JPH0688889B2 - 糸状性細菌の殺滅剤及び活性汚泥のバルキングを解消する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、活性汚泥法による廃水
処理装置において発生する糸状性細菌の殺滅剤及び活性
汚泥のバルキングを解消する方法に関するものであり、
活性汚泥法の廃水処理装置に有用である。

【０００２】

【従来の技術】下水、し尿及び有機性物質を含む廃水の
処理として、活性汚泥法が広く採用されている。この方
法は処理すべき廃水と活性汚泥を接触させて浄化するば
っ気工程と、処理水と汚泥を分離する分離工程から成り
立っているが、その処理過程において活性汚泥が膨化し
汚泥の比重が減少して、分離工程において処理水と汚泥
の分離が円滑に出来なくなる現象が頻繁に発生する。

【０００３】このような現象はバルキングと呼ばれ、特
に糸状性細菌の繁殖によって膨化が起こる糸状性バルキ
ングが発生した場合には、汚泥の沈降性が極端に低下
し、ひどい状態になると汚泥が処理水とともに溢流し
て、放流先の水質汚染が発生するばかりでなく、廃水処
理の継続が不可能になる惧れがあった。

【０００４】このような糸状性バルキングを解消する方
法としては、廃水処理の活性汚泥中に糸状性細菌を異常
繁殖させないために、尿素あるいはアミノ酸類を添加す
る方法（特開昭52−8665号公報) 、尿素及びリン酸ソー
ダを添加して窒素及び燐分を調整する方法等が提案され
ているが、これらの方法は処理に長期間を必要とする上
に薬剤コストが高くつき、また効果が判然としないなど
の難点があった。

【０００５】また汚泥中の浮遊物質を沈降させる方法と
しては、ベントナイト、クリストバライト等を添加する
方法（特開昭60−175599号公報) あるいは塩化第二鉄、
ポリ塩化アルミニウム及びカチオン系高分子等の凝集剤
を添加する方法が知られている。これらの方法は速効的
な沈降性の改良効果はあるが、糸状性細菌に対する殺菌
作用を持っていないため別途に殺菌剤を添加しなければ
ならないという欠点があった。

【０００６】糸状性細菌を殺菌することによりバルキン
グを解消させる方法としては、塩化クロルヘキシジン、
グルコン酸及びクロルヘキシジンの混合物を添加する方
法（特公平１− 37364号公報) 、ジアルキルアミン、ア
ンモニア及びエピハロヒドリンとの反応あるいはポリア
ルキレンポリアミンとエピハロヒドリンとの反応によっ
て得られる水溶性陽イオン性重合体を添加する方法（特
開昭63−218299号及び特開平２−169096号公報) が提案
されているが、これらの薬剤はいずれも糸状性細菌の種
類によってその殺菌効果に差があるため、所定の成果を
得るためには糸状性細菌の種類に応じて薬剤を選定する
必要があり、操作が煩雑になる難点があった。

【０００７】前記以外のバルキングを解消する方法とし
ては、塩素ガス、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素あ
るいはオゾンを添加する方法も知られているが、塩素ガ
スは毒性が強く取扱上問題があり、次亜塩素酸ナトリウ
ム、過酸化水素及びオゾン等は有効成分の安定性に問題
があり、且つこれらの薬剤は活性汚泥中の微生物に対し
ても殺菌作用があるので、使用に際して投入量の算定が
難しく、一般的に普及するには至っていないのが現状で
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、いず
れの糸状性細菌に対しても効果がある糸状性細菌の殺滅
剤を提供することであり、またこの殺滅剤を用いて活性
汚泥中の微生物及び処理水に影響を与えずにバルキング
を解消する方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、このよう
な事情に鑑み糸状性バルキングが発生している汚泥を広
く採取して種々の試験を行った結果、イミダゾール化合
物とエピハロヒドリンとの反応によって得られる陽イオ
ン性反応生成物を接触させると、糸状性細菌の種類に関
係なく所期の殺菌効果が得られることを見い出し、本発
明を完遂するに至った。

【００１０】本発明の陽イオン性反応生成物は、イミダ
ゾール化合物と適量の水を還流装置付の反応容器中に入
れ、反応容器内を６０〜８０℃の温度範囲にして加熱攪
拌し、エピハロヒドリンをこの反応容器内に滴下して反
応を続けることにより得ることができる。この場合イミ
ダゾール化合物１モルに対するエピハロヒドリンの量は
０．９ないし１．１モルの範囲が好適であり、反応時に
加えられる水の量はイミダゾール化合物の種類に応じて
異なるが、通常イミダゾール化合物重量の２〜１０倍量
が適当である。

【００１１】本発明の実施において、イミダゾール化合
物とエピハロヒドリンとの反応は、エピハロヒドリンを
滴下するに従って均一な水溶液になり、滴下を続けるに
従い更に粘度が高くなってくる。所定量のエピハロヒド
リンを滴下したのち反応を続けると約１時間位は粘度上
昇が続き、その後は粘度上昇が止まるので反応時間をそ
れ以上長くとる必要がない。したがって反応時間は、エ
ピハロヒドリンの滴下終了後約１時間が適当である。本
発明の実施において用いられるイミダゾール化合物とエ
ピハロヒドリンとの反応生成物は、分析データより化１
に示す構造をもつものと推測される。

【００１２】

【化１】

【００１３】この反応生成物は、コロイド滴定法により
陽イオン性が確認され、陰電荷に荷電しているカオリン
微粒子あるいは活性汚泥に対して凝集能力を有してい
る。そこで、陰電荷に荷電しているこれらの懸濁物に対
する前記の陽イオン性反応生成物の吸着性試験を行った
ところ、９７．０〜９９．９％の吸着率であった。従っ
て、この陽イオン性反応生成物を活性汚泥に添加した場
合には、処理水と共に系外に放出される心配はほとんど
ないので、活性汚泥と共に余剰汚泥として廃棄すること
ができる。

【００１４】活性汚泥の糸状性バルキングを解消するた
めには、本発明の殺滅剤を糸状性バルキングを起こして
いる活性汚泥に添加すればよく、より有効に作用させる
には活性汚泥の濃度が高くなっている返送汚泥ラインに
添加すればよい。その際の陽イオン性反応生成物の添加
量は、糸状性細菌の繁殖状況により異なるが、通常は活
性汚泥の乾燥固形分１００重量部に対して０．００５〜
５重量部の範囲が好適である。

【００１５】活性汚泥に繁殖した糸状性細菌に対する殺
滅効果は、本発明の陽イオン性反応生成物を添加したの
ち３０分ないし１時間で表れて、鞘の中に規則正しく収
まっている糸状性細菌の細胞が破壊される様子を観察す
ることができ、更に時間が経過すれば鞘が各所で切断さ
れ細かな断片として遊離するのが観察できる。糸状性細
菌が殺滅されバルキングが解消されるにつれて、活性汚
泥の沈降性を示す汚泥指標値（以下ＳＶＩ：Sluge Volu
me Indexという）は急激に下がり、活性汚泥は沈降性の
よい正常な状態となる。

【００１６】本発明において前記陽イオン性反応生成物
を生成する際に使用されるイミダゾール化合物として
は、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチ
ルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘ
プタデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、
２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−
４−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾー
ル−５−ジチオカルボン酸、２−メチルイミダゾール−
５−ジチオカルボン酸、２，４−ジメチルイミダゾール
−５−カルボン酸、２−メチルイミダゾール−５−カル
ボン酸、２，４−ジメチルイミダゾール−５−アルデヒ
ド、２−メチルイミダゾール−５−アルデヒド、４−メ
チル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、４，５−ジ
ヒドロキシメチルイミダゾール等であり、これらは一種
あるいは二種以上を併用しても差し支えない。

【００１７】またエピハロヒドリンとしては、ハロゲン
原子としてフッ素、塩素、臭素あるいはヨウ素を有する
化合物であり、特にエピクロルヒドリンが好適である。

【００１８】

【作用】糸状性細菌は、その核となる鞘内細胞が鞘皮に
よって覆われており、一般の微生物に比べて外的な影響
を受けにくいものであり、また鞘内細胞は鞘皮が破壊さ
れ外部に遊離した状態でも活発に活動し糸状体の再形成
を行うので、糸状性細菌を駆逐するには核となる鞘内細
胞を死滅させる必要がある。

【００１９】本発明のイミダゾール化合物とエピハロヒ
ドリンとの反応生成物からなる陽イオン性反応生成物を
有効成分として含む殺滅剤が、糸状性細菌を死滅させる
のに優れた効果を示す理由については定かでないが、こ
の殺滅剤中の反応生成物は陰電荷粒子に吸着されやす
く、活性汚泥フロックの外側に長く伸びている糸状性細
菌の鞘に先ず優先的に吸着し、次いで内側の活性汚泥フ
ロックに吸着するので、鞘内の糸状性細菌に対して効率
良く殺菌効果が発現するものと推測される。

【００２０】また本発明殺滅剤の糸状性細菌に対する殺
菌効果は、陽イオン性反応生成物のポリマー主鎖内に存
在するイミダゾリウム塩に起因するものと考えられる
が、糸状性細菌の種類に影響されず優れた殺菌効果が得
られる理由については明らかでない。

【００２１】

【実施例１】攪拌装置と還流装置付きの 500ml反応フラ
スコに２−メチルイミダゾール82ｇと水200gを仕込み、
反応容器内の温度を70℃に保ったのち、エピクロルヒド
リン92.5ｇを15分かけて滴下した。滴下開始後フラスコ
内部の温度は水の還流温度まで上昇し、滴下中はこの温
度を保っていたが、滴下終了後は温度を下げて70℃に保
った。この状態で更に攪拌を１時間続け反応させて得ら
れた反応生成物は、陽イオン性重合物45重量％を含有す
る水溶液であった。

【００２２】

【実施例２】ばっ気槽容積10ｌ、沈澱槽容積４ｌの好気
性生物処理装置に糸状性バルキングを起こしている下水
処理場の活性汚泥を入れ、同処理場の流入原水（ＢＯ
Ｄ：140mg/l)を用いて、容積負荷0.3 kgＢＯＤ／ｍ³ ・
日、汚泥返送率60％の連続処理系を設定し、10日間連続
運転を行った。10日後の活性汚泥の状態は、乾燥固形分
（以下ＭＬＳＳという）4000mg／ｌ、ＳＶＩ値は 245で
あり、糸状性細菌はタイプＩ−５、II−１、II−３及び
Ｖが観察され、特にタイプＩ−５とII−３が優占してい
た。なお糸状性細菌のタイプは、山梨大学の河野教授の
分類により表した。

【００２３】実施例１において調製した陽イオン性反応
生成物を含む水溶液0.62ｇを水で1000倍に希釈し、この
生物処理装置の汚泥返送ラインに連続的に24時間かけて
添加した。添加終了後糸状性細菌の様子を観察するとタ
イプＩ−５、II−１、II−３及びＶのいずれも鞘中の細
胞が収縮し、一部の細胞は鞘から脱落している様子が見
られ、糸状性細菌に対する殺滅効果が確認できた。この
時のＭＬＳＳ値は4000mg／ｌ、ＳＶＩ値は 170であっ
た。

【００２４】３日経過したのち活性汚泥の様子を観察す
ると、糸状性細菌の鞘が各所で切断され、活性汚泥フロ
ックから遊離していた。この時のＭＬＳＳ値は4300mg／
ｌ、ＳＶＩ値は 120まで低下しており、沈降性の良い活
性汚泥になっていた。

【００２５】更に１ケ月間活性汚泥の様子を観察したと
ころ、新たな糸状性細菌の生育は認められず、ＳＶＩ値
は 100〜120 で安定しており、沈降性の良い状態が維持
できた。またこの試験期間中の処理水の水質はＢＯＤ15
ppm 以下を保っており、本発明の糸状性細菌の殺滅剤添
加による処理機能への悪影響は全くなかった。

【００２６】

【実施例３】ばっ気槽容積10ｌ、沈澱槽容積４ｌの好気
性生物処理装置に糸状性バルキングを起こしている豆腐
製造工場の活性汚泥を入れ、グルコース及びペプトンを
基質とする人工下水（ＢＯＤ：430mg/l)を用いて、容積
負荷0.5 kgＢＯＤ／ｍ³ ・日、汚泥返送率80％の連続処
理系を設定し、10日間連続運転を行った。10日後の活性
汚泥の状態は、ＭＬＳＳ値2400mg／ｌ、ＳＶＩ値 380で
あり、糸状性細菌はタイプＩ−４、II−７、III-１及び
IV−２が観察された。

【００２７】実施例１において調製した陽イオン性反応
生成物水溶液0.37ｇを水で1000倍に希釈し、この連続処
理系の汚泥返送ラインに連続的に12時間かけて添加し
た。添加終了後糸状性細菌の様子を観察するとタイプＩ
−４、II−７、III-１及びIV−２のいずれも鞘中の細胞
が収縮し、一部の細胞は鞘から脱落している様子が見ら
れ、糸状性細菌に対する殺滅効果が確認できた。この時
のＭＬＳＳ値は2400mg／ｌ、ＳＶＩ値は 240であった。

【００２８】３日経過したのち活性汚泥の様子を観察す
ると、切断された糸状性細菌の鞘の断片が活性汚泥フロ
ックから遊離しており、ＭＬＳＳ値は2900mg／ｌ、ＳＶ
Ｉ値は 150であった。更に７日後には、ＭＬＳＳ値は33
00mg／ｌ、ＳＶＩ値は 110になり、沈降性の良好な活性
汚泥になっていた。

【００２９】

【実施例４】表１に示すイミダゾール化合物、水及びエ
ピクロルヒドリンを用いて、実施例１と全く同じ条件で
処理を行って、各種の陽イオン性反応生成物を含有する
水溶液を得た。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【実施例５】実施例４において調製した各種の陽イオン
性反応生成物を用い、実施例２で用いたのと同じ連続処
理系に表２に示す量の陽イオン性反応生成物を添加し
て、実施例２と同様の試験を行ったところ、いずれの場
合も発生している糸状性細菌を殺滅でき、活性汚泥のバ
ルキングを解消することができた。また夫々の陽イオン
性反応生成物を用いた場合の添加前、添加後、３日後、
７日後及び30日後におけるＭＬＳＳ価、ＳＶＩ価及び処
理水のＢＯＤ価を測定したところ、その試験結果は表２
に示すとおりであった。

【００３２】

【表２】

【００３３】

【実施例６】実施例４において調製した各種の陽イオン
性反応生成物を用い、実施例３と同じ連続処理系に表３
に示す量の前記陽イオン性反応生成物を添加して、実施
例３と同様の試験を行ったところ、いずれの場合も発生
している糸状性細菌を殺滅でき、活性汚泥のバルキング
を解消することができた。また夫々の陽イオン性反応生
成物を用いた場合の添加前、添加後、３日後、７日後及
び30日後におけるＭＬＳＳ価、ＳＶＩ価及び処理水のＢ
ＯＤを測定したところ、その試験結果は表３に示すとお
りであった。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【実施例７】ばっ気槽容積 900ｍ³ 、沈澱槽容積 270ｍ
³ で平均ＢＯＤ 120mg／ｌの排水を容積負荷0.16kgBOD
／ｍ³ ・日で処理をしている某団地の下水処理場の処理
装置を使用して現場試験を行った。

【００３６】この処理装置の活性汚泥は、タイプＩ−
５、II−３及びII−７の細菌によるバルキングを起こし
ており、ＭＬＳＳ値は2600mg／ｌ、ＳＶＩ値は 374及び
放流水ＢＯＤ18mg／ｌであり、活性汚泥の沈降性不良の
ため、汚泥の流失が常時起きていた。

【００３７】実施例１と同様の方法によって調製した陽
イオン性反応生成物33.7kgを、水で10倍に希釈した溶液
を処理装置の返送汚泥ラインに連続的に48時間かけて添
加した。添加終了後糸状性細菌の様子を観察すると、タ
イプＩ−５、II−３及びII−７のいずれの糸状性細菌も
鞘中の細胞が収縮し、一部の細胞は鞘から脱落して鞘の
切断された様子が観察された。

【００３８】この時のＭＬＳＳ値は2600mg／ｌ、ＳＶＩ
値は 160となつており、汚泥の沈降性は著しく改善され
た。更に７日後には、ＭＬＳＳ値は3200mg／ｌ、ＳＶＩ
値は 120となり、その後１ケ月間にわたって汚泥の良好
な沈降性を保持することができた。

【００３９】この試験期間中の放流水の水質はＢＯＤ20
ppm 以下を保っており、陽イオン性反応生成物投入によ
る処理機能への悪影響は全くなかった。またイミダゾー
ル環の定量分析法により、投入した陽イオン性反応生成
物が放流水と共に系外に放出されるか否かを測定したと
ころ、放流水中には検出されず投入した陽イオン性反応
生成物は活性汚泥に吸着されていることが確認できた。

【００４０】

【実施例７】ばっ気槽容積1300ｍ³ の回分式処理装置に
おいて平均ＢＯＤ 640mg／ｌの排水を容積負荷0.30kgBO
D ／ｍ³ ・日で処理している某乳製品製造工場の排水処
理装置を使用して現場試験を行った。

【００４１】この排水処理装置の活性汚泥は、タイプII
−10及びＶの細菌によるバルキングを起こしており、特
にタイプＶが優占化しているため処理槽表面には発泡現
象とスカムの発生があり、これらが放流水と共に系外に
排出されるため水質が悪化して悪臭もひどかった。この
活性汚泥のＭＬＳＳ値は4800mg／ｌ、ＳＶＩ値は 204及
び放流水ＢＯＤ90mg／ｌであった。

【００４２】実施例４と同様の方法によりイミダゾール
とエピクロルヒドリンを反応させた陽イオン性反応生成
物44.5kgを水で10倍希釈し、この溶液をエアレーション
により攪拌しながら、ばっ気槽内に均一に散水投入し
た。添加後１日経過して糸状性細菌の様子を観察する
と、タイプII−10及びＶの両糸状性細菌とも鞘中の細胞
が収縮しており、タイプＶの細菌は鞘から脱落している
ことも観察された。

【００４３】添加して３日経過後、ばっ気槽表面のスカ
ムは減少し、ばっ気槽内の水面が見えはじめた。この時
のＭＬＳＳ値は5400mg／ｌ、ＳＶＩ値は 160及び放流水
ＢＯＤ40mg／ｌとなり、活性汚泥の沈降性の向上とばっ
気槽表面のスカムの減少から水質が良くなっていること
がわかった。

【００４４】更に７日後には、ばっ気槽表面のスカムは
消滅し、悪臭もなくなった。活性汚泥にはタイプII−10
及びＶの断片が浮遊していたが、汚泥フロックから糸状
性細菌は全くなくなり、良好な状態の汚泥フロックに変
化していた。この時のＭＬＳＳ値は6300mg／ｌ、ＳＶＩ
値は 125及び放流水ＢＯＤ18mg／ｌであった。

【００４５】

【比較例１】実施例２において本発明の陽イオン性反応
生成物を添加する代わりに、水溶性陽イオン性重合物で
あるカチオン性凝集剤〔（株）協立有機工業研究所製、
商品名：ハイモロックＭＰ−１７３Ｈ〕0.56ｇを 500ml
の水に溶解した溶液を、汚泥返送ラインに連続的に24時
間かけて添加した。

【００４６】添加終了後活性汚泥の様子を観察したとこ
ろ、糸状性細菌の糸状体が活性汚泥に接着した状態で大
きな凝集体となっていたが、細胞が殺菌された様子は観
察できなかった。また、この時のＳＶＩ価は 120であっ
た。

【００４７】しかし、添加終了後は徐々に汚泥フロック
の沈降性が悪化し、３日後にはＳＶＩ価は 240になり、
カチオン性凝集剤を添加する前と同じ状態に戻った。こ
の時の活性汚泥の様子を観察すると、糸状体は添加前と
同じように多く存在しているのが認められ、鞘中の糸状
性細菌の細胞破壊は全く起こっていなかった。

【００４８】前記のカチオン性凝集剤により沈降性を改
善することはできるが、汚泥フロックの沈降性を維持す
るためには連続して薬剤を添加する必要があり、経済的
でない上に、糸状性細菌に対しては殺菌効果がなかっ
た。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、活性汚泥のバルキング
の原因を作る糸状性細菌を種類に左右されることなく効
率的に殺滅することが可能であるので、容易にバルキン
グを解消することができる上に、本発明の糸状性細菌の
殺滅剤は汚泥によく吸着され長期にわたってその効果を
維持することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イミダゾール化合物とエピハロヒドリン
   を反応させて得られる陽イオン性反応生成物を有効成分
   とする糸状性細菌の殺滅剤。
2. 【請求項２】 イミダゾール化合物とエピハロヒドリン
   を反応させて得られる陽イオン性反応生成物を活性汚泥
   の乾燥固形分１００重量部に対して、0.０５ないし５重
   量部添加することを特徴とする活性汚泥のバルキングを
   解消する方法。