TWI415803B - 使用於膜分離活性污泥法之添加劑 - Google Patents

Description

使用於膜分離活性污泥法之添加劑

本發明係關於一種用以在利用膜分離活性污泥法對有機廢水進行處理時達成穩定之處理之添加劑。

作為廢水處理方法之一，有如下之膜分離活性污泥法：將作為分離膜裝置之膜筒浸漬於活性污泥槽中，藉由過濾來對活性污泥與處理液進行固液分離。該方法可將活性污泥(Mixed Liquor Suspended Solid：MLSS，混合液懸浮固體)之濃度提高至極高之5000~20000 mg/L而進行固液分離。因此，其具有可減小活性污泥槽之容積、或者可縮短活性污泥槽內之反應時間之優點。又，由於係利用膜來進行過濾，故而處理水中不會混入懸浮物質(Suspended Solid：SS)，不需要最終沈澱槽，可減少處理設施之占地面積。進而，由於無論活性污泥之沈降性是否良好均可進行過濾，故而亦可減少活性污泥管理。如此般具有多種優點之膜分離活性污泥法近年來正在迅速普及。

膜筒中一直使用平膜或中空纖維膜，若使用中空纖維膜，則膜本身之強度較高，故由於與自有機廢水中混入之夾雜物接觸而引起之膜表面之損傷較少，可經受相對較長時間之使用。進而亦具有可進行逆洗之優點，使過濾水等之介質朝與過濾方向相反之方向噴出，而將膜表面之附著物去除。但是，活性污泥中之微生物代謝產生的源自生物之聚合物或活性污泥會附著於膜面上，由此導致有效之膜面積減少，過濾效率下降，因此可穩定地進行過濾之時間有限。

針對於如此之問題，例如日本專利特開2000-157846號公報(專利文獻1)中揭示有如下方法：自膜筒之下部用空氣等進行曝氣，利用膜之振動效果及氣泡朝上方移動所帶來之攪拌效果，而使中空纖維膜表面及中空纖維膜間之活性污泥凝聚物及自原水中帶入之夾雜物剝離，以防止其等積存。該方法中，例如於中空纖維膜筒之下部設置下部環，且於下部環側接著固定層中設置複數個貫通孔，藉由自筒下部進行曝氣而於下部環內形成空氣積留，由此自複數個貫通孔均勻地產生氣泡，而使附著於中空纖維膜之外表面上之活性污泥或夾雜物等剝離。

另一方面，於日本專利特開2005-40747號公報(專利文獻2)中揭示有如下方法：對活性污泥混合液中之源自生物之聚合物量進行測定，適時地減少生物處理槽(曝氣槽)中之源自生物之聚合物量，以防止膜面上附著過剩之聚合物。

又，於日本專利特開2007-260664號公報(專利文獻3)中揭示有如下方法：於活性污泥中，添加捕食導致膜堵塞之原核生物的微小動物，藉此防止膜堵塞。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2000-157846號公報

[專利文獻2]日本專利特開2005-40747號公報

[專利文獻3]日本專利特開2007-260664號公報

但是，專利文獻1所記載之方法中，於有機廢水中之有機物濃度急遽變動之情形時，或者有氧化劑、酸性液體及鹼性液體等流入至活性污泥槽內之情形時，有時微生物會向體外排出異常量之代謝產物(稱為源自生物之聚合物)。若源自生物之聚合物為異常之高濃度的狀態持續，則利用曝氣已無法將膜外表面上附著之源自生物之聚合物充分剝離，導致膜過濾阻力上升。又，於專利文獻2所記載之方法中，係求出化學需氧量(COD，Chemical Oxygen Demand)值並代用作源自生物之聚合物量。利用COD時，存在亦對可輕鬆通過膜之微孔的有機物加以檢測之問題。進而，專利文獻3所記載之方法存在無法應對由源自生物之聚合物所引起的堵塞之問題。

基於上述背景，本發明之目的在於關於膜分離活性污泥法，提供一種使導致透水性不佳的源自生物之聚合物之量減少，從而可達成長時間穩定之利用膜分離活性污泥法的有機廢水之處理的方法。

本發明者等人為達成上述目的而進行了銳意研究，結果發現，藉由在活性污泥中添加含有將導致膜堵塞之多糖類分解的微生物之添加劑，可穩定地長時間地持續進行有機廢水之處理，而且發現了一種製造該添加劑之廉價且高效率之方法，從而完成了本發明。

亦即，本發明係關於一種添加劑，其係在利用膜分離活性污泥法對有機廢水進行處理時添加於活性污泥者，且其含有分解多糖類之微生物。

又，本發明係關於上述添加劑，其中上述多糖類為含有糖醛酸單元之多糖類。

又，本發明係關於上述添加劑，其中上述多糖類為含有相對於總糖單元為5~70%之糖醛酸單元的多糖類。

又，本發明係關於上述添加劑，其中上述多糖類係選自聚半乳糖醛酸、三仙膠及玻糖醛酸中之一種或複數種之多糖類。

又，本發明係關於上述添加劑，其中上述微生物係選自青黴菌屬(Penicillium sp.)、單胞瓶黴屬(Phialemonium sp.)、河流生菌屬(Fluviicola sp.)、土地桿菌屬(Pedobacter sp.)、類芽孢桿菌屬(Paenibacillus sp.)、科恩氏菌屬(Cohnella sp.)、假黃色單胞菌屬(Pseudoxanthomonas sp.)、短波單胞菌屬(Brevundimonas sp.)、噬氫菌屬(Hydrogenophaga sp.)、鞘脂單胞菌屬(Sphingomonas sp.)、新鞘脂菌屬(Novosphingobium sp.)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingopyxis sp.)、微桿菌屬(Microbacterium sp.)、蒼白桿菌屬(Ochrobactrum sp.)、鞘氨醇桿菌屬(Sphingobacterium sp.)、擬桿菌門細菌(Bacteroidetes bacterium)、黃單胞菌屬(Xanthomonadaceae sp.)、德沃斯氏菌(Devosia sp.)、突柄微菌屬(Prosthecomicrobium sp.)、α-蛋白細菌屬(Alpha proteobacterium sp.)及屈撓桿菌屬(Flexibacteraceae sp.)中之一種或複數種之微生物。

進而，本發明係關於一種有機廢水之處理方法，其係利用膜分離活性污泥法對有機廢水進行處理者，其包括如下步驟：流入步驟，使有機廢水流入至收容有含微生物之活性污泥的活性污泥槽中；以及分離步驟，於上述活性污泥槽中對上述有機廢水進行生物處理，並藉由設置於該活性污泥槽中之分離膜裝置對處理液進行固液分離；並且，該有機廢水之處理方法於上述活性污泥中，添加含有分解含糖醛酸單元之多糖類之微生物的添加劑。

又，本發明係關於上述有機廢水之處理方法，其對上述活性污泥槽之水相中之糖醛酸單元濃度的經時變化進行測定，當該糖醛酸單元濃度達到30 mg/L時添加上述添加劑。

進而，本發明係關於一種有機廢水之處理裝置，其係利用膜分離活性污泥法對有機廢水進行處理者，其包含：活性污泥槽，其收容有含微生物之活性污泥，對有機廢水進行生物處理；分離膜裝置，其設置於該活性污泥槽中或其後段，對生物處理水進行固液分離；濃度測定機構，其對該活性污泥槽中之水相中之糖醛酸單元濃度的經時變化進行測定；以及添加劑添加機構，其於該糖醛酸單元濃度達到特定濃度時，將含有分解含糖醛酸單元之多糖類之微生物的添加劑添加至該活性污泥中。

藉由將本發明之添加劑添加至活性污泥中，可將膜分離活性污泥法中導致膜堵塞之物質即多糖類分解，從而可長時間穩定地利用膜分離活性污泥法進行有機廢水之處理。又，本發明之添加劑可使用活性污泥、土壤、湖沼水、河川水等利用廉價且簡便之方法來製造。

以下，就本發明之實施形態(以下稱為「本實施形態」)加以詳細說明。再者，本發明不限定於以下之本實施形態，可於其主旨之範圍內加以各種變形而實施。又，圖式中之上下左右等之位置關係只要無特別說明，則係依據圖式所示之位置關係，圖式之尺寸比率不限於圖示之比率。

(膜分離活性污泥法)

首先，就使用本實施形態之添加劑之膜分離活性污泥法加以說明。

膜分離活性污泥法包括：流入步驟，使有機廢水流入至收容有含微生物之活性污泥的活性污泥槽中；以及分離步驟，對在該活性污泥槽中經生物處理之處理液，藉由設置於活性污泥槽中之分離膜裝置進行固液分離。

於流入步驟中，首先利用自有機廢水中去除夾雜物之前處理設備，將較大之固體成分等粗略去除。使經前處理之有機廢水於流量調節槽中暫時蓄積之後，一面調節流量一面將其送入至活性污泥槽中。

於後繼之分離步驟中，首先於該活性污泥槽中藉由活性污泥中之微生物而使有機廢水中之有機物分解(可生分解之該有機物亦稱BOD成分)。活性污泥槽之大小及有機廢水在活性污泥槽中之停留時間可根據活性污泥槽中之有機廢水之處理量、或有機廢水中之有機物濃度而適宜地決定。活性污泥槽中之活性污泥濃度通常較好的是5~20 g/L左右，但不限定於該範圍。

於分離步驟中，繼而藉由分離膜裝置，對活性污泥槽中之活性污泥與有機廢水進行固液分離。設置於活性污泥槽中之浸漬型分離膜裝置包括分離膜及集水部。分離膜裝置之集水部經由配管而與抽吸泵相連接，藉由抽吸泵而於膜之內面與外面之間產生壓力梯度，從而達成固液分離。

分離膜所使用之膜筒中，可利用平膜、中空纖維膜等公知之分離膜。其中，中空纖維膜之膜本身之強度較高，由於與有機廢水中之夾雜物接觸而使膜表面受到之損傷較少，可經受相對較長時間之使用。

關於過濾膜之孔徑或原材料，只要可較好地實施過濾則並無特別限定，例如較好的是使用孔徑為0.1 μm左右之聚偏二氟乙烯(PVDF，Poly vinylidene fluoride)製過濾膜。

為了防止過濾膜堵塞，作為物理方法，可於分離膜裝置上設置裙部(skirt)並自鼓風機朝裙部送入氣體而使膜振動，或者使水流衝擊膜面而賦予剪切力。亦可進行逆洗，藉由使過濾水等朝與過濾方向相反之方向噴出而將膜表面之附著物去除。

分離膜裝置不僅可浸漬設置於活性污泥槽內，而且亦可與活性污泥槽之後段連接而設置。因此，本實施形態之添加劑不僅可應用於分離膜裝置浸漬型之膜分離活性污泥法中，而且亦可應用於將分離膜裝置設置於與活性污泥槽不同之槽中之情形、或使用加壓型分離膜裝置之情形。於該等方法之情形時，使活性污泥在活性污泥槽與分離膜裝置之間循環，且使濃縮液返回至活性污泥槽中。

分離膜視需要亦可設置成複數個系列。藉由設置成複數個系列，亦能針對於每一系列分離膜而分別進行分離作業或停止分離作業，故可調整廢水處理速度或管理分離膜。

可藉由使用本實施形態之添加劑的膜分離活性污泥法加以處理之有機廢水並無特別限定，例如可列舉：食品工場廢水、製糖工場廢水、洗滌劑工場廢水、澱粉工場廢水、豆腐工場廢水等。

(廢水處理裝置)

利用上述膜分離活性污泥法之廢水處理方法中所使用的處理裝置，例如可列舉圖1所示之裝置。

首先，對於有機廢水1，於前處理設備2中將其夾雜物去除之後暫時蓄積於流量調節槽3中，自流量調節槽3以一定之流量而供給至活性污泥槽(曝氣槽)4中。

於活性污泥槽4中，藉由加入至槽中之活性污泥中的微生物而將有機廢水1中之有機物(BOD成分)分解去除。活性污泥槽4中之活性污泥混合液之固液分離係利用浸漬於槽內之分離膜裝置5來進行。於分離膜裝置5之下部，設置有裙部6及鼓風機7，自鼓風機7朝裙部6送入氣體。經分離膜裝置5處理之濾液9係藉由抽吸泵8加以抽吸，視需要於殺菌槽10中進行消毒後，作為處理水11而放出。剩餘污泥係視需要藉由污泥抽取泵12自活性污泥槽(曝氣槽)4中抽取出。

(添加劑)

其次，就本實施形態之添加劑加以說明。本實施形態之添加劑係添加至上述膜分離活性污泥法之活性污泥中而使用。

於活性污泥槽中，微生物分解有機物並且將代謝產物排出至體外。於活性污泥槽中過剩地流入有機物之情形時，或者流入水中之有機物濃度急遽變動之情形時，以及有氧化劑、酸性液體及鹼性液體等流入至活性污泥槽內之情形時，該微生物之代謝產物會被大量地排出至體外，而加速分離膜之堵塞。本發明者等人瞭解到該代謝產物為多糖類，尤其是含有糖醛酸單元之多糖類。

本實施形態之添加劑含有可分解此種多糖類之微生物，藉由將其添加至活性污泥中，可將活性污泥中之微生物代謝產生之多糖類分解，從而防止分離膜堵塞。此處，作為本實施形態之添加劑中所含之微生物可分解的多糖類，可列舉澱粉等之中性多糖、甲殼素等之胺基多糖、聚糖醛酸等之酸性多糖、三仙膠等之含糖醛酸單元之多糖類等，較好的是含糖醛酸單元之多糖類。

作為含糖醛酸單元之多糖類，只要係以將單糖氧化所得之衍生物中的主鏈末端之羥甲基(-CH₂ OH)轉變成羧基(-CO₂ H)之羧酸即糖醛酸作為結構單元的多糖類，則並無特別限定，例如可列舉：以葡糖醛酸、半乳糖醛酸、甘露糖醛酸、艾杜糖醛酸等含糖醛酸單元之單糖類作為結構單元的多糖類三仙膠、玻糖醛酸、海藻酸、肝素、硫酸軟骨素；或者作為僅由糖醛酸單元構成之高分子即聚糖醛酸之聚半乳糖醛酸，但並不限定於該等。含糖醛酸單元之多糖類較好的是三仙膠、聚半乳糖醛酸或玻糖醛酸，更好的是三仙膠或聚半乳糖醛酸，尤其好的是三仙膠。再者，本實施形態之添加劑中所含之微生物可為將該等多糖類中之一種或複數種分解者。

就提高堵塞物質之分解效率之觀點而言，含糖醛酸單元之多糖類較好的是含有糖醛酸單元及其他糖單元之多糖類。例如，較好的是糖醛酸單元濃度為總糖單元濃度之5~70%，更好的是7~60%，尤其好的是10~50%。

此處，總糖單元濃度可藉由以下所示之苯酚硫酸法來進行測定。

1)於試管中加入500 μL之樣品水溶液或標準單糖水溶液；

2)添加500 μL之5 wt%苯酚水溶液，攪拌；

3)添加2.5 mL之濃硫酸，立即遽烈攪拌10秒鐘；

4)於30℃之水浴中放置20分鐘以上；

5)利用分光光度計測定490 nm之吸收，根據藉由濃度已知之標準單糖所作成之校準曲線而求出濃度。

又，糖醛酸單元之濃度可使用後述方法進行測定。

又，本實施形態之添加劑中所含之微生物只要可將上述多糖類分解則並無特別限定，可為一種或複數種之混合物，例如可藉由下述製造方法來獲得含有該微生物之本實施形態之添加劑。

(添加劑之製造方法)

作為本實施形態之添加劑之製造方法，例如可列舉包括如下步驟之方法：第一步驟，於僅以多糖類、較好的是僅以含糖醛酸單元之多糖類作為碳源之培養基中，添加由活性污泥、土壤、湖沼水及河川水所組成之群中之至少一種進行培養，自具有分解該含糖醛酸之多糖類之能力的菌落中採集微生物；以及第二步驟，製造含有上述微生物之添加劑。

作為第一步驟之培養基，例如可使用除了含有作為碳源之多糖類以外，還含有氮、磷等之營養鹽類以及微量金屬鹽類之瓊脂培養基。於該瓊脂平板表面均勻地塗抹接種活性污泥、土壤、湖沼水、河川水等並進行篩選。於繼而，由於所增殖之微生物可將多糖類分解，因此藉由採集該微生物可獲得多糖類分解菌。

關於微生物之採集，可藉由於瓊脂培養基上，用鉑耳自分解多糖類之菌落中釣菌而進行。於所獲得之培養基為含有多糖類之懸浮培養基之情形時，當多糖類由微生物分解同化時，可觀察到透明之分解斑之形成。因此，可容易地辨別出具有分解多糖類之能力之菌落。例如，若多糖類係使用聚半乳糖醛酸之粉末物，則可獲得不透明之懸浮培養基，因此當聚半乳糖醛酸被分解同化時，可觀察到透明之分解斑(亦稱為暈圈)之形成。該菌落中包含多糖類分解微生物，該多糖類分解微生物可為一種亦可為複數種之混合物。

繼而，於第二步驟中，將如此而獲得之一種或複數種之多糖類分解微生物預先製成添加劑之形態，以便於可簡便地添加至活性污泥中。例如，可對第一步驟中所獲得之多糖類分解微生物之培養液，利用殺菌生理鹽水等加以稀釋而製成液狀之添加劑，或者利用重力離心分離、膜分離、或靜置沈降分離等之方法對培養液進行濃縮處理而製成添加劑。液狀之添加劑亦可由海綿等之載體來承載。又，亦可對培養液進行冷凍乾燥處理而製成添加劑，亦可於培養液冷凍乾燥後使其成形為粉末狀或顆粒狀。

多糖類分解微生物只要具有所期望之多糖類分解能力、較好的是含糖醛酸單元之多糖類之分解能力則並無特別限定，可適宜地使用藉由上述方法而確認到具有分解能力之微生物中之一種或複數種之混合物。作為此種微生物，例如可列舉選自青黴菌屬、單胞瓶黴屬、河流生菌屬(Fluviicola sp.)、土地桿菌屬、類芽孢桿菌屬、科恩氏菌屬(Cohnella sp.)、假黃色單胞菌屬、短波單胞菌屬、噬氫菌屬、鞘脂單胞菌屬、新鞘脂菌屬、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingopyxis sp.)、微桿菌屬、蒼白桿菌屬、鞘氨醇桿菌屬(Sphingobacterium sp.)、擬桿菌門細菌(Bacteroidetes bacterium)、黃單胞菌屬(Xanthomonadaceae sp.)、德沃斯氏菌(Devosia sp.)、突柄微菌屬(Prosthecomicrobium sp.)、α-蛋白細菌屬(Alpha proteobacterium sp.)及屈撓桿菌屬(Flexibacteraceae sp.)中之一種或複數種之微生物，就含糖醛酸單元之多糖類之分解能力更優異之觀點而言，較好的是選自河流生菌屬(Fluviicola sp.)、土地桿菌屬、類芽孢桿菌屬、科恩氏菌屬(Cohnella sp.)、假黃色單胞菌屬、短波單胞菌屬、噬氫菌屬、鞘脂單胞菌屬、新鞘脂菌屬、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingopyxis sp.)、微桿菌屬、蒼白桿菌屬、鞘氨醇桿菌屬(Sphingobacterium sp.)、擬桿菌門細菌(Bacteroidetes bacterium)、黃單胞菌屬(Xanthomonadaceae sp.)、德沃斯氏菌(Devosia sp.)、突柄微菌屬(Prosthecomicrobium sp.)、α-蛋白細菌屬(Alpha proteobacterium sp.)及屈撓桿菌屬(Flexibacteraceae sp.)中之一種或複數種之微生物。又，微生物之識別方法請參照後述之實施例等，業者可使用公知方法實施。

添加劑可根據所含之多糖類分解微生物之種類、欲添加添加劑之活性污泥中的有機固體物質含量以及其他特性而適宜地製成製劑。通常，若活性污泥中之菌數為10² ~10⁵ CFU/mL左右，則可將含糖醛酸單元之多糖迅速分解。因此，例如添加劑合適的是以如下濃度而製成製劑，即，將該添加劑以1%[V/V]而移植至活性污泥中時，污泥中之添加劑中的微生物數達到10² ~10⁵ CFU/mL左右的濃度。

(廢水處理方法)

本實施形態之廢水處理方法之特徵在於：對上述活性污泥槽之水相中之糖醛酸單元濃度的經時變化進行測定，當該糖醛酸單元濃度達到特定濃度、例如30 mg/L時，添加上述添加劑。

如上所述，膜分離活性污泥法中分離膜堵塞的一大原因在於活性污泥中之微生物代謝產生之多糖類。因此，藉由對活性污泥槽中收容之活性污泥之水相中的糖濃度、較好的是糖醛酸單元濃度進行測定，可適當地評價由含糖醛酸單元之多糖類引起分離膜堵塞之風險，並可據此而適時地添加適量之添加劑，有效地達成穩定之膜分離。

一般而言，活性污泥之水相中之糖醛酸單元濃度較好的是50 mg/L以下，更好的是30 mg/L以下，進而好的是20 mg/L以下，最好的是10 mg/L。因此，本實施形態之添加劑較好的是以將該糖醛酸單元濃度維持於該等濃度以下之方式而添加，因在糖醛酸單元濃度達到30 mg/L之前特別不易引起膜堵塞，故若於糖醛酸單元濃度達到30 mg/L時添加添加劑，則於經濟方面亦有利。另一方面，當糖醛酸單元濃度達到50 mg/L時開始引起膜堵塞，故較理想的是在達到50 mg/L之前、較好的是達到40 mg/L之前添加添加劑。

為了對活性污泥之水相中之糖醛酸單元濃度進行測定，較好的是藉由濾紙等具有大於分離膜裝置之分離膜的孔徑之過濾材料進行過濾而獲得污泥濾液，然後進行測定。藉由該操作，僅活性污泥中之懸浮物被過濾材料捕獲，糖成分通過濾紙。因此，若測定該濾液中之總糖單元濃度及/或糖醛酸單元濃度，則可更準確地獲知作為膜堵塞物質之源自生物之多糖類的濃度。

過濾材料之孔徑較好的是分離膜裝置所具備之分離膜之孔徑的5倍以上，更好的是10倍以上。又，較好的是以分離膜裝置所具備之分離膜之約100倍以下作為上限，孔徑之上限更好的是10 μm。進而，親水性之原材料由於較少吸附糖成分故較為合適，例如可使用以纖維素作為原材料之濾紙。

又，於本實施形態中，糖醛酸單元濃度係含糖醛酸單元之多糖類中之糖醛酸單元單獨之濃度，作為糖醛酸濃度，可依照NELLY BLUMENKRANTZ、GUSTAV ASBOE-HANSEN編著之「New Method for Quantitative Determination of Uronic Acid」ANALYTICAL BIOCHEMISTRY第54卷，第484~489頁(1973年發行)中所記載之以下方法，藉由使用作為聚糖醛酸之一的聚半乳糖醛酸所作成之校準曲線來進行測定。

1)將0.5 mL之污泥濾液及濃度已知之聚半乳糖醛酸水溶液取入至試管中，各添加3.0 mL之0.0125 M之Na₂ B₄ O₇ 濃硫酸溶液；

2)將各液充分振盪，於沸騰熱水浴中加熱5分鐘，其後於冰水中冷卻20分鐘；

3)於各液中添加50 μL之0.15%間羥基聯苯之0.5% NaOH溶液；

4)對各液充分進行攪拌，經過5分鐘後測定3)之各液之520 nm吸光度，將濃度已知之聚半乳糖醛酸水溶液之值與污泥濾液之值進行比較而求出濃度。

於本實施形態之一態樣中，提供一種利用膜分離活性污泥法對有機廢水進行處理之處理裝置，其係於利用膜分離活性污泥法之有機廢水處理裝置(可為現有之裝置)中包括：濃度測定機構，對活性污泥槽之水相中之糖醛酸單元濃度的經時變化進行測定；以及添加劑添加機構，於該糖醛酸單元濃度達到特定濃度時添加上述添加劑。根據該裝置，由於係根據糖醛酸單元濃度而添加添加劑，故可經濟地進行連續之廢水處理。糖醛酸單元濃度例如可參照上述記載而進行測定。又，對於添加劑添加機構，可使用業者公知之方法來進行添加，亦可使該添加劑之添加自動進行。

[實施例]

以下，列舉實施例及比較例對本實施形態加以更具體之說明，但本發明之範圍並非僅限定於該等實施例。又，實施例與比較例中之微生物識別係藉由28S或16S rRNA基因解析進行。

[實施例1]

製作含有0.15%之磷成分、0.04%之氮成分及0.001%之Mg成分的瓊脂平板培養基。其後，使聚半乳糖醛酸(Sigma-Aldrich公司製造)分散於瓊脂溶液中，使其積層於上述培養基上。如此，製作出以聚半乳糖醛酸作為唯一碳源之瓊脂平板培養基。

於該培養基上均勻地塗抹接種活性污泥、土壤及湖沼水，於28℃下培養72小時後，瓊脂平板上生成了黴菌類之菌落。該菌落中至少包含作為黴菌類之青黴菌屬及單胞瓶黴屬。

於含有作為營養鹽類的0.15%之磷成分、0.04%之氮成分及0.001%之Mg成分，進而以濃度為1 g/L之聚半乳糖醛酸作為唯一碳源之液體培養基20 mL中，以鉑耳於無菌條件下植入瓊脂平板上所生成之黴菌。

維持於28℃，一面以120 rpm振盪通氣24小時一面進行培養。24小時後測定糖醛酸單元濃度，結果其濃度減少至0.7 g/L。以下，將該培養液稱為培養液A(添加劑)。

繼而，利用Advantec公司製造之5C之濾紙，對藉由上述方法而測定之糖醛酸單元濃度達到100 mg/L的活性污泥進行過濾，將所得濾液1 L裝入至5 L之三角燒瓶中，於無菌條件下添加10 mL之上述培養液A，維持於28℃並以120 rpm之速度進行24小時振盪通氣處理。

24小時後以上述方法測定糖醛酸單元濃度，確認已減少至50mg/L，使用以下之條件來測定該溶液之分子量分布，結果亦確認到顯示100萬~1億之分子量之峰值減少。

條件：使用日立(HITACHI)製造之HPLC(High Performance Liquid Chromatography，高效液相層析)系統D7000系列，管柱係使用尺寸排除管柱(昭和電工製造之Shodex-OH pack SB-806HQ)來測定分子量分布。管柱溫度為40℃，流動相係以1.0 mL/min之流量輸送0.05 M之KH₂ PO₄ 緩衝液(pH值為3.0)，注入200 μL之樣品，利用折射計進行檢測。又，利用具有1×10⁴ 、1×10⁵ 、1×10⁶ 、1×10⁷ 、1×10⁸ 及1×10⁹ Da之分子量之普魯蘭多糖繪製校準曲線，使用該校準曲線來決定樣品之分子量。

[實施例2]

製作含有0.15%之磷成分、0.04%之氮成分、0.001%之Mg成分及1 g/L之三仙膠(Sigma-Aldrich公司製造)的瓊脂平板培養基。如此，製作出以三仙膠作為唯一碳源之瓊脂平板培養基。

於該培養基上均勻地塗抹接種活性污泥、土壤及湖沼水，於28℃下培養72小時後，瓊脂平板上生成了細菌類之菌落。該菌落中至少包含微桿菌屬、蒼白桿菌屬、假黃色單胞菌屬、河流生菌屬(Fluviicola sp.)、土地桿菌屬、類芽孢桿菌屬、科恩氏菌屬(Cohnella sp.)、短波單胞菌屬、噬氫菌屬、鞘脂單胞菌屬、新鞘脂菌屬、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingopyxis sp.)、鞘氨醇桿菌屬(Sphingobacterium sp.)、擬桿菌門細菌(Bacteroidetes bacterium)、黃單胞菌屬(Xanthomonadaceae sp.)、德沃斯氏菌(Devosia sp.)、突柄微菌屬(Prosthecomicrobium sp.)、α-蛋白細菌屬(Alpha proteobacterium sp.)及屈撓桿菌屬(Flexibacteraceae sp.)。

於含有作為營養鹽類的0.15%之磷成分、0.04%之氮成分及0.001%之Mg成分，進而以濃度為1 g/L之三仙膠作為唯一碳源之液體培養基20 mL中，以鉑耳於無菌條件下植入瓊脂平板上所生成之細菌菌落。

維持於28℃，一面以120 rpm振盪通氣24小時一面進行培養。24小時後測定糖醛酸單元濃度，結果其濃度減少至0.6 g/L。以下，將該培養液稱為培養液B(添加劑)。

繼而，利用Advantec公司製造之5C之濾紙，對藉由上述方法而測定之糖醛酸單元濃度達到100 mg/L的活性污泥進行過濾，將所得濾液1 L裝入至5 L之三角燒瓶中，於無菌條件下添加10 mL之上述培養液B，維持於28℃並以120 rpm之速度進行24小時振盪通氣處理。

24小時後，利用上述方法測定糖醛酸單元濃度，結果確認到其濃度減少至40 mg/L，又，利用與實施例1之條件相同之方法來測定該溶液之分子量分布，結果亦確認到顯示100萬~1億之分子量之峰值減少。

[實施例3]

製作含有0.15%之磷成分、0.04%之氮成分、0.001%之Mg成分及1 g/L之玻糖醛酸的瓊脂平板培養基。如此，製作出以玻糖醛酸(Sigma-Aldrich公司製造)作為唯一碳源之瓊脂平板培養基。

於該培養基上均勻地塗抹接種活性污泥、土壤及湖沼水，於28℃下培養72小時後，瓊脂平板上生成了細菌類之菌落。該菌落中至少包含河流生菌屬(Fluviicola sp.)、土地桿菌屬、類芽孢桿菌屬、科恩氏菌屬(Cohnella sp.)、短波單胞菌屬、噬氫菌屬、鞘脂單胞菌屬、微桿菌屬及蒼白桿菌屬。

於含有作為營養鹽類的0.15%之磷成分、0.04%之氮成分及0.001%之Mg成分，進而以濃度為1 g/L之玻糖醛酸作為唯一碳源之液體培養基20 mL中，以鉑耳於無菌條件下植入瓊脂平板上所生成之細菌菌落。

維持於28℃，一面以120 rpm振盪通氣24小時一面進行培養。24小時後測定糖醛酸單元濃度，結果其濃度減少至0.6 g/L。以下，將該培養液稱為培養液C(添加劑)。

繼而，利用Advantec公司製造之5C之濾紙，對藉由上述方法而測定之糖醛酸單元濃度達到100 mg/L的活性污泥進行過濾，將所得濾液1 L裝入至5 L之三角燒瓶中，於無菌條件下添加10 mL之上述培養液C，維持於28℃並以120 rpm之速度進行24小時振盪通氣處理。

24小時後，利用上述方法測定糖醛酸單元濃度，結果確認到其濃度減少至49 mg/L，又，利用與實施例1之條件相同之方法來測定該溶液之分子量分布，結果亦確認到顯示100萬~1億之分子量之峰值減少。

[實施例4]

使用圖1之系統，利用膜分離活性污泥法對BOD為750 mg/L之製糖工場之廢水進行處理。該廢水中之糖醛酸單元濃度為0 mg/L。

將作為分離膜裝置5之使孔徑為0.1 μm之微濾中空纖維膜模組化的分離膜裝置(旭化成化學(Asahi Kasei Chemicals)公司製造，聚偏二氟乙烯(PVDF)製，膜面積為0.015 m² 、有效膜長度為15 cm、內徑/外徑為0.6/1.2 mm)，浸漬於有效容積為10 L之活性污泥槽4中，進行抽氣過濾。

使活性污泥槽中之MLSS濃度固定為10 g/L，使廢水在活性污泥槽中之停留時間為18小時。處理開始時之過濾壓力為4 kPa。使活性污泥之液量一直為固定量，將過濾通量(Filtration Flux)設定為0.6 m/D，將濾液全部排出至活性污泥槽外。自膜模組之下部以200 L/h之流量對空氣進行送氣，藉此對膜曝氣。準備裝置A、B、C及D四個此種裝置，於相同之條件下開始運轉。

糖醛酸單元濃度係以與上述相同之順序，藉由聚半乳糖醛酸之校準曲線而求出。每1天對活性污泥之水相中之糖醛酸單元濃度進行1次測定。

自運轉開始起經過約1週後，活性污泥之水相中之糖醛酸單元濃度急遽上升，於第11天，裝置A、B、C及D中活性污泥之水相中之糖醛酸單元濃度分別達到50 mg/L、55 mg/L、53 mg/L及50 mg/L。於是，將實施例1~3中獲得之培養液A、B及C以每天10 mL而分別添加至裝置A、B及C中。運轉開始後第20天，裝置A、B及C中活性污泥之水相中之糖醛酸單元濃度分別減少至20 mg/L、15 mg/L及19 mg/L，所有裝置均可穩定地運轉，而未出現膜間差壓急遽上升之問題。

另一方面，於裝置D中，自處理開始後經過20天後，糖醛酸單元濃度達到60 mg/L，保持該狀態繼續進行處理。結果於5天後過濾壓力超過25 kPa，需要清洗分離膜。

[比較例1]

製作含有0.15%之磷成分、0.04%之氮成分、0.001%之Mg成分及1 g/L之葡萄糖的瓊脂平板培養基。如此，製作出以葡萄糖作為唯一碳源之瓊脂平板培養基。

於該培養基上均勻地塗抹接種活性污泥、土壤及湖沼水，於28℃培養72小時後，瓊脂平板上生成了細菌類之菌落。該菌落中至少包含Niabella sp.、特裏單胞菌屬(Terrimonas sp.)、埃希氏菌屬(Escherichia sp.)、棒桿菌屬(Corynebacterium sp.)、黃桿菌屬(Flavobacterium sp.)及豐祐菌屬(Opitutus sp.)。

於含有作為營養鹽類的0.15%之磷成分、0.04%之氮成分及0.001%之Mg成分，進而以濃度為1 g/L之葡萄糖作為唯一碳源之液體培養基20 mL中，以鉑耳於無菌條件下植入瓊脂平板上所生成之細菌菌落。

維持於28℃，一面以120 rpm振盪通氣24小時一面進行培養。24小時後測定總糖濃度，結果濃度減少至0.6 g/L。以下，將該培養液稱為培養液D(添加劑)。

繼而，利用Advantec公司製造之5C之濾紙，對藉由上述方法而測定之糖醛酸單元濃度達到100 mg/L之活性污泥進行過濾，將所得濾液1 L裝入至5 L之三角燒瓶中，於無菌條件下添加10 mL之上述培養液D，維持於28℃並以120 rpm之速度進行24小時振盪通氣處理。

24小時後利用上述方法測定糖醛酸單元濃度，結果為100 mg/L，幾乎未發生變化，又，利用與實施例1之條件相同之方法來測定該溶液之分子量分布，結果顯示100萬~1億之分子量之峰值亦完全未發生變化，未能確認到多糖類分解。

[比較例2]

製作含有0.15%之磷成分、0.04%之氮成分、0.001%之Mg成分以及作為碳源之均為0.5 g/L的蛋白腖(Sigma-Aldrich公司製造)及聚半乳糖醛酸(Sigma-Aldrich公司製造)的瓊脂平板培養基。

於該培養基上均勻地塗抹接種活性污泥、土壤及湖沼水，於28℃下培養72小時後，瓊脂平板上生成了細菌類之菌落。該菌落中至少包含諾卡氏菌屬(Nocardia sp.)、Castellaniella sp.、假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)及腐殖質球菌屬(Humicoccus sp.)。

於含有作為營養鹽類的0.15%之磷成分、0.04%之氮成分及0.001%之Mg成分，進而含有兩方之濃度均為0.5 g/L之蛋白腖及聚半乳糖醛酸的液體培養基20 mL中，以鉑耳於無菌條件下植入瓊脂平板上所生成之細菌菌落。

維持於28℃，一面以120 rpm振盪通氣24小時一面進行培養。以下，將該培養液稱為培養液E(添加劑)。

繼而，利用Advantec公司製造之5C之濾紙，對藉由上述方法而測定之糖醛酸單元濃度達到100 mg/L之活性污泥進行過濾，將所得濾液1 L裝入至5 L之三角燒瓶中，於無菌條件下添加10 mL之上述培養液E，維持於28℃並以120 rpm之速度進行24小時振盪通氣處理。

24小時後利用上述方法來測定糖醛酸單元濃度，結果為100 mg/L，幾乎未發生變化，又，利用與實施例1之條件相同之方法來測定該溶液之分子量分布，結果顯示100萬~1億之分子量之峰值亦完全未發生變化，未能確認到多糖類分解。

本申請案係基於2009年10月5日所申請之日本國專利申請案(特願2009-231554)，藉由參照將其全內容寫進此申請案中。

藉由將本發明之添加劑添加至活性污泥中，可將膜分離活性污泥法中導致膜堵塞之物質即多糖類分解，從而可長時間穩定地利用膜分離活性污泥法進行有機廢水之處理，具有產業利用性。又，本發明之添加劑可使用活性污泥、土壤、湖沼水、河川水等利用廉價且簡便之方法來製造。

1．．．有機廢水

2．．．前處理設備

3．．．流量調節槽

4．．．活性污泥槽(曝氣槽)

5．．．分離膜裝置

6．．．裙部

7．．．鼓風機

8．．．抽吸泵

9．．．濾液

10．．．殺菌槽

11．．．處理水

12．．．污泥抽取泵

圖1係表示利用膜分離活性污泥法之有機廢水之處理方法的方塊圖。

1．．．有機廢水

2．．．前處理設備

3．．．流量調節槽

4．．．活性污泥槽(曝氣槽)

5．．．分離膜裝置

6．．．裙部

7．．．鼓風機

8．．．抽吸泵

9．．．濾液

10．．．殺菌槽

11．．．處理水

12．．．污泥抽取泵

Claims (7)

1. 一種添加劑，其係於利用膜分離活性污泥法對有機廢水進行處理時添加於活性污泥者，並且，其含有分解含有糖醛酸單元之多糖類之微生物。
2. 如請求項1之添加劑，其中上述多糖類為含有相對於總糖單元為5~70%之糖醛酸單元之多糖類。
3. 如請求項1之添加劑，其中上述多糖類係選自聚半乳糖醛酸、三仙膠及玻糖醛酸中之一種或複數種之多糖類。
4. 如請求項1之添加劑，其中上述微生物係選自青黴菌屬(Penicillium sp.)、單胞瓶黴屬(Phialemonium sp.)、河流生菌屬(Fluviicola sp.)、土地桿菌屬(Pedobacter sp.)、類芽孢桿菌屬(Paenibacillus sp.)、科恩氏菌屬(Cohnella sp.)、假黃色單胞菌屬(Pseudoxanthomonas sp.)、短波單胞菌屬(Brevundimonas sp.)、噬氫菌屬(Hydrogenophaga sp.)、鞘脂單胞菌屬(Sphingomonas sp.)、新鞘脂菌屬(Novosphingobium sp.)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingopyxis sp.)、微桿菌屬(Microbacterium sp.)、蒼白桿菌屬(Ochrobactrum sp.)、鞘氨醇桿菌屬(Sphingobacterium sp.)、擬桿菌門細菌(Bacteroidetes bacterium)、黃單胞菌屬(Xanthomonadaceae sp.)、德沃斯氏菌(Devosia sp.)、突柄微菌屬(Prosthecomicrobium sp.)、α-蛋白細菌屬(Alpha proteobacterium sp.)及屈撓桿菌屬(Flexibacteraceae sp.)中之一種或複數種之微生物。
5. 一種有機廢水之處理方法，其係利用膜分離活性污泥法 對有機廢水進行處理者，其包括如下步驟：流入步驟，使有機廢水流入至收容有含微生物之活性污泥的活性污泥槽中；以及分離步驟，於上述活性污泥槽中對上述有機廢水進行生物處理，並藉由設置於該活性污泥槽中之分離膜裝置對處理液進行固液分離；並且該有機廢水之處理方法於上述活性污泥中，添加含有分解含糖醛酸單元之多糖類之微生物的添加劑。
6. 如請求項5之有機廢水之處理方法，其對上述活性污泥槽之水相中之糖醛酸單元濃度的經時變化進行測定，當該糖醛酸單元濃度達到30mg/L時添加上述添加劑。
7. 一種有機廢水之處理裝置，其係利用膜分離活性污泥法對有機廢水進行處理者，其包含：活性污泥槽，其收容有含微生物之活性污泥，對有機廢水進行生物處理；分離膜裝置，其設置於該活性污泥槽中或其後段，對生物處理水進行固液分離；濃度測定機構，其對該活性污泥槽中之水相中之糖醛酸單元濃度的經時變化進行測定；以及添加劑添加機構，其於該糖醛酸單元濃度達到特定濃度時，將含有分解含糖醛酸單元之多糖類之微生物的添加劑添加至該活性污泥中。