(57)【要約】【課題】難分解性有機物質を含有する排水を効率的に生物処理することが可能な排水処理方法を提供する。【解決手段】本実施形態の排水処理方法は、ＭＢＲ槽１４により、難分解性有機物質を含む排水を生物処理する生物処理工程と、分離膜モジュール１６により、前記生物処理工程で得られた処理水を膜処理する膜処理工程と、を備え、前記生物処理工程では、前記排水に、培養槽１２で培養した前記難分解性有機物質を分解する微生物を添加する方法である。【選択図】図１
2018065081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
難分解性有機物質を含む排水を生物処理する生物処理工程と、
前記生物処理工程で得られた処理水を膜処理する膜処理工程と、を備え、
前記生物処理工程では、前記排水に前記難分解性有機物質を分解する微生物を添加することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
前記難分解性有機物質を分解する微生物を培養する培養工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の排水処理方法。
【請求項３】
前記培養工程に前記排水の一部を供給し、前記難分解性有機物質を分解する微生物の栄養源として当該排水を利用することを特徴とする請求項１又は２に記載の排水処理方法。
【請求項４】
前記培養工程に供給する前記排水を膜処理する前処理工程を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排水処理方法。
【請求項５】
前記難分解性有機物質は、アルキルフェノール類、ビスフェノール類のうち少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排水処理方法。
【請求項６】
難分解性有機物質を含む排水を生物処理する生物処理槽と、
前記生物処理槽で得られた処理水を膜処理する膜処理手段と、を備え、
前記生物処理の際には、前記排水に前記難分解性有機物質を分解する微生物が添加されることを特徴とする排水処理装置。
【請求項７】
前記難分解性有機物質を分解する微生物を培養する培養槽を備えることを特徴とする請求項６に記載の排水処理装置。
【請求項８】
前記培養槽に前記排水の一部が供給され、前記難分解性有機物質を分解する微生物の栄養源として当該排水が利用されることを特徴と請求項６又は７に記載の排水処理装置。
【請求項９】
前記培養槽に供給される前記排水を膜処理する前処理手段を備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の排水処理装置。
【請求項１０】
前記難分解性有機物質は、アルキルフェノール類、ビスフェノール類のうち少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難分解性有機物を含む排水の処理方法及び処理装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水処理の分野においては、微生物の生理活性を利用して排水中の汚濁物質を無害な物質に変化させて処理を行う生物化学的な水処理が多用されている。一般的な生物処理法として混合微生物系を用いた活性汚泥法が主流である。活性汚泥中には多種多様な微生物が共生しているため、様々な有機物質が混合された排水を処理することが可能であるという利点を有する。しかしながら、処理対象排水中に難分解性有機物質を含む場合、排水中に含まれる微生物のうち、易分解性有機物質を分解する微生物の増殖速度は非常に速く、難分解性有機物質を分解する微生物の増殖速度は遅いため、混合微生物系である活性汚泥中に難分解性有機物質を分解する微生物が出現せず、処理水中に難分解性有機物質が残存することがある。
【０００３】
それゆえ、難分解性有機物質を含む排水を処理するための従来技術としては、凝集処理法や、オゾン酸化処理法、紫外線酸化処理法、フェントン酸化法などの物理化学的酸化処理を行った後、生物処理を行う方法が主流である（例えば特許文献１参照）。しかし、これら物理化学的処理法を用いる処理方法は投入エネルギーが大きいことや、特殊な薬品を使用することなどから、処理コストが大きくなることが問題点になっている。
【０００４】
ここで、難分解性有機物質とは、水溶性であり、環境中に放出されると広く拡散し、自然環境中での分解性が低く水中からの除去が困難である有機物質のことを指し、例えば、急性毒性や慢性毒性を有していたり、発がん性を有していたりする。例えば、フェノールは急性および慢性毒性を有していることから、フェノール類として５ｍｇ／Ｌという厳しい排水基準が設定されている。また、フェノール類の一種で、フェノールにアルキル基が結合したノニルフェノールやブチルフェノール等のアルキルフェノール類は、界面活性剤の原料として工業的に多く利用されおり、工場排水に含まれることがあるが、急性および慢性毒性を有しているだけでなく、内分泌かく乱作用が疑われる環境ホルモン様物質でもある。特にノニルフェノールは、平成２４年に環境基本法に基づく水質汚濁に係る生活環境の保全に関する環境基準のうち、水生生物の保全に係る環境基準に新たに追加された。また、環状エーテルである１，４−ジオキサンも有機合成の反応溶剤として工業的に利用されたり、樹脂製造の副生成物質として工場から排出されたりすることがある物質であるが、生物難分解性であるだけでなく、急性および慢性毒性および発がん性物質であることから、排水基準０．５ｍｇ／Ｌという厳しい規制がなされている。
【０００５】
このような難分解性有機物質は、通常の活性汚泥法で処理することは難しい。但し、それらを炭素源として利用して増殖が可能であったり、完全分解は困難ではあるが、部分的に分解することが可能であったりする細菌（微生物）は存在する。例えば、非特許文献１および非特許文献２に示されているＳｐｈｉｎｇｏｂｉｕｍ  ｆｕｌｉｇｉｎｉｓ  ＯＭＩ株は、難分解性有機物質である４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールを単一の炭素源として分解、増殖することが可能であり、また、ノニルフェノールなどのその他アルキルフェノール類や、ビスフェノール類といた幅広い難分解性有機物質を分解することも可能である。しかしながら、このような難分解性有機物質を分解する微生物（特殊菌）は、活性汚泥などの複合微生物系中においては容易に出現しなかったり、出現可能であっても馴養に長期間を要したりするなどの問題点がある。
【０００６】
非特許文献３では、沈殿池を利用した活性汚泥法において、フェノール分解遺伝子を導入した遺伝子組み換え菌を活性汚泥に添加し、その活性汚泥中に残存する組み換え菌の挙動を検証している。本文献によると、添加した組み換え菌は、活性汚泥中に一定量残存するものの、組み換え菌の添加直後において、組み換え菌の急激な減少が見られている。この組み換え菌の減少速度は、余剰汚泥の引抜きによって生じる減少速度を超えるものである。すなわち、沈殿池を利用した活性汚泥法では、外部から添加した特殊菌が残存することは困難であると言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１６５９９１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｏｇａｔａ  ｅｔ  ａｌ．（２０１３）, Ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｏｆ ４−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｈｙｌｐｈｅｎｏｌ (４−ｔ−ＢＰ) ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｉｎ ａｎ ａｑｕａｔｉｃ ｓａｍｐｌｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ ｐｏｌｙｒｒｈｉｚａ ａｎｄ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ４−ｔ−ＢＰ−ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｂａｃｔｅｒｉｕｍ.   Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，２４, ｐ１９１−２０２．
【非特許文献２】Ｏｇａｔａ  ｅｔ  ａｌ．（２０１３）, Ｔｈｅ ４−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｈｙｌｐｈｅｎｏｌ−ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｂａｃｔｅｒｉｕｍ Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｆｕｌｉｇｉｎｉｓ ＯＭＩ ｃａｎ ｄｅｇｒａｄｅ ｂｉｓｐｈｅｎｏｌｓ ｖｉａ ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｒｉｎｇ ｈｙｄｒｏｘｙｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｔａ−ｃｌｅａｖａｇｅ ｐａｔｈｗａｙ. Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ, ４７, ｐ１０１７−１０２３.
【非特許文献３】池道彦（１９９３）, 活性汚泥法への遺伝子組換え体の活用に関する基礎的研究，  大阪大学博士論文.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、難分解性有機物質を含有する排水を効率的に生物処理することが可能な排水処理方法及び排水処理装置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】
【００１０】
本実施形態に係る排水処理方法は、難分解性有機物質を含む排水を生物処理する生物処理工程と、前記生物処理工程で得られた処理水を膜処理する膜処理工程と、を備え、前記生物処理工程では、前記排水に前記難分解性有機物質を分解する微生物を添加することを特徴とする。
【００１１】
上記排水処理方法において、前記難分解性有機物質を分解する微生物を培養する培養工程を備えることが好ましい。
【００１２】
上記排水処理方法において、前記培養工程に前記排水の一部を供給し、前記難分解性有機物質を分解する微生物の栄養源として当該排水を利用することが好ましい。
【００１３】
上記排水処理方法において、前記培養工程に供給する前記排水を膜処理する前処理工程を備えることが好ましい。
【００１４】
上記排水処理方法において、前記難分解性有機物質は、アルキルフェノール類、ビスフェノール類のうち少なくともいずれか一方を含むことが好ましい。
【００１５】
本実施形態に係る排水処理装置は、難分解性有機物質を含む排水を生物処理する生物処理槽と、前記生物処理槽で得られた処理水を膜処理する膜処理手段と、を備え、前記生物処理の際には、前記排水に前記難分解性有機物質を分解する微生物が添加されることを特徴とする。
【００１６】
上記排水処理装置において、前記難分解性有機物質を分解する微生物を培養する培養槽を備えることが好ましい。
【００１７】
上記排水処理装置において、前記培養槽に前記排水の一部が供給され、前記難分解性有機物質を分解する微生物の栄養源として当該排水が利用されることが好ましい。
【００１８】
上記排水処理装置において、前記培養槽に供給される前記排水を膜処理する前処理手段を備えることが好ましい。
【００１９】
上記排水処理装置において、前記難分解性有機物質は、アルキルフェノール類、ビスフェノール類のうち少なくともいずれか一方を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、難分解性有機物質を含有する排水を効率的に生物処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る排水処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る排水処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。
【図３】実施例と比較例の処理水中の４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール濃度の経日変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る排水処理装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示す排水処理装置１は、ＭＢＲシステム１０と、培養槽１２とを備えている。ＭＢＲシステム１０は、ＭＢＲ槽１４と、分離膜を備える分離膜モジュール１６とを備え、分離膜モジュール１６はＭＢＲ槽１４内に設置されている。
【００２４】
図１に示す排水処理装置１では、排水流入ライン１８ａがＭＢＲ槽１４の排水入口に接続され、排水流入ライン１８ａから分岐した排水流入ライン１８ｂが培養槽１２の排水入口に接続されている。また、培養液供給ライン２０の一端は培養槽１２の培養液出口に接続され、他端はＭＢＲ槽１４の培養液入口に接続されている。また、処理水排出ライン２２が分離膜モジュール１６の処理水出口に接続されている。処理水排出ライン２２にはポンプ２４が設置されている。
【００２５】
本実施形態の排水処理装置１の動作の一例について説明する。
【００２６】
難分解性有機物質を含む排水は、排水流入ライン１８ａからＭＢＲ槽１４に導入されると共に、排水流入ライン１８ｂから培養槽１２に導入される。培養槽１２内には、難分解性有機物質を分解する微生物（以下、特殊菌）が種菌として初期投入されており、培養槽１２内に初期投入された特殊菌は、例えば、好気条件下で、排水中の難分解性有機物質を栄養源として培養される。培養槽１２内で所定時間培養された特殊菌を含む培養液は、培養槽１２から排出され、培養液供給ライン２０を通りＭＢＲ槽１４に供給される。ＭＢＲ槽１４内では、好気条件下で、排水中の難分解性有機物質が培養槽１２から供給された特殊菌等により分解される（生物処理工程）。なお、ＭＢＲ槽１４内には、予め通常の活性汚泥が投入されることが望ましい。
【００２７】
ポンプ２４を稼働させることで、ＭＢＲ槽１４内で生物処理された処理水が分離膜モジュール１６に通水され、処理水中の汚泥が除去される（膜処理工程）。分離膜モジュール１６の分離膜を透過した処理水（汚泥が除去されたろ過水）は処理水排出ライン２２から系外へ排出される。
【００２８】
本実施形態によれば、培養槽１２から供給した特殊菌はＭＢＲ槽１４内に多く残存しているため、難分解性有機物質を含む排水を効率的に処理することが可能となる。ＭＢＲ槽１４内に特殊菌が残存する要因は、処理水を膜ろ過により得ているため、沈澱池を利用した活性汚泥法と比較して、特殊菌が処理水と共に排出され難くなっているためであると考えられる。また、ＭＢＲシステム１０では、沈澱池を利用した活性汚泥法と比較して、系内汚泥濃度を高めて運転することが可能であること、すなわち、ＭＢＲ槽１４の汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を長く設定することが可能であることも要因のひとつとして考えられる。長いＳＲＴで運転した汚泥中の微生物相は、短いＳＲＴで運転した汚泥中の微生物相と比較して多様性が高く、また、環境条件により変化しやすい状態になる。そして、微生物相の多様性が高く、微生物相が環境条件により変化しやすい汚泥中では、外部から供給された増殖速度の遅い特殊菌が、土着微生物により淘汰され難くなるため、ＭＢＲ槽１４内において、様々な微生物と特殊菌とを共存させることが可能となると考えられる。
【００２９】
以下に、本実施形態の排水処理装置１の処理条件について詳述する。
【００３０】
本実施形態の処理対象である排水に含まれる難分解性有機物質は、例えば、環状エーテル類、ダイオキシン類、フェノール類、多環芳香族炭化水素類、フタル酸エステル類、有機ハロゲン化合物等が挙げられる。
【００３１】
環状エーテル類は、例えば、１，４−ジオキサン、１，３−ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等が挙げられる。
【００３２】
ダイオキシン類は、例えば、テトラクロロジベンゾジオキシン等のハロゲン化ジベンゾジオキシン類、テトラクロロジベンゾフラン等のハロゲン化ジベンゾフラン類、テトラクロロビフェニル等のＰＣＢ類等が挙げられる。
【００３３】
フェノール類は、例えば、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、ノニルフェノール、オクチルフェノール等のアルキルフェノール類、テトラクロロフェノール、ペンタクロロフェノール等のハロゲン化フェノール類、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）、１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン等のビスフェノール類等が挙げられる。
【００３４】
多環芳香族炭化水素は、例えば、ベンゾピレン、クリセン、ベンゾアントラセン、ベンゾフルオランセン、ピセン等が挙げられる。
【００３５】
フタル酸エステルは、例えば、ジブチルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジ−２−エチルへキシルフタレート等が挙げられる。
【００３６】
有機ハロゲン化合物は、例えば、ジクロロプロパン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロエチレン等が挙げられる。
【００３７】
ＭＢＲ槽１４内の汚泥濃度は、例えば、１５，０００ｍｇ／Ｌ以下となるように調整されることが好ましく、５，０００〜１２，０００ｍｇ／Ｌの範囲となるように調整されることがより好ましい。汚泥濃度が１５，０００ｍｇ／Ｌを超えると、分離膜の差圧が急激に上昇し、分離膜の洗浄が頻繁となり、安定運転が困難となる場合がある。
【００３８】
ＭＢＲ槽１４のＢＯＤ容積負荷は、例えば、１．５ｋｇＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ以下となるように調整されることが好ましく、０．２〜１．０ｋｇＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙの範囲となるように調整されることがより好ましい。ＢＯＤ容積負荷が１．５ｋｇＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙを超えると、有機物の分解が不十分となり、処理水質が悪化する懸念があり、また、分離膜の差圧が上昇し易く、分離膜の洗浄が頻繁となり、安定運転が困難となる場合がある。
【００３９】
ＭＢＲ槽１４の汚泥負荷（ＢＯＤ−ＭＬＳＳ負荷）は、例えば、０．００５〜０．１５ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＳＳ／ｄａｙの範囲となるように調整されることが好ましい。汚泥負荷が０．１５ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＳＳ／ｄａｙを超えると、有機物の分解が不十分となり、処理水質が悪化する懸念があり、また、分離膜の差圧が上昇し易く、分離膜の洗浄が頻繁となり、安定運転が困難となる場合がある。また、汚泥負荷が０．００５ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＳＳ／ｄａｙ未満であると、汚泥フロックが解体し、分離膜の差圧が上昇し易くなる結果、分離膜の洗浄が頻繁となり、安定運転が困難となる場合がある。
【００４０】
ＭＢＲ槽１４の汚泥濃度や負荷が上記範囲を満たすように、ＭＢＲ槽１４から余剰汚泥の引抜きを行うことが好ましく、そのためのＳＲＴ（汚泥滞留時間）は、容積負荷にもよるが、例えば、５〜５０日の範囲に設定されることが好ましく、２０日〜４０日の範囲に設定されることがより好ましい。ＳＲＴが５０日よりも長くなると、汚泥中の微生物の自己酸化が起き、分離膜を透過しないような高分子物質がＭＢＲ槽１４内に蓄積し、膜の目詰まりが起きる場合がある。また、５日より短いと、汚泥が分散状になり、分離膜への目詰まりが起きる場合がある。
【００４１】
ＭＢＲ槽１４内のｐＨは、例えば、６．０〜８．５の範囲となるように調整されることが好ましく、６．５〜７．５の範囲となるように調整されることがより好ましい。ｐＨが６．０未満、または８．５を超えると、有機物の分解が不十分となり、処理水質が悪化する場合があり、また、分離膜の差圧が上昇し易く、分離膜の洗浄が頻繁となり、安定運転が困難となる場合がある。
【００４２】
ＭＢＲ槽１４内のＤＯ（溶存酸素）濃度は、例えば、１ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましく、２〜５ｍｇ／Ｌの範囲とすることが好ましい。ＤＯ（溶存酸素）濃度が１ｍｇ／Ｌ未満であると、有機物の分解が不十分となり、処理水質が悪化する懸念があり、また、膜差圧が上昇し易く、分離膜の洗浄が頻繁となり、安定運転が困難となる場合がある。なお、溶存酸素濃度の測定値に応じて、ＭＢＲ槽１４内を曝気するための曝気ブロアの風量をインバータなどにより調整してもよい。
【００４３】
ＭＢＲ槽１４内には担体を投入してもよい。担体は、特に制限されるものではないが、例えば、プラスチック、ポリウレタン等の樹脂製のものが挙げられる。担体を用いることで培養槽１２から供給された特殊菌がＭＢＲ槽１４内に土着され易くなる。
【００４４】
本実施形態の分離膜モジュール１６は、ＭＢＲ槽１４内に設置した浸漬型の分離膜モジュールを例示しているが、これに制限されず、ＭＢＲ槽１４外に設置した槽外型の分離膜モジュールであってもよい。これらのうち、装置の設置面積や運転動力の観点から浸漬型の分離膜モジュールを採用することが望ましい。
【００４５】
分離膜モジュール１６に設置される分離膜の形状としては、例えば、平膜型、中空糸型、チューブラ型、スパイラル型等が挙げられる。浸漬膜の材質は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、セルロースアセテート（ＣＡ）等の有機膜、セラミック製の無機膜等が挙げられる。分離膜の孔径は、例えば、１．０μｍ以下が好ましく、孔径０．１μｍ以下の精密ろ過膜あるいは限外ろ過膜が好ましい。分離膜の透過流速は、例えば、０．１〜０．８ｍ／ｄａｙの範囲程度で運転することが好ましく、０．２〜０．６ｍ／ｄａｙの範囲で運転することがより好ましい。分離膜の透過流速が０．１ｍ／ｄａｙ未満であっても運転上問題ないが、必要な膜面積が非常に大きくなる場合があり、０．８ｍ／ｄａｙを超えると、分離膜の差圧上昇が大きくなり、分離膜の洗浄が頻繁となり、安定運転が困難となる場合がある。
【００４６】
分離膜モジュール１６の直下部には散気装置を設け、分離膜に曝気空気を供給することが望ましい。曝気空気により、エアリフト上昇流が生起し、膜面上にせん断力が加えられ、膜面への汚泥の堆積が抑制される。膜曝気は、例えば、ろ過中において、所定の風量で行うことが好ましい。また、分離膜に逆洗を行い、膜面に堆積した汚泥を剥離させてもよい。
【００４７】
ＭＢＲ槽１４に供給する特殊菌は、排水中に含有される難分解性有機物質を分解する能力を有する微生物であれば特に制限されるものではなく、難分解性有機物質の種類に応じて特殊菌を選択することが可能であるが、例えば、スフィンゴビウム（Ｓｐｈｉｎｇｏｂｉｕｍ）属に属する細菌等が挙げられる。
【００４８】
上記スフィンゴビウム（Ｓｐｈｉｎｇｏｂｉｕｍ）属に属する細菌の具体例としては、本発明者らが単離したＳｐｈｉｎｇｏｂｉｕｍ  ｆｕｌｉｇｉｎｉｓ  ＯＭＩ株を挙げることができる。このＳｐｈｉｎｇｏｂｉｕｍ  ｆｕｌｉｇｉｎｉｓ  ＯＭＩは、本発明者らにより、「受領番号：ＡＰ−０２３６７」、「受領日：２０１６年９月２９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に寄託された。Ｓｐｈｉｎｇｏｂｉｕｍ  ｆｕｌｉｇｉｎｉｓ  ＯＭＩは、主に４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール等のアルキルフェノール類や環境ホルモン様物質であるビスフェノール類の分解に有用であるが、その他の難分解性有機物質も分解可能である。
【００４９】
培養槽１２における特殊菌の培養方法は、特に限定されるものではないが、例えば回分的に好気培養する方法や、連続的に好気培養する方法等が挙げられる。回分的培養方法の場合、例えば、ＭＢＲ槽１４に特殊菌を含む培養液を供給するタイミングで、培養槽１２へ上記特殊菌を種菌として所定量添加すると共に、難分解性有機物質を含む排水の一部を培養槽１２へ供給して、特殊菌を好気培養させる。培養槽１２内の培養液の全量をＭＢＲ槽１４へと供給してもいいが、ＭＢＲ槽１４への流量負荷が一時的に増加することの懸念から、培養液を沈降分離等により濃縮培養液と処理水に分離し、濃縮培養液をＭＢＲ槽１４へ供給し、処理水を系外へ排出することが好ましい。また、連続的培養方法の場合には、例えば、培養槽１２へ上記特殊菌を種菌として連続的に添加しながら、難分解性有機物質を含む排水を供給して、特殊菌を好気培養させると共に、供給した排水と同量程度の培養液を培養槽１２からＭＢＲ槽１４へと供給する。
【００５０】
本実施形態では、難分解性有機物質を含む排水を培養槽１２に供給し、当該排水を特殊菌の栄養源として利用する形態を例示したがこれに制限されるものではない。例えば、難分解性有機物質を含む排水を培養槽１２へ導入せず、難分解性有機物質を含む薬品を培養槽１２に供給してもよい。この場合、高濃度の難分解有機物質で特定の特殊菌を選択的、且つ大量に培養することが可能となる。但し、経済性や実用性を考慮すると、難分解性有機物質を含む排水を培養槽１２に供給して、特殊菌の培養を行うことが好ましい。
【００５１】
培養槽１２には、塩化アンモニウム、尿素等の窒素源、リン酸カリウム等のリン源、カルシウム、マグネシウム、鉄等の無機物等のその他の栄養源を供給してもよい。
【００５２】
培養槽１２内のｐＨは、特殊菌の増殖の点で、例えば、６．０〜８．５の範囲となるように調整されることが好ましく、６．５〜７．５の範囲となるように調整されることがより好ましい。また、培養槽１２内の温度は、特殊菌の増殖の点で、例えば、２０〜３５℃の範囲であることが好ましい。以上のような培養条件の決定は、予め特殊菌の生理学的特徴を調査し、得られた最も増殖が速い条件を適用することがより好ましい。
【００５３】
培養槽１２からＭＢＲ槽１４へ供給する特殊菌の菌量としては、例えば、ＭＢＲ槽１４内の活性汚泥（ＭＬＳＳ）に対して、乾燥重量相当で、好ましくは０．５％以上、より好ましくは１％以上１０％以下とする。ＭＢＲ槽１４からの余剰汚泥の引抜きを考慮すると、０．５％よりも低い場合には、ＭＢＲ槽１４内に十分な量の特殊菌が存在しなくなる懸念がある。また、特殊菌の添加量は多いほうが好ましいが、１０％を超える菌量をＭＢＲ槽１４に供給しようとすると、大きな培養槽１２が必要になる場合がある。
【００５４】
培養槽１２から培養液を添加する頻度としては、例えば、１５日から５０日の間に少なくとも１回行うことが好ましく、３０日から４０日の間に少なくとも１回行うことがより好ましい。なお、１５日よりも少ない頻度とすることに特に問題はないが、経済性や作業性の観点から、１５日以上の間隔で行うことが好ましい。また、ＭＢＲ槽１４における余剰汚泥の引き抜きを考慮すると、５０日以下の間隔で培養液を添加することが好ましい。
【００５５】
本実施形態の排水処理装置１は、培養槽１２を備えるものであるが、必ずしもこれに制限されるものでなく、予め特殊菌を培養した培養液を準備しておき、その培養液をＭＢＲ槽１４に供給しても良い。
【００５６】
図２は、本実施形態に係る排水処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。図２に示す排水処理装置２において、図１に示す排水処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図２に示す排水処理装置２は、培養槽１２の前段に分離膜を備える分離膜モジュール２６を備える。分離膜は前述の分離膜と同様である。
【００５７】
難分解性有機物質を含む排水中に含まれる雑菌等の懸濁物質が分離膜モジュール２６により除去され、分離膜モジュール２６から排出されたろ過水が培養槽１２に供給される。雑菌の増殖速度は特殊菌の増殖速度より速いので、図２の排水処理装置２のように、培養槽１２に供給される排水を膜処理して、培養槽に混入する雑菌量を低減させることで、培養槽１２内の特殊菌が排水中の有機物を栄養源として捕食し易くなるため、特殊菌を効率的に増殖させることが可能となる。なお、排水の膜分離後の濃縮液は、排水流入ライン１８ａに返送するか、ＭＢＲ槽１４に供給することが好ましい。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００５９】
＜実施例＞
ＭＢＲ槽内に分離膜モジュールを設置した処理装置を用いて、アルキルフェノール類の一種である４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールを含む模擬排水の生物処理を実施した。生物処理の条件は以下の通りである。
【００６０】
（模擬排水）
魚肉エキスおよびペプトンを混合調整した複合基質排水に、アルキルフェノール類の一種である４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールを１５〜２５ｍｇ／Ｌとなるように添加した排水を使用した。
【００６１】
（ＭＢＲ槽及び分離膜モジュール）
ＭＢＲ槽の有効容積：２４Ｌ
分離膜：孔径０．４μｍの平膜
ＭＢＲ槽の水理学的滞留時間：１２時間
ＭＢＲ槽のＭＬＳＳ：８０００〜１００００ｍｇ／Ｌ
（ＭＢＲ槽には主に生活排水を処理している下水処理場で採取した活性汚泥を投入して生物処理の立ち上げを行った。）
ＭＢＲ槽の汚泥滞留時間：２４日〜４８日
【００６２】
（難分解性有機物質を分解する微生物（特殊菌））
生物処理立ち上げ時に投入する活性汚泥共に、予めＬＢ培地で培養した以下の特殊菌をＭＢＲ槽内に投入した。特殊菌の投入量は、乾燥重量でＭＢＲ槽内のＭＬＳＳに対して１％とした。
特殊菌：ウキクサ根圏から分離されたＳｐｈｉｎｇｏｂｉｕｍ  ｆｕｌｉｇｉｎｉｓ  ＯＭＩ
【００６３】
＜比較例＞
ＭＢＲ槽内に上記特殊菌を投入しなかったこと以外は、実施例と同様に模擬排水の生物処理を実施した。
【００６４】
実施例および比較例において、処理水中の４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール濃度および溶存性の有機炭素濃度（ＤＯＣ）を計測した。また、ＭＢＲ槽内の汚泥中のＯＭＩ株を、フェノール分解に関るｃａｔｅｃｈｏｌ ２,３−ｄｉｏｘｙｇｅｎａｓｅ (Ｃ２３Ｏ)遺伝子を対象としたｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ＰＣＲ法により定量した。
【００６５】
図３に、実施例と比較例の処理水中の４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール濃度の経日変化を示す。通水開始した時点（１日目）では、実施例、比較例いずれも、処理水中の４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールの濃度は５ ｍｇ/Ｌ以下であった。これは、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールがＭＢＲ槽内の活性汚泥に吸着されたためであると考えられる。また、２〜５日目では、実施例、比較例いずれも、処理水中の４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール濃度は徐々に上昇した。しかし、実施例では、６日目から、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール濃度が顕著に減少し、７日目以降は検出限界以下（＜ １ ｍｇ/Ｌ）で維持された。一方、比較例では、６日目以降も、処理水中の４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール濃度は、７ｍｇ／Ｌ以上を維持し、２１日目以降では、処理水中４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール濃度はさらに上昇する傾向であった。
【００６６】
実施例及び比較例の処理水中ＤＯＣは、模擬排水中のＤＯＣよりも低く、模擬排水中の有機成分が処理されていた。そして、実施例と比較例の処理水中のＤＯＣを比較してみると、通水開始から６日目までは、両者に差は見られなかったが、実施例において４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールが検出されなくなった７日目以降では、比較例の処理水中のＤＯＣが実施例の処理水中のＤＯＣよりも５〜１０ｍｇ／Ｌ程度高い値を示した。これらのことから、実施例、比較例とも、模擬排水中の易分解性有機物は分解されているが、比較例では４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールが分解されず、処理水中に残存していると言える。
【００６７】
また、汚泥中のＣ２３Ｏ遺伝子の測定に関して、実施例においては、１ヶ月の試験期間を通して上記遺伝子が比較例と比べて２オーダー高い検出値であったことから、ＯＭＩ株がＭＢＲ槽内で淘汰されることなく汚泥中に土着していると言える。
【００６８】
以上のことから、難分解性有機物を分解する特殊菌をＭＢＲ槽に添加することで、排水中の難分解性有機物を速やかにかつ、効率的に処理することが可能であると言える。
【符号の説明】
【００６９】
１，２  排水処理装置、１０  ＭＢＲシステム、１２  培養槽、１４  ＭＢＲ槽、１６分離膜モジュール、１８ａ，１８ｂ  排水流入ライン、２０  培養液供給ライン、２２  処理水排出ライン、２４  ポンプ、２６  分離膜モジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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