JP2016140797A - 排水処理方法及び排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理コストを最小限に抑えつつ、排水の生物処理におけるバチルス菌の利用を最大化することができる、排水処理方法及び排水処理装置を提供する。
【解決手段】有機物を含む排水を処理槽２に導入し、バチルス菌を優占化させて該排水を生物処理する排水処理方法または排水処理装置であって、処理槽２内の前記排水中に含まれるバチルス菌に由来する酵素活性１３を測定し、その測定した酵素活性に基づいて、前記生物処理を制御する排水処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、生活排水や産業排水など有機物を含んでいる排水を、排水基準を満たす水質までに生物分解処理するために利用される、排水処理方法及び排水処理装置に関する。

排水処理において、標準活性汚泥法やオキシデーションディッチ法といった生物処理は、化学的、物理的に浄化する方法に比べ複雑な装置を必要とせず、副産物の生成も少なく、エネルギー投入も少ないので、コスト的にも非常に有利な処理方法である。とくに標準活性汚泥法は大量の排水を短時間で処理することができ、またコントロールも比較的容易であることから、経済発展が著しい新興国においても広く普及している。

標準活性汚泥法のシステムは、大きく分けて、ばっ気槽（生物処理槽）と沈殿槽とからなり、ばっ気槽ではブロアにより排水中に空気を吹き込むことで好気条件にし、有機物を浄化する微生物を活性化させ、排水中の有機物を除去する。沈殿槽では活性汚泥と処理水とを分離する。そして、上層の処理水は外部に取り出され、適切な後処理ののち環境中に放出される。一方、活性汚泥はばっ気槽中に必要な微生物濃度を維持するためばっ気槽に返送され、余剰分（余剰汚泥）は外部に取り出され産業廃棄物として最終処分される。余剰汚泥は、ばっ気槽中の微生物が主な構成要素であり、排水中の有機物を基質として生育した微生物の集塊である。そのため、排水中の有機物が除去されるに伴って、それに応じて汚泥発生量も増えることになる。

一方、このような生物処理に利用される微生物は、排水処理環境中で自然に優占化あるいは活性化している。また、各種の細菌から原生動物までを食物連鎖でつなぎ、有機物を除去している。したがって、生物処理では比較的長い時間をかけて排水中の有機物を除去することとなっていた。

そこで、排水処理環境中の微生物の中でも増殖速度が速く、有機物を分解する酵素を大量に生産するバチルス菌を優占化させる手法を用いて排水の処理効率を向上させることが提案され、実用化されている。即ち、バチルス菌は、タンパク質を分解する酵素であるプロテアーゼ、デンプンなどの炭水化物を分解する酵素であるアミラーゼ、脂肪を分解する酵素であるリパーゼなどを、他の細菌よりも大量に細胞外に分泌することが知られている。汚泥は無機物と炭水化物、タンパク質、脂質といった高分子の有機物から構成されており、バチルス菌がこれらをその細胞外酵素により分解、低分子化するので、生物処理槽内のバチルス菌や他の微生物への取込みが促進され、排水の処理速度が向上し、汚泥発生量も減少するものと考えられる。

このようなバチルス菌による排水処理の技術について、例えば、下記特許文献１〜４には、ばっ気槽内にバチルス菌を優占化し、維持するため、ケイ素を含むミネラルを添加することが記載されている。

また、下記特許文献５には、沈殿槽内の処理水のＴＯＣ値、ＣＯＤ値、全窒素値、ＢＯＤ値、ＳＳ値、濁度値等の水質を検出し、その水質に応じて、原水に供給するマイクロバブルを制御して、それにより鉱物が配置されたミネラル溶出槽でのミネラルの溶出を調整して、生物学的処理の効率を高めることが記載されている。

また、下記特許文献６には、生物処理された水の臭気強度、浮遊物質量、化学的酸素要求量、溶存酸素濃度、全窒素値、全燐値、余剰汚泥量、前記生物処理する曝気槽への流入量等の水質指標の値を計測し、この計測した水質指標の値から相関関係に基づいて計測対象におけるバチルス菌量を推定し、この推定されたバチルス菌量に基づき、そのバチルス菌を優占化するために必要なミネラルを供給することが記載されている。

特開２００５−３２９３０１号公報 特開２００５−２９５８８７号公報 特開２００４−３４４８８６号公報 特開２００２−１１３４８６号公報 特開２０１１−６７７３０号公報 特許第４９２２２１４号公報

しかしながら、上記引用文献１〜４のように、単にミネラルを添加する方法では、利用されない余剰のミネラルが、かえって水質を汚染してしまったり、ミネラル分の原料である鉱物には不溶性の成分も含まれ、これが汚泥となって処理しなければならない汚泥が増えてしまったり、ミネラルの費用がかかったりといった問題があり、これらにより処理コストが増してしまう。

また、上記引用文献５，６のように、処理水の水質に基づいてミネラルを供給する方法では、バチルス菌の活性を直接に指標にする方法ではないため、バチルス菌の利用を最大化することができなかった。

したがって、本発明の目的は、処理コストを最小限に抑えつつ、排水の生物処理におけるバチルス菌の利用を最大化することができる、排水処理方法及び排水処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の排水処理方法は、有機物を含む排水を処理槽に導入し、バチルス菌を優占化させて該排水を生物処理する排水処理方法であって、前記処理槽内の前記排水中に含まれるバチルス菌に由来する酵素活性を測定し、その測定した酵素活性に基づいて、前記生物処理を制御することを特徴とする。

本発明の排水処理方法においては、前記酵素活性は、タンパク質分解酵素及びデンプン分解酵素からなる群から選ばれた１種又は２種以上の酵素による酵素活性であることが好ましい。

また、前記生物処理の制御は、前記処理槽内の前記排水中へのミネラルの供給量を増減する制御を含むことが好ましい。

また、前記生物処理の制御は、前記処理槽内の前記排水中の溶存酸素量を増減する制御を含むことが好ましい。

また、前記生物処理の制御は、前記処理槽に返送する汚泥量を増減する制御を含むことが好ましい。

一方、本発明の排水処理装置は、有機物を含む排水を処理槽に導入し、バチルス菌を優占化させて該排水を生物処理する排水処理装置であって、前記処理槽内の前記排水中に含まれるバチルス菌に由来する酵素活性を測定する測定手段と、その測定した酵素活性に基づいて、前記処理槽内の前記排水中へのミネラルの供給量、前記処理槽内の前記排水中の溶存酸素量、及び前記処理槽に返送する汚泥量からなる群から選ばれた１種又は２種以上を制御する制御手段を備えていることを特徴とする。

本発明の排水処理装置においては、前記酵素活性は、タンパク質分解酵素及びデンプン分解酵素からなる群から選ばれた１種又は２種以上の酵素による酵素活性であることが好ましい。

本発明の排水処理方法及び排水処理装置によれば、処理コストを最小限に抑えつつ、排水の生物処理におけるバチルス菌の利用を最大化することができる。

本発明による排水処理のフロー図である 本発明による排水処理においてバチルス菌に由来する酵素活性を測定する手段の一例として処理槽内の排水中に含まれるタンパク質分解酵素（プロテアーゼ）の活性を測定する手順である。 本発明による排水処理においてバチルス菌に由来する酵素活性を測定する手段の一例として処理槽内の排水中に含まれるデンプン分解酵素（アミラーゼ）の活性を測定する手順である。 排水の生物処理の制御の第１の実施形態としてミネラル供給量の増減により生物処理を制御するための工程図である。 排水の生物処理の制御の第２の実施形態として、溶存酸素量の増減により生物処理を制御するための工程図である。 排水の生物処理の制御の第３の実施形態として、返送汚泥量の増減により生物処理を制御するための工程図である。 排水の生物処理の制御の第４の実施形態として、ミネラルの供給量の増減、溶存酸素量の増減、及び返送汚泥量の増減を組み合わせて生物処理を制御するための工程図である。 試験例１において測定した菌体濃度あたりのタンパク質分解活性の結果を示す図表である。 試験例２においてヨウ素デンプン反応の呈色を５５０ｎｍの吸光度により測定した結果を示す図表である。

本発明による排水処理の対象としては、有機物を含む排水であれば特に制限はなく、例えば家庭排水や、穀類でんぷん製造業、乳製品製造業、食肉センター、砂糖製造業、畜産食料品製造業、畜産農業、肉製品製造業、食肉ハム・ソーセージ製造業、水産練り製品製造業、水産食料品製造業、有機化学工業製造業、無機化学工業製造業などからの排水が挙げられる。

本発明による排水処理に利用されるバチルス菌としては、バチルス属に属する微生物であれば特に制限はなく、例えば排水処理環境中で自然に優占化あるいは活性化しているものであってもよいが、好ましくは、排水にその系外から供給し得、処理槽内の排水中で生育し得るものを用いる。例えば、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｍｅｔｈｙｌｏｔｒｏｐｈｉｃｕｓ ＣＢＭＢ２０５Ｔ (ＥＵ１９４８９７)株、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｓｕｂｓｐ. ｓｕｂｔｉｌｉｓ ＤＳＭ １０Ｔ (ＡＪ２７６３５１)株、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｓｕｂｓｐ. ｓｕｂｔｉｌｉｓＮＢＲＣ３００９株、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｓｕｂｓｐ. ｓｕｂｔｉｌｉｓＡＴＣＣ６０５１株などを用いることができる。

一般に、バチルス菌はミネラルの添加によりその活性が向上するが、上記のバチルス菌は、後述する実施例で示されるように、菌体外にタンパク質分解酵素及びデンプン分解酵素を産生し、その酵素活性がミネラルの添加によって顕著に向上する。よって、排水にその系外からミネラルを供給することによって、より効率的な排水の処理を行なうことができる。

バチルス菌の活性を向上するミネラルとしては、ケイ酸塩、鉄塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、アルミニウム塩、チタン塩などが挙げられる。このうち、少なくともケイ酸塩、鉄塩、マグネシウム塩、又はカルシウム塩を含んでいることが好ましく、少なくともケイ酸塩、又はマグネシウム塩を含んでいることがより好ましい。また、このようなミネラルを含む活性剤を用いてもよい。

バチルス菌は単独の菌種を排水に添加するようにしてもよく、２種以上の菌種を排水に添加するようにしてもよい。例えば、上記のバチルス菌のうちバチルス メチロトロフィカス（Bacillus methylotrophicus）に属する微生物と、バチルス サブチルス（Bacillus subtilis)に属する微生物又はその近縁種とは、それぞれ有機物の資化特性等が異なるので、これらを併用すると各特性によってそれぞれを補完し合い、より効率のよい排水の生物処理を行なうことができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を更に説明する。

図１には本発明による排水処理のフロー図を示す。まず有機物を含む排水が原水として最初沈殿池１に導入される。この最初沈殿池１では大まかに原水の固液分離が行なわれる。最初沈殿池１からの流出水は配管Ｌ１を通じて処理槽２に送られる。この処理槽２ではバチルス菌や他の微生物により排水が生物処理され、浄化される。このときに微生物が有機物を資化することに伴い増殖し、これが活性汚泥を形成する。処理槽２からの流出水は配管Ｌ２を通じて沈殿槽３に送られる。この沈殿槽３では処理槽２からの流出水に含まれる活性汚泥を沈殿させる。沈殿槽３での上澄みは処理水として系外に放流される。また沈殿槽３で沈殿した汚泥の一部は返送汚泥ポンプ７により配管Ｌ３を通じて再び処理槽２に戻され、排水処理に再利用される。一方、残りの汚泥は余剰汚泥として汚泥引抜ポンプ８により汚泥処理施設等に送られ、処理される。

処理槽２内の下部には散気板６が複数設けられブロア４から空気が供給されるようになっている。それぞれの散気板に通じる配管にはばっ気調整バルブ５が設けられ、そのバルブの開閉によりばっ気量を各散気板毎に調整できるようになっている。また、活性剤供給槽９からは活性剤注入ポンプ１０及び活性剤注入調整バルブ１１を介してバチルス菌の活性を向上させるミネラルを含む活性剤が処理槽２内の排水に供給されるようになっている。更に、処理槽２内の排水の水質を測定するための計測器１２が設置され、その測定値が演算部１４に送られるようになっている。

なお、この実施形態では、散気板６からのばっ気量が、原水が供給される側（図１において左側、以下、「排水供給側」という。）から、処理水が排出される側（図１において右側、以下、「排水排出側」という。）に向けて、徐々に多くなるように調整され、処理槽２内において嫌気領域と好気領域とが連続的に形成されるようになっている。更に、散気板６からのばっ気量の勾配及び／又は図示しない攪拌装置によって、処理槽２内の排水は排水供給側から、排水排出側に向けてゆっくり流れるようになっている。よって、処理槽２に導入された排水は、処理槽２内の嫌気領域においてまず嫌気条件に曝され、所定時間の後、処理槽２内の好気領域において、所定時間好気条件に曝されることとなる。これにより、嫌気性条件を好む傾向の微生物（脱窒菌、脱リン菌、脱窒性リン蓄積細菌等）の活性を利用するための処理と、好気性条件を好む傾向の微生物（硝化菌、、酵母、大腸菌等）の活性を利用するための処理とを、処理槽２内で効率よく行うことができる。

処理槽２内での嫌気／好気条件の設定は別の態様としてもよい。例えば、所定時間は処理槽全体で嫌気条件として、その後、処理槽全体を好気条件にして、処理槽２内の排水が嫌気／好気のそれぞれの条件に所定時間曝されるようにして、嫌気性条件を好む傾向の微生物の活性と、好気性条件を好む傾向の微生物の活性とを利用した効率的な生物処理を行なうこともできる。

従来、処理槽内の排水のモニタリングとしては、溶存酸素量、酸化還元電位、水素イオン濃度、汚泥濃度などの水質が指標にされている。計測器１２はそのような従来の指標でのモニタリングに使用される計測器を表す。

溶存酸素量は、活性汚泥中の微生物が有機物を基質として資化するときの要求酸素量の過不足を判断する指標である。したがって、計測器１２による溶存酸素量の測定値に基づき、演算部１４において処理槽水中の溶存酸素が不足と判断されれば、演算部１４からの信号によりブロア４の稼動量を増やしたり、ばっ気調整バルブ５を開放したり、あるいはその両者を行い、処理槽のばっ気量を増やす制御を行なうことができる。一方、溶存酸素が過剰と判断されれば、演算部１４からの信号によりブロア４の稼動量を減らしたり、ばっ気調整バルブ５を絞ったり、あるいはその両者を行い、処理槽のばっ気量を減らす制御を行なうことができる。なお、後者の制御の場合、ばっ気を全く止めてもよいことは勿論である。典型的には、その好気条件における溶存酸素量が２．０ｍｇ／Ｌ〜３．５ｍｇ／Ｌの範囲となるよう管理することが好ましい。

酸化還元電位や水素イオン濃度は処理槽内の排水の窒素除去に関わる指標である。すなわち、排水中の窒素分は硝化細菌などによりアンモニアイオンから亜硝酸イオン、硝酸イオンに酸化され、脱窒菌などにより硝酸性イオンから窒素に変換される。その結果、排水中の窒素分は窒素ガスの形態で処理槽から気相中に放出されることにより除去される。アンモニアイオンが亜硝酸イオンおよび硝酸イオンに酸化されるとき液性は酸性となる。また、硝酸イオンを窒素ガスに還元する脱窒菌は嫌気性で機能が発現することが知られている。よって、酸化還元電位や水素イオン濃度で、処理槽内の排水の嫌気度をモニタリングすることは、排水中の窒素除去が適正に行われているかを判断する指標となる。したがって、計測器１２による酸化還元電位や水素イオン濃度の測定値に基づき、演算部１４において処理槽水中の嫌気度が不足と判断されれば、演算部１４からの信号によりブロア４の稼動量を減らしたり、ばっ気調整バルブ５を絞ったり、あるいはその両者を行い、処理槽のばっ気量を下げる制御を行なうことができる。なお、この場合、ばっ気を全く止めてもよいことは勿論である。一方、嫌気条件を解消したい場合には、演算部１４からの信号によりブロア４の稼動量を増やしたり、ばっ気調整バルブ５を開放したり、あるいはその両者を行い、処理槽のばっ気量を上げる制御を行なうことができる。典型的には、その嫌気条件での酸化還元電位を−１５０ｍＶ〜−２００ｍＶの範囲となるよう管理することが好ましい。またｐＨを中性付近、すなわち６．５〜７の範囲に管理することが好ましい。

汚泥濃度は排水の生物処理に関わる微生物量といえる。活性汚泥中に微生物が多ければ多いほど、排水中の有機物の資化は速くなるので、汚泥濃度を増加させることによって処理効率も高くなる。しかし、汚泥濃度が高いとその分微生物量が多くなるのでばっ気量を上げる必要があったり、自己酸化により汚泥を溶解したりする必要がある。また、処理に必要な汚泥を処理槽の全汚泥量でまかなうには、有機物の安定的な導入が必要であり、よって排水の生物処理の効率を安定的に維持するためには、汚泥負荷量と有機物負荷量とのバランスが重要となる。したがって、計測器１２による汚泥濃度の測定値に基づき、演算部１４において汚泥負荷量が過剰と判断されれば、演算部１４からの信号により返送汚泥ポンプ７の稼働量を減らしたり、汚泥引抜ポンプ８の稼働量を増やしたり、あるいはその両者を行い、汚泥の返送量を減らす制御を行なうことができる。なお、この場合、汚泥の返送を全く止めてもよいことは勿論である。一方、汚泥負荷量に対して有機物負荷量が過剰と判断されれば、演算部１４からの信号により返送汚泥ポンプ７の稼働量を増やしたり、汚泥引抜ポンプ８の稼働量を減らしたり、あるいはその両者を行い、汚泥の返送量を増やす制御を行なうことができる。典型的には、処理槽２内の排水の活性汚泥の濃度（ＭＬＳＳ）を２０００ｍｇ／Ｌ〜２５００ｍｇ／Ｌの範囲に管理することが好ましい。

本発明による排水処理においては、上記の制御に加えて又は替えて、処理槽２内の排水中に含まれるバチルス菌に由来する酵素活性を測定し、その測定した酵素活性に基づいて、処理槽２内の排水の生物処理の制御を行うことを特徴としている。そのため処理槽２内の排水中に含まれるバチルス菌に由来する酵素活性を測定するための酵素活性測定器１３が設置され、その測定値が演算部１４に送られるようになっている。

図２には、本発明による排水処理においてバチルス菌に由来する酵素活性を測定する手段の一例として、処理槽２内の排水中に含まれるタンパク質分解酵素（プロテアーゼ）の活性を測定する手順を示す。まず処理槽水を採取し、固液分離手段により試料水を採取する。固液分離手段としては、例えば孔径０．２μｍのフィルターでのろ過や遠心分離などが挙げられる。次に、プロテアーゼ検出試薬を試料水に添加して、所定時間プロテアーゼ反応を行う。プロテアーゼ検出試薬としては、例えば蛍光タンパク質分解酵素アッセイキット（サーモフィッシャーサイエンティフィック社）などを用いることができる。このキットはタンパク質分解酵素による酵素活性により蛍光強度が上昇する試薬を含むものである。このキットを用いる場合、試薬を添加して室温で５〜６０分間静置した後、蛍光強度を測定し、予め作成しておいた検査量線などから試料水中のプロテアーゼ活性を算出することができる。プロテアーゼ活性の活性単位としては、基準となるタンパク質を所定の条件で分解したときに生成する所定分解物の時間当たりの生成量で標準化した、マイクロモル／分（ユニット）などの単位を用いることができる。

図３には、本発明による排水処理においてバチルス菌に由来する酵素活性を測定する手段の一例として、処理槽２内の排水中に含まれるデンプン分解酵素（アミラーゼ）の活性を測定する手順を示す。まず処理槽水を採取し、固液分離手段により試料水を採取する。固液分離手段としては、例えば孔径０．２μｍのフィルターでのろ過や遠心分離などが挙げられる。次に、水溶性デンプンを試料水に添加して、所定時間、典型的には室温で６０分間程度デンプン分解反応を行う。その後ヨウ素溶液を滴下し、ヨウ素デンプン反応を行った後、試料の吸光度を測定する。デンプンが残存していれば、ヨウ素デンプン反応特有の紫色を呈し、デンプンが分解されていれば変色しない。ヨウ素デンプン反応による呈色は、例えば５５０ｎｍの吸光度で測定することができる。この測定値からアミラーゼ活性を算出することができる。アミラーゼ活性の活性単位としては、基準となる水溶性デンプンを所定の条件で分解したときに生成する所定分解物の時間当たりの生成量で標準化した、マイクロモル／分（ユニット）などの単位を用いることができる。

なお、本発明による排水処理においては、上記の酵素以外の酵素による酵素活性を、バチルス菌の活性の指標にしてもよく、例えば脂肪分解酵素、セルロース分解酵素などによる酵素活性を指標にすることもできる。

処理槽内の排水中に含まれるバチルス菌に由来する酵素活性は、排水の生物処理に利用されるバチルス菌の活性を反映する直接の指標といえる。本発明においては、その酵素活性に基づいて、排水の生物処理の制御を行う。

図４には、排水の生物処理の制御の第１の実施形態として、ミネラル供給量の増減により生物処理を制御するための工程図を示す。すなわち、バチルス菌はミネラル供給量によって生育活性が変動する。したがってこの実施形態では、酵素活性測定器１３により酵素活性を測定し（ステップＳ１）、演算部１４においてその測定値が所定の閾値より低いかなどの判定を行い（ステップＳ２）、処理槽水中のバチルス菌の活性が不足と判断されれば、演算部１４からの信号により活性剤注入ポンプ１０の稼動量を増やしたり、活性剤注入調整バルブ１１を開放したり、あるいはその両者を行い、処理槽２内の排水中へのミネラルの供給量を増やす（ステップＳ３）。一方、酵素活性測定器１３による測定値が所定の閾値より高いなどの判定により（ステップＳ２）、処理槽水中のバチルス菌の活性が充分と判断されれば、演算部１４からの信号により活性剤注入ポンプ１０の稼動量を減らしたり、活性剤注入調整バルブ１１を絞ったり、あるいはその両者を行い、処理槽２内の排水中へのミネラルの供給量を減らす（ステップＳ４）。

図５には、排水の生物処理の制御の第２の実施形態として、溶存酸素量の増減により生物処理を制御するための工程図を示す。すなわち、バチルス菌は溶存酸素量によって生育活性が変動する。したがって、この実施形態では、酵素活性測定器１３により酵素活性を測定し（ステップＳ１）、演算部１４においてその測定値が所定の閾値より低いかなどの判定を行い（ステップＳ２）、処理槽水中の溶存酸素がバチルス菌の活性にとって不足と判断されれば、演算部１４からの信号によりブロア４の稼動量を増やしたり、ばっ気調整バルブ５を開放したり、あるいはその両者を行い、処理槽のばっ気量を増やす（ステップＳ３）。一方、酵素活性測定器１３による測定値が所定の閾値より高いなどの判定により（ステップＳ２）、処理槽水中の溶存酸素がバチルス菌の活性にとって過剰と判断されれば、演算部１４からの信号によりブロア４の稼動量を減らしたり、ばっ気調整バルブ５を絞ったり、あるいはその両者を行い、処理槽のばっ気量を減らす（ステップＳ４）。なお、処理槽のばっ気量を減らす制御の場合、ばっ気を全く止めてもよいことは勿論である。また、処理槽のばっ気量を増やす制御を行なうに際しては、配管Ｌ１からの排水の流入を止めたり、処理槽２内の嫌気領域においてもばっ気量を増やして処理槽２内の全体が好気条件となるようにしたりすることが好ましい。これにより、バチルス菌をより効率的に活性化させることができる。

図６には、排水の生物処理の制御の第３の実施形態として、返送汚泥量の増減により生物処理を制御するための工程図を示す。すなわち、バチルス菌は処理槽内の汚泥量によって生育活性が変動する。したがって、この実施形態では、酵素活性測定器１３により酵素活性を測定し（ステップＳ１）、演算部１４においてその測定値が所定の閾値より低いかなどの判定を行い（ステップＳ２）、処理槽水中の汚泥量がバチルス菌の活性にとって不足と判断されれば、演算部１４からの信号により返送汚泥ポンプ７の稼動量を増やしたり、汚泥引抜きポンプ８の稼動量を減らしたり、あるいはその両者を行い、処理槽に返送する汚泥量を増やす（ステップＳ３）。一方、酵素活性測定器１３による測定値が所定の閾値より高いなどの判定により（ステップＳ２）、処理槽水中の汚泥量がバチルス菌の活性にとって過剰と判断されれば、演算部１４からの信号により返送汚泥ポンプ７の稼動量を減らしたり、汚泥引抜きポンプ８の稼動量を増やしたり、あるいはその両者を行い、処理槽に返送する汚泥量を減らす（ステップＳ４）。なお、返送汚泥量を減らす制御の場合、汚泥の返送を全く止めてもよいことは勿論である。

図７には、排水の生物処理の制御の第４の実施形態として、ミネラルの供給量の増減、溶存酸素量の増減、及び返送汚泥量の増減を組み合わせて生物処理を制御するための工程図を示す。

第４の実施形態では、酵素活性測定器１３により酵素活性を測定し（ステップＳ１）、演算部１４においてその測定値が所定の閾値より低いかなどの判定を行い（ステップＳ２）、処理槽水中のバチルス菌の活性が不足と判断されれば、演算部１４からの信号により活性剤注入ポンプ１０の稼動量を増やしたり、活性剤注入調整バルブ１１を開放したり、あるいはその両者を行い、処理槽の処理槽２内の排水中へのミネラルの供給量を増やす（ステップＳ３）。一方、酵素活性測定器１３による測定値が所定の閾値より高いなどの判定により（ステップＳ２）、処理槽水中のバチルス菌の活性が充分と判断されれば、演算部１４からの信号により活性剤注入ポンプ１０の稼動量を減らしたり、活性剤注入調整バルブ１１を絞ったり、あるいはその両者を行い、処理槽の処理槽２内の排水中へのミネラルの供給量を減らす（ステップＳ４）。

第４の実施形態では、上記に加え、ミネラルの供給量を増やした後に酵素活性測定器１３により酵素活性を測定し（ステップＳ５）、演算部１４においてその測定値が所定の閾値より低いかなどの判定を行い（ステップＳ６）、処理槽水中の汚泥量がバチルス菌の活性にとって不足と判断されれば、演算部１４からの信号により返送汚泥ポンプ７の稼動量を増やしたり、汚泥引抜きポンプ８の稼動量を減らしたり、あるいはその両者を行い、処理槽に返送する汚泥量を増やす（ステップＳ７）。一方、酵素活性測定器１３による測定値が所定の閾値より高いなどの判定により（ステップＳ６）、処理槽水中の汚泥量がバチルス菌の活性にとって過剰と判断されれば、演算部１４からの信号により返送汚泥ポンプ７の稼動量を減らしたり、汚泥引抜きポンプ８の稼動量を増やしたり、あるいはその両者を行い、処理槽に返送する汚泥量を減らす（ステップＳ８）。なお、返送汚泥量を減らす制御の場合、汚泥の返送を全く止めてもよいことは勿論である。

第４の実施形態では、上記に加え、更に、処理槽に返送する汚泥量を増やした後に酵素活性測定器１３により酵素活性を測定し（ステップＳ９）、演算部１４においてその測定値が所定の閾値より低いかなどの判定を行い（ステップＳ１０）、処理槽水中の溶存酸素がバチルス菌の活性にとって不足と判断されれば、演算部１４からの信号によりブロア４の稼動量を増やしたり、ばっ気調整バルブ５を開放したり、あるいはその両者を行い、処理槽のばっ気量を増やす（ステップＳ１１）。一方、酵素活性測定器１３による測定値が所定の閾値より高いなどの判定により（ステップＳ１０）、処理槽水中の溶存酸素がバチルス菌の活性にとって過剰と判断されれば、演算部１４からの信号によりブロア４の稼動量を減らしたり、ばっ気調整バルブ５を絞ったり、あるいはその両者を行い、処理槽のばっ気量を減らす（ステップＳ１２）。なお、処理槽のばっ気量を減らす制御の場合、ばっ気を全く止めてもよいことは勿論である。また、処理槽のばっ気量を増やす制御を行なうに際しては、配管Ｌ１からの排水の流入を止めたり、処理槽２内の嫌気領域においてもばっ気量を増やして処理槽２内の全体が好気条件となるようにしたりすることが好ましい。これにより、バチルス菌をより効率的に活性化させることができる。

以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。

（試験例１）
バチルス菌に排水の生物処理に寄与する酵素を分泌する能力があるとすれば、その純粋培養中にもその酵素が分泌されるものと考えられる。そこでバチルス菌を純粋培養したときに培養液中に分泌されるタンパク質分解活性について検証した。

バチルス メチロトロフィカス（Bacillus methylotrophicus）に属する微生物（バチルス菌株Ａ）とバチルス サブチルス近縁種（Bacillus subtilis subsp)に属する微生物（バチルス菌株Ｂ）をそれぞれＮｕｔｒｉｅｎｔ培地に接種し、３０℃、一晩培養を行った。このとき、バチルス菌の活性を向上させるミネラル分を含む活性剤を２ｍｇ／ｍＬになるように添加した。対照系としてミネラル分無添加のものを、同様に培養した。培養収液を孔径０．２μｍのフィルターでろ過して菌体を除去し、その菌体除去後の培養液中のタンパク質分解活性を測定した。

タンパク質分解活性の測定には、蛍光タンパク質分解酵素アッセイキット（サーモフィッシャーサイエンティフィック社）を用いた。このキットはタンパク質分解酵素による酵素活性により蛍光強度が上昇する試薬を含むものであり、キットの手順に従って測定した蛍光強度を、菌体濃度を表す６００ｎｍの吸光度で除し、単位菌体濃度あたりのタンパク質分解酵素活性として比較した。図８にその結果を示す。

図８に示されるように、培養液中の菌体濃度あたりのタンパク質分解活性は、対照では検出下限未満であったが、ミネラル分を添加した培養の場合には８０〜３００倍に活性が上昇していた。よって、これらのバチルス菌は、菌体外にタンパク質分解酵素を分泌し、その酵素活性がミネラルの添加によって顕著に向上することが明らかとなった。

（試験例２）
試験例１と同様にして、バチルス菌を純粋培養したときに培養液中に分泌されるデンプン分解活性について検証した。

デンプン分解活性の測定には、ヨウ素デンプン反応による呈色反応を利用した。具体的には、培養収液を孔径０．２μｍのフィルターでろ過し、そのろ液１ｍＬに０．５％水溶性デンプンを３ｍL加え、６０分後、ヨウ素溶液を滴下した。デンプンが残存していれば、ヨウ素デンプン反応特有の紫色を呈し、デンプンが分解されていれば変色しない。その呈色を５５０ｎｍの吸光度により測定した。

図９に示されるように、対照では５５０ｎｍの吸光度が高く、デンプンが残存していたが、ミネラル分を添加した培養の場合にはデンプンがより分解されていた。よって、これらのバチルス菌は、菌体外にデンプン分解酵素を分泌し、その酵素活性がミネラルの添加によって顕著に向上することが明らかとなった。

１：最初沈殿池
２：処理槽
３：沈殿槽
４：ブロア
５：ばっ気調整バルブ
６：散気板
７：返送汚泥ポンプ
８：汚泥引抜ポンプ
９：活性剤供給槽
１０：活性剤注入ポンプ
１１：活性剤注入調整バルブ
１２：計測器
１３：酵素活性測定器
１４：演算部
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３：配管

Claims (7)

1. 有機物を含む排水を処理槽に導入し、バチルス菌を優占化させて該排水を生物処理する排水処理方法であって、
   前記処理槽内の前記排水中に含まれるバチルス菌に由来する酵素活性を測定し、
   その測定した酵素活性に基づいて、前記生物処理を制御することを特徴とする排水処理方法。
2. 前記酵素活性は、タンパク質分解酵素及びデンプン分解酵素からなる群から選ばれた１種又は２種以上の酵素による酵素活性である、請求項１記載の排水処理方法。
3. 前記生物処理の制御は、前記処理槽内の前記排水中へのミネラルの供給量を増減する制御を含む、請求項１又は２記載の排水処理方法。
4. 前記生物処理の制御は、前記処理槽内の前記排水中の溶存酸素量を増減する制御を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の排水処理方法。
5. 前記生物処理の制御は、前記処理槽に返送する汚泥量を増減する制御を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の排水処理方法。
   
6. 有機物を含む排水を処理槽に導入し、バチルス菌を優占化させて該排水を生物処理する排水処理装置であって、
   前記処理槽内の前記排水中に含まれるバチルス菌に由来する酵素活性を測定する測定手段と、
   その測定した酵素活性に基づいて、前記処理槽内の前記排水中へのミネラルの供給量、前記処理槽内の前記排水中の溶存酸素量、及び前記処理槽に返送する汚泥量からなる群から選ばれた１種又は２種以上を制御する制御手段を備えていることを特徴とする排水処理装置。
7. 前記酵素活性は、タンパク質分解酵素及びデンプン分解酵素からなる群から選ばれた１種又は２種以上の酵素による酵素活性である、請求項６記載の排水処理装置。