(57)【要約】【課題】  向上した結果をもたらす排水処理方法を提供する。【解決手段】  排水処理方法は、微生物による排水処理方法であって、ムクロジからの抽出成分またはサイカチからの抽出成分の少なくとも１種の植物からの抽出成分を含有する処理剤の存在下で、排水を処理することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物による排水処理方法であって、ムクロジからの抽出成分および／またはサイカチからの抽出成分を含有する処理剤の存在下で、排水を処理することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
排水処理は、接触濾材に付着した生物膜を用いて実施する請求項１に記載の排水処理方法。
【請求項３】
処理剤は、ムクロジおよび／またはサイカチを抽出することによって得られる液体状成分である請求項１または２に記載の排水処理方法。
【請求項４】
処理剤は、ムクロジおよび／またはサイカチを抽出することによって得られる液体状成分を乾燥工程で固体状にしたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の排水処理方法。
【請求項５】
処理すべき排水を曝気槽に供給し、前記曝気槽内の散気装置の酸素供給能力を向上させる方法であって、前記排水にムクロジからの抽出成分および／またはサイカチからの抽出成分を含有する処理剤を存在させることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厨房排水、食品加工工場等から含油排水、含澱粉排水または合併槽排水、下水等の高濃度で油分および／またはＳＳ分を含む排水を、好ましくはそのまま、即ち、排水中に含まれる油分および／またはＳＳ分を予め部分的に除去することなく処理する、排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物処理法は、排水の微生物による処理法の一種であり、槽や塔内に収納した担体としての接触濾材表面に微生物を付着させ、この微生物によって排水中の有機物を分解する処理方法である。好ましい態様では、微生物をいわゆる生物膜と呼ばれる形態で接触濾材に付着させ、この場合、生物膜処理方法とも呼ばれる。生物膜処理法には、接触曝気、回転接触曝気、散水濾床等の方法がある。この中で広く用いられているのは、接触曝気法であり、この場合、曝気槽内に接触濾材（例えばプラスチック製の板、紐等の形態の部材）を固定し、その表面に微生物を例えば膜状に付着させて用いる。別の態様では、比較的小さい接触濾材を浮遊させ、槽の下方から曝気することによって微生物が付着した接触濾材を撹拌して用いる。
【０００３】
接触曝気法により排水を処理する場合、排水中に油分が多く含まれていると、接触濾材やその表面上に付着している生物膜に油分が付着してその活動を妨げる。具体的には、水や空気の微生物へのアクセスを油分が遮断することになり、処理不能となる危険がある。ＳＳ分が多い場合も、ＳＳ分が接触濾材や生物膜の表面に付着し、同様に水や空気のアクセスを遮断して処理不能となり得る。このような問題は、接触曝気法に限らず接触濾材に付着した微生物を用いる排水処理の場合に、共通して発生する問題である。尚、接触曝気法の場合は、微生物の活発な活動を助けるために大量の酸素を必要とし、また、多くの動力を消費する。
【０００４】
そこで、接触濾材による生物膜処理に先立って、排水中の油分および／またはＳＳ分の含有量を低下させるために前処理が行なわれている。その低下の程度は、接触曝気法の場合はノルマルヘキサン抽出物として２０ｐｐｍが上限とされる。このような油分および／またはＳＳ分の除去は、殆どが加圧浮上によって行われている。
【０００５】
この加圧浮上処理は、多量の凝集剤を必要とし、また、加圧空気の導入に多くの動力費も要する。加えて、曝気された空気が悪臭を周辺雰囲気中に発散する。更に分離した油分が腐敗して悪臭を放ち、また、そのような油分の処理に手間がかかる等、種々の問題がある。
【０００６】
加圧浮上の更なる問題点は、油分および／またはＳＳ分を十分に除去できないことである。従来から、長時間曝気したり、大量の凝集剤を投入してできるだけ低下させるようにしているが、ノルマルヘキサン抽出物として３０ｐｐｍ以下にすることは容易でないと言われている。従って、その後の生物膜処理において、接触濾材が油分および／またはＳＳ分に覆われたり、接触濾材へのアクセスが閉塞したりして処理不能に陥ることが多い。そのような場合には接触濾材を除去する以外に対策がない。
【０００７】
このような問題点を解決するために、サポニン含有剤と共に排水を接触濾材槽に供給して生物（即ち、いわゆる微生物）によって油分および／またはＳＳ分を分解することが提案されている（下記特許文献１参照）。サポニン含有剤を使用することによって、油分および／またはＳＳ分を除去する前処理を実施することなく、排水処理が可能となると言われている。ここで、使用できると開示されているサポニンは、キラヤサポニンやユッカ、なぎいかだ、大豆、砂糖大根から得られるサポニンであるが、実施例において実際に使用されているサポニンはキラヤサポニンのみである。
【０００８】
【特許文献１】日本国特許第３７５２６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このようにキラヤサポニンを使用することによって、前処理すること無く排水を処理することが可能となると言われている。しかしながら、そのような排水処理は必ずしも満足できるものではなく、更に、向上した結果をもたらす排水処理方法を提供することが望まれている。そこで、本発明が解決使用とする課題は、一層改善された、生物膜による排水処理を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題について、発明者が鋭意検討を重ねた結果、ムクロジからの抽出成分および／またはサイカチからの抽出成分を含有する処理剤は、排水処理すべき排水中において微生物、好ましくは生物膜として用いる微生物への酸素供給能力を向上させる効果を奏すること及び曝気槽内の散気装置の酸素供給能力を向上させる効果を奏することを見出した。そして、このような効果は排水処理方法に特に有用であることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
このムクロジからの抽出成分または、サイカチからの抽出成分の少なくとも１種類の植物からの抽出成分を含有する処理剤を使用することによって、油分および／またはＳＳ分を除去する前処理を実施することなく、排水処理が可能となる。
なお、ムクロジからの抽出成分または、サイカチからの抽出成分は、自然由来の界面活性効果を有するサポニンが含有されているため、接触濾材槽に供給することで排水中の溶存酸素濃度を上昇させることが可能であり、油分の分解も可能である。
【００１２】
第１の要旨において、本発明は、微生物、例えば生物膜による排水処理方法であって、ムクロジからの抽出成分および／またはサイカチからの抽出成分を含有する処理剤の存在下で、排水を処理することを特徴とする排水処理方法を提供する。微生物による処理は、いわゆる生物膜を有する接触濾材によって行うのが特に好ましい。本発明の特に好ましい排水処理方法では、生物による排水処理方法であって、ムクロジ由来サポニンおよびサイカチ由来サポニンの少なくとも１種のサポニンを含有する抽出成分を含んで成る処理剤の存在下、排水を処理する。
【００１３】
第２の要旨において、本発明は、処理すべき排水中における微生物への酸素供給能力を向上させる方法であって、排水中にムクロジからの抽出成分および／またはサイカチからの抽出成分を存在させることを特徴とする方法を提供する。上述の処理剤を排水に加えることによって、ムクロジからの抽出成分または、サイカチからの抽出成分（例えば、サポニン）を存在させることができる。換言すれば、本発明は、ムクロジ由来サポニンおよびサイカチ由来サポニンの少なくとも１種のサポニンを含んで成る排水中における酸素供給能力向上剤を提供する。
【００１４】
本発明の排水処理方法を主として本発明を説明するが、そのような説明は、適用可能な場合、本発明の酸素供給能力を向上させる方法および酸素供給能力向上剤にも、同様に当て嵌まる。
【００１５】
本発明において、サポニンを含有する処理剤とは、上記ムクロジからの抽出成分および／またはサイカチからの抽出成分を含んで成ればよく、上記抽出成分を溶解させるか、あるいは均一に分散させて含む媒体、例えば水および／または低級アルコール（例えばエタノール）であってよい。そのような媒体（例えば水および／または低級アルコール）は、本発明の排水処理方法に悪影響を与えない限り、他の成分を含んでいてもよい。サポニンを含有する処理剤としては、例えばムクロジ、サイカチ、例えばその果実、樹皮、種子、樹液等を抽出剤、例えば上記媒体（例えば水）によって抽出することによって得られる抽出液をそのまま使用できる。また、抽出液を、必要に応じて濃縮及び濃縮乾燥または希釈して、粉末処理剤または液体状成分の処理剤として使用できる。勿論、抽出液を処理して単離したサポニン自体を処理剤として、そのまま、あるいは適当な媒体に溶解または分散させて使用することもできる。
【００１６】
サポニンを含有する処理剤の存在下とは、処理すべき排水中に処理剤が含まれていればよく、例えば、処理すべき排水に処理剤を予め混合しておいても、それに加えて／あるいその代わりに処理を開始した排水に処理剤を混合してもよい。
【００１７】
本発明の排水処理方法において、微生物とは、排水処理の分野では周知であり、排水中に含まれている油分および／またはＳＳ分の分解に適応した微生物および／または原生動物を意味し、一般的には担体としての接触濾材に付着したいわゆる生物膜として使用される。従って、本発明の排水処理方法においても、排水中の油分および／またはＳＳ分が分解される。通常、自然環境において接触濾材を用いて排水処理を開始すると、自然にそのような微生物が接触濾材に付着して増殖してコロニーを形成し、生物膜の形態に成長する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明において、処理剤を用いて上記特定のサポニンを排水中に存在させることによって、排水中における酸素供給能力が向上する。従って、排水中の油分および／またはＳＳ分を分解できる微生物が排水中に存在する場合、微生物への酸素供給能力が向上し、それによって、分解が促進され、そのような微生物を用いる排水処理方法が改善される。
【００１９】
具体的には、キラヤサポニンと比較した場合、ムクロジまたはサイカチなる植物体から得られる抽出成分（サポニン）は約１０％高い酸素供給能力を示す。従って、本発明の排水処理方法では、散気装置のブロワーの番手（羽根の大きさ）や、モーター（動力源）を小さくすることができるため、省エネルギー化が図れる。さらに、ブロワーのイニシャルコスト及びランニングコストも低く抑えることも可能である。また、油脂分解能力も１０％の向上が図れる。
【００２０】
更に、排水中にムクロジまたはサイカチなる植物体から得られる抽出成分（サポニン）を存在させた場合の方が、キラヤサポニン存在下よりも排水の臭気が減少させることができる。これは排水中の微生物の活性がキラヤサポニン存在下よりも高く、例えばバチルス菌のような微生物の活性により、臭気成分（メタンガスや硫化水素ガス）を分解することができるからであると考えられる。
【発明を実施する形態】
【００２１】
本発明において、排水とは、油分および／またはＳＳ分を含む水、または水を主成分とする液体（従って、他の成分も含んでよい水性液体）である。通常、生活排水、産業または工業排水等がそのような排水に含まれ、微生物を用いて処理する被処理水である。本発明では、特に油分を多く含む排水を主たる対象とする。例えば、外食産業、食品加工工場等の排水であり、家庭からの雑排水も対象である。
【００２２】
排水が含む油分とは、排水中に含まれる成分であって、ノルマルヘキサンによって抽出される物質（いわゆる「ノルヘキ成分」）のことを言う。排水処理後の排水中のノルヘキ成分に関する水質基準は数ｐｐｍといわれているが、食品加工工場や外食産業からの排水中にはノルヘキ成分が６００〜７００ｐｐｍも含まれていることがある。また、油分は比較的少ないが、ＳＳ分が多く含まれる排水、例えば製麺工場等からの澱粉が多く含まれる排水、油分もＳＳ分も共に多く含まれる排水も本発明の好適な処理対象となる。このような排水を自然環境にて処理すると、次第に排水中または接触濾材の表面に微生物のコロニーができ、有機物質を効率良く処理するようになる。
【００２３】
本発明の排水処理方法において、排水の処理には、酸素の存在下で微生物によって油分および／またはＳＳ分を分解する方法を用いるのが特に好ましい。具体的には、好気性条件下で処理を実施する。好気性条件の処理の例としては、活性汚泥法および生物膜法を挙げることができる。後者の場合、固定床方式で実施してもよく、その場合、接触曝気法、散水濾床法、生物濾過法等を採用でき、別の態様では、流動床方式で実施してもよい。
【００２４】
例えば、接触曝気法では、排水を収容した曝気槽としての容器の下方および／または側方から酸素を含む気体、例えば空気を供給してエアレーションする。例えば、曝気槽の中に鉱物、プラスチック、木材その他の板状や紐状、粒状等などの生物膜の担体としての接触濾材を設置し、その中に排水を供給する。
【００２５】
例えば流動床方式を採用する場合、生物膜の浮遊性担体としてプラスチック微小容器、コルク、発砲スチロール、活性炭、バーミキュライト等でできた微小片、パルプ屑、籾殻、おがくず等（これらを総称して「微小片」とも呼ぶ）を曝気槽で流動させて用いるが、これらが曝気で攪拌される。また、このような微小片等を充填した槽に、上方から排水を散布するのが散水濾床法である。
【００２６】
本発明において用いる特定のサポニンは、既知のサポニンの内、ムクロジまたはサイカチなる植物体から得られる、例えば水、低級アルコール（例えばエタノール）、または水性媒体（例えば水と低級アルコールの混合物）等の抽出溶媒を用いて抽出することによって得ることができる。尚、ムクロジ由来サポニンは、エンメイヒサポニンとも呼ばれている。このような抽出は、一般的に知られた抽出方法で実施してよく、種々のサポニンを得るに際して使用されており、周知である。このように抽出することによって得られる抽出液を本発明の処理剤として使用できる。即ち、植物体から抽出したサポニンを含む抽出液を処理剤として排水処理にそのまま用いてもよい。
【００２７】
別の態様では、そのような抽出液を精製したもの自体を処理剤として使用してもよい。更に、精製物や抽出液を更に処理して粉状、顆粒状、又は錠剤に加工したサポニンを使用できる。この場合、排水処理方法に適用するに際して、必要に応じて、水、排水等に溶解させて本発明の処理剤を調製して使用できる。
【００２８】
尚、本発明に於いて用いる処理剤は、特定のサポニン自体であってもよく、あるいはそのようなサポニンを溶解状態および／または分散状態で含み、処理すべき排水に溶解するか、あるいは均一に分散できるものであってもよい。後者の場合、その形態は特に限定されるものではなく、具体的には、特定のサポニンを含む、水溶液または水分散液、アルコール溶液またはアルコール分散液（アルコール中にサポニンが分散した状態）、水性溶液または水性分散液（水性とは、水および他の媒体（例えばアルコール）を含むものを意味する）し、その中にサポニンが溶解または分散した状態）であってよい。
【００２９】
本発明において、特定のサポニンが排水中に存在する量は、処理すべき排水が含む油分および／またはＳＳ分の量に応じて選択できる。一般的には、処理開始前の時点で排水を基準として、特定のサポニンが好ましくは１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ、より好ましくは２ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ、特に好ましくは５ｐｐｍ〜２０ｐｐｍである。
【００３０】
例えば０．０１ｐｐｍ〜１ｐｐｍの低濃度や、５０ｐｐｍを超える濃度で排水中に存在するように処理剤の添加および排水の量を調節することにより散気装置の酸素供給能力を高めることができる。尚、このような範囲内においてサポニンの濃度が一定であっても、あるいは変化してもよい。理由として排水濃度は曝気槽での滞留時間により変化するからである。
【００３１】
このようなサポニン濃度を適用できる排水は、好ましくは０．０５〜１．５Ｋｇ／ｍ３／日、より好ましくは０．０５〜０．７Ｋｇ／ｍ３／日の油分容積負荷のものである。
【００３２】
バッチ式で排水処理する場合は、未処理排水および処理剤を上述のような濃度範囲となるようにこれらを処理槽に供給するか、あるいは上述のような濃度となるように予め混合した、未処理排水および処理剤の混合物を処理槽に供給する。連続的に処理する場合、未処理排水および処理剤を混合したとしたら上述のような濃度となるように、これらを連続的に処理槽に供給する。尚、排水および処理剤の少なくとも一方を間欠的に処理槽に添加するセミバッチ方式で実施してもよい。
【００３３】
本発明の処理方法は、予めの処理を全くしていない排水に適用でき、この場合、１次処理と言える。但し、必要に応じて、例えばスクリーンによって夾雑物を除去したり、あるいは／それに加えて、油分および／またはＳＳ分を予備的に除去してもよい。例えば加圧浮上分離によって予備的に除去してよい。また、本発明は、排水の生物学的処理工程として２次処理にでも、あるいは３次処理にでも使用できるものである。
【００３４】
より具体的には、本発明の処理方法を図１に示すフローシートの排水処理プロセスに適用できる。発生源１０からの原排水１は、原排水槽１２に供給され、その後、夾雑物を除去するためにスクリーン１４に通す。その透過液を、必要に応じて、ｐＨ調節槽１８にてｐＨ調節した後、排水２８として接触曝気槽２０に送られて生物膜によって処理される。処理された排水は沈降槽２２に供給され、そこで、汚泥等の固形分を除去した後、必要に応じて消毒槽２４で消毒処理された後、一般排水２６に放流される。
【００３５】
本発明の排水処理方法は、接触曝気槽２０に供給される排水２８に処理剤を供給するか、それに加えて、あるいはその代わりに接触曝気槽２０に処理剤を、上述のサポニン濃度となるように供給して排水を処理するのが好ましい。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
本発明の排水処理方法の性能を評価するために、排水中に特定のサポニンを存在させた場合の総括酸素移動容量係数を測定した。この測定に際しては、「下水試験方法１９９７年版上巻」（日本下水道協会出版、平成９年８月２５日発行）、第１１節  総括酸素移動容量係数の説明（第２７５〜２７７頁）を参照した。
【００３７】
排水の代わりに水道水を使用した。また、特定のサポニンとしてムクロジ由来サポニン、即ち、エンメイヒサポニンを用いた。
【００３８】
亜硫酸ナトリウムを水道水に溶解して、水道水中の溶存酸素濃度をゼロにした水道水を得、これにエンメイヒサポニンが５ｐｐｍの量で存在するようにエンメイヒサポニンを加えた。その後、エアレーションを行い、水道水中の溶存酸素濃度（Ｃ）を測定した。その結果を図２に示す。図２では、飽和溶存酸素濃度（Ｃｓ）と溶存酸素濃度（Ｃ）との差（Ｃｓ−Ｃ）を縦軸に、経過時間（ｈｒ）を横軸にプロットしている。尚、エンメイヒサポニンについては「ムクロジ」と書いている。
【００３９】
また、比較のために、水道水にサポニンを添加することなくエアレーションを継続し、その場合の溶存酸素濃度を測定した。加えて、エンメイヒサポニンに代えてキラヤサポニンを同じ濃度で加えた場合についても、溶存酸素濃度を測定した。これらの結果も併せて図２に示す。キラヤサポニンについては「キラヤ」と書いている。
【００４０】
この結果から明らかなように、エンメイヒサポニンは、他の場合と比較して大きい総括酸素移動容量係数を示す。尚、総括酸素移動容量係数は、図示したグラフを直線で近似した場合の直線の勾配（ＫＬａ値）として評価できる。具体的には、キラヤサポニンと比較すると、ムクロジから得られる抽出成分（サポニン）は約１０％も酸素供給能力高いことを意味する。
【００４１】
（実施例２）
エンメイヒサポニンに代えて、サイカチ由来サポニン（株式会社エコソリューションネット製、商品名：ＥＳＷ−１、Ｃ３０Ｈ４８Ｏ４およびＣ３１Ｈ５０Ｏ４の混合物）を水中５ｐｐｍの濃度となるように使用した以外は、実施例１と同様に溶存酸素濃度を測定した。また、比較のため、キラヤサポニンを加えた場合、および何も添加しない場合についても測定した。その結果を図３に示す。実施例１の場合と同様に、サイカチ由来サポニンは、他の場合と比較して大きい総括酸素移動容量係数を示す。サイカチ由来のサポニンについては「サイカチ」と書いている。具体的には、キラヤサポニンと比較すると、サイカチから得られる抽出成分（サポニン）は約１０％も酸素供給能力高いことを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の処理方法を使用する排水処理プロセスのフローシートを示す。
【図２】実施例１において測定した総括酸素移動容量係数の測定結果を示す。
【図３】実施例２において測定した総括酸素移動容量係数の測定結果を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１…原排水、１０…発生源、１２…原水槽、１４…スクリーン、１６…ｐＨ調節槽、
１８…ｐＨ調節槽、２０…接触曝気槽、２２…沈降槽、２４…消毒槽、
２６…一般排水、２８…排水。
【図１】
2008221179.tif 000002
【図２】
2008221179.tif 000003
【図３】
2008221179.tif 000004