(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バチルス  ズブチルス起源のエンドペプチダーゼで至適ｐＨを中性領域に持つプロテアーゼ、バチルス属起源のエンドペプチダーゼで至適ｐＨをアルカリ性領域に持つプロテアーゼ、及びアスペルギルス オリゼ起源のエンドペプチダーゼで至適ｐＨを中性領域に持つプロテアーゼからなる群から選ばれるプロテアーゼを活性汚泥槽に添加することを特徴とする酵素を用いた糸状性バルキングの防除方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、糸状性細菌溶菌酵素による活性汚泥槽の糸状性バルキング防除方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性汚泥法は、１９１４年にＡｎｄｅｒｎとＬｏｃｋｅｔｔらにより開発されて以来、微生物の能力を活用した画期的な廃水処理法として用いられている。この活性汚泥法の利点は、ＢＯＤ除去率が高く、運転操作が簡単で、自然生態系とも調和する処理方法であるが、その反面、窒素、リン除去率が低いことや、バルキングの発生などの問題点がある。バルキングは、活性汚泥の圧密性が低下し、活性汚泥と処理水の分離が悪化するために処理水とともに活性汚泥が流出する現象で、処理水の水質が悪化することになる。この原因の大半は、糸状性細菌の異常増殖によるとされている。このため、活性汚泥法においては、バルキングの防除および予防が重要な課題となっている。
【０００３】
これまで、活性汚泥に発生する糸状性バルキングを防除するために、化学的および微生物学的方法が用いられている。このうち、化学的方法に用いる防除剤としては、塩素剤や第四級アンモニウム塩等の殺菌剤と各種沈降・凝集剤がある。しかし、殺菌剤は、比較的多量に用いることにより、その効果は確実であるが、作用が無差別的であるため、活性汚泥の有用微生物の増殖をも阻害することがあるほか、処理水中にも残存する可能性があり、環境への悪影響が懸念される。沈降・凝集剤は、活性汚泥の凝集および沈降に関与するだけで、糸状性細菌には作用しないため、本質的な解決にならないうえ、連続投入が要求される。その上、高分子凝集剤が使用されている場合は、同時に環境への悪影響も懸念される。微生物学的方法に用いる微生物製剤は、効果が確実ではないし、効果があらわれるまで長い時間を要する場合が多い。これは、微生物製剤中の微生物が糸状性細菌溶菌能もしくは殺菌能を有していても、活性汚泥のような各種微生物が存在する混合系のなかで、しかも生育環境が最適とも言えない条件下で活着させること自体難しいことであるし、ましてやその能力を十分発揮させることはなおさら困難なためである。このため、活性汚泥中の糸状性細菌以外の有用微生物や周囲の環境等に悪影響をおよぼさず、即効性のあるバルキング防除剤が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、有用な微生物等の増殖を妨げることなく、また環境にも悪影響を与えず、即効性のある活性汚泥の糸状性バルキング防除方法を提供せんとすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、微生物起源で中性もしくはアルカリ性領域で作用し、かつ糸状性細菌溶菌能を有するプロテアーゼを活性汚泥槽に添加することを特徴とする酵素を用いた糸状性バルキングの防除方法である。
【０００６】
本発明者らは、微生物起源で中性もしくはアルカリ性領域で作用するプロテアーゼを探索し、例えばバチルス  ズブチルス起源のエンドペプチダーゼで至適ｐＨを中性領域に持つプロテアーゼＮアマノ（天野製薬株式会社）、バチルス属起源のエンドペプチダーゼで至適ｐＨをアルカリ性領域に持つＧＯＤＯ−ＢＡＰ（合同酒精株式会社）、アスペルギルス  オリゼ起源のエンドペプチダーゼで至適ｐＨを中性領域に持つプロチンＦＮ（大和化成株式会社）、バチルス  ズブチルス起源のエンドペプチダーゼで至適ｐＨをアルカリ性に持つプロチンＡ（大和化成株式会社）、バチルス属起源のエンドペプチダーゼで至適ｐＨをアルカリ性領域に持つビオサム（昭和電工株式会社）、バチルス属起源のエンドペプチダーゼで至適ｐＨをアルカリ性領域に持つカズサーゼ（昭和電工株式会社）、バチルス属起源のエンドペプチダーゼで至適ｐＨをアルカリ性領域に持つエスペラーゼ（ノボノルディスクバイオインダストリー株式会社）等が糸状性細菌を溶菌することを見いだした。これらのプロテアーゼを活性汚泥槽に添加することにより、活性汚泥の有用な微生物の増殖を阻害せず、糸状性細菌を選択的に溶菌し、バルキングを防除することにより、活性汚泥の沈降性を改善することを見いだした。一般に活性汚泥法では、曝気槽水が中性領域であることが多いため、例えば、バチルス  ズブチルス起源のエンドペプチダーゼで、至適ｐＨを中性領域に持つプロテアーゼＮアマノ（天野製薬株式会社）やアスペルギルス  オリゼ起源のエンドペプチダーゼで、至適ｐＨを中性領域に持つプロチンＦＮ（大和化成株式会社）等が特に有効である。
【０００７】
本発明において、微生物起源で中性もしくはアルカリ性領域で作用し、かつ糸状性細菌溶菌能を有するプロテアーゼを活性汚泥中において１００ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍ、好ましくは、２００ｐｐｍ〜１，０００ｐｐｍで用いることにより、糸状性バルキングを防除することができる。
【０００８】
本発明における微生物起源で中性もしくはアルカリ性領域で作用し、かつ糸状性細菌溶菌能を有するプロテアーゼが溶菌作用を示すのは、例えば、スフェロチルス属、チオスリックス属、ベギアトア属、さらにＥｉｋｅｌｂｏｏｍ（Ｗａｔｅｒ  Ｒｅｓ．、第９巻、３６５−３８８頁、１９７５年）によって命名されたＴＹＰＥ  １７０１、１７０２、０２１Ｎ等の糸状性細菌に対してである。特に世界中の廃水処理施設で糸状性バルキングの最も主要な原因となっているＴＹＰＥ  ０２１Ｎには非常に有効である。
【０００９】
活性汚泥槽に微生物起源で中性もしくはアルカリ性領域で作用し、かつ糸状性細菌溶菌能を有するプロテアーゼを添加する方法としては、活性汚泥中に直接添加、または、返送汚泥や流入廃水中に混和、混合するなどの方法が適宜とれる。
【００１０】
バルキングが発生した活性汚泥槽に微生物起源で中性もしくはアルカリ性領域で作用し、かつ糸状性細菌溶菌能を有するプロテアーゼを添加すると、糸状性細菌を特異的、即効的に溶菌することができ、効果的にバルキングを防除できる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００１２】
実施例１（溶菌性試験）
グルコース０．３ｇ／ｌ、酢酸ナトリウム０．３ｇ／ｌ、硫酸アンモニウム０．１ｇ／ｌ、塩化カリウム０．０５ｇ／ｌ、硫酸アンモニウム０．０５ｇ／ｌ、炭酸カルシウム０．０２ｇ／ｌ、塩化第二鉄０．０００５ｇ／ｌ、リン酸二ナトリウム０．３１２ｇ／ｌ、リン酸一ナトリウム０．０２ｇ／ｌ、寒天エキス２００ｍｌ／ｌ、ビタミンミックス* ５ｍｌ／ｌ、ｐＨ７．０からなる培地に供試糸状性細菌としてＴＹＰＥ  ０２１Ｎ（タイプＩＩ−３  Ｔ１−４株）を植菌し、３０℃にて２〜３日間振盪培養を行った。
（ビタミンミックス* ：  パントテン酸カルシウム２０ｍｇ／ｌ、ニコチン酸２０ｍｇ／ｌ、ビオチン１ｍｇ／ｌ、シアノコバラミン１ｍｇ／ｌ、葉酸１ｍｇ／ｌ、塩酸ピリドキシン２０ｍｇ／ｌ、パラアミノ安息香酸２０ｍｇ／ｌ、コカルボキシラーゼ２０ｍｇ／ｌ、イノシット２０ｍｇ／ｌ、塩酸チアミン２０ｍｇ／ｌ、リボフラビン２０ｍｇ／ｌ、アデニン２ｍｇ／ｌ、ウラシル２ｍｇ／ｌ、チミン２ｍｇ／ｌ）
培養されたＴＹＰＥ  ０２１Ｎ（タイプＩＩ−３  Ｔ１−４株）を集め、５０ｍＭトリス塩酸緩衝液（ｐＨ８．５）に懸濁させ、ホモジナイズした。この懸濁液に本発明の微生物起源で中性もしくはアルカリ性領域で作用し、かつ糸状性細菌溶菌能を有するプロテアーゼのうち、プロテアーゼＮアマノ（天野製薬株式会社）、ＧＯＤＯ−ＢＡＰ（合同酒精株式会社）、プロチンＦＮ（大和化成株式会社）、プロチンＡＳ１０（大和化成株式会社）、ビオサムＡＰ−１．５（昭和電工株式会社）、カズサーゼＡＰ−２．２（昭和電工株式会社）、エスペラーゼ４．０Ｔ（ノボノルディスクバイオインダストリー株式会社）をそれぞれ１００ｐｐｍとなるように秤取り添加した。添加直後の吸光度を６００ｎｍで測定した。続いて、３７℃でインキュベーションし、一定時間ごとに吸光度を測定し、ＴＹＰＥ  ０２１Ｎ（タイプＩＩ−３  Ｔ１−４株）の溶菌状態を観察した。なお、対照区としてプロテアーゼＮアマノ、ＧＯＤＯ−ＢＡＰ、プロチンＦＮ、プロチンＡＳ１０、ビオサムＡＰ−１．５、カズサーゼＡＰ−２．２エスペラーゼ４．０Ｔを添加していないものを使用した。
菌体残存率は、試験開始時のＯＤ６００ｎｍ値を１００％  として求めた値である。
その結果、表１に示した。
【００１３】
【表１】
0003656280.tif 000002
【００１４】
表１に示すように、糸状性細菌は、プロテアーゼＮアマノ、ＧＯＤＯ−ＢＡＰ、プロチンＦＮ、プロチンＡＳ１０、ビオサムＡＰ−１．５、カズサーゼＡＰ−２．２、エスペラーゼ４．０Ｔを添加することにより、糸状性細菌の残存量が減少し、糸状性細菌が溶菌されていた。
【００１５】
実施例２（溶菌性試験）
酵母エキス２．５ｇ／ｌ、ペプトン５．０ｇ／ｌ、グルコース１．０ｇ／ｌ、ｐＨ７．０からなる培地に供試細菌として、シュードモナス  エルギノーサ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）  ＩＦＯ１２６８９とバチルスズブチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ）  ＩＦＯ３１３４、エシェリシア  コリ（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ）  ＡＴＣＣ２７１６６をそれぞれ植菌し、３０℃で１〜２日間振盪培養を行った。
培養されたそれぞれの細菌を各種類ごとに別々に集め、５０ｍＭトリス塩酸緩衝液（ｐＨ８．５）に懸濁させた。この懸濁液に本発明の微生物起源で中性もしくはアルカリ性領域で作用し、かつ糸状性細菌溶菌能を有するプロテアーゼのうち、プロテアーゼＮアマノ、ＧＯＤＯ−ＢＡＰ、プロチンＦＮ、プロチンＡＳ１０、ビオサムＡＰ−１．５、カズサーゼＡＰ−２．２、エスペラーゼ４．０Ｔをそれぞれ１，０００ｐｐｍとなるように秤取り添加した。添加直後の吸光度を６００ｎｍで測定した。続いて、３７℃でインキュベーションし、一定時間ごとに吸光度を測定し、それぞれの細菌の溶菌状態を観察した。なお、対照区として、プロテアーゼＮアマノ、ＧＯＤＯ−ＢＡＰ、プロチンＦＮ、プロチンＡＳ１０、ビオサムＡＰ−１．５、カズサーゼＡＰ−２．２、エスペラーゼ４．０Ｔを添加していないものを使用した。  菌体残存率は、試験開始時のＯＤ６００ｎｍ値を１００％  として求めた値である。
その結果、表１に示したように、各供試細菌ともプロテアーゼＮアマノ、ＧＯＤＯ−ＢＡＰ、プロチンＦＮ、プロチンＡＳ１０、ビオサムＡＰ−１．５、カズサーゼＡＰ−２．２、エスペラーゼ４．０Ｔによっては、ほとんど溶菌されなかった。従って、糸状性細菌と一般的な他の細菌との間には、微生物起源で中性もしくはアルカリ性領域で作用し、かつ糸状性細菌溶菌能を有するプロテアーゼの溶菌性に対して大きな感受性差があることがわかった。
【００１６】
実施例３（バルキング防除試験）
グルコース８７０ｍｇ／ｌ、ペプトン２５０ｍｇ／ｌ、塩化ナトリウム３００ｍｇ／ｌ、リン酸二カリウム３９．１ｍｇ／ｌ、硝酸アンモニウム４３ｍｇ／ｌの合成廃水を調製した。
合成廃水の流入量  １ｌ／日、ＭＬＳＳ  ２，０００ｐｐｍ、室温２０〜２５℃で図１に示す連続培養活性汚泥システムを用いて、活性汚泥の培養を行い、糸状性バルキングを発生させ、以下の実験を行った。なお、このとき発生していた糸状性細菌は、ＴＹＰＥ  ０２１Ｎとスフェロチルス  ナタンスであった。
試験区として、微生物起源で中性もしくはアルカリ性領域で作用し、かつ糸状性細菌溶菌能を有するプロテアーゼのうち、プロチンＦＮを曝気槽に対し、４００ｐｐｍとなるように秤取り、投与した。対照区にはプロチンＦＮを投与しなかった。その後、対照区、試験区のそれぞれの活性汚泥の沈降度を測定し、顕微鏡観察を行った。なお、活性汚泥の沈降度は、メスシリンダーを用いて、ＳＶ１８０を測定した。
その結果、図２に示したように、プロチンＦＮ投与区の活性汚泥の沈降度は、投与翌日から対照区に比べ、改善された。また、プロチンＦＮを投与した翌日の両者の活性汚泥を顕微鏡観察したところ、図３に示したように対照区は、糸状性細菌が視野一杯に広がっていたのに対し、図４に示したように試験区は、糸状性細菌はかなり減少していた。また、試験区は活性汚泥のフロックもしっかりしていた。
【００１７】
【発明の効果】
微生物起源で中性もしくはアルカリ性領域で作用し、かつ糸状性細菌溶菌能を有するプロテアーゼを活性汚泥槽に添加することにより、活性汚泥の有益な微生物に悪影響を与えることなく、糸状性細菌を特異的、即効的に溶菌することができ、効果的に糸状性バルキングを防除する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例３に用いた連続培養活性汚泥システム
【図２】実施例３のプロチンＦＮ投与における活性汚泥沈降度変化
【図３】実施例３の対照区の活性汚泥の顕微鏡写真
【図４】実施例３の試験区の活性汚泥の顕微鏡写真
【符号の説明】
１：滅菌処理済み合成廃水（４．５ｌ）
２：曝気槽（２ｌ）
３：沈殿槽（０．５ｌ）
４：定量ポンプ
５：エアーポンプ
６：滅菌フィルター
７：スターラー
８：処理水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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