JP4807800B2 - βデンプン含有廃液の処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、βデンプン含有廃液の処理方法及びその処理装置並びにβデンプン含有廃液処理用の細菌、微生物培養物及び添加剤に関する。
生活排水または食品加工工場排水等は、βデンプンを多く含むことが知られているが、従来、生（β）デンプンは天然では結晶状態にあり、水を加えて加熱処理し、デンプン中での糖鎖間の水素結合を破壊し、糖鎖が自由になった状態のαデンプンとした後でなければ処理できなかった。
また、生（β）デンプンを分解する酵素が開示されているが（特許文献１）、さらに、βデンプン含有廃液を高い効率と高い処理速度で処理することができる方法が求められていた。
特開平５−１８４３６２号公報
本発明は、１つの側面では、βデンプン含有廃液を処理すること、下水、公共水域に放流するに適した水質を得ることの少なくとも１つを達成する、βデンプン含有廃液の処理方法及びその処理装置、並びにβデンプン含有廃液の処理用添加剤、及びβデンプン含有廃液を分解する細菌を提供することに関する。また、本発明は、他の側面では、βデンプンを含有した廃液中で安定的に維持されること、廃液中のβデンプン成分を分解することの少なくとも１つを達成する、βデンプン含有廃液処理用の微生物培養物を提供することに関する。
すなわち、本発明の要旨は、
〔１〕 サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌からなる群より選ばれる少なくとも１種類以上の細菌と、βデンプン含有廃液とを接触させることを特徴とするβデンプン含有廃液の処理方法、
〔２〕 〔１〕記載の方法に用いるための装置であって、サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌からなる群より選ばれる少なくとも１種類以上の細菌を含有した活性汚泥を含有する処理槽と、該処理槽内でβ−デンプンが分解された廃液を液中膜でろ過する手段とを備えた、βデンプン含有廃液の処理装置、
〔３〕 〔１〕記載のβデンプン含有廃液の処理方法において使用される、マグネシウム化合物、ケイ素化合物および細菌培養の栄養剤を含有してなる、βデンプン含有廃液の処理用添加剤、
〔４〕 サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌を含有してなる、βデンプン含有廃液処理用の微生物培養物、ならびに
〔５〕 サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌からなる群より選ばれる細菌であって、βデンプン含有廃液を分解する性質を有する細菌、
に関する。
〔１〕 サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌からなる群より選ばれる少なくとも１種類以上の細菌と、βデンプン含有廃液とを接触させることを特徴とするβデンプン含有廃液の処理方法、
〔２〕 〔１〕記載の方法に用いるための装置であって、サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌からなる群より選ばれる少なくとも１種類以上の細菌を含有した活性汚泥を含有する処理槽と、該処理槽内でβ−デンプンが分解された廃液を液中膜でろ過する手段とを備えた、βデンプン含有廃液の処理装置、
〔３〕 〔１〕記載のβデンプン含有廃液の処理方法において使用される、マグネシウム化合物、ケイ素化合物および細菌培養の栄養剤を含有してなる、βデンプン含有廃液の処理用添加剤、
〔４〕 サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌を含有してなる、βデンプン含有廃液処理用の微生物培養物、ならびに
〔５〕 サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌からなる群より選ばれる細菌であって、βデンプン含有廃液を分解する性質を有する細菌、
に関する。
本発明のβデンプン含有廃液の処理方法及びβデンプン含有廃液の処理装置、並びにそれらに用いられるβデンプン含有廃液処理用の細菌、微生物培養物、または添加剤によれば、βデンプン含有廃液を、高い効率と高い処理速度で、処理することができ、下水、公共水域に放流するに適した水質を少なくとも得ることができるという優れた効果を奏する。また、本発明のβデンプン含有廃液処理用の微生物培養物によれば、βデンプン含有廃液中で安定的に維持され、βデンプン成分を分解することができるという優れた効果を奏する。
本発明のβデンプン含有廃液の処理方法及びβデンプン含有廃液の処理装置においては、特定の細菌、すなわち、サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌からなる群より選ばれる少なくとも１種類以上の細菌（以下、本明細書において言及する「細菌」という用語は、特段の説明の無い限り、これらの細菌を意味する）が使用される。また、本発明で用いるこれらの細菌はβデンプン含有廃液を分解する性質を有する細菌である。
本発明は、細菌とβデンプン含有廃液を接触させることを特徴とする、βデンプン含有廃液の処理方法及びβデンプン含有廃液の処理装置に関する。また、本発明ではβデンプン含有廃液の処理用添加剤を用いて廃液処理を行なう方法及び装置であってもよい。
また、本発明は、細菌として該細菌を含有する活性汚泥を用いてもよい。
本発明の「下水、公共水域に放流するに適した水質」は、地域等により基準が異なる場合もあるが、例えば、２００５年時点における日本国岐阜県大垣市の下水放流基準〔ｐＨ：５．０〜９．０、ＢＯＤ：（河川放流ＢＯＤ＋２×懸濁浮遊物質量） ６００ｍｇ／Ｌ以下、全窒素量 ２４０ｍｇ／Ｌ以下、全リン量 ３２ｍｇ／Ｌ以下〕の条件を満たす水質等が挙げられる。
細菌によるβデンプン含有廃液の資化は、例えば、βデンプン含有廃液について、処理前後において、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を測定し、処理前の値と処理後の値とを比較することにより評価される。なお、処理後の処理水におけるＢＯＤ、ＣＯＤそれぞれが、処理前のβデンプン含有廃液におけるＢＯＤ、ＣＯＤそれぞれに比べ、減少した場合、細菌が、βデンプン含有廃液を資化しうることの指標となる。
βデンプン含有廃液としては、例えば、生活排水または食品加工工場排水等を挙げることできる。具体的には、βデンプン含有廃液が、米のとぎ汁、片栗粉およびジャガイモ澱粉からなる群より選ばれた少なくとも１つを含有していてもよい。
サウエラ(Thauera)属に属する細菌としては、より具体的には、例えば、06AUG17-1が挙げられる。また、06AUG17-1の１６Ｓ ｒＤＮＡの塩基配列は、配列番号：１に示される塩基配列である。なお、06AUG17-1は、「06AUG17-1」と命名・表示され、受託番号：FERM P-21199（受託日：２００７年２月５日）として、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（日本国茨城県つくば市東１丁目１番地１ 中央第６）に寄託されている。
ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌としては、より具体的には、例えば、06APR20-9が挙げられる。また、06APR20-9の１６Ｓ ｒＤＮＡの塩基配列は、配列番号：２に示される塩基配列である。なお、06APR20-9は、「06APR20-9」と命名・表示され、受託番号：FERM P-21186（受託日：２００７年２月５日）として、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（日本国茨城県つくば市東１丁目１番地１ 中央第６）に寄託されている。
セルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌としては、より具体的には、例えば、06APR20-7が挙げられる。また、06APR20-7の１６Ｓ ｒＤＮＡの塩基配列は、配列番号：３に示される塩基配列である。なお、06APR20-7は、「06APR20-7」と命名・表示され、受託番号：FERM P-21185（受託日：２００７年２月５日）として、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（日本国茨城県つくば市東１丁目１番地１ 中央第６）に寄託されている。
本発明の１つの態様としては、細菌が、06AUG17-1（受託番号：FERM P-21199）、06APR20-9（受託番号：FERM P-21186）、および06APR20-7（受託番号：FERM P-21185）からなる群より選ばれることが好ましい。
本発明のβデンプン含有廃液の処理方法、βデンプン含有廃液の処理装置及びβデンプン含有廃液の処理用添加剤においては、細菌は、処理対象となるβデンプン含有廃液により変動する場合があり、特に限定されるものではなく、効率的処理を行なう観点から、βデンプン含有廃液１ｍＬに対して、希釈法で測定した細菌数は、好ましくは１×１０6ＣＦＵ以上、より好ましくは１×１０7ＣＦＵ以上であることが望ましく、また、飽和量程度までであることが望ましい。なお、細菌の数は、検水または各段階の希釈検水について試験した平板のうち、計数対象集落が平板１枚あたり３０〜３００ＣＦＵ形成された平板について計数し、下記式：
（式中、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、・・・Ｎｎは、それぞれ各平板の集落数（ＣＦＵ）を示し、ｎは、平板の枚数を示し、Ｖは、検水又は希釈検水の量（ｍＬ）を示し、ｍは、検水の希釈倍数を示す）
により算出される。
により算出される。
混合物又は活性汚泥中における、細菌の存在比（細胞数比）は、流入原水の水質、滞留時間、バッキ状態等により異なるが、同程度であることが望ましい。
本発明の処理方法においては、微生物培養物を単独で、あるいは別々に培養して得られた微生物培養物を複数用いてβデンプン含有廃液と混合することで、あるいは活性汚泥中で本発明で用いる所望の細菌を培養してもよい。
本発明は、別の側面では、サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌を含有してなる、βデンプン含有廃液処理用の微生物培養物に関する。
本発明の別の側面では、06AUG17-1、06APR20-9、および06APR20-7を含有してなる微生物培養物であってもよく、これらを活性汚泥の代わりとして用いてもよい。
培養における炭素源としては、例えば、肉抽出物、グルコース、ペプトン等が挙げられる。また、窒素源としては、ＮＨ4Ｃｌ、（ＮＨ４）２ＳＯ４、肉抽出物、ペプトン等が挙げられる。
06AUG17-1、06APR20-9、および06APR20-7の各培養物は、例えば、好ましくは１〜３重量％、より好ましくは１〜１．６重量％の炭素源を含有することが望ましい。また、培養物は、例えば、好ましくは０．５〜２重量％、より好ましくは０．５〜０．８重量％の窒素源を含有することが望ましい。培養物における炭素源／窒素源量比（Ｃ／Ｎ比）が、好ましくは４０／１〜３／１、より好ましくは１０／１〜３／１、特に好ましくは６／１〜３．５／１であり、好ましくはｐＨ７〜８．９、より好ましくはｐＨ７〜８の培地で、好ましくは２７〜３８℃、より好ましくは３０℃で好ましくは３〜７日間、より好ましくは４〜５日間、好ましくは１７〜３０ストローク／分、より好ましくは２０〜２５ストローク／分で、細菌を培養することにより得られる。培地としては、例えば、微量（０．０１〜０．０５重量％）のＤＭＳＯを含有したニュートリエントブロス−グルコース液体培地（組成：０．８重量％ ニュートリエントブロス、０．８重量％ グルコース、０．１％重量 乾燥酵母エキス、ｐＨ７）等が挙げられる。
なお、本発明の微生物培養物は、多孔質物質等からなる担体等にサウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌からなる群より選ばれる少なくとも１種類以上の細菌を固定させたものであってもよい。また、細菌それぞれを、別々の担体に固定させたものの混合物であってもよい。
本発明の処理方法において、細菌によるβデンプン含有廃液の資化性を十分に発揮させる観点から、溶存酸素量（ＤＯ）が、２ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、３ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましく、バルキング防止の観点及び異常発泡の防止の観点から、８ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、７ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、６ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに好ましい。
本発明の処理方法において、βデンプン含有廃液の原廃液のｐＨは、曝気槽内のｐＨ維持の観点から、好ましくは３．５〜８．５、より好ましくは３．５〜７．０、さらに好ましくは４．５〜５．５に調整されることが望ましい。
本発明の処理方法において、βデンプン含有廃液と活性汚泥との接触を行なう際の、βデンプン含有廃液のｐＨ、またはβデンプン含有廃液と活性汚泥との混合物のｐＨは、細菌によりβデンプン含有廃液を十分に資化させる観点から、好ましくは６．０〜９．０、より好ましくは６．５〜９．０、さらに好ましくは７．０〜８．５、さらにより好ましくは７．５〜８．０に調整されていることが望ましい。βデンプン含有廃液のｐＨは、例えば、２５重量％ ＮａＯＨ、１８重量％ Ｈ2ＳＯ4、３重量％ ＨＣｌ等により適宜調整される。
本発明の処理方法において、βデンプン含有廃液と活性汚泥との接触を行なう際の、βデンプン含有廃液の温度、またはβデンプン含有廃液と活性汚泥との混合物の温度は、細菌によりβデンプン含有廃液を十分に資化させる観点から、好ましくは１０〜６０℃、より好ましくは２５〜３７℃であることが望ましい。なお、温度は、細菌によるβデンプン含有廃液の処理の進行に伴い上昇する場合もある。
本発明の処理方法において、βデンプン含有廃液と活性汚泥との接触は、適切な処理槽、例えば、曝気槽等で行なわれうる。βデンプン含有廃液と活性汚泥との接触を行なう処理槽内における酸化還元電位（ＯＲＰ）は、還元剤の悪影響の観点から、好ましくは−１００ｍＶ以上であり、より好ましくは０ｍＶ以上であり、酸化剤の悪影響の観点から、好ましくは１５０ｍＶ以下であり、より好ましくは５０ｍＶ以下であることが望ましい。かかるＯＲＰは、例えば、５重量％ 過酸化水素水により調節される。
曝気槽においては、細菌を含有した活性汚泥を用いる場合、βデンプン含有廃液と活性汚泥との混合物を３０分間静置して活性汚泥を沈降させた後の汚泥重量指標（ＳＶＩ）としては、正常な活性汚泥管理の観点から、５０から１５０程度の範囲であることが望ましい。
本発明の処理方法において、βデンプン含有廃液の処理用添加剤は、マグネシウム化合物、ケイ素化合物および細菌培養の栄養剤を含むことが好ましい。また、マグネシウム化合物、ケイ素化合物および細菌培養の栄養剤は、それぞれ粉末状のままで処理槽または活性汚泥にさらに添加されてもよい。このとき、マグネシウム化合物、ケイ素化合物および細菌培養の栄養剤は、ある割合に調整されて混合された状態で添加してもよいし、あるいは、別々に添加してもよい。
本発明の処理方法は、細菌によるβデンプン含有廃液の資化を十分に行なう観点から、混合物中にマグネシウムイオンが存在することが好ましい。混合物中におけるマグネシウムイオン量は、処理効率促進及び細菌相維持の観点から、無水硫酸マグネシウムの含有量として換算して、好ましくは０．５ｍｇ／Ｌ（槽あたり）以上、より好ましくは、２ｍｇ／Ｌ（槽あたり）以上であり、処理経費節減の観点から、好ましくは５００ｍｇ／Ｌ（槽あたり）以下、より好ましくは１００ｍｇ／Ｌ（槽あたり）以下、さらに好ましくは５０ｍｇ／Ｌ以下であることが望ましく、これらの添加量は、一日あたりの量とすることもできる。マグネシウムイオンは、例えば、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、炭酸マグネシウム等を、βデンプン含有廃液の処理用添加剤に添加することにより供給されうる。なお、本発明において、混合物とは、細菌を含有した活性汚泥または微生物培養物、および廃液等を含んだものを指す。
また、本発明の処理方法は、細菌によるβデンプン含有廃液の資化を十分に行なう観点から、混合物中にケイ酸が存在することが好ましい。混合物中におけるケイ酸の含有量は、処理効率促進及び細菌相維持の観点から、ケイ素の含有量として換算して、好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ（槽あたり）以上、より好ましくは１ｍｇ／Ｌ（槽あたり）以上であり、経費節減の観点から、好ましくは１００ｍｇ／Ｌ（槽あたり）以下、より好ましくは７０ｍｇ／Ｌ（槽あたり）以下、さらに好ましくは３０ｍｇ／Ｌ（槽あたり）以下であることが望ましく、これらの添加量は、一日あたりの量とすることもできる。ケイ素化合物は、例えば、珪藻土、フライアッシュ、クリストバライト、火山岩、および黒曜石から選ばれる少なくとも１種類以上を、βデンプン含有廃液の処理用添加剤に添加することにより供給されうる。
加えて、細菌によるβデンプン含有廃液の資化（分解除去）を十分に行なう観点から、細菌培養の栄養剤の処理槽への添加量は、βデンプン含有廃液１リットル当たりの細菌培養の栄養剤の重量添加量として、好ましくは０．０５ｍｇ／Ｌ〜５０ｍｇ／Ｌ、より好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ〜２０ｍｇ／Ｌ、さらに好ましくは１ｍｇ／Ｌ〜４ｍｇ／Ｌであることが望ましく、これらの添加量は、一日あたりの量とすることもできる。また、細菌培養の栄養剤は、例えば、ニュートリエントブロス、エルビーブロス、およびテルフィックブロスから選ばれる少なくとも一種類以上を、βデンプン含有廃液の処理用添加剤に添加することにより供給されうる。または、ゼラチン加水分解物、牛肉抽出物等を用いてもよい。
本発明では、βデンプン含有廃液の処理用添加剤は、マグネシウム化合物とケイ素化合物の総重量に対する細菌培養の栄養剤の重量比率が（細菌培養の栄養剤の重量）/（マグネシウム化合物の重量＋ケイ素化合物の重量）＝８．０×１０−５〜２．０×１０１の範囲に調整されることが望ましく、これらの添加量は、一日あたりの量とすることもできる。
本発明の処理方法において、処理槽は、βデンプン含有廃液中のβデンプンを分解する槽のことをいい、例えば、本発明の細菌を含有した活性汚泥、またはβデンプン含有廃液処理用の添加剤が用いられる槽のことをいう。具体的には、曝気槽などが処理槽として使用されるが、曝気槽は、１つまたは複数を使用してもよく、廃液を溜めておく原水槽と組み合わせてもよい。
本発明の処理方法に用いられる液中膜は、特に限定は無いが、中空糸膜あるいは平膜が好ましい。
本発明の処理方法において、βデンプン含有廃液と活性汚泥との接触後に、さらに液中膜で該廃液をろ過することが好ましい。
本発明の処理方法に用いるためのβデンプン含有廃液の処理装置は、特に限定されないが、本発明の細菌を含有した活性汚泥を含有する処理槽と、該処理槽内でβデンプンが分解された廃液を液中膜でろ過する手段を備えた、βデンプン含有廃液の処理装置であってもよい。
本発明の処理装置において、溶存酸素量（ＤＯ）、βデンプン含有廃液の処理用添加剤、原廃液のｐＨ、処理槽として用いる曝気槽中の廃液のｐＨ、温度、酸化還元電位（ＯＲＰ）は前記の通りに行なってもよい。
本発明によれば、活性汚泥との接触の際、曝気工程における滞留時間を短くすることができる。また、これにより、βデンプン含有廃液を、より短時間で処理することができる。
本発明のβデンプン含有廃液の処理方法は、例えば、図１に示される処理プラント等において行なわれうる。
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例に限定されるものではない。
食品加工工場から排出されるβデンプン含有廃液（ジャガイモ澱粉を含む廃液）を、活性汚泥を用いて、以下のように処理した。
また、βデンプン含有廃液について、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）のそれぞれを測定した。ＢＯＤは、慣用の手法により、５日間培養後の試料中における溶存酸素量と、培養前の試料中における溶存酸素量とを、商品名：ＤＯメーターＯＭ １２（株式会社堀場製作所製）を用いて測定し、得られた培養前後の溶存酸素量の数値に基づき、算出した。ＣＯＤは、過マンガン酸カリウムを用いて、化学的に消費される酸素量を測定することにより、評価した。
その結果、処理前のβデンプン含有廃液のＢＯＤは、８３.８３ｐｐｍであり、ＣＯＤは、３９００.００ｐｐｍであった。
βデンプン含有廃液を、図１に示される処理プラントで処理した。以下、各部材の符号は、図１に基づく。具体的には、βデンプン含有廃液（ジャガイモ澱粉を含む廃液）を、水中ポンプ２（エバラ社製、商品名：水中ポンプＤＷＶ６．１５Ｓ）で、５００Ｌ容タンクからなる原水槽１に逐次的に移送した。なお、原水槽１には、βデンプン含有廃液 ３５０Ｌが貯留されるようにした。また、原水槽１において、βデンプン含有廃液に、堀場製作所製ｐＨ計（Ｂ−２１）で測定しながら、２５重量％ 水酸化ナトリウム又は１８重量％硫酸を添加することにより、ｐＨ４．５〜９．１に調整した。
βデンプン含有廃液を、水中ポンプ２で、原水槽１から、３４０Lの活性汚泥が導入された曝気槽３（５００×４５０×１６００mm、有効体積３４０Ｌ）に移送した。なお、原水槽１から曝気槽３への廃水の移送は、曝気槽３に設けた水位センサー５（電極棒）を用い、曝気槽３におけるβデンプン含有廃液の滞留時間が４８時間となるように行なわれた。
曝気槽３は、処理液をろ過するための中空糸膜（１ｍ2、東レ株式会社製、商品名：ＳＵＲ１３４）１０枚からなる中空糸膜ユニット４と、エアー曝気するための散気管６とから構成される。中空糸膜ユニット４は、曝気槽３において、散気管６の直上に、曝気槽３内の中心に配置され、散気管６からのエアー曝気を十分うけるように配置される。散気管６は、曝気槽３の下部に配置され、エアー曝気により、曝気槽３全体を攪拌しうる。曝気槽３において、曝気は、散気管から供給されるエアーが中空糸膜ユニット４を通り、曝気槽３壁面を降下し、活性汚泥も同様に対流する。
さらに、曝気槽３では、活性汚泥とβデンプン含有廃液との混合物に、珪藻土、硫酸マグネシウム及びニュートリエントブロス〔極東製薬製；ゼラチン部分加水分解物５：肉抽出物３で含有〕を、ケイ酸：ケイ素含有量として、５ｍｇ／Ｌ・日、無水硫酸マグネシウム：マグネシウムイオンとして１０ｍｇ／Ｌ・日及びニュートリエントブロス：４．０ｍｇ／Ｌ・日となるように逐次的に添加した。また、曝気槽３中における活性汚泥とβデンプン含有廃液との混合物の温度を、２５〜３７℃に維持した。曝気槽３への供給空気量は、８０Ｌ／分とし、それにより、混合物中における溶存酸素量（ＤＯ）を、２〜７ｍｇ／Ｌに維持した。さらに、曝気槽３内における酸化還元電位を、５０ｍＶになるように設定した。
その後、前記と同様に、曝気槽３を通した処理水のＢＯＤ、ＣＯＤを測定した。
その結果、ＢＯＤは、１３.６７ｐｐｍ、ＣＯＤは、２１.２０ｐｐｍであった。処理前のβデンプン含有廃液のＢＯＤ及びＣＯＤに対する処理水のＢＯＤ及びＣＯＤの減少率は、それぞれ８３．７０％及び９９．４６％であった。
ついで、活性汚泥を、滅菌生理食塩水で段階希釈した。得られた各希釈物を、ニュートリエントブロス−グルコース寒天培地〔０．８重量％ 商品名：ニュートリエントブロス（Ｏｘｏｉｄ社製ＣＭ−１）、０．８重量％ グルコース、０．６重量％ 塩化ナトリウム、０．１重量％ 乾燥酵母エキス〔ディフコ（Ｄｉｆｃｏ）社製〕、１．５重量％ 寒天（伊那食品工業社製、商品名：ＢＡ−１０）、ｐＨ７．０〕に播種し、３０℃で、コロニーが出現するまで培養した。その後、出現したコロニーから、コロニーの形態及び色を指標として、微生物のコロニーを採取した。採取した微生物を、商品名：Ｃｏｌｕｍｂｉａ ａｇａｒ ｂａｓｅに播種し、３０℃で３日間培養した。コロニーの形態及び色が、均一になるまで、採取及び培養を繰り返した。
ついで、得られた各微生物について、通常の方法（例えば、長谷川武治編「微生物の分類と同定 下」学会出版センター、坂崎、吉崎ら「新細菌培地学講座下１」近代出版等に記載の方法）に従って、グラム染色、オキシダーゼテスト、その他の生理・生化学的性状を調べた。また、光学顕微鏡（商品名：ラボフォト 位相差装置付、日本光学社製）を用いて、各微生物の形態及び運動能を観察した。さらに、各微生物から、ＤＮＡを抽出し、得られたＤＮＡを鋳型とし、サーマルサイクラー（ＡＢＩ社製２７３０）を用いて、ＰＣＲを行なった。ＰＣＲのサーマルプロファイルは、９４℃１分のインキュベーションを行なった後、９４℃１分と６３℃１分と７２℃１．５分とを１サイクルとする３０サイクルを行ない、７２℃２分のインキュベーションを行ない、その後４℃でのインキュベーションを行なう条件とした。得られた産物を、ＰＥＧ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ：和光純薬株式会社製）／ＮａＣｌ溶液（３０％（Ｗ／Ｖ））に混合し、得られた混合物を、４℃で３０分〜１時間放置した。その後、得られた混合物を、１１０００×ｇ（１４０００ｒｐｍ）、１０分室温で遠心分離して、上澄みを取り除いた。得られた産物に、７０重量％ 冷エタノール １ｍＬを添加し、１１０００×ｇ（１４０００ｒｐｍ）、１分で遠心分離し、上澄みを捨て、５分間乾燥した。得られた産物に、滅菌精製水 ２０μＬを添加した。得られた産物の塩基配列を、ＡＢＩ社製：商品名：ＢＩＧＤＹＥ ＴｅｒｍｉｎａｔｏｒＶ３．１ Ｃｙｃｌｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ｋｉｔを用いて、決定した。決定された塩基配列について、ＤＤＢＪ及びＮＣＢＩのデータベース中の塩基配列のデータとの相同性を解析した。なお、データベースに基づく解析において、Ｂｌａｓｔ ｓｅａｒｃｈ（Ｆａｓｔａ）プログラムにおけるパラメータの設定条件は、デフォルトの条件、すなわち、Ｗｏｒｄ Ｓｉｚｅ：１１、Ｃｏｓｔ ｔｏ ｏｐｅｎ ａ ｇａｐ：０、Ｃｏｓｔ ｔｏ ｅｘｔｅｎｄ ａ ｇａｐ：０、Ｘ ｄｒｏｐｏｆｆ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ｇａｐｐｅｄ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：３０、Ｐｅｎａｌｔｙ ｆｏｒ ａ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ ｍｉｓｍａｔｃｈ：−３、Ｒｅｗａｒｄ ｆｏｒ ａ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ ｍａｔｃｈ：１、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｆｏｒ ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｈｉｔｓ：０とした。また、系統解析は、Ｃｌｕｓｔａｌ Ｘ １．８３に基づきアラインメントを計算し、Ｔｒｅｅ Ｖｉｅｗによって系統樹を作成することにより行なった。該Ｃｌｕｓｔａｌ Ｘにおけるパラメータの設定条件は、Ｐａｉｒｗｉｓｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ（Ｇａｐ ｏｐｅｎｉｎｇ ８〜１２、Ｇａｐ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ０．１〜０．２）、Ｍｕｌｔｉａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒ（Ｇａｐ ｏｐｅｎｉｎｇ ８〜１２、Ｄｅｌａｙ ｄｉｖｅｒｇｅｎｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ １５〜３０％、ＤＮＡ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｗｅｉｇｈｔ ０．２〜０．５）とした。ここで、決定された塩基配列とデータベース中の塩基配列との相同性が、９５％以上である場合、微生物が、データベース中の塩基配列の起源となる微生物と、属レベルで同一の微生物であると考え、さらに系統解析を行ない、総合的に判断した。また、相同性が、９９％以上である場合、微生物が、データベース中の塩基配列の起源となる微生物と、種レベルで同一の微生物であると考え、さらに系統解析を行ない、総合的に判断した。なお、本発明において、属レベルの微生物には、種レベルの微生物が含まれてもよい。
その結果、06AUG17-1、06APR20-9、および06APR20-7の３種類の細菌が単離された。
前記06AUG17-1は、グラム陰性の好気性細菌であり、０．３〜１．０×０．６〜６．０μｍの大きさを有する桿菌であった。前記06AUG17-1は、オキシダーゼ活性 有、カタラーゼ活性 有、脱窒性、芋焼酎カス排水生育性、β澱粉排水生育性、豆清排水生育性、食品加工工場排水生育性等の性質を示した。
また、前記06AUG17-1の１６Ｓ ｒＤＮＡの塩基配列は、配列番号：１に示される塩基配列であった。前記06AUG17-1は、かかる塩基配列との相同性及び系統解析の結果から、Thauera属に属する細菌であることが示唆された。具体的に、前記06AUG17-1は、Thauera aromaticaに98％の相同性を示した。
前記06APR20-9は、グラム陽性細菌であり、０．４×０．８μｍの大きさを有する桿菌であった。前記06APR20-9は、カタラーゼ生産性、β-澱粉資化性等の性質を示した。
また、前記06APR20-9の１６Ｓ ｒＤＮＡの塩基配列は、配列番号：２に示される塩基配列であった。前記06APR20-9は、かかる塩基配列との相同性及び系統解析の結果から、Leucobacter属に属する細菌であることが示唆された。具体的には、Leucobacter chromireducensと96%の相同性を示した。
前記06APR20-7は、グラム陰性の好気性細菌であり、０．２×１．２μｍの大きさを有した。前記06APR20-7は、カタラーゼ生産性、オキシダーゼ生産性、β-澱粉資化性等の性質を示した。
また、前記06APR20-7の１６Ｓ ｒＤＮＡの塩基配列は、配列番号：３に示される塩基配列であった。前記06APR20-7は、かかる塩基配列との相同性及び系統解析の結果から、Cellvibrio属に属する細菌であることが示唆された。具体的には、前記06APR20-7は、Cellvibrio sp. R-20952株と100%の相同性、Cellvibrio mixtusと98%の相同性を示した。
単離された06AUG17-1、06APR20-9、および06APR20-7を、別々に、培養した。次いで、前記実施例１において、活性汚泥のかわりに、得られた06AUG17-1、06APR20-9、および06APR20-7を用いたことを除き、同様に、βデンプン含有廃液を処理した。
その結果、２週間後、滞留時間４８時間で下水放流基準（ＢＯＤ200ｐｐｍ）を満たす処理水が得られた。なお、前記06AUG17-1と06APR20-9と06APR20-7との存在比（細胞数比）は、ほぼ、１：１：１となった。
なお、上記細菌が含まれない下水処理場汚泥を用いて処理を行っても下水放流基準を満たす処理水は得られなかった。
以上の結果により、本発明のβデンプン含有廃液の処理方法及びβデンプン含有廃液の処理装置、並びにそれらに用いられるβデンプン含有廃液処理用の細菌、微生物培養物、または添加剤によれば、βデンプン含有廃液を、高い効率と高い処理速度で、処理することができ、下水、公共水域に放流するに適した水質を少なくとも得ることができるという優れた効果を奏する。
また、本発明のβデンプン含有廃液処理用の微生物培養物によれば、βデンプン含有廃液中で安定的に維持され、βデンプン成分を分解することができるという優れた効果を奏する。
本発明により、食品加工工場から排出されるβデンプン含有廃液を、高効率で、短時間で処理することが可能になる。
１ 原水槽
２ 水中ポンプ
３ 曝気槽
４ 中空糸膜ユニット
５ 水位センサー
６ 散気管
２ 水中ポンプ
３ 曝気槽
４ 中空糸膜ユニット
５ 水位センサー
６ 散気管
Claims (18)
- サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌を含む細菌の群と、βデンプン含有廃液とを接触させることを特徴とする、βデンプン含有廃液の処理方法。
- サウエラ属に属する細菌が06AUG17-1（受託番号：FERM P-21199）であり、ロイコバクター属に属する細菌が06APR20-9（受託番号：FERM P-21186）であり、およびセルビブリオ属に属する細菌が06APR20-7（受託番号：FERM P-21185）である、請求項１記載の処理方法。
- 06AUG17-1、06APR20-9及び06APR20-7からなる細菌の群を用いる、請求項２記載の処理方法。
- 06AUG17-1と06APR20-9と06APR20-7との存在比（細胞数比）が１：１：１である、請求項２または３記載の処理方法。
- 細菌の群として該細菌の群を含有する活性汚泥を用いる、請求項１〜４いずれかに記載の処理方法。
- βデンプン含有廃液が、米のとぎ汁、片栗粉およびジャガイモ澱粉からなる群より選ばれた少なくとも１つを含有した廃液である、請求項１〜５いずれか記載の処理方法。
- βデンプン含有廃液が生活排水または食品加工工場排水である、請求項１〜６いずれかに記載の処理方法。
- 溶存酸素量（ＤＯ）２〜８ｍｇ／Ｌの条件下に行なう、請求項１〜７いずれかに記載の処理方法。
- βデンプン含有廃液の処理用添加剤として、マグネシウム化合物、ケイ素化合物および細菌培養の栄養剤を含有する添加剤を活性汚泥にさらに添加して行なう、請求項５〜８いずれかに記載の処理方法。
- βデンプン含有廃液の原廃液のｐＨが３．５〜８．５である、請求項１〜９いずれかに記載の処理方法。
- βデンプン含有廃液と活性汚泥との接触を行なう際の、βデンプン含有廃液のｐＨが６．０〜９．０である、請求項５〜１０いずれかに記載の処理方法。
- βデンプン含有廃液と活性汚泥との接触を行なう処理槽内における酸化還元電位（ＯＲＰ）が−１００〜１５０ｍＶである、請求項５〜１１いずれかに記載の処理方法。
- βデンプン含有廃液と活性汚泥との接触を行なう際の、βデンプン含有廃液の温度が１０〜６０℃である、請求項５〜１２いずれかに記載の処理方法。
- βデンプン含有廃液と活性汚泥との接触後に、さらに液中膜で該廃液をろ過する、請求項５〜１３いずれかに記載の処理方法。
- 請求項１〜１４いずれかに記載の方法に用いるための装置であって、サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌を含む細菌の群を含有した活性汚泥を含有する処理槽と、該処理槽内でβデンプンが分解された廃液を液中膜でろ過する手段とを備えた、βデンプン含有廃液の処理装置。
- 請求項１〜１４いずれかに記載のβデンプン含有廃液の処理方法において使用される、マグネシウム化合物、ケイ素化合物および細菌培養の栄養剤を含有してなる、βデンプン含有廃液の処理用添加剤。
- サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌を含む細菌の群を含有してなる、βデンプン含有廃液処理用の微生物培養物。
- サウエラ(Thauera)属に属する細菌、ロイコバクター(Leucobacter)属に属する細菌、およびセルビブリオ(Cellvibrio)属に属する細菌を含む細菌の群であって、βデンプン含有廃液を分解する性質を有する細菌の群。
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