JPH042232B2

JPH042232B2 -

Info

Publication number: JPH042232B2
Application number: JP60058228A
Authority: JP
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1985-03-25
Publication date: 1992-01-16
Also published as: JPS61219385A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、し尿、下・廃水、用水、あるいは上
水道原水などを浄化する生物学的な水処理方法に
使用する硝化菌の固定化方法に関する。〔従来技術とその問題点〕生物学的な水処理技術の主流は活性汚泥法であ
り、水の中からの窒素除去法も、活性汚泥のもつ
複数の生物作用を組み合わせた硝化脱窒素活性汚
泥法が主流となつている。硝化脱窒法は、まず水
中に含まれるアンモニア態窒素を硝化菌と呼ばれ
る偏性好気性の独立栄養細菌により、亜硝酸態、
あるいは硝酸態窒素にまで酸化する硝化工程と、
これら酸化態窒素を脱窒菌と称せられる通性嫌気
性の従属栄養細菌により、窒素ガスまで還元する
脱窒素工程とから成立つている。つまり、硝化脱
窒法が効率良く作動する為には、これら２つの工
程が効率的に組み合わせられなければならない
が、硝化菌のような独立栄養細胞は、従属栄養細
菌にくらべ増殖速度が極めて小さい為、現状の硝
化脱窒法は硝化工程が律速するプロセスとなつて
いる。すなわち、硝化能力の増強が望まれてい
る。また、従来活性汚泥法のような生物処理法は、
し尿、下・廃水などの有機性廃水の浄化に利用さ
れる技術であつたが、今日においては我々が日常
飲用する水道水を供給する洗浄場の取水原水の浄
化にも応用されている。ただ、このような比較的
低レベルの汚濁水の浄化には活性汚泥法の適用は
不可能であり、生物膜法が適用されている。上水
道原水の生物処理に対する要求は（）BOD、
CODの低減、（）アンモニア性窒素の除去、
（）トリハロメタン前駆物質の除去、（）かび
臭などに代表される異臭味の除去、など多岐にわ
たるが、現段階で最も要求性が高いのはアンモニ
ア性窒素の除去である。この場合も、前記と同様
に、硝化菌によりアンモニア性窒素を酸化するこ
とになるが、上水道原水中に含まれるアンモニア
濃度は下・廃水にくらべて極端に低く、濃くても
２〜３mg−Ｎ／であり、１mg−Ｎ／前後であ
る場合が多い。このように、上水道原水の浄化に
硝化菌を利用する場合、硝化菌は、基質であるア
ンモニア濃度の極めて低い環境下におかれること
になる。硝化菌に限らず、微生物一般に当てはま
ることがあるが、通常微生物の増殖速度、比活性
は基質濃度に対してMonodの経験式に示される
ような双曲線関数型の支配をうけ、基質濃度の低
下につれてそれらは低下していく。すなわち、上
水道分野においては低濃度アンモニウムレベルで
の高い硝化活性といつた一見、矛盾した要求が存
在している。以上述べてきたように、硝化菌に対する要求性
は極めて高く、硝化能力の増大を目指して様々な
工夫、アイデアが提示されているが、現在のとこ
ろ有効な手段は確立していない。一方、最近になつて新しい水処理技術として、
固定化微生物が注目を集め、様々な研究が行なわ
れている。固定化微生物法は醗酵工業を中心に発
展してきた技術であるが、微生物を物理化学的手
段により水に不溶性の単体と結合させて、微生物
反応の安定化、高効率化を達成する手法である。
単体としては、主にアルギン酸、κ−カラギーナ
ン、光架橋性樹脂の如き高分子化合物が採用さ
れ、微生物はそれら高分子化合物により構成され
るゲル内部に包括された形で反応を行なう。〔発明の目的〕本発明の目的は、固定化微生物法の手法を、硝
化作用の安定化・高効率化の為に利用し、アンモ
ニア性窒素除去に関する種々の問題点を克服する
ことにある。〔発明の構成〕固定化微生物法の硝化菌への適用については多
くの研究者によつて検討されているが、本法はお
おむね硝化作用の安定化には効果があるとの結論
が得られている。しかし、我々が本法を上水道原
水のアンモニア性窒素除去に適用した際には、従
来法である生物膜法と比較して、硝化能力はほぼ
同等との結果しか得られず、その主因は、基質で
あるアンモニア態窒素の濃度が極めて低い為と考
えられた。そこで、低アンモニア濃度域においても、高効
率な硝化反応を行なうことが可能な固定化微生物
法を開発すべく、鋭意検討を重ねてきた結果、本
発明をなすに至つた。本発明は、硝化菌を含む微生物群とアンモニア
吸着能を有する吸着剤とを、高分子化合物により
構成されるゲル内に包括固定することを特徴とす
る微生物の固定化方法である。本発明において使用される吸着剤としては、天
然ゼオライト、沸石、合成ゼオライトなどアンモ
ニア吸着能を有するものであれば何れでも使用し
うる。また、本発明の適用分野は、低濃度のアンモニ
アを含む水に限るものではなく、アンモニア含有
水なら高濃度のものであつてもよい。次に、実施例にもとずき、本発明をさらに詳細
に説明する。〔実施例〕実験対象水として、近年、富栄養化が問題とな
つているＢ湖の水を使用した。Ｂ湖の水中に含ま
れるNH₄ ⁺−Ｎは、年間を通じて0.1〜2.3mg／
の範囲にあり、また、BODは２〜５mg／であ
つた。また、場合によつてはＢ湖水に
（NH₄）₂SO₄を加えて、アンモニア濃度の調整を
行なつた水を使用した。実験は、本発明法にもとずき製造された吸着剤
を含む固定化微生物（Ａ系列とする）、吸着剤を
含まない固定化微生物（Ｂ系列とする）、吸着剤
自体を微生物の付着媒体として利用した流動床式
の生物膜法（Ｃ系列とする）の３系列について実
施した。使用した反応槽は有効容積50であり、空気吸
込を反応槽中央部に配設されたエアリフト管の下
端より行ない、それにより酸素の供給と槽内の混
合を行なつた。固定化微生物および微生物の付着
した媒体の分離は、反応槽に隣接した分離部分に
おいて重力による沈降分離により行なつた。ま
た、原水の供給は連続的に一過性で行なつた。水
温およびPHの調整は、特に行なわなかつたが、水
温は13℃〜29℃、PHは6.9〜8.5の範囲であつた。種菌として用いた硝化菌は、次の表−１および
表−２に示す組成の培地中で培養した亜硝酸菌
（Nitromonas europaca ATCC19718）、と硝酸
菌（Nitrobocter agilis ATCC14123）である。

【表】

【表】オートクレーブした。

【表】オートクレーブした。
次に、固定化微生物の製造方法を示す。 (イ) Ａの製造方法アルギン酸ナトリウム300ｇ、亜硝酸菌１ｇ
（湿重量）、硝酸菌１ｇ（湿重量）、吸着剤とし
てクリノブチロライト（（Ca、Na₂）
〔Al₂Si₇O₁₈〕・6H₂O、天然ゼオライトの一種）
粉末200ｇ（乾燥重量）を混合した混合液10
を、撹拌下の0.1MCaCl₂溶液中に、直径２mmの
ノズルを介して滴下し、直径３〜５mmの球状の
アルギン酸カルシウムゲルにより構成される固
定化微生物20（かさ体積）を得た。 (ロ) Ｂの製造方法アルギン酸ナトリウム300ｇ、亜硝酸菌１ｇ
（湿重量）、硝酸菌１ｇ（湿重量）を混合した
後、撹拌下の0.1MCaCl₂溶液中に直径２mmのノ
ズルを介して滴下し、直径３〜５mmの球状のア
ルギン酸カルシウムゲルにより構成される固定
化微生物20（かさ体積）を得た。 (ハ) Ｃについて硝化菌の付着用媒体として、粒径0.3〜0.5mm
の粒状クリノブチロライトを使用した。クリノ
ブチロライトの量は、かさ体積で20である。
種菌として(イ)、(ロ)と同量の亜硝酸菌、硝酸菌
を、クリブチロライトと共に実験開始時に槽内
に投入した。実験結果の概要を、表−３にまとめる。

〔発明の効果〕

本発明は、吸着剤によるアンモニア吸着能力
と、硝化菌によるアンモニア酸化能力を、巧みに
融合させ、従来法になかつた優れた効果を生ず
る。この発明は、今後も下・廃水、し尿、用水、あ
るいは上水道水源の生物学的な水処理方法に広く
受け入れられていくものと考えられる。

Claims

【特許請求の範囲】

１硝化菌を含む微生物と、アンモニア吸着能を
有する吸着剤とをゲル内に包括固定することを特
徴とする微生物の固定化方法。