(57)【要約】  本発明は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するシグナル物質生産部と、処理菌により排水の生物学的処理を行う処理部と、を備え、シグナル物質生産部が、処理菌へシグナル物質を供給する供給手段を有する、生物学的排水処理装置を提供する。
2014017642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するシグナル物質生産部と、
処理菌により排水の生物学的処理を行う処理部と、を備え、
前記シグナル物質生産部が、前記処理菌へ前記シグナル物質を供給する供給手段を有する、
生物学的排水処理装置。
【請求項２】
前記シグナル物質生産部が前記処理部の外部に存在する、請求項１に記載の生物学的排水処理装置。
【請求項３】
前記シグナル物質生産部が前記処理部の内部に存在する、請求項１に記載の生物学的排水処理装置。
【請求項４】
前記シグナル物質生産菌は、浮遊菌体の形態又は担持された形態である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の生物学的排水処理装置。
【請求項５】
前記シグナル物質生産菌は、パラコッカスＡＳ６株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１３６３）又はパラコッカスＡＳ１３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１３６４）である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の生物学的排水処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の生物学的排水処理装置を使用した生物学的排水処理方法であって、
前記シグナル物質生産部において、前記シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産する工程と、
前記シグナル物質を前記供給手段により前記処理菌に供給する工程と、
前記処理部内において、前記シグナル物質の存在下で、前記処理菌により排水の生物学的処理を行う工程と、を含む、生物学的排水処理方法。
【請求項７】
前記シグナル物質生産部が前記処理部の外部に存在する、請求項６に記載の生物学的排水処理方法。
【請求項８】
前記シグナル物質生産部が前記処理部の内部に存在する、請求項６に記載の生物学的排水処理方法。
【請求項９】
前記シグナル物質生産菌は、浮遊菌体の形態又は担持された形態である、請求項６〜８のいずれか一項に記載の生物学的排水処理方法。
【請求項１０】
前記シグナル物質生産部に前記シグナル物質生産菌を補充する工程を更に含む、請求項６〜９のいずれか一項に記載の生物学的排水処理方法。
【請求項１１】
前記シグナル物質生産菌は、パラコッカスＡＳ６株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１３６３）又はパラコッカスＡＳ１３株（受託番号ＮＩＴＥ  Ｐ−１３６４）である、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的排水処理装置及び生物学的排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物は細胞間情報伝達物質（以下、「シグナル物質」という。）を介して情報伝達を行い、微生物の密度に依存して病原性物質の分泌やバイオフィルムの生産を制御していることが知られている。このような情報伝達機構のことをクオラムセンシングという（例えば、非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｏｐｉｎｉｏｎ  ｉｎ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，１５，４９５−５０２．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、上記シグナル物質を水中で保存しておくと、急激にその含有量が減少していくという課題を見出した。そこで、本発明は、シグナル物質を容易に効率よく利用し、排水処理の効率を高めた生物学的排水処理装置及び生物学的排水処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するシグナル物質生産部と、処理菌により排水の生物学的処理を行う処理部と、を備え、上記シグナル物質生産部が、上記処理菌へ上記シグナル物質を供給する供給手段を有する、生物学的排水処理装置を提供する。【０００６】
上記生物学的排水処理装置によれば、シグナル物質生産部において生産したシグナル物質を迅速に処理菌に供給することができる。したがって、効率よくシグナル物質を利用することができ、処理菌による排水の生物学的処理を促進することができる。これに対し、シグナル物質を生物学的排水処理装置とは異なる場所で生産し、生物学的排水処理装置に添加する場合、シグナル物質は水中での安定性が低いため、十分な効果が得られないか、又は含有量の減少を勘案し、シグナル物質を大量に生産する必要があり、コスト面で不利である。【０００７】
シグナル物質生産部は、処理部の外部に存在していてもよく、処理部の内部に存在していてもよい。【０００８】
また、シグナル物質生産菌は、浮遊菌体の形態又は担持された形態であってもよい。【０００９】
シグナル物質生産菌は、パラコッカスＡＳ６株又はパラコッカスＡＳ１３株であってもよい。なお、パラコッカスＡＳ６株は、２０１２年５月１８日に独立行政法人製品評価技術基盤機構  特許微生物寄託センター（千葉県木更津市かずさ鎌足２丁目５番８号（郵便番号２９２−０８１８））に寄託された、受託番号がＮＩＴＥ  Ｐ−１３６３の菌株であり、パラコッカスＡＳ１３株は、２０１２年５月１８日に独立行政法人製品評価技術基盤機構  特許微生物寄託センター（千葉県木更津市かずさ鎌足２丁目５番８号（郵便番号２９２−０８１８））に寄託された、受託番号がＮＩＴＥ  Ｐ−１３６４の菌株である。【００１０】
また、本発明は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するシグナル物質生産部と、処理菌により排水の生物学的処理を行う処理部と、を備え、上記シグナル物質生産部が、上記処理菌へ上記シグナル物質を供給する供給手段を有する、生物学的排水処理装置を使用した生物学的排水処理方法であって、上記シグナル物質生産部において、上記シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産する工程と、上記シグナル物質を上記供給手段により上記処理菌に供給する工程と、上記処理部内において、上記シグナル物質の存在下で、上記処理菌により排水の生物学的処理を行う工程と、を含む、生物学的排水処理方法を提供する。【００１１】
上記生物学的排水処理方法においては、使用する生物学的排水処理装置のシグナル物質生産部が、処理部の外部に存在していてもよく、処理部の内部に存在していてもよい。【００１２】
シグナル物質生産菌は、浮遊菌体の形態又は担持された形態であってもよい。また、シグナル物質生産菌は、パラコッカスＡＳ６株又はパラコッカスＡＳ１３株であってもよい。【００１３】
上記生物学的排水処理方法は、シグナル物質生産部にシグナル物質生産菌を補充する工程を更に含むことが好ましい。【００１４】
シグナル物質生産菌を補充する工程を含むことにより、シグナル物質の供給量が安定するため、処理菌による排水の生物学的処理をより促進することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、シグナル物質を容易に効率よく利用でき、排水処理の効率を高めた生物学的排水処理装置を提供することができる。また、上記生物学的排水処理装置を利用した生物学的排水処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）一実施形態に係る好気処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。（Ｂ）一実施形態に係る好気処理に用いる、最終沈澱池１５０及び配管Ｌ１６０をさらに備える生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図２】（Ａ）一実施形態に係る好気処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。（Ｂ）一実施形態に係る好気処理に用いる、最終沈澱池２５０及び配管Ｌ２６０をさらに備える生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図３】（Ａ）一体浸漬型の膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。（Ｂ）槽別置浸漬型の膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。（Ｃ）槽外型の膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図４】（Ａ）一体浸漬型の膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。（Ｂ）槽別置浸漬型の膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。（Ｃ）槽外型の膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図５】（Ａ）シグナル物質生産部とシグナル物質を処理部に導入するための配管とを備える生物学的排水処理装置を示す模式図である。（Ｂ）シグナル物質生産部が処理部の内部に存在する生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図６】一実施形態に係る窒素処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図７】一実施形態に係る窒素処理に用いる生物学的排水処理装置の模式図である。
【図８】一実施形態に係る窒素処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図９】一実施形態に係るリン処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図１０】一実施形態に係るリン処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図１１】一実施形態に係る窒素及びリン同時処理（Ａ２Ｏ法）に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図１２】一実施形態に係る窒素及びリン同時処理（ＡＯＡＯ法）に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図１３】一実施形態に係る窒素及びリン同時処理（Ａ２Ｏ法）に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図１４】一実施形態に係る窒素及びリン同時処理（ＡＯＡＯ法）に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図１５】一実施形態に係る嫌気処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図１６】一実施形態に係る嫌気処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図１７】シグナル物質の経時安定性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための好適な形態について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
（処理菌）
処理菌としては、ストレプトマイセス、アクチノマイセス、マイコバクテリウム、ロドコッカス、コリネバクテリウム、マイクロコッカス等の放線菌、ラクトバチルス、ビフィドバクテリウム、ラクトコッカス、エンテロコッカス、ペディオコッカス、リューコノストック等の乳酸菌、アスペルギルス、ペニシリウム、リゾプス等の糸状菌、バチルス等の納豆菌、サッカロミセス、シゾサッカロミセス等の酵母菌、メタノサエタ、メタノスリックス、メタノバクテリウム、メタノコッカス、メタノメチロボランス等のメタン菌、ニトロソモナス、ニトロソコッカス、ニトロソスピラ、ニトロソビブリオ、ニトロバクター、ニトロスピラ、ニトロコッカス等の硝化菌、エスケリチア、エンテロバクター、クレブシエラ、ブラディリゾビウム、アルカリゲネス、アクロモバクター、アゾスピリルム、パラコッカス、シュードモナス、ロドシュードモナス、チオバチルス等の脱窒菌等が挙げられる。
【００１９】
（シグナル物質生産菌）
シグナル物質生産菌としては、パラコッカス、バークホルデリア、シュードモナス、ビブリオ、アエロモナス、バチルス、ストレプトマイセス、ストレプトコッカス、ラクトバチルス等の菌が例示できる。上記菌には嫌気性菌と好気性菌が含まれているが、当業者は目的に応じて、適宜選択することができる。
【００２０】
シグナル物質生産菌は、担体又は膜に担持された形態であってもよい。
【００２１】
担体としては、立方体状、直方体状、円筒状、球状、波板状、チューブ状等の形状に成形された、ゲル、スポンジ、セラミック、合成樹脂等の多孔質材料等を好適に用いることができる。また、膜としては、平面状、チューブ状の形状に成形された有機系、無機系の濾過膜等を用いることができる。担体中や膜内部に存在する微生物のうち、５０％以上、より好ましくは７０％以上、更に好ましくは９０％以上の微生物が、シグナル物質生産菌であることが好ましい。
【００２２】
また、シグナル物質生産菌はパラコッカスＡＳ６株又はＡＳ１３株であってもよい。パラコッカスＡＳ６株又はＡＳ１３株を用いると、溶液中により多くのＮ−ヘキサデカノイルホモセリンラクトン（Ｃ１６−ＨＳＬ）を放出することができ、しかも、その半分以上がベシクルに内包された状態で分泌されるため、シグナル物質を効率的に処理菌に送達することができる。また、ＡＳ６株及びＡＳ１３株は、活性汚泥から単離されたため、活性汚泥中で生存することができる。
【００２３】
（シグナル物質）
シグナル物質としては、Ｎ−アシル−Ｌ−ホモセリンラクトン類、ＡＩ２（４，５−ジヒドロキシ−２，３−ペンタンジオン）、ＨＨＱ類（２−アルキル−４−キノロン）、ＰＱＳ類（２−アルキル−３−ヒドロキシ−４−キノロン）等のキノロン・キノリン類、インドール類、ペプチド、環状ジペプチド、ジケトピペラジン類等が挙げられる。Ｎ−アシル−Ｌ−ホモセリンラクトン類としては、例えば、Ｎ−ブタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−オキソブタノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−ヒドロキシブタノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ペンタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−オキソペンタノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−ヒドロキシペンタノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ヘキサノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−オキソヘキサノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−ヒドロキシヘキサノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ヘプタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−オキソヘプタノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−ヒドロキシヘプタノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−オクタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−オキソオクタノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−ヒドロキシオクタノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ノナノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−オキソノナノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−ヒドロキシノナノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−デカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−オキソデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−ヒドロキシデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ウンデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−オキソウンデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−ヒドロキシウンデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ドデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−オキソドデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−ヒドロキシドデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−トリデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−オキソトリデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−ヒドロキシトリデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−テトラデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−オキソテトラデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−ヒドロキシテトラデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ペンタデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−オキソペンタデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−ヒドロキシペンタデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ヘキサデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−オキソヘキサデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−（３−ヒドロキシヘキサデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトン等のアシル基の炭素数が４〜１６であるＮ−アシル−Ｌ−ホモセリンラクトンが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２４】
（生物学的排水処理装置）
本実施形態に係る生物学的排水処理装置は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するシグナル物質生産部と、処理菌により排水の生物学的処理を行う処理部と、を備える。
【００２５】
処理部では、処理菌により排水の生物学的処理（以下、「生物学的排水処理」ともいう。）を行う。処理部における生物学的排水処理は、シグナル物質生産部において生産されたシグナル物質の存在下で行われる。生物学的排水処理には、好気処理及び嫌気処理があり、例えば、脱窒処理、硝化処理、部分硝化処理、アナモックス処理、脱リン処理、メタン発酵処理及び有機酸生成処理が挙げられる。排水としては、工業排水、下水、し尿、浸出水、厨芥、家畜糞尿などの有機性廃棄物（汚濁物質）が挙げられる。
【００２６】
シグナル物質生産部では、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産する。シグナル物質生産部は、処理菌へシグナル物質を供給する供給手段を有する。
【００２７】
一実施形態において、生物学的排水処理装置は、シグナル物質生産部が処理部の外部に存在する。この場合、供給手段としては、例えば、処理部及びシグナル物質生産部に連結された配管、及びシグナル物質生産部から処理部への越流等が挙げられる。また、シグナル物質生産部が処理部の外部に存在する実施形態において処理部が複数存在する場合、供給手段により処理効率を上げたい１又は２以上の処理部にシグナル物質を供給すればよく、また全ての処理部にシグナル物質を供給してもよい。
【００２８】
一実施形態において、生物学的排水処理装置は、シグナル物質生産部が処理部の内部に存在する。この場合、供給手段としては、例えば、シグナル物質生産部内にある被処理水（排水）による拡散等が挙げられる。また、シグナル物質生産部は、例えば、半透膜、フィルター等のシグナル物質は通過できるがシグナル物質生産菌は通過できない素材で処理部と隔離されていてもよく、またシグナル物質生産部と処理部が同一であってもよい。シグナル物質生産部と処理部が同一である場合、例えば、反応槽等の内部に処理菌とシグナル物質生産菌が共存することとなる。
【００２９】
生物学的排水処理装置は、更にシグナル物質生産菌生産部を備えていてもよい。シグナル物質生産菌生産部は、シグナル物質生産菌を生産し、当該シグナル物質生産菌をシグナル物質生産部に補充するものである。シグナル物質生産菌をシグナル物質生産部に補充することにより、シグナル物質生産部から処理菌へのシグナル物質の供給量が安定するため、処理菌による排水の生物学的処理をより促進することができる。シグナル物質生産菌のシグナル物質生産部への補充は、生物学的排水処理装置とは異なる場所で生産したものをシグナル物質生産部へ添加することにより行ってもよい。また、シグナル物質生産菌が担体に担持された形態である場合、シグナル物質生産菌生産部でシグナル物質生産菌が担持された担体を生産し、当該担体をシグナル物質生産部に添加してもよく、また、生物学的排水処理装置とは異なる場所でシグナル物質生産菌が担持された担体を生産し、当該担体をシグナル物質生産部に添加してもよい。
【００３０】
シグナル物質生産菌をシグナル物質生産部へ補充するタイミングは、例えば、処理部から排出された排水中の被処理物の濃度、処理部におけるシグナル物質の濃度、シグナル物質生産部におけるシグナル物質生産菌の密度等を指標として決定することができる。当該濃度及び密度等は、本技術分野における常法により決定することができる。また、指標となる上記濃度及び密度等の数値は、被処理物の種類、シグナル物質の種類、シグナル物質生産菌の種類等に応じて適宜設定すればよい。
【００３１】
一実施形態において、シグナル物質生産部は、シグナル物質生産菌、及びシグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を含み、シグナル物質生産部内において、シグナル物質生産菌の維持、及びシグナル物質の生産を行う。なお、シグナル物質生産部は、外部で生産されたシグナル物質を貯留するためのものではない。外部で生産されたシグナル物質を貯留するのでは、シグナル物質の含有量が減少し、十分な効果が得られないためである。
【００３２】
一実施形態において、シグナル物質生産部は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段を有していてもよい。当該基質としては、シグナル物質生産菌の生存、及びシグナル物質生産菌によるシグナル物質の生産を支持できるものであればよく、例えば、炭素源、ビタミン、無機塩類、窒素源、微量元素が挙げられる。
【００３３】
（好気処理）
好気処理とは、溶存酸素の存在下、種々の好気性菌が関与して、有機性物質、アンモニア態窒素、臭気、鉄などを酸化分解し、除去する方法である。
【００３４】
図１は、一実施形態に係る好気処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図１（Ａ）に示す生物学的排水処理装置１００は、反応槽（処理部）１１０と、タンク（シグナル物質生産部）１６０と、反応槽１１０及びタンク１６０に連結された配管（供給手段）Ｌ１６０及びＬ１１０とを備えている。図１（Ｂ）に示す生物学的排水処理装置１００は、配管Ｌ１３０を介して反応槽１１０に連結された最終沈澱池１５０と、最終沈澱池１５０及び配管Ｌ１１０に連結された配管Ｌ１５０と、を更に備えるものである。
【００３５】
シグナル物質生産部１６０は、配管Ｌ１６０１を介してシグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。シグナル物質生産菌生産部は、例えば、タンク等である。また、シグナル物質生産部１６０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００３６】
好気処理は、例えば、図１に示すような装置で行われる。好気処理の工程としては、例えば、配管Ｌ１１０を通じて、被処理水（排水）を反応槽１１０に導入する。この際、図１（Ａ）のように、配管Ｌ１６０及びＬ１１０を通じて、シグナル物質生産部１６０で生産されたシグナル物質を供給することで、シグナル物質が被処理水及び処理菌と混和し、排水処理が促進される。配管Ｌ１６０の接続先としては、配管Ｌ１１０であってもよく、反応槽１１０であってもよい。さらに、図１（Ｂ）に示すように、反応槽１２０の後に最終沈澱池１５０を備える態様では、被処理水とともに流出した活性汚泥の一部を沈殿させ、返送汚泥として配管Ｌ１５０を通じて、反応槽１１０に戻してもよい。
【００３７】
図２は、一実施形態に係る好気処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図２（Ａ）に示す生物学的排水処理装置２００は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる反応槽２１０を備える。図２（Ｂ）に示す生物学的排水処理装置２００は、配管Ｌ２２０を介して反応槽２１０に連結された最終沈澱池２５０と、最終沈澱池２５０及び配管Ｌ２１０に連結された配管Ｌ２５０と、を更に備えるものである。
【００３８】
反応槽（シグナル物質生産部）２１０は、シグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。また、反応槽（シグナル物質生産部）２１０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００３９】
生物学的排水処理装置２００は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる反応槽２１０内で処理菌とシグナル物質生産菌が共存している。シグナル物質生産菌により生産されたシグナル物質は、被処理水を媒体とした拡散により処理菌へと供給される。シグナル物質生産菌は浮遊菌体であってもよく、担体に固定して反応槽２１０の汚泥中で維持してもよい。これにより、シグナル物質生産菌をより長期間維持することが容易となる。
【００４０】
図２（Ｂ）に示すように、反応槽２１０の後に最終沈澱池２５０を備え、配管Ｌ２５０を通じて、活性汚泥の一部を返送汚泥として反応槽２１０に戻すことができる態様であってもよい。
【００４１】
（膜分離活性汚泥法）
膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｂｉｏ  Ｒｅａｃｔｏｒ）とは、活性汚泥の固液分離を精密ろ過膜又は限外ろ過膜で処理して、設備のコンパクト化及び処理性能を図る方法であり、好気処理だけでなく、嫌気処理に用いることもできる。膜分離活性汚泥法の態様としては、例えば、一体浸漬型、槽別置浸漬型、槽外型が挙げられる。
【００４２】
一体浸漬型の膜分離活性汚泥法とは、反応槽の内部に精密ろ過膜又は限外ろ過膜を設置した反応槽を用いる膜分離活性汚泥法の態様であり、反応槽中において被処理水を精密ろ過膜又は限外ろ過膜によりろ過することができる。また、槽別置浸漬型の膜分離活性汚泥法とは、反応槽の内部が２つ以上に区分されており、一方の区分では活性汚泥により排水処理を行い、他方の区分では精密ろ過膜又は限外ろ過膜によって被処理水をろ過する膜分離活性汚泥法の態様である。また、槽外型の膜分離活性汚泥法とは、反応槽の外部に、反応槽と配管で接続された精密ろ過膜又は限外ろ過膜を備え、精密ろ過膜又は限外ろ過膜によって被処理水をろ過する膜分離活性汚泥法の態様である。
【００４３】
図３は、一実施形態に係る膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図３（Ａ）に示す生物学的排水処理装置３００は、一体浸漬型の膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置であり、反応槽（処理部）３１０と、タンク（シグナル物質生産部）３６０と、反応槽３１０及びタンク３６０に連結された配管（供給手段）Ｌ３６０及びＬ３１０と、反応槽３１０の内部に配置されたろ過膜３７０と、を備えている。図３（Ｂ）に示す生物学的排水処理装置３００は、槽別置浸漬型の膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置であり、２つの区分３１０１及び３１０２を有する反応槽と、タンク（シグナル物質生産部）３６０と、反応槽の区分３１０１及びタンク３６０に連結された配管（供給手段）Ｌ３６０と、反応槽の区分３１０２の内部に配置されたろ過膜３７０とを備えている。図３（Ｃ）に示す生物学的排水処理装置３００は、槽外型の膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置であり、反応槽（処理部）３１０と、タンク（シグナル物質生産部）３６０と、反応槽３１０及びタンク３６０に連結された配管（供給手段）Ｌ３６０及びＬ３１０と、反応槽３１０と配管Ｌ３２０で連結されたろ過膜３７０とを備えている。
【００４４】
シグナル物質生産部３６０は、配管Ｌ３６０１を介してシグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。シグナル物質生産菌生産部は、例えば、タンク等である。また、シグナル物質生産部３６０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００４５】
膜分離活性汚泥法は、例えば、図３に示すような装置で行われる。膜分離活性汚泥法の工程としては、配管Ｌ３１０を通じて、被処理水（排水）を反応槽３１０に導入する。この際、図３のように、配管Ｌ３６０及びＬ３１０を通じて、シグナル物質生産部３６０で生産されたシグナル物質を供給することで、シグナル物質が被処理水及び処理菌と混和し、排水処理が促進される。配管Ｌ３６０の接続先としては、配管Ｌ３１０であってもよく、反応槽３１０であってもよい。反応槽３１０では、処理菌により好気処理又は嫌気処理が行われる。続いて、被処理水（排水）は、ろ過膜３７０により、ゴミや活性汚泥を除去された後、配管Ｌ３４０を通じて排出される。なお、ろ過膜３７０は、一体浸漬型、槽別置浸漬型又は槽外型の膜分離活性汚泥法の型式によって、適宜反応槽の内部又は外部に設置することができる。さらに、図３（Ｂ）に示すように、反応槽３１０２の底部に沈殿した活性汚泥の一部を、返送汚泥として配管Ｌ３５０を通じて、反応槽３１０１に戻してもよい。
【００４６】
図４は、一実施形態に係る膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図４に示す生物学的排水処理装置４００は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる反応槽４１０を備える。図４（Ａ）に示す生物学的排水処理装置４００は、一体浸漬型の膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置であり、反応槽（処理部及びシグナル物質生産部）４１０と、反応槽４１０の内部に配置されたろ過膜４７０とを備えている。図４（Ｂ）に示す生物学的排水処理装置４００は、槽別置浸漬型の膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置であり、２つの区分４１０１及び４１０２を有する反応槽（処理部及びシグナル物質生産部）と、反応槽の区分４１０２の内部に配置されたろ過膜４７０とを備えている。図４（Ｃ）に示す生物学的排水処理装置４００は、槽外型の膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置であり、反応槽４１０（処理部及びシグナル物質生産部）と、配管Ｌ４２０で反応槽４１０と連結されたろ過膜４７０とを備えている。
【００４７】
反応槽４１０は、配管を介してシグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。シグナル物質生産菌生産部は、例えば、タンク等である。また、反応槽４１０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００４８】
生物学的排水処理装置４００は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる反応槽４１０内で処理菌とシグナル物質生産菌が共存している。シグナル物質生産菌により生産されたシグナル物質は、被処理水を媒体とした拡散により処理菌へと供給される。シグナル物質生産菌は浮遊菌体であってもよく、担体に固定して反応槽４１０の汚泥中で維持してもよい。これにより、シグナル物質生産菌をより長期間維持することが容易となる。
【００４９】
反応槽４１０、４１０１及び４１０２では、処理菌により好気処理又は嫌気処理が行われる。続いて、被処理水（排水）は、ろ過膜４７０により、ゴミや活性汚泥を除去された後、配管Ｌ４４０を通じて排出される。なお、ろ過膜４７０は、適宜反応槽の内部又は外部に設置することができる。さらに、図４（Ｂ）に示すように、反応槽４１０２の底部に沈殿した活性汚泥の一部を、返送汚泥として配管Ｌ４５０を通じて、反応槽４１０１に戻してもよい。
【００５０】
（窒素処理）
窒素処理とは、排水中のアンモニアや窒素化合物を窒素ガスへ変換し、窒素化合物を取り除く処理である。窒素処理としては、例えば、硝化・脱窒処理、部分硝化・アナモックス処理が挙げられる。
【００５１】
（硝化・脱窒処理）
硝化・脱窒処理では、脱窒槽において脱窒菌によりアンモニア態窒素を亜硝酸態窒素又は硝酸態窒素へと変換し、硝化槽において硝化菌により硝酸態窒素を窒素ガスに変換する処理である。一方、部分硝化・アナモックス処理では、反応槽において硝化菌によりアンモニア態窒素の一部を亜硝酸態窒素へと変換し、特定の微生物により嫌気的にアンモニア態窒素と亜硝酸態窒素とを反応させて窒素ガスに変換する処理である。
【００５２】
図５は、一実施形態に係る窒素処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図５（Ａ）に示す生物学的排水処理装置５００は、ステップ流入硝化脱窒装置と呼ばれるものであり、タンク（シグナル物質生産部）５６０と、脱窒槽（処理部）５１０と、硝化槽（処理部）５２０と、脱窒槽（処理部）５３０と、硝化槽（処理部）５４０と、最終沈殿池５５０と、シグナル物質生産部５６０及び脱窒槽５１０に連結された配管（供給手段）Ｌ５６０及びＬ５１０とを備えている。また、図５（Ｂ）に示す生物学的排水処理装置５００は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる脱窒槽又は硝化槽５１０、５２０、５３０及び５４０を備える。
【００５３】
シグナル物質生産部５６０は、配管Ｌ５６０１を介してシグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。シグナル物質生産菌生産部は、例えば、タンク等である。また、シグナル物質生産部５６０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００５４】
窒素処理は、例えば、図５に示すような装置で行われる。窒素処理の工程としては、例えば、配管Ｌ５１０を通じて、被処理水（排水）を脱窒槽５１０に導入する。この際、図５（Ａ）のように、配管Ｌ５６０及びＬ５１０を通じて、シグナル物質生産部５６０で生産されたシグナル物質を供給することで、シグナル物質が被処理水及び処理菌と混和し、排水処理が促進される。配管Ｌ５６０の接続先としては、配管Ｌ５１０であってもよく、脱窒槽５１０であってもよい。また、配管Ｌ５１０を分岐して、配管５１０２を通じて被処理水を脱窒槽５３０に導入する態様であってもよい。続いて、脱窒槽５１０、硝化槽５２０、脱窒槽５３０及び硝化槽５４０を通じて処理された被処理水を、最終沈澱池５５０に導入する。最終沈澱池５５０では、被処理水とともに流出した活性汚泥の一部を沈殿させ、返送汚泥として配管Ｌ５５０を通じて脱窒槽５１０に戻してもよい。この際、配管Ｌ５５０の接続先は、硝化槽５２０、脱窒槽５３０又は硝化槽５４０としてもよい。
【００５５】
図５（Ｂ）は、一実施形態に係る膜分離活性汚泥法に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図５（Ｂ）に示す生物学的排水処理装置５００は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる脱窒槽又は硝化槽５１０、５２０、５３０及び５４０を備えている。
【００５６】
処理部とシグナル物質生産部を兼ねる脱窒槽又は硝化槽５１０、５２０、５３０及び５４０は、配管を介してシグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。シグナル物質生産菌生産部は、例えば、タンク等である。また、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる脱窒槽又は硝化槽５１０、５２０、５３０及び５４０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００５７】
生物学的排水処理装置５００は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねるタンク５１０、５２０、５３０及び５４０内で処理菌とシグナル物質生産菌が共存している。シグナル物質生産菌により生産されたシグナル物質は、被処理水を媒体とした拡散により処理菌へと供給される。また、例えば、脱窒槽５１０で生産したシグナル物質は、越流（供給手段）により硝化槽５２０へ供給することができる。シグナル物質生産菌は浮遊菌体であってもよく、担体に固定して反応槽５１０、５２０、５３０及び５４０の汚泥中で維持してもよい。これにより、シグナル物質生産菌をより長期間維持することが容易となる。
【００５８】
図６は、一実施形態に係る窒素処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図６（Ａ）に示す生物学的排水処理装置６００は、循環硝化脱窒装置と呼ばれるものであり、タンク（シグナル物質生産部）６６０と、脱窒槽（処理部）６１０と、硝化槽（処理部）６２０と、最終沈殿池６５０と、脱窒槽６１０及びシグナル物質生産部６６０に連結された配管（供給手段）Ｌ６６０及びＬ６１０を備えている。
【００５９】
シグナル物質生産部６６０は、配管Ｌ６６０１を介してシグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。シグナル物質生産菌生産部は、例えば、タンク等である。また、シグナル物質生産部６６０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００６０】
窒素処理は、例えば、図６に示すような装置で行ってもよい。窒素処理の工程としては、例えば、配管Ｌ６１０を通じて、被処理水（排水）を脱窒槽６１０に導入する。この際、図６（Ａ）のように、配管Ｌ６６０及びＬ６１０を通じて、シグナル物質生産部６６０で生産されたシグナル物質を供給することで、シグナル物質が被処理水及び処理菌と混和し、排水処理が促進される。配管Ｌ６１０の接続先としては、配管Ｌ６１０であってもよく、脱窒槽６１０であってもよい。続いて、脱窒槽６１０で処理された被処理水を、例えば越流により硝化槽６２０へ導入する。さらに、硝化槽６２０で硝化処理された被処理水を、配管Ｌ６３０を通じて最終沈澱池６５０へ導入する。この際、配管Ｌ６３０から分岐された配管Ｌ６３０２を通じて被処理水を再度脱窒槽６１０に導入し、循環させてもよい。最終沈澱池６５０に導入された被処理水は、ゴミや活性汚泥を沈殿させて、配管Ｌ６４０を通じて排水する。また、最終沈澱池６５０の底部に沈殿した活性汚泥の一部は、配管Ｌ６５０を通じて返送汚泥として配管Ｌ６１０に戻してもよい。配管Ｌ６５０の接続先は、脱窒槽６１０であってもよい。
【００６１】
図６（Ｂ）は、一実施形態に係る窒素処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図６（Ｂ）に示す生物学的排水処理装置６００は、脱窒槽６１０と、硝化槽６２０とを備える。脱窒槽６１０及び硝化槽６２０は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねていてもよい。また、シグナル物質生産部は、脱窒槽６１０又は硝化槽６２０のいずれか一方であってもよく、両方であってもよい。
【００６２】
処理部とシグナル物質生産部を兼ねる脱窒槽６１０及び硝化槽６２０は、シグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。また、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる脱窒槽６１０及び硝化槽６２０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００６３】
生物学的排水処理装置６００は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる脱窒槽６１０及び硝化槽６２０内で処理菌とシグナル物質生産菌が共存している。シグナル物質生産菌により生産されたシグナル物質は、被処理水を媒体とした拡散により処理菌へと供給される。また、例えば、脱窒槽６１０で生産したシグナル物質は、越流（供給手段）により硝化槽６２０へ供給することができる。シグナル物質生産菌は浮遊菌体であってもよく、担体に固定して脱窒槽６１０及び硝化槽６２０の汚泥中で維持してもよい。これにより、シグナル物質生産菌をより長期間維持することが容易となる。
【００６４】
（部分硝化・アナモックス処理）
部分硝化反応とは、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換する硝化反応と異なり、アンモニア態窒素を亜硝酸態窒素へと変換する硝化反応である。また、アナモックス（ａｎａｍｍｏｘ）反応とは嫌気性アンモニア酸化反応を意味し、無酸素条件下において、亜硝酸態窒素を電子受容体として用いることにより、アンモニア態窒素を直接窒素ガスに変換することのできる生物学的プロセスである。
【００６５】
図７は、窒素処理、特に部分硝化・アナモックス処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図７（Ａ）に示す生物学的排水処理装置７００は、反応槽（処理部）７１０と、タンク（シグナル物質生産部）７６０と、反応槽７１０及びシグナル物質生産部７６０に連結された配管（供給手段）Ｌ７６０及びＬ７１０とを備えている。図７（Ｂ）に示す生物学的排水処理装置７００は、配管Ｌ７１０１を介して反応槽に連結されたアナモックス処理槽７１０２を更に備えるものである。
【００６６】
シグナル物質生産部７６０は、配管Ｌ７６０１を介してシグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。シグナル物質生産菌生産部は、例えば、タンク等である。また、シグナル物質生産部７６０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００６７】
部分硝化・アナモックス処理は、例えば、図７に示すような装置で行われる。部分硝化・アナモックス処理の工程としては、例えば、配管Ｌ７１０を通じて、被処理水（排水）を反応槽７１０に導入する。この際、図７（Ａ）のように、配管Ｌ７６０及びＬ７１０を通じて、シグナル物質生産部７６０で生産されたシグナル物質を供給することで、シグナル物質が被処理水及び処理菌と混和し、排水処理が促進される。配管Ｌ７６０の接続先としては、配管Ｌ７１０であってもよく、反応槽７１０であってもよい。反応槽７１０では、処理菌により部分硝化・アナモックス処理が行われる。反応槽７１０で処理された被処理水は配管Ｌ７２０を通じて排出される。
【００６８】
図７（Ｂ）は、一実施形態に係る部分硝化・アナモックス処理に用いる生物学的排水処理装置７００を示す模式図である。図７（Ｂ）に示す生物学的排水処理装置７００は、反応槽（処理部）７１０１と、タンク（シグナル物質生産部）７６０と、反応槽７１０及びシグナル物質生産部７６０に連結された配管（供給手段）Ｌ７６０及びＬ７１０と、配管Ｌ７１０１を介して反応槽７１０１に連結されたアナモックス処理槽（処理部）７１０２とを備えている。シグナル物質生産部７６０は、更にアナモックス処理槽７１０２へシグナル物質を供給する供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００６９】
図８は、一実施形態に係る部分硝化・アナモックス処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図８（Ａ）に示す生物学的排水処理装置８００は、反応槽８１０を備える。図８（Ｂ）に示す生物学的排水処理装置８００は、配管Ｌ８１０１を介して反応槽８１０に連結されたアナモックス処理槽８２０を更に備えるものである。アナモックス処理槽８２０及び反応槽８１０は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねていてもよい。また、シグナル物質生産部は、アナモックス処理槽８２０又は反応槽８１０のいずれか一方であってもよく、両方であってもよい。生物学的排水処理装置８００は、配管Ｌ８１０を分岐させて配管Ｌ８１０２を通じて、被処理水（排水）をアナモックス処理槽８２０に導入してもよい。
【００７０】
シグナル物質生産部となる反応槽８１０及びアナモックス処理槽８２０は、シグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。また、シグナル物質生産部となる反応槽８１０及びアナモックス処理槽８２０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００７１】
生物学的排水処理装置８００は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる反応槽８１０又はアナモックス処理槽８２０内で処理菌とシグナル物質生産菌が共存している。シグナル物質生産菌により生産されたシグナル物質は、被処理水を媒体とした拡散により処理菌へと供給される。シグナル物質生産菌は浮遊菌体であってもよく、担体に固定して反応槽８１０又はアナモックス処理槽８２０の汚泥中で維持してもよい。これにより、シグナル物質生産菌をより長期間維持することが容易となる。
【００７２】
（リン処理）
リン処理は、脱リン菌の性質を利用し、排水中のリン化合物を除去する処理である。脱リン菌は活性汚泥中に存在し、利用できる酸素がない状態で体内からリンを放出し、酸素が利用できるようになると、吐き出した量以上のリンを体内に取り込む性質を有している。この働きを利用して、水中のリンを汚泥中に取り込むことで被処理水からリン化合物を除くことができる。
【００７３】
リン処理に用いられる生物学的排水処理装置では、図９及び図１０に示すように、嫌気槽と好気槽を備えている。嫌気槽の内部は、溶存酸素、硝酸イオン及び亜硝酸イオンが存在しない状態に保たれており、脱リン菌は嫌気槽の内部で体内のリンを放出する。一方、好気槽の内部は溶存酸素がある状態に保たれており、脱リン菌は好気槽の内部で被処理水中のリンを体内に取り込む。したがって、嫌気槽の後に好気槽が接続されていることが好ましい。
【００７４】
図９は、一実施形態に係るリン処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図９に示す生物学的排水処理装置９００は、嫌気槽（処理部）９１０と、好気槽（処理部）９２０と、タンク（シグナル物質生産部）９６０と、嫌気槽９１０及びタンク９６０に連結された配管（供給手段）Ｌ９６０及びＬ９１０とを備えている。また、生物学的排水処理装置９００には、配管Ｌ９２０を通じて好気槽９２０に連結された最終沈澱池９５０と、最終沈澱池９５０及び配管Ｌ９１０に連結された配管Ｌ９５０とを更に備えていてもよい。
【００７５】
シグナル物質生産部９６０は、配管Ｌ９６０１を介してシグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。シグナル物質生産菌生産部は、例えば、タンク等である。また、シグナル物質生産部９６０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。シグナル物質生産部９６０は、更に好気槽９２０へシグナル物質を供給する供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００７６】
リン処理は、例えば、図９に示すような装置で行われる。リン処理の工程としては、例えば、配管Ｌ９１０を通じて、被処理水（排水）を嫌気槽９１０に導入する。この際、図９のように、配管Ｌ９６０及びＬ９１０を通じて、シグナル物質生産部９６０で生産されたシグナル物質を供給することで、シグナル物質が被処理水及び処理菌と混和し、排水処理が促進される。配管Ｌ９６０の接続先としては、配管Ｌ９１０であってもよく、嫌気槽９１０であってもよく、好気槽９２０であってもよい。シグナル物質生産部９６０は、例えば、配管Ｌ９６０を分岐させるか、又は配管Ｌ９６０とは別の配管（図示せず）により、嫌気槽９１０及び好気槽９２０の双方に接続させてもよい。さらに、好気槽９２０の後に最終沈澱池９５０を備える態様では、被処理水とともに流出した活性汚泥の一部を沈殿させ、返送汚泥として配管Ｌ９５０を通じて、嫌気槽９１０に戻してもよい。続いて、嫌気槽９１０で嫌気処理をされた被処理水は好気槽９２０に送られ、脱リン菌によりリン処理が行われる。リン処理が行われた被処理水は、最終沈澱池９５０へと送られ、その上澄み水は配管Ｌ９４０を通じて排出される。
【００７７】
図１０は、一実施形態に係るリン処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図１０に示す生物学的排水処理装置１０００は、嫌気槽１０１０と、好気槽１０２０とを備える。嫌気槽１０１０及び好気槽１０２０は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねていてもよい。シグナル物質生産部は、嫌気槽１０１０又は好気槽１０２０のいずれか一方であってもよく、両方であってもよい。
【００７８】
シグナル物質生産部となる嫌気槽１０１０及び好気槽１０２０は、シグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。また、シグナル物質生産部となる嫌気槽１０１０及び好気槽１０２０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００７９】
生物学的排水処理装置１０００は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる嫌気槽１０１０又は好気槽１０２０内で処理菌とシグナル物質生産菌が共存している。シグナル物質生産菌により生産されたシグナル物質は、被処理水を媒体とした拡散により処理菌へと供給される。シグナル物質生産菌は浮遊菌体であってもよく、担体に固定して嫌気槽１０１０又は好気槽１０２０の汚泥中で維持してもよい。これにより、シグナル物質生産菌をより長期間維持することが容易となる。
【００８０】
嫌気槽１０１０には、処理菌又はシグナル物質生産菌として嫌気性菌を選択することが好ましい。また、好気槽１０２０には、処理菌及びシグナル物質生産菌として好気性菌を選択することが好ましい。
【００８１】
（窒素及びリン同時処理）
窒素及びリン同時処理には、例えば、Ａ２Ｏ法、ＡＯＡＯ法等が挙げられる。Ａ２Ｏ法とは、嫌気槽、無酸素槽及び好気槽の順に被処理水が処理される方法であり、ＡＯＡＯ法とは、嫌気槽、好気槽、無酸素槽及び好気槽の順に被処理水が処理される方法である。ここで、無酸素槽の内部は、硝酸イオン及び亜硝酸イオンは存在してもよいが、溶存酸素は存在しない状態に保たれている。また、嫌気槽及び好気槽については、上記のとおりである。
【００８２】
図１１は、一実施形態に係る窒素及びリン同時処理、特にＡ２Ｏ法に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。生物学的排水処理装置１１００は、嫌気槽（処理部）１１１０と、無酸素槽（処理部）１１２０と、好気槽（処理部）１１３０と、タンク（シグナル物質生産部）１１６０と、シグナル物質生産部１１６０及び嫌気槽１１１０に連結された配管（供給手段）Ｌ１１６０及びＬ１１１０とを備える。シグナル物質生産部１１６０は、無酸素槽１１２０又は好気槽１１３０にシグナル物質を供給する供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００８３】
Ａ２Ｏ法で用いられる活性汚泥には、リンの放出及び取り込みを行う脱リン菌、硝酸態窒素を窒素ガスに変換する脱窒菌、及びアンモニア態窒素を亜硝酸態窒素又は硝酸態窒素に変換する硝化菌が存在する。嫌気槽１１１０では、脱リン菌が体内からリンを放出する。また、無酸素槽１１２０では、脱窒菌が脱窒反応を行い、硝酸態窒素を窒素ガスに変換する。さらに、好気槽１１３０では空気を導入しており、好気槽１１３０の中で脱リン菌は被処理水中のリンを体内に取り込む一方、硝化菌は硝化反応を行い、アンモニア態窒素を亜硝酸態窒素又は硝酸態窒素へと変換する。これら３つの槽を循環することでリン処理と窒素処理を同時に行うことができる。各槽には撹拌することを目的とした攪拌機等を設置することがある。
【００８４】
シグナル物質生産部１１６０は、配管Ｌ１１６１を介してシグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。シグナル物質生産菌生産部は、例えば、タンク等である。また、シグナル物質生産部１１６０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００８５】
窒素及びリン同時処理は、例えば、図１１に示すような装置で行われる。窒素及びリン同時処理の工程としては、例えば、配管Ｌ１１１０を通じて、被処理水（排水）を嫌気槽１１１０に導入する。この際、配管Ｌ１１６０及びＬ１１１０を通じて、シグナル物質生産部１１６０で生産されたシグナル物質を供給することで、シグナル物質が被処理水及び処理菌と混和し、排水処理が促進される。配管Ｌ１１６０の接続先としては、配管Ｌ１１１０であってもよく、嫌気槽１１１０であってもよく、無酸素槽１１２０であってもよく、好気槽１１３０であってもよい。シグナル物質生産部１１６０は、嫌気槽１１１０、無酸素槽１１２０及び好気槽１１３０のうちの少なくとも１つに接続されていればよく、また３つ全てに接続されていてもよい。さらに、好気槽１１３０の後に最終沈澱池１１５０を備える態様では、被処理水とともに流出した活性汚泥の一部を沈殿させ、返送汚泥として配管Ｌ１１５０を通じて、嫌気槽１１１０に戻してもよい。
【００８６】
図１２は、一実施形態に係る窒素及びリン同時処理、特にＡＯＡＯ法に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図１２に示す生物学的排水処理装置１２００は、タンク（シグナル物質生産部）１２６０と、嫌気槽（処理部）１２１０と、好気槽（処理部）１２２０と、無酸素槽（処理部）１２３０と、好気槽（処理部）１２４０（再ばっ気槽ともいう）と、シグナル物質生産部１２６０及び嫌気槽１２１０に連結された配管（供給手段）Ｌ１２６０及びＬ１２１０とを備える。シグナル物質生産部１２６０は、好気槽１２２０、無酸素槽１２３０又は好気槽１２４０にシグナル物質を供給する供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００８７】
生物学的排水処理装置１２００では、嫌気槽１２１０では脱リン菌が体内から被処理水にリンを放出する。好気槽１２２０では、脱リン菌が被処理水からリンを体内に取り込む一方、硝化菌がアンモニア態窒素を硝酸態窒素へと変換する。さらに、無酸素槽１２３０では、脱窒菌が脱窒反応を行い、硝酸態窒素を窒素ガスへと変換し、好気槽（再ばっ気槽ともいう）で脱リン菌がリンを体内に取り込む。嫌気槽１２１０内において、脱窒反応が行われてもよい。ここで、シグナル物質生産部１２６０で生産されたシグナル物質は、配管（供給手段）Ｌ１２６０を通じて排水処理装置に導入されるが、配管（供給手段）Ｌ１２６０の接続先は配管Ｌ１２１０、嫌気槽１２１０、好気槽１２２０、無酸素槽１２３０及び好気槽１２４０の内、少なくとも１つであればよく、２以上であってもよく、また全てであってもよい。
【００８８】
シグナル物質生産部１２６０は、配管Ｌ１２６１を介してシグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。シグナル物質生産菌生産部は、例えば、タンク等である。また、シグナル物質生産部１２６０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００８９】
図１３は、一実施形態に係る窒素及びリン同時処理、特にＡ２Ｏ法に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図１３に示す生物学的排水処理装置１３００は、嫌気槽１３１０と、無酸素槽１３２０と、好気槽１３３０とを備える。嫌気槽１３１０、無酸素槽１３２０及び好気槽１３３０は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねていてもよい。シグナル物質生産部は、嫌気槽１３１０、無酸素槽１３２０及び好気槽１３３０の少なくとも１つであればよく、３つ全てであってもよい。生物学的排水処理装置１３００は、配管Ｌ１３２０を介して嫌気槽１３３０に連結された最終沈澱池１３５０と、最終沈澱池１３５０及び配管Ｌ１３１０に連結された配管Ｌ１３５０と、を更に備えるものである。
【００９０】
シグナル物質生産部となる嫌気槽１３１０、無酸素槽１３２０又は好気槽１３３０は、シグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。また、シグナル物質生産部となる嫌気槽１３１０、無酸素槽１３２０又は好気槽１３３０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００９１】
生物学的排水処理装置１３００は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる嫌気槽１３１０、無酸素槽１３２０又は好気槽１３３０内で処理菌とシグナル物質生産菌が共存している。シグナル物質生産菌により生産されたシグナル物質は、被処理水を媒体とした拡散により処理菌へと供給される。また、例えば、嫌気槽１３１０で生産したシグナル物質は、越流（供給手段）により無酸素槽１３２０へ供給することができる。シグナル物質生産菌は浮遊菌体であってもよく、担体に固定して嫌気槽１３１０、無酸素槽１３２０又は好気槽１３３０の汚泥中で維持してもよい。これにより、シグナル物質生産菌をより長期間維持することが容易となる。
【００９２】
図１４は、一実施形態に係る窒素及びリン同時処理、特にＡＯＡＯ法に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図１４に示す生物学的排水処理装置１４００は、嫌気槽１４１０と、好気槽１４２０と、無酸素槽１４３０と、好気槽１４４０と、を備える。嫌気槽１４１０、好気槽１４２０、無酸素槽１４３０及び好気槽１４４０は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねていてもよい。シグナル物質生産部は、嫌気槽１４１０、好気槽１４２０、無酸素槽１４３０及び好気槽１４４０の少なくとも１つであればよく、４つ全てであってもよい。生物学的排水処理装置１４００は、配管Ｌ１４２０を介して嫌気槽１４４０に連結された最終沈澱池１４５０と、最終沈澱池１４５０及び配管Ｌ１４１０に連結された配管Ｌ１４５０と、を更に備えるものである。
【００９３】
シグナル物質生産部となる嫌気槽１４１０、好気槽１４２０、無酸素槽１４３０又は好気槽１４４０は、シグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。また、シグナル物質生産部となる嫌気槽１４１０、好気槽１４２０、無酸素槽１４３０又は好気槽１４４０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００９４】
生物学的排水処理装置１４００は、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる嫌気槽１４１０、好気槽１４２０、無酸素槽１４３０又は好気槽１４４０内で処理菌とシグナル物質生産菌が共存している。シグナル物質生産菌により生産されたシグナル物質は、被処理水を媒体とした拡散により処理菌へと供給される。また、例えば、嫌気槽１４１０で生産したシグナル物質は、越流（供給手段）により好気槽１４２０へ供給することができる。シグナル物質生産菌は浮遊菌体であってもよく、担体に固定して嫌気槽１４１０、好気槽１４２０、無酸素槽１４３０又は好気槽１４４０の汚泥中で維持してもよい。これにより、シグナル物質生産菌をより長期間維持することが容易となる。
【００９５】
図１４に示すように、好気槽１４４０の後に最終沈澱池１４５０を備え、配管Ｌ１４５０を通じて、活性汚泥の一部を返送汚泥として配管Ｌ１４１０に戻すことができる態様であってもよい。配管Ｌ１４５０の接続先は、嫌気槽１４１０であってもよい。
【００９６】
（嫌気処理）
嫌気処理とは、有機化合物を加水分解、酸生成、メタン発酵等によりメタン又は二酸化炭素に変換する処理である。被処理水中の有機化合物の多くが酢酸や低級脂肪酸を経て、メタンへと変換されるが、有機酸を経由せずにメタンに変換される場合もある。酸生成処理とは、酸生成槽において、被処理水中の多糖類やたんぱく質等のポリマーを、それぞれ単糖やアミノ酸等のモノマーに加水分解し、酢酸や低級脂肪酸へと変換する処理である。また、メタン発酵処理とは、嫌気槽において、被処理水中の酢酸や低級脂肪酸を、嫌気性菌によりメタン、二酸化炭素又は水等に変換し、被処理水中から除去する処理である。
【００９７】
図１５は、一実施形態に係る嫌気処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図１５に示す生物学的排水処理装置１５００は、酸生成槽１５１０と、嫌気槽（処理部）１５２０と、タンク（シグナル物質生産部）１５６０と、シグナル物質生産部１５６０及び嫌気槽１５２０に連結された配管（供給手段）Ｌ１５６０及びＬ１５２０とを備えている。
【００９８】
シグナル物質生産部１５６０は、配管Ｌ１５６１を介してシグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。シグナル物質生産菌生産部は、例えば、タンク等である。また、シグナル物質生産部１５６０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【００９９】
嫌気処理は、例えば、図１５に示すような装置で行われる。嫌気処理の工程としては、例えば、配管Ｌ１５１０を通じて、被処理水（排水）を酸生成槽１５１０に導入する。続いて、酸生成処理された被処理水を、配管Ｌ１５２０を通じて嫌気槽１５２０に導入する。この際、配管Ｌ１５６０及びＬ１５２０を通じて、シグナル物質生産部１５６０で生産されたシグナル物質を供給することで、シグナル物質が被処理水及び処理菌と混和し、排水処理が促進される。配管Ｌ１５６０の接続先としては、配管Ｌ１５２０であってもよく、反応槽１５２０であってもよい。さらに、嫌気処理された被処理水は、配管Ｌ１５４０を通じて排出される。
【０１００】
図１６は、一実施形態に係る嫌気処理に用いる生物学的排水処理装置を示す模式図である。図１６に示す生物学的排水処理装置１６００は、酸生成槽１６１０と、処理部とシグナル物質生産部を兼ねる嫌気槽１６６０を備える。
【０１０１】
嫌気槽（シグナル物質生産部）１６６０は、シグナル物質生産菌生産部（図示せず）と連結されていてもよい。また、嫌気槽（シグナル物質生産部）１６６０は、シグナル物質生産菌によりシグナル物質を生産するための基質を供給する基質供給手段（図示せず）を有していてもよい。
【０１０２】
生物学的排水処理装置１６００は、嫌気槽（シグナル物質生産部）１６６０内で処理菌とシグナル物質生産菌が共存している。シグナル物質生産菌により生産されたシグナル物質は、被処理水を媒体とした拡散により処理菌へと供給される。シグナル物質生産菌は浮遊菌体であってもよく、担体に固定して嫌気槽１６６０の汚泥中で維持してもよい。これにより、シグナル物質生産菌をより長期間維持することが容易となる。
【実施例】
【０１０３】
本発明者らは、以下のとおり実験を行い、シグナル物質を水中で保存しておくと、急激にその含有量が減少していくということを見出した。
（１）バイアルに純水２ｍＬを入れ、ブチリル−Ｌ−ホモセリンラクトンを終濃度が９０μＭとなるように添加した。
（２）（１）で得られた溶液を３０℃にて静置し、経時的にサンプリングし、ＨＰＬＣにてブチリル−Ｌ−ホモセリンラクトンの濃度を測定した。【０１０４】
測定条件
カラム：ＴＳＫ−ＧＥＬ  ｏｃｔｙｌ−８０ＴＳ（４．６ｍｍ×２５ｃｍ）
移動相：水：アセトニトリル＝７５：２５
流速：１．０ｍＬ／分
検出器：紫外光（１９５ｎｍ）【０１０５】
結果を図１７に示す。ブチリル−Ｌ−ホモセリンラクトンは、５時間経過後には初期の濃度の７０％まで低下し、２４時間後には３５％であった。
【符号の説明】
【０１０６】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００，１３００，１４００，１５００，１６００・・・生物学的排水処理装置、１１０，２１０，３１０，３１０１，３１０２，４１０，４１０１，４１０２，７１０，８１０・・・反応槽、５１０，５３０，６１０・・・脱窒槽、５２０，５４０，６２０・・・硝化槽、７１０１，８１０・・・部分硝化槽、７１０２，８２０・・・アナモックス反応槽、９１０，１０１０，１１１０，１２１０，１３１０，１４１０・・・嫌気槽、９２０，１０２０，１１３０，１２２０，１２４０，１３３０，１４２０，１４４０・・・好気槽、１１２０，１２３０，１３２０，１４３０・・・無酸素槽、１５１０，１６１０・・・酸生成槽、１５２０，１６６０・・・嫌気槽、１６０，２６０，３６０，４６０，５６０，６６０，７６０，８６０，９６０，１０６０，１１６０，１２６０，１３６０，１４６０，１５６０，１６６０・・・シグナル物質生産部、Ｌ１６０，Ｌ３６０，Ｌ５６０，Ｌ６６０，Ｌ７６０，Ｌ９６０，Ｌ１１６０，Ｌ１２６０，Ｌ１５６０・・・供給手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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