JPH0290903A - 微生物由来の凝集剤及び凝集方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
は微生物か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７年、カチオン系合成高分子系
凝集剤で９，０００　トン７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
待が高まっていた。

ところで、微生物産生凝集剤についてはグラム陽性細菌
に属するロードコツカス属由来の微生物産生凝集剤Ｎ０
Ｃ−１（日本特許箱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
ダ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、ダラム陰性細菌のアル
カリゲネス（Ａｌｋａｌｉｇｅｎｅｓ）属に属する細菌
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
果を有することかっ高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、
微生物産生凝集剤生産能を有する菌株であればよいが、
その代表例示菌株は、アルカリゲネス・レータス（Ａｌ
ｃａｌｉｇｅｎｅｓ　Ｉａｔｕｓ）　Ｂ　−１６株で、
ＦＥｌ？Ｍ　ＢＰ−２０１５号として寄託されている。

以下、本発明に使用する代表株（ＦＥＲＭＢｌ）−２０
１５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−・マニュアル・システマチック
・バクテリオロジー　第１巻（Ｂｅｒｇｅｙ　’　ｓＭ
ａｎｕａｌ　ｏｆ　Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ　Ｂａｃｔｅ
ｒｉｏｌｏｇｙ　Ｖｏｌｕｍｅ　ｌ）。

（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（ＡＴＣＣ２９
７１２）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。

アルギニンデバイドロラーゼ。

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。

表　１　菌学的性質 表 （続き） 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
及びオリーブ浦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ｐｌ＋が４〜１０
、温度１５〜４０℃の範囲で行われ、通常は通気撹拌培
養で行なわれる。培養は炭素源等の種類にもよるが培養
１０から１０口間の間で行われ、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ｉ　、　ｏｏｏ
〜１５，０００ｅｐｓである。粘度の測定は１００倍の
水（２０°Ｃ）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°Ｃにて一夜放置
した沈殿物をＮｏ、　２　’（戸紙にてン濾過を行い集
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？戸紙上で洗浄後、凍結乾燥等により水分を
とばした凝集物質か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４ｒ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−）で決められ
るのが望ましく一般的に特に制約さイするものではない
。

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劇んだコークス排水、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属細菌の培養物、又は培養処
理物を加えるか、あるいは、各種％ｉ液に本発明による
アルカリゲネス属細菌の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ｐｌ＋を中性
から微アルカリ性にする場合もあるが、特にｐｌＬ７！
］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 水活性Ａ＋＋＋定法は日本農業化学会誌欧文誌（Ａｇｒ
ｉｃ、　Ｂｉｏｌ、　Ｃｈｅｍ、）　５０巻９号２３１
０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８０ｍ１に
２０倍〜１００倍に希釈した培養物（又は培養処理物）
　１０ｍ１を加え、さらに塩化カルシウム１０ｍ１（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、コントロールのＯｌＤ、５５ｏ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５５０
ｎｍ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。

■）’Ｃ０Ｄ（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）Ｓ　Ｓ　（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　５ｏｌｉｄ　：
微細懸濁固体物）による凝集活性測定：ＳＳは１−のゲ
ラスフイルターン濾過残渣物の重世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Ｉコ 〈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、ＫＨ２ＰＯ４８，４ｇ、に２ＨＰＯ４４，４
ｇ、　Ｍ　ｇ　ＳＱ　　・７　Ｈ２００，２ｇ１食塩０
．１ｇ、尿素０．５ｇ、酵母エキス０．５ｇを蒸留水１
Ωに溶かし、培地をｐＨ７，２〜７．６に調整した。培
地５０１１１１を、３００ｍ１の三角フラスコにとり、
オートクレーブにより、１２０°Ｃ１１５分間無菌殺菌
した後、アルカリゲネス・レータスＢ−１６株（ＰＥＲ
Ｍ　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６６０ｎ
ｍにて濁度を測定して求めた。

結果を表２に示す。

表　　　２ 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３０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°Ｃにて一夜放置し沈殿物を得た。沈殿物をＮ
ｏ、　２のン戸紙にて？濾過を行い集め、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
ン戸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１Ω当り約１
２ｇ（乾燥重管）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８０ｍ１に上記の１
０％凝集物質水溶液を１０ｍ１加えゆるやかに混和し、
さらに蒸留水１０ｍ１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 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（ＦＥＲＮ　Ｂｌ）−２０１
５吋）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！Ｖ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（Ｓ　Ｓ）
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８８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９０ｍ１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１０ｍ１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情と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９０ｍ１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１０ｍ１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
ることか可能になった。

同時に波長６００ｒ＋ｍ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８０ｍ１に対して実施例１で得られた
培養液のＹＯ倍希釈液１０ｍ１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
１１００ｐｐ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８８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ｌＴｌｌ−］−機質懸濁物（
Ｓ　Ｓ）は効率良く凝集沈殿することか確認された。

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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルカリゲネス（Ａｌｋａｌｉｇｅｎｅｓ）属菌培
   養物又はその処理物を主成分とする凝集剤。 ２、無機塩或いは天然系懸濁物質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。 ３、アルカリゲネス属菌がアルカリゲネス、レータス（
   Ａｌｋａｌｉｇｅｎｅｓｌａｔｕｓ）Ｂ−１６株（ＦＥ
   ＲＭＢＰ−２０１５号）である請求項１又は２の凝集剤
   。 ４、請求項１〜３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。 ５、請求項１〜３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。