(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に紫外線を照射する光酸化部、
該光酸化部に導かれる前の被処理水を、放線菌、光合成細菌、乳酸生成菌、糸状菌、および酵母の５つの群のそれぞれから少なくとも一種ずつ選択された、少なくとも計５種からなる微生物群と接触させる前処理部、および
該光酸化部で処理された後の被処理水を、放線菌、光合成細菌、乳酸生成菌、糸状菌、および酵母の５つの群のそれぞれから少なくとも一種ずつ選択された、少なくとも計５種からなる微生物群と接触させる後処理部
を備えてなる光酸化水処理装置であって、
前記前処理部による処理を受けた、光酸化部に導く前の被処理水を貯留する貯留部をさらに有してなり、前記水貯留部にある被処理水に、酸化剤を添加する酸化剤添加手段が設けられてなることを特徴とする、水処理装置。
【請求項２】
前処理部および／または後処理部における微生物が、多孔質担体に担持されている、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前処理部および後処理部における微生物が、放線菌に属するStreptomyces、Streptoverticillium 、Nocardia、およびMicromonospora、Rhodococcus の属に属する微生物、光合成細菌に属するRhodopseudomonas、Rhodospirillum、Chromatium、およびChlorobiumの属に属する微生物、乳酸生成菌に属するLactobacillus 、Propionibacterium 、Pediococcus 、およびStoreptococus の属に属する微生物、糸状菌に属するAspergillus 、およびMucor の属に属する微生物、並びに酵母に属するSaccharomyces 、およびCandida の属に属する微生物からなる群から選択されるものである、請求項１または２に記載の水処理装置。
【請求項４】
微生物が、放線菌に属するStreptomyces albus、Streptoverticillium baldaccii 、Nocardia asteroides 、Micromonospora chalcea、およびRhodococcus rhodochrous、光合成細菌に属するRhodopseudomonas sphaeroides、Rhodospirillum rubrum、Chromatium okenii 、およびChlorobium limicol、乳酸生成菌に属するLactobacillus bulgaricus、Propionibacterium freudenreichii、Pediococcus halophilus、Streptococus lactis 、およびStreptococusfaecalis 、糸状菌に属するAspergillus japonicus 、Aspergillus oryzae、およびMucorhiemalis、並びに酵母に属するSaccharomyces cerevisiae、Saccharomyces lactis、およびCandida utilisからなる群から選択されるものである、請求項３記載の水処理装置。
【請求項５】
前記貯留部内に多孔質床をさらに有してなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項６】
酸化剤が添加された被処理水を触媒と接触させる触媒部をさらに有してなる、請求項１〜５のいずれか一項記載の水処理装置。
【請求項７】
被処理水に紫外線を照射する光酸化部、および
該光酸化部に導かれる前の被処理水を、放線菌、光合成細菌、乳酸生成菌、糸状菌、および酵母の５つの群のそれぞれから少なくとも一種ずつ選択された、少なくとも計５種からなる微生物群と接触させる前処理部を備えてなる光酸化水処理装置であって、
前記光酸化部に導く前の被処理水を貯留する貯留部をさらに有してなり、前記水貯留部にある被処理水に、酸化剤を添加する酸化剤添加手段が設けられてなり、かつ前記貯留部内に多孔質床をさらに有してなることを特徴とする、水処理装置。
【請求項８】
被処理水に紫外線を照射する光酸化部、および
該光酸化部で処理された後の被処理水を、放線菌、光合成細菌、乳酸生成菌、糸状菌、および酵母の５つの群のそれぞれから少なくとも一種ずつ選択された、少なくとも計５種からなる微生物群と接触させる後処理部を備えてなる光酸化水処理装置であって、
前記光酸化部に導く前の被処理水を貯留する貯留部をさらに有してなり、前記水貯留部にある被処理水に、酸化剤を添加する酸化剤添加手段が設けられてなり、かつ前記貯留部内に多孔質床をさらに有してなることを特徴とする、水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
発明の分野
本発明は、紫外線による光酸化によって水を処理する水処理装置に関し、さらに詳しくは紫外線による光酸化によって水を処理する水処理装置における微生物学的な前処理および／または後処理に関する。
【０００２】
背景技術
ほとんどの物質は紫外線領域に吸収を持ち、その結果、光反応、光イオン化、生理作用、殺菌作用などが生じる。従って、下水、洗浄排水、または使用前の水に紫外線を照射することで、その中に含まれる有機物、微生物などを分解し、低分子化して水質の浄化を図ることが出来る。このような装置は、光酸化処理装置、紫外線酸化水処理装置などと呼ばれて広く知られている。
【０００３】
【発明の概要】
本発明者らは、今般、光酸化処理装置と、被処理水を特定の微生物群と接触させる前処理および／または後処理とを組み合わせることで、より効率の良い水処理が出来ることを見出した。本発明はかかる知見に基づくものである。
【０００４】
従って、本発明は、より効率の良い水処理が可能な紫外線酸化処理装置の提供をその目的としている。
【０００５】
本発明による光酸化水処理装置は、
被処理水に紫外線を照射する光酸化部、
該光酸化部に導かれる前の被処理水を、放線菌、光合成細菌、乳酸生成菌、糸状菌、および酵母の５つの群のそれぞれから少なくとも一種ずつ選択された、少なくとも計５種からなる微生物群と接触させる前処理部、および／または
該光酸化部で処理された後の被処理水を、放線菌、光合成細菌、乳酸生成菌、糸状菌、および酵母の５つの群のそれぞれから少なくとも一種ずつ選択された、少なくとも計５種からなる微生物群と接触させる後処理部
を備えてなるもの、である。
【０００６】
【発明の具体的説明】
本発明による水処理装置によれば、被処理水のＣＯＤおよびＢＯＤの低減、含有有機物の分解、殺菌処理、殺藻処理を効率よく行うことが出来る。本発明による水処理装置は、種々の水系排水の浄化処理、一次利用水、二次利用水の浄化処理などに適用できる。その具体例としては、家庭および店舗排水の処理；精密機械加工における脱脂洗浄排水処理；メッキ処理におけるシアン排水処理；プリント配線基板製造における無電解Ｎｉメッキ浴排水、液体レジスト現像排水処理；染色加工における有機染料排水処理；半導体製造または液晶製造などにおける超純水処理の前処理；下水処理水の再利用のための処理；工業用循環水の処理；有機塩素系溶剤、アルコール、炭化水素などの有機物を多量に含んだ排水の有機物分解処理；ゴルフ場排水の処理；池水、湖水、沼水などの浄化処理；その他高ＣＯＤおよび高ＢＯＤの有機系排水処理等が挙げられる。
【０００７】
本発明による水処理装置の光酸化部は、紫外線の酸化力により、有機物を分解、低分子化する機能を備えたものであれば、特に限定されない。好ましくは、被処理水に過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム、オゾンなどの酸化剤を添加して、その後処理水に紫外線を照射する態様が好ましい。この態様においては、紫外線の照射により酸化剤が活性化され、ヒドロキシラジカルなどが発生し、これにより処理水中の有機物は酸化分解され、低分子化される。さらに、酸化剤を活性化させる触媒を存在させてもよい。
【０００８】
本発明の第一の態様による水処理装置は、この光酸化部に導かれる前の被処理水を、生物学的に前処理する。生物学的前処理は、この被処理水を、放線菌、光合成細菌、乳酸生成菌、糸状菌、および酵母の５つの群のそれぞれから少なくとも一種ずつ選択された、少なくとも計５種からなる微生物群と接触させることによって行われる。
【０００９】
本発明に用いられる微生物の好ましい具体例を挙げれば次の通りである。
放線菌に属するものとしては、Streptomyces、Streptoverticillium 、Nocardia、Micromonospora、Rhodococcus などの属に属する微生物が挙げられ、より具体的にはStreptomyces albus (e.g. ATCC 3004) 、Streptoverticillium baldaccii (e.g. ATCC 23654) 、Nocardia asteroides (e.g. ATCC 19247) 、Micromonospora chalcea (e.g. ATCC 12452)、Rhodococcus rhodochrous(e.g. ATCC 13803)などが挙げられる。
【００１０】
光合成細菌に属するものとしては、Rhodopseudomonas、Rhodospirillum、Chromatium、Chlorobiumなどの属に属する微生物が挙げられ、より具体的にはRhodopseudomonas sphaeroides (e.g. IFO 12203) 、Rhodospirillum rubrum (e.g. IFO 3986) 、Chromatium okenii 、Chlorobium limicola などが挙げられる。
【００１１】
乳酸生成菌に属するものとしては、Lactobacillus 、Propionibacterium 、Pediococcus 、Streptococusなどの属に属する微生物が挙げられ、より具体的にはLactobacillus bulgaricus (e.g. ATCC 11842)、Propionibacterium freudenreichii (e.g. IFO 12391) 、Pediococcus halophilus (e.g. IFO 12172) 、Streptococus lactis (e.g. IFO 12007)、Storeptococus faecalis (e.g. IFO 3971)などが挙げられる。
【００１２】
糸状菌に属するものとしては、Aspergillus 、Mucor などの属に属する微生物が挙げられ、より具体的にはAspergillus japonicus (e.g. IFO 4060) 、Aspergillus oryzae (e.g IFO 4075) 、Mucor hiemalis (e.g. IFO 5303)などが挙げられる。
【００１３】
酵母に属するものとしては、Saccharomyces 、Candida などの属に属する微生物が挙げられ、より具体的にはSaccharomyces cerevisiae (e.g. IFO 0304)、Saccharomyces lactis (e.g. IFO 0433)、Candida utilis (e.g. IFO 0396)などが挙げられる。
【００１４】
本発明において５つの群からそれぞれ選ばれる微生物は一種でも複数でも良い。本発明のより好ましい態様によれば、複数の微生物を組み合わせて用いるのが好ましい。これらの微生物は、それらの微生物の通常の条件で培養されてよい。
【００１５】
このような生物学的前処理によって、後段の光分解による処理がより効率よく行われる。以下の理論に拘束されるわけではないが、この前処理によって、被処理水中に存在する有機物などの固形成分は微生物によって、後段の光分解において効率よく分解され得る大きさの分子まで分解されるのが理由と思われる。
【００１６】
微生物と被処理水の接触の態様は特に限定されないが、本発明の好ましい態様によれば、微生物を多孔質体に単持させ、その多孔質体と被処理水とを接触させることで実施されてよい。この多孔質体は、微生物が生息可能であれば特に限定されないが、例えば粘土鉱物を焼結して得られた連続気孔を有する多孔質セラミック、木炭、合成繊維からなるフェルト、合成樹脂からなる多孔板、多段に重ねた合成樹脂板などを好ましく利用することが出来る。
【００１７】
本発明の第二の態様による水処理装置は、光酸化部で処理された後の処理水を、生物学的に後処理する。生物学的後処理は、この処理水を、放線菌、光合成細菌、乳酸生成菌、糸状菌、および酵母の５つの群のそれぞれから少なくとも一種ずつ選択された、少なくとも計５種からなる微生物群と接触させることによって行う。
【００１８】
この態様に用いられる微生物の好ましい具体例としては、上記した生物学的前処理に用いられるものが挙げられる。さらに、微生物と被処理水の接触の態様は特に限定されないが、本発明の好ましい態様によれば、上記した生物学的前処理と同様の態様が挙げられる。
【００１９】
このような生物学的後処理によって、光酸化部で処理された処理水に存在する有機物をより完全に分解することが出来る。さらに従来、このような光酸化部で処理された処理水の後処理として活性炭による濾過処理が知られているが、本発明によれば、この活性炭と上記微生物群を組み合わせることで、この活性炭の濾過能力を長期間に亘り維持することが可能であるとの利点が得られる。
【００２０】
本発明の第三の態様による水処理装置は、上記の第一の態様および第二の態様を組み合わせたもの、すなわち生物学的前処理と、生物学的後処理をともに備えてなるものである。この態様による水処理装置によれば、より効率のよい水処理を行うことが出来る。
【００２１】
本発明による水処理装置を図面を用いて説明する。図１は、本発明による水処理装置を表す。被処理水はタンク１に導入路２を介して投入される。このタンク１内のｐＨ、温度などの状態は、センサー手段３を設けて知ることができるよう構成してもよい。このタンク１の被処理水はポンプ４によりバルブ５を介して前処理槽６に導入される。この前処理槽６の断面図を図２に示す。この前処理槽６は、容器７とその中に充填された多孔質床８とから構成されている。そしてこの多孔質床８には上記した微生物群が担持されている。被処理水は導管１０から入り多孔質床８の間隙９を流れる。その間、被処理水中に存在する有機物などは多孔質床８に吸着される。そして、微生物群により分解され、低分子化される。さらに場合によって、バルブ２６および２７を切り替えて、被処理水を循環路２８を経由させて循環処理することも可能である。その後被処理水は導管１１から前処理槽６を出る。前処理を受けた被処理水は、次に貯留タンク１２に至り溜め置かれ、その後光酸化処理を受ける。
【００２２】
光酸化処理は次のように行われる。貯留タンク１２に溜め置かれた被処理水に、酸化剤タンク１３からの酸化剤を、投入装置１４を用いて貯留タンク１２に投入する。貯留タンク１２中で被処理水を攪拌するなどして酸化剤と被処理水を十分に混合する。酸化剤と混合された被処理水は、バルブ１５が開けられ、ポンプ１６によって触媒槽１７に至る。触媒槽１７内には触媒層が設けられてなる。この触媒層は光酸化処理に用いられている触媒層であってよく、例えばニッケル化合物、鉄化合物、チタン化合物からなり、充填構造をとるのが好ましい。また、この触媒層は光酸化部と一体に構成されてよい。この触媒槽によって酸化剤が活性化され、その後被処理水は光酸化部１８に至る。この光酸化部１８は、容器１９と、その内部に収容された紫外線ランプ２０とから構成される。被処理水は容器１９内に入ると、紫外線ランプ２０から紫外線の照射を受ける。被処理水に存在する有機物、微生物などは紫外線により分解され、低分子化される。これにより、被処理水の浄化、殺菌などが達成される。光酸化部１８を出た被処理水はバルブ２１を介して再び貯留タンク１２に至る。本発明の好ましい態様によれば、このような光酸化処理を処理水を循環させて一定時間継続して行う。酸化剤を適宜追加しながら行うことも好ましい。被処理水の浄化の程度は、センサー２２を設け、これによって監視しながら行うことも可能である。目的とする被処理水の浄化の程度が達成できたならば、次に被処理水を後処理に付す。
【００２３】
バルブ２１を閉めバルブ２３を開けることで、被処理水を後処理槽２４に導く。ここで、この後処理槽２４は基本的に前処理槽６と同一の構成とされてよい。すなわち、この後処理槽は容器内に上記した微生物群を担持させた多孔質床を収容して構成されてよい。本発明の好ましい態様によれば、この後処理槽２４の多孔質床は活性炭によって構成されるのが好ましい。被処理水はこの後処理槽２４内において、多孔質床の間隙を通過し、その際被処理水内に残存している有機物などが多孔質床に吸着される。吸着された有機物は多孔質床に担持された微生物により分解され、低分子化される。これによって被処理水のより完全な浄化が達成される。
【００２４】
本発明の好ましい態様によれば、貯留タンク１２の底部に多孔質床２５を形成してもよい。この多孔質床２５に微生物が生息し、その結果、被処理水を貯留している間に有機物の分解、低分子化が行なわれ、光酸化による水の浄化を補助することが出来る。
【００２５】
上記の装置において、前処理槽および後処理槽の大きさ、光酸化部の紫外線ランプの出力などは被処理水の種類および量、光酸化処理時に光酸化部を通過する被処理水の流量などを勘案して適宜決定されてよい。本発明の好ましい態様によれば、ポリオキシエチレン（ＯＰＥ）系洗浄液含有排水（ＣＯＤ３００ｍｇ／ｌ）のような排水の場合、前処理槽における多孔質床を１００リットル、後処理槽における活性炭からなる多孔質床を１００リットル3 、紫外線ランプの出力を２ｋｗ、紫外線酸化部に導入される被処理水の循環流量を１．８ｍ3 ／時としたとき、約１２５リットル／時程度の量の排水処理を行うことが出来る。
【００２６】
【実施例】
実施例１
図１に記載の装置と同一の装置を用いて水処理を行った。紫外線の出力は２ｋＷとし、酸化剤は３５％過酸化水素水を下記の表に記載の量添加した。前処理槽は、次の微生物群を、粘土鉱物を主原料に高温焼結して得られた連続気孔を有する多孔質セラミック担体（比重０．４〜０．５、吸水率１７０％以上、気孔率７５％以上、表面積２ｍ2 ／ｇ）に担持させたものを使用した。
【００２７】
微生物群
放線菌：Streptomyces albus (ATCC 3004)  、Streptoverticillium baldaccii (ATCC 23654)  、Nocardia asteroides (ATCC 19247)  、Micromonospora chalcea (ATCC 12452) 、Rhodococcus rhodochrous(ATCC 13803) 。
光合成細菌：Rhodopseudomonas sphaeroides (IFO 12203)  、Rhodospirillum rubrum (IFO 3986)  、Chromatium okenii 、Chlorobium limicola 。
乳酸生成菌：Lactobacillus bulgaricus (ATCC 11842) 、Propionibacterium freudenreichii (IFO 12391)  、Pediococcus halophilus (IFO 12172)  、Streptococus lactis (IFO 12007) 、Storeptococus faecalis (IFO 3971) 。
糸状菌：Aspergillus japonicus (IFO 4060)  、Aspergillus oryzae (IFO 4075) 、Mucor hiemalis (IFO 5303) 。
酵母：Saccharomyces cerevisiae (IFO 0304) 、Saccharomyces lactis (IFO 0433) 、Candida utilis (IFO 0396) 。
【００２８】
上記の装置に原排水として種々のＣＯＤ値を有するＰＯＥ系洗浄液含有排水を導入し、３０リットル／分の流量で原排水を前処理槽６に導入した。処理水３０リットルを貯留槽１２に貯留し、その後光酸化処理を行った。光酸化槽を循環させる際の流量は１０リットル／分、処理時間は１時間とした。
原排水、および光酸化処理前後の貯留槽１２の処理水のＣＯＤ値を測定した。
また、更に前処理装置を有さない、光酸化槽のみによる処理も行った。
それらの結果は、次の表に示される通りであった。
【００２９】
0003860847.tif 000002
【００３０】
実施例２
実施例１と同様の装置によってＰＯＥ系洗浄液含有排水を処理し、前処理および光酸化処理によりＣＯＤ値１２ｐｐｍの処理水を得た。この処理水を、多孔質セラミック担体を粒状活性炭に代えた以外は実施例１の前処理装置と同様の後処理装置に、１０リットル／分の流量で導入した。この後処理後の処理水のＣＯＤ値を測定し、その値が１２ｐｐｍとなるまでの時間を測定した。
また、上記微生物を担持させなかった以外は上記と同様の後処理装置を構成し、これに上記と同様の排水を１０リットル／分の流量で導入した。この場合も、この後処理後の処理水のＣＯＤ値を測定し、その値が１２ｐｐｍとなるまでの時間を測定した。
それらの結果は、次の表に示される通りであった。
【００３１】
0003860847.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光酸化水処理装置の全体の模式図である。
【図２】本発明による光酸化水処理装置の前処理槽または後処理槽の断面図である。
【符号の説明】
１  貯留槽
６  前処理槽
７  容器
８  多孔質床
１２  貯留槽
１３  酸化剤槽
１４  酸化剤投入装置
１７  触媒槽
１８  光酸化部
２０  紫外線ランプ
２４  後処理槽
【図１】
0003860847.tif 000004
【図２】
0003860847.tif 000005