(57)【要約】【課題】廃水処理に有効な成分が均質化され、且つ高密度化された腐植性物質抽出液、及び、腐植性物質抽出液を用いて処理効率に優れた有機性廃水の処理方法を提供すること。【解決手段】腐植土、腐葉土、堆肥、泥炭又は泥炭質土壌から選ばれる少なくとも一種からなる腐植性物質からｐＨ７以上の水溶液で抽出した腐植性物質抽出液、及び、該腐植性物質抽出液を、気液接触工程及び／もしくは汚泥処理工程に注入することを特徴とする有機性廃水の処理方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐植土、腐葉土、堆肥、泥炭又は泥炭質土壌から選ばれる少なくとも一種からなる腐植性物質からｐＨ７以上の水溶液で抽出した腐植性物質抽出液。
【請求項２】
腐植土、腐葉土、堆肥、泥炭又は泥炭質土壌から選ばれる少なくとも一種からなる腐植性物質から抽出した腐植性物質抽出液であり、該腐植性物質抽出液がｐＨ３．０〜６．０間の酸当量が１０ｍｅｑ／Ｌ以上、液の風乾物の赤外線吸収スペクトル（ＩＲスペクトル）が３４００ｃｍ−１、１７００ｃｍ−１、１４００ｃｍ−１、１１００ｃｍ−１を中心としてプラスマイナス５０ｃｍ−１以内に吸収ピークを有することを特徴とする腐植性物質抽出液。
【請求項３】
鉄化合物、マグネシウム化合物又はカルシウム化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物を添加してなることを特徴とする請求項１又は２記載の腐植性物質抽出液。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の腐植性物質抽出液に、酸を添加してｐＨ４以下で析出する固形物からなる固形処理剤。
【請求項５】
前記酸が、硫酸、塩酸又は硝酸からなる鉱酸から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項４記載の固形処理剤。
【請求項６】
請求項１、２又は３記載の腐植性物質抽出液を、ろ過処理によって分離された濃縮液からなる濃縮処理剤。
【請求項７】
請求項１、２又は３記載の腐植性物質抽出液を、気液接触工程及び／もしくは汚泥処理工程に注入することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【請求項８】
請求項４又は５記載の固形処理剤を、気液接触工程及び／もしくは汚泥処理工程に注入することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【請求項９】
請求項６記載の濃縮処理剤を、気液接触工程及び／もしくは汚泥処理工程に注入することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【請求項１０】
請求項１、２又は３記載の腐植性物質抽出液を、好気性生物学的処理施設にて発生する汚泥と容器内で３時間以上の平均水理学的な滞留時間をもって混合したのち、気液接触工程及び／もしくは汚泥処理工程に注入することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐植性物質抽出液、固形処理剤、濃縮処理剤及びこれらを用いた有機性廃水の処理方法に関し、詳しくは公共下水、農業集落排水、し尿処理、産業廃水など一般の有機性廃水処理の分野に適用できる腐植性物質抽出液、固形処理剤、濃縮処理剤及びこれらを用いた有機性廃水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、腐植物質を流量調整槽、曝気槽、沈殿槽及び汚泥濃縮槽とからなる活性汚泥方式の廃水処理システムに利用する技術が開示されている。腐植物質の添加態様を見ると、微生物培養槽に腐植物質を細かく粉砕して添加している。腐植物質は、植物残滓や微生物遺体が土壌中で微生物により分解され、その分解産物から化学的・生物的に合成された高分子有機酸の混合物であり、腐植酸や純度の高いミネラル、ビタミン、アミノ酸等を含む高品質な高原高位泥炭であると記載している。このシステムにおいては、汚泥濃縮槽に導入された汚泥は、細かく粉砕された腐植物質と接触する。その結果、汚泥中の窒素成分、硫黄成分及び脂肪酸等が生物分解酵素の作用により還元分解されて生成したアンモニア、硫化水素、揮発性アミン及びメルカプタン等の有機硫黄化合物等の悪臭成分が、腐植物質から溶出した金属水和物と結合し、安定した鎖化合物として改質汚泥中に保持され、悪臭発生が抑制される、としている。
【特許文献１】特開２００３−２２５６９４号公報
【特許文献２】特開２００１−３４０８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の技術では、腐植物質をそのまま使用するものであり、また例え特許文献２のようなペレットとして使用しても、腐植物質には、微生物処理に不要な成分もたくさん含まれており、有効成分は少ないので、多量の腐植物質を廃水処理システムに使用すると汚泥の増量化を招くおそれがある。
【０００４】
また天然の腐植物質をそのまま、あるいはペレットとして用いても、有効成分が均質に含有されているわけではないので、廃水処理効率のばらつきが生じやすい問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、廃水処理に有効な成分が均質化され、且つ高密度化された腐植性物質抽出液、固形処理剤、濃縮処理剤を提供することにある。
【０００６】
また本発明の他の課題は、廃水処理に有効な成分が均質化され、且つ高密度化された腐植性物質抽出液、固形処理剤、濃縮処理剤を用いて、処理効率に優れた有機性廃水の処理方法を提供することにある。
【０００７】
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下のことを見出した。即ち、腐植性物質の有効成分を抽出するための条件を鋭意検討して抽出手法を見出した。また廃水処理に適する抽出液について構造について鋭意検討した結果、有効成分の特定の濃度と構造を見出し、本発明に至った。
【０００９】
また、上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１０】
（請求項１）
腐植土、腐葉土、堆肥、泥炭又は泥炭質土壌から選ばれる少なくとも一種からなる腐植性物質からｐＨ７以上の水溶液で抽出した腐植性物質抽出液。
【００１１】
（請求項２）
腐植土、腐葉土、堆肥、泥炭又は泥炭質土壌から選ばれる少なくとも一種からなる腐植性物質から抽出した腐植性物質抽出液であり、該腐植性物質抽出液がｐＨ３．０〜６．０間の酸当量が１０ｍｅｑ／Ｌ以上、液の風乾物の赤外線吸収スペクトル（ＩＲスペクトル）が３４００ｃｍ−１、１７００ｃｍ−１、１４００ｃｍ−１、１１００ｃｍ−１を中心としてプラスマイナス５０ｃｍ−１以内に吸収ピークを有することを特徴とする腐植性物質抽出液。
【００１２】
（請求項３）
鉄化合物、マグネシウム化合物又はカルシウム化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物を添加してなることを特徴とする請求項１又は２記載の腐植性物質抽出液。
【００１３】
（請求項４）
請求項１、２又は３記載の腐植性物質抽出液に、酸を添加してｐＨ４以下で析出する固形物からなる固形処理剤。
【００１４】
（請求項５）
前記酸が、硫酸、塩酸又は硝酸からなる鉱酸から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項４記載の固形処理剤。
【００１５】
（請求項６）
請求項１、２又は３記載の腐植性物質抽出液を、ろ過処理によって分離された濃縮液からなる濃縮処理剤。
【００１６】
（請求項７）
請求項１、２又は３記載の腐植性物質抽出液を、気液接触工程及び／もしくは汚泥処理工程に注入することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【００１７】
（請求項８）
請求項４又は５記載の固形処理剤を、気液接触工程及び／もしくは汚泥処理工程に注入することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【００１８】
（請求項９）
請求項６記載の濃縮処理剤を、気液接触工程及び／もしくは汚泥処理工程に注入することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【００１９】
（請求項１０）
請求項１、２又は３記載の腐植性物質抽出液を、好気性生物学的処理施設にて発生する汚泥と容器内で３時間以上の平均水理学的な滞留時間をもって混合したのち、気液接触工程及び／もしくは汚泥処理工程に注入することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、廃水処理に有効な成分が均質化され、且つ高密度化された腐植性物質抽出液、固形処理剤、濃縮処理剤を提供することができる。
【００２１】
また本発明によれば、廃水処理に有効な成分が均質化され、且つ高密度化された腐植性物質抽出液、固形処理剤、濃縮処理剤を用いて、発生汚泥量の抑制、悪臭発生の抑制、硝化速度向上などの処理性能が向上した（即ち処理効率に優れた）有機性廃水の処理方法を提供することができる。更に抽出液等の使用により廃水処理プロセスの制御が確実に行うことができ、操作の容易な有機性廃水の処理方法を提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
＜腐植性物質抽出液＞
本発明の腐植性物質抽出液は、腐植土、腐葉土、堆肥、泥炭又は泥炭質土壌から選ばれる少なくとも一種からなる腐植性物質からｐＨ７以上の水溶液で抽出したものである。
【００２４】
本発明において、腐植性物質は、腐植土、腐葉土、堆肥、泥炭又は泥炭質土壌から選ばれる一種を用いてもよいし、あるいは二種以上を組み合わせてもよい。
【００２５】
抽出するために用いる液はｐＨ７以上の水溶液であればよく、かかる水溶液としては、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物、水酸化マグネシウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物などが好ましく用いられる。
【００２６】
本発明の腐植性物質抽出液を製造するには、図１に示すように、抽出工程１、ｐＨ調整
工程２を備える製造設備を用いる。抽出工程１には抽出槽を有しており、上記の腐植性物質が添加される。ｐＨ調整工程２では抽出に使用されるｐＨ７以上の水溶液（以下、抽出水溶液という）が調整され、抽出槽に添加される。
【００２７】
腐植性物質と抽出水溶液の混合比は、重量比で腐植性物質１部に対して抽出水溶液１０〜１０００部の範囲が好ましく、より好ましくは５０〜１００部の範囲である。
【００２８】
抽出工程１で抽出がなされたら、必要によりろ過処理して余分な固形分を除去して腐植性物質抽出液Ｉを得る。ろ過処理に用いるろ布乃至ろ紙は目開き０．１〜１ｍｍの範囲が好ましい。
【００２９】
この腐植性物質抽出液Ｉは、濃度がｐＨ３．０〜６．０間の酸当量が１０ｍｅｑ／Ｌ以上であり、構造は液の風乾物のＩＲスペクトルが３４００ｃｍ−１、１７００ｃｍ−１、１４００ｃｍ−１、１１００ｃｍ−１を中心としてプラスマイナス５０ｃｍ−１以内に吸収ピークを有する。
【００３０】
図４には、抽出液滴定曲線が示されており、０．１Ｎ−ＮaＯＨ滴定量とｐＨの関係により、ｐＨ３．０〜６．０間の酸当量が１０ｍｅｑ／Ｌ以上の領域が明らかにされている。
【００３１】
図５には腐植性物質（腐植土）抽出液ＩのＩＲスペクトルが示されている。図５において、（１）は水による被抽出物乾燥品、（２）はｐＨ４．０抽出液による被抽出物乾燥品、（３）は水によって抽出されずに残存した部分の乾燥品、（４）はｐＨ４．０抽出液によって抽出されずに残存した部分の乾燥品を各々示している。
【００３２】
また本発明では、図１に示すように、上記の腐植性物質抽出液Ｉに、鉄化合物、マグネシウム化合物又はカルシウム化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物を添加することにより、腐植性物質抽出液ＩＩが得られる。かかる化合物の腐植性物質抽出液Ｉに対する添加量は、重量比で腐植性物質１部に対し１／１００〜１部の範囲が好ましく、より好ましくは５／１００〜１部の範囲である。
【００３３】
鉄化合物としては、塩化第２鉄、硫酸第２鉄などが挙げられ、マグネシウム化合物としては、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウムなどが挙げられ、カルシウム化合物としては、塩化カルシウム、炭酸カルシウムなどが挙げられる。
【００３４】
かかる腐植性物質抽出液ＩＩの濃度及び構造は、濃度がｐＨ３．０〜６．０間の酸当量が１０ｍｅｑ／Ｌ以上であり、構造は液の風乾物のＩＲスペクトルが３４００ｃｍ−１（ＯＨ伸縮振動）、１７００ｃｍ−１（Ｃ＝Ｏ伸縮振動）、１４００ｃｍ−１（酸などのＯＨ変角振動、Ｃ−Ｈ変角振動）、１１００ｃｍ−１（エステル、エーテルのＣ−Ｏ伸縮振動）付近（プラスマイナス５０ｃｍ−１以内）に吸収ピークを有する。
【００３５】
このような腐植性物質抽出液ＩとＩＩは、いずれも液状物質であり、腐植性物質が均質化されているので、廃水処理プロセスに使用した際に、処理効率を安定化させる効果がある。
【００３６】
＜濃縮処理剤＞
本発明の濃縮処理剤は、上記の腐植性物質抽出液Ｉ又はＩＩを、膜処理などの濃縮処理によって濃縮することにより得られる。図２には濃縮処理剤ＩとＩＩの製造工程が示されている。製造工程は図２に示すように、図１の製造工程に濃縮工程４が付加されている。
【００３７】
このように濃縮すると、腐植性物質が高密度化されて、添加量を少なくできるので好ましい。
【００３８】
＜固形処理剤＞
本発明の固形処理剤は、上記の腐植性物質抽出液に、酸を添加してｐＨ４以下で析出する固形物からなる。酸としては、硫酸、塩酸又は硝酸から選ばれる鉱酸の少なくとも一種を用いることが好ましい。
【００３９】
本発明の固形処理剤の製造工程の一例について図３に基づいて説明する。
【００４０】
図３において、抽出工程１、ｐＨ調整工程２、添加工程３は図１の方法と同じである。この方法では、電解工程５が導入されており、水をアルカリと酸に電解し、アルカリ液はｐＨ調整工程２で使用する。また酸は添加工程３で使用する。この酸の添加によってｐＨ４以下にすると、固形物が析出する。固形物はろ過工程６によって固液分離され、固形物はそのまま、あるいは必要により洗浄処理して本発明の固形処理剤となる。また固液分離によって生じる液体は必要により膜処理７が施され、濃縮されて電解工程５に戻される。
【００４１】
＜有機性廃水の処理方法＞
図６には、本発明に係る有機性廃水の処理方法の一例を示すフロー図が示されている。
【００４２】
有機性物質を含む流入水（下水など）は、スクリーン１０で夾雑物が除去され、最初沈殿池１１で固液分離される。最初沈殿池１１の上済み液はエアレーションタンク１２に送られ、微生物処理される。エアレーションタンク１２から送られる汚泥と廃水の懸濁液は最終沈殿池１３に送られ、固液分離される。最終沈殿池１３で沈降した汚泥はエアレーションタンク１２に返送され、その返送汚泥の一部は余剰汚泥として除去される。
【００４３】
本発明において、廃水処理工程には、気液接触工程と汚泥処理工程を備えていればよく、図６の例で言えば、気液接触工程はエアレーションタンク１２である。汚泥処理工程はスクリーン１０から最初沈殿池１１にいたる処理系、最初沈殿池１１からエアレーションタンク１２にいたる処理系、エアレーションタンク１２から最終沈殿池１３にいたる処理系、最終沈殿池１３からエアレーションタンク１２に汚泥返送される処理系、更には図示していないが、最終沈殿池１３から汚泥濃縮槽にいたる処理系も含む。また汚泥返送される処理系に汚泥培養槽（馴養槽ともいう）が設けられる場合、その汚泥培養槽を含む。
【００４４】
本発明では、上記の腐植性物質抽出液、固形処理剤又は濃縮処理剤を、上記の気液接触工程及び／もしくは汚泥処理工程に注入あるいは添加することを特徴とする。また上記の腐植性物質抽出液、固形処理剤又は濃縮処理剤を任意に組みあせて添加あるいは注入することもできる。
【００４５】
上記の腐植性物質抽出液を、該好気性生物学的処理施設にて発生する汚泥と容器内で３時間以上の平均水理学的な滞留時間をもって混合したのち、気液接触工程及び／もしくは汚泥処理工程に注入することも好ましいことである。このようにすると、発生汚泥量の抑制、悪臭発生の抑制、硝化速度向上などの処理性能の向上という効果がある。
【実施例】
【００４６】
以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明はかかる実施例によって限定されない。
【００４７】
＜腐植性物質抽出液の製造＞
腐植性物質抽出液１
腐植質堆肥１部に対し、水５部（乾物重量比）を加えて攪拌、静置した上澄液を腐植性物質抽出液１とする。（実施例１および６の試料）
【００４８】
腐植性物質抽出液２〜５
泥炭質腐植土１部に対し、水５部（乾物重量比）を加えて攪拌、静置した上澄液を、腐植性物質抽出液２とする（実施例２、７の試料）。
【００４９】
腐植性物質抽出液２に、Ｍｇを表１のように添加したものを腐植性物質抽出液３とする（実施例３の試料）。
【００５０】
腐植性物質抽出液２に、Ｃａを表１のように添加したものを腐植性物質抽出液４とする（実施例４の試料）。
【００５１】
腐植性物質抽出液２に、Ｆｅを表１のように添加したものを腐植性物質抽出液５とする（実施例５の試料）。
【００５２】
＜腐植性物質抽出液の酸当量＞
腐植性物質抽出液１〜５の酸当量を０．１Ｎ−ＮaＯＨ滴定法により測定し、その結果を表１に示す。
【００５３】
＜実験内容＞
図６に示す装置を用いた。具体的には、上記のようにして得られた腐植性物質抽出液の効果を確認するため、流入下水試料に対して５Ｌのエアレーションタンクと沈殿槽をもつ実験装置を用いて検討した。
【００５４】
試料処理量５００ｍL／時、抽出液添加量（エアタン前）１ｍL／時とし、エアレーションタンク内温度を２０℃に設定した。
【００５５】
＜評価＞
下記項目について以下に示す測定方法によって測定し、評価した。その結果を表１に示す。
【００５６】
汚泥発生量
（測定方法）  ＳＳ：ＪＩＳ  Ｋ０１０２  １４．１（懸濁物質）
（評価方法）
（余剰汚泥ＳＳ濃度[ｍｇ(ＳＳ)／L]×（１日平均の余剰汚泥引抜量[L／日]）＋（実験前後のＭＬＳＳ濃度差[ｍｇ(ＳＳ)／L]）×（エアレーションタンク容量[L]）÷（実験日数[日]）
【００５７】
臭気
（測定方法）
含水率を８５％に調製した汚泥５０ｇを１６等分し、１Ｌのガラスビンに入れ、密封して３０℃の恒温槽に置く。このとき、ガラスビン内圧を一定に保持するため外気の連通している空気袋を外部に設ける。
【００５８】
（評価方法）
ガラスビン内部のガスを硫化水素測定用検知管にて測定する。このとき、硫化水素濃度が０．２ｐｐｍ以上となった場合、被測定ガスについて「硫化水素臭」があると表現し、０．２ｐｐｍ未満の場合は、「無臭」と表現する。
【００５９】
硝化速度
（測定方法）
エアレーションタンクより採取した汚泥混合液を２Ｌのビーカーに入れ、液温を２０℃として、攪拌しながら、エアレーションを行い、溶存酸素濃度を２ｍｇ／L以上に確保する。この状態で経過時間ごとに試料を採取し、亜硝酸性窒素濃度および硝酸性窒素濃度を分析する。また、試料の強熱減量（ＭＬＶＳＳ）も分析する。
強熱減量    ：ＪＩＳ  Ｋ０１０２  １４．５
亜硝酸イオン：ＪＩＳ  Ｋ０１０２  ４３．１
硝酸イオン  ：ＪＩＳ  Ｋ０１０２  ４３．２
【００６０】
（評価方法）
ＮＯＸと経過時間との関係をプロットし、その傾きから硝化速度[ｍｇ(Ｎ)／ｇ(ＭＬＶＳＳ)・ｈｒ]を算出する。
【００６１】
【表１】
2007196172.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る腐植性物質抽出液の製造工程の一例を示すフロー図。
【図２】本発明に係る濃縮処理剤の製造工程の一例を示すフロー図
【図３】本発明に係る固形処理剤の製造工程の一例を示すフロー図
【図４】抽出液滴定曲線を示す図
【図５】腐植性物質抽出液のＩＲスペクトルを示す図
【図６】本発明に係る有機性廃水の処理方法の一例を示すフロー図
【符号の説明】
【００６３】
１：抽出工程
２：ｐＨ調整工程
３：添加工程
４：濃縮工程
５：電解工程
６：ろ過工程
７：膜処理
１０：スクリーン
１１：最初沈殿池
１２：エアレーションタンク
１３：最終沈殿池
【図１】
2007196172.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007196172.tif 000008
【図６】
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