JP2003190993A

JP2003190993A - 汚泥の生物処理

Info

Publication number: JP2003190993A
Application number: JP2001396560A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Ogawa; 安正小川; Saburo Harada; 三郎原田; Susumu Watanabe; 晋渡辺
Original assignee: TOYO CLEAN KAGAKU KK
Current assignee: TOYO CLEAN KAGAKU KK
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-08

Abstract

(57)【要約】【課題】汚水処理施設で分離される汚泥を減量化する
生物処理方法において利用可能な汚泥減量化能を有する
各種バチルス属細菌を提供する。【解決手段】汚水処理施設で分離された汚泥に、汚泥
を唯一の栄養源として資化増殖し得るバチルス属細菌の
１種又は２種以上を添加して好気的条件下で４５〜７０
℃、好ましくは４５〜６５℃、さらに好ましくは５０〜
６０℃の温度に保持することにより汚泥の減量を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚泥の生物処理方
法に関し、詳しくは、各種汚水処理施設で分離された汚
泥をバチルス属細菌に分解資化させて減量化する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、下水、生活系排水又はし尿を含
む汚水は、微生物によるいわゆる生物処理法によって一
定の水質にまで浄化されて公共水域に放流される。生物
処理法は、好気性微生物を利用する活性汚泥法、散水濾
床法、回転円板法、接触曝気法と嫌気性微生物を利用す
る嫌気性消化法（メタン醗酵法）などに大別される。

【０００３】汚水処理施設としては、し尿のみを処理す
るし尿処理施設（或はし尿処理場）又は単独浄化槽、生
活雑排水（厨房、風呂、洗濯、洗面等の排水）と水洗し
尿とが混合した排水である生活系排水を処理する合併処
理浄化槽又は農業集落排水処理施設（農村集落住宅の生
活系排水処理場）並びに下水道法第１２条による除外施
設で予め処理して下水道法施行令第９条に定められた水
質基準に適合するように浄化された産業排水、雨水、生
活雑排水の混合排水である下水を処理する下水処理場な
どがある。これらの各汚水処理施設において汚水の浄化
に用いられている生物処理方法は、一般に、好気性微生
物による活性汚泥法、嫌気性微生物による嫌気性消化法
又は活性汚泥法と嫌気性消化法との併用法のいずれかで
ある。

【０００４】例えば、下水処理場においては、先ず下水
道経由で到達した下水が最初沈殿池に貯留され、ここで
下水中の不溶物を沈殿させて生汚泥と上層汚水とに分け
られ、生汚泥は最初沈殿池から分離されて廃棄処分され
る。一方、上層汚水は下水処理場の曝気槽に導かれて好
気的に処理され、次いで、これを下水処理場の最終沈殿
池に導いて静置し活性汚泥を沈殿させ、さらに、この活
性汚泥の一部を返送汚泥として曝気槽に返送することを
繰り返して好気的に下水を浄化し、最後に最終沈殿池の
上層処理液を河川に放流する。最終沈殿池における返送
汚泥の残余汚泥は余剰活性汚泥として分離される。分離
された余剰活性汚泥は、通常、廃棄処分されるが、消化
槽とよばれる密閉したタンクの中に流入せしめられて嫌
気性消化法によってさらに処理されることもある。消化
槽の処理により発生した沈殿物は、いわゆる消化汚泥と
呼ばれ、消化槽から引き抜かれて分離され、最終的に廃
棄処分される。

【０００５】生活系排水又はし尿を含む汚水の浄化処理
を行うその他の各種汚水処理施設でも、上記下水の場合
と同様にして、生汚泥、余剰活性汚泥又は消化汚泥が分
離される。これらの汚泥は泥状物であり、分離時は通常
９７〜９８％の水分を含み、加圧濃縮法、遠心濃縮法又
は無機系及び有機系凝集剤添加の静置沈降濃縮法等によ
って固形物濃度が２０〜３０％の脱水汚泥とした後、埋
め立て処理するか又は焼却することによって処分されて
いる。しかしながら、これらの脱水汚泥の埋め立て処理
は、投棄場所の設定やこの脱水汚泥の臭気等による公害
問題に難点があり、また、焼却処分はダイオキシン発生
の恐れがある上に過剰のコストを要し、いずれも大きな
問題となっている。そこで、これらの問題の解決策とし
て、好気的高温条件下で好熱細菌を繁殖させ、汚泥を分
解資化せしめて汚泥の減量化を図るという方法が提案又
は実施されている。

【０００６】すでに、欧州では汚泥の殺菌および減量化
を図るために、好気的高温下での好気性好熱菌による処
理システムが開発または利用されている（Morgan S.F.,
et al., “THE DEVELOPMENT OF AN AEROBIC THERMOPHIL
IC SLUDGE DIGESTION SYSTEMIN THE U.K.”, Treat Sew
age Sludge:Thermophilic Aerobic Dig Process Requir
Landfiling, Page 29〜38,1989等）。また、汚泥の好
気的高温処理法における好熱細菌について、その細菌の
少なくとも９５％は好熱細菌のバチルスステアロサー
モフィラス（Bacillus stearothermophilus）であると
の報告（B.Sonnleitner et al., “MICROBIAL FLORA ST
UDIES IN THERMOPHILIC AEROBIC TREATMENT”, Conserv
ation & Recycling, Vol. 18, Nos. 1/2, pp.303-313,
1985）がある。

【０００７】さらに、下水汚泥コンポストから分離した
好熱細菌の９菌株からなる６５℃の至適生育温度を有す
るバチルスステアロサーモフィラス（Bacillus stear
othermophilus）と２菌株からなる好熱菌のサーマス属
菌（Thermus sp.）との混合菌によって、都市下水汚泥
有機質分が著明に分解されたとの報告（Shigeru Kume,e
t al., “DIGESTION OF MUNICIPAL SEWAGE SLUDGE BY A
MIXTURE OF THERMOPHILIC BACILLI AND THEIR CULTURE
EXTRACT”, J.Gen. Appl. Microbiol., 36, 189-194,
1990）がある。

【０００８】また、有機性汚泥あるいは生物性汚泥の固
形分を可溶化し、生育至適温度として６０〜６５℃の好
熱細菌に属する新規微生物のバチルスステアロサーモ
フィラス（Bacillus stearothermophilus）SPT2-1［FER
M P-15395］（特開平9-234060号公報）が分離同定さ
れ、さらに、汚泥の生物的浄化処理において、７０℃の
温度のもとで汚泥中有機性固形物質の可溶化率を高める
ために、汚泥可溶化酵素のプロテアーゼを生成する上記
のバチルスステアロサーモフィラス（Bacillusstearo
thermophilus）SPT2-1株［FERM P-15395］を汚泥に添加
する可溶化方法（特開平9-253699号公報）が開示されて
いる。

【０００９】最近に至り灰−改良下水汚泥コンポスト
（ash-amended sludge compost）から分離した生育温度
５５℃の好熱菌に属するバチルスブレビス（Bacillus
brevis）、バチルスコアグランス（Bacillus coagul
ans）及びバチルスリケニフォルミス（Bacillus lich
eniformis）のそれぞれを、２％下水汚泥（乾燥物とし
て）、２．５％石灰フライアッシュ、５％おがくず、
０．５％イーストエキストラクトからなる改良汚泥
（pH７．３）に約１０^６CFU、約１０^７CFU及び約１０^８
CFU／ｇ（乾燥改良汚泥）の生菌密度で接種すると、菌
末接種改良汚泥に比してすみやかに汚泥有機物を分解し
たとの報告（M.Fang et al.,“DIGESTION ACTIVITY OF
THERMOPHILIC BACTERIA ISOLATED FROM ASH-AMENDED SE
WAGE SLUDGECOMPOST”, Water Air Soil Pollut., 126
(1/2), 1-12, 2001）がなされた。

【００１０】一方、下水又はし尿処理場で処理される汚
水中の有機物質浄化に対してバチルス属細菌が主役を演
じていることは既に報告（日本農芸化学会平成３年１
０月７日講演要旨集２８頁、及び、水環境学会誌第
１８巻第２号９７−１０８１９９５）されてい
る。しかしながら、これらのバチルス属細菌が汚泥を分
解資化して減量化するか否かについては何ら言及してい
ない。したがって、バチルスステアロサーモフィラス
（Bacillus stearothermophilus）以外に、汚泥を唯一
の栄養源として資化増殖し、汚泥を減量化する能力を有
するバチルス属細菌が存在するか否かについて全く不明
な状態であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】現在までに、汚泥を好
気的に高温処理して減量化することができることを明ら
かにされている好熱菌に属するバチルス属細菌は、バチ
ルスステアロサーモフィラス（Bacillus stearotherm
ophilus）並びにバチルスブレビス（Bacillusbrevi
s）、バチルスコアグランス（Bacillus coagulans）
及びバチルスリケニフォルミス（Bacillus lichenifo
rmis）のみである。しかしながら、上記のバチルスブ
レビス（Bacillus brevis）、バチルスコアグランス（B
acillus coagulans）及びバチルスリケニフォルミス
（Bacillus licheniformis）の生育温度は５５℃で比較
的低いので汚泥処理におけるエネルギーの消費は少ない
が、その生育にはイーストエキストラクト、おがくず
等が添加された改良汚泥を必要とし、汚泥のみを唯一の
栄養源とするものではないため、実用上の汚泥減量化に
は到底使用できるものではない。

【００１２】したがって、現在のところ実際の汚泥減量
化に利用可能なバチルス属細菌は、汚泥を唯一の栄養源
として資化増殖する好熱性細菌のバチルスステアロサ
ーモフィラス（Bacillus stearothermophilus）ただ１
種類だけである。そのため、２種以上のバチルス属細菌
を同時に使用して汚泥減量化の相加効果又は相乗効果等
を狙った利用が、また、汚泥減量化処理に際して処理す
べき汚泥の性状に合わせて最も適した汚泥減量化能を有
するバチルス属細菌を自由に選択することができない等
の問題があり、その応用性が極めて狭められ有用性に欠
けていた。そこで、汚泥を唯一の栄養源として資化増殖
して汚泥を減量化する能力を有する多くのバチルス属細
菌の出現が強く望まれていた。本発明の目的は、汚水処
理施設で分離される汚泥を減量化する生物処理方法にお
いて利用可能な汚泥減量化能を有する各種バチルス属細
菌を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、各種バチ
ルス属細菌について汚泥の減量化能をスクリーニングし
た結果、意外にも、好熱バチルス属細菌に属するバチル
スステアロサーモフィラス（Bacillus stearothermop
hilus）以外の好熱（生育温度，＞５５℃）、中温（生
育温度，３０〜５５℃）及び好冷（生育温度，≦３０
℃）バチルス属細菌の中に、汚泥を唯一の栄養源として
資化増殖して減量化し得る菌種が存在することを見出
し、本発明を完成するに至った。

【００１４】すなわち、本発明の一局面によれば、汚水
処理施設で分離された汚泥に、汚泥を唯一の栄養源とし
て資化増殖し得るバチルス属細菌の１種又は２種以上を
添加して４５〜７０℃の温度に保持することにより汚泥
を減量化することを特徴とする汚泥の生物処理方法が提
供される。この方法は、例えば、汚水処理施設に、攪拌
等による好気条件下で汚泥を減量化する汚泥減量化槽を
処理設備として特別に設け、該汚泥減量化槽に前記汚泥
を導入するとともに、汚泥を唯一の栄養源として資化増
殖して汚泥を減量化し得るバチルス属細菌の１種又は２
種以上を添加して、４５〜７０℃の温度で好気的に保持
することにより行える。本発明で使用するバチルス属細
菌は汚泥を唯一の栄養源として資化増殖できるので、イ
ーストエキストラクト、おがくず等の他の栄養源は添
加しなくてもよい。

【００１５】本発明の他の局面によれば、汚泥を唯一の
栄養源として資化増殖し得るバチルス属細菌の１種又は
２種以上を含有し、汚水処理施設で分離された汚泥に添
加して４５〜７０℃の温度に保持することにより汚泥の
減量化に用いることを特徴とする汚泥の生物処理用製剤
が提供される。このバチルス属細菌は、上記と同様に、
汚泥を唯一の栄養源として資化増殖して汚泥を減量化し
得るバチルス属細菌の１種又は２種以上であってよく、
また、その栄養細胞又は胞子の何れの形態であってもよ
い。この製剤を汚泥に添加することにより汚泥の減量化
に簡易に使用できる。例えば、この生物処理用製剤をそ
のまま汚泥減量化槽の汚泥に添加し、４５〜７０℃の温
度で好気的に保持することにより、汚泥を減量化するこ
とが可能となる。

【００１６】この汚泥減量化は、温度４５〜７０℃によ
る汚泥の加温が、汚泥中にすでに存在する汚泥減量化能
のない微生物の生存を阻止して、汚泥減量化能を有する
バチルス属細菌等の有益微生物の増殖を促すと同時に、
汚泥に添加された本発明のバチルス属細菌の栄養細胞又
は胞子の発芽を促して増菌させることに基因するものと
考えられる。

【００１７】かくして汚泥減量化槽において減量化処理
された汚泥には、汚泥減量化能を有する上述のごとき微
生物が多量に含まれているので、その少量を汚泥減量化
槽に種汚泥として残し、他はことごとく返送減量化汚泥
として生物的浄化処理施設に返送してもよい。かかる生
物的浄化処理施設としては、例えば、汚水処理施設内の
曝気槽又は消化槽が挙げられ、この場合、返送減量化汚
泥は汚水と共に生物的浄化処理に供せられる。次いで、
上記の汚泥減量化槽に新たな汚泥を投入し、さらに、こ
れに好熱、中温及び好冷バチルス属細菌の１種又は２種
以上の栄養細胞又は胞子あるいはこれらを含有する生物
処理用製剤を連続又は随時添加し、４５〜７０℃の温度
で好気的に保持することで、汚泥処理を継続することが
できる。

【００１８】上記汚泥減量化槽は常に最適な好気条件を
保つために、適度に曝気、攪拌又は振とうなどを行って
もよく、又はこれらを組み合わせてもよい。また、汚泥
減量化槽への供給は、回分式又は連続式の何れでもよい
が、通常は、汚泥を著しく減量化させるために、連続式
が用いられる。ともあれ、汚泥を著明に減量化するため
に、本発明の更に別の局面によれば、汚水処理施設で分
離された汚泥を汚泥減量化槽に導入し、汚泥を唯一の栄
養源として資化増殖し得るバチルス属細菌の１種又は２
種以上を連続または随時添加し、４５〜７０℃の温度に
て好気的に保持することによって汚泥を減量化処理する
とともに、減量化処理済み汚泥の一部を種汚泥として汚
泥減量化槽に留め、その他の減量化処理済み汚泥を返送
減量化汚泥として汚水と共に行う生物的浄化処理に供す
ることを特徴とする汚泥の生物処理方法が提供される。
かくして、汚泥減量化槽から減量化処理済み汚泥を返送
減量化汚泥として引き抜く間又は引き抜いた後に、汚泥
減量化槽に汚泥を供給することにより、汚泥の減量化処
理を継続的に実施できる。その結果、汚泥は減量化処理
に反復して供され、著明な汚泥減量化を達成できる。上
記バチルス属細菌の添加は、連続又は随時のいずれでも
よいが、通常は、汚泥を著しく減量化させるために、連
続して添加させるほうがよい。また、本発明の更に別の
局面によれば、上記本発明の方法を実施する装置とし
て、汚泥を好気条件下で４５〜７０℃の温度に保持する
汚泥減量化槽と、汚水処理施設で分離された汚泥を該汚
泥減量化槽に導入する導管と、該汚泥減量化槽で減量化
処理された汚泥の一部を返送汚泥として引き抜いて汚水
処理施設内の曝気槽又は消化槽などに導く導管と、汚泥
を唯一の栄養源として資化増殖し得るバチルス属細菌の
１種又は２種以上を該汚泥減量化槽に連続又は随時添加
する供給槽とを備えてなる汚泥の生物処理装置が提供さ
れる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明において、汚泥とは、生し
尿、水洗し尿、し尿と生活雑排水との混合排水及び下水
の他、食品工場、化学工場などの製造工程またはそれら
の排水工程から排出される排水等のいわゆる汚水を、好
気的微生物又は嫌気的微生物あるいはこれらの微生物の
併用によって処理する種々の汚水処理施設で発生する生
汚泥、余剰活性汚泥又は消化汚泥あるいはこれらの混合
物である通常汚泥と言われるものを意味する。例えば、
余剰活性汚泥は、通常、好気的な細菌、酵母、糸状菌、
原生動物、微細藻類などの多量の微生物と、内生呼吸を
起こして自己消化によって死滅した該微生物の遺骸と、
難分解性有機物等からなり、これらが凝集・付着し不定
型フロックを形成したものである。

【００２０】また、消化汚泥は、含有される微生物及び
その遺骸が嫌気的条件下で共生関係にある各種微生物菌
体とその残骸であるという点だけが余剰活性汚泥と異な
るだけで、他は余剰活性汚泥の場合と全く同様な要素か
らなる泥状の不定型フロックである。各種汚水処理施設
で分離される同様の汚泥に対しても本発明を適用し得る
ことは言うまでもない。

【００２１】本発明のバチルス属細菌は、実際の汚泥処
理において４５〜７０℃程度の温度のもとで、汚泥を唯
一の栄養源として資化増殖して汚泥を効率的に減量化す
るが、これらのバチルス属細菌は４５〜７０℃程度の温
度下のみならず３０℃の温度でも、汚泥を唯一の栄養源
として資化増殖して汚泥を減量化する能力を有する。

【００２２】このような能力を有するバチルス属細菌
は、例えば、種々の汚泥を４５〜７０℃程度の温度領域
で長時間継代培養して得られる培養液をスクリーニング
して菌を分離することによって得ることができる。スク
リーニングは、かかる培養液の適量を唯一の栄養源であ
る汚泥が懸濁含有せしめられてなる寒天平板表面の全面
に一様に塗沫接種し、４５〜７０℃程度の温度領域で培
養した後、寒天平板培地における汚泥溶解斑の形成を観
察する方法などにより行うことができる。さらに、菌の
分離は、この観察により明確な汚泥溶解斑の形成が確認
されたコロニーから白金耳で釣菌して常法に従って行
う。

【００２３】また、４５〜７０℃程度の温度のもとで、
汚泥を唯一の栄養源として資化増殖して汚泥を減量化す
ることができるバチルス属細菌の具体例としては、バチ
ルスブレビス（Bacillus brevis）、バチルスセリウ
ス（Bacillus cereus）、バチルスサークランス（Bac
illus circulans）、バチルスコアグランス（Bacillu
s coagulans）、バチルスファマス（Bacillus firmu
s）、バチルスリケニフォルミス（Bacillus lichenif
ormis）、バチルスマセランス（Bacillus maceran
s）、バチルスメガテリュウム（Bacillus megateriu
m）、バチルスミコイデス（Bacillus mycoides）、バ
チルスプミラス（Bacillus pumilus）、バチルスス
ファレリカス（Bacillus sphaericus）、バチルスサ
ブチリス（Bacillus subtilis）及びバチルスチュー
リンゲンシス（Bacillus thuringiensis）などが挙げら
れる。

【００２４】本発明によれば、汚泥を適当な汚泥減量化
槽に導入し、該汚泥減量化槽に上記バチルス属の１種又
は２種以上を添加して汚泥と混合するとともに、好気条
件のもとで４５〜７０℃、好ましくは４５〜６５℃、更
に好ましくは５０〜６０℃の温度に保持することにより
汚泥を減量化できる。汚泥減量化槽は、好気的条件を保
つために、必要に応じて、適度の曝気を行ってもよく、
また、攪拌、振とうなどを行ってもよく、又はこれらを
組み合わせてもよい。汚泥減量化槽としては、かかる条
件下で使用可能な醗酵槽などを用いることができる。

【００２５】汚泥減量化槽への上記バチルス属細菌の添
加量は、菌の種類や汚泥の有機性固形物質含有量及び他
の特性に応じて適宜選択できるが、通常、汚泥中の菌数
が１０^２〜１０^５ＣＦＵ／ｍｌ程度になるように添加す
ることが望ましい。汚泥の減量化処理時間は、通常、１
２〜７２時間、好ましくは２４〜４８時間である。

【００２６】このバチルス属細菌は、汚泥減量化槽の汚
泥に簡易に添加できるように予め製剤化しておくことが
でき、例えば、これらのバチルス属細菌の培養液を滅菌
生理食塩水等で希釈し、これを汚泥に添加量１％（Ｖ／
Ｖ）として移植した時に、汚泥におけるこの菌数が１０
^２〜１０^５ＣＦＵ／ｍｌ程度となるような濃度に製剤化
すると好都合である。また、この培養液におけるこれら
のバチルス属細菌を遠心重力分離、膜分離及び静置沈降
分離などの方法で濃縮処理して製剤化してもよく、また
凍結乾燥処理を施して製剤化してもよい。

【００２７】本発明の汚泥の減量化処理方法を実施する
際の汚泥減量化槽の温度条件は、４５〜７０℃の温度範
囲において、添加したこれらバチルス属細菌の生育至適
温度を選択して設定することが好ましいが、できる限り
低い温度で実施することが経済上好ましい。又、本発明
の処理方法を実施する際の汚泥のｐＨについても、添加
したこれらのバチルス属細菌の生育至適ｐＨを選択して
設定することが好ましいが、通常は中性付近に調整され
る。ｐＨ調整は、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム
などの塩基または塩酸、硫酸などの酸を適宜添加するこ
とにより行うことができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を実施例に基いて説明するが、
本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではな
い。

【００２９】実施例１（４０℃加温、５０℃加温及び６
０℃加温・振とう通気処理による無滅菌新鮮下水余剰汚
泥のVSS消去率）下水処理施設の最終沈殿池から採取した無滅菌新鮮下水
余剰汚泥１００ｍｌを予め滅菌しておいた９個の５００
ｍｌ三角フラスコに無菌的にそれぞれとる。この９個の
５００ｍｌ三角フラスコを三等分し、そのそれぞれを４
０℃、５０℃及び６０℃の温度で加温し、１２０ｒｐｍ
の速度で振とうして通気しつつこれらのそれぞれから１
日、２日及び３日毎に分析試料を採取し、それぞれの試
料の菌数と、いわゆる汚泥の不溶性有機性固形物質であ
る揮発性懸濁固形物質（Volatile Suspended Solids；
以下ＶＳＳと記す）の消去率（以下、ＶＳＳ消去率と記
す）を求めた。その結果を表１に示した。なお、菌数と
ＶＳＳ消去率は下記（１）及び（２）の方法で求めた。
また、ｐＨは電極式ｐＨメーターを用いて測定した。

【００３０】（１）菌数の測定菌数の測定は、普通寒天平板培地表面の全面に、滅菌生
理食塩水でカウント可能なコロニー数になるように希釈
された各被検液０．１ｍｌを一様に塗布した後、上記の
それぞれの処理温度と同じ温度でそれぞれ２４時間培養
して形成されたコロニー数を計測して希釈倍数を乗じ、
さらに、１０倍して被検液１ｍｌ当たりのコロニー数を
菌数（ＣＦＵ／ｍｌ）として求めた。

【００３１】（２）ＶＳＳ消去率の測定ＶＳＳの測定は下水道試験法（１９９７年版）によって
行った。すなわち、被検液５０ｍｌを遠心沈殿管にとっ
て遠心分離（１８５０×Ｇ、２０分）した後、上澄液を
捨て沈殿物に水を加えて５０ｍｌにする。ガラス棒を用
いてよくかき混ぜ、再び遠心分離した後、上澄液を捨て
る。ついで、予め６００±２５℃で強熱して、重量に関
して恒量とした耐熱性蒸発皿に遠心分離して得たこの沈
殿物のことごとくを水で洗い入れ、水浴上で蒸発乾固す
る。沈殿物がほとんど乾いてから耐熱性蒸発皿の外側に
付着した水をガーゼ等でぬぐい取り、１０５〜１１０℃
で２時間加熱乾燥した後、デシケーター中で放冷してこ
の耐熱性蒸発皿の全重量を測る。この全重量から耐熱性
蒸発皿自体の重量を減じて不溶性蒸発残留物量を求め
る。

【００３２】上記の全重量を測った耐熱性蒸発皿を電気
炉に入れ６００±２５℃で３０〜４０分間強熱し、デシ
ケーター中で放冷した後、その重量を測る。この重量か
ら耐熱性蒸発皿自体の重量を減じて灰分量を推定するこ
とができる強熱残留物量を求め、さらに、上記の不溶性
蒸発残留物量からこの強熱残留物量を減じて不溶性有機
性固形物質含有量の指標として用いる強熱減量を２０倍
してｍｇ／Ｌ単位で表示するＶＳＳ量を求めた。そし
て、ＶＳＳ消去率を次式により求めた。

【００３３】

【数１】

【００３４】さらに、汚泥減量化率とＶＳＳ消去率の違
いは、前者が何らかの手段による一定時間の汚泥減量化
処理によって惹起される汚泥の１０５〜１１０℃加熱乾
燥蒸発残留固形物質量減少の百分率を示すのに対して、
後者は同様な手段による一定時間の汚泥減量化処理によ
って惹起される汚泥の不溶性有機性固形物質量減少の百
分率を示すことである。したがって、汚泥減量化率及び
ＶＳＳ消去率は、共に汚泥減量化処理に伴う汚泥減量化
の程度を示す百分率であるので、以後汚泥の減量化を量
的に示す場合は、ＶＳＳ消去率を用いることとした。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１の結果から、４０℃加温・振とう通気
処理された汚泥の菌数は処理期間中ほとんど増加しない
が、ＶＳＳ消去率は僅かに増加し、ｐＨは著しく低下し
た。しかしながら、５０℃加温又は６０℃加温・振とう
通気処理された汚泥のｐＨ、ＶＳＳ消去率及び菌数は何
れも加温・振とう通気処理日数の延長に従って著しく増
加した。これは、４０℃加温・振とう通気処理汚泥と５
０℃加温又は６０℃加温・振とう通気処理汚泥では、こ
れらの汚泥のミクロフローラを構成する微生物の種類が
全く異なり、４０℃加温・振とう通気処理された汚泥の
ミクロフローラは４０℃の加温条件下で汚泥を唯一の栄
養源として生育することのできない微生物が主体である
のに対して、後者のそれは５０℃及び６０℃加温条件下
で汚泥を唯一の栄養源として生育することのできる微生
物が主体であることを示している。以上の結果から、汚
泥の減量化は、汚泥減量化槽の汚泥が好気条件下で少な
くとも４５℃の温度で加温されれば、著しく増加するこ
とが明らかとなった。

【００３７】実施例２（６０℃加温・振とう通気処理に
おける無滅菌新鮮下水余剰汚泥の汚泥減量化微生物）最終沈殿池から採取した無滅菌新鮮下水余剰汚泥１００
ｍｌを滅菌した５００ｍｌ三角フラスコに無菌的にと
り、これを６０℃の温度で加温し、１２０ｒｐｍの速度
で２日間振とう通気処理する。この２日間６０℃加温・
振とう通気処理汚泥及び無滅菌新鮮下水余剰汚泥である
無処理汚泥のそれぞれのｐＨ、ＶＳＳ（ＶＳＳ消去
率）、菌数を測定する。２日間６０℃加温・振とう通気
処理汚泥の菌数は、上記の菌数測定法に従って、普通寒
天平板培地表面の全面に該汚泥希釈液０.１ｍｌを一様
に塗布した後、培養温度を６０℃で２４時間培養して形
成されたコロニー数から６０℃コロニー形成菌数を求
め、一方、無処理汚泥の菌数は、普通寒天平板培地表面
の全面にその汚泥希釈液０.１ｍｌを一様に塗布し、培
養温度を３０℃又は６０℃でそれぞれ２４時間培養して
形成されたそれぞれのコロニー数から３０℃コロニー形
成菌数又は６０℃コロニー形成菌数を求めた。これらの
結果を表２に示した。

【００３８】

【表２】

【００３９】さらに、上記の無処理汚泥及び２日間６０
℃加温・振とう通気処理汚泥をそれぞれ滅菌生理食塩水
で希釈して得られる各希釈液の０．１ｍｌを、それぞれ
直径９ｃｍシャーレの普通寒天平板培地の全面に一様に
塗布する。次いで、この無処理汚泥の滅菌生理食塩水希
釈液の普通寒天平板培地をそれぞれ３０℃又は６０℃で
２日間培養するか、または、上記の２日間６０℃加温・
振とう通気処理汚泥の滅菌生理食塩水希釈液の普通寒天
平板培地を６０℃で２日間培養した時に、無処理汚泥の
３０℃コロニー形成菌及び６０℃コロニー形成菌並びに
６０℃加温・振とう通気処理汚泥の６０℃コロニー形成
菌のそれぞれのコロニー数が、２０〜４０個になるよう
に上記の無処理汚泥及び２日間６０℃加温・振とう通気
処理汚泥を滅菌生理食塩水で希釈調整する。

【００４０】かく希釈調整された無処理汚泥の滅菌生理
食塩水希釈液の０．１ｍｌが播種された普通寒天平板培
地を温度３０℃又は６０℃で２日間培養し、一方、かく
希釈調整された２日間６０℃加温・振とう通気処理汚泥
の滅菌生理食塩水希釈液の０．１ｍｌが播種された普通
寒天平板培地を温度６０℃で２日間培養して形成された
各平板培地の全コロニーから、それぞれ白金耳で個々別
々に釣菌する。さらに、この釣菌した個々のコロニーか
らの分離菌をそれぞれ普通寒天平板培地上にジグザグな
植菌線を描いて、それぞれの所定の温度で２４時間培養
して形成する独立コロニーから単コロニー分離を行って
分離したそれぞれの菌を個々別々に各普通寒天スラント
培地に移植する。

【００４１】この各普通寒天スラント培地は、それぞれ
の菌の各対応培養温度でそれぞれ２４時間培養して増殖
させる。これらの各普通寒天スラント培地の増殖菌につ
いて、光学顕微鏡による形態観察、ハッカー（Hucker）
の変法によるグラム染色、カタラーゼ試験及び胞子形成
の確認を行った。胞子形成については、それぞれの普通
寒天スラント培地における各増殖菌の一白金耳をそれぞ
れのゴードンとスミス（Gordon and Smith）の胞子形成
培地である土壌浸出液寒天スラント培地に移植し、各増
殖菌の分離時の各対応培養温度でそれぞれ７日間培養し
た各培養菌体をウイルツ（Wirtz）変法の胞子染色で染
色し、光学顕微鏡で検鏡して胞子形成の有無を判定し
た。

【００４２】なお、菌が桿菌、グラム染色が陽性、カタ
ラーゼ試験でカタラーゼ陽性であり、且つ胞子形成する
細菌はバチルス属に分類される。上記の結果を表３に示
した。

【００４３】

【表３】

【００４４】表２は、無滅菌新鮮下水余剰汚泥である無
処理汚泥には３０℃で生存できる細菌が２.２×１０^６
ＣＦＵ／ｍｌ存在するが、温度６０℃で生存し得る細菌
は８．０×１０^２ＣＦＵ／ｍｌ存在しているに過ぎない
ことを示している。しかしながら、この汚泥を２日間６
０℃加温・振とう通気処理すると温度６０℃で生存し得
る上記の細菌は増殖して１.０×１０^６ＣＦＵ／ｍｌと
なるとともに、ｐＨが上昇し、ＶＳＳ消去率は４３．１
％になる。これは、上記の温度６０℃で生存し得る無滅
菌新鮮下水余剰汚泥の細菌が６０℃加温・振とう通気処
理のもとで、無滅菌新鮮下水余剰汚泥のＶＳＳを分解消
費して増殖したことを意味する。

【００４５】また、表３によれば、上記の無滅菌新鮮下
水余剰汚泥に存在する温度３０℃で生存できる細菌の内
訳は、グラム陰性菌が７３．１％、カタラーゼ陰性であ
るグラム陽性桿菌が３．８％、バチルス属細菌が２３．
１％であり、一方、温度６０℃で生存し得る細菌の内訳
はグラム陰性菌が７０．８％、カタラーゼ陰性であるグ
ラム陽性桿菌が１２．５％、バチルス属細菌が１６．７
％である。しかしながら、上記の無滅菌新鮮下水余剰汚
泥を２日間６０℃加温・振とう通気処理すると、この無
滅菌新鮮下水余剰汚泥に存在する温度６０℃で生存し得
る細菌がＶＳＳを分解消費して増殖する。さらに、その
細菌の内訳はグラム陰性菌が５２．６％、カタラーゼ陰
性であるグラム陽性桿菌が５．３％、バチルス属細菌が
４２．１％であり、特にバチルス属細菌における内訳百
分率の増加が顕著である。これは、６０℃のような比較
的高い温度のもとでの好気的無滅菌新鮮下水余剰汚泥の
減量化処理において、無滅菌新鮮下水余剰汚泥に常在す
る上記のようなバチルス属細菌が汚泥減量化に対して極
めて重要な役割を演じていることを物語っている。

【００４６】実施例３（微生物保存機関のバチルス属細
菌における汚泥減量化能）実施例１および実施例２の結果から、温度４５〜７０℃
のもとで好気的に１２〜７２時間処理する汚泥の減量化
に際して、汚泥に常在するバチルス属細菌が極めて重要
な役割を演じていることが明らかになった。そこで、微
生物保存機関である財団法人醗酵研究所（ＩＦＯ）に保
存されている各種バチルス属細菌を滅菌下水余剰汚泥に
移植し、種々の温度のもとでの振とう通気処理を３日行
って、これらのバチルス属細菌における汚泥減量化能に
ついて検討した。

【００４７】各５００ｍｌ三角フラスコの滅菌普通ブイ
ヨン培養液１００ｍｌに、普通寒天スラント培地に培養
した表４記載の各種バチルス属細菌の各１白金耳をそれ
ぞれ接種し、４０℃の培養温度で１６時間振とう培養
（１２０ｒｐｍ）する。これら各菌種の培養液１ｍｌず
つを別に用意した各５００ｍｌ三角フラスコの滅菌普通
ブイヨン培養液１００ｍｌにそれぞれ移植して、４０℃
の培養温度で４時間振とう培養する。そのそれぞれの培
養液を滅菌生理食塩水で希釈してそれぞれの菌数が１〜
９×１０^５ＣＦＵ／ｍｌになるように調整して、各菌種
の滅菌生理食塩水希釈前培養液を得る。次いで、各５０
０ｍｌ三角フラスコの滅菌下水余剰汚泥（ＶＳＳ，約
６,０００ｍｇ/Ｌ）１００ｍｌに、上記の各菌の滅菌生
理食塩水希釈前培養液１ｍｌをそれぞれ移植し、これら
をそれぞれ３０℃、４０℃、５０℃及び６０℃の培養温
度で３日間振とう培養する。対照液は滅菌生理食塩水希
釈前培養液に換えて滅菌生理食塩水を用いて上記と同様
の操作を行う。上記の滅菌下水余剰汚泥における上記各
種バチルス属細菌の培養前後の菌数及びＶＳＳ消去率を
求める。これらの結果を表４に示した。

【００４８】

【表４】

【００４９】表４の結果によれば、滅菌下水余剰汚泥の
みを栄養源とする培養液において、意外にもバチルス
セリウス（Bacillus cereus）IFO 15305、バチルスサ
ークランス（Bacillus circulans）IFO 3329、バチルス
ファマス（Bacillus firmus）IFO 15306、バチルス
メガテリュウム（Bacillus megaterium）IFO 15308及び
バチルスチューリンゲンシス（Bacillus thuringiens
is）IFO 13866は、培養温度５０℃でも良好に増殖する
５０℃生育バチルス属細菌であり、その菌数は約１０^７
〜１０^８ＣＦＵ／ｍｌ程度である。また、バチルスブ
レビス（Bacillus brevis）IFO 15304、バチルスコア
グランス（Bacillus coagulans）IFO 12583、バチルス
リケニフォルミス（Bacillus licheniformis）IFO 12
200、バチルスマセランス（Bacillus macerans）IFO
15041、バチルスミコイデス（Bacillus mycoides）IF
O 3039、バチルスプミラス（Bacillus pumilus）IFO
3028、バチルススファレリカス（Bacillus sphaericu
s）IFO 3526及びバチルスサブチリス（Bacillus subtil
is）IFO 3013は、培養温度６０℃で良好に増殖する６０
℃生育バチルス属細菌であり、その菌数は約１０^７〜１
０^８ＣＦＵ／ｍｌ程度である。

【００５０】さらに、上記の滅菌下水余剰汚泥のみを培
養液とする培養温度３０℃、４０℃、５０℃又は６０℃
振とう（１２０ｒｐｍ）培養において、驚くべきことに
上記のバチルス属細菌は約３０〜５０％のＶＳＳ消去率
を示し、特に、培養温度４０℃、５０℃及び６０℃のＶ
ＳＳ消去率は培養温度３０℃のそれに比して高値を示
す。これらの結果から、汚泥を高温（６０〜６５℃）の
もとで減量化する能力は好熱バチルス属細菌に属するバ
チルスステアロサーモフィラス（Bacillus stearothe
rmophilus）のみの特有の性質ではなく、他の好熱、中
温及び好冷バチルス属細菌ではバチルスステアロサー
モフィラス（Bacillus stearothermophilus）よりも広
い温度範囲の３０〜６０℃のもとで好気的に汚泥減量化
する能力を本質的に有するという驚くべき事実を見い出
した。この上記好熱、中温及び好冷バチルス属細菌にお
ける培養温度３０℃でも汚泥を唯一の栄養源として資化
増殖して汚泥を減量化する能力はバチルスステアロサ
ーモフィラス（Bacillus stearothermophilus）にはな
い特異なものである。

【００５１】実施例４（６０℃加温・振とう通気処理さ
れる、６０℃生育バチルス属細菌添加の無滅菌新鮮下水
余剰汚泥における汚泥減量化）５００ｍｌ三角フラスコの滅菌普通ブイヨン培養液１０
０ｍｌに、普通寒天スラント培地に培養したバチルス
マセランス（Bacillus macerans）IFO 15041１白金耳を
接種し、培養温度６０℃で１６時間振とう培養（１２０
ｒｐｍ）する。この培養液を滅菌生理食塩水で希釈し
て、菌数が１．０×１０^６ＣＦＵ／ｍｌになるように調
整して滅菌生理食塩水希釈前培養液を得る。次いで、各
４個の５００ｍｌ三角フラスコの無滅菌新鮮下水余剰汚
泥（ＶＳＳ，８，８００ｍｇ/Ｌ）１００ｍｌに、この
滅菌生理食塩水希釈前培養液１ｍｌずつをそれぞれ添加
する。さらに、これらの各バチルスマセランス（Baci
llus macerans）IFO 15041添加の各無滅菌新鮮下水余剰
汚泥及び対照無滅菌新鮮下水余剰汚泥をそれぞれ０時
間、１２時間、２４時間及び４８時間の６０℃加温・振
とう通気処理し、これら各処理時間におけるｐＨ、菌数
及びＶＳＳ消去率を求める。なお、対照無滅菌新鮮下水
余剰汚泥は滅菌生理食塩水希釈前培養液に換えて滅菌生
理食塩水を用いる以外は、上記と同様の操作を行う。こ
れらの結果を表５に示した。

【００５２】

【表５】

【００５３】さらに、上記と異なった汚水処理施設の無
滅菌新鮮下水余剰汚泥（ＶＳＳ，６，２００ｍｇ/Ｌ）
に、上記と全く同様にしてバチルスサブチリス（Baci
llussubtilis）IFO 3013を添加し、０時間、１２時間、
２４時間及び４８時間の６０℃加温・振とう通気処理
し、そのそれぞれの時間におけるｐＨ、菌数及びＶＳＳ
消去率を求める。また、対照無滅菌新鮮下水余剰汚泥に
ついても上記と全く同様である。その結果を表６に示し
た。

【００５４】

【表６】

【００５５】表５及び表６は、それぞれ１２時間、２４
時間又は４８時間の６０℃加温・振とう通気処理された
上記各菌種添加の各無滅菌新鮮下水余剰汚泥におけるそ
れぞれの処理時間のｐＨ、菌数及びＶＳＳ消去率が、対
照無滅菌新鮮下水余剰汚泥のその対応処理時間における
ｐＨ、菌数及びＶＳＳ消去率に比し、何れも高値である
ことを示している。これは無滅菌新鮮下水余剰汚泥へ添
加されたそれぞれの上記菌種がそれぞれ著明に増殖する
ことに相まって、汚泥減量化がさらに進行することを意
味している。

【００５６】表４記載のバチルスマセランス（Bacill
us macerans）IFO 15041及びバチルスサブチリス（Ba
cillus subtilis）IFO 3013以外の他のバチルス属細菌
についても、表５及び表６におけると同様な試験を行っ
たが、何れもほぼ同様な結果が得られている。

【００５７】実施例５（５０℃加温・振とう通気処理さ
れる、５０℃生育バチルス属細菌添加の無滅菌新鮮下水
余剰汚泥における汚泥減量化）表４における生育最高温度が５０℃である５種類の５０
℃生育バチルス属細菌のうちのバチルスセリウス（Ba
cillus cereus）IFO 15305及びバチルスチューリンゲ
ンシス（Bacillus thuringiensis）IFO 13866のそれぞ
れを、無滅菌新鮮下水余剰汚泥に添加して５０℃加温・
振とう通気処理する時の汚泥減量化について検討する。
すなわち、表５及び表６におけると同様に調整した上記
各菌種のそれぞれの滅菌生理食塩水希釈前培養液がそれ
ぞれ添加された各５００ｍｌ三角フラスコの無滅菌新鮮
下水余剰汚泥（ＶＳＳ，６，５００ｍｇ/Ｌ）１００ｍ
ｌをそれぞれ０時間、１２時間、２４時間及び４８時間
の５０℃加温・振とう通気処理する。この各処理時間に
おけるそれぞれのｐＨ、菌数及びＶＳＳ消去率を求め
る。

【００５８】なお、無滅菌新鮮下水余剰汚泥に、上記の
滅菌生理食塩水希釈前培養液の代わりに滅菌生理食塩水
を加えて、対照無滅菌新鮮下水余剰汚泥とする。これら
の結果を表７に示した。

【００５９】

【表７】

【００６０】１２時間、２４時間及び４８時間の５０℃
加温・振とう通気処理が行われたバチルスセリウス
（Bacillus cereus）IFO 15305又はバチルスチューリ
ンゲンシス（Bacillus thuringiensis）IFO 13866添加
の各無滅菌新鮮下水余剰汚泥におけるそれぞれのＶＳＳ
消去率は、何れも対照無滅菌新鮮下水余剰汚泥のそれに
比して高値を示した。したがって、これら２菌種も他の
バチルス属細菌と同様に適宜選択して汚泥の減量化処理
に利用できる。また、表4における生育最高温度が５０
℃である他の３種類の５０℃生育バチルス属細菌につい
ても同様な試験成績が得られている。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、好熱菌、中温菌及び好
冷菌に属する通常のバチルス属細菌で、汚泥を唯一の栄
養源として資化増殖し得るものが存在することがわかっ
た。したがって、これらバチルス属細菌の１種又は２種
以上を汚泥に添加し、それぞれの菌種の最適生育温度で
資化増殖せしめることにより、汚泥を相当に減量化でき
る。また、各種バチルス属細菌の栄養細胞又は胞子を含
む製剤を調製すれば、これを汚水処理施設で分離される
汚泥に添加して減量化に利用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺晋静岡県田方郡韮山町南条1633−１Ｆターム(参考） 4B029 AA02 BB02 CC01 DA01 DB19 DF01 4B065 AA15X AA17X AA19X AA20X BA23 BB04 BC03 BC18 CA55 4D028 BD00 BD11 4D059 AA04 AA05 AA23 BA03 BA22 BA56 CA28 EB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】汚水処理施設で分離された汚泥に、汚泥
を唯一の栄養源として資化増殖し得るバチルス属細菌の
１種又は２種以上を添加して４５〜７０℃の温度に保持
することにより汚泥を減量化することを特徴とする汚泥
の生物処理方法。
【請求項２】汚泥を唯一の栄養源として資化増殖し得
るバチルス属細菌が、バチルスブレビス（Bacillus b
revis）、バチルスセリウス（Bacillus cereus）、バ
チルスサークランス（Bacillus circulans）、バチル
スコアグランス（Bacillus coagulans）、バチルス
ファマス（Bacillus firmus）、バチルスリケニフォ
ルミス（Bacillus licheniformis）、バチルスマセラ
ンス（Bacillus macerans）、バチルスメガテリュウ
ム（Bacillus megaterium）、バチルスミコイデス（B
acillus mycoides）、バチルスプミラス（Bacillus p
umilus）、バチルススファレリカス（Bacillus sphae
ricus）、バチルスサブチリス（Bacillus subtilis）
及びバチルスチューリンゲンシス（Bacillus thuring
iensis）よりなる群から選ばれたものである請求項１に
記載の方法。
【請求項３】汚泥を唯一の栄養源として資化増殖し得
るバチルス属細菌の１種又は２種以上を含有し、汚水処
理施設で分離された汚泥に添加して４５〜７０℃の温度
に保持することにより汚泥の減量化に用いることを特徴
とする汚泥の生物処理用製剤。
【請求項４】汚水処理施設で分離された汚泥を汚泥減
量化槽に導入し、汚泥を唯一の栄養源として資化増殖し
得るバチルス属細菌の１種又は２種以上を連続または随
時添加し、４５〜７０℃の温度にて好気的に保持するこ
とによって汚泥を減量化処理するとともに、減量化処理
済み汚泥の一部を種汚泥として汚泥減量化槽に留め、そ
の他の減量化処理済み汚泥を返送減量化汚泥として汚水
と共に行う生物的浄化処理に供することを特徴とする汚
泥の生物処理方法。
【請求項５】汚泥を好気条件下で４５〜７０℃の温度
に保持する汚泥減量化槽と、汚水処理施設で分離された
汚泥を該汚泥減量化槽に導入する導管と、該汚泥減量化
槽で減量化処理された汚泥の一部を返送減量化汚泥とし
て引き抜く導管と、汚泥を唯一の栄養源として資化増殖
し得るバチルス属細菌の１種又は２種以上を該汚泥減量
化槽に連続又は随時添加する供給槽とを備えてなる汚泥
の生物処理装置。