JPH0662875A

JPH0662875A - バイオポリエステルの生成方法

Info

Publication number: JPH0662875A
Application number: JP4240132A
Authority: JP
Inventors: Takamichi Soejima; 副島敬道; Masako Shibayama; 柴山雅子; Yasuko Niimura; 新村泰子; Takashi Tomosawa; 友沢孝; Katsuo Sato; 佐藤勝雄
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1992-08-18
Filing date: 1992-08-18
Publication date: 1994-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】活性汚泥を用いて、窒素源が存在していてもバ
イオポリエステルが生産できる方法を提供することにあ
る。【構成】嫌気条件と好気条件を交互に循環する活性汚泥
の好気条件下にある活性汚泥を用い、これを非ばっ気状
態において炭素源（酢酸、プロピオン酸、酪酸等低級脂
肪酸あるいは炭素数が２つ以上の有機酸類など）と窒素
分（アンモニア性窒素等）の存在下でＰＨＢ等バイオポ
リエステルを生成する方法に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、活性汚泥を用いてバイ
オポリエステルを生産する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として以下の方法がある。＜イ＞ポリエステル生成菌を用いる方法（特開昭５７−
１５０３９３号）例えば、・Alcaligenes eutrophus ・Pseudomonas oleovolans ・Bacillus megaterium 等の既知の生成菌を用いて、培養液中の増殖に必要な栄
養塩、例えば窒素、リン、無機塩類などのいずれか（あ
るいは複数）を欠乏させ、これらポリエステル生成菌を
非増殖状態にしておいて有機酸などの炭素源を豊富に供
給することが必要である。通常は、窒素を欠乏させてい
る。＜ロ＞活性汚泥を用いた方法本出願人は、活性汚泥のような多種多様の微生物集団を
培養して、ＰＨＢ（ポリ−β−ヒドロキシ酪酸）を生産
する方法を発明している（特開平３−１４３３９７号公
報）。微生物は一般に繁殖のために必要な栄養素の一部
が不足すると生体合成が抑えられ、炭素源を利用してエ
ネルギー貯蔵物質を体内に蓄積し始める傾向がある。そ
こで、上記方法では、人為的に窒素を不足栄養素とし、
好気状態で炭素源を与え、微生物中でＰＨＢを生成して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかし、従来の方法
では、次のような問題点がある。＜イ＞活性汚泥を使って排水処理を行いながら、排水中
の炭素源を原料としてＰＨＢを生成するようなシステム
では、窒素源があるとＰＨＢが生成しないため、排水中
の窒素分を除去する必要があった。＜ロ＞好気状態でＰＨＢを生成するため、ばっ気が必要
であり、そのための動力を必要とするのでエネルギーコ
ストが高くなる。

【０００４】

【本発明の目的】本発明は、活性汚泥を用いて、窒素源
が存在していてもバイオポリエステルが生産できる方法
を提供することにある。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】本発明は、有機系排水
処理法で用いられる活性汚泥を用いてポリ−β−ヒドロ
キシ酪酸（ＰＨＢ）やその共重合体あるいはＰＨＡ（ポ
リ−β−ヒドロキシアルカノエート）（以下ＰＨＢ等バ
イオポリエステルという。）を活性汚泥菌体内に生成さ
せる方法にある。本発明は、嫌気条件と好気条件を交互
に循環する活性汚泥の好気条件下にある活性汚泥を用
い、これを非ばっ気状態において炭素源（酢酸、プロピ
オン酸、酪酸等低級脂肪酸あるいは炭素数が２つ以上の
有機酸類など）と窒素分（アンモニア性窒素等）の存在
下でＰＨＢ等バイオポリエステルを生成する方法にあ
る。この方法では、従来窒素源があると生成しなかった
が、窒素源が存在してもＰＨＢ等バイオポリエステルを
生成することができる。

【０００６】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明
する。＜イ＞排水処理装置１排水（有機物含有液）２１は、図１のような活性汚泥３
１、３２、３３を有する嫌気槽１３、好気槽１５、沈殿
槽１７からなる排水処理装置１で処理され、処理水２２
として排出される。活性汚泥は、最初、都市終末処理場
から採取したものを使用した。この中には多種多数の菌
類が含まれている。排水２１は、表１の成分を含むもの
を用いた。

【０００７】

【表１】嫌気槽１３は１１．７リットル、好気槽１５は１８．７
リットルあり、両槽の活性汚泥濃度は約６，５００ｍｇ
／リットル、排水供給量は２リットル／ｈｒ、返送汚泥
量は１０リットル／ｈｒで運転する。排水２１は、下水
やし尿あるいは有機系排水または一般に言う排水でなく
ても有機酸等を含んだ活性汚泥の基質となるような培養
液でも良い。排水２１は、排水溜１１からポンプ１２で
吸い上げられる。そして、吸い上げられた排水は、ポン
プ１８で沈澱槽１７から返送される活性汚泥３３と混合
されて、嫌気槽１３へ入る。

【０００８】＜ロ＞嫌気槽１３嫌気槽１３は密閉型であり、槽内の活性汚泥３１により
槽内液中の溶存酸素は消費されて、嫌気状態になってい
る。活性汚泥３１は排水と共にモータ１４により攪拌さ
れ、嫌気槽１３内を移動する。嫌気槽１３から出た活性
汚泥と処理中の排水は、次に好気槽１５に入る。

【０００９】＜ハ＞好気槽１５好気槽１５内の活性汚泥３２と処理中の排水は、ブロワ
ー等により空気１６が取り入れられ、ばっ気を受け、好
気処理が行われる。好気槽１３から出た活性汚泥と処理
中の排水は、次に沈殿槽１７に入る。

【００１０】＜ニ＞沈殿槽１７沈殿槽１７内の活性汚泥３３は沈殿し、活性汚泥と処理
された排水が分離される。処理水２２は有機物が除去さ
れ、排出される。一方、活性汚泥３３の一部は、返送汚
泥として最初に戻る。

【００１１】＜ホ＞バイオポリエステル生成槽１９好気槽１５内にある活性汚泥３２を取り出して、これに
排水あるいはポリエステル生成用の炭素源を供給し、当
該活性汚泥内にＰＨＢ等バイオポリエステルを生成させ
る。この場合、排水あるいはポリエステル生成用の炭素
源中に窒素源があっても問題はない。バイオポリエステ
ル生成槽１９は、ばっ気は行われず、しかも嫌気槽のよ
うな密閉型ではなく、槽内で適度な攪拌状態が保たれて
おれば良い。この様な状態を非ばっ気と呼ぶ。

【００１２】以下に、第１のバイオポリエステル生成例
を示す。＜イ＞第１のバイオポリエステル生成例図２において、バイオポリエステル生成槽１９として、
三角フラスコを用い、シリコ栓で封をした例を示す。生
成条件は表２の条件とし、１４４時間、２５度Ｃの恒温
室内で培養を行う。ｐｈは燐酸バッファーで７．０に調
整してある。炭素源として酪酸を用い、全有機炭素（Ｔ
ＯＣ）濃度が３，０００ｍｇ／リットルとなるよう与
え、窒素分（硫酸アンモニウムを使用）を与えないケー
ス（炭素Ｃ／窒素Ｎ比＝∞のケース）と与えたケース
（Ｃ／Ｎ＝２０とＣ／Ｎ＝１０）について、それぞれば
っ気を行った場合とばっ気を行わない場合を振とう培養
し、ＰＨＢ等バイオポリエステルの生成を行う。ＰＨＢ
等バイオポリエステルの抽出方法は、１４４時間後培養
液全量を取り出し遠心分離機で集菌し、汚泥を乾燥させ
る。乾燥汚泥を９０度Ｃのクロロホルムで抽出処理を
し、抽出液にヘキサンを添加してＰＨＢ等バイオポリエ
ステルを析出させ、過乾燥後、重量を測定する。

【００１３】

【表２】この好気槽から採取した活性汚泥の培養開始から１４４
時間後の汚泥内生成ＰＨＢ量を表３に示す。

【００１４】

【表３】表３から分るように、ばっ気条件の場合（実験２）は窒
素源があると（Ｃ／Ｎ＝２０、１０のケース）、ＰＨＢ
等バイオポリエステルの生成はほんのわずかである（乾
燥汚泥重量あたり０．２〜０．５％）。一方、非ばっ気
の場合は、窒素源があってもその生成量は、窒素のない
ケース（Ｃ／Ｎ＝∞）とほぼ同量である（乾燥汚泥重量
あたり８．７〜１１．５％（実験１））。

【００１５】＜ロ＞バイオポリエステル生成の経時変化実験３とほぼ同一の生成条件で行われ、ＰＨＢ等バイオ
ポリエステルの生成蓄積の経時変化を示したグラフを、
図３〜５に示す。各グラフから窒素の存在の有無にかか
わらず、各ケースとも培養開始後ＰＨＢ等バイオポリエ
ステル蓄積がいったん最大となった後、減少傾向を示し
ている。各グラフとも１４４時間後のＰＨＢ等バイオポ
リエステルの蓄積率は、表２の実験３とほぼ同じ値を示
している。以上の結果より、活性汚泥は、非ばっ気条件
で窒素の有無にかかわらず、ＴＯＣを消費しＰＨＢ等バ
イオポリエステルを蓄積することが分かる。その蓄積量
は培養後、２４〜４８時間で乾燥汚泥重量当たり２３〜
２８％である（図３〜５の右側の目盛り参照）。なお、
図表においてＰＨＢはＰＨＢ等バイオポリエステルを言
う。

【００１６】以下に第２のバイオポリエステル生成例を
示す。＜イ＞第２のバイオポリエステル生成例図１の嫌気槽１３内の活性汚泥３１が体内にバイオポリ
エステルを生成するため、嫌気槽１３がバイオポリエス
テル生成槽の役割も兼用している。そこで、図１の嫌気
槽１３における嫌気度がさ程強くなくても、処理水質の
問題がないような場合、たとえば嫌気槽内のＤＯ濃度が
０〜１ｍｇ／リットル、酸化還元電位（ＯＲＰ）が−１
００〜＋１００ｍＶ程度の嫌気度でも、最終の処理水質
が排水基準を達成するような事例の場合には、図２の装
置の流れの一つの変形として、嫌気槽をそのままバイオ
ポリエステル生成槽と兼用させるような装置が可能であ
る。この場合、嫌気槽１３から活性汚泥３１を取り出
し、第１の生成例と同様に、凍結乾燥させ、乾燥汚泥か
らバイオポリエステルを生成することが出来る。

【００１７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように次のよう
な格別な効果を得ることができる。＜イ＞バイオポリエステル生成槽への炭素源供給に際
し、窒素分が存在していてもバイオポリエステルが生成
できるので、例えば本発明のシステムを有機系排水処理
に適用する場合、排水中の窒素分を取り除くことなく、
排水をそのまま炭素の供給源として利用できる。＜ロ＞バイオポリエステル生成槽では、ばっ気が不必要
となるので、ばっ気動力が不要となり、省エネルギー的
なシステムを得ることができる。＜ハ＞嫌気槽をバイオポリエステル生成槽と兼用するこ
とにより、嫌気槽から取り出された活性汚泥から直接バ
イオポリエステルを生成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】排水処理装置の全体図

【図２】バイオポリエステル生成槽の図

【図３】窒素がない場合のバイオポリエステルの蓄積量
の経時変化図

【図４】窒素がある場合のバイオポリエステルの蓄積量
の経時変化図

【図５】窒素が更にある場合のバイオポリエステルの蓄
積量の経時変化図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者友沢孝東京都新宿区西新宿一丁目25番１号大成建設株式会社内 (72)発明者佐藤勝雄東京都新宿区西新宿一丁目25番１号大成建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性汚泥と有機物含有液が順次、嫌気槽、
好気槽及び沈殿槽に移送され、活性汚泥が該沈殿槽から
取り出され該嫌気槽に返送され、有機物含有液が該沈殿
槽から排水処理される排水処理装置において、該好気槽から一部活性汚泥を取出し、バイオポリエステ
ル生成槽に入れ、非ばっ気状態の該バイオポリエステル生成槽で活性汚泥
に炭素源を与え、該バイオポリエステル生成槽で得られた活性汚泥からバ
イオポリエステルを抽出する、ことを特徴とするバイオポリエステルの生成方法。
【請求項２】活性汚泥と有機物含有液が順次、嫌気槽、
好気槽及び沈殿槽に移送され、活性汚泥が該沈殿槽から
取り出され該嫌気槽に返送され、有機物含有液が該沈殿
槽から排水処理される排水処理装置において、該嫌気槽から一部活性汚泥を取り出し、該嫌気槽から取り出された活性汚泥からバイオポリエス
テルを抽出する、ことを特徴とするバイオポリエステルの生成方法。