JPH064123B2

JPH064123B2 - 微生物由来の凝集剤及び凝集方法

Info

Publication number: JPH064123B2
Application number: JP63240438A
Authority: JP
Inventors: 隆一郎倉根; 智雄鈴木; 靖浩野畑
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Hakuto Chemical Co Ltd
Current assignee: Hakuto Co Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1988-09-26
Filing date: 1988-09-26
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPH0290903A

Description

【発明の詳細な説明】１）産業上の利用分野本発明は、微生物由来の凝集剤及び凝集方法に関するも
のであり、各種の汚濁物質の処理、各種工業の排水処理
分野、都市下水、各種の醗酵液の処理、油濁物質の処
理、さらには有用物質等の回収利用等広範囲にわたり利
用が期待される。

２）従来技術凝集剤は各種工業の進展に伴い、各種工程及びそれらか
ら排出される廃水分野に広く使用されている。凝集剤は
一般的に合成高分子系（例えば、ポリアクリルアミド系
等）、無機系凝集剤（例えば、硫酸バンド等）及び生物
系凝集剤に大別される。このうち微生物（産生）凝集剤
は微生物が生産する物質で他の物質を凝集させ沈殿（沈
降）し易くさせる性能を有する物質である。また、機能
面よりとらえると、カチオン系、ノニオン系、アニオン
系の３つに分類することができる。我が国における凝集
剤の生産量は、アニオン・ノニオン系合成高分子系凝集
剤で15,000トン／年、カチオン系合成高分子系凝集剤で
9,000トン／年と言われている。

従来、これら合成高分子系及び無機系凝集剤は活性汚泥
法等を用いた廃水処理分野から土木浚渫工事等への清澄
処理剤として多用されてきた。また、上水道、中水道の
造水分野、醗酵工業における醗酵液と培養菌体の分離と
いったダウンストリームプロセッシング分野からさらに
は食品工業分野への適用というように非常に広範囲な分
野にわたって凝集剤の使用は期待されている。このよう
に、凝集剤の使用は今日の社会生活に深く組み込まれて
おり、なくてはならないものであるがゆえに、さらに今
後ますますその使途が多岐にわたり使用量が増加するも
のと予想される。このため凝集剤の使用は環境面ひいて
は人間の健康にも直結していると考えられる。しかしな
がら、現在広く用いられる合成高分子系凝集剤（例え
ば、ポリアクリルアミド）等は能力、経済性の点で優れ
ているが安全性及び環境面での問題点も指摘されている
と言われている。さらに、バイオインダストリーにおけ
るダウンストリームプロセッシングへの適用を考えると
合成高分子系凝集剤の使用には問題があると考えられ
る。

これらの欠点を解消・克服する新規凝集剤の開発は、各
方面より切望されており、特に生分解性を持ち安全でか
つ二次公害の恐れのない生物由来の凝集剤の開発への期
待高まっていた。

ところで、微生物産生凝集剤についてはグラム陽性細菌
に属するロードコッカス属由来の微生物産生凝集剤ＮＯ
Ｃ−１（日本特許第1,096,062号）がすでに知られてお
り、凝集剤として有効であるが、より高い収率の微生物
産生凝集剤が求められていた。

３）発明が解決しようとする問題点このような背景のもとに、本発明者らは高分子系凝集剤
等のもつ問題点を解消・克服すべく、広く微生物、特に
グラム陰性細菌による微生物産生凝集剤を求めて検索を
行った。即ち、安全性，生分解性が優れており二次公害
の恐れのない安全な凝集剤及びその凝集方法について、
種々の研究開発を重ねたところ、グラム陰性細菌のアル
カリゲネス・レータス(Alcaligenes latus)Ｂ−16株（F
ERM BP-2015号）培養物又は培養処理物或いはそれらと
無機塩もしくは天然系凝集剤の少なくとも１種との存在
下で優れた凝集効果を有することかつ高い収率で凝集剤
が得られることを見出し、本発明を完成させるに至っ
た。

４）問題点を解決するための手段本発明に使用される菌株は、アルカリゲネス属に属し、
アルカリゲネス・レータス(Alcaligenes latus)Ｂ−16
株で、FERM BP-2015号として寄託されている。

以下、本発明に使用する菌株（FERM BP-2015号）の菌学
的性質を表１に示す。この表１に示す菌学的性質から、
バージー・マニュアル・システマテック・バクテリオロ
ジー第１巻（Bergey's Manual of Systematic Bacter
iology Volume 1），（1984年） 372頁により、アルカ
リゲネス属に属することが判明した。タイプストレイン
（ATCC29712）においては、表１における・デオキシリボヌクレアーゼ，・クエン酸，・アルギニンデハイドロラーゼ，・アクリルアミダーゼ，・糖より酸の生成，・菌体外ポリマー生産能，の記載は見当らないが、他の諸性質は本願の株とタイプ
ストレインは一致する。

このような菌株の炭素源としては、フラクトース，グル
コース，シュークロース等の単糖類・少糖類の他に、ヘ
ミセルロース，でん粉，コーンスターチ等の天然高分子
及びオリーブ油等の油類の炭素源が好ましくは用いられ
る。さらに、尿素，塩安，硝安硫安等の無機体窒素源、
トリプトン，酵母エキス，肉エキス，ペプトン，麦芽エ
キス等の有機窒素源、その他、リン酸カリ，硫酸マグネ
シウム，食塩等の無機塩類が培地構成成分として使用さ
れる。

培養は液体培養でもよい。培養は初発pHが４〜10、温度
15〜40℃の範囲で行われ、通常は通気攪拌培養で行なわ
れる。培養は炭素源等の種類にもよるが培養１日から１
０日間の間で行われ、この間で最大凝集活性時期が設定
される。

培養処理物の性状は、無色透明あるいは薄黄色の固体、
アニオン性高分子であり、その粘度は約1,000〜15,000c
psである。粘度の測定は100倍の水（20℃）を添加し、
完全に吸水した状態で回転粘度計で行う。

培養を行うことにより凝集能を有する培養物を得る。培
養液に２倍量のエタノールを加え、５℃にて一夜放置し
た沈殿物をNo.２紙にて過を行い集め、その後70％
エタノールにて３回洗浄、さらに蒸留水にて３回紙上
で洗浄後、凍結乾燥等により水分をとばした凝集物質が
培養処理物として回収できる。しかしながら、本発明で
は、このように分離精製した培養処理物を使用するまで
もなく、培養物そのものをそのまま使用することができ
る。

また、ここで凝集効果をさらに促進するために併用され
る無機塩としては、水中でカチオンを生成し得るものが
望ましく、好ましくは２価以上の多価カチオンを生成し
得るものがよく、例えば塩化カルシウム等のカルシウム
イオンを生成するものが有利に用いられる。併用される
天然系凝集剤としてはカニ等のこうらより抽出されるキ
トサンが有利に用いられる。

しかし、これら併用される無機塩及び天然系凝集剤の添
加量は、凝集させるべき対象の種類によって決められる
のが望ましく一般的に特に制約されるものではない。

本発明において、凝集の対象となるものは特に制約され
るものではない。代表的なものを例示すると、無機性と
しては粘土の一種であるカオリン（白とう土）懸濁液、
フェノール等の毒物を含んだコークス排水、また着色，
微細懸濁物を含んだだ製紙排水さらには有機性としての
食品排水等が例示される。一般的には各々の凝集対象に
際し、好適に実施される。

本発明の方法は、一般的には各種懸濁液などに対し、本
発明によるアルカリゲネス・レータスＢ−１６株培養
物、又は培養処理物を加えるか、あるいは、各種懸濁液
に本発明によるアルカリゲネス・レータスＢ−１６株培
養物又は培養処理物を加え、ついで併用する無機塩又は
天然系凝集剤を加えることによって実施される。これら
の実施方法は特に制約されるものではない。さらに、凝
集時の混和液のpHを中性から微アルカリ性にする場合も
あるが、特にpH調整を行わなくてもよい。

なお、以下において示すように本発明による懸濁液など
の凝集活性は、処理液の吸光度測定、ＣＯＤ測定及びＳ
Ｓ（懸濁性微細固体物）除去率等によって求めた。

(イ)吸光度による凝集活性測定法本活性測定法は日本農業化学会誌欧文誌（Agric.Biol.C
hem.）50巻９号2310頁に記載されている倉根等の方法に
基づいて行った。すなわちカオリン5,000ppm懸濁液80ml
に20倍〜100倍に希釈した培養物（又は培養処理物）10m
lを加え、さらに塩化カルシウム10ml（１％）を加えた
後、pHを7.0に調整し、100mlメスシリンダーにて反応液
を５分間静置し、処理液の上清部の吸光度を波長550nm
にて分光光学計を用いて測定した。各吸光度を測定した
後、次式により凝集活性（F.A.）を計算した。

なお、コトロールのO.D.₅₅₀は培養０時間目の吸光度の
値、すなわち前述の培養物の代りに培地をおきかえたも
のであり、他はすべて前述と同じ方法をとったものであ
る。

カオリン懸濁液に対しては前述のような方法によって求
めたが、対象廃水によっては吸光度測定の波長を550nm
から適宜変換し、それぞれの最も好ましい波長にて測定
した。

(ロ)ＣＯＤ（化学的酸素要求量）による凝集活性測定：
ＣＯＤの測定法はＪＩＳ規格によって行った。

(ハ)ＳＳ（ＳｕｓｐｅｎｄｅｄＳｏｌｉｄ：微細懸濁
固体物）による凝集活性測定：ＳＳは１μｍのグラスフ
ィルター過残渣物の重量を測定することによって行っ
た。

５）実施例次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。

［実施例１］〈凝集物質産生菌の培養と凝集物質の回収〉フラクトース15ｇ、ＫＨ_２ＰＯ_４8.4ｇ、Ｋ_２ＨＰＯ
_４4.4ｇ、ＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ0.2ｇ、食塩0.1ｇ、尿
素0.5ｇ、酵母エキス0.5ｇを蒸留水１に溶かし、培地
をpH7.2〜7.6に調整した。培地50mlを、300mlの三角フ
ラスコにとり、オートクレーブにより、120℃，15分間
無菌殺菌した後、アルカリゲネス・レータスＢ−１６株
（FERM BP-2015号）を１白金耳の量でフラスコに移植
し、30℃にてロータリー回転培養を行う。なお回転数は
180rpmである。

この時の培養物0.1mlを用いて凝集活性を前記のカオリ
ンを指標にして塩化カルシウム併用下にて培養物の凝集
活性を測定した。また菌体の生育度は波長660nmにて濁
度を測定して求めた。

結果を表２に示す。

表２からあきらかのように、本凝集活性は、菌の生育の
対数増殖期に最大となり、定常期に入るにつれてその活
性は減少していく。

この最大凝集活性を示す３日目の培養液より、凝集物質
の回収を行った。即ち、培養液の２倍量のエタノールを
加え、５℃にて一夜放置し沈殿物を得た。沈殿物をNo.
２の紙にて過を行い集め、その後70％エタノールに
て３回洗浄を行い、さらに蒸留水にて３回紙上にて洗
浄を行った後凍結乾燥等により水分をとばして凝集物質
（培養処理物）を得た。これらの操作により前記培地を
用いることにより、培養液１当り約12ｇ（乾燥重量）
の凝集物質を得た。

［実施例２］実施例１にて得られた凍結乾燥標品（凝集物質）を熱ア
ルカリ液にて完全に溶解させ10％凝集物質水溶液を作製
した。

5,000ppmカオリン懸濁液80mlに上記の10％凝集物質水溶
液を10ml加えゆるやかに混和し、さらに蒸留水10mlを加
え再びゆるやかに混和した後５分間静置し凝集活性（F.
A.）を測定した。なお、比較のため凍結乾燥標品を加え
ていない熱アルカリ水を加えたものをコントロールにし
て測定した。

結果を表３に示す。

表３に示すように、本発明区においてアルカリゲネス。
レータス属細菌Ｂ−１６株（FERM BP-2015号）を培養し
得られた凍結乾燥凝集物質水溶液を添加することによ
り、カオリン懸濁液は５分後にフロックを形成し懸濁状
態のカオリンが凝集沈殿してくることが明らかになっ
た。

［実施例３］コークス工場排水は、炭化物の微細な懸濁物（ＳＳ）が
非常に多く含まれており、かつ毒性のあるフェノール等
も含まれている排水であり、通常の沈殿処理では非常に
凝集しにくい排水と言われており、微細ＳＳ分が高くか
つＣＯＤ（化学的酸素要求量）も高い排水と言われてい
る。

このコークス排水90mlに対して、実施例１により得られ
た培養液を５倍希釈した液を10ml加え、ついで塩化カル
シウムを１％濃度になるように加えた反応液を５分間静
置し、上澄液のＳＳ量とＣＯＤを測定した。なお、対照
区として、培養液の代りに培地を同様にして用いた。結
果を表４に示す。

表４に示す如く、本凝集方法によりコークス排水中の微
細炭化懸濁物は効率良く凝集沈殿除去されると共にコー
クス排水中のＣＯＤも除去されることが認められた。

［実施例４］染料を含んだ着色排水で、かつ有機性微細懸濁物を多量
に含んでいる実排水として紙加工工場排水に対して、本
凝集剤液を適用した。この有機性微細懸濁物はコート紙
製造工程におけるでん粉微細粒であり、染料は印刷用青
色染料である。

この排水90mlに対して実施例１により得られた培養液の
５倍希釈液を10ml加え、ついで、天然系凝集剤としてカ
ニ等の甲殻類の殻より抽出して加工処理工程を経てつく
られたキトサンを濃度150ppm添加し、本凝集剤と天然系
凝集剤との併用による凝集効果を調べた。結果を表５に
示す。

表５に示すように、天然系凝集剤のキトサンのみでは微
細懸濁物を凝集沈殿させることはできなかったのに対
し、本凝集剤と天然系凝集剤併用区においては凝集沈殿
させることが可能になった。

同時に波長600nmにて着色同排水の吸光度を測定したと
ころ、併用区において大幅な吸光度の減少がみられ、結
果として青色染料も凝集沈殿除去できた。

［実施例５］有機性排水の代表例として食品工場排水に対する本凝集
剤の凝集沈殿効果を検討した。本食品工場排水は主成分
として微細な植物性繊維質懸濁物を多く含む排水であ
る。

この食品工場排水80mlに対して実施例１で得られた培養
液の10倍希釈液10mlを加え、ついで塩化カルシウム液を
最終濃度１％あるいはキトサン液を最終濃度100ppmにな
るように加え、５分間静置を行い、その反応処理液（上
澄液）のＳＳ分及びＣＯＤを測定した。

なお、対照区として、生産菌を植菌していない10倍希釈
培地を用いてコントロールとした。

結果を表６に示した。

表６に示したように、本凝集剤生産菌による培養液を添
加した系において、カチオン（塩化カルシウム）あるい
は天然系凝集剤キトサンを併用することにより、有機性
排水である食品排水中の微細有機質懸濁物（ＳＳ）は効
率良く凝集沈殿することが確認された。

さらに、排水中のＣＯＤもカチオン併用区においては約
1/3弱が除去できることも明らかになった。

［実施例６］ロードコッカス・エリスポレスの産出するＮＯＣ−１は
油濁エマルジョンに対してあまり有効でなかったため
に、固形性懸濁物ばかりでなく、油濁エマルジョンに対
しても、本凝集剤が凝集効果を示すかどうかについて検
討を加えた。

油濁エマルジョンは次のように調整した。まず、純水１
に対し、ヤシ油酸（商品名；花王LUNACL-50）2.5ｇを
加え、ホモゲナイザー（Janke ＆ Kunkelgmbh社製，T
urrax D 7813型）にて毎分10,000回転にて10分間ホモゲ
ナイズさせることによりヤシ油酸エマルジョンを調整し
た。

この調整したエマルジョン液90mlに対し実施例１により
得られた培養液の５倍希釈液10ml、ついでキトサンを最
終濃度100ppmになるように加え、100mlメスシリンダー
にてゆるやかに転倒攪拌を行い、５分間静置し、５分後
の処理液のＣＯＤを測定することにより、油濁エマルジ
ョンに対する凝集効果を調べた。なお、油濁エマルジョ
ンは水よりも比重が軽いため、凝集層は表面に浮上す
る。処理液は実施例１〜５と異り、下層に位置する。

結果を表７に示した。表７に示す如く、本凝集剤生産菌
培養液とキトサンを併用することにより、エマルジョン
は効果的に表面に浮上してくる。油類等が含まれている
排水処理においては一般的に活性汚泥処理にかける前
に、油分を加圧浮上させており、そのための電気代のコ
ストは相当なものと言われている。このような加圧浮上
の代りに本凝集剤を用いることも可能である。

６）発明の効果以上より明らかのように、本発明の凝集剤及び凝集方法
を適用することにより、無機性から有機性までの各種懸
濁物や油濁エマルジョンなどの広い対象にわたって効果
的に凝集させうることが判明した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 //(Ｃ１２Ｐ 1/04 Ｃ１２Ｒ 1:05） 7804−4Ｂ (72)発明者野畑靖浩三重県四日市市別名６―６―９伯東化学株式会社中央研究所内審査官川上美秀 (56)参考文献特開昭49−004685（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−086189（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−071009（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−126596（ＪＰ，Ａ) 特公昭59−024649（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルカリゲネス・レータス(Alcaligenesla
tus)Ｂ−１６株（FERM BP-2015号）培養物又はその処理
物を主成分とする凝集剤。
【請求項２】無機塩或いは天然系凝集剤の少なくとも１
種以上をさらに含有する請求項１の凝集剤。
【請求項３】請求項１〜２のいずれかの凝集剤を被処理
物質と接触させて凝集する方法。
【請求項４】請求項１〜２のいずれかの凝集剤を被処理
物質と接触させて脱色する方法。