(57)【要約】      （修正有）【課題】汚染源の被処理汚水、ヘドロ層又は土壌層に生息する微生物に着目しこれを利用することで、効果的な水質改善方法を提供することを目的とする。【解決手段】汚染源の被処理汚水、ヘドロ層又は土壌層より複数の微生物を含む土壌を採取する汚染源採取工程と、採取したヘドロ、又は土壌と微生物を分別する微生物分別工程と、分別した微生物を概略選別する微生物概略選別工程と、概略選別工程で得られた微生物に汚染源の被処理汚水、ヘドロ又は土壌を添加して、被処理汚水の浄化改善微生物を同定する浄化微生物同定工程と、浄化微生物同定工程で同定した１又は複数の微生物を大量に培養する処理微生物培養工程と、処理微生物を被担持材に担持させる微生物担持工程と、被担持材を被汚染源に投入する微生物投入工程とよりなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染源の被処理汚水、ヘドロ層又は土壌層より複数の微生物を含む土壌を採取する汚染源採取工程と、
採取したヘドロ、又は土壌と微生物を分別する微生物分別工程と、
分別した微生物を概略選別する微生物概略選別工程と、
概略選別工程で得られた微生物に汚染源の被処理汚水、ヘドロ又は土壌を添加して、被処理汚水の浄化改善微生物を同定する浄化微生物同定工程と、
浄化微生物同定工程で同定した１又は複数の微生物を被担持材に担持させる微生物担持工程と、
被担持材を被処理汚水系に投入する微生物投入工程とよりなることを特徴とする水質改善方法。
【請求項２】
汚染源の被処理汚水、ヘドロ層又は土壌層より複数の微生物を含む土壌を採取する微生物採取工程と、
採取したヘドロ、又は土壌と微生物を分別する微生物分別工程と、
分別した微生物を概略選別する微生物概略選別工程と、
概略選別工程で得られた微生物に汚染源の被処理汚水、ヘドロ又は土壌を添加して、被処理汚水の浄化改善微生物を同定する浄化微生物同定工程と、
浄化微生物同定工程で同定した１又は複数の微生物を大量に培養する処理微生物培養工程と、
処理微生物を被担持材に担持させる微生物担持工程と、
被担持材を被汚染源に投入する微生物投入工程とよりなることを特徴とする水質改善方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の浄化微生物同定工程において、処理時期の条件で浄化改善微生物を同定することを特徴とする水質改善方法。
【請求項４】
微生物担持工程として、被担持材として多孔質材料を用い、被担持材の多孔質内に同定した微生物を侵入担持させる工程とすることを特徴とする請求項１〜３の何れか記載の水質改善方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に河川又は湖、沼、池、海洋等の水域の水質を改善するための水質改善方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川又は湖、沼、池、海洋等の水域の水質を改善するための方法としては、曝気法、生物膜法、土壌トレンチ法、植物植栽法などが採用されている。しかしながら、曝気法を用いた水質浄化法では、有機物の分解は期待できるが、アオコ等の原因となる窒素化合物やリン酸の積極的な除去は期待できず、また、これらの方法を用いて、河川、湖沼等の水質を改善するには非常に大型の装置を必要とするので、装置の設置場所の確保が困難である上に装置を設置するための費用も高くなるという欠点があった。
【０００３】
また植物を利用したものでは有機物の分解は期待することが出来ない他、植物の手入れに手間がかかるという問題があった。
更に、上記問題を解決するために土壌トレンチ法による水質浄化法が行われているが、通水性が悪いために処理できる水の量が極端に少ないという問題がある。
【０００４】
植物や微生物類を組み合わせた水質改善資材、及びその方法に関する提案が種々なされている。例えば特許文献１には、生分解性樹脂ケースの内部に微生物類や植物類を充填物として充填する構成とした技術で、汚水に投与された後に、生分解性樹脂ケースが自然分解されて消滅すると共に、内部の微生物類や植物類により、水質改善を図ろうとする技術が提案されている。
また、市販されている微生物を主成分としている水質改善資材としてには、例えば浄化能力の優れているとされている光合成細菌類、好気性細菌類、嫌気性細菌類等の微生物種を単体か或いは複合させたのもが用いられている。
【０００５】
【特許文献１】特開平２００３−３４０４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来から行われている微生物による汚染水域の浄化法においては、持ち込んだ微生物類は、試験管レベルでの実験での浄化効果が得られているものの、実際のフィールドでは、現場の環境に適応できない場合が多く、必ずしも好ましい浄化効果が発現しないことが多くある。
現代の汚染源が、工場地帯地域では工業廃水、農村部地域では農薬、都市住宅地域部では生活排水が排水に水域に流入する。このため、これらが複雑に作用しあっており、従来の画一的な浄化法では効果的な浄化効果が得られないのが現状である。
そこで、本発明では、上記の従来技術の有する課題に鑑み、汚染源の被処理汚水、ヘドロ層又は土壌層に生息する残存微生物に着目しこれを利用することで、効果的な水質改善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】
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたもので、以下の特徴点を有している。
本発明の請求項１記載の発明は、汚染源の被処理汚水、ヘドロ層又は土壌層より複数の微生物を含む土壌を採取する汚染源採取工程と、採取したヘドロ、又は土壌と微生物を分別する微生物分別工程と、分別した微生物を概略選別する微生物概略選別工程と、概略選別工程で得られた微生物に汚染源の被処理汚水、ヘドロ又は土壌を添加して、被処理汚水の浄化改善微生物を同定する浄化微生物同定工程と、浄化微生物同定工程で同定した１又は複数の微生物を被担持材に担持させる微生物担持工程と、被担持材を被処理汚水系に投入する微生物投入工程とよりなることを特徴とする方法。
また、請求項２記載の発明は、汚染源の被処理汚水、ヘドロ層又は土壌層より複数の微生物を含む土壌を採取する汚染源採取工程と、採取したヘドロ、又は土壌と微生物を分別する微生物分別工程と、分別した微生物を概略選別する微生物概略選別工程と、概略選別工程で得られた微生物に汚染源の被処理汚水、ヘドロ又は土壌を添加して、被処理汚水の浄化改善微生物を同定する浄化微生物同定工程と、浄化微生物同定工程で同定した１又は複数の微生物を大量に培養する処理微生物培養工程と、処理微生物を被担持材に担持させる微生物担持工程と、被担持材を被汚染源に投入する微生物投入工程とよりなることを特徴とする。
更に、請求項３に記載の発明では、浄化微生物同定工程において、処理時期の条件で浄化改善微生物を同定することを特徴とするもので、請求項４に記載の発明では、微生物担持工程として、被担持材として多孔質材料を用い、被担持材の多孔質内に同定した微生物を侵入担持させる工程とすることを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明では、汚染源採取工程、微生物分別工程、及び微生物概略選別工程で汚染現場の被処理汚水、ヘドロ層又は土壌層を採取し、これらに生息している各種微生物を単離、或いは同定する。一般に汚染が進んでいるフィールドには、多くの場合汚染源の物質を分解浄化する細菌が生息しているが、生息量が減少しているために汚染が進んでいることがほとんどである。したがって汚染源採取工程、微生物分別工程、及び微生物概略選別工程で、その汚染現場に存在している微生物を同定することで、汚染現場の本来の自然浄化をする可能性のある微生物を知ることが出来るように作用する。
次いで、浄化微生物同定工程で概略選別工程で得られた複数の微生物に汚染源の被処理汚水、ヘドロ又は土壌と直接接触させ、この時に汚染源を減少させる能力が確認された微生物を「フィールド生息有用細菌」として決定することで、被処理汚水等の浄化改善の可能性のある微生物を同定することが出来る。
浄化微生物同定工程で、同定した１又は複数の微生物を被担持材に担持させ、この被担持材を被汚染源に投入するすることで、本来生息している微生物を大量に増大させることで、微生物を汚染現場の被処理水等を確実に環境改善することが出来る。
【０００９】
また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明と同様に、浄化微生物同定工程で、同定した１又は複数の微生物を大量に培養する処理微生物培養工程を設け、この処理微生物培養工程で、得られた培養微生物を用いている。そして、浄化微生物同定工程で、同定した１又は複数の微生物は、汚染源を減少させる能力が確認された微生物を「フィールド生息有用細菌」であり、これを大量に培養を行い、大量培養した細菌を、再び汚染現場のフィールドに戻すものである。この方法によれば、対象汚染フィールドから得た微生物であるので、現場環境適応力が早く、短期間に定着させることが出来る。つまりは、短期間に、確実な浄化能力が得られる。また、外来種の混入による現場生態系の破壊を防止するように作用する。
【００１０】
更に、請求項３に記載の発明では、浄化微生物同定工程において、処理時期の条件で浄化改善微生物を同定を行う。したがって、水質改善を行う季節等の諸条件が異なってくる場合がある。例えば、夏期に働く浄化細菌を得る時は、３０℃以上の水温であるが、冬期の場合は、水温が１５℃以下となる。このため請求項３記載の発明では、このような時期に適応した微生物を選択することが出来、より効果的な水質改善環境を得ることが出来るからである。
また、請求項４に記載の発明では、微生物担持工程として、被担持材として多孔質材料を用い、被担持材の多孔質内に同定した微生物を侵入担持させる工程としている。被担持材として多孔性物質を用い、大量培養した細菌を多孔性物質の細孔に定着させて、再び汚染水域に投与することで、同定被担持材の担持した微生物の活動を制御することが出来るため比較的長時間にわたって、被処理汚水系の環境改善に資することが出来る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の水質改善方法によれば、汚染現場フィールドから採取した汚染水、ヘドロ又は土壌から採取し、単離／同定した微生物を、具体的に汚染水域の汚染源と接触させて、汚染源を減少させる能力が確認された微生物を生息有用細菌として決定し、この微生物を使って環境改善を行うものであり、確実に環境改善を行うことが出来る。
また生息有用細菌を大量に培養し、これを、再び汚染現場フィールドに戻すものであり、対象汚染現場から得た微生物であるので、現場環境適応力が早く、短期間に定着させることが出来、外来種の混入による現場生態系の破壊を防止する効果も有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の具体的な実施の形態を以下で、図面に基づいて詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの具体例によって何ら限定されるものではない。
図１は、本発明の水質改善方法の一例を示す工程図である。
本発明は、概略としては、汚染源の被処理汚水、ヘドロ層又は土壌層より複数の微生物を含む土壌を採取する汚染源採取工程と、採取したヘドロ、又は土壌と微生物を分別する微生物分別工程と、分別した微生物を概略選別する微生物概略選別工程と、概略選別工程で得られた微生物に汚染源の被処理汚水、ヘドロ又は土壌を添加して、被処理汚水の浄化改善微生物を同定する浄化微生物同定工程と、浄化微生物同定工程で同定した１又は複数の微生物を大量に培養する処理微生物培養工程と、処理微生物を被担持材に担持させる微生物担持工程と、被担持材を被汚染源に投入する微生物投入工程とよりなる。
【００１３】
＜汚染源採取工程＞
汚染源採取工程は、汚染源の被処理汚水、ヘドロ層又は土壌層より複数の微生物を含む土壌を採取する工程である。具体的には、汚染現場の微生物は、ヘドロ（沈底堆積物）に多く棲息していることより、汚染現場からヘドロを採取することが好ましい。具体的にはヘドロに筒状の容器を垂直方向に差込んで採取を行う。
この時、一般的にヘドロの表面部分（深さ０〜１５ｃｍ）には光合成細菌と好気性微生物が存在し、深度１５〜３５ｃｍの部分には嫌気性微生物が存在する。
なお、ヘドロには微生物が多く棲息していることより、微生物の採取に好適であるが、汚染現の被処理水の他、汚染土壌を採取して、これを用いても良いことはいうまでもない。
なお、汚染源の被処理汚水を採取する場合には、比較的清澄部分の水をも採取し利用しても良い。これは、微生物により汚染状況の改善を図っている可能性がある微生物が存在する可能性があるからである。
また、被処理水や石等の表面に付着しているヌメリ当の生物膜生物膜を採取しても、微生物を採取することも出来る。
【００１４】
＜微生物分別工程＞
微生物分別工程は、前記汚染源採取工程で採取したヘドロ、又は土壌と微生物を分別する工程である。一般にヘドロ中の微生物は．土壌粒子や有機物に付着していることより、これらから微生物を分離する必要があるからである。具体的には、前記汚染源採取工程で採取したヘドロを、深さ０〜１５ｃｍと深度１５〜３５ｃｍの深度によって２分する。そしてそれぞれに約１０倍量の０．０１％トリポリリン酸ソーダ水を加え、超音波処理を行い微生物を土壌粒子や有機物から分離する。この時、過剰な超音波処理をすると菌体自体をも破壊してしまうので、例えば２０ｋｈｚ、５０ｗで２〜１０分というマイルドな処理を行うことが好ましい。これらの処理を行った後の状態は、土壌粒子や有機物、微生物が混在しているコロイド溶液となる。そこで、遠心分離を行い、比重の軽い微生物は、上清部分に分離することが出来、土壌粒子や有機物から微生物を分離することが出来る。
【００１５】
＜微生物概略選別工程＞
微生物概略選別工程は、分別した微生物を大まかに概略選別する工程である。
前記微生物分別工程で得られた、上清液には、多種類の微生物が混在している状況であるので、ＮＡ培地、ＬＢ培地、ＰＹ培地、ＥＧ培地、ＢＬ培地等の多種類の培地に添加し、培養操作を行う。
培養操作は、好気培養、及び嫌気培養であり紫外線ランプ（光合成細菌培養時）を組み合わせて培養操作を行う。夏期に働く浄化細菌を得る時は３７℃で２４時間の条件で、また、冬期の場合は１５℃で７２時間の条件でそれぞれ培養を行うと、約１０００種ほどのコロニーを得ることが出来る。ここで得られてコロニーは、その形状、色、広がり具合を観察して種族を判断する。そして、微生物、菌体の種族により、浄化に好適か否を概略的に選別を行う。
【００１６】
＜浄化微生物同定工程＞
浄化微生物同定工程は、微生物概略選別工程で得られた微生物に汚染源の被処理汚水、ヘドロ又は土壌を添加して、被処理汚水の浄化改善微生物を同定する工程である。
微生物概略選別工程で得られた選別を行った微生物のコロニーを白金耳で掻取り、微生物の菌体量を増やすため、栄養素を入れた液体に前記した夏期又は冬期条件で液体培養を行う。そして液体培養により、それ以上増殖しない時期である定常期まで増殖させる。
次いで、そこに汚染現場から得た対象水域の水、ヘドロ又は土壌の汚染源を、適宣量添加する。添加する量は、例えば浄化したいものが水ならば現場の水を使用し、ヘドロならば現場のヘドロ１０％溶液、土壌ならば現場の土を溶かした１０％溶液を用いる。
このようにして調整して得らた試験体を前記培養法によって培養し、汚染源を減少させる能力が確認された微生物を「フィールド生息有用細菌」賭して特定する。
なお、当該目的汚染源の減少しているか否かは、汚染源を添加した培養液のＣＯＤ、ＢＯＤの数値が下るものとしてた。
ここで、濃度を、至適濃度の約１／１０量としている。このようにすることにより、浄化微生物として再度汚染フィールドに接触させた場合の浄化能力発現期間を減少させることが出来るからである。
【００１７】
＜処理微生物培養工程＞
処理微生物培養工程は、浄化微生物同定工程で同定した１又は複数の微生物を大量に培養する工程である。
浄化微生物同定工程で同定した１又は複数の微生物を、同定した微生物に適合した条件の培養液で大量に培養を行う。
なお、この工程は、同定した微生物が、枯草菌等の広く一般的な微生物で、市販の微生物を利用できる場合には省略が可能である。ただし、一般的な微生物であっても、その現場に適用した、変種となっている場合があるため、現場で採取した微生物を使用することが好ましい。
【００１８】
＜微生物担持工程＞
微生物担持工程は、処理微生物を被担持材に担持させる工程である。
処理微生物培養工程で大量培養により得られた培養液に多孔質素材を浸漬（ドブ浸け）させ、多孔性物質の細孔に微生物を担持させる。ここでいう多孔性物質は、担持させる微生物により選択する。多孔性物質の例としては、例えば珪藻土、活性炭、木炭、岩石、炭酸カルシウム等がある。
なお、浸漬させた後に、微生物が担持されている多孔性物質の水分含有率が約６０％まで約４℃で低下させることが好ましい。
これは、担持された微生物の脱離又は破壊を防止するために、或いは過剰乾燥を防ぐため、又は保存性を向上させるために、粘性物質でコーティングすることも出来る。当該粘性物質としては、ＰＶＡ、ペクチン、カラギーナン、ゼラチン等があげられるが、粘性物質であれば使用することが出来る。
なお、浸漬条件としては、微生物の種／多孔性素材の吸着能力により異なるが、１０分〜３６時間であり、好ましくは２〜８時間であり、更に好ましくは６時間である。
【００１９】
＜微生物投入工程＞
微生物投入工程は、被担持材を被処理汚水に投入する工程である。
投入した被担持材から、浄化微生物同定工程で同定した微生物が順次浸み出し、被処理水内の汚染源を長期的に浄化を行う。
【実施例】
【００２０】
本発明による方法により得た微生物を汚染現場フィールドに投入した時の適応力を知るために、実際の汚染源培地中（閉鎖性水域の堆積物抽出液）で増殖の度合いを吸光度（ａｂｓ）と培養時間とを測定し、図２に示した。
図中、比較例として市販の微生物製剤Ａは、好気性微生物と光合成細菌が入った液体状のもの、及び、市販の微生物製剤Ｂは、枯草菌が入った可溶性粉体のものを用いた。
図からもわかるように、本発明の方法により得られた微生物は、実際の汚染フィールドから調製した汚染源培養液中に添加したところ約６時間で増殖を初め、１８時間で定常期に達した。一方、浄化用微生物として市販されている微生物製剤Ａは、約２９時間から増殖をゆっくりと初め、４１時間で定常期に達した。微生物製剤Ｂにおいては、２１６時間（９日）経過しても増殖が確認されなかった。
このように、本発明の調製法により得られた微生物は、実際の汚染フィールドに対する適応性が早いことがわかった。
図３は、上記実施例に示す本発明による方法により得た微生物をフィールドに再度戻した時の浄化力を知るために、実際のフィールド汚染源培地（閉鎖性水域水）を用いて、培養開始から４８時間後のＣＯＤ値減少率を測定した。この時、市販の微生物製剤（２種）を対照とした。
本発明の方法により得られた微生物を実際の汚染フィールドから調製した汚染源培養液中に添加したところ、４８時間でＣＯＤ値が７３．８％減少し、浄化効果が高いことが示唆された。また、市販品Ａにおいても８．６％減少したが、市販品Ｂにおいては、全く浄化能力が認められなかった。
このように、本発明の調製法により得られた微生物は、実際のフィールドに対する浄化能力が高いことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の水質改善方法の一例を示す工程図である。
【図２】本発明の方法による染源培地中での増殖の度合いを示す説明図である。
【図３】本発明の方法による染源現場でＣＯＤ値の変化を示す説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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