廃水処理方法及び廃水処理装置
【課題】大型の施設や特殊な設備を必要とせず、現行の活性汚泥処理施設を利用することができ、薬剤コストや運転コストが低く、且つ、効率的にＰＶＡを微生物により分解してＣＯＤ負荷を低減することのできる廃水処理方法及び廃水処理装置を提供する。
【解決手段】
ポリビニルアルコールを含有する廃水にポリビニルアルコール分解能を有する微生物を加えて、当該廃水を好気性雰囲気下に維持することにより、前記微生物を好気的に増殖させ、且つ、当該廃水中のポリビニルアルコールを好気的に分解する。この微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）である。
【解決手段】
ポリビニルアルコールを含有する廃水にポリビニルアルコール分解能を有する微生物を加えて、当該廃水を好気性雰囲気下に維持することにより、前記微生物を好気的に増殖させ、且つ、当該廃水中のポリビニルアルコールを好気的に分解する。この微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物を利用して廃水中に含まれる化学物質を分解処理する廃水処理方法及び当該方法に使用する廃水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生産工場の廃水には多くの化学物質が含まれており、例えば、繊維染色工場の廃水（以下、「染色廃水」という）は、精練工程、染色工程及び仕上げ工程から排出される廃水の混合物であり、染料などの着色物質だけでなく、多くの化学物質を含んでいる。このことから、染色廃水は、環境負荷を表す化学的酸素要求量（以下、「ＣＯＤ」という）や生物学的酸素要求量（以下、「ＢＯＤ」という）の値が高い廃水である。従って、染色廃水は、従来から凝集沈殿処理、加圧浮上処理及び活性汚泥処理などを組み合わせた廃水処理工程によって処理された後、繊維染色工場から放流水として排出される。
【０００３】
ここで、凝集沈殿処理や加圧浮上処理においては、鉄やアルミニウム化合物等の金属塩を主成分とする無機系凝集剤やポリアクリルアミド等の高分子凝集剤を多量に添加するため凝集剤コストが大きくなる。また、大量に発生する凝集汚泥やスラッジの処分は、その費用が高騰しているだけでなく、環境問題から、これまでのような埋め立て処分や焼却処分は難しくなっている。
【０００４】
そこで、近年、自然環境保護の観点から、廃水処理の方法として、エネルギー損失が少なく、汚泥排出の少ない微生物処理方法が注目されている。しかしながら、廃水の中には、合成高分子をはじめ、一般に微生物による分解を受けにくいとされる物質が多く存在する。これらの物質は、ＣＯＤ負荷の高い物質といわれ、これらの物質を含有する廃水を微生物処理してもＢＯＤの値は下がるがＣＯＤの値が下がらないという問題がある。
【０００５】
これらのＣＯＤ負荷の高い物質の一つとして、また、染色廃水の中に多く含まれている物質として、ポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」という）がある。このＰＶＡは、布帛を製織する際の縦糸に付与されており、染色前の精練工程で除去される。従って、この精練工程から排出され、最終的には繊維染色工場から排出される廃水の中に多く含まれている。このＰＶＡは、通常の活性汚泥処理では分解が不十分であり、未分解物質として排出されているのが現状である。
【０００６】
そこで、生物学的にＰＶＡを分解する方法が提案されている。例えば、下記特許文献１には、ＰＶＡ資化菌（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１４７７３或いは受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１４８５７）の培養菌体成分を過酸化水素分解力を有する酵素の存在下にＰＶＡに作用させる難分解性物質の分解方法が提案されている。また、下記特許文献２には、ＰＶＡを唯一の炭素源として生育し、窒素源の存在下にＰＶＡを分解するシュードモナス属、又は、アシネトバクター属に属する細菌が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２７５７７３号公報
【特許文献２】特開２００６−１８０７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１においては、従来の方法では分離できなかったＰＶＡ分解能を有する微生物を自然界から得る方法を提案するものであって、具体的にＰＶＡを含む廃水に処理してその効果を示すものではない。また、上記特許文献２においては、ＰＶＡを分解する特定の微生物が提案されているが、ＰＶＡの分解に要する時間が長く、一般的な活性汚泥処理の滞留時間で処理することが難しく、利用しようとすると滞留時間の長い大がかりな設備が必要となり、設備費用及び設置面積などの点で現実的ではない。
【０００９】
そこで、本発明は、上記の諸問題に対処して、大型の施設や特殊な設備を必要とせず、現行の活性汚泥処理施設を利用することができ、薬剤コストや運転コストが低く、且つ、効率的にＰＶＡを微生物により分解してＣＯＤ負荷を低減することのできる廃水処理方法及び当該方法に使用する廃水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題の解決にあたり、本発明者らは、科学技術振興機構の独創的シーズ展開事業委託開発として平成１７年１０月から平成１９年１０月に行った「着色排水のバイオ脱色処理システム」の活性汚泥槽の中にＰＶＡを主体とするＣＯＤ成分を分解するバクテリア（細菌、微生物）が存在することに着目した。そこで、本発明者らは、当該活性汚泥槽から検索して、ＣＯＤ成分を分解する能力を有する１２種の微生物を分離し、これらの微生物の中からＰＶＡ分解能に優れた２種の微生物を特定した。
【００１１】
また、本研究者らは、鋭意検討の結果、これらの微生物が好気性雰囲気の廃水中で増殖し、当該廃水中に含まれるＣＯＤ成分、特にＰＶＡを短時間に効率よく分解できることを見出し本発明の完成に至った。
【００１２】
即ち、本発明に係る廃水処理方法は、請求項１の記載によると、ポリビニルアルコールを含有する廃水にポリビニルアルコール分解能を有する微生物を加えて、当該廃水を好気性雰囲気下に維持することにより、上記微生物を好気的に増殖させ、且つ、当該廃水中のポリビニルアルコールを好気的に分解する廃水処理方法であって、
上記微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、ＰＶＡを含有する廃水を処理してＣＯＤの値を低減するにあたり、当該廃水中にポリビニルアルコール分解能を有する微生物（以下、「ＰＶＡ分解菌」という）を加えて、この廃水を好気性雰囲気下に維持するようにする。ここで、ＰＶＡ分解菌とは、本発明者らが分離し、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター（ＩＰＯＤ）に寄託した寄託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３及び寄託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２で示される２種の微生物をいう。これらのＰＶＡ分解菌は、好気性雰囲気下に増殖し、且つ、好気性雰囲気下にＰＶＡを分解することが分かっている。
【００１４】
従って、ＰＶＡを含有する廃水にこれらのＰＶＡ分解菌を加えて好気性雰囲気下に維持するだけで、これらのＰＶＡ分解菌が増殖しながらＰＶＡを効率的に分解する。このとき、これらのＰＶＡ分解菌をそれぞれ単独で使用してもよく、或いは、これらのＰＶＡ分解菌を併用するようにしてもよい。これらのＰＶＡ分解菌を併用することにより、廃水中のＰＶＡは、より効率的に分解される。
【００１５】
このように、ＰＶＡ分解菌の増殖とＰＶＡの分解が好気性雰囲気下で行われるので、特殊な嫌気性雰囲気を維持する処理設備やその他特別の施設を必要とすることがない。更に、ＰＶＡ分解菌の増殖とＰＶＡの分解が同時に進行するので、滞留時間の長い大型の施設を必要としない。
【００１６】
よって、請求項１に記載の発明においては、大型の施設や特殊な設備を必要とせず、現行の活性汚泥処理施設を利用することができ、薬剤コストや運転コストが低く、且つ、効率的にＰＶＡを微生物により分解してＣＯＤ負荷を低減することのできる廃水処理方法を提供することができる。
【００１７】
また、本発明は、請求項２の記載によると、請求項１に記載の廃水処理方法であって、上記廃水中の溶存酸素量を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上にして好気性雰囲気を維持するために、当該廃水中に空気を供給する曝気処理を行うことを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、ＰＶＡ分解菌の増殖とＰＶＡの分解とが効率的に行われる好気性雰囲気を維持するために、廃水中の溶存酸素量（以下、「ＤＯ」ともいう）の値を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上にすることが好ましい。そこで、上記構成のように廃水中に強制的に空気を供給する曝気処理を行うことが好ましい。このことにより、廃水中のＤＯの値が１．０（ｍｇ／Ｌ）以上を維持し、ＰＶＡ分解菌の増殖とＰＶＡの分解とが効率的に行われる。よって、請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の発明と同様の作用効果をより一層、具体的に達成することができる。
【００１９】
また、本発明は、請求項３の記載によると、請求項１又は２に記載の廃水処理方法であって、上記廃水中の酸化還元電位を５０（ｍＶ）以上に維持することを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、廃水中の酸化還元電位（以下、「ＯＲＰ」ともいう）を５０（ｍＶ）以上に維持することが好ましい。廃水中のＯＲＰの値が５０（ｍＶ）以上に維持されることにより、ＰＶＡの分解が効率的に行われる。よって、請求項３に記載の発明においては、請求項１又は２に記載の発明と同様の作用効果をより一層、具体的に達成することができる。
【００２１】
また、本発明は、請求項４の記載によると、請求項１〜３のいずれか１つに記載の廃水処理方法であって、上記廃水中に上記微生物を加える前に、当該廃水のｐＨを７．０〜９．０の範囲に調整することを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、廃水のｐＨを７．０〜９．０の範囲に調整するようにし、このｐＨの調整は、廃水中にＰＶＡ分解菌を加える前に行うことが好ましい。よって、請求項４に記載の発明においては、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果をより一層、具体的に達成することができる。
【００２３】
また、本発明は、請求項５の記載によると、請求項１〜４のいずれか１つに記載の廃水処理方法であって、上記微生物が分解したポリビニルアルコールの分解残渣を当該微生物或いは他の微生物により好気的に消化することを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、好気性雰囲気下で上記ＰＶＡ分解菌によって分解されたＰＶＡの分解残渣は、もはや生物学的難分解性物質ではなく、微生物により分解可能な有機物質に変換されているものと思われる。従って、これらの分解残渣は、ＰＶＡ分解菌によっても消化されるが、一般有機物質の分解に使用される活性汚泥槽の微生物によっても消化することができる。よって、請求項５に記載の発明においては、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果をより一層達成することができる。
【００２５】
また、本発明に係る廃水処理装置は、請求項６の記載によると、ポリビニルアルコールを含有する廃水を処理するための廃水処理装置（Ａ１）であって、
上記廃水のｐＨ及び温度を所定の範囲内に調整する廃水調整槽（Ｂ１）と、
ポリビニルアルコール分解能を有する微生物を培養する培養槽（Ｃ１）と、
上記廃水調整槽から流入する上記廃水中に上記培養槽からの上記微生物を加え、好気性雰囲気下でポリビニルアルコールを分解するバイオリアクター槽（Ｄ１）と、
上記バイオリアクター槽から流入する上記廃水中に含まれるポリビニルアルコールの分解残渣を好気性雰囲気下で消化する活性汚泥槽（Ｅ１）とを備えており、
上記バイオリアクター槽は、その槽内の溶存酸素量を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上に維持するために空気を供給する曝気装置（Ｆ１）を具備し、
上記微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であることを特徴とする。
【００２６】
上記構成によれば、バイオリアクター槽（Ｄ１）においてＰＶＡを分解する微生物を増殖すると共にＰＶＡを分解する。次に、活性汚泥槽（Ｅ１）においてＰＶＡの分解残渣を消化する。この活性汚泥槽（Ｅ１）での分解残渣の消化には、通常の微生物を活用することができる。よって、請求項６に記載の発明においては、大型の施設や特殊な設備を必要とせず、現行の活性汚泥処理施設を利用することができ、薬剤コストや運転コストが低く、且つ、効率的にＰＶＡを微生物により分解してＣＯＤ負荷を低減することのできる廃水処理装置を提供することができる。
【００２７】
また、本発明に係る廃水処理装置は、請求項７の記載によると、ポリビニルアルコールを含有する廃水を処理するための廃水処理装置（Ａ２）であって、
上記廃水のｐＨ及び温度を所定の範囲内に調整する廃水調整槽（Ｂ２）と、
ポリビニルアルコール分解能を有する微生物を培養する培養槽（Ｃ２）と、
上記廃水調整槽から流入する上記廃水中に上記培養槽からの上記微生物を加え、好気性雰囲気下でポリビニルアルコールを分解すると共に、この分解残渣を好気性雰囲気下で消化する活性汚泥槽（Ｅ２）とを備えており、
前記活性汚泥槽は、その槽内の溶存酸素量を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上に維持するために空気を供給する曝気装置（Ｆ２）を具備し、
上記微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であることを特徴とする。
【００２８】
上記構成によれば、上記請求項６におけるバイオリアクター槽（Ｄ１）の機能と活性汚泥槽（Ｅ１）の機能を１つの活性汚泥槽（Ｅ２）が担うことができる。すなわち、活性汚泥槽（Ｅ２）は、ＰＶＡを分解する微生物を増殖し、ＰＶＡを分解すると共に、並行してＰＶＡの分解残渣を同時に消費する。従って、上記構成によれば、通常使用されている活性汚泥槽を有効に活用することができる。よって、請求項７に記載の発明においては、請求項６に記載の発明と同様の作用効果をより一層達成することができる。
【００２９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る廃水処理装置を示すフローシートである。
【図２】第２実施形態に係る廃水処理装置を示すフローシートである。
【図３】実施例１におけるＣＯＤ値を経時的に記録したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
一般に、繊維染色工場から排出される染色廃水は、上述のように、精練工程、染色工程及び仕上げ工程からの廃水の混合物であり、多くの化学物質を含んでいる。例えば、精練工程からは、ＰＶＡ、ポリアクリル酸塩、澱粉などの糊剤や、苛性ソーダ、酸化剤、酵素、各種界面活性剤などの糊抜き剤或いは精練剤が排出される。染色工程からは、反応性染料、分散染料、酸性染料など繊維の染色に利用されなかった各種染料や、各種無機塩類、尿素などの窒素化合物、各種界面活性剤などの染色助剤或いは洗浄剤が排出される。また、仕上げ工程からは、各種油剤、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの各種仕上げ剤が排出される。
【００３２】
なお、本実施形態は、染色廃水に含まれる多くの化学物質のうち、生物学的に難分解性の物質として染色廃水中の主物質であるＰＶＡを特定のＰＶＡ分解菌によって分解して、染色廃水のＣＯＤの値を低減するものである。
【００３３】
一方、本発明には、ＰＶＡ分解菌として、２種類の微生物を使用する。１つの微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）であって、以下、「ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４」という。他の１つの微生物は、Ｃｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であって、以下、「ＰＶＡ分解菌Ｗ‐６」という。
【００３４】
ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、いずれも、上述のように、科学技術振興機構の独創的シーズ展開事業委託開発として平成１７年１０月から平成１９年１０月に行った「着色排水のバイオ脱色処理システム」の活性汚泥槽から分離した。具体的には、上記システムは、Ｂａｃｉｌｌｕｓ属するＢａｃｉｌｌｕｓ ＯＹ１−２（受託番号：ＦＥＲＭ ＢＰ−５２６１）を使用してアゾ系染料を分解するものであるが、このシステムの活性汚泥槽の中からＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を分離し、平成２０年（２００８年）５月２日に独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター（ＩＰＯＤ）において日本国に寄託されている。
【００３５】
これらの微生物、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の生物的・生化学的性状を表１に示す。
【００３６】
【表１】
これらの微生物、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、いずれも、好気的雰囲気下で増殖し、且つ、好気的雰囲気下でＰＶＡを分解する。また、これらの微生物は、ＰＶＡに対して強い活性を示すが、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属或いはＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属する他の微生物と同様にＰＶＡ以外の他の有機物質に対しても通常の活性を有するものである。
【００３７】
本発明においては、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を単独で、又は、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４とＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を併用して採用するが、このことにより、特にＰＶＡのみを対象とするものではなく、ＰＶＡ以外の有機物質或いは染料なども分解し、結果として、染色廃水中のＣＯＤ及びＢＯＤを低減することができることを確認した。
【００３８】
ここで、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の活性を維持するためには、好気的雰囲気を維持することが好ましい。ここで、廃水が好気的雰囲気に維持されているか否かは、廃水中のＤＯの値に着目する。本発明においては、廃水中のＤＯの値を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上にすることが好ましい。
【００３９】
ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、好気的に増殖するため廃水中の酸素を消費する。従って、ＰＶＡ分解菌の増殖が活発になると廃水中のＤＯの値が減少する。このように、廃水中のＤＯの値が減少すると、ＰＶＡ分解菌の増殖が抑えられてしまう。
【００４０】
また、廃水中でのＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６によるＰＶＡの分解においても酸素が消費されるものと思われる。現在、推測されているＰＶＡの分解機構によると、まず、ＰＶＡの２級アルコールが酸化されて、ポリビニルケトンになる。このポリビニルケトンが酸化されてポリ酢酸ビニルになり、順次分解されて酢酸にまで分解され、その後、一般の微生物により消化される。
【００４１】
従って、廃水中で増殖したＰＶＡ分解菌の活動が活発になると、ＰＶＡ分解のために酸素が多く消費される。従って、ＰＶＡ分解菌によるＰＶＡの分解が活発になると廃水中のＤＯの値が減少する。このように、廃水中のＤＯの値が減少すると、ＰＶＡの分解が妨げられる。
【００４２】
そこで、本発明においては、廃水中のＤＯの値を常に確認し、その値が１．０（ｍｇ／Ｌ）以上を維持するように酸素を供給することが好ましい。その為に、廃水中に強制的に空気を供給する曝気処理を行うことがよい。このことにより、廃水中のＤＯの値が１．０（ｍｇ／Ｌ）以上を維持し、ＰＶＡ分解菌の活動が活発になってＰＶＡ分解菌の増殖とＰＶＡの分解とが効率的に行われることを確認した。
【００４３】
また、本発明においては、廃水中のＯＲＰの値を５０（ｍＶ）以上に維持することが好ましい。上述のように、ＰＶＡの分解においても酸素が消費され、ＰＶＡの分解は酸化によるものと思われる。従って、廃水中のＯＲＰの値が５０（ｍＶ）以上に維持されることにより、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６によるＰＶＡの分解が効率的に行われる。
【００４４】
更に、本発明においては、廃水のｐＨを７．０〜９．０の範囲に調整することが好ましい。また、このｐＨの調整は、廃水中にＰＶＡ分解菌を加える前に行うことが好ましく、ＰＶＡ分解菌の活動中は常にこのｐＨ値を維持することが好ましい。これは、廃水のｐＨが７．０〜９．０の範囲でＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の活性が高まることによるものである。
【００４５】
ここで、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６によって分解されたＰＶＡの分解残渣は、上述のように、もはや生物学的難分解性物質ではなく、微生物により分解可能な有機物質に変換されているものと思われる。従って、これらの分解残渣は、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６によっても消化されるが、一般有機物質の分解に使用される活性汚泥槽の微生物によっても消化することができる。このことにより、ＣＯＤ負荷の高いＰＶＡが効率よく分解、消化され、廃水のＣＯＤ及びＢＯＤの値を低減することができる。
（第１実施形態）
ここで、本発明に係る廃水処理装置の第１実施形態をフローシートにより説明する。図１において、染色廃水処理装置Ａ１は、ｐＨ調整槽Ｂ１、培養槽Ｃ１、好気処理槽Ｄ１、及び、活性汚泥槽Ｅ１とを備えている。
【００４６】
ｐＨ調整槽Ｂ１は、廃水供給配管１を介して供給される染色廃水を内部に滞留し、この染色廃水のｐＨ値を７．０〜９．０に調整する。この染色廃水には、精練工程で排出したＰＶＡが多く含まれている。また、このｐＨ調整槽Ｂ１において、染色廃水の温度をＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の増殖に適した温度、好ましくは、３０〜４０（℃）に調整する。このことにより、続く好気処理槽Ｃ１におけるＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の増殖及びＰＶＡの分解を効率よく行うことができる。
【００４７】
培養槽Ｃ１は、その内部でＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を単独で、又は、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を併用して培養する。この培養槽Ｃ１で培養されたＰＶＡ分解菌の種菌は、続く好気処理槽Ｄ１において増殖し、染色廃水中のＰＶＡを分解する。
【００４８】
好気処理槽Ｄ１は、廃水供給配管２を介してｐＨ調整槽からＰＶＡを含有する染色廃水の供給を受ける。また、好気処理槽Ｄ１は、培養液供給配管３を介して培養槽ＣからＰＶＡ分解菌の種菌の供給を受ける。また、好気処理槽Ｄ１は、ｐＨ調整槽から供給されたＰＶＡを含有する染色廃水を内部に滞留し、培養槽Ｃ１から供給されたＰＶＡ分解菌の増殖と染色廃水中のＰＶＡの分解を行う。
【００４９】
この好気処理槽Ｄ１に滞留する染色廃水は、ＰＶＡ以外にも多くの有機物質を含有するのでそのＣＯＤやＢＯＤが高く、酸素を多く消費するので、そのままではＰＶＡ分解菌を良好に増殖することができない。そこで、好気処理槽Ｄ１は、曝気装置Ｆ１を備えている。この曝気装置Ｆ１は、好気処理槽Ｄ１に滞留する染色廃水に適切な量の空気を供給し、当該染色廃水を好気性雰囲気に維持する。本実施形態において採用される曝気装置Ｆ１は、通常の廃水処理装置で使用されるものでよい。
【００５０】
このように、曝気装置Ｆ１は、好気処理槽Ｄ１に滞留する染色廃水に強制的に空気を供給しＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の増殖を図る。この曝気装置Ｆ１から好気処理槽Ｃ１に供給する空気の吐出量は、好気処理槽Ｄ１に滞留する染色廃水中のＤＯの値を１（ｍｇ／Ｌ）以上に調整することが好ましい。このように、染色廃水中のＤＯの値が１（ｍｇ／Ｌ）以上を維持することにより、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、適正な好気性雰囲気で良好に増殖し、同時に、染色廃水中のＰＶＡを効率的に分解する。
【００５１】
また、好気処理槽Ｄ１においてＰＶＡ分解菌の増殖を行い、且つ、ＰＶＡの分解を効率よく行うためには、好気処理槽Ｄ１に滞留する染色廃水中のＤＯの値を維持するだけでなく、ＯＲＰの値を５０（ｍＶ）以上に維持することが好ましい。このことにより、染色廃水中のＰＶＡを効率的に分解することができる。
【００５２】
更に、染色廃水中のＰＶＡを好気処理槽Ｄ１で効率よく分解するには、好気処理槽Ｄ１における染色廃水の滞留時間を確保することが重要である。本発明に係るＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、ＰＶＡ分解能に優れ比較的短時間でＰＶＡを一般の微生物が生物学的に消化可能な分解残渣にまで分解することができるが、通常、好気処理槽Ｄ１における染色廃水の滞留時間は、１２時間〜２４時間程度を確保することが好ましい。
【００５３】
次に、活性汚泥槽Ｅ１は、染色廃水処理施設で通常使用される活性汚泥槽であって、染色廃水中の染料その他の有機物質を生物学的に分解する微生物を含有している。また、この活性汚泥槽Ｅ１には、被処理水供給配管４を介して染色廃水が供給され、この染色廃水の中には先の好気処理槽Ｄ１で増殖したＰＶＡ分解菌と分解されたＰＶＡの分解残渣とが含まれている。従って、活性汚泥槽Ｅ１は、その内部に染色廃水を滞留する間に通常の活性汚泥処理を行うと共に、ＰＶＡの分解残渣を生物学的に消化する。ここで、活性汚泥槽Ｅ１の滞留時間は、一般に１２時間〜２４時間程度を確保する。
【００５４】
このようにして、活性汚泥槽Ｅ１で処理された染色廃水は、放流水として放流水排出配管５を介して染色廃水処理装置Ａ１の外部に排出される。この放流水のＣＯＤ及びＢＯＤの値は、好気処理槽Ｄ１及び活性汚泥槽Ｅ２の両槽によって大きく低減されている。
【００５５】
本実施形態１においては、染色廃水中のＰＶＡは、好気処理槽Ｄ１と活性汚泥槽Ｅ１との両槽で処理されることとなり、より長時間の滞留時間を確保することができる。よって、ＰＶＡの分解と消化がより完全なものとなる。
（第２実施形態）
次に、本発明に係る廃水処理装置の第２実施形態をフローシートにより説明する。図２において、染色廃水処理装置Ａ２は、ｐＨ調整槽Ｂ２、培養槽Ｃ２、及び、活性汚泥槽Ｅ２とを備えている。上記第１実施形態に比べ、好気処理槽Ｄ１が含まれず、この好気処理槽Ｄ１の機能は活性汚泥槽Ｅ２が担うこととなる。
【００５６】
ｐＨ調整槽Ｂ２は、廃水供給配管１を介して供給される染色廃水を内部に滞留し、この染色廃水のｐＨ値を７．０〜９．０に調整する。この染色廃水には、精練工程で排出したＰＶＡが含まれている。また、このｐＨ調整槽Ｂ２において、染色廃水の温度をＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の増殖に適した温度、好ましくは、３０〜４０（℃）に調整する。このことにより、続く好気処理槽ＣにおけるＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の増殖及びＰＶＡの分解を効率よく行うことができる。
【００５７】
培養槽Ｃ２は、その内部でＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を単独で、又は、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を併用して培養する。この培養槽Ｃ２で培養されたＰＶＡ分解菌の種菌は、続く活性汚泥槽Ｅ２において増殖し、染色廃水中のＰＶＡを分解する。
【００５８】
活性汚泥槽Ｅ２は、廃水供給配管２を介してｐＨ調整槽からＰＶＡを含有する染色廃水の供給を受ける。また、活性汚泥槽Ｅ２は、培養液供給配管３を介して培養槽Ｃ２からＰＶＡ分解菌の種菌の供給を受ける。また、活性汚泥槽Ｅ２は、ｐＨ調整槽から供給されたＰＶＡを含有する染色廃水を内部に滞留し、培養槽Ｃ２から供給されたＰＶＡ分解菌の増殖と染色廃水中のＰＶＡの分解を行う。
【００５９】
この活性汚泥槽Ｅ２に滞留する染色廃水は、ＰＶＡ以外にも多くの有機物質を含有するのでそのＣＯＤやＢＯＤが高く、酸素を多く消費するので、そのままではＰＶＡ分解菌を良好に増殖することができない。そこで、活性汚泥槽Ｅ２は、曝気装置Ｆ２を備えている。この曝気装置Ｆ２は、活性汚泥槽Ｅ２に滞留する染色廃水に適切な量の空気を供給し、当該染色廃水を好気性雰囲気に維持する。本実施形態において採用される曝気装置Ｆ２は、通常の廃水処理装置で使用されるものでよい。
【００６０】
このように、曝気装置Ｆ２は、活性汚泥槽Ｅ２に滞留する染色廃水に強制的に空気を供給しＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の増殖を図ると共に、通常の微生物の活性を向上させる。この曝気装置Ｆ２から活性汚泥槽Ｅ２に供給する空気の吐出量は、活性汚泥槽Ｅ２に滞留する染色廃水中のＤＯの値を１（ｍｇ／Ｌ）以上に調整することが好ましい。このように、染色廃水中のＤＯの値が１（ｍｇ／Ｌ）以上を維持することにより、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、適正な好気性雰囲気で良好に増殖し、同時に、染色廃水中のＰＶＡを効率的に分解する。
【００６１】
また、活性汚泥槽Ｅ２においてＰＶＡ分解菌の増殖を行い、且つ、ＰＶＡの分解を効率よく行うためには、活性汚泥槽Ｅ２に滞留する染色廃水中のＤＯの値を維持するだけでなく、ＯＲＰの値を５０（ｍＶ）以上に維持することが好ましい。このことにより、染色廃水中のＰＶＡを効率的に分解することができる。
【００６２】
更に、染色廃水中のＰＶＡを活性汚泥槽Ｅ２で効率よく分解するには、活性汚泥槽Ｅ２における染色廃水の滞留時間を確保することが重要である。本発明に係るＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、ＰＶＡ分解能に優れ比較的短時間でＰＶＡを一般の微生物が生物学的に消化可能な分解残渣にまで分解することができるが、通常、活性汚泥槽Ｅ２における染色廃水の滞留時間は、２４時間〜４８時間程度を確保することが好ましい。
【００６３】
また、活性汚泥槽Ｅ２は、染色廃水処理施設で通常使用される活性汚泥槽であって、染色廃水中の染料その他の有機物質を生物学的に分解する微生物を含有している。この活性汚泥槽Ｅ２は、廃水供給配管２を介して供給される染色廃水を内部に滞留し、通常の活性汚泥処理を行うと共に、上述のＰＶＡ分解菌の増殖と共にＰＶＡの分解及びＰＶＡの分解残渣を生物学的に消化する。
【００６４】
このようにして、活性汚泥槽Ｅ２で処理された染色廃水は、放流水として放流水排出配管５を介して染色廃水処理装置Ａ２の外部に排出される。この放流水のＣＯＤ及びＢＯＤの値は、活性汚泥槽Ｅ２によって低減されている。
【００６５】
本実施形態２においては、染色廃水中のＰＶＡは、活性汚泥槽Ｅ２のみで処理されることとなり、その処理時間は活性汚泥槽Ｅ２の滞留時間となるが、上記実施形態１と異なり、好気処理槽Ｄ１という付帯設備を必要とせず、現行の活性汚泥処理施設をより有効に活用することができる。よって、ＰＶＡの分解と消化がより完全なものとなり、放流水のＣＯＤ及びＢＯＤの値は大きく低減される。
【００６６】
このようにして、活性汚泥槽Ｅ１で処理された染色廃水は、放流水として放流水排出配管５を介して染色廃水処理装置Ａ１の外部に排出される。本実施形態１においては、染色廃水中のＰＶＡは、好気処理槽Ｄ１と活性汚泥槽Ｅ１との両槽で処理されることとなり、より長時間の滞留時間を確保することができる。よって、ＰＶＡの分解と消化がより完全なものとなり、放流水のＣＯＤ及びＢＯＤの値は大きく低減される。
【実施例】
【００６７】
ここで、本発明を各実施例により説明する。
【００６８】
実施例１：
本実施例１においては、上記第２実施形態において構成された染色廃水処理装置Ａ２の構成により、繊維染色工場の実際の染色廃水（以下、「原水１」という）を用いて、ＣＯＤの低減効果を確認した。具体的には、当該繊維染色工場の実際の廃水処理設備の活性汚泥槽に導入される廃水配管から分岐して、以下に説明するパイロット設備として染色廃水処理装置Ａ２を設置した。
【００６９】
この染色廃水処理装置Ａ２においては、ｐＨ調整槽Ｂ２の容量を４０（Ｌ）、活性汚泥槽Ｅ２の容量を１６０（Ｌ）とし、ｐＨ調整槽Ｂ２において、原水のｐＨを７．０〜９．０、水温を３０（℃）に調整した。また、活性汚泥槽の付帯設備として培養槽Ｃ２を設置し、当該培養槽Ｃ２においてＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を培養した。このように、本実施例１においては、２種類のＰＶＡ分解菌を併用して培養し、活性汚泥槽Ｅ２に経時的に１×１０7（ｃｆｕ／Ｌ）投入し６０日間の連続運転を行った。なお、この活性汚泥槽Ｅ２の滞留時間は、２４時間であった。
【００７０】
また、活性汚泥槽Ｅ２には、曝気装置Ｆ２を設置し、この曝気装置Ｆ２から活性汚泥槽Ｅ２への空気吐出量を活性汚泥槽Ｅ２の容量の１（ｍ3）当りに対して、０．１（ｍ３／分）として活性汚泥槽Ｅ２の染色廃水中のＤＯの値を１（ｍｇ／Ｌ）以上に維持するようにした。
【００７１】
このようにして、本実施例１においては、６０日間の連続運転を行い、活性汚泥槽Ｅ２に導入される前の原水のＣＯＤ値と活性汚泥槽Ｅ２から排出される被処理水のＣＯＤ値の経時変化を測定した。測定した各ＣＯＤ値を図３に示す。図３から計算することにより本実施例１におけるＣＯＤの低減効果は８５％であった。なお、本実施例１においては、ＰＶＡの分解残渣も活性汚泥槽Ｅ２に存在する各種微生物によって分解、消化されている。
【００７２】
実施例２：
本実施例２においては、上記繊維染色工場の原水１をオートクレーブにて１２１℃で１５分間滅菌したものを原水２として準備した。この原水２に対して、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐６、或いは、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４とＰＶＡ分解菌Ｗ‐６とを併用して、それぞれ、１０６（ｃｆｕ／ｍｌ）接種した。接種後の原水２は、攪拌速度１００（ｒｐｍ）で攪拌しながら３６℃で２日間培養した。なお、本実施例２においては、接種後の原水２に強制的に酸素を供給して好気性雰囲気下で培養した。これらの原水２の２４時間後及び４８時間後のＣＯＤ、ＤＯ及びＯＲＰの各値を測定し表２に示した。
【００７３】
比較例１：
本比較例１においては、上記実施例２と同様の原水２を使用し、空気から遮断して嫌気性雰囲気下で培養した。これらの培養液の２４時間後及び４８時間後のＣＯＤ、ＤＯ及びＯＲＰの各値を測定し表２に示した。
【００７４】
【表２】
表２から分かるように、好気性雰囲気下で培養した実施例２のＣＯＤ値は、いずれも良好に低減され良好な状態となっている。このとき、ＤＯ及びＯＲＰの各値もＰＶＡ分解菌の増殖及びＰＶＡの分解に適する値となっている。また、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を単独で接種した培養液に比べ、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４とＰＶＡ分解菌Ｗ‐６とを併用した培養液においては、ＣＯＤ値が大きく減少して、更に良好な状態となっている。
【００７５】
これに対して、比較例１においては、いずれもＣＯＤ値の低減効果が表れていない。このとき、ＤＯ及びＯＲＰの各値がＰＶＡ分解菌の増殖及びＰＶＡの分解に適する値となっておらず、ＰＶＡ分解菌が良好に増殖できないことによるものと考えられる。
【００７６】
実施例３：
本実施例３においては、上記繊維染色工場の原水１にＰＶＡ（和光純薬製）１００ｍｇ／Ｌを添加して、オートクレーブにて１２１℃で１５分間滅菌したものを原水３として準備した。この原水３に対して、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐６、或いは、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４とＰＶＡ分解菌Ｗ‐６とを併用して、それぞれ、１０６（ｃｆｕ／ｍｌ）接種した。接種後の原水３は、攪拌速度１００（ｒｐｍ）で攪拌しながら３６℃で２日間培養した。なお、本実施例３においては、接種後の培養液に強制的に酸素を供給して好気性雰囲気下で培養した。これらの培養液の２４時間後及び４８時間後のＣＯＤ、ＤＯ及びＯＲＰの各値を測定し表３に示した。
【００７７】
比較例２：
本比較例２においては、上記実施例３と同様の各培養液を空気から遮断して嫌気性雰囲気下で培養した。これらの培養液の２４時間後及び４８時間後のＣＯＤ、ＤＯ及びＯＲＰの各値を測定し表３に示した。
【００７８】
【表３】
表３から分かるように、好気性雰囲気下で培養した実施例３のＣＯＤ値は、いずれも良好に低減され良好な状態となっている。このとき、ＤＯ及びＯＲＰの各値もＰＶＡ分解菌の増殖及びＰＶＡの分解に適する値となっている。また、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を単独で接種した培養液に比べ、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４とＰＶＡ分解菌Ｗ‐６とを併用した培養液においては、ＣＯＤ値が大きく減少して、更に良好な状態となっている。
【００７９】
これに対して、比較例２においては、いずれもＣＯＤ値の低減効果が表れていない。このとき、ＤＯ及びＯＲＰの各値がＰＶＡ分解菌の増殖及びＰＶＡの分解に適する値となっておらず、ＰＶＡ分解菌が良好に増殖できないことによるものと考えられる。
【００８０】
このように、上記各実施例においては、大型の施設や特殊な設備を必要とせず、現行の活性汚泥処理施設を利用することができ、薬剤コストや運転コストが低く、且つ、効率的にＰＶＡを微生物により分解してＣＯＤ負荷を低減することのできる廃水処理方法及び当該方法に使用する廃水処理装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、生物学的に難分解性物質とされるＰＶＡを効率的に分解するものであり、上記各実施形態における繊維染色加工工場から排出される染色廃液を処理するものに限ることはなく、広く、ＰＶＡを含有する他の工業の廃水、例えば、紙・パルプ工業その他の工業廃水にも利用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
Ａ１、Ａ２…染色廃水処理装置、Ｂ１、Ｂ２…ｐＨ調整槽、Ｃ１、Ｃ２…培養槽、
Ｄ１…好気処理槽、Ｅ１、Ｅ２…活性汚泥槽、Ｆ１、Ｆ２…曝気装置、
１、２…廃水供給配管、３…培養液供給配管、４…被処理水供給配管、
５…放流水排出配管。
【受託番号】
【００８３】
ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２
ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物を利用して廃水中に含まれる化学物質を分解処理する廃水処理方法及び当該方法に使用する廃水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生産工場の廃水には多くの化学物質が含まれており、例えば、繊維染色工場の廃水（以下、「染色廃水」という）は、精練工程、染色工程及び仕上げ工程から排出される廃水の混合物であり、染料などの着色物質だけでなく、多くの化学物質を含んでいる。このことから、染色廃水は、環境負荷を表す化学的酸素要求量（以下、「ＣＯＤ」という）や生物学的酸素要求量（以下、「ＢＯＤ」という）の値が高い廃水である。従って、染色廃水は、従来から凝集沈殿処理、加圧浮上処理及び活性汚泥処理などを組み合わせた廃水処理工程によって処理された後、繊維染色工場から放流水として排出される。
【０００３】
ここで、凝集沈殿処理や加圧浮上処理においては、鉄やアルミニウム化合物等の金属塩を主成分とする無機系凝集剤やポリアクリルアミド等の高分子凝集剤を多量に添加するため凝集剤コストが大きくなる。また、大量に発生する凝集汚泥やスラッジの処分は、その費用が高騰しているだけでなく、環境問題から、これまでのような埋め立て処分や焼却処分は難しくなっている。
【０００４】
そこで、近年、自然環境保護の観点から、廃水処理の方法として、エネルギー損失が少なく、汚泥排出の少ない微生物処理方法が注目されている。しかしながら、廃水の中には、合成高分子をはじめ、一般に微生物による分解を受けにくいとされる物質が多く存在する。これらの物質は、ＣＯＤ負荷の高い物質といわれ、これらの物質を含有する廃水を微生物処理してもＢＯＤの値は下がるがＣＯＤの値が下がらないという問題がある。
【０００５】
これらのＣＯＤ負荷の高い物質の一つとして、また、染色廃水の中に多く含まれている物質として、ポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」という）がある。このＰＶＡは、布帛を製織する際の縦糸に付与されており、染色前の精練工程で除去される。従って、この精練工程から排出され、最終的には繊維染色工場から排出される廃水の中に多く含まれている。このＰＶＡは、通常の活性汚泥処理では分解が不十分であり、未分解物質として排出されているのが現状である。
【０００６】
そこで、生物学的にＰＶＡを分解する方法が提案されている。例えば、下記特許文献１には、ＰＶＡ資化菌（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１４７７３或いは受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−１４８５７）の培養菌体成分を過酸化水素分解力を有する酵素の存在下にＰＶＡに作用させる難分解性物質の分解方法が提案されている。また、下記特許文献２には、ＰＶＡを唯一の炭素源として生育し、窒素源の存在下にＰＶＡを分解するシュードモナス属、又は、アシネトバクター属に属する細菌が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２７５７７３号公報
【特許文献２】特開２００６−１８０７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１においては、従来の方法では分離できなかったＰＶＡ分解能を有する微生物を自然界から得る方法を提案するものであって、具体的にＰＶＡを含む廃水に処理してその効果を示すものではない。また、上記特許文献２においては、ＰＶＡを分解する特定の微生物が提案されているが、ＰＶＡの分解に要する時間が長く、一般的な活性汚泥処理の滞留時間で処理することが難しく、利用しようとすると滞留時間の長い大がかりな設備が必要となり、設備費用及び設置面積などの点で現実的ではない。
【０００９】
そこで、本発明は、上記の諸問題に対処して、大型の施設や特殊な設備を必要とせず、現行の活性汚泥処理施設を利用することができ、薬剤コストや運転コストが低く、且つ、効率的にＰＶＡを微生物により分解してＣＯＤ負荷を低減することのできる廃水処理方法及び当該方法に使用する廃水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題の解決にあたり、本発明者らは、科学技術振興機構の独創的シーズ展開事業委託開発として平成１７年１０月から平成１９年１０月に行った「着色排水のバイオ脱色処理システム」の活性汚泥槽の中にＰＶＡを主体とするＣＯＤ成分を分解するバクテリア（細菌、微生物）が存在することに着目した。そこで、本発明者らは、当該活性汚泥槽から検索して、ＣＯＤ成分を分解する能力を有する１２種の微生物を分離し、これらの微生物の中からＰＶＡ分解能に優れた２種の微生物を特定した。
【００１１】
また、本研究者らは、鋭意検討の結果、これらの微生物が好気性雰囲気の廃水中で増殖し、当該廃水中に含まれるＣＯＤ成分、特にＰＶＡを短時間に効率よく分解できることを見出し本発明の完成に至った。
【００１２】
即ち、本発明に係る廃水処理方法は、請求項１の記載によると、ポリビニルアルコールを含有する廃水にポリビニルアルコール分解能を有する微生物を加えて、当該廃水を好気性雰囲気下に維持することにより、上記微生物を好気的に増殖させ、且つ、当該廃水中のポリビニルアルコールを好気的に分解する廃水処理方法であって、
上記微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、ＰＶＡを含有する廃水を処理してＣＯＤの値を低減するにあたり、当該廃水中にポリビニルアルコール分解能を有する微生物（以下、「ＰＶＡ分解菌」という）を加えて、この廃水を好気性雰囲気下に維持するようにする。ここで、ＰＶＡ分解菌とは、本発明者らが分離し、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター（ＩＰＯＤ）に寄託した寄託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３及び寄託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２で示される２種の微生物をいう。これらのＰＶＡ分解菌は、好気性雰囲気下に増殖し、且つ、好気性雰囲気下にＰＶＡを分解することが分かっている。
【００１４】
従って、ＰＶＡを含有する廃水にこれらのＰＶＡ分解菌を加えて好気性雰囲気下に維持するだけで、これらのＰＶＡ分解菌が増殖しながらＰＶＡを効率的に分解する。このとき、これらのＰＶＡ分解菌をそれぞれ単独で使用してもよく、或いは、これらのＰＶＡ分解菌を併用するようにしてもよい。これらのＰＶＡ分解菌を併用することにより、廃水中のＰＶＡは、より効率的に分解される。
【００１５】
このように、ＰＶＡ分解菌の増殖とＰＶＡの分解が好気性雰囲気下で行われるので、特殊な嫌気性雰囲気を維持する処理設備やその他特別の施設を必要とすることがない。更に、ＰＶＡ分解菌の増殖とＰＶＡの分解が同時に進行するので、滞留時間の長い大型の施設を必要としない。
【００１６】
よって、請求項１に記載の発明においては、大型の施設や特殊な設備を必要とせず、現行の活性汚泥処理施設を利用することができ、薬剤コストや運転コストが低く、且つ、効率的にＰＶＡを微生物により分解してＣＯＤ負荷を低減することのできる廃水処理方法を提供することができる。
【００１７】
また、本発明は、請求項２の記載によると、請求項１に記載の廃水処理方法であって、上記廃水中の溶存酸素量を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上にして好気性雰囲気を維持するために、当該廃水中に空気を供給する曝気処理を行うことを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、ＰＶＡ分解菌の増殖とＰＶＡの分解とが効率的に行われる好気性雰囲気を維持するために、廃水中の溶存酸素量（以下、「ＤＯ」ともいう）の値を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上にすることが好ましい。そこで、上記構成のように廃水中に強制的に空気を供給する曝気処理を行うことが好ましい。このことにより、廃水中のＤＯの値が１．０（ｍｇ／Ｌ）以上を維持し、ＰＶＡ分解菌の増殖とＰＶＡの分解とが効率的に行われる。よって、請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の発明と同様の作用効果をより一層、具体的に達成することができる。
【００１９】
また、本発明は、請求項３の記載によると、請求項１又は２に記載の廃水処理方法であって、上記廃水中の酸化還元電位を５０（ｍＶ）以上に維持することを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、廃水中の酸化還元電位（以下、「ＯＲＰ」ともいう）を５０（ｍＶ）以上に維持することが好ましい。廃水中のＯＲＰの値が５０（ｍＶ）以上に維持されることにより、ＰＶＡの分解が効率的に行われる。よって、請求項３に記載の発明においては、請求項１又は２に記載の発明と同様の作用効果をより一層、具体的に達成することができる。
【００２１】
また、本発明は、請求項４の記載によると、請求項１〜３のいずれか１つに記載の廃水処理方法であって、上記廃水中に上記微生物を加える前に、当該廃水のｐＨを７．０〜９．０の範囲に調整することを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、廃水のｐＨを７．０〜９．０の範囲に調整するようにし、このｐＨの調整は、廃水中にＰＶＡ分解菌を加える前に行うことが好ましい。よって、請求項４に記載の発明においては、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果をより一層、具体的に達成することができる。
【００２３】
また、本発明は、請求項５の記載によると、請求項１〜４のいずれか１つに記載の廃水処理方法であって、上記微生物が分解したポリビニルアルコールの分解残渣を当該微生物或いは他の微生物により好気的に消化することを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、好気性雰囲気下で上記ＰＶＡ分解菌によって分解されたＰＶＡの分解残渣は、もはや生物学的難分解性物質ではなく、微生物により分解可能な有機物質に変換されているものと思われる。従って、これらの分解残渣は、ＰＶＡ分解菌によっても消化されるが、一般有機物質の分解に使用される活性汚泥槽の微生物によっても消化することができる。よって、請求項５に記載の発明においては、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果をより一層達成することができる。
【００２５】
また、本発明に係る廃水処理装置は、請求項６の記載によると、ポリビニルアルコールを含有する廃水を処理するための廃水処理装置（Ａ１）であって、
上記廃水のｐＨ及び温度を所定の範囲内に調整する廃水調整槽（Ｂ１）と、
ポリビニルアルコール分解能を有する微生物を培養する培養槽（Ｃ１）と、
上記廃水調整槽から流入する上記廃水中に上記培養槽からの上記微生物を加え、好気性雰囲気下でポリビニルアルコールを分解するバイオリアクター槽（Ｄ１）と、
上記バイオリアクター槽から流入する上記廃水中に含まれるポリビニルアルコールの分解残渣を好気性雰囲気下で消化する活性汚泥槽（Ｅ１）とを備えており、
上記バイオリアクター槽は、その槽内の溶存酸素量を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上に維持するために空気を供給する曝気装置（Ｆ１）を具備し、
上記微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であることを特徴とする。
【００２６】
上記構成によれば、バイオリアクター槽（Ｄ１）においてＰＶＡを分解する微生物を増殖すると共にＰＶＡを分解する。次に、活性汚泥槽（Ｅ１）においてＰＶＡの分解残渣を消化する。この活性汚泥槽（Ｅ１）での分解残渣の消化には、通常の微生物を活用することができる。よって、請求項６に記載の発明においては、大型の施設や特殊な設備を必要とせず、現行の活性汚泥処理施設を利用することができ、薬剤コストや運転コストが低く、且つ、効率的にＰＶＡを微生物により分解してＣＯＤ負荷を低減することのできる廃水処理装置を提供することができる。
【００２７】
また、本発明に係る廃水処理装置は、請求項７の記載によると、ポリビニルアルコールを含有する廃水を処理するための廃水処理装置（Ａ２）であって、
上記廃水のｐＨ及び温度を所定の範囲内に調整する廃水調整槽（Ｂ２）と、
ポリビニルアルコール分解能を有する微生物を培養する培養槽（Ｃ２）と、
上記廃水調整槽から流入する上記廃水中に上記培養槽からの上記微生物を加え、好気性雰囲気下でポリビニルアルコールを分解すると共に、この分解残渣を好気性雰囲気下で消化する活性汚泥槽（Ｅ２）とを備えており、
前記活性汚泥槽は、その槽内の溶存酸素量を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上に維持するために空気を供給する曝気装置（Ｆ２）を具備し、
上記微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であることを特徴とする。
【００２８】
上記構成によれば、上記請求項６におけるバイオリアクター槽（Ｄ１）の機能と活性汚泥槽（Ｅ１）の機能を１つの活性汚泥槽（Ｅ２）が担うことができる。すなわち、活性汚泥槽（Ｅ２）は、ＰＶＡを分解する微生物を増殖し、ＰＶＡを分解すると共に、並行してＰＶＡの分解残渣を同時に消費する。従って、上記構成によれば、通常使用されている活性汚泥槽を有効に活用することができる。よって、請求項７に記載の発明においては、請求項６に記載の発明と同様の作用効果をより一層達成することができる。
【００２９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る廃水処理装置を示すフローシートである。
【図２】第２実施形態に係る廃水処理装置を示すフローシートである。
【図３】実施例１におけるＣＯＤ値を経時的に記録したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
一般に、繊維染色工場から排出される染色廃水は、上述のように、精練工程、染色工程及び仕上げ工程からの廃水の混合物であり、多くの化学物質を含んでいる。例えば、精練工程からは、ＰＶＡ、ポリアクリル酸塩、澱粉などの糊剤や、苛性ソーダ、酸化剤、酵素、各種界面活性剤などの糊抜き剤或いは精練剤が排出される。染色工程からは、反応性染料、分散染料、酸性染料など繊維の染色に利用されなかった各種染料や、各種無機塩類、尿素などの窒素化合物、各種界面活性剤などの染色助剤或いは洗浄剤が排出される。また、仕上げ工程からは、各種油剤、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの各種仕上げ剤が排出される。
【００３２】
なお、本実施形態は、染色廃水に含まれる多くの化学物質のうち、生物学的に難分解性の物質として染色廃水中の主物質であるＰＶＡを特定のＰＶＡ分解菌によって分解して、染色廃水のＣＯＤの値を低減するものである。
【００３３】
一方、本発明には、ＰＶＡ分解菌として、２種類の微生物を使用する。１つの微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）であって、以下、「ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４」という。他の１つの微生物は、Ｃｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であって、以下、「ＰＶＡ分解菌Ｗ‐６」という。
【００３４】
ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、いずれも、上述のように、科学技術振興機構の独創的シーズ展開事業委託開発として平成１７年１０月から平成１９年１０月に行った「着色排水のバイオ脱色処理システム」の活性汚泥槽から分離した。具体的には、上記システムは、Ｂａｃｉｌｌｕｓ属するＢａｃｉｌｌｕｓ ＯＹ１−２（受託番号：ＦＥＲＭ ＢＰ−５２６１）を使用してアゾ系染料を分解するものであるが、このシステムの活性汚泥槽の中からＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を分離し、平成２０年（２００８年）５月２日に独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター（ＩＰＯＤ）において日本国に寄託されている。
【００３５】
これらの微生物、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の生物的・生化学的性状を表１に示す。
【００３６】
【表１】
これらの微生物、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、いずれも、好気的雰囲気下で増殖し、且つ、好気的雰囲気下でＰＶＡを分解する。また、これらの微生物は、ＰＶＡに対して強い活性を示すが、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属或いはＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属する他の微生物と同様にＰＶＡ以外の他の有機物質に対しても通常の活性を有するものである。
【００３７】
本発明においては、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を単独で、又は、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４とＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を併用して採用するが、このことにより、特にＰＶＡのみを対象とするものではなく、ＰＶＡ以外の有機物質或いは染料なども分解し、結果として、染色廃水中のＣＯＤ及びＢＯＤを低減することができることを確認した。
【００３８】
ここで、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の活性を維持するためには、好気的雰囲気を維持することが好ましい。ここで、廃水が好気的雰囲気に維持されているか否かは、廃水中のＤＯの値に着目する。本発明においては、廃水中のＤＯの値を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上にすることが好ましい。
【００３９】
ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、好気的に増殖するため廃水中の酸素を消費する。従って、ＰＶＡ分解菌の増殖が活発になると廃水中のＤＯの値が減少する。このように、廃水中のＤＯの値が減少すると、ＰＶＡ分解菌の増殖が抑えられてしまう。
【００４０】
また、廃水中でのＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６によるＰＶＡの分解においても酸素が消費されるものと思われる。現在、推測されているＰＶＡの分解機構によると、まず、ＰＶＡの２級アルコールが酸化されて、ポリビニルケトンになる。このポリビニルケトンが酸化されてポリ酢酸ビニルになり、順次分解されて酢酸にまで分解され、その後、一般の微生物により消化される。
【００４１】
従って、廃水中で増殖したＰＶＡ分解菌の活動が活発になると、ＰＶＡ分解のために酸素が多く消費される。従って、ＰＶＡ分解菌によるＰＶＡの分解が活発になると廃水中のＤＯの値が減少する。このように、廃水中のＤＯの値が減少すると、ＰＶＡの分解が妨げられる。
【００４２】
そこで、本発明においては、廃水中のＤＯの値を常に確認し、その値が１．０（ｍｇ／Ｌ）以上を維持するように酸素を供給することが好ましい。その為に、廃水中に強制的に空気を供給する曝気処理を行うことがよい。このことにより、廃水中のＤＯの値が１．０（ｍｇ／Ｌ）以上を維持し、ＰＶＡ分解菌の活動が活発になってＰＶＡ分解菌の増殖とＰＶＡの分解とが効率的に行われることを確認した。
【００４３】
また、本発明においては、廃水中のＯＲＰの値を５０（ｍＶ）以上に維持することが好ましい。上述のように、ＰＶＡの分解においても酸素が消費され、ＰＶＡの分解は酸化によるものと思われる。従って、廃水中のＯＲＰの値が５０（ｍＶ）以上に維持されることにより、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６によるＰＶＡの分解が効率的に行われる。
【００４４】
更に、本発明においては、廃水のｐＨを７．０〜９．０の範囲に調整することが好ましい。また、このｐＨの調整は、廃水中にＰＶＡ分解菌を加える前に行うことが好ましく、ＰＶＡ分解菌の活動中は常にこのｐＨ値を維持することが好ましい。これは、廃水のｐＨが７．０〜９．０の範囲でＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の活性が高まることによるものである。
【００４５】
ここで、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６によって分解されたＰＶＡの分解残渣は、上述のように、もはや生物学的難分解性物質ではなく、微生物により分解可能な有機物質に変換されているものと思われる。従って、これらの分解残渣は、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６によっても消化されるが、一般有機物質の分解に使用される活性汚泥槽の微生物によっても消化することができる。このことにより、ＣＯＤ負荷の高いＰＶＡが効率よく分解、消化され、廃水のＣＯＤ及びＢＯＤの値を低減することができる。
（第１実施形態）
ここで、本発明に係る廃水処理装置の第１実施形態をフローシートにより説明する。図１において、染色廃水処理装置Ａ１は、ｐＨ調整槽Ｂ１、培養槽Ｃ１、好気処理槽Ｄ１、及び、活性汚泥槽Ｅ１とを備えている。
【００４６】
ｐＨ調整槽Ｂ１は、廃水供給配管１を介して供給される染色廃水を内部に滞留し、この染色廃水のｐＨ値を７．０〜９．０に調整する。この染色廃水には、精練工程で排出したＰＶＡが多く含まれている。また、このｐＨ調整槽Ｂ１において、染色廃水の温度をＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の増殖に適した温度、好ましくは、３０〜４０（℃）に調整する。このことにより、続く好気処理槽Ｃ１におけるＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の増殖及びＰＶＡの分解を効率よく行うことができる。
【００４７】
培養槽Ｃ１は、その内部でＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を単独で、又は、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を併用して培養する。この培養槽Ｃ１で培養されたＰＶＡ分解菌の種菌は、続く好気処理槽Ｄ１において増殖し、染色廃水中のＰＶＡを分解する。
【００４８】
好気処理槽Ｄ１は、廃水供給配管２を介してｐＨ調整槽からＰＶＡを含有する染色廃水の供給を受ける。また、好気処理槽Ｄ１は、培養液供給配管３を介して培養槽ＣからＰＶＡ分解菌の種菌の供給を受ける。また、好気処理槽Ｄ１は、ｐＨ調整槽から供給されたＰＶＡを含有する染色廃水を内部に滞留し、培養槽Ｃ１から供給されたＰＶＡ分解菌の増殖と染色廃水中のＰＶＡの分解を行う。
【００４９】
この好気処理槽Ｄ１に滞留する染色廃水は、ＰＶＡ以外にも多くの有機物質を含有するのでそのＣＯＤやＢＯＤが高く、酸素を多く消費するので、そのままではＰＶＡ分解菌を良好に増殖することができない。そこで、好気処理槽Ｄ１は、曝気装置Ｆ１を備えている。この曝気装置Ｆ１は、好気処理槽Ｄ１に滞留する染色廃水に適切な量の空気を供給し、当該染色廃水を好気性雰囲気に維持する。本実施形態において採用される曝気装置Ｆ１は、通常の廃水処理装置で使用されるものでよい。
【００５０】
このように、曝気装置Ｆ１は、好気処理槽Ｄ１に滞留する染色廃水に強制的に空気を供給しＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の増殖を図る。この曝気装置Ｆ１から好気処理槽Ｃ１に供給する空気の吐出量は、好気処理槽Ｄ１に滞留する染色廃水中のＤＯの値を１（ｍｇ／Ｌ）以上に調整することが好ましい。このように、染色廃水中のＤＯの値が１（ｍｇ／Ｌ）以上を維持することにより、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、適正な好気性雰囲気で良好に増殖し、同時に、染色廃水中のＰＶＡを効率的に分解する。
【００５１】
また、好気処理槽Ｄ１においてＰＶＡ分解菌の増殖を行い、且つ、ＰＶＡの分解を効率よく行うためには、好気処理槽Ｄ１に滞留する染色廃水中のＤＯの値を維持するだけでなく、ＯＲＰの値を５０（ｍＶ）以上に維持することが好ましい。このことにより、染色廃水中のＰＶＡを効率的に分解することができる。
【００５２】
更に、染色廃水中のＰＶＡを好気処理槽Ｄ１で効率よく分解するには、好気処理槽Ｄ１における染色廃水の滞留時間を確保することが重要である。本発明に係るＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、ＰＶＡ分解能に優れ比較的短時間でＰＶＡを一般の微生物が生物学的に消化可能な分解残渣にまで分解することができるが、通常、好気処理槽Ｄ１における染色廃水の滞留時間は、１２時間〜２４時間程度を確保することが好ましい。
【００５３】
次に、活性汚泥槽Ｅ１は、染色廃水処理施設で通常使用される活性汚泥槽であって、染色廃水中の染料その他の有機物質を生物学的に分解する微生物を含有している。また、この活性汚泥槽Ｅ１には、被処理水供給配管４を介して染色廃水が供給され、この染色廃水の中には先の好気処理槽Ｄ１で増殖したＰＶＡ分解菌と分解されたＰＶＡの分解残渣とが含まれている。従って、活性汚泥槽Ｅ１は、その内部に染色廃水を滞留する間に通常の活性汚泥処理を行うと共に、ＰＶＡの分解残渣を生物学的に消化する。ここで、活性汚泥槽Ｅ１の滞留時間は、一般に１２時間〜２４時間程度を確保する。
【００５４】
このようにして、活性汚泥槽Ｅ１で処理された染色廃水は、放流水として放流水排出配管５を介して染色廃水処理装置Ａ１の外部に排出される。この放流水のＣＯＤ及びＢＯＤの値は、好気処理槽Ｄ１及び活性汚泥槽Ｅ２の両槽によって大きく低減されている。
【００５５】
本実施形態１においては、染色廃水中のＰＶＡは、好気処理槽Ｄ１と活性汚泥槽Ｅ１との両槽で処理されることとなり、より長時間の滞留時間を確保することができる。よって、ＰＶＡの分解と消化がより完全なものとなる。
（第２実施形態）
次に、本発明に係る廃水処理装置の第２実施形態をフローシートにより説明する。図２において、染色廃水処理装置Ａ２は、ｐＨ調整槽Ｂ２、培養槽Ｃ２、及び、活性汚泥槽Ｅ２とを備えている。上記第１実施形態に比べ、好気処理槽Ｄ１が含まれず、この好気処理槽Ｄ１の機能は活性汚泥槽Ｅ２が担うこととなる。
【００５６】
ｐＨ調整槽Ｂ２は、廃水供給配管１を介して供給される染色廃水を内部に滞留し、この染色廃水のｐＨ値を７．０〜９．０に調整する。この染色廃水には、精練工程で排出したＰＶＡが含まれている。また、このｐＨ調整槽Ｂ２において、染色廃水の温度をＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の増殖に適した温度、好ましくは、３０〜４０（℃）に調整する。このことにより、続く好気処理槽ＣにおけるＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の増殖及びＰＶＡの分解を効率よく行うことができる。
【００５７】
培養槽Ｃ２は、その内部でＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を単独で、又は、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を併用して培養する。この培養槽Ｃ２で培養されたＰＶＡ分解菌の種菌は、続く活性汚泥槽Ｅ２において増殖し、染色廃水中のＰＶＡを分解する。
【００５８】
活性汚泥槽Ｅ２は、廃水供給配管２を介してｐＨ調整槽からＰＶＡを含有する染色廃水の供給を受ける。また、活性汚泥槽Ｅ２は、培養液供給配管３を介して培養槽Ｃ２からＰＶＡ分解菌の種菌の供給を受ける。また、活性汚泥槽Ｅ２は、ｐＨ調整槽から供給されたＰＶＡを含有する染色廃水を内部に滞留し、培養槽Ｃ２から供給されたＰＶＡ分解菌の増殖と染色廃水中のＰＶＡの分解を行う。
【００５９】
この活性汚泥槽Ｅ２に滞留する染色廃水は、ＰＶＡ以外にも多くの有機物質を含有するのでそのＣＯＤやＢＯＤが高く、酸素を多く消費するので、そのままではＰＶＡ分解菌を良好に増殖することができない。そこで、活性汚泥槽Ｅ２は、曝気装置Ｆ２を備えている。この曝気装置Ｆ２は、活性汚泥槽Ｅ２に滞留する染色廃水に適切な量の空気を供給し、当該染色廃水を好気性雰囲気に維持する。本実施形態において採用される曝気装置Ｆ２は、通常の廃水処理装置で使用されるものでよい。
【００６０】
このように、曝気装置Ｆ２は、活性汚泥槽Ｅ２に滞留する染色廃水に強制的に空気を供給しＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６の増殖を図ると共に、通常の微生物の活性を向上させる。この曝気装置Ｆ２から活性汚泥槽Ｅ２に供給する空気の吐出量は、活性汚泥槽Ｅ２に滞留する染色廃水中のＤＯの値を１（ｍｇ／Ｌ）以上に調整することが好ましい。このように、染色廃水中のＤＯの値が１（ｍｇ／Ｌ）以上を維持することにより、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、適正な好気性雰囲気で良好に増殖し、同時に、染色廃水中のＰＶＡを効率的に分解する。
【００６１】
また、活性汚泥槽Ｅ２においてＰＶＡ分解菌の増殖を行い、且つ、ＰＶＡの分解を効率よく行うためには、活性汚泥槽Ｅ２に滞留する染色廃水中のＤＯの値を維持するだけでなく、ＯＲＰの値を５０（ｍＶ）以上に維持することが好ましい。このことにより、染色廃水中のＰＶＡを効率的に分解することができる。
【００６２】
更に、染色廃水中のＰＶＡを活性汚泥槽Ｅ２で効率よく分解するには、活性汚泥槽Ｅ２における染色廃水の滞留時間を確保することが重要である。本発明に係るＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６は、ＰＶＡ分解能に優れ比較的短時間でＰＶＡを一般の微生物が生物学的に消化可能な分解残渣にまで分解することができるが、通常、活性汚泥槽Ｅ２における染色廃水の滞留時間は、２４時間〜４８時間程度を確保することが好ましい。
【００６３】
また、活性汚泥槽Ｅ２は、染色廃水処理施設で通常使用される活性汚泥槽であって、染色廃水中の染料その他の有機物質を生物学的に分解する微生物を含有している。この活性汚泥槽Ｅ２は、廃水供給配管２を介して供給される染色廃水を内部に滞留し、通常の活性汚泥処理を行うと共に、上述のＰＶＡ分解菌の増殖と共にＰＶＡの分解及びＰＶＡの分解残渣を生物学的に消化する。
【００６４】
このようにして、活性汚泥槽Ｅ２で処理された染色廃水は、放流水として放流水排出配管５を介して染色廃水処理装置Ａ２の外部に排出される。この放流水のＣＯＤ及びＢＯＤの値は、活性汚泥槽Ｅ２によって低減されている。
【００６５】
本実施形態２においては、染色廃水中のＰＶＡは、活性汚泥槽Ｅ２のみで処理されることとなり、その処理時間は活性汚泥槽Ｅ２の滞留時間となるが、上記実施形態１と異なり、好気処理槽Ｄ１という付帯設備を必要とせず、現行の活性汚泥処理施設をより有効に活用することができる。よって、ＰＶＡの分解と消化がより完全なものとなり、放流水のＣＯＤ及びＢＯＤの値は大きく低減される。
【００６６】
このようにして、活性汚泥槽Ｅ１で処理された染色廃水は、放流水として放流水排出配管５を介して染色廃水処理装置Ａ１の外部に排出される。本実施形態１においては、染色廃水中のＰＶＡは、好気処理槽Ｄ１と活性汚泥槽Ｅ１との両槽で処理されることとなり、より長時間の滞留時間を確保することができる。よって、ＰＶＡの分解と消化がより完全なものとなり、放流水のＣＯＤ及びＢＯＤの値は大きく低減される。
【実施例】
【００６７】
ここで、本発明を各実施例により説明する。
【００６８】
実施例１：
本実施例１においては、上記第２実施形態において構成された染色廃水処理装置Ａ２の構成により、繊維染色工場の実際の染色廃水（以下、「原水１」という）を用いて、ＣＯＤの低減効果を確認した。具体的には、当該繊維染色工場の実際の廃水処理設備の活性汚泥槽に導入される廃水配管から分岐して、以下に説明するパイロット設備として染色廃水処理装置Ａ２を設置した。
【００６９】
この染色廃水処理装置Ａ２においては、ｐＨ調整槽Ｂ２の容量を４０（Ｌ）、活性汚泥槽Ｅ２の容量を１６０（Ｌ）とし、ｐＨ調整槽Ｂ２において、原水のｐＨを７．０〜９．０、水温を３０（℃）に調整した。また、活性汚泥槽の付帯設備として培養槽Ｃ２を設置し、当該培養槽Ｃ２においてＰＶＡ分解菌Ｗ‐４及びＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を培養した。このように、本実施例１においては、２種類のＰＶＡ分解菌を併用して培養し、活性汚泥槽Ｅ２に経時的に１×１０7（ｃｆｕ／Ｌ）投入し６０日間の連続運転を行った。なお、この活性汚泥槽Ｅ２の滞留時間は、２４時間であった。
【００７０】
また、活性汚泥槽Ｅ２には、曝気装置Ｆ２を設置し、この曝気装置Ｆ２から活性汚泥槽Ｅ２への空気吐出量を活性汚泥槽Ｅ２の容量の１（ｍ3）当りに対して、０．１（ｍ３／分）として活性汚泥槽Ｅ２の染色廃水中のＤＯの値を１（ｍｇ／Ｌ）以上に維持するようにした。
【００７１】
このようにして、本実施例１においては、６０日間の連続運転を行い、活性汚泥槽Ｅ２に導入される前の原水のＣＯＤ値と活性汚泥槽Ｅ２から排出される被処理水のＣＯＤ値の経時変化を測定した。測定した各ＣＯＤ値を図３に示す。図３から計算することにより本実施例１におけるＣＯＤの低減効果は８５％であった。なお、本実施例１においては、ＰＶＡの分解残渣も活性汚泥槽Ｅ２に存在する各種微生物によって分解、消化されている。
【００７２】
実施例２：
本実施例２においては、上記繊維染色工場の原水１をオートクレーブにて１２１℃で１５分間滅菌したものを原水２として準備した。この原水２に対して、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐６、或いは、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４とＰＶＡ分解菌Ｗ‐６とを併用して、それぞれ、１０６（ｃｆｕ／ｍｌ）接種した。接種後の原水２は、攪拌速度１００（ｒｐｍ）で攪拌しながら３６℃で２日間培養した。なお、本実施例２においては、接種後の原水２に強制的に酸素を供給して好気性雰囲気下で培養した。これらの原水２の２４時間後及び４８時間後のＣＯＤ、ＤＯ及びＯＲＰの各値を測定し表２に示した。
【００７３】
比較例１：
本比較例１においては、上記実施例２と同様の原水２を使用し、空気から遮断して嫌気性雰囲気下で培養した。これらの培養液の２４時間後及び４８時間後のＣＯＤ、ＤＯ及びＯＲＰの各値を測定し表２に示した。
【００７４】
【表２】
表２から分かるように、好気性雰囲気下で培養した実施例２のＣＯＤ値は、いずれも良好に低減され良好な状態となっている。このとき、ＤＯ及びＯＲＰの各値もＰＶＡ分解菌の増殖及びＰＶＡの分解に適する値となっている。また、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を単独で接種した培養液に比べ、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４とＰＶＡ分解菌Ｗ‐６とを併用した培養液においては、ＣＯＤ値が大きく減少して、更に良好な状態となっている。
【００７５】
これに対して、比較例１においては、いずれもＣＯＤ値の低減効果が表れていない。このとき、ＤＯ及びＯＲＰの各値がＰＶＡ分解菌の増殖及びＰＶＡの分解に適する値となっておらず、ＰＶＡ分解菌が良好に増殖できないことによるものと考えられる。
【００７６】
実施例３：
本実施例３においては、上記繊維染色工場の原水１にＰＶＡ（和光純薬製）１００ｍｇ／Ｌを添加して、オートクレーブにて１２１℃で１５分間滅菌したものを原水３として準備した。この原水３に対して、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐６、或いは、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４とＰＶＡ分解菌Ｗ‐６とを併用して、それぞれ、１０６（ｃｆｕ／ｍｌ）接種した。接種後の原水３は、攪拌速度１００（ｒｐｍ）で攪拌しながら３６℃で２日間培養した。なお、本実施例３においては、接種後の培養液に強制的に酸素を供給して好気性雰囲気下で培養した。これらの培養液の２４時間後及び４８時間後のＣＯＤ、ＤＯ及びＯＲＰの各値を測定し表３に示した。
【００７７】
比較例２：
本比較例２においては、上記実施例３と同様の各培養液を空気から遮断して嫌気性雰囲気下で培養した。これらの培養液の２４時間後及び４８時間後のＣＯＤ、ＤＯ及びＯＲＰの各値を測定し表３に示した。
【００７８】
【表３】
表３から分かるように、好気性雰囲気下で培養した実施例３のＣＯＤ値は、いずれも良好に低減され良好な状態となっている。このとき、ＤＯ及びＯＲＰの各値もＰＶＡ分解菌の増殖及びＰＶＡの分解に適する値となっている。また、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４或いはＰＶＡ分解菌Ｗ‐６を単独で接種した培養液に比べ、ＰＶＡ分解菌Ｗ‐４とＰＶＡ分解菌Ｗ‐６とを併用した培養液においては、ＣＯＤ値が大きく減少して、更に良好な状態となっている。
【００７９】
これに対して、比較例２においては、いずれもＣＯＤ値の低減効果が表れていない。このとき、ＤＯ及びＯＲＰの各値がＰＶＡ分解菌の増殖及びＰＶＡの分解に適する値となっておらず、ＰＶＡ分解菌が良好に増殖できないことによるものと考えられる。
【００８０】
このように、上記各実施例においては、大型の施設や特殊な設備を必要とせず、現行の活性汚泥処理施設を利用することができ、薬剤コストや運転コストが低く、且つ、効率的にＰＶＡを微生物により分解してＣＯＤ負荷を低減することのできる廃水処理方法及び当該方法に使用する廃水処理装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、生物学的に難分解性物質とされるＰＶＡを効率的に分解するものであり、上記各実施形態における繊維染色加工工場から排出される染色廃液を処理するものに限ることはなく、広く、ＰＶＡを含有する他の工業の廃水、例えば、紙・パルプ工業その他の工業廃水にも利用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
Ａ１、Ａ２…染色廃水処理装置、Ｂ１、Ｂ２…ｐＨ調整槽、Ｃ１、Ｃ２…培養槽、
Ｄ１…好気処理槽、Ｅ１、Ｅ２…活性汚泥槽、Ｆ１、Ｆ２…曝気装置、
１、２…廃水供給配管、３…培養液供給配管、４…被処理水供給配管、
５…放流水排出配管。
【受託番号】
【００８３】
ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２
ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリビニルアルコールを含有する廃水にポリビニルアルコール分解能を有する微生物を加えて、当該廃水を好気性雰囲気下に維持することにより、前記微生物を好気的に増殖させ、且つ、当該廃水中のポリビニルアルコールを好気的に分解する廃水処理方法であって、
前記微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であることを特徴とする廃水処理方法。
【請求項２】
前記廃水中の溶存酸素量を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上にして好気性雰囲気を維持するために、当該廃水中に空気を供給する曝気処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の廃水処理方法。
【請求項３】
前記廃水中の酸化還元電位を５０（ｍＶ）以上に維持することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃水処理方法。
【請求項４】
前記廃水中に前記微生物を加える前に、当該廃水のｐＨを７．０〜９．０の範囲に調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の廃水処理方法。
【請求項５】
前記微生物が分解したポリビニルアルコールの分解残渣を当該微生物或いは他の微生物により好気的に消化することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の廃水処理方法。
【請求項６】
ポリビニルアルコールを含有する廃水を処理するための廃水処理装置であって、
前記廃水のｐＨ及び温度を所定の範囲内に調整する廃水調整槽と、
ポリビニルアルコール分解能を有する微生物を培養する培養槽と、
前記廃水調整槽から流入する前記廃水中に前記培養槽からの前記微生物を加え、好気性雰囲気下でポリビニルアルコールを分解するバイオリアクター槽と、
前記バイオリアクター槽から流入する前記廃水中に含まれるポリビニルアルコールの分解残渣を好気性雰囲気下で消化する活性汚泥槽とを備えており、
前記バイオリアクター槽は、その槽内の溶存酸素量を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上に維持するために空気を供給する曝気装置を具備し、
前記微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であることを特徴とする廃水処理装置。
【請求項７】
ポリビニルアルコールを含有する廃水を処理するための廃水処理装置であって、
前記廃水のｐＨ及び温度を所定の範囲内に調整する廃水調整槽と、
ポリビニルアルコール分解能を有する微生物を培養する培養槽と、
前記廃水調整槽から流入する前記廃水中に前記培養槽からの前記微生物を加え、好気性雰囲気下でポリビニルアルコールを分解すると共に、この分解残渣を好気性雰囲気下で消化する活性汚泥槽とを備えており、
前記活性汚泥槽は、その槽内の溶存酸素量を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上に維持するために空気を供給する曝気装置を具備し、
前記微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であることを特徴とする廃水処理装置。
【請求項１】
ポリビニルアルコールを含有する廃水にポリビニルアルコール分解能を有する微生物を加えて、当該廃水を好気性雰囲気下に維持することにより、前記微生物を好気的に増殖させ、且つ、当該廃水中のポリビニルアルコールを好気的に分解する廃水処理方法であって、
前記微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であることを特徴とする廃水処理方法。
【請求項２】
前記廃水中の溶存酸素量を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上にして好気性雰囲気を維持するために、当該廃水中に空気を供給する曝気処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の廃水処理方法。
【請求項３】
前記廃水中の酸化還元電位を５０（ｍＶ）以上に維持することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃水処理方法。
【請求項４】
前記廃水中に前記微生物を加える前に、当該廃水のｐＨを７．０〜９．０の範囲に調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の廃水処理方法。
【請求項５】
前記微生物が分解したポリビニルアルコールの分解残渣を当該微生物或いは他の微生物により好気的に消化することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の廃水処理方法。
【請求項６】
ポリビニルアルコールを含有する廃水を処理するための廃水処理装置であって、
前記廃水のｐＨ及び温度を所定の範囲内に調整する廃水調整槽と、
ポリビニルアルコール分解能を有する微生物を培養する培養槽と、
前記廃水調整槽から流入する前記廃水中に前記培養槽からの前記微生物を加え、好気性雰囲気下でポリビニルアルコールを分解するバイオリアクター槽と、
前記バイオリアクター槽から流入する前記廃水中に含まれるポリビニルアルコールの分解残渣を好気性雰囲気下で消化する活性汚泥槽とを備えており、
前記バイオリアクター槽は、その槽内の溶存酸素量を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上に維持するために空気を供給する曝気装置を具備し、
前記微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であることを特徴とする廃水処理装置。
【請求項７】
ポリビニルアルコールを含有する廃水を処理するための廃水処理装置であって、
前記廃水のｐＨ及び温度を所定の範囲内に調整する廃水調整槽と、
ポリビニルアルコール分解能を有する微生物を培養する培養槽と、
前記廃水調整槽から流入する前記廃水中に前記培養槽からの前記微生物を加え、好気性雰囲気下でポリビニルアルコールを分解すると共に、この分解残渣を好気性雰囲気下で消化する活性汚泥槽とを備えており、
前記活性汚泥槽は、その槽内の溶存酸素量を１．０（ｍｇ／Ｌ）以上に維持するために空気を供給する曝気装置を具備し、
前記微生物は、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄａｃｅａｅ属に属するＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｐ．Ｗ‐４（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７３）又は／及びＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属に属するＣｈｒｙｓｅｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．Ｗ‐６（ＦＥＲＭ Ｐ−２１５７２）であることを特徴とする廃水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２４５４９７（Ｐ２０１２−２４５４９７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１３２９（Ｐ２０１１−１２１３２９）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度 独立行政法人科学技術振興機構の独創的シーズ展開事業 委託開発 「着色排水のバイオ脱色処理システム」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１７７０１４）三木理研工業株式会社 (20)
【出願人】（５０８１８５６２７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度 独立行政法人科学技術振興機構の独創的シーズ展開事業 委託開発 「着色排水のバイオ脱色処理システム」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１７７０１４）三木理研工業株式会社 (20)
【出願人】（５０８１８５６２７）
【Ｆターム（参考）】
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