专利名称：用于膜分离活性污泥法的添加剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种添加剂，其用于在通过膜分离活性污泥法对有机废水进行处理时实现稳定的处理。
背景技术：
作为废水处理方法之一，有在活性污泥槽中浸渍作为分离膜装置的膜滤芯，通过过滤进行活性污泥和处理液的固液分离的膜分离活性污泥法。就该方法而言，可以使活性污泥(Mixed Liquor Suspended Solid :MLSS)浓度非常高，为 5000 20000mg/L，并进行固液分离。因此，具有如下优点可以缩小活性污泥槽的容积，或者可以缩短活性污泥槽内的反应时间。另外，由于利用膜进行过滤，无需最终沉淀槽，能够减少处理设施的用地面积， 而不在处理水中混入浮游物质(Suspended Solid 。而且，不论活性污泥沉淀性的好坏都能进行过滤，因此能够减轻活性污泥管理的负担。具有诸多优点的膜分离活性污泥法近年来正在迅速普及。在膜滤芯中可使用平膜或中空纤维膜，如果使用中空纤维膜，则由于膜自身的强度高，因与从有机废水混入的杂质接触而导致的对膜表面的损害少，能够长时间使用。而且，也具有如下优点可以在与过滤方向相反的方向使过滤水等介质喷出，除去膜表面的附着物，进行逆洗。但是，由于活性污泥中的微生物代谢的来自生物的聚合物或活性污泥附着在膜表面，有效膜面积减少，过滤效率降低，因此可以稳定地进行过滤的期间受到限制。针对这样的问题，例如在日本特开2000-157846号公报(专利文献1)中公开了如下方法从膜滤芯的下部进行利用空气等的通气，由膜的振动效果和气泡向上方移动产生的搅拌效果，使中空纤维膜表面与中空纤维膜间的活性污泥凝集物、由生水带入的杂质剥离，防止它们的蓄积。在该方法中，例如在中空纤维膜滤芯的下部设置下部环，且在下部环侧粘接固定层上设置多个贯通孔，通过来自滤芯下部的通气，在下部环内形成空气滞留，于是由多个贯通孔均等地产生气泡，使附着在中空纤维膜外表面的活性污泥、杂质等剥离。另一方面，在日本特开2005-40747号公报(专利文献2)中公开了如下方法测定活性污泥混合液中来自生物的聚合物量，适时地减少生物处理槽(通气槽)中来自生物的聚合物量，防止在膜面上附着过量的聚合物。另外，在日本特开2007-260664号公报(专利文献3)中公开了如下方法将捕食作为膜堵塞原因的原核生物的微小生物添加在活性污泥中，由此防止膜的堵塞。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2000-157846号公报专利文献2 日本特开2005-40747号公报专利文献3 日本特开2007-260664号公报
发明内容
发明所要解决的问题但就专利文献1记载的方法而言，有机废水中有机物浓度剧烈变化的情况下或氧化剂、酸性液体及碱性液体等流入活性污泥槽内的情况下，有时微生物将异常的量的代谢产物(称为来自生物的聚合物)排出到体外。来自生物的聚合物持续为异常高的浓度状态时，曝气无法再使附着在膜外表面的来自生物的聚合物充分地剥离，膜过滤阻力上升。另夕卜，专利文献2中记载的方法存在如下问题求出化学需氧量(COD)值，作为来自生物的聚合物量，代替使用。关于C0D，存在也能检测出可通过膜的细孔的有机物的问题。另外，关于专利文献3中记载的方法，存在不能应对来自生物的聚合物引起的堵塞的问题。基于这样的背景，本发明涉及一种膜分离活性污泥法，其目的在于提供一种使导致透水性不良的来自生物的聚合物的量减少、可以长期稳定地实现利用膜分离活性污泥法进行有机废水处理的方法。解决问题的方法为了达到上述目的，本发明人等进行了潜心研究，结果发现，通过在活性污泥中加入包含用来分解导致膜堵塞的多糖的微生物的添加剂，可以稳定地长时间连续进行有机废水的处理，还发现了制造所述添加剂的廉价且有效的方法，完成了本发明。S卩，本发明涉及一种添加剂，其包含分解多糖的微生物，并且该添加剂在利用膜分离活性污泥法对有机废水进行处理时添加在活性污泥中。本发明还涉及所述添加剂，其中，所述多糖含有糖醛酸单元。本发明还涉及所述添加剂，其中，所述多糖相对于全部糖单元含有5 70%的糖醛酸单元。本发明还涉及所述添加剂，其中，所述多糖为选自多聚半乳糖醛酸、黄胞胶及透明质酸中的一种或多种多糖。本发明还涉及所述添加剂，其中，所述微生物为选自青霉属菌种(Penicillium sp.)、单胞瓶霉属菌种(Phialemonium sp.)、Fluviicola sp.、土地杆菌属菌种 (Pedobacter sp.)、类芽孢杆菌属菌种(Paenibacillus sp.)、柯恩氏菌属菌种(Cohnella sp.)、假黄单胞菌属菌种(Pseudoxanthomonas sp.)、短波单胞菌属菌种(Brevundimonas sp.)、氢噬胞菌属菌种(Hydrogenophaga sp.)、鞘氨醇单胞菌属菌种(Sphingomonas sp.)、 新鞘氨醇杆菌属菌种(Novosphingobium sp.)、鞘氨醇盒菌属菌种(Sphingopyxis sp.)、 微杆菌属菌种(Microbacterium sp.)、苍白杆菌属菌种(Ochrobactrum sp·)、鞘氨醇杆菌属菌禾中(Sphingobacterium sp.)、拟杆菌门细菌(Bacteroidetes bacterium)、黄单胞菌科菌种(Xanthomonadaceae sp.)、德沃斯氏菌属菌种(Devosia sp·)、突柄微菌属菌种 (Prosthecomicrobium sp. )、α -变形菌纲菌禾中(Alpha proteobacterium sp.)及屈挠杆菌科菌种(Flexibacteraceae sp.)中的一种或多种微生物。而且，本发明涉及一种利用膜分离活性污泥法对有机废水进行处理的方法，该方法包括流入工序，使有机废水流入活性污泥槽中，该活性污泥槽中收纳有含有微生物的活性污泥；和分离工序，在所述活性污泥槽中对所述有机废水进行生物处理，利用设置于该活性污泥槽中的分离膜装置将处理液固液分离。该方法在所述活性污泥中添加下述添加剂， 所述添加剂包含用于分解含有糖醛酸单元的多糖的微生物。本发明还涉及上述有机废水的处理方法，其中，测定糖醛酸单元浓度在所述活性污泥槽的水相中的经时变化，在该糖醛酸单元浓度达到30mg/L时，添加所述添加剂。另外，本发明涉及一种利用膜分离活性污泥法对有机废水进行处理的装置，其包含活性污泥槽，其收纳含有微生物的活性污泥，且对有机废水进行生物处理；分离膜装置，其设置于该活性污泥槽中或者该活性污泥槽之后的阶段，对生物处理水进行固液分离； 浓度测定机构，其测定糖醛酸单元浓度在该活性污泥槽的水相中的经时变化；以及添加剂添加机构，其在该糖醛酸单元浓度达到所定浓度时，在该活性污泥中添加下述添加剂，所述添加剂包含用来分解含有糖醛酸单元的多糖的微生物。发明的效果通过将本发明的添加剂添加在活性污泥中，可以将多糖(膜分离活性污泥法中导致膜堵塞的物质)分解，长期稳定地利用膜分离活性污泥法对有机废水进行处理。另外，本发明的添加剂可以使用活性污泥、土壤、湖沼水、河川水等，用廉价且简便的方法制造。
图1示出了采用膜分离活性污泥法的有机废水处理方法的框图。符号说明1...有机废水、2...前处理设备、3...流量调整槽、4...活性污泥槽(曝气槽)、 5...分离膜装置、6...套筒(skirt)、7...鼓风机、8...抽吸泵、9...过滤液、10...灭菌槽、11...处理水、12...污泥抽出泵
具体实施例方式下面，对用于本发明的实施方式(以下，称为“本实施方式”)进行详细地说明。另夕卜，本发明并不限于以下实施方式，可以在具备其要点的范围内进行各种变形来实施。另夕卜，关于附图中的上下左右等位置关系，只要没有特殊说明，设定为基于附图所示的位置关系，附图的尺寸比率并不限于图示的比率。(膜分离活性污泥法)首先，对使用本实施方式所述添加剂的膜分离活性污泥法进行说明。膜分离活性污泥法包括流入工序，使有机废水流入收纳有含有微生物的活性污泥的活性污泥槽中；及分离工序，在所述活性污泥槽中对所述有机废水进行生物处理，利用设置于该活性污泥槽中的分离膜装置将处理液固液分离。在流入工序中，首先，利用从有机废水去除杂质的前处理设备，大致除去大的固体成分等。经过前处理的有机废水暂时蓄积在流量调节槽中后，一边调节流量，一边送入活性污泥槽中。在接下来的分离工序中，首先，在该活性污泥槽中利用活性污泥中的微生物降解有机废水中的有机物(将能够生物降解的该有机物称为BOD成分)。活性污泥槽的大小及有机废水在活性污泥槽中的滞留时间可以根据活性污泥槽中有机废水的处理量或有机废水中有机物的浓度适当决定。活性污泥槽中活性污泥的浓度一般优选为5 20g/L左右， 但并不限于该范围。在分离工序中，接着，利用分离膜装置，将活性污泥槽中的活性污泥和有机废水进行固液分离。设置于活性污泥槽中的浸渍型分离膜装置包含分离膜和集水部。分离膜装置的集水部与抽吸泵间设有管道，利用抽吸泵在膜的内面和外面产生压力梯度，实现固液分
1 O用于分离膜的膜滤芯可以使用平膜、中空纤维膜等公知的分离膜。其中，就中空纤维膜而言，膜自身的强度高，因与有机废水中的杂质接触而受到的膜表面损害少，能够耐受长时间使用。就过滤膜的孔径或原料而言，只要适合过滤即可，没有特别限定，例如，优选使用孔径为0. 1 μ m左右、且由聚偏氟乙烯(PVDF)制的过滤膜。为了防止过滤膜的堵塞，作为物理方法，可以在分离膜装置中设置套筒，并由鼓风机向套筒中送入气体，使膜摇动，或使水流撞击膜面施以剪切力。可以通过使过滤水等沿与过滤方向相反的方向喷出，来除去膜表面的附着物，进行逆洗。分离膜装置不仅可以设置成浸渍于活性污泥槽内，而且可以设置成活性污泥槽之后的阶段。因此，本实施方式所述的添加剂不仅可以应用于分离膜装置浸渍型的膜分离活性污泥法，而且也可以应用于分离膜装置设置在除活性污泥槽外的其它槽中的情况、或使用加压型的分离膜装置的情况。采用这些方法时，使活性污泥在活性污泥槽和分离膜装置之间循环，浓缩液返回到活性污泥槽中。分离膜可以根据需要设置为多个系列。通过设置为多个系列，可以对每个分离膜的系列进行分离操作、停止分离操作，因此，可以进行废水处理速度的调整、分离膜的管理。可以用使用本实施方式的添加剂的膜分离活性污泥法进行处理的有机废水没有特别限定，可列举例如，食品工厂废水、制糖工厂废水、洗涤剂工厂废水、淀粉工厂废水、豆腐工厂废水等。(废水处理装置)作为用于通过上述膜分离活性污泥法进行废水处理的方法的处理装置，可列举例如图1所示的装置。首先，有机废水1由前处理设备2除去杂质后，暂时被贮藏在流量调整槽3中，从流量调整槽3以一定的流量供给活性污泥槽(曝气槽)4。在活性污泥槽4中，利用进入槽的活性污泥中的微生物来分解除去有机废水1中的有机物(B0D成分)。活性污泥槽4中的活性污泥混合液的固液分离通过浸渍于槽内的分离膜装置5进行。在分离膜装置5的下部设置有套筒6及鼓风机7，从鼓风机7将气体送入套筒6中。用抽吸泵8抽吸在分离膜装置5中处理过的过滤液9，根据需要在灭菌槽10中进行消毒后，作为处理水11被放出。剩余污泥根据需要从活性污泥槽(曝气槽)4利用污泥抽出泵12被抽出。(添加剂)接着，对本实施方式的添加剂进行说明。本实施方式所述的添加剂添加在上述膜分离活性污泥法的活性污泥中使用。在活性污泥槽中，微生物在分解有机物同时将代谢产物排出到体外。就该微生物的代谢产物而言，在有机物过量地流入到活性污泥槽中的情况下、流入水中的有机物浓度剧烈变化的情况下、以及氧化剂、酸性液体及碱性液体等流入活性污泥槽内的情况下，显著地被排出到体外，加剧分离膜的堵塞。本发明人等得知该代谢产物为多糖，特别是含有糖醛酸单元的多糖。
本实施方式的添加剂含有可以分解这种多糖的微生物，通过添加在活性污泥中， 可以分解活性污泥中微生物代谢的多糖，防止分离膜的堵塞。其中，作为本实施方式的添加剂中所含微生物能够分解的多糖，可以列举，淀粉等中性多糖、壳多糖等氨基多糖、多糖醛酸等酸性多糖、黄胞胶等含糖醛酸单元的多糖等，优选含糖醛酸单元的多糖。作为含糖醛酸单元的多糖，只要是以下述糖醛酸为构成单元的多糖即可，没有特别限定，所述糖醛酸为在单糖氧化得到的衍生物中，主链末端的羟甲基(-CH2OH)变换为羧基(-CO2H)的羧酸，可列举例如，以葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、甘露糖醛酸、艾杜糖醛酸等含有糖醛酸单元的单糖类为构成单元的多糖，即黄胞胶、透明质酸、藻酸、肝素、硫酸软骨素或作为仅由糖醛酸单元构成的高分子的多糖醛酸即多聚半乳糖醛酸，但并不限于这些。含糖醛酸单元的多糖优选为黄胞胶、多聚半乳糖醛酸或透明质酸，更优选为黄胞胶或多聚半乳糖醛酸，特别优选为黄胞胶。另外，本实施方式的添加剂中含有的微生物可以为能将这些多糖中的1种或多种分解的微生物。从提高堵塞物质的分解效率的观点考虑，含糖醛酸单元的多糖优选为含有糖醛酸单元和其它糖单元的多糖。例如，优选糖醛酸单元浓度为全部糖单元浓度的5 70%，进一步优选为7 60%，特别优选为10 50%。其中，全部糖单元浓度可以利用以下所示苯酚硫酸法进行测定。1)在试管中加入试样水溶液或标准单糖水溶液500 μ L02)加入5wt %苯酚水溶液500 μ L并进行搅拌。3)加入浓硫酸2. 5mL,立即剧烈搅拌10秒。4)在30°C水浴中放置20分钟以上。5)用分光光度计测定在490nm的吸收，由用已知浓度的标准单糖制作的标准曲线求出浓度。另外，糖醛酸单元的浓度可以通过后述方法进行测定。另外，就本实施方式的添加剂中含有的微生物而言，只要能分解上述多糖即可，没有特别限定，可以为1种或多种的混合，可以利用例如下述制造方法得到含有该微生物的本实施方式的添加剂。(添加剂的制造方法)作为制造本实施方式的添加剂的方法，可列举例如下述方法第一工序，在仅以多糖(优选含糖醛酸单元的多糖)为碳源的培养基上，添加活性污泥、土壤、湖沼水及河川水中的至少一种，进行培养，从能分解该含糖醛酸的多糖的菌落中采集微生物；和第二工序， 制造含有上述微生物的添加剂。作为第一工序的培养基，例如，可以使用除作为碳源的多糖外，还含有氮、磷等营养盐类及微量金属盐类的琼脂培养基。在该琼脂平板表面，同样地涂抹接种活性污泥、土壤、湖沼、河川等，进行筛选。其中，增殖的微生物能够分解多糖，所以通过采取该微生物能够得到多糖分解菌。微生物的采取，可以在琼脂培养基上，从分解多糖的菌落用钼接种环挑取菌体。得到含有多糖的悬浮培养基的情况下，多糖被微生物分解同化时，可以观察到形成透明的分解斑。因此，可以简单地识别能够分解多糖的菌落。例如，作为多糖，如果使用多聚半乳糖醛酸的粉末，可得到不透明的悬浮培养基，多聚半乳糖醛酸被分解同化时，可以观察到形成透明的分解斑(也称为晕圈)。在该菌落中含有多糖分解微生物，该多糖分解微生物可以为 1种，也可以为多种的混合。这样得到的1种或多种多糖分解微生物接着被制成添加剂的形式，在第二工序中被简单地添加在活性污泥中。例如，可以将第一工序中得到的多糖分解微生物的培养液用灭菌生理食盐水等稀释，制成液态添加剂；或将培养液通过重力离心分离、膜分离或静置沉淀分离等方法进行浓缩处理，制成添加剂。液态添加剂可以担载于海绵等载体。另外，也可以将培养液进行冷冻干燥处理，制成添加剂，也可以在将培养液冷冻干燥后，成形为粉末状或颗粒状。多糖分解微生物只要具有所期望的多糖分解能力(优选能分解含糖醛酸单元的多糖)即可，没有特别限定，可以适当使用通过上述方法确认具有分解能力的微生物中的 1种或将多种混合。作为这样的微生物，可列举例如选自青霉属菌种(Penicillium sp.)、 ^ ΜΜβΜ^ Ψ (Phialemonium sp.) > Fluviicola sp. 、禾中(Pedobacter sp.)、类芽孢杆菌属菌种(Paenibacillus sp.)、柯恩氏菌属菌种(Cohnella sp.)、假黄单胞菌属菌种(Pseudoxanthomonas sp.)、短波单胞菌属菌种(Brevundimonas sp.)、氧噬胞菌属菌种(Hydrogenophaga sp.)、鞘氨醇单胞菌属菌种(Sphingomonas sp.)、新鞘氨醇杆菌属菌种(Novosphingobium sp.)、鞘氨醇盒菌属菌种(Sphingopyxis sp.)、微杆菌属菌种(Microbacterium sp.)、苍白杆菌属菌种(Ochrobactrum sp·)、鞘氨醇杆菌属菌禾中(Sphingobacterium sp·)、拟杆菌门细菌(Bacteroidetes bacterium)、黄单胞菌科菌种(Xanthomonadaceae sp.)、德沃斯氏菌属菌种(Devosia sp·)、突柄微菌属菌种 (Prosthecomicrobium sp. )、α -变形菌纲菌禾中(Alpha proteobacterium sp.)及屈挠杆菌科菌种(Flexikicteraceae sp.)中的一种或多种微生物，从分解含糖醛酸单元的多糖的能力更优异的观点考虑，优选选自Fluviicola sp.、土地杆菌属菌种、类芽孢杆菌属菌种、 柯恩氏菌属菌种、假黄单胞菌属菌种、短波单胞菌属菌种、氢噬胞菌属菌种、鞘氨醇单胞菌属菌种、新鞘氨醇杆菌属菌种、鞘氨醇盒菌属菌种、微杆菌属菌种、苍白杆菌属菌种、鞘氨醇杆菌属菌种、拟杆菌门细菌、黄单胞菌科菌种、德沃斯氏菌属菌种、突柄微菌属菌种、α-变形菌纲菌种及屈挠杆菌科菌种中的一种或多种微生物。需要说明的是，微生物的鉴定方法可以参照后述的实施例等、通过本领域技术人员公知的方法进行。添加剂可以根据含有的多糖分解微生物的种类、要添加添加剂的活性污泥中有机固体物质的含量及其它特性适当进行制剂化。通常，活性污泥中的菌数为IO2 105CFU/mL 左右时，可以快速地分解含糖醛酸单元的多糖。因此，例如，就添加剂而言，在活性污泥中以 1%〔V/V〕移植时，优选进行制剂化，使得污泥中添加剂内的微生物数为IO2 105CFU/mL左右的浓度。(废水处理方法)本实施方式的废水处理方法的特征在于，测定上述活性污泥槽的水相中糖醛酸单元浓度的经时变化，该糖醛酸单元浓度达到规定浓度、例如达到30mg/L时，添加上述添加剂。如上所述，关于膜分离活性污泥法中分离膜的堵塞，活性污泥中微生物代谢的多糖为一个原因。因此，通过测定收纳于活性污泥槽的活性污泥的水相中的糖浓度、优选糖醛酸单元浓度，可以根据含糖醛酸单元的多糖的量来适当地评价分离膜堵塞的风险，可以基于此而适时、适量地加入添加剂，有效地实现稳定的膜分离。通常，优选活性污泥的水相中糖醛酸单元的浓度为50mg/L以下，更优选为30mg/L 以下，进一步优选20mg/L以下，最优选为10mg/L。因此，就本实施方式所述的添加剂而言， 优选添加添加剂，使得该糖醛酸单元浓度维持在上述浓度以下，但在糖醛酸单元浓度达到 30mg/L之前，尤其不易发生膜的堵塞，因此，只要在糖醛酸单元浓度达到30mg/L时添加添加剂即可，这是很经济的。另一方面，糖醛酸单元浓度达到50mg/L时，开始发生膜的堵塞， 因此，优选在达到50mg/L之前、更优选达到40mg/L之前添加添加剂。为了测定活性污泥的水相中糖醛酸单元的浓度，优选利用滤纸等孔径大于分离膜装置的分离膜的滤材进行过滤，得到污泥滤液后进行测定。通过该操作，滤材仅捕捉活性污泥中的浮游物，糖成分通过滤纸。因此，只要测定该滤液中的全部糖单元浓度和/或糖醛酸单元浓度，就可以更准确地得知成为膜的堵塞物质的来自生物多糖的浓度。优选滤材的孔径为分离膜装置中所具备的分离膜孔径的5倍以上、进一步优选10 倍以上。另外，优选将分离膜装置中所具备的分离膜的上限设定为约100倍以下，更优选孔径的上限为 ομπι。而且，亲水性原料对糖成分的吸附少，因此优选，例如，可以使用以纤维素为原料的滤纸。另外，在本实施方式中，糖醛酸单元浓度仅为含糖醛酸单元的多糖中糖醛酸单元的浓度，作为糖醛酸浓度，可以按照NELLY BLUMENKRANTZ, G USTAV ASB0E-HANSEN著“New Method for Quantitative Determination of Uronic Acid”ANALYTICAL BIOCHEMISTRY M卷、484 489页(1973年发行)所记载的下述方法，通过用作为多糖醛酸之一的多聚半乳糖醛酸制作的标准曲线进行测定。1)在试管中取0. 5mL的污泥滤液及已知浓度的多聚半乳糖醛酸水溶液，各自加入 3. OmL的0. 0125M的Na2B4O7浓硫酸溶液。2)充分摇动各液，在沸腾水浴中加热5分钟，其后，在冰水中冷却20分钟。3)在各液中加入50 μ L的0. 15%间羟基联苯的0. 5% NaOH溶液。4)充分搅拌各液，经过5分钟后测定幻的各液在520nm的吸光度，将已知浓度的多聚半乳糖醛酸水溶液的值和污泥滤液的值进行比较，求出浓度。在本实施方式的一方式中，提供一种利用膜分离活性污泥法的有机废水的处理装置，该装置(可以为现有的装置)具备测定装置，测定活性污泥槽的水相中糖醛酸单元浓度的经时变化的浓度；及添加剂添加装置，在该糖醛酸单元浓度达到规定浓度时，添加上述添加剂。利用该装置，根据糖醛酸单元的浓度，进行添加剂的添加，因此，可以经济地连续进行废水处理。糖醛酸单元浓度的测定可以参照例如上述记载而进行。另外，添加剂添加装置可以使用本领域技术人员公知的方法进行，也可以自动进行该添加剂的添加。实施例下面，列举实施例及比较例，对本实施方式进行进一步具体说明，但本发明的范围并不仅限于这些实施例。需要说明的是，在实施例及比较例中，微生物的鉴定利用28S或 16S rRNA基因的分析进行。[实施例1]制作含有磷成分0. 15%、氮成分0.04%及Mg成分0.001%的琼脂平板培养基。然后，使多聚半乳糖醛酸(Sigma-Aldrich公司制)分散于琼脂溶液中，使其叠层在上述培养基上。由此制作以多聚半乳糖醛酸为唯一碳源的琼脂平板培养基。在该培养基上同样地涂抹接种活性污泥、土壤及湖沼，在下培养72小时，在琼脂平板上产生霉菌类的菌落。该菌落中至少含有霉菌类的青霉属菌种及单胞瓶霉属菌种。用钼接种环无菌地植菌将在琼脂平板上产生的霉菌接种到以浓度lg/L的多聚半乳糖醛酸为唯一碳源的液体培养基20mL中，该液体培养基含有磷成分0. 15%、氮成分 0. 04%及Mg成分0. 001%作为营养盐类。维持在^°C，一边进行以120rpm振荡M小时，边通气边进行培养。在M小时后， 测定糖醛酸单元浓度时，浓度减少至0. 7g/L。以下，将该培养液称为培养液A (添加剂)。接着，将通过上述方法测定的糖醛酸单元浓度达到100mg/L的活性污泥用 ADVANTEC公司制5C的滤纸进行过滤，将IL得到的滤液置于5L三角烧瓶中，无菌地加入 IOmL上述培养液A，维持在，以120rpm的速度进行振荡通气处理M小时。在M小时后，用上述方法测定糖醛酸单元浓度时，确认减少至50mg/L，采用以下条件测定该液体的分子量分布，确认表示100万 1亿分子量的峰减少。条件在测定分子量分布时使用HITACHI制HPLC系统D7000系列，色谱柱使用体积排阻色谱柱(昭和电工制Siodex-OH pack SB-806HQ)。色谱柱温度为40°C，在流动相中以1. OmL/min的流量送液0. 05M KH2PO4缓冲液(pH3. 0)，注入200 μ L的样品，利用折射率计进行检测。另外，用具有1 X 104、1 X 105、1 X 106、1 X 107、1 X IO8及1 X IO9Da分子量的普鲁兰多糖绘制校正曲线，使用该校正曲线确定样品的分子量。[实施例2]制作含有磷成分0. 15 %、氮成分0. 04 %、Mg成分0. 001 %及黄胞胶 (Sigma-Aldrich公司制)lg/L的琼脂平板培养基。由此制作以黄胞胶为唯一碳源的琼脂平
板培养基。在该培养基上同样地涂抹接种活性污泥、土壤及湖沼，在下培养72小时，在琼脂平板上产生细菌类的菌落。在该菌落中至少含有微杆菌属菌种、苍白杆菌属菌种、假黄单胞菌属菌种、Fluviicola sp.、土地杆菌属菌种、类芽孢杆菌属菌种、柯恩氏菌属菌种、短波单胞菌属菌种、氢噬胞菌属菌种、鞘氨醇单胞菌属菌种、新鞘氨醇杆菌属菌种、鞘氨醇单胞菌属菌种、鞘氨醇杆菌属菌种、拟杆菌门细菌、黄单胞菌科菌种、德沃斯氏菌属菌种、突柄微菌属菌种、α-变形菌纲菌种及屈挠杆菌科菌种。将在琼脂平板上产生的细菌菌落用钼接种环无菌地接种在以浓度lg/L的黄胞胶为唯一碳源的液体培养基20mL中，该液体培养基含有磷成分0. 15%、氮成分0. 04%及Mg 成分0. 001%作为营养盐类。维持在，一边在120rpm下振荡通气M小时，一边进行培养。在M小时后，测定糖醛酸单元浓度时，浓度减少至0. 6g/L。以下，将该培养液称为培养液B (添加剂)。接着，将用上述方法测定的糖醛酸单元浓度达到100mg/L的活性污泥用ADVANTEC 公司制5C的滤纸进行过滤，将IL滤液置于5L三角烧瓶中，无菌地加入IOmL上述培养液B， 维持在^°C，以120rpm的速度振荡通气处理M小时。在M小时后，用上述方法测定糖醛酸单元浓度时，确认减少至40mg/L，另外，采用与实施例1相同的条件和方法测定该液体的分子量分布时，也确认到表示100万 1亿分子量的峰减少。[实施例3]制作含有磷成分0. 15%、氮成分0.04%、Mg成分0.001 %及透明质酸lg/L的琼脂平板培养基。由此制作以透明质酸(Sigma-Aldrich公司制)为唯一碳源的琼脂平板培养基。在该培养基上同样地涂抹接种活性污泥、土壤及湖沼，在下培养72小时，在琼脂平板上产生细菌类的菌落。在该菌落中至少含有Fluviicola sp.、土地杆菌属菌种、类芽孢杆菌属菌种、柯恩氏菌属菌种、短波单胞菌属菌种、氢噬胞菌属菌种、鞘氨醇单胞菌属菌种、微杆菌属菌种及苍白杆菌属菌种。将在琼脂平板上产生的细菌菌落用钼接种环无菌地接种在以浓度lg/L的透明质酸为唯一碳源的液体培养基20mL中，该液体培养基含有磷成分0. 15%、氮成分0. 04%及Mg 成分0. 001%作为营养盐类。维持在^°C，一边在120rpm下振荡通气对小时，一边进行培养。在M小时后，测定糖醛酸单元浓度时，浓度减少至0. 6g/L。以下，将该培养液称为培养液C (添加剂)。接着，将用上述方法测定的糖醛酸单元浓度达到100mg/L的活性污泥用ADVANTEC 公司制5C的滤纸进行过滤，将IL滤液置于5L三角烧瓶中，无菌地加入IOmL上述培养液C， 维持在^°C，以120rpm的速度振荡通气处理M小时。在M小时后，用上述方法测定糖醛酸单元浓度时，确认减少至49mg/L，采用与实施例1相同的条件和方法测定该液体的分子量分布时，也确认到表示100万 1亿分子量的峰减少。[实施例4]使用图1的体系，利用膜分离活性污泥法处理BOD为750mg/L的制糖工厂的废水。 该废水中的糖醛酸单元浓度为Omg/L。作为分离膜装置5，将组装了孔径0. Ιμπι的精密过滤中空纤维膜的分离膜装置 (旭化成化学公司制、聚偏氟乙烯(PVDF)制、膜面积0. 015m2、有效膜长度15cm、内径/外径 0. 6/1. 2mm)浸渍在有效容积IOL的活性污泥槽4中，进行抽吸过滤。将活性污泥槽中MLSS的浓度设定为10g/L，活性污泥槽中废水的滞留时间设定为 18小时。处理开始时的过滤压力为4kPa。活性污泥的液体量通常是一定的，过滤流量设定为0. 6m/D，滤液全部被排出到活性污泥槽外。关于对膜的通气，将空气从膜组件的下部以 200L/h的流量通气。准备4个这样的装置，作为装置A、B、C及D，在相同条件下开始运转。就糖醛酸单元浓度而言，按与上述同样的顺序，通过多聚半乳糖醛酸的标准曲线求出。每日1次，测定活性污泥的水相中糖醛酸单元的浓度。从运转开始经过约1周时，活性污泥的水相中糖醛酸单元的浓度急剧上升，第11 天装置A、B、C及D的活性污泥的水相中糖醛酸单元的浓度分别为50mg/L、55mg/L、53mg/L 及50mg/L。于是，在装置A、B及C中分别加入由实施例1 3得到的培养液A、B及C，每日每个添加10mL。从运转开始至第20天，装置A、B及C的活性污泥的水相中糖醛酸单元的浓度分别减少至20mg/L、15mg/L及19mg/L，任一个装置都能够稳定地运转，而膜间压力差并不急剧上升。另一方面，在装置D中，处理开始后经过20天时，糖醛酸单元浓度达到60mg/L，但以该状态继续进行处理。于是，在接下来的5天后，过滤压力超过25kPa，必须清洗分离膜。[比较例1]制作含有磷成分0. 15%、氮成分0. 04%,Mg成分0. 001 %及葡萄糖lg/L的琼脂平板培养基。由此制作以葡萄糖为唯一碳源的琼脂平板培养基。在该培养基上同样地涂抹接种活性污泥、土壤及湖沼，在下培养72小时，在琼脂平板上产生细菌类的菌落。在该菌落中至少含有Niabella sp.、Terrimonas sp.、 Escherichia sp. > Corynebacterium sp. > Flavobacterium sp.及 Opitutus sp.。将在琼脂平板上产生的细菌菌落用钼接种环无菌地接种在以浓度lg/L的葡萄糖为唯一碳源的液体培养基20mL中，该液体培养基含有磷成分0. 15%、氮成分0. 04%及Mg 成分0. 001%作为营养盐类。维持在^°C，一边以120rpm振荡通气M小时，一边进行培养。在M小时后测定全部糖浓度，浓度减少至0. 6g/L。以下，将该培养液称为培养液D (添加剂)。接着，将用上述方法测定的糖醛酸单元浓度达到100mg/L的活性污泥用ADVANTEC 公司制5C的滤纸进行过滤，将IL滤液置于5L三角烧瓶中，无菌地加入IOmL上述培养液D， 维持在^°C，以120rpm的速度振荡通气处理M小时。在M小时后，用上述方法测定糖醛酸单元浓度时，为100mg/L，几乎没有变化，另夕卜，采用与实施例1相同的条件和方法测定该液体的分子量分布时，表示100万 1亿分子量的峰完全没有变化，确认多糖未分解。[比较例2]制作含有磷成分0. 15%、氮成分0.04%、Mg成分0.001%及作为碳源的胨 (Sigma-Aldrich公司制)及多聚半乳糖醛酸(Sigma-Aldrich公司制)均为0. 5g/L的琼脂平板培养基。在培养基上同样地涂抹接种活性污泥、土壤及湖沼，在下培养72小时，在琼脂平板上产生细菌类的菌落。在该菌落中含有至少Nocardia sp.、Castellaniella sp.、 Pseudomonas sp.及 Humicoccus sp.。将在琼脂平板上产生的细菌菌落用钼接种环无菌地接种在含有浓度均为0. 5g/L 的胨及多聚半乳糖醛酸的液体培养基20mL中，所述液体培养基含有磷成分0. 15%、氮成分 0. 04%及Mg成分0. 001%作为营养盐类。维持在^°C，一边在120rpm下振荡通气M小时，一边进行培养。以下，将该培养液称为培养液E (添加剂)。接着，将用上述方法测定的糖醛酸单元浓度达到100mg/L的活性污泥用ADVANTEC 公司制5C的滤纸进行过滤，将IL滤液置于5L三角烧瓶中，无菌地加入IOmL上述培养液E， 维持在^°C，以120rpm的速度振荡通气处理M小时。在M小时后，用上述方法测定糖醛酸单元浓度时，为100mg/L，几乎不变化，另外， 采用与实施例1相同的条件和方法测定该液体的分子量分布时，表示100万 1亿的分子量的峰也完全没有变化，确认多糖未分解。本申请基于2009年10月5日申请的日本国专利申请(日本特愿2009-231554)， 在此引用其全部内容。工业实用性
通过将本发明的添加剂添加在活性污泥中，能够分解导致膜分离活性污泥法中的膜堵塞的多糖，可以长期稳定地利用膜分离活性污泥法进行有机废水处理，具有工业实用性。另外，本发明的添加剂可以使用活性污泥、土壤、湖沼水、河川水等，可用廉价且简便的方法制造。
权利要求
1.一种添加剂，其包含分解多糖的微生物，并且该添加剂在利用膜分离活性污泥法对有机废水进行处理时添加在活性污泥中。
2.根据权利要求1所述的添加剂，其中，所述多糖含有糖醛酸单元。
3.根据权利要求1或2所述的添加剂，其中，所述多糖相对于全部糖单元含有5 70% 的糖醛酸单元。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的添加剂，其中，所述多糖为选自多聚半乳糖醛酸、黄胞胶及透明质酸中的一种或多种多糖。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的添加剂，其中，所述微生物为选自青霉属菌禾中(Penicillium sp.)、单胞瓶霉属菌禾中(Phialemoniumsp.) > Fluviicola sp.、土地杆菌属菌种(Pedobacter sp.)、类芽孢杆菌属菌种(Paenibacillus sp.)、柯恩氏菌属菌种(Cohnella sp·)、假黄单胞菌属菌种(Pseudoxanthomonas sp·)、短波单胞菌属菌种(Brevundimonas sp·)、氢噬胞菌属菌种(Hydrogenophaga sp·)、鞘氨醇单胞菌属菌种(Sphingomonas sp.)、新鞘氨醇杆菌属菌种(Novosphingobium sp.)、鞘氨醇盒菌属菌禾中(Sphingopyxis sp.)、微杆菌属菌禾中(Microbacterium sp·)、苍白杆菌属菌禾中(Ochrobactrum sp.)、酉享木干胃M 禾中(Sphingobacterium sp.) > ff ^ Π Sg ^ (Bacteroidetes bacterium)、黄单胞菌禾斗菌禾中(Xanthomonadaceae sp·)、德沃斯氏菌属菌禾中(Devosia sp.)、，禾丙it—M 禾中(Prosthecomicrobium sp. )、α -^ 禾中(Alpha proteobacterium sp. ) M ^木干胃禾斗胃禾中(Flexibacteraceae sp.)巾白勺—禾中$$禾中itt 物。
6.一种利用膜分离活性污泥法对有机废水进行处理的方法，该方法包括流入工序，使有机废水流入活性污泥槽中，该活性污泥槽中收纳有含有微生物的活性污泥；和分离工序，在所述活性污泥槽中对所述有机废水进行生物处理，利用设置于该活性污泥槽中的分离膜装置将处理液固液分离；其中，在所述活性污泥中添加下述添加剂，所述添加剂包含微生物，用于分解含有糖醛酸单元的多糖。
7.根据权利要求6所述的有机废水的处理方法，其中，测定糖醛酸单元浓度在所述活性污泥槽的水相中的经时变化，在该糖醛酸单元浓度达到30mg/L时，添加所述添加剂。
8.一种利用膜分离活性污泥法对有机废水进行处理的装置，其包含活性污泥槽，其收纳含有微生物的活性污泥，且对有机废水进行生物处理；分离膜装置，其设置于该活性污泥槽中或者该活性污泥槽之后的阶段，对生物处理水进行固液分离；浓度测定机构，其测定糖醛酸单元浓度在该活性污泥槽的水相中的经时变化；以及添加剂添加机构，其在该糖醛酸单元浓度达到所定浓度时，在该活性污泥中添加下述添加剂，所述添加剂包含微生物，用来分解含有糖醛酸单元的多糖。
全文摘要
本发明涉及一种膜分离活性污泥法，提供一种使导致透水性不良的来自生物的聚合物的量减少、可以长期稳定地利用膜分离活性污泥法进行有机废水处理的方法。本发明涉及一种添加剂，其包含分解多糖的微生物，并且该添加剂在利用膜分离活性污泥法对有机废水进行处理时添加在活性污泥中。
文档编号C02F1/44GK102548914SQ20108004464
公开日2012年7月4日 申请日期2010年9月29日 优先权日2009年10月5日
发明者冈村大佑, 堀克敏 申请人:国立大学法人名古屋工业大学, 旭化成化学株式会社