JPH04261105A - 糸状性細菌の殺滅剤及び活性汚泥のバルキングを解消する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、活性汚泥法による廃水
処理装置において発生する糸状性細菌の殺滅剤及び活性
汚泥のバルキングを解消する方法に関するものであり、
活性汚泥法の廃水処理装置に有用である。

【０００２】

【従来の技術】下水、し尿及び有機性物質を含む廃水の
処理として、活性汚泥法が広く採用されている。この方
法は処理すべき廃水と活性汚泥を接触させて浄化するば
っ気工程と、処理水と汚泥を分離する分離工程から成り
立っているが、その処理過程において活性汚泥が膨化し
汚泥の比重が減少して、分離工程において処理水と汚泥
の分離が円滑に出来なくなる現象が頻繁に発生する。

【０００３】このような現象はバルキングと呼ばれ、特
に糸状性細菌の繁殖によって膨化が起こる糸状性バルキ
ングが発生した場合には、汚泥の沈降性が極端に低下し
、ひどい状態になると汚泥が処理水とともに溢流して、
放流先の水質汚染が発生するばかりでなく、廃水処理の
継続が不可能になる惧れがあった。

【０００４】このような糸状性バルキングを解消する方
法としては、廃水処理の活性汚泥中に糸状性細菌を異常
繁殖させないために、尿素あるいはアミノ酸類を添加す
る方法（特開昭５２−８６６５号公報）　、尿素及びリ
ン酸ソーダを添加して窒素及び燐分を調整する方法等が
提案されているが、これらの方法は処理に長期間を必要
とする上に薬剤コストが高くつき、また効果が判然とし
ないなどの難点があった。

【０００５】また汚泥中の浮遊物質を沈降させる方法と
しては、ベントナイト、クリストバライト等を添加する
方法（特開昭６０−１７５５９９号公報）　あるいは塩
化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム及びカチオン系高分子
等の凝集剤を添加する方法が知られている。これらの方
法は速効的な沈降性の改良効果はあるが、糸状性細菌に
対する殺菌作用を持っていないため別途に殺菌剤を添加
しなければならないという欠点があった。

【０００６】糸状性細菌を殺菌することによりバルキン
グを解消させる方法としては、塩化クロルヘキシジン、
グルコン酸及びクロルヘキシジンの混合物を添加する方
法（特公平１−　３７３６４号公報）　、ジアルキルア
ミン、アンモニア及びエピハロヒドリンとの反応あるい
はポリアルキレンポリアミンとエピハロヒドリンとの反
応によって得られる水溶性陽イオン性重合体を添加する
方法（特開昭６３−２１８２９９号及び特開平２−１６
９０９６号公報）　が提案されているが、これらの薬剤
はいずれも糸状性細菌の種類によってその殺菌効果に差
があるため、所定の成果を得るためには糸状性細菌の種
類に応じて薬剤を選定する必要があり、操作が煩雑にな
る難点があった。

【０００７】前記以外のバルキングを解消する方法とし
ては、塩素ガス、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素あ
るいはオゾンを添加する方法も知られているが、塩素ガ
スは毒性が強く取扱上問題があり、次亜塩素酸ナトリウ
ム、過酸化水素及びオゾン等は有効成分の安定性に問題
があり、且つこれらの薬剤は活性汚泥中の微生物に対し
ても殺菌作用があるので、使用に際して投入量の算定が
難しく、一般的に普及するには至っていないのが現状で
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、いず
れの糸状性細菌に対しても効果がある糸状性細菌の殺滅
剤を提供することであり、またこの殺滅剤を用いて活性
汚泥中の微生物及び処理水に影響を与えずにバルキング
を解消する方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、このよう
な事情に鑑み糸状性バルキングが発生している汚泥を広
く採取して種々の試験を行った結果、イミダゾール化合
物とエピハロヒドリンとの反応によって得られる陽イオ
ン性反応生成物を接触させると、糸状性細菌の種類に関
係なく所期の殺菌効果が得られることを見い出し、本発
明を完遂するに至った。

【００１０】本発明の陽イオン性反応生成物は、イミダ
ゾール化合物と適量の水を還流装置付の反応容器中に入
れ、反応容器内を６０〜８０℃の温度範囲にして加熱攪
拌し、エピハロヒドリンをこの反応容器内に滴下して反
応を続けることにより得ることができる。この場合イミ
ダゾール化合物１モルに対するエピハロヒドリンの量は
０．９ないし１．１モルの範囲が好適であり、反応時に
加えられる水の量はイミダゾール化合物の種類に応じて
異なるが、通常イミダゾール化合物重量の２〜１０倍量
が適当である。

【００１１】本発明の実施において、イミダゾール化合
物とエピハロヒドリンとの反応は、エピハロヒドリンを
滴下するに従って均一な水溶液になり、滴下を続けるに
従い更に粘度が高くなってくる。所定量のエピハロヒド
リンを滴下したのち反応を続けると約１時間位は粘度上
昇が続き、その後は粘度上昇が止まるので反応時間をそ
れ以上長くとる必要がない。したがって反応時間は、エ
ピハロヒドリンの滴下終了後約１時間が適当である。本
発明の実施において用いられるイミダゾール化合物とエ
ピハロヒドリンとの反応生成物は、分析データより化１
に示す構造をもつものと推測される。

【００１２】

【化１】

【００１３】この反応生成物は、コロイド滴定法により
陽イオン性が確認され、陰電荷に荷電しているカオリン
微粒子あるいは活性汚泥に対して凝集能力を有している
。そこで、陰電荷に荷電しているこれらの懸濁物に対す
る前記の陽イオン性反応生成物の吸着性試験を行ったと
ころ、９７．０〜９９．９％の吸着率であった。従って
、この陽イオン性反応生成物を活性汚泥に添加した場合
には、処理水と共に系外に放出される心配はほとんどな
いので、活性汚泥と共に余剰汚泥として廃棄することが
できる。

【００１４】活性汚泥の糸状性バルキングを解消するた
めには、本発明の殺滅剤を糸状性バルキングを起こして
いる活性汚泥に添加すればよく、より有効に作用させる
には活性汚泥の濃度が高くなっている返送汚泥ラインに
添加すればよい。その際の陽イオン性反応生成物の添加
量は、糸状性細菌の繁殖状況により異なるが、通常は活
性汚泥の乾燥固形分１００重量部に対して０．００５〜
５重量部の範囲が好適である。

【００１５】活性汚泥に繁殖した糸状性細菌に対する殺
滅効果は、本発明の陽イオン性反応生成物を添加したの
ち３０分ないし１時間で表れて、鞘の中に規則正しく収
まっている糸状性細菌の細胞が破壊される様子を観察す
ることができ、更に時間が経過すれば鞘が各所で切断さ
れ細かな断片として遊離するのが観察できる。糸状性細
菌が殺滅されバルキングが解消されるにつれて、活性汚
泥の沈降性を示す汚泥指標値（以下ＳＶＩ：Ｓｌｕｇｅ
　Ｖｏｌｕｍｅ　Ｉｎｄｅｘという）は急激に下がり、
活性汚泥は沈降性のよい正常な状態となる。

【００１６】本発明において前記陽イオン性反応生成物
を生成する際に使用されるイミダゾール化合物としては
、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル
イミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプ
タデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２
−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４
−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール
−５−ジチオカルボン酸、２−メチルイミダゾール−５
−ジチオカルボン酸、２，４−ジメチルイミダゾール−
５−カルボン酸、２−メチルイミダゾール−５−カルボ
ン酸、２，４−ジメチルイミダゾール−５−アルデヒド
、２−メチルイミダゾール−５−アルデヒド、４−メチ
ル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、４，５−ジヒ
ドロキシメチルイミダゾール等であり、これらは一種あ
るいは二種以上を併用しても差し支えない。

【００１７】またエピハロヒドリンとしては、ハロゲン
原子としてフッ素、塩素、臭素あるいはヨウ素を有する
化合物であり、特にエピクロルヒドリンが好適である。

【００１８】

【作用】糸状性細菌は、その核となる鞘内細胞が鞘皮に
よって覆われており、一般の微生物に比べて外的な影響
を受けにくいものであり、また鞘内細胞は鞘皮が破壊さ
れ外部に遊離した状態でも活発に活動し糸状体の再形成
を行うので、糸状性細菌を駆逐するには核となる鞘内細
胞を死滅させる必要がある。

【００１９】本発明のイミダゾール化合物とエピハロヒ
ドリンとの反応生成物からなる陽イオン性反応生成物を
有効成分として含む殺滅剤が、糸状性細菌を死滅させる
のに優れた効果を示す理由については定かでないが、こ
の殺滅剤中の反応生成物は陰電荷粒子に吸着されやすく
、活性汚泥フロックの外側に長く伸びている糸状性細菌
の鞘に先ず優先的に吸着し、次いで内側の活性汚泥フロ
ックに吸着するので、鞘内の糸状性細菌に対して効率良
く殺菌効果が発現するものと推測される。

【００２０】また本発明殺滅剤の糸状性細菌に対する殺
菌効果は、陽イオン性反応生成物のポリマー主鎖内に存
在するイミダゾリウム塩に起因するものと考えられるが
、糸状性細菌の種類に影響されず優れた殺菌効果が得ら
れる理由については明らかでない。

【００２１】

【実施例１】攪拌装置と還流装置付きの　５００ｍｌ反
応フラスコに２−メチルイミダゾール８２ｇと水２００
ｇを仕込み、反応容器内の温度を７０℃に保ったのち、
エピクロルヒドリン９２．５ｇを１５分かけて滴下した
。滴下開始後フラスコ内部の温度は水の還流温度まで上
昇し、滴下中はこの温度を保っていたが、滴下終了後は
温度を下げて７０℃に保った。この状態で更に攪拌を１
時間続け反応させて得られた反応生成物は、陽イオン性
重合物４５重量％を含有する水溶液であった。

【００２２】

【実施例２】ばっ気槽容積１０ｌ、沈澱槽容積４ｌの好
気性生物処理装置に糸状性バルキングを起こしている下
水処理場の活性汚泥を入れ、同処理場の流入原水（ＢＯ
Ｄ：１４０ｍｇ／ｌ）を用いて、容積負荷０．３　ｋｇ
ＢＯＤ／ｍ３　・日、汚泥返送率６０％の連続処理系を
設定し、１０日間連続運転を行った。１０日後の活性汚
泥の状態は、乾燥固形分（以下ＭＬＳＳという）４００
０ｍｇ／ｌ、ＳＶＩ値は　２４５であり、糸状性細菌は
タイプＩ−５、ＩＩ−１、ＩＩ−３及びＶが観察され、
特にタイプＩ−５とＩＩ−３が優占していた。なお糸状
性細菌のタイプは、山梨大学の河野教授の分類により表
した。

【００２３】実施例１において調製した陽イオン性反応
生成物を含む水溶液０．６２ｇを水で１０００倍に希釈
し、この生物処理装置の汚泥返送ラインに連続的に２４
時間かけて添加した。添加終了後糸状性細菌の様子を観
察するとタイプＩ−５、ＩＩ−１、ＩＩ−３及びＶのい
ずれも鞘中の細胞が収縮し、一部の細胞は鞘から脱落し
ている様子が見られ、糸状性細菌に対する殺滅効果が確
認できた。この時のＭＬＳＳ値は４０００ｍｇ／ｌ、Ｓ
ＶＩ値は　１７０であった。

【００２４】３日経過したのち活性汚泥の様子を観察す
ると、糸状性細菌の鞘が各所で切断され、活性汚泥フロ
ックから遊離していた。この時のＭＬＳＳ値は４３００
ｍｇ／ｌ、ＳＶＩ値は　１２０まで低下しており、沈降
性の良い活性汚泥になっていた。

【００２５】更に１ケ月間活性汚泥の様子を観察したと
ころ、新たな糸状性細菌の生育は認められず、ＳＶＩ値
は　１００〜１２０　で安定しており、沈降性の良い状
態が維持できた。またこの試験期間中の処理水の水質は
ＢＯＤ１５ｐｐｍ　以下を保っており、本発明の糸状性
細菌の殺滅剤添加による処理機能への悪影響は全くなか
った。

【００２６】

【実施例３】ばっ気槽容積１０ｌ、沈澱槽容積４ｌの好
気性生物処理装置に糸状性バルキングを起こしている豆
腐製造工場の活性汚泥を入れ、グルコース及びペプトン
を基質とする人工下水（ＢＯＤ：４３０ｍｇ／ｌ）を用
いて、容積負荷０．５　ｋｇＢＯＤ／ｍ３　・日、汚泥
返送率８０％の連続処理系を設定し、１０日間連続運転
を行った。１０日後の活性汚泥の状態は、ＭＬＳＳ値２
４００ｍｇ／ｌ、ＳＶＩ値　３８０であり、糸状性細菌
はタイプＩ−４、ＩＩ−７、ＩＩＩ−１及びＩＶ−２が
観察された。

【００２７】実施例１において調製した陽イオン性反応
生成物水溶液０．３７ｇを水で１０００倍に希釈し、こ
の連続処理系の汚泥返送ラインに連続的に１２時間かけ
て添加した。添加終了後糸状性細菌の様子を観察すると
タイプＩ−４、ＩＩ−７、ＩＩＩ−１及びＩＶ−２のい
ずれも鞘中の細胞が収縮し、一部の細胞は鞘から脱落し
ている様子が見られ、糸状性細菌に対する殺滅効果が確
認できた。この時のＭＬＳＳ値は２４００ｍｇ／ｌ、Ｓ
ＶＩ値は　２４０であった。

【００２８】３日経過したのち活性汚泥の様子を観察す
ると、切断された糸状性細菌の鞘の断片が活性汚泥フロ
ックから遊離しており、ＭＬＳＳ値は２９００ｍｇ／ｌ
、ＳＶＩ値は　１５０であった。更に７日後には、ＭＬ
ＳＳ値は３３００ｍｇ／ｌ、ＳＶＩ値は　１１０になり
、沈降性の良好な活性汚泥になっていた。

【００２９】

【実施例４】表１に示すイミダゾール化合物、水及びエ
ピクロルヒドリンを用いて、実施例１と全く同じ条件で
処理を行って、各種の陽イオン性反応生成物を含有する
水溶液を得た。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【実施例５】実施例４において調製した各種の陽イオン
性反応生成物を用い、実施例２で用いたのと同じ連続処
理系に表２に示す量の陽イオン性反応生成物を添加して
、実施例２と同様の試験を行ったところ、いずれの場合
も発生している糸状性細菌を殺滅でき、活性汚泥のバル
キングを解消することができた。また夫々の陽イオン性
反応生成物を用いた場合の添加前、添加後、３日後、７
日後及び３０日後におけるＭＬＳＳ価、ＳＶＩ価及び処
理水のＢＯＤ価を測定したところ、その試験結果は表２
に示すとおりであった。

【００３２】

【表２】

【００３３】

【実施例６】実施例４において調製した各種の陽イオン
性反応生成物を用い、実施例３と同じ連続処理系に表３
に示す量の前記陽イオン性反応生成物を添加して、実施
例３と同様の試験を行ったところ、いずれの場合も発生
している糸状性細菌を殺滅でき、活性汚泥のバルキング
を解消することができた。また夫々の陽イオン性反応生
成物を用いた場合の添加前、添加後、３日後、７日後及
び３０日後におけるＭＬＳＳ価、ＳＶＩ価及び処理水の
ＢＯＤを測定したところ、その試験結果は表３に示すと
おりであった。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【実施例７】ばっ気槽容積　９００ｍ３　、沈澱槽容積
　２７０ｍ３　で平均ＢＯＤ　１２０ｍｇ／ｌの排水を
容積負荷０．１６ｋｇＢＯＤ　／ｍ３　・日で処理をし
ている某団地の下水処理場の処理装置を使用して現場試
験を行った。

【００３６】この処理装置の活性汚泥は、タイプＩ−５
、ＩＩ−３及びＩＩ−７の細菌によるバルキングを起こ
しており、ＭＬＳＳ値は２６００ｍｇ／ｌ、ＳＶＩ値は
　３７４及び放流水ＢＯＤ１８ｍｇ／ｌであり、活性汚
泥の沈降性不良のため、汚泥の流失が常時起きていた。

【００３７】実施例１と同様の方法によって調製した陽
イオン性反応生成物３３．７ｋｇを、水で１０倍に希釈
した溶液を処理装置の返送汚泥ラインに連続的に４８時
間かけて添加した。添加終了後糸状性細菌の様子を観察
すると、タイプＩ−５、ＩＩ−３及びＩＩ−７のいずれ
の糸状性細菌も鞘中の細胞が収縮し、一部の細胞は鞘か
ら脱落して鞘の切断された様子が観察された。

【００３８】この時のＭＬＳＳ値は２６００ｍｇ／ｌ、
ＳＶＩ値は　１６０となつており、汚泥の沈降性は著し
く改善された。更に７日後には、ＭＬＳＳ値は３２００
ｍｇ／ｌ、ＳＶＩ値は　１２０となり、その後１ケ月間
にわたって汚泥の良好な沈降性を保持することができた
。

【００３９】この試験期間中の放流水の水質はＢＯＤ２
０ｐｐｍ　以下を保っており、陽イオン性反応生成物投
入による処理機能への悪影響は全くなかった。またイミ
ダゾール環の定量分析法により、投入した陽イオン性反
応生成物が放流水と共に系外に放出されるか否かを測定
したところ、放流水中には検出されず投入した陽イオン
性反応生成物は活性汚泥に吸着されていることが確認で
きた。

【００４０】

【実施例７】ばっ気槽容積１３００ｍ３　の回分式処理
装置において平均ＢＯＤ　６４０ｍｇ／ｌの排水を容積
負荷０．３０ｋｇＢＯＤ　／ｍ３　・日で処理している
某乳製品製造工場の排水処理装置を使用して現場試験を
行った。

【００４１】この排水処理装置の活性汚泥は、タイプＩ
Ｉ−１０及びＶの細菌によるバルキングを起こしており
、特にタイプＶが優占化しているため処理槽表面には発
泡現象とスカムの発生があり、これらが放流水と共に系
外に排出されるため水質が悪化して悪臭もひどかった。 この活性汚泥のＭＬＳＳ値は４８００ｍｇ／ｌ、ＳＶＩ
値は　２０４及び放流水ＢＯＤ９０ｍｇ／ｌであった。

【００４２】実施例４と同様の方法によりイミダゾール
とエピクロルヒドリンを反応させた陽イオン性反応生成
物４４．５ｋｇを水で１０倍希釈し、この溶液をエアレ
ーションにより攪拌しながら、ばっ気槽内に均一に散水
投入した。添加後１日経過して糸状性細菌の様子を観察
すると、タイプＩＩ−１０及びＶの両糸状性細菌とも鞘
中の細胞が収縮しており、タイプＶの細菌は鞘から脱落
していることも観察された。

【００４３】添加して３日経過後、ばっ気槽表面のスカ
ムは減少し、ばっ気槽内の水面が見えはじめた。この時
のＭＬＳＳ値は５４００ｍｇ／ｌ、ＳＶＩ値は　１６０
及び放流水ＢＯＤ４０ｍｇ／ｌとなり、活性汚泥の沈降
性の向上とばっ気槽表面のスカムの減少から水質が良く
なっていることがわかった。

【００４４】更に７日後には、ばっ気槽表面のスカムは
消滅し、悪臭もなくなった。活性汚泥にはタイプＩＩ−
１０及びＶの断片が浮遊していたが、汚泥フロックから
糸状性細菌は全くなくなり、良好な状態の汚泥フロック
に変化していた。この時のＭＬＳＳ値は６３００ｍｇ／
ｌ、ＳＶＩ値は　１２５及び放流水ＢＯＤ１８ｍｇ／ｌ
であった。

【００４５】

【比較例１】実施例２において本発明の陽イオン性反応
生成物を添加する代わりに、水溶性陽イオン性重合物で
あるカチオン性凝集剤〔（株）協立有機工業研究所製、
商品名：ハイモロックＭＰ−１７３Ｈ〕０．５６ｇを　
５００ｍｌの水に溶解した溶液を、汚泥返送ラインに連
続的に２４時間かけて添加した。

【００４６】添加終了後活性汚泥の様子を観察したとこ
ろ、糸状性細菌の糸状体が活性汚泥に接着した状態で大
きな凝集体となっていたが、細胞が殺菌された様子は観
察できなかった。また、この時のＳＶＩ価は　１２０で
あった。

【００４７】しかし、添加終了後は徐々に汚泥フロック
の沈降性が悪化し、３日後にはＳＶＩ価は　２４０にな
り、カチオン性凝集剤を添加する前と同じ状態に戻った
。この時の活性汚泥の様子を観察すると、糸状体は添加
前と同じように多く存在しているのが認められ、鞘中の
糸状性細菌の細胞破壊は全く起こっていなかった。

【００４８】前記のカチオン性凝集剤により沈降性を改
善することはできるが、汚泥フロックの沈降性を維持す
るためには連続して薬剤を添加する必要があり、経済的
でない上に、糸状性細菌に対しては殺菌効果がなかった
。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、活性汚泥のバルキング
の原因を作る糸状性細菌を種類に左右されることなく効
率的に殺滅することが可能であるので、容易にバルキン
グを解消することができる上に、本発明の糸状性細菌の
殺滅剤は汚泥によく吸着され長期にわたってその効果を
維持することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　イミダゾール化合物とエピハロヒドリ
   ンを反応させて得られる陽イオン性反応生成物を有効成
   分とする糸状性細菌の殺滅剤。
2. 【請求項２】　　イミダゾール化合物とエピハロヒドリ
   ンを反応させて得られる陽イオン性反応生成物を活性汚
   泥の乾燥固形分１００重量部に対して、０．０５ないし
   ５重量部添加することを特徴とする活性汚泥のバルキン
   グを解消する方法。