(57)【要約】【課題】活性汚泥処理系において、糸状性細菌に対して低濃度で良好な増殖抑制効果を示し、かつ糸状性細菌以外の細菌に対する悪影響が少なく、糸状性バルキング効果を効果的に抑制することができる糸状性バルキングの抑制方法及び抑制剤を提供する。【解決手段】活性汚泥処理系にオルトフタルアルデヒド、或いはオルトフタルアルデヒドと界面活性剤を添加する糸状性バルキングの抑制方法。オルトフタルアルデヒド、或いはオルトフタルアルデヒドと界面活性剤を含む糸状性バルキングの抑制剤。バルキングしている活性汚泥は、フロック外に糸状性細菌が伸長したような構造をなしている。オルトフタルアルデヒドの細菌に対する抑制作用は極めて速い速度で起こり、この結果、オルトフタルアルデヒドは分解される。従って、フロック周囲の糸状性細菌は抑制されるが、オルトフタルアルデヒドはフロック内部まで浸透することはないため、フロックを形成している非糸状性細菌は殺菌されることなく、活性が維持される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚泥処理系における糸状性バルキングを抑制する方法において、該活性汚泥処理系にオルトフタルアルデヒドを添加することを特徴とする糸状性バルキングの抑制方法。
【請求項２】
請求項１において、該活性汚泥処理系にオルトフタルアルデヒドと界面活性剤とを添加することを特徴とする糸状性バルキングの抑制方法。
【請求項３】
活性汚泥処理系における糸状性バルキングの抑制剤であって、オルトフタルアルデヒドを含むことを特徴とする糸状性バルキングの抑制剤。
【請求項４】
請求項３において、オルトフタルアルデヒドと界面活性剤とを含むことを特徴とする糸状性バルキングの抑制剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥処理系における糸状性バルキングの抑制方法及び抑制剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃水の活性汚泥処理法では、廃水を曝気槽において活性汚泥と混合して曝気し、固液分離槽において汚泥を分離し、分離液を処理水として排出する一方、分離した汚泥の一部を返送汚泥として曝気槽に返送し、残部を余剰汚泥として排出している。このような活性汚泥処理法では、ズーグレア等の細菌類が優勢となった活性汚泥により有機物が分解されるが、原水の性状や各種処理条件によっては、活性汚泥中にSphaerotilus  natans等の糸状性細菌が増殖して、糸状性バルキングが発生する場合がある。糸状性バルキングは糸状性細菌の増殖によって活性汚泥が軽質化して分離性が悪化する現象である。このようなバルキングが発生すると、固液分離槽における汚泥の分離が困難になり、汚泥が処理水とともに流出するため、十分な返送汚泥を確保することができず、処理性能は悪化する。
【０００３】
従来、このような糸状性バルキングを防止するために、各種殺菌剤を添加して糸状性細菌の増殖を抑制する方法があり、殺菌剤として第４級アンモニウム塩（アルキル・トリメチル・アンモニウム・クロライドなど）が使用されている。また、特開昭５９−１１２９０２号公報には、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム及びこれらの混合物が糸状性細菌のみを殺菌し、他の殺菌には影響を与えることなく、バルキングを抑制できることが示されている。
【０００４】
しかし、一般的には、第４級アンモニウム塩は殺菌剤であるため、多量に用いることにより糸状性細菌以外の細菌の増殖をも抑制し得る（例えば特開昭６１−３５８９５号公報）。
【０００５】
そこで、糸状性細菌以外の微生物を死滅させることのない糸状性細菌の抑制剤として、アニオン性又はノニオン性界面活性剤の適用（特開平７−１１６６８６号公報）や、糸状性細菌に特異的に作用する溶菌酵素産生菌の利用（特開昭６１−３５８９５号公報）がなされてきた。
【０００６】
しかし、アニオン性或いはノニオン性界面活性剤は、曝気槽に投入する際、発泡が顕著であり、また活性汚泥の沈降も十分ではないという課題がある。一方、溶菌酵素産生菌の利用は、特定の糸状性細菌に対してのみ有効であり万能でないこと、或いは実際の活性汚泥施設に適用するには莫大なコストがかかるなどの理由により、実用化されていないのが現状である。
【０００７】
このようなことから、第４級アンモニウム塩と比較して、更に糸状性細菌に特異的に作用してその増殖を抑制し、糸状性細菌以外の細菌に対する悪影響の少ないバルキング抑制剤が求められていた。
【特許文献１】特開昭５９−１１２９０２号公報
【特許文献２】特開昭６１−３５８９５号公報
【特許文献３】特開平７−１１６６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、活性汚泥処理系において、糸状性細菌に対して低濃度で良好な増殖抑制効果を示し、かつ糸状性細菌以外の細菌に対する悪影響が少なく、糸状性バルキングを効果的に抑制することができる糸状性バルキングの抑制方法及び抑制剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明（請求項１）の糸状性バルキングの抑制方法は、活性汚泥処理系における糸状性バルキングを抑制する方法において、該活性汚泥処理系にオルトフタルアルデヒドを添加することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の糸状性バルキングの抑制方法は、請求項１において、該活性汚泥処理系にオルトフタルアルデヒドと界面活性剤とを添加することを特徴とする。
【００１１】
本発明（請求項３）の糸状性バルキングの抑制剤は、活性汚泥処理系における糸状性バルキングの抑制剤であって、オルトフタルアルデヒドを含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の糸状性バルキングの抑制剤は、請求項３において、オルトフタルアルデヒドと界面活性剤とを含むことを特徴とする。
【００１３】
即ち、本発明者らは、種々の薬剤を評価した結果、オルトフタルアルデヒドを採用した場合に、糸状性細菌を効果的に抑制する濃度領域において、活性汚泥の呼吸速度の低下率が小さいことを見出した。
【００１４】
また、オルトフタルアルデヒド単剤よりも、オルトフタルアルデヒドと界面活性剤とを併用した場合において、より一層良好な効果を得ることができることを見出した。
【００１５】
なお、本発明において、薬剤添加による糸状性細菌の抑制効果については、活性染色により評価した。これは次の理由による。即ち、従来の評価方法では、溶菌効果や鞘からの細胞の脱落、糸状体の切断など、糸状性細菌が物理的に破壊される様子を観察する方法が主であった。しかし、従来法では、物理的な破壊は起こっていないが活性は低下しているような糸状性細菌を見落としてしまう。これに対して、活性染色法を利用することにより、そのような物理的には破壊されていない細菌の活性の有無を簡便に短時間で評価することができる。
【００１６】
また、薬剤添加による活性汚泥全体の活性低下の有無は、呼吸速度の測定により評価した。
【００１７】
オルトフタルアルデヒド、或いはオルトフタルアルデヒドと界面活性剤の併用による糸状性細菌に対する選択的、特異的な抑制効果の作用機構は次のように推定される。
【００１８】
即ち、バルキングしている活性汚泥は、フロック外に糸状性細菌が伸長したような構造をなしている。
界面活性剤や第４級アンモニウム塩は、細胞膜を変性させる。低濃度の添加では糸状性細菌の溶菌には至らないが、活性汚泥から突出した糸状性細菌の細胞膜に影響する。また、低濃度であるためフロック周囲の糸状性細菌は抑制されるがフロック内部まで浸透することはない。ゆえに、フロックを形成している非糸状性細菌は殺菌されることなく、活性が維持される。
【００１９】
一方、オルトフタルアルデヒドは菌体の蛋白を変性させる。そして、オルトフタルアルデヒドの細菌に対する抑制作用は極めて速い速度で起こり、この結果、オルトフタルアルデヒドは分解される。従って、フロック周囲の糸状性細菌は抑制されるが、オルトフタルアルデヒドはフロック内部まで浸透することはないため、フロックを形成している非糸状性細菌は殺菌されることなく、活性が維持される。
【００２０】
なお、オルトフタルアルデヒドに類似の化学物質として、グルタルアルデヒド、ｍ−フタルアルデヒド、ｐ−フタルアルデヒド、ベンズアルデヒドを評価した結果、後述の比較例１〜４からも明らかなように、上記のような特性はオルトフタルアルデヒドにおいて最も顕著であり、オルトフタルアルデヒドに特異的なものであることが確認された。
【００２１】
また、界面活性剤を併用することによる効果は次の通りである。即ち、上述の如く、界面活性剤は細胞膜を変性させ、低濃度の添加では糸状性細菌の溶菌には至らないが、活性汚泥から突出した糸状性細菌の細胞膜に影響する。一方、オルトフタルアルデヒドは菌体の蛋白を変性させる。それぞれ一方では効果が十分でないが、このように効果が相乗することで、糸状性細菌を効率よく溶菌することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、糸状性細菌の増殖を特異的かつ優先的に抑制し、糸状性細菌以外の細菌は殆ど抑制しないため、活性汚泥処理において生じる糸状性バルキングを抑制して、糸状性バルキングによる処理効率の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の糸状性バルキングの抑制方法及び抑制剤の実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
本発明においては、活性汚泥処理系にオルトフタルアルデヒド、或いはオルトフタルアルデヒドと界面活性剤を添加して糸状性バルキングを抑制する。
【００２５】
界面活性剤としては、下記表１に示すもの等各種のものが使用可能である。これらの界面活性剤は１種を単独で用いても、２種以上を併用しても良い。
【００２６】
【表１】
2006305552.tif 000002
【００２７】
界面活性剤としては、特に表１中、＊をつけたものが好ましく、とりわけ塩化ベンザルコニウムが好ましい。
【００２８】
本発明において、活性汚泥処理系とは、活性汚泥を用いて好気性処理を行うあらゆる方法における処理系を示唆し、標準活性汚泥処理法のほかに、その変形及び他の処理法との組合せによる処理法における処理系を含む。ここで処理系とは、上記処理を行うための系全体を意味し、本発明では、この処理系の任意の場所（例えば、曝気槽、返送汚泥ラインなど）から曝気槽内の混合液に対して、オルトフタルアルデヒド、或いはオルトフタルアルデヒドと界面活性剤を添加することにより糸状性バルキングを抑制することができる。また、本発明において、抑制とは、バルキングの発生を抑制することのほか、すでに発生したバルキングの進行及び拡大を抑制することを意味する。
【００２９】
オルトフタルアルデヒド、或いはオルトフタルアルデヒドと界面活性剤は、活性汚泥処理系の任意の場所に添加することができるが、特に曝気槽に添加するのが好ましい。沈殿槽に蓄積された汚泥量が多い場合には、沈殿槽又は返送ラインへも添加するのが好ましい。オルトフタルアルデヒド、或いはオルトフタルアルデヒドと界面活性剤の添加量は、添加位置、添加方法、ＭＬＳＳ、活性汚泥中の糸状性細菌の量によっても異なるが、オルトフタルアルデヒドのみを添加する場合、一般的には活性汚泥を含む液、例えば曝気槽内の混合液に対して１〜１００ｍｇ／Ｌ、好ましくは５〜５０ｍｇ／Ｌ程度が適当である。また、オルトフタルアルデヒドと界面活性剤とを添加する場合は、一般的には活性汚泥を含む液、例えば曝気槽内の混合液に対して各々１〜１００ｍｇ／Ｌで合計で２〜２００ｍｇ／Ｌ、好ましくは各々５〜５０ｍｇ／Ｌで合計で１０〜１００ｍｇ／Ｌ程度が適当である。また、オルトフタルアルデヒドと界面活性剤との添加比については、汚泥の発泡を防止し、汚泥の系外への流出を回避するという観点からは、重量比でオルトフタルアルデヒド１に対して界面活性剤を１０以下とするのが好ましく、５以下とするのがさらに好ましい。また、糸状性細菌の溶菌効果を発現させ、糸状性バルキングを十分に抑制する観点からは、オルトフタルアルデヒド１に対して界面活性剤を１以上とするのが好ましく、２以上とするのがさらに好ましい。
【００３０】
添加方法は連続的に添加してもよいし、所定時間例えば１日に１回の割合で上記濃度となるように間欠的に添加してもよい。１度に高濃度添加してもよいし（ただし、界面活性剤を用いる場合、発泡が起こらない濃度であることが望ましい。）、低濃度を何回かに分けて添加してもよい。また、バルキングが軽微の場合は、１回の添加のみでよい場合もある。オルトフタルアルデヒドと界面活性剤とは予め混合して添加しても良いし、別々に添加しても良い。また、同時添加に限らず、別々に例えば交互に添加してもよいし、別の箇所に添加してもよい。
【００３１】
特に、オルトフタルアルデヒドと界面活性剤とを併用する場合、添加方法、添加量は、予め発泡性を事前に評価して決めることが望ましい。評価方法としては、薬剤を適用する汚泥液を５００ｍＬのメスシリンダーに入れ、多孔質の石から一定量の空気を送ってエアレーションさせ、発泡量と発泡持続時間を確認し、この結果から、添加方法や添加量を決定することが望ましい。
【００３２】
このようにしてオルトフタルアルデヒド、或いはオルトフタルアルデヒドと界面活性剤を添加することにより、活性汚泥中の糸状性細菌は呼吸活性を失い、増殖能力が失われ、次第にその存在量が減少する。このとき、活性汚泥中の糸状性細菌以外の細菌については、他の殺菌剤を使用した場合に比べて呼吸活性の減少が小さいため、有機物の分解活性は維持される。
【００３３】
なお、糸状性細菌の存在量が極めて多い重度のバルキングの場合には、カチオン性高分子凝集剤や両性高分子凝集剤、及び活性炭、鉄塩、アルミニウム塩、石灰などの無機担体の併用によりバルキング抑制における相乗効果が得られる。
【００３４】
従って、本発明の糸状性バルキングの抑制剤は、オルトフタルアルデヒド、或いはオルトフタルアルデヒドと界面活性剤と共に、これらカチオン性高分子凝集剤や両性高分子凝集剤、及び活性炭、鉄塩、アルミニウム塩、石灰などの無機担体の１種又は２種以上を含むものであってもよい。
【００３５】
オルトフタルアルデヒドと界面活性剤とを含む本発明の糸状性バルキングの抑制剤は、オルトフタルアルデヒドと界面活性剤とが混合されて一剤化されたものであってもよく、オルトフタルアルデヒドと界面活性剤とが別々に提供されるものであっても良い。オルトフタルアルデヒドと界面活性剤との含有量は、前述の好適添加量比であることが好ましい。
【実施例】
【００３６】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３７】
＜実施例１、比較例１〜１１＞
３００ｍＬの三角フラスコに、糸状性細菌が優占化したバルキング汚泥１００ｍＬを入れ、表２に示す薬剤を所定濃度となるように添加した。２６℃で３時間振盪撹拌した後、呼吸速度及び糸状性細菌のデヒドロゲナーゼ活性の有無を評価した。
【００３８】
呼吸速度の測定は（社）日本下水道協会編「下水試験方法（１９９７年度版）」上巻２７４ページに記載されている酸素利用速度の測定方法によった。即ち、上記のようにして薬剤と接触させたバルキング汚泥を曝気して酸素過飽和にした後、培地（ペプトン１ｇ／Ｌ、酵母エキス１ｇ／Ｌ、ｐＨ７．０に調整）を加え、酸素の消費速度により呼吸速度を求めた。
【００３９】
一方、糸状性細菌のデヒドロゲナーゼ活性の評価は、ＩＮＴ（２−ｐ−iodophenyl）−３−（ｐ−nitrophenyl）−５−phenyltetrazoliumchloride）染色法によった。ＩＮＴは呼吸する細胞内の電子伝達系において酸化され、赤色のＩＮＴ−ホルマザンのデポジットを生成する。このデポジットの有無を明視野顕微鏡で観察し、デポジットが確認されない細胞を抑制されているものと判定した。
【００４０】
具体的には、上記のようにして薬剤と接触させたバルキング汚泥を２０ｍＭリン酸バッファー（ｐＨ７）でＭＬＳＳが１００〜５００ｍｇ／Ｌとなるように希釈し、そこにＩＮＴ水溶液を終濃度０．０２重量％となるように添加し、空気が入らないよう密閉後、暗所で３０分間反応させた。ホルムアルデヒドを終濃度０．１７重量％となるように添加し、反応を停止させた。汚泥とＩＮＴの反応液（以下、このようにして調製した反応液を「反応液Ｉ」と称す場合がある。）を、マラカイトグリーンで二重染色し、糸状性細菌内におけるＩＮＴ−ホルマザンの生成の有無を明視野顕微鏡により観察し、各薬剤において糸状性細菌を抑制する最小濃度を求めた。ここで、糸状性細菌を抑制する最小濃度とは、上記染色法において、糸状性細菌内にＩＮＴ−ホルマザンのデポジットが認められなくなる最小の殺菌剤濃度のことをいう。
【００４１】
表２に、各薬剤の糸状性細菌に対する最小抑制濃度と、かかる最小抑制濃度における呼吸活性残存率（呼吸速度の残存率（対ブランク））を示す。
【００４２】
【表２】
2006305552.tif 000003
【００４３】
表２より、オルトフタルアルデヒドは他の殺菌剤と比較して、糸状性細菌を抑制する最小濃度が著しく低く、かつ、活性汚泥の呼吸速度の低下の度合いを小さく抑えることができることが判明した。
【００４４】
＜実施例２〜１２、比較例１２，１３＞
実施例１において、薬剤として表３に示すものを表３に示す濃度となるように添加したこと以外は同様にして評価を行った。
【００４５】
ただし、糸状性細菌のデヒドロゲナーゼ活性の評価は、糸状性細菌内のデポジット残存率で評価した。即ち、実施例１と同様にして調製した反応液Ｉを、マラカイトグリーンで二重染色し、デポジットの残存量を確認し、薬剤を添加していないブランクのデポジット量を１００％とし、それぞれの残存率を算出した。
【００４６】
更に、次のようにして発泡性評価を行った。即ち、界面化学研究介編「泡のトラブルと消泡技術」第１２２頁に記載されているディフューザ−ストーン法により、上記のように薬剤と接触させた汚泥液を５００ｍＬのメスシリンダーに入れ、多孔質の石から一定量の空気を送ってエアレーションさせ、泡の体積を読み取った。
【００４７】
表３に、各薬剤の糸状性細菌内のＩＮＴ−ホルマザンのデポジット残存率、発泡量、汚泥の呼吸活性残存率（呼吸速度の残存率（対ブランク））を示す。なお、表３には、実施例１における結果も併記した。
【００４８】
【表３】
2006305552.tif 000004
【００４９】
表３より、オルトフタルアルデヒド１０ｍｇ／Ｌを添加することで糸状性細菌内のＩＮＴ−ホルマザンのデポジット量は半減した（実施例１）。しかし、オルトフタルアルデヒドの添加量を倍量にしても、デポジットの量は減少せず、汚泥の呼吸活性は低下することが判明した（実施例１２）。また、界面活性剤以外の公知のバルキング防止剤であるソルビン酸カリウムをオルトフタルアルデヒドと併用しても、デポジット量は減少しないことが確認された（比較例１２，１３）。
【００５０】
これに対して、界面活性剤の一種であるポリオキシエチレン−ｎ−ドデシルエーテル（エチレンオキシドの付加モル数７ｍｏｌ）やトリアルキルアミン塩をオルトフタルアルデヒドと併用することで、オルトフタルアルデヒドの単剤使用よりもデポジット量を減少させることができる（実施例２〜５）。また、第４級アンモニウム塩の一種であるジオクチルジデシルアンモニウムクロライドや塩化ベンゼトニウムは上記の界面活性剤と同等以下に発泡量を抑制することができることが明らかとなった（実施例６，８）。さらに、塩化ベンザルコニウムを併用した場合には、他の第４級アンモニウム塩と比較して、デポジットの量を減少させつつ、糸状性細菌の活性を大きく低下させ得ることが判明した。また、併用剤を低濃度とすることにより、発泡量の増加や汚泥の呼吸活性低下の度合いを小さく抑えることが判明した。特に、塩化ベンザルコニウムは界面活性剤と比較して糸状性細菌の活性の低下が著しく、かつ発泡量や汚泥の呼吸活性低下も少ないことが判明した（実施例１０，１１）。
【００５１】
＜実施例１３＞
糸状性バルキング汚泥（ＭＬＳＳ２２１０ｍｇ／Ｌ，ＳＶＩ１２８３ｍＬ／ｇ）を、１リットル容ビーカーに入れ、これにオルトフタルアルデヒドを２日に１回、１０ｍｇ／Ｌになるように添加して人工廃水を通水し、２５℃において１Ｌ／分で通気して活性汚泥処理した。
【００５２】
人工廃水はグルコース１０重量％、ペプトン１０重量％、リン酸１カリウム５重量％、リン酸１ナトリウム１０重量％の組成で、ｐＨ７．０に調整した。ＴＯＣ負荷は０．５ｋｇ／日とした。
【００５３】
その結果、オルトフタルアルデヒド添加後、１日で糸状性細菌のＩＮＴ−ホルマザンのデポジットが認められなくなり、６日後にはＳＶＩが５６９ｍＬ／ｇまで低下し、糸状性細菌は殆ど観測されなくなった。また、オルトフタルアルデヒド添加による呼吸速度の低下は認められなかった。このときのＳＶＩと呼吸速度の経時変化は表４に示すとおりであった。
【００５４】
【表４】
2006305552.tif 000005
【００５５】
＜実施例１４＞
糸状性バルキング汚泥（ＭＬＳＳ２２１０ｍｇ／Ｌ，ＳＶＩ１３８５ｍＬ／ｇ）に、オルトフタルアルデヒドと塩化ベンザルコニウムを２日に１回、それぞれ１０ｍｇ／Ｌになるように添加したこと以外は実施例１３と同様にして人工廃水の活性汚泥処理を行ったところ、オルトフタルアルデヒドと塩化ベンザルコニウムを添加後、１日で糸状性細菌のＩＮＴ−ホルマザンのデポジットは認められなくなり、６日後にはＳＶＩが３５６ｍＬ／ｇまで低下し、糸状性細菌は殆ど認められなかった。このときのＳＶＩと呼吸速度の経時変化は表５に示す通りであった。
【００５６】
【表５】
2006305552.tif 000006
【００５７】
＜比較例１４＞
糸状性バルキング汚泥（ＭＬＳＳ２３７０ｍｇ／Ｌ，ＳＶＩ９９７ｍＬ／ｇ）を使用したこと、及びオルトフタルアルデヒドを添加しなかったこと以外は実施例１３と同様にして人工廃水の活性汚泥処理を行ったところ、運転６日後でも糸状性細菌の減少は認められず、ＳＶＩの上昇が認められた。このときのＳＶＩと呼吸速度の経時変化は表６に示すとおりであった。
【００５８】
【表６】
2006305552.tif 000007
【００５９】
＜比較例１５＞
糸状性バルキング汚泥（ＭＬＳＳ２４５０ｍｇ／Ｌ，ＳＶＩ９９７ｍＬ／ｇ）を使用したこと、及び塩化ベンザルコニウムのみを添加しオルトフタルアルデヒドを添加しなかったこと以外は実施例１４と同様にして人工廃水の活性汚泥処理を行ったところ、１日で糸状性細菌のＩＮＴ−ホルマザンのデポジットは減少しているが、実施例１４と比較すると効果は低いことがわかった。運転６日後も同様の結果であった。このときのＳＶＩと呼吸速度の経時変化は表７に示すとおりであった。
【００６０】
【表７】
2006305552.tif 000008
【００６１】
＜比較例１６＞
糸状性バルキング汚泥（ＭＬＳＳ２３７０ｍｇ／Ｌ，ＳＶＩ９６５ｍＬ／ｇ）を使用したこと、及びオルトフタルアルデヒドを添加しなかったこと以外は実施例１３と同様にして人工廃水の活性汚泥処理を行ったところ、運転６日でも減少は認められず、ＳＶＩの上昇が認められた。このときのＳＶＩと呼吸速度の経時変化は表８に示すとおりであった。
【００６２】
【表８】
2006305552.tif 000009