JP2002316184A - 微生物の活性化方法及び有機性廃水の処理方法 - Google Patents
微生物の活性化方法及び有機性廃水の処理方法Info
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Abstract
減少させる微生物の活性化方法及び有機性廃水の処理方
法を提供すること。 【解決手段】活性汚泥をアルカリ処理した後、アラニ
ン、グルコース及びα−アミラーゼで分解可能な糖質の
うち少なくとも一つ以上の物質を添加し、更に中和処理
を行うことによって前記活性汚泥中のバチルス属細菌胞
子を栄養細胞に変換することを特徴とする微生物の活性
化方法、及び有機性廃水を活性汚泥が生息する曝気槽に
おいて処理する有機性廃水の処理方法において、該曝気
槽4内の活性汚泥の一部を活性化槽7に抜き出し、該活
性化槽7でアルカリ処理した後、アラニン、グルコース
及びα−アミラーゼで分解可能な糖質のうち少なくとも
一つ以上の物質を添加し、更に中和処理を行うことによ
って前記活性汚泥中のバチルス属細菌胞子を栄養細胞に
変換し、前記曝気槽4に返送することを特徴とする有機
性廃水の処理方法。
Description
水を処理する微生物の活性化方法及び下水等の有機性廃
水を処理する好気的生物処理方法に関し、詳しくは生物
処理の結果発生する生物汚泥量を著しく減少させること
ができる微生物の活性化方法及び有機性廃水の処理方法
に関する。
に、活性汚泥法を始めとする生物処理法によって行われ
る。生物処理法では、汚水中の有機物は生物によって異
化、同化され、水中より除去されることになる。
量即ち汚泥量が増大し、この汚泥の処分が処理費用の増
大を招く結果となっている。このような問題に対応する
ために発生汚泥量を減少させる方法が数多く提案されて
いる。
る方法としては、長時間曝気法や生物膜法がある。これ
らの方法は有機物負荷や滞留時間等の運転変数を制御し
て発生汚泥量を抑制する方式である。
可溶化した後、曝気槽内で生物処理し、無機化すること
によって発生汚泥量を低下させる方法が提案されてい
る。可溶化技術としては、熱処理、酸アルカリ処理、化
学的酸化処理、機械的粉砕処理、酵素処理、微生物処理
等多くの方法が提案されている。たとえば返送汚泥の一
部をオゾン酸化し、可溶化した後、曝気槽に返送するこ
とによって余剰汚泥量を著しく減少させる方法が特開平
8−103786号公報に開示されている。また同様
に、高温で可溶化処理する方法が特開平9−10791
号公報に開示されている。
により発生汚泥量を減少させる方法は、汚泥減少量が小
さく、曝気槽あたりの有機物処理量を少なくすることが
通常であるため、処理効率が悪くなる。
は、汚泥の主体である微生物細胞を破壊する必要があ
る。この破壊のために前記した方法が利用されるが、微
生物細胞を覆う細胞壁はかなり強固であり、穏和な処理
条件であれば細胞壁の破壊が起きず、可溶化処理が不十
分となる。
には、多量のエネルギーを要し、経済的に不利となるな
どの問題が発生する。
題を解決し、効果的に発生汚泥量を減少させる微生物の
活性化方法及び有機性廃水の処理方法を提供することに
ある。
明らかとなる。
活性汚泥中の多様な微生物間の相互作用によって行われ
ていることは周知のことであり、微生物の中でも細菌の
働きは重要なものと考えられる。ただし、活性汚泥中に
は多様な細菌の生息が確認されているものの、全てが明
らかになっているわけではなく、個々の細菌の機能を積
極的に活用し制御して廃水処理に適用している例は窒素
除去等の一部に限られている。このような状況下で、内
生胞子形成細菌の中でもバチルス属細菌は、その産出す
る酵素の有機物分解能力の高さから有機性廃水処理に極
めて有用な細菌であると考えられている。
一般的な細菌であるとの認識があるものの、その生態を
十分に制御し、機能を活用している事例は存在しない。
御し、活性汚泥中で十分に機能を発揮させ、前記の課題
解決を図るものである。
境によって栄養細胞から胞子、胞子から栄養細胞へと変
遷し、栄養細胞の段階では菌体外酵素としてα−アミラ
ーゼ、プロテアーゼを産出し、これらの酵素の持つ作用
効果を活用すれば、廃水中の有機物を効果的に分解する
ことができる。
分解処理することができないため、活性汚泥中にいくら
胞子が存在していても廃水処理には何ら関与しないこと
になる。
ルス属細菌が存在していても、胞子の状態で、休眠して
いるものがほとんどであり、前記のバチルス属細菌の持
つ有用な作用・効果を発揮できていないのが現状であ
る。
菌を活性な栄養細胞の状態に効果的に変換させる方法を
考案し、本発明の課題とする発生汚泥の低減化を達成す
ることができた。即ち、バチルス属細菌の胞子は、アラ
ニン、グルコース、α−アミラーゼで分解可能な糖質等
の発芽促進物質が存在すれば栄養細胞に転換でき、これ
らの物質は処理対象となる有機性廃水の中にも含まれる
ことが多い。
が存在し、前述の発芽促進物質は、これら微生物にとっ
ても格好な栄養源となるため、発芽促進物質濃度が高い
場合を除き、休眠状態であるバチルス属細菌胞子に利用
される以前に、他の微生物に利用されるため、バチルス
属細菌胞子の発芽、栄養細胞化に関与できないことにな
る。
手段として、バチルス属細菌胞子が、通常の微生物が存
在することができない状態でも生存することが可能な性
質を利用して経済的な栄養細胞に転換する方法を種々検
討した結果、本発明に至ったものである。
構成を有するものである。
後、アラニン、グルコース及びα−アミラーゼで分解可
能な糖質のうち少なくとも一つ以上の物質を添加し、更
に中和処理を行うことによって前記活性汚泥中のバチル
ス属細菌胞子を栄養細胞に変換することを特徴とする微
生物の活性化方法。
2、中和処理のpHが6〜8であることを特徴とする請求
項1記載の微生物の活性化方法。
が35℃から40℃の範囲であることを特徴とする請求
項1又は2記載の微生物の活性化方法。
する曝気槽において処理する有機性廃水の処理方法にお
いて、該曝気槽内の活性汚泥の一部を活性化槽に抜き出
し、該活性化槽でアルカリ処理した後、アラニン、グル
コース及びα−アミラーゼで分解可能な糖質のうち少な
くとも一つ以上の物質を添加し、更に中和処理を行うこ
とによって前記活性汚泥中のバチルス属細菌胞子を栄養
細胞に変換し、前記曝気槽に返送することを特徴とする
有機性廃水の処理方法。
−アミラーゼで分解可能な糖質のうち少なくとも一つ以
上の物質を含む有機性廃水を活性汚泥が生息する曝気槽
において処理する有機性廃水の処理方法において、該曝
気槽内の活性汚泥の一部を活性化槽に抜き出し、該活性
化槽でアルカリ処理した後、前記有機性廃水を添加し、
更に中和処理を行うことによって前記活性汚泥中のバチ
ルス属細菌胞子を栄養細胞に変換し、前記曝気槽に返送
することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
2、中和処理のpHが6〜8であることを特徴とする請求
項4又は5記載の有機性廃水の処理方法。
が35℃から40℃の範囲であることを特徴とする請求
項4、5又は6記載の有機性廃水の処理方法。
理した汚泥を曝気してから曝気槽に戻すことを特徴とす
る請求項4、5、6又は7記載の有機性廃水の処理方
法。
する。
係る微生物の活性化方法について説明する。
廃水処理場、例えば下水処理場、食品廃水処理場等で使
用されているものである。
性化させるために有用な方法であるが、一方、汚泥の可
溶化効果も有する。相当量可溶化された汚泥を曝気槽に
返送すれば活性化されたバチルス属細菌の有機物分解力
と相まって、汚泥発生をほぼ完全に抑制することも可能
である。
合、アルカリ処理温度が低いと十分に効果が得られな
い。そこでアルカリ処理を効果的に行うためにアルカリ
処理温度が35℃から40℃の範囲であることが好まし
い。
カリとしては、アルカリ金属の水酸化物やアルカリ土類
金属の水酸化物等を用いることができる。活性汚泥のア
ルカリ処理は、pH10〜12の範囲に調整することが好
ましく、より好ましくは10.5〜11.5の範囲に調
整されることである。pHが10未満の場合、バチルス属
細菌胞子の発芽が十分でなく、12を越えると無用にア
ルカリを消費するだけで効果の上昇は期待できない。
中や有機性廃水中の微生物の活動を制御できる時間であ
れば特に制限されないが、好ましくは1〜4時間の範囲
である。
またはα−アミラーゼで分解可能な糖質は1種であって
も2種以上の組み合わせであっても良い。アラニン、グ
ルコースまたはα−アミラーゼで分解可能な糖質(例え
ばデンプンが挙げられる。)はバチルス属細菌胞子の発
芽を促進する物質であり、別途用意した製品(化合物)
を用いても良いが、本発明で好ましいのはこれらの物質
の少なくとも1種を含む有機性廃水を用いることであ
る。
α−アミラーゼで分解可能な糖質を含む場合、好ましい
濃度は2〜50mg/m3−有機性廃水の範囲である。
れ、pHが6〜8の範囲に調整される。pHが8を越える
と、胞子の発芽が不十分なため適切でない。またpHが6
未満の場合には酸性領域に入っていくため汚泥の活性化
には好ましくない。
ルス属細菌胞子が発芽できる時間であれば特に制限され
ないが、好ましくは1〜4時間の範囲である。
ス属細菌胞子を効果的に活性化し、バチルス属細菌胞子
を栄養細胞に変換することができると共に、アルカリ処
理によって活性汚泥中の微生物の一部を可溶化すること
もできる。
係る有機性廃水の処理方法について説明する。
を実施するための活性汚泥処理装置の一例を示す説明図
である。
水ポンプ、3は廃水添加ポンプである。4は活性汚泥処
理を行う曝気槽であり、曝気槽内には図示しない曝気手
段を備えている。5は固液分手段の一例として採用され
る膜分離手段であり、本態様では液中膜を採用してい
る。液中膜としては、活性汚泥と処理水に分離できる膜
であれば特に限定されず、例えば精密ろ過膜(MF膜)、
限外ろ過膜(UF膜)等を使用できる。6は処理水ポンプ
であり、7は活性化槽である。
性汚泥処理装置において、曝気槽内の活性汚泥の一部を
抜き出しライン40を介して活性化槽7に抜き出す。
アルカリ処理される。アルカリ処理は水酸化ナトリウム
等のアルカリを添加することにより行い、pH10〜12
の範囲になるように添加されることが好ましく、より好
ましくは10.5〜11.5の範囲になるようにするこ
とである。pHが10未満の場合、バチルス属細菌胞子の
発芽が十分でなく、12を越えると無用にアルカリを消
費するため好ましくない。
性化させるために有用な方法であるが、一方、汚泥の可
溶化効果も有する。相当量可溶化された汚泥を曝気槽に
返送すれば活性化されたバチルス属細菌の有機物分解力
と相まって、汚泥発生をほぼ完全に抑制することも可能
である。
合、アルカリ処理温度が低いと十分に効果が得られな
い。そこでアルカリ処理を効果的に行うためにアルカリ
処理温度が35℃から40℃の範囲であることが好まし
い。
用いて、発芽促進物質を含む有機性廃水が添加され、一
定時間保持される。添加される有機性廃水の量はその廃
水中に含まれる発芽促進物質の量により変化させること
ができる。例えば有機物濃度の低い下水の場合は、活性
化槽に抜き出した活性汚泥量の1/2量程度で有効性を
発揮することができる。
場合や、活性化を促進したい場合には前述したアラニ
ン、グルコース、α−アミラーゼで分解可能な糖質等の
発芽促進物質を添加してもよい。
時間は、活性汚泥中や有機性廃水中の微生物の活動を制
御できる時間であれば特に制限されないが、好ましくは
1〜4時間の範囲である。
された汚泥は、塩酸等の酸によって中和処理がなされ、
pHが6〜8の範囲に調整される。pHが8を越えると、胞
子の発芽が不十分なため適切でない。またpHが6未満の
場合には酸性領域に入っていくため好ましくない。
ルス属細菌胞子が発芽できる時間であれば特に制限され
ないが、栄養細胞に転化した活性状態のバチルス属細菌
を直ちに廃水処理に活用することが望ましく、無意味に
長時間、中和領域に活性汚泥を保持することは避ける必
要がある。この点から中和領域に保持する時間は1〜4
時間が好ましい。
泥中のバチルス属細菌胞子は効果的に活性化されると共
に、アルカリ処理によって活性汚泥中の微生物の一部を
可溶化される。
1を介して曝気槽4に供給(返送)される。
い、処理後直ちに曝気槽に返送した場合、曝気槽汚泥の
ろ過性が悪化する。膜を長時間使用するためには汚泥の
ろ過性が高く維持されることが望ましく、その改善が必
要である。そのため本発明においては、活性化槽におい
てアルカリ処理した汚泥を曝気してから曝気槽に戻すこ
とが好ましい。
酸素下で好気的に処理される。この際、曝気槽内の活性
汚泥中の微生物の働きに加えて、活性化したバチルス属
細菌の産出する有益な酵素によって有機物分解が促進さ
れ、廃水中の処理対象となる有機物分解のみならず、ア
ルカリ処理によって可溶化した微生物由来の有機物も分
解し、発生汚泥量の低減化をもたらす。
で、処理水と汚泥に分離され、処理水は後処理工程に送
られる。
離手段を用いたが、沈殿槽のような重力沈降方式のもの
でもよく、固液分離できるものであれば特に限定されな
い。
泥のpHを調整するために、活性化槽に図示しないpH制御
手段を採用することもできる。
たが、複数段にした場合にも本発明を適用することがで
きることは勿論であり、その場合、活性化槽への汚泥の
抜き出しは、最終の曝気槽から行うことがバチルス属細
菌中の胞子割合が高いため好ましい。
明するが、本発明はかかる実施例によって限定されるも
のではない。
チルス属細菌の活性化について以下の通り検討した。
を3000rpm、10分間の遠心分離を行って汚泥を回
収した。
菌した下水100mlを入れ、さらに上記(1)の汚泥
を添加した。この汚泥を6サンプル調整し、1サンプル
については、pH7.3で未調整のまま、残りについては
それぞれpHを9,10,10.5,11,12に調整
し、25℃において1.5時間振とうした。
ニンを濃度が5ppm、10ppmとなるように添加した。
において、1.5時間振とうした。振とう終了後、菌数
を以下の方法により測定した。
ホモジナイズして分散させる。デンプンを含むニュート
リエントブロス寒天培地上で予め0.7%の生理食塩水
で希釈した分散汚泥を平板塗抹し、32℃にて48時間
培養して生育したコロニー数をカウントし、全菌数とし
た。バチルス属細菌の菌数はコロニーの形状(皺のある
乳白色の艶のないコロニー)から判定してカウントし、
コロニー数×希釈倍率で算出されたものをバチルス属細
菌数とした。
によって行った。即ち、サンプルを80℃の水槽に浴
し、10分間加熱したサンプルを全菌数と同様、寒天培
地上に塗抹し、生育したコロニーを計測し、同様に菌数
を算出し、胞子数とした。
菌数は低下する。これはアルカリ条件下では微生物はダ
メージを受け、アルカリ性が増加するにつれてその影響
が大きくなるためと考えられる。
する依存性は低い。活性汚泥中に存在するバチルス属細
菌は、アルカリに耐性を有する胞子の状態で存在してい
るためと考えられる。又、アルカリ処理時のpH増加につ
れてバチルス属細菌の栄養細胞数が増加しているが、pH
増加につれて他の微生物の活性が低下し、中和された
後、バチルス属細菌の胞子が発芽促進物質を利用できる
機会が増加し、発芽、栄養細胞化したためと考えられ
る。
細菌を活性化された栄養細胞の状態にする方法として、
活性汚泥のアルカリ処理時のpHを10以上、好ましくは
10.5以上にすることが好ましい。ただし、pHが11
以上では効果が顕著な差がなくなるため、経済性を考慮
すれば、必要以上にpHを高くする必要はない。この点か
ら、アルカリ処理時のpHは10.5〜11.5の範囲が
適当である。
り不活性化される一方、バチルス属細菌胞子は、その耐
性により何ら影響を受けることなく保持されている。た
だし、これらバチルス属細菌を活性化した栄養細胞にす
るためには、アルカリ状態では好ましくなく、発芽促進
物質と共に中性領域に保持する必要がある。
を行った場合のバチルス属細菌の状態を表2に示す。
泥100mlを入れ、水酸化ナトリウムでpHを10.5に調
整し、25℃において1.5時間振とうした。本サンプ
ルを3個調整した。
し、25℃において1.5時間振とうした。
整して、25℃において1.5時間振とうした。
菌数、胞子数を測定した。
菌胞子の発芽は十分でなく、バチルス属細菌中の栄養細
胞割合は16%に止まった。
栄養細胞の割合は63%まで増加し、これ以下のpHでも
同様の数値を示した。これにより中和時のpHは8以下が
適当である。中和時適正pHの下限値は酸性領域に入ると
バチルス属細菌にとって好ましくなく、pH6までが適当
と考えられる。
た。即ち、活性汚泥中のバチルス属細菌胞子を発芽さ
せ、栄養細胞に転換させる活性化槽7と、有機性廃水を
処理し活性汚泥と処理水を分離する機能を持つMF(精密
ろ過膜)5を浸漬した曝気槽4(活性汚泥保有量4.5
リットル)からなる処理装置により有機性廃水の処理を
行った。
pm、リン濃度16ppm 、窒素濃度49ppmの人
工下水を使用した。この人工下水を連続的に15(リッ
トル/日)供給した。曝気槽4は、25℃に保持される
と共にMF膜下部より空気を120(リットル/時間)供
給した。曝気槽4内における人工下水の滞留時間は7.
2時間であり、ポンプ6によってMF膜を通して処理水を
引き抜いた。
たる500mlの活性汚泥を活性化槽7に引き抜き、人工
下水250mlを加え、さらに水酸化ナトリウムを添加し
てpH11でアルカリ処理を1.5時間行った後、塩酸を
添加してpH8で中和処理を4時間行い、曝気槽4に返送
した。この際、活性化槽7の温度は25℃に保持し、槽
内均一化のために撹拌を行った。
しで25日間運転を行った。
ついて、MLSSを測定し、汚泥量の増減を把握した。
(T−N)を測定した。
により算出した。 余剰汚泥発生率(%)=(運転終了時の系内のMLSS総量
−運転開始時の系内のMLSS総量)×100/(運転期間中に
処理されたBOD総量)
了時のMLSSは10,010mg/lであり、余剰汚泥発生率
は9.6%であった。また処理水中のBODは3ppm
程度、全窒素は25ppm程度であった。
を用いて、活性化処理をしない点を除いては同一の条件
で、15日間運転を行った。
終了時のMLSSは15660mg/lであり、余剰汚泥発生率
は26.1%であった。また処理水中のBODは1pp
m程度、全窒素は17ppm程度であった。
することによって、汚泥発生量を著しく低減することが
できることがわかる。
した。汚泥は、実施例3で使用した曝気槽内汚泥を用
い、アルカリとして水酸化ナトリウムを用いた。
し、次式にて算出した。 汚泥の可溶化率=(アルカリ処理前のMLSS−アルカリ処
理後のMLSS)/(アルカリ処理前のMLSS)×100その
結果を図2に示す。
度が20℃の場合の可溶化率は9%、25℃の場合の可
溶化率は11%、30℃の場合の可溶化率は14%、4
0℃の場合の可溶化率は21%であった。
だし、活性化槽7においてアルカリ処理を行うとき、曝
気槽から引き抜く汚泥を曝気槽容量の1/20に相当す
る250mlに代えた。
運転終了まで、曝気槽汚泥についてMLSSを測定し、汚泥
量の増減を測定して、その把握を行った。
l、運転終了時のMLSSは10,753mg/lであり、汚泥発生
率は1.61%であった。処理水はBODは0.97pp
m程度、全窒素は5ppm程度であった。アルカリ処理
温度を40℃としたことにより、効果的に汚泥発生を抑
制することができることがわかる。
にして調べた。曝気槽より、汚泥を250ml採取し、
アルカリ処理を行い、10時間曝気を行った。
後、中和処理後、10時間曝気後の各時点でろ過性を測
定した。ろ過性は以下のようにして測定した。すなわ
ち、ひだ状に折ったろ紙(No.1)に汚泥を流し込む。5
分間に通過するろ液の量を測定し、ろ過性の数値とし
た。その結果を図3に示す。
アルカリ処理汚泥のろ過性を改善することができた。
ただし、活性化槽7においてアルカリ処理した汚泥は活
性化槽において10時間送気を行って曝気して、可溶化
した汚泥の有機物処理を促進させる運転を10日間行っ
た。
ついてMLSSを測定し、汚泥量の増減を測定した。
曝気槽汚泥のろ過性を測定して、その把握を行った。
だ状に折ったNo.1のろ紙を通し、1分間に通過するろ
過水の量を測定する方法で行った。
転終了時のMLSSは7767mg/lであり、汚泥発生率
は0.44%であった。処理水のBODは0.74pp
m、全窒素は12ppm程度であった。汚泥のろ過性は
6.4ml/5分であったものが、10.8ml/5分
まで改善した。
ラフ
ラフ
Claims (8)
- 【請求項1】活性汚泥をアルカリ処理した後、アラニ
ン、グルコース及びα−アミラーゼで分解可能な糖質の
うち少なくとも一つ以上の物質を添加し、更に中和処理
を行うことによって前記活性汚泥中のバチルス属細菌胞
子を栄養細胞に変換することを特徴とする微生物の活性
化方法。 - 【請求項2】アルカリ処理のpHが10〜12、中和処理
のpHが6〜8であることを特徴とする請求項1記載の微
生物の活性化方法。 - 【請求項3】活性汚泥のアルカリ処理温度が35℃から
40℃の範囲であることを特徴とする請求項1又は2記
載の微生物の活性化方法。 - 【請求項4】有機性廃水を活性汚泥が生息する曝気槽に
おいて処理する有機性廃水の処理方法において、該曝気
槽内の活性汚泥の一部を活性化槽に抜き出し、該活性化
槽でアルカリ処理した後、アラニン、グルコース及びα
−アミラーゼで分解可能な糖質のうち少なくとも一つ以
上の物質を添加し、更に中和処理を行うことによって前
記活性汚泥中のバチルス属細菌胞子を栄養細胞に変換
し、前記曝気槽に返送することを特徴とする有機性廃水
の処理方法。 - 【請求項5】アラニン、グルコース及びα−アミラーゼ
で分解可能な糖質のうち少なくとも一つ以上の物質を含
む有機性廃水を活性汚泥が生息する曝気槽において処理
する有機性廃水の処理方法において、該曝気槽内の活性
汚泥の一部を活性化槽に抜き出し、該活性化槽でアルカ
リ処理した後、前記有機性廃水を添加し、更に中和処理
を行うことによって前記活性汚泥中のバチルス属細菌胞
子を栄養細胞に変換し、前記曝気槽に返送することを特
徴とする有機性廃水の処理方法。 - 【請求項6】アルカリ処理のpHが10〜12、中和処理
のpHが6〜8であることを特徴とする請求項4又は5記
載の有機性廃水の処理方法。 - 【請求項7】活性汚泥のアルカリ処理温度が35℃から
40℃の範囲であることを特徴とする請求項4、5又は
6記載の有機性廃水の処理方法。 - 【請求項8】活性化槽においてアルカリ処理した汚泥を
曝気してから曝気槽に戻すことを特徴とする請求項4、
5、6又は7記載の有機性廃水の処理方法。
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