(57)【要約】【課題】薬剤を投入することなく、微生物処理により揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を、効率良く分解処理できる廃液処理方法を提供すること。【解決手段】揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を入れた第一槽において、曝気することによって揮発性有機物を廃液中から気化させ、気化した揮発性有機物を含む気体にプラズマを照射した後、照射後の気体を、第一槽において揮発性有機物を除去された廃液を移動させた第二槽に、吹き込み、次いで第二槽において微生物分解を行うことを特徴とする揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液の処理方法、並びに当該廃液処理方法に用いられる廃液処理装置。【選択図】図１
2007283211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を入れた第一槽において、曝気することによって揮発性有機物を廃液中から気化させ、気化した揮発性有機物を含む気体にプラズマを照射した後、照射後の気体を、第一槽において揮発性有機物を除去された廃液を移動させた第二槽に、吹き込み、次いで第二槽において微生物分解を行うことを特徴とする揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液の処理方法。
【請求項２】
揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を、第一槽に単位時間当たりの定量が流入するように制御し、且つ第一槽への廃液流入量に応じて、第一槽において揮発性有機物を除去された廃液を第二槽に移動させる、請求項１に記載の廃液処理方法。
【請求項３】
プラズマ照射を、高周波励起プラズマ又はパルスプラズマにより行う請求項１に記載の廃液処理方法。
【請求項４】
微生物分解を、微生物を担持させた活性化石炭により行う請求項１に記載の廃液処理方法。
【請求項５】
請求項１に記載の廃液処理方法に用いられる廃液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車塗装工場の廃液等の揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を処理する方法としては、酸化剤を投入して、これらの有機物を酸化分解する方法が行われてきた（特許文献１参照）。しかし、この方法には、酸化剤投入のためのコストが高いという問題があった。
【０００３】
また、酸化剤等の薬剤が不要な有機物含有廃液の処理方法として、微生物を担持した担持体により、有機物含有廃液を微生物分解により処理する方法も知られている（特許文献２参照）。しかし、この方法を揮発性有機物と非揮発性有機物を混在する廃液の処理に用いた場合には、廃液中の揮発性有機物が微生物の活動を阻害するため、これらの有機物を十分に分解することはできなかった。
【０００４】
従って、揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を、効率よく分解処理できる廃液処理方法が要望されている。
【特許文献１】特開２００３−２８５０４３号公報
【特許文献２】特開平７−１１６６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、薬剤を投入することなく、微生物処理により揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を、効率良く分解処理できる廃液処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記目的を達成すべく、鋭意研究した結果、揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液から、曝気により揮発性有機物を気化させ、これをプラズマ照射により分解し、分解後の気体を上記曝気後の廃液に吹き込んだ後、微生物分解することにより、当該廃液を効率良く分解処理できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明は、以下の揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液の処理方法及び該処理方法に用いる廃液処理装置を提供するものである。
【０００８】
１．揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を入れた第一槽において、曝気することによって揮発性有機物を廃液中から気化させ、気化した揮発性有機物を含む気体にプラズマを照射した後、照射後の気体を、第一槽において揮発性有機物を除去された廃液を移動させた第二槽に、吹き込み、次いで第二槽において微生物分解を行うことを特徴とする揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液の処理方法。
【０００９】
２．揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を、第一槽に単位時間当たりの定量が流入するように制御し、且つ第一槽への廃液流入量に応じて、第一槽において揮発性有機物を除去された廃液を第二槽に移動させる、上記項１に記載の廃液処理方法。
【００１０】
３．プラズマ照射を、高周波励起プラズマ又はパルスプラズマにより行う上記項１に記載の廃液処理方法。
【００１１】
４．微生物分解を、微生物を担持させた活性化石炭により行う上記項１に記載の廃液処理方法。
【００１２】
５．上記項１に記載の廃液処理方法に用いられる廃液処理装置。
【００１３】
以下、本発明の廃液処理方法を、具体的に説明する。
【００１４】
本発明の廃液処理方法は、揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を入れた第一槽において、曝気することによって揮発性有機物を廃液中から気化させ、気化した揮発性有機物を含む気体にプラズマを照射した後、照射後の気体を、第一槽において揮発性有機物を除去された廃液を移動させた第二槽に、吹き込み、次いで第二槽において微生物分解を行うことを特徴とする方法である。
【００１５】
本発明の廃液処理方法において、処理対象となる揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液としては、例えば、自動車塗装工場の廃液、印刷工場の廃液、ガソリンスタンドの廃液等の廃液を挙げることができる。
【００１６】
このような廃液は、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、エタノール、酢酸エチル、パラジクロロベンゼン等の揮発性有機物と、糖類、アミノ酸、脂質、脂肪酸等の非揮発性有機物とが混在した廃水であり、通常、揮発性有機物が化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を高くさせ、非揮発性有機物が生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）を高くさせる。また、このような廃液は、通常、揮発性有機物が微生物に有害であるため、そのまま微生物による分解処理をしても、微生物分解が進行しない。
【００１７】
本発明の廃液処理方法によれば、揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液の処理に当たって、揮発性有機物をプラズマ照射により分解してから、微生物分解処理することにより、かかる廃液であっても効率良く分解処理でき、ＣＯＤ及びＢＯＤを十分に低下させることができる。
【００１８】
本発明方法で揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を処理するには、先ず、第一槽に入れられた該廃液を曝気して、廃水から揮発性有機物を、気化させることにより除去する。この曝気後の廃水は、第二槽に移す。また、気化して気体に移った揮発性有機物には、プラズマを照射してプラズマ分解後、分解された揮発性有機物を含む気体を第二槽に吹き込む。
【００１９】
第一槽における曝気は、大気によって行ってもよいし、酸素を含む混合気体によって行ってもよい。曝気する気体は、通常、少なくとも５％以上の酸素を含むことを必要とするが、経済的には大気を用いることが望ましい。この曝気により、廃液中の揮発性有機物を、十分に気化させるための曝気条件は、例えば、以下の通りである。
【００２０】
上記曝気時の温度は、第一槽に流入する廃液の温度と曝気する気体の温度に依存するが、０℃〜６０℃程度であるのが望ましい。この温度は、曝気する気体の温度に等しいことが、加熱等の必要がない点から、経済的であり、好ましい。曝気する気体の量は、特に限定はないが、第一槽に単位時間（例えば１分間）当たりに流入する液体の量に対して、１０倍以上とするのが好ましい。曝気の気体が第一槽全体の廃液に触れていれば撹拌の必要はないが、適宜撹拌してもよい。第一槽に流入する廃液の単位時間あたりの量は、第二槽に流入する廃液の量と等しいことに鑑みて、第二槽における微生物処理のための時間を２時間以上程度確保するべく設定するのが好ましい。通常は、１０〜２４時間程度の微生物処理を確保できるようにするのがより好ましい。例えば、毎分１００ｃｃの廃液が流入する場合、６０リットル以上の容量を持つことが望ましい。
【００２１】
プラズマの照射については、公知の手法を利用してよい。例えば、高周波励起プラズマ、パルスプラズマ、インバータープラズマ、コロナ放電プラズマ、電子サイクロトロン共鳴プラズマ、レーザー励起プラズマ等を利用することができる。これらの内、高周波励起プラズマ、パルスプラズマ等が好ましく、特にテスラーコイルによる高周波励起プラズマ、パルスプラズマ等が経済的であるため、より好ましい。プラズマ照射の条件は、例えば、以下の通りである。
【００２２】
プラズマ照射室の圧力は、減圧、大気圧、加圧のいずれでもよいが、経済的には大気圧が好ましい。また、温度は制御する必要はない。放電のための投入電力は、放電を維持できれば十分である。
【００２３】
このプラズマ照射によって、揮発性有機物が、分解され、フラグメント化されることにより、水溶性になり第二槽中の廃液に溶解して、更に微生物分解が可能になる。また、プラズマ照射により、揮発性有機物と水蒸気との反応生成物、揮発性有機物と空気との反応生成物、空気自身の反応生成物も発生するが、これらも水溶性であり、微生物分解可能である。これらを第二槽に吹き込むことにより水中に吸収させる。
【００２４】
次に、第一槽において揮発性有機物を除去されて非揮発性有機物を含有する廃液を、第二槽に移し、この第二槽にプラズマを照射されたあとの気体を吹き込み、第二槽内部に設置された微生物担持体に担持された微生物により、揮発性有機物のプラズマ照射後の分解物、非揮発性有機物、その他の汚濁物質を、分解して、浄化させる。この微生物分解処理の条件は、例えば、以下の通りである。
【００２５】
曝気量は、第一槽と同様である。温度は、好気性微生物が活動しやすい温度であればよく、２０℃〜５０℃程度であるのが望ましい。曝気の気体が第二槽全体の廃液に触れていれば撹拌の必要はないが、適宜撹拌してもよい。第二槽の容量は、微生物分解のための時間が十分にとれるだけのものが必要であり、時間として２時間以上程度の微生物分解をできることが好ましく、通常、１０時間〜２４時間程度の微生物分解時間を確保することがより好ましい。
【００２６】
微生物担持体としては、例えば、特開２００３−１７０１３９号公報に記載された、木質細片、活性炭破砕片、プラスチック細片、セラミック細片等の公知のものを利用できる。また、特開平５−３０９３８５号公報に記載された、石炭の粉末を塩酸、硫酸、硝酸等の鉱酸；製鉄所、石油精製工場、化学工場等の廃酸等で浸漬処理して得られる活性化石炭が、多孔質であり微生物担持能力が高い点から、好ましく利用できる。原料石炭としては、低品位のものであってもよい。また、この活性化石炭は、必要に応じて、接着剤、セメント、石膏等のバインダーを用いて、貝殻、蛇紋岩、石灰石等を適宜混合して、所望の形状に成形して使用することもできる。
【００２７】
微生物担持体への微生物の担持は、常法に従って、行うことができる。例えば、アスペルギウス属、ムコール属、バクテリウムズブチルス、バクテリウムサアモフィブリンコルス、バクテリウムメタニジイナスなどを含む溶液に浸漬するなどにより行うことが出来る。
【００２８】
次に、本発明の処理方法について、図面を用いて、説明する。図１は、本発明の廃液処理方法を行うための廃液処理装置の好ましい一例を模式的に示す断面図である。図１中、１は廃液流入口を、２は第一槽を、３は送風機を、４は散気装置を、５は邪魔板を、６はファンを、７はプラズマ照射室を、８は散気装置を、９は廃液を第一槽から第二槽に移すための配管を、１０は第二槽を、１１は微生物を担持した微生物担持体を、１２は邪魔板を、１３は処理水排水口を、それぞれ示す。１の廃液流入口は、単位時間当たりの定量の廃液が第一槽に流入するように制御することが可能である。また、９の配管は、第一槽に流入した廃液量に応じた廃液量を第二槽に移動させる機構として機能する。
【００２９】
本発明処理方法を、実施するに当たっては、先ず、廃液流入口１から、揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を流入させ、散気装置４から大気等を曝気する。この曝気により、気化する揮発性有機物をファン６により集めて、プラズマ照射室７に導く。プラズマ照射室７で、揮発性有機物を含む気体にプラズマ照射する。照射後の気体は、散気装置８から、第一槽で揮発性有機物が除去され配管９を通じて第二槽に移動した廃液中に、曝気される。第二槽においては、微生物を担持した微生物担持体１１により、揮発性有機物のプラズマ照射後の分解物、非揮発性有機物、その他の汚濁物質が分解され、最終的に廃液が浄化される。浄化された廃液は、処理水排水口１３から、排出される。
【００３０】
かくして、揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液中の有機物等が、効率良く分解処理される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の廃液処理方法によれば、揮発性有機物と非揮発性有機物が混在する廃液を、薬剤を投入することなく、微生物処理により、効率良く分解処理できるという顕著な効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、参考例及び実施例を挙げて、本発明をより一層具体的に説明する。
【００３３】
参考例１
プラズマ照射により、揮発性有機物が有効に分解されることを調べるため、ベンゼン８５ｐｐｍ、トルエン１００ｐｐｍ及びｍ−キシレン６３ｐｐｍの混合物を、４８Ｌのアクリル樹脂ボックスに入れ、これに、大気圧下に室温で、若井田理学（株）製テスラーコイル「ＷＴＣ−１００型」により生成したパルスプラズマを照射した。このプラズマ照射をした場合の各物質の経時変化を、ガスクロマトグラフィーにより、調べた。
【００３４】
図２は、ベンゼン、トルエン及びｍ−キシレンの経時的変化を示すグラフである。図２のグラフの縦軸は、ベンゼン（Ｂ）、トルエン（Ｔ）及びｍ−キシレン（Ｘ）の各濃度（ｐｐｍ）を示している。また、横軸は、経過時間（分）を示している。
【００３５】
図２の結果より、ｍ−キシレンは１０分程度で、トルエンは２０分程度で、ベンゼンは２５分程度で完全に分解されていることが判る。
【００３６】
実施例１
図１に示す廃液処理装置を用いて、以下のようにして、廃液処理を行った。即ち、ベンゼン、トルエン、キシレン、ショ糖、硝酸アンモニア、リン酸ナトリウムを含み、ＢＯＤが１，２００ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤが１，７００ｍｇ／Ｌの廃水を、第一槽に５Ｌ／hourの割合で流入させた。第一槽の容量は１００Ｌであった。第一槽から溢れ出す廃水は第二槽に流入するように配管を行った。第一槽に大気を０．８Ｌ／ｍｉｎの割合で曝気させた。曝気の結果、第一槽から排出される気体をプラズマ室に導き、プラズマ室で、若井田理学（株）製テスラーコイル「ＷＴＣ−１００型」により生成したパルスプラズマを照射した。プラズマを照射した後の気体は、第二槽に導き、第二槽の曝気に使用した。第二槽の容量は１００Ｌであった。第二槽には、アスペルギウス属、ムコール属、バクテリウムズブチルス、バクテリウムサアモフィブリンコルス、バクテリウムメタニジイナスを吸着、殖菌し、微生物を担持させた活性化石炭を５０ｋｇ投入した。第二槽から５Ｌ／hourの割合で排出される排水を測定したところ、ＢＯＤが１６０ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤが２７０ｍｇ／Ｌであることが判り、廃水が効率良く浄化されていた。
【００３７】
実施例２
図１に示す廃液処理装置を用いて、以下のようにして、廃液処理を行った。即ち、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、エタノール、ブドウ糖、硝酸アンモニア、リン酸ナトリウムを含み、ＢＯＤが８８９ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤが２，４５０ｍｇ／Ｌの廃水を、第一槽に７Ｌ／hourの割合で流入させた。第一槽の容量は１００Ｌであった。第一槽から溢れ出す廃水は第二槽に流入するように配管を行った。第一槽に大気を１Ｌ／ｍｉｎの割合で曝気させた。曝気の結果、第一槽から排出される気体をプラズマ室に導き、プラズマ室で、東京電子（株）製パルス電源によるパルスプラズマを照射した。パルス電圧は±８００Ｖの交番印加とした。繰り返しは１０ｋＨｚとした。プラズマを照射した後の気体は、第二槽に導き、第二槽の曝気に使用した。第二槽の容量は１００Ｌであった。第二槽には、アスペルギウス属、ムコール属、バクテリウムズブチルス、バクテリウムサアモフィブリンコルス、バクテリウムメタニジイナスを吸着、殖菌し、微生物を担持させた活性化石炭を４０ｋｇ投入した。第二槽から７Ｌ／hourの割合で排出される排水を測定したところ、ＢＯＤが９６ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤが２０７ｍｇ／Ｌであることが判り、廃水が効率良く浄化されていた。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明の廃液処理方法を行うための廃液処理装置の好ましい一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、参考例１における、パルスプラズマ照射によるベンゼン、トルエン及びｍ−キシレンの経時的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１…廃液流入口
２…第一槽
３…送風機
４…散気装置
５…邪魔板
６…ファン
７…プラズマ照射室
８…散気装置
９…廃液を第一槽から第二槽に移すための配管
１０…第二槽
１１…微生物を担持した微生物担持体
１２…邪魔板
１３…処理水排水口
【図１】
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【図２】
2007283211.tif 000004