JPH0329479B2

JPH0329479B2 -

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Publication number: JPH0329479B2
Application number: JP12102287A
Authority: JP
Priority date: 1987-05-20
Filing date: 1987-05-20
Publication date: 1991-04-24
Also published as: JPS63287599A

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の利用分野）本発明は、工場廃水、生活廃水、汚染湖沼水、
汚染河川水などの脱窒、浄化の方法に関するもの
である。本発明は、これら汚水のうち、比較的有
機化合物が少なく、しかも窒素濃度が高い水、例
えば生物学的酸化により無機化が進み、BODが
低くなつた汚水の脱窒、浄化に特に有効である。（従来の技術）従来、各種工場廃水、生活廃水など汚水の処理
には、化学的、生物学的酸化法、凝集法、フロー
テーシヨン法、散水濾床法、回転接触板法、活性
汚泥法、嫌気性処理法など、いろいろな方法が、
単独または組合せて用いられる。しかしこれら従
来の処理を行つても、また自然に生物学的酸化が
行われても、汚水中には相当量の窒素分を含有す
ることが多く、これは栄養塩として湖沼、河川水
域、海域に対してて富栄養化による被害をもたら
す。これに対して適切な有機物が存在する場合は、
これを還元剤として汚水中の硝酸塩、亜硝酸塩を
還元して窒素ガスとして脱気することができる
が、汚水の無機化が進んでBODが低い場合など
は、脱窒が非常に困難となる。そのような場合、
従来の汚水処理プロセスでは、有機炭素源として
メタノールを添加して脱窒を促進する方法が行わ
れている。（発明が解決しようとする問題点）ところが汚水にメタノールを添加する場合、メ
タノールは好気性条件下で、C₁化合物資化性微
生物あるいはメチロトローフと呼ぶ一群の微生物
のみに利用され、主として硝酸還元菌によつて嫌
気的条件下で起こる脱窒に直接関与することはな
い。したがつて脱窒促進剤としてのメタノールは
非常に限定されたものである。即ち好気的な部
分、例えば汚水の表層部分において、資化され別
の有機物に変化した後、脱窒に利用されるため、
時間がかかること、およびスカム（浮遊している
菌体凝集物）が多量に生成するという難点があ
る。またメタノールは引火性であること、有毒で
あることによつても取扱い上好ましくない。本発明者らは、上述の問題点を解決するため、
多数の有機化合物について実験を重ね、鋭意研究
の結果、本発明を完成したものであつて、本発明
の目的とするところは、汚水に対して際立つた脱
窒・浄化を短時間内に施すこと、特にBODが低
く且つ含窒素量の大きい水の脱窒を効果的に行な
うことにある。他の目的は、通常、汚水の脱窒に
際して生ずるスカムの発生を抑制せんとするにあ
り、さらに別の目的は、BODやCODを増大せし
めることなく、また毒性、安全性の点でも問題が
なく、取扱上有利な、水の脱窒促進剤を提供する
にある。（問題点を解決するための手段）上記の目的は、脱窒性生物を含有する汚水に、
フマル酸、クエン酸、コハク酸、イソクエン酸、
マロン酸、マレイン酸、およびこれらの塩類より
なる群から選ばれた少なくとも１種の有機化合物
（以下、「フマル酸等」という）を添加することを
特徴とする水の浄化法によつて達成される。本発明方法に使用する「フマル酸等」は、合成
法、発酵法のいずれにより生産したものでもよ
く、例えばフマル酸やクエン酸の発酵母液など、
「フマル酸等」を含有するものも使用できる。かかる「フマル酸等」のうち、就中、フマル酸
またはその塩類は最も好ましい。本発明方法は、上述の従来の各種汚水処理法と
併用あるいは組合わせて、または単独、例えば土
壌による汚水処理というような方式で、水処理に
供することができる。本発明における脱窒性生物は、土壌、汚泥など
に含まれる脱窒菌などの微生物、その他で、嫌気
的条件下に硝酸や亜硝酸を還元して窒素ガスにし
て放出する、いわゆる硝酸呼吸を行なうもので、
本発明により添加された「フマル酸等」を資化す
ることによつて、汚水の脱窒作用またはその促進
を示す生物である。これらは一般の土壌、活性汚
泥、湖沼、海洋等に広く生息し、例えば、シユー
ドモナス・デニトリフイカンス（Pseudomonas
denitrificans）、シユードモナス・ストウツエリ
（Pseudomonas stutzeri）、パラコツカス・デニ
トリフイカンス（Paracoccus denitrificans）、
ミクロコツカス・デニトリフインカス
（Micrococcus denitrificans）、アルカリゲネ
ス・フエカリス（Alcaligenes faecalis）などが
知られている。汚水の脱窒・浄化に対して有効な「フマル酸
等」の添加量は、汚水中の窒素濃度100ppmに対
して「フマル酸等」の濃度が炭素換算量で５〜
2000ppm、特に80〜800ppmが好ましい。（作用）本発明方法において、脱窒性生物は、それを含
有する汚水に「フマル酸等」を加えることによ
り、際立つた脱窒作用を示す。特に、活性汚泥法
等において硝化後の無機体窒素、NO₃塩、NO₂
塩を窒素ガスとして脱窒する作用が迅速且つ顕著
である。本発明方法は、活性汚泥法のみならず土壌によ
る水処理において「フマル酸等」を添加すること
により、汚水の脱窒・浄化、またはその促進に極
めて有効に作用すること、廃水処理場などで通常
生じるスカムの発生の顕著な抑制作用が見られる
こと、さらに添加によりBODやCODの増大など
がなく、しかも環境浄化上不都合がない、など
数々の優れた作用がある。本発明方法の優れた作用に関し、その機作は充
分詳かではないが、脱窒性生物による「フマル酸
等」の資化作用は嫌気的条件下で直接的に行なわ
れるため頗る迅速であり、また資化による脱窒性
生物のATP獲得および生合成が旺盛となること
と相俟つて脱窒作用が相乗的に活溌化するものと
思われる。（実施例）以下、本発明の実施例をその比較例とともに述
べる。実施例１ 500mlの三角フラスコに、最終的にNO₃塩の濃
度が窒素換算で100ppm、汚泥濃度が10％（Ｖ／
Ｖ）、フマル酸濃度が0.05％（Ｗ／Ｖ）（炭素換算
濃度、207ppm）になるように、人工汚水の成分
（牛肉エキス20ppm、ペプトン33ppm、リン酸２
水素カリウム2ppm、残部硝酸ナトリウム）、汚
泥、フマル酸、水をそれぞれ入れて、フマル酸、
汚泥添加汚水を調製した。塵が入らぬように薬包
紙で口を覆い、25℃で培養、経時的にNO₃、
NO₂の分析を行つた。比較例１−１フマル酸の代りにメタノールを0.05％（Ｗ／
Ｖ）（炭素換算濃度、188ppm）添加する以外は、
実施例１と全く同じ条件で、メタノール、汚泥添
加汚水の調整、培養、分析を行つた。比較例１−２フマル酸を添加しないこと以外は、実施例１と
全く同じ条件で汚泥添加汚水の調製、培養、分析
を行つた。上記実施例および各比較例の結果を第１表に示
した。表中の数字はすべて窒素換算濃度をppmで
表わしたものであり、Ａ，B2回の測定値とその
平均値とを示す。この結果から活性汚泥法におけ
る脱窒に及ぼすフマル酸の添加効果が著しく大で
あることがわかる。

【表】実施例２および比較例２ NO₃塩濃度を窒素換算で50〜150ppmとした人
工汚水に、汚泥10％（Ｖ／Ｖ）とフマル酸とを加
えたもの（実施例２）と、汚泥10％（Ｖ／Ｖ）の
みを加え、フマル酸を加えないもの（比較例２）
とを各々フラスコ内に調製した。各フラスコ内の
空気をアルゴンガスで置換して酸素がない状態に
し、30℃で24時間、同一条件で嫌気的に培養、汚
水のNO₃濃度に対するフマル酸添加の影響を調
べた。結果は第２表のとおりで、フマル酸を加えるこ
とによつて、汚水の窒素含量が高くなつても窒素
ガスとなつて脱窒される比率は高く維持されるこ
とがわかる。

【表】実施例３フラスコ中に水田土壌を加え、これに土壌乾土
100ｇ当り、水222ml、NaNO₃を窒素換算で9.15
mg（水に対するNaNO₃の窒素換算濃度41.2ppm）
およびフマル酸を加えた。フラスコ内の空気をア
ルゴンガスで置換して空気のない状態にし、30℃
で24時間嫌気的に培養した。添加したフマル酸量
と、原水中NO₃の窒素換算濃度に対する、窒素
ガスとして水から脱窒される窒素の比率との関係
を調べた。結果を第３表に示す。

【表】

【表】この結果からわかるように土壌中の脱窒菌とフ
マル酸とによつて、汚水の脱窒が促進され、しか
もフマル酸を相当多量に加えても悪影響が出な
い。比較例３フマル酸の代りにメタノールを添加する以外は
前記実施例３と全く同じ条件でサンプルを調製
し、これを同様に嫌気的に培養し、メタノール添
加量と脱窒率との関係を調べた。結果を第４表に
示す。

【表】上表の結果からわかるように、嫌気的条件下で
メタノールは、脱窒を促進しない。メタノールが
実際の処理で、ある程度の効果があるのは脱窒の
基質になるのではなく、間接的に効くものである
と考えられる。一方実施例３との比較でわかるよ
うに、フマル酸は嫌気的条件下で直接脱窒を促進
し、優れた脱窒性を示す。実施例４濃厚な汚水は塩類濃度が高いことが多い。本発
明においては高濃度の塩類が共存してもほとんど
問題が生じない。 NO₃塩を窒素換算濃度で13ppm、食塩０〜
960ppm、汚泥10％（Ｖ／Ｖ）、フマル酸を炭素換
算濃度で186ppm、フラスコ内の水に添加した。
フラスコ内の空気をアルゴンガスで置換して酸素
がない状態とし、30℃で24時間嫌気的に培養した
あと、脱窒率を測定した。結果を第５表に示す。

【表】上表の結果から明らかなように、共存する塩類
濃度が約500ppm程度迄は、本発明の効果は変わ
らず、さらに食塩濃度が増大すると若干の低下を
示すが、実質的に障害はない。実施例５および比較例５実施例１、比較例１−２の実験における脱窒が
ほぼ終了した時点の処理水のCODを調べた。処理水を0.02μｍのフイルタで濾過し、稀釈し
て50mlにした。これを三角フラスコに入れ、
0.01N KMnO₄10mlを加え、５分間煮沸後、
0.01N Na₂C₂O₄10mlを加え、0.01N KMnO₄で滴
定した。結果は第６表の通りであつた。

【表】上表の結果から明らかなようにフマル酸の添加
によるCODの増大は認められない。実施例６、比較例６、実施例７、比較例７実施例３と同様にして、フマル酸を含む本発明
の有機物、及び本発明以外の有機物を添加して、
各々同一条件で30℃24時間嫌気的に培養し、添加
有機物量と、原水中NO₃の窒素換算濃度に対し
て窒素ガスとして水から脱窒される窒素の比率
（脱窒率）との関係並びにスカムの発生状況を調
べた。結果を第７表に示す。表中の数字は脱窒率
をパーセントで表示したものである。この結果か
らわかるようにフマル酸以外の本発明に適用され
る有機化合物は、フマル酸の場合と類似した挙動
を示し、高い脱窒率が得られた。また添加する量
を多くしても脱窒率に影響を及ぼさない。一方本
発明以外の有機物の多くは、脱窒率が低く、しか
も添加量が多くなると逆効果が表われ、脱窒率は
低くなる傾向が見え、また脱窒率の良好なものも
後述の比較例で例証するように、スカムの発生量
が多く本発明の目的に適さない。なお、グルタミン酸の場合は脱窒量が大である
が、これは添加したグルタミン酸中のアミノ態窒
素も、生化学的反応で、最終的に窒素ガスとなつ
て脱窒されるため、脱窒率が大となるものであ
り、本発明の添加物には属さない。

【表】実施例８および比較例８フマル酸等又はその他の有機物をＣ換算
180ppm加える以外は実施例１と同じ条件で、500
ml三角フラスコに人工汚水、汚泥、水及びフマル
酸等又はその他の有機物を加え、25℃で培養、硝
酸が無くなつた時点でスカムの発生状況を観察し
た。スカムの発生状況は目視検査により、最もス
カム量の多いメタノールの場合を＋＋＋＋＋、最
も少ないフマル酸を−として評価した。結果は第
８表の通りで、本発明のフマル酸等はほとんどス
カムが発生せず、特にフマル酸のスカム抑制効果
は顕著であつた。

【表】

【表】（発明の効果）本発明は、各種汚水、特に有機質が少なく窒素
濃度が高い汚水、例えば、生物学的酸化により
BODが低くなつた汚水などに「フマル酸等」を
加えることにより迅速且つ著しい脱窒作用を示
し、しかもスカムの発生を抑制し、BODやCOD
の増加等の不都合を起さない極めて有効な汚水の
浄化法である。さらに本発明方法に適用される有
機化合物は発酵工業の副生物あるいは合成物質と
して比較的安価且つ容易に入手可能であるととも
に、毒性を示さないこと、あるいは引火性でない
ことなどの点から取扱上有利であり、各種工場廃
水、生活廃水などの汚水処理または富栄養化され
た湖沼、河川、海洋などの処理に利用して、環境
保全や、魚貝類藻類等の水棲動植物の保護に資す
ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

１脱窒性生物を含有する汚水に、フマル酸、ク
エン酸、コハク酸、イソクエン酸、マロン酸、マ
レイン酸、およびこれらの塩類よりなる群から選
ばれた少なくとも１種の有機化合物を添加するこ
とを特徴とする水の浄化法。