(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油分を酸化分解する分解槽を使用する油含有排水の処理方法であって、
この酸化分解槽には、
水面にある油に富む排水と同時に多量の空気も吸い込みうるように、その直径の１／３以上の直径のロートを、その水面に上向きに、槽の中心に固定してあり、
このロートの下部にある穴には、酸化分解槽の底部に至るパイプの一端を固定してあり、
パイプの下端には、ポンプ一次側を連結し、その二次側には複数のノズルが連結してあり、
そのノズルは、その吹き出し方向が円周に沿って、 水平またはほぼ水平に設置してあり、
そのノズルから、 槽全体に水流を発生させて放出できるようにしてある酸化分解槽を使用し、
酸化分解槽の表面から、
表面に固定したロートを通して、ポンプの力で、油に富む排水と同時に多量の空気も吸い込み、
それらが混合されて、十分に空気が供給された排水は、酸化分解槽の底部から放たれ、
水流とともに表面に向かって上昇する過程で、投入した微生物群と十分に接触するように構成した、
油含有排水の処理方法。
【請求項２】
油分を酸化分解する分解槽と、ロートとパイプとより構成し、
酸化分解槽には、
水面にある油に富む排水と同時に多量の空気も吸い込みうるように、
その直径の１／３以上の直径のロートを、その水面に上向きに、槽の中心に固定してあり、
このロートの下部にある穴には、酸化分解槽の底部に至るパイプの一端を固定してあり、
パイプの下端には、ポンプ一次側を連結し、その二次側には複数のノズルが連結してあり、
そのノズルは、その吹き出し方向が円周に沿って、 水平またはほぼ水平に設置してあり、
酸化分解槽の表面から、
表面に固定したロートを通して、ポンプの力で、油に富む排水と同時に多量の空気も吸い込み、
それらが混合されて、十分に空気が供給された排水は、酸化分解槽の底部から放たれ、
水流とともに表面に向かって上昇する過程で、投入した微生物群と十分に接触するように構成した、
油含有排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
動植物油、 鉱物油等を含有する排水の、 公共用水域に排出する前の処理、 または下水道に流入させる前の除外施設としての処理のための処理方法および処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動植物油、 鉱物油等を含有する排水の処理のためには、 従来から加圧浮上分離法が一般的に使用されている。 この方法では、 排水を加圧装置に入れて十分に加圧したる後、 常圧のタンクに移すことにより、 もともと比重の異なる油分と水分が２層分離してくるので、 油分を分離除去することができる。加圧浮上分離法の運転管理は比較的容易であるが、処理水の油分を十分に低位に保持することが困難である場合が多い。 さらに、それを実施するためには、比較的大きな装置と、多量の水を加圧するための比較的多量のエネルギーが必要となる。また、この方法では、分離された油分を処理処分する必要がある。
【０００３】
動植物油、 鉱物油等をを含有する排水は、硫酸バンドなどの凝集剤を添加して、油分を沈殿分離する方法を採用することがあるが、この場合は多量の汚泥が生成し、その脱水分離が比較的困難であり、分離できてもその汚泥を処分しなければならない。
【０００４】
以上の２つの方法は、処理条件の設定によっては、十分には油分が除去されず、処理水が排水基準に合格しない場合もある。そのような場合には、それらの処理水を、さらに別の方法で処理しなければならない。
【０００５】
動植物油、 鉱物油等を含有する排水を、そのまま直接的に活性汚泥法、または生物膜にて処理する方法にかける試みも行われているが、これらの生物処理方法は、均一で、１層からなる排水を処理する場合には十分に機能するが、２層から成る、動植物油、 鉱物油等を含有する排水の場合には、通常の微生物が汚染物質に十分に接触することができず、優れた処理効果が得られないのが普通である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
動植物油は、各家庭で各種食材を調理する際に広く使用されるだけでなく、西洋料理、中国料理をはじめとするレストラン、てんぷら、とんかつなどの和食の料理店、さらにファースト・フード店でも広く使用されており、その結果として、そこから排出される排水には、動植物油が比較的多量含まれている。したがって、それらのレストラン、料理店等が入っているビルディングからの排水にも、動植物油が比較的多量含まれていることとなる。
【０００７】
動植物油は、通常の排水にあっては、その上層を覆い、見苦しいだけでなく、その酸化分解には多量の酸素を必要とし、それらが溶解すると、極めて高いＢＯＤ値を示すことから、重大な汚染源となりうる。なお、排水中の動植物油の含量はＪＩＳＫ０１０２に示される方法で、ヘキサン（ノルマルヘキサン）抽出物質を測定し、その濃度が示される。
【０００８】
動植物油を含有する排水を、そのまま下水道に放流した場合、都市の下水処理に大きな負担となるため、そのまま下水道に放流することはできず、あらかじめ十分に処理して、あまり負担にならない程度まで、動植物油を除去しなければならない。下水道に放流できる基準は、それぞれ地方自治体によって決められているが、東京都の場合は３０ｍｇ／Ｌ以下となっている。
【０００９】
原油より分離精製して得られる各種鉱物油は、主として、化石燃料として現代社会の主要なるエネルギー源として利用されており、その過程で排水に混入し、それを汚染する場合も多い。鉱物油を含有する排水も、動植物油の場合と同様の理由により、そのまま下水道を放流することはできず、その放流基準は５ｍｇ／Ｌである。
【００１０】
動植物油または鉱物油を含有する排水は、それらを用いる業務が盛業中であれば、ますます多量に排出することとなり、それらの排水は、限られたスペースで、２次公害を伴わずに、効率よく、速やかに分解処理して、排水水質基準に合格しうる水質にしなければならない。
【００１１】
動植物油または鉱物油を含有する排水を、その排出基準に合格しうる水質にまで処理することを目的として、本発明は、処理処分が必要な汚泥等の発生を伴わずに、効果的で、かつ経済的な、 油含有排水の処理方法およびそのための処理装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決する本発明の処理方法は、油分を酸化分解する分解槽を使用する油含有排水の処理方法であって、この酸化分解槽には、水面にある油に富む排水と同時に多量の空気も吸い込みうるように、その直径の１／３以上の直径のロートを、その水面に上向きに、槽の中心に固定してあり、このロートの下部にある穴には、酸化分解槽の底部に至るパイプの一端を固定してあり、パイプの下端には、ポンプ一次側を連結し、その二次側には複数のノズルが連結してあり、そのノズルは、その吹き出し方向が円周に沿って、 水平またはほぼ水平に設置してあり、そのノズルから、 槽全体に水流を発生させて放出できるようにしてある酸化分解槽を使用し、酸化分解槽の表面から、表面に固定したロートを通して、ポンプの力で、油に富む排水と同時に多量の空気も吸い込み、それらが混合されて、十分に空気が供給された排水は、酸化分解槽の底部から放たれ、水流とともに表面に向かって上昇する過程で、投入した微生物群と十分に接触するように構成した、油含有排水の処理方法を特徴としたものである。
また本発明の処理装置は、油分を酸化分解する分解槽と、ロートとパイプとより構成し、酸化分解槽には、水面にある油に富む排水と同時に多量の空気も吸い込みうるように、
その直径の１／３以上の直径のロートを、その水面に上向きに、槽の中心に固定してあり、このロートの下部にある穴には、酸化分解槽の底部に至るパイプの一端を固定してあり、パイプの下端には、ポンプ一次側を連結し、その二次側には複数のノズルが連結してあり、そのノズルは、その吹き出し方向が円周に沿って、 水平またはほぼ水平に設置してあり、酸化分解槽の表面から、表面に固定したロートを通して、ポンプの力で、油に富む排水と同時に多量の空気も吸い込み、それらが混合されて、十分に空気が供給された排水は、酸化分解槽の底部から放たれて、水流とともに表面に向かって上昇する過程で、投入した微生物群と十分に接触するように構成した油含有排水の処理装置を特徴としたものである。
【００１３】
本発明者らは、まず本発明に合致しうる微生物を求めて、アメリカ、ヨーロッパおよびアジア各地の土壌および水域の好気的微生物を収集し、長期間にわたり検索を行い、排水中の、動植物油または鉱物油に積極的に近づき、それを資化して、分解しうる微生物を得た。
【００１４】
つづいて、得られた微生物の油分解能を十分に発揮させうる装置を研究開発することで本発明の課題を解決し、本発明を完成した。
【００１５】
【発明の実施形態】
本発明者らは、動植物油または鉱物油により２層を形成している排水の中の油分を効率よく分解するためには、微生物が排水中に溶解している油分を資化し、その後で油層から水層に溶け込んでくる油を待ってそれを資化するのでは効率が悪く、現実的でないとの考えに至った。
【００１６】
そこで、本発明者らは、本発明を構成する微生物の第一の条件として、微生物細胞自身が親油性で、水層中の油滴、油層に接触して離れず、さらにそこへ入り込んで存在しうることが必要な条件である。さらに言えば、ここで用いる微生物群は、長期間油と接触していなければならないので、 活性汚泥中の微生物のように凝集性で、沈殿性してしまうものは、本発明の目的から、なじまない場合がある。これらの条件に適合しうる微生物を求めて、広く世界から集められた微生物群について検討、検索して、目的にかなう微生物群を検索、 採取した。
【００１７】
このようにして得られた、親油性で、かつ非凝集性の微生物群のうち、水層中の油滴、油層に接触し、またはその中に存在しうるのみでなく、本発明の目的からは、それを強力に酸化分解しうる微生物であることが必要となる。そこで、本発明を構成する微生物の第二の条件としては、本発明者らは、動植物油および鉱物油を強力に酸化分解する微生物群を選択し、検討、検索を行った結果、本発明において使用し得る微生物群を手にすることができた。
【００１８】
本発明者らは、このようにして得られた微生物群は、本発明の目的には有効であるが、実際に、油分含有排水の処理に用いるためには、第三の条件、すなわち安全であることが重要であることを指摘しなければならない。
【００１９】
そこで、本発明者らは、第二の条件で得られた微生物群について、まず、それを構成する微生物群の中の病原菌の存在の有無について検討した。その結果、エアロモナス（魚、カエルの病原菌）、バチルス  メガテリウム（変敗菌）、カンピロバクター（動物の病原菌）、クロストリディーム  パーフリンゲンス（ガス壊疽病原菌）、クロストリディーム  ボツリヌス（ボツリヌス菌）、大腸菌、レジオネラ（在郷軍人病原菌）、シュウドモナス  マルジナリス（イネ葉鞘褐変病菌）、サルモネラ（食中毒原因菌）、シゲラ（赤痢菌）、スタフィロコッカス  アウレウス（黄色ブドウ球菌）、エルシニア  エンテロコリチカ（腸内虫垂炎菌）などが含まれていないことを確認した。
【００２０】
本発明に基づいて、選択された微生物群を、油分含有排水の処理に用いた場合、それらの微生物群が処理水とともに、直接公共用水域に、または下水処理場を経由して公共用水域に流出することになる。
【００２１】
そこで、本発明者らは、使用する微生物群の中に上記の病原菌が含まれていないだけでは、十分に安全であるとは言い難いと考え、ミジンコ、ワムシ、ニジマス、アユ、デハスズメダイなどの水棲生物への影響を詳細に、かつ時間をかけて慎重に検討したが、まったく影響は認められなかった。
【００２２】
以上の研究により、本発明者らが手にした、選択された微生物群は、いずれも好気的微生物で構成されているので、これらを、その増殖に好適な培地を接種して、十分に条件を管理しつつ、十分に通気を行うことにより、その微生物群を多量に入手することができる。ここで集められた菌体は、一定の濃度にするため、澱粉、コーンスターチ、乳糖などで希釈することも可能であるが、排水のＢＯＤ値を高めないようにするためには、ケイソウ土、粘土、ベントナイトなどで希釈するのが、実用上は好都合である。
【００２３】
本発明では、選択され、多量に入手しえた微生物群を油分含有排水に添加することによって目的を達することができるが、さらに、その効果を高め、より確実なものにするためには、それら微生物群に、十分に機能を発揮しうる場、すなわち、油分含有排水の処理に好適な装置を与えなければならない。
【００２４】
本発明者らは、油分含有排水処理について長期間検討した結果、この処理における問題点を、以下のように明らかにすることができた。すなわち、
（１）油分含有排水の処理において、酸化分解の対象となる油分が２層に分離していることが、その処理効率を低くしている。
（２）油分含有排水中、その油分が多い部分ほど、より多くの酸素が必要である。
（３）油分含有排水の処理には、通常の排水処理よりも多量の酸素が必要である。
【００２５】
本発明者らは、上記の３つ問題点を同時に、一気に解決しうる処理装置の発明に長期間鋭意努力した結果、油分含有排水処理に好適な処理装置を発明するに至った。すなわち、油分含有排水中の油分の酸化分解槽の形状は円筒形とし、その直径および水深は水量に応じて、変えることができるが、その直径は水深の１／２以下にすることが望ましい。大量の排水を処理するためには、この酸化分解槽を直列または並列に連結することにより対応できる。
【００２６】
油分の酸化分解槽には、水面にある油層をその中心に集められるように、その直径の１／３以上の直径のロートを、その水面に上向きに、槽の中心に固定しておく。このロートの下部にある穴には、酸化分解槽の底部に至るパイプの一端を固定しておき、その下端には、ポンプ一次側を連結し、その二次側には複数のノズルが連結してあり、そのノズルから、 槽全体に水流を発生させうるように、放出できるようにしてある。なお、 このノズルは、 水流を効率よく発生させるため、 槽底部に等間隔に固定しておき、 その吹き出し方向は円周に沿って、 水平またはほぼ水平にセットしておくのが効果的である。
【００２７】
酸化分解槽の表面から、そこに固定されたロートを通して、ポンプの力で、油層に富む排水と同時に多量の空気も吸い込まれ、それらが混合されて、十分に空気が供給された排水は、酸化分解槽の底部から放たれ、水流とともに表面に向かって上昇する過程で、本発明の方法で選択され、生産された微生物群と十分に接触することができる。この方式を採用することにより、油分含有排水処理における、上記の問題点は一気に解決することができた。
【００２８】
本発明の方法および装置を用いて、動植物油、鉱物油等で汚染した排水の処理を行う場合、その排水には、一般に、油以外の各種有機物をも含有されるので、この処理を続行していると、活性汚泥が生成し、沈殿物が生成する場合がある。この場合には、酸化分解槽の後に沈殿分離槽を連結し、その上澄み液を放流し、ここで分離された汚泥は返送ポンプで酸化分解槽に送ることによって、そこで汚泥自身をも好気的に消化して、それをも減量することができる。
【００２９】
本発明の方法および装置は、排水処理だけでなく、海洋汚染防止にも用いることができる。すなわち、いずれの船舶においても、そのエンジン部分から油を含有するビルジ排水が排出するが、そのまま海洋に投棄する場合もあり、それにより海洋が汚染されている。本発明を採用することによって、この汚染を防ぐことができる。
【００３０】
【実施例】
つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１
ビル内のレストランの、動植物油を含有する厨房排水は４５ｍ3／日排出する。ここでは、食事時に排水のピークを迎え、その排出速度は日内で大きく変動するので、油含有排水は一旦地下の排水貯留槽（５０ｍ3）に集められ、時々空気を吹き込んでその全体が混合している。
【００３１】
よく混合した後の排水の分析を行った結果、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）（４９０ｍｇ／Ｌ）、浮遊物質（ＳＳ）（７８ｍｇ／Ｌ）、ノルマルヘキサン抽出物質（８３ｍｇ／Ｌ）であった。
【００３２】
ビルの地下に、直径１ｍのロートを水面に固定した、本発明の酸化分解槽（直径２ｍ、水深５ｍ、実容積１５ｍ3）を設置し、その後に沈殿槽（直径２ｍ、水深２ｍ、実容積６ｍ3）を設置した。まず、排水貯留槽からポンプで排水を送って、酸化分解槽を満たし、本発明の微生物製剤を５００ｇ添加し、酸化分解槽に付属せるポンプを２０時間作動させた後、連続的に処理を開始した。それ以降は、毎朝微生物製剤を１５０ｇ添加し、１．９ｍ3／時間の速度で排水を酸化分解槽に連続的に注入して処理を続行した。なお、酸化分解槽での滞留時間は８時間であり、沈殿層での滞留時間は３時間である。
【００３３】
この処理を１週間続行したる後、沈殿槽から排出する排水を採取、混合して分析を行ったところ、生物化学的酸素要求量（１１０ｍｇ／Ｌ）、化学的酸素要求量（３０ｍｇ／Ｌ）、浮遊物質（ＳＳ）（４５ｍｇ／Ｌ）、ノルマルヘキサン抽出物質（１ｍｇ／Ｌ）であった。この数値は、下水道への排出基準に十分に適合しうる。
【００３４】
この処理期間中に、厨房排水に含まれる有機物に由来すると思われる活性汚泥が生成し、それが沈殿槽に沈降していたが、この汚泥は、返送ポンプで酸化分解槽に戻して好気的消化を行った結果、汚泥は消失し、とくに処分を必要としなかった。
【００３５】
実施例２
工場内の重油貯留タンクの洗浄水を中和した排水（ｐＨ６．５）はノルマルヘキサン抽出物質（６６ｍｇ／Ｌ）を含有していた。これを、直径０．５ｍのロートを固定してある、本発明の酸化分解槽（直径１ｍ、水深２．６ｍ、実容積２ｍ3）に満たし、本発明の微生物製剤２００ｇを添加し、２４時間処理を行ったところ、処理水中のノルマルヘキサン抽出物質は２．２ｍｇ／Ｌとなり、この数値は、下水道への排出基準に適合していた。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の方法および装置を用いて、動植物油、鉱物油等を含む排水の処理、浄化を行うことにより、効率よく、短時間でそれらを分解し、廉価のコストで、処理水を下水道に放流しうる水質基準に適合させることができ、また、通常の排水処理装置への負荷、負担を軽減することができる。