專利名稱：有機(jī)廢水的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于食品工廠廢水，羊毛洗凈廢水，含屎尿的廢水等含有機(jī)物廢水的處理方法。
關(guān)于含有機(jī)物，即含有生物需氧量(BIOLOGICAL OXXGEN DEMAND以下簡(jiǎn)稱為BOD)成份之廢水的處理方法，以往一直采用活性污泥法。該方法藉構(gòu)成活性污泥之微生物以分解除去廢水中所含的BOD成份。然而，可適用于上述活性污泥法之廢水之BOD濃度最多為1000ppm左右，而對(duì)于諸如食品工廠廢水等含有高濃度BOD成份之類的廢水則無(wú)法直接應(yīng)用。此外，對(duì)所排出之剩余污泥亦除了脫水干燥后予以燒毀處理之外，并無(wú)其他有效的利用手段。
近來已知有一種可取代上述污泥處理的方法，亦即利用光合成細(xì)菌之有機(jī)廢水的處理方法(例如，日本專利公報(bào)特公昭45-12631號(hào)，特公昭45-28234號(hào)，特公昭46-18670號(hào)，特公昭50-27668號(hào))。用該方法即可處理BOD濃度高達(dá)數(shù)千ppm之高濃度有機(jī)廢水，且在處理過程中所副生之細(xì)菌體可藉凝聚沉淀法予以分離，并可有效利用于肥料及飼料等(特公昭45-14091號(hào)，特公昭47-16772號(hào))。
另外，亦有發(fā)現(xiàn)用光合成細(xì)菌，及與該光合成細(xì)菌有共生關(guān)系之特定的細(xì)菌體之混合物處理有機(jī)廢水，即可獲得極高度凈化作用的方法(特公昭53-19673號(hào))。
然而，在上述公知方法中，若要預(yù)先在曝氣槽內(nèi)種培養(yǎng)光合成細(xì)菌及共生細(xì)菌，以及為了要使曝氣槽液成為光合成細(xì)菌后優(yōu)勢(shì)族群(Flora)的話，需要30天至45天的培養(yǎng)期，而且其管理費(fèi)用亦非常高。
再者，如上所述，在藉光合成細(xì)菌之有機(jī)廢水處理中可有效利用副生細(xì)菌菌體，但由于用凝聚沉淀法使副生細(xì)菌分離時(shí)所沉降之塊狀物(cake)需進(jìn)行分離，脫水，干燥，而且再使其成為肥料時(shí)，為了要防止土壤之單密化，還需要進(jìn)行發(fā)酵等費(fèi)時(shí)費(fèi)工的處理。
此外，在BOD大于10，000ppm之超高濃度有機(jī)廢水的處理中，其凝聚沉淀性不良，尤其是含有木質(zhì)素(lignin)，丹寧(tannin)等難分解性有機(jī)物的廢水處理中，難于完全除去化學(xué)需氧量(CHEMICAL OXXMAND以下簡(jiǎn)稱為COD)，其結(jié)果，藉光合成細(xì)菌之有機(jī)廢水處理方法，存在只能適用于BOD濃度頂多數(shù)千ppm之有機(jī)廢水的問題。
再者，由于光合成細(xì)菌在處理槽中亦會(huì)被捕食細(xì)菌所捕食，以往為使處理效率維持于規(guī)定的水準(zhǔn)，在處理中必需補(bǔ)充光合成細(xì)菌。
本發(fā)明為了要解決上述公知課題中存在的問題而提供一種向有機(jī)廢水添加吸附有光合成細(xì)菌菌體之多孔質(zhì)載體吸著物的有機(jī)廢水處理方法。
本發(fā)明所使用的光合成細(xì)菌指的是用光能量以光無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)或光有機(jī)營(yíng)養(yǎng)所培育之細(xì)菌而言，在本發(fā)明中可使用屬于紅螺菌(Rhodospirillum)，紅假單胞菌(Rhodopseudomonas)等紅螺菌屬，著色菌(Chromatium)，外流紅螺菌(Ectothiorhodospira)等著色菌屬，綠生菌(chlorobium)，突柄綠菌(Prosthecochloris)等綠生菌屬，克羅福(chloroflex，商品名)，克羅尼馬(chloronema，商品名)等chloroflex屬中任何一種細(xì)菌亦可使用。具體例示之，即可列舉莢膜紅假單胞菌(Rhodopseudomonas Capsulata微工研菌寄第879號(hào))，謝利氏紅假單胞菌(Rhodopseudomonas shherrides發(fā)酵研株第12203號(hào))，深紅紅螺菌(Rhodospirillum rubrum微工研菌寄第878號(hào))，酒色紅硫菌(Chromatium Vinosum微工研菌第870號(hào))等。
在本發(fā)明中所使用之多孔質(zhì)載體為沸石，珍珠巖(pearlite)，硅藻土，陶瓷燒結(jié)體等，但從吸著能力而言，以活性炭為佳，而在活性炭之中，以具有復(fù)雜的分岐結(jié)構(gòu)之泥碳(peat moss)為佳。
使光合成細(xì)菌吸著于多孔質(zhì)載體的方法為，將多孔質(zhì)載體分散于含有純粹培養(yǎng)之光合成細(xì)菌之液體內(nèi)即可。此外，也可以向處理對(duì)象之有機(jī)廢水內(nèi)直接添加光合成細(xì)菌與多孔質(zhì)載體。光合成細(xì)菌與多孔質(zhì)載體之混合比例，一般的體積比為1∶1至3∶1左右。
適用于本發(fā)明的廢水為，食品工廠廢水，羊毛洗凈廢水，含屎尿的廢水，有機(jī)合成工廠廢水，含油脂廢水等含有種種有機(jī)物的廢水，可適用于BOD成份為10，000ppm左右的超高濃度有機(jī)廢水。
吸著有上述光合細(xì)菌菌體之多孔質(zhì)載體的廢水處理為，向上述廢水通常添加細(xì)菌體總量為總水量的0.005-0.015體積%，多孔質(zhì)載體為0.002-0.008體積%左右，但該多孔質(zhì)載體之添加量當(dāng)然要根據(jù)廢水之BOD濃度而決定。在上述廢水處理中，可使乳酸菌，酵母，釀母菌，(Saccharomyces)，絹白菌(Candida)，曲霉菌(Aspergillus)，根霉菌(Rhizopus)等，與光合成細(xì)菌共生，此外也可與可提高凈化作用之細(xì)菌共存。
將添加有已吸著上述光合細(xì)菌體之多孔質(zhì)載體的廢水在明處或暗處于好氣的條件下處理之。然后，在處理后將該多孔質(zhì)載體與細(xì)菌體一起，以過濾，離心分離等方法予以捕集，需要的話再予以脫水干燥等。上述收集物對(duì)土壤改良劑，肥料等尤其有效。
使光合成細(xì)菌體吸著于多孔質(zhì)載體時(shí)，該細(xì)菌體即進(jìn)入該多孔質(zhì)載體之孔內(nèi)。例如，泥碳(Peat moss)為具有粗孔(macro)、由粗孔分岐成的中間孔，以及由中間孔再分岐為微孔(micro)的復(fù)雜分枝結(jié)構(gòu)之孔，但該細(xì)菌體之大小為0.1-1微米，因此可進(jìn)入泥炭中20微米以下之內(nèi)孔深處。由于捕食光合成細(xì)菌之捕食細(xì)菌之大小為20-200微米，因此無(wú)法進(jìn)入光合成細(xì)菌體所存在之上述20微米以下之內(nèi)孔深處，因此，該細(xì)菌體受到保護(hù)而不受捕食細(xì)菌之捕食，而被多孔質(zhì)載體吸著而進(jìn)入孔內(nèi)的有機(jī)物則有效而迅速地被分解。
又，由于被吸著于多孔質(zhì)載體之有機(jī)物如上所述被該細(xì)菌體迅速分解而脫離，因此，該多孔質(zhì)載體的吸著能力可長(zhǎng)期維持。再者，以活性炭作為多孔質(zhì)載體可同時(shí)具有脫色作用，不僅是BOD成份，COD成份也可同時(shí)減少。
此外，由于多孔質(zhì)載體的孔內(nèi)含有空氣(活性炭為約20%)，可提高處理液體中溶存的氧氣量，因此，可削減對(duì)處理液體的曝氣量。
再者，由于多孔質(zhì)載體成為凝聚沉淀時(shí)的核心，因而可加速沉降速度，在BOD 10，000ppm以上之超高濃度有機(jī)廢水中亦可順利進(jìn)行沉降分離，且可縮減凝聚沉淀槽的容積，同時(shí)可大量削減凝聚劑的添加量(以往之1/3)。結(jié)果，與粘性大，變成厭氣性而使細(xì)菌體死滅之公知捕集物比較，本發(fā)明中之捕集物的粘性極低且呈好氣性，因而，細(xì)菌體在多孔載體之孔內(nèi)呈活生生之狀態(tài)。
因此，使用該種捕集物作為土壤改良劑及肥料時(shí)，由于多孔質(zhì)載體可助長(zhǎng)土壤之團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，因此，具有提高通氣性，保水分性，保肥料能力，及緩沖作用等優(yōu)點(diǎn)。然后，藉光合成細(xì)菌之硫化氫之消化作用，可阻止農(nóng)田老化。而細(xì)菌體中所含的多量蛋白質(zhì)，氨基酸，核酸，紅色及綠色之色素等則成為植物之營(yíng)養(yǎng)源或成長(zhǎng)因子。
實(shí)施例Ⅰ對(duì)于處理對(duì)象為BOD濃度12，000ppm之食肉加工工廠廢水，使用莢膜紅假單胞菌(微工研菌寄第879號(hào))作為光合成細(xì)菌，使用粉末活性炭(泥碳)作為活性炭以進(jìn)行下述的處理。首先，將食肉加工工廠廢水導(dǎo)入曝氣槽內(nèi)，對(duì)此，將預(yù)先純粹培養(yǎng)之光合成細(xì)菌予以離心分離以回收，作為濃縮細(xì)菌體而含浸于活性炭之后，以對(duì)廢水總水量之體積比為0.01%(總細(xì)菌體量)，而活性碳為0.005%的體積比投入曝氣槽內(nèi)，開始?xì)馄?aeration)。BOD體積負(fù)荷量為3Kg/m3/天，為公知方法高負(fù)荷體積的1.5倍，與標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法(0.5Kg/m3/天)比較，即以6倍之高負(fù)荷而運(yùn)轉(zhuǎn)。處理后上面澄清液的BOD值為80ppm結(jié)果極為良好。再將該上面澄清液用活性污泥法凈化作為二次處理的結(jié)果，得到BOD為5ppm的驚人結(jié)果。為了比較起見，利用本發(fā)明者等所公開的共微生物處理法在同一條件下進(jìn)行處理。結(jié)果，共生微生物處理水為240ppm，而將其上面澄清液用活性污泥法作二次處理的結(jié)果是BOD 25ppm，由此可確認(rèn)本發(fā)明有顯著的改善效果。
實(shí)施例2對(duì)食品加工廠中BOD值特別高的豆腐工廠所排出的豆?jié){廢水實(shí)施本發(fā)明。
所謂豆?jié){廢水是向豆?jié){投入凝固劑(氯化鎂，硫酸鈣，δ萄糖酸內(nèi)脂等)后壓縮凝固部分以作成豆腐后所剩下之液體。因此，豆?jié){廢水因含有未凝固的可溶性蛋白質(zhì)，肽，氨基酸，糖質(zhì)，無(wú)機(jī)鹽類等物而呈白濁，其腐敗極快。豆腐廢水之性狀為BOD 13，500ppm，COD 7600ppm，SS 1800ppm，以上述廢水為對(duì)象而采用的光合成細(xì)菌為球形紅假單胞菌(發(fā)酵研菌株第3205號(hào))，而且使用粉末活性炭(椰子殼碳(carbonized palm husk)作為活性炭以進(jìn)行以下的處理。將上述豆?jié){導(dǎo)入處理槽中，并將預(yù)先純粹培養(yǎng)之光合成細(xì)菌予以離心分離以回收濃縮細(xì)菌體1%。該細(xì)菌體含浸于粉末活性炭并投入曝氣槽中。
投入量為對(duì)廢水總水量計(jì)，光合成細(xì)菌菌體量以0.01%的體積比，活性炭以0.003%的體積比添加，通氣，使曝氣槽中溶存的氧氣(D.0)達(dá)到1.5ppm左右±0.5的程度。
進(jìn)行從曝氣槽至沉淀槽的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，沉降的細(xì)菌體以50%回送至曝氣槽之狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)。曝氣槽之BOD體積負(fù)荷量為3Kg/m3/天，MLSS 6000ppm，沉淀槽之表面積負(fù)荷量為15m2/m2天，越流積負(fù)荷為30m/m3/天，沉淀時(shí)間2.5小時(shí)，強(qiáng)要比以往者50%以上之負(fù)荷。
另一方面，以不使用多孔質(zhì)載體之公知方法并以同一條件進(jìn)行處理作為比較試驗(yàn)，結(jié)果，對(duì)沉淀槽之上面澄清水內(nèi)有細(xì)菌混入，無(wú)法發(fā)揮完全的沉淀效果。處理水的BOD為560ppm，COD 380ppm，透視度6。
由本發(fā)明的實(shí)施例中，發(fā)現(xiàn)處理水質(zhì)為99%以上的除去率，顯示出BOD 120ppm，COD85ppm，SS30ppm，透視度26之極高度凈化效率的驚人事實(shí)。
實(shí)施例3使用經(jīng)本發(fā)明廢水處理后所回收之光合細(xì)菌菌體作為把料以進(jìn)行肥效試驗(yàn)。同時(shí)，為了對(duì)比，將無(wú)肥料區(qū)，三成份區(qū)，添加凝集劑的光合成細(xì)菌區(qū)，使用活性炭的光合成細(xì)菌區(qū)作為施肥區(qū)。
1.試驗(yàn)?zāi)康氖褂没钚蕴康墓夂铣杉?xì)菌及其他有機(jī)肥料之肥效障礙之對(duì)比。
2.試驗(yàn)期間1990年7月19日至8月20日3.試驗(yàn)場(chǎng)所乙烯基樹脂膜房屋內(nèi)4.試驗(yàn)規(guī)模1/2000a華格納壺(Wagner Pot)2 連制5.供試作物小松菜(品種 晚抽小松菜)6.耕種概要放土7月24日7月25日表土(施用石灰7月21日)施肥日7月25日播種日7月25日21粒/壺疏植日7月31日10支8月7日5支收獲日8月20日7.使用活性炭的光合成細(xì)菌之分析值氮總量 6.17磷總量 4.34鉀總量 0.25
pH 7.8水分 108.萌芽率(7月26日)無(wú)肥料區(qū)61.9% 7/27 95%三成份區(qū)73.8% 7/27 100%添加凝聚劑的光合成細(xì)菌區(qū)76.2% 7/27 100%使用活性炭的光合成細(xì)菌區(qū)78.2% 7/27 100%9.疏植調(diào)查(8月7日)無(wú)肥料區(qū)農(nóng)作物高度4.6，疏植重1.35，比率49.4%三成份區(qū)農(nóng)作物高度7.3，疏植重2.74，比率100%添加凝聚劑的光合成區(qū)農(nóng)作物高度8.3 疏植重3.3，比率121%使用活性炭的光合細(xì)菌區(qū)農(nóng)作物高度9.2 疏植重4.38 比率160%10.收獲調(diào)查(8月18日)無(wú)肥料區(qū)農(nóng)作物高度16.5，葉數(shù)4.4，5支重(g)16.7 比率52.7%三成份區(qū)農(nóng)作物高度23，葉數(shù)3.9，5支重(g)31.7 比率100%添加凝聚劑的光合成細(xì)菌區(qū)農(nóng)作物高度45，葉數(shù)4.4，5支重(g)41.2 比率130%使用活性炭的光合成細(xì)菌區(qū)農(nóng)作物高度52，葉數(shù)4.6，5支重(g)58，比率183%如上所述，發(fā)現(xiàn)以使用活性炭的光合成細(xì)菌作為肥料而進(jìn)行肥效試驗(yàn)時(shí)效果最優(yōu)良。
因此，本發(fā)明方法可處理BOD濃度達(dá)10，000ppm左右之超高濃度有機(jī)廢水，可用小規(guī)模之設(shè)備，可大幅度縮短處理時(shí)間，因此，可大幅減少設(shè)備費(fèi)用及合算經(jīng)費(fèi)，而且所獲得之副生細(xì)菌體極有用于土壤改良劑及肥料。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)廢水的處理方法，其特征在于，向有機(jī)廢水添加吸著有光合成細(xì)菌菌體的多孔質(zhì)載體吸著物。
全文摘要
本發(fā)明之目的在于使用光合成細(xì)菌處理含有超高濃度有機(jī)物之廢水。其處理方法包括將光合成細(xì)菌菌體吸著于多孔質(zhì)載體，借以保護(hù)它，使其不會(huì)被捕食細(xì)菌所捕食，同時(shí)改良副生細(xì)菌體之沉降性。
文檔編號(hào)C02F3/10GK1072661SQ92110600
公開日1993年6月2日 申請(qǐng)日期1992年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月10日
發(fā)明者小林達(dá)治 申請(qǐng)人:小林達(dá)治, 島元巖, 寺町雅義