JP6445934B2 - 廃棄汚泥の減少方法 - Google Patents
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Description
[1]原料ガラスからガラスカレットを製造する際に発生する廃棄汚泥を減少させる方法であって、原料ガラス、及び/又は、原料ガラスを粉砕してガラスカレットを製造する際に発生する、ガラス粉末及びセルロースを含む初期汚泥を、セルロース分解性微生物で処理する工程、を備える、方法。
[2]セルロース分解性微生物で処理する工程後に得られる中間汚泥を湿式分級し、ガラス粉末の少なくとも一部を回収する工程を更に備える、[1]に記載の方法。
[3]セルロース分解性微生物が、好気性であり、pH8.5〜10のアルカリ性環境下においてセルロースを分解できる、[1]又は[2]に記載の方法。
[4]セルロース分解性微生物が、セルビブリオ(Cellvibrio)属細菌又はセルロモナス(Celluromonas)属細菌である、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の方法。
[5]セルビブリオ属細菌が、セルビブリオ・ミクスタス(Cellvibrio mixtus)である、[4]に記載の方法。
[6]セルロース分解性微生物で処理する工程において、窒素、リン酸及び酵母エキスからなる群から選択される少なくとも一種を添加する、[1]〜[5]のいずれかに記載の方法。
[7]セルロース分解性微生物としてセルビブリオ・ミクスタスを含む、原料ガラスからガラスカレットを製造する際に発生する廃棄汚泥を減少させるための微生物製剤。
[8]原料ガラスを粉砕してガラスカレットを製造する際に発生する廃棄汚泥を減少させるための装置であって、ガラス粉末及びセルロースを含む初期汚泥と水とを含む処理液にセルロース分解性微生物を添加する添加手段と、処理液を攪拌し、湿式分級する分級手段と、湿式分級により分離されたガラス粉末を回収する回収手段と、を備える、装置。
本実施形態の方法は、原料ガラスからガラスカレットを製造する際に発生する、廃棄汚泥を減少させる方法であって、原料ガラス、及び/又は、原料ガラスを粉砕してガラスカレットを製造する際に発生する、ガラス粉末及びセルロースを含む初期汚泥を、セルロース分解性微生物で処理する工程、を備える。
本実施形態の原料ガラスからガラスカレットを製造する際に発生する廃棄汚泥を減少させるための微生物製剤は、セルロース分解性微生物としてセルビブリオ・ミクスタスを含む。
本実施形態の装置について、以下、図面を参照しながら好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限られるものではない。
(材料)
ガラスカレット製造工場において、ガラスカレット製造工程(ラベルの剥離、汚泥の処理等)に用いられる水を、以下、工場循環水と呼ぶ。工場循環水に自生する微生物であれば、ガラスカレット製造の環境において生存でき、かつ、セルロースを栄養源とする微生物である可能性が高い。
工場循環水1:栄養源を添加していないもの。
工場循環水2:工場循環水に対して窒素(N)源として硫酸アンモニウムを0.1質量%となるように添加したもの。
工場循環水3:工場循環水に対して酵母エキス(YE)を0.1質量%となるように添加したもの。
工場循環水4:工場循環水に対して窒素源として硫酸アンモニウムを0.1質量%、及び酵母エキスを0.1質量%となるように添加したもの。
工場循環水5:工場循環水に対して窒素源として硫酸アンモニウムを0.1質量%、リン酸(P)源としてリン酸水素二カリウムを0.1質量%となるように添加したもの。
滅菌済みのフラスコに、工場循環水1〜5を150mL及び模擬ラベル紙としてセルロースパウダー(400メッシュ)を1.5gを加えた培養液を、10℃、25℃又は37℃の温度、好気条件下で振とうしながら2週間にわたり培養を行った。培養液の一部を、経時的に採取し、培養液中に残るセルロース濃度を測定した。セルロース濃度は重量測定法(Tailliez P, et al. 1989)によって測定した。
各温度で培養した際の培養液中のセルロース残量の結果を、図3の(a)〜(c)に示す。全ての測定条件で培養液中のセルロース濃度は時間経過に伴い低下していた。このことから、汚泥処理過程における工場循環水のような環境中には、セルロース分解性微生物が存在することが示唆された。また、培養液中のセルロース濃度は、25℃及び37℃で培養した際により低下し、酵母エキス、窒素源及び酵母エキス、窒素源及びリン酸源を添加した際により低下した。工場循環水は原料ガラス由来のガラス、原料ガラスに付されているラベル、及び水が主成分であるため、微生物の栄養としてはラベル由来のセルロースが主であり、微生物の生育に必要なリン酸源及び窒素源が不足していると考えられる。そのため、これらの栄養素を補うことで、セルロース分解性微生物の増殖が活発になり、よりセルロースを分解できたと考えられる。
(材料)
・液体培地:1.0g/L硫酸アンモニウム、1.0g/Lリン酸水素二カリウム、0.5g/L硫酸マグネシウム・七水和物、0.01g/L塩化ナトリウム、2.0g/L炭酸カルシウム、pH7.6
・固体培地:1.0g/L硫酸アンモニウム、1.0g/Lリン酸水素二カリウム、0.5g/L硫酸マグネシウム・七水和物、0.01g/L塩化ナトリウム、2.0g/L炭酸カルシウム、30g/Lセルロースパウダー(400メッシュ)、17.5g/L寒天
ガラスカレット製造工場から採取した初期汚泥と、液体培地40mLと、炭素源としてのろ紙と、をフラスコに加え培養し、約2週間ごとに継代していく継代培養を行った。およそ20回継代培養を行った後に、培養液の一部を固体培地上で培養し、微生物の単離を行った。単離した微生物の中から、固体培地における白濁したセルロースを透明化させることができたものを選択し、この微生物の16S rDNA塩基配列解析を行った。その結果、単離できた微生物は、セルビブリオ・ミクスタス(Cellvibrio mixtus)であると同定された。以下、単離したセルビブリオ・ミクスタスを「CM菌」と表すこともある。また、このCM菌は、pH7.6の液体培地中という弱アルカリ環境下で生育でき、セルロースを分解できることが示された。
液体培地10mLにセルロースパウダーを0.2g懸濁したものを滅菌し、滅菌した培地にCM菌を添加し、10℃又は25℃で振とう培養した。経時的に培養液を採取し、試験例1と同様の方法で培養液中のセルロース濃度を測定した。その結果を図4に示す。図4から、CM菌がセルロース分解能を有することが確認された。
CM菌の資化能について、BiOLOGシステム(BiOLOG社製)を用いて、95種類の炭素源を対象として分析した。その結果、95種類の炭素源の内、50種類の炭素源について資化能を有することが示された。例えば、CM菌は、セロビオース及びグルコースに対する資化能を有していた。これらの糖はセルロースの構成糖であるため、CM菌はセルロースをこれらの糖に分解した後、更に細かく分解していることが示唆された。
(試験サンプル)
1.ブランク:滅菌済みの初期汚泥100gを水に加えたもの。pH9.8
2.菌のみ:滅菌済みの初期汚泥100gを水に加え、CM菌を添加したもの。
3.菌+P 0.1%:滅菌済みの初期汚泥100gを水に加え、リン酸水素二カリウムを0.1質量%となるように添加し、更にCM菌を添加したもの。
4.菌+N 0.1%:滅菌済みの初期汚泥100gを水に加え、硫酸アンモニウムを0.1質量%となるように添加し、更にCM菌を添加したもの。
5.菌+P、N 0.1%:滅菌済みの初期汚泥100gを水に加え、リン酸水素二カリウムを0.1質量%、硫酸アンモニウムを0.1質量%となるように添加し、更にCM菌を添加したもの。
6.菌+P、N 0.5%:滅菌済みの初期汚泥100gを水に加え、リン酸水素二カリウムを0.5質量%、硫酸アンモニウムを0.5質量%となるように添加し、更にCM菌を添加したもの。
フラスコに上記試験サンプル1〜6を加え、これを25℃で3日間、振とう培養した。培養後、各試験サンプルを湿式分級した。分級は培養後の試験サンプルに水を加えて撹拌し、撹拌直後に上清を流して除去し、沈澱して底に残ったものをガラス画分、流れた上清を汚泥画分として回収した。汚泥画分及びガラス画分を、それぞれ110℃で48時間以上乾燥させ、残存する重量を測定した。また、ガラス画分について、650℃で1時間処理する強熱減量試験を行い、ガラス画分に含まれる有機物の混入率を測定した。試験はそれぞれの試験サンプルについて4つずつ行った。
湿式分級後の試験サンプル中の汚泥画分及びガラス画分に分級し、それぞれの乾燥重量を測定した結果を図5に示す。ガラス画分に含まれる有機物の混入率を図6に示す。図5から、セルロース分解性微生物の処理の有無に係らず、汚泥画分及びガラス画分を合わせた汚泥の総量は同程度であることが示された。一方、図6から、セルロース分解性微生物及び栄養素を添加した際に、特に顕著にガラス画分に含まれる有機物率が低下していることが示された。セルロース分解性微生物で汚泥を処理することにより、ガラス画分に含まれる有機物率が低下し、ガラス画分を良好なガラス粉末として回収できるようになったため、汚泥画分のみを廃棄汚泥として処理すればよく、廃棄汚泥の量を減らすことができた。
Claims (7)
- 原料ガラスからガラスカレットを製造する際に発生する廃棄汚泥を減少させる方法であって、
前記原料ガラス、並びに/或いは、前記原料ガラスを粉砕してガラスカレットを製造する際に発生する、ガラス粉末及びセルロースを含む初期汚泥を、セルロース分解性微生物で処理する工程であって、前記セルロース分解性微生物が、好気性であり、pH8.5〜10のアルカリ性環境下においてセルロースを分解できる、工程を備える、方法。 - 前記セルロース分解性微生物で処理する工程後に得られる中間汚泥を湿式分級し、前記ガラス粉末の少なくとも一部を回収する工程を更に備える、請求項1に記載の方法。
- 前記セルロース分解性微生物が、セルビブリオ(Cellvibrio)属細菌又はセルロモナス(Celluromonas)属細菌である、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記セルビブリオ属細菌が、セルビブリオ・ミクスタス(Cellvibrio mixtus)である、請求項3に記載の方法。
- 前記セルロース分解性微生物で処理する工程において、窒素、リン酸及び酵母エキスからなる群から選択される少なくとも一種を添加する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- セルロース分解性微生物としてセルビブリオ・ミクスタスを含む、原料ガラスからガラスカレットを製造する際に発生する廃棄汚泥を減少させるための微生物製剤であって、前記廃棄汚泥が、前記原料ガラス、並びに/或いは、前記原料ガラスを粉砕してガラスカレットを製造する際に発生する、ガラス粉末及びセルロースを含む初期汚泥を前記セルロース分解性微生物で処理することによって減少される、微生物製剤。
- 原料ガラスを粉砕してガラスカレットを製造する際に発生する廃棄汚泥を減少させるための装置であって、
ガラス粉末及びセルロースを含む汚泥と水とを含む処理液にセルロース分解性微生物を添加する添加手段と、
前記処理液を攪拌し、湿式分級する分級手段と、
湿式分級により分離された前記ガラス粉末を回収する回収手段と、を備え、
前記セルロース分解性微生物が、好気性であり、pH8.5〜10のアルカリ性環境下においてセルロースを分解できる、装置。
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