脱共役剤
【課題】水性系において使用するのに好適である脱共役剤を提供する。
【解決手段】水溶性殺生物剤が式（Ｉ）のアルキル置換ホスホニウム化合物。
【解決手段】水溶性殺生物剤が式（Ｉ）のアルキル置換ホスホニウム化合物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性系における細菌バイオマスの制御又は抑制に使用するための脱共役剤、このような脱共役剤の使用並びにこのような脱共役剤を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機構的に見れば、排水処理におけるバイオマスの発生は排水中の栄養分の消費から生じる。呼吸のプロセスによって、栄養分が酸化され、これがエネルギーを放出させ、このエネルギーは細胞分裂において微生物によって使用することができる。このエネルギーが“捨てられる”ならば、これはエネルギー生産の抑制によりバイオマスの産生の減少をもたらすであろう。
排水処理の間に産生した細菌バイオマスは、投棄するのに経費がかかり、従ってバイオマスの減少は投棄コストの削減に繋がる。
【０００３】
細胞の呼吸に伴う生化学及び機構の詳細は、例えば、“生化学”第３版、著者：ルーベルト・ストライアー、発行者：Ｗ．Ｈ．フリーマン＆カンパニー、ニューヨーク、１９８８に示されている。また、“一般微生物学”第３版、著者：ロジェ Ｙ・スタイナー、マイケル・ドゥドルフ及びエドワード Ａ・アデルベルグ、発行者：マクミリアン、１９７１にも示されている。本発明の目的のために注目するべき重要な点は、栄養分の消費がプロトン流出を引き起こし、これが細胞の他の部分において酸化的燐酸化反応を介してアデノシン三燐酸（ＡＴＰ）を創り出すのに使用されることである。ＡＴＰが細胞分裂を含めて細胞プロセスのためのエネルギーを提供している。
【０００４】
これまで、プロトン流出を中断させる“脱共役剤（ｕｎｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ）”として作用するある種の有機化合物が実験室において同定された。これは、プロトン流出を脱共役させることにより細菌の細胞分裂を減少させ、しかして細菌に利用できるエネルギーを減少させる結果となる。捨てられたエネルギーは熱として現われる。脱共役剤の使用は、しばしば、呼吸制御の損失のために（望ましい）栄養分消費の増加の原因となり得る。しかし、前記の脱共役剤は、通常はフェノール化合物、例えば２，４−ジニトロフェノール及びｐ−ニトロフェノール；ハロゲン化化合物、例えばカルボニルシアニド−ｐ−トリフルオルメトキシフェニルヒドラゾン及び２，４，５−トリクロルフェノール；又はニトロ化合物である。これらの全ては、それらの環境への高い毒性のために水性系において使用するのには不適当である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“生化学”第３版、著者：ルーベルト・ストライアー、発行者：Ｗ．Ｈ．フリーマン＆カンパニー、ニューヨーク、１９８８
【非特許文献２】“一般微生物学”第３版、著者：ロジェ Ｙ・スタイナー、マイケル・ドゥドルフ及びエドワード Ａ・アデルベルグ、発行者：マクミリアン、１９７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、水性系において使用するのに好適である脱共役剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本発明は、水溶性殺生物剤を水性系において細菌バイオマスの制御をするのに有効な量で脱共役剤として使用することを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、瞬間混合の方法を例示する図である。
【図２】図２は、本発明で使用される半連続式恒成分培養反応器系の図である。
【図３】図３は、酸素消費のデータを得るのに使用されたＯｘｉｔｏｐ（登録商標）ＢＯＤ装置系の図である。
【図４】図４は、４種の脱共役剤の脱共役率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量は、５０００ｍｇ／Ｌまで、例えば３０００ｍｇ／Ｌまで、例えば１０００ｍｇ／Ｌまでである。好ましくは、水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量は、０．００５ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌ、例えば０．０１ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌ、例えば０．０５ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌである。更に好ましくは、水溶性殺生物剤の有効量は、０．１ｍｇ／Ｌ〜１０ｍｇ／Ｌ、例えば０．５ｍｇ／Ｌ〜７．５ｍｇ／Ｌ、例えば１〜５ｍｇ／Ｌである。
【００１０】
別法として、水溶性殺生物剤の有効量は、水性系の汚泥固形分ｇ当たり０．１〜１０，０００ｍｇであってよい。好ましくは、０．５〜１０００ｍｇ／ｇ、例えば１〜５００ｍｇ／ｇ、例えば５〜１００ｍｇ／ｇである。
【００１１】
好ましい具体例において、本発明は、水溶性殺生物剤の脱共役剤としての使用であって、該水溶性殺生物剤が式（Ｉ）のアルキル置換ホスホニウム化合物、式（II）のアルキル置換ホスフィン又は式(III) の縮合物：
【化１】
（ここで、
Ｘは陰イオンであり、
ｎはｍにより表わされるＸの原子価であり、
各Ａは同一であっても異なっていてもよく、ＯＨ、ＯＲ、ＳＯ3Ｒ、ＰＯ3Ｒ2、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＲ、ＳＯ3Ｈ、ＰＯ3Ｈ2、ＣＨ2ＣＯＯＨ、置換アルキル、アリール及び置換アミノ基から選ばれ、
各Ｒ並びに各Ａ基における各Ｒ（存在するとき）は水素、Ｃ1〜Ｃ20アルキル、アリール、置換アルキル若しくはアリール、カルボキシ又はカルボキシエステルから独立して選ばれ、各ＣＲ2基は同一であっても異なっていてもよく、
Ｒ”は２〜２０個の炭素原子を有する２価の炭化水素基であり、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ又はＰＲ1mＣＨ2ＯＨ基よりなる群から選ばれる１個以上の置換基により置換されていてよく、或いは１個以上のエーテル又はカルボニル結合により中断されていてよく、
各Ｒ1は独立して１〜２５個の炭素原子を有する１価の炭化水素基であり、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ又はＰＲ1vＣＨ2ＯＨ基よりなる群から選ばれる１個以上の置換基により置換されていてよく、或いは１個以上のエーテル又はカルボニル結合により中断されていてよく、
式(III) において、各ｖは１又は２であり、ｋは０〜１０（例えば、１〜１０）であり、ｘはｖ＝２を有する分子中の基の数であり、
Ｘは化合物が水溶性であるほどの原子価ｙの適合できる陰イオンである。）
からなる、水溶性殺生物剤の脱共役剤としての使用を提供する。
Ｘは好ましくは塩化物、硫酸、燐酸、酢酸及び臭化物イオンよりなる群から選ばれる。
【００１２】
アルキル置換ホスホニウム化合物は、好ましくは硫酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムである。別法として、アルキル置換ホスホニウム化合物は、塩化テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム、臭化テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム、酢酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム及び燐酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムよりなる群から選ばれる。
【００１３】
縮合物は、好ましくはトリス（ヒドロキシオルガノ）ホスフィンと窒素含有化合物との縮合物である。窒素含有化合物は好ましくは尿素である。別法として、窒素含有化合物は、Ｃ1〜Ｃ20アルキルアミン、ジシアンジアミド、チオ尿素及びグアニジンよりなる群から選ばれる。
【００１４】
別法として、本発明は、下記の群から選ばれる化合物からなる水溶性殺生物剤の脱共役剤として使用を提供する。
・第四アンモニウム化合物、例えば、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム及び塩化アルキルジメチルベンジルアンモニウム、
・高分子第四アンモニウム化合物、例えば、二塩化ポリオキシエチレン（ジメチルアミノ）エチレン、
・高分子ビグアニド塩酸塩、例えば、ポリヘキサメチレンビグアニド塩酸塩、ドデシルグアニジン塩酸塩、
・トリス（ヒドロキシメチル）ニトロメタン、
・４，４−ジメチルオキサゾリジン、
・フェノキシプロパノール、
・フェノキシエタノール、
・グリオキサル、
・アクロレイン、
・アルデヒド、例えば、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド、
・トリアジン類、例えば、１，３，５−トリス（２−ヒドロキシエチル）−１，３，５−ヘキサヒドロトリアジン、
・第四ホスホニウム化合物、例えば、塩化トリブチルテトラデシルホスホニウム及び塩化テトラデシルトリブチルホスホニウム、
・２−ブロム−４−ヒドロキシアセトフェノン、
・カルバミン酸塩、例えば、Ｎ−ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム及びエチレンビスジチオカルバミン酸ジナトリウム、
・ｔ−ブチルアジン、
・テトラクロル−２，４，６−シアノ−３−ベンゾニトリル、
・チアゾール及びイソチアゾール誘導体、例えば、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロル−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロル−２−メチル−３（２Ｈ）−イソチアゾロン及び１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン、
・活性化されたハロゲン基を持つ化合物、例えば、２−ブロム−２−ニトロプロパン−１，３−ジオール及び２，２−ジブロム−３−ニトロプロピオンアミド
・ビスクロルメチルスルホン、そして
・メチレンビスチオシアネート。
【００１５】
脱共役剤として使用するために、水溶性殺生物剤は、排水処理に慣用されている下記の化学薬品：
界面活性剤、
消泡剤、
スケール防止剤、
腐食防止剤、
殺生物剤、
凝集剤、
脱水剤、及び
分散剤
の１種以上と共に処方することができる。
【００１６】
好ましくは、水性系は、工場又は都市の流出水の処理のために使用される排水処理プラントである。このようなプラントは、典型的には、工業的プロセス（例えば、製紙、食品加工、化学工業）及び（又は）家庭や公共施設の建物などからの排水を受入れ、そして好気性、無酸素性（例えば、脱窒）及び（又は）嫌気性プロセスにおいて微生物を使用することによって有機汚染物を消費し且つ水を再使用し又は環境に排出させるのに適合させるものである。
【００１７】
また、本発明は、前記したような慣用の水溶性水処理用殺生物剤の脱共役剤として使用を提供する。
【００１８】
更に、本発明は、前記したような慣用の水溶性水処理用殺生物剤の１種以上を含む脱共役剤を提供する。
【００１９】
更に、本発明は、前記したような水溶性殺生物剤である脱共役剤の有効量を水性系に添加し又はそれと接触させることからなる、水性系における細菌バイオマスの増殖を制御するための方法を提供する。
【００２０】
好ましい具体例において、本発明は、前記したような水溶性殺生物剤である脱共役剤の有効量を細菌バイオマスと直接接触させることからなる、水性系における細菌バイオマスの増殖を制御するための方法を提供する。
【００２１】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量は、５０００ｍｇ／Ｌまで、例えば３０００ｍｇ／Ｌまで、例えば１０００ｍｇ／Ｌまでである。好ましくは、水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量は、０．００５ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌ、例えば０．０１ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌ、例えば０．０５ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌである。更に好ましくは、水溶性殺生物剤の有効量は、０．１ｍｇ／Ｌ〜１０ｍｇ／Ｌ、例えば０．５ｍｇ／Ｌ〜７．５ｍｇ／Ｌ、例えば１〜５ｍｇ／Ｌである。別法として、水溶性殺生物剤の有効量は、水性系の汚泥固形分ｇ当たり０．１〜１０，０００ｍｇであってよい。好ましくは、０．５〜１０００ｍｇ／ｇ、例えば１〜５００ｍｇ／ｇ、例えば５〜１００ｍｇ／ｇである。
【００２２】
細菌バイオマスと水溶性殺生物剤との直接接触は、細菌バイオマスの制御に際して脱共役剤の効率を向上させることが分かった。水溶性殺生物剤と細菌バイオマスとの直接接触を“瞬間投薬（ｆｌａｓｈ ｄｏｓｉｎｇ）”又は“瞬間混合（ｆｌａｓｈ ｍｉｘｉｎｇ）”と称する。脱共役剤が汚泥を収容した生物反応器に直接簡単に添加されるならば、脱共役剤が生物反応器内の他の物質と相互作用することができ且つ水溶性殺生物剤の作用が相当に減少するので、脱共役剤の効率が相当に減少することが分かった。
【００２３】
ここで、本発明を下記の実施例並びに添付の図面を参照しながら例示のためにのみ説明する。
図１は、瞬間混合の方法を例示する図である。
図２は、本発明で使用される半連続式恒成分培養反応器系の図である。
図３は、酸素消費のデータを得るのに使用されるＯｘｉｔｏｐ（登録商標）ＢＯＤ装置系の図である。
図４は、４種の脱共役剤の脱共役率を示すグラフである。
【００２４】
図１を参照するに、典型的な生物反応器Ｂが再循環管路Ｒと共に示され、これに水溶性殺生物剤が注入される。生物反応器は汚泥を収容していて、このものは、本質的には、典型的な排水処理微生物、例えば細菌、原生動物、蠕形動物及び菌類の塊である。生物反応器Ｂは、排水のための入口Ｉ及び処理水のための出口Ｏを有する。汚泥は、ポンプＰにより生物反応器から再循環管路Ｒに引き出される。典型的には蠕動運動ポンプが使用される。候補となる水溶性殺生物剤が、注入ポンプＮに接続された針を介して再循環管路内の汚泥に導入される。商業的規模の生物反応器においては、水溶性殺生物剤はＴ接続又は注入針を介して導入されこと及び蠕動運動ポンプに変って漸増キャビティポンプを使用できることが理解される。このことは、汚泥と水溶性殺生物剤との直接接触を可能にさせる。水溶性殺生物剤は、ポンプＰの後方又は先頭の位置で再循環管路Ｒに導入することができる。
【００２５】
しかし、本発明の実施は“瞬間混合”方法の使用に限定されるものではなく、所望により他の投薬方法を使用できることが理解される。
【実施例】
【００２６】
例１：瞬間混合による半連続式パイロット研究
１．装置
排水処理プロセスを模擬実験するために一連の半連続式恒成分培養反応器を構成した。半連続式恒成分培養反応器の配置を図２に示す。
装置の中央部が生物学的恒成分培養反応器１である。反応容器２はガラス製で、１０Ｌの内部容積を有し、ｐＨセンサー３及び溶存酸素センサー４と空気スパージャー５を取り付けてある。これは汚泥を収容していて、このものは本質的には典型的な排水処理微生物の塊である。反応器は、周囲温度（ほぼ２０℃）で作動する。
別の容器６に模擬実験排水１３を収容し、微生物の損傷を防ぐために４℃に保持する。これを供給管路７及び蠕動運動ポンプ８を介して反応器に移す。
一定の長さの可撓性シリコーンチューブと蠕動運動ポンプ１０からなる再循環管路９を反応器上に備える。蠕動運動ポンプが汚泥を反応器から再循環管路に引き出す。候補の水溶性殺生物剤をこの管路９に針１１によって導入するが、このものは注入ポンプ１２により供給される。この系を使用すると、水溶性殺生物剤と汚泥微生物との迅速な接触を確実にさせる“瞬間混合”を達成するのを可能にさせる。再循環管路の内径は８ｍｍであり、流速は０．５ｍ／秒であって、このことは、反応器に再流入する前に、３秒間の候補水溶性殺生物剤と汚泥との接触時間を与えた。
処理された流出水１７は外部管路１５を介して反応器から収集容器１６に取り出す。
【００２７】
２．操作手順
反応器に、フランス国リヨンのクールリの都市排水処理工場から得た汚泥を装入した。この汚泥には、プロセスを始動させるための“種”を準備した。次いで、反応器に模擬実験排水を５Ｌの目印まで満たし、ほぼｐＨ７．５に調節し、曝気を開始した。反応器には、表Ｂに示す配合となるように作った模擬実験排水を８００ｍＬ／日の割合で連続的に供給した。
週日毎に（即ち、１週間に５回）、平衡を維持するために生物反応器の内容物の１３．３％を引き出した。これは汚泥期を７．５日の範囲に維持させた。
また、週日毎に、前記の調節を行なった後に、候補の水溶性殺生物剤（希薄溶液として）を瞬間混合用の再循環管路を経て装置系に注入した。この希薄溶液は、１０ｇの炭酸水素ナトリウムをほぼ９００ｍＬの脱イオン水に溶解させ、次いで５ｇの候補水溶性殺生物剤を添加し、十分に混合することによって調製した。次いで、この混合物を脱イオン水により１Ｌまでにした。この希薄溶液の適当量を所要の投薬レベルを得るように注入した。
実験を５２日間実施してから系を閉鎖した。
【００２８】
３．試験濃度
試験では化合物Ｘを評価した。この化合物は、硫酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム（ＴＨＰＳ）の７５％水溶液である。二つの濃度：２及び４ｍｇ／Ｌ／日を評価した。
【００２９】
４．結果
【表１】
また、パイロット研究中に下記の観察を行なった。
・対照例（未処理）研究は汚泥内の糸状細菌の増殖を示したのに対して、化合物Ｘで処理した系からの汚泥にはこれらは実質的に存在しなかった。
・未処理の汚泥に対して、処理汚泥には有意に高濃度の原生動物及び他の高等生物体が存在した。
・化合物Ｘによる処理は汚泥の凝集を害さなかった。
【００３０】
５．コメント
この研究は、化合物Ｘによる瞬間処理が、低用量レベルで、汚泥の比活性を実際に増大させながら汚泥増殖を有意に減少することができたことを確認した。
また、汚泥の質は、相当に改善されて、一層容易に凝集し（糸状細菌の増殖の場合に）、しかして操業上の利益をもたらすであろう汚泥を生じさせた。
【００３１】
模擬実験排水の組成
【表２】
【００３２】
例２：予備希釈を伴う半連続式パイロット研究
１．装置
この試験列で使用した装置は、反応器に瞬間混合のための再循環管路を取り付けなかったことを除いて、例１で使用したものと同一であった。
【００３３】
２．操作手順
操作手順は、化合物Ｘの投薬方法が異なることを除いて、例１で使用したものと同じであった。この場合には、５ｇの炭酸水素ナトリウムを１Ｌの脱イオン水中に含有する溶液に５ｇの化合物Ｘを混合した。この溶液の４．０ｍＬを、生物反応器から取り出した５００ｍＬの浄化された排水に添加した。処理した浄化排水を生物反応器に戻し、生物反応器の正常の操作を再開した。従って、生物反応器における化合物Ｘの最終濃度は４ｍｇ／Ｌに等しい。この手順を週５回毎日実施した。
実験は、例１と平行して、即ち、５２日間実施してから系を閉鎖した。
【００３４】
３．試験濃度
４ｍｇ／Ｌ／日の化合物Ｘ濃度を使用した。
【００３５】
４．結果
【表３】
【００３６】
５．コメント
この試験における増殖収率の減少は、瞬間混合を使用したときに同じ投薬速度で３７．６％の減少（例１を参照）であったのと比べて、２６．４％に過ぎなかった。このことは瞬間混合の利益を立証するものである。
【００３７】
例３：他の水処理用殺生物剤による脱共役
１．摘要
モノ・ピルトによる刊行された研究に基づくモデル（注）を使用する酸素消費パターン分析によって、呼吸パラメーターに対する化合物の衝撃を決定するために実験室用スクリーニング試験を発展させた。増殖の脱共役は、合成増殖培地での細菌の増殖中に酸素消費の増加があることが特徴である。
注：
モノ Ｊ．、１９５０、Ａｎｎ．Ｉｎｓｔ．Ｐａｓｔｅｕｒ、“連続培養の技術、理論及び応用”、７９：３９０−４１０
モノ Ｊ．、１９４２、“細菌培養の成長の研究”、パリ、ハーマン、ｐ．２１０
ピルト ＳＪ．、（１９６５）“増殖している培養物中の細菌の保持エネルギー”、Ｐｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ Ｒｏｙａｌ Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄｏｎ Ｂ１６３、２２４−２３１
“水質管理の原理”、編者：ＷＷ．エケンフェルダー Ｊｒ、ＣＢＩパブリッシング社、ＵＳＡ、１９８０：９章−生物学的水処理、ｐ．２４９−２７５
【００３８】
２．原理
バッチ型増殖速度モデル及び酸素消費速度の説明を数学的モデルによって行なった。増殖速度は、モノ・ピルトのモデルに従い、以下のように説明される。
【数１】
上記の式において、
［Ｘ］：内因性代謝を受けやすいバイオマスの濃度、ｇＭＬＳＳ／Ｌ
［Ｓ］：炭素基質の濃度、ｇ／Ｌ
ｄ［Ｘ］／ｄｔ：バイオマス増殖速度、ｇ乾燥バイオマス／Ｌ．ｄ
ｄ［Ｓ］／ｄｔ：炭素基質消費速度、ｇ／Ｌ．ｄ
ａ：固有の基質−バイオマス増殖収率、ｇＸ／ｇ消費基質
ｂ：バイオマス保持係数、ｇ乾燥バイオマス／ｇ乾燥バイオマス．ｄ
ｄ［Ｏ2］／ｄｔ：酸素消費速度、ｇＯ2／Ｌ．ｄ
ａ’：比酸素消費係数、ｇＯ2／ｇ消費有機基質
ｂ’：内因性呼吸係数、ｇＯ2／ｇＸ
ｋ：最大比活性、ｇＳ／ｇ乾燥バイオマス．ｄ
ＫS：見掛け基質親和性係数又は半最大比活性基質濃度、ｍｇ／Ｌ
ａとａ’との間の関係：ａ’＋（ｂ’／ｂ）＊ａ＝１
ｂとｂ’との間の関係：ｂ’＝１．２５＊ｂ
提案された水溶性殺生物剤を評価するために、酸素消費速度を測定し、コンピューター繰返しプロセスが酸素消費曲線に適合するように最適化した方程式係数を最適化する。
最適化された係数から、細菌脱共役の度合を計算することができる。
【００３９】
３．装置
ビッセンシャフトリッヒ−テクニシェ・ベルケシュテーテンＧｍｂＨ、Ｄｒ−カール−スレボスト通 １、Ｄ−８２３６２（ドイツ国ワイルハイム）により供給されたＯｘｉｔｏｐ（登録商標）ＢＯＤ装置をスクリーニング試験のために使用した（図３を参照）。全体の装置系（図３を参照）は、以下の部材からなる。
・播種した培養培地２１を入れた５００ｍＬのガラス瓶２０。
・各瓶は、３６０気圧のデータ点まで記録できるネジ止め式ガス圧力メーター２２でもって栓をした。細菌の呼吸中に生じる二酸化炭素を吸収するために装置系に水酸化ナトリウムペレット２３を入れた。
・磁気攪拌機２５及び磁気フレア２４を使用して培養培地２１を撹拌した。
・瓶を温度制御した容器（２０℃）に入れた。
・データの取得は、手持ち制御ユニットを使用して赤外線インクにより行なった。
・最後に、データは、計算を行なうために手持ち制御ユニットからＥｘｃｅｌ（登録商標）スプレッドシートファイルに移した。
【００４０】
４．試験殺生物剤
３種の慣用の水処理用殺生物剤を細菌水溶性殺生物剤として評価した。それぞれは、水処理産業において慣用されている殺生物剤タイプの主な類を代表するものである。更に、広く知られた細菌水溶性殺生物剤である２，４−ジニトロフェノールを比較のために試験列に加えた。詳細は以下の通りである。
【表４】
【００４１】
５．試験濃度
液状の汚泥を基準にして、２，４−ジニトロフェノールは２０ｍｇ／Ｌの用量で投薬したが、これは有意の脱共役が生じるであろう既知のレベルである。試験殺生物剤は、それぞれを１、２．５、５、１０及び２５ｍｇ／Ｌで評価した。
【００４２】
６．操作手順
・増殖培地：
グルコース：５００ｍｇ／Ｌ
酵母エキスＤｉｆｃｏ：５ｍｇ／Ｌ
ミネラル栄養分：標準法 ＩＳＯ９８８８（水性環境での極限好気性生分解性の決定）に記載の通り。
・培地の播種：
都市の活性汚泥処理ユニットからの５０ｍｇ／Ｌのホモジナイズした洗浄試料。
・インキュベーション
ＢＯＤ−メーター瓶（ＯｘｉＴｏｐ）中で２０℃で７日間。
酸素の消費を増殖相及び衰退相と通じて全て（各試験物質について合計で３６０個のデータ点）自動的に決定し計算した。
前記した簡単な増殖数学的モデルを使用してデータを解釈した。
モデルの係数の決定は、調節して、そしてモデルを実験データに適合させるために統計的試験χ2を使用して行なう。
【数２】
（ここに、ＯＣは酸素の消費量である。）
【００４３】
７．結果
図４は、結果を要約するが、３種の試験殺生物剤の全てが有意で且つ有用な脱共役レベルを生じたことを示している。それらのうちの２種（殺生物剤Ｃ及びＤ）は、慣用の水溶性殺生物剤である２，４−ジニトロフェノールよりも有意に低い用量レベルで大きな脱共役レベルを生じさせた。しかし、これらはスクリーニング試験であったこと及び条件は個々の殺生物剤について最適化されていなかったことを念頭に置くべきであり、従って殺生物剤Ｂがより最適な条件下で大きな脱共役を生じさせた可能性がある。
【００４４】
８．コメント
これらの結果は、３種の主要な水処理用殺生物剤類の代表が低い処理レベルで有意な細菌脱共役を生じさせることを明示している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性系における細菌バイオマスの制御又は抑制に使用するための脱共役剤、このような脱共役剤の使用並びにこのような脱共役剤を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機構的に見れば、排水処理におけるバイオマスの発生は排水中の栄養分の消費から生じる。呼吸のプロセスによって、栄養分が酸化され、これがエネルギーを放出させ、このエネルギーは細胞分裂において微生物によって使用することができる。このエネルギーが“捨てられる”ならば、これはエネルギー生産の抑制によりバイオマスの産生の減少をもたらすであろう。
排水処理の間に産生した細菌バイオマスは、投棄するのに経費がかかり、従ってバイオマスの減少は投棄コストの削減に繋がる。
【０００３】
細胞の呼吸に伴う生化学及び機構の詳細は、例えば、“生化学”第３版、著者：ルーベルト・ストライアー、発行者：Ｗ．Ｈ．フリーマン＆カンパニー、ニューヨーク、１９８８に示されている。また、“一般微生物学”第３版、著者：ロジェ Ｙ・スタイナー、マイケル・ドゥドルフ及びエドワード Ａ・アデルベルグ、発行者：マクミリアン、１９７１にも示されている。本発明の目的のために注目するべき重要な点は、栄養分の消費がプロトン流出を引き起こし、これが細胞の他の部分において酸化的燐酸化反応を介してアデノシン三燐酸（ＡＴＰ）を創り出すのに使用されることである。ＡＴＰが細胞分裂を含めて細胞プロセスのためのエネルギーを提供している。
【０００４】
これまで、プロトン流出を中断させる“脱共役剤（ｕｎｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ）”として作用するある種の有機化合物が実験室において同定された。これは、プロトン流出を脱共役させることにより細菌の細胞分裂を減少させ、しかして細菌に利用できるエネルギーを減少させる結果となる。捨てられたエネルギーは熱として現われる。脱共役剤の使用は、しばしば、呼吸制御の損失のために（望ましい）栄養分消費の増加の原因となり得る。しかし、前記の脱共役剤は、通常はフェノール化合物、例えば２，４−ジニトロフェノール及びｐ−ニトロフェノール；ハロゲン化化合物、例えばカルボニルシアニド−ｐ−トリフルオルメトキシフェニルヒドラゾン及び２，４，５−トリクロルフェノール；又はニトロ化合物である。これらの全ては、それらの環境への高い毒性のために水性系において使用するのには不適当である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“生化学”第３版、著者：ルーベルト・ストライアー、発行者：Ｗ．Ｈ．フリーマン＆カンパニー、ニューヨーク、１９８８
【非特許文献２】“一般微生物学”第３版、著者：ロジェ Ｙ・スタイナー、マイケル・ドゥドルフ及びエドワード Ａ・アデルベルグ、発行者：マクミリアン、１９７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、水性系において使用するのに好適である脱共役剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本発明は、水溶性殺生物剤を水性系において細菌バイオマスの制御をするのに有効な量で脱共役剤として使用することを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、瞬間混合の方法を例示する図である。
【図２】図２は、本発明で使用される半連続式恒成分培養反応器系の図である。
【図３】図３は、酸素消費のデータを得るのに使用されたＯｘｉｔｏｐ（登録商標）ＢＯＤ装置系の図である。
【図４】図４は、４種の脱共役剤の脱共役率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量は、５０００ｍｇ／Ｌまで、例えば３０００ｍｇ／Ｌまで、例えば１０００ｍｇ／Ｌまでである。好ましくは、水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量は、０．００５ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌ、例えば０．０１ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌ、例えば０．０５ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌである。更に好ましくは、水溶性殺生物剤の有効量は、０．１ｍｇ／Ｌ〜１０ｍｇ／Ｌ、例えば０．５ｍｇ／Ｌ〜７．５ｍｇ／Ｌ、例えば１〜５ｍｇ／Ｌである。
【００１０】
別法として、水溶性殺生物剤の有効量は、水性系の汚泥固形分ｇ当たり０．１〜１０，０００ｍｇであってよい。好ましくは、０．５〜１０００ｍｇ／ｇ、例えば１〜５００ｍｇ／ｇ、例えば５〜１００ｍｇ／ｇである。
【００１１】
好ましい具体例において、本発明は、水溶性殺生物剤の脱共役剤としての使用であって、該水溶性殺生物剤が式（Ｉ）のアルキル置換ホスホニウム化合物、式（II）のアルキル置換ホスフィン又は式(III) の縮合物：
【化１】
（ここで、
Ｘは陰イオンであり、
ｎはｍにより表わされるＸの原子価であり、
各Ａは同一であっても異なっていてもよく、ＯＨ、ＯＲ、ＳＯ3Ｒ、ＰＯ3Ｒ2、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＲ、ＳＯ3Ｈ、ＰＯ3Ｈ2、ＣＨ2ＣＯＯＨ、置換アルキル、アリール及び置換アミノ基から選ばれ、
各Ｒ並びに各Ａ基における各Ｒ（存在するとき）は水素、Ｃ1〜Ｃ20アルキル、アリール、置換アルキル若しくはアリール、カルボキシ又はカルボキシエステルから独立して選ばれ、各ＣＲ2基は同一であっても異なっていてもよく、
Ｒ”は２〜２０個の炭素原子を有する２価の炭化水素基であり、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ又はＰＲ1mＣＨ2ＯＨ基よりなる群から選ばれる１個以上の置換基により置換されていてよく、或いは１個以上のエーテル又はカルボニル結合により中断されていてよく、
各Ｒ1は独立して１〜２５個の炭素原子を有する１価の炭化水素基であり、ハロゲン、ヒドロキシ、カルボキシ、アミノ、アルキルアミノ又はＰＲ1vＣＨ2ＯＨ基よりなる群から選ばれる１個以上の置換基により置換されていてよく、或いは１個以上のエーテル又はカルボニル結合により中断されていてよく、
式(III) において、各ｖは１又は２であり、ｋは０〜１０（例えば、１〜１０）であり、ｘはｖ＝２を有する分子中の基の数であり、
Ｘは化合物が水溶性であるほどの原子価ｙの適合できる陰イオンである。）
からなる、水溶性殺生物剤の脱共役剤としての使用を提供する。
Ｘは好ましくは塩化物、硫酸、燐酸、酢酸及び臭化物イオンよりなる群から選ばれる。
【００１２】
アルキル置換ホスホニウム化合物は、好ましくは硫酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムである。別法として、アルキル置換ホスホニウム化合物は、塩化テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム、臭化テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム、酢酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム及び燐酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムよりなる群から選ばれる。
【００１３】
縮合物は、好ましくはトリス（ヒドロキシオルガノ）ホスフィンと窒素含有化合物との縮合物である。窒素含有化合物は好ましくは尿素である。別法として、窒素含有化合物は、Ｃ1〜Ｃ20アルキルアミン、ジシアンジアミド、チオ尿素及びグアニジンよりなる群から選ばれる。
【００１４】
別法として、本発明は、下記の群から選ばれる化合物からなる水溶性殺生物剤の脱共役剤として使用を提供する。
・第四アンモニウム化合物、例えば、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム及び塩化アルキルジメチルベンジルアンモニウム、
・高分子第四アンモニウム化合物、例えば、二塩化ポリオキシエチレン（ジメチルアミノ）エチレン、
・高分子ビグアニド塩酸塩、例えば、ポリヘキサメチレンビグアニド塩酸塩、ドデシルグアニジン塩酸塩、
・トリス（ヒドロキシメチル）ニトロメタン、
・４，４−ジメチルオキサゾリジン、
・フェノキシプロパノール、
・フェノキシエタノール、
・グリオキサル、
・アクロレイン、
・アルデヒド、例えば、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド、
・トリアジン類、例えば、１，３，５−トリス（２−ヒドロキシエチル）−１，３，５−ヘキサヒドロトリアジン、
・第四ホスホニウム化合物、例えば、塩化トリブチルテトラデシルホスホニウム及び塩化テトラデシルトリブチルホスホニウム、
・２−ブロム−４−ヒドロキシアセトフェノン、
・カルバミン酸塩、例えば、Ｎ−ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム及びエチレンビスジチオカルバミン酸ジナトリウム、
・ｔ−ブチルアジン、
・テトラクロル−２，４，６−シアノ−３−ベンゾニトリル、
・チアゾール及びイソチアゾール誘導体、例えば、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロル−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロル−２−メチル−３（２Ｈ）−イソチアゾロン及び１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン、
・活性化されたハロゲン基を持つ化合物、例えば、２−ブロム−２−ニトロプロパン−１，３−ジオール及び２，２−ジブロム−３−ニトロプロピオンアミド
・ビスクロルメチルスルホン、そして
・メチレンビスチオシアネート。
【００１５】
脱共役剤として使用するために、水溶性殺生物剤は、排水処理に慣用されている下記の化学薬品：
界面活性剤、
消泡剤、
スケール防止剤、
腐食防止剤、
殺生物剤、
凝集剤、
脱水剤、及び
分散剤
の１種以上と共に処方することができる。
【００１６】
好ましくは、水性系は、工場又は都市の流出水の処理のために使用される排水処理プラントである。このようなプラントは、典型的には、工業的プロセス（例えば、製紙、食品加工、化学工業）及び（又は）家庭や公共施設の建物などからの排水を受入れ、そして好気性、無酸素性（例えば、脱窒）及び（又は）嫌気性プロセスにおいて微生物を使用することによって有機汚染物を消費し且つ水を再使用し又は環境に排出させるのに適合させるものである。
【００１７】
また、本発明は、前記したような慣用の水溶性水処理用殺生物剤の脱共役剤として使用を提供する。
【００１８】
更に、本発明は、前記したような慣用の水溶性水処理用殺生物剤の１種以上を含む脱共役剤を提供する。
【００１９】
更に、本発明は、前記したような水溶性殺生物剤である脱共役剤の有効量を水性系に添加し又はそれと接触させることからなる、水性系における細菌バイオマスの増殖を制御するための方法を提供する。
【００２０】
好ましい具体例において、本発明は、前記したような水溶性殺生物剤である脱共役剤の有効量を細菌バイオマスと直接接触させることからなる、水性系における細菌バイオマスの増殖を制御するための方法を提供する。
【００２１】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量は、５０００ｍｇ／Ｌまで、例えば３０００ｍｇ／Ｌまで、例えば１０００ｍｇ／Ｌまでである。好ましくは、水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量は、０．００５ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌ、例えば０．０１ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌ、例えば０．０５ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌである。更に好ましくは、水溶性殺生物剤の有効量は、０．１ｍｇ／Ｌ〜１０ｍｇ／Ｌ、例えば０．５ｍｇ／Ｌ〜７．５ｍｇ／Ｌ、例えば１〜５ｍｇ／Ｌである。別法として、水溶性殺生物剤の有効量は、水性系の汚泥固形分ｇ当たり０．１〜１０，０００ｍｇであってよい。好ましくは、０．５〜１０００ｍｇ／ｇ、例えば１〜５００ｍｇ／ｇ、例えば５〜１００ｍｇ／ｇである。
【００２２】
細菌バイオマスと水溶性殺生物剤との直接接触は、細菌バイオマスの制御に際して脱共役剤の効率を向上させることが分かった。水溶性殺生物剤と細菌バイオマスとの直接接触を“瞬間投薬（ｆｌａｓｈ ｄｏｓｉｎｇ）”又は“瞬間混合（ｆｌａｓｈ ｍｉｘｉｎｇ）”と称する。脱共役剤が汚泥を収容した生物反応器に直接簡単に添加されるならば、脱共役剤が生物反応器内の他の物質と相互作用することができ且つ水溶性殺生物剤の作用が相当に減少するので、脱共役剤の効率が相当に減少することが分かった。
【００２３】
ここで、本発明を下記の実施例並びに添付の図面を参照しながら例示のためにのみ説明する。
図１は、瞬間混合の方法を例示する図である。
図２は、本発明で使用される半連続式恒成分培養反応器系の図である。
図３は、酸素消費のデータを得るのに使用されるＯｘｉｔｏｐ（登録商標）ＢＯＤ装置系の図である。
図４は、４種の脱共役剤の脱共役率を示すグラフである。
【００２４】
図１を参照するに、典型的な生物反応器Ｂが再循環管路Ｒと共に示され、これに水溶性殺生物剤が注入される。生物反応器は汚泥を収容していて、このものは、本質的には、典型的な排水処理微生物、例えば細菌、原生動物、蠕形動物及び菌類の塊である。生物反応器Ｂは、排水のための入口Ｉ及び処理水のための出口Ｏを有する。汚泥は、ポンプＰにより生物反応器から再循環管路Ｒに引き出される。典型的には蠕動運動ポンプが使用される。候補となる水溶性殺生物剤が、注入ポンプＮに接続された針を介して再循環管路内の汚泥に導入される。商業的規模の生物反応器においては、水溶性殺生物剤はＴ接続又は注入針を介して導入されこと及び蠕動運動ポンプに変って漸増キャビティポンプを使用できることが理解される。このことは、汚泥と水溶性殺生物剤との直接接触を可能にさせる。水溶性殺生物剤は、ポンプＰの後方又は先頭の位置で再循環管路Ｒに導入することができる。
【００２５】
しかし、本発明の実施は“瞬間混合”方法の使用に限定されるものではなく、所望により他の投薬方法を使用できることが理解される。
【実施例】
【００２６】
例１：瞬間混合による半連続式パイロット研究
１．装置
排水処理プロセスを模擬実験するために一連の半連続式恒成分培養反応器を構成した。半連続式恒成分培養反応器の配置を図２に示す。
装置の中央部が生物学的恒成分培養反応器１である。反応容器２はガラス製で、１０Ｌの内部容積を有し、ｐＨセンサー３及び溶存酸素センサー４と空気スパージャー５を取り付けてある。これは汚泥を収容していて、このものは本質的には典型的な排水処理微生物の塊である。反応器は、周囲温度（ほぼ２０℃）で作動する。
別の容器６に模擬実験排水１３を収容し、微生物の損傷を防ぐために４℃に保持する。これを供給管路７及び蠕動運動ポンプ８を介して反応器に移す。
一定の長さの可撓性シリコーンチューブと蠕動運動ポンプ１０からなる再循環管路９を反応器上に備える。蠕動運動ポンプが汚泥を反応器から再循環管路に引き出す。候補の水溶性殺生物剤をこの管路９に針１１によって導入するが、このものは注入ポンプ１２により供給される。この系を使用すると、水溶性殺生物剤と汚泥微生物との迅速な接触を確実にさせる“瞬間混合”を達成するのを可能にさせる。再循環管路の内径は８ｍｍであり、流速は０．５ｍ／秒であって、このことは、反応器に再流入する前に、３秒間の候補水溶性殺生物剤と汚泥との接触時間を与えた。
処理された流出水１７は外部管路１５を介して反応器から収集容器１６に取り出す。
【００２７】
２．操作手順
反応器に、フランス国リヨンのクールリの都市排水処理工場から得た汚泥を装入した。この汚泥には、プロセスを始動させるための“種”を準備した。次いで、反応器に模擬実験排水を５Ｌの目印まで満たし、ほぼｐＨ７．５に調節し、曝気を開始した。反応器には、表Ｂに示す配合となるように作った模擬実験排水を８００ｍＬ／日の割合で連続的に供給した。
週日毎に（即ち、１週間に５回）、平衡を維持するために生物反応器の内容物の１３．３％を引き出した。これは汚泥期を７．５日の範囲に維持させた。
また、週日毎に、前記の調節を行なった後に、候補の水溶性殺生物剤（希薄溶液として）を瞬間混合用の再循環管路を経て装置系に注入した。この希薄溶液は、１０ｇの炭酸水素ナトリウムをほぼ９００ｍＬの脱イオン水に溶解させ、次いで５ｇの候補水溶性殺生物剤を添加し、十分に混合することによって調製した。次いで、この混合物を脱イオン水により１Ｌまでにした。この希薄溶液の適当量を所要の投薬レベルを得るように注入した。
実験を５２日間実施してから系を閉鎖した。
【００２８】
３．試験濃度
試験では化合物Ｘを評価した。この化合物は、硫酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム（ＴＨＰＳ）の７５％水溶液である。二つの濃度：２及び４ｍｇ／Ｌ／日を評価した。
【００２９】
４．結果
【表１】
また、パイロット研究中に下記の観察を行なった。
・対照例（未処理）研究は汚泥内の糸状細菌の増殖を示したのに対して、化合物Ｘで処理した系からの汚泥にはこれらは実質的に存在しなかった。
・未処理の汚泥に対して、処理汚泥には有意に高濃度の原生動物及び他の高等生物体が存在した。
・化合物Ｘによる処理は汚泥の凝集を害さなかった。
【００３０】
５．コメント
この研究は、化合物Ｘによる瞬間処理が、低用量レベルで、汚泥の比活性を実際に増大させながら汚泥増殖を有意に減少することができたことを確認した。
また、汚泥の質は、相当に改善されて、一層容易に凝集し（糸状細菌の増殖の場合に）、しかして操業上の利益をもたらすであろう汚泥を生じさせた。
【００３１】
模擬実験排水の組成
【表２】
【００３２】
例２：予備希釈を伴う半連続式パイロット研究
１．装置
この試験列で使用した装置は、反応器に瞬間混合のための再循環管路を取り付けなかったことを除いて、例１で使用したものと同一であった。
【００３３】
２．操作手順
操作手順は、化合物Ｘの投薬方法が異なることを除いて、例１で使用したものと同じであった。この場合には、５ｇの炭酸水素ナトリウムを１Ｌの脱イオン水中に含有する溶液に５ｇの化合物Ｘを混合した。この溶液の４．０ｍＬを、生物反応器から取り出した５００ｍＬの浄化された排水に添加した。処理した浄化排水を生物反応器に戻し、生物反応器の正常の操作を再開した。従って、生物反応器における化合物Ｘの最終濃度は４ｍｇ／Ｌに等しい。この手順を週５回毎日実施した。
実験は、例１と平行して、即ち、５２日間実施してから系を閉鎖した。
【００３４】
３．試験濃度
４ｍｇ／Ｌ／日の化合物Ｘ濃度を使用した。
【００３５】
４．結果
【表３】
【００３６】
５．コメント
この試験における増殖収率の減少は、瞬間混合を使用したときに同じ投薬速度で３７．６％の減少（例１を参照）であったのと比べて、２６．４％に過ぎなかった。このことは瞬間混合の利益を立証するものである。
【００３７】
例３：他の水処理用殺生物剤による脱共役
１．摘要
モノ・ピルトによる刊行された研究に基づくモデル（注）を使用する酸素消費パターン分析によって、呼吸パラメーターに対する化合物の衝撃を決定するために実験室用スクリーニング試験を発展させた。増殖の脱共役は、合成増殖培地での細菌の増殖中に酸素消費の増加があることが特徴である。
注：
モノ Ｊ．、１９５０、Ａｎｎ．Ｉｎｓｔ．Ｐａｓｔｅｕｒ、“連続培養の技術、理論及び応用”、７９：３９０−４１０
モノ Ｊ．、１９４２、“細菌培養の成長の研究”、パリ、ハーマン、ｐ．２１０
ピルト ＳＪ．、（１９６５）“増殖している培養物中の細菌の保持エネルギー”、Ｐｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ Ｒｏｙａｌ Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄｏｎ Ｂ１６３、２２４−２３１
“水質管理の原理”、編者：ＷＷ．エケンフェルダー Ｊｒ、ＣＢＩパブリッシング社、ＵＳＡ、１９８０：９章−生物学的水処理、ｐ．２４９−２７５
【００３８】
２．原理
バッチ型増殖速度モデル及び酸素消費速度の説明を数学的モデルによって行なった。増殖速度は、モノ・ピルトのモデルに従い、以下のように説明される。
【数１】
上記の式において、
［Ｘ］：内因性代謝を受けやすいバイオマスの濃度、ｇＭＬＳＳ／Ｌ
［Ｓ］：炭素基質の濃度、ｇ／Ｌ
ｄ［Ｘ］／ｄｔ：バイオマス増殖速度、ｇ乾燥バイオマス／Ｌ．ｄ
ｄ［Ｓ］／ｄｔ：炭素基質消費速度、ｇ／Ｌ．ｄ
ａ：固有の基質−バイオマス増殖収率、ｇＸ／ｇ消費基質
ｂ：バイオマス保持係数、ｇ乾燥バイオマス／ｇ乾燥バイオマス．ｄ
ｄ［Ｏ2］／ｄｔ：酸素消費速度、ｇＯ2／Ｌ．ｄ
ａ’：比酸素消費係数、ｇＯ2／ｇ消費有機基質
ｂ’：内因性呼吸係数、ｇＯ2／ｇＸ
ｋ：最大比活性、ｇＳ／ｇ乾燥バイオマス．ｄ
ＫS：見掛け基質親和性係数又は半最大比活性基質濃度、ｍｇ／Ｌ
ａとａ’との間の関係：ａ’＋（ｂ’／ｂ）＊ａ＝１
ｂとｂ’との間の関係：ｂ’＝１．２５＊ｂ
提案された水溶性殺生物剤を評価するために、酸素消費速度を測定し、コンピューター繰返しプロセスが酸素消費曲線に適合するように最適化した方程式係数を最適化する。
最適化された係数から、細菌脱共役の度合を計算することができる。
【００３９】
３．装置
ビッセンシャフトリッヒ−テクニシェ・ベルケシュテーテンＧｍｂＨ、Ｄｒ−カール−スレボスト通 １、Ｄ−８２３６２（ドイツ国ワイルハイム）により供給されたＯｘｉｔｏｐ（登録商標）ＢＯＤ装置をスクリーニング試験のために使用した（図３を参照）。全体の装置系（図３を参照）は、以下の部材からなる。
・播種した培養培地２１を入れた５００ｍＬのガラス瓶２０。
・各瓶は、３６０気圧のデータ点まで記録できるネジ止め式ガス圧力メーター２２でもって栓をした。細菌の呼吸中に生じる二酸化炭素を吸収するために装置系に水酸化ナトリウムペレット２３を入れた。
・磁気攪拌機２５及び磁気フレア２４を使用して培養培地２１を撹拌した。
・瓶を温度制御した容器（２０℃）に入れた。
・データの取得は、手持ち制御ユニットを使用して赤外線インクにより行なった。
・最後に、データは、計算を行なうために手持ち制御ユニットからＥｘｃｅｌ（登録商標）スプレッドシートファイルに移した。
【００４０】
４．試験殺生物剤
３種の慣用の水処理用殺生物剤を細菌水溶性殺生物剤として評価した。それぞれは、水処理産業において慣用されている殺生物剤タイプの主な類を代表するものである。更に、広く知られた細菌水溶性殺生物剤である２，４−ジニトロフェノールを比較のために試験列に加えた。詳細は以下の通りである。
【表４】
【００４１】
５．試験濃度
液状の汚泥を基準にして、２，４−ジニトロフェノールは２０ｍｇ／Ｌの用量で投薬したが、これは有意の脱共役が生じるであろう既知のレベルである。試験殺生物剤は、それぞれを１、２．５、５、１０及び２５ｍｇ／Ｌで評価した。
【００４２】
６．操作手順
・増殖培地：
グルコース：５００ｍｇ／Ｌ
酵母エキスＤｉｆｃｏ：５ｍｇ／Ｌ
ミネラル栄養分：標準法 ＩＳＯ９８８８（水性環境での極限好気性生分解性の決定）に記載の通り。
・培地の播種：
都市の活性汚泥処理ユニットからの５０ｍｇ／Ｌのホモジナイズした洗浄試料。
・インキュベーション
ＢＯＤ−メーター瓶（ＯｘｉＴｏｐ）中で２０℃で７日間。
酸素の消費を増殖相及び衰退相と通じて全て（各試験物質について合計で３６０個のデータ点）自動的に決定し計算した。
前記した簡単な増殖数学的モデルを使用してデータを解釈した。
モデルの係数の決定は、調節して、そしてモデルを実験データに適合させるために統計的試験χ2を使用して行なう。
【数２】
（ここに、ＯＣは酸素の消費量である。）
【００４３】
７．結果
図４は、結果を要約するが、３種の試験殺生物剤の全てが有意で且つ有用な脱共役レベルを生じたことを示している。それらのうちの２種（殺生物剤Ｃ及びＤ）は、慣用の水溶性殺生物剤である２，４−ジニトロフェノールよりも有意に低い用量レベルで大きな脱共役レベルを生じさせた。しかし、これらはスクリーニング試験であったこと及び条件は個々の殺生物剤について最適化されていなかったことを念頭に置くべきであり、従って殺生物剤Ｂがより最適な条件下で大きな脱共役を生じさせた可能性がある。
【００４４】
８．コメント
これらの結果は、３種の主要な水処理用殺生物剤類の代表が低い処理レベルで有意な細菌脱共役を生じさせることを明示している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性系における細菌バイオマスの増殖を制御するための方法であって、
前記水性系は水性系が工場排水又は都市排水の処理のために使用される排水処理プラントであり、
脱共役剤としての水溶性殺生物剤の有効量を前記水性系に添加し又はそれと接触させることからなり、
前記水溶性殺生物剤が式（Ｉ）のアルキル置換ホスホニウム化合物
（ここで、
Ｘは陰イオンであり、
ｎはｍにより表わされるＸの原子価であり、
各Ａは同一であっても異なっていてもよく、ＯＨ、ＯＲ、ＳＯ3Ｒ、ＰＯ3Ｒ2、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＲ、ＳＯ3Ｈ、ＰＯ3Ｈ2、ＣＨ2ＣＯＯＨ、置換アルキル、アリール及び置換アミノ基から選ばれ、
各Ｒ並びに各Ａ基における各Ｒは水素、Ｃ1〜Ｃ20アルキル、アリール、置換アルキル若しくはアリール、カルボキシ又はカルボキシエステルから独立して選ばれ、各ＣＲ2基は同一であっても異なっていてもよい。）
である水性系における細菌バイオマスの増殖を制御するための方法。
【請求項２】
脱共役剤の有効量が５０００ｍｇ／Ｌまでである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
脱共役剤の有効量が３０００ｍｇ／Ｌまでである請求項２に記載の方法。
【請求項４】
脱共役剤の有効量が１０００ｍｇ／Ｌまでである請求項３に記載の方法。
【請求項５】
脱共役剤の有効量が０．００５ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
脱共役剤の有効量が０．０１ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌである請求項５に記載の方法。
【請求項７】
脱共役剤の有効量が０．０５ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌである請求項６に記載の方法。
【請求項８】
脱共役剤の有効量が０．１ｍｇ／Ｌ〜１０ｍｇ／Ｌである請求項７に記載の方法。
【請求項９】
脱共役剤の有効量が０．５ｍｇ／Ｌ〜７．５ｍｇ／Ｌである請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
脱共役剤の有効量が１ｍｇ／Ｌ〜５ｍｇ／Ｌである請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
Ｘが塩化物、硫酸、燐酸、酢酸及び臭化物イオンよりなる群から選ばれる請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
アルキル置換ホスホニウム化合物が硫酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムである請求項１又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
アルキル置換ホスホニウム化合物が塩化テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム、臭化テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム、酢酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム及び燐酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムよりなる群から選ばれる請求項１又は１１に記載の方法。
【請求項１４】
水溶性殺生物剤が界面活性剤、消泡剤、スケール防止剤、腐食防止剤、殺生物剤、凝集剤、脱水剤及び分散剤の１種以上と共に処方される請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
水溶性殺生物剤の有効量を水性系における細菌バイオマスと直接接触させることからなる請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が５０００ｍｇ／Ｌまでである請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が３０００ｍｇ／Ｌまでである請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が１０００ｍｇ／Ｌまでである請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が０．００５ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌである請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が０．０１ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌである請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が０．０５ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌである請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が０．１ｍｇ／Ｌ〜１０ｍｇ／Ｌである請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が０．５ｍｇ／Ｌ〜７．５ｍｇ／Ｌである請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が１ｍｇ／Ｌ〜５ｍｇ／Ｌである請求項２３に記載の方法。
【請求項１】
水性系における細菌バイオマスの増殖を制御するための方法であって、
前記水性系は水性系が工場排水又は都市排水の処理のために使用される排水処理プラントであり、
脱共役剤としての水溶性殺生物剤の有効量を前記水性系に添加し又はそれと接触させることからなり、
前記水溶性殺生物剤が式（Ｉ）のアルキル置換ホスホニウム化合物
（ここで、
Ｘは陰イオンであり、
ｎはｍにより表わされるＸの原子価であり、
各Ａは同一であっても異なっていてもよく、ＯＨ、ＯＲ、ＳＯ3Ｒ、ＰＯ3Ｒ2、ＣＯＯＨ、ＣＯＯＲ、ＳＯ3Ｈ、ＰＯ3Ｈ2、ＣＨ2ＣＯＯＨ、置換アルキル、アリール及び置換アミノ基から選ばれ、
各Ｒ並びに各Ａ基における各Ｒは水素、Ｃ1〜Ｃ20アルキル、アリール、置換アルキル若しくはアリール、カルボキシ又はカルボキシエステルから独立して選ばれ、各ＣＲ2基は同一であっても異なっていてもよい。）
である水性系における細菌バイオマスの増殖を制御するための方法。
【請求項２】
脱共役剤の有効量が５０００ｍｇ／Ｌまでである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
脱共役剤の有効量が３０００ｍｇ／Ｌまでである請求項２に記載の方法。
【請求項４】
脱共役剤の有効量が１０００ｍｇ／Ｌまでである請求項３に記載の方法。
【請求項５】
脱共役剤の有効量が０．００５ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
脱共役剤の有効量が０．０１ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌである請求項５に記載の方法。
【請求項７】
脱共役剤の有効量が０．０５ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌである請求項６に記載の方法。
【請求項８】
脱共役剤の有効量が０．１ｍｇ／Ｌ〜１０ｍｇ／Ｌである請求項７に記載の方法。
【請求項９】
脱共役剤の有効量が０．５ｍｇ／Ｌ〜７．５ｍｇ／Ｌである請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
脱共役剤の有効量が１ｍｇ／Ｌ〜５ｍｇ／Ｌである請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
Ｘが塩化物、硫酸、燐酸、酢酸及び臭化物イオンよりなる群から選ばれる請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
アルキル置換ホスホニウム化合物が硫酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムである請求項１又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
アルキル置換ホスホニウム化合物が塩化テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム、臭化テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム、酢酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム及び燐酸テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムよりなる群から選ばれる請求項１又は１１に記載の方法。
【請求項１４】
水溶性殺生物剤が界面活性剤、消泡剤、スケール防止剤、腐食防止剤、殺生物剤、凝集剤、脱水剤及び分散剤の１種以上と共に処方される請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
水溶性殺生物剤の有効量を水性系における細菌バイオマスと直接接触させることからなる請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が５０００ｍｇ／Ｌまでである請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が３０００ｍｇ／Ｌまでである請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が１０００ｍｇ／Ｌまでである請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が０．００５ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌである請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が０．０１ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌである請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が０．０５ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌである請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が０．１ｍｇ／Ｌ〜１０ｍｇ／Ｌである請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が０．５ｍｇ／Ｌ〜７．５ｍｇ／Ｌである請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
水性系に添加される水溶性殺生物剤の有効量が１ｍｇ／Ｌ〜５ｍｇ／Ｌである請求項２３に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−９０１２５（Ｐ２０１０−９０１２５Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４９１８３（Ｐ２００９−２４９１８３）
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【分割の表示】特願２００６−５１６４５８（Ｐ２００６−５１６４５８）の分割
【原出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（３０６００１１６１）ロディア ユーケイ リミテッド (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【分割の表示】特願２００６−５１６４５８（Ｐ２００６−５１６４５８）の分割
【原出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（３０６００１１６１）ロディア ユーケイ リミテッド (9)
【Ｆターム（参考）】
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