(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚泥を利用した排水処理設備を用い、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル系界面活性剤を含有する排水を処理する排水処理方法において、排水処理系に２−フェノキシエタノール及び／又は３−フェニル−１−プロピオン酸からなる分解促進剤を添加して、界面活性剤を活性汚泥により分解することを特徴とする排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微生物を利用した排水処理方法、さらに詳しくは排水中に含まれる界面活性剤を効率的よく分解することができる界面活性剤を含有する排水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種排水の処理方法の一つとして活性汚泥処理などの微生物を利用した排水処理方法が広く行われている。これらの微生物を利用する排水の処理においては、排水中に家庭用あるいは工業用に使用されている洗浄剤や湿潤剤等に由来する界面活性剤が含まれていると、排水処理系の発泡現象、それに伴う汚泥の破壊、流出などを引き起こす場合がある。
従来の微生物を利用した排水処理においては、通常、分解条件等の制御は行われておらず、季節によって変動する温度、排水組成の変化等により処理性能が変動し、界面活性剤による発泡などのトラブルが発生する可能性が高かった。従来の排水処理施設においては、このような処理性能の変動に対応するため、大型の排水処理設備を必要としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような微生物を利用して界面活性剤含有排水を処理する方法における問題点を解決し、気温の変動や排水組成の変動に影響されることなく、界面活性剤を効率よく安定した状態で分解処理することのできる、微生物を利用した界面活性剤含有排水の処理方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題を解決するため、微生物を利用した界面活性剤含有排水の処理方法について鋭意検討の結果、排水処理工程における温度条件、ｐＨ条件を適切な範囲に制御することにより効率よく界面活性剤を分解処理することができ、さらに適当な分解促進剤を添加することにより微生物による界面活性剤の分解が促進できることを見出し、本発明を完成した。
【０００５】
すなわち本発明は活性汚泥を利用した排水処理設備を用い、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル系界面活性剤を含有する排水を処理する排水処理方法において、排水処理系に２−フェノキシエタノール及び／又は３−フェニル−１−プロピオン酸からなる分解促進剤を添加して、界面活性剤を活性汚泥により分解することを特徴とする排水処理方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の方法において使用する微生物は、通常の排水処理に使用されている活性汚泥である。本発明者らの検討結果によれば、これらの活性汚泥は２４〜３４℃、好ましくは２７〜３０℃の温度範囲において界面活性剤に対し高い分解能力を発揮する。したがって、前記活性汚泥を利用する排水処理においては排水処理系の温度条件を２４〜３４℃、好ましくは２７〜３０℃の温度範囲に制御する。これにより微生物の界面活性剤分解能力が最大に保たれ、発泡現象や汚泥流出等のトラブルを回避でき、更には安定した界面活性剤の処理が可能となる。温度が２４℃未満又は３４℃を超える場合には界面活性剤の分解能力が低下してくる。
【０００７】
さらに、本発明者らの検討結果によれば、これらの活性汚泥はｐＨが６．５〜８．５、好ましくは７．０〜８．０の範囲において界面活性剤に対し高い分解能力を発揮する。したがって、前記活性汚泥を利用する排水処理においては排水処理系のｐＨを６．５〜８．５、好ましくは７．０〜８．０の範囲に制御する。これにより微生物の界面活性剤分解能力が最大に保たれ、発泡現象や汚泥流出等のトラブルから回避でき、更には安定した界面活性剤の処理が可能となる。ｐＨが６．５未満又は８．５を超えた場合には界面活性剤の分解能力が急速に低下する。
従来の活性汚泥による排水処理においても、外部環境によっては操作条件が室温付近、ｐＨ中性付近となる場合もあるが、通常、分解条件等の制御を行うことは考えられていなかった。本発明においては、これらの条件を前記範囲内に制御することによって、季節を通して、排水組成の変動に影響されることなく、安定な処理が可能となった。
【０００８】
また、活性汚泥などの微生物による界面活性剤の分解速度は、界面活性剤に類似した構造を有する低分子化合物からなる分解促進剤を添加することにより促進することができる。
通常の家庭用や工業用に使用されている界面活性剤は、その用途により多種類の界面活性剤成分が混合されたものであり、排水中には多種多様の界面活性剤が含まれている。これらの中でポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（ＡＰＥ）系の界面活性剤が最も分解されにくいことが知られており、通常の排水処理の場合、このＡＰＥ系界面活性剤に構造の類似した２−フェノキシエタノール、３−フェニル−１−プロピオン酸、２−フェニルエタノール、３−フェニル−１−プロパノール、ポリエチレングリコールなどから選ばれる１種以上の化合物を分解促進剤として添加するのが効果的である。
【０００９】
前記分解促進剤の添加量は排水の性状に応じて適宜定めればよいが、通常は排水中に含まれるＡＰＥに対して数モル％程度で十分である。
これらの分解促進剤の添加による界面活性剤分解反応の促進メカニズムはまだ、不明であるが、おそらく、界面活性剤の構造類似物の添加により、界面活性剤を分解する酵素の生産が誘導され、これに伴い、界面活性剤分解能力も促進されるものと考えられる。
【００１０】
以下、実施例により本発明の方法をさらに具体的に説明する。
（参考例１）
本参考例においては、微生物として、混合微生物群である活性汚泥を用いた。また、分解対象の界面活性剤とてしは家庭用洗剤あるいは工業用界面活性剤として使用されているポリエキシエチレンアルキルフェニルエーテル（ＡＰＥ；アルキル基の炭素数：９、付加エチレンオキシドの平均モル数：１０）を用いた。なお、ここでは、微生物の培養は表１に示す高圧滅菌した培地を用いて、無菌的に操作した。
また、本参考例において、ＡＰＥの分解の指標としては、ＴＯＣ（全有機炭素量）を用いた。
【００１１】
あらかじめ、別途培養（ＡＰＥを含む培地で馴養）した混合微生物群の濃縮液を加えて、混合微生物群のタンパク質濃度として３００（マイクログラム／ミリリットル）となるように調製した新鮮培地（表１に示したもの）２０ミリリットルをＬ型試験管に入れ、ｐＨは７．０で一定とし（ＮａＯＨを用いて調整）、それぞれの温度条件（１７℃、２２℃、２４℃、２７℃、３０℃、３４℃、及び３７℃）で培養した。
これらの培養液について経時的に分取し、遠心分離後の上清のＴＯＣを測定して、ＴＯＣの低減量を求めた。分解試験開始後、４時間から２４時間までのＴＯＣの平均低減速度（ｍｇ−ＴＯＣ／リットル／ｈｒ）を混合微生物群のＡＰＥ分解速度とした。なお、本参考例におけるＴＯＣは、使用した培地に含まれるＡＰＥ由来のものである。
【００１２】
得られた測定結果を図１に示す。２７℃でのＡＰＥ分解速度を１として、それぞれの温度条件でのＡＰＥ分解速度を比較、評価したところ、分解温度条件を２４〜３４℃、特に２７〜３０℃近辺とした場合、最もＡＰＥの分解速度が速く、２４℃未満又は３７℃を超えた場合には分解能力が低下することがわかる。
【００１３】
（参考例２）
本参考例においては、微生物として、混合微生物群である活性汚泥を用いた。また、分解対象の界面活性剤としては家庭用洗剤あるいは工業用界面活性剤として使用されているポリエキシエチレンアルキルフェニルエーテル（ＡＰＥ；アルキル基の炭素数：９、付加エチレンオキシドの平均モル数：１０）を用いた。なお、ここでは、微生物の培養は表１に示す高圧滅菌した培地を用いて、無菌的に操作した。
また、本参考例において、ＡＰＥの分解の指標としては、ＴＯＣ（全有機炭素量）を用いた。
【００１４】
表１に示した新鮮培地を、ＮａＯＨを使用してそれぞれのｐＨ条件（５、６、６．５、７、７．５、８、９及び１０）に調製した。これら各ｐＨ条件の新鮮培地に、別途培養した混合微生物群の濃縮液を加えて、混合微生物群のタンパク質濃度として３００（マイクログラム／ミリリットル）となるように調製した。そのうち２００ミリリットルを三角フラスコ（５００ミリリットル容）に入れ温度２７℃、振盪速度１００ｒｐｍで培養した。
これらの培養液について経時的に分取し、遠心分離後の上清のＴＯＣを測定して、ＴＯＣの低減量を求めた。分解試験開始後、４時間から２４時間までのＴＯＣの平均低減速度（ｍｇ−ＴＯＣ／リットル／ｈｒ）を混合微生物群のＡＰＥ分解速度とした。なお、本参考例におけるＴＯＣは、使用した培地に含まれるＡＰＥ由来のものである。
【００１５】
得られた測定結果を図２に示す。ｐＨ７．５におけるＡＰＥ分解速度を１として、それぞれのｐＨ条件でのＡＰＥ分解速度を比較、評価したところ、分解ｐＨ条件を６．５〜８．５、特に７．０〜８．０とした場合が、最もＡＰＥ分解速度が速く、６．５未満又は８．５を超えた場合には急激に分解能力が低下することが分かった。
【００１６】
（参考例３）
本参考例においては、微生物として混合微生物群である活性汚泥を用い、分解対象の界面活性剤としてはポリエキシエチレンアルキルフェニルエーテル（ＡＰＥ；アルキル基の炭素数：９ 付加エチレンオキシドの平均モル数：１０）を用いた。また、ＡＰＥの定量にはテトラチオシアノコバルト（ＩＩ）酸吸光度法（ＣＴＡＳ法）、及びＴＯＣ法によって測定した。このＣＴＡＳ法は、ＡＰＥとテトラチオシアノコバルト（ＩＩ）酸アンモニウムの錯体をベンゼンで抽出する方法で、ＪＩＳ K3363（合成洗剤の生分解度試験方法）に準拠する方法であって、非イオン性の界面活性剤の発泡性の指標として好適な方法である。また、ＴＯＣの除去率をＡＰＥ除去率として、運転性能を評価した。
【００１７】
混合微生物群である活性汚泥を用い、ばっ気槽（２リットル）と沈殿槽（１．６リットル）を有する連続培養装置を使用し、表１に示した組成でｐＨを７．５に調整（ＮａＯＨ使用）した培地を用いて、６０日間のＡＰＥ連続分解試験を行った。前記参考例１及び２の結果に基づいて処理温度を２５℃、ｐＨを７．５とし、通気量は０．１ｖｖｍ（２００ミリリットル／ｍｉｎ）とした。
【００１８】
連続分解試験の結果を図３に示す。分解試験開始時のＡＰＥ容積負荷は、０．００２ｋｇ／ｍ3 ／ｄａｙとし、徐々に容積負荷量を増加させた。試験を開始してから１５日目までは、ばっ気槽の発泡現象が見られることが多かったが、その後、１日当たり平均で０．０４ｋｇ／ｍ3 ／ｄａｙの割合で容積負荷を増加する事に成功し、３０日間で０．１２５ｋｇ／ｍ3 ／ｄａｙの容積負荷を達成した。この間のＣＴＡＳ濃度はほとんど検出限界以下で、ＡＰＥ除去率も８０％付近で安定であった。その後、容積負荷を０．１５ｋｇ／ｍ3 ／ｄａｙまで上昇させたとき（４０日目）、ＣＴＡＳ濃度が上昇し、それに伴って、激しい発泡現象が観察された。その後、容積負荷を０．１２５ｋｇ／ｍ3 ／ｄａｙとして、２週間分解試験を継続したところ、ＣＴＡＳ濃度はほぼ検出限界以下、ＡＰＥ除去率も８０％付近で安定していた。
【００１９】
この結果、６０日間のＡＰＥ連続分解試験において、０．１２５ｋｇ／ｍ3 ／ｄａｙ（培地ＡＰＥ濃度５０ｍｇ／リットル）の容積負荷条件で、安定にＡＰＥを８０％除去することができた。このことは、排水処理系を界面活性剤の分解に適した温度、ｐＨに制御することにより、連続して安定した界面活性剤処理が行えることを示している。なお、本参考例では、ＡＰＥ容積負荷を０．１５ｋｇ／ｍ3 ／ｄａｙにまで増加させたとき、処理能力が低下したが、実際の界面活性剤処理装置においては、排水の流量調整槽を設けて、ＡＰＥ容積負荷を０．１２５ｋｇ／ｍ3 ／ｄａｙに調整することにより、安定した処理性能を得ることができる。
【００２０】
【表１】
0003637183.tif 000002
【００２１】
（実施例１）
本実施例においては、微生物として混合微生物群である活性汚泥を用い、分解対象の界面活性剤としてはポリエキシエチレンアルキルフェニルエーテル（ＡＰＥ；アルキル基の炭素数：９ 付加エチレンオキシドの平均モル数：１０）を用いた。また、反応促進物質としてはＡＰＥのベンゼン環を含む親水性領域の構造類似物質である２−フェノキシエタノールを用いた。
なお、ここでは、微生物の培養は、表２に示す高圧滅菌した培地を用いて、無菌的に操作した。
また、本実施例において、培養液中の全有機炭素量（ＴＯＣ）をＡＰＥ濃度として用い、経時的ＴＯＣ減少量をＡＰＥの減少量とした。
【００２２】
あらかじめ、別途培養した混合微生物群の濃縮液を加えて、混合微生物群のタンパク質濃度として３００（マイクログラム／ミリリットル）となるように調製した新鮮培地（表２に示したもの）２００ミリリットルを三角フラスコ（５００ミリリットル容）に入れ、ＮａＯＨによりｐＨを７．５に調整し、これに分解促進剤として界面活性剤類似物質２−フェノキシエタノールを０．５２ミリグラム／リットル加えて、温度２７℃、振盪速度１００ｒｐｍで１時間振盪培養した。１時間の培養後、それぞれの培養液に界面活性剤を表２に示した分量で加えて、更に２４時間振盪培養した。
【００２３】
この培養液について経時的に分取し、遠心分離後の上清のＴＯＣを測定して、ＴＯＣの低減量を求めた。なお、この例におけるＴＯＣは、使用した培地に含まれるＡＰＥ由来のものである。
また、比較のため、界面活性剤類似物質を添加しない培養液（コントロール）についても試験を行った。以上の結果を図４に示す。
図４から、２−フェノキシエタノールを添加して培養したものは、無添加で培養したコントロールに比較して、ＡＰＥの分解開始時のラグタイムが解消された。また、培養終了時の残存ＴＯＣ濃度も２−フェノキシエタノールを添加して培養したものは、コントロールと比較して低濃度であった。
【００２４】
これらの結果から、２−フェノキシエタノールを添加することによりＡＰＥを添加してから分解開始までの時間が短縮され、分解速度の向上が観察された。また、培養終了時の残存ＴＯＣ濃度もコントロールと比較して低濃度であり、分解効率が向上した。これらのことは添加した２−フェノキシエタノールの影響によって、混合微生物群のＡＰＥ分解能力が促進されたことを示している。
【００２５】
（実施例２）
分解促進剤の２−フェノキシエタノール０．５２ミリグラム／リットルの代わりにＡＰＥのベンゼン環を含む疎水性領域の構造類似物質である３−フェニル−１−プロピオン酸を０．６ミリグラム／リットル添加したほかは実施例１と同様に操作し、ＡＰＥの分解試験を行った。結果を、比較のため界面活性剤類似物質を添加しない培養液（コントロール）についての試験結果と併せて図５に示す。
図５から、３−フェニル−１−プロピオン酸を添加して培養したものは、無添加で培養したコントロールに比較して、ＡＰＥの分解開始時のラグタイムが解消された。また、培養終了時の残存ＴＯＣ濃度も３−フェニル−１−プロピオン酸を添加して培養したものは、コントロールと比較して低濃度であった。
【００２６】
これらの結果から、３−フェニル−１−プロピオン酸を添加することによりＡＰＥを添加してから分解開始までの時間が短縮され、分解速度の向上が観察された。また、培養終了時の残存ＴＯＣ濃度もコントロールと比較して低濃度であり、分解効率が向上した。これらのことは添加した３−フェニル−１−プロピオン酸の影響によって−混合微生物群のＡＰＥ分解能力が促進されたことを示している。
【００２７】
【表２】
0003637183.tif 000003
【００２８】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、微生物を利用してポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル系界面活性剤含有排水を処理する方法において、分解促進剤として分解対象の界面活性剤の構造類似低分子化合物である２−フェノキシエタノール及び／又は３−フェニル−１−プロピオン酸を添加することにより、分解を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  参考例１における、分解温度と界面活性剤の分解速度との関係を示すグラフ。
【図２】  参考例２における、分解ｐＨと界面活性剤の分解速度との関係を示すグラフ。
【図３】  参考例３における、ＡＰＥ連続分解系における処理水のＣＴＡＳ濃度及びＡＰＥ除去率の経時変化を示すグラフ。
【図４】  実施例１における２−フェノキシエタノールを添加した分解系と、添加しなかった分解系の培養中のＴＯＣ濃度の経時的変化を示すグラフ。
【図５】  実施例２における３−フェニル−１−プロピオン酸を添加した分解系と、添加しなかった分解系の培地中のＴＯＣ濃度の経時的変化を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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