(57)【要約】【課題】  畜産関係施設や食品製造関係施設から排出される色素成分や臭気成分を含んだ汚水を、構造の単純な装置でもって経済的に、しかも簡単な操作でもって短時間内に確実に、高度に浄化処理することが出来るようにする。【解決手段】  ポリグルタミン酸架橋物を主体とする生分解性の凝集剤を被処理汚水内へ混合して固形物を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程からの凝集物を含む汚水を濾過して液分を取り出す固液分離工程とから成る汚水浄化処理を、連続して複数回繰り返す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリグルタミン酸架橋物を主体とする生分解性の凝集剤を被処理汚水内へ混合して固形物を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程からの凝集物を含む汚水を濾過して液分を取り出す固液分離工程とから成る汚水浄化処理を、連続して複数回繰り返すことにより汚水内の色素成分を除去することを特徴とする色素成分を含有する汚水の浄化処理方法。
【請求項２】
汚水浄化処理の繰り返し回数を４〜６回とするようにした請求項１に記載の色素成分を含有する汚水の浄化処理方法。
【請求項３】
第１回目の汚水浄化処理に於いては原汚水１ｌに対して２０００〜３０００ｍｇの生分解性凝集剤を混合すると共に、各固液分離工程を濾紙による濾過処理とするようにした請求項１に記載の色素成分を含有する汚水の浄化処理方法。
【請求項４】
複数回の汚水浄化処理に於いて混合する生分解性凝集剤の総量を、原汚水１ｌに対して４０００〜７０００ｍｇとするようにした請求項１に記載の色素成分を含有する汚水の浄化処理方法。
【請求項５】
複数回の汚水浄化処理の夫々において混合する生分解性凝集剤の量を、第１回の汚水浄化処理における混合量から順に少なくするようにした請求項１に記載の色素成分を含有する汚水の浄化処理方法。
【請求項６】
各汚水浄化処理において、汚水内の色素成分と共に臭気成分や各種汚濁物質を併せて除去することを特徴とする請求項１に記載の色素成分を含有する汚水の浄化処理方法。
【請求項７】
原汚水１トンに対する複数回の汚水浄化処理を、総計６０分〜９０分の時間内で実施するようにした請求項１に記載の汚水の浄化処理方法。
【請求項８】
原汚水を養豚施設からの廃水とした請求項１に記載の色素成分を含有する汚水の浄化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、主として畜産関係施設や食品関係施設から排出された色素成分を含有する汚水を、ポリグルタミン酸架橋物を主体とする生分解性凝集剤（日本ポリグル株式会社製造・販売、製品名ＰＧα２１Ｃａ）を用いて浄化処理する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境汚染の防止や汚染された地球環境の回復が人類社会の重要な課題となっており、その中でも、特に水環境の回復及び改善は、優先的に解決されるべき問題となっている。
一方、これ等の問題に対応するために、各種の技術やシステムの開発が行われており、その中でも、生活排水や産業排水による河川や沼湖の汚染を防止するため、高能率の排水処理装置の開発や処理薬剤の採用による汚染源そのものの減量が、広く押し進められている。
【０００３】
ところで、所謂生活排水や一般的な産業排水に関する処理技術は、様々な問題点が残されていると言うものの、今日では既に完成された段階に至っている。
しかし、畜産関係施設や食品関係施設等から排出される汚水には、色素成分や臭気成分等の所謂難分解性物質が多量に含まれており、排水中に残留する色素成分等による環境汚損が社会問題となっている。
【０００４】
勿論、上記色素成分や臭気成分等の難分解性物質を含有する汚水の処理についても、多くの開発が行われており、例えば、イ．生物処理方式とオゾン処理方式とを組み合せ、高濃度オゾンガスを処理排水中へ吹き込むことにより、色素物質を直接的に分解して汚水の脱色、浄化を図るようにした技術（例えば特開２００１−３２１７８９号）、ロ．凝集剤による排水の固液分離（沈澱分離）と、分離処理した汚水のオゾン等による酸化処理と、酸化処理した汚水の塩基処理による脱色とを組み合せ、色素成分等の難分解性物質を分解除去するようにした技術（例えば特開２００４−２７６０２１号）、及びニ．色素腐朽菌や糸状菌当の株菌を用いて難分解性物質を炭酸ガスと易分解性物質にまで分解する処理工程と、膜濾過処理工程等とを組み合せ、汚水の脱色を可能とした技術（例えば特開２００３−１２６８８３号）等が開発されている。
【０００５】
しかし、前記イ．及びロ．に記載の汚水処理技術では、オゾン発生装置や酸素供給装置を必要とするために処理装置の構成が複雑となり、設備費やランニングコストの引下げが図れないと云う難点がある。
また、前記ハ．の方式にあっては、株菌の活性度が気象条件等に応じて大きく変化すると共に、汚水処理に要する時間が長くなり、結果として設備の大型化を招いたり、汚水の処理レベルが安定し難いと云う問題がある。
更に、従前の凝集沈澱処理を組み合せたこの種の汚水の脱水処理技術では、凝集剤としてアルミニウム系凝集剤やポリアクリルアミド等の合成高分子凝集剤が主に用いられているため、環境に対する安全性（２次汚染）の点に問題を残す結果になっている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２１７８９号
【特許文献２】特開２００４−２７６０２１号
【特許文献３】特開２００３−１２６８８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従前の畜産関係施設や食品関係施設等から排出される着色成分や臭気成分を多量に含有する排出汚水の浄化処理における上述の如き問題、即ちイ．浄化処理装置の構造が複雑化して設備費の引下げが図れないうえ、運転費の引下げも図り難いこと、ロ．浄化処理に長時間を必要とするうえ、容易に高度な浄化が出来ないこと等の問題を解決せんとするものであり、より小型の設備でもって簡単且つ短時間内に、しかも高度に色素成分等を含む汚水を浄化できるようにした色素成分を含有する汚水の浄化処理方法を提供することを、発明の主たるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者は、人畜に全く無害な生分解性の凝集剤である日本ポリグル株式会社製の商品名ＰＧα２１Ｃａを用いて、畜産施設からの廃水（養豚場からの排水）の凝集沈澱試験を実施する過程に於いて、凝集沈澱操作による固液分離を、同一の試験用汚水サンプルに対して複数回繰り返すことにより、分離された固形物の色彩が濃い茶褐色から薄い灰色に順次変化して行くと云う事象を知得した。
即ち、この分離固形物の色彩が順次変化して行くと云うことは、凝集剤ＰＧの２１Ｃａが凝集作用の他に色素成分の吸着作用を同時に果していると云うことであり、このＰＧα２１Ｃａの有する色素成分の吸着性能を最大限に生かす処理条件（例えば、凝集剤の１回当りの搬入量や投入間隔時間及び攪拌混合時間等）を見出すことにより、生分解性凝集剤であるＰＧα２１Ｃａを用いた凝集沈澱処理を複数回繰り返すだけで、汚水内の有機物及び無機物のみならず、難分解性物質の一つである色素成分や臭気成分を高能率でしかも安価に吸着除去できることを予見した。
【０００９】
本願発明は、発明者の前記固形物が順次変色して行くと云う事象の知得と、これに基づく予見に基づいて創作されたおのであり、請求項１の発明は、ポリグルタミン酸架橋物を主体とする生分解性の凝集剤を被処理汚水内へ混合して固形物を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程からの凝集物を含む汚水を濾過して液分を取り出す固液分離工程とから成る汚水浄化処理を、連続して複数回繰り返すことにより汚水内の色素成分を除去することを発明の基本構成とするものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、汚水浄化処理の繰り返し回数を４〜６回とするようにしたものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、第１回目の汚水浄化処理に於いては、原汚水１ｌに対して２０００〜３０００ｍｇの生分解性凝集剤を混合すると共に、各固液分離工程を濾紙による濾過処理とするようにしたものである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、複数回の汚水浄化処理に於いて混合する生分解性凝集剤の総量を、原汚水１ｌに対して４０００〜７０００ｍｇとするようにしたものである。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、複数回の汚水浄化処理の夫々において混合する生分解性凝集剤の量を、第１回の汚水浄化処理における混合量から順に少なくするようにしたものである。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、各汚水浄化処理において、汚水内の色素成分と共に臭気成分や各種汚濁物質を併せて除去することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、原汚水１トンに対する複数回の汚水浄化処理を、総計６０分〜９０分の時間内で実施するようにしたものである。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１の発明において、原汚水を養豚施設からの廃水としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、原汚水内へ所定量の生分解性凝集剤を混合して攪拌すると共に、浮遊物や汚水中の固形分を凝集せしめた原汚水を濾過装置により固液分離せしめると云う単純な汚水浄化操作を複数回（望ましくは４〜６回）連続して繰り返すだけで、難分解性物質である原汚水内の色素成分をほぼ完全に除去することができ、従前のオゾン発生装置等を用いる汚水浄化処理方式に比較して、設備費や運転費等の大幅な削減が可能となる。
【００１８】
また、本発明で使用する凝集剤は、生分解性であって極めて安全性が高いだけでなく、一旦凝集物が形成されると、再度この凝集物を汚水内へ分散させても容易に且つ確実に再凝集すると云う従前の凝集剤に見られない凝集特性を具備するものであり、固液分離工程における濾過処理等が極めて容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る色素を含有する汚水の浄化処理方法の実施に使用する処理装置の系統図である。図２は、本発明に係る色素成分を含有する汚水の浄化処理方法の実施説明図である。
尚、図２では、５段（５回）の汚水浄化処理を連続的に行うことを説明するために、５基の夫々独立した汚水浄化処理装置Ａ1〜Ａ5を使用するものとしているが、現実の汚水処理装置にあっては、図１に示すように１基の汚水浄化処理装置Ａを用いて、複数回の浄化処理を繰り返すものである。即ち、第2回目以降の浄化処理にあっては、畜舎Ｄからの汚水Ｗ1の流入をバルブＶ1の操作によって止めると共に、濾過装置Ｃからの液分Ｗ3を凝集装置Ｂへ点線の循環ライン６を通して必要な処理回数だけ戻す構成となっている。
【００２０】
図１及び図２において、Ａは汚水処理装置、Ｂは凝集装置、Ｃは濾過装置（濾紙型）、Ｄは養豚舎、Ｖ1〜Ｖ5はバルブ、Ｗ1は原汚水、Ｗ2は凝集処理済み汚水、Ｗ3は分離済み液分、Ｗ4は凝集固形物、Ｗ0は処理水、Ｐはポンプ、１は凝集剤タンク、２は凝集剤、３は攪拌羽根、４はモータ、５は濾過紙、６は循環ラインである。
【００２１】
本発明の実施に使用する汚水処理装置Ａは凝集装置Ｂと濾過装置Ｃとから形成されており、また、凝集装置Ｂには、凝集剤１を充填した凝集剤タンク２と攪拌羽根３とが備えられている。
【００２２】
前記凝集剤タンク２内には所定量のポリグルタミン酸架橋物を主体とする生分解性の凝集剤２が貯留されており、供給量調整バルブＶ4の開度調整により、凝集装置Ｂの本体タンク内へ所定量の凝集剤２が供給されて行く。
尚、本発明においては、前記凝集剤２として本件出願人が開発して実用に供している商品名ＰＧα２１Ｃａと呼ばれる粉体状凝集剤が使用されている。当該凝集剤２は、公知の図５・（ａ）に示した構造式を有するポリグルタミン酸を出発物質として、これに架橋処理を施すことにより製造をしたγ−ポリグルタミン酸架橋物（ＰＧα２１）を主体とする新規な自然分解性の物質であり、図５・（ｂ）のような構造式であらわされるものである。
【００２３】
即ち、当該凝集用薬剤２は、γ−ポリグルタミン酸架橋物（ＰＧα２１）＝１４％、Ｃ＝０．５％、Ｏ＝４５％、Ｎａ＝８％、Ａｌ＝０．５％。Ｓｉ＝１２％、Ｃｌ０．４、Ｃａ＝１５％、Ｋ＝０．１％、Ｆｅ＝１５％の成分構成（ｗｔ％）を有する物質であり、前記凝集剤２内のＯ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｓｉ等は通常２ＣａＳＯ4・Ｈ2Ｏ、ＮａＣＯ3・Ｈ2Ｏ、ＮａＳＯ4、ＭｇＳＯ4・６Ｈ2Ｏ、Ａｌ2（ＳＯ4）・１８Ｈ2Ｏ等の化学構造式で表される物質の型で、当該凝集剤２内に含まれている。
【００２４】
前記濾過装置Ｃは所謂濾過紙５を用いた型式の濾過装置であるが、使用する濾過装置は如何なる型式の装置であっても良いことは勿論である。
【００２５】
次に、原汚水Ｗ1の浄化処理について説明をする。図１及び図２を参照して、先ず、養豚舎Ｄからの原汚水Ｗ1は、沈澱槽（図示省略）を経て凝集装置Ｂの本体タンク内へ所定量だけ導入される。
又、本体タンク７内へは凝集剤タンク１から所定量の凝集剤２が投入され、約３〜５分間原汚水Ｗ1に攪拌混合される。尚、第１段目の浄化処理における凝集剤２の混合量は原汚水Ｗ１の１ｌ（１リッタ）に対して２０００〜３０００ｍｇ（ミリグラム）に選定されている。
【００２６】
本体タンク７内で所定量の凝集剤２を攪拌混合することにより、原汚水Ｗ1の汚濁物質等は凝集され、約１〜２ｔｏｎ程度の原汚水Ｗ1の場合には、攪拌混合後５〜１０分間静置することにより凝集物は液分と分離された状態となり、大きな塊状の凝集物は本体タンク７の底部に沈澱する。
【００２７】
引き続き本体タンク７内から凝集剤２を攪拌混合した後の汚水Ｗ2を引き抜き、これを濾過装置Ｃの本体タンク８内へ供給することにより、汚水Ｗ2を濾過紙５によって濾過する。
当該濾過処理により汚水Ｗ2内の固体分と液体分とが分離され、分離された液体Ｗ3は、循環ライン６を通して空にされた凝集装置Ｂの本体タンク７内へ戻され、ここから第２段目の汚水浄化処理が行われる。
尚、前記濾過処理に要する時間は、汚水量Ｗ2が１〜２ｔｏｎの場合には、通常１０〜１５分程度であり、浄化処理段数が増すにつれて、濾過処理に必要とする時間は短くなって行く。
【００２８】
本発明に於いては、上述の如き浄化処理を４〜７段（回）に亘って連続的に繰り返すことにより、後述する如き高度な浄化処理が行われる。
【００２９】
図２は、合計５段の汚水浄化処理工程を展開的に図示したものであり、第２段の汚水浄化処理Ａ2に於いては、処理汚水Ｗ3の１リットルに対して約１０００〜１５００ｍｇの凝集剤２を、また、第３段の汚水浄化処理Ａ3では、処理汚水Ｗ4の１リットルに対して８００〜１０００ｍｇの凝集剤２を、更に、第４段の汚水浄化処理Ａ4では、処理汚水Ｗ5の１リットルに対して約４００〜６００ｍｇの凝集剤２を、第５段の汚水浄化処理Ａ5では処理汚水Ｗ6の１リットルに対して約２００〜２５０ｍｇの凝集剤２を夫々混合攪拌するようにしており、凝集剤２の混合量は処理回数が増すほど少なくするようにしており、５段処理に於ける凝集剤２の総混合量は、４０００〜７０００ｍｇ／ｌの範囲である。また、処理段数（回数）が増すほど、浄化処理に必要とする時間も短くなり、約１トンの原汚水Ｗ1５段処理に必要とする総時間は約６０〜９０分位となる。
【００３０】
表１は、養豚廃水を原汚水Ｗ1とし、当該原汚水Ｗ1に対して５段階（５回）の汚水浄化処理を繰り返し行うようにした浄化処理試験の結果を示すものである。
尚、当該試験に於いては、総量５０００ｍｇ／ｌ（第１回処理２０００ｍｇ／ｌ、第２回処理１２００ｍｇ／ｌ、第３回処理８００ｍｇ／ｌ、第４回処理６００ｍｇ／ｌ、第５回処理４００ｍｇ／ｌ）の凝集剤２を使用している。
また、色度は、株式会社井内盛栄堂の紫外可視分光光度計（sefi IUV-1240）を用いて測定したものであり、更に、濁度は、笠原理化工業株式会社社製の濁度計（型式：TR-55）を用いて測定したものである。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１の結果からも明らかなように、本発明の汚水浄化処理方法によれば、全ての測定項目の濃度が原汚水に比較して低下していることが判る。特に濁度は、水質基準値以下まで低下することが判明した。
また、浄化処理の途中でＮａＯＨによるｐＨ調整（ｐＨ＝１２）を行ったが、グルタミン酸架橋物（ＰＧα２１Ｃａ）を主体とする凝集剤による凝集処理により、再びｐＨ調整を行うことなしに処理水Ｗｏは中性に戻った。
【００３３】
尚、表１に記載の原汚水Ｗ1（養豚廃水）は、図３に示す如く濃い茶褐色を呈する状態のものであったが、これを本発明の浄化処理方法によって浄化処理（５段階（５回）処理）することにより、原汚水Ｗ1、内の色素成分が完全に吸着除去されることになり、その結果、図４に示すような清水に近い状態の処理水ＷOとすることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、畜産関係施設や食品関係施設からの廃水のみならず、あらゆる排出源からの色素成分を含む廃水の浄化処理に適用することが可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る色素成分を含有する汚水の浄化処理方法の実施に使用する汚水処理装置の系統図である。
【図２】本発明の色素成分を含有する汚水の浄化処理方法（５段階処理）を展開して示した説明図である。
【図３】透明容器内に入れた原汚水Ｗ1の写真である。
【図４】透明容器内に入れた５段階処理を施したあとの処理水Ｗ0の写真である。
【図５】（ａ）はポリグルタミン酸の構造式を、また、（ｂ）はγ−ポリグルタミン酸架橋物の構造式を表すものである。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ（Ａ1〜Ａ5）は汚水処理装置
Ｂ（Ｂ1〜Ｂ5）は凝集装置
Ｃ（Ｃ1〜Ｃ5）は濾過装置
Ｄは養豚舎
Ｖ1〜Ｖ5はバルブ
Ｗ1は原汚水
Ｗ2は凝集処理済み汚水
Ｗ3〜Ｗ6は分離済み液分
Ｗ7は凝集固形物
Ｗ0は処理水
Ｐはポンプ
１は凝集剤タンク
２は凝集剤
３は攪拌羽根
４はモータ
５は濾過紙
６は循環ライン
７、８は本体タンク
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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