JP2003274929A - 着色成分を含む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】 下排水中の着色成分やダイオキシンやＣＯＤ
成分等の難分解性物質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】 本発明に係る着色成分を含む難分解性物
質を分解する微生物は、クラドスポリウム・クラドスポ
リオイデス（Cladosporium cladosporioides）ＤＤ６１
８株（ＦＥＲＭ P−１８７９１）からなることを特徴
とする。このＤＤ６１８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着色成分を含む
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・ＣＯＤ成分・ダイオキシン類などの難分
解性物質を分解処理する新規な微生物及びこの微生物を
用いて着色成分を含む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いて排
出される下水を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。また、
このような着色成分以外に、下排水中に含まれるダイオ
キシンや環境ホルモン等の分解処理も緊急性を要し、こ
れらの難分解性物質を分解処理する効果的方法の開発が
課題となってきている。

【０００８】従来、これらの難分解性物質の低減化に
は、ＢＯＤ、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１６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１６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、下排水中の難分解性物質、例
えば着色成分・ダイオキシン・環境ホルモン・ＣＯＤ成
分など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】第１の発明は、クラドス
ポリウム・クラドスポリオイデス（Cladosporium clado
sporioides）ＤＤ６１８株（ＦＥＲＭ P−１８７９
１）からなることを特徴とする着色成分を含む難分解性
物質を分解する微生物である。

【００１７】第2の発明は、クラドスポリウム・クラド
スポリオイデス（Cladosporiumcladosporioides）ＤＤ
６１８株（ＦＥＲＭ Ｐ−１８７９１）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着色成分
を含む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】第３の発明は、下排水を沈澱処理して固形
分を除去し、この下排水を生物処理して有機物を分解
し、この下排水を前記反応槽に導入して残留する着色成
分を含む難分解性物質を分解する下排水処理方法であ
る。

【００１９】第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下排水処理方法である。

【００２０】第５の発明は、窒素源として硫酸アンモニ
ウム及び／又は硝酸アンモニウムを前記反応槽に投入す
る下排水処理方法である。

【００２１】第６の発明は、培地を置換しながらＤＤ６
１８株を反復培養する下排水処理方法である。

【００２２】第７の発明は、ＤＤ６１８株を固定化担体
に固定化して前記反応槽に投入する下排水処理方法であ
る。

【００２３】第８の発明は、前記固定化担体として微小
孔を有するポリウレタンフォームを使用する下排水処理
方法である。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明者等は、下排水に含まれる
難分解性物質、特にその中でも難分解性の高い着色成分
に着目して、そ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。着色成分が分解できれば、ダ
イオキシン・環境ホルモン・ＣＯＤ成分のような他の難
分解性物質を分解する作用も当然高いと考えられる。

【００２５】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特定の微生物によって分
解される事例が報告されている。例えば、アゾ系色素、
フタロシアニン系色素、トリフェニルメタン系色素、ポ
リウレタン、ポリエステル、1,1,1−トリクロロ−2,2−
ビス（ｐ−クロロフェニル）エタン、ダイオキシン、2,
4,6−トリニトロトルエンなどが報告されている。

【００２６】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。

【００２７】本発明者等は、以後この屎尿脱色菌をＤＤ
６１８株と称する。まず、このＤＤ６１８株を麦芽エキ
ス寒天培地上で増殖させて、ＤＤ６１８株が菌類の中で
も糸状菌であることを確認した。

【００２８】次に、このＤＤ６１８株の属と種を決定す
るために、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徴が明らかになった。 （１）分生子柄が分岐せず、隔壁部でふくれていない。 （２）分生子は出芽型分生子で、樹枝状に連なり楕円形
である。 （３）胞子は射出胞子で、古い胞子には隔壁が見られ
る。 （４）集落は暗緑色で、波のようにしわを作って広が
る。

【００２９】以上の結果、ＤＤ６１８株はクラドスポリ
ウム属（Cladosporium）に属する糸状菌の一種であるこ
とが確認され、更に種の同定を行なった結果、クラドス
ポリウム・クラドスポリオイデス（Cladosporium clado
sporioides）であることが分った。

【００３０】これまでクラドスポ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クラドスポリウム・ク
ラドスポリオイデス（Cladosporium cladosporioides）
ＤＤ６１８株の発見と、この屎尿脱色作用を利用して、
下排水中の着色成分を含む難分解性物質を分解処理する
下排水処理方法の提案である。

【００３１】本発明に係るクラドスポリウム・クラドス
ポリオイデス（Cladosporium cladosporioides）ＤＤ６
１８株は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄
託センターにＦＥＲＭ Ｐ−１８７９１として既に寄託
されている。従って、この菌株は独立行政法人産業技術
総合研究所特許生物寄託センターから所定の手続に従っ
て入手することができる。

【００３２】本発明に係るＤＤ６１８株は屎尿を脱色す
る作用を有している。屎尿の色は胆汁色素の色であるか
ら、ＤＤ６１８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
分解性色素から構成され、ＤＤ６１８株がこのような難
分解性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。

【００３３】ＤＤ６１８株の培養は比較的容易であり、
培養温度については２０〜４０℃の広範囲で培養可能で
あるが、屎尿の脱色効率は２７℃近傍の培養温度で最大
になる。また、ＤＤ６１８株は広範囲のｐＨ領域で培養
可能であるが、屎尿の脱色効率については初発ｐＨが約
５．７のときに最大になる。

【００３４】ＤＤ６１８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。特に、グルコース濃度が約３．０
ｇ／Ｌ近傍で屎尿の脱色効率が最大になる。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や硝酸アンモニウムが好適であ
る。特に、硫酸アンモニウム濃度が約０．４ｇ／Ｌ近傍
で屎尿の脱色効率が最大になることが分かった。

【００３５】ＤＤ６１８株が難分解性物質を吸着してい
るのか、分解しているのかについて鋭意検討した結果、
難分解性物質を菌体表面に吸着するだけでなく、吸着物
質を菌体内で分解していることが分かった。つまり、Ｄ
Ｄ６１８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。

【００３６】屎尿を添加した液体培地でＤＤ６１８株を
培養し、定期的に培地を新しいものと置換しても脱色効
率はほぼ一定に保持される事が分かり、ＤＤ６１８株の
菌体は繰り返して利用することが可能であり、耐久性の
高い菌体であるといえる。

【００３７】ＤＤ６１８株を液体培地中で浮遊させて培
養するだけでなく、固定化担体に固定して培養すれば脱
色効率が向上することが分かった。即ち、担体の一種で
あるポリウレタンフォームを液体培地に投入して培養し
たところ、培地を定期的に置換しても脱色能力は低下せ
ず、脱色時間は浮遊培養時よりも短縮することが分かっ
た。

【００３８】ＤＤ６１８株を連続培養して屎尿含有液体
培地を連続的に供給する場合の脱色試験を行なった。液
体培地の供給速度にも依存するが、適切な供給速度を保
持することによりフラスコを用いた置換培養の場合より
も屎尿の脱色速度は速くなることが分かった。従って、
ＤＤ６１８株を用いて実際の屎尿処理プロセスにおいて
連続的に脱色処理できる事が示され、ＤＤ６１８株が難
分解性物質を含有した下排水の浄化処理に有効であるこ
とが分かった。

【００３９】

【実施例】以下に、本発明に係る着色成分を含む難分解
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
法の実施例を詳細に説明する。

【００４０】[実施例１：ＤＤ６１８株の選別と同定]屎
尿を含有した液体培地は次のように調製された。生物膜
で処理された屎尿サンプルに、グルコースを５．０ｇ／
Ｌ、硫酸アンモニウムを０．６ｇ／Ｌの濃度になるよう
に溶解させ、塩酸でｐＨを７．０に調整して液体培地を
調製した。この液体培地の４００ｎｍの吸光度Ａ₄₀₀は
０．７であった。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。こ
こで、Ｌはリットルを表している。

【００４１】ＤＤ６１８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１１５
ｒｐｍ、３０℃で１０日間継続して振とう培養した。増
殖が認められたサンプルを逐次継代培養し、最も吸光度
が低くなった菌サンプルをＤＤ６１８株として分離し
た。

【００４２】ＤＤ６１８株の保存のための斜面培地に
は、前記液体培地に１５ｇ／Ｌの寒天を加えた寒天培地
を使用し、胞子接種のための斜面培地には、ポテトデキ
ストロース寒天培地（ＰＤＡ培地）又は麦芽寒天培地
（ＭＥＡ培地）を使用した。

【００４３】ＤＤ６１８株の培養には、液体培地１００
ｍＬを含む５００ｍＬの三角フラスコを用い、滅菌水３
ｍＬを加えて胞子を遊離させた胞子懸濁液３ｍＬを斜面
培地に接種して行った。この三角フラスコを往復振とう
培養器により１１５ｒｐｍ、３０℃で培養した。

【００４４】ＤＤ６１８株の脱色特性を分析するため、
以後の試験では、単離されたＤＤ６１８株を１００ｍＬ
の液体培地を含む５００ｍＬ容の三角フラスコで培養し
た。この培養液を注射器の先に濾過膜（ＧＡ５５、東洋
濾紙株式会社）をセットして濾過し、吸光度Ａ₄₀₀の減
少により脱色効率を測定した。ｐＨ測定はｐＨメーター
（ＭＰ２２０、Metller toledo）を用いて行なわれ
た。

【００４５】[実施例２：微生物の分離条件での脱色試
験]ＤＤ６１８株の最適培養条件を求める前に、一般に
用いられる培養条件でＤＤ６１８株を培養することにし
た。培養条件はグルコース濃度５．０ｇ／Ｌ、硫酸アン
モニウム濃度０．６ｇ／Ｌ、ｐＨ７．０、培養温度３０
℃に設定し、１１５ｒｐｍで振とう培養した。

【００４６】図１は微生物の分離条件でのｐＨと脱色の
経時変化を表すグラフである。培養開始から０日、１
日、２日、３日、４日、５日の各時点で培養液の吸光度
Ａ₄₀₀とｐＨを測定した。吸光度Ａ₄₀₀が小さくなるほど
色度が小さくなり、即ち透明度が高くなることを意味し
ている。従って、本明細書における試験データは着色の
度合いを吸光度Ａ₄₀₀の測定値で評価することとする。

【００４７】図中、●は色度を与え、□はｐＨを表して
いる。９６時間（４日間）の経過時点で７２％の脱色が
認められ、同時にｐＨは２．６にまで低下し、培養液の
酸度が高くなっていることが分かる。従って、適当に設
定された培養条件でありながら、ＤＤ６１８株の培養に
より、脱色が確実に生起していることが確認された。

【００４８】[実施例３：最適培養温度の導出]ＤＤ６１
８株の最適培養温度を調べるために、培養温度を２０〜
４０℃の範囲に変化させて培養を行った。他の培養条件
は、前述した適当条件であるグルコース濃度５．０ｇ／
Ｌ、硫酸アンモニウム濃度０．６ｇ／Ｌ、ｐＨ７．０に
設定され、１１５ｒｐｍで振とう培養した。

【００４９】図２は脱色に対する温度の影響を表すグラ
フである。培養温度は２０℃、２４℃、２７℃、３０
℃、３３℃、３７℃、４０℃の７段階に設定された。●
は４８時間後の吸光度Ａ₄₀₀を示し、□は７２時間後の
吸光度Ａ₄₀₀を示している。

【００５０】図２から分かるように、７２時間後の色度
は４８時間後の色度より小さくなり、両グラフにおいて
色度は２７℃で極小を示している。従って、最適培養温
度は２７℃であることが実証された。培養温度が３７℃
を超えると、４８時間後と７２時間後の色度はほとんど
変化無く、４８時間で色度が飽和点に達していることが
理解される。

【００５１】[実施例４：最適初発ｐＨの導出]ＤＤ６１
８株の最適初発ｐＨを調べるために、培養開始時のｐＨ
（初発ｐＨ）を３．３〜７．７の範囲に変化させて培養
を行った。他の培養条件は、グルコース濃度５．０ｇ／
Ｌ、硫酸アンモニウム濃度０．６ｇ／Ｌ、培養温度２７
℃に設定され、１１５ｒｐｍで振とう培養した。

【００５２】図３は脱色に対する初期ｐＨの影響を表す
グラフである。初発ｐＨは３．３、４．６、５．７、
６．９、７．７の５段階に設定された。●は４８時間後
の吸光度Ａ₄₀₀を示し、□は７２時間後の吸光度Ａ₄₀₀を
示している。

【００５３】図３から分かるように、７２時間後の色度
は４８時間後の色度より全体的に小さくなり、両グラフ
において色度はｐＨ５．７で極小を示している。従っ
て、最適の初発ｐＨは５．７であることが実証された。

【００５４】[実施例５：グルコースの最適濃度の導出]
ＤＤ６１８株を培養するには栄養素として炭素源が必要
となる。微生物の炭素源としてはグルコースやグリセリ
ンその他の炭素化合物が利用されることが多い。そこ
で、炭素源としてグルコースを用い、グルコースの最適
濃度を調べるために、グルコース濃度を０〜８．０ｇ／
Ｌの範囲に変化させて培養を行った。他の培養条件は、
硫酸アンモニウム濃度０．６ｇ／Ｌ、培養温度２７℃、
ｐＨ５．７に設定され、１１５ｒｐｍで振とう培養し
た。

【００５５】図４は脱色に対するグルコース濃度の影響
を表すグラフである。グルコース濃度は０、０．５、
１．０、１．５、３．０、５．０、６．５、８．０（ｇ
／Ｌ）の８段階に設定された。●は４８時間後の吸光度
Ａ₄₀₀を示し、□は７２時間後の吸光度Ａ₄₀₀を示してい
る。

【００５６】図４から分かるように、７２時間後の色度
は４８時間後の色度より一様に小さくなり、脱色が進行
している。グルコース無添加でも脱色は起こるが、グル
コース濃度が増えるごとに色度は低下し、３．０ｇ／Ｌ
で最も脱色が良くなり、それ以上の濃度では色度はほと
んど変化しないことが分かる。従って、最適グルコース
濃度は３．０ｇ／Ｌであることが導出される。

【００５７】前述したように、炭素源としてはグルコー
ス以外の炭素化合物、例えばグリセリンを使用すること
ができる。グルコースの最適濃度が３．０ｇ／Ｌであっ
ても、他の炭素化合物の最適濃度がこの値に一致すると
は限らない。従って、正確には、炭素源の変更に応じて
最適濃度を測定する必要がある。しかし、他の炭素化合
物を炭素源とする場合でも、３．０ｇ／Ｌを一つの目安
とすることができることは云うまでもない。

【００５８】[実施例６：硫酸アンモニウムの最適濃度
の導出]ＤＤ６１８株を培養するには栄養素として窒素
源が必要になる。そこで、微生物の窒素源として一般に
使用される硫酸アンモニウムを用い、硫酸アンモニウム
の最適濃度を調べるために、硫酸アンモニウム濃度を０
〜１．０ｇ／Ｌの範囲に変化させて培養を行った。他の
培養条件は、グルコース濃度３．０ｇ／Ｌ、培養温度２
７℃、ｐＨ５．７に設定され、１１５ｒｐｍで振とう培
養した。

【００５９】図５は脱色に対する硫酸アンモニウム濃度
の影響を表すグラフである。硫酸アンモニウム濃度は
０、０．２、０．４、０．６、０．８、１．０（ｇ／
Ｌ）の６段階に設定された。●は４８時間後の吸光度Ａ
₄₀₀を示し、□は７２時間後の吸光度Ａ₄₀₀を示してい
る。

【００６０】図５から分かるように、７２時間後の色度
は４８時間後の色度より一様に小さくなり、脱色が進行
している。硫酸アンモニウムの無添加でも脱色は起こる
が、硫酸アンモニウム濃度が０．４ｇ／Ｌまでは濃度増
加に伴い脱色は速くなり、それ以上の濃度では到達色度
にそれほど変化はなかった。従って、硫酸アンモニウム
の最適濃度は０．４ｇ／Ｌであることが導出される。

【００６１】[実施例７：硝酸アンモニウムの最適濃度
の導出]ＤＤ６１８株の培養窒素源として硝酸アンモニ
ウムを用いて試験した。硝酸アンモニウムの最適濃度を
調べるために、硝酸アンモニウム濃度を０〜０．８ｇ／
Ｌの範囲に変化させて培養を行った。他の培養条件は、
グルコース濃度５．０ｇ／Ｌ、培養温度３０℃、ｐＨ
７．０に設定され、１１５ｒｐｍで振とう培養した。

【００６２】図６は脱色に対する硝酸アンモニウム濃度
の影響を表すグラフである。硝酸アンモニウム濃度は
０、０．２、０．４、０．６、０．８（ｇ／Ｌ）の５段
階に設定された。●は４８時間後の吸光度Ａ₄₀₀を示
し、□は７２時間後の吸光度Ａ₄₀₀を示している。

【００６３】図６から分かるように、７２時間後の色度
は４８時間後の色度より小さくなり、透明度が高くなっ
ている。硝酸アンモニウムの無添加でも脱色は起こる
が、硝酸アンモニウム濃度が０．４ｇ／Ｌまでは濃度増
加に伴い脱色は速くなり、それ以上の濃度では到達色度
に変化はほとんどない。従って、硫酸アンモニウムと同
様に、硝酸アンモニウムの最適濃度は０．４ｇ／Ｌであ
ることが分かった。

【００６４】[実施例８：硫酸アンモニウムと硝酸アン
モニウムの対比試験]硫酸アンモニウムと硝酸アンモニ
ウムの最適濃度は同じ０．４ｇ／Ｌであった。そこで、
両者の脱色速さを比較試験することにした。他の培養条
件は、グルコース濃度３．０ｇ／Ｌ、培養温度２７℃、
ｐＨ５．７に設定され、窒素源として硫酸アンモニウム
濃度を０．４ｇ／Ｌとした液体培地と、硝酸アンモニウ
ム濃度を０．４ｇ／Ｌとした液体培地を作成し、両者を
１１５ｒｐｍで振とう培養した。

【００６５】図７は脱色経時変化に対する硫酸アンモニ
ウムと硝酸アンモニウムの影響の対比を表すグラフであ
る。色度の測定は経過日数が０、１、２、３、４、５
（日）の６段階で行なわれた。●は硫酸アンモニウムの
吸光度Ａ₄₀₀を示し、□は硝酸アンモニウムの吸光度Ａ
₄₀₀を示している。

【００６６】図７において、硫酸アンモニウムと硝酸ア
ンモニウムの色度曲線はほとんど一致しており、両者に
脱色速さの違いはほとんど無いことが判明した。従っ
て、窒素源として多様な窒素化合物が利用できることが
示され、その代表として、以後の実験では硫酸アンモニ
ウムを０．４ｇ／Ｌの濃度で利用することにした。

【００６７】[実施例９：酵母エキスの影響試験]屎尿の
脱色において酵母エキス（Yeast extract）が必要であ
るかどうかを試験した。酵母エキスの濃度を０〜０．８
ｇ／Ｌの範囲にわたって変化させた液体培地を作成して
培養試験を行なった。他の培養条件は、グルコース濃度
５．０ｇ／Ｌ、硫酸アンモニウム濃度０．４ｇ／Ｌ、ｐ
Ｈ５．７、培養温度２７℃に設定し、１１５ｒｐｍで振
とう培養した。

【００６８】図８は脱色に対する酵母エキス濃度の影響
を表すグラフである。色度の測定は、酵母エキス濃度が
０、０．２、０．４、０．６、０．８（ｇ／Ｌ）の５段
階で行なわれた。●は４８時間後の吸光度Ａ₄₀₀を示
し、□は７２時間後の吸光度Ａ_{4 00}を示している。

【００６９】図８から分かるように、７２時間後の色度
は４８時間後の色度よりかなり低下しており、脱色が確
実に進行している。しかし、色度は酵母エキスの濃度に
ほとんど依存せず、ほぼ一定であることが示された。こ
のことは、液体培地に酵母エキスを添加する必要が無い
ことを意味する。従って、以後の試験では液体培地に酵
母エキスは添加しない。

【００７０】[実施例１０：最適培養条件による脱色試
験]実施例３〜実施例９によってＤＤ６１８株の最適培
養条件を導出した。最適培養条件はグルコース濃度３．
０ｇ／Ｌ、硫酸アンモニウム濃度０．４ｇ／Ｌ、初発ｐ
Ｈ５．７、培養温度２７℃、酵母エキス無添加である。
液体培地を最適条件に設定して、１１５ｒｐｍで振とう
培養した。

【００７１】図９は最適脱色条件下でのｐＨ経時変化と
脱色の経時変化を表すグラフである。図１では脱色時間
として９６時間を必要としていたが、図９では脱色時間
が７２時間にまで短縮できることが分かる。最適条件に
よる培養が効果を発揮することが理解できる。以後の全
ての実施例はこの最適培養条件で培養される。

【００７２】[実施例１１：置換培養による屎尿の脱色
試験]この微生物は培養中に菌糸の殆んどが壁面に付着
するため、菌体と使用した古い培地を分けるのはフラス
コを傾けるだけでよく、置換培養には好都合であると思
われる。そこで、胞子懸濁液を接種してから７２時間
（３日）の培養を行い、その後２４時間（１日）毎に新
しい液体培地１００ｍＬを置換し、この操作を繰り返し
行なった。

【００７３】図１０は反復置換培養での脱色経過を表す
グラフである。吸光度Ａ₄₀₀が０．２に達するのに当初
は３日（７２時間）を要したが、置換することによって
１日（２４時間）に短縮できることが分かった。更に、
１０回の置換を繰り返しても脱色率は約７０％を維持す
ることができ、菌体の繰り返し使用が可能であることが
確認された。

【００７４】[実施例１２：菌体固定化による脱色の影
響]ＤＤ６１８株は培養中に菌糸の殆どがフラスコ壁面
に付着し、置換培養を反復して行うとフラスコ壁面に沿
って液面よりも上方に成長してゆく場合もあるため、菌
全体では培地との接触効率が低下すると思われる。そこ
で、細胞を固定して固定化担体を培養液中に保持できれ
ば、反応効率は上昇すると期待される。そのため、菌体
の固定化を検討することにした。

【００７５】固定化担体として、ポアサイズの小さいポ
リウレタンフォーム（セル数２０個／２５ｍｍ）とポア
サイズの大きいポリウレタンフォーム（セル数１３個／
２５ｍｍ）の２種類を使用した。夫々のポリウレタンフ
ォームに菌体を吸着させて菌体を固定化した。培養液は
ポリウレタンフォームに吸引されて菌体と接触する。

【００７６】図１１は異なる孔径の担体へ固定化した細
胞による脱色経過を表すグラフである。●は固定化しな
い浮遊菌体、□は小ポアサイズのポリウレタンフォー
ム、△は大ポアサイズのポリウレタンフォームを示して
いる。

【００７７】７２時間培養した後、矢印で示すように２
４時間毎に新しい培地１００ｍＬを置換して脱色の割合
を試験した。７２時間までは固定化しない方が脱色が速
かったが、置換培養を始めると固定化した方が脱色が速
くなった。また、小ポアサイズのポリウレタンの方が大
ポアサイズよりも脱色が速く、これにより小ポアサイズ
のポリウレタンフォームによる菌体の固定化が有効であ
ることが分かった。

【００７８】[実施例１３：菌体固定化における担体数
の影響]固定化担体の個数を変化させることによって、
菌体量の違いによる脱色の影響を調べた。胞子懸濁液３
ｍＬをポリウレタンフォームの入った１００ｍＬの培地
に接種した後、７２時間培養して菌体を固定化させた。
その後、新たな培地１００ｍＬに菌体を固定化したポリ
ウレタンフォームを１０個、２０個、４０個投入し、脱
色が終了する毎に新たな培地へと置換した。

【００７９】図１２は固定化担体数の脱色に対する影響
を表すグラフである。△印は１０個の担体を含む培地、
□は２０個の担体を含む培地、●は４０個の担体を含む
培地を夫々示している。

【００８０】１０個の担体の場合には、２回の置換で脱
色時間は５３〜５５時間であった。２０個の担体の場合
には、４回の置換で脱色時間は２４〜３６時間へと短縮
された。４０個の担体の場合には、６回の置換で脱色時
間は１３〜２１時間へと更に短縮された。

【００８１】図１２から分かるように、培地に含まれる
担体数が増加するほど脱色速度は早くなる。しかし、担
体数が４０個を超えると、担体の一部が培養液と接触し
ない場合も出現する。従って、担体数が４０個の場合が
脱色効果が最も高いと判断した。

【００８２】[実施例１４：菌体固定化による置換培養]
菌体の固定化が脱色において有効であることが分かった
ため、菌体固定化による置換培養の影響を調べた。固定
化担体にはポアサイズの小さなポリウレタンフォームを
採用した。

【００８３】まず、胞子懸濁液３ｍＬをポリウレタンフ
ォーム４０個の入った培地１００ｍＬに接種し、その後
７２時間培養して菌体をポリウレタンフォームに固定化
した。その後、吸光度Ａ₄₀₀が０．２２以下になる度に
培地を新しいものへと置換し、この置換操作を繰り返し
行なった。

【００８４】図１３は固定化細胞を用いた反復置換培養
による脱色経過を表すグラフである。矢印は培地の置換
が行なわれたことを示している。１回目の置換では脱色
に２４時間掛かったが、２回目以後の置換では脱色時間
が１２〜１５時間に短縮でき、脱色能力は置換を繰り返
しても維持された。

【００８５】[実施例１５：連続培養の影響]実際の下廃
水処理を念頭において、連続培養における脱色の影響に
ついて調べた。培養には、２Ｌのジャーファメンターを
用い、培地１Ｌを入れ、固定化担体としてポリウレタン
フォーム４００個を投入した。通気速度は１ｖｖｍ、攪
拌速度は５００ｒｐｍで連続培養が行われた。

【００８６】まず、胞子懸濁液をジャーファメンター内
の１Ｌの培地に接種し、９６時間培養することで菌体の
固定化を行なった。その後、ペリスタリックポンプを用
いて培地の供給を始めた。ワーキングボリュームは常に
１Ｌになるようにペリスタリックポンプで培養液を引き
抜いた。培地の供給速度はジャーファメンター内で培地
が約２回入れ替わる毎に変化させた。

【００８７】図１４は固定化細胞による連続培養での脱
色に対する流加速度の影響を表すグラフである。まず、
９６時間培養後、供給速度を５５ｍＬ／ｈにして脱色を
調べた。この場合の脱色率は約６０％を維持した。次
に、６６、８３、９２、１１２ｍＬ／ｈと供給速度を増
加していったが、脱色率（色度）はほとんど変わらず約
６０％を維持した。供給速度を１２８ｍＬ／ｈにすると
脱色率は５０％に減少し始めた。

【００８８】フラスコを用いた置換培養では最も速くて
１２時間で脱色が終了したが、ジャーファメンターの連
続培養では供給速度が８３ｍＬ／ｈのときに１２時間で
培地が入れ替わる速さに相当する。１１２ｍＬ／ｈの供
給速度では、滞留時間９時間に相当するが、この場合で
も脱色率は安定していたため、フラスコの置換培養より
も脱色時間を短縮する事ができた。

【００８９】[実施例１６：下排水処理の一例]図１５は
本発明に係るＤＤ６１８株を下排水処理に適用した浄化
システムの一例である。反応槽２の中には固定化された
ＤＤ６１８株が配置されている。この反応槽２の中にｐ
Ｈ調整剤Ｐと栄養塩類Ｎが添加されてＤＤ６１８株を最
適状態で培養し、更にこの反応槽２に下排水Ｇを流入さ
せる。空気Ａをバブリングさせながら、ＤＤ６１８株は
下排水Ｇの中の難分解性物質を分解してゆく。

【００９０】分解処理された下排水Ｇはポンプ４により
固液分離装置６に移送され、ここで固体物が分離され、
浄化された処理水Ｄが自然環境に放出される。この固液
分離槽６の具体例として、ＵＦ膜やＭＦ膜を使用した膜
処理装置がある。沈殿池でも構わないが設置面積が膜処
理装置よりはかなり大きくなる。この浄化システムを通
して、下排水ＧはＤＤ６１８株により浄化され、処理水
Ｄとして自然環境に放出されてゆく。

【００９１】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
囲内における種々の変形例や設計変更などもその技術的
範囲内に包含されることは云うまでもない。

【００９２】

【発明の効果】第１の発明によれば、屎尿・ダイオキシ
ン類・ＣＯＤ成分その他の着色成分を含む難分解性物質
を分解するクラドスポリウム・クラドスポリオイデス
（Cladosporium cladosporioides）ＤＤ６１８株（ＦＥ
ＲＭ P−１８７９１）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。

【００９３】第２の発明によれば、クラドスポリウム・
クラドスポリオイデス（Cladosporium cladosporioide
s）ＤＤ６１８株（ＦＥＲＭ P−１８７９１）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
確実な下排水処理を実現できる。

【００９４】第３の発明によれば、下排水の高度処理や
最終処理に前記ＤＤ６１８株を使用するから、着色成分
を含む難分解性物質の分解処理を確実に行うことができ
る。

【００９５】第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、ＤＤ６１８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。

【００９６】第５の発明によれば、窒素源として硫酸ア
ンモニウム及び／又は硝酸アンモニウムを窒素源として
用いるから、ＤＤ６１８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。

【００９７】第６の発明によれば、培地を置換しながら
ＤＤ６１８株を反復培養して脱色時間の短縮化を実現す
ることができる。

【００９８】第７の発明によれば、ＤＤ６１８株を固定
化担体に固定化することにより、ＤＤ６１８株と下排水
との接触を確実にして脱色時間の短縮化を実現できる。

【００９９】第８の発明によれば、固定化担体として微
小孔を有するポリウレタンフォームを使用するから、Ｄ
Ｄ６１８株を微小孔に確実に固定でき、ポリウレタンフ
ォームに吸収される下排水とＤＤ６１８株との接触をミ
クロに行なう事ができ、下排水処理の効率化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】微生物の分離条件でのｐＨと脱色の経時変化を
表すグラフである。

【図２】脱色に対する温度の影響を表すグラフである。

【図３】脱色に対する初期ｐＨの影響を表すグラフであ
る。

【図４】脱色に対するグルコース濃度の影響を表すグラ
フである。

【図５】脱色に対する硫酸アンモニウム濃度の影響を表
すグラフである。

【図６】脱色に対する硝酸アンモニウム濃度の影響を表
すグラフである。

【図７】脱色経時変化に対する硫酸アンモニウムと硝酸
アンモニウムの影響の対比を表すグラフである。

【図８】脱色に対する酵母エキス濃度の影響を表すグラ
フである。

【図９】最適脱色条件下でのｐＨ経時変化と脱色の経時
変化を表すグラフである。

【図１０】反復置換培養での脱色経過を表すグラフであ
る。

【図１１】異なる孔径の担体へ固定化した細胞による脱
色経過を表すグラフである。

【図１２】固定化担体数の脱色に対する影響を表すグラ
フである。

【図１３】固定化細胞を用いた反復置換培養による脱色
経過を表すグラフである。

【図１４】固定化細胞による連続培養での脱色に対する
流加速度の影響を表すグラフである。

【図１５】本発明に係るＤＤ６１８株を下排水処理に適
用した浄化システムの一例である。

【図１６】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はポンプ、６は固液分離装置、８は砂沈
殿槽、１０は生物処理槽、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、Ａは空気、Ｄは処理水、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、ＮＷは通常処理
水、ＰはｐＨ調整剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芹澤 佳代 兵庫県尼崎市金楽寺町２丁目２番33号 株 式会社タクマ内 (72)発明者 福里 豊 兵庫県尼崎市金楽寺町２丁目２番33号 株 式会社タクマ内 (72)発明者 木下 晋一 北海道札幌市西区八軒三条西４丁目４−22 −41 Ｆターム(参考） 4B065 AA59X BA23 BB12 BC43 CA56 4D003 AB02 CA02 CA07 CA08 EA19 EA30 4D040 BB02 BB14 BB24 BB33 BB54 BB73 BB93 DD03 DD11 DD31

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 クラドスポリウム・クラドスポリオイデ
   ス（Cladosporium cladosporioides）ＤＤ６１８株（Ｆ
   ＥＲＭ P−１８７９１）からなることを特徴とする着
   色成分を含む難分解性物質を分解する微生物。
2. 【請求項２】 クラドスポリウム・クラドスポリオイデ
   ス（Cladosporiumcladosporioides）ＤＤ６１８株（Ｆ
   ＥＲＭ Ｐ−１８７９１）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着色成分を含む難分解
   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】 下排水を沈澱処理して固形分を除去し、
   この下排水を生物処理して有機物を分解し、この下排水
   を前記反応槽に導入して残留する着色成分を含む難分解
   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及び／又
   は硝酸アンモニウムを前記反応槽に投入する請求項２に
   記載の下排水処理方法。
6. 【請求項６】 培地を置換しながらＤＤ６１８株を反復
   培養する請求項２に記載の下排水処理方法。
7. 【請求項７】 ＤＤ６１８株を固定化担体に固定化して
   前記反応槽に投入する請求項２に記載の下排水処理方
   法。
8. 【請求項８】 前記固定化担体として微小孔を有するポ
   リウレタンフォームを使用する請求項７に記載の下排水
   処理方法。