(57)【要約】【課題】バイオフィルム分解剤を提供すること。【解決手段】Ｄ−アミノ酸及びその塩、下記一般式（１）で表されるポリアミン及びその塩、ニトロプルシドナトリウム、下記一般式（２）で表されるカルボン酸及びその塩、並びに２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロン及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を有効成分として含むバイオフィルム分解剤。2015155534.tif 000022［一般式（１）中、ｎ及びｍは、それぞれ独立に、１〜５の整数を示す。］2015155534.tif 000023［一般式（２）中、Ｒは、直鎖又は分岐の炭素原子数５〜１５のアルキル基を示す。］【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｄ−アミノ酸及びその塩、下記一般式（１）で表されるポリアミン及びその塩、ニトロプルシドナトリウム、下記一般式（２）で表されるカルボン酸及びその塩、並びに２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロン及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を有効成分として含むバイオフィルム分解剤。
【化１】
2015155534.tif 000018
［一般式（１）中、ｎ及びｍは、それぞれ独立に、１〜５の整数を示す。］
【化２】
2015155534.tif 000019
［一般式（２）中、Ｒは、直鎖又は分岐の炭素原子数５〜１５のアルキル基を示す。］
【請求項２】
前記一般式（１）で表されるポリアミンが、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミンである、請求項１に記載のバイオフィルム分解剤。
【請求項３】
前記一般式（２）で表されるカルボン酸が、シス−２−ドデセン酸及びシス−１１−メチルドデセン酸である、請求項１又は２に記載のバイオフィルム分解剤。
【請求項４】
膜洗浄剤である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバイオフィルム分解剤。
【請求項５】
Ｄ−アミノ酸及びその塩、下記一般式（１）で表されるポリアミン及びその塩、ニトロプルシドナトリウム、下記一般式（２）で表されるカルボン酸及びその塩、並びに２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロン及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物をバイオフィルムに接触させる工程を備える、バイオフィルムの分解方法。
【化３】
2015155534.tif 000020
［一般式（１）中、ｎ及びｍは、それぞれ独立に、１〜５の整数を示す。］
【化４】
2015155534.tif 000021
［一般式（２）中、Ｒは、直鎖又は分岐の炭素原子数５〜１５のアルキル基を示す。］
【請求項６】
前記一般式（１）で表されるポリアミンが、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミンである、請求項５に記載のバイオフィルムの分解方法。
【請求項７】
前記一般式（２）で表されるカルボン酸が、シス−２−ドデセン酸及びシス−１１−メチルドデセン酸である、請求項５又は６に記載のバイオフィルムの分解方法。
【請求項８】
前記バイオフィルムが、膜表面に付着したものである、請求項５〜７のいずれか一項に記載のバイオフィルムの分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオフィルム分解剤及びバイオフィルムの分解方法に関する。本発明はまた、膜洗浄剤及び膜洗浄方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理用の分離膜として、逆浸透膜（ＲＯ膜、ＮＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）及び精密ろ過膜（ＭＦ膜）等が広く利用されている。例えば、ＲＯ膜は、海水淡水化及び純水製造等に利用され、ＮＦ膜は、硬水の軟水化、及びトリハロメタンの除去等に利用され、ＵＦ膜及びＭＦ膜は、上水又は工業用水の製造、及び排水処理等に利用されている。
【０００３】
ところで、水処理用の分離膜は、使用を続けると膜面に汚れ（例えば、糖及びタンパク質等の有機物、粒子、微生物並びにバイオフィルム等）が堆積し、ろ過性能が低下する問題が生じる。膜面の汚れの除去には、例えば、次亜塩素酸ソーダ、クエン酸等を利用した薬品洗浄、高圧水によるフラッシング洗浄、及び曝気洗浄等の物理的洗浄が行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、膜ろ過装置のろ過水側に洗浄化学成分を含む洗浄水を導入し、この洗浄水を前記膜の少なくともケーキ層に接する膜面まで浸透させる浸透ステップ、この洗浄水を前記膜に浸透させた状態を所定時間保持する保持ステップ、および前記保持ステップ終了後、洗浄化学成分を含まない洗浄水で逆圧洗浄を行うステップを少なくとも含むことを特徴とする膜ろ過装置の逆洗方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−０５２３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バイオフィルムは、微生物により形成される立体的な構造を有する構造体である。バイオフィルムは、ろ過膜のほか、熱交換器、金属配管、食品製造ライン、シンク、風呂場等、微生物が存在すれば、あらゆるところで形成され得る。特に、水処理用の分離膜（ろ過膜）にバイオフィルムが形成されると、分離膜の目詰まりを生じ透過水量の低下を招きかねない。したがって、バイオフィルムの形成を抑制する、又は形成されたバイオフィルムを分解する手段に対する要求が存在する。
【０００７】
水処理用の分離膜では、従来薬品洗浄及び物理的洗浄が行われている。従来の薬品洗浄では、例えば、塩素系薬品は、膜を損傷させるおそれがあり、また有害物質であるため望ましいとは言えず、酸及びアルカリ系薬品は、特定の汚れにしか効果がなく、洗浄能力が弱いという問題がある。一方、物理的洗浄では、例えば、高圧水によるフラッシング洗浄では装置が大がかりとなること、曝気洗浄では付着力の弱い汚れしか除去できないこと等の問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、バイオフィルム分解剤及びバイオフィルムの分解方法を提供することを目的とする。本発明はまた、膜の損傷のおそれがなく、効率よく膜を洗浄することのできる膜洗浄剤を提供することを目的とする。本発明はまた、膜の損傷のおそれがなく、効率よく膜を洗浄することのできる膜洗浄方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、Ｄ−アミノ酸及びその塩、下記一般式（１）で表されるポリアミン及びその塩、ニトロプルシドナトリウム、下記一般式（２）で表されるカルボン酸及びその塩、並びに２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロン及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を有効成分として含むバイオフィルム分解剤を提供する。
【化１】
2015155534.tif 000002
［一般式（１）中、ｎ及びｍは、それぞれ独立に、１〜５の整数を示す。］
【化２】
2015155534.tif 000003
［一般式（２）中、Ｒは、直鎖又は分岐の炭素原子数５〜１５のアルキル基を示す。］
【００１０】
本発明者らは、上記各化合物がバイオフィルムを分解する属性を有することを見出した。したがって、上記化合物の少なくとも１種を有効成分として含む本発明のバイオフィルム分解剤は、バイオフィルムの分解が可能である。
【００１１】
本発明は、Ｄ−アミノ酸及びその塩、下記一般式（１）で表されるポリアミン及びその塩、ニトロプルシドナトリウム、下記一般式（２）で表されるカルボン酸及びその塩、並びに２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロン及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物をバイオフィルムに接触させる工程を備えるバイオフィルムの分解方法ということもできる。
【化３】
2015155534.tif 000004
［一般式（１）中、ｎ及びｍは、それぞれ独立に、１〜５の整数を示す。］
【化４】
2015155534.tif 000005
［一般式（２）中、Ｒは、直鎖又は分岐の炭素原子数５〜１５のアルキル基を示す。］
【００１２】
上記一般式（１）で表されるポリアミンは、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミンであることが好ましい。これにより、バイオフィルムの分解効率がより向上する。
【００１３】
上記一般式（２）で表されるカルボン酸は、シス−２−ドデセン酸及びシス−１１−メチルドデセン酸であることが好ましい。これにより、バイオフィルムの分解効率がより向上する。
【００１４】
上記バイオフィルム分解剤は、膜洗浄剤であることが好ましい。すなわち、本発明はまた、Ｄ−アミノ酸及びその塩、下記一般式（１）で表されるポリアミン及びその塩、ニトロプルシドナトリウム、下記一般式（２）で表されるカルボン酸及びその塩、並びに２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロン及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を有効成分として含む膜洗浄剤を提供する。
【化５】
2015155534.tif 000006
［一般式（１）中、ｎ及びｍは、それぞれ独立に、１〜５の整数を示す。］
【化６】
2015155534.tif 000007
［一般式（２）中、Ｒは、直鎖又は分岐の炭素原子数５〜１５のアルキル基を示す。］
【００１５】
本発明の膜洗浄剤は、有効成分として上記化合物の少なくとも１種を含んでいるため、膜の損傷のおそれがなく、効率よく膜を洗浄することができる。また、本発明の膜洗浄剤は洗浄効果が高いため、洗浄後の膜の透過水量の回復効果に関して、他の薬品洗浄と同等の効果が得られる。
【００１６】
上記バイオフィルムの分解方法は、上記バイオフィルムが膜表面に付着したものであってもよい。すなわち、本発明はまた、Ｄ−アミノ酸及びその塩、下記一般式（１）で表されるポリアミン及びその塩、ニトロプルシドナトリウム、下記一般式（２）で表されるカルボン酸及びその塩、並びに２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロン及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を膜表面に付着した物質に接触させる工程を備える膜洗浄方法を提供する。
【化７】
2015155534.tif 000008
［一般式（１）中、ｎ及びｍは、それぞれ独立に、１〜５の整数を示す。］
【化８】
2015155534.tif 000009
［一般式（２）中、Ｒは、直鎖又は分岐の炭素原子数５〜１５のアルキル基を示す。］
【００１７】
本発明の膜洗浄方法は、上記化合物の少なくとも１種を膜表面に付着した物質に接触させる工程を備えているため、膜の損傷のおそれがなく、効率よく膜を洗浄することができる。
【００１８】
上記一般式（１）で表されるポリアミンは、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミンであることが好ましい。これにより、膜の洗浄効率がより向上する。
【００１９】
上記一般式（２）で表されるカルボン酸は、シス−２−ドデセン酸及びシス−１１−メチルドデセン酸であることが好ましい。これにより、膜の洗浄効率がより向上する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、バイオフィルム分解剤及びバイオフィルムの分解方法の提供が可能となる。また本発明により、膜の損傷のおそれがなく、効率よく膜を洗浄することのできる膜洗浄剤及び膜洗浄方法の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ＭＢＲ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｂｉｏ  Ｒｅａｃｔｏｒ）の構造を説明する概略図である。
【図２】実施例１における洗浄後のＲＯ膜表面の蛍光顕微鏡画像である。
【図３】（Ａ）実施例２−１における洗浄後のＲＯ膜表面のバイオマスを測定した結果を示すグラフである。（Ｂ）実施例２−２における洗浄後のＲＯ膜表面のバイオマスを測定した結果を示すグラフである。
【図４】実施例３における洗浄後のＲＯ膜表面の蛍光顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
本実施形態に係るバイオフィルム分解剤は、Ｄ−アミノ酸及びその塩、下記一般式（１）で表されるポリアミン及びその塩、ニトロプルシドナトリウム、下記一般式（２）で表されるカルボン酸及びその塩、並びに２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロン及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を有効成分として含む。
【化９】
2015155534.tif 000010
［一般式（１）中、ｎ及びｍは、それぞれ独立に、１〜５の整数を示す。］
【化１０】
2015155534.tif 000011
［一般式（２）中、Ｒは、直鎖又は分岐の炭素原子数５〜１５のアルキル基を示す。］
【００２４】
（Ｄ−アミノ酸）
Ｄ−アミノ酸は、アミノ酸のＤ型の光学異性体であり、例えば、Ｄ−アラニン、Ｄ−アルギニン、Ｄ−アスパラギン、Ｄ−アスパラギン酸、Ｄ−システイン、Ｄ−グルタミン、Ｄ−グルタミン酸、Ｄ−ヒスチジン、Ｄ−イソロイシン、Ｄ−ロイシン、Ｄ−リシン、Ｄ−メチオニン、Ｄ−フェニルアラニン、Ｄ−プロリン、Ｄ−セリン、Ｄ−トレオニン、Ｄ−トリプトファン、Ｄ−チロシン及びＤ−バリンが挙げられる。
【００２５】
Ｄ−アミノ酸の塩としては、例えば、カリウム塩及びナトリウム塩等のアルカリ金属塩、マグネシウム塩及びカルシウム塩等のアルカリ土類金属塩、アルミニウム塩等の金属塩、アンモニア塩及び有機アミンとの塩等の塩基類との塩、塩酸塩、リン酸塩、硫酸塩及び硝酸塩等の酸との付加塩、並びにこれらの組み合わせを挙げることができる。
【００２６】
Ｄ−アミノ酸は、例えば、微生物を用いたアミノ酸発酵、不斉合成及び光学分割等の化学合成等、常法に従い入手することができる。また、Ｄ−アミノ酸として、市販されているものを購入してもよい。
【００２７】
（一般式（１）で表されるポリアミン）
上記一般式（１）で表されるポリアミンとしては、膜の洗浄効率が優れることから、ｎ及びｍが、それぞれ独立に、３又は４である化合物が好ましく、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミン（ノルスペルミジン）及びＮ−（３−アミノプロピル）−１，４−ジアミノブタン（スペルミジン）であることがより好ましく、ノルスペルミジンであることが更に好ましい。
【００２８】
上記一般式（１）で表されるポリアミンの塩としては、例えば、塩酸塩、リン酸塩、硫酸塩及び硝酸塩等の酸との付加塩、並びにこれらの組み合わせを挙げることができる。
【００２９】
上記一般式（１）で表されるポリアミンは、例えば、生物からの抽出、化学合成等、常法に従い入手することもできるし、市販されているものを購入してもよい。
【００３０】
（ニトロプルシドナトリウム）
ニトロプルシドナトリウム（ＳＮＰ）は、下記式（３）で表される化合物である。
【化１１】
2015155534.tif 000012
【００３１】
ニトロプルシドナトリウムは、例えば、常法に従い、フェロシアン化カリウムと硝酸との反応によって得た液を炭酸ナトリウムで中和して得ることもできるし、市販されているものを購入してもよい。
【００３２】
（一般式（２）で表されるカルボン酸）
上記一般式（２）で表されるカルボン酸としては、膜の洗浄効率が優れることから、Ｒが、直鎖又は分岐の炭素原子数８〜１２のアルキル基である化合物が好ましく、シス−２−ドデセン酸及びシス−１１−メチルドデセン酸であることがより好ましい。
【００３３】
シス−２−ドデセン酸は、Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ  ｄｉｆｆｕｓｉｂｌｅ  ｓｉｇｎａｌ  ｆａｃｔｏｒ（ＢＤＳＦ）とも呼ばれる、下記式（４）で表される化合物である。
【化１２】
2015155534.tif 000013
【００３４】
シス−１１−メチルドデセン酸は、Ｄｉｆｆｕｓｉｂｌｅ  ｓｉｇｎａｌ  ｆａｃｔｏｒ（ＤＳＦ）とも呼ばれる、下記式（５）で表される化合物である。
【化１３】
2015155534.tif 000014
【００３５】
上記一般式（２）で表されるカルボン酸の塩としては、例えば、カリウム塩及びナトリウム塩等のアルカリ金属塩、マグネシウム塩及びカルシウム塩等のアルカリ土類金属塩、アルミニウム塩等の金属塩、アンモニア塩及び有機アミンとの塩等の塩基類との塩、並びにこれらの組み合わせを挙げることができる。
【００３６】
上記一般式（２）で表されるカルボン酸は、例えば、生物からの抽出、化学合成等、常法に従い入手することもできるし、市販されているものを購入してもよい。
【００３７】
（２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロン）
２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロンは、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ−Ｑｕｉｎｏｌｏｎｅ−Ｓｉｇｎａｌ（ＰＱＳ）とも呼ばれる、下記式（６）で表される化合物である。２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロンの塩としては、例えば、塩酸塩、リン酸塩、硫酸塩及び硝酸塩等の酸との付加塩、並びにこれらの組み合わせを挙げることができる。
【化１４】
2015155534.tif 000015
【００３８】
２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロンは、例えば、生物からの抽出、化学合成等、常法に従い入手することもできるし、市販されているものを購入してもよい。
【００３９】
本実施形態に係るバイオフィルム分解剤は、上述した化合物を１種単独で、又は２種以上を組み合わせて含んでいてもよい。
【００４０】
本実施形態に係るバイオフィルム分解剤は、上述した化合物のみからなっていてもよく、上述した化合物以外の成分を含んでいてもよい。上述した化合物以外の成分としては、例えば、水、アルコール等の担体、界面活性剤、キレート剤、リポソーム、ＤＭＳＯ及びｐＨ調整剤を挙げることができる。
【００４１】
本実施形態に係るバイオフィルム分解剤は、固体（例えば、粉末、顆粒、錠剤）、液体（例えば、水溶液、懸濁液）、ペースト等のいずれの形状であってもよい。
【００４２】
本実施形態に係るバイオフィルム分解剤を適用する対象となるバイオフィルムは、例えば、バチルス属細菌等の微生物により形成されるバイオフィルムであってよい。適用対象となるバイオフィルムは、微生物１種類のみにより形成されるバイオフィルムであってもよく、微生物２種類以上を含む複合菌により形成されるバイオフィルムであってもよい。本実施形態に係るバイオフィルム分解剤は、複合菌により形成されるバイオフィルムも分解することができるため、適用対象となるバイオフィルムは、複合菌により形成されるバイオフィルムであることが好ましい。複合菌により形成されるバイオフィルムとしては、例えば、バチルス属細菌とシュードモナス属細菌とを含む複合菌（バチルス属細菌とビブリオ属細菌とを含む複合菌）により形成されるバイオフィルムが挙げられる。
【００４３】
本実施形態に係るバイオフィルム分解剤を適用する対象となるバイオフィルムは、例えば、ろ過膜、熱交換器、金属配管、食品製造ライン、シンク、風呂場に形成されたバイオフィルムが挙げられる。本実施形態に係るバイオフィルム分解剤は膜洗浄効果に優れるため、これらの中でも、ろ過膜に形成されたバイオフィルムが好ましい。
【００４４】
本実施形態に係るバイオフィルムの分解方法は、Ｄ−アミノ酸及びその塩、上記一般式（１）で表されるポリアミン及びその塩、ニトロプルシドナトリウム、上記一般式（２）で表されるカルボン酸及びその塩、並びに２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロン及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物をバイオフィルムに接触させる工程を含む。また、一実施形態に係るバイオフィルムの分解方法は、上述したバイオフィルム分解剤をバイオフィルムに接触させる工程を含むものであってよい。
【００４５】
上記化合物をバイオフィルムに接触させる方法は任意である。接触時間は、例えば、１〜２４時間の範囲で適宜設定することができる。
【００４６】
本実施形態に係るバイオフィルム分解剤は、膜洗浄効果に優れることから、膜洗浄剤であることが好ましい。すなわち、本実施形態に係る膜洗浄剤は、Ｄ−アミノ酸及びその塩、下記一般式（１）で表されるポリアミン及びその塩、ニトロプルシドナトリウム、下記一般式（２）で表されるカルボン酸及びその塩、並びに２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロン及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を有効成分として含む。
【化１５】
2015155534.tif 000016
［一般式（１）中、ｎ及びｍは、それぞれ独立に、１〜５の整数を示す。］
【化１６】
2015155534.tif 000017
［一般式（２）中、Ｒは、直鎖又は分岐の炭素原子数５〜１５のアルキル基を示す。］
【００４７】
本実施形態に係る膜洗浄剤の有効成分である上記各化合物の具体的な態様等は、バイオフィルム分解剤について説明した態様等と同じである。本実施形態に係る膜洗浄剤は、上述した化合物を１種単独で、又は２種以上を組み合わせて含んでいてもよい。
【００４８】
本実施形態に係る膜洗浄剤は、上述した化合物のみからなっていてもよく、上述した化合物以外の成分を含んでいてもよい。上述した化合物以外の成分としては、例えば、水、アルコール等の担体、界面活性剤、キレート剤、リポソーム、ＤＭＳＯ及びｐＨ調整剤を挙げることができる。
【００４９】
本実施形態に係る膜洗浄剤は、固体（例えば、粉末、顆粒、錠剤）、液体（例えば、水溶液、懸濁液）、ペースト等のいずれの形状であってもよい。
【００５０】
洗浄される膜は、膜処理プロセスの分離膜として利用されるものであれば特に限定されない。膜処理プロセスとしては、例えば、海水淡水化、純水製造、硬水の軟水化、トリハロメタンの除去、上水又は工業用水の製造、膜分離活性汚泥（ＭＢＲ）法を含めた排水処理を挙げることができる。
【００５１】
膜としては、例えば、ＲＯ膜、ＮＦ膜、ＵＦ膜及びＭＦ膜を挙げることができる。
【００５２】
膜の素材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン及びセラミック等並びにこれらの組み合わせが挙げられる。
【００５３】
膜の形態としては、平膜、中空糸膜、管状膜（チューブラー膜）、スパイラル膜等が挙げられる。
【００５４】
洗浄対象としては、膜表面に付着した物質であれば特に制限はない。このような物質として、例えば、塩類、糖及びタンパク質等の有機物、鉱物等の微粒子、細菌（生菌、死菌）及びウイルス等の微生物並びにバイオフィルム等を挙げることができる。本実施形態に係る膜洗浄剤は、糖及びタンパク質等の有機物、微生物並びにバイオフィルムの洗浄効率に優れているため、糖及びタンパク質等の有機物洗浄用、微生物洗浄用、又はバイオフィルム洗浄用として好適に用いることができる。
【００５５】
本実施形態に係る膜洗浄方法は、Ｄ−アミノ酸及びその塩、上記一般式（１）で表されるポリアミン及びその塩、ニトロプルシドナトリウム、上記一般式（２）で表されるカルボン酸及びその塩、並びに２−ヘプチル−３−ヒドロキシ−４−キノロン及びその塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を膜表面に付着した物質に接触させる工程を含む。一実施形態に係る膜洗浄方法は、上述した膜洗浄剤を膜表面に付着した物質に接触させる工程を含むものであってよい。
【００５６】
本実施形態に係る膜洗浄剤及び膜洗浄方法の使用方法について、膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ法）を例にとり具体的に説明する。なお、以下に記載する方法はＭＢＲ法に限定されるものではなく、他の水処理方法においても同様に適用できる。
【００５７】
ＭＢＲとは、従来の排水処理で一般的に使われている標準活性汚泥法と、膜処理技術を組み合わせたものである。
【００５８】
ＭＢＲには、槽外型及び浸漬型が存在する。図１ａは槽外型ＭＢＲの概略図である。槽外型ＭＢＲ１００では、汚泥を含む生物反応槽１１０の外に膜１２０が設置される。ラインＬ１１０を通して汚泥が膜１２０に供給される。膜１２０において、汚泥と処理水が分離される。処理水はラインＬ１２０を通して取り出され、汚泥はラインＬ１３０を通して生物反応槽１１０に返送される。
【００５９】
浸漬型ＭＢＲとは、汚泥を含む生物反応槽に膜を浸漬して、汚泥と処理水を分離する方式である。浸漬型には、さらに一体型と槽別置型が存在する。図１ｂは浸漬型ＭＢＲ（一体型）２００の概略図である。浸漬型ＭＢＲ（一体型）２００では、汚泥を含む生物反応槽２１０内に膜２２０が設置される。膜２２０において、汚泥と処理水が分離され、処理水はラインＬ２２０を通して取り出される。
【００６０】
浸漬型ＭＢＲ（槽別置型）とは、汚泥を含む生物反応槽と膜を設置する膜分離槽とが分離した方式である。図１ｃは浸漬型ＭＢＲ（槽別置型）３００の概略図である。浸漬型ＭＢＲ（槽別置型）３００では、汚泥を含む生物反応槽３１０と、膜３２０が設置された膜分離槽３３０とが分離している。生物反応槽３１０からラインＬ３１０を通して汚泥が膜分離槽３３０に供給される。膜３２０において、汚泥と処理水が分離される。処理水はラインＬ３２０を通して取り出され、汚泥はラインＬ３３０を通して生物反応槽３１０に返送される。
【００６１】
一実施形態では、膜洗浄剤を被処理水に供給することによって、膜洗浄剤を膜表面に付着した物質に接触させることができる。この方法によれば、水処理を行いながら膜を洗浄することができるため、膜の寿命が延び水処理の効率が向上する。また、除去されずに洗浄後の膜表面に残った汚泥中に膜洗浄剤が蓄積することから、新たなバイオフィルムの形成を防止する予防効果も得られる。膜の目詰まり防止のために、膜を曝気すること等の物理的洗浄と組み合わせてもよい。
【００６２】
膜洗浄剤の供給は、膜により近いところで行うことが好ましい。槽外型ＭＢＲ１００では、例えば、ラインＬ１１０に別のライン（図示せず）を介して膜洗浄剤を供給してもよい。浸漬型ＭＢＲ（一体型）２００では、例えば、生物反応槽２１０に別のライン（図示せず）を介して膜洗浄剤を供給してもよい。浸漬型ＭＢＲ（槽別置型）３００では、例えば、ラインＬ３１０に別のライン（図示せず）を介して膜洗浄剤を供給してもよいし、膜分離槽３３０に別のライン（図示せず）を介して膜洗浄剤を供給してもよい。
【００６３】
また、膜洗浄剤には、新たなバイオフィルムの形成を防止する予防効果もあるため、例えば、膜洗浄後に上述した態様で膜洗浄剤を供給して、バイオフィルムの形成を防止してもよい。この場合、膜洗浄方法は、本実施形態に係る方法によってもよいし、従来行われている薬品洗浄又は物理的洗浄による方法によってもよい。
【００６４】
他の実施形態では、ＭＢＲから膜を取り出した後、膜洗浄剤を膜表面に付着した物質に接触させてもよい。例えば、膜洗浄剤を含む洗浄液の入った洗浄槽にＭＢＲから取り出した膜を浸漬することができる。
【００６５】
洗浄液は、例えば、上述した有効成分を溶解させた水溶液であってよい。洗浄液中の有効成分の含有量は、有効成分の種類、汚れの種類及び程度、膜の材質及び形態等に応じて設定すればよい。
【００６６】
洗浄液の温度は、例えば、１〜９９℃であればよく、膜の洗浄効率を向上させるという観点から、１５〜４０℃であることが好ましい。洗浄液に膜を浸漬する時間は、例えば、２〜４８時間であればよく、膜の洗浄効率を向上させるという観点から、６〜８時間であることが好ましい。
【００６７】
洗浄液に膜を浸漬させる前、及び浸漬させた後の少なくとも一方で、膜を水等で洗浄する工程を更に設けてもよい。
【実施例】
【００６８】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６９】
〔実施例１〕
表面にバイオフィルムが形成されたＲＯ膜（日東電工社製）を１ｃｍ×１ｃｍ（１ｃｍ２）に切断した。なお、バイオフィルムは、バチルス属細菌とシュードモナス属細菌との複合菌により形成されたものである。これをＰＢＳに入れ、３０秒間ボルテックスした。その後、ＲＯ膜を洗浄液に浸漬し、３７℃で６時間静置した。静置後、ＲＯ膜をＰＢＳに入れ、１分間ボルテックスした。ＲＯ膜を取り出し、ＳＹＴＯ９（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社製）で染色し、蛍光顕微鏡で観察した。蛍光顕微鏡像を撮影した結果を図２に示す。
【００７０】
図２中、（Ａ）は洗浄液としてＰＢＳのみを用いた場合の結果を示す（対照）。（Ｂ）は洗浄液として５ｍＭ  ノルスペルミジン（Ｓｉｇｍａ社製）を含むＰＢＳを用いた場合の結果を示す。（Ｃ）は洗浄液として１２．５ｍＭ  Ｄ−ロイシン（和光純薬社製）を含むＰＢＳを用いた場合の結果を示す。（Ｄ）は洗浄液として１ｍＭ  ノルスペルミジン及び０．２５ｍＭ  Ｄ−ロイシンを含むＰＢＳを用いた場合の結果を示す。（Ｅ）は洗浄液として５０μＭ  ＳＮＰ（Ｓｉｇｍａ社製）を含むＰＢＳを用いた場合の結果を示す。図２中、色が濃くなっている領域は、ＳＹＴＯ９染色で緑色蛍光が観察された領域（すなわち、微生物が残留している領域）に該当する。
【００７１】
図２に示した結果より、ノルスペルミジン、ＳＮＰ又はＤ−ロイシンを含む洗浄液を用いることにより、ＲＯ膜表面の汚れ（バイオフィルム）が効率よく洗浄されていることがわかる。
【００７２】
〔実施例２−１〕
表面にバイオフィルムが形成されたＲＯ膜１（日東電工社製）を１ｃｍ×１ｃｍ（１ｃｍ２）に切断した。なお、バイオフィルムは、バチルス属細菌とシュードモナス属細菌との複合菌により形成されたものである。これをＰＢＳに入れ、３０秒間ボルテックスした。その後、ＲＯ膜１を洗浄液に浸漬し、３７℃で６時間静置した。静置後、ＲＯ膜１をＰＢＳに入れ、１分間ボルテックスした。ＲＯ膜１を取り出し、ＳＹＴＯ９（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社製）で染色し、蛍光顕微鏡で観察した。得られた蛍光強度をバイオマス（μｍ３）に換算し、膜面積（μｍ２）あたりのバイオマス量（μｍ３／μｍ２）を算出した。
【００７３】
洗浄液として、ＰＢＳのみ（対照）、５０μＭ  ＰＱＳ（ナード社製）を含むＰＢＳ、１００μＭ  ＤＳＦ（Ｓｉｇｍａ社製）を含むＰＢＳ、又は１００μＭ  ＢＤＳＦ（Ｓｉｇｍａ社製）を含むＰＢＳを用いた。結果を図３（Ａ）に示す。
【００７４】
〔実施例２−２〕
ＲＯ膜１に代えてＲＯ膜２（日東電工社製）を用いたこと以外は実施例２−１と同様にして、バイオマス量を算出した。結果を図３（Ｂ）に示す。
【００７５】
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示した結果より、ＰＱＳ、ＤＳＦ又はＢＤＳＦを含む洗浄液を用いることにより、ＲＯ膜表面の汚れ（バイオフィルム）が効率よく洗浄されていることがわかる。また、ＲＯ膜の種類を代えた場合であってもＲＯ膜表面の汚れが効率よく洗浄されていることがわかる。
【００７６】
〔実施例３〕
表面にバイオフィルムが形成されたＲＯ膜（日東電工社製）を１ｃｍ×１ｃｍ（１ｃｍ２）に切断した。なお、バイオフィルムは、バチルス属細菌とシュードモナス属細菌との複合菌により形成されたものである。これをＰＢＳに入れ、３０秒間ボルテックスした。その後、ＲＯ膜を洗浄液に浸漬し、３７℃で６時間静置した。静置後、ＲＯ膜をＰＢＳに入れ、１分間ボルテックスした。ＲＯ膜を取り出し、ＳＹＴＯ９（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社製）で染色し、蛍光顕微鏡で観察した。蛍光顕微鏡像を撮影した結果を図４に示す。
【００７７】
図４中、（Ａ）は洗浄液として超純水のみを用いた場合の結果を示す（対照）。（Ｂ）は洗浄液として１６ｍＭ  Ｄ−ロイシン（和光純薬社製）を含む超純水を用いた場合の結果を示す。（Ｃ）は洗浄液として１ｍＭ  Ｄ−チロシン（和光純薬社製）を含む超純水を用いた場合の結果を示す。（Ｄ）は洗浄液として５ｍＭ  Ｄ−アスパラギン酸を含む超純水を用いた場合の結果を示す。図４中、色が濃くなっている領域は、ＳＹＴＯ９染色で緑色蛍光が観察された領域（すなわち、微生物が残留している領域）に該当する。
【００７８】
図４に示した結果より、Ｄ−ロイシン、Ｄ−チロシン又はＤ−アスパラギン酸を含む洗浄液を用いることにより、バイオフィルムが分解されていることがわかる。つまり、対照となる（Ａ）では、緑色蛍光が観察された領域表面が滑らかであり、バイオフィルム内に微生物が分散していることがわかる。一方、（Ｂ）〜（Ｄ）では、緑色蛍光が観察された領域の表面に凹凸があり、バイオフィルムが分解され、個々の微生物が分離されていることがわかる。これにより、（Ｂ）〜（Ｄ）の洗浄後のＲＯ膜は、未使用のＲＯ膜に匹敵する透過水量を回復していた（データ示さず）。なお、図４（Ｄ）では、微生物が単層となっていたため緑色蛍光が他より弱く、視認性を上げるために緑色蛍光を強調して表示している。
【符号の説明】
【００７９】
１００…槽外型ＭＢＲ、１１０，２１０，３１０…生物反応槽、１２０，２２０，３２０…膜、Ｌ１１０，Ｌ１２０，Ｌ１３０，Ｌ２２０，Ｌ３１０，Ｌ３２０，Ｌ３３０…ライン、２００…浸漬型ＭＢＲ（一体型）、３００…浸漬型ＭＢＲ（槽別置型）、３３０…膜分離槽。
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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