(57)【要約】【課題】廃液の温度変化に影響を受けないで自動車用冷却水廃液を処理する。【解決手段】エンジン用冷却水廃液の処理に適した微生物群を固定した合成高分子からなる担体を具備し好気的に廃液を処理する反応槽１０内に、杉チップ層１１を備える。ここで反応槽１０内の反応液を一定に保温する手段を具備するとよい。反応槽１０には機能性セラミックと接触させた塩素消毒後の処理水が返流するとよい。尚、反応槽１０における担体量は少なくとも反応槽１０の有効容量の０．２５％、また反応槽１０における杉チップ量は少なくとも反応槽１０の有効容量の３０％、さらに反応槽１０における曝気量は少なくとも毎分当り反応槽１０の有効容量の６０体積％に設定するとよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン用冷却水廃液を反応槽内にて好気的雰囲気のもと当該廃液の処理に適した微生物群を固定した合成高分子からなる担体と共に杉チップ層と接触することを特徴とする廃液処理方法。
【請求項２】
前記廃液を一定温度のもとで処理することを特徴とする請求項１記載の廃液処理方法。
【請求項３】
機能性セラミックと接触させた塩素消毒後の処理水を前記廃液処理に供することを特徴とする請求項１または２記載の廃液処理方法。
【請求項４】
担体量を少なくとも反応槽の有効容量の０．２５体積％としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の廃液処理方法。
【請求項５】
杉チップ量を少なくとも反応槽の有効容量の３０体積％としたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の廃液処理方法。
【請求項６】
廃液処理における曝気量を少なくとも毎分当り反応槽有効容量の６０体積％としたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の廃液処理方法。
【請求項７】
エンジン用冷却水廃液の処理に適した微生物群を固定する合成高分子からなる担体を具備し好気的に廃液を処理する反応槽内に杉チップ層を備えたことを特徴とする廃液処理装置。
【請求項８】
前記反応槽内の反応液を一定に保温する手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の廃液処理装置。
【請求項９】
前記反応槽には機能性セラミックと接触させた塩素消毒後の処理水が返流されることを特徴とする請求項７または８項記載の廃液処理装置。
【請求項１０】
前記反応槽における担体量を少なくとも反応槽の有効容量の０．２５体積％としたことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の廃液処理装置。
【請求項１１】
前記反応槽における杉チップ量を少なくとも反応槽の有効容量の３０体積％としたことを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の廃液処理装置。
【請求項１２】
前記反応槽における曝気量を少なくとも毎分当り反応槽有効容量の６０体積％としたことを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載の廃液処理装置。
【請求項１３】
前記杉チップ層は網目球体状の収納部材に杉チップを充填してなる杉チップボールを備えたことを特徴とする請求項７から１２のいずれか１項に記載の廃液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のエンジン用冷却水廃液を微生物群によって生物学的に処理する方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ＬＬＣ（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）は、廃車処理時の事前抜き取り部品に指定される等、その処理方法が問題となりつつある。ＬＬＣの主成分は、エチレングリコールであり、この物質自体に廃棄基準等の規制は現在ないが、ＬＬＣを排水中に放流するとＣＯＤ（化学的酸素要求量）またはＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が水質汚濁防止法に定められた規制値を上回る恐れがある。
【０００３】
ＬＬＣの処理方法としては、廃ＬＬＣを抜き取り後、濃縮しておき燃焼させ、エネルギーとして回収する方法が既にあり、そのための装置も開発されている。
【０００４】
しかし、この方法は濃縮したＬＬＣを回収する必要があり、また燃焼という行為も将来様々な問題をはらんでいることが予想される。
【０００５】
そこで、この廃液を安価に処理するために、当該廃液に適した微生物群（例えばシュードモナス・プチダに属する微生物群）を固定した合成高分子（例えばポリビニールアルコール等）からなる担体を用いた廃液処理方法（特許文献１及び２）が提案されている。
【０００６】
特許文献１（特開平１１−２６２３８５号）に示された廃液処理方法は、包括固定法を採用し、合成高分子で包括固定した前記微生物群を有する処理槽内に廃液を導入して空気曝気している。
【０００７】
特許文献２（特開２００３−１２９１号）に示された廃液処理方法は、前記微生物群を固定化した合成高分子からなる担体を流動可能に充填した処理槽内に廃液を導入して空気曝気している。尚、前記微生物群の固定は結合固定化法や包括固定法等を採用している。
【特許文献１】特開平１１−２６２３８５号公報（段落番号（００３９）及び図７）
【特許文献２】特開２００３−１２９１号公報（段落番号（００３１）、図１及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、合成高分子からなる担体のみによる廃液処理方法は、廃液の温度変化に対する耐環境性に乏しいので、図１２に示された所定の温度における水質（ＣＯＤMn，図においてはＣＯＤと記載。）の経時的変化のように、特定の温度条件のもと（例えば水温３０℃付近）でしか廃液処理の効果が得られない。また、かかる廃液処理の場合、処理過程で汚泥が発生し、これが水質悪化例えば処理水透視度の低下や処理水色相の悪化の原因となる。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、廃液の温度変化の影響を受けることなくエンジン冷却水廃液の処理が行なえる廃液方法及びその装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明の廃液処理方法は、エンジン冷却水廃液を、好気的雰囲気のもとで前記廃液の処理に適した微生物群を固定した合成高分子からなる担体と共に、杉チップ層と接触することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の廃液処理装置は、自動車冷却水廃液の処理に適した微生物群を固定した合成高分子からなる担体を具備し好気的に廃液を処理する反応槽内に杉チップ層を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の廃液処理方法及びその装置によれば、エンジン冷却水廃液処理に適した微生物群が担持してある合成高分子からなる担体に杉チップ層を併用させて処理を行なうことで水温変化特に１０〜３５℃の領域における耐環境性と処理能力が向上する。この際、担体で増殖した微生物は杉チップの維管束に固着するので、処理過程における汚泥の発生は抑制できる。前記微生物群としては、例えばシュードモナス・プチダに属するものがあり、具体的にはＮ−ＧＦ０５５株、Ｕ−ＴＣＨ０１１株、ＴＣＭ０１株等が例示される。また、前記杉チップ層を構成する杉チップは、既知のものでよく例えば特開平１０−１９１９５８号公報に開示されたものがある。
【００１３】
前記発明において反応槽内の反応液を一定に保温する加温手段を備えると、１０℃未満の低水温条件でも処理が可能となる。さらに、処理時間を通常よりも長く設定すれば、加温手段を具備しなくても１０℃未満の低水温条件でも処理が可能となる。そして、前記反応槽には機能性セラミックと接触させた塩素消毒後の処理水を返流させると、処理過程における汚泥の発生を抑制できる。前記セラミックとしては例えば特開２０００−６１４４５号公報、特開２００２−１７７９７６号公報及び特開平１３−０８９２２６号公報等に開示されたものが挙げられる。また、前記塩素消毒するための薬剤は水処理に供されているものであれば既知のものでよい。
【００１４】
さらに、前記反応槽における担体量は少なくとも反応槽有効容量の０．２５体積％とすると、イニシャルコストの低減に繋がる。また、前記反応槽における杉チップ量は少なくとも反応槽有効容量の３０体積％とすれば、長期にわたり安定して汚泥発生を抑制することができる。さらに、前記反応槽における曝気量は少なくとも毎分当り反応槽有効容量の６０体積％とすれば、過曝気を抑えることができるのでランニングコストの低減に繋がる。
【００１５】
また、反応槽内において杉チップ層は、廃液を好気的に処理する散気装置の据付位置よりも高く設定される。このとき、杉チップ層と散気装置の据付け位置を反応槽の重心線から偏心させ且つ各々が前記重心線を対象中心線とする対象平面上にあるように配置すると、杉チップ層内に水流が生じやすくなり杉チップと廃液との接触効率が高まる。
【００１６】
尚、前記杉チップ層は網目球体状の収納部材に杉チップを充填してなる杉チップボールを備えることで、杉チップボール間に生じる隙間において水流が生じるため、杉チップ層の設置場所を考慮しなくとも杉チップと処理液との接触効率が上昇する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の廃液処理方法及びその装置によれば、エンジン用冷却水廃液処理に適した微生物群が担持してある合成高分子からなる担体に杉チップ層を併用させて処理したことで、水温変化特に１０〜３５℃領域における耐環境性と処理能力が向上する。この際、担体で増殖した微生物は杉チップの維管束に固着するので、処理過程における汚泥の発生は抑制できる。したがって、処理水の透視度や色相が低下及び悪化することがない。
【００１８】
また、反応槽内の廃液温度を一定に保温することで、１０℃未満の低水温条件でも処理が可能となる。さらに、処理時間を通常よりも長く設定することで、加温手段を具備しなくても１０℃未満の低水温条件でも処理が可能となる。また、反応槽には機能性セラミックと接触させた処理水を返流させることで、処理過程における汚泥の発生を抑制できるので、処理水の透視度低下や色相悪化を回避できる。
【００１９】
さらに、反応槽における担体量は少なくとも反応槽有効容量の０．２５体積％とすることで、イニシャルコストの低減に繋がる。また、反応槽における杉チップ量は反応槽有効容量の３０体積％とすることで、汚泥発生を抑制することができる。さらに、反応槽における曝気量は少なくとも毎分当り反応槽有効容量の６０体積％とすることで、過曝気を抑えることができるので、ランニングコストの低減に繋がる。
【００２０】
尚、杉チップ層は杉チップボールを備えることで、杉チップボール間に生じる隙間において水流が生じるので、杉チップ層の設置場所を考慮しなくとも杉チップと処理液との接触効率が上昇する。
【００２１】
以上のように本発明によれば廃液の温度変化の影響を受けることなく自動車用冷却水廃液の処理が行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
図３は、担体単独系（担体のみで廃液を処理する系）と活性汚泥併用系（担体と活性汚泥との併用によって廃液を処理する系）における水質の経時的変化を示したものである。図４は、所定温度の活性汚泥併用系における水質の経時的変化を示したものである。尚、担体はポリビニールアルコールからなるものを採用した（図３においてはＰＶＡ担体と記載）。また、廃液は使用済みの自動車用エンジン冷却水を用い、水質の指標はＣＯＤMnを採用した（図３及び図４においてはＣＯＤと記載、図５〜図１１においても同様）。
【００２４】
図３及び図４に示された水質の経時変化から明らかなように、廃液の処理性能は廃液処理系内の微生物の多様性に依存し、担体と活性汚泥とを併用させて多様性を形成すれば廃液の処理能力は向上すると共に水温の変化の影響を受けないものと考えられる。しかしながら、活性汚泥併用系は活性汚泥法における維持管理等に専門的な知識と経験を必要とするため、工場等に設置する処理方式としては不適当である。
【００２５】
そこで、発明者らは活性汚泥に代えて杉チップを併用することで廃液処理系内における微生物量の多様性を高めると共に水温の変化に影響を受けることなく活性汚泥併用系と同等な処理能力を引き出すことを見出した。
【００２６】
図１は本発明の実施形態例を示した概略図である。
【００２７】
本実施形態の廃液処理装置は、廃液が導入される反応槽１０内に杉チップ層１１を具備する。図示省略されているが、反応槽１０は、自動車冷却水廃液の処理に適した微生物群を固定した合成高分子からなる図示省略した担体を備えている。また、反応槽１０内の底部には廃液を曝気するための散気装置１２が設けられている。
【００２８】
前記微生物群としては反応槽１０に供される廃液にて馴養させたものがある。例えばシュードモナス・プチダに属するものが挙げられ、具体的にはＮ−ＧＦ０５５株、Ｕ−ＴＣＨ０１１株、ＴＣＭ０１株等が例示される。
【００２９】
前記担体は、生分解性でないものでないものであれば微生物固定に用いられている既知のものでよい。例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、光硬化性樹脂等を主成分とするものが挙げられる。
【００３０】
杉チップ層１１は、カゴのような液相が流通可能である収納部材１１０に杉チップ１１１を備えて構成することが望ましい。杉チップを流動床方式に用いると、流動によるチップ同士の衝突によってチップが破砕され、これによって生じた屑が槽内に堆積するからである。尚、杉チップ１１１も既知のものでよい。例えば特開平１０−１９１９５８号公報に開示されたものがある。
【００３１】
杉チップを収納部材１１０に格納して用いる場合、反応槽１０における杉チップ層１１の設置場所が適切でないと、杉チップ層１１内部における水の流れが十分でなくなり、腐敗臭が発生する恐れがある。また、水の流れが悪いということはそれだけ杉チップと処理液との接触効率が悪いことを意味するので、処理能力低下の原因ともなる。したがって、杉チップ層１１と散気装置１２は反応槽１０の重心線から互いに偏心して設けると共に各々が重心線を対象中心線とする対象平面上にあるように配置すれば、空気曝気したときに図１中矢印のような水流が生じるので、杉チップ層１１内への廃液の流れも生じやすくなる。
【００３２】
図２は杉チップ層の概略構成図である。
【００３３】
杉チップ２１１は、図２に示したように、網目球体状の収納部材２１０内部に充填して杉チップボール２１を構成させ、これをさらに収納部材２０に収納して固定床を形成してもよい。かかる構成とすれば、杉チップボール２１間にも隙間が生じるため、その隙間に水流が生じやすくなり杉チップ２１１と廃液さらには溶存酸素との接触面積が増加して処理効率が向上する。そして、このことにより杉チップ層２１の設置場所を考慮する必要がなくなる。
【００３４】
図５は、杉チップ併用系（担体と杉チップとの併用によって廃液を処理する系）と活性汚泥併用系における水質の経時的変化とを示したものである。かかる結果から明らかなように、杉チップ併用系は、活性汚泥併用系と同等の処理能力を有することが確認できる。
【００３５】
また、図６に所定温度の杉チップ併用系における水質の経時的変化を示した。かかる結果によると各温度において処理速度の違いが認められるものの反応時間２４時間における処理水の水質はほぼ同等であることが認められる。このように担体と杉チップとを併用させることで処理能力及び耐環境性が向上することが確認された。尚、反応槽内の水温が１０℃を下回ると処理水の水質も悪化してくる場合がある。このとき、廃液を一定温度に調節する保温手段を具備し、反応液の温度を１０〜３５℃の範囲で調節してやれば、低水温による処理水の悪化は回避できる。保温手段の実施形態は通常の水処理装置に具備されているものであればよい。例えば、反応槽１０内の廃液の一部をポンプで取り出した後に同槽に返送する配管を付帯し、この配管をヒーター等で保温するような形態がある。
【００３６】
さらに、図７に示した杉チップ併用系（水温５℃，処理時間４８時間）における水の経時的変化から明らかなように、処理時間（滞留時間）を長く設定すると、低水温による処理水の水質悪化は回避できる。
【００３７】
ところで、生物学的処理における汚泥は処理過程で発生した微生物が処理液中で浮遊することにより生じたものである。担体単独系では担体を種菌とし処理液を栄養源として担体に担持された微生物が増殖しても固着する場が反応槽内に確保されていないので処理液中に浮遊する微生物は増加するばかりである。このことは処理液中に際限なく汚泥が発生してしまうことを意味する。本発明においては、増殖した微生物群が杉チップの維管束に固着するので、処理過程における汚泥の発生を抑制することができ、処理水の透視度と色相の低下及び悪化を回避させることができる。このことは、担体単独系で得た処理水と杉チップ併用系で得た処理水の透視度と色相の違いから明らかとなった。
【００３８】
また、杉チップの維管束に前記微生物群が固着し、さらに前記微生物群が増殖し続ける場合、これらの微生物群は杉チップに固着できず余剰汚泥が発生する恐れがある。そこで、予め処理過程で微生物を必要以上に増殖させない処理が必要になるが、これには主にミネラル成分の溶出を目的とした機能性セラミック反応水を併用することにより長期的に安定して汚泥発生を抑制することが可能となる。このことは、担体単独系で得た処理水、杉チップ併用系で得た処理水、担体と杉チップと機能性セラミック反応水の併用系で得た処理水の透視度と色相の違いから明らかとなった。
【００３９】
機能性セラミック反応水は、反応槽から排出された処理水を塩素消毒したものを機能性セラミックと接触させて得られる。この反応水の反応槽への返送量は、例えば１日当りの処理水量の３割程度に適宜調節される。機能性セラミックとしては例えばフェライト系に少なくとも磁性体や鉄、コバルト、チタン等の複数種類の金属酸化物を組み合わせて焼結してなるものがある。具体的には、特開２０００−６１４４５号公報、特開２００２−１７７９７６号公報及び特開平１３−０８９２２６号公報等に開示されたものがある。
【００４０】
また、杉チップ併用系や杉チップと機能性セラミック反応水の併用系において担体は具備しなくても処理は進行するが、図８に示された各種処理系における水質の経時的変化から明らかなように、担体は用いた方が望ましい。図８は、杉チップ単独系（図においては杉チップのみと記載）、杉チップと機能性セラミック反応水の併用系（図においては杉チップ＋機能性セラミックと記載）、ポリビニルアルコールからなる担体と杉チップの併用系（図においてはＰＶＡ担体＋杉チップと記載）、ポリビニルアルコールからなる担体と杉チップと機能性セラミック反応水の併用系（図においてはＰＶＡ担体＋杉チップ＋機能性セラミックと記載）における水質の経時的変化を示している。但し、担体量が多いとイニシャルコストの増加さらには反応槽内の微生物量の増加に繋がるため、担体の充填量はなるべく少ない方が望ましい。
【００４１】
図９は杉チップに微生物群が固着してから所定量のポリビニールアルコールからなる担体（図においてはＰＶＡ担体と記載）を添加した系における水質の経時的変化を示したものである。担体を杉チップと併用する場合、担体に担持されてある菌を種菌としてその後の処理過程で増殖した微生物群は杉チップに固着するため、図９に示した水質の経時的変化のように、微生物群固着後は担体が無くても担体がある時と同様な処理能力を示す。しかし、大きな環境の変化により反応槽内の微生物が壊滅状態になった場合、担体が存在すると、これを種床として微生物群が増殖し始めるので、微生物群の固定手段としての役割は大きい。尚、反応槽内には少なくとも反応槽有効容量の０．２５体積％の担体を投入しておくことが望ましいことが実験的に確認されている。
【００４２】
杉チップ併用系や杉チップと機能性セラミック反応水の併用系においては基本的には酸素供給を必要とする。酸素供給を行なう場合、収納部材表面付近の杉チップは好気状態にあるが、杉チップ層の内部までは酸素が行き届かず嫌気状態になっている領域がある。そのため、内部まで廃液が通過することにより好気及び嫌気処理が同時に進行するという利点はあるが、杉チップの量が過多である場合には杉チップ層内部までの廃液の流通が悪くなり腐敗臭発生の原因となる。このとき、酸素供給量を多く設定することで改善は期待できるが、酸素供給量を多くすることはランニングコストの増加を招くので得策ではない。したがって、耐環境性や処理能力を維持したまま杉チップの充填量が適切（例えば反応槽有効容量の３０体積％程度）に設定される。
【００４３】
図１０は反応槽有効容量に対する所定の杉チップ容積比における水質の経時的変化を示したものである。かかる結果から明らかなように、反応槽における杉チップ量は少なくとも反応槽有効容量の３０体積％に設定とすることが望ましいことが確認できる。
【００４４】
また、曝気量が過多であるとランニングコストの増加や処理水のｐH低下を招く。一方、曝気量が不足すると腐敗臭の発生や汚泥消化能力の低下等の問題が生じる。したがって、処理環境や処理能力を維持したまま曝気量を適量（例えば毎分当りの送風量は反応有効容量の６０体積％以上）に調節することが望ましい。
【００４５】
図１１は反応槽有効容量に対する所定曝気量における水質の経時的変化を示したものである。かかる結果から明らかなように、毎分当りの送風量は少なくとも反応有効容量の６０体積％（有効容量が１００リットルの場合、曝気量１００×０．６＝６０リットル／分）に設定すれば良好な処理効果が得られることが確認されている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の廃液処理装置の実施形態例を示した概略構成図。
【図２】杉チップ層の概略構成図。
【図３】担体単独系と活性汚泥併用系における水質の経時的変化。
【図４】所定温度の活性汚泥併用系における水質の経時的変化。
【図５】杉チップ併用系と活性汚泥併用系における水質の経時的変化。
【図６】所定温度の杉チップ併用系における水質の経時的変化。
【図７】杉チップ併用系（水温５℃，処理時間４８時間）における水質の経時的変化。
【図８】各種処理系における水質の経時的変化。
【図９】所定ＰＶＡ担体量の処理系における水質の経時的変化。
【図１０】反応槽有効容量に対する所定の杉チップ容積比における水質の経時的変化。
【図１１】反応槽有効容量に対する所定曝気量における水質の経時的変化。
【図１２】所定の温度における水質の経時的変化。
【符号の説明】
【００４７】
１０…水槽、１１…杉チップ層、１１０…収納部材、１１１…杉チップ、１２…攪拌装置
２…杉チップ層、２０，２１０…収納部材、２１…杉チップボール、２１１…杉チップ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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