(57)【要約】【課題】汚泥に含まれる汚泥の脱水性に関与する特定の微生物を検出することにより、汚泥の凝集性及び脱水性の変動を検知し、汚泥の脱水処理条件の調整を行う汚泥の脱水方法を提供することにある。【解決手段】汚泥に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させる凝集フロック形成工程と、形成した凝集フロックを分離する固液分離工程とを有する汚泥の脱水方法であって、汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合を検出し、その検出結果に基づいて、固液分離工程及び／又は凝集フロック形成工程の条件を調整する汚泥の脱水方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させる凝集フロック形成工程と、形成した凝集フロックを分離する固液分離工程とを有する汚泥の脱水方法であって、汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合を検出し、その検出結果に基づいて、固液分離工程及び／又は凝集フロック形成工程の条件を調整する汚泥の脱水方法。
【請求項２】
汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が減少した場合に、高分子凝集剤の前記汚泥への添加率を増加させる請求項１に記載の汚泥の脱水方法。
【請求項３】
汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が増加した場合に、高分子凝集剤の前記汚泥への添加率を減少させる請求項１又は請求項２に記載の汚泥の脱水方法。
【請求項４】
前記高分子凝集剤がカチオン性高分子凝集剤及び両性高分子凝集剤のうちの少なくとも一つである請求項１〜３の何れか一項に記載の汚泥の脱水方法。
【請求項５】
前記Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量を遺伝情報に基づいて検出する請求項１〜４の何れか一項に記載の汚泥の脱水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚泥の脱水方法に関し、詳しくは、汚泥の脱水性に関与する汚泥中の微生物を検出し、その存在量に基づき、汚泥の脱水処理条件の調整の必要性を判定する汚泥の脱水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水やし尿処理場及び様々な産業で発生する有機性産業廃水の処理過程において生じる有機質汚泥の脱水処理は、汚泥の性状及び脱水機の種類に合わせ、強固で粗大、かつ脱水後のケーキ含水率がひくい凝集フロックであることが要求される。このため、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤などから好適な高分子凝集剤を選定し、使用されている。
【０００３】
これら高分子凝集剤の選定は、マクロな評価、例えば凝集フロックの平均粒径、固液分離の際の単位時間当たりの濾液量、濾液濁度、凝集フロック強度、脱水後のケーキ含水率などの評価結果から好適な剤を導き出している。
【０００４】
しかしながら、汚泥が経時的な性状変化を引き起こした場合には、処理状態が悪化し、その都度、現状に適した高分子凝集剤を再度選定する必要があった。効率的に安定した脱水処理を行うためには、脱水性に影響を及ぼす要因をできる限り正確に捉えることが重要である。
【０００５】
汚泥の性状変化が引き起こす一因として考えられているのが、汚泥の大半を占める微生物の菌叢である。一般的には、季節変化などによって汚泥中の微生物の菌叢は経時的な変化を引き起こす。汚泥中の微生物の菌叢の変化が汚泥性状の変化を来たす。これまで、特定の微生物の存在量と高分子凝集剤の汚泥の脱水性評価結果とを関連付けた報告は知られていない。
【０００６】
一方、活性汚泥法をはじめとする有機性廃水の生物学的処理においては、廃水処理中の装置運転上のトラブルを予知・把握するための手法として様々な方法が提案されている。その中で、トラブルを引き起こすと考えられる特定の微生物を検出する方法や、その検出結果を基に廃水処理中の装置の運転管理を行う方法が複数提案されている（特許文献１〜５）。しかしながら、経時的な汚泥の性状変化を引き起こした場合には、特許文献１〜５のいずれの文献も汚泥の凝集性と脱水性を改善することについては不十分であり、工業的に満足できる汚泥の脱水方法にはなり得なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４８３０３０７号公報
【特許文献２】特許第４３７０９５６号公報
【特許文献３】特許第４２７２７７４号公報
【特許文献４】特開２００２−１１９３００号公報
【特許文献５】特開平１０−７０９９９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ａｍａｎｎ  ＲＩ（１９９５）  Ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｉｃｒｏ−ｏｒｇａｎｉｓｍ  ｂｙ  ｗｈｏｌｅ  ｃｅｌｌ  ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｒＲＮＡ−ｔａｒｇｅｔｅｄ  ｎｕｃｌｅｉｃ  ｐｒｏｂｅｓ．Ｉｎ：Ａｋｋｅｒｍａｎ  ＡＤＣ，  ｖａｎ  Ｅｌａｓａｓ  ＪＤ，  ｄｅ  Ｂｒｕｉｊｎ  ＦＪ（ｅｄｓ）Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｅｃｏｌｏｇｙ  ｍａｎｕａｌ．Ｋｌｕｗｅｒ，  Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ，  ｐｐ１−１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、汚泥に含まれる汚泥の脱水性に関与する特定の微生物を検出することにより、汚泥の凝集性及び脱水性の変動を検知し、汚泥の脱水処理条件の調整を行う汚泥の脱水方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために鋭意検討した結果、汚泥に含まれる特定種類の微生物の存在量の変動が汚泥の凝集性及び脱水性に影響を及ぼすこと、詳しくはＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の変動が汚泥の凝集性及び脱水性に影響を及ぼすことを見出した。更に、汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が低減すると汚泥の脱水性が悪化し、汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が増加すると汚泥の脱水性が好転することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、汚泥に高分子凝集剤を添加して凝集フロックを形成させる凝集フロック形成工程と、形成した凝集フロックを分離する固液分離工程とを有する汚泥の脱水方法であって、汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合を検出し、その検出結果に基づいて、固液分離工程及び／又は凝集フロック形成工程の条件を調整する汚泥の脱水方法に存する。
【００１２】
また、本発明は、汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が減少した場合に、高分子凝集剤の前記汚泥への添加率を増加させる前記の汚泥の脱水方法に存する。
【００１３】
また、本発明は、汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が増加した場合に、高分子凝集剤の前記汚泥への添加率を減少させる前記の汚泥の脱水方法に存する。
【００１４】
また、本発明は、前記高分子凝集剤がカチオン性高分子凝集剤及び両性高分子凝集剤のうちの少なくとも一つである前記の汚泥の脱水方法に存する。
【００１５】
更に、本発明は、前記Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量を遺伝情報に基づいて検出する前記の汚泥の脱水方法に存する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の汚泥の脱水方法によれば、汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合を正確に検出することで汚泥の性状変化を把握し、汚泥の凝集性及び脱水性の変動を検知して汚泥の脱水処理条件の調整を行うことで、汚泥の脱水処理をより効率的かつ安定して行うことが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明において、Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物とは、系統分類学的に定義された細菌の分類群のうち、Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に分類される細菌群を指す。また、本発明において、Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量とは、Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門の遺伝情報に基づいて得られたＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在数や濃度、優占性を指す。
【００１８】
本発明の汚泥の脱水方法では、まず、汚泥に含まれる全微生物量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量を遺伝情報に基づいた手法を用いて経時的に測定し、続いて、測定値の変動を基に、汚泥の脱水処理条件の調整の必要性を判定する。これにより、汚泥の経時的な性状変化を正確に捉えられ、汚泥の処理性が完全に悪化する前に汚泥の脱水処理条件の調整を行うことで汚泥の処理性を改善することが可能となる。
【００１９】
汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が汚泥の凝集性と脱水性を左右する詳細なメカニズムは不明だが、Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の多くは糸状の形態を持っていることから、凝集フロックを形成した際の支持体として働く、あるいは、高分子凝集剤とＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物が反応して模擬的に架橋状態を示すことなどが考えられる。このため、Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物は、汚泥の凝集性及び脱水性、特に繊維状物質の少ない余剰汚泥や消化汚泥などに対して凝集性及び脱水性に影響することが考えられる。
【００２０】
Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物を遺伝情報に基づいて検出する方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、特定の微生物に特異的な塩基配列に対し相補的な配列を持つオリゴヌクレオチドを作用させて検出するドットハイブリダイゼーション法や、マイクロアレイ法、蛍光原位置ハイブリダイゼーション法（以下、ＦＩＳＨ法と記す）、定量ＰＣＲ法、ＰＣＲ−ＤＧＧＥ法等を用いることができるが、ＦＩＳＨ法を用いることがより好ましい。
【００２１】
前記ＦＩＳＨ法は、ＰＣＲバイアスやＰＣＲアーティファクトといった問題を回避し、細胞レベルでの観察・解析を行うことから、より定量的にＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量を把握することが可能となる。ＦＩＳＨ法を用いたＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の検出及び定量には、蛍光顕微鏡又はレーザー顕微鏡などの顕微鏡による方法、蛍光イメージスキャナなどの蛍光測定装置、核酸のハイブリダイゼーション検出装置、フローサイトメーター、サーマルサイクラー、電気泳動装置などを用いた方法を使用することができる。顕微鏡を用いる場合は、取得した画像からＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物を直接計測したり、画像解析ソフトウェアを用いてＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の占める面積を測定することもできる。画像解析用ソフトウェアとしては、ＩｍａｇｅＪなどを使用することもできる。
【００２２】
本発明において、前記オリゴヌクレオチドはＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物に特異的な塩基配列に対し相補的な配列を持つよう設計されているものであれば、すでに公知となっているオリゴヌクレオチド配列をプローブとして使用しても、新たに設計して使用してもよい。すでに公知となっているプローブとしては、例えば、表１に示す「ＧＮＳＢ９４１」又は「ＣＦＸ１２２３」などが挙げられるが、本発明では、これらを単独で使用しても、混合して使用してもよい。
【００２３】
【表１】
2017121602.tif 000002
【００２４】
また、前記プローブは標識されている必要がある。標識に蛍光物質を採用する場合の蛍光標識物質としては、ＦＩＴＣ（東京化成工業株式会社製）、Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ（東京化成工業株式会社製）などが挙げられるが、これらの蛍光標識物質に限定されない。
【００２５】
更に、必要に応じて汚泥に含まれる全微生物の存在量を検出する場合には、全微生物を標識する必要があり、例えばＤＡＰＩ（４，６’−Ｄｉａｍｉｎｏ−２−ｐｈｅｎｙｌｉｎｄｏｌｅ  ｄｉｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ、シグマアルドリッチ社製）、Ｈｏｅｃｈｓｔ  ３３２５８（シグマアルドリッチ社製）、ＳＹＴＯ９（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社製）、ＳＹＴＯ６０（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社製）などで標識することが可能であるが、前記Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の検出を妨げるものでなければ特に限定されない。
【００２６】
本発明で使用する汚泥脱水機の型式としては、遠心型脱水機、ベルトプレス型脱水機、スクリュープレス型脱水機、真空型脱水機、フィルタープレス型脱水機、多重円板型脱水機などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２７】
汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が増減した場合の汚泥の脱水処理条件の調整方法としては、使用する脱水機の種類を問わず、高分子凝集剤の汚泥への添加率の増減による脱水処理条件の調整、高分子凝集剤の添加濃度の増減による脱水処理条件の調整、高分子凝集剤の添加方法の変更による脱水処理条件の調整、脱水機への汚泥供給量の増減による脱水処理条件の調整、高分子凝集剤の再選定による脱水処理条件の調整、高分子凝集剤の種類変更による脱水処理条件の調整などが挙げられる。脱水機の種類に因る調整方法としては、例えば、遠心脱水機の場合は回転数の増減による脱水処理条件の調整及び回転差速の増減による脱水処理条件の調整など、ベルトプレス脱水機の場合には、凝集槽での撹拌強度の増減による脱水処理条件の調整及び濾過速度の増減による脱水処理条件の調整など、スクリュープレス脱水機の場合には、圧搾調節版の押し付け力の増減による脱水処理条件の調整、パンチングメタルの孔径変更による脱水処理条件の調整及びスクリュー回転数の増減による脱水処理条件の調整などが挙げられる。また、複数種の汚泥を混合して脱水処理を行っている場合には、汚泥の混合比の増減による脱水処理条件の調整も調整方法の一つとして挙げられる。これら汚泥の脱水処理条件の調節方法に対する制限は特にないが、比較的容易に調整でき、脱水機の種類を問わないことから、高分子凝集剤の汚泥への添加率の増減による脱水処理条件の調整を行うことがより好ましい。
【００２８】
本発明で使用する汚泥としては、混合生汚泥、余剰汚泥、消化汚泥および各種汚泥の混合物が挙げられ、特に制限はされないが、余剰汚泥及び消化汚泥がより好ましい。前記汚泥種であれば、Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の変動と脱水ケーキの含水率変動の相関性がより強くなるため、より正確に汚泥の性状変化を捉えることが可能となる。
【００２９】
前記汚泥中の固形分（以下、ＴＳと記す）の下限値としては通常０．５％以上が好ましく、１．０以上が良い好ましい。また、上限値としては６．０％以下が好ましく、５．０以下がより好ましい。前記範囲内であれば、汚泥中に高分子凝集剤を混合した際に効率良く汚泥の脱水処理を行うことができる。
【００３０】
前記汚泥の表面粒子の荷電状態の指標であるカチオン要求量の上限値としては、−０．１０ｍｅｑ／ｇ−ＴＳ以下が好ましく、−０．１５ｍｅｑ／ｇ−ＴＳ以下がより好ましい。また、下限値としては−１．０ｍｅｑ／ｇ−ＴＳ以上が好ましく、−０．５ｍｅｑ／ｇ−ＴＳ以上がより好ましい。前記範囲内であれば汚泥が経時的に性状悪化した場合にも汚泥の凝集性と脱水性を改善することができる。
【００３１】
ここでいうカチオン要求量は汚泥粒子の表面荷電をＰＶＳＫ（ポリビニル硫酸カリウム）を用いてコロイド滴定し、下記数式により求めた値である。
【００３２】
Ｃｖ（ｍｅｑ／ｇ−ＴＳ）＝２＊（Ｎ／４００ＰＶＳＫ滴定量（ｍＬ））＊（Ｎ／４００ＰＶＳＫの力価）
【００３３】
汚泥の脱水処理に使用する高分子凝集剤としては、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤などが挙げられる。汚泥の種類、性状によって使用する高分子凝集剤の種類は異なるので一概にはいえないが、カチオン性高分子凝集剤及び両性高分子凝集剤のうちの少なくとも一つが選定される場合が多い。脱水処理を行う汚泥に対し凝集性及び脱水効率の高い薬剤であれば特に限定されない。
【００３４】
前記カチオン性高分子凝集剤としては、アミジン構造単位を含むアミジン系カチオン性重合体、ポリビニルアミン、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート・アルキルクロライド４級塩重合体、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート・アルキルクロライド４級塩と（メタ）アクリルアミドの共重合体などの強カチオン密度の水溶性重合体などが挙げられる。汚泥の凝集性及び脱水ケーキの含水率を効率よく低下させることができるため、アミジン構造単位を含むアミジン系カチオン性重合体及びジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート・アルキルクロライド４級塩重合体であることが好ましい。
【００３５】
アミジン構造単位を含む前記アミジン系カチオン性重合体は、下記一般式（１）又は下記一般式（２）のいずれかで表されるアミジン構造単位を有する重合体である。
【００３６】
【化１】
2017121602.tif 000003
【００３７】
【化２】
2017121602.tif 000004
（ただし、一般式（１）及び一般式（２）中、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を表し、Ｘ−は陰イオンを表す。）
【００３８】
前記アミジン系カチオン性重合体は、Ｎ−ビニルホルムアミドとアクリロニトリルを断熱重合反応などにより共重合し、塩酸加水分解反応を行うことで得られる。
【００３９】
前記アミジン系カチオン性重合体の全モノマー構造単位に対するアミジン構造単位の含有量の下限値としては３０モル％以上が好ましく、４０モル％以上がより好ましい。また、上限値としては９０モル％以下が好ましく、８０モル％以下がより好ましい。
【００４０】
前記両性高分子凝集剤としては、前記カチオン性高分子凝集剤の製造で使用した原料単量体に（メタ）アクリル酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸などの酸性単量体を混合させて共重合させた両性重合体等が挙げられる。
【００４１】
汚泥の凝集性及び脱水ケーキの含水率を効率よく低下させることができるため、使用する両性高分子凝集剤としては、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート・アルキルクロライド４級塩と、（メタ）アクリルアミドと、（メタ）アクリル酸（塩）の共重合体であることが好ましい。
前記カチオン性高分子凝集剤と前記両性高分子凝集剤は、下記一般式（３）で表されるカチオン性構造単位を有する重合体である。
【００４２】
【化３】
2017121602.tif 000005
（式中、Ｒ３は、水素原子又はメチル基を表し、Ｒ４及びＲ５は、それぞれ独立して水素原子又は炭素数が１〜４のアルキル基を表し、Ｒ６は、炭素数が１〜４のアルキル基又はベンジル基を表し、Ｙは、酸素原子又はＮＨを表し、Ｚ−は陰イオンを表し、ｎは１〜３の整数を表す。）
【００４３】
前記カチオン性高分子凝集剤は、前記カチオン性構造単位、又は前記カチオン性構造単位と非イオン性構造単位を有する重合体である。
前記両性高分子凝集剤は、カチオン性構造単位と、アニオン性構造単位と、非イオン性構造単位を有する重合体である。
【００４４】
前記アミジン系カチオン性重合体以外の前記カチオン性高分子凝集剤と前記両性高分子凝集剤は、光重合反応、断熱重合反応、懸濁重合反応、乳化重合反応などにより製造することができる。
【００４５】
前記高分子凝集剤は水溶液として使用することができる。前記水溶液の濃度の下限値としては、通常０．０１質量％以上が好ましく、０．０３質量％以上がより好ましい。また、上限値としては、２．０質量％以下が好ましく、０．５質量％以下がより好ましい。前記範囲内であれば、高分子凝集剤を効率よく汚泥に混合することができる。
【００４６】
また、本発明においては、高分子凝集剤に加えて無機凝結剤及び有機凝結剤（以下、これらをまとめて単に「凝結剤」と記す）のうち少なくとも１つを併用してもよい。前記高分子凝集剤は、凝結剤と併用しても、汚泥に対する脱水効果を十分に発揮することができる。有機凝結剤としては、例えば、ポリアミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、アルキルアミン・エピクロルヒドリン縮合物、アルキレンジクロライドとポリアルキレンポリアミンの縮合物、ジシアンジアミド・ホルマリン縮合物、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド重合体、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート・アルキルクロライド４級塩と（メタ）アクリルアミドの共重合体などの低分子量かつ強カチオン密度の水溶性重合体、カチオン性界面活性剤などが挙げられる。
【００４７】
前記高分子凝集剤の汚泥への添加量の下限値としては、汚泥のＴＳに対し、通常０．０１質量％以上が好ましく、０．０５質量％以上がより好ましい。また、上限値としては、５．０質量％以下が好ましく、４．０質量％以下がより好ましい。前記範囲内であれば、高分子凝集剤の過不足なく凝集性及び脱水効率の良い強固な凝集フロックを形成することができる。
【００４８】
汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が１．５〜１５％量減少した場合に、高分子凝集剤の前記汚泥への添加率を増加させる場合の増加比は、Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が減少する前の高分子凝集剤の添加率を１とした場合に下限値としては１．０５以上が好ましく、１．２０以上がより好ましい。また、上限値としては３．０以下が好ましく、２．０以下がより好ましい。前記範囲内であれば汚泥が経時的に性状悪化した場合にも汚泥の凝集性と脱水性を改善することができる。
【００４９】
汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が１．５〜１５％量増加した場合に、高分子凝集剤の前記汚泥への添加率を減少させる場合の減少比は、Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が増加する前の高分子凝集剤の添加率を１とした場合に下限値としては０．３以上が好ましく、０．５以上がより好ましい。また、上限値としては０．９５以下が好ましく、０．８以下がより好ましい。前記範囲内であれば汚泥が経時的に性状が好転した場合に必要以上の高分子凝集剤を汚泥に添加することなく、汚泥の脱水処理を行うことができる。
【００５０】
汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が増減した場合に、高分子凝集剤の前記汚泥への添加率を増減させる場合のＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の検出は、連続的でも断続的でも実施することができる。断続的に検出を行う場合には１５〜３０日周期で検出することが好ましい。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の記載によって制限されるものではない。なお、本実施例及び比較例における「％」は特に断りのない限り「質量％」を示す。
【００５２】
なお、実施例及び比較例において使用した高分子凝集剤を表２に示す。表中の数値は、各高分子凝集剤の全モノマー構造単位に対するカチオン性モノマー構造単位、アニオン性モノマー構造単位及びノニオン性モノマー単位の含有率をモル％で示したものである。
【００５３】
【表２】
2017121602.tif 000006
【００５４】
表２中の略号は以下の通りである。
ＡＡｍ：アクリルアミド構造単位
ＤＭＥ：ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル４級塩構造単位
ＤＭＣ：ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル４級塩構造単位
ＡＡ：アクリル酸（塩）構造単位
ＮＶＦ：Ｎ−ビニルホルムアミド構造単位
ＡＮ：アクリロニトリル構造単位
ＶＡＭ：ビニルアミン塩酸塩構造単位
ＡＭＪ：アミジン塩酸塩構造単位
【００５５】
（実施例１）
・  Ａ都市下水処理場において余剰汚泥（以下汚泥Ａと記す）を採取し、以下の試験を行った。
【００５６】
１．ＦＩＳＨ法によるＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の検出
汚泥Ａを２ｍＬ採取し、５０ｍＭリン酸緩衝生理食塩水（以下ＰＢＳと記す、ｐＨ７．４）中に溶解させ、８％パラホルムアルデヒド２ｍＬと混合し、１５時間固定化処理を行った。固定化処理後、１３０００ｒｐｍで1分間遠心分離を行い、生じたペレットを５０ｍＭ  ＰＢＳ（ｐＨ７．４）で３回洗浄を行った。
【００５７】
洗浄後、ペレットを５０ｍＭ  ＰＢＳに再懸濁させ、懸濁液をスライドガラスに塗布した後、４８℃で２時間乾燥させた。その後の微生物細胞の脱水処理以降の作業は、非特許文献１に記載の方法に従いＦＩＳＨ法を実施してＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物を標識した。
【００５８】
Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物に対し特異的な塩基配列に対し相補的な配列を持つオリゴヌクレオチドには、ＦＩＴＣで標識された表１に示したプローブ「ＧＮＳＢ９４１」及び「ＣＦＸ１２２３」の混合物を用い、ハイブリダイゼーションは、３５％ホルムアミドを含む緩衝液において４６℃で実施した。また、全微生物の標識にはＳＹＴＯ６０（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社製）を用いて、プレパラートを作製した。
【００５９】
作製したプレパラートを、共焦点レーザー顕微鏡（カールツァイス社製、ＬＳＭ５  ＰＡＳＣＡＬ）を用いて観察した。ＦＩＴＣの蛍光は４８８ｎｍのレーザー光源で励起し、ＳＹＴＯ６０は６３３ｎｍのレーザー光源で励起し、２０倍の対物レンズを用いて画像を取得した。画像は、後に記載するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量を算出するため、各１０視野分の画像を取得した。画像には、ＦＩＴＣは緑色、ＳＹＴＯ６０は赤色として疑似カラーを設定することで、緑色はＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物を、赤色は全微生物を表すこととした。
【００６０】
汚泥中に含まれるＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量については、画像解析ソフト「ＩｍａｇｅＪ」を用い、全微生物及びＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物が蛍光を発している面積を測定した。全微生物の占有面積をＸとし、Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の専有面積をＹとし、汚泥中に含まれる全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合を１００Ｙ／Ｘとして算出し、取得した画像１０枚分の平均値を算出ところ、汚泥Ａに含まれるＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合は３５．２％であった。
【００６１】
２．脱水処理試験
Ａ都市下水処理場において採取した汚泥Ａについて物性を測定した結果を表３に示す。ＴＳについては、財団法人日本下水道協会編「下水試験法上巻１９７７年度版」ｐ１１６に記載の方法に従い測定した。
【００６２】
【表３】
2017121602.tif 000007
【００６３】
前記汚泥Ａ  ３００ｍＬを５００ｍＬビーカーに取り、高分子凝集剤１（水溶液濃度０．３％）を汚泥のＴＳに対し０．５５％となるよう添加し、スパチュラを用いて１８０ｒｐｍで３０秒撹拌して凝集フロックを形成した。目視により平均フロック径を測定することでフロック径とした。
【００６４】
次に、凝集フロックを５０メッシュのナイロン製濾布で濾過し、濾液の濁度を目視で評価した。濾液の濁度は、以下の基準で評価した。
−：濾液がほとんど透き通っており、浮遊物（以下ＳＳと記す）はほぼ見られない（ＳＳ量目安：５０ｐｐｍ未満）。
＋：濾液に一部濁りが見られ、ＳＳがわずかに存在する（ＳＳ量目安：５０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ未満）。
＋＋：濾液に部分的に濁りが見られ、ＳＳがところどころ存在する（ＳＳ量目安：１００ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満）。
＋＋＋：濾液に多数の濁りが見られ、ＳＳが全体的に存在する（ＳＳ量目安：２００ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ未満）。
＋＋＋＋：濾液に全体的に多数の濁りが見られ、ＳＳが全体的に存在し、一部粗大な大きさで存在する（ＳＳ量目安：５００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ未満）。
【００６５】
更に濾布上で汚泥を５０回ころがし、フロック強度（団粒性）を判定した。団粒性は以下の基準で評価した。
◎：濾布上でころがすことにより水が切れ、フロックが数個の団子状になる。
○：濾布上でころがすことにより水が切れ、フロックが一塊状になる。
△：濾布上でころがすことにより水が切れるが、フロックが崩れ塊状にならない。
×：濾布上でころがすことにより、凝集汚泥が崩れて流れ、ドロドロになる。
【００６６】
濾過後、濾布上に残ったフロックを０．１ＭＰａの圧力で１分間プレス脱水して脱水ケーキを得、脱水ケーキの含水率を測定した。含水率の測定は、財団法人日本下水道協会編「下水試験法上巻１９７７年度版」ｐ２９６〜２９７に記載の方法に従い測定した。
試験結果を表4に示す。
【００６７】
【表４】
2017121602.tif 000008
【００６８】
（２）汚泥Ａ採取1か月後、同じくＡ都市下水処理場において余剰汚泥を採取し（以下汚泥Ａ´と記す）、汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合を算出したところ汚泥Ａ´に含まれるＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合は２４．８％であった。この結果を踏まえ、汚泥Ａと同じ高分子凝集剤の添加率の場合及び、高分子凝集剤の添加率を増やした場合とで汚泥脱水試験を実施した。
汚泥Ａ´について物性を測定した結果を表５に、脱水試験結果を表６に示す。
【００６９】
【表５】
2017121602.tif 000009
【００７０】
【表６】
2017121602.tif 000010
【００７１】
上記試験結果より、Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門の微生物の存在量を検出した結果から、表４における汚泥Ａの場合と高分子凝集剤の添加率が同じ表６の場合は、汚泥Ａ´の脱水ケーキの含水率が高くなり、凝集性及びフロック強度も低下していることがわかる。一方で、高分子凝集剤の添加率を増やすことで、汚泥Ａ´の脱水ケーキの含水率が低くなり、凝集性及びフロック強度も保たれている。これより、汚泥中に含まれる全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が減少した場合には汚泥の凝集性及び脱水性が悪化するが、高分子凝集剤の添加率を増加させることで汚泥のフロック径及び脱水性を改善できることがわかった。
【００７２】
（比較例１）
汚泥Ａ及び汚泥Ａ´に対し、Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物を標識するプローブ「ＧＮＳＢ９４１」及び「ＣＦＸ１２２３」の混合物を、Ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａ門Ｔｈｉｏｔｈｒｉｘ属に属する微生物及びＥｉｋｅｌｂｏｏｍ  Ｔｙｐｅ０２１Ｎに属する微生物を標識するプローブ「Ｇ１２３−Ｔ」に替え、ハイブリダイゼーション条件としては、４０％ホルムアミドを含む緩衝液に替えた他は実施例１と同様の操作を行った。「Ｇ１２３−Ｔ」の塩基配列を表７に示す。その結果、汚泥Ａ及びＡ´いずれの汚泥に対してもＣｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａ門Ｔｈｉｏｔｈｒｉｘ属に属する微生物及びＥｉｋｅｌｂｏｏｍ  Ｔｙｐｅ０２１Ｎに属する微生物を検出することができず、Ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａ門Ｔｈｉｏｔｈｒｉｘ属に属する微生物及びＥｉｋｅｌｂｏｏｍ  Ｔｙｐｅ０２１Ｎに属する微生物の存在量の検出を試みたが検出できず、汚泥の凝集性及び脱水性の悪化を予測することはできないことがわかった。
【００７３】
【表７】
2017121602.tif 000011
【００７４】
（実施例２）
（１）  Ｂ都市下水処理場において混合汚泥（以下汚泥Ｂと記す）を採取し、実施例１と同様の方法でＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物を検出し、存在量の割合を算出したところ３１．９％であった。また、汚泥Ｂに対して実施例1と同様に物性を測定した結果を表８に示す。また、高分子凝集剤１を高分子凝集剤２に替えた以外は実施例１と同様の方法で汚泥脱水試験を実施した結果を表９に示す。
【００７５】
【表８】
2017121602.tif 000012
【００７６】
【表９】
2017121602.tif 000013
【００７７】
（２）汚泥Ｂ採取1か月後、同じくＢ都市下水処理場において混合汚泥を採取し（以下汚泥Ｂ´と記す）、汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合を算出したところ汚泥Ｂ´に含まれるＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合は１９．４％であった。この結果を踏まえ、汚泥Ｂと同じ高分子凝集剤の添加率の場合及び、高分子凝集剤の添加率を増やした場合とで汚泥脱水試験を実施した。
汚泥Ｂ´について物性を測定した結果を表１０に、脱水試験結果を表１１に示す。
【００７８】
【表１０】
2017121602.tif 000014
【００７９】
【表１１】
2017121602.tif 000015
【００８０】
上記試験結果より、表９の高分子凝集剤２の添加率と同じ添加率にした表１１の場合には脱水ケーキの含水率と濾液濁度が高くなり、凝集性及び脱水性が悪化していることがわかる。また、添加率を高くすることで汚泥Ｂと同様の脱水ケーキ含水率が保たれることが確認された。これより、実施例１と同様に、汚泥中に含まれる全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が減少した場合には汚泥の凝集性及び脱水性が悪化するが、高分子凝集剤の添加率を増加させることで汚泥の脱水性を改善できることがわかった。
【００８１】
（実施例３）
（１）  Ｃ食品加工場において余剰汚泥（以下汚泥Ｃと記す）を採取し、実施例１と同様の方法でＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物を検出し、存在量の割合を算出したところ５１．０％であった。また、汚泥Ｃに対して実施例1と同様に物性を測定した結果を表１２、高分子凝集剤１を、高分子凝集剤２（水溶液濃度０．３％）と高分子凝集剤３（水溶液濃度０．３％）を質量比で６０：４０でとなるよう混合した高分子凝集剤４に替え、高分子凝集剤４を汚泥のＴＳに対し０．５％となるよう添加した以外は実施例１と同様の方法で汚泥脱水試験を実施した結果を表１３に示す。
【００８２】
【表１２】
2017121602.tif 000016
【００８３】
【表１３】
2017121602.tif 000017
【００８４】
（２）汚泥Ｃ採取1か月後、同じくＣ都市下水処理場において混合汚泥を採取し（以下汚泥Ｃ´と記す）、Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量を算出したところ汚泥Ｃ´に含まれる全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合は６０．６％であった。この結果を踏まえ、汚泥Ｃの脱水試験と同じ高分子凝集剤の添加率のまま汚泥脱水試験を実施した。
汚泥Ｃ´について物性を測定した結果を表１４に、脱水試験結果を表１５に示す。
【００８５】
【表１４】
2017121602.tif 000018
【００８６】
【表１５】
2017121602.tif 000019
【００８７】
上記試験結果より、表１５の汚泥Ｃ´では表１３の汚泥Ｃに比べ、高分子凝集剤４が同じ添加率であっても脱水ケーキの含水率が低下し、凝集性及び脱水性が改善されていることがわかる。また、濾液濁度及びフロック強度についても改善されていることが確認できる。このことから、汚泥中の全微生物の存在量に対するＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物の存在量の割合が増加することにより、汚泥の凝集性及び脱水性が向上し、更に汚泥への添加率を減少できることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、汚泥中に含まれるＣｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ門に属する微生物を検出し、その存在量に基づき、汚泥の脱水処理条件の調整の必要性を判定する汚泥の脱水方法として広く適用することができる。