(57)【要約】優れたリン（リン酸態リン）蓄積能力を有するミクロプルイナ属、好ましくはミクロプルイナ属グリコゲニカ種（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ  ｇｌｙｃｏｇｅｎｉｃａ）、さらに好ましくはミクロプルイナ（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ）ｓｐ．２３７−４株［ＦＥＲＭ  ＡＢＰ−１０１８１］である微生物。前記微生物を含有する微生物を含有する微生物製剤。前記微生物の菌体及び／又は菌体処理物と排水を接触させ排水からリンを効率的に除去する排水処理方法、及び、前記微生物製剤を排水に添加する排水処理方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンを蓄積する能力を有するミクロプルイナ属の微生物。
【請求項２】
リン酸態リン蓄積能力を有する請求項１記載の微生物。
【請求項３】
ミクロプルイナ属グリコゲニカ種（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ  ｇｌｙｃｏｇｅｎｉｃａ）である、請求項１又は２記載の微生物。
【請求項４】
ミクロプルイナ（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ）ｓｐ．２３７−４株［ＦＥＲＭ  ＡＢＰ−１０１８１］である、請求項１〜３のいずれかに記載の微生物。
【請求項５】
リンを蓄積する能力を有するミクロプルイナ属の微生物を含有する微生物製剤。
【請求項６】
微生物がリン酸態リン蓄積能力を有する、請求項５記載の微生物製剤。
【請求項７】
微生物がミクロプルイナ属グリコゲニカ種（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ  ｇｌｙｃｏｇｅｎｉｃａ）である、請求項５又は６記載の微生物製剤。
【請求項８】
微生物がミクロプルイナ（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ）ｓｐ．２３７−４株［ＦＥＲＭ  ＡＢＰ−１０１８１］である、請求項５〜７のいずれかに記載の微生物製剤。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の微生物の菌体及び／又は菌体処理物と排水を接触させる排水処理方法。
【請求項１０】
請求項５〜８のいずれか一項に記載の微生物製剤を排水に添加する排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、リンを含有する排水の処理に有用な微生物と、これを用いた微生物製剤、及び排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  排水処理を行うにあたって、嫌気槽と曝気槽の汚泥を循環させ、曝気槽においてアンモニア性窒素を硝酸性窒素に酸化し、嫌気槽において硝酸性窒素を窒素ガスに還元して系外に排出する活性汚泥循環変法が従来から広く行われている。しかしこの方法は、窒素は効率よく除去できるものの、リンの除去は十分には行えなかった。【０００３】  リン除去を行う必要がある場合、嫌気槽または曝気槽内に無機凝集剤を添加し、リン酸イオンを不溶化させ、余剰汚泥とともに系外に取り除く方法や、嫌気槽の他に無酸素槽を設けることにより、生物的に脱リンを行ういわゆるＡ２Ｏ法が用いられてきた。【０００４】  Ａ２Ｏ法のように、嫌気条件と好気条件を組み合わせることによって微生物にリンを蓄積させる場合、リンの蓄積能力が高い微生物を用いることが効率的である。このような微生物としては、ミクロコッカス様ＮＭ−１株、ＮＭ−２株が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。【０００５】  しかしながら、リンの蓄積能力が高い微生物の探索は、いまだ十分には行われておらず、排水処理を行う際に実用的な微生物はほとんど得られていない。
【特許文献１】特公平３−７８９９６号公報
【特許文献２】特公平３−７８９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明は、リンを含有する排水を効率的に処理することができる微生物、及びこれを用いた微生物製剤、排水処理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】  すなわち本発明の第一の要旨は、リンを蓄積する能力を有するミクロプルイナ属の微生物である。【０００８】  本発明の第二の要旨は、前記微生物を含有する微生物製剤である。【０００９】  本発明の第三の要旨は、前記微生物の菌体及び／又は菌体処理物と排水を接触させる排水処理方法、及び、前記微生物製剤を排水に添加する排水処理方法である。
【発明の効果】
【００１０】  本発明のミクロプルイナ属の微生物は、微生物の菌体内に、高い濃度でリンを蓄積する能力を有するので、リンを含有する排水の処理を効率的に行うことができ、排水処理用微生物製剤として好適に使用することができる。
本発明の排水処理方法は、前記微生物の菌体及び／又は菌体処理物をリンを含有する排水と接触させたり、前記微生物製剤を排水に添加するので、排水処理を安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  以下、本発明について詳しく説明する。本発明の微生物は、ミクロプルイナ属に属し、リンを蓄積する能力を有するものである。【００１２】  本発明のミクロプルイナ属の微生物としては、例えば、ミクロプルイナ属グリコゲニカ種（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ  ｇｌｙｃｏｇｅｎｉｃａ）を挙げることができ、さらに詳しくは、ミクロプルイナ（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ）ｓｐ．２３７−４株等を挙げることができる。この微生物は、リン酸態リン蓄積能力を有するとともに、乾燥質量あたり３〜８％のリンを蓄積する能力を有するものである。【００１３】  ミクロプルイナ（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ）ｓｐ．２３７−４株は、本発明者らにより活性汚泥から分離された微生物であり、独立行政法人産業技術総合研究所  特許生物寄託センター（茨城県つくば市東１丁目１番地１  中央第６）にＦＥＲＭ  ＡＢＰ−１０１８１として寄託されている（寄託日：２００３年１０月２０日）。【００１４】  この微生物は、下記の通り決定された菌学的性質に基づき、ミクロプルイナ（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ）ｓｐ．２３７−４株と同定された（表１および表２参照）。【００１５】
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【００１６】
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【００１７】  さらに、１６Ｓ  ｒＲＮＡの塩基配列の解析を基に、近隣接合法（ＮＪ法）により系統樹を作成し、系統解析には解読された１４３７ｂｐの塩基配列のうち１３８１ｂｐを用いて、データーベース上の既知の配列と照合した結果、この微生物はミクロプルイナ属グリコゲニカ種（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ  ｇｌｙｃｏｇｅｎｉｃａ）と同定された。【００１８】  本発明の微生物の培養方法は特に限定されない。例えば、炭素源として、グルコース、フルクトース、グルタミン酸ナトリウム、澱粉等を含んだ培養液を用いて培養することができる。また、窒素源として、アンモニア、硫酸アンモニア、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等を含んだ培養液を用いて培養することもできる。
またその他の有機栄養源として、酵母エキス、肉エキス、麦芽エキス、ペプトン、味液等を含んだ培養液を用いてもよい。また無機塩として、リン酸塩、マグネシウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、鉄塩、コバルト塩、銅塩、その他微量金属塩等を含んだ培養液を用いてもよい。【００１９】  培養条件については、培養液のｐＨは、好ましくは４〜１０であり、より好ましくは５〜９である。
培養温度は、好ましくは１０〜４０℃であり、より好ましくは２０〜３０℃である。また、培養期間は、好ましくは１０〜２００時間であり、より好ましくは３０〜１００時間である。【００２０】  本発明の微生物の菌体及び／又は菌体処理物をリンを含有する排水と接触させることにより、効率的にリンを含有する排水を処理することができる。【００２１】  微生物の菌体としては、得られた菌体の培養液を使用することができる。また、培養液を遠心分離または膜濾過に供することにより濃縮した菌体を使用することができ、濃縮した微生物を凍結乾燥したものを菌体処理物として使用することもできる。
さらに、菌体処理物としては、培養液や濃縮した菌体を、その生存が維持される状態で適宜処理した形態、例えば固定化菌体の形態のものを使用することができる。固定化菌体の形態としては、培養液や濃縮した菌体をアルギン酸またはアクリルアミドで包括した固定物、米糠または籾殻等に吸着させた固定化物等が挙げられる。【００２２】  本発明の微生物の菌体、菌体培養液、菌体処理物は、そのまま排水処理用微生物製剤として使用することができる。微生物製剤としては、さらに無機凝集剤、高分子凝集剤等の適当な添加剤と混合した状態で使用してもよく、菌体、菌体培養液、菌体処理物をそれぞれ単独で配合しても、混合してもよい。【００２３】  本発明の微生物の菌体及び／又は菌体処理物を、リンを含有する排水と接触させる方法としては特に限定はされず、例えばこの菌体及び／又は菌体処理物を含有する微生物製剤をリンを含有する排水に添加して排水を処理する方法、菌体及び／又は菌体処理物を活性汚泥に添加し、活性汚泥によりリンを含有する排水を処理する方法、菌体及び／又は菌体処理物を固定床として、これにリンを含有する排水を接触させる方法等を用いることができる。【００２４】  本発明の微生物の菌体及び／又は菌体処理物を活性汚泥に添加する場合は、乾燥質量において、活性汚泥のＭＬＳＳ質量に対し、菌体の質量が１％以上となるように添加することが好ましい。また、菌体処理物を活性汚泥に添加する場合は、乾燥質量において、菌体処理物中に占める菌体の質量が、ＭＬＳＳ質量に対し１％以上となるように添加することが好ましい。この際、菌体処理物中に占める菌体の質量は、既知の質量の菌体を用いて固定化物を調製し、固定化物の乾燥質量を測定することによって、単位固定化物中に含まれる菌体の質量として求めることができる。【００２５】  本発明の微生物のリン蓄積能力は、微生物の菌体及び／又は菌体処理物によってリンを含有する排水を処理し、処理前の排水中および処理水中のリン濃度を測定し、両者の濃度差に相当するリンの量が微生物に蓄積されたと見なすことによって確認できる。【００２６】  図１は、本発明の排水処理方法の一例を示す概略のフロー図である。
リンを含有する排水は、嫌気槽１に導入される。嫌気槽１及び曝気槽２には、活性汚泥が入れられており、排水中の有機物は、主として曝気槽２中において好気的に分解処理される。【００２７】  嫌気槽１と曝気槽２の間における活性汚泥の循環は、ポンプ４を用いて一方の槽から他方の槽へ送液し、他方の槽からオーバーフローによって返送する。この際、どちらの槽からポンプを用いて返送するかは必ずしも限定されない。【００２８】  微生物貯留槽３には、本発明の微生物の菌体及び／又は菌体処理物、もしくは本発明の微生物製剤を入れ、この菌体及び／又は菌体処理物や微生物製剤を嫌気槽１及び／又は曝気槽２に添加する。
添加方法は、一度に必要な量を添加してもよいし、適当量を連続的に添加してもよい。
また、適当な間隔をおいて間欠的に添加してもよい。
なお、本発明の微生物の菌体及び／又は菌体処理物、もしくは本発明の微生物製剤は、リンを含有する排水に予め添加しておいてもよい。【００２９】  曝気槽２内には分離膜を有する膜分離装置５が浸漬されている。分離膜を用いて曝気槽２から処理水を系外に排出すると、固形分が実質的に含まれない、水質の高い処理水を得ることができるため好ましい。また、膜分離装置５を用いて固液分離を行うと、容易にＭＬＳＳ濃度を高く維持することができるので、リン除去の効率を高めることができる。【００３０】  分離膜としては、活性汚泥を濾過するために使用できる任意のものを用いることができ、平均孔径が０．０１〜２０μｍのものが好ましく、０．１〜１μｍのものがより好ましい。分離膜の種類は、例えば半透膜、透析膜、限外濾過膜、浸透膜、逆浸透膜が挙げられる。分離膜の形態は、例えば平膜、中空糸膜、チューブラー膜、袋状膜、スパイラル膜が挙げられる。【００３１】  排水中のリンは、嫌気槽１と曝気槽２との間で活性汚泥が循環する際に、微生物が嫌気性条件下でリン酸態リンを放出し、好気性条件下でリン酸態リンを取込むことによって、微生物中にリンがポリ燐酸態リン｛（ＰＯ４）ｎ｝として蓄積される。【００３２】  微生物中に蓄積されたリンは、余剰汚泥として引き抜かれることにより除去される。余剰汚泥は、埋め立て等によって処分するか、あるいはコンポスト化してもよい。また、別途リンの抽出作業を行って再資源化することもできる。【００３３】  嫌気槽１、曝気槽２内のＭＬＳＳ濃度は、余剰汚泥の引抜き頻度によって制御することができるが、より安定してリン除去を行うためには、ＭＬＳＳを高濃度で維持することが好ましい。これは、ＭＬＳＳ濃度が高いと酸素消費量が増えて嫌気槽の嫌気状態が安定化するからである。具体的なＭＬＳＳ濃度は、５０００ｍｇ／Ｌ以上を維持することが好ましく、８０００ｍｇ／Ｌ以上を維持することがさらに好ましい。なお、あまりＭＬＳＳ濃度を上げ過ぎると、活性汚泥の流動性が低下して酸素の溶解効率が極端に低下するため、濃度の上限としては２００００ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましい。【００３４】  以下、実施例および比較例により本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００３５】  ミクロプルイナ（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ）ｓｐ．２３７−４株［ＦＥＲＭ  ＡＢＰ−１０１８１］の調整。
１．前培養
表３に示す成分濃度にてｐＨ７．０に調整した培養液１を作成した。【００３６】
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【００３７】  １２４ｍ／ｍ×２００ｍ／ｍ試験管に培養液１を１０ｍｌ分注し、シリコン栓をして、１２１℃、２０分間オートクレーブで滅菌したあと、滅菌した澱粉を０．２５％（質量／体積）となるように添加した。
この培養液に、寒天プレートを用いて培養したミクロプルイナ（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ）ｓｐ．２３７−４株コロニーを接種した。そして、３０℃にて５日間振とうしながら前培養を行った。【００３８】２．本培養
５００ｍｌ三角フラスコに前記培養液１を２００ｍｌ分注し、綿栓をして、１２１℃、２０分間オートクレーブで滅菌したあと、滅菌した澱粉を２％（質量／体積）となるように添加し、前培養にて得られたミクロプルイナ（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ）ｓｐ．２３７−４株の培養液２ｍｌを接種し、３０℃にて３日間振とうしながら本培養を行った。【００３９】３．濃縮
本培養終了後の培養液を１２０００回転で２０分間遠心分離し、上清液を捨てた後、上清液と同量の０．８６％（質量／体積）生理食塩水で洗浄した。この操作を２回繰り返した後、沈殿物を半分量の生理食塩水に懸濁させて、ミクロプルイナ（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ）ｓｐ．２３７−４株の濃度を２倍に濃縮した。【００４０】４．微生物濃度測定
生理食塩水に懸濁した濃縮液１０ｍｌを１２０００回転で２０分間遠心分離し、上清液を捨てた後、上清液と同量の蒸留水で洗浄した。この操作を２回繰り返し、沈殿物を蒸発皿に洗い入れ、１２０℃で３時間乾燥後、質量を測定し、以下の計算式によって濃度を算出した。
微生物濃度＝微生物の乾燥重量（ｍｇ）／試料液（Ｌ）【００４１】５．リン除去能力の測定
表４に示す成分濃度にて培養液２を作成した（ｐＨ未調整）。
培養液２のＢＯＤ、ＣＯＤ、全リン（ＰＯ４−Ｐ）、全窒素（Ｔ−Ｎ）を表５に示した。【００４２】
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【００４３】
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【００４４】  図１に示した装置を用いて、産業排水処理場から採取した活性汚泥（ＭＬＳＳ：約５０００ｍｇ／Ｌ）を嫌気槽１及び曝気槽２に入れ、運転開始と同時にミクロプルイナ（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ）ｓｐ．２３７−４株を、乾燥質量としてＭＬＳＳ質量に対して１．６％となるように添加し、表４および表５に示した培養液２を原水として処理を５５日間実施した。【００４５】  槽のサイズ等は以下のように構成した。
（１）嫌気槽および曝気槽の大きさと活性汚泥水深
９Ｌ（長さ１９０ｍｍ×幅１９０ｍｍ×高さ３００ｍｍ、水深２５０ｍｍ）
（２）曝気装置：曝気槽の底面に設置
（３）処理水量：２４Ｌ／日
（４）曝気槽から嫌気槽への活性汚泥循環流量：７２Ｌ／日
（５）余剰汚泥引抜き量：０．６Ｌ／日
（６）曝気量：３０Ｌ／ｍｉｎ【００４６】  処理水は、曝気槽内に中空糸膜を用いた膜分離装置（三菱レイヨン社製ＵＭＦ０２３４Ｌ１、膜面積：０．２ｍ２、公称孔径：０．４μｍ）を２台設置し、この膜分離装置の濾液として取り出した。そして処理水中の溶解性リン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）の濃度を、モリブデン青（アスコルビン酸還元）吸光光度法によって測定した。【００４７】  処理水中の溶解性リン酸態リン濃度の推移を図２に示す。
図２に示すように、処理期間中、処理水中のリン濃度は１ｍｇ／Ｌ以下に維持され、リンが高い除去率で除去されたことがわかる。この期間中の平均除去率（処理水中のリン濃度／原水中のリン濃度×１００）は９７．９％であった。【００４８】＜比較例１＞
ミクロプルイナ（Ｍｉｃｒｏｐｒｕｉｎａ）ｓｐ．２３７−４株を添加しない以外は実施例１と同様の処理を行った。【００４９】  処理水中の溶解性リン酸態リン濃度の推移を図２に示す。
図２に示すように、処理期間中、処理水中のリン濃度はほぼ５ｍｇ／Ｌ以上であり、除去率が低いことに加えて、濃度変動も大きいことがわかる。この期間中の平均除去率期間中の平均除去率は６３．５％であった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】［図１］本発明の排水処理方法の一例を示す概略のフロー図である。
［図２］実施例１及び比較例１における処理水中のリン濃度の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５１】  １      嫌気槽
２      曝気槽
３      微生物貯留槽
４      ポンプ
５      膜分離装置
６      曝気装置
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2005056774.tif 000011
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