(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントにサポニン含有剤を混合して成型した固型剤を、水中に投入して徐々に崩壊させることにより、サポニン含有剤を徐々に水中に放出させることを特徴とするサポニン含有剤の供給方法。
【請求項２】
固型剤として、セメントにサポニン含有剤とフィラー（無機質或いは有機質の粉状体）を混合して成型したものを用いるものである、請求項１記載のサポニン含有剤の供給方法。
【請求項３】
セメント１重量部に対しサポニン含有剤（天然サポニンとして１０％含有）１〜0.１重量部の割合で混合して成型したことを特徴とする徐崩性の水処理用固型剤。
【請求項４】
セメントと無機質或いは有機質の粉状体からなるフィラー１重量部に対しサポニン含有剤（天然サポニンとして１０％含有）を１〜0.３重量部の割合で混合して成型したことを特徴とする徐崩性の水処理用固型剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中にサポニン含有剤を徐々に放出させるサポニン含有剤の供給方法及び徐崩性の水処理用固型剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近来、微生物を利用する生物的排水処理において、サポニン含有剤を使用することが行われつつある。これは、サポニン含有剤が微生物の生理活性を高めたり酸素移動効率の増大作用を呈することが判明し、また界面活性作用を有していることの結果である。そして、サポニン含有剤を排水に添加することにより、活性汚泥処理装置の処理能力の増大や処理水質の安定化、余剰汚泥の減少、ノルマルヘキサン抽出物の分解によるスカムの減少等、様々な優れた効果を奏する。最近では、その機序の理論的解明がかなりなされている。
【０００３】
ところで、現在のサポニン含有剤の使用態様は、液状のサポニン含有剤をポンプ等で処理槽中に定量的に投入することにより行われている。これは、サポニンが効果を生じるためには或る程度以上の濃度が必要であり、且つ常時或いは間欠的に流入する排水に対応するためである。この濃度は、排水中に含まれる汚濁物質の量や質にもよるが、キラヤサポニン（トリテルペノイド系サポニンとして1.９％、天然サポニンとして約４％）を含むシャボンの木の抽出液の場合、0.１〜１０ppm 、より好ましくは0.５〜４ppm （ノルマルヘキサン抽出物が多い場合は４〜１０ppm ）程度が必要である。尚、濃縮によりサポニン濃度を挙げたものの場合には、投入量が少なくてすむ。
【０００４】
しかし、工場排水等大型の処理施設では管理者も常駐しており定量投入設備も完備しているが、小規模な施設、例えば浄化槽や合併槽或いはグリストラップなどでは、人手もないし知識もなく、液状物の定量投入を行う環境にはない。従って、従来このような小規模な排水処理施設では、サポニン含有剤は全く使用されていなかった。そのため、グリストラップでは油分が溜まって目詰まりをおこすとか悪臭の原因になり、外食産業などでは大きな泣き所になっていた。一方、浄化槽や合併槽では、度々汚泥引抜きをしなければならず、手間や費用がかかるうえに周囲に悪臭が漂う問題があった。
【０００５】
一方、河川や湖沼、ダム、海等の底部にヘドロが溜まるなど水質の悪化が言われて久しい。これは、家庭排水などが未処理のまま放流ているのが原因であると言われている。しかし、護岸工事の普及で汚濁物質を分解する微生物の住処である落葉などの植物体が、水辺から姿を消したことも大きな原因の一つと思われる。尚、多くの植物、特に落葉樹の葉には程度の差こそあれサポニン成分がふくまれており、これが微生物を活性化していたと言う説もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者は、サポニン含有剤を固型化すればこれら小規模な排水処理施設でも容易・手軽に使用できるし、また河川等に設置或いは投入しておけば有効成分（サポニン）が徐々に放出されることに着目し、種々な研究を行った。即ち、バインダーに糖質やデンプンを用いて固型化したり、或いは鉱物粉末や水溶性樹脂、高級脂肪酸塩等の混合物を用いて固型化することを試みた。しかし、得られた固型剤は取扱（計量等）は液状のものより便利であるが、短時間で崩壊したり、崩壊しないまでも数〜数十時間でサポニンの殆どが溶出（抜け出し）してしまう難点があった。従って、排水処理に必要なサポニン濃度を維持するためには、少量ずつ毎日投入しなければならず、液状物と変わらない手間が掛かって当該目的を満足するほどではなかった。また、河川等に投入してもサポニンが短時間に殆ど溶出してしまうため、効果が持続しなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上のような現状に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果本発明を完成させたものであり、その特徴とするところは、サポニン含有剤をセメントと混合して徐崩性の固形剤にしたところにある。セメントは、サポニン含有剤を抱え込む力が大きく、それ自身が水中で崩壊しなければ、サポニンの溶出は僅かである。
【０００８】
セメントとは、石灰質原料に粘土質原料を混合してその一部が溶融するまで焼成して得たクリンカーに、適量の石膏を加えて粉砕したものである（ポルトランドセメント）。本発明では、ポルトランドセメントの他に、スラグを混入粉砕した高炉セメントや、シリカ分を混入粉砕したシリカセメント、フライアッシュを混入粉砕したフライアッシュセメントなども用いられる。
【０００９】
ただ、セメントは単に水（液状のサポニン含有剤）で練って固化しただけでは以外に脆く、外力で等容易にひび割れするし、水中では崩壊が早い。そこで、無機質の粉状体をフィラーとして加えると、強度と耐崩壊性が増強される。無機質の粉状体としては、例えばクリストバライトやゼオライトその他天然鉱物の粉砕品の他に、鉱滓やフライアッシュなども用いられる。また、無機質以外に、腐植や活性炭粉末、ポバール、デキストリン等の有機質粉末も混入できる。有機物の混入は、崩壊を促進する傾向にある。またこれらのフィラーは、液状サポニン含有剤の吸収がセメントに比べて迅速であるし多いので、固型化（保形化）を早める効果がある。尚、大型の固型剤の場合には、強度を更に増加させるために、粒状の鉱物質や通常コンクリートに使用されるような砕石等の骨材を混入してもよい。固型剤の崩壊性は、これら混合する物質の質や量や、水やサポニン含有剤の配合割合にもよるが、その大きさにも大きく影響される。そこで、顆粒状のものや小石状のもの、更には大きな礫状のものなど、用途に応じた寸法形状のものに成型すればよい。小石や礫状の場合、個々に成型すると製造コストが嵩むので、大きな成型品を作り、これを適宜な大きさに破砕して使用してもよい。
【００１０】
尚、セメントやフィラーは崩壊後にＳＳになるので、微生物の住処が増えるとともに、ヘドロや汚泥の脱水性を向上させる利点もある。
【００１１】
次に、液状のサポニン含有剤とは、サポニンを多く含む植物体の抽出液のことである。ここにサポニンとは、植物体に含有される配糖体の一種で、セッケンのように著しくアワ立つコロイド水溶液を作るものの総称であり、多くの植物から見出されている。本発明では用いるサポニンの種類は問わないが、コストや安定供給の点から、植物体中の含有量が多く且つその植物が大量に存在し安定して入手できるものが好ましい。この観点から、キラヤサポニンやユッカ、砂糖大根、なぎいかだ、大豆等から得られるサポニンが好ましい。サポニン含有剤は、植物体から抽出した抽出液（溶媒を含む）をそのまま用いてもよく、それを精製したもの自体でもよい。抽出の方法は通常の方法でよく、水やエタノール等の低級アルコール等で抽出できる。更に、この抽出液を精製したり濃縮したものも使用できるし、液状のものを真空乾燥等、従来公知の方法で粉末にしたものも使用できる。
【００１２】
この内特に、南米のチリー、ボリビア、ペルー等に自生するシャボンの木（学名：Quilaia saponaria Mol.バラ科）から抽出したキラヤサポニンが好適である。これは、化１の構造を有するキラヤ酸をアグリコン（配糖体の非糖質部分）とするトリテルペン系の配糖体であり化２で表わされもので、構造及び分析技術が解明されている数少ないサポニンであるし、比較的サポニン含有濃度の高い抽出液が得られることによる。尚、現在市場に供給されているキラヤサポニンは、前述したトリテルペノイド系サポニン1.９％含有のもの（水やエタノール等の溶媒約７０％、糖類約２０％を含有）や、これを濃縮したトリテルペノイド系サポニンを4.３％（天然サポニンとして１０％含有、その他溶媒として水が約４４％、エタノールが約１０％、糖類約３０％含有）含有するものものである。また、キラヤサポニンを精製して濃縮したものや、更にこれらを粉末化したものも提供されている。
【化１】
0003760322.tif 000002
【化２】
0003760322.tif 000003
【００１３】
また、ユッカサポニンは、北アメリカ南部や西インド諸島に産するユッカ種の植物の茎から抽出したもので、ステロイド系サポニンの一種である。現在市場に提供されているものは、抽出液中に約１〜1.５％程度の活性ステロイドサポニンを含有（溶媒約８０％、糖類約９％含有）しており、同様に排水処理に用いられている。ただ、キラヤサポニンに比べて、消臭力は優れるが生物活性能力は幾分劣る。その他砂糖大根から得られるビートサポニン（オレアノール酸の配糖体で、トリテルペノイド系サポニンの一種）も原材料が大量にあるので、安定供給される可能性がある。
【００１４】
サポニン含有剤としては、上記した液状のサポニン含有剤の他に、これを従来公知の方法で粉末化したものも使用できる。もっとも、セメントを硬化させるのに必ず水が必要なので、わざわざ粉末にする必要はあまりない。ただ、セメントと水（液状サポニン含有剤）の混合割合にはある許容範囲があるので、高サポニン化を図るためには、粉末のものを併用するとよい。
【００１５】
次に、本発明の水処理用固型剤の製法について説明する。まず、セメントに適量のフィラーを混ぜ、これに適量のサポニン含有剤（液状）を加えてよく混合し、型にいれて硬化させる。フィラーの混入は省略してもよい。固型剤の大きさは特に限定はないが、用途に合わせて成型する。大きな板状のものを作り、これを小割りにしてもよい。セメントとサポニン含有剤（水分４４％の場合：トリペルテノイドサポニン4.３％：天然サポニンとして１０％含有）の割合は、１：１〜0.１程度である。また、セメントとフィラーの合計に対するサポニン含有剤の割合は、１：１〜0.３程度である。サポニン含有剤の割合が少な過ぎると混合物はパサパサになり、多過ぎると硬化しなくなる。サポニン含有剤が少ない場合には水を加えてもよいが、サポニン濃度が低下する。サポニン濃度を高くするには、吸収のよいフィラーを多く加えるとか、粉末状のサポニン含有剤を加えるとよい。セメントは、糖分（サポニン含有剤中に多い）や腐植を混ぜると硬化速度や強度が低下すると言われている。前者の場合、硬化時間を長くすればよいし、後者の場合、これを崩壊時間の調整に利用することができる。
【００１６】
このようにして得られた水処理用固型剤は、河川や湖沼、ダム、海等に設置或いは投入すると、数月〜１年或いはそれ以上の長期にわたって徐々に崩壊してサポニン成分の溶出とＳＳ分の補給を行うので、微生物の活性化やヘドロの凝集等に役立つものである。また、グリストラップの油水分離室や受水室、浄化槽や合併処理槽の調整槽部分等に適宜個数投入しておくと、１〜数月程度にわたって徐々に崩壊し、排水中にほぼ均一にサポニン含有剤を放出するため、液状のものに比べて管理の手間もかからず適切なサポニン濃度の保持が容易に行なえる利点がある。そしてこれらの水処理装置において、油分の分解や悪臭の除去、汚泥の減少等の効果をもたらすものである。
【００１７】
【実施例】
次に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
（実施例  １）
セメント１００ｇに、サポニン含有剤（天然サポニンとして１０％含有、水分約４４％）４０ｇを加え、十分に混合してキャラメル状の型に入れ、約８時間かかって硬化させて約２０ｇの水処理用固型剤を５個得た。固型剤は、乾燥が進むにつれて表面に細かいひび割れを生じた。
【００１８】
この固型剤を、３リットルビーカーに入れた２リットルの水（ｐＨ７、水温２５℃）中に入れ、スターラーで攪拌（流速0.１ｍ／秒）する実験を１〜２週間毎に水をかえながら行ったところ、平均２８日後にほぼ完全に崩壊した。尚、水は当初は茶色（キラヤサポニン１０％含有剤の色）に染まったが、次第に薄い色になった。
【００１９】
（実施例  ２）
セメント１００ｇにケイソナイト（有機珪酸）粉末５０ｇとサポニン含有剤１３０ｇを加え、同様に成型して約２０ｇの外観良好な固型剤を５個得た。この固型剤を、実施例１と同様にスターラーで攪拌したところ、平均６１日でほぼ完全に崩壊した。尚、水の着色の程度は次第に薄くなったが、最後まである程度の着色が見られた。
【００２０】
（実施例  ３）
セメント１００ｇにクリノプチロライト（ゼオライト）粉末５０ｇとモルデナイト（ゼオライト）粉末５０ｇ及びサポニン含有剤１００を加え、同様に成型して約２０ｇの外観良好な固型剤を５個得た。この固型剤を、実施例１と同様にスターラーで攪拌したところ、平均６５日でほぼ完全に崩壊した。水の着色は、実施例２と同様であった。
【００２１】
（実施例  ４）
セメント１００ｇにモルデナイト１００ｇ及びサポニン含有剤１００を加え、同様に成型して約２０ｇの外観良好な固型剤を５個得た。この固型剤を、実施例１と同様にスターラーで攪拌したところ、平均９０日でほぼ完全に崩壊した。水の着色は、実施例２と同様であった。
【００２２】
（実施例  ５）
セメント１６０ｇにクリストバライト粉末（１５０μｍアンダー）８０ｇ及びサポニン含有剤２００を加え、同様に成型して約２０ｇの外観良好な固型剤を５個得た。この固型剤を、実施例１と同様にスターラーで攪拌したところ、平均１１５日でほぼ完全に崩壊した。水の着色は、実施例２と同様であった。
【００２３】
（実施例  ６）
セメント８０ｇにクリストバライト粉末３０ｇ及びサポニン含有剤１００を加え、同様に成型して約２０ｇの外観良好な固型剤を５個得た。この固型剤を、1.５リットルメスシリンダーに入れた１リットルの水（ｐＨ７、水温２５℃）の中に入れ、散気管で1.２リットル／分の空気を送って曝気処理したところ、平均４６日でほぼ完全に崩壊した。尚、水は約１週間毎に取り替えた。水の着色の程度は次第に少なくなったが、ほぼ最後まで着色が見られた。
【００２４】
（実施例  ７）
セメント２００ｇにクリストバライト粉末８０ｇ及びサポニン含有剤２００を加え、同様に成型して約２０ｇの外観良好な固型剤を５個得た。この固型剤を、実施例６と同様に1.５リットルビーカーに入れた１リットルの水（ｐＨ７、水温２５℃）中に入れ、散気管で1.２リットル／分の空気を送って曝気処理したところ、平均５１日でほぼ完全に崩壊した。着色の程度も同様であった。
【００２５】
（実施例  ８）
セメント１２０ｇに、クリストバライト粉末８０ｇ、ポバール３０ｇ及びサポニン含有剤２００を加え、同様に成型して約２０ｇの外観良好な固型剤を５個得た。この固型剤を、実施例６と同様に1.５リットルビーカーに入れた１リットルの水（ｐＨ７、水温２５℃）中に入れ、散気管で1.２リットル／分の空気を送って曝気処理したところ、平均５８日でほぼ完全に崩壊した。着色の程度も同様であった。
【００２６】
（実施例  ９）
セメント７５ｇにデキストリン２５ｇ、腐植１００ｇ及びサポニン含有剤１００を加え、同様に成型して約２０ｇの外観良好な固型剤を５個得た。この固型剤を、２００リットルの容器に１８０リットルの水を入れた中に、投入して静水状態で放置しておいたところ、平均４５日で崩壊した。
【００２７】
（実施例  １０）
セメント１００ｇにケイソナイト（有機珪酸）１００ｇ及びサポニン含有剤１３０を加え、同様に成型して約２０ｇの外観良好な固型剤を５個得た。この固型剤を、実施例９と同様に２００リットルの容器に１８０リットルの水を入れた中に、投入して静水状態で放置しておいたところ、平均１５４日で崩壊した。
【００２８】
（実施例  １１）
セメント１００ｇにクリノプチロライト１００ｇ及びサポニン含有剤１８０を加え、同様に成型して約２０ｇの外観良好な固型剤を５個得た。この固型剤を、実施例９と同様に２００リットルの容器に１８０リットルの水を入れた中に、投入して静水状態で放置しておいたところ、平均１８３日で崩壊した。
【００２９】
（実施例  １２）
セメント１２０ｇにクリストバライト８０ｇ及びサポニン含有剤２００を加え、同様に成型して約２０ｇの外観良好な固型剤を５個得た。この固型剤を、実施例９と同様に２００リットルの容器に１８０リットルの水を入れた中に、投入して静水状態で放置しておいたところ、平均２７９日で崩壊した。
【００３０】
（実施例  １３）
セメント１００ｇにモルテデナイト１００ｇ及びサポニン含有剤１３０を加え、同様に成型して約２０ｇの外観良好な固型剤を５個得た。この固型剤を、実施例９と同様に２００リットルの容器に１８０リットルの水を入れた中に、投入して静水状態で放置しておいたところ、平均２５０日で崩壊した。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の水処理用固型剤はセメントとサポニン含有剤、或いはセメントとフィラー及びサポニン含有剤を主成分とするものである。そして、セメントの優れたサポニン含有剤保持（抱き込み）能力と、セメント成型品の崩壊性により、サポニン徐放性の水処理用固型剤を提供するものである。
【００３２】
従って、以下の様な効果を生じる。
１）セメントとサポニン含有剤或いはこれに無機、有機のフィラーを加えたものを材料とし、これらを混合して成型するだけであるから、特別な装置や技術を必要とせずに、安価大量に製造することができる。
２）成型されているので、従来の液状サポニン含有剤に比べて取扱い易さは格段に向上する。
３）サポニン含有剤はセメントに抱き込まれた状態で均一に含まれており、しかもセメントにより徐崩性が与えられているため、サポニン成分は１月乃至１年或いはそれ以上の長期にわたってほぼ均等に溶出する。
４）固型剤の崩壊速度、換言すればサポニン成分の溶出速度は、セメントや各種フィラーの種類や組合せ、混合比率により、任意に調節できる。
５）サポニン含有剤の溶出量は、投入する固型剤の個数によって簡単に調節することができる。
６）河川や湖沼、ダム、海等に設置或いは投入すると、徐々に崩壊してサポニン成分を徐々に放出し、その周囲に棲息する微生物を活性化してヘドロ等の除去に大きな効果をもたらす。
７）また、従来使用出来なかった小規模な排水処理装置、例えばグリストラップや浄化槽、合併処理槽等においても、サポニン含有剤の投入が管理の手間もかからず簡単確実に行え、環境衛生や廃棄物処理の面で大きな貢献をすることができる。