農業集落排水処理施設の維持管理基礎講座

いて話をしたいと思います。

（第４回 汚泥管理と微生物（その１））
２．汚泥管理とフロックの観察
１．はじめに汚泥管理では、活性汚泥を静置すると固液分離す汚泥管理と聞くと、何を想像されるでしょうか？

るという現象を活用し、微生物等の量や濃度を調整汚泥の系外搬出でしょうか、あるいはSV30 の測定、しています。では、なぜ活性汚泥は静置すると固液それともMLSS 濃度の調整でしょうか。
そもそも、分離し、上澄みができるのでしょうか。理由はもう

汚泥管理とは、汚泥の何を管理し何に注意が必要な

お判りのとおり、活性汚泥がフロックという塊ででのでしょうか？汚泥とはご承知の通り、微生物（よきているからです。フロックは僅かですが水より重り正確には、微生物と小動物（後生動物））の集合いので静置すると静かに沈降し、フロックが沈降し体です（以下、「微生物と小動物（後生動物）」を微た後には微生物等がほとんどいない清澄な上澄み

生物等という。
）。ばっ気槽や回分槽等の生物反応槽が残ります。フロックは微生物等の集合体ですが、でまさに汚水を処理している活性汚泥も、ちょっとこのフロックの出来不出来が、処理水質に大きな影髪の毛や繊維質のゴミが目立ち臭気が気になる汚響を与えます。どんなに上手に酸化処理や窒素除去

泥処理設備（汚泥濃縮槽や汚泥濃縮貯留槽、汚泥貯ができていても、最後の固液分離で失敗したら、処留槽）の汚泥も、顕微鏡で観察するとその正体は微理水は台無しになってしまいます。

生物等に他なりません。つまり、汚泥管理とは、「微汚泥管理では、SV30 の測定や汚泥量の調整時にフ生物等の量を調整したり、微生物等の健康状態（微ロックを観察し、フロックが良好な状態を保てるよ生物等の構成や年齢）を管理する」ことなのです。

う管理することが求められます。また、フロックの微生物等を相手にしているのですから、微生物等状態は、ばっ気時間等の運転条件を決める重要な情のことを知っているか知っていないかは、汚泥管理報にもなります。フロックの状態を正しく判断し、を行う上でとても大きな差になるはずです。もしか運転条件に反映できれば、安定した処理性能を維持したら、SV30 の測定や返送汚泥量の調整、余剰汚泥する運転管理にも一役買うことができます。

引抜量の調整等、普段何気なく行ってきた作業や目にしていた現象についても、改めて微生物等の視点

３．活性汚泥の構成員で考えると、何か新たな理由や必要性に気付くかも

図−１は、活性汚泥を構成する生物を示した図でしれません。

す。活性汚泥は、主に細菌類と原生動物、小動物か

今回は、SV30 試験でフロックを観察するとき、どら構成されており、細菌類は性状によって凝集性細うしても必要になるフロックを形成する細菌につ菌と非凝集性細菌、糸状性細菌の３つに分類されて1います。性状によって 3 つに分類された細菌類は、く、希薄な有機物や溶存酸素（DO）を摂取するにいずれも有機物を除去するという点では同じですは有利な形状となっています。そのため、BOD-SSが、固液分離性という能力では良否が分かれ大きな負荷が低い JARUS 型の活性汚泥法は、糸状性細菌違いがあります。

にとって格好な棲かになっているといえます。
一方、凝集性細菌とは、ある条件下で凝集能を示して、自らフロック形成を行ない沈殿する細菌のことをいいます。活性汚泥中では決して優占種にはならないといわれていますが、抜群の凝集能をもつことからスター的な存在である Zoogloea（ズーグレア）という細菌が有名です。
なお、この分類方法は、活性汚泥法での固液分離性に主眼を置いた分類方法であり、生物学的な分類

図−１ 活性汚泥の構成員方法ではありません。
非凝集性細菌とは、どんな条件下でも凝集能を示
４．フロックとはさず、単独だとただひたすら浮遊し続ける細菌のことをいいます。非凝集性細菌は、自らはフロック形活性汚泥中のすべて細菌にフロックを形成する成を行えない細菌で、納豆菌（枯草菌）やヨーグル能力（フロック形成能）があるわけではありません。

トの乳酸菌、糞便性大腸菌のように身近にいる細菌

フロック形成能をもつ凝集性細菌は全細菌の 25％の多くはこの非凝集性細菌になります。に過ぎないので、活性汚泥中ではむしろ少数派に属

糸状性細菌とは、糸状の形態をした細菌の総称でします。残りの３/４の細菌は、フロック形成能をもす。JARUS 型でも、膨化（バルキング）現象を引たない非凝集性細菌です。フロックは、凝集能をもき起こす原因の１つであり、沈殿槽や回分槽においつ少数派の凝集性細菌群が非凝集性細菌を一緒にて活性汚泥の固液分離性能を悪化させるため、人気取りこんで形成した塊なのです。そして、活性汚泥のない細菌と言えます。糸状性細菌は、種類（属）が固液分離するのは、このように形成されたフロッが少ない細菌であるにも拘わらず、なぜか多くの種クがあるからこそなのです。

類が排水処理に出現するやっかいな細菌ともいえ凝集性細菌の凝集能は、細胞壁の外側に分泌されます。細長く糸状体である糸状性細菌は、桿菌か球るクモの糸様で粘着性がある物質によって得られ菌かラセン菌の形態であるフロックを形成しています。この粘着性物質は凝集性細菌の細胞壁全体かる細菌（フロック形成細菌）と比較し表面積が大きら分泌され、非凝集性細菌が接触すると凝集性細菌

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を中心に放射状に伸びます。非凝集性細菌の桿菌や重ね合わせた図を示します。

球菌、糸状性細菌も図−２に示したイメージのよう

図では、横軸に細菌の一生を時間の経過によって、に凝集性細菌に粘着されるため、多くの細菌が一緒誘導期、対数増殖期、安定期、死滅期の４時期に分け、縦軸には細菌の数を、円内にはフロック形態の状態を示しています。

凝集性細菌

バラバラ状のフロック
生

普通のダンゴ状の細フロック

フロック

胞

糸状性細菌

解体数の

非凝集性細菌

対数の塊になりフロックが形成されます。

分裂したての細菌
誘導期

対数増殖期

図−２ 活性汚泥のフロックのイメージ

安定期

死滅期

時 間

図−３ 細菌の増殖曲線とフロック形態の状態（出典：図解 微生物による水質管理 千種 薫）

もし、活性汚泥中の細菌類が、非凝集性細菌だけで構成されているとしたら、非凝集性細菌はどんな（１）分裂したての細菌条件を与えてもフロックを形成せずただ浮遊し分誘導期や対数増殖期の始めのころの増殖したて散している細菌なので、活性汚泥を長時間静置しての凝集性細菌は貯蔵物質をもっていないため、粘着も固液分離することなく、上澄水も得られません。

物質を分泌していません。そのため、フロックは形

一方、凝集性細菌も、いつでもどのような状態で成されず、細菌類は分散状態で自由自在に浮遊しても絶えず粘着性物質を分泌しているわけではありいるだけです。もちろん、凝集性細菌も存在していません。凝集性細菌が粘着性物質を分泌する時期は、ある限られた一時期だけです。当然、凝集性細菌がるのですが、非凝集性細菌だけが存在している状態とまったく同じです。

凝集能も示す時期も、その時期だけということにな

JARUS 型の施設でいえば、立ち上げ時の活性汚ります。実は、粘着性物質は凝集性細菌の細胞内貯泥の状態に相当します。

蔵物質であり、凝集性細菌が貯蔵物質を蓄えている（２）バラバラ状のフロック期間だけ凝集能を示すことになります。粘着性物質

対数増殖期の中頃から粘着性物質を分泌する凝の分泌時期は、細菌の菌体令と深い関係があります。
図−３に、細菌の増殖曲線にフロック形態の状態を
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集性細菌類が出現し始め、一部でフロックの形成がみられるようになります。細菌類の凝集が始まった

Zoogloea は、この安定期に入ってからやっと粘着性

この時期は、フロックの形成がほんの一部分な状態物質を分泌する凝集性細菌なのですが、粘着性物質であるため全体のフロックの状態はまだバラバラの粘着力が強いために活性汚泥には必須の細菌と状です。

いえます。

JARUS 型の施設でいえば、BOD-SS 負荷が急激（５）解体に高くなったときの活性汚泥の状態に相当します。

凝集性細菌にとって粘着性物質はあくまでも貯（３）普通のフロック蔵物質であり、丁度、人が余分に摂取したカロリー

対数増殖期の後半になると粘着性物質を分泌すをグリコーゲンや脂肪、アミノ酸といった物質にしる凝集性細菌類の数が増えて、半数以上が凝集能をて体内に蓄え、飢餓に備えるメカニズムと同じ役割もつようになるのでフロックも大きくなり、非凝集を持っています。負荷が低くなりエサ（有機物）が性細菌も何らかの影響をうけてフロックの境界面取れなくなると生命を維持するため、凝集性細菌はに集まってきます。

貯蔵物質を消費する内生呼吸を開始します。その結JARUS 型の施設では、処理が安定しているとき果、粘着性物質は次第に減少し最終的には全て消失に良く観察される活性汚泥の状態に相当します。

してしまいます。粘着性物質がなくなると細菌類は（４）ダンゴ状のフロックふたたびバラバラになり、自由に浮遊する状態に戻

対数増殖期の後半や安定期に入ると凝集性細菌ってしまいます。このように、一度フロックを形成類のすべてが粘着性物質を分泌するようになるのしたのち、細菌がふたたびバラバラになる状態を解で、しっかりとした大きなフロックが形成されます。 体と呼びます。
活性汚泥は、最良の固液分離性を示し、沈殿槽や回JARUS 型施設では BOD-SS 負荷が計画より低分槽では清澄で透明な上澄水が得られます。ほとんい状態で運転している施設も多く、このような施設

どの凝集性細菌が対数増殖期の後半から安定期にでは活性汚泥のフロックが解体状態になっており、かけて凝集能を示すので、この時期に相当する流入固液分離性が良くない状態が慢性的に認められま負荷で運転できれば、固液分離性が優れた活性汚泥す。

による処理ができることになります。
JARUS 型施設では、残念ながらこの負荷で運転５．活性汚泥の固液分離性することは難しいのですが、実は標準活性汚泥法の活性汚泥の固液分離性を良好にするには、活性汚BOD-SS 負荷 0.2〜0.4kg-BOD/（kg-SS・日）がそ

泥のフロックを図−３で示した普通のフロックあの負荷に相当します。

るいはダンゴ状のフロックにする必要があります。

なお、個体数が少なく優占種にはならない

そのためには、凝集性細菌に凝集能を発揮してもら4うことが必要なのですが、バラバラ状のフロックや解体の状態にしないことも同じく重要になります。
一方、JARUS 型施設では、BOD-SS 負荷の関係でダンゴ状のフロックにすることは難しいので、普通のフロックの状態が最良なフロックといえます。
活性汚泥中の細菌には、誘導期の細菌から死滅期の細菌まで、４時期の細菌が混在していますが、JARU 型施設では、死滅期の細菌割合が高いことが考えられます。しかし、流入負荷に合わせた MLSS濃度の調整や間欠ばっ気によるばっ気時間の短縮等で BOD-SS 負荷がより適正になる運転条件にしたり、余剰になった汚泥を確実に引き抜く等の適切な汚泥管理を行うことで、安定期の細菌割合を高くすることは可能です。安定期の細菌割合が高くなると、活性汚泥の固液分離性が改善し処理水質も向上することが期待できます。
フロックの状態を観察し処理状況を判断するには、顕微鏡観察が最も望ましい方法ですが、SV 試験時に観察することもできます。次回は、汚泥管理として日常的に行う SV 試験でフロックを観察する
ときのポイントと汚泥引抜作業の重要性について、今回の内容を踏まえて話をしたいと思います。

（以上）

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