(57)【要約】【課題】本発明は、水ガラス廃水を有する粒状活性炭（GAC）上で増殖する好アルカリ/アルカリ耐性微生物によって、いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を生分解する工程を含む、水ガラス廃水を処理するための方法を課題とする。【解決手段】本発明は、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物の収集および水ガラス廃水処理における微生物の使用に関する。事前にいかなるpH調整も行わずに、粒状活性炭上で培養された好アルカリ性/アルカリ耐性微生物で廃水を直接的に処理する。引き続いて、そのpHを低下させることによって、水ガラスを生物処理した水から分離する。または、水と水ガラスは異なる沸点を有するため、水を蒸留することで、水ガラスを生物処理した水から分離する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解する工程を含む、水ガラス廃水を処理するための方法。
【請求項２】
好アルカリ性/アルカリ耐性微生物が活性炭上で培養される、請求項1記載の方法。
【請求項３】
好アルカリ性/アルカリ耐性微生物による処理の後に、水から水ガラスを分離する工程をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項４】
水から水ガラスを分離する工程が、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解される廃水のpHを低下させる工程と、凝固した水ガラスを取り出す工程とを含む、請求項3記載の方法。
【請求項５】
水から水ガラスを分離する工程が、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解される廃水のpHを6〜11の範囲内に調整する工程と、凝固した水ガラスを取り出す工程とを含む、請求項3記載の方法。
【請求項６】
水から水ガラスを分離する工程が、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解される廃水を蒸留して、水および濃縮した水ガラスを取り出す工程を含む、請求項3記載の方法。
【請求項７】
水処理施設から微生物を収集し、水ガラス廃水中で微生物を培養する工程を含む、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物を得るための方法。
【請求項８】
微生物を培養する工程を、ADMIが108を超える水ガラス廃水中で行なう、請求項7記載の方法。
【請求項９】
水ガラスを含有する水のpHを6〜11の範囲内に調整する工程と、凝固した水ガラスを取り出す工程とを含む、水から水ガラスを分離するための方法。
【請求項１０】
水ガラスを含有するバイオ処理した廃水を沸騰させる工程を含む、水から水ガラスを分離する方法。
【請求項１１】
水ガラスおよび再生水ガラスを含む、繊維製品を染色するための組成物。
【請求項１２】
（a）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物を得る工程；
（b）いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解する工程；
（c）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解される該廃水のpHを低下させることによって、水から水ガラスを分離する工程；
（d）凝固した水ガラスおよび水を取り出す工程；
を含む、水ガラス廃水を処理するための方法。
【請求項１３】
好アルカリ性/アルカリ耐性微生物が活性炭上で培養される、請求項12記載の方法。
【請求項１４】
（a）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物を得る工程；
（b）いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解する工程；
（c）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解される該廃水を蒸留することによって、水から水ガラスを分離する工程；
を含む、水ガラス廃水を処理するための方法。
【請求項１５】
好アルカリ性/アルカリ耐性微生物が活性炭上で培養される、請求項14記載の方法。
【請求項１６】
（a）水処理施設から微生物を収集する工程；
（b）ADMIが200〜45,000の範囲の水ガラス廃水中で該微生物を培養する工程；
（c）いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解する工程；
（d）該微生物により生分解される該廃水のpHを低下させることによって、水から水ガラスを分離する工程；
（e）凝固した水ガラスを水から取り出す工程；
を含む、水ガラス廃水を処理するための方法。
【請求項１７】
好アルカリ性/アルカリ耐性微生物が活性炭上で培養される、請求項16記載の方法。
【請求項１８】
（a）水処理施設から微生物を収集する工程；
（b）ADMIが200〜45,000の範囲の水ガラス廃水中で該微生物を培養する工程；
（c）いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解する工程；
（d）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解される該廃水を蒸留することによって、水から水ガラスを分離し、再使用のための濃縮された水ガラスを得る工程；
を含む、水ガラス廃水を処理するための方法。
【請求項１９】
好アルカリ性/アルカリ耐性微生物が活性炭上で培養される、請求項18記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に水ガラス廃水の処理、さらに詳しくは、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物を取得し、かつ、粒状活性炭上で培養した好アルカリ性/アルカリ耐性微生物を使用して、いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を直接的に処理し、続けて水ガラスおよび水の種々の化学的および物理的特性によって水資源から水ガラスを再生することに関する。
【背景技術】
【０００２】
「水ガラス」の定義は、コロイド状シリカ粒子を含有する溶液である。可溶性ケイ酸塩は3つの成分を含有し、全てが消費者の適用において同一の価値を提供する。シリカは全ての可溶性ケイ酸塩の第1の構成要素である。末端使用での適用の実質的に全てにおいて、シリカの化学が利用される。アルカリもまた可溶性ケイ酸塩の鍵となる成分である。アルカリは酸化ナトリウムもしくはカリウムいずれかの形態をとることができ、シリカの溶解性の維持を担う。水は第3の成分である。無水ケイ酸塩製品が入手可能であるが、ほとんどは実質量の水を含有する。ほとんど全ての場合において、シリカの機能を利用するためには水を添加しなければならない。ケイ酸ナトリウムまたは水ガラス（Na2O・XSiO2）はシリカの金属酸化物である。アルカリに対するシリカの重量比（SiO2/Na2O）として定義されるそれらの比率によって、全ての可溶性ケイ酸塩を区別することができる。比率は、製品の物理的および化学的特性を決定する。
【０００３】
ケイ酸ナトリウムまたは水ガラス（Na2O・XSiO2）はアルカリ性である（pH＞11.5）。水ガラス廃水もアルカリ性である（pHは通常11.0を超える）が、水ガラス流出液のpH値は、流出液の水ガラス濃度に従って変化する。繊維製品染色産業からの水ガラス流出液は11.5と高いpH値を有する。一旦水ガラス流出液のpH値が低下すれば、わずかな低下であっても、水ガラス流出液は凝固するか、または固体水ガラスの懸濁液を形成する。本質的には、これらの反応は液体ケイ酸塩溶液の脱安定化に関係する。液体ケイ酸塩のpH値を11未満まで緩和すると、シリカは脱安定化し、そして系は重合するか、またはゲル化する。
【０００４】
慣用的な水ガラス廃水の処理においては、廃水を中性の生物処理池に入れ、凝固させるか、または固体水ガラスの懸濁液とし、有効でない汚泥を形成させ、かつ有効な生物学的汚泥を浄化する。次いで、さらなる物理的および化学的処理により、化学的汚泥および水ガラス汚泥が形成される。汚泥はパイプを塞ぎ、さらなる洗浄および除去の労力を必要としかねない。繊維製品染色産業によって生じる水ガラス流出液を例にとると、1トンの水ガラス廃水は0.3トンの水ガラス汚泥を生じ、これは、現場のパイプを塞ぎ、汚泥の洗浄および除去の問題をもたらし、現場における活性化汚泥および化学的処理の効率をひどく低下させる。
【０００５】
慣用的水ガラス廃水処理から形成される汚泥は、そのような慣用的廃水処理における低効率の原因である。従って、水ガラス廃水処理の改良された方法に対して要望が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を、水ガラス廃水を有する粒状活性炭（GAC）上で増殖する好アルカリ/アルカリ耐性微生物によって生分解する工程を含む、水ガラス廃水を処理するための方法を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
粒状活性炭（GAC）は、水ガラス排水の汚染物を濃縮して、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生物再生するのを助ける。本発明のもう1つの態様において、方法は、GAC上の好アルカリ性/アルカリ耐性微生物による処理の後に水資源から水ガラスを分離する工程をさらに含む。水資源から水ガラスを分離する工程は、粒状活性炭（GAG）上で増殖する好アルカリ性/アルカリ耐性微生物によって生分解した後に廃水のpHを低下させ、凝固した水ガラスを再生する工程を含む。加えて、pHは11未満、または6〜11の範囲内まで低下させることができる。本発明のもう1つの態様において、GAC上の好アルカリ性/アルカリ耐性バイオフィルム（BAC）による処理の後に水資源から水ガラスを分離する工程は、処理した水を蒸留する工程を含む。本発明の好ましい態様によると、蒸留は、7〜12％のNa2O濃度、または再利用市場の要求に応じた任意のNa2O濃度の溶液が得られるように設定することができる。
【０００８】
本発明は、有利には、水処理施設から微生物を収集する工程、および、ADMI値が108〜44,600、pH値が11〜12の水ガラス廃水中で微生物を培養する工程を含む、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物を得るための方法を提供する。
【０００９】
本発明は、さらに、購入した水ガラスおよび再生した水ガラスの混合物を含む、繊維製品を染色するための組成物を提供する。本発明の好ましい態様において、組成物は1：1の比率で水ガラスおよび再生水ガラスを含む。
【００１０】
本発明は、さらに、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物を得る工程、GAC上の好アルカリ性/アルカリ耐性バイオフィルムによって、いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を処理する工程、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物で生分解される廃水のpHを低下させることによって、水から水ガラスを分離する工程、凝固した水ガラスを水から再生する工程を含む、水ガラス廃水を処理するための方法を提供する。
【００１１】
本発明のもう1つの態様は、さらに、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物を得る工程、GAC上の好アルカリ性/アルカリ耐性バイオフィルムによって、いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を処理する工程、GAC上の好アルカリ性/アルカリ耐性バイオフィルムで生分解される廃水を蒸留することによって、水から水ガラスを再生する工程を含む、水ガラス廃水を処理するための方法を提供する。
【００１２】
本発明の好ましい態様において、水ガラス廃水を処理するための方法は、廃水処理施設から微生物を収集する工程、ADMI値が108〜44,600の範囲、pH値が11〜12の水ガラス排水中で微生物を培養する工程、GAC上の好アルカリ性/アルカリ耐性バイオフィルムによって、いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を処理する段階、微生物で生分解される廃水のpHを低下させることによって、水から水ガラスを再生する工程、および、凝固した水ガラスを水から再生する工程を含む。
【００１３】
本発明のもう1つの好ましい態様において、水ガラス廃水を処理するための方法は、水処理施設から微生物を収集する工程、ADMI値が108〜44,600の範囲、pH値が11〜12の水ガラス廃水中で微生物を培養する工程、GAC上の好アルカリ性/アルカリ耐性バイオフィルムによって、いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を処理する工程、および、GAC上の好アルカリ性/アルカリ耐性バイオフィルムで処理した後に廃水を蒸留することによって水資源から水ガラスを分離し、7〜12％のNa2O濃度、または再利用市場の必要性に応じた任意のNa2O濃度の溶液を得る工程を含む。
【００１４】
本発明に係る方法においては、（１）いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解する工程を含む、水ガラス廃水を処理するための方法であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る方法においては、（２）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物が活性炭上で培養される、上記(1)記載の方法であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る方法においては、（３）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物による処理の後に、水から水ガラスを分離する工程をさらに含む、上記(1)記載の方法であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る方法においては、（４）水から水ガラスを分離する工程が、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解される廃水のpHを低下させる工程と、凝固した水ガラスを取り出す工程とを含む、上記(3)記載の方法であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る方法においては、（５）水から水ガラスを分離する工程が、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解される廃水のpHを6〜11の範囲内に調整する工程と、凝固した水ガラスを取り出す工程とを含む、上記(3)記載の方法であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る方法においては、（６）水から水ガラスを分離する工程が、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解される廃水を蒸留して、水および濃縮した水ガラスを取り出す工程を含む、上記(3)記載の方法であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る方法においては、（７）水処理施設から微生物を収集し、水ガラス廃水中で微生物を培養する工程を含む、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物を得るための方法であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る方法においては、（８）微生物を培養する工程を、ADMIが108を超える水ガラス廃水中で行なう、上記(7)記載の方法であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る方法においては、（９）水ガラスを含有する水のpHを6〜11の範囲内に調整する工程と、凝固した水ガラスを取り出す工程とを含む、水から水ガラスを分離するための方法であることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る方法においては、（１０）水ガラスを含有するバイオ処理した廃水を沸騰させる工程を含む、水から水ガラスを分離する方法であることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る組成物においては、（１１）水ガラスおよび再生水ガラスを含む、繊維製品を染色するための組成物であることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る方法においては、（１２）
（a）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物を得る工程；
（b）いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解する工程；
（c）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解される該廃水のpHを低下させることによって、水から水ガラスを分離する工程；
（d）凝固した水ガラスおよび水を取り出す工程；
を含む、水ガラス廃水を処理するための方法であることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明に係る方法においては、（１３）微生物が活性炭上で培養される、上記(12)記載の方法であることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明に係る方法においては、（１４）
（a）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物を得る工程；
（b）いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解する工程；
（c）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解される該廃水を蒸留することによって、水から水ガラスを分離する工程；
を含む、水ガラス廃水を処理するための方法であることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明に係る方法においては、（１５）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物が活性炭上で培養される、上記(14)記載の方法であることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明に係る方法においては、（１６）
（a）水処理施設から微生物を収集する工程；
（b）ADMIが200〜45,000の範囲の水ガラス廃水中で該微生物を培養する工程；
（c）いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解する工程；
（d）該微生物により生分解される該廃水のpHを低下させることによって、水から水ガラスを分離する工程；
（e）凝固した水ガラスを水から取り出す工程；
を含む、水ガラス廃水を処理するための方法であることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明に係る方法においては、（１７）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物が活性炭上で培養される、上記(16)記載の方法であることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明に係る方法においては、（１８）
（a）水処理施設から微生物を収集する工程；
（b）ADMIが200〜45,000の範囲の水ガラス廃水中で該微生物を培養する工程；
（c）いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解する工程；
（d）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物により生分解される該廃水を蒸留することによって、水から水ガラスを分離し、再使用のための濃縮された水ガラスを得る工程；
を含む、水ガラス廃水を処理するための方法であることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明に係る方法においては、（１９）好アルカリ性/アルカリ耐性微生物が活性炭上で培養される、上記(18)記載の方法であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明により、いかなる事前のpH調整も行わない水ガラス廃水を、水ガラス廃水を有する粒状活性炭（GAC）上で増殖する好アルカリ/アルカリ耐性微生物によって生分解する工程を含む、水ガラス廃水を処理するための方法が提供された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明は、水ガラス廃水のアルカリ性BAC処理における好アルカリ性/アルカリ耐性微生物の培養および使用に関する。
【００３５】
本発明は微生物の基本的性質およびその性質の利用に基づく。微生物は種々の様式にて、すなわち、二分裂、胞子形成等にて増殖し、非常に早い速度で、例えば、細菌は9分毎に分裂することができる。増殖速度が早いため、ランダムな突然変異がしばしば起こり、それは、微生物が生き残り、変化し続ける環境に適合するのを助けることに関して十分に重要な役割を果たす。種々に変化し続ける条件下で生存する微生物は、相当の量の微生物を確保することによって収集される。種々の源、すなわち、種々の産業の廃水処理施設から、10,000を超える種々の種および株の微生物が何年もかけて収集される。収集した微生物はアルカリ性の水ガラス廃水中で培養する。天然の淘汰によって、水ガラス廃水のアルカリ性環境下に最も適した微生物が生き残り、増殖する。同様に、異なる特徴を有する水ガラス廃水、すなわち、異なる条件下または異なる施設から生じた廃水、微生物収集物からの異なる微生物であっても、異なる条件下で生存するように適合および/または進化する。微生物の収集物を水ガラス廃水中で培養した後、水ガラス廃水環境下で生き残った微生物を、固体「水ガラス廃水寒天プレート」上に置き、増殖についてチェックする。次いで、好アルカリ性/アルカリ耐性微生物を反応器中の粒状活性炭に固定し、廃水がそれを通って定常速度で流入および流出する。水ガラス廃水は、化学的または生物学的ないかなる事前の調整もせずに、濾過生物処理プロセスによって直接精製される。生物濾過プロセスの後に、生物処理された水のpHを塩基性値未満まで変化させることによって、水ガラスおよび水を生物処理した水から分離することができる。pHが低下すると、水ガラスは凝固するか、または固化する傾向がある。凝固を引き起こすのに必要なpH調整の度合いは、生物処理した水の水ガラス濃度に依存する。通常、一旦pHが6〜11の間の範囲に調整されれば、水ガラスは凝固する。または、水ガラスと水は異なる沸点であるため、生物処理した水を蒸留することによって、水ガラスと水とに分けることもできる。生物処理した水から分離した再生水ガラスは再度使用することができる。経済的観点から、本発明の水処理方法は、年間の稼働費用が慣用的な水処理手法の費用よりもかなり低い点で経費的に有利でもある。大量の化学的処理および洗浄費用を削減でき、1年間で通常生じる慣用的な活性化汚泥処理、化学的処理、および汚泥洗浄の出費を抑えられることから、本発明の新しい工場設備の建設費用は1年で回収することができる。
【実施例】
【００３６】
織物繊維製品染色工場では、染色業務（A工場）および浸漬染色業務（B工場）が連続している。主な製品は純粋な綿19.8％、T/C22％、PET（ナイロンを含む）42％およびテンセル14.2％等を含む。製品の種類分配に基づいて計算した結果、1回の色適合率95％、製品単位当たりの平均水使用量65〜70L/kgが合理的である。
【００３７】
現行の現場での廃水処理は、深活性化（deep activated）汚泥システムおよび化学的凝固システムを使用する。現場の廃水は独立した深活性化汚泥処理のための2つの別々の工場に分けられる（図1参照）：A工場--脱サイジング、マーセル化および水蒸気処理（水ガラス含む）プロセスからの高濃度流出液、B工場--染色廃水および固定廃水からの低COD濃度流出液。さらなる化学的処理のために、生物処理した廃水流出液は一緒に混合される。処理した廃水流出液は約50〜170mg/LのCODを有し、これは、直接排出の許可には到達できないが、さらなる処理を行う産業パークへの排出受領要件に適合する。以下の表1および表2に示した分析結果を参照すると、水ガラスはA工場処理システムにおける廃水処理の効率を落とすため、全効率を低下させないために水ガラス廃水は個々に処理すべきである。現行の生物学的システムはシステムA（A工場）およびシステムB（B工場）として分類される。システムAは60時間と長い水滞留時間を有し、一方、システムBの水滞留時間は13.5時間である。水ガラス廃水を別々の手法で処理し、システムAおよびBを連続させれば、それらの2つのシステムの処理効率はかなり上昇すると思われる。
【００３８】
（表１）  A工場におけるパイプ末端処理から得た現場試料の分析結果（2002/03/05）
2004223512.tif 000002
注：括弧内の値は固体を懸濁せずに測定した値であり、括弧のない値は固体懸濁液で測定した値である。
【００３９】
(表２）  B工場における廃水処理から得た現場試料の分析結果（2002/03/05）
2004223512.tif 000003
【００４０】
水品質の分析方法
COD：標準的方法508C.密閉還流、比色方法を参照。
MLSS：NIEA W210.55Aを参照。
NH4＋：MERCK SQ-118比色計；分析方法番号：14752-方法番号6
PO43-：MERCK SQ-118比色計；分析方法番号：14842-方法番号84
pH：SUNTEX TS-2 pHメーター
BOD：NIEA W510.50Aを参照。
伝導性：NIEA W203.51Bを参照。
VSS：標準方法209D固定および揮発性固体（550℃にて発火）
真の色：NIEA W223.50Bを参照。
OUR（非供給）試験：400mlの水試料を活性化汚泥反応器から採取し、飽和するまで（約5分間）エアレーションし、次いで、BOD瓶に移して酸素摂取速度を測定する。
OUR（供給）試験：活性化汚泥システムに入る一定量の排水をBOD瓶に加え、活性化汚泥反応器から400mlの水試料を採取し、飽和するまで（約5分間）エアレーションし、次いで、水試料をBOD瓶に移して酸素摂取速度を測定する。
【００４１】
水ガラス廃水用の分解微生物の培養およびスクリーニング
種々の源、すなわち、種々の産業の水処理工場から数年以上かけて微生物を収集する。収集した微生物を、108ADMI〜44,600ADMIおよびpH11.5の範囲の水ガラス廃水に直接入れて培養する。水ガラス廃水の分析結果については下記表3を参照のこと。次いで、1.5％のBACTO寒天をpH11.5の水ガラス廃水に加え、オートクレーブ中で滅菌し、50℃まで冷却する。溶液は、層流下、滅菌したペトリ皿に分ける。「廃水寒天プレート」を準備する際、ペトリ皿を2つの群、すなわち、対照群および実験群に分ける。対照ペトリ皿には微生物を移植しないが、実験ペトリ皿にはスクリーニングした微生物を移植する。ペトリ皿を30℃のインキュベーターに入れる。48時間後、対照ペトリ皿は透明なままであるが、実験ペトリ皿は白色の増殖を含む（図2参照）。実験ペトリ皿から寒天の一部を取り出し、滅菌水で洗浄する。洗浄液を1000×顕微鏡下で観察し、多量の微生物を見出す。
【００４２】
（表３）  試料の水ガラス廃水の分析結果
2004223512.tif 000004
注：水ガラス廃水のCOD分析は干渉されるため、水ガラス廃水のCOD値は参照のための記載に過ぎない。
【００４３】
実験室における水ガラス廃水の連続的生物学的処理
水ガラス廃水からスクリーニングした微生物を、担体および汚染物濃縮器として作用する粒状活性炭上で培養する。次いで、培養したBACを2.1リットルの処理反応器に入れる。ここで生物学的活性炭（BAC）は反応器の合計容量の80％を占める。水ガラス廃水においては、反応器へのおよび反応器からの上向き流れを定常としたまま、反応器に入る廃水の分析結果、すなわち、CODおよび真の色の値に応じて滞留時間を柔軟に調整する。基本的原理は、システムを安定に保つことである。10000ADMIよりも大きな真の色を有する水ガラス廃水においては、複数反応器を用いることによって水ガラス廃水を処理する。廃水の色の脱色は反応器と反応器の間で容易に観察される（図7参照）。流入液および流出液のCOD値を測定し、図3に示す。pH 11.5の水環境下では、生物学的活性炭処理（BAC）は、廃水のCOD値を明らかに低下させる。流入液および流出液の真の色を分析し、図4に示す。pH 11.5の水環境下では、生物学的活性炭処理は水をほとんど無色まで脱色することが明らかである。
【００４４】
現場における水ガラス廃水の連続的生物学的活性炭処理
より大きな規模で、水ガラス廃水分解微生物を活性炭上で培養し、次いで、20リットルの4つの処理反応器に入れる。ここで生物学的活性炭は処理反応器の合計容量の90％を占める。水ガラス廃水においては、反応器へのおよび反応器からの流れは定常のままであり、滞留時間は3.9日である。システムが安定化した後、それを実験室から廃水処理現場に移し、同一条件下で稼働させる。流入液および流出液のCOD値および真の色を分析し、以下の表4に示す。pH 11.5の液体環境下では、アルカリ性BAC処理によって水ガラス廃水のCOD値を明らかに90％低下させることができ、排水をほとんど無色にまで脱色させることができる。
【００４５】
（表４）  アルカリ性生物処理によって処理された現場水ガラス流出液の評価結果（20L反応槽）
2004223512.tif 000005
【００４６】
生物処理した水からの水ガラスおよび水資源の分離
引き続いて、水ガラスおよび水が異なる物理的および化学的特性を有するという事実を利用することによって、生物処理した水から水ガラスおよび水資源を分離し、再生する方法を確立する。水とは異なり、水ガラスはより低いpHで迅速に凝固するか、または固化する。従って、pHをより塩基性でない値または中性に調整することによって、水ガラスおよび水は容易に分離される。図5は、水ガラス廃水から水ガラスおよび廃水を分離した結果を示す。図6は、水ガラス廃水がアルカリ性生物処理により、そのCODおよび真の色の値を、各々35mg/Lおよび57ADMIまで低下させた後に、水源から水ガラスを分離した結果を示す。この場合、生物処理した水のpH値は8に調整される。水から水ガラスを分離するのに用いるもう1つの方法は、水ガラスと水が異なる沸点を有するという事実を利用することである。水ガラス廃水はまずアルカリ性生物処理により、そのCODおよび真の色の値を、各々50mg/Lおよび60ADMI未満まで低下させる。次いで、生物処理した水ガラス廃水を蒸留することによって水ガラスを水から分離する（水ガラスと水は異なる沸点を有する）。異なる濃度の再生水ガラス流出液の物理的および化学的特性を分析する（図5参照）。生物処理した流出液を蒸留して82.5％の水を除去すると、Na2Oパーセンテージは染色に必要とされる濃縮水ガラスNa2Oパーセンテージに近似する。染色における再生水ガラスを用いた試験では、同一濃度の比率が適用される。
【００４７】
（表５）  アルカリ性生物処理によって処理し、次いで濃縮した水ガラス流出液の物理的および化学的特性についての評価
2004223512.tif 000006
【００４８】
染色プロセスにおける再生水ガラスの使用
水ガラスは染色プロセスおよび他の用法において再使用するために再生することができる。水ガラス廃水はまずアルカリ性BAC生物処理を受け、次いで、そのpHを中性に調整する。中性にpHを調整すると、水ガラスは固化し、水は除去される。固化した水ガラスは、耐水性建築用添加物等のように、多くの方法において再使用することができる。または、異なる沸点を用いて水から分離した水ガラスは染色プロセスで再使用される。その結果を図8および図9に示す。正規の再生でない水ガラスを用いた染色結果と比較した場合、両者はいくらかの着色を示す。しかしながら、再生水ガラスおよび正規の水ガラスを染色用に1：1の比率で混合すると、許容される結果となり、正規のまたは再生でない水ガラスを用いた結果に近くなる。
【００４９】
アルカリ性生物処理施設の経済的効果
250CMD水ガラス廃水の廃水排出を伴う短繊維布製品の染色を例にとると、アルカリ性BAC生物処理施設の建設費用は2500万の新台湾（NT）ドルと計算され、年間稼働費用は30万NTドルと計算される。しかしながら、2544万NTドル/年（表6参照）かかる、水ガラス廃水を処理するための慣用的廃水処理の稼働費用と比較した場合、2514万NTドルが年間の正味の利益（節減費の合計-稼働費用）として節約される。従って、アルカリ性BAC生物処理施設の建設費用は、初年度で回収できると見積もられる（表6参照）。
【００５０】
（表６）  水ガラス廃水を処理するための特別生物処理施設の経済的効果についての評価
単位：NTドル
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注：1.外部委託汚泥処理費用は1,200ドル/トンに基づいて計算される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】現場廃水処理プロセスの流れ図である。
【図２】右は「水ガラス廃水寒天プレート、pH 11.5」上で増殖した分解性微生物の培養およびスクリーニング結果を示し、左は接種なしの「水ガラス廃水寒天プレート、pH 11.5」を示す。
【図３】水ガラス廃水のCOD値を低下させる、アルカリ性BAC処理効率の評価の結果を示す。
【図４】水ガラス廃水のADMI値を減少させる、アルカリ性BAC処理効率の評価の結果を示す。
【図５】水ガラス廃水からの廃水および水ガラスの分離を示す。
【図６】水ガラス廃水をアルカリ性BAC精製した後に得た再生水ガラスを示す。
【図７】アルカリ性BAC精製を受ける種々の段階における水ガラス廃水の色の比較を示す。
【図８】染色プロセス（青色）における、生物学的に精製した水ガラス廃水から得た再生水ガラスを用いての結果を示す。
【図９】染色プロセス（赤色）における、生物学的に精製した水ガラス廃水から得た再生水ガラスを用いての結果を示す。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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