JPH09187779A - 高胞子種汚泥の製造方法及び高胞子種汚泥を用いた排 水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＢＯＤ成分を含む排水の処理を高効率で行う
ために必要な、有用細菌（芽胞（胞子）を形成する好気
性ないし通性嫌気性のグラム陽性桿菌）の胞子を大量に
含む高胞子種汚泥を容易確実に製造する方法、及び高濃
度のＢＯＤ排水を殆ど或いは全く希釈せずに処理する生
物処理方法を提供する。 【構成】 有用細菌が存在するか或いはこれを添加した
汚泥に、シリカ成分とマグネシウム成分の適量を添加
し、曝気を継続して有用細菌の高濃度化と胞子化を進行
させ、これを取り出して脱水して高胞子種汚泥を得る。
この汚泥をシリカ成分及びマグネシウム成分とともに生
物処理槽に添加して、生物処理を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＢＯＤ成分を含む排水
の処理を高効率で行うのに必要な、バチルス属に属する
有用細菌の胞子を大量に含む高胞子種汚泥の製造方法、
及び該高胞子種汚泥を用いて排水を処理する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】排水は、現在生物処理によりそのＢＯＤ
成分を低減して清浄化することが一般に行われている。
ただそれには限界があり、高濃度のＢＯＤを含む排水
（汚水）をそのまま処理することは困難で、生屎尿など
は通常１０〜２０倍程度に希釈したり、長時間にわたる
処理などが行われているが、悪臭の発散と処理の不安定
と言う問題を抱えている。

【０００３】一方本発明者は、排水に栄養分と溶解シリ
カやマグネシウム等の微量の溶解ミネラルを添加混合す
ることにより、有用細菌の活性化と増殖の促進に併せて
排水中の生物栄養が分解され、貧栄養状態の出現ととも
に有用細菌の内胞子形成とそれに続く細胞解体と胞子化
が促進されることを確認した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの知見を踏まえ
て、本発明者は以下に詳述する実験を含めて鋭意研究を
重ね、有用細菌の胞子を高濃度で含有する汚泥の製造方
法、及びこれを使用する安価で安定した処理を可能とす
る極めて有効な排水処理方法を開発した。

【０００５】ところで、従来糸状菌と言われている微生
物は、曝気槽や沈澱槽において糸状体やロープを形成し
て浮上するため生物処理においては極めて厄介視されて
おり、糸状菌が繁殖することはその処理系統が壊滅的な
打撃を受けたことを意味するほどであるが、これらの糸
状菌の殆どはバチルス属に属する細菌である。かかる現
象は、酸素不足や低菌体濃度など処理条件の悪化にもよ
るが、処理に関与しているバチルス属（芽胞（胞子）を
形成する好気性ないし通性嫌気性のグラム陽性桿菌）の
系統には、液体中でフィラメント状に増殖するライフサ
イクルを持つものが多数存在することにより生起され
る。即ち、これらは栄養源のある限り継続してフィラメ
ント成長するが、菌体濃度が低いためにライフサイクル
が極めて長く、糸状体やロープの状態で長時間生存した
り、その後の酸素不足等により死骸化することによる。

【０００６】本発明は、有用細菌の世代時間を溶解シリ
カやＭｇイオンを添加することによって極度に短縮させ
て高濃度化することにより糸状体成長を防止して、溶解
シリカの供給により細胞内胞子の形成と細胞の解体・胞
子化を促進し、フィラメント化させないままで分解増殖
を終わらせるものである。尚、胞子化した有用細菌は、
悪条件下でも死滅しない。そして、胞子の出芽、増殖、
胞子化と言う、有用細菌の増殖サイクルが続き、貧栄養
状態に至って高濃度胞子が含まれた汚泥が得られる結果
となる。また、有用細菌は栄養分を極めて貪欲に消化す
るなど極めて活性度に優れ、増殖胞子化による優先化が
行われる。本発明は、従来見過ごされていた有用細菌の
特性を有効に利用するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明において有用細菌
とは、芽胞（胞子）を形成する好気性ないし通性嫌気性
のグラム陽性桿菌即ちバチルス属細菌のことを意味する
が、特に、澱粉や蛋白質、脂肪の分解能力に優れた菌株
であることが望ましい。これらの菌株は、屎尿処理場や
下水処理場、更には各種の汚泥やヘドロ中にも存在する
が、通常は濃度が低く十分な能力を発揮していない。

【０００８】本発明における高胞子種汚泥の原料となる
汚泥は、屎尿処理場や下水処理場、更には各種の活性汚
泥法による排水処理場などから得られる汚泥の他、腐蝕
土、湖沼や海、河川、堀等の底質などを含む。但し、こ
の汚泥中には、有用細菌を含んでいることが必要であ
る。できうれば、１０⁶ 個／ml程度以上の菌体を含んで
いることが望ましい。処理場水がシリカ成分やマグネシ
ウム成分に富んでいて曝気が十分に行われている汚泥で
は、１０⁶ 個／ml程度以上の十分な濃度の菌体を含んで
いる。もし、汚泥中の菌体数が０であるとか、僅か（１
０¹ 〜１０³ 個／ml程度）しか含まれていない場合、培
養した菌体（胞子）を添加するか、胞子を高濃度に含む
汚泥を添加すればよい。或いは、本発明方法を繰り返し
実施して有用細菌を１０⁶ 個／ml程度以上に増殖した種
汚泥を用いるようにしてもよい。尚、高胞子種汚泥は上
記したように汚泥そのものを処理してもよいが、生物処
理施設（屎尿処理場等）で本発明方法を実施して高胞子
種汚泥を得るようにしてもよい。尚、胞子化していない
有用細菌を含む汚泥は有機物が残留しており、それが分
解して悪臭を発生する。このような汚泥の場合は、発酵
させ有機物を分解し、高胞子化すれば使用できる。

【０００９】次に、本発明で言うシリカ成分とは、水中
に安定的に溶解するモノマーシリカである。シリカ成分
は、菌体細胞構成物質であるとともに胞子細胞構成物質
であり、シリカ成分の欠如或いは不足は、好気性で芽胞
を形成するバクテリアの死滅又は減少を意味する。この
シリカ成分は、例えば人工的に作られた不安定型シリカ
を含有する鉱物（例えば、パーライト（黒曜石焼成
品）、シリカ含有溶融ガラス状鉱物、低塩基度鉱滓、そ
の他試薬類など）の粉粒状体や成型物、可溶性シリカが
濃縮された土壌（例えば、腐蝕土、ピートモス、珪藻土
等）の粉粒状体や成型物、不安定型や準安定型シリカが
固定された岩石（例えば、安山岩、方形石（クリストバ
ル石）、火山性軽石等）の粉粒状体や成型物を水中に投
入し、溶出させることにより得られる。更に、人工的に
溶解されたシリカ溶液、例えば鉱滓の酸溶解物や水ガラ
ス等も好適に用いられる。本発明に必要なモノマーシリ
カの濃度は１〜１００ppm 程度である。１ppm 程度以下
だと好気性で芽胞を形成するバクテリアの増殖効果が劣
り、１００ppm を越えると自然重合を開始して効果を低
減する。水中に含まれる金属イオンの種類や量又は塩類
濃度によっては、１０ppm 或いは５ppm 程度でも重合を
開始する場合がある。。従って、より好ましくは１〜２
０ppm 、特に１０〜１５ppm 程度が最も好適な範囲であ
る。但し、シリカ重合を起こさない範囲（液性により異
なる）であれば、シリカ濃度は高いほうがよい。

【００１０】一方、上記した鉱物や溶液中には、他にマ
グネシウムやカルシウム、アルミニウム、鉄等のミネラ
ルが含まれており、これが水中ではイオンとなって存在
する。この中で、本発明において重要な働きをするのは
Ｍｇイオンであり、このイオンの働きにより、上記した
世代時間の短縮が実現される。従って、Ｍｇイオンが上
記粉粒状体や成型物或いはシリカ溶液中に十分に含まれ
ておればよいが、もし不足すればマグネシウム成分を含
む素材、例えば、ドロマイトのような鉱物の粉粒状体や
成型物、硫酸マグネシウムや珪酸マグネシウム等を、別
途添加する必要がある。尚、生物活性平衡を越えて添加
の必要なＭｇイオン濃度は、0.１〜５０ppm であり、こ
れより少ないとバチルスの世代時間の短縮効果が少な
く、多過ぎるとモノマーシリカの重合を促進する（シリ
カの重合−ゲル化は、粒子の大形化と凝集反応を出現さ
せるため生物処理上好ましくない）。

【００１１】本発明の高胞子種汚泥は、本発明方法を生
物処理槽において実施し、そこから引き抜いた汚泥を脱
水して得る。或いは、引き抜いた汚泥を更に本発明方法
で養生して得た汚泥を脱水したものでもよい。尚、脱水
物は７０〜９０％の水分を含んでいるので、輸送や貯蔵
等に便利なように脱水物を水分４０％以下程度に乾燥し
ても良い。更に本発明の高胞子種汚泥は、これらの汚泥
を脱水後に発酵させたり発酵後に乾燥したものも含む。
発酵させるのは、以下のような理由による。即ち、単に
脱水或いは乾燥した汚泥の場合でも、その中に原生動物
の死骸を含有し、経時的に発酵して悪臭を放つことがあ
る。有用細菌の胞子は１００℃で乾燥または煮沸しても
生きており（１２１℃の恒温箱中でも耐える）、発芽条
件が整えば再び増殖することが確認されている。尚、学
術上は胞子の耐熱性は８０℃、１５分となっているが、
本発明の場合死滅するものもあるが、１２１℃に耐える
ものも多い。これは、菌体が変異したためと思われる。
そこで、脱水汚泥の状態で発酵（６０〜７５℃）させる
と負荷（原生動物死骸）の分解と無臭化が行われる。こ
れを高胞子種汚泥として利用するのが、最も理想的であ
る。この場合は、主として有用細菌と一部酵母による原
生動物負荷の分解が進行する。そして、発酵汚泥中に有
用細菌の再度の濃縮が生起する。この現象は、汚水処理
に当たってより好ましいものである。

【００１２】発酵方法の一つとして、本発明の高胞子種
汚泥（芽胞（胞子）を形成する好気性ないし通性嫌気性
のグラム陽性桿菌の胞子を高濃度に含む汚泥）に、植物
性素材と前記したシリカ成分を溶出する鉱物の粉末を加
えて混合し、保温状態下で発酵させて高胞子種汚泥化す
ることが挙げられる。植物性素材としては、モミガラ、
バカス、裁断した稲藁など珪素含有植物体の粉粒状や粉
砕品、裁断品が好ましく用いられる。シリカ成分は、常
に芽有用細菌の必要ミネラルとして、また担体として共
存させるのが良い。また、シリカ成分を加えないで高胞
子種汚泥とモミガラ等を混合して発行させてもよい。
尚、高胞子種汚泥化に際して動植物油脂或いはその廃油
を微生物のエネルギー源として加えると、発酵温度が７
０℃以上にも達し、数日〜１０数日間程度で完全に分解
して高胞子種汚泥化する。このようにして得られた高胞
子種汚泥は、常識では考えられないほど高濃度（５×１
０¹¹個／ｇｒ）の有用細菌胞子を含んでいる。これは、
有用細菌の作用で汚泥処理中に他の細菌（特に腐敗菌と
言われる大腸菌やブドウ状球菌等）が死滅（細胞膜の生
化学的性質によるものと思われる）し、菌全体の９０％
以上を有用細菌が占めていることも理由の一つであると
考えられる。酵母は死滅せず、むしろ増殖する傾向にあ
る。尚、脱水高胞子種汚泥の場合でも、１０⁹ 〜１０¹⁰
個／ml程度の有用細菌胞子を含んでいる。これも、通常
では考えられない数値である。

【００１３】一方、本発明が処理対象とする排水は、屎
尿処理場や下水処理場、各種の活性汚泥法による排水処
理場など、生物活性を利用して処理するＢＯＤ成分を含
む被処理水である。例えば生屎尿のように数千〜数万pp
m もの高濃度なＢＯＤ成分を含む排水の場合でも、高濃
度の有用細菌が短時間に増殖−胞子化して、その殆どを
分解してしまう。従って、生物処理施設においては、新
しい活性度の高い有用細菌を含む汚泥を保ち、菌体の新
陳代謝を図ることも必要である。尚、本発明方法を施し
ている屎尿処理場の場合、排出汚泥量は従来に比べて約
２／３に減じている。

【００１４】以下、これらの関係について実験結果を含
めて説明する。 〔有用細菌の単離と培養〕まず、各所の屎尿処理場、下
水処理場の汚泥及び湖沼底質、更には従来、土壌菌体種
菌と称される市販の各種のリアクター用ペレットやパウ
ダーを、寒天培地に希釈培養し、恒温器中で３２℃に保
って７日間（１６８時間）培養し、発芽増殖させた。

【００１５】次いで、コロニー態別に、顕微鏡判定しな
がら新しい澱粉糖質培地並びに蛋白質培地に移植し、無
菌培養函内で低温（４℃）より高温（６５℃）まで順次
温度別培養を実施し、それぞれ発芽温度、増殖休止温度
を求めた。この結果、種ごとにその特性が大別された。
この内、最も優れた澱粉分解機能を有する細菌は５℃で
発芽し、４５℃で増殖が停止した。但し、一般的には澱
粉分解機能を有する細菌は、１２℃付近で発芽し、２５
〜３８℃で急速に増殖し、４５℃以上で増殖を休止し
た。

【００１６】また、蛋白質分解機能を有する細菌は、最
も低い温度で発芽した種は１３℃で発芽し、一般的には
１５℃で発芽し、昇温とともに増殖速度を速め、５５℃
でも増殖し、６２℃以上で増殖を休止した。

【００１７】更に、上の培地を希釈して低栄養培地を作
成したものに微量の溶解シリカとミネラル（Ｍｇイオ
ン）を添加した液体培地で同様の並行テストを行ったと
ころ、発芽温度、増殖休止温度には影響しなかったが、
その増殖速度は驚異的に上昇するとともに、貧栄養化と
共に胞子形成が促進され、極めて高い胞子濃度を出現さ
せた。即ち、培地に溶解シリカとして５ppm を添加した
水準では、胞子濃度１０¹⁰／mlを出現した。無添加水準
では、胞子濃度１０⁶ ／mlと低くなり、シリカによる胞
子化の促進が確認された。一方、Ｍｇイオンを５ppm 添
加することにより、バチルスの増殖速度は驚異的な上昇
を示し、５０分／世代以内で最短のものでは１６分／世
代にまで上昇した。この速度と胞子化促進により、始め
て好気性で芽胞を形成するバクテリアの高濃度が達成さ
れる。

【００１８】これらの実験により、極めて容易に有用細
菌増殖高胞子床（高胞子種汚泥）を作成することが可能
となった。また、上記方法あるいはその一部を用いて有
用細菌の高濃度含有汚泥を作り、これらを曝気槽汚泥と
したり、従来の曝気槽（好気槽）に投入して汚泥の改質
を行うことにより、容易に有用細菌による水処理を行う
ことが可能となった。

【００１９】〔菌担体の有用細菌濃度〕但し、真に高濃
度の高胞子種汚泥を作るには、元の汚泥や底質中に好気
性で芽胞を形成するバクテリアが比較的高濃度で存在し
ていることが必要である。例えば、各種試料について、
有用細菌濃度を測定したところ以下のような結果となっ
た。 屎尿処理汚泥 １０⁴ 個／ml〜１０⁸ 個／ml（但し、１０⁶ 〜１０⁸ はシリカ やＭｇ供給箇所） 下水処理場 １０⁴ 個／ml〜１０⁶ 個／ml（但し、１０⁶ はシリカやＭｇ供 給箇所） 湖沼底質 １０² 個／ml〜１０⁴ 個／ml 自然土壌 １０¹ 個／ml〜１０³ 個／ml 腐蝕土配合 １０¹ 個／ml〜１０³ 個／ml（４社、１０種中） ペレット 鉱物微粉末 １０¹ 個／ml〜１０² 個／ml（２社、３種中） パウダー 上記のように、屎尿処理場汚泥では、低濃度で１０⁴ 個
／ml、高濃度のものでは１０¹⁰個／mlと、生物限界と言
われる１０⁹ 個／mlを越えるものがあった。また下水処
理場汚泥では、特異的に高濃度のもので１０⁸ 個／mlの
ものがあった。但し、これらは何れもシリカ、Ｍｇ供給
を行っている箇所に限定されている。他方、種菌または
代謝産物の固まりと呼ばれている腐蝕土配合ペレットや
鉱物微粉末パウダーでは、全品種ともに有用細菌及びそ
の胞子は極めて低濃度であり、湖沼底質や自然土壌にも
劣るものであった。１０⁶ 個／ml程度以上あれば、時間
は必要であるが槽内培養により高濃度化して本発明に使
用できるものである。尚、これよりも低濃度であれば、
本発明方法を繰り返して高濃度にすることも可能であ
る。但し、手間やコストは余分にかかる。

【００２０】一方、ＢＯＤ負荷と有用細菌の関係は、菌
濃度が高いことが必要であり、濃度が高ければ高い程
に、高ＢＯＤ負荷を分解することが可能であることか
ら、高濃度に有用細菌を培養した汚泥を高ＭＬＳＳ状態
で使えば使う程、速やかな分解が進むこととなる。例え
ば、流入負荷1,０００ｍｇ／リットル（ＢＯＤ負荷１ｎ
ｇ）の場合、１０⁶ 個／mlでは１菌体、１０⁹ 個／mlで
は１０００菌体で分解することを示している。

【００２１】従って、如何に有用細菌を高濃度に含む汚
泥を作るかが分解能（分解速度）を左右する。ここに、
生物処理槽に対して複数機能を持つ多種類の有用細菌の
胞子を高濃度に含有する種汚泥を種菌とし、更にシリカ
や、マグネシウム、カルシウム、鉄、アルミニウム等の
ミネラル、特に溶解シリカとＭｇイオンを適量加えて、
生物処理槽自身を培養槽として有用細菌を増殖させるこ
とは極めて容易な生物処理方法となる。

【００２２】〔菌体濃度と糸状体、ロープの生成〕屎尿
処理汚泥を寒天培地で培養し、多種の有用細菌を発芽、
増殖させる。次いで、液体培地に高濃度（１０¹⁰個／
ml）に移植したケージと、中濃度（１０⁶ 個／ml）に
移植したケージ、及び低濃度（１０² 個／ml）に移植
したケージとを、無菌の培養函に入れて３２℃で培養
し、経時的に有用細菌の状態を観察したところ、以下の
ような現象が観察された。

【００２３】まず、高濃度のケージでは、多量の胞子
化現象を含め盛んに有用細菌菌の活動が認められた。移
植５時間後には、短い糸状体（糸状体形成途中の形）は
そのままの状態で細胞内胞子を形成して解体が始まっ
た。これは、有用細菌が糸状体からロープにまで進むこ
となく貧栄養状態となり、胞子化と解体が始まったこと
を示している。従って、ロープによるバルキングは起き
ない。これに対し、及びの中及び低濃度のケージで
は、有用細菌は糸状体から更にロープ化が進行して、ク
チャクチャにもつれた糸のようになった。また、解体は
全く認められなかった。これは、いまだ栄養分が充分に
存在することを示し、バルキングを起こす状態にあるこ
とを示している。即ち、単位栄養分に対して菌体濃度が
高いと各菌体は糸状体からロープへと成長することな
く、短い糸状体乃至は桿菌のままで栄養分解が完了して
胞子化する。一方、低濃度で負荷分解しようとすれば、
ロープ化が進行してバルキングを起こし、栄養分解も充
分行えないこととなる。即ちこの実験（観察）は、適性
な生物処理を機能させるためには、有用細菌の高濃度化
が必須条件となることを示している。

【００２４】

【実施例】次に、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。 実施例 １（高胞子種汚泥の作成） 屎尿処理汚泥（有用細菌濃度：１０⁶ 個／ml）に、鉱滓
の再溶解液（溶解シリカ11,000ppm 、Ｍｇイオン2,300p
pmの他、Ｃａイオン 2,000ppm 、Ａｌイオン 1,800ppm
、鉄イオン 1,100ppm 等を含む）を、溶解シリカが５p
pm 、Ｍｇイオンが１ppm 程度の添加濃度になるように
加え、曝気を継続して有用細菌（芽胞（胞子）を形成す
る好気性ないし通性嫌気性のグラム陽性桿菌）を高濃度
化する。但し、過曝気を避け、ＯＲＰがマイナスとなら
ない程度の曝気（散気）を行う。次いで、余剰汚泥を引
抜き、脱水乾燥して高胞子化汚泥を作成した。得られた
高胞子種汚泥は、有用細菌濃度が５×１０⁹ 〜１×１０
¹⁰個／mlであった。

【００２５】実施例 ２（屎尿処理） １００ｋｌ／日の生屎尿を生物処理しているある屎尿処
理場の場合、沈澱槽の透視度が５〜８と悪く、また汚泥
の沈降性も悪くて運転管理に非常に神経を使っていた。
この処理場の引抜き汚泥中の有用細菌濃度を測定したと
ころ、１０³ 〜１０⁴ 個／ml程度であった。そこで、こ
の処理場の曝気槽（1,４００ｍ³ ）に、本発明を実施し
て得た１０¹⁰個／ｇ程度の高濃度胞子汚泥（脱水乾燥
品：含水率４０％）3,０００kgを、種汚泥として投入
し、更にシリカ２０ppm 、Ｍｇイオン１０ppm 相当量程
度を毎日添加して処理したところ、１ケ月経過後には透
視度が３０〜４０にまで向上し、安定した処理が行なえ
るようになった。この時点での曝気槽出口水の有用細菌
濃度は１０⁸ 〜１０⁹ 個／ml程度になっていた。このよ
うに、処理場の曝気槽に高濃度胞子汚泥を種菌として投
入し、更に溶解シリカ又は微粉体可溶性シリカ材、溶解
Ｍｇ又は可溶性Ｍｇ材を添加することにより、高濃度胞
子汚泥を得ることができる。

【００２６】実施例 ３（汚泥の発酵、その１） 液体培地（グルコース0.８％、ニュートロエントクロー
ス0.８％、塩化ナトリウム0.６％）に、汚泥を加えて４
２℃で培養する。次いで、得られた汚泥に水を加えｐＨ
を約３に調整し溶解シリカ１０ppm 、溶解Ｍｇイオン１
０ppm も併せて加え、４２℃に加温して散気し、胞子を
発芽させる。この培養された汚泥中には、１０¹⁰個／ml
の有用細菌が含まれていた。この汚泥を脱水し、次いで
乾燥して含水率約４０％脱水乾燥汚泥を得た。

【００２７】実施例 ４（汚泥の発酵、その２） 実施例３で得られた脱水汚泥に、モミガラを１対１の割
合で加え、更に汚泥の５％に相当する動植物廃油を混合
し、ビニール袋（開放式）に入れ、ガラスウールや発泡
スチロール等で保温して発酵させた。約２週間後、白い
粉状の有用細菌の胞子を多量に含有する高胞子種汚泥が
得られた。得られた汚泥中の有用細菌胞子は、１０¹¹〜
１０¹²個／ｇｒと言う、通常では考えられない高濃度で
あった。この高濃度化現象は、胞子化することにより達
成される。このようにして得られた汚泥は、このままの
状態で長期保存や遠方への移送が可能であり、極めて取
り扱い易いものである。尚、有用細菌の優先化した汚泥
は、水との分離性が良く、沈降性も極めて高いため、高
ＭＬＳＳによる運転（7,０００〜１0,０００ppm ）も可
能である。

【００２８】実施例 ５（高胞子種汚泥を用いた排水処
理） 下水及び屎尿に対して、本発明の高胞子種汚泥を用いた
生物処理の有効性を確認するため、通常の原生動物によ
る生物処理との対比において以下の実験を行い、その有
効性を確認した。 （１） 下水処理実験 現在、ＭＬＳＳ5,０００ppm 、エア７０リットル／分・
Ｎｍ³ で運転されている下水処理プラントの被処理原水
（ＢＯＤ1,５００ppm ）を用いて、実験を行った。 Ａ 生物処理水準 ａ現状汚泥 １ｍ³ の被処理原水に、下水処理プラン
トの沈澱槽から引き抜いた汚泥１8.２Kg（含水率８９
％）を投入し、７０リットル／分で曝気した。 ｂ高胞子種汚泥 １ｍ³ の被処理原水に、実施例１で得
られた高胞子種汚泥１5.３Kg（含水率５１％）を投入
し、更に溶解シリカ２０ｇとＭｇイオン１０ｇを添加
し、７０リットル／分で曝気した。尚、高胞子種汚泥は
１００リットルの処理水を加え、ヒーターを付けて水温
３２℃、空気８０リットル／分を通じて、３日間養生し
たのち用いた。 Ｂ 実験 上のａ、ｂの２槽を並列におき、各割りつけた水準で処
理を実施し、４時間、６時間、８時間、１２時間毎にサ
ンプルを採取して、ＳＶ₃₀、透視度、ＢＯＤを測定し
た。 経過時間 ＳＶ₃₀ 透視度 ＢＯＤ ａ ｂ ａ ｂ ａ ｂ ４ ８２ ４５ 3.５ １4.５ ３９０ ５５ ６ ７５ ３７ 8.５ ＞３０ ２２０ ８ ８ ７３ ３５ 9.０ ＞３０ １９０ ２ １０ ６９ ２８ １0.０ ＞３０ １８０ ２ １２ ６５ ２５ １0.０ ＞３０ １６０ ４ 結果は上の通りであり、本発明の高濃度胞子汚泥が極め
て有効であることがわかる。また、ＢＯＤ分解速度ばか
りでなく、極めて優れたＳＶ挙動と高い透視度を示すこ
とは、極めて高い離水性と負荷分解の進行を示す汚泥で
あることも明らかとなった。

【００２９】（２） 屎尿処理実験 屎尿は、高ＢＯＤであり、澱粉、油分、蛋白質、セルロ
ース等で構成され、その分解には、高負荷故に希釈処理
される場合もあり、且つ、その分解には長時間を要す
る。また、その悪臭と汚物処理のため、処理場建設には
周辺住民の同意を得ることは極めて困難なものとなって
いる。そのため、屎尿処理に当たっては、先ず悪臭を
ださないこと、大腸菌、べん毛虫、球菌等を処理中に
滅菌すること、処理水中に未分解の栄養成分を残さな
いこと、さらに〜をクリアーする高能率的な生物
処理を行っても、なお残留する高濃度燐を除去すること
（三次処理で脱燐する）、次いで、発生汚泥量を少な
くし、さらにそれら発生汚泥が無臭化され、有用細菌を
高濃度に含有してコンポスト化が容易であり、且つ、そ
のコンポストが施肥されて土壌及び植物に有用であるこ
と、等が求められる。いずれの項についても、従来技術
水準では困難なものと言わざるを得ない。これを、高濃
度有用細菌汚泥によって処理することにより、全ての問
題が解決できる。

【００３０】Ａ 生物処理水準 被処理屎尿 貯溜槽内に滞留させている生屎尿であ
り、固形物のみを除去したものを用いた（ＢＯＤ＝１1,
５００ppm ）。 汚泥の養生 ａ現状汚泥 余剰汚泥を脱水し（含水率８９
％）、これを汚泥として用いた。尚、脱水汚泥６４Ｋｇ
を使用した。 ｂ高濃度胞子汚泥 前記した高胞子種汚泥（水分５１
％）の１6.３Ｋｇを、被処理屎尿１ｍ³ に加え、更にモ
ノマーシリカ２０ｇ、Ｍｇイオン１０ｇを加えて１００
リットル／分の瀑気を１０日間（２４０時間）継続した
後、瀑気を止め、静置してＳＳを沈降させた（ＳＶ₆₀：
２７）。上澄液はサイホンで抜き取って捨て、処理用の
高濃度胞子汚泥とする。尚、曝気を止めて汚泥を沈降さ
せ上澄液を捨てると、汚泥の全容は２７０リットルとな
った。 Ｂ 処理槽の準備 ａ 脱水汚泥６４Ｋｇ＋放流水２０６リットルに被処理
汚泥７３０リットルを加える。次いで、散気管をセット
し、２００リットル／分の瀑気を行った。 ｂ 高濃度胞子汚泥２７０リットルに、被処理屎尿７３
０リットルを加える。 Ｃ 実験 上記ａ、ｂを並行して進め、スタート３０分後に先
ず臭気指標としてＮＨ₃を検知管により測定した。スタ
ート後３０分で一時瀑気を休止し、５分後に槽液面上１
０ｃｍで測定した後、再び瀑気を再開した。 ａ ＮＨ₃ 濃度 １２ppm ｂ ＮＨ₃ 濃度 ２ppm 尚、ｂでは汚泥と生屎尿混合時に即時に消臭が進行し
た。 瀑気処理開始から、４８時間後、７２時間後、９６
時間後、１２０時間後、１４４時間後、１６８時間後、
１９２時間後、２４０時間後、３６０時間後の各点にお
いて、ＳＶ₃₀、透視度、ＢＯＤ及びＴ−Ｎ濃度を測定し
た。 経過時間 ＳＶ₃₀ 透視度 ＢＯＤ Ｔ−Ｎ ４８ １２ １８ 1,０５０ ６６２ ７２ １８ ２９ ４４０ − ９６ ２６ ３１ １６０ − １２０ ３３ ３０ ７７ ９０ １４４ ４１ ３６ − − １６８ ５５ ３９ １２ ４４ １９２ ５８ ３８ 8.０ 2.７ ２４０ ６５ ＞５０ 2.６ 2.９ ３６０ ６４ ＞５０ 2.９ 2.８ 原水 ２ ０ １1,０００ −

【００３１】実施例 ６（食品工場排水による比較実
験） 食品工場排水の生物処理につき、従来活性汚泥法と本発
明による有用細菌汚泥法を下記のように実施し、有用細
菌による処理が有効なことを確認した。まず、容量１５
０リットルの槽を２組用意し、一方の槽には従来の活性
汚泥（ＭＬＳＳ4,４００、ＢＯＤ８６）を５０リット
ル、もう一方の槽には本発明の乾燥汚泥（願水率４５
％、有用細菌胞子１０¹⁰個／ｍｌ、ＭＬＳＳ1,９００）
１Kgを水に溶解した有用細菌汚泥を５０リットルを入れ
た。これに、原水（ＢＯＤ１３００〜１８００）を５０
０リットル加え、散気流量４リットル／分で曝気処理し
た。曝気処理は毎日２０時間続け、３時間静置後に上澄
み液５０リットルを取り出す。次いで原水５０リットル
を追加して同様の処理を約５０日間続けた（平成６年７
月20日〜11月10日）。

【００３２】その結果、表１に示すように従来活性汚泥
法では、ＭＬＳＳ4,４００以上では常に汚泥が越流する
ＳＶ₃₀値の範囲にあり、安定した処理は望めない状況で
あった。そこで実験開始後２２日目（10月12日) から、
従来活性汚泥中の有用細菌の濃度を高めるために、脱水
種汚泥１kg（上記乾燥汚泥の素になったもの、有用細菌
胞子１０⁹ 個／ｍｌ）と、溶解シリカ１ｇ及びマグネシ
ウム0.３ｇ相当溶液を、毎日、原水注入後に添加して汚
泥改質を行ったところ、ＭＬＳＳが高いにもかかわらず
ＳＶ₃₀値は大きく改善され、それ以降安定した処理が可
能となった。

【００３３】他方、有用細菌汚泥による処理では、途中
５００ｇずつ２回ほど有用細菌乾燥汚泥を追加してＭＬ
ＳＳを上昇させたにもかかわらず、常に安定したＳＶ₃₀
値を示した。それにつれて、上澄み液の透視度も改善さ
れ、また、ＢＯＤ値も極めて良好な結果を示すようにな
った。尚、ＳＶ₃₀値は常に安定操業が可能な状態を維持
しつづけた。よって、有用細菌汚泥による処理が極めて
有効なことが判る。また、従来活性汚泥法では考えられ
なかった高ＭＬＳＳの操業が可能となり、安定した水処
理が行なえることも明らかとなった。尚、実験開始後４
０日目以降にＳＶ₃₀値は上昇気味になったが、これはＭ
ＬＳＳが極めて高くなったことに起因する。しかし、６
５を越えることはなく、実用上なにら差支えないもので
ある。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の種汚泥の
製造方法は、有用細菌（芽胞（胞子）を形成する好気性
ないし通性嫌気性のグラム陽性桿菌）を含む汚泥又は有
用細菌を添加した汚泥中に、シリカ成分とマグネシウム
成分の適量を加え、曝気を継続して有用細菌の高濃度化
と胞子化を進行させ、次いで取り出した汚泥を脱水する
ことにより、極めて高濃度に有用細菌の胞子を汚泥中に
含有させるものである。従って、以下に述べるような種
々な効果を奏するものである。 使用する資材は、ppm 単位の可溶性シリカ及びＭｇ
成分のみであり、また単に添加して曝気するだけでよい
から、手間及びコストは殆どかからない。 本発明の有用細菌は、量を問わなければ汚泥中には
必ず存在する。有用細菌の濃度が低い場合、本発明方法
を繰り返せば、次第に濃度が高くなる。 引き抜いた汚泥を処理することもできできるが、排水
の生物処理工程でも行なえるので余分な場所や手間を取
らない。 乾燥したり、発酵させることにより含水率を減らす
と、保管や運搬に便利である。特に、後者では悪臭成分
も完全に分解され、取扱に便利である。また、発酵に際
して動植物油を混入すると、発熱温度が高くなってより
効果的である。

【００３５】また、本発明にかかわる排水処理方法は、
上記方法により得られた高胞子種汚泥を、溶解シリカ及
びマグネシウム成分とともに排水に添加して曝気するも
のである。これには、以下のような効果がある。 栄養分解に関わる有用細菌濃度を常に高濃度に保持
できるため、負荷変動、流入量の変動に対しても常に安
定した処理が行われる。 上のようにして得られた有用細菌の高濃度胞子汚泥
には、澱粉・糖質分解に関わる菌種、蛋白質・油質等の
分解に関わる菌種を、それぞれ複数種（現在単離調査済
みのもの３２種）を含有するため、広範囲の排水処理に
有効である。 乾燥或いは発酵した種汚泥しかも高濃度胞子種汚泥
を使用するため、種汚泥の保存や運搬が極めて容易であ
る。 上の種汚泥を既設の排水処理（生物処理槽）に用い
ることにより、何処でも容易に有用細菌による処理が可
能となる。 汚泥の沈降性が極めて高く、高ＭＬＳＳ、高濃度有
用細菌による処理が可能であり、栄養分解時間を短縮し
たり、高濃度栄養水の処理を行うことが容易となる。 有用細菌により処理するため、生物処理槽より発生
する悪臭をなくすことも容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来活性汚泥法と有用細菌汚泥法におけるＳ
Ｖ₃₀とＢＯＤの比較を示すグラフである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有用細菌を含む活性汚泥又は有用細菌を
   添加した汚泥中に、シリカ成分とマグネシウム成分の適
   量を加え、曝気を継続して有用細菌の高濃度化と胞子化
   を進行させ、次いで取り出した汚泥を脱水することを特
   徴とする高胞子種汚泥の製造方法。
2. 【請求項２】 有用細菌の高濃度化と胞子化を、排水の
   生物処理槽において行うものである請求項１記載の高胞
   子種汚泥の製造方法。
3. 【請求項３】 引き抜いた汚泥を脱水した後、乾燥する
   ものである請求項１又は請求項２記載の高胞子種汚泥の
   製造方法。
4. 【請求項４】 引き抜いた汚泥を脱水した後、発酵させ
   るものである請求項１又は請求項２記載の高胞子種汚泥
   の製造方法。
5. 【請求項５】 高胞子種汚泥を、溶解シリカ及びマグネ
   シウム成分とともに排水に添加し、曝気することを特徴
   とする高胞子種汚泥を用いた排水処理方法。