(57)【要約】【課題】  バチルス属細菌を発芽、増殖させるための培養槽が不要であると共に、バチルス属細菌を発芽、増殖させるための特別な栄養源を添加しなくとも、サポニンとバチルス属細菌との相乗効果により、排水処理設備に能力以上の負荷が掛かった場合であっても、また、微生物にとっての難分解性物質や毒性物質が流入した場合であっても、安定した処理水を得ることのできる排水の処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】  排水を生物学的に処理するにあたり、その処理工程中においてサポニン及びバチルス属細菌を添加することを特徴とする排水の処理方法を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水を生物学的に処理するにあたり、その処理工程中においてサポニン及びバチルス属細菌を添加することを特徴とする排水の処理方法。
【請求項２】
排水量に対して、サポニンの添加量が０．１〜１０ｍｇ／Ｌであり、且つ、バチルス属細菌の添加量が１×１０４〜１×１０９個／Ｌである請求項１記載の排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水の処理方法に関し、詳しくは特に活性汚泥法などの生物学的排水処理法において、種々の要因による処理水質の悪化時に速やかに処理水質を改善し、良好な処理水を得ることのできる排水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水等の有機性排水の処理は、現在、主に活性汚泥法などの生物学的処理法によって行われている。これは、生物学的処理法、特に活性汚泥法は、大量の排水を比較的短期間で処理することができ、また、コントロールが比較的容易であるためである。
活性汚泥法による排水処理においては、処理すべき流入排水を原排水調整槽（最初沈殿池）に受け入れて水量調整や濃度調整を行った後、これを曝気槽に送り、曝気槽で好気的条件下にて微生物処理を行ってＢＯＤ成分を好気的に酸化・分解し、次いで沈殿槽（最終沈殿池）に送り、沈殿槽で浄化水と活性汚泥（フロック）とに分離し、上層の浄化水は処理水として外部に取り出す一方、活性汚泥は必要な微生物濃度を維持するために曝気槽に返送され、一部は余剰汚泥として系外に取り出される。
【０００３】
しかしながら、活性汚泥法のような生物学的処理は、微生物の酵素作用によって有機物を分解するものであることから、排水量が処理装置の処理能力をオーバーしてしまったり、排水中の有機物濃度が処理装置の処理能力をオーバーしてしまったりするという問題がある。また、微生物によっては分解し難い難分解物質等が存在するという問題もある。即ち、排水中に、砂糖やデンプンなどの難分解高分子や、人工の化学物質（例えば、石油製品、無機化合物、合成高分子等）など、微生物によっては分解しがたい難分解物質や毒性物質を含む場合である。
【０００４】
前者の問題については、処理装置の容量を増やすことによって解決しうるとはいうものの、工業排水に関しては敷地が限られており、処理装置の容量を増やすことは実際上難しい。
そこで、これを解消するため、接触曝気法や高速酸化法など、高濃度の有機排水を効率よく処理する方法が提案されているが、これらの方法を採用するにあたっては設備費が嵩んでしまったり、改良工事中における排水の処理といった問題があり、実現はなかなか困難である。
【０００５】
一方、後者の問題については、排水を希釈したり、時間をかけて処理したり、さらには微生物を馴致させて次第に処理能力を高めるといった方法が採られているものの、予想以上の難分解物質が含まれている場合には、結局処理しきれないことになる。
【０００６】
それでも処理装置の処理能力と排水中のＢＯＤ成分濃度等とのバランスが何とかとれていれば、生物学的処理は一応順調に行われる。
しかしながら、例えばＢＯＤ成分濃度やその成分変化、排水量の増大、毒性物質の流入等といった原因により、一旦両者のバランスが崩れてしまうと、分解処理が充分に行われずに処理水中のＢＯＤ成分やＣＯＤ成分などが増えてしまったり、或いは汚泥が流出してしまったりするという問題が生じる。
このような汚泥の流出に対処するために、無機系や高分子系の凝集剤を投入することも一部では行われているが、凝集剤を投入すると返送汚泥中に凝集剤が混入してしまい、これが微生物の発育を阻害することから生物学的処理はますます不充分なものとなり、悪循環に陥ることとなる。
【０００７】
そこで、このような問題を解決する手段として、サポニンを排水中に投入する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
このようにサポニンを排水に対して添加すると、微生物、特に排水処理に好適な微生物群の増加と溶存酸素の増大が見られ、微生物の活動を活発化させる。その結果、活性汚泥の処理能力が向上し、発生汚泥（ＭＬＳＳ）が減少し、処理水質が安定する等の効果が得られる。
しかしながら、サポニンを投入しても上記した如き効果が得られない場合がある。活性汚泥を構成する微生物にとっての毒性物質が流入した場合や、界面活性剤工場などにおけるケミカル排水や砂糖や澱粉を含む排水などのように微生物にとっての難分解性物質を含む場合である。このような場合、サポニンを通常の５〜１０倍の濃度で投入することで若干の効果は認められるものの、コストがかかり過ぎ、好ましくない。
【０００８】
また、前記したような問題を解決するため、バチルス属細菌を排水中に添加することが提案されており（例えば、特許文献４、５、６参照）、これにより排水処理の高効率化、余剰汚泥の減少、バルキング防止等の効果が得られるとされている
しかしながら、この場合には、バチルス属細菌を発芽、増殖させるための培養槽が必要であり、既存の排水処理設備に対して、大きな設備改造をせずに適用することは困難である。また、バチルス属細菌を優先的に増殖させるためには、珪藻土、硫酸マグネシウム、大豆、アミノ酸、ポリペプチド、糖質等の栄養源の添加が必要であり、栄養源の添加コストも問題であった。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６１−１１８１８９号公報
【特許文献２】特開昭６５−４２７９５号公報
【特許文献３】特開平３−１２２９５号公報
【特許文献４】特開２００１−１６２２９７号公報
【特許文献５】特開２００２−１２６７８６号公報
【特許文献６】特開２００２−２６３６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記した従来の問題点を悉く解消し、バチルス属細菌を発芽、増殖させるための培養槽が不要であると共に、バチルス属細菌を発芽、増殖させるための特別な栄養源を添加しなくとも、サポニンとバチルス属細菌との相乗効果により、排水処理設備に能力以上の負荷が掛かった場合であっても、また、微生物にとっての難分解性物質や毒性物質が流入した場合であっても、安定した処理水を得ることのできる排水の処理方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、上記した従来の問題点を解決するため鋭意検討を重ねた結果、排水を生物学的に処理するにあたり、その処理工程中にサポニン及びバチルス属細菌の両方を添加することで、排水量に対する夫々の添加量を低く抑えても、排水処理に用いる微生物の活動を活発化させ、排水処理設備の処理能力が向上し、能力以上の負荷が掛かった場合でも、また、難分解性物質や毒性物質が流入した場合でも、安定した処理水を得ることができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、請求項１に係る本発明は、排水を生物学的に処理するにあたり、その処理工程中においてサポニン及びバチルス属細菌を添加することを特徴とする排水の処理方法を提供するものである。
また、請求項２に係る本発明は、排水量に対して、サポニンの添加量が０．１〜１０ｍｇ／Ｌであり、且つ、バチルス属細菌の添加量が１×１０４〜１×１０９個／Ｌである請求項１記載の排水の処理方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、排水量の増加があった場合又は排水中のＢＯＤ成分の濃度の増加により生物処理設備の能力以上の負荷が掛かった場合であっても、また、難分解性物質や毒性物質が流入した場合であっても、安定した処理水を得ることができる。
即ち、本発明によれば、排水を生物学的に処理するにあたり、その処理工程中においてサポニン及びバチルス属細菌の両方を添加することで、排水量に対する夫々の添加量を低く抑えても、排水処理に用いる微生物の活動を活発化させ、排水処理設備の処理能力が向上し、能力以上の負荷が掛かった場合でも、また、難分解性物質や毒性物質が流入した場合でも、安定した処理水を得ることができる
本発明によれば、サポニンやバチルス属細菌を各々単独で使用した場合と比較して、少量の添加でも、処理水水質を飛躍的に改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
請求項１に係る本発明は、排水の処理方法に関し、排水を生物学的に処理するにあたり、その処理工程中においてサポニン及びバチルス属細菌を添加することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明においては、生活排水、工業排水など種々の有機排水を処理することができるが、特に微生物にとっての難分解性物質や毒性物質が含まれる有機排水について効果が発揮される。
【００１６】
本発明を適用することができる排水の処理方法としては、微生物により生物学的に排水を処理する方法であって、標準活性汚泥法をはじめ、酸素活性汚泥法，回分式活性汚泥法，循環式硝化脱窒法などの活性汚泥変法、さらにはこのような活性汚泥法以外に、他の生物学的排水処理法、例えば散水ろ床法や接触酸化法にも同様に適用することができる。
活性汚泥法に適用した場合の本発明の処理フローの１例を図１に示す。図１中、符号１は原排水調整槽、符号２は曝気槽、符号３は沈殿槽である。
【００１７】
本発明においてはサポニンを用いる。
ここでサポニン（saponin）とは、植物に分布する配糖体の一群であって、セッケンのように著しく泡立つコロイド水溶液を作るものの総称である。多くの植物から見出されている。
本発明においては、用いるサポニンの種類は特に限定されないが、植物体中の含有量が多く、またその植物が大量に存在し安定して入手でき、コストや安定供給といった点からみて優れることから、ユッカ、なぎいかだ、大豆、砂糖大根等から得られるサポニンやキラヤサポニンなどが好ましい。
これらの中でも特に、米国南西部、メキシコの砂漠地帯で産出されるユッカ（yucca）から圧搾抽出したサポニンが好適である。
【００１８】
本発明で用いるサポニンは、植物体から圧搾抽出した抽出液（溶媒を含む）をそのまま用いてもよく、或いはそれを精製したものであってもよい。抽出の方法は通常の方法でよく、必要に応じて圧搾した後、エタノール等の低級アルコール等で抽出することができる。更に、抽出液や精製物を粉状、顆粒状、錠剤等に製剤化したもの（サポニン製剤）も用いられる。このようなサポニン製剤としては、サポニンを含有するものであればよく、必要に応じて、サポニンの他に賦形剤など、他の成分を含むもの（サポニン含有剤）であってもよい。
上記した米国南西部、メキシコの砂漠地帯で産出されるユッカ（yucca）を圧搾抽出精製したサポニン（サポニン含有剤）として、具体的には、日之出産業株式会社製のサポニン含有製剤（商品名：エルビックＳ100）を挙げることができる。
【００１９】
なお、サポニンの添加量は、処理する排水中のＢＯＤ成分濃度等によっても異なるが、排水量に対して、精製物換算で、通常は０．１〜１０ｍｇ／Ｌ、好ましくは０．２〜５ｍｇ／Ｌ、より好ましくは０．３〜３ｍｇ／Ｌである。
サポニンの添加量が少な過ぎると、処理水の水質（ＢＯＤ、ＣＯＤ）を改善することができない。一方、サポニンの添加量が１０ｍｇ／Ｌを超えたとしても、添加量に見合うだけの水質改善効果が得られず、更に曝気槽が発泡するため好ましくない。
【００２０】
サポニンの添加は、処理工程中のいずれかにおいて行えばよい。活性汚泥法に適用した場合は、サポニンは通常、原排水調整槽又は曝気槽に添加されるが、活性汚泥を構成する微生物にサポニンが直接接触できることから、曝気槽に注入するのがより好ましい。図１には、サポニンを後記するバチルス属細菌と共に曝気槽２に注入している模様が示されている。
また、サポニンの添加は、連続的又は間欠的に注入する方法を採ることができる。
【００２１】
次に、本発明においてバチルス属細菌とは、バチルス属（Bacillus sp.）に属する細菌であれば特に限定されず、例えばバチルス・ズブチルス（B. subtilis）、バチルス・メガテリウム（B. megaterium）、バチルス・ポリミキサ（B. polymixa）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、バチルス属細菌の添加量は、排水量に対して、通常、１×１０４〜１×１０９個／Ｌであるが、１×１０４〜１×１０６個／Ｌ程度と少なくても充分な効果がある。
バチルス属細菌の添加も、処理工程中のいずれかにおいて行えばよい。バチルス属細菌の添加は、通常、サポニンと同一の場所に行うが、必要に応じて両者の添加場所が異なっていても何ら問題はない。
また、バチルス属細菌は、そのまま用いることもできるが、予め少量の処理対象の排水等に添加して２４時間程度培養、増殖させたものを用いても良い。
【００２２】
上記したサポニンとバチルス属細菌とは、夫々を別々に添加してもよいし、同時に添加してもよく、さらには必要に応じて両者を混合し、一剤化したものを添加しても良い。
【００２３】
本発明においては、排水を生物学的に処理するにあたり、その処理工程中において上記した如きサポニン及びバチルス属細菌を添加することによって、排水を効果的に処理することができる。
排水処理の条件は、通常の条件に従って行えばよい。
【実施例】
【００２４】
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００２５】
実施例１（高負荷排水での添加効果の比較）
図１に示す活性汚泥処理装置を用い、曝気槽２にサポニン（サポニン含有剤）及びバチルス属細菌（バチルス属細菌剤）を表１、２に示す量添加して、排水の処理を行った。
処理水の水質の測定結果を表１、２に示す。
排水の処理条件は以下のとおりである。
【００２６】
１）曝気槽の容積：３０Ｌ
２）排水中のＭＬＳＳ：４０００〜５０００ｍｇ／Ｌ（乳業工場汚泥を所定濃度になるよう希釈した。）
３）ＢＯＤ容積負荷：１．２ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／日（なお、一般的な活性汚泥法では０．８ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／日が上限とされており、高負荷排水である。）
４）通水量：３０Ｌ／日
５）原水：牛乳をつくば市水で１００倍程度に希釈調整したものを使用した（ＢＯＤ：１２００ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ：７００ｍｇ／Ｌ）。
６）サポニン：日之出産業（株）製のサポニン含有製剤（商品名：エルビックＳ100）
７）バチルス属細菌剤：
Ａ…バチルス・ズブチルスＩＡＭ１１４５
Ｂ…バチルス・メガテリウムＩＡＭ１１６６
Ｃ…エルビックＢＺ（日之出産業（株）製、バチルス・ズブチルスの類縁菌３種の混合体）
８）放流基準：ＢＯＤ＜３０ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ＜３０ｍｇ／Ｌ
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【００２９】
表１、２によれば、上記したような高負荷排水の場合、サポニンを単独で添加したとしても、或いは、バチルス属細菌を単独で添加したとしても、充分に処理水中のＢＯＤ、ＣＯＤを軽減させることができないが、本発明のように、サポニン及びバチルス属細菌を併用添加することによって、排水を効果的に処理することができ、その結果、放流基準を満たすまでに処理水中のＢＯＤ、ＣＯＤを軽減させることができることが分かる。
特に、バチルス属細菌は、それ単独の場合には、一般に１×１０７個／Ｌ程度添加されるが、本発明のようにサポニン及びバチルス属細菌を併用添加した場合には、１×１０５個／Ｌという少ない添加量によっても、充分に処理水中のＢＯＤ、ＣＯＤを軽減させることができることが分かる。
【００３０】
実施例２（ショックロードの回復試験）
食品製造系統の洗浄排水等のようにｐＨの極端に低い排水の曝気槽への流入を想定した、ショックロードの回復試験を行った。
具体的には、硫酸で曝気槽ｐＨを４になるように調整し、１時間放置後中和させた活性汚泥を用い、且つ、図１に示す活性汚泥処理装置により、曝気槽２にサポニン（サポニン含有剤）とバチルス属細菌（バチルス属細菌剤）との混合物を以下に示す量添加して、試験排水の処理を行い、処理水の水質を経時的に調査した。
結果を図２、図３に示す。図２は、処理水ＢＯＤの経時変化を示すグラフであり、図３は、処理水ＣＯＤの経時変化を示すグラフである。
排水の処理条件は以下のとおりである。
【００３１】
１）曝気槽の容積：３０Ｌ
２）試験排水中のＭＬＳＳ：４０００〜５０００ｍｇ／Ｌ（乳業工場汚泥を所定濃度になるよう希釈した。）
３）容積負荷：０．８ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／日
４）原水：牛乳をつくば市水で１５０倍程度に希釈調整したものを使用した（ＢＯＤ：８００ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ：４８０ｍｇ／Ｌ）。
５）通水量：３０Ｌ／日
６）サポニン（サポニン含有剤）とバチルス属細菌（バチルス属細菌剤）との混合物：
日之出産業（株）製のサポニン含有製剤（商品名：エルビックＳ100）と日之出産業（株）製のバチルス属細菌剤（エルビックＢＺ）との混合物であって、曝気槽への添加量が、前者はサポニンが０．３ｍｇ／Ｌとなるよう、後者はバチルス属細菌濃度が１×１０５個／Ｌとなるように混合したものを用いた。
７）放流基準：ＢＯＤ＜３０ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ＜３０ｍｇ／Ｌ
【００３２】
図２及び３によれば、無添加の場合と比べて、本発明のようにサポニン及びバチルス属細菌を併用添加した場合には、処理水ＢＯＤ、処理水ＣＯＤ共に大幅に悪化することなく、ショックロード以前の水質に回復するまでの日数も大幅に短縮（１７日→９日）されていることが分かる。
【００３３】
実施例３（実機での試験）
乳業工場において実機での試験を行った。夏場に向かい製造量が増え、排水量・負荷も増加している状況下において、過剰負荷と負荷変動（設計値の１．４〜５倍）により処理水質が悪化していたので、試験途中から、原排水量に対し、サポニンとバチルス属細菌との混合物（本発明）を曝気槽前段へ、１回／日の割合で一括投入添加した。
なお、サポニンとバチルス属細菌との混合物（本発明）の添加量は試験の経過に連れて、図４に示すように増やした。
【００３４】
具体的には、試験を開始してから１４日経過後からサポニンとバチルス属細菌との混合物（本発明）の投入を開始し、まず試験を開始してから１４日目より１７日目までは、日之出産業（株）製のサポニン含有製剤（商品名：エルビックＳ100）と日之出産業（株）製のバチルス属細菌剤（エルビックＢＺ）との混合物を、前者をサポニンが０．１ｍｇ／Ｌとなるよう、後者をバチルス属細菌濃度が５×１０５個／Ｌとなるよう投入添加した。次いで、試験を開始してから４２日目より５１日目までは、添加量を増やし、サポニン含有製剤（商品名：エルビックＳ100）とバチルス属細菌剤（エルビックＢＺ）との混合物を、前者をサポニンが５ｍｇ／Ｌとなるよう、後者をバチルス属細菌濃度が１×１０６個／Ｌとなるよう投入添加した。
【００３５】
その結果、図４に示されるように、添加前には平均ＣＯＤ４０ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ１８ｍｇ／Ｌであったのが、添加して４日間の平均ＣＯＤが２１ｍｇ／Ｌ（４８％改善）、同じくＢＯＤが４ｍｇ／Ｌ（７８％改善）と大幅に改善された。
さらに、添加量を増やすことにより、平均ＣＯＤが１４ｍｇ／Ｌ（６５％改善）、平均ＢＯＤが１ｍｇ／Ｌ（９４％改善）と、より一層水質が改善された。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】活性汚泥法に適用した場合の本発明の処理フローの１例を示す図面である。
【図２】実施例２における処理水ＢＯＤの経時変化を示すグラフである。
【図３】実施例２における処理水ＣＯＤの経時変化を示すグラフである。
【図４】実施例３における処理水ＢＯＤと処理水ＣＯＤの経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１  原排水調整槽
２  曝気槽
３  沈殿槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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