(57)【要約】  処理コストを最小限に抑えつつ、排水の活性汚泥処理におけるバチルス属細菌等の微生物の利用を最大化することができる、排水処理方法及び排水処理用の活性剤を提供する。  有機物を含む排水を処理槽に導入し、その処理槽で微生物により排水を活性汚泥処理する排水処理方法において、前記処理槽で活性汚泥処理される前記排水に、前記微生物を活性化する成分を含有する活性剤を添加し、前記活性剤は全体の５０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有する。また、その活性剤を提供する。前記微生物はバチルス属細菌を含むことが好ましい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む排水を処理槽に導入し、その処理槽で微生物により排水を活性汚泥処理する排水処理方法であって、前記処理槽で活性汚泥処理される前記排水に、前記微生物を活性化する成分を含有する活性剤を添加し、前記活性剤は全体の５０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
前記微生物は、バチルス属細菌を含む請求項１記載の排水処理方法。
【請求項３】
前記活性剤は、ケイ素化合物を含む請求項１又は２記載の排水処理方法。
【請求項４】
前記活性剤は、更に鉄化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、及びマンガン化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項３記載の排水処理方法。
【請求項５】
前記活性剤は、高炉スラグ、珪藻土、パーライト、及びセメントからなる群から選ばれる少なくとも１種を粉砕して得られたものである請求項１〜４のいずれか１つに記載の排水処理方法。
【請求項６】
前記活性剤は、該活性剤に更にケイ素化合物の可溶化剤を組み合わせて用いる請求項３〜５のいずれか１つに記載の排水処理方法。
【請求項７】
前記可溶化剤は、ケイ素及び／又はケイ素化合物の重合を抑制するカチオン系ポリマーを含む請求項６記載の排水処理方法。
【請求項８】
有機物を含む排水を処理槽に導入し、その処理槽で微生物により排水を活性汚泥処理する排水処理方法に用いる活性剤であって、前記微生物を活性化する成分を含有し、全体の５０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有することを特徴とする排水処理用の活性剤。
【請求項９】
前記微生物は、バチルス属細菌を含む請求項８記載の活性剤。
【請求項１０】
前記微生物を活性化する成分として、ケイ素化合物を含む請求項８又は９記載の活性剤。
【請求項１１】
前記微生物を活性化する成分として、更に鉄化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、及びマンガン化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項１０記載の活性剤。
【請求項１２】
高炉スラグ、珪藻土、パーライト、及びセメントからなる群から選ばれる少なくとも１種を粉砕して得られたものである請求項８〜１１のいずれか１つに記載の活性剤。
【請求項１３】
ケイ素化合物の可溶化剤と組み合わせて用いる請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の活性剤。
【請求項１４】
前記可溶化剤は、ケイ素及び／又はケイ素化合物の重合を抑制するカチオン系ポリマーを含む請求項１３記載の活性剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生活排水や産業排水など有機物を含んでいる排水を、排水基準を満たす水質までに生物分解処理するために利用される、排水処理方法及び排水処理用の活性剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水処理において、標準活性汚泥法やオキシデーションディッチ法といった生物処理は、化学的ないし物理的に浄化する方法に比べ複雑な装置を必要とせず、副産物の生成も少なく、エネルギー投入も少ないので、コスト的にも非常に有利な処理方法である。とくに標準活性汚泥法は大量の排水を短時間で処理することができ、またコントロールも比較的容易であることから、経済発展が著しい新興国においても広く普及している。【０００３】
標準活性汚泥法のシステムは、大きく分けてばっ気槽（生物処理がなされる処理槽）と沈殿槽とからなり、ばっ気槽ではブロアにより排水中に空気を吹き込むことで好気条件にし、有機物を浄化する微生物を活性化させ、排水中の有機物を除去する。沈殿槽では活性汚泥と処理水とを分離する。そして、上層の処理水は外部に取り出され、適切な後処理ののち環境中に放出される。一方、活性汚泥はばっ気槽中に必要な微生物濃度を維持するためばっ気槽に返送され、余剰分（余剰汚泥）は外部に取り出され産業廃棄物として最終処分される。余剰汚泥は、ばっ気槽中の微生物が主な構成要素であり、排水中の有機物を基質として生育した微生物の集塊である。そのため、排水中の有機物が除去されるに伴って、それに応じて汚泥発生量も増えることになる。【０００４】
このような排水処理プロセスにおいて、排水の浄化に利用される微生物は、排水処理環境中で自然に優占化あるいは活性化している。また、各種の細菌から原生動物までを食物連鎖でつなぎ、有機物を除去している。したがって、生物処理では比較的長い時間をかけて排水中の有機物を除去することとなっていた。【０００５】
そこで、排水処理環境中の微生物の中でも増殖速度が速く、有機物を分解する酵素を大量に生産するバチルス属細菌を優占化させる手法を用いて排水の処理効率を向上させることが提案され、実用化されている。即ち、バチルス属細菌は、タンパク質を分解する酵素であるプロテアーゼ、デンプンなどの炭水化物を分解する酵素であるアミラーゼ、脂肪を分解する酵素であるリパーゼなどを、他の細菌よりも大量に細胞外に分泌することが知られている。汚泥は無機物と炭水化物、タンパク質、脂質といった高分子の有機物から構成されており、バチルス属細菌がこれらをその細胞外酵素により分解、低分子化するので、処理槽内のバチルス属細菌や他の微生物への取込みが促進され、排水の処理速度が向上し、汚泥発生量も減少する。【０００６】
一般に排水処理プロセスに鉱物などミネラルを添加すると、その活性汚泥の微生物叢バランスにおいてバチルス属細菌が優占化することが知られている。これは、鉱物に含まれるケイ素化合物がバチルス属細菌の生育を促進したり、悪環境下での耐性を向上させたりするためであると考えられている（非特許文献１参照）。【０００７】
バチルス属細菌を利用した排水処理について、例えば、下記特許文献１には、処理槽内にバチルス属細菌を優占化し、維持するために、ケイ酸、ケイ酸マグネシウム、硫酸マグネシウムなどを活性剤として用いることが記載されている。【０００８】
一方、処理コストの低減のためには、そのような活性剤のコストダウンも必要であり、高価な試薬やその調合物を用いるよりも、鉱物に由来する資材などの安価な資材の利用が望まれる。例えば、下記特許文献２には、鉱物または鉱物を原料とする加工物からケイ酸イオンやマグネシウムイオンを溶出させて用いることが記載されている。また、下記特許文献３には、バチルス属細菌の活性剤として、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰などのケイ素含有物質を用いることが記載され、それらを、アルカリ性物質との併存下に熱処理し酸溶媒に溶解してなるケイ素ゾルの形態にして用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】環境バイオテクノロジー学会誌（２０１１）ｖｏｌ．１１、Ｎｏ．１・２、ｐ４７−５３
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１１３４８６号公報
【特許文献２】特開２００５−３２９３０１号公報
【特許文献３】特開２０１２−５９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、鉱物由来資材などは一般に難溶解性資材であり、それらを活性剤として処理槽に添加しても、その成分のうち微生物が利用できる量はごく微量であり、バチルス属細菌等の微生物にとって適宜適当な量が供給されているとは言い難かった。また、活性剤の過剰な添加は、汚泥発生量の増加につながるため、汚泥処分費が上昇し、結果として排水処理コストが高くなるという問題があった。【００１２】
また、特許文献３に記載されているケイ素ゾルによれば、バチルス属細菌等の増殖を促すケイ素をイオン状態で供給できるものとされているが（特許文献３の段落００３２等）、ケイ素ゾルの調製自体にコストがかさむという問題があった。また、ケイ素ゾルの調製に用いられ、ゾル中に残存したアルカリや酸が、処理槽内の微生物叢バランスに悪影響を与えるおそれもあった。【００１３】
本発明の目的は、上記課題を解決して、処理コストを最小限に抑えつつ、排水の活性汚泥処理におけるバチルス属細菌等の微生物の利用を最大化することができる、排水処理方法及び排水処理用の活性剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の排水処理方法は、有機物を含む排水を処理槽に導入し、その処理槽で微生物により排水を活性汚泥処理する排水処理方法であって、前記処理槽で活性汚泥処理される前記排水に、前記微生物を活性化する成分を含有する活性剤を添加し、前記活性剤は全体の５０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有することを特徴とする。【００１５】
本発明の排水処理方法においては、前記微生物は、バチルス属細菌を含むことが好ましい。【００１６】
また、前記活性剤は、ケイ素化合物を含むことが好ましい。【００１７】
また、前記活性剤は、更に鉄化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、及びマンガン化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。【００１８】
また、前記活性剤は、高炉スラグ、珪藻土、パーライト、及びセメントからなる群から選ばれる少なくとも１種を粉砕して得られたものであることが好ましい。【００１９】
また、前記活性剤は、該活性剤に更にケイ素化合物の可溶化剤を組み合わせて用いることが好ましい。【００２０】
また、前記可溶化剤は、ケイ素及び／又はケイ素化合物の重合を抑制するカチオン系ポリマーを含むことが好ましい。【００２１】
一方、本発明の排水処理用の活性剤は、有機物を含む排水を処理槽に導入し、その処理槽で微生物により排水を活性汚泥処理する排水処理方法に用いる活性剤であって、前記微生物を活性化する成分を含有し、全体の５０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有することを特徴とする。【００２２】
本発明の排水処理用の活性剤においては、前記微生物は、バチルス属細菌を含むことが好ましい。【００２３】
また、前記微生物を活性化する成分として、ケイ素化合物を含むことが好ましい。【００２４】
また、前記微生物を活性化する成分として、更に鉄化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、及びマンガン化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。【００２５】
また、高炉スラグ、珪藻土、パーライト、及びセメントからなる群から選ばれる少なくとも１種を粉砕して得られたものであることが好ましい。【００２６】
また、ケイ素化合物の可溶化剤と組み合わせて用いることが好ましい。【００２７】
また、前記可溶化剤は、ケイ素及び／又はケイ素化合物の重合を抑制するカチオン系ポリマーを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、処理槽で活性汚泥処理される排水に所定粒度を有する活性剤を添加するので、活性剤の成分がバチルス属細菌等の微生物に効果的に作用し、その活性化を促すことができる。よって、活性剤を無駄に投入することなく、バチルス属細菌等の微生物を優占化させて、より効率的に活性汚泥処理を行うことができる。これにより、処理コストを最小限に抑えつつ、排水の活性汚泥処理におけるバチルス属細菌等の微生物の利用を最大化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による排水処理のフロー図である。
【図２】バチルス属細菌等の微生物に由来する酵素活性を測定する手段の一例として処理槽内の排水中に含まれるタンパク質分解酵素（プロテアーゼ）の活性を測定する手順である。
【図３】バチルス属細菌等の微生物に由来する酵素活性を測定する手段の他の一例として処理槽内の排水中に含まれる炭水化物分解酵素（アミラーゼ）の活性を測定する手順である。
【図４】試験例１において高炉スラグの粉砕品Ａの粒度分布を測定した結果を示す図表である。
【図５】試験例１において高炉スラグの粉砕品Ｂの粒度分布を測定した結果を示す図表である。
【図６】試験例１において従来市販の活性剤の粒度分布を測定した結果を示す図表である。
【図７】試験例３においてバチルス菌Ａについてタンパク質分解酵素産生に与える活性剤の効果を調べた結果を示す図表である。
【図８】試験例３においてバチルス菌Ｂについてタンパク質分解酵素産生に与える活性剤の効果を調べた結果を示す図表である。
【図９】試験例４においてバチルス菌Ａについて炭水化物分解酵素産生に与える活性剤の効果を調べた結果を示す図表である。
【図１０】試験例４においてバチルス菌Ｂについて炭水化物分解酵素産生に与える活性剤の効果を調べた結果を示す図表である。
【図１１】試験例５においてバチルス菌Ａの増殖に与える鉱物成分の効果を調べた結果を示す図表である。
【図１２】試験例５においてバチルス菌Ｂの増殖に与える鉱物成分の効果を調べた結果を示す図表である。
【図１３】試験例６においてバチルス菌Ａについてタンパク質分解酵素産生に与える鉱物成分の効果を調べた結果を示す図表である。
【図１４】試験例６においてバチルス菌Ｂについてタンパク質分解酵素産生に与える鉱物成分の効果を調べた結果を示す図表である。
【図１５】試験例７においてバチルス菌Ａについて炭水化物分解酵素産生に与える鉱物成分の効果を調べた結果を示す図表である。
【図１６】試験例７においてバチルス菌Ｂについて炭水化物分解酵素産生に与える鉱物成分の効果を調べた結果を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明による排水処理の対象としては、有機物を含む排水であれば特に制限はなく、例えば家庭排水や、穀類でんぷん製造業、乳製品製造業、食肉センター、砂糖製造業、畜産食料品製造業、畜産農業、肉製品製造業、食肉ハム・ソーセージ製造業、水産練り製品製造業、水産食料品製造業、有機化学工業製造業、無機化学工業製造業などからの排水が挙げられる。
【００３１】
本発明による排水処理において、その活性汚泥処理を可能にする微生物としては、排水に含まれる有機物を浄化する能力がある微生物であればよく、特に制限はないが、例えばバチルス属細菌などが挙げられる。バチルス属細菌は、タンパク質を分解する酵素であるプロテアーゼ、デンプンなどの炭水化物を分解する酵素であるアミラーゼ、脂肪を分解する酵素であるリパーゼなどを菌体外に分泌し、排水の有機物を浄化する能力が高いので、その微生物を処理槽内で優占化させることにより、排水処理に伴う汚泥発生量を抑制しつつ、処理水の水質を向上させ、より効率的な排水の処理を行なうことができる。
【００３２】
ここで優占化とは、処理槽内で生息している生物叢においてその数が優占的であることを意味する。優占的であるかどうかは、処理槽内で生息している生物叢を１６ＳｒＤＮＡ配列の決定などでランダムに同定して、目的とする属種に属する微生物がその他の生物種に対してどのくらいの割合で存在するかを求め、知ることができる。具体的には、目的とする属種に属する微生物を処理槽内の活性汚泥１ｍＬ中に菌数およそ１×１０７個〜１×１０１０個存在するようにすることが好ましい。
【００３３】
上記微生物は、排水処理プロセス環境中で自然に存在し、あるいは優占化しているものであってもよいが、好ましくは、その系外から供給し得、処理槽内の排水中で生育し得るものを用いる。具体的には、例えば、バチルス属細菌である、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｍｅｔｈｙｌｏｔｒｏｐｈｉｃｕｓ ＣＢＭＢ２０５Ｔ (ＥＵ１９４８９７)株、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｓｕｂｓｐ. ｓｕｂｔｉｌｉｓ ＤＳＭ １０Ｔ (ＡＪ２７６３５１)株、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｓｕｂｓｐ. ｓｕｂｔｉｌｉｓＮＢＲＣ３００９株、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ｓｕｂｓｐ. ｓｕｂｔｉｌｉｓＡＴＣＣ６０５１株などを用いることができる。
【００３４】
上記微生物を排水処理プロセスの系外から供給する態様としては、例えば、上記に例示したバチルス属細菌を種菌として、投入する種汚泥に添加したり、処理槽に流入する前の排水に添加したり、処理槽に流入した後の排水に添加したりするなどが挙げられる。排水処理運転の初期の段階に上記微生物を添加することにより、処理槽内で生息している生物叢においてその数が優占的であることを確実にできる。また、上記に例示したバチルス属細菌を優占化させて排水処理を行った後に得られる余剰汚泥には、その微生物が優占化される生物叢のバランスが保たれているので、他の排水処理施設からそのような余剰汚泥を得、これを新たに処理すべき排水処理施設の立ち上げ時などに種汚泥として添加してもよい。あるいは、上記に例示したバチルス属細菌の優占化が衰えたような場合には、このような種菌や種汚泥を随時添加してもよい。なお、微生物は単独の菌種を供給するようにしてもよく、２種以上の菌種を供給するようにしてもよい。
【００３５】
以下、本発明による排水処理に使用する活性剤について説明する。
【００３６】
活性剤としては、活性汚泥処理を可能にする上記微生物を活性化する成分を含有するものであればよいが、特にケイ素化合物を含むものであることが好ましい。これによれば、そのケイ素成分が、バチルス属細菌等の微生物の生育を促進したり、悪環境下での耐性を向上させたりして、処理槽内で優占化させることができる。よって、排水処理に伴う汚泥発生量を抑制しつつ、処理水の水質を向上させ、より効率的な排水の処理を行なうことができる。
【００３７】
活性剤としては、更に鉄化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、及びマンガン化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含むものであることが好ましい。これによれば、後述の試験例に示すように、その鉄成分、マグネシウム成分、カルシウム成分、及び／又はマンガン成分が、バチルス属細菌の増殖やバチルス属細菌からのタンパク質酵素や炭水化物分解酵素の分泌を促進し、より効率的な排水の処理を行なうことができる。
【００３８】
活性剤としては、上記成分を含有する試薬やその調合物などで構成してもよいが、処理コストの低減のためには、鉱物に由来する資材や工業副産物などを用いることが好ましい。例えば、高炉スラグ、珪藻土、パーライト、セメント等が挙げられる。
【００３９】
高炉スラグは、鉄鋼製造の高温炉工程における副産物であり、鉄鉱石に含まれる成分や、副原料の石灰石やコークスの成分を含み、従来、セメント用、コンクリート用、アスファルト用、地盤改良用、肥料用などの用途に利用されている。高炉スラグは、後述の試験例に示すように、少なくともケイ素成分、鉄成分、カルシウム成分、マグネシウム成分、アルミニウム成分、マンガン成分を含有している。
【００４０】
珪藻土は、珪藻の殻の化石堆積物である。従来、壁材用、タイル材用、耐火レンガ用、濾過材用、脱臭用などの用途に利用されている。珪藻土は、後述の試験例に示すように、少なくともケイ素成分、鉄成分、カルシウム成分、マグネシウム成分、アルミニウム成分、マンガン成分を含有している。
【００４１】
パーライトは、真珠岩、黒曜石、松脂岩などのガラス質を含む火山岩石の焼成発泡体である。従来、土壌改良用、断熱材用、濾過材用、肥料用などの用途に利用されている。パーライトは、後述の試験例に示すように、少なくともケイ素成分、鉄成分、カルシウム成分、マグネシウム成分、アルミニウム成分、マンガン成分を含有している。
【００４２】
セメントは、従来、コンクリートやモルタルの材料として用いられており、石灰石、粘土、珪石、鉄等の原料を混ぜて焼成してなるクリンカを含む。セメントは、後述の試験例に示すように、少なくともケイ素成分、鉄成分、カルシウム成分、マグネシウム成分、アルミニウム成分を含有している。
【００４３】
鉱物由来資材などは一般に難溶解性資材であり、それらを活性剤として処理槽に添加しても、その成分のうち微生物が利用できる量はごく微量であり、バチルス属細菌等の微生物にとって適宜適当な量が供給されているとは言い難かった。
【００４４】
よって、本発明においては、上記活性剤として、全体の５０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有するものを用いる。全体の７０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有するものを用いることがより好ましく、全体の９０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有するものを用いることが更により好ましい。そのような粒度にすることにより、活性剤の成分がバチルス属細菌等の微生物に効果的に作用し、その活性化を促すことができる。所定粒度を有する活性剤は、例えば、ジェットミルのような気流式粉砕機やパワーミルのような衝撃式粉砕機による粉砕などにより調製することができる。粉砕後には、必要に応じて篩にかけて、所望の粒度のものを選別してもよい。粒度分布の測定は、レーザー回折・散乱法により、粒子にレーザー光を照射しときの散乱光の散乱パターンにより粒子径を見積もる方式などにより測定することができる。例えばレーザー回折・散乱式粒度分布測定装置（「マイクロトラックＭＴ３０００」、日機装株式会社）などによって測定することができる。
【００４５】
本発明において、上記所定粒度を有する活性剤による作用効果は、個々の粒子（主として１０μｍ未満の粒径の粒子：全体の５０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有し、好ましくは全体の７０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有し、より好ましくは全体の９０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有する）が処理槽内でよく分散し活性汚泥中の微生物に接触するように用いられることにより発揮させることができる。よって、上記所定粒度を有する活性剤は、そのような使用の形態を妨げない限り、適宜、液体に分散したり、顆粒化したり、錠剤化したりしてもよく、粉体以外の形態として提供されてもよい。
【００４６】
上記所定粒度を有する活性剤は、他の活性化有効物質と併用してもよい。これによれば、鉱物に由来する資材などを用いた場合に、活性化のために必要な成分として不足しているものを補うことができる。例えば、ケイ素化合物としては二酸化ケイ素、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム等が挙げられる。鉄化合物としては塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、硝酸第一鉄、硝酸第二鉄等が挙げられる。マグネシウム化合物としては塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、硝酸マグネシウム等が挙げられる。カルシウム化合物としては塩化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、硝酸カルシウム等が挙げられる。マンガン化合物としては塩化マンガン、硫酸マンガン、硝酸マンガン等が挙げられる。
【００４７】
上記所定粒度を有する活性剤は、ケイ素化合物の可溶化剤を併用してもよい。これによれば、活性剤のケイ素成分がバチルス属細菌等の微生物に更により効果的に作用し、その活性化を促すことができる。また、上記所定粒度を有する活性剤に対しては、ケイ素化合物の可溶化剤による可溶化の効果も顕著である。
【００４８】
以下には、ケイ素化合物の可溶化剤について説明する。
【００４９】
（１）ケイ素化合物
鉱物などに含まれるケイ素化合物の形態は、ケイ酸やケイ酸塩が知られている。ケイ酸は化学式〔ＳｉＯｘ（ＯＨ）４−２Ｘ〕ｎで表されるケイ素、酸素、水素の化合物の総称であり、自然界に確認されているものは、オルトケイ酸（Ｈ４ＳｉＯ４）、メタケイ酸（Ｈ２ＳｉＯ３）、メタ二ケイ酸（Ｈ２Ｓｉ２Ｏ５）などがある。ケイ酸塩は、１個または数個のケイ素原子を中心とし、電気陰性な配位子がこれを取り込んだ構造を持つアニオンを含む化合物で、シリケートとも呼ばれている。自然界の鉱物はケイ酸塩鉱物として大量に存在する。バチルス菌等の微生物を優占化した排水処理プロセスにおいてケイ素の供給源としてはこのケイ酸塩鉱物を添加することが安価で簡便である。しかし、ケイ素の構造が重合した形で存在しているため不溶性である。
【００５０】
即ち、カンラン石や柘榴石などはネソケイ酸塩鉱物といわれ、〔ＳｉＯ４〕４−の四面体単体構造を持つ。ベスブ石や緑簾石などはソロケイ酸塩鉱物といわれ、〔Ｓｉ２Ｏ７〕６−の四面体２量体構造を持つ。緑柱石や電気石などはサイクロケイ酸塩鉱物といわれ、〔ＳｉｎＯ３ｎ〕２ｎ−の環状構造を持つ。輝石などはイソケイ酸塩鉱物といわれ、〔ＳｉｎＯ３ｎ〕２ｎ−の単鎖状構造を持つ。角閃石などはイソケイ酸塩鉱物といわれ２本鎖状構造で、〔Ｓｉ４ｎＯ１１ｎ〕６ｎ−の構造を持つ。雲母や粘土鉱物はフィロケイ酸塩鉱物といわれ、〔Ｓｉ２ｎＯ５ｎ〕２ｎ−の層状構造を持つ。石英や長石、沸石などはテクトケイ酸塩鉱物といわれ〔ＡｌｘＳｉｙＯ２（ｘ＋ｙ）〕ｘ−の３次元網目構造を持つ。
【００５１】
鉱物などに含まれるケイ素化合物は上記の構造をもつ重合体である。よって、この重合体を低分子化あるいは単量体化させることによって、水への溶解度が増し、バチルス属細菌等の微生物にケイ素化合物が効果的に作用するようになる。
【００５２】
ここでケイ素の重合は、例えば下記式（１）の反応が連続して起きることで進行する。そこでケイ素及び／又はケイ素化合物の重合を抑制するには、その反応の基点となる、ＳｉＯ−の負電荷を電気的に中和することが有効である。
【００５３】
ＳｉＯ−＋Ｓｉ（ＯＨ）４→Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ（ＯＨ）３＋ＯＨ−    ・・・（１）
【００５４】
（２）可溶化剤
可溶化剤としては、ケイ素化合物を可溶化できるものであればよく、特に制限はないが、例えばカチオン系ポリマーが挙げられる。カチオン系ポリマーの有する正電荷がＳｉＯ−の負電荷を電気的に中和して、例えば上記式（１）によるケイ素及び／又はケイ素化合物の重合を抑制することができ、これにより、ケイ素化合物を水あるいは水性溶媒中で可溶化状態に保つことができる。
【００５５】
カチオン系ポリマーとしては、１級アミン、２級アミン、３級アミン、４級アンモニウムなどの陽イオンを有するポリマーであることが好ましい。具体的には、アリルアミン塩酸塩重合体やアリルアミン塩酸塩・ジアリルアミン塩酸塩共重合体、メチルジアリルアミン塩酸塩重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体などが挙げられる。
【００５６】
本発明においては、上記所定粒度を有する活性剤を、排水ならびに活性汚泥中の微生物に有効に作用させるためには、それを含有する形態中に、上記所定粒度を有する活性剤を固形分換算で５０〜１００質量％含有することが好ましく、７０〜１００質量％含有することがより好ましく、９０〜１００質量％含有することが更により好ましい。
【００５７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について更に説明する。
【００５８】
図１には本発明による排水処理のフロー図を示す。まず有機物を含む排水が原水として最初沈殿池１に導入される。この最初沈殿池１では大まかに原水の固液分離が行なわれる。最初沈殿池１からの流出水は配管Ｌ１を通じて処理槽２に送られる。この処理槽２ではバチルス属細菌や他の微生物により排水が生物処理され、浄化される。このときに微生物が有機物を資化することに伴い増殖し、これが活性汚泥を形成する。処理槽２からの流出水は配管Ｌ２を通じて沈殿槽３に送られる。この沈殿槽３では処理槽２からの流出水に含まれる活性汚泥を沈殿させる。沈殿槽３での上澄みは処理水として系外に放流される。また沈殿槽３で沈殿した汚泥の一部は返送汚泥ポンプ７により配管Ｌ３を通じて再び処理槽２に戻され、排水処理に再利用される。一方、残りの汚泥は余剰汚泥として汚泥引抜ポンプ８により汚泥処理施設等に送られ、処理される。
【００５９】
処理槽２内の下部には散気板６が複数設けられブロア４から空気が供給されるようになっている。それぞれの散気板に通じる配管にはばっ気調整バルブ５が設けられ、そのバルブの開閉によりばっ気量を各散気板毎に調整できるようになっている。更に、処理槽２内の排水の水質を測定するための計測器１２が設置され、その測定値が演算部１４に送られるようになっている。
【００６０】
なお、この実施形態では、散気板６からのばっ気量が、原水が供給される側（図１において左側、以下、「排水供給側」という。）から、処理水が排出される側（図１において右側、以下、「排水排出側」という。）に向けて、徐々に多くなるように調整され、処理槽２内において嫌気領域と好気領域とが連続的に形成されるようになっている。更に、散気板６からのばっ気量の勾配及び／又は図示しない攪拌装置によって、処理槽２内の排水は排水供給側から、排水排出側に向けてゆっくり流れるようになっている。よって、処理槽２に導入された排水は、処理槽２内の嫌気領域においてまず嫌気条件に曝され、所定時間の後、処理槽２内の好気領域において、所定時間好気条件に曝されることとなる。これにより、嫌気性条件を好む傾向の微生物（脱窒菌、脱リン菌、脱窒性リン蓄積細菌等）の活性を利用するための処理と、好気性条件を好む傾向の微生物（硝化菌、酵母、大腸菌等）の活性を利用するための処理とを、処理槽２内で効率よく行うことができる。
【００６１】
処理槽２内での嫌気／好気条件の設定は別の態様としてもよい。例えば、所定時間は処理槽全体で嫌気条件として、その後、処理槽全体を好気条件にして、処理槽２内の排水が嫌気／好気のそれぞれの条件に所定時間曝されるようにして、嫌気性条件を好む傾向の微生物の活性と、好気性条件を好む傾向の微生物の活性とを利用した効率的な生物処理を行なうこともできる。
【００６２】
処理槽内の排水のモニタリングとしては、溶存酸素量、酸化還元電位、水素イオン濃度、汚泥濃度などの水質が指標にされている。計測器１２はそのような従来の指標でのモニタリングに使用される計測器を表す。
【００６３】
溶存酸素量は、活性汚泥中の微生物が有機物を基質として資化するときの要求酸素量の過不足を判断する指標である。したがって、計測器１２による溶存酸素量の測定値の基づき、演算部１４において処理槽水中の溶存酸素が不足と判断されれば、演算部１４からの信号によりブロア４の稼動量を増やしたり、ばっ気調整バルブ５を開放したり、あるいはその両者を行い、処理槽のばっ気量を増やす制御を行なうことができる。一方、溶存酸素が過剰と判断されれば、演算部１４からの信号によりブロア４の稼動量を減らしたり、ばっ気調整バルブ５を絞ったり、あるいはその両者を行い、処理槽のばっ気量を減らす制御を行なうことができる。なお、後者の制御の場合、ばっ気を全く止めてもよいことは勿論である。典型的には、その好気条件における溶存酸素量が２．０ｍｇ／Ｌ〜３．５ｍｇ／Ｌの範囲となるよう管理することが好ましい。
【００６４】
酸化還元電位や水素イオン濃度は処理槽内の排水の窒素除去に関わる指標である。すなわち、排水中の窒素分は硝化細菌などによりアンモニアイオンから亜硝酸イオン、硝酸イオンに酸化され、脱窒菌などにより硝酸性イオンから窒素に変換される。その結果、排水中の窒素分は窒素ガスの形態で処理槽から気相中に放出されることにより除去される。アンモニアイオンが亜硝酸イオンおよび硝酸イオンに酸化されるとき液性は酸性となる。また、硝酸イオンを窒素ガスに還元する脱窒菌は嫌気性で機能が発現することが知られている。よって、酸化還元電位や水素イオン濃度で、処理槽内の排水の嫌気度をモニタリングすることは、排水中の窒素除去が適正に行われているかを判断する指標となる。したがって、計測器１２による酸化還元電位や水素イオン濃度の測定値に基づき、演算部１４において処理槽水中の嫌気度が不足と判断されれば、演算部１４からの信号によりブロア４の稼動量を減らしたり、ばっ気調整バルブ５を絞ったり、あるいはその両者を行い、処理槽のばっ気量を下げる制御を行なうことができる。なお、この場合、ばっ気を全く止めてもよいことは勿論である。一方、嫌気条件を解消したい場合には、演算部１４からの信号によりブロア４の稼動量を増やしたり、ばっ気調整バルブ５を開放したり、あるいはその両者を行い、処理槽のばっ気量を上げる制御を行なうことができる。典型的には、その嫌気条件での酸化還元電位を−１５０ｍＶ〜−２００ｍＶの範囲となるよう管理することが好ましい。またｐＨを中性付近、すなわち６．５〜７の範囲に管理することが好ましい。
【００６５】
汚泥濃度は排水の生物処理に関わる微生物量といえる。活性汚泥中に微生物が多ければ多いほど、排水中の有機物の資化は速くなるので、汚泥濃度を増加させることによって処理効率も高くなる。しかし、汚泥濃度が高いとその分微生物量が多くなるのでばっ気量を上げる必要があったり、自己酸化により汚泥を溶解したりする必要がある。また、処理に必要な汚泥を処理槽の全汚泥量でまかなうには、有機物の安定的な導入が必要であり、よって排水の生物処理の効率を安定的に維持するためには、汚泥負荷量と有機物負荷量とのバランスが重要となる。したがって、計測器１２による汚泥濃度の測定値に基づき、演算部１４において汚泥負荷量が過剰と判断されれば、演算部１４からの信号により返送汚泥ポンプ７の稼働量を減らしたり、汚泥引抜ポンプ８の稼働量を増やしたり、あるいはその両者を行い、汚泥の返送量を減らす制御を行なうことができる。なお、この場合、汚泥の返送を全く止めてもよいことは勿論である。一方、汚泥負荷量に対して有機物負荷量が過剰と判断されれば、演算部１４からの信号により返送汚泥ポンプ７の稼働量を増やしたり、汚泥引抜ポンプ８の稼働量を減らしたり、あるいはその両者を行い、汚泥の返送量を増やす制御を行なうことができる。典型的には、処理槽２内の排水の活性汚泥の濃度（ＭＬＳＳ）を２０００ｍｇ／Ｌ〜２５００ｍｇ／Ｌの範囲に管理することが好ましい。
【００６６】
本発明では、このような排水処理プロセスにおいて、上記に説明した活性剤を、活性剤供給槽９から活性剤注入ポンプ１０及び活性剤注入調整バルブ１１を介して、反応槽２内の排水に添加する。添加のタイミングに特に制限はなく、常時継続的あるいは一定期間をあけて間欠的に所定量を添加してもよく、任意の量を随時に添加してもよい。また、バチルス属細菌等の微生物の優占化が衰えたような場合、例えば反応槽２内の排水に存在する目的とする微生物の菌数が所定の閾値を下回った場合に、あらかじめ定めた量の活性剤を添加するようにしてもよい。あるいは、処理槽２内で処理すべき排水中の有機物濃度が所定の閾値を超えた場合に、あらかじめ定めた量の活性剤を添加するようにしてもよい。
【００６７】
また、図１に示す実施形態では、上記の制御に加えて又は替えて、処理槽２内の排水中に含まれるバチルス属細菌等の微生物に由来する酵素活性を測定し、その測定した酵素活性に基づいて、処理槽２内の排水の生物処理の制御を行うことができるようになっている。そのため処理槽２内の排水中に含まれるバチルス属細菌等の微生物に由来する酵素活性を測定するための酵素活性測定器１３が設置され、その測定値が演算部１４に送られるようになっている。
【００６８】
図２には、本発明による排水処理においてバチルス属細菌等の微生物に由来する酵素活性を測定する手段の一例として、処理槽２内の排水中に含まれるタンパク質分解酵素（プロテアーゼ）の活性を測定する手順を示す。まず処理槽水を採取し、固液分離手段により試料水を採取する。固液分離手段としては、例えば孔径０．２μｍのフィルターでのろ過や遠心分離などが挙げられる。次に、プロテアーゼ検出試薬を試料水に添加して、所定時間プロテアーゼ反応を行う。プロテアーゼ検出試薬としては、例えば蛍光タンパク質分解酵素アッセイキット（サーモフィッシャーサイエンティフィック社）などを用いることができる。このキットはタンパク質分解酵素による酵素活性により蛍光強度が上昇する試薬を含むものである。このキットを用いる場合、試薬を添加して室温で５〜６０分間静置した後、蛍光強度を測定し、予め作成しておいた検量線などから試料水中のプロテアーゼ活性を算出することができる。プロテアーゼ活性の活性単位としては、基準となるタンパク質を所定の条件で分解したときに生成する所定分解物の時間当たりの生成量で標準化した、マイクロモル／分（ユニット）などの単位を用いることができる。
【００６９】
図３には、本発明による排水処理においてバチルス属細菌等の微生物に由来する酵素活性を測定する手段の他の一例として、処理槽２内の排水中に含まれる炭水化物分解酵素（アミラーゼ）の活性を測定する手順の一例を示す。まず処理槽水を採取し、固液分離手段により試料水を採取する。固液分離手段としては、例えば孔径０．２μｍのフィルターでのろ過や遠心分離などが挙げられる。次に、水溶性デンプンを試料水に添加して、所定時間、典型的には室温で６０分間程度デンプン分解反応を行う。その後ヨウ素溶液を滴下し、ヨウ素デンプン反応を行った後、試料の吸光度を測定する。デンプンが残存していれば、ヨウ素デンプン反応特有の紫色を呈し、デンプンが分解されていれば変色しない。ヨウ素デンプン反応による呈色は、例えば５５０ｎｍの吸光度で測定することができる。この測定値からアミラーゼ活性を算出することができる。アミラーゼ活性の活性単位としては、基準となる水溶性デンプンを所定の条件で分解したときに生成する所定分解物の時間当たりの生成量で標準化した、マイクロモル／分（ユニット）などの単位を用いることができる。
【００７０】
なお、上記の酵素以外の酵素による酵素活性をバチルス属細菌等の微生物の指標にしてもよく、例えば脂肪分解酵素、セルロース分解酵素などによる酵素活性を指標にすることもできる。
【００７１】
処理槽内の排水中に含まれるバチルス属細菌等の微生物に由来する酵素活性は、排水の生物処理に利用されるバチルス属細菌等の微生物の活性を反映する直接の指標といえる。したがって、酵素活性測定器１３による酵素活性の測定値に基づき、演算部１４において処理槽水中のバチルス属細菌等の微生物の活性が不足と判断されれば、演算部１４からの信号により活性剤注入ポンプ１０の稼動量を増やしたり、活性剤注入調整バルブ１１を開放したり、あるいはその両者を行い、処理槽２内の排水中への活性剤の供給量を増やす制御を行なうことができる。一方、バチルス属細菌等の微生物の活性が充分と判断されれば、演算部１４からの信号により活性剤注入ポンプ１０の稼動量を減らしたり、活性剤注入調整バルブ１１を絞ったり、あるいはその両者を行い、処理槽２内の排水中へのミネラルの供給量を減らす制御を行なうことができる。なお、後者の制御の場合、活性剤の供給を全く止めてもよいことは勿論である。
【実施例】
【００７２】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。【００７３】
＜調製例１＞  （高炉スラグの粉砕品Ａ）
活性汚泥処理に用いる活性剤として、高炉スラグをジェットミル（アイシンナノテクノロジーズ社製）で粉砕し、高炉スラグの粉体を調製した。以下これを高炉スラグの粉砕品Ａとする。【００７４】
＜調製例２＞  （高炉スラグの粉砕品Ｂ）
粉砕の条件を調製例１よりも弱く調整して、高炉スラグの粉体を調製した。以下これを高炉スラグの粉砕品Ｂとする。【００７５】
＜試験例１＞  （粒度分布の測定）
高炉スラグの粉砕品Ａの粒度分布をレーザー回折・散乱式粒度分布測定装置（「マイクロトラックＭＴ３０００」、日機装株式会社）を用いて測定した。その結果を図４に示す。図４に示されるように、粉砕品Ａは、粒子の５０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有していた。【００７６】
高炉スラグの粉砕品Ｂについても同様に、粒度分布を測定した。その結果を図５に示す。図５に示されるように、粉砕品Ｂは、粒子の５０個数％以上が６３μｍ超の粒径を有していた。【００７７】
活性汚泥処理に用いる活性剤として市販されている市販品についても同様に、粒度分布を測定した。その結果を図６に示す。図６に示されるように、市販品は、その個数基準粒径分布において、粒子の５０個数％以上が２３μｍ超の粒径を有していた。【００７８】
＜試験例２＞  （バチルス属細菌の増殖に与える活性剤の効果）
高炉スラグの粉砕品Ａ、高炉スラグの粉砕品Ｂ、及び活性汚泥処理に用いる活性剤として市販されている市販品（主要組成（質量％）：ケイ素１９.３、鉄３．６、カルシウム３．９、マグネシウム４．２、アルミニウム３．４、マンガン０．１）のそれぞれについて、バチルス属細菌の増殖を活性化する効果を調べた。バチルス属細菌としては、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｍｅｔｈｙｌｏｔｒｏｐｈｉｃｕｓに属するバチルス属細菌（以下「バチルス菌Ａ」という。）、及びＢａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓに属する（以下「バチルス菌Ｂ」という。）を用いた。【００７９】
各バチルス菌をそれぞれＮｕｔｒｉｅｎｔ培地に接種し、３０℃で振とう培養を行った。このときにバチルス菌の活性を向上させる活性剤として粉砕品Ａ、粉砕品Ｂ、又は市販品をそれぞれ１６ｍｇ／Ｌになるように培地に添加して培養し、培養開始後、培養液の濁度（ＯＤ６００）を経時的に測定した。また、その増殖曲線からバチルス菌の倍加時間を算出した。【００８０】
表１には、バチルス菌Ａによる結果を示す。【００８１】
【表１】
2016167037.tif 000002
【００８２】
表２には、バチルス菌Ｂによる結果を示す。【００８３】
【表２】
2016167037.tif 000003
【００８４】
その結果、各バチルス菌において、いずれもその増殖を活性化する効果は、粉砕品Ａ，市販品、粉砕品Ｂの順で高かった。粉砕品Ａと市販品とを倍加時間又は増殖速度で比較すると、バチルス菌Ａでは１．３倍、バチルス菌Ｂでは１．６倍、市販品よりも粉砕品Ａのほうが、バチルス属細菌の増殖を活性化する効果が高くなった。【００８５】
＜試験例３＞  （バチルス属細菌のタンパク質分解酵素産生に与える活性剤の効果）
高炉スラグの粉砕品Ａ、高炉スラグの粉砕品Ｂ、及び活性汚泥処理に用いる活性剤として市販されている市販品のそれぞれについて、バチルス属細菌によるタンパク質分解酵素産生を活性化する効果を調べた。バチルス属細菌としては、試験例２と同様に、バチルス菌Ａ及びバチルス菌Ｂを用いた。【００８６】
各バチルス菌をそれぞれＮｕｔｒｉｅｎｔ培地に接種し、３０℃で振とう培養を行った。このときにバチルス菌の活性を向上させる活性剤として粉砕品Ａ、粉砕品Ｂ、又は市販品をそれぞれ１６ｍｇ／Ｌになるように培地に添加して培養し、培養開始から２４時間経過後に培養を止め、遠心分離によりバチルス菌を取り除いた培養液について、タンパク質分解活性を測定した。なお、培養開始から２４時間経過後には、増殖が飽和しているものと認められた。【００８７】
タンパク質分解活性の測定は、蛍光タンパク質分解酵素アッセイキット（サーモフィッシャーサイエンティフィック社）を用いて行なった。このキットに含まれる試薬はタンパク質分解酵素の存在により蛍光強度が上昇するものである。各試料をこのキットに供してその蛍光強度を測定するとともに、別途、タンパク質分解酵素の１つであるトリプシンを所定濃度で段階希釈して、同様に蛍光強度を測定して検量線を得た。この検量線に、各試料について測定された蛍光強度をあてはめることにより、試料中のタンパク質分解酵素の活性を培養液１ｍＬあたりのトリプシン相当量として求めた。【００８８】
図７には、バチルス菌Ａによる結果を示す。また、図８には、バチルス菌Ｂによる結果を示す。【００８９】
図７に示されるように、バチルス菌Ａの培養液中のタンパク質分解酵素のトリプシン相当量は、粉砕品Ａで１１３０ｎｇ／ｍＬ、粉砕品Ｂで３２０ｎｇ／ｍＬ、市販品で３３０ｎｇ／ｍＬであり、粉砕品Ａを培地に添加した場合、同じ濃度で粉砕品Ｂや市販品を培地に添加した場合に比べて、約３倍量のタンパク質分解酵素が生産された。【００９０】
同様に、図８に示されるように、バチルス菌Ｂの培養液中のタンパク質分解酵素のトリプシン相当量は、粉砕品Ａで１１９０ｎｇ／ｍＬ、粉砕品Ｂで３３ｎｇ／ｍＬ、市販品で５４ｎｇ／ｍＬであり、粉砕品Ａを培地に添加した場合、同じ濃度で市販品を培地に添加した場合に比べて、約２２倍量のタンパク質分解酵素が生産された。また、同じ濃度で粉砕品Ｂを培地に添加した場合に比べて、約３６倍量のタンパク質分解酵素が生産された。【００９１】
＜試験例４＞  （バチルス属細菌の炭水化物分解酵素産生に与える活性剤の効果）
試験例３と同様に培養した各バチルス菌のそれぞれの培養液について、培養液中に分泌された炭水化物分解酵素の活性を調べた。【００９２】
具体的には、培養開始から２４時間経過した培養液を回収し、遠心分離によりバチルス菌を取り除いた培養液を採取した。この培養液１．９５ｍＬに０．５％水溶性デンプンを０．０５ｍL加え、６０分後、ヨウ素溶液を滴下した。デンプンが残存していれば、ヨウ素デンプン反応特有の青紫色を呈し、デンプンが分解されていれば変色しない。その呈色を５５０ｎｍの吸光度（Ａ５５０）により測定した。【００９３】
炭水化物分解酵素の活性は次の計算式に示すように、添加したデンプンを６０分で何％分解できるかで表し、規格化した。【００９４】
〔炭水化物分解酵素活性（％）〕＝｛（〔デンプンのみのＡ５５０〕−〔培養液を添加した系のＡ５５０〕）／（〔デンプンのみのＡ５５０〕−〔デンプンなしのＡ５５０〕）｝×１００【００９５】
図９には、バチルス菌Ａによる結果を示す。また、図１０には、バチルス菌Ｂによる結果を示す。【００９６】
図９に示されるように、バチルス菌Ａの培養液中の炭水化物分解酵素活性は、粉砕品Ａで１０２％、粉砕品Ｂで４４％、市販品で７０％であり、粉砕品Ａを培地に添加した場合、同じ濃度で市販品を培地に添加した場合に比べて、約１．５倍量の炭水化物分解酵素が生産された。また、同じ濃度で粉砕品Ｂを培地に添加した場合に比べて、約２．３倍量の炭水化物分解酵素が生産された。【００９７】
同様に、図１０に示されるように、バチルス菌Ｂの培養液中の炭水化物分解酵素活性は、粉砕品Ａで９６％、粉砕品Ｂで６１％、市販品で５７％であり、粉砕品Ａを培地に添加した場合、同じ濃度で市販品を培地に添加した場合に比べて、約１．７倍量の炭水化物分解酵素が生産された。また、同じ濃度で粉砕品Ｂを培地に添加した場合に比べて、約１．６倍量の炭水化物分解酵素が生産された。【００９８】
以上の試験例１〜４の検証により、活性汚泥処理に用いる活性剤として高炉スラグなどの難溶解性資材を用いる場合には、それを所定粒度に粉砕して用いることにより、バチルス属細菌の増殖性や酵素活性に関わる活性化効果が、より顕著に発揮されることが明らかとなった。また、その効果は、従来の活性剤よりも優れていた。【００９９】
＜試験例５＞  （バチルス属細菌の増殖に与える鉱物成分の効果）
一般に排水処理プロセスに鉱物などミネラルを添加すると、その活性汚泥の微生物叢バランスにおいてバチルス属細菌が優占化することが知られている。これは、鉱物に含まれるケイ素化合物がバチルス属細菌の生育を促進したり、悪環境下での耐性を向上させたりするためであると考えられている（環境バイオテクノロジー学会誌（２０１１）ｖｏｌ．１１、Ｎｏ．１・２、ｐ４７−５３参照、第６５回日本生物工学会大会要旨集ｐ２２１）。【０１００】
そこで鉱物に一般的に含まれている、ケイ素以外の金属成分として、鉄、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、マンガンを選定し、それぞれについて、バチルス属細菌の増殖に与える影響を調べた。バチルス属細菌としては、試験例２〜４と同様に、バチルス菌Ａ及びバチルス菌Ｂを用いた。【０１０１】
各バチルス菌をそれぞれ最小培地（グルコース５ｇ／Ｌ、Ｋ２ＨＰＯ４１４ｍｇ／Ｌ、ＫＨ２ＰＯ４６ｇ／Ｌ、ＮＨ４Ｃｌ１ｇ／Ｌ）に接種し、３０℃で振とう培養を行った。このときに金属成分として、ケイ素（終濃度２７．８ｍｇ／Ｌ）、鉄（終濃度９ｍｇ／Ｌ）、アルミニウム（終濃度８．８ｍｇ／Ｌ）、カルシウム（終濃度１７．２ｍｇ／Ｌ）、マグネシウム（終濃度１８ｍｇ／Ｌ）、マンガン（終濃度２０ｍｇ／Ｌ）を、各カッコ内の終濃度となるように培地に添加した。また、特定の金属成分を添加しない系を設けた。【０１０２】
図１１には、バチルス菌Ａの培養開始から１２時間経過後の培養液の濁度（ＯＤ６００）の相対値（６種の金属成分を添加した系に対する相対値）を示す。【０１０３】
図１１に示されるように、６種の金属成分を添加した系に比べ、鉄、マグネシウム、マンガンを除いた系では培養液の濁度（ＯＤ６００）が低下した。よって、バチルス菌Ａの増殖の促進には、これらの金属成分が必要であることが明らかとなった。【０１０４】
図１２には、バチルス菌Ｂの培養開始から１２時間経過後の培養液の濁度（ＯＤ６００）の相対値（６種の金属成分を添加した系に対する相対値）を示す。【０１０５】
図１２に示されるように、６種の金属成分を添加した系に比べ、鉄、カルシウム、マグネシウム、マンガンを除いた系では培養液の濁度（ＯＤ６００）が低下した。よって、バチルス菌Ｂの増殖の促進には、これらの金属成分が必要であることが明らかとなった。【０１０６】
なお、上記結果には示されないが、マンガンは、過剰量に添加すると、逆にバチルス菌の増殖を阻害する作用効果を示した。【０１０７】
＜試験例６＞  （バチルス属細菌のタンパク質分解酵素産生に与える鉱物成分の効果）
鉱物に一般的に含まれているケイ素以外の金属成分として、鉄、アルミニウム、カルシウム、マグネシウムを選定し、それぞれについて、バチルス属細菌のタンパク質分解酵素産生に与える影響を調べた。バチルス属細菌としては、試験例５と同様に、バチルス菌Ａ及びバチルス菌Ｂを用いた。【０１０８】
各バチルス菌をそれぞれＮｕｔｒｉｅｎｔ培地に接種し、３０℃で振とう培養を行った。このときに金属成分として、ケイ素（終濃度２７．８ｍｇ／Ｌ）、鉄（終濃度９ｍｇ／Ｌ）、アルミニウム（終濃度８．８ｍｇ／Ｌ）、カルシウム（終濃度１７．２ｍｇ／Ｌ）、マグネシウム（終濃度１８ｍｇ／Ｌ）を、各カッコ内の終濃度となるように培地に添加した。また、特定の金属成分を添加しない系を設けた。【０１０９】
培養開始から２４時間経過後に培養を止め、遠心分離によりバチルス菌を取り除いた培養液について、試験例３と同様にしてタンパク質分解活性を測定した。なお、培養開始から２４時間経過後には、増殖が飽和しているものと認められた。【０１１０】
図１３には、バチルス菌Ａの培養液中のタンパク質分解酵素活性の菌数当たりの相対値（５種の金属成分を添加した系に対する菌数当たりの相対値）を示す。【０１１１】
図１３に示されるように、５種の金属成分を添加した系に比べ、カルシウムを除いた系ではタンパク質分解酵素活性が低下した。よって、バチルス菌Ａからのタンパク質分解酵素の分泌の促進には、カルシウムが必要であることが明らかとなった。【０１１２】
図１４には、バチルス菌Ｂの培養液中のタンパク質分解酵素活性の菌数当たりの相対値（５種の金属成分を添加した系に対する菌数当たりの相対値）を示す。【０１１３】
図１４に示されるように、５種の金属成分を添加した系に比べ、鉄、カルシウム、マグネシウムを除いた系ではタンパク質分解酵素活性が低下した。よって、バチルス菌Ｂからのタンパク質分解酵素の分泌の促進には、これらの金属成分が必要であることが明らかとなった。【０１１４】
＜試験例７＞  （バチルス属細菌の炭水化物分解酵素産生に与える鉱物成分の効果）
試験例６と同様に培養した各バチルス菌のそれぞれの培養液について、試験例４と同様にして培養液中に分泌された炭水化物分解酵素の活性を調べた。【０１１５】
図１５には、バチルス菌Ａの培養液中の炭水化物分解酵素活性の菌数当たりの相対値（５種の金属成分を添加した系に対する菌数当たりの相対値）を示す。【０１１６】
図１５に示されるように、５種の金属成分を添加した系に比べ、カルシウムを除いた系では炭水化物分解酵素が低下した。よって、バチルス菌Ａからの炭水化物分解酵素の分泌の促進には、カルシウムが必要であることが明らかとなった。【０１１７】
図１６には、バチルス菌Ｂの培養液中の炭水化物分解酵素活性の菌数当たりの相対値（５種の金属成分を添加した系に対する菌数当たりの相対値）を示す。【０１１８】
図１６に示されるように、５種の金属成分を添加した系に比べ、鉄、カルシウム、マグネシウムを除いた系では炭水化物分解酵素活性が低下した。よって、バチルス菌Ｂからの炭水化物分解酵素の分泌の促進には、これらの金属成分が必要であることが明らかとなった。【０１１９】
以上の試験例５〜７の検証により、バチルス属細菌を優占化する排水の活性汚泥処理に使用する活性剤は、従来知られていたケイ素に加え、少なくとも鉄、マグネシウム、及びカルシウムを含有していることが好ましいことが明らかとなった。また、バチルス属細菌の種類に応じて、上記４種の金属成分を適宜組み合わせて使用することが好ましいことが明らかとなった。【０１２０】
表３には、従来、他の用途に汎用されていた各種鉱物由来資材の組成を例示する。【０１２１】
【表３】
2016167037.tif 000004
【０１２２】
表３に示すように、試験例１〜４で検証した高炉スラグのほか、例えば珪藻土、パーライト、セメントなども、ケイ素、鉄、マグネシウム、及びカルシウムを含有する鉱物由来資材である。【０１２３】
よって、バチルス属細菌の増殖性や酵素活性を活性化する成分を含むが、これら鉱物由来資材は一般に難溶解性資材であり、試験例１〜４で検証された高炉スラグと同様に、所定粒度に粉砕して活性剤として用いることにより、バチルス属細菌の増殖性や酵素活性に関わる活性化効果が、より顕著に発揮されるものと考えられた。【０１２４】
また、試験例５〜７で検証されたた金属成分を適宜組み合わせて使用することにより、バチルス属細菌の増殖性や酵素活性に関わる活性化効果が、より顕著に発揮されるものと考えられた。
【符号の説明】
【０１２５】
１：最初沈殿池
２：処理槽
３：沈殿槽
４：ブロア
５：ばっ気調整バルブ
６：散気板
７：返送汚泥ポンプ
８：汚泥引抜ポンプ
９：活性剤供給槽
１０：活性剤注入ポンプ
１１：活性剤注入調整バルブ
１２：計測器
１３：酵素活性測定器
１４：演算部
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３：配管
【図１】
2016167037.tif 000005
【図２】
2016167037.tif 000006
【図３】
2016167037.tif 000007
【図４】
2016167037.tif 000008
【図５】
2016167037.tif 000009
【図６】
2016167037.tif 000010
【図７】
2016167037.tif 000011
【図８】
2016167037.tif 000012
【図９】
2016167037.tif 000013
【図１０】
2016167037.tif 000014
【図１１】
2016167037.tif 000015
【図１２】
2016167037.tif 000016
【図１３】
2016167037.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月13日(2017.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む排水を処理槽に導入し、その処理槽で微生物により排水を活性汚泥処理する排水処理方法であって、前記処理槽で活性汚泥処理される前記排水に、バチルス属細菌を活性化する難溶解性の成分を含有する活性剤を添加し、前記活性剤は全体の５０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
前記活性剤は、前記バチルス属細菌によるタンパク質分解酵素活性及び炭水化物分解酵素活性を増大させるために添加する請求項１記載の排水処理方法。
【請求項３】
前記活性剤は、ケイ素化合物を含む請求項１又は２記載の排水処理方法。
【請求項４】
前記活性剤は、更に鉄化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、及びマンガン化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項３記載の排水処理方法。
【請求項５】
前記活性剤は、高炉スラグ、珪藻土、パーライト、及びセメントからなる群から選ばれる少なくとも１種を粉砕して得られたものである請求項１〜４のいずれか１つに記載の排水処理方法。
【請求項６】
前記活性剤は、該活性剤に更にケイ素化合物の可溶化剤を組み合わせて用いる請求項３〜５のいずれか１つに記載の排水処理方法。
【請求項７】
前記可溶化剤は、ケイ素及び／又はケイ素化合物の重合を抑制するカチオン系ポリマーを含む請求項６記載の排水処理方法。
【請求項８】
有機物を含む排水を処理槽に導入し、その処理槽で微生物により排水を活性汚泥処理する排水処理方法に用いる活性剤であって、バチルス属細菌を活性化する難溶解性の成分を含有し、全体の５０個数％以上が１０μｍ未満の粒径を有することを特徴とする排水処理用の活性剤。
【請求項９】
前記微生物を活性化する成分として、ケイ素化合物を含む請求項８記載の活性剤。
【請求項１０】
前記微生物を活性化する成分として、更に鉄化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、及びマンガン化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項９記載の活性剤。
【請求項１１】
高炉スラグ、珪藻土、パーライト、及びセメントからなる群から選ばれる少なくとも１種を粉砕して得られたものである請求項８〜１０のいずれか１つに記載の活性剤。
【請求項１２】
ケイ素化合物の可溶化剤と組み合わせて用いる請求項９〜１１のいずれか１つに記載の活性剤。
【請求項１３】
前記可溶化剤は、ケイ素及び／又はケイ素化合物の重合を抑制するカチオン系ポリマーを含む請求項１２記載の活性剤。
【国際調査報告】
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