JP2007532308A

JP2007532308A - 生成した廃棄物を表面洗浄し処理する方法

Info

Publication number: JP2007532308A
Application number: JP2007508472A
Authority: JP
Inventors: グレゴリー，デイビッド・ビー; ソパー，ウィリアム・ダブリュー
Original assignee: リニュー・システムズ・インコーポレーテッド
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2007-11-15
Also published as: WO2005099921A1; CA2562478A1; AU2005233177A1; BRPI0509867A; EP1737586A1; EP1737586A4; MXPA06011801A; NO20065180L; US20050227347A1; KR20070028366A

Abstract

バイオマス消化可能な生成物残渣を含む廃棄物の処理方法は、処理表面からの廃棄物の洗浄に複合分子酵素分解剤を含む界面活性剤浸透剤を用いて、活性酵素物質を含む液体廃棄流を作り出すことを含む。該方法は、廃棄流をあらかじめ決められた状態に希釈し、さらに廃棄物摂食細菌を有するバイオマスに液体廃棄流を移すことを含む。さらに、該方法は、酵素物質が活性に維持されて廃棄物内の複合分子を単純化する間、バイオマス内の細菌の代謝速度を上げて廃棄流内の廃棄物の消化速度を高めることを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、表面から廃棄物を洗浄する方法、より特定的には、廃棄物を消化するためにバイオマスを使用することを含む洗浄方法、に関する。

例えば、工業用途に用いられた脂肪、油およびグリースを含むシリコーンエマルジョンなどの廃棄物を除去し処理することは困難な場合があり得る。一般的に、そのような生成物は、廃棄物を単細胞及び多細胞の両細菌生物を一般に含む酸素化バイオマスを通過させることによって、天然および合成の両有機汚染物を除去または分解することを含む、処理方法が適用できない。

生きたバイオマスを維持することは、廃棄物処理方法において重要である。毒素の存在または突然の環境変化は、バイオマスを分解および／または死滅させる結果となり、それによって、廃棄物は、浄化または分解されることなく、バイオマス系を通過する。分解され又は活動が低下したバイオマスにより起こる環境に対する損害は、回復にかなりの経費、時間および努力を必要とする。一般に、バイオマスもまた、自然回復または人工的処理のいずれかで、回復させる必要がある。いずれも場合も、バイオマスの回復には、厳格な制御と相当の監視が必要であり、結局、非常に多くのコストがかかる可能性がある。その間にも、廃棄物中の更なる毒素が、バイオマスを完全に回復させる前に、回復工程を一層複雑にし、さらに周辺環境に損害を与える。従って、部分的または完全に未処理の廃水に晒される環境からの有害な影響を避けるために、廃水処理中、多大な注意を払って、廃水が流れるバイオマスの無能力化を回避しなければならない。

バイオマス消化可能な生成物残渣を含む廃棄物の処理方法は、活性酵素物質を含む液体廃棄流を作り出す最初の場所において、処理設備およびその他の露出表面からの廃棄物の洗浄を行うに際し、ｐＨ中性複合分子酵素分解剤を用いることを含む。さらに、該方法は、活性な又は活性化できる廃棄物摂食細菌を有するバイオマスに液体廃棄流を移動させることを含む。さらに、該方法は、バイオマス中の細菌の代謝速度を上げて、廃棄流中の廃棄物の消化速度を上昇させる一方、その間、酵素物質は活性であり、その分解機能は維持され続けるようにすることを含む。

該方法は、環境中に排出するために廃棄物を処理する技術であって、環境への有害な影響を阻止するものを提供する。理想的には、バイオマスが廃棄物を通常すぐに消化し始め、環境へのいかなる有害な影響をも除去することができる状態で、バイオマス内に廃棄物を導入することができる。要求される希釈を排水系が事実上提供できない場合に、廃棄物消化前に、あらかじめ決められた短い期間、バイオマスを調整して順応させることができることを発見した。バイオマスの死滅を阻止し、その結果廃棄物をバイオマスで消化することが可能となるような濃度で、酵素物質を酵素物質に供給する。

本発明の目的、特徴及び長所は、廃棄物が天然または有機のバイオマスによって消化可能であり、バイオマスが廃棄物を消化または酸素化するために必要な時間量を減少させ、環境への廃棄物の有害な影響を減らし、さらに貯蔵中比較的長い期間活性を維持し使用中も活性を維持している酵素物質を用いて廃棄物の処理に関する経費を節減できるような廃棄物を処理する方法を提供することを包含する。

これら及びその他の本発明の目的、特徴および長所は、以下の詳細な説明、および最良の形態、添付クレイムおよび図面から、当業者らには容易に明らかになるであろう。

好ましい実施態様の詳細な説明
図面についてより詳細に説明すると、図１は、例えば、密閉された化粧品混合バットまたは容器の表面に付着したと認められるような残渣廃棄物１２に酵素洗浄溶液１０を導入する本発明の一つの態様を示し、ここで該酵素溶液１０は、容器からの廃棄物１２の洗浄を容易にする。容器表面からの廃棄物１２を洗浄した後、酵素溶液１０と生じた廃棄物１２の残渣混合物を、前処理腐敗系１８又は均一化室２０の様な容器内に多数の異なる生物体または細菌を収容させた廃棄物摂食バイオマスに流れ込む廃棄流１４内に導入するか、又は、バイオマス室に導かれる下水系に直接導入しても良い。酵素活性は、付着した複合分子構造をより単純な形に分解することによって、容器表面から汚染物を除去する。該単純形はバイオマスによってより容易に摂食され、酵素活性は存在する他の廃棄物を単純化し続ける。例えば、バイオマス１６に損害を与える可能性を減少させるために、バイオマス１６が廃棄物１２を摂食するために活性になる、または活性を維持することを確立するために必要な程度まで、水などの希釈剤２４を導入することによって酵素溶液１０を処理する。バイオマス内の多数の単細胞生物または多細胞生物は、廃棄流が周辺環境２６内に放出される前に、廃棄流１４内の廃棄物１２が適切に処理されることを保証する。そのようにして、廃棄流１４が環境２６中に最終的に排出されるときに、環境２６への有害な副作用の可能性を最少にする。

図２に示すように、通常、環境にとって無毒な酵素溶液１０を、抗細菌活性を持たず、界面活性剤-浸透剤-遊離剤(Ａ)および酵素成分溶液（ＲｅｎｅｗＳｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．，ＢａｙＣｉｔｙ，Ｍｉｃｈｉｇａｎより、製品名Ｓｉｌｚｙｍｅ(登録商標)として購入でき、以後(Ｂ)と示す）を含む基剤溶媒混合物として、製造する。液体混合物(Ａ)は、Ｎ-メチル-２-ピロリドンを界面活性剤-溶媒(２.３-２.４％)として、エトキシル化オクチルフェノールを結合剤-増粘剤(２.２％-２.４％)として、およびテキサノール(１.５-１.６％)を浸透剤として、含有し得る。残部は典型的には水である。界面活性剤-浸透剤系(Ａ)は、少なくとも部分的には、油、グリースおよび脂肪廃棄物によってバイオマスが窒息状態になることを防止することによってバイオマス１６の損傷を防ぐように作用する。酵素溶液(Ｂ)は、リパーゼ、α-アミラーゼ、プロテアーゼ(１.８-１.９％)等、またはその混合物のような１つ以上の酵素を、プロピレングリコール(１.８-１.９％)等を含む酵素保護安定剤溶液中に含んで良い。一般に、(Ａ)と(Ｂ)の混合物中での容量比は、少なくとも９０部(Ａ)：１０部(Ｂ)、または１０部(Ａ)：１部(Ｂ)であり、ここに示す百分率は容量によって特定されたものである。得られた混合物を約２時間混合し、その後、濁り度およびｐＨ測定を行った。あるいは、ＲｅｎｅｗＳｙｓｔｅｍｓＡｃｑｕｅｏｕｓＲｅａｃｔｉｖａｔｏｒ(登録商標)、Ｘｚｙｍｅ(登録商標)およびＤｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｏｒ(登録商標)として購入できる酵素洗浄剤は、洗浄溶液として有用であると期待される。用語「酵素」は、本明細書中では、高分子量の生きた細胞によって作り出され、且つ、特有の立体配向構造内で結合した多数のアミノ酸からなる周知の複合タンパク質並びにより新しい、遺伝子工学的に作り出された酵素組成物からなる。様々な基本的な酵素の型には、加水分解酵素、イソメラーゼ、リガーゼ、リアーゼ、オキシドレダクターゼおよびトランスフェラーゼが含まれ得る。より具体的には、酵素は、Ｂａｃｃｉｌｕｓｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ株の発酵によって入手できる。(Ｂ)部分内で用いられる酵素の容量％は、０.５-３容量％の範囲内であって良い。

混合物(ＡＢ)のｐＨ測定時に、ｐＨスケールで６〜８の間と定義される、作用可能なｐＨ中性範囲まで混合物を誘導するために、水中に混合されたホウ酸ナトリウム(ＮａＢＯ₄)の様な基剤溶液（以後(Ｃ)と示す）をどの程度、混合物(ＡＢ)に加える必要があるかを決定する。指定した量の基剤溶液(Ｃ)を混合物(ＡＢ)に加えて、ｐＨを再度測定する（図３を参照のこと）。ｐＨが指定したｐＨ中性範囲内であれば、次に、得られた混合物(ＡＢ)および(Ｃ)（以後(ＡＢＣ)と示す）はすぐに使用できる。しかしながら、混合物(ＡＢＣ)がｐＨ中性範囲内になければ、さらに基剤溶液(Ｃ)を加えてｐＨレベルを上げるか、または、例えばクエン酸あるいは塩酸溶液のような酸性溶液を混合物(ＡＢＣ)に加えてｐＨを下げることもできる。一般に、混合物(ＡＢＣ)はすぐに使用できるが、通常５２〜７８度の間の周囲温度で最大で９０日以上保存することもできる。

使用時には、液体混合物(ＡＢＣ)をバイオマス１６に導入する前又は直後、混合物(ＡＢＣ)：希釈剤２４のあらかじめ指定した比率に、混合物(ＡＢＣ)を前もって調整することが重要である。下水系に水を供給することが可能であれば、混合物(ＡＢＣ)は、混合物(ＡＢＣ)１部：水２０００部の比率で水を含むことが望ましい。図３に図示したように、この比率で、呼吸計確認試験結果は、バイオマス１６が新たに導入された廃棄流１４に順応するための時間的な遅れが、バイオマス１６が廃棄物を消化し始める点では、無視できることを示している。また、試験結果は、廃棄物酸素化結果が少なくとも良好であり、一般に試験対照水のみでの結果より多少良好であることを示した。重要なことは、廃棄物１２を有する混合物(ＡＢ)または(ＡＢＣ)は、下は混合物(ＡＢＣ)および廃棄物１部：水５０部迄を含むより少ない希釈状態で、バイオマス１６に導入しても良いことである。この比率では、呼吸計試験結果は、バイオマス１６が一般に最初の１２時間は不活性なままであるか、または順応しなかったが、その後、突然、廃棄物１２を結果的には速い速度で消化し始め、結局、最大で水単独での呼吸計の読み、およびこれを越える、呼吸系の読みになる（図３）。従って、混合物(ＡＢＣ)を廃棄物１２と一緒にバイオマス１６内に導入する前に、少なくともあらかじめ決められた程度まで混合物(ＡＢＣ)を希釈する必要がある。工業施設内に流れる多数の廃棄水源は、共通のラインまたは排水系で一緒になり、最初のバイオマス１６への到着前に、混合物(ＡＢＣ)の希釈に寄与することを、認識すべきである。また、少なくとも希釈剤２４の一部を、洗浄された容器を通して廃棄流に導入できることを認識すべきである。望ましくは、希釈剤２４を容器に加え、容器から混合物(ＡＢＣ)を除去する或いは排水する間またはその後すぐに、廃棄流ラインに放出して良い。水は、呼吸計試験結果またはその他の適当な測定系によって測定された、バイオマスに到達する廃棄流の希釈状態に応じて必要なだけ計量して加える。理想的な廃棄流は、混合物(ＡＢＣ)１部に対して２,０００から１００,０００部の範囲内で、水などの希釈剤を含むであろう。合成したシャンプー廃棄水に対するＳｉｌｚｙｍｅ(登録商標)の割合が１／１０００である場合、生物学的酸素要求量(ＢＯＤ)は、化学的酸素要求量(ＣＯＤ)のおよそ５８％である。合成廃棄水のみでは、ＢＯＤはＣＯＤのおよそ５１％である。Ｓｉｌｚｙｍｅ(登録商標)で処理した廃棄水がより高い割合のＢＯＤを有することは、生物学系で廃棄物をさらに処理できることを示している。

混合物(ＡＢＣ)：希釈剤２４が望ましい比率になると、例えば、シリコーン、油脂およびグリース、又は合成プラスチック、ラテックスおよび油と思われる生成物残渣を伴う廃棄物１２を運ぶ混合物(ＡＢＣ)がバイオマスに到達する。そのような廃棄物１２は、例示であって限定するつもりはないが、化粧品調合に用いられた容器内に見出すことができる。容器を処理すると、得られた混合物(ＡＢＣ)および希釈剤２４を廃棄物１２と一緒に、例えば、バイオマス排水系に至る下水設備内への直接排水によって、廃棄流１４を経由して最終的には外界２６に放出される。洗浄および分解工程を通して、溶液ＡＢまたはＡＢＣの温度は活性化温度のままであり、その状態で酵素溶液は、より大きく、より複雑な廃棄物分子を、より単純で、より簡単に消化可能な形状であって、バイオマス１６での代謝速度を増加に導くような該形状に分解することを触媒又は促進する。排水系は、例えば腐敗槽に収容された***物質等を含む、日々の廃棄物から生ずる活性な廃棄物摂食細菌を有する自然発生バイオマス１６を含んで良いことを認識すべきである。また、排水系内への直接排水よりむしろ、好ましくは、混合物(ＡＢＣ)および廃棄物１２を、例えば、一般的には、流体は通過させるが固体の除去には役立つろ過装置などの前処理系１８に導入しても良いことを認識すべきである。ここでは、例えば、ろ過膜、サンドフィルター、ベルトプレス、プレートおよびフレームフィルターならびに遠心装置のような、様々な周知のろ過装置が考えられる。

他の方法としては、混合物(ＡＢＣ)および希釈剤２４を、例えばシロキサンオイルなどの廃棄物１２と一緒に、系内に自然発生または人工的に提供されたバイオマス１６を有する均一化(蓄積)系２０に導入しても良い。人工提供バイオマス１６は、例えば、ＢｉｏＣｈｅｍ(登録商標) Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,Ｉｎｃ．ＫｉｎｇｏｆＰｒｕｓｓｉａ，ＰＡまたはＢｉｏｄｙｎｅｏｆＳａｒａｓｏｔａ，ＦＬＡの様な、多くの会社から購入できる。次に、バイオマス１６は、特定の工業施設内での廃棄流特性および環境条件に順応するように調節されるであろう。均一化タンク２０は、バイオマスが混合物(ＡＢＣ)および廃棄物１２の存在に順応する時間を提供し、これによって、混合物(ＡＢＣ)内での酵素溶液が活性を保ち廃棄物内の複合分子を酵素分解する間、バイオマス１６内の細菌代謝速度が廃棄物１２の摂取および消化の速度を上昇させるのに必要な時間を提供する。温度は、最も望ましい結果を得るために、一般的に３７℃〜４５℃の範囲に維持される。そのようにして、バイオマス１６は、廃棄物が環境２６中に持ち込まれる前に、廃棄物に作用することができる。望ましくは、溶存酸素センサーをディスプレーパネルと組み合わせて用い、バイオマス廃水内での酸素レベルの即時読みとりをグラフ表示することができる。適当なＤＯ計(呼吸計)は、Ａ.ＤａｉｇｇｅｒａｎｄＣｏｍｐａｎｙ,Ｉｎｃ.,(ＶｅｒｎｏｎＨｉｌｌｓ.Ｉｌｌｉｎｏｉｓ．Ｉｌｌｉｎｏｉｓ)よりＹＳＩ５５０Ａ、プローブ付属ＤＯ計として購入でき、バイオマス１６での溶存酸素を測定できる。従って、バイオマス１６内の酸素を、完全に順応した又は操作できるバイオマスを表示する速度で測定する場合、溶存酸素を容易に定量できる。バイオマス１６が順応し、それに伴い廃棄物１２を消化し始めたとき、バイオマス１６内へ廃棄物１２をさらに導入すると、バイオマス１６による廃棄物１２の消化が継続する。このようにして、ひとたび、摂取工程が始まると、もちろん、廃棄物１２またはバイオマス消化可能な残渣の存在が、活性化済みのバイオマス１６から長時間完全に枯渇しない限り、消化は継続される。バイオマスが望ましくない脱順応化状態になるには、一般に、バイオマス１６内の平均細胞保持時間の２〜３倍に相当する時間が必要である。

記載した方法の使用実施例は、以下の通りである。

油、脂肪およびグリースが混ざりあった中性ｐＨシリコーン(シロキサン)エマルジョンを、ｐＨ調節したＳｉｌｚｙｍｅ(登録商標)を液体スプレー(ＡＢＣ)することによって、反応容器および混合容器の壁から除いた。約２時間の洗浄循環した後、残渣流を現に洗浄している容器表面から排水し、開放も可能なように密閉された均一化タンクまたは生きた細菌のバイオマスボディーを含む腐敗タンクのようなその他のタンクに下水として送った。該ＡＢＣスプレーは通常、希釈状態で洗浄または処理する容器に導入されるが、導入しなくてもよい。もし導入しなければ、水を用いて、少なくともＡＢＣ１部に対して水５０部の容量比率で容器をフラッシュする。ともかく、ＡＢＣ溶液に導入された水及びフラッシングで導入された水を計量すると、バイオマスで少なくとも５０：１の比率に達した。呼吸計試験は、約１２時間の間、バイオマスが不活性なままであったことを示し、その後、順応して、液体残渣混合物を処理(分解)し始め、洗浄クルーが容器から容器へと移動する間、他の洗浄容器から他の残渣混合物を供給され続ける限り、処理し続けた。この時点で、腐敗タンク又はその他のタンクは、環境中に残渣流を放出できた。バイオマスは、物質の供給が長い時間、例えば２４-３６時間、中断しない限り、活性及び順応状態を維持した。バイオマスのｐＨの状態をモニターし続け、ｐＨ中性状態を維持する必要がある場合には調節溶液を加えた。

更なる実施例
ＡＢＣ１部：水２０部の希釈率では、バイオマスは活動を低下させた（死滅した）。１：５０，１；１００，および１：２００の希釈では、１２時間以内に順応が起こった。１：２０００では、基本的に、順応時間を必要とせず、呼吸計によって測定された廃棄物消費(酸素化)の代謝速度は、水単独で到達する速度より幾分大きい。好ましい希釈率は、１：１００の希釈であった。

上で議論された実施態様は、例示的実施態様であり、従って、実例となることを目的としており、制限を意図するものでないことを認識しなければならない。本発明の態様は、請求の範囲で定義される。

本発明の方法を示する概略的ブロック図である。本発明の一つの態様による酵素溶液を処理する工程を示す、概略的ブロック図である。バイオマス内での代謝速度の順応化および増加を示すグラフである。

Claims

分子構造に複合分子を有する、シリコーン、脂肪、グリース、合成プラスチックおよび油のようなバイオマス消化可能な生成物残渣を含む廃棄物を処理する方法であって、
ａ．処理表面からの該残渣の洗浄に希釈可能な複合分子酵素分解剤を用いて、脱複合化分子残渣および該酵素分解剤を含む実質上液体の廃棄流を生成させること；
ｂ．廃棄物摂食細菌を有するバイオマスに該流を移すこと；
ｃ．工程ｂの前に、該廃棄物流をあらかじめ決定した廃棄物流：希釈剤の比率に希釈し、さらなる残渣分解活性を有する活性状態に該酵素物質の容量を保ちながら、該バイオマスに対する該流の条件をあらかじめ整えること：
ｄ．該廃棄流があらかじめ決められた希釈状態にあり、かつ、該酵素物質が複合分子分解活性を持続する間、細菌の代謝速度を上昇させ、該細菌の消化速度を増加させること；さらに、それによって、
ｅ．環境上許容可能な廃液を作り出し、該廃液を該バイオマスから環境中に排出すること：
を含む、該方法。
該希釈剤が、分解剤１部に対して実質上少なくとも５０部の比率に相当する水である、請求項１記載の方法。
該代謝速度を上昇させ且つ維持させた後、消化速度が実質的に持続的である、請求項１記載の方法。
最初の少なくとも１２時間の期間がバイオマス消費のためにバイオマスを順応させるために用いられる、請求項１記載の方法。
希釈剤に対する分解剤の比率が、分解剤１部：希釈剤２０００部の混合比を含む、請求項１記載の方法。
該酵素物質を界面活性剤浸透剤溶液と共に混合し、該複合分子酵素分解剤を生成させる工程を含む、請求項１記載の方法。
少なくとも１０部の界面活性剤浸透剤溶液を１部の安定化酵素洗浄溶液と混合することを含む、請求項６記載の方法。
ｐＨ調整溶液を前希釈した複合分子酵素分解剤に加え、該希釈複合分子酵素分解剤をｐＨ中性状態にすることを含む、請求項１記載の方法。
該調整溶液としてホウ酸ナトリウムを用いることを含む、請求項８記載の方法。
該調整溶液として酸性溶液を用いることを含む、請求項８記載の方法。
バイオマス内の酸素レベルを測定するために該バイオマスを監視して、酸素レベルがあらかじめ決められたレベルに到達した時点で、排水を該バイオマスから環境中に放出することを含む、請求項１記載の方法。
シリコーン油のようなバイオマス消化可能な生成物残渣を含む廃棄物を処理する方法であって、
ａ．希釈可能な複合分子酵素分解剤をシリコーンエマルジョン処理容器の洗浄に使用し、その結果、活性酵素物質を含む基本的に液体の廃棄流を生成させること、ここで該分解剤は界面活性剤としてのＮ-メチル-２-ピロリドンを含む該分解剤及び浸透剤としてのトキサノールを、リケニホルミス産生酵素と共に含有する；
ｂ．廃棄物摂食細菌を有するバイオマスに該流を移動させること；
ｃ．工程ｂの前に、該廃棄物流が水を含む希釈剤で、あらかじめ決定した廃棄流：希釈剤の比率に希釈し、該酵素物質を活性状態に保ちながら、該バイオマスに対する該流の条件をあらかじめ整えること：
ｄ．該バイオマスが活性状態に順応するために充分な時間、該バイオマスを該廃棄流にかけること；
ｅ．該廃棄流があらかじめ決められた希釈状態にあり、かつ、該酵素物質が活性なまま複合分子分解活性を持続する間、細菌の代謝速度を上昇させ、そられの消化速度を増加させ、さらに該バイオマスが機能できないようなバイオマスの窒息状態を防ぐこと；さらに、
ｆ．該消化速度を測定し、該速度があらかじめ決められた速度に達したら該廃液を該バイオマスから環境中に排出すること：
を含む、該方法。
該希釈剤が、分解剤１部に対して実質上少なくとも５０〜１００部の比率に相当する量の水である、請求項１２記載の方法。
最初の少なくとも１２時間の期間が、バイオマス消費のためにバイオマスを順応させるために使われる、請求項１３記載の方法。
分解剤：希釈剤の比率が、分解剤１部：希釈剤２０００部の混合比を含む、請求項１４記載の方法。
結合剤と水の混合物中、１.５〜１.６容量％のトキサノールに対して２.３-２.４容量％の界面活性剤を含む界面活性剤浸透剤溶液を提供することを含む、該界面活性剤浸透剤溶液に該酵素物質を混合する工程を含む、請求項１３記載の方法。
少なくとも１０部の該溶液を１部の安定化酵素物質水溶液に混合することを含む、請求項１６記載の方法。
ｐＨ調整溶液をあらかじめ希釈した複合分子酵素分解剤に加え、該希釈複合体酵素分解剤をｐＨ中性状態にし、該状態をバイオマスで維持することを含む、請求項１３記載の方法。
バイオマス内の酸素レベルを測定するために該バイオマスをモニターし、酸素レベルがあらかじめ決められたレベルに到達すると、廃水を該バイオマスから環境中に排出することを含む、請求項１３記載の方法。
分解剤が界面活性剤浸透剤と共に水溶液中のプロテアーゼを含む、請求項１記載の方法。
該分解剤を容器から除去した後、洗浄された容器を通して少なくとも該希釈剤の一部分を導入することを含む、請求項１２記載の方法。