品工場排水処理設備から入手した活性汚泥を、下記表13に示す組成の人工排水を用いて約1ヶ月馴養し、これを種汚泥(原水に最初に投入する活性汚泥を、「種汚泥」という。)として用いた。原水1Lあたり0.5gのナタネ油を加えたもの人工排水として試験に使用した。
人工排水油脂分濃度は、添加油脂濃度500mg/Lと、人工排水の元々の油脂分濃度の7mg/Lとの合計である、507mg/Lであった。
まず、この装置に純水を流し、圧力と透過流量の関係が等しく、2系列の装置性能が同等であることを確認した。
次に、反応タンク61に上記のように調整した種汚泥を4.5L入れ、原水投入-24時間エアレーション-30分間処理水の引き抜きを繰り返すサイクルで運転を行った。1回当たりの引き抜き量及び人工廃水投入量は、それぞれ1.5Lとした。
引き抜き開始10分後の処理水量(膜透過水量)と圧力とを測定した。圧力は図示した箇所の圧力計67の値を読み取り、膜間差圧を求めた。膜の外側にかかる圧力は 大気圧+水深圧であるが、膜水深が浅いため、ほぼ大気圧とみなせることから、圧力計の読み取り値をそのまま記録した。BODは、一般希釈法(下水試験法)で測定した。
本発明例では、流速/圧力の値が、対照系の2倍から4倍となっており、本発明の微生物叢活性化剤の添加の効果が示された。また、試験終了後に、対照として使用した膜ユニットと本発明例で使用した膜ユニットとを、それぞれ反応タンクから引き上げ、どのような状態となっているかを観察した。その結果を図23に示す。
対照で使用した膜ユニット65に付着した油分含有汚泥の量と、本発明例の膜ユニット65に付着した油分含有汚泥の量には大きな差があり、本発明例の膜ユニットの方がはるかに少なかった。
このように、高い透過流速/膜間差圧が得られるため、膜分離活性汚泥の消費エネルギーの大部分を占める吸引ポンプを稼働させるエネルギーを減少させることができるばかりでなく、小型の装置を用いて同等の処理水量を得ることができる。すなわち、大型の施設を建設する必要がなく、施設の建設面でも利点が多い。
膜分離装置では、通常のエアレーションによる膜表面の洗浄に加えて、定期的な取り外し洗浄や、薬剤を用いた洗浄が必要となる。しかし、高い透過流速/膜間差圧が得られる場合には、これらの定期的洗浄のサイクルを長くする(洗浄頻度を下げる)ことができるため、洗浄コストを削減することもできる。
Claims (12)
- 0.0005~8重量%の炭素数13~22のポリオキシアルキレンアルキルエーテルと、0.0005~2重量%の脂肪酸ジアルカノールアミドとを主成分とし、残部として水を含む微生物叢活性化剤。
- 前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、酸化エチレン付加モル数が8~10又は16~20であることを特徴とする、請求項1に記載の微生物叢活性化剤。
- 前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、分岐鎖を有するものであることを特徴とする、請求項1に記載の微生物叢活性化剤。
- 前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、ポリオキシアルキレントリデシルエーテル、ポリオキシアルキレンテトラデシルエーテル、ポリオキシアルキレンペンタデシルエーテル、ポリオキシアルキレンイソセチルデシルエーテル、ポリオキシアルキレンヘキシルデシルエーテル、ポリオキシアルキレンヘプチルデシルエーテル、ポリオキシアルキレンオクチルデシルエーテル、ポリオキシアルキレンオクチルドデシルエーテル、ポリオキシアルキレンノニルデシルエーテル、ポリオキシアルキレンデシルデシルエーテル、ポリオキシアルキレンウンデシルデシルエーテル、及びポリオキシアルキレンベヘニルエーテルからなる群から選ばれるいずれかの化合物であることを特徴とする、請求項1に記載の微生物叢活性化剤。
- 前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、ポリオキシエチレンエーテル及びポリオキシプロピレンエーテルからなる群から選ばれるいずれかであることを特徴とする、請求項1に記載の微生物叢活性化剤。
- 前記脂肪酸ジアルカノールアミドは、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド及びヤシ油脂肪酸ジプロパノールアミドからなる群から選ばれるいずれかの化合物であることを特徴とする、請求項1に記載の微生物叢活性化剤。
- 請求項1~6のいずれかに記載の微生物叢活性化剤を有効成分とすることを特徴とする、抗糸状菌剤。
- 請求項1~6のいずれかに記載の微生物叢活性化剤を有効成分とすることを特徴とする、配管洗浄剤。
- (a)請求項1~6のいずれかに記載の微生物叢活性化剤を、原水中に投入する薬剤投入工程と、
(b)前記微生物叢活性化剤によって分散された原水中の油脂を他の有機性汚濁物質とともに除去する微生物処理工程と、
(c)曝気槽中の活性汚泥自体の沈降性を上げて、凝集沈殿剤を加えずに安定的に比重分離する活性汚泥沈降工程、又は膜分離工程のいずれかと、
を備える油脂等含有排水の処理方法。 - 前記薬剤投入工程では、前記微生物叢活性化剤を、原水槽又は原水調整槽に貯留されている原水に対して投入し、撹拌することを特徴とする、請求項9に記載の油脂等含有排水の処理方法。
- 前記薬剤投入工程における前記微生物叢活性化剤の投入量は、前記原水槽又は原水調整槽中の油脂等含有排水の容積に対して0.0003~0.02%(v/v)であることを特徴とする、請求項9に記載の油脂等含有排水の処理方法。
- 前記曝気槽中の汚水の溶存酸素濃度が0.1mg/L以上5mg/L以下であり、かつ、浮遊物質(MLSS)が4,000~10,000mg/Lであることを特徴とする、請求項9に記載の油脂等含有排水の処理方法。
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