汚泥特性の改善
【課題】汚泥がバルキングする傾向を減少させることによる汚泥特性の改善を提供する。
【解決手段】アルキル置換ホスホニウム化合物、アルキル置換ホスフィン、アルキル置換ホスフィン縮合物又は第四アンモニウム重合体化合物を含む非酸化性水溶性殺生物剤の使用により解決する。
【解決手段】アルキル置換ホスホニウム化合物、アルキル置換ホスフィン、アルキル置換ホスフィン縮合物又は第四アンモニウム重合体化合物を含む非酸化性水溶性殺生物剤の使用により解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥特性の改善に水溶性殺生物剤を使用すること、特に汚泥のバルキング傾向を減少させることによる汚泥特性の改善に非酸化性水溶性殺生物剤を使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業廃水及び都市廃水を処理する際に、汚泥の特性が変化し得る。バルキングへの傾向を有せず、且つ、比較的高い沈降速度を有し、そのため清水から容易に分離できる良好な特性の汚泥を得ることが好ましい。そうでなければ、該廃水は、混濁のおそれがあるため、これが排水される水（例えば、河川水）を汚染させるであろう。
【０００３】
特に、汚泥中に比較的低レベルの糸状菌及び／又は比較的短い糸状の細菌が存在することが好ましい。というのは、糸状菌の存在、特に長さの長い糸状菌の存在は、汚泥のバルキングを引き起こし得るからである。
【０００４】
また、汚泥中に原生動物及び／又は他の高等生物（蠕虫類を含む）も存在することが好ましい。というのは、これらのものは汚泥の特性を改善させるからである。これは、停止−成長の系にある多くの原生動物及びワムシ類が細菌をえさにする捕食者であるためである。従って、これらのものは、分散した微生物及び有機体をえさとするため凝集及び浄化の両方を向上させると思われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、汚泥の特性を改善させる方法に対する要望が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の態様では、汚泥特性の改善のための有効量の水溶性殺生物剤の使用を提供する。
【０００７】
特に、本発明は、汚泥のバルキング傾向を減少させることによる汚泥特性の改善のための有効量の非酸化性水溶性殺生物剤の使用であって、該殺生物剤がアルキル置換ホスホニウム化合物、アルキル置換ホスフィン、アルキル置換ホスフィン縮合物又は第四アンモニウム重合体化合物を含む使用を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、フラッシュ混合の方法を例示する図である。
【図２】図２は、半連続ケモスタット反応装置系の図である。
【図３】図３Ａ〜Ｃは、様々な量の殺生物剤を添加することによって達成された汚泥の沈殿を示す写真図である。
【図４】図４Ａ〜Ｃは、様々な量の殺生物剤を添加した後の汚泥を示す顕微鏡写真図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
好ましくは、水溶性殺生物剤は、モールマン指標によって測定されるときの汚泥容量指標（ＳＶＩ）を２００ｃｍ3/ｇ以下、好ましくは１８０ｃｍ3／ｇ以下、より好ましくは１７０ｃｍ3/ｇ以下、最も好ましくは１５０ｃｍ3／ｇ以下、例えば１４０ｃｍ3／ｇ以下に低下させることによる汚泥特性の改善に使用される。
【００１０】
好ましくは、水溶性殺生物剤は、糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される。高いＳＶＩ（＞３００ｃｍ3／ｇ）によって特徴付けられる糸状菌によるバルキングの場合には、糸状菌の減少は、上記のような好ましいレベルまでのＳＶＩの有意な低下によって検出できる。糸状菌のレベルは、該細菌を死滅させることによって永久的に、又は、例えば該細菌を不活性化させることによって一時的に低下し得る。糸状菌を実際に死滅させるのに有効な量よりむしろ、糸状菌のレベルを一時的に低下させるのに有効な量で水溶性殺生物剤を添加することが好ましい。これはさらに低い分量の殺生物剤を使用することを可能にするが、それによってさらに経済的となる。さらに、該細菌を死滅させるレベルで殺生物剤を使用すると、汚泥活性に過度の影響を及ぼし得るが、これは廃水処理方法における多数の工程で望ましくない。
【００１１】
糸状菌の減少とは、好ましくは、ＳＶＩが予備処理ＳＶＩ値の８０％以下、好ましくは７０％以下、より好ましくは５５％以下のような６０％以下、例えば５０％以下にまで低下するということである。
【００１２】
特に、水溶性殺生物剤を、次のもの：チオトリクス属（Thiothrix sp.）０２１Ｎ型、H. hydrossis ００９２型、N. limicola ００４１型及び０８０３型から選択される１種以上の糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用することが好ましい。
【００１３】
代わりに又はさらに、水溶性殺生物剤は、好ましくは、長く連鎖した糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用できる。長く連鎖した糸状菌のレベルは、長く連鎖した糸状菌を死滅させることによって永久的に、又は、例えば長く連鎖した糸状菌を不活性化させたり長く連鎖した糸状菌をそれよりも短い糸状体に破壊させたりすることによって一時的に低下できる。長く連鎖した糸状菌を実際に死滅させるのに有効な量よりもむしろ該細菌のレベルを一時的に低下させるのに有効な量で水溶性殺生物剤を添加することが好ましい。これはさらに低い殺生物剤の分量を使用することを可能にし、それによってさらに経済的になる。さらに、細菌を死滅させるレベルで殺生物剤を使用すると、汚泥活性に過度の影響を及ぼし得るが、これは廃水処理方法の多数の工程で望ましくない。
【００１４】
好ましくは、＞５００μｍの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルが低下し、好ましくは、例えば＞６００μｍの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルが低下し得る。好ましくは、＞５００μｍの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルが２分の１以下、より好ましくは３分の１以下、最も好ましくは４分の１以下、例えば約５分の１低下する。
【００１５】
顕微鏡視野当たりの糸状体全長が減少するように糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に水溶性殺生物剤を使用することが特に好ましい。好ましくは、顕微鏡視野当たりの糸状体全長は、２分の１以下、より好ましくは３分の１以下、最も好ましくは７分の１以下のような５分の１以下、例えば約１０分の１減少する。
【００１６】
好ましくは、汚泥特性の改善に使用される水溶性殺生物剤の有効量は、原生動物及び／又は他の高等生物のレベルを低下させず、且つ、原生動物及び／又は他の高等生物のレベルをさらに増大させ得る。
【００１７】
好ましくは、汚泥特性の改善に使用される水溶性殺生物剤の有効量は、汚泥活性を減少させず、且つ、汚泥活性を増大させ得る。
【００１８】
使用される水溶性殺生物剤の有効量は、好適には０．０１〜５０００ｐｐｍ、例えば０．１〜１０００ｐｐｍのような０．０５〜３０００ｐｐｍである。好ましくは、該使用量は０．０５〜５００ｐｐｍ、例えば０．５〜２００ｐｐｍのような０．１〜３００ｐｐｍである。より好ましくは、該使用量は、０．１〜１００ｐｐｍ、例えば０．５〜８０ｐｐｍ、例えば０．７５〜５０ｐｐｍ、例えば１〜４０ｐｐｍである。最も好ましくは、該使用量は、０．１〜３０ｐｐｍ、好ましくは０．５〜２５ｐｐｍ、例えば０．７５〜２０ｐｐｍ、例えば１〜１５ｐｐｍである。一具体例では、該使用量は、０．５〜２０ｐｐｍ、好ましくは１〜１０ｐｐｍ、例えば２〜７ｐｐｍ、例えば３〜５ｐｐｍである。好適な量は、勿論、処理されるべき汚泥の初期特性及び望まれる特性の改善に依存する。
【００１９】
斯界には、酸化性水溶性殺生物剤と非酸化性水溶性殺生物剤の両方が知られている。本発明で使用される水溶性殺生物剤は非酸化性である。非酸化性殺生物剤は不活性有機物質とさほど反応しないため、細菌にさらに特異的に作用すると考えられる。
【００２０】
該殺生物剤は、任意の水系に適用するために好適なものであるべきであり、そのため、好ましくは低い環境毒性を有するものであるべきである。例えば、環境での持続性が短い殺生物剤及び／又は良好な生分解性を有する殺生物剤が好ましい。
【００２１】
従って、水性環境に使用するのが好適ではないことが知られている殺生物剤、例えば、比較的高い環境毒性を有する殺生物剤（例えば、フェノール化合物、例えば２，４−ジニトロフェノール及びｐ−ニトロフェノール；シアン化カリウムのようなシアン化物含有化合物；酢酸トリフェニル錫のような錫化合物；及びトルエン）は、本発明では使用しない。
【００２２】
本発明で使用される非酸化性水溶性殺生物剤は、アルキル置換ホスホニウム化合物、又はアルキル置換ホスフィン、又はアルキル置換ホスフィン縮合物、又は第四アンモニウム重合体化合物を含む。
【００２３】
この非酸化性水溶性殺生物剤は、所望ならば、このような化合物の２種以上の混合物を含むことができる。或いは、該非酸化性水溶性殺生物剤は、このような化合物を１種だけ含むことができる。
【００２４】
一具体例では、本発明で使用される非酸化性水溶性殺生物剤は、アルキル置換ホスホニウム化合物、又はアルキル置換ホスフィン、又はアルキル置換ホスフィン縮合物を含む。
【００２５】
より好ましくは、該非酸化性水溶性殺生物剤は、式（Ｉ）のアルキル置換ホスホニウム化合物、又は式（II）のアルキル置換ホスフィン、又は式（III）の縮合物：
【化１】
（式中、
Ｘは陰イオンであり、
ｎは、ｍで表されるＸの原子価であり、
それぞれのＡは、同一又は異なっていてよく、そしてＯＨ、ＯＲa、ＳＯ3Ｒa、ＰＯ3Ｒa2、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＲa、ＳＯ3Ｈ、ＰＯ3Ｈ2、ＣＨ2ＣＯＯＨ、置換アルキル、アリール及び置換アミノ基から選択され、
それぞれのＡ基内のそれぞれのＲ及びそれぞれのＲa（存在するならば）は、水素、Ｃ1〜Ｃ20アルキル、アリール、置換アルキル又はアリール、カルボキシ又はカルボキシエステルから独立して選択され、ここで、それぞれのＣＲ2基は同一又は異なっていてよく、
Ｒ”は、２〜２０個の炭素原子を有する２価の炭化水素基であり、且つ、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ若しくはＰＲ1mＣＨ2ＯＨ基よりなる群から選択される１個以上の置換基で置換されていてよく及び／又は１個以上のエーテル若しくはカルボニル結合で中断されていてよく、
それぞれのＲ1は、独立して、１〜２５個の炭素原子を有する１価の炭化水素基であり、且つ、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ若しくはＰＲ1vＣＨ2ＯＨ基よりなる群から選択される１個以上の置換基で置換されていてよく及び／又は１個以上のエーテル若しくはカルボニル結合で中断されていてよく、
式（III）において、それぞれのｖは１又は２であり、ｋは０〜１０（例えば１〜１０）であり、ｘは、ｖ＝２を有する分子内における基数であり、そして、Ｘは該化合物が水溶性であるように原子価ｙの交換可能な陰イオンである。）
を含む。
【００２６】
Ｘは、好ましくは、塩化物、スルフェート、ホスフェート、アセテート及び臭化物よりなる群から選択される。
【００２７】
特に好ましい具体例では、アルキル置換ホスホニウム化合物は、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムスルフェート（ＴＨＰＳ）である。
【００２８】
しかしながら、アルキル置換ホスホニウム化合物は、好ましくは、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムクロリド、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムブロミド、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムアセテート及びテトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムホスフェートよりなる群から選択することもできる。
【００２９】
アルキル置換ホスフィンは、好ましくは、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィン（ＴＨＰ）である。
【００３０】
縮合物は、好ましくは、トリス（ヒドロキシオルガノ）ホスフィンの縮合物、より好ましくはトリス（ヒドロキシオルガノ）ホスフィンと窒素含有化合物との縮合物である。
【００３１】
窒素含有化合物は、好ましくは尿素である。或いは、該窒素含有化合物は、Ｃ1〜20アルキルアミン、ジシアンジアミド、チオ尿素及びグアニジンから選択できる。
【００３２】
一具体例では、非酸化性水溶性殺生物剤は、第四アンモニウム重合体化合物、例えば、ポリオキシエチレン（ジメチルイミノ）エチレンジクロリドを含むことができる。好適な第四アンモニウム重合体化合物としては、ＧＬＯＫＩＬＬ ＰＱ（ロディア社から入手できる）が挙げられる。
【００３３】
殺生物剤は、所望ならば、他の水溶性殺生物化合物をさらに含むことができる。例えば、このものは、
・第四アンモニウム化合物、例えば、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム及び塩化アルキルジメチルベンジルアンモニウム；
・高分子ビグアニド塩酸塩、例えば、ポリヘキサメチレンビグアニド塩酸塩、ドデシルグアニジン塩酸塩；
・トリス（ヒドロキシメチル）ニトロメタン；
・４，４−ジメチルオキサゾリジン；
・フェノキシプロパノール；
・フェノキシエタノール；
・グリオキサール；
・アクロレイン；
・アルデヒド、例えば、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド；
・トリアジン、例えば、１，３，５−トリス（２−ヒドロキシエチル）−１，３，５−ヘキサヒドロトリアジン；
・第四ホスホニウム化合物、例えば、塩化トリブチルテトラデシルホスホニウム及び塩化テトラデシルトリブチルホスホニウム；
・２−ブロム−４−ヒドロキシアセトフェノン；
・カルバメート、例えば、Ｎ−ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、エチレンビスジチオカルバミン酸二ナトリウム；
・ｔ−ブチラジン；
・テトラクロル−２，４，６−シアノ−３−ベンゾニトリル；
・チアゾール及びイソチアゾール誘導体、例えば、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロル−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロル−２−メチル−３（２Ｈ）−イソチアゾロン及び１，２−ベンズイソチアゾリン−３−オン；
・活性化ハロゲン基を有する化合物、例えば、２−ブロム−２−ニトロプロパン−１， ３−ジオール；
・ビスクロルメチルスルホン、並びに
・メチレンビスチオシアネート
から選択される非酸化性化合物をさらに含むことができる。
【００３４】
水溶性殺生物剤は、さらに、廃水処理に慣用されている次の化学物質のうち１種以上とともに処方できる：
界面活性剤；
消泡剤；
スケール防止剤；
防蝕剤；
殺生物剤；
凝集剤；
脱水助剤；及び
分散剤。
【００３５】
汚泥は、工業廃水及び都市廃水からのものであることができる。特に、汚泥は、紙生産、食品加工及び化学工業プロセスを含め、産業プロセスからのものであることができ、又は住宅地及び工業地などからのものであることができる。
【００３６】
水溶性殺生物剤は、水処理プロセス中に好適に使用でき、且つ、このようなプロセス中の任意の好適な時点で使用できる。特に、水溶性殺生物剤は、廃水処理プラントで実施される水処理プロセス中に好適に使用できる。該水溶性殺生物剤は、好ましくは、例えば、沈殿槽又はラグーンでの好気性消化工程後の水処理プロセス中に使用される。しかしながら、別法では、水溶性殺生物剤は、好気性消化工程の前又はその間に使用してもよい。
【００３７】
水溶性殺生物剤は、汚泥への連続的な又は断続的な添加によって使用できる。好ましくは、水溶性殺生物剤は、例えば、必要に応じ該殺生物剤の１回以上の個別的な添加を使用することによって断続的に添加される。
【００３８】
一具体例では、有効量の殺生物剤を汚泥に個別的に１回添加し、次いで、必要に応じ有効量の殺生物剤を汚泥に１回以上さらに個別的に添加する。特に、殺生物剤の第１回目の個別的な添加の後に、汚泥の特性を監視することができ（例えば、ＳＶＩを監視することによって）、そしてその特性が所望の基準（例えば、上記のような達成されるべき好ましい基準の一つ、例えば、モールマン指標によって測定されるときのＳＶＩが２００ｃｍ3／ｇ以下であるという基準）を満たさないたび毎に、有効量の殺生物剤の汚泥へのさらなる個別的な添加を実施する。
【００３９】
従って、有効量の殺生物剤を汚泥に２回以上個別的に添加することができ、そしてこれらの添加は、任意の好適な期間で区切ることができる。一具体例では、この期間は、１２時間以上、例えば２４時間以上、例えば４８時間以上であることができる。
【００４０】
好ましい具体例では、水溶性殺生物剤は、必要に応じ、沈殿槽又はラグーンでの１回以上の個別的な添加の使用によって、例えば、沈殿槽又はラグーンの入口での添加によって添加される。
【００４１】
また、本発明は、汚泥のバルキング傾向を減少させることによる汚泥特性の改善方法であって、非酸化性水溶性殺生物剤を汚泥に添加することを含み、しかも殺生物剤がアルキル置換ホスホニウム化合物、アルキル置換ホスフィン、アルキル置換ホスフィン縮合物又は第四アンモニウム重合体化合物を含む汚泥特性の改善方法も提供する。
【００４２】
この方法の好ましい特徴は、本発明の使用に関して上で議論した通りである。
【００４３】
ここで、次の実施例及び添付した図面を参照して、本発明をほんの一例として説明する。
図１は、フラッシュ混合の方法を例示する図である。
図２は、半連続ケモスタット反応装置系の図である。
図３Ａ〜３Ｃは、様々な量の殺生物剤を添加することによって達成された汚泥の沈殿を示す写真図である。
図４Ａ〜４Ｃは、様々な量の殺生物剤を添加した後の汚泥を示す顕微鏡写真図である。
【００４４】
図１を参照すると、典型的なバイオリアクターＢが循環ラインＲと共に示されており、その循環ラインに水溶性殺生物剤を注入することができる。該バイオリアクターは汚泥を含有するが、該汚泥は、本質的には、細菌、原生動物、蠕虫類及び菌類のような典型的な廃水処理微生物の塊である。該バイオリアクターＢは、廃水用の注入口Ｉ及び処理水用の放水口Ｏを有する。汚泥は、ポンプＰの手段によって該バイオリアクターから循環ラインＲに抜き取られる。典型的には蠕動ポンプが使用される。候補の水溶性殺生物剤を、シリンジポンプＮに連結された弁体によって循環ライン内の汚泥に導入する。商業規模のバイオリアクターでは、水溶性殺生物剤を、ティー接合部又は注入用よこ管を介して導入し、蠕動ポンプをプログレッシブキャビティーポンプと交換できることが理解されるであろう。これは、汚泥と水溶性殺生物剤とを直接接触させることを可能にする。水溶性殺生物剤をポンプＰの後方又は前方の位置で循環ラインＲに導入することができる。
【００４５】
しかしながら、本発明の実施形態は、「フラッシュ混合」を使用することに限定されるものではなく、所望ならば他の供給方法を使用してもよい。
【実施例】
【００４６】
例１：フラッシュ混合による半連続予備実験
１．装置
一連の半連続ケモスタット反応装置を組み立てて廃水処理プロセスをシミュレートした。半連続ケモスタット反応装置の配置を図２に示している。
該装置の中心部は、生物学的ケモスタット反応装置１である。該反応装置の容器２はガラス製で、１０リットルの内部体積を有しており、しかもｐＨ検出器３と、溶存酸素検出器４と、空気分散器５とが取り付けられている。このものは汚泥を含むが、この汚泥は、本質的に、典型的な廃水処理微生物の塊である。この反応装置は周囲温度（およそ２０℃）で作動する。
シミュレートされる廃水１３は別個の容器６に収容されており、そしてこれを４℃に維持して微生物腐敗を防止する。このものを、供給ライン７及び蠕動ポンプ８を介して反応器に移す。
該反応装置上には循環ライン９が設けられており、所定の長さの可撓性シリコーン管及び蠕動ポンプ１０が備えられている。該蠕動ポンプは、汚泥を反応装置から取り出して循環ラインに送る。候補の水溶性殺生物剤をこのライン９に弁体１１を介して導入するが、これはシリンジポンプ１２で供給される。この系を使用して、水性殺生物剤と汚泥微生物との迅速な接触を確実にする「フラッシュ混合」を達成することが可能である。該循環ラインの内径は８ｍｍであり、流速は１秒当たり０．５メートルであったが、これは、反応器に再度入る前に３秒の候補水溶性殺生物剤と汚泥との接触時間を与えた。
処理済み廃水１７を該反応装置から出口ライン１５を介して収集容器１６に移す。
【００４７】
２．手順
該反応装置にＣｏｕｒｌｙ社（フランス国リヨン）での都市廃水処理作業によって得られた汚泥を装入した。この汚泥を、プロセスを開始させるための「種」とした。次いで、反応装置に、５リットルの水準にまで、ほぼｐＨ７．５に調整されたシミュレート廃水を満たし、そして曝気を開始した。該反応装置に、１日当たり８００ｍＬの速度で、表Ｂに示された配合通りのシミュレート廃水を連続的に供給した。
平日毎（すなわち１週間当たり５回）に、該バイオリアクターの内容物の１３．３％を取り出して平衡を保持した。これによって汚泥の年齢が７．５日の範囲に確保された。
また、平日毎に、先に説明した調整後、候補の水溶性殺生物剤（希釈溶液として）を、フラッシュ混合循環ラインを介してこの系に注入した。該希釈溶液は、１０グラムの炭酸水素ナトリウムをほぼ９００ｍＬの脱イオン水に溶解させ、次いで５グラムの候補の水溶性殺生物剤を添加し、そしてよく混合することによって調製した。次いで、混合物を脱イオン水で１リットルに合わせた。この希釈溶液の好適な容量を注入して所望の添加レベルを達成した。
この実験を５２日間にわたって実施した後にこの系を閉鎖した。
【００４８】
３．試験濃度
この試験では化合物Ｘを評価した。この化合物は、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムスルフェート（ＴＨＰＳ）の７５％水溶液である。２種の濃度を評価した：２及び４ミリグラム／リットル／日並びに化合物Ｘで処理していない対照。
【００４９】
４．結果
対照（未処理）での検討から、汚泥中での糸状菌の増殖が示されたが、これらは化合物Ｘで処理された系からの汚泥中には実質的に存在しなかった。
処理された汚泥中には、処理されていないものよりも有意に高い濃度の原生動物及び他の高等生物が存在していた。
化合物Ｘ処理は、汚泥凝集を害しなかった。
【００５０】
５．解説
この研究から、低い添加レベルでの化合物Ｘフラッシュ処理が汚泥特性を有意に改善させ、さらに容易に凝集するため操作上の利益を提供するであろう汚泥を生じさせることができることが確証された。
【００５１】
シミュレート廃水組成物
【表１】
【００５２】
例２：試験管沈殿試験
１．手順
試料を、該試験の開始後４８日目に、例１で説明した半連続反応装置から得、そして試験管の中に置いた。
例１の反応装置内で試験した化合物Ｘ濃度のそれぞれの試料をこの試験で評価した。従って、２及び４ミリグラム／リットル／化合物Ｘの処理日を有する試料を試験し、同様に化合物Ｘによって処理されていない対照も試験した。
これらの試験管を１時間の沈殿時間にわたって放置して汚泥を水から沈殿させた。
【００５３】
２．結果
沈殿時間にわたって放置した後の試験管を図３Ａ〜３Ｃに示している。
【００５４】
【表２】
【００５５】
３．解説
この研究から、低い添加レベルでの化合物Ｘによる廃水の処理は、汚泥沈降速度を有意に改善させることができるため、操作上の利益を提供することが確証された。
【００５６】
例３：汚泥特性の観察
１．手順
試料を、該試験の開始後４８日目に、例１で説明した半連続反応装置から得た。
例１の反応装置内で試験した化合物Ｘ濃度のそれぞれの試料をこの試験で評価した。従って、２及び４ミリグラム／リットル／化合物Ｘの処理日を有する試料を試験し、同様に化合物Ｘによって処理されていない対照も試験した。
該試料を、×２２０倍率の位相差顕微鏡によって観察した。
【００５７】
２．結果
汚泥試料の顕微鏡写真を図４Ａ〜４Ｃに示している。
【００５８】
【表３】
【００５９】
糸状菌の減少、しかして汚泥沈殿の改善が４ｍｇ／Ｌ／日の２回の添加（すなわち、２日連続して４ｍｇ／Ｌの添加量）で達成でき、しかも糸状菌のレベルは、さらに処理することなく１週間以上にわたって低いままだった。
【００６０】
３．解説
この研究から、低い添加量レベルでの化合物Ｘによる廃水処理は、汚泥中の糸状菌レベルを有意に低下させることができ、並びに原生動物及び蠕虫類のような有益な生物のレベルを増大させることができるため、操作上の利益を提供することができることが確証された。
【符号の説明】
【００６１】
Ｂ バイオリアクター
Ｒ 循環ライン
Ｉ 注入口
Ｏ 放水口
Ｐ ポンプ
１ ケモスタット反応装置
３ ｐＨ検出器
４ 溶存酸素検出器
５ 空気分散器
６ 容器
７ 供給ライン
８ 蠕動ポンプ
９ 循環
１１ 弁体
１２ シリンジポンプ
１３ 廃水
１５ 出口ライン
１６ 収集容器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥特性の改善に水溶性殺生物剤を使用すること、特に汚泥のバルキング傾向を減少させることによる汚泥特性の改善に非酸化性水溶性殺生物剤を使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業廃水及び都市廃水を処理する際に、汚泥の特性が変化し得る。バルキングへの傾向を有せず、且つ、比較的高い沈降速度を有し、そのため清水から容易に分離できる良好な特性の汚泥を得ることが好ましい。そうでなければ、該廃水は、混濁のおそれがあるため、これが排水される水（例えば、河川水）を汚染させるであろう。
【０００３】
特に、汚泥中に比較的低レベルの糸状菌及び／又は比較的短い糸状の細菌が存在することが好ましい。というのは、糸状菌の存在、特に長さの長い糸状菌の存在は、汚泥のバルキングを引き起こし得るからである。
【０００４】
また、汚泥中に原生動物及び／又は他の高等生物（蠕虫類を含む）も存在することが好ましい。というのは、これらのものは汚泥の特性を改善させるからである。これは、停止−成長の系にある多くの原生動物及びワムシ類が細菌をえさにする捕食者であるためである。従って、これらのものは、分散した微生物及び有機体をえさとするため凝集及び浄化の両方を向上させると思われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、汚泥の特性を改善させる方法に対する要望が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の態様では、汚泥特性の改善のための有効量の水溶性殺生物剤の使用を提供する。
【０００７】
特に、本発明は、汚泥のバルキング傾向を減少させることによる汚泥特性の改善のための有効量の非酸化性水溶性殺生物剤の使用であって、該殺生物剤がアルキル置換ホスホニウム化合物、アルキル置換ホスフィン、アルキル置換ホスフィン縮合物又は第四アンモニウム重合体化合物を含む使用を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、フラッシュ混合の方法を例示する図である。
【図２】図２は、半連続ケモスタット反応装置系の図である。
【図３】図３Ａ〜Ｃは、様々な量の殺生物剤を添加することによって達成された汚泥の沈殿を示す写真図である。
【図４】図４Ａ〜Ｃは、様々な量の殺生物剤を添加した後の汚泥を示す顕微鏡写真図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
好ましくは、水溶性殺生物剤は、モールマン指標によって測定されるときの汚泥容量指標（ＳＶＩ）を２００ｃｍ3/ｇ以下、好ましくは１８０ｃｍ3／ｇ以下、より好ましくは１７０ｃｍ3/ｇ以下、最も好ましくは１５０ｃｍ3／ｇ以下、例えば１４０ｃｍ3／ｇ以下に低下させることによる汚泥特性の改善に使用される。
【００１０】
好ましくは、水溶性殺生物剤は、糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される。高いＳＶＩ（＞３００ｃｍ3／ｇ）によって特徴付けられる糸状菌によるバルキングの場合には、糸状菌の減少は、上記のような好ましいレベルまでのＳＶＩの有意な低下によって検出できる。糸状菌のレベルは、該細菌を死滅させることによって永久的に、又は、例えば該細菌を不活性化させることによって一時的に低下し得る。糸状菌を実際に死滅させるのに有効な量よりむしろ、糸状菌のレベルを一時的に低下させるのに有効な量で水溶性殺生物剤を添加することが好ましい。これはさらに低い分量の殺生物剤を使用することを可能にするが、それによってさらに経済的となる。さらに、該細菌を死滅させるレベルで殺生物剤を使用すると、汚泥活性に過度の影響を及ぼし得るが、これは廃水処理方法における多数の工程で望ましくない。
【００１１】
糸状菌の減少とは、好ましくは、ＳＶＩが予備処理ＳＶＩ値の８０％以下、好ましくは７０％以下、より好ましくは５５％以下のような６０％以下、例えば５０％以下にまで低下するということである。
【００１２】
特に、水溶性殺生物剤を、次のもの：チオトリクス属（Thiothrix sp.）０２１Ｎ型、H. hydrossis ００９２型、N. limicola ００４１型及び０８０３型から選択される１種以上の糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用することが好ましい。
【００１３】
代わりに又はさらに、水溶性殺生物剤は、好ましくは、長く連鎖した糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用できる。長く連鎖した糸状菌のレベルは、長く連鎖した糸状菌を死滅させることによって永久的に、又は、例えば長く連鎖した糸状菌を不活性化させたり長く連鎖した糸状菌をそれよりも短い糸状体に破壊させたりすることによって一時的に低下できる。長く連鎖した糸状菌を実際に死滅させるのに有効な量よりもむしろ該細菌のレベルを一時的に低下させるのに有効な量で水溶性殺生物剤を添加することが好ましい。これはさらに低い殺生物剤の分量を使用することを可能にし、それによってさらに経済的になる。さらに、細菌を死滅させるレベルで殺生物剤を使用すると、汚泥活性に過度の影響を及ぼし得るが、これは廃水処理方法の多数の工程で望ましくない。
【００１４】
好ましくは、＞５００μｍの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルが低下し、好ましくは、例えば＞６００μｍの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルが低下し得る。好ましくは、＞５００μｍの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルが２分の１以下、より好ましくは３分の１以下、最も好ましくは４分の１以下、例えば約５分の１低下する。
【００１５】
顕微鏡視野当たりの糸状体全長が減少するように糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に水溶性殺生物剤を使用することが特に好ましい。好ましくは、顕微鏡視野当たりの糸状体全長は、２分の１以下、より好ましくは３分の１以下、最も好ましくは７分の１以下のような５分の１以下、例えば約１０分の１減少する。
【００１６】
好ましくは、汚泥特性の改善に使用される水溶性殺生物剤の有効量は、原生動物及び／又は他の高等生物のレベルを低下させず、且つ、原生動物及び／又は他の高等生物のレベルをさらに増大させ得る。
【００１７】
好ましくは、汚泥特性の改善に使用される水溶性殺生物剤の有効量は、汚泥活性を減少させず、且つ、汚泥活性を増大させ得る。
【００１８】
使用される水溶性殺生物剤の有効量は、好適には０．０１〜５０００ｐｐｍ、例えば０．１〜１０００ｐｐｍのような０．０５〜３０００ｐｐｍである。好ましくは、該使用量は０．０５〜５００ｐｐｍ、例えば０．５〜２００ｐｐｍのような０．１〜３００ｐｐｍである。より好ましくは、該使用量は、０．１〜１００ｐｐｍ、例えば０．５〜８０ｐｐｍ、例えば０．７５〜５０ｐｐｍ、例えば１〜４０ｐｐｍである。最も好ましくは、該使用量は、０．１〜３０ｐｐｍ、好ましくは０．５〜２５ｐｐｍ、例えば０．７５〜２０ｐｐｍ、例えば１〜１５ｐｐｍである。一具体例では、該使用量は、０．５〜２０ｐｐｍ、好ましくは１〜１０ｐｐｍ、例えば２〜７ｐｐｍ、例えば３〜５ｐｐｍである。好適な量は、勿論、処理されるべき汚泥の初期特性及び望まれる特性の改善に依存する。
【００１９】
斯界には、酸化性水溶性殺生物剤と非酸化性水溶性殺生物剤の両方が知られている。本発明で使用される水溶性殺生物剤は非酸化性である。非酸化性殺生物剤は不活性有機物質とさほど反応しないため、細菌にさらに特異的に作用すると考えられる。
【００２０】
該殺生物剤は、任意の水系に適用するために好適なものであるべきであり、そのため、好ましくは低い環境毒性を有するものであるべきである。例えば、環境での持続性が短い殺生物剤及び／又は良好な生分解性を有する殺生物剤が好ましい。
【００２１】
従って、水性環境に使用するのが好適ではないことが知られている殺生物剤、例えば、比較的高い環境毒性を有する殺生物剤（例えば、フェノール化合物、例えば２，４−ジニトロフェノール及びｐ−ニトロフェノール；シアン化カリウムのようなシアン化物含有化合物；酢酸トリフェニル錫のような錫化合物；及びトルエン）は、本発明では使用しない。
【００２２】
本発明で使用される非酸化性水溶性殺生物剤は、アルキル置換ホスホニウム化合物、又はアルキル置換ホスフィン、又はアルキル置換ホスフィン縮合物、又は第四アンモニウム重合体化合物を含む。
【００２３】
この非酸化性水溶性殺生物剤は、所望ならば、このような化合物の２種以上の混合物を含むことができる。或いは、該非酸化性水溶性殺生物剤は、このような化合物を１種だけ含むことができる。
【００２４】
一具体例では、本発明で使用される非酸化性水溶性殺生物剤は、アルキル置換ホスホニウム化合物、又はアルキル置換ホスフィン、又はアルキル置換ホスフィン縮合物を含む。
【００２５】
より好ましくは、該非酸化性水溶性殺生物剤は、式（Ｉ）のアルキル置換ホスホニウム化合物、又は式（II）のアルキル置換ホスフィン、又は式（III）の縮合物：
【化１】
（式中、
Ｘは陰イオンであり、
ｎは、ｍで表されるＸの原子価であり、
それぞれのＡは、同一又は異なっていてよく、そしてＯＨ、ＯＲa、ＳＯ3Ｒa、ＰＯ3Ｒa2、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＲa、ＳＯ3Ｈ、ＰＯ3Ｈ2、ＣＨ2ＣＯＯＨ、置換アルキル、アリール及び置換アミノ基から選択され、
それぞれのＡ基内のそれぞれのＲ及びそれぞれのＲa（存在するならば）は、水素、Ｃ1〜Ｃ20アルキル、アリール、置換アルキル又はアリール、カルボキシ又はカルボキシエステルから独立して選択され、ここで、それぞれのＣＲ2基は同一又は異なっていてよく、
Ｒ”は、２〜２０個の炭素原子を有する２価の炭化水素基であり、且つ、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ若しくはＰＲ1mＣＨ2ＯＨ基よりなる群から選択される１個以上の置換基で置換されていてよく及び／又は１個以上のエーテル若しくはカルボニル結合で中断されていてよく、
それぞれのＲ1は、独立して、１〜２５個の炭素原子を有する１価の炭化水素基であり、且つ、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ若しくはＰＲ1vＣＨ2ＯＨ基よりなる群から選択される１個以上の置換基で置換されていてよく及び／又は１個以上のエーテル若しくはカルボニル結合で中断されていてよく、
式（III）において、それぞれのｖは１又は２であり、ｋは０〜１０（例えば１〜１０）であり、ｘは、ｖ＝２を有する分子内における基数であり、そして、Ｘは該化合物が水溶性であるように原子価ｙの交換可能な陰イオンである。）
を含む。
【００２６】
Ｘは、好ましくは、塩化物、スルフェート、ホスフェート、アセテート及び臭化物よりなる群から選択される。
【００２７】
特に好ましい具体例では、アルキル置換ホスホニウム化合物は、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムスルフェート（ＴＨＰＳ）である。
【００２８】
しかしながら、アルキル置換ホスホニウム化合物は、好ましくは、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムクロリド、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムブロミド、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムアセテート及びテトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムホスフェートよりなる群から選択することもできる。
【００２９】
アルキル置換ホスフィンは、好ましくは、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィン（ＴＨＰ）である。
【００３０】
縮合物は、好ましくは、トリス（ヒドロキシオルガノ）ホスフィンの縮合物、より好ましくはトリス（ヒドロキシオルガノ）ホスフィンと窒素含有化合物との縮合物である。
【００３１】
窒素含有化合物は、好ましくは尿素である。或いは、該窒素含有化合物は、Ｃ1〜20アルキルアミン、ジシアンジアミド、チオ尿素及びグアニジンから選択できる。
【００３２】
一具体例では、非酸化性水溶性殺生物剤は、第四アンモニウム重合体化合物、例えば、ポリオキシエチレン（ジメチルイミノ）エチレンジクロリドを含むことができる。好適な第四アンモニウム重合体化合物としては、ＧＬＯＫＩＬＬ ＰＱ（ロディア社から入手できる）が挙げられる。
【００３３】
殺生物剤は、所望ならば、他の水溶性殺生物化合物をさらに含むことができる。例えば、このものは、
・第四アンモニウム化合物、例えば、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム及び塩化アルキルジメチルベンジルアンモニウム；
・高分子ビグアニド塩酸塩、例えば、ポリヘキサメチレンビグアニド塩酸塩、ドデシルグアニジン塩酸塩；
・トリス（ヒドロキシメチル）ニトロメタン；
・４，４−ジメチルオキサゾリジン；
・フェノキシプロパノール；
・フェノキシエタノール；
・グリオキサール；
・アクロレイン；
・アルデヒド、例えば、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド；
・トリアジン、例えば、１，３，５−トリス（２−ヒドロキシエチル）−１，３，５−ヘキサヒドロトリアジン；
・第四ホスホニウム化合物、例えば、塩化トリブチルテトラデシルホスホニウム及び塩化テトラデシルトリブチルホスホニウム；
・２−ブロム−４−ヒドロキシアセトフェノン；
・カルバメート、例えば、Ｎ−ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、エチレンビスジチオカルバミン酸二ナトリウム；
・ｔ−ブチラジン；
・テトラクロル−２，４，６−シアノ−３−ベンゾニトリル；
・チアゾール及びイソチアゾール誘導体、例えば、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロル−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロル−２−メチル−３（２Ｈ）−イソチアゾロン及び１，２−ベンズイソチアゾリン−３−オン；
・活性化ハロゲン基を有する化合物、例えば、２−ブロム−２−ニトロプロパン−１， ３−ジオール；
・ビスクロルメチルスルホン、並びに
・メチレンビスチオシアネート
から選択される非酸化性化合物をさらに含むことができる。
【００３４】
水溶性殺生物剤は、さらに、廃水処理に慣用されている次の化学物質のうち１種以上とともに処方できる：
界面活性剤；
消泡剤；
スケール防止剤；
防蝕剤；
殺生物剤；
凝集剤；
脱水助剤；及び
分散剤。
【００３５】
汚泥は、工業廃水及び都市廃水からのものであることができる。特に、汚泥は、紙生産、食品加工及び化学工業プロセスを含め、産業プロセスからのものであることができ、又は住宅地及び工業地などからのものであることができる。
【００３６】
水溶性殺生物剤は、水処理プロセス中に好適に使用でき、且つ、このようなプロセス中の任意の好適な時点で使用できる。特に、水溶性殺生物剤は、廃水処理プラントで実施される水処理プロセス中に好適に使用できる。該水溶性殺生物剤は、好ましくは、例えば、沈殿槽又はラグーンでの好気性消化工程後の水処理プロセス中に使用される。しかしながら、別法では、水溶性殺生物剤は、好気性消化工程の前又はその間に使用してもよい。
【００３７】
水溶性殺生物剤は、汚泥への連続的な又は断続的な添加によって使用できる。好ましくは、水溶性殺生物剤は、例えば、必要に応じ該殺生物剤の１回以上の個別的な添加を使用することによって断続的に添加される。
【００３８】
一具体例では、有効量の殺生物剤を汚泥に個別的に１回添加し、次いで、必要に応じ有効量の殺生物剤を汚泥に１回以上さらに個別的に添加する。特に、殺生物剤の第１回目の個別的な添加の後に、汚泥の特性を監視することができ（例えば、ＳＶＩを監視することによって）、そしてその特性が所望の基準（例えば、上記のような達成されるべき好ましい基準の一つ、例えば、モールマン指標によって測定されるときのＳＶＩが２００ｃｍ3／ｇ以下であるという基準）を満たさないたび毎に、有効量の殺生物剤の汚泥へのさらなる個別的な添加を実施する。
【００３９】
従って、有効量の殺生物剤を汚泥に２回以上個別的に添加することができ、そしてこれらの添加は、任意の好適な期間で区切ることができる。一具体例では、この期間は、１２時間以上、例えば２４時間以上、例えば４８時間以上であることができる。
【００４０】
好ましい具体例では、水溶性殺生物剤は、必要に応じ、沈殿槽又はラグーンでの１回以上の個別的な添加の使用によって、例えば、沈殿槽又はラグーンの入口での添加によって添加される。
【００４１】
また、本発明は、汚泥のバルキング傾向を減少させることによる汚泥特性の改善方法であって、非酸化性水溶性殺生物剤を汚泥に添加することを含み、しかも殺生物剤がアルキル置換ホスホニウム化合物、アルキル置換ホスフィン、アルキル置換ホスフィン縮合物又は第四アンモニウム重合体化合物を含む汚泥特性の改善方法も提供する。
【００４２】
この方法の好ましい特徴は、本発明の使用に関して上で議論した通りである。
【００４３】
ここで、次の実施例及び添付した図面を参照して、本発明をほんの一例として説明する。
図１は、フラッシュ混合の方法を例示する図である。
図２は、半連続ケモスタット反応装置系の図である。
図３Ａ〜３Ｃは、様々な量の殺生物剤を添加することによって達成された汚泥の沈殿を示す写真図である。
図４Ａ〜４Ｃは、様々な量の殺生物剤を添加した後の汚泥を示す顕微鏡写真図である。
【００４４】
図１を参照すると、典型的なバイオリアクターＢが循環ラインＲと共に示されており、その循環ラインに水溶性殺生物剤を注入することができる。該バイオリアクターは汚泥を含有するが、該汚泥は、本質的には、細菌、原生動物、蠕虫類及び菌類のような典型的な廃水処理微生物の塊である。該バイオリアクターＢは、廃水用の注入口Ｉ及び処理水用の放水口Ｏを有する。汚泥は、ポンプＰの手段によって該バイオリアクターから循環ラインＲに抜き取られる。典型的には蠕動ポンプが使用される。候補の水溶性殺生物剤を、シリンジポンプＮに連結された弁体によって循環ライン内の汚泥に導入する。商業規模のバイオリアクターでは、水溶性殺生物剤を、ティー接合部又は注入用よこ管を介して導入し、蠕動ポンプをプログレッシブキャビティーポンプと交換できることが理解されるであろう。これは、汚泥と水溶性殺生物剤とを直接接触させることを可能にする。水溶性殺生物剤をポンプＰの後方又は前方の位置で循環ラインＲに導入することができる。
【００４５】
しかしながら、本発明の実施形態は、「フラッシュ混合」を使用することに限定されるものではなく、所望ならば他の供給方法を使用してもよい。
【実施例】
【００４６】
例１：フラッシュ混合による半連続予備実験
１．装置
一連の半連続ケモスタット反応装置を組み立てて廃水処理プロセスをシミュレートした。半連続ケモスタット反応装置の配置を図２に示している。
該装置の中心部は、生物学的ケモスタット反応装置１である。該反応装置の容器２はガラス製で、１０リットルの内部体積を有しており、しかもｐＨ検出器３と、溶存酸素検出器４と、空気分散器５とが取り付けられている。このものは汚泥を含むが、この汚泥は、本質的に、典型的な廃水処理微生物の塊である。この反応装置は周囲温度（およそ２０℃）で作動する。
シミュレートされる廃水１３は別個の容器６に収容されており、そしてこれを４℃に維持して微生物腐敗を防止する。このものを、供給ライン７及び蠕動ポンプ８を介して反応器に移す。
該反応装置上には循環ライン９が設けられており、所定の長さの可撓性シリコーン管及び蠕動ポンプ１０が備えられている。該蠕動ポンプは、汚泥を反応装置から取り出して循環ラインに送る。候補の水溶性殺生物剤をこのライン９に弁体１１を介して導入するが、これはシリンジポンプ１２で供給される。この系を使用して、水性殺生物剤と汚泥微生物との迅速な接触を確実にする「フラッシュ混合」を達成することが可能である。該循環ラインの内径は８ｍｍであり、流速は１秒当たり０．５メートルであったが、これは、反応器に再度入る前に３秒の候補水溶性殺生物剤と汚泥との接触時間を与えた。
処理済み廃水１７を該反応装置から出口ライン１５を介して収集容器１６に移す。
【００４７】
２．手順
該反応装置にＣｏｕｒｌｙ社（フランス国リヨン）での都市廃水処理作業によって得られた汚泥を装入した。この汚泥を、プロセスを開始させるための「種」とした。次いで、反応装置に、５リットルの水準にまで、ほぼｐＨ７．５に調整されたシミュレート廃水を満たし、そして曝気を開始した。該反応装置に、１日当たり８００ｍＬの速度で、表Ｂに示された配合通りのシミュレート廃水を連続的に供給した。
平日毎（すなわち１週間当たり５回）に、該バイオリアクターの内容物の１３．３％を取り出して平衡を保持した。これによって汚泥の年齢が７．５日の範囲に確保された。
また、平日毎に、先に説明した調整後、候補の水溶性殺生物剤（希釈溶液として）を、フラッシュ混合循環ラインを介してこの系に注入した。該希釈溶液は、１０グラムの炭酸水素ナトリウムをほぼ９００ｍＬの脱イオン水に溶解させ、次いで５グラムの候補の水溶性殺生物剤を添加し、そしてよく混合することによって調製した。次いで、混合物を脱イオン水で１リットルに合わせた。この希釈溶液の好適な容量を注入して所望の添加レベルを達成した。
この実験を５２日間にわたって実施した後にこの系を閉鎖した。
【００４８】
３．試験濃度
この試験では化合物Ｘを評価した。この化合物は、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムスルフェート（ＴＨＰＳ）の７５％水溶液である。２種の濃度を評価した：２及び４ミリグラム／リットル／日並びに化合物Ｘで処理していない対照。
【００４９】
４．結果
対照（未処理）での検討から、汚泥中での糸状菌の増殖が示されたが、これらは化合物Ｘで処理された系からの汚泥中には実質的に存在しなかった。
処理された汚泥中には、処理されていないものよりも有意に高い濃度の原生動物及び他の高等生物が存在していた。
化合物Ｘ処理は、汚泥凝集を害しなかった。
【００５０】
５．解説
この研究から、低い添加レベルでの化合物Ｘフラッシュ処理が汚泥特性を有意に改善させ、さらに容易に凝集するため操作上の利益を提供するであろう汚泥を生じさせることができることが確証された。
【００５１】
シミュレート廃水組成物
【表１】
【００５２】
例２：試験管沈殿試験
１．手順
試料を、該試験の開始後４８日目に、例１で説明した半連続反応装置から得、そして試験管の中に置いた。
例１の反応装置内で試験した化合物Ｘ濃度のそれぞれの試料をこの試験で評価した。従って、２及び４ミリグラム／リットル／化合物Ｘの処理日を有する試料を試験し、同様に化合物Ｘによって処理されていない対照も試験した。
これらの試験管を１時間の沈殿時間にわたって放置して汚泥を水から沈殿させた。
【００５３】
２．結果
沈殿時間にわたって放置した後の試験管を図３Ａ〜３Ｃに示している。
【００５４】
【表２】
【００５５】
３．解説
この研究から、低い添加レベルでの化合物Ｘによる廃水の処理は、汚泥沈降速度を有意に改善させることができるため、操作上の利益を提供することが確証された。
【００５６】
例３：汚泥特性の観察
１．手順
試料を、該試験の開始後４８日目に、例１で説明した半連続反応装置から得た。
例１の反応装置内で試験した化合物Ｘ濃度のそれぞれの試料をこの試験で評価した。従って、２及び４ミリグラム／リットル／化合物Ｘの処理日を有する試料を試験し、同様に化合物Ｘによって処理されていない対照も試験した。
該試料を、×２２０倍率の位相差顕微鏡によって観察した。
【００５７】
２．結果
汚泥試料の顕微鏡写真を図４Ａ〜４Ｃに示している。
【００５８】
【表３】
【００５９】
糸状菌の減少、しかして汚泥沈殿の改善が４ｍｇ／Ｌ／日の２回の添加（すなわち、２日連続して４ｍｇ／Ｌの添加量）で達成でき、しかも糸状菌のレベルは、さらに処理することなく１週間以上にわたって低いままだった。
【００６０】
３．解説
この研究から、低い添加量レベルでの化合物Ｘによる廃水処理は、汚泥中の糸状菌レベルを有意に低下させることができ、並びに原生動物及び蠕虫類のような有益な生物のレベルを増大させることができるため、操作上の利益を提供することができることが確証された。
【符号の説明】
【００６１】
Ｂ バイオリアクター
Ｒ 循環ライン
Ｉ 注入口
Ｏ 放水口
Ｐ ポンプ
１ ケモスタット反応装置
３ ｐＨ検出器
４ 溶存酸素検出器
５ 空気分散器
６ 容器
７ 供給ライン
８ 蠕動ポンプ
９ 循環
１１ 弁体
１２ シリンジポンプ
１３ 廃水
１５ 出口ライン
１６ 収集容器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥のバルキング傾向を減少させることによる汚泥特性の改善のための有効量の非酸化性水溶性殺生物剤の使用であって、該殺生物剤がアルキル置換ホスホニウム化合物、アルキル置換ホスフィン、アルキル置換ホスフィン縮合物又は第四アンモニウム重合体化合物を含む使用。
【請求項２】
前記水溶性殺生物剤が、モールマン指標によって測定されるときの汚泥容量指標（ＳＶＩ）を２００ｃｍ3/ｇ以下に減少させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項１に記載の使用。
【請求項３】
ＳＶＩを１８０ｃｍ3／ｇ以下に減少させる、請求項２に記載の使用。
【請求項４】
ＳＶＩを１５０ｃｍ3／ｇ以下に減少させる、請求項３に記載の使用。
【請求項５】
ＳＶＩを予備処理ＳＶＩ値の８０％以下に減少させる、請求項１〜４のいずれかに記載の使用。
【請求項６】
ＳＶＩを予備処理ＳＶＩ値の６０％以下に減少させる、請求項５に記載の使用。
【請求項７】
前記水溶性殺生物剤が、糸状菌レベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項１〜６に記載の使用。
【請求項８】
前記水溶性殺生物剤が、チオトリクス属（Ｔｈｉｏｔｈｒｉｘ ｓｐ．）０２１Ｎ型、Ｈ．ｈｙｄｒｏｓｓｉｓ ００９２型、Ｎ．ｌｉｍｉｃｏｌａ ００４１型及び０８０３型から選択される１種以上の糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項７に記載の使用。
【請求項９】
前記水溶性殺生物剤が、長く連鎖した糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項１〜８のいずれかに記載の使用。
【請求項１０】
＞５００μｍの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルを低下させる、請求項９に記載の使用。
【請求項１１】
＞５００μｍの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルを２分の１以下に低下させる、請求項１０に記載の使用。
【請求項１２】
＞５００μｍの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルを４分の１以下に低下させる、請求項１１に記載の使用。
【請求項１３】
前記水溶性殺生物剤が、顕微鏡視野当たりの糸状体全長が減少するように糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項７〜１２のいずれかに記載の使用。
【請求項１４】
顕微鏡視野当たりの糸状体全長が２分の１以下に減少する、請求項１３に記載の使用。
【請求項１５】
顕微鏡視野当たりの糸状体全長が５分の１以下に減少する、請求項１４に記載の使用。
【請求項１６】
使用される水溶性殺生物剤の有効量が０．０１〜５０００ｐｐｍである、請求項１〜１５のいずれかに記載の使用。
【請求項１７】
使用される水溶性殺生物剤の有効量が０．０５〜５００ｐｐｍである、請求項１６に記載の使用。
【請求項１８】
使用される水溶性殺生物剤の有効量が０．１〜１００ｐｐｍである、請求項１７に記載の使用。
【請求項１９】
使用される水溶性殺生物剤の有効量が０．１〜３０ｐｐｍである、請求項１８に記載の使用。
【請求項２０】
非酸化性水溶性殺生物剤がアルキル置換ホスホニウム化合物、アルキル置換ホスフィン又はアルキル置換ホスフィン縮合物を含む、請求項１〜１９のいずれかに記載の使用。
【請求項２１】
非酸化性水溶性殺生物剤が、式（Ｉ）のアルキル置換ホスホニウム化合物、式（II）のアルキル置換ホスフィン、又は式（III）の縮合物：
【化１】
（式中、
Ｘは陰イオンであり、
ｎは、ｍで表されるＸの原子価であり、
それぞれのＡ は、同一又は異なっていてよく、そしてＯＨ、ＯＲa、ＳＯ3Ｒa、ＰＯ3Ｒa2、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＲa、ＳＯ3Ｈ、ＰＯ3Ｈ2、ＣＨ2ＣＯＯＨ、置換アルキル、アリール及び置換アミノ基から選択され、
それぞれのＡ基内のそれぞれのＲ及びそれぞれのＲa（存在するならば）は、水素、Ｃ1〜Ｃ20アルキル、アリール、置換アルキル又はアリール、カルボキシ又はカルボキシエステルから独立して選択され、ここで、それぞれのＣＲ2基は同一又は異なっていてよく、
Ｒ”は、２〜２０個の炭素原子を有する２価の炭化水素基であり、且つ、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ若しくはＰＲ1mＣＨ2ＯＨ基よりなる群から選択される１個以上の置換基で置換されていてよく及び／又は１個以上のエーテル若しくはカルボニル結合で中断されていてよく、
それぞれのＲ1 は、独立して、１〜２５個の炭素原子を有する１価の炭化水素基であり、且つ、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ若しくはＰＲ1vＣＨ2ＯＨ基よりなる群から選択される１個以上の置換基で置換されていてよく及び／又は１個以上のエーテル若しくはカルボニル結合で中断されていてよく、
式（III）において、それぞれのｖは１又は２であり、ｋは０〜１０（例えば１〜１０）であり、ｘは、ｖ＝２を有する分子内における基数であり、そして、Ｘは該化合物が水溶性であるように原子価ｙの交換可能な陰イオンである。）
を含む、請求項２０に記載の使用。
【請求項２２】
アルキル置換ホスホニウム化合物がテトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムスルフェート（ＴＨＰＳ）である、請求項２１に記載の使用。
【請求項２３】
アルキル置換ホスホニウム化合物が、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムクロリド、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムブロミド、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムアセテート及びテトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムホスフェートよりなる群から選択される、請求項２１に記載の使用。
【請求項２４】
アルキル置換ホスフィンがトリス（ヒドロキシメチル）ホスフィン（ＴＨＰ）である、請求項２１に記載の使用。
【請求項２５】
縮合物がトリス（ヒドロキシオルガノ）ホスフィンの縮合物である、請求項２１に記載の使用。
【請求項２６】
縮合物がトリス（ヒドロキシオルガノ）ホスフィンと窒素含有化合物との縮合物である、請求項２５に記載の使用。
【請求項２７】
縮合物がトリス（ヒドロキシオルガノ）ホスフィンと尿素との縮合物である、請求項２６に記載の使用。
【請求項２８】
非酸化性水溶性殺生物剤が第四アンモニウム重合体化合物を含む、請求項１〜２７のいずれかに記載の使用。
【請求項２９】
第四アンモニウム重合体化合物がポリオキシエチレン（ジメチルイミノ）エチレンジクロリドである、請求項２８に記載の使用。
【請求項３０】
前記水溶性殺生物剤が、さらに、廃水処理に慣用されている次の化学物質：
界面活性剤、消泡剤、スケール防止剤、防蝕剤、殺生物剤、凝集剤、脱水助剤及び分散剤
のうち１種以上と共に処方された、請求項１〜２９のいずれかに記載の使用。
【請求項３１】
汚泥が工業廃水及び都市廃水からのものである、請求項１〜３０のいずれかに記載の使用。
【請求項３２】
汚泥が、紙生産、食品加工及び化学工業プロセスを含めた産業プロセスからのもの又は住宅地及び工業地などからのものである、請求項３１に記載の使用。
【請求項３３】
前記水溶性殺生物剤が廃水処理プラントで実施される水処理プロセス中に使用される、請求項１〜３２のいずれかに記載の使用。
【請求項３４】
前記水溶性殺生物剤が好気性消化工程後の水処理プロセス中に使用される、請求項３３に記載の使用。
【請求項３５】
前記水溶性殺生物剤が沈殿槽又はラグーンでの水処理プロセス中に使用される、請求項３４に記載の使用。
【請求項３６】
前記水溶性殺生物剤が断続的に添加される、請求項１〜３５のいずれかに記載の使用。
【請求項１】
汚泥のバルキング傾向を減少させることによる汚泥特性の改善のための有効量の非酸化性水溶性殺生物剤の使用であって、該殺生物剤がアルキル置換ホスホニウム化合物、アルキル置換ホスフィン、アルキル置換ホスフィン縮合物又は第四アンモニウム重合体化合物を含む使用。
【請求項２】
前記水溶性殺生物剤が、モールマン指標によって測定されるときの汚泥容量指標（ＳＶＩ）を２００ｃｍ3/ｇ以下に減少させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項１に記載の使用。
【請求項３】
ＳＶＩを１８０ｃｍ3／ｇ以下に減少させる、請求項２に記載の使用。
【請求項４】
ＳＶＩを１５０ｃｍ3／ｇ以下に減少させる、請求項３に記載の使用。
【請求項５】
ＳＶＩを予備処理ＳＶＩ値の８０％以下に減少させる、請求項１〜４のいずれかに記載の使用。
【請求項６】
ＳＶＩを予備処理ＳＶＩ値の６０％以下に減少させる、請求項５に記載の使用。
【請求項７】
前記水溶性殺生物剤が、糸状菌レベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項１〜６に記載の使用。
【請求項８】
前記水溶性殺生物剤が、チオトリクス属（Ｔｈｉｏｔｈｒｉｘ ｓｐ．）０２１Ｎ型、Ｈ．ｈｙｄｒｏｓｓｉｓ ００９２型、Ｎ．ｌｉｍｉｃｏｌａ ００４１型及び０８０３型から選択される１種以上の糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項７に記載の使用。
【請求項９】
前記水溶性殺生物剤が、長く連鎖した糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項１〜８のいずれかに記載の使用。
【請求項１０】
＞５００μｍの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルを低下させる、請求項９に記載の使用。
【請求項１１】
＞５００μｍの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルを２分の１以下に低下させる、請求項１０に記載の使用。
【請求項１２】
＞５００μｍの長さを有する長く連鎖した糸状菌のレベルを４分の１以下に低下させる、請求項１１に記載の使用。
【請求項１３】
前記水溶性殺生物剤が、顕微鏡視野当たりの糸状体全長が減少するように糸状菌のレベルを低下させることによる汚泥特性の改善に使用される、請求項７〜１２のいずれかに記載の使用。
【請求項１４】
顕微鏡視野当たりの糸状体全長が２分の１以下に減少する、請求項１３に記載の使用。
【請求項１５】
顕微鏡視野当たりの糸状体全長が５分の１以下に減少する、請求項１４に記載の使用。
【請求項１６】
使用される水溶性殺生物剤の有効量が０．０１〜５０００ｐｐｍである、請求項１〜１５のいずれかに記載の使用。
【請求項１７】
使用される水溶性殺生物剤の有効量が０．０５〜５００ｐｐｍである、請求項１６に記載の使用。
【請求項１８】
使用される水溶性殺生物剤の有効量が０．１〜１００ｐｐｍである、請求項１７に記載の使用。
【請求項１９】
使用される水溶性殺生物剤の有効量が０．１〜３０ｐｐｍである、請求項１８に記載の使用。
【請求項２０】
非酸化性水溶性殺生物剤がアルキル置換ホスホニウム化合物、アルキル置換ホスフィン又はアルキル置換ホスフィン縮合物を含む、請求項１〜１９のいずれかに記載の使用。
【請求項２１】
非酸化性水溶性殺生物剤が、式（Ｉ）のアルキル置換ホスホニウム化合物、式（II）のアルキル置換ホスフィン、又は式（III）の縮合物：
【化１】
（式中、
Ｘは陰イオンであり、
ｎは、ｍで表されるＸの原子価であり、
それぞれのＡ は、同一又は異なっていてよく、そしてＯＨ、ＯＲa、ＳＯ3Ｒa、ＰＯ3Ｒa2、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＲa、ＳＯ3Ｈ、ＰＯ3Ｈ2、ＣＨ2ＣＯＯＨ、置換アルキル、アリール及び置換アミノ基から選択され、
それぞれのＡ基内のそれぞれのＲ及びそれぞれのＲa（存在するならば）は、水素、Ｃ1〜Ｃ20アルキル、アリール、置換アルキル又はアリール、カルボキシ又はカルボキシエステルから独立して選択され、ここで、それぞれのＣＲ2基は同一又は異なっていてよく、
Ｒ”は、２〜２０個の炭素原子を有する２価の炭化水素基であり、且つ、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ若しくはＰＲ1mＣＨ2ＯＨ基よりなる群から選択される１個以上の置換基で置換されていてよく及び／又は１個以上のエーテル若しくはカルボニル結合で中断されていてよく、
それぞれのＲ1 は、独立して、１〜２５個の炭素原子を有する１価の炭化水素基であり、且つ、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ若しくはＰＲ1vＣＨ2ＯＨ基よりなる群から選択される１個以上の置換基で置換されていてよく及び／又は１個以上のエーテル若しくはカルボニル結合で中断されていてよく、
式（III）において、それぞれのｖは１又は２であり、ｋは０〜１０（例えば１〜１０）であり、ｘは、ｖ＝２を有する分子内における基数であり、そして、Ｘは該化合物が水溶性であるように原子価ｙの交換可能な陰イオンである。）
を含む、請求項２０に記載の使用。
【請求項２２】
アルキル置換ホスホニウム化合物がテトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムスルフェート（ＴＨＰＳ）である、請求項２１に記載の使用。
【請求項２３】
アルキル置換ホスホニウム化合物が、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムクロリド、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムブロミド、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムアセテート及びテトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムホスフェートよりなる群から選択される、請求項２１に記載の使用。
【請求項２４】
アルキル置換ホスフィンがトリス（ヒドロキシメチル）ホスフィン（ＴＨＰ）である、請求項２１に記載の使用。
【請求項２５】
縮合物がトリス（ヒドロキシオルガノ）ホスフィンの縮合物である、請求項２１に記載の使用。
【請求項２６】
縮合物がトリス（ヒドロキシオルガノ）ホスフィンと窒素含有化合物との縮合物である、請求項２５に記載の使用。
【請求項２７】
縮合物がトリス（ヒドロキシオルガノ）ホスフィンと尿素との縮合物である、請求項２６に記載の使用。
【請求項２８】
非酸化性水溶性殺生物剤が第四アンモニウム重合体化合物を含む、請求項１〜２７のいずれかに記載の使用。
【請求項２９】
第四アンモニウム重合体化合物がポリオキシエチレン（ジメチルイミノ）エチレンジクロリドである、請求項２８に記載の使用。
【請求項３０】
前記水溶性殺生物剤が、さらに、廃水処理に慣用されている次の化学物質：
界面活性剤、消泡剤、スケール防止剤、防蝕剤、殺生物剤、凝集剤、脱水助剤及び分散剤
のうち１種以上と共に処方された、請求項１〜２９のいずれかに記載の使用。
【請求項３１】
汚泥が工業廃水及び都市廃水からのものである、請求項１〜３０のいずれかに記載の使用。
【請求項３２】
汚泥が、紙生産、食品加工及び化学工業プロセスを含めた産業プロセスからのもの又は住宅地及び工業地などからのものである、請求項３１に記載の使用。
【請求項３３】
前記水溶性殺生物剤が廃水処理プラントで実施される水処理プロセス中に使用される、請求項１〜３２のいずれかに記載の使用。
【請求項３４】
前記水溶性殺生物剤が好気性消化工程後の水処理プロセス中に使用される、請求項３３に記載の使用。
【請求項３５】
前記水溶性殺生物剤が沈殿槽又はラグーンでの水処理プロセス中に使用される、請求項３４に記載の使用。
【請求項３６】
前記水溶性殺生物剤が断続的に添加される、請求項１〜３５のいずれかに記載の使用。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−７８９８３（Ｐ２０１１−７８９８３Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８６９（Ｐ２０１１−１６８６９）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【分割の表示】特願２００７−５１７４４４（Ｐ２００７−５１７４４４）の分割
【原出願日】平成１７年６月２１日（２００５．６．２１）
【出願人】（３０６００１１６１）ロディア ユーケイ リミテッド (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【分割の表示】特願２００７−５１７４４４（Ｐ２００７−５１７４４４）の分割
【原出願日】平成１７年６月２１日（２００５．６．２１）
【出願人】（３０６００１１６１）ロディア ユーケイ リミテッド (9)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]