Title Author(s) Citation Issue Date 低温下における廃水処理の微生物学的研究 : （第２報）人工活性汚泥の育成と澱粉廃水処理能渡部, 宏臣; 吉田, 忠; 高尾, 彰一北海道大学農学部邦文紀要, 11(1): 95-101 1978-07-28 DOI Doc URL http://hdl.handle.net/2115/11906 Right Type bulletin Additional Information File Information 11(1)_p95-101.pdf Instructions for use Hokkaido University Collection of Scholarly and Academic Papers : HUSCAP 低温下における廃水処理の微生物学的研究 ( 第 2報) 人工活性汚泥の育成と澱粉廃水処理能渡部宏臣*・吉田忠・高尾彰一 (北海道大学農学部農芸化学科応用菌学講座) (昭和 52年 8月 22日受理) Microbiological Studies on Waste Water Treatment at Low-temperature ( I I ) Development of a r t i五c i a l activated sludge and i t s a b i l i t yt ot r e a t potato starch waste water HiroomiW ATABE*，Tadashi YOSHIDA and ShoichiTAKAO ( L a b o r a t o r yo fAppliedMicrobiology ，F a c u l t yo fA g r i c u l t u r e， HokkaidoU n i v e r s i t y ，Sapporo，J a p a n ) 緒実験材料および方法言 1 . フロック形成試験寒冷地における各種廃水の微生物的処理法を確立する 1 ) 使用菌株基礎として，まず，低温における澱粉廃水処理をとり上げ，前報 10)では活性汚泥を低温 ( 1 3C)で澱粉廃水に恩1 0 低温 ( 1 3C) で澱粉廃水に馴養した活性汚泥から純粋 0 養した上，慰1養前後における活性汚泥中の微生物相の変分離した T .cutanum3 6株と Achromobacteraceae 化から，酵母の 1種 T richo φoroncutaneumがこの科を含む細菌 6属 6 9株について，フロック形成試験を種の廃水処理に重要な役割を果たし得ること，この酵母行った。を中心とし Achromobacteraceae科の細菌とともに 2 ) 試験用培地 Table1に示す 3種を用いた。活性汚泥を育成すれば効果的であることを推測した。そ . こでつぎに，馴養後の活性汚泥から純粋分離した T 3 ) 試験方法 cutaneumおよび数種の細菌の中から，フロック形成能培地 20mOを入れて滅菌した大型試験管に，各菌株の 5c 斜面培養から約 1 0 e l l s / m Oとなるように接種し， 27C 0 の高い菌株を選択し，これを用いて人工活性汚泥の育成をはかり，低温における澱粉廃水処理の可能性を検討しで 2~4 日間振滋培養した後，フロック形成の有無を肉たので，それらの結果を報告する。眼的に観察した Table 1 . Medium Mediaf o rf l o cformationt e s t Component PYE6) e a s te x t r a c t0 . 1% ， pH7 . 2 Polypeptone0.5%，y PME2) Polypeptone0 . 1% ， meate x t r a c t0 . 0 5 1 0，K2 HP04 0 . 1 1 0，K H P04 0.05%，pH7 . 0 2 PGY9) Polypeptone0 . 1% ， g l u c o s e0.5%， y e a s te x t r a c t0.1%，pH7 . 0 *現勤務先明治製薬株式会社中央研究所 C e n t r a lResearchL a b o r a t o r i e s，M e i j iS e i k aKaishaL t d .，Yokohama，Japan 9 5 9 6 第1 1巻第 l号北海道大学農学部邦文紀要 0 槽内の温度を低温 ( 1 3C)に下げ，さらに慰1養を続けた。 2 人工活性汚泥の育成 3 ) 人ヱ活性汚泥の微生物相 1 ) 使用菌株前項 1の試験においてフロック形成能の良かった T . 育成期間中における人工活性汚泥の微生物相は，前 cutaneumI I lおよび Achromobacters p .I I 5 5株を報 10) と同様，酵母および細菌について稀釈平板培養を行用いた。 r i c h o ゅoron の生菌数は，平板い生菌数を測定した。 T 2 ) 菌体培養および活性汚泥の育成上のコロニーの外観と直接検鏡により判別し計測した。前項 1において用いた培地のうち PYE培地を細菌用また，同時に顕微鏡による汚泥フロックの観察も行った。に， PGY培地を酵母用とし， 27C，4日間振重量培養後， 0 0 集菌 ( 1 2 ， 000xg，10分， 5C)し，滅菌水による洗糠を 2 4 ) 澱粉廃水処理能人工活性汚泥による澱粉廃水処理効果は，前報 10) と同様に過マンガン酸カリによる回行った後，これを活性汚泥の種菌とした。人工活性汚泥の育成には，前報で用いた通気培養装置 CODを測定し， COD除去率で示した。，I I，I I I各槽を 3組用意し， Table2に示すように， 1 に種菌を添加し，結果および考察これに澱粉廃水を加えて総量 2 Cとし通気した。 I フロック形成試験菌体添加量は T .cutaneumは 106cells/mC，Achrop .は 1 07c e l l s / m C程度の生菌数とした。 mobacters 澱粉廃水としては馬鈴薯の搾汁を静置沈澱した上澄液を用い，育成中の廃水添加量は，はじめフロック形成試験の結果を Table3に示した。供試 .cutaneum3 6株は，用いた培地のいずれにおした T COD値 200 いてもよくフロックを形成し，この酵母が高いフロック 9種のうち，形試能を有することがわかった。細菌 6属 6 Flavobacterium ~こ属するものは全くフロックを形成せ ppmとし，次第に 400ppmにまで増加した。育成は，まず室温 ( 2 40C)で行い，活性汚泥の充分なず，A l c a l i g e n e sの形成能も低かった。 Pseudomonas ，発育が認められた後，通気を一旦停止し，汚泥を沈降さ Arthrobacter ，B a c i l l u s3属の細菌には，フロックを形せて上澄液を捨て，再び澱粉廃水を加えて通気，馴養を成するものも認められたが，培地の種類によって形成し 0日後に続けた。この操作を毎日くり返し，育成開始 6 ない場合もあり，これらのフロック形成能は安定なものとはいえな L、。これらに対して， Achromobacter属菌 Table 2 . Microorganismsusedf o ra r t i f i c i a l a c t i v a t e d sludge BatchNo. は 35株のうち 4株がいす.れの培地でもフロックをよく形成した。 Microorganisms T .cutaneum3 6株および Achromobacter4株につ Tricho φoron cutanω m ( 1 0 6c e l l s / m C ) I I I I I Achromobacters p . ( 1 07c e l l s / m C ) T .cutaneumandAchromobacters p . Table 3 . いては，さらに，さきの 3種の培地 (50mC)による 500 m C容坂口フラスコを用いた振渥培養でも試験したが，いずれの培地でもフロックをよく形成した。したがっ T . cutaneum およびてフロック形成の点からは Floc formation t e s t . Floc-forming s t r a i n s Microorganisms Tested s t r a i n s PYE PME PGY 一一一一一一 Yeast Tηc ho ゆo roncutaneum 36 36 36 Pseudomonas 2 1 1 1 A l c a l i g e n e s 8 1 1 O Achromobacter 35 1 0 9 6 Flavobacterium 10 。 O O A r t h r o b a c t e r 10 1 2 6 4 2 2 l 36 B a c t e r i a B a c i l l u s 渡部・吉田・高尾・ F i g .1 . 低獄下における廃水処理の微生物学的研究 Activated s l u d g ef l o cdeveloped from T門 c h o φoroncutaneum. F i g .2 . Activated s l u d g e丑ocdevelopedfromAchromobacters p . 97 9 8 第1 1巻北海道大学農学部邦文紀要 Achrornobacter属 4株の利用が可能と考えられた。 T . cutaneurn については第 1号ながら通気し，まず室温で、活性汚泥の育成をはかったが BECKER ら3) および音養槽でも 1 0日前後の育成で容易に活性汚泥いずれの i COOKEらめによって活性汚泥中における重要性が指摘フロックの形成が認められた。これらのフロックを顕微されているが，詳細な研究は全く行われていない。鏡観察したところ T .c u t a n e U l 況を添加した培養槽 I Achrornobacterおよびその類縁菌をフロック形成菌とおよび I I Iの汚泥は，ほとんどが T .cutaneum菌体のして報告したものには， ALLENl)，KIUCHIら7 )，UEDA 強固な塊りを中心としていることが明らかに認められら11)などがあるが，活性汚泥から分離した Zoogloω 以 ( F i g . 1 )，さらに， Achromobacters p を主とした培養外の細菌でも，長時間の通気により，有機物消費後にフ槽Ilの汚泥においても，混入したと見られる酵母(純粋ロッグを形成するとの McKn 州 EY ら8 )の報告もある分離後，T .c u t a n e u r nであることを確認)と細菌による一方， UEDAら11)によってフロック形成良好とされたフロックが認められた ( F i g . 2 ) 。このような状態は，育 Achrornobacterρ四 t i f e rが，むしろフロック形成阻害成期間中はもちろん，低温へと系を移したあとでもほと菌であった 7) こともあり，定説はなし、。んど変らず 2 . 人工活性汚混の育成しく安定であることを示している。 T .cutaneurnおよび Achromobacters p .の培養菌体をそれぞれ単独に用いた培養槽 IおよびIlと， T .cutaneumを中心としたフロックが著 1 ) 人工活性汚泥育成中における微生物相の変化両者人工活性汚泥を室温で育成した 3 6日間の酵母およびを混合して用いた培養槽 I I Iについて，澱粉廃水を加え細菌の生菌数変化を Fig.3に示した。苫~ 1 el ' 2 芯 u ~ ;1 3 18 2 1 30 36 】1 1 8 2 1 、 I U 36 1 1 1 8 2 1 日o 3 6 凶一凶三) 。 R rロ鋼、ET-古U M z 1 zロ。u=EωZgBF 1 1 1 (会耳、E z u “C υ--Eωzgシ。司 1 1 o1 2 3 3 o1 2 3 A e r a t i o l lt e r m( d a y s ) . . . ーーー四K ・・・司 0 J : A c l i v a l e ds ¥ u d g cd e ¥ ' c 1o p l . d from T .印 1 1 : J I I : F i g .3 . B ac t e r ・ a T n ' c l l o l p olYJl/ 1 ( l I /C I / I I 1 Achroll/o b a c t n -叩町 C I I I . “ 1 I l ' 1 I 1 1 li l n dA c / ' r Ol lmbacur~p. Changeso fv i a b l ecounts o fy e a s t sandb a c t e r i ai n 五c i a la c t i v a t e ds l u d g e . a r t i 9 9 渡部・吉田・高尾: 低温下における廃水処理の微生物学的研究 Trichospor 側および細菌の生菌数はほとんど変らず， T .cutaneum単独使用の培養槽 Iでは，Trichosporon の生菌数は，育成の初期に幾分減少するが， 2~3 週間でほぽ同じ値を保ち，育成した活性汚泥が非常に安定であほぼ 1 05c e l l s / m f iの一定値となり，以後ほとんど変らなることカ1明ら泊ミとなっ 7 。こ 2 ) 人工活性汚泥育成中の澱粉廃水処理能かった。また，この槽で細菌は，澱粉廃水などから自然 6cells/mfi から 2~ 1 0 上記 3槽の人工活性汚泥育成中における澱粉廃水処理 9c 3日間に急激に増加して 1 0 e l l s / m f iに達した後， 1 0目能を Fig.4に示した。すなわち， 1 ，I I，I I I各槽につい前後に 1 07c e l l s / m f i程度にまで減少し，以後安定すると 5日後， 60日後，および同日低温て，室温育成 30日後， 4 いう経過を示した。に移した直後，低温に移して 1 5日後(育成通算 7 5日後 ) ，混入したものと恩われるが，最初 p . の純粋培養から育成した培養槽 Achromobacters 30日後(同 9 0日後)にそれぞれ澱粉廃水を負荷して， e l l s / m f i I Iで、は，細菌は培養槽 Iと同様，数日中に 1 09c 2，4，6時間後に測定した COD除去率をグラフとしてにまで増加し， 1 0目前後には 1 07c e l l s / m f i程度に下がりある。室温において汚泥が充分発育し，菌数が安定した 30 以後安定した。また，この槽では，廃水などから自然混日後，T .cutaneumを用いた培養槽 Iでは，澱粉廃水入したと思われる Tricho 宅 poronが，最初 1 02c e l l s /m f i e l l s / m f iに達した程度存在していたが，数日後には 1 04c 負荷 2時間後に 80%，6時間後に 90%の高い COD除後去率を示し，充分の処理能をもっ汚泥となっていること 2週間程の間に 1 03c e l l s / m f iの安定したレベルを保がわかったが，その後も除去能は次第に高まり， 6 0日後つようになった。 T .cutan印 m および Achromobactersp 両者を混には，負荷 2時間後で 86%，6時間後で 92%以上に達合して育成した培養槽 I I Iの場合も，上記 2槽の場合とした。さらに，これを低温に移した場合，室温の時にくほぼ同じ経過を示し，数日間の変動期を経て約 2週間後らべて廃水処理能の低下もなく，負荷 4時間後で 90% e l l s / m f i， Tricho ゃhoronが 104c e l l s / には細菌が 1 07c 以上の COD除去率を示し，その後も安定した高い除去 m f i程度の生菌数に落着いた。能を保った。 3 6日以後の生菌数変化を示すグラフは省略したが， 2 口ーo mobacters p . の細菌を用いた培養槽 I Iの場合 Ad は，菌数の安定した 3 0日後においても除去能はかなりカ月経過後，各槽を低温に移して馴養を続けても， ~ ~ 7ι / 〆三三二"7 戸~← 7 ~ ~ ~三 I I I I I 45 6 0 60 7 5 ど竺三 9 0 A e r a t i o n term( c l a y s ) Fig.4. r t i五c i a la c t i v a t e ds l u d g e . Changes o fCODremovals bya 北海道大学長学部邦文紀要 100 第1 1巻第 1号低く，負荷 2時間後で 64%， 6時間後でも 80%台の有効であると判断したが，寒冷地における澱粉廃水の処 COD除去率を示すに過ぎなかった。その後の育成によ理が厳冬期に行われることを考慮すれば，さらに低温でり，除去能は次第に高まり 60日後には負荷 2時間後 88%，4時間後には 95%の除去率を示すにいたった。しの効果が問題である。この点については次報に記述する予定である o かしこの槽の場合は，育成 60日後に低温に移したと終りに，本研究費の一部は昭和 50年度文部省科学研ころ，除去能は低下し，負荷 2時間後で 83%，6時間後究費，特定研究「微生物による環境浄化」によったことでも 90%に満たない除去率となった。これをさらに馴を付記し，感謝の意を表する。養し続けたところ，低温に移して 30日後(育成 90日後) 要約にはほぼ回復し，高い除去率を示すようになった。 T . cutaneum と Achromobactersp 両者混合の場 1.低温 ( 1 3C)て‘澱粉廃水に馴養した活性汚泥から I I I )，30日後の除去能は低く，負荷 6時間後におい合 ( 分離した酵母の 1種， Tri c J wφoroncutaneum3 6株おても 75%の除去率を示すに過ぎなかったが，育成を続よび細菌 6属 69株について， 3種の液体培地を用いた振 C T .cuω - けることによって処理能は次第に高くなり， 60日後には滋培養によるフロック形成試験を行った結果負荷 2時間後に 84%， 6時間後で 93%の高い COD除 neum36株はいずれもフロックをよく形成し，細菌では去率を示すにし、たった。さらにこれを低温に移しでも処 Achromobacterに属する 4株が良好なフロック形成菌理能は低下することなく， 90日後には，負荷 2時間後にであった。 90%， 6時間後には 97%の高い除去能をもっ汚泥となった。 2 これらのうちから，フロック形成能の優れていた T. cutaneum および Achromobactersp 各 1株を用いずれの活性汚泥についても，低温に移した直後に沈 .c u t a いて人工活性汚泥の育成を行った。すなわち， T 降性が悪くなる傾向が認められたが， T . cutaneumを，Achromobacters p . neum を種として用いた培養槽 1 種として育成した活性汚泥では回復が著しく早く，安定を用いた培養槽 I I，両者を混用した培養槽 I I Iを準備しな汚泥となった。また，Achromobacters p . を種とし澱粉廃水を加えて通気しながら，始め室温 ( 2 40C)で， Iでは，室温においては Geotrichum の発生た培養槽 I 後，低温 ( 1 3C)として活性汚泥を育成した。する場合が多く，ゅorium の生低温移行後には Clado 3 . その結果，いずれの培養槽においても，室温培養 T .cutaneum を用いた培養槽 Iお 10日前後で容易に活性汚泥のフロックが形成され，酵母育が認められたがよび I I Iでは，このような傾向はほとんどなかった。太宰ら 5)は，振塗培養によって活性汚泥を 5日間，澱粉廃水に馴養後，その浄化能に対する温度の影響をしらベ，20~350C 0 では 95% の COD を除去するが， 1 5Cで 0 ( T .cutaneum と同定)がフロックの中心となっていることを顕微鏡的に確認した。 4 . 各槽で育成中の人工活性汚泥について， T r i c h o - sporon および細菌の生菌数変化をしらべたところ，い 0 Cでは約は活性が約 10%低下し，アCでは約 20%， 3 ずれの汚泥においても，培養開始後約 2週間で一定の菌 0 25%の低下を見， 7Cおよび 3 Cでは処浬水が混濁する数を示すようになり 0 と報告している o 2カ月後に低温に移しても，それぞれの生菌数はほとんど変らず，育成した活性汚泥が非 T .cutaneum および Achromobacters p .をそれぞ常に安定であることが認められた。れ単独に，または混合して用いたこの実験では， 240C 5 . 各槽の活性汚泥について，育成期間中の澱粉廃水で育成開始後，生菌数が一定レベルに落着くまでに約 10 処理能を COD除去率でしらべたところ，室温での育成日闘を要し，安定した高い処理能をもつようになるまで 2カ月後には，いずれも，負荷 2時間後に 80%台， 6時に約 2カ月を費したが，この段階で， 130C の低温に移し間後に 90%をこえる高い除去能をもつようになった。た場合， Achromobacter5 p . から出発した汚泥にかな .cutanumを用いた培養槽これを低温に移した場合， T T .cutaneum を種と Iおよび両者混用の培養槽 I I Iでは，処理能は低下するりの処理能低下を見た。しかししたもので、は，低温の影響をほとんど受けず，この程度ことなく，沈降性もすぐれ，安定した活性汚泥となっての低温では，期￨養活性汚泥が室温におけると同様の浄化いることが確められた。しかし，Achromobacters p .の能を発揮し得ることが認められた。みを種菌とした培養槽 I Iの汚泥では，これらの結果から，低温における澱粉廃水処理には， T . cutaneum を主体として育成した活性汚泥が極めてこれを低温に移すことによって，一時， COD除去率がかなり低下し，かつ，沈降性も悪化し，低温下での良好な処理能を回復渡部・吉田・高尾: 低温下における廃水処理の微生物学的研究するまでに約 3 0日を要した。 6 . これらの結果から，低温における澱粉廃水処理に .c u t a n e z n nを中心として育成した活性汚泥が効は， T 果的と考えられた。 1 0 1 RNER，P . A.:An e v a l u a t i o no f procedures f o r . enumerating b a c t e r i ai na c t i v a t e d sludge，J a p p l .B a c t .，35: 309-321 .1 9 7 2 1 0 . 高尾彰一・吉田忠・渡部宏巨:低温下における廃 1 ) 澱粉廃水処理における水処理の微生物学的研究 ( 引用文献 1 . ALLEl ， < 、L .A.: The bacteriologyo fa c t i v a t e d 3 :424-431 .1 9 4 4 sludge，よ Hyg.，4 2 . ANGELBECK，D. 1 . and KIRSCH，E .J . : I n f l u ence o f pH and metal c a t i o n s on aggregative o o g growth o f non-slime-forming s t r a i n so fZ l o e a ramigera，A ， pρ1 .M i c r o b i o l .，17: 4 3 5 4 4 0 . 1 9 6 9 3 . BECKER，J .G . and SHAW，C. G . : Fungi i n domestic sewage-treatment p l a n t s，A p p l . Mi:1 7 3 1 8 0 .1 9 5 5 c r o b i o l .，3 4 . COOKE，W. B .，PHAFF，H.， . J MILLER，M.W.， SHIFRINE，M.，and KNAPP，E .P . : Yeasts i n 2 : p o l l u t e d water and sewage，Mycologia，5 2 1 0 2 3 0 .1 9 6 0 5 太宰宙朗・小川誠・小野英男: 活性スラッジによる産業廃水の処理に関する研究 ( 9 )，澱粉廃水の 3 :4 0 9 4 1 5 .1 9 6 5 処理について，醗工， 4 .F . and BHAT，J .V.: Microbialecoト 6 . DIAS，F ogy o fa c t i v a t e d sludge 1 . Dominant b a c t e r i a， APl う1 .M i c r o b i o l .，1 2・4 1 2 4 1 7 .1 9 6 4 7 . KruCHI， K . ， KURAISHI ， H. ， MUROOKA， H.， AIDA，K . ， and UEMURA，T .: Floc formation i na c t i v a t e dsludge1 .Floc-forminga c t i v i t i e so f r e p r e s e n t a t i v eb a c t e r i ai s o l a t e d froma c t i v a t e d . Gen. Ap ρ ，l .M i c r o b i o l .，Tokyo， 1 4 : sludge，J 3 8 7 3 9 7 .1 9 6 8 .E . and WEICHLEIN，R .G . : 8 . MCKINNEY，R I s o l a t i o no ff l o c p r o d u c i n gb a c t e r i afrom a c t i A p p l .M i c r o b i o l .，1 : 259-261 .1 9 5 3 vatedsludge， 9 . PIKE，E .B . ， CARRINGTON ，E .G .，and ASHBU・微生物相，北大農邦文紀， 1 0 : 261-271 .1 9 7 7 . and EARLE，R .L . : Microflora o f 11 . UEDA，S .G en.Aρ 1 .M i c r o b i o l .，18: a c t i v a t e d sludge，J 2 3 9 2 4 8 .1 9 7 2 Summary T r i c h oψoronc u t a Floc-formings t r a i n so fy e a s t( a c t e r i a( Achromobacter s p . ) ，both of neum) and b which werei s o l a t e dfroma c t i v a t e dsludgeadapted t os t a r c h waste a t low-temperature ( 1 30C)，were 任e c t i v ea r t i・ s e l e c t e d and employedt odevelopane f i c i a la c t i v a t e d sludgef o rt h e treatment o f potato s t a r c h wastewaterunder c o o l weather c o n d i t i o n s . The a r t i五c i a la c t i v a t e d sludge was seeded and . cutaneum bred i n each a e r a t i o n u n i t with T (fermenter1 ) ，Achromobacters p .(fermenterI I )and with both pure c u l t u r e s (fermenter I I I )a t room temperature，f e ds t a r c hwaste d a i l y，and thenac climated t o low-temperature. In each system， f a v o r a b l e 丑o c s were formed st1 0d a y s . 1 twas con五rmedunder during t h e五r t h e microscope t h a tt h e centerp a r to ft h e s ef l o c s was mostlycomposed o fa compact mass o fy e a s t c e l l s，whichwas i d e n t i f i e da sT .cutaneum The a c t i v a t e d sludge i n fermenters 1 and I I I demonstrated a higher r a t e and s t a b l ea c t i v i t i e s o f CODremoval and s u p e r i o rf l o c sedimentation a t low-temperature when compared with t h a ti n fermenterI IwithAchromobacters p .o n l y . Hence， i ti s considered t h a tt h ea r t i f i c i a la c t i v a t e d sludge .cutaneumi s muchmoree f f e c t i v eons t a r c h with T waste treatment underc o o l weather c o n d i t i o n s . 司