JPH10229874A

JPH10229874A - 微生物及びそれを用いる汚泥処理法

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Publication number: JPH10229874A
Application number: JP5231297A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Yamamura; 正一山村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-09-02
Anticipated expiration: 2017-02-20
Also published as: JP3436859B2

Abstract

(57)【要約】【課題】生汚泥（都市廃水、動物糞）を有機肥料化す
るためのバチルス属に属する好熱性好気性菌及びそれを
用いる汚泥の処理法。【解決手段】火山地帯の土壌から得られ、バチルス属
に属する好熱性あるいは中あるいは高温性芽胞菌である
受託番号 FERM P-15536 〜 FERM P-15542 の微生物。こ
の微生物の培養物を用いて汚泥を高温で好気性条件下で
発酵させて有機肥料化する汚泥処理法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生汚泥、動物糞
等、特に都市廃水から得られた汚泥の処理に用いられる
好熱菌、高温性好気性芽胞菌あるいは中温性好気性芽胞
菌またはこれらの混合菌体に関する。また、本発明は、
生汚泥、動物糞等、特に都市廃水から得られた汚泥に高
温で生育する前記菌体培養物を作用させて高温で発酵処
理して汚泥等を有機肥料化する汚泥処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、家畜糞、し尿、汚泥、都市ごみ等
の有機質廃棄物から肥料を製造する方法はよく知られて
いる。例えばこれらの廃棄物に好熱性微生物を作用させ
てこれを好気的に発酵させ、無臭化乾燥させ堆肥に変成
させる方法がある。そして、このような好熱性微生物と
してサーモアクチノミセス属またはサーモモノスポラ属
に属する好熱性放射菌を用いる方法（特開昭55-121992
号公報) 、バチルス菌、乳酸生成菌等の好熱好気性芽胞
形成菌混合物を用いる方法 (特開昭51-129759 号公報)
、リグニン可溶化能を有するサーマスアクティクス属
(Thermusaguaticusbiovar) を用いる方法 (特開平6-105
679号公報) あるいはさらに好気性繊維分解菌クロスト
リジュウムサーモセルム(Clostridium thermocellu
m) を用いる方法 (特開平6-191977号公報) 等が知られ
ている。また、上記のような有機質廃棄物を好熱菌によ
って発酵させ、これに甲殻類、昆虫類、軟体動物の生
体、皮殻、加工残滓などを混合し、これにヘテロトロフ
属の土壌細菌を作用させて空気を吹き込みながら発酵処
理することよりなるキトサンを豊富に富む有機質発酵肥
料の製造法も知られている (特開平3-228888号公報) 。

【０００３】しかし、これらの方法では発酵時には発酵
熱により発酵温度が70℃以上に上昇するものの、その温
度はせいぜい80℃にとどまり、雑菌、特に芽胞形成性雑
菌を死滅させることはできなかった。また得られる肥料
中の有用な菌体数もせいぜい1g当り (肥料乾物) １億前
後であって肥料として使用したときに肥効作用を充分発
揮させることができないものであった。また、牛糞等動
物の糞を発酵原料に使用したときはそのなかに混在する
草の種子等を完全に死滅させることができず、肥料とし
て用いたとき雑草を生じさせる原因となっていた。本発
明者等は、汚泥処理におけるこれらの問題に着目し、85
℃以上、好ましくは、95℃以上の高温で汚泥を発酵処理
して雑菌や草種子等を死滅させ、汚泥を殺菌して清浄化
し、しかも有用な生菌体を多数含む発酵物を得るべく検
討を行なった。

【０００４】特に、このような85℃以上の高温で汚泥を
発酵させ、しかも肥料中で有用に作用する微生物を見出
すべく微生物源の探索を行なった。その結果、霧島火山
帯の土壌とその付近の水田の土壌から、このような菌体
を見出しこれを汚泥に加えて発酵処理させると85℃以上
の高温で発酵させることができ、汚泥を品質の高い有機
質発酵肥料に変換できることを見出して特許出願を行な
った (特願平7-234690号)(以下、先願という) 。また、
この発酵に関与する菌株を検索したところ、バチスル属
に属する好気性菌が見いだされた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この菌株につ
いてさらに検索したところ、これらの菌によって汚泥は
発酵され好気性条件下で85℃以上の高温に達するもの
の、これらの菌株以外にさらに好熱性あるいは芽胞を形
成する高温性あるいは中温性の好気性菌が汚泥発酵に大
きく関与したのではないかと考えるに到り、前記汚泥発
酵物がまだ高温下にあるときに汚泥発酵物から検体を直
接採取し、菌体を分離した。その結果、高温発酵に関与
する好熱菌、高温性好気性芽胞菌及び中温性好気性芽胞
菌を分離同定することができた。また、この菌体培養物
を用いて発酵を行なうと汚泥を高温下で発酵させ、それ
を有機肥料化することができた。

【０００６】すなわち、本発明は、汚泥を高温で発酵す
ることのできる新規な好熱菌、高温性好気性芽胞菌ある
いは中温性好気性芽胞菌あるいはこれらの混合菌体を提
供することを課題とする。また、本発明は、これらの菌
体あるいはその培養物を用いて汚泥を好気性条件下で高
温で発酵させ、汚泥を有機肥料化する汚泥の処理方法を
提供することを課題とする。本発明は、この汚泥発酵物
が高温下にあるときにこの汚泥発酵物を検体として採取
し、そのなかの高温が発酵に関与する好熱菌、芽胞形成
菌等を分離同定したものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するためになされたものであって、先願と同様
に生汚泥に、火山地帯の土壌から得られた85℃以上の温
度で生育するバチルス属(Bacillus)に属する細菌培養物
を高温で加えて混合し、通気発酵させて発酵温度を85℃
以上に高めた。本発明におけるバチルス属に属し、85℃
以上の温度で生育する好気性菌培養物は、鹿児島県姶良
郡牧園町の霧島火山帯の37〜40℃の硫黄地帯の土壌と同
郡の青苔の生育している水田の土壌とを混合し、この混
合物に蔗糖水溶液を加えて40〜60℃で３〜１５日間発酵
させる。次に、このようにして発酵させたものを生汚泥
と混合して好気的に発酵させる。そして85℃以上の温度
で発酵する汚泥を熱いうちに選択的に採取することによ
って得られたものである。本発明における汚泥は、いわ
ゆる都市廃水 (下水) のスラッジばかりではなく、家畜
糞、家禽糞、し尿、都市ゴミ等をも包含する。本発明で
はこれらのものを汚泥という。

【０００８】本発明は、この生汚泥発酵物が高温下にあ
るときにこの汚泥発酵物を検体として採取し、そのなか
の好熱菌、高温乃至中温性菌等の検索を行なった。すな
わち、各種培地を用いて検体の生菌数を測定した後、培
養平板上に優勢に生育した集落を釣菌して分離菌とし、
各分離菌について形態観察などを行なった。また、微生
物の分離法 (1986年 R&Dプランニング発行山里一英ら
編「微生物の分離法」) を参考にして好熱菌等の測定を
行なった。その結果、各種培地を用いて測定した検体1g
当りの生菌数を表１に示した。

【０００９】

【表１】

【００１０】また、検体の生菌数測定結果と、各培養平
板上に優勢に生育した集落を釣菌して得られた分離菌の
性状から、検体中の主な介在微生物を表２に示した。

【００１１】

【表２】検体中の主な介在微生物 ──────────────────────── 分離菌群 1g 当りの概数 ──────────────────────── 好気性芽胞菌中温性 1×10⁸ 高温性 1×10⁸ 放線菌中温性 7×10² 高温性 2×10² ────────────────────────

【００１２】そして、そのなかの好熱菌の測定結果を表
３に示した。なお、好熱菌の優勢菌は好気性芽胞菌（高
温性）であった。

【００１３】

【表３】好熱菌の測定結果 ───────────────────────── 液体培地培養結果 ───────────────────────── A 70℃, 3 日間陰性／0.1g B 70℃, 3 日間陽性／0.001g ───────────────────────── * 微生物の分離法を参考にして試験した。液体培地Ａは、基礎塩溶液にペプトン0.1 ％及び酵母エ
キス0.1 ％を加え、pH7.5 に調整した培地であり、また
液体培地Ｂは、基礎塩溶液にペプトン0.8 ％、酵母エキ
ス0.4 ％及びNaCl 0.3％を加え、pH7.5 に調整した培地
である。

【００１４】さらに、上記微生物の検索において優勢に
分離された好熱菌（分離菌ａ及びｂ）、高温性好気性芽
胞菌（分離菌ｃ及びｄ）及び中温性好気性芽胞菌 (分離
菌ｅ，ｆ及びｄ）について形態観察、生理学的性状試験
及び菌体内のＤＮＡのＧＣ含量の測定を行なった。その
結果を表４〜８に示す。

【００１５】

【表４】

【００１６】

【表５】

【００１７】

【表６】

【００１８】

【表７】

【００１９】

【表８】

【００２０】この結果に基づいて"Bergey's Manual of
Systematic Bacteriology" 第２巻(1986年) 、U.S. De
partment of Agriculture発行 R.E. Gordon他著 "The G
enus Bacillus"(1973年) 等を参考にして同定を行なっ
た。

【００２１】分離菌ａ及びｂは、耐熱性の胞子を形成す
るグラム陽性の高温性桿菌でBacillus schlageliiに属
することが判明した。分離菌ｂは、ややアルカリ性(pH
8.0〜8.5)の培地で良好な生育を示し、pH7.0では生育し
ないが、その他の性状試験結果からBacillus badius や
B.brevis に近い種と思われた。しかし、どちらとも非
典型となる性状がありこれらの種に属するということは
できなかった。上記 Bergey's Manualに記載されている
B.badius 及びB.brevisの性状を表５に併せて示した。

【００２２】また、分離菌ｃは、V-P 反応が陰性でグル
コースから酸を生成しないことなどからBacillus badi
usやB.brevisに近い種と思われたが、いずれの菌種とも
性状が完全には一致しなかった。分離菌ｃの性状試験結
果とB. badius や B.brevisの文献 (前記 Bergey's Ma
nual of Systematic Bacteriology vol.2(1986)) の記
載を表５に、分離菌ｄの性状試験結果を表６に示した。

【００２３】分離菌 e,f及びｇはいずれも Bacillus に
属する細菌と同定された。しかし、分離菌ｅはB. badiu
s に非常に近い性状を示したが、菌体内 DNAの GC 含量
が異なった。分離菌ｆはV-P 反応が陰性で50℃で生育し
ないことなどから B.circulansや B.lentus に近い種と
思われたが、いずれの菌種とも性状が完全には一致しな
かった。また、分離菌ｇも B.badius に近い性状を示し
たが、菌体内 DNAのGC含量が38％と低いことや50℃で生
育しない点で異なっていた。分離菌ｅ及びｇの試験結果
とB.badiusの文献 (前記 Bergey's Manual of Systemat
ic Bacteriology vol.2(1986))の記載を表７に、分離菌
ｆの試験結果と B.circulans及び B.lentus の文献（同
誌）の記載を表８に示した。なお、分離菌は一部の性状
試験用培地に生育しなかったため、それらの試験は培地
に検体浸出液を添加するなどして行なった。

【００２４】これらの分離菌ａ〜ｇは、工業技術院生命
工学工業技術研究所に寄託されている。分離菌ａは、YM
-04 受託番号 FERM P-15536 、分離菌ｂはYM-05 受託番
号 FERM P-15537 、分離菌ｃはYM-06 受託番号FERM P-1
5538、分離菌ｄは、YM-07 受託番号FERM P-15539、分離
菌ｅは、YM-08 受託番号FERM P-15540、分離菌ｆは、YM
-09 受託番号 FERM P-15541 、分離菌ｇは、YM-10 受託
番号FERM P-15542とそれぞれ受託番号が付されている。

【００２５】本発明の汚泥処理法は、先ず前記のような
生汚泥を高温下の菌体培養物と混合する。混合比率は、
生汚泥70〜80重合部に対し菌体培養物30〜20重量部が望
ましい。この混合物を発酵ヤードに入れて空気を吹き込
みながら放置して好気的発酵を行なう。このようにする
と、最初常温であった混合物が１日乃至数日後には85℃
以上の温度となる。この温度に２〜５日間程度放置して
発酵させ、切り返しを行なう。この放置発酵及び切り返
しの操作を３〜５回行ない、約20〜50日間発酵を行なう
と汚泥がさらさらした乾燥状態のものとなる。この乾燥
物を場合によって篩別して包装する。このものは有機肥
料として有用である。また、上記のようにして得られた
乾燥物中には、前記したバチルス属に属する分離菌ａ〜
ｇが生育しているので、これを熱い間に菌体培養物とし
て循環使用することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に、本発明について実施例を挙
げて具体的に説明する。

【実施例１】 (1) 菌体培養物の調製鹿児島県姶良郡牧園町の霧島火山帯の硫黄地帯の37〜40
℃の土壌とその付近の水田の青苔の生育している土壌と
を混合し、これに蔗糖を 500〜1000倍量の水に溶解した
蔗糖水溶液を土壌混合物１m³当り３〜４L 加え、40〜60
℃で30〜50日間放置して培養する。この培養物をいくつ
かのロットに分け生汚泥と混合し、空気を吹き込みなが
ら好気的条件下で発酵させ、85℃以上の発酵温度が得ら
れるロットを菌体培養物とした。

【００２７】(2) 生汚泥の処理動物糞、下水の汚泥、澱粉カス及び生ゴミの混合物に消
石灰を加えて消臭処理し、その80重量部に前記(1) で得
られた菌体培養物20重量部の発酵温度が80℃以上のもの
と混合し、発酵槽内で通気条件下で発酵を行なう。この
ようにすると発酵物が約１日のうちに常温から85℃〜95
℃に上昇する。この温度で発酵を３日間維持し、発酵開
始後５日目に切り返し（攪拌）を行なう。切り返しによ
り発酵物の温度は60℃前後に低下するが約１日のうちに
温度85〜95℃に上昇する。この温度に５日間維持して発
酵を行なう。この発酵及び切り返しの操作を数回繰り返
すと切り返しのさいの温度及び発酵温度が次第に低下す
る。４回この操作を繰り返し、切り返しのさいの発酵物
の温度が35℃程度に低下したときを最終発酵日とする。
得られた発酵物は乾燥されて茶色の顆粒状となっており
これはそのまま有機肥料として用いられる。このように
して得られたものは、前記したバチルス属の属する前記
菌体を約10億含んでおり、菌体培養物として本発明にお
いて反復使用することができる。

【００２８】

【実施例２】牛糞30トンに実施例１(2) で得られた熱い
状態にある菌体培養物約６トンを混合し、この混合物を
発酵槽に入れ、その底部から空気をブロアーした。発酵
当初温度が30〜35℃であったが、発酵開始後２日間は、
75〜80℃、３日間は85〜90℃に上昇した。この温度で２
日間維持し発酵温度が低下する傾向を示した時点で切り
返しを行い、同様に４日間発酵を行い、再度切り返しを
行なって同様に発酵させて黒褐色の乾燥粉体を得た。こ
の乾燥粉体は、有機肥料として好適であった。

【００２９】

【実施例３】鹿児島市の公共下水道汚泥を圧搾脱水し、
水分68％となった生汚泥80重量部に対し、実施例１(2)
で得られた熱い状態にある菌体培養物20重量部を混合
し、発酵ヤードに入れ、下から空気を吹き込みながら発
酵を行なった。発酵開始後７日で温度98℃に達した。10
日間発酵を行なって、発酵温度が98℃から低下し初めた
時点で、切り返しを行なって再度発酵させた。最高99℃
の温度に達した後、すなわち切り返し後10日目に温度が
急速に60〜70℃に低下した。この時点で、発酵ヤードに
発酵生成物を拡げ急速に温度を常温まで低下させ、茶色
の汚泥発酵粉末を得た。

【００３０】

【発明の効果】本発明の方法によると汚泥を特定の好熱
性細胞を用いて85℃以上の温度で発酵を行なうので、発
酵物が肥料成分として好適になるように発酵される。ま
た、このような高温によって雑菌、種子等が死滅し、肥
料として有用な細菌のみが多数存在し、肥料として好適
なものになる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０５Ｆ 7/00 Ｃ０５Ｆ 7/00 //(Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｃ１２Ｒ 1:07）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バチルス属に属する、工業技術院生命工
業技術研究所受託番号 FERM P-15536, FERM P-15537,
FERM P-15538, FERM P-15539, FERM P-15540, FERM P-
15541,及びFERM P-15542よりなる群から選択された少な
くとも１種の好気性菌、またはこれらの菌の混合菌体。
【請求項２】生汚泥を、工業技術院生命工業技術研究
所受託番号 FERMP--15536, FERM P-15537, FERM P-15
538, FERM P-15539, FERM P-15540, FERM P-15541, 及
びFERM P-15542よりなる群から選択された少なくとも１
種の菌体、その混合菌体あるいはその培養物とその培養
物が熱いうちに混合し、高温で好気性条件下で発酵させ
て生汚泥を有機肥料化することを特徴とする汚泥処理
法。
【請求項３】生汚泥が都市廃水から得られる汚泥また
は動物糞である請求項２記載の方法。