JP2002223746A - 難分解性物質を分解する微生物及びこれを用いた下排水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下排水の難分解性物質、特にその着色成分を
分解処理する新規な微生物を発見し、この微生物を使っ
た独創的な下排水処理方法を実現する。 【解決手段】 本発明に係る難分解性物質を分解する微
生物はペニシリウム属糸状菌ＬＭ１２株（ＦＥＲＭ Ｐ
−１８１９４）からなることを特徴とする。このＬＭ１
２株を反応槽２で培養し、この反応槽２に下排水Ｇを導
入して下排水中の難分解性物質を分解処理する下排水処
理方法を提案する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は屎尿、下水、埋立排
水、染色排水などからなる家庭用排水・産業用排水の下
排水処理方法に関し、更に詳細には、下排水中に含有さ
れる着色成分などの難分解性物質を分解処理する新規な
微生物並びにこの微生物を用いて難分解性物質を分解す
る下排水処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】大きく分けると、下排水は家庭用排水と
産業用排水からなり、公共下水道に排出されて集中浄化
処理される場合もあれば、より小さなミニ下水道による
浄化処理もあり、また各家庭や各事業所の個別浄化装置
で浄化処理されることもある。

【０００３】公共下水道は、主として市街地における下
水を排出処理するためのもので、家庭から排出される屎
尿・生活排水、工場・事業所といった人の多く集まる所
から排出される汚水、その他雨水を受け入れ、終末処理
場で生物処理を行なっている。しかし、公共下水道の普
及率は欧米と比べるとまだまだ低い水準にあるのが現状
である。

【０００４】コミュニティプラントは、住宅団地などに
設置された所謂ミニ下水道で、屎尿と生活雑排水を合わ
せて処理している。浄化槽は、屎尿のみを処理する単独
処理浄化槽と、屎尿と合わせて台所や風呂の排水を処理
する合併処理浄化槽がある。

【０００５】以上は、トイレの水洗化を可能とした施設
であるが、水洗化されていない各家庭の汲み取り屎尿
は、主として、屎尿処理施設で処理されている。屎尿処
理施設は、市町村単位で整備されている処理施設で、各
家庭から収集された汲み取り屎尿や、浄化槽から排出さ
れた汚泥を集中して処理する。その処理方法は、公共下
水道、コミュニティプラント等と同様に生物処理を中心
としたものである。

【０００６】これらの下水処理や屎尿処理に共通した基
準は、水汚染の程度を示す各種パラメータを法律による
規制レベル以下にすることである。水汚染のパラメータ
は、衛生的理由から問題とされる項目[化学的酸素要
求量（ＣＯＤ）、生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全窒
素（Ｔ−Ｎ）、全リン（Ｔ−Ｐ）、一般細菌、大腸菌
類、塩素イオンなど]、処理場の施設機能的理由から
問題とされる項目[ｐＨ、硬度、浮遊物質（ＳＳ）、残
留塩素など]、人の感覚的理由から問題とされる項目
[濁度、色度、透視度、臭気など]に分けられる。

【０００７】下水処理や屎尿処理において、との項
目は生物処理を中心とした浄化処理技術により比較的達
成しやすいが、の項目を達成するにはかなり高度の技
術を必要とする。その理由は、着色成分の大部分が、活
性汚泥微生物や脱窒素微生物により分解されない溶解性
有機化合物や難分解性有機化合物だからである。しか
し、人は下排水の色、特に屎尿の色に不快感を覚えるか
ら、この着色成分をどうしても分解・除去することが必
要となる。

【０００８】従来、この着色物質の低減化には、ＢＯ
Ｄ、ＣＯＤ、ＳＳ、Ｔ−Ｐの低減も含めて、通常処理と
高度処理を併用して当たっている。屎尿処理における高
度処理の方式は、凝集分離、オゾン酸化、砂ろ過、活性
炭吸着に分類され、目的により組み合わせて使用されて
いる。

【０００９】凝集分離は下排水に高分子凝集剤を添加し
て凝集沈殿成分を除去することにより、ＢＯＤ、ＣＯ
Ｄ、ＳＳ、Ｔ−Ｐ、濁度を低減化する技術である。砂ろ
過は凝集分離で除去できなかったＳＳを更に除去する必
要がある場合に採用される。オゾン酸化処理は色度とＣ
ＯＤを除去することが主目的である。活性炭吸着はＣＯ
Ｄに対する規制が特に厳しい場合に採用され、色度の除
去も目的とする。

【００１０】図１１は通常生物処理と高度処理を組み合
わせた従来の最新鋭屎尿処理フロー図である。この従来
例では、高度処理方式として活性炭吸着法が使用されて
いる。まず、屎尿Ｇを砂沈殿槽８に通して夾雑物を除去
し、その後、通常生物処理装置ＮＢに導入する。この通
常生物処理装置ＮＢは、生物処理槽１０と脱窒槽１２と
微生物分離膜１４から構成されている。

【００１１】生物処理槽１０では、活性汚泥処理により
好気的に有機物を二酸化炭素とアンモニアに分解し、更
にこのアンモニアを亜硝酸を経て硝酸にまで分解する。
次に、脱窒槽１２に炭素源としてメタノールを添加し、
嫌気的に硝酸性窒素を窒素分子に変換して大気中に放出
する。更に、微生物分離膜１４によりポリオレフィン仕
様の管型限外ろ過膜を用いて微生物を分離し、通常処理
水ＮＷだけを高度処理装置ＨＴに放出する。

【００１２】高度処理装置ＨＴは、無機凝集剤によりリ
ンを凝集させる凝集処理槽１６と、このリン凝集物をポ
リスルホン仕様の管型限外ろ過膜により分離する凝集物
分離膜１８と、活性炭により着色成分を除去する活性炭
槽２０と、最後に次亜塩素酸塩により滅菌処理する滅菌
槽２２から構成される。滅菌された処理水は高度処理水
ＨＷとして自然界に放流される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】図１１の従来処理フロ
ーでは、高度処理として活性炭吸着法が用いられている
が、活性炭は極めて高価であるため、着色物質の除去に
運転経費のかなりの部分を要するという弱点がある。活
性炭は上水道の高度処理に使用される上質の材料であ
り、下排水の高度処理に適用するには高価過ぎると云わ
ねばならない。

【００１４】凝集分離や砂ろ過は活性炭吸着法に代替で
きるほどの高度処理能力を有しているとは現状では云え
ない。オゾン酸化法においては、オゾン発生設備にコス
トがかかり過ぎる欠点を有している。この他に、光触媒
を用いた着色物質の除去研究も行なわれているが、活性
炭にとって代わるほど光触媒は安価ではない。つまり、
活性炭に代わる、或いは活性炭の使用量を減らすような
革新的で安価な着色成分の除去方法は、現在のところ報
告がほとんど無い。

【００１５】従って、本発明の目的は、活性炭処理やオ
ゾン処理などに代わって、下排水の難分解性物質、特に
その着色成分を分解処理する新規で独創的な微生物処理
方法を提案するものである。つまり、本発明の目的は、
難分解性物質を分解する新規な微生物及びこの微生物を
用いた下排水処理方法を提案することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ペニ
シリウム属糸状菌ＬＭ１２（ＦＥＲＭ Ｐ―１８１９
４）からなることを特徴とする難分解性物質を分解する
微生物である。

【００１７】請求項２の発明は、ペニシリウム属糸状菌
ＬＭ１２（ＦＥＲＭ Ｐ−１８１９４）を反応槽で培養
し、この反応槽に下排水を導入して下排水中の難分解性
物質を分解処理することを特徴とする下排水処理方法で
ある。

【００１８】請求項３の発明は、固形分を除去するため
に下排水を沈澱処理し、有機物を分解するために下排水
を生物処理した後、この下排水を前記反応槽に導入して
残留する難分解性物質を分解する請求項２に記載の下排
水処理方法である。

【００１９】請求項４の発明は、炭素源としてグルコー
スを前記反応槽に投入する請求項２又は３に記載の下排
水処理方法である。

【００２０】請求項５の発明は、窒素源として硫酸アン
モニウムを前記反応槽に投入する請求項２又は３に記載
の下排水処理方法である。

【００２１】請求項６の発明は、あらかじめ培養してお
いた前記ＬＭ１２株を反応槽に投入する請求項２又は３
に記載の下排水処理方法である。

【００２２】請求項７の発明は、培地を置換しながら前
記ＬＭ１２株を反復培養する請求項２又は３に記載の下
排水処理方法である。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明者等は、下排水中の難分解
性物質、特にその着色成分の分解方法を鋭意研究した結
果、着色成分等の難分解性物質を分解する新規な微生物
を発見し、この発見に基づいて難分解性物質を分解する
下排水処理方法を想到するに到った。

【００２４】近年、環境汚染の問題が深刻化する中、汚
染の主体である難分解性物質もある種の微生物によって
分解されてゆく事例が報告されている。例えば、ポリア
クリルアミド、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコー
ル、ポリビニルアルコール、芳香族塩素化物、ニトロベ
ンゼン、ポリウレタン、ナイロン、ポリエチレンの生分
解の報告がある。

【００２５】そこで、本発明者等は屎尿の脱色を行なう
微生物の探索を行なうことにした。各地の下水処理場で
採取した下水や汚泥から得られた菌、研究室に保管して
ある菌、外国で採取した菌などを試験管で培養した。こ
の後、試験管内の培養液に屎尿を混合し、この菌を培養
増殖させる中で屎尿の脱色を示した菌を選別して屎尿脱
色菌とした。この屎尿脱色菌の中で、屎尿の脱色率が最
も高かった糸状菌を本発明における屎尿脱色菌とした。

【００２６】本発明者等は、以後この屎尿脱色菌をＬＭ
１２株と称する。まず、このＬＭ１２株をツァペック・
ドックス寒天培地及び麦芽エキス寒天培地上で増殖させ
て、ＬＭ１２株が菌類の中でも糸状菌であることを確認
した。また、形態観察からアオカビの一種であることも
確認された。

【００２７】次に、このアオカビの属と種を決定するた
めに、特に形態学的試験が行なわれた。その結果、以下
のような形態学的特長が明らかになった。（１）子嚢世
代を形成しない、（２）生子柄は幾分不規則に分枝し、
分枝、メトレ、フィアライドからなる複輪生のペニシリ
を形成する、（３）ペニシリは不規則に分枝し、基底の
分枝とメトレは広角度に散開分枝する、（４）菌核を形
成しない、（５）集落は胞子が着生するまで白色・綿毛
状、（６）発達した集落表面は灰緑色、裏面はオレンジ
・レッド、（７）胞子は球形〜亜球形で表面は粗面、大
きさは約３μｍ、（８）集落の大きさは１０日で直径約
６ｃｍ。

【００２８】以上の結果、ＬＭ１２株はPenicillium属
（ペニシリウム属）に属するアオカビの一種であること
が確認され、更に種の同定を行なった。しかし、極めて
近接した公知の種が存在したが、微細な形態学的特長に
おいて不一致もあり、種までの完全な同定には成功しな
かった。そこで、以下ではこの糸状菌をペニシリウム属
ＬＭ１２株と称する。

【００２９】これまでペニシリウム属糸状菌による屎尿
の脱色作用は全く報告されていない。従って、本発明は
屎尿脱色作用を有する新規なペニシリウム属ＬＭ１２株
の発見と、この屎尿脱色作用を利用して、下排水中の難
分解性物質を分解処理する下排水処理方法である。

【００３０】本発明に係るペニシリウム属ＬＭ１２株
は、工業技術院生命工学工業技術研究所にＦＥＲＭ Ｐ
−１８１９４として既に寄託されている。従って、この
菌株は工業技術院生命工学工業技術研究所から所定の手
続に従って入手することができる。

【００３１】本発明に係るＬＭ１２株は屎尿を脱色する
作用を有し、屎尿の色は胆汁色素の色であるから、ＬＭ
１２株は胆汁色素を分解脱色する作用を有すると考えら
れる。胆汁色素はビリルビンなどの複数の難分解性色素
からなり、ＬＭ１２株が難分解性を有すると考えられて
いた胆汁色素の分解能力を有するということは、他の難
分解性物質の分解可能性を有することをも意味する。

【００３２】そこで、本発明者等はＬＭ１２株をリグニ
ンを含んだ排水の脱色工程に利用したところ、リグニン
を分解して脱色作用を有することを確認した。従って、
ＬＭ１２株は屎尿、リグニン排水など各種の有色排水の
脱色処理に利用できることが分かり、一般の難分解性物
質の分解処理に利用できることが確認された。

【００３３】ＬＭ１２株の炭素源としては各種の炭素含
有物質が利用できるが、その中でもグルコース、グリセ
リンが好適である。また、窒素源としても各種の窒素含
有物質が利用できるが、その中でも硫酸アンモニウムが
好適である。特に、グルコースと硫酸アンモニウムを屎
尿の中に同時に添加したときに、屎尿の脱色効果が最も
顕著に発現することも分かった。

【００３４】ＬＭ１２株が着色物質を吸着しているの
か、分解しているのかについて鋭意検討した結果、着色
物質を菌体表面に吸着するだけでなく、吸着物質を菌体
内で分解脱色していることが分かった。つまり、ＬＭ１
２株は吸着と分解の同時作用により下排水の脱色を達成
しており、そのうち分解作用が本質的であると考えられ
る。

【００３５】ＬＭ１２株による下排水の脱色時間を短縮
するためには、ＬＭ１２株をあらかじめ所定時間だけ培
養しておき、この培養菌を下排水中に投入することが必
要である。菌体の着色物質分解能力は培養開始後一定時
間経過してから急激に増大する傾向を示すことが分かっ
ている。従って、下排水に菌を植種してから培養すれ
ば、菌体が分解能力を獲得する時間だけ未分解状態が継
続する。この待機時間は分解の遅れ時間となる。従っ
て、菌体をあらかじめ培養して分解能力を増大させてお
き、この分解能力が増大した菌体を下排水に投入すれ
ば、直ちに分解が始まり、分解時間の短縮を図ることが
できる。

【００３６】ＬＭ１２株による下排水の脱色作用が所定
段階まで進行した後、栄養源を添加してＬＭ１２株の菌
体増殖を図っても、脱色はそれ以上進展し難いことが分
かった。従って、ＬＭ１２株の菌体数が所定以上に増殖
する前に、栄養源を下排水に添加して菌体の増殖を図る
ことが重要である。つまり、この初期菌体量が多いほ
ど、脱色に要する時間を短縮することができる。

【００３７】ＬＭ１２株は反復培養するたびに脱色に要
する時間が短縮する性質を有することが分かった。ＬＭ
１２株を培養しながら下排水を脱色し、一定の脱色度に
達した後、増殖したＬＭ１２株を洗って再び新しい培地
に移して下排水を脱色させ、以後この操作を反復する。
この結果、当初脱色に要する時間は１６〜２０時間であ
ったものが最終的には２時間程度に短縮することが可能
となることが分かった。ＬＭ１２株のこの性質を利用す
れば、屎尿処理などの下廃水処理プロセスを短縮でき、
大量の下廃水処理を実現することができる。

【００３８】

【実施例】以下に、本発明に係る難分解性物質を分解す
る微生物及びこれを用いた下排水処理方法の実施例を図
面に従って詳細に説明する。

【００３９】[実施例１：ＬＭ１２株の選別と同定]脱色
微生物の選別には高い着色度の液を用いる必要がある。
そこで、屎尿色素を含有した液体培地は次のように調製
された。屎尿処理工程の最終ステップで色素を吸着した
活性炭から着色成分を溶出させ、４００ｎｍの吸光度が
０．８〜１．０になるようにその濃度を調整した。この
調整液にグルコースと硫酸アンモニウムを夫々５．０ｇ
／Ｌ及び０．６ｇ／Ｌの濃度になるように溶解させ、塩
酸でｐＨを６．５に調整した。このようにして得られた
液体を５ｍＬずつ試験管に分注して殺菌し、液体培地を
調製した。

【００４０】ＬＭ１２株を選別するために利用したサン
プルは、札幌市内から集めた土壌サンプル、下水処理場
で採取した下水と汚泥、他の研究者から提供していただ
いた菌、研究室に保管してある菌、フィリピン国で採取
した菌など多数に及ぶ。これらのサンプルの一白金耳を
５ｍＬの前記液体培地の入った試験管に接種し、往復振
とう培養器（ＴＡ１００Ｒ，高崎科学）により１２０ｒ
ｐｍ、３０℃で１０日間継続して振とう培養した。増殖
の認められたサンプルを逐次継代培養し、培養期間を2
日間に短縮できるようになった糸状菌をＬＭ１２株とし
て分離した。

【００４１】ＬＭ１２株の保存と胞子接種のための寒天
斜面培養には、０．１ｇ／Ｌの酵母エキスを補ったポテ
トデキストロース寒天培地（ＰＤＡ培地）を使用した。
ＬＭ１２株の分類と同定のための平板培地には、ツァペ
ック・ドックス寒天培地、麦芽エキス寒天培地を使用し
た。

【００４２】ＬＭ１２株の脱色特性を詳細に分析するた
め、以後の試験では、単離されたＬＭ１２株を２０ｍＬ
の液体培地を含む１００ｍＬ容の三角フラスコで培養
し、脱色の経時変化からＬＭ１２株の脱色作用を判定し
た。

【００４３】[実施例２：硫酸アンモニウム濃度の影響]
屎尿の脱色試験において用いられる培地の窒素源には各
種窒素化合物が利用できる。ここでは、窒素源として硫
酸アンモニウムの有効性を試験した。屎尿サンプルは通
常処理水ＮＷであるから、ＢＯＤと窒素分はほとんど含
まれていない。培地の炭素源としてはグルコースを用
い、この培地に添加される硫酸アンモニウムの濃度の影
響を調べた。

【００４４】図１は種々の硫酸アンモニウム濃度に対す
る培養液の色度（Color）とｐＨの経時変化を示してい
る。出発ｐＨは塩酸により約６．５に調整され、色度は
分光光度計（ＵＶ−２６０、島津製作所）により波長４
００ｎｍで測定された。硫酸アンモニウム濃度は●０ｇ
／Ｌ（無添加）、○０．１５ｇ／Ｌ、▽０．３ｇ／Ｌ、
◆０．６ｇ／Ｌ、△１．２ｇ／Ｌ、□２．４ｇ／Ｌの６
種類である。

【００４５】図１からわかるように、無添加では脱色せ
ず、０．１５ｇ／Ｌと０．３ｇ／Ｌの硫酸アンモニウム
添加では２８時間で３０％の脱色をして色度もｐＨもほ
ぼ一定になった。０．６、１．２及び２．４ｇ／Ｌの硫
酸アンモニウム濃度では、１２時間の無反応時間を経過
した後脱色が進行し、１６時間で５０％の脱色を示し、
ほぼ一定値になった。脱色と同時にｐＨも６．５から２
付近にまで低下した。従って、硫酸アンモニウム濃度は
０．６ｇ／Ｌ以上であることが望ましく、以後の試験で
は硫酸アンモニウム濃度は０．６ｇ／Ｌに設定された。

【００４６】[実施例３：グルコース濃度の影響]ＬＭ１
２株を培養するには種々の炭素源が利用できるが、最も
望ましいものはグルコースであった。グルコースの屎尿
脱色に及ぼす影響を調べるため、グルコース濃度を変化
させて培養した。屎尿サンプルには窒素分はほとんどな
いため、窒素源として硫酸アンモニウムを添加した。

【００４７】図２は種々のグルコース濃度に対する培養
液の色度とｐＨの経時変化を示している。初発ｐＨは
６．５に調整され、色度は前記分光光度計により波長４
００ｎｍで測定された。グルコース濃度は●０ｇ／Ｌ
（無添加）、○１．０ｇ／Ｌ、△２．５ｇ／Ｌ、◆５．
０ｇ／Ｌ、□１０．０ｇ／Ｌの５種類である。

【００４８】図２から分かるように、無添加では脱色せ
ず、１．０ｇ／Ｌのグルコース濃度では２０時間で３０
％の脱色をして色度もｐＨもほぼ一定になった。２．
５、５．０及び１０．０ｇ／Ｌのグルコース濃度では、
１２時間の無反応時間を経過した後脱色が進行し、２０
時間で５０％の脱色を示し、ほぼ一定値になった。脱色
と同時にｐＨも６．５から３付近に低下した。グルコー
ス濃度が５．０ｇ／Ｌ以上で屎尿の脱色が速かったこと
から、以後の試験ではグルコース濃度は５．０ｇ／Ｌに
設定された。

【００４９】[実施例４：設定培養条件下での脱色試験]
この実施例では、最良の設定培養条件下で液体培地の脱
色試験を行った。窒素源である硫酸アンモニウムの濃度
は０．６ｇ／Ｌに、炭素源であるグルコースの濃度は
５．０ｇ／Ｌに設定された。培養温度は種々に変更して
調べた結果、３０℃が最適であることが分かり、３０℃
を設定温度とした。また、初発ｐＨも種々に変更して試
験した結果、６．５が最適ｐＨとなった。従って、設定
培養条件は、硫酸アンモニウム濃度＝０．６ｇ／Ｌ、グ
ルコース濃度＝５．０ｇ／Ｌ、培養温度＝３０℃、初発
ｐＨ＝６．５である。

【００５０】図３は設定培養条件下における色度・ｐＨ
・乾燥菌体重量の経時変化を示している。○は波長４０
０ｎｍで得られた色度、□はｐＨ、△は乾燥菌体重量
（ｇ／Ｌ）を示す。ここで、乾燥菌体重量の測定は以下
のように行われる。まず、培養物を培養液と菌糸に分け
るが、少量のろ過には注射器の先にろ過膜（ＧＡ５５、
東洋ろ紙）をセットしたものを用い、多量のろ過には吸
引ろ過を行う。次に、分離された菌糸を乾燥機（ＤＸ−
５８、ヤマト科学）を用いて６０℃で乾燥させ、この乾
燥重量を測定する。

【００５１】図３から分かるように、屎尿、即ち液体培
地の脱色については２０時間で４０％以上の脱色を示し
た後一定になり、ｐＨも６．５から３付近にまで低下し
た。菌体量は１２時間の遅滞期を経た後直線的に増加
し、２４時間まで増加した。菌体量がほとんど増加しな
い遅滞期は色度とｐＨの低下も極めて小さい。菌体量と
脱色力とｐＨには緊密な相関性があると考えられる。

【００５２】屎尿を含む液体培地のスペクトルを観察し
たところ、脱色の進行に伴い、測定した全ての領域の吸
光度が低下したが、特定の波長の顕著な変化は観察でき
なかった。従って、測定された色度は液体培地中に含ま
れる屎尿着色物質の総括的な量に比例すると考えられ
る。また、脱色がｐＨの低下と平行して起こったことか
ら、ｐＨによる吸光度の差を調べたところ、８から２の
ｐＨ領域で僅かの差しか存在しなかった。即ち、測定さ
れた着色度は屎尿着色物質量にのみ依存し、信頼できる
結果を与えるものと判断される。

【００５３】ＬＭ１２株による屎尿の脱色が着色物質の
分解か、菌糸表面への吸着かを調べるために、実施例４
で２４時間培養して脱色が終了した菌糸をろ過により集
めて、１００ｍＬの脱イオン水に懸濁させ、１０分間振
とうした。それから、ろ過して溶媒の着色を測定した。
溶媒抽出により溶媒に色がついた。従って、屎尿中の着
色物質が菌糸表面に吸着されていることが分かった。

【００５４】培養前の液体培地の色は０．５８で、脱イ
オン水に現れたのはその３．８％、即ち色では０．０２
２である。また、２４時間培養後の培養液の色は０．４
４であるから、ＬＭ１２株により分解処理された色は
０．１４である。脱イオン水に現れた色の量はＬＭ１２
株で処理された量の１６％でしかないことが分かった。
このことから、大部分の着色物質はＬＭ１２株により分
解されていると判断でき、ＬＭ１２株はまず着色成分を
吸着し、細胞に取り込んで分解するものと思われる。

【００５５】[実施例５：事前培養による脱色時間の短
縮化]脱色の進行に際し、１２時間の遅滞期が観察され
たことから、この遅滞時間を短くして脱色時間を短縮さ
せることを計画した。１００ｍＬ容の三角フラスコに２
０ｍＬの液体培地を入れ、ＬＭ１２株の胞子を接種後、
１２〜２４時間培養した培養液を１００ｍＬの液体培地
の入った５００ｍＬ容の三角フラスコに投入した。この
培養液の色度の経時変化が観察された。

【００５６】図４は菌糸の前培養が本培養に与える脱色
効果図である。菌糸の前培養時間は、○１２時間、▽１
６時間、□２０時間、△２４時間の４種類が選ばれた。
事前培養時間が１２時間の場合には４時間の遅滞期が観
察されたが、前培養時間が長くなるに従って遅滞期が短
縮することが分かった。しかし、脱色終了時の脱色率は
全てのケースで５０％であった。このことから、前培養
した菌糸を投入すると脱色時間を短縮することができる
ことが分かった。

【００５７】[実施例６：培養開始後の栄養分の追加的
添加]屎尿を含有した液体培地の着色度を更に低下させ
るために、培養中に消費される栄養分を新たに培地に添
加して、屎尿の脱色に及ぼす影響を調べた。栄養分を添
加する時期は脱色が一応終了して吸光度がほぼ一定にな
った時期を選んだ。脱色率が一定になった後、栄養分の
追加的添加によって脱色率が更に低下するかを確認する
ためである。

【００５８】図５は脱色終了後における栄養分の追加的
添加による屎尿の脱色効果図である。培養開始から２４
時間経過すれば脱色は一応終了し、脱色率はほぼ一定に
達している。そこで培養開始から、２４時間後、３２時
間後、４０時間後に栄養分を追加的に添加した。添加す
る栄養分は、０．５ｇの粉末状のグルコースと、０．０
６ｇの粉末状の硫酸アンモニウムである。

【００５９】図中、●は無添加（対照）、△は２４時間
目添加、□は２４・３２時間目の2日の添加、○は２４
・３２・４０時間目の３日の添加を示す。これらの各ケ
ースについて６０時間培養したが、脱色率とｐＨの挙動
は無添加の場合と比較してもそれほど変わらず、脱色率
は５０％程度、ｐＨは６．５から約２に低下するだけで
ある。つまり、一度脱色が終了するとそれ以上脱色は進
行しないことが分かった。

【００６０】各ケースにおいて菌体量の増加率を確認す
るため、培養開始から６０時間後の乾燥菌体の重量（ｇ
／Ｌ）を測定し、その結果を表１に示す。 表１ ＜栄養物を追加的添加したときの菌体乾燥重量＞ ＜栄養物添加時期(時間目)＞ ＜乾燥菌体重量（ｇ／Ｌ）＞ 無添加（対照） １．７ ２４ ３．９ ２４と３２ ５．７ ２４、３２と４０ ６．３

【００６１】表１に示される通り、栄養分を添加する
と、菌体量は増加していることが分かる。しかし、菌体
量が増加しても更なる脱色率の低下は認められず、脱色
の促進には繋がっていない。このメカニズムのこれ以上
の詳細は現在のところ不明である。

【００６２】[実施例７：初期投入菌体量の影響]ＬＭ１
２株による脱色処理により、着色度（吸光度でもよい）
の更なる低下は困難であることが分かった。そこで脱色
速度の増加、つまり脱色時間の短縮化を図るために、脱
色に及ぼす初期投入菌体量の影響を調べた。

【００６３】胞子を接種してから、２４時間の事前培養
を行った後、１００ｍＬ、２００ｍＬ及び４００ｍＬの
培養物をそれぞれろ過し、それらの菌糸を液体培地１０
０ｍＬで洗ってから、再び新しい液体培地１００ｍＬに
移して培養した。３種類の培地の初期菌体量を１倍量、
２倍量及び４倍量と呼んでおく。

【００６４】図６は３種類の初期投入菌体量による屎尿
の脱色効果図である。○は１００ｍＬ培地（１倍量）、
●は２００ｍＬ培地（２倍量）、△は４００ｍＬ培地
（４倍量）である。１倍量では、３．５時間で０．６か
ら０．３８に脱色した。２倍量の菌糸を投入した場合、
２時間で０．６５から０．４８に脱色した。４倍量の菌
糸を投入した場合、１．５時間で０．６８から０．４５
に脱色した。しかし、３種類とも正味の吸光度の減少は
大差なかった。

【００６５】図６の曲線の接線勾配はその時点の脱色速
度を与えるので、これらの曲線の最大勾配からそれぞれ
の場合の最大脱色速度を求め、菌体乾燥重量１ｇ／Ｌ当
たりの最大脱色速度を比脱色速度として算定した。従っ
て、脱色速度の単位は１時間当たりの吸光度差（ΔＯＤ
₄₀₀／ｈｒ）であり、比最大脱色速度の単位は、１時間
・１ｇ／Ｌ当たりの吸光度差（ΔＯＤ₄₀₀／（ｈｒ・Ｌ
・ｇ菌体量））になる。

【００６６】最大脱色速度と最大比脱色速度の結果を表
２に纏めて示す。 表２ ＜最大脱色速度と最大比脱色速度＞ ＜サンプル＞ ＜最大脱色速度＞ ＜最大比脱色速度＞ １倍量 ０．０９１ ０．０４２ ２倍量 ０．１５ ０．０３４ ４倍量 ０．２６ ０．０２９

【００６７】表２から分かるように、菌体量が２倍に増
えると最大脱色速度は１．６倍、４倍に増えると２．９
倍になった。最大比脱色速度は菌体量が２倍に増えると
０．８１倍、４倍に増えると０．６９倍になった。この
ことから、投入する初期菌体量が多いと菌体重量当たり
の脱色速度は低下するが、脱色に要する時間（脱色時
間）は短くて済むことが分かった。

【００６８】[実施例８：菌体の繰り返し培養による屎
尿の脱色]ＬＭ１２株による屎尿の脱色時間を更に短縮
させるために、ＬＭ１２株の菌糸の繰り返し培養を試験
した。つまり、ＬＭ１２株を液体培地に接種して液体培
地を十分に脱色し、この培養物中の菌糸を分離して新し
い液体培地に移したときに、この新しい液体培地の脱色
時間が短縮するかどうかを試験した。

【００６９】図７は菌糸の繰り返し培養による屎尿の脱
色効果図である。培養開始から２４時間目と３２時間目
に栄養分を間欠的に２回添加し、４８時間培養後に菌体
をろ過で集め、新しい培地１００ｍＬに置換したとこ
ろ、２時間で５０％脱色し、ｐＨも６．５から３にまで
低下した。脱色終了後、菌糸を別の新しい培地に置換し
たところ、同様に２時間で５０％脱色した。更に、脱色
時間の短縮効果を確認するため、もう一度菌糸を置換し
ても同様の結果を示した。繰り返し培養により、脱色時
間が一気に２時間に短縮するという素晴らしい結果を与
えた。

【００７０】[実施例９：多数回の反復回分培養による
屎尿の脱色]菌糸の繰り返し培養回数（置換回数）を更
に増加することにより、屎尿の色度変化及び脱色時間の
挙動を試験した。胞子接種後から２４時間培養を行った
後、脱色が終了する毎に菌糸をろ過し、次々と新しい液
体培地に置換して長時間培養を続けた。色度が０．４以
下に達する毎に培養物をろ過し、菌糸を液体培地１００
ｍＬで洗ってから新しい液体培地に置換した。

【００７１】図８は菌糸の多数回の反復回分培養による
屎尿の脱色効果図である。○は色度、□はｐＨを示す。
１回目の置換で４．５時間かかっていた脱色時間が、２
回目の置換で３時間、３・４回目の置換で２．５時間、
５回目以降の培地置換で脱色時間は２時間になった。５
回目以降、連続１０回の培地置換で脱色時間は２時間で
あったことから、以降の長期間の置換でも脱色時間は２
時間で済むと考えられる。

【００７２】いずれの場合も、初期ｐＨ６から最終ｐＨ
４に低下した。測定期間中、培地置換時の脱色率も平均
４０％を維持し、菌体を何度も繰り返し使用できること
を確認した。従って、この処理法は、屎尿の高度処理に
おいて、活性炭の使用量を半分程度減らすことに貢献
し、脱色も最初１６時間から２０時間掛かっていたの
が、最終的には２時間で終了するまでになった。この事
実から、ＬＭ１２株を実際の屎尿処理プロセスに組み込
んでも、処理時間を遅らせることはないと考えられ、実
用化の目処が立った。

【００７３】[実施例１０：屎尿脱色への過酸化水素の
影響]前記実施例でＬＭ１２株がリグニンを分解するこ
とを確認した。ＬＭ１２株がリグニンペルオキシダーゼ
を生産していれば過酸化水素存在下で脱色が促進される
はずであり、この実施例によりこのことを確認する。

【００７４】白色腐朽菌は天然の褐色の難分解性有機化
合物リグニンを分解することは広く知られている。白色
腐朽菌は細胞外にリグニンペルオキシダーゼ類、マンガ
ンペルオキシダーゼ類を分泌し、これらの酵素がリグニ
ンの分解と脱色に関与している。これら酵素は過酸化水
素を基質の一つとしてリグニンを酸化する。白色腐朽菌
のように、ＬＭ１２株がリグニンペルオキシダーゼを生
産していれば、過酸化水素の添加で脱色が促進されるは
ずである。

【００７５】ＬＭ１２株による屎尿の脱色処理におい
て、リグニン分解菌のような酵素を生産しているかどう
かを確認するため、過酸化水素を添加して脱色が促進さ
れるかどうか試験した。ＬＭ１２株の胞子を接種して２
４時間培養後、１００ｍＬの培養液をろ過し、菌糸を１
００ｍＬの液体培地で洗ってから、新しい培地に置換し
た。この際に、新しい培地に過酸化水素を１ｍＭになる
ように添加した。過酸化水素濃度は波長２４０ｎｍの吸
光度により測定した。

【００７６】図９は過酸化水素の添加の有無による屎尿
の脱色効果図である。○は１ｍＭ過酸化水素の添加、□
は過酸化水素の無添加を示す。色度とｐＨ（図示せず）
の時間経過から、過酸化水素による脱色の促進は見られ
なかった。過酸化水素の添加と無添加に依らず、５時間
で４０％脱色し、ｐＨは８から４に減少した。この結
果、過酸化水素は促進に影響しないことが分かった。屎
尿の脱色において、ＬＭ１２株は培地に添加した過酸化
水素を利用しないと考えられる。

【００７７】[実施例１１：下廃水処理の一例]図１０は
本発明に係るＬＭ１２株を下廃水処理に適用した浄化シ
ステムである。反応槽２の中には固定化されたＬＭ１２
株が配置されている。この反応槽２の中にｐＨ調整剤Ｐ
と栄養塩類Ｎが添加されてＬＭ１２株を最適状態で培養
し、更にこの反応槽２に下排水Ｇが流入する。ＬＭ１２
株は下排水Ｇの中の難分解性物質を分解し、分解された
下排水Ｇは処理水槽４に移送される。

【００７８】下排水Ｇは処理水槽４から固液分離槽６に
移送され、ここで固体物が分離されて、浄化された処理
水Ｄが自然環境に放出される。未だ分解されない下排水
Ｇがフィードバック流Ｆとして反応槽２に還流する。こ
の浄化システムを通して、下排水ＧはＬＭ１２株により
浄化され、処理水Ｄとして自然環境に流出してゆく。

【００７９】本発明は上記実施形態及び実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範
囲における種々の変形例、設計変更などをその技術的範
囲内に包含するものである。

【００８０】

【発明の効果】請求項1の発明によれば、屎尿やリグニ
ンその他の難分解性物質を分解するペニシリウム属糸状
菌ＬＭ１２株（ＦＥＲＭ Ｐ−１８１９４）が本発明者
等により発見され、この菌株を用いることによって通常
手段では困難な難分解性物質を簡単に微生物分解するこ
とができる。

【００８１】請求項２の発明によれば、ペニシリウム属
糸状菌ＬＭ１２株（ＦＥＲＭ Ｐ―１８１９４）を培養
した反応槽に下排水を導入するだけで下排水中の難分解
性物質を分解処理でき、従来使用されてきた高価な活性
炭処理やオゾン処理などに代えて使用できるなど、安価
で確実な下廃水処理を実現できる。

【００８２】請求項３の発明によれば、下廃水の高度処
理や最終処理に前記ＬＭ１２株を使用するから、難分解
性物質の分解処理を確実に行うことができる。

【００８３】請求項４の発明によれば、グルコースを炭
素源として用いるから、ＬＭ１２株による脱色条件を好
適状態に保持でき、脱色の効率化を図ることができる。

【００８４】請求項５の発明によれば、硫酸アンモニウ
ムを窒素源として用いるから、ＬＭ１２株による脱色条
件を好適状態に保持でき、脱色効率の最適化を図ること
ができる。

【００８５】請求項６の発明によれば、事前培養してお
いた前記ＬＭ１２株を反応槽に投入するから、ＬＭ１２
株が直ちに難分解性物質を分解し始め、脱色時間の短縮
化を図ることができる。

【００８６】請求項７の発明によれば、培地を置換しな
がら前記ＬＭ１２株を反復培養するから、脱色時間の短
縮化を実現でき、下排水の効率的な浄化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】種々の硫酸アンモニウム濃度に対する培養液の
色度（Color）とｐＨの経時変化を示している。

【図２】種々のグルコース濃度に対する培養液の色度と
ｐＨの経時変化を示している。

【図３】設定培養条件下における色度・ｐＨ・乾燥菌体
重量の経時変化を示している。

【図４】菌糸の事前培養が本培養に与える脱色効果図で
ある。

【図５】脱色終了後における栄養分の追加的添加による
屎尿の脱色効果図である。

【図６】３種類の初期投入菌体量による屎尿の脱色効果
図である。

【図７】菌糸の繰り返し培養による屎尿の脱色効果図で
ある。

【図８】菌糸の多数回の反復回分培養による屎尿の脱色
効果図である。

【図９】過酸化水素の添加の有無による屎尿の脱色効果
図である。

【図１０】本発明に係るＬＭ１２株を下廃水処理に適用
した浄化システムである。

【図１１】通常生物処理と高度処理を組み合わせた従来
の最新鋭屎尿処理フロー図である。

【符号の説明】

２は反応槽、４は処理水槽、６は固液分離層、８は砂沈
殿槽、１０は生物処理層、１２は脱窒槽、１４は微生物
分離膜、１６は凝集処理槽、１８は凝集物分離膜、２０
は活性炭槽、２２は滅菌槽、Ｄは処理水、Ｆはフィード
バック流、Ｇは下排水、ＨＴは高度処理装置、ＨＷは高
度処理水、Ｎは栄養塩類、ＮＢは通常生物処理装置、Ｎ
Ｗは通常処理水、ＰはｐＨ調整剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） (Ｃ１２Ｎ 1/14 (Ｃ１２Ｎ 1/14 Ａ Ｃ１２Ｒ 1:80） Ｃ１２Ｒ 1:80）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペニシリウム属糸状菌ＬＭ１２（ＦＥＲ
   Ｍ Ｐ−１８１９４）からなることを特徴とする難分解
   性物質を分解する微生物。
2. 【請求項２】 ペニシリウム属糸状菌ＬＭ１２（ＦＥＲ
   Ｍ Ｐ−１８１９４）を反応槽で培養し、この反応槽に
   下排水を導入して下排水中の難分解性物質を分解処理す
   ることを特徴とする下排水処理方法。
3. 【請求項３】 固形分を除去するために下排水を沈澱処
   理し、有機物を分解するために下排水を生物処理した
   後、この下排水を前記反応槽に導入して残留する難分解
   性物質を分解する請求項２に記載の下排水処理方法。
4. 【請求項４】 炭素源としてグルコースを前記反応槽に
   投入する請求項２又は３に記載の下排水処理方法。
5. 【請求項５】 窒素源として硫酸アンモニウムを前記反
   応槽に投入する請求項２又は３に記載の下排水処理方
   法。
6. 【請求項６】 事前培養しておいた前記ＬＭ１２株を反
   応槽に投入する請求項２又は３に記載の下排水処理方
   法。
7. 【請求項７】 培地を置換しながら前記ＬＭ１２株を反
   復培養する請求項２又は３に記載の下排水処理方法。