JP2023105834A - 余剰汚泥処理方法、及び余剰汚泥処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】環状エーテルを含む余剰汚泥の処理方法と処理システムを提供する。【解決手段】活性汚泥処理槽で発生する環状エーテルを含む余剰汚泥を、余剰汚泥処理槽において、Ｎ２３株により、ＢＯＤ３５０ｍｇ／Ｌ以下、かつ、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）０．００８～０．１７の条件下で環状エーテルを生分解処理する余剰汚泥処理方法、及び、環状エーテルと他の有機化合物を含む汚染水を活性汚泥により主に他の有機化合物を処理する活性汚泥処理槽と、活性汚泥処理槽の下流に位置する環状エーテルを処理する環状エーテル処理槽と、活性汚泥処理槽で発生する環状エーテルを含む余剰汚泥を処理する余剰汚泥処理槽と、を有し、余剰汚泥処理槽において、Ｎ２３株により、ＢＯＤ３５０ｍｇ／Ｌ以下、かつ、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比０．００８～０．１７の条件下で環状エーテルを生分解処理する余剰汚泥処理システム。【選択図】図１
Description
本発明は、環状エーテルを含む余剰汚泥の処理方法と処理システムに関する。
１，４－ジオキサンは、下記式（１）で表される環状エーテルである。１，４－ジオキサンは、水や有機溶媒との相溶性に優れており、主に有機合成の反応溶剤として使用されている。
２０１０年度の日本国における１，４－ジオキサンの製造・輸入量は、約４５００ｔ／年であり、約３００ｔ／年が環境中へ放出されたと推測される。１，４－ジオキサンは、水溶性であるため、水環境中へ放出されると広域に拡散してしまう。また、揮発性、固体への吸着性、光分解性、加水分解性、生分解性がいずれも低いため、水中からの除去が困難である。１，４－ジオキサンは急性毒性及び慢性毒性を有する上、発がん性も指摘されていることから、１，４－ジオキサンによる水環境の汚染は、人や動植物に悪影響を及ぼすことが懸念されている。そのため、日本国では、水道水質基準（０．０５ｍｇ／Ｌ以下）、環境基準（０．０５ｍｇ／Ｌ以下）及び排水基準（０．５ｍｇ／Ｌ以下）により、１，４－ジオキサンの規制がなされている。
非特許文献１には、１，４－ジオキサンを含む産業廃水には、１，４－ジオキサンの他に１，３－ジオキソラン及び２－メチル－１，３－ジオキソランといった多様な環状エーテル化合物が含まれている場合があることが報告されている。特に１，３－ジオキソランは、急性毒性等の毒性が確認されており、１，３－ジオキソランを含む汚染水等は適切に処理しなければならない。
ここで、１，４－ジオキサン等の環状エーテルは、促進酸化法においてのみ、処理の有効性が確認されている。しかし、促進酸化法はイニシャルコスト及びランニングコストが高いことから普及に至っていない。また、非特許文献２には、他の有機化合物が存在すると、促進酸化法による１，４－ジオキサンの処理効率が低下することが報告されている。
ここで、１，４－ジオキサン等の環状エーテルは、促進酸化法においてのみ、処理の有効性が確認されている。しかし、促進酸化法はイニシャルコスト及びランニングコストが高いことから普及に至っていない。また、非特許文献２には、他の有機化合物が存在すると、促進酸化法による１，４－ジオキサンの処理効率が低下することが報告されている。
低コストかつ安定的に１，４－ジオキサン等の環状エーテル化合物を含む水を処理する方法が求められており、非特許文献３では、１，４－ジオキサン分解菌による１，４－ジオキサン処理が提案されている。
本発明者らは、特許文献１において、構成型１，４－ジオキサン分解菌であるＮ２３株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ－０２０３２）を報告している。Ｎ２３株は、これまでに報告されている構成型１，４－ジオキサン分解菌の中で、最も高い１，４－ジオキサン最大比分解速度を示し、１，４－ジオキサンを始めとする環状エーテル化合物の生分解に非常に有望である。また、本発明者らは、特許文献２において、１，４－ジオキサンと他の有機化合物を含む汚染水を、主として他の有機化合物の濃度を低くする前処理工程と１，４－ジオキサンの１，４－ジオキサン分解菌による生分解処理工程とをこの順で行うことによる、効率的な汚染水処理方法を提案している。
本発明者らは、特許文献１において、構成型１，４－ジオキサン分解菌であるＮ２３株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ－０２０３２）を報告している。Ｎ２３株は、これまでに報告されている構成型１，４－ジオキサン分解菌の中で、最も高い１，４－ジオキサン最大比分解速度を示し、１，４－ジオキサンを始めとする環状エーテル化合物の生分解に非常に有望である。また、本発明者らは、特許文献２において、１，４－ジオキサンと他の有機化合物を含む汚染水を、主として他の有機化合物の濃度を低くする前処理工程と１，４－ジオキサンの１，４－ジオキサン分解菌による生分解処理工程とをこの順で行うことによる、効率的な汚染水処理方法を提案している。
特許文献２に記載された発明の方法により、環状エーテルと他の有機化合物の処理を行うに際し、前処理工程を活性汚泥により行うと、余剰汚泥が発生する。余剰汚泥は、沈殿・脱水等されて脱水ケーキ（脱水汚泥）となり、産業廃棄物として処理される。活性汚泥による処理では、環状エーテルを生分解処理することは困難なため、余剰汚泥中には環状エーテルが高濃度で含まれる場合がある。そして、余剰汚泥が環状エーテルを高濃度で含む場合、脱水後に得られる脱水ケーキも環状エーテルを高濃度で含むため、通常の産業廃棄物ではなく特別管理産業廃棄物として処理する必要があり、通常の産業廃棄物と比較して処分コストが大きく増大してしまう。
CD. Adams, PA. Scanlan and ND. Secrist: Oxidation and biodegradability enhancement of 1,4-dioxane using hydrogen peroxide and ozone, Environ. Sci. Technol., 28(11), pp.1812-1818, 1994.
K. KOSAKA, H. YAMADA, S. MATSUI, and K. SHISHIDA: The effects of the co-existing compounds on the decomposition of micropollutants using the ozone/hydrogen peroxide process. Water Sci. Technol., 42, pp.353-361, 2000.
清和成、池道彦：１，４－ジオキサン分解菌を用いた汚染地下水の生物処理・浄化の可能性，用水と廃水，Vol.53, No.7, 2011.
環状エーテルと他の有機化合物を含む汚染水を活性汚泥処理する際に発生する環状エーテルを含む余剰汚泥の処理方法と処理システムを提供することを課題とする。
本発明の課題を解決するための手段は、以下のとおりである。
１．活性汚泥処理槽で発生する環状エーテルを含む余剰汚泥を、
余剰汚泥処理槽において、Ｎ２３株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ－０２０３２）により、ＢＯＤ３５０ｍｇ／Ｌ以下、かつ、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）０．００８～０．１７の条件下で環状エーテルを生分解処理することを特徴とする余剰汚泥処理方法。
２．前記余剰汚泥処理槽における余剰汚泥濃度が、１，０００ｍｇ／Ｌ以上３０，０００ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とする１．に記載の余剰汚泥処理方法。
３．前記活性汚泥処理槽の下流に位置する環状エーテル処理槽で発生するＮ２３株含有汚泥の形態で、前記余剰汚泥処理槽にＮ２３株を供給することを特徴とする１．または２．に記載の余剰汚泥処理方法。
４．前記環状エーテルが、１，４－ジオキサンを含むことを特徴とする１．～３．のいずれかに記載の余剰汚泥処理方法。
５．環状エーテルと他の有機化合物を含む汚染水を、活性汚泥により主に他の有機化合物を処理する活性汚泥処理槽と、
前記活性汚泥処理槽の下流に位置する、環状エーテルを処理する環状エーテル処理槽と、
前記活性汚泥処理槽で発生する環状エーテルを含む余剰汚泥を処理する余剰汚泥処理槽と、を有し、
前記余剰汚泥処理槽において、Ｎ２３株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ－０２０３２）により、ＢＯＤ３５０ｍｇ／Ｌ以下、かつ、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）０．００８～０．１７の条件下で環状エーテルを生分解処理することを特徴とする余剰汚泥処理システム。
６．前記環状エーテル処理槽が、前記Ｎ２３株による生分解処理を行う槽であり、
前記環状エーテル処理槽で発生するＮ２３株含有汚泥を、前記余剰汚泥処理槽に供給することを特徴とする５．に記載の余剰汚泥処理システム。
１．活性汚泥処理槽で発生する環状エーテルを含む余剰汚泥を、
余剰汚泥処理槽において、Ｎ２３株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ－０２０３２）により、ＢＯＤ３５０ｍｇ／Ｌ以下、かつ、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）０．００８～０．１７の条件下で環状エーテルを生分解処理することを特徴とする余剰汚泥処理方法。
２．前記余剰汚泥処理槽における余剰汚泥濃度が、１，０００ｍｇ／Ｌ以上３０，０００ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とする１．に記載の余剰汚泥処理方法。
３．前記活性汚泥処理槽の下流に位置する環状エーテル処理槽で発生するＮ２３株含有汚泥の形態で、前記余剰汚泥処理槽にＮ２３株を供給することを特徴とする１．または２．に記載の余剰汚泥処理方法。
４．前記環状エーテルが、１，４－ジオキサンを含むことを特徴とする１．～３．のいずれかに記載の余剰汚泥処理方法。
５．環状エーテルと他の有機化合物を含む汚染水を、活性汚泥により主に他の有機化合物を処理する活性汚泥処理槽と、
前記活性汚泥処理槽の下流に位置する、環状エーテルを処理する環状エーテル処理槽と、
前記活性汚泥処理槽で発生する環状エーテルを含む余剰汚泥を処理する余剰汚泥処理槽と、を有し、
前記余剰汚泥処理槽において、Ｎ２３株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ－０２０３２）により、ＢＯＤ３５０ｍｇ／Ｌ以下、かつ、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）０．００８～０．１７の条件下で環状エーテルを生分解処理することを特徴とする余剰汚泥処理システム。
６．前記環状エーテル処理槽が、前記Ｎ２３株による生分解処理を行う槽であり、
前記環状エーテル処理槽で発生するＮ２３株含有汚泥を、前記余剰汚泥処理槽に供給することを特徴とする５．に記載の余剰汚泥処理システム。
本発明の余剰汚泥処理方法は、余剰汚泥に由来する他の微生物が多く存在する条件下でありながらも、他の微生物の活動を抑えてＮ２３株を活動させることにより、環状エーテルを効率的に処理することができる。環状エーテル濃度を低くすることにより、余剰汚泥を脱水して得られる脱水ケーキを通常の産業廃棄物として処理することができるため、処理コストを抑えることができる。
環状エーテルをＮ２３株により生分解処理することで、Ｎ２３株含有汚泥が発生するが、このＮ２３株含有汚泥を余剰汚泥処理槽に供給し、余剰汚泥処理槽中の環状エーテルをＮ２３株含有汚泥により処理することにより、Ｎ２３株含有汚泥を有効活用することができ、余剰汚泥処理槽に培養したＮ２３株を直接供給する場合と比較して、Ｎ２３株の培養にかかるコストを抑えることができる。
環状エーテルをＮ２３株により生分解処理することで、Ｎ２３株含有汚泥が発生するが、このＮ２３株含有汚泥を余剰汚泥処理槽に供給し、余剰汚泥処理槽中の環状エーテルをＮ２３株含有汚泥により処理することにより、Ｎ２３株含有汚泥を有効活用することができ、余剰汚泥処理槽に培養したＮ２３株を直接供給する場合と比較して、Ｎ２３株の培養にかかるコストを抑えることができる。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の余剰汚泥処理方法は、活性汚泥処理槽で発生する環状エーテルを含む余剰汚泥を、
余剰汚泥処理槽において、Ｎ２３株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ－０２０３２）により、ＢＯＤ３５０ｍｇ／Ｌ以下、かつ、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）０．００８～０．１７の条件下で環状エーテルを生分解処理する。なお、本明細書において、「Ａ～Ｂ」（Ａ、Ｂは数値）との表記は、Ａ、Ｂの値を含む数値範囲、すなわち、Ａ以上Ｂ以下を意味する。
本発明の余剰汚泥処理方法は、活性汚泥処理槽で発生する環状エーテルを含む余剰汚泥を、
余剰汚泥処理槽において、Ｎ２３株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ－０２０３２）により、ＢＯＤ３５０ｍｇ／Ｌ以下、かつ、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）０．００８～０．１７の条件下で環状エーテルを生分解処理する。なお、本明細書において、「Ａ～Ｂ」（Ａ、Ｂは数値）との表記は、Ａ、Ｂの値を含む数値範囲、すなわち、Ａ以上Ｂ以下を意味する。
本発明の余剰汚泥処理方法を、図１に示す一実施態様である余剰汚泥処理システムを例に説明する。
一実施態様である余剰汚泥処理システムは、活性汚泥処理槽１、環状エーテル処理槽２、余剰汚泥処理槽３、脱水機４を有する。
一実施態様である余剰汚泥処理システムは、活性汚泥処理槽１、環状エーテル処理槽２、余剰汚泥処理槽３、脱水機４を有する。
本発明が処理する汚染水は、環状エーテルと他の有機化合物を含む。
環状エーテルとしては、１，４－ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，３－ジオキソラン、２－メチル－１，３－ジオキソラン等が挙げられる。これらの中で、１，４－ジオキサンを含む汚染水を処理することが好ましい。
他の有機化合物は、活性汚泥による生分解が可能な有機化合物であれば制限されず、汚染水が発生する化学工場、工場跡地、埋立処分場等によりその種類は異なる。
環状エーテルとしては、１，４－ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，３－ジオキソラン、２－メチル－１，３－ジオキソラン等が挙げられる。これらの中で、１，４－ジオキサンを含む汚染水を処理することが好ましい。
他の有機化合物は、活性汚泥による生分解が可能な有機化合物であれば制限されず、汚染水が発生する化学工場、工場跡地、埋立処分場等によりその種類は異なる。
環状エーテルと他の有機化合物を含む汚染水は、活性汚泥処理槽１により主に他の有機化合物が処理される。活性汚泥処理槽１での他の有機化合物の処理は、定法に従って行うことができる。活性汚泥処理槽１では、他の有機化合物を、３０ｗｔ％以上取り除くことが好ましく、４０ｗｔ％以上取り除くことがより好ましく、５０ｗｔ％以上取り除くことがさらに好ましく、６０ｗｔ％以上取り除くことが最も好ましい。
活性汚泥処理では環状エーテルの処理はあまり進行しないため、汚染水は活性汚泥処理槽１で処理されて環状エーテルを含む一次処理水となり、環状エーテル処理槽２に移送される。
活性汚泥処理では環状エーテルの処理はあまり進行しないため、汚染水は活性汚泥処理槽１で処理されて環状エーテルを含む一次処理水となり、環状エーテル処理槽２に移送される。
一次処理水は、環状エーテル処理槽２においてＮ２３株により環状エーテルが処理される。
Ｎ２３株（Ｐｓｅｕｄｏｎｏｃａｒｄｉａ ｓｐ．Ｎ２３）は、受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ－０２０３２として、独立行政法人 製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター（ＮＰＭＤ）（日本国千葉県木更津市かずさ鎌足２－５－８（郵便番号２９２－０８１８））に、２０１５年４月１０日付で国際寄託されている。
Ｎ２３株は、構成型１，４－ジオキサン分解菌であり、常時、分解酵素を生産している。Ｎ２３株は、０．２１６ｍｇ－１，４－ジオキサン／ｍｇ－ｐｒｏｔｅｉｎ・ｈという、これまでに報告されている構成型１，４－ジオキサン分解菌の中で、最も高い１，４－ジオキサン最大比分解速度を有する。Ｎ２３株は、１，４－ジオキサンを０．０１７ｍｇ／Ｌ以下の極低濃度まで分解することができ、約５２００ｍｇ／Ｌという高濃度の１，４－ジオキサンを処理することができる。Ｎ２３株は、至適ｐＨはｐＨ６～８の中性付近ではあるが、酸性条件下での活動性の低下が小さく、ｐＨ７．０における分解活性に対して、ｐＨ５．０で９割以上、ｐＨ３．８で８割以上の分解活性を維持することができる。そのため、Ｎ２３株は、１，４－ジオキサンの生分解処理工程に好適に利用することができる。
Ｎ２３株（Ｐｓｅｕｄｏｎｏｃａｒｄｉａ ｓｐ．Ｎ２３）は、受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ－０２０３２として、独立行政法人 製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター（ＮＰＭＤ）（日本国千葉県木更津市かずさ鎌足２－５－８（郵便番号２９２－０８１８））に、２０１５年４月１０日付で国際寄託されている。
Ｎ２３株は、構成型１，４－ジオキサン分解菌であり、常時、分解酵素を生産している。Ｎ２３株は、０．２１６ｍｇ－１，４－ジオキサン／ｍｇ－ｐｒｏｔｅｉｎ・ｈという、これまでに報告されている構成型１，４－ジオキサン分解菌の中で、最も高い１，４－ジオキサン最大比分解速度を有する。Ｎ２３株は、１，４－ジオキサンを０．０１７ｍｇ／Ｌ以下の極低濃度まで分解することができ、約５２００ｍｇ／Ｌという高濃度の１，４－ジオキサンを処理することができる。Ｎ２３株は、至適ｐＨはｐＨ６～８の中性付近ではあるが、酸性条件下での活動性の低下が小さく、ｐＨ７．０における分解活性に対して、ｐＨ５．０で９割以上、ｐＨ３．８で８割以上の分解活性を維持することができる。そのため、Ｎ２３株は、１，４－ジオキサンの生分解処理工程に好適に利用することができる。
一次処理水は、他の有機化合物濃度が低いため、Ｎ２３株による環状エーテル処理を効率的に行うことができる。環状エーテル処理槽２におけるＮ２３株による環状エーテル処理は、ｐＨ４以上８以下で行うことが好ましく、ｐＨ４．５以上５．５以下で行うことがより好ましい。ｐＨをこの範囲内とすることにより、Ｎ２３株による分解性のレベルを一定以上に保ちながらも、雑菌の繁殖を抑えることができる。
活性汚泥処理槽１では余剰汚泥が発生するが、活性汚泥処理槽１内では環状エーテルの生分解はあまり進行しないため、余剰汚泥は環状エーテルを含む。この環状エーテルを含む余剰汚泥と、環状エーテル処理槽２で発生するＮ２３株含有汚泥は、余剰汚泥処理槽３に送られる。そして、余剰汚泥中に含まれる環状エーテルは、Ｎ２３株含有汚泥中のＮ２３株により、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）３５０ｍｇ／Ｌ以下、かつ、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）０．００８～０．１７の条件下で処理される。
余剰汚泥処理槽３中には、余剰汚泥由来の多様な微生物と、Ｎ２３株含有汚泥由来のＮ２３株が生息している。Ｎ２３株は、他の微生物と比較すると活動性、増殖性に劣るが、ＢＯＤ３５０ｍｇ／Ｌ以下では他の微生物の活動は抑制される。Ｎ２３株は、ＢＯＤ３５０ｍｇ／Ｌ以下でも環状エーテルを代謝して活動することができるため、他の微生物よりも優先的に活動して環状エーテルの分解を行うことができる。ＢＯＤは、３２０ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、３００ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましい。
また、その理由は不明であるが、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）が０．００８以上０．１７以下のときに、Ｎ２３株は、余剰汚泥なしの場合に対して５０％以上の環状エーテル分解速度を維持することができ、効率的に環状エーテルを生分解処理することができる。余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）は、０．０１以上であることが好ましく、０．０１２以上であることがより好ましく、０．０１５以上であることがさらに好ましい。また、この比は０．１５以下であることが好ましく、０．１４以下であることがより好ましく、０．１２以下であることがさらに好ましい。
余剰汚泥処理槽３中で、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）は、活性汚泥処理槽１から引き込む余剰汚泥の量と、環状エーテル処理槽２から引き込むＮ２３株含有汚泥の量により調整することができる。この際、余剰汚泥処理槽３中の余剰汚泥濃度は、１，０００ｍｇ／Ｌ以上３０，０００ｍｇ／Ｌ以下であることが、処理効率の点から好ましい。なお、本発明において、Ｎ２３株の供給は、Ｎ２３株含有汚泥の形態に限定されず、培養液からろ別した菌体、凍結保存した菌体、乾燥保存した菌体、凍結乾燥した菌体、Ｎ２３株を樹脂等に固定化した固定化担体、あるいは培養液やその濃縮液等のＮ２３株を含む懸濁液等の任意の形態で供給することができる。
余剰汚泥処理槽３において、環状エーテルが所定の濃度以下となるまで処理された後に、汚泥は沈殿され、処理済みの上澄水は処理水として排水される。沈殿した汚泥は引き抜かれ、公知の脱水機４により脱水され、脱水ケーキと脱離水とに分離される。脱水ケーキは、環状エーテル等の汚染物質濃度が十分に低いため、一般産業廃棄物として処理することができる。図１に示すシステムでは、脱離水は、活性汚泥処理槽１に返送される。脱離水は、環状エーテル処理槽２や余剰汚泥処理槽３に返送することもでき、汚染物質の濃度が十分に低い場合は処理水として排水することもできる。
・余剰汚泥
活性汚泥処理法の余剰汚泥を種汚泥として培養した汚泥を余剰汚泥とした。
蒸留水で２回洗浄した余剰汚泥を、５００ｍｇ／Ｌの１，４－ジオキサンを含む無機塩培地溶液（培地組成：Ｋ２ＨＰＯ４：１ｇ／Ｌ、（ＮＨ４）２ＳＯ４：１ｇ／Ｌ、ＮａＣｌ：５０ｍｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：２００ｍｇ／Ｌ、ＦｅＣｌ３：１０ｍｇ／Ｌ、ＣａＣｌ２：５０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：７．３）に懸濁させ、環状エーテルを含む余剰汚泥を作成した。
活性汚泥処理法の余剰汚泥を種汚泥として培養した汚泥を余剰汚泥とした。
蒸留水で２回洗浄した余剰汚泥を、５００ｍｇ／Ｌの１，４－ジオキサンを含む無機塩培地溶液（培地組成：Ｋ２ＨＰＯ４：１ｇ／Ｌ、（ＮＨ４）２ＳＯ４：１ｇ／Ｌ、ＮａＣｌ：５０ｍｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：２００ｍｇ／Ｌ、ＦｅＣｌ３：１０ｍｇ／Ｌ、ＣａＣｌ２：５０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：７．３）に懸濁させ、環状エーテルを含む余剰汚泥を作成した。
・Ｎ２３株
Ｎ２３株は、５００ｍｇ／Ｌになるようにジオキサンを加えたＭＧＹ培地（Ｍａｌｔ Ｅｘｔｒａｃｔ：１０ｇ／Ｌ、グルコース：４ｇ／Ｌ、Ｙｅａｓｔ Ｅｘｔｒａｃｔ：４ｇ／Ｌ、ｐＨ７．３）を用いて７日間回転振盪培養（２８℃、１２０ｒｐｍ）した。この培養液を、１００００×ｇ、４℃、１０分間遠心分離して集菌し、炭素源を含まない無機塩培地（培地組成：Ｋ２ＨＰＯ４：１ｇ／Ｌ、（ＮＨ４）２ＳＯ４：１ｇ／Ｌ、ＮａＣｌ：５０ｍｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：２００ｍｇ／Ｌ、ＦｅＣｌ３：１０ｍｇ／Ｌ、ＣａＣｌ２：５０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：７．３）を用いて二回洗浄した後、菌体濃度が４０００ｍｇ－ｄｒｙ ｃｅｌｌ／Ｌになるように同無機塩培地に懸濁し、これをＮ２３株植菌液として用いた。
Ｎ２３株は、５００ｍｇ／Ｌになるようにジオキサンを加えたＭＧＹ培地（Ｍａｌｔ Ｅｘｔｒａｃｔ：１０ｇ／Ｌ、グルコース：４ｇ／Ｌ、Ｙｅａｓｔ Ｅｘｔｒａｃｔ：４ｇ／Ｌ、ｐＨ７．３）を用いて７日間回転振盪培養（２８℃、１２０ｒｐｍ）した。この培養液を、１００００×ｇ、４℃、１０分間遠心分離して集菌し、炭素源を含まない無機塩培地（培地組成：Ｋ２ＨＰＯ４：１ｇ／Ｌ、（ＮＨ４）２ＳＯ４：１ｇ／Ｌ、ＮａＣｌ：５０ｍｇ／Ｌ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：２００ｍｇ／Ｌ、ＦｅＣｌ３：１０ｍｇ／Ｌ、ＣａＣｌ２：５０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：７．３）を用いて二回洗浄した後、菌体濃度が４０００ｍｇ－ｄｒｙ ｃｅｌｌ／Ｌになるように同無機塩培地に懸濁し、これをＮ２３株植菌液として用いた。
・菌体濃度
Ｎ２３株の菌体タンパク濃度は、既報（Meyers et al., Novel method for rapid measurement of growth of mycobacteria in detergent-free media, J. Clin. Microbiol., 36 (9) 2752～2754 (1998)）に準じて測定した。Ｎ２３株の乾燥菌体重量及び微生物濃度は、ガラス繊維濾紙ＧＦ／Ｂ（粒子保持能 １．０μｍ、Ｗｈａｔｍａｎ）を用いて試料をろ過し、１０５℃にて２時間乾燥した後の重量から、ろ過前のフィルター重量を差し引いて求めた。
Ｎ２３株の菌体タンパク濃度は、既報（Meyers et al., Novel method for rapid measurement of growth of mycobacteria in detergent-free media, J. Clin. Microbiol., 36 (9) 2752～2754 (1998)）に準じて測定した。Ｎ２３株の乾燥菌体重量及び微生物濃度は、ガラス繊維濾紙ＧＦ／Ｂ（粒子保持能 １．０μｍ、Ｗｈａｔｍａｎ）を用いて試料をろ過し、１０５℃にて２時間乾燥した後の重量から、ろ過前のフィルター重量を差し引いて求めた。
実験１：余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）
環状エーテルを含む余剰汚泥の懸濁液に対して、Ｎ２３株植菌液を、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）が、０．０１、０．０２、０．０５、０．１０、０．２５となるように添加し、２５℃にて回転振盪培養を行った。また、コントロールとして、１０００ｍｇ／Ｌの１，４－ジオキサンを含む無機塩培地溶液にＮ２３株の菌体濃度が２００、１，０００及び５，０００ｍｇ／Ｌになるように調整した以外は同様にして、ブランク試験（余剰汚泥０ｍｇ／Ｌ）を行った。
試験期間中にジオキサン濃度を適宜、ヘッドスペースＧＣ／ＭＳ（ＱＰ２０１０ＰＬＵＳ、ＴＵＲＢＯＭＡＴＲＩＸ ＨＳ４０）で測定し、ジオキサン分解速度（ｍｇ／Ｌ／日）を算出した。また、Ｎ２３株と汚泥の濃度比がジオキサン分解速度に及ぼす影響を評価するために、濃度比０．０１～０．２５におけるジオキサン分解速度に対してブランクのジオキサン分解速度を除することで、ジオキサン分解速度の相対値を算出した。結果を表１、２、図２に示す。
環状エーテルを含む余剰汚泥の懸濁液に対して、Ｎ２３株植菌液を、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）が、０．０１、０．０２、０．０５、０．１０、０．２５となるように添加し、２５℃にて回転振盪培養を行った。また、コントロールとして、１０００ｍｇ／Ｌの１，４－ジオキサンを含む無機塩培地溶液にＮ２３株の菌体濃度が２００、１，０００及び５，０００ｍｇ／Ｌになるように調整した以外は同様にして、ブランク試験（余剰汚泥０ｍｇ／Ｌ）を行った。
試験期間中にジオキサン濃度を適宜、ヘッドスペースＧＣ／ＭＳ（ＱＰ２０１０ＰＬＵＳ、ＴＵＲＢＯＭＡＴＲＩＸ ＨＳ４０）で測定し、ジオキサン分解速度（ｍｇ／Ｌ／日）を算出した。また、Ｎ２３株と汚泥の濃度比がジオキサン分解速度に及ぼす影響を評価するために、濃度比０．０１～０．２５におけるジオキサン分解速度に対してブランクのジオキサン分解速度を除することで、ジオキサン分解速度の相対値を算出した。結果を表１、２、図２に示す。
余剰汚泥に対するＮ２３株の濃度比が大きくなりすぎると、Ｎ２３株の菌体量が増えているにもかかわらず分解速度が低下した。このことから、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）は最適値が存在し、図２に示す通り、この濃度比が０．００８～０．１７の範囲内において、ジオキサン分解速度はブランク（余剰汚泥なし）の場合に対して５０％以上の相対値を維持できることが確かめられた。
実験２：余剰汚泥処理時のＢＯＤ濃度の影響
環状エーテルを含む余剰汚泥の懸濁液（余剰汚泥の終濃度：１０，０００ｍｇ／Ｌ）に、Ｎ２３株植菌液とＢＯＤ成分としてグルコース溶液を所定量添加し、２５℃にて回転振盪培養を行った。Ｎ２３株の菌体濃度は２００ｍｇ／Ｌ及び１０００ｍｇ／Ｌとした。また、グルコース終濃度は９４～９３６ｍｇ／Ｌとし、各グルコース濃度の全酸素要求量の５６％をＢＯＤ濃度とした（久大芳夫、ＴＯＤ、ＴＯＣの測定法、環境技術、１９８０）。
試験期間中に、溶液中のジオキサン濃度をヘッドスペースＧＣ／ＭＳ（ＱＰ２０１０ＰＬＵＳ、ＴＵＲＢＯＭＡＴＲＩＸ ＨＳ４０）で測定した。菌体濃度２００ｍｇ／Ｌ、１０００ｍｇ／Ｌの結果をそれぞれ図３、４に示す。
環状エーテルを含む余剰汚泥の懸濁液（余剰汚泥の終濃度：１０，０００ｍｇ／Ｌ）に、Ｎ２３株植菌液とＢＯＤ成分としてグルコース溶液を所定量添加し、２５℃にて回転振盪培養を行った。Ｎ２３株の菌体濃度は２００ｍｇ／Ｌ及び１０００ｍｇ／Ｌとした。また、グルコース終濃度は９４～９３６ｍｇ／Ｌとし、各グルコース濃度の全酸素要求量の５６％をＢＯＤ濃度とした（久大芳夫、ＴＯＤ、ＴＯＣの測定法、環境技術、１９８０）。
試験期間中に、溶液中のジオキサン濃度をヘッドスペースＧＣ／ＭＳ（ＱＰ２０１０ＰＬＵＳ、ＴＵＲＢＯＭＡＴＲＩＸ ＨＳ４０）で測定した。菌体濃度２００ｍｇ／Ｌ、１０００ｍｇ／Ｌの結果をそれぞれ図３、４に示す。
Ｎ２３株の菌体濃度が２００ｍｇ／Ｌ、１０００ｍｇ／Ｌの実験系のいずれも、ＢＯＤ濃度が低いほどジオキサン分解が早く進むことが確かめられた。このことから、ＢＯＤ濃度が高くなると余剰汚泥中の微生物が優先的に活動するため、Ｎ２３株の活動が抑制されて環状エーテルの生分解が進行しにくくなることが確かめられた。
１ 活性汚泥処理槽
２ 環状エーテル処理槽
３ 余剰汚泥処理槽
４ 脱水機
２ 環状エーテル処理槽
３ 余剰汚泥処理槽
４ 脱水機
Claims (6)
- 活性汚泥処理槽で発生する環状エーテルを含む余剰汚泥を、
余剰汚泥処理槽において、Ｎ２３株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ－０２０３２）により、ＢＯＤ３５０ｍｇ／Ｌ以下、かつ、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）０．００８～０．１７の条件下で環状エーテルを生分解処理することを特徴とする余剰汚泥処理方法。 - 前記余剰汚泥処理槽における余剰汚泥濃度が、１，０００ｍｇ／Ｌ以上３０，０００ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とする請求項１に記載の余剰汚泥処理方法。
- 前記活性汚泥処理槽の下流に位置する環状エーテル処理槽で発生するＮ２３株含有汚泥の形態で、前記余剰汚泥処理槽にＮ２３株を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の余剰汚泥処理方法。
- 前記環状エーテルが、１，４－ジオキサンを含むことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の余剰汚泥処理方法。
- 環状エーテルと他の有機化合物を含む汚染水を、活性汚泥により主に他の有機化合物を処理する活性汚泥処理槽と、
前記活性汚泥処理槽の下流に位置する、環状エーテルを処理する環状エーテル処理槽と、
前記活性汚泥処理槽で発生する環状エーテルを含む余剰汚泥を処理する余剰汚泥処理槽と、を有し、
前記余剰汚泥処理槽において、Ｎ２３株（受託番号ＮＩＴＥ ＢＰ－０２０３２）により、ＢＯＤ３５０ｍｇ／Ｌ以下、かつ、余剰汚泥濃度に対するＮ２３株濃度の比（Ｎ２３株／余剰汚泥）０．００８～０．１７の条件下で環状エーテルを生分解処理することを特徴とする余剰汚泥処理システム。 - 前記環状エーテル処理槽が、前記Ｎ２３株による生分解処理を行う槽であり、
前記環状エーテル処理槽で発生するＮ２３株含有汚泥を、前記余剰汚泥処理槽に供給することを特徴とする請求項５に記載の余剰汚泥処理システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022006803A JP2023105834A (ja) | 2022-01-20 | 2022-01-20 | 余剰汚泥処理方法、及び余剰汚泥処理システム |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2022006803A JP2023105834A (ja) | 2022-01-20 | 2022-01-20 | 余剰汚泥処理方法、及び余剰汚泥処理システム |
Publications (1)
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ID=87473255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2022006803A Pending JP2023105834A (ja) | 2022-01-20 | 2022-01-20 | 余剰汚泥処理方法、及び余剰汚泥処理システム |
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