JPH0437759B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は重金属を含む廃水の処理法に関し、更
に詳述すれば、そのような廃水を酵母により処理
する生物学的廃水処理方法に関する。 （従来の技術） 最近10カ国が参加しておこなつたカドミウムに
対する人体曝露の調査によると、日本人は現在の
曝露量の指標である血中カドミウム濃度で最も高
いグループに属し、また過去の曝露量の指標であ
る腎皮質中カドミウム濃度も外国人の２〜３倍で
ある。 現在、重金属除去法の主流は、水酸化物又は硫
化物として沈澱分離する方法である。金属イオン
の溶解度とPHの関係は、PHがアルカリ側（例えば
９〜10）では一般に溶解度が小さくなり、重金属
が沈澱してくる。しかし、一方PHが高くなり過ぎ
ると、過剰の水酸イオンとAl、Zn、Pb、Cu等の
水酸化物が結合して、水酸化錯イオンを形成して
再溶解するという欠点があり、10^-5モル／）
（10μM）以下に金属イオン濃度を下げることを
困難にしている。 しかし、人の健康の保護に関する環境基準（環
境庁告示、昭和57年12月25日）では、カドミウム
の基準値は0.01mg／以下であり、鉛でも0.1
mg／以下としてあり、10^-5モル／では金属と
して1.12mg／と2.07mg／なのでそれぞれ1/10
０および1/20の濃度に下げることが必要である。 活性汚泥による廃水処理法では、廃水中の重金
属含量が高いとき、廃水のPHが酸性であるとき、
曝気が不十分で溶存酸素量が少ないとき、および
活性汚泥中の生物が生育するに十分な温度が得ら
れないときなどに、活性汚泥の微生物などが死滅
することがあるが、また糸状菌や大きな酵母など
によりバルキングを生じ、生物学的廃水処理にお
いて酵母にむしろ邪魔もの扱いされていた（例え
ば、「生物学的水処理技術と装置」化学工学協会
編（培風館）、145（1978））。 低濃度の重金属イオンを吸着除去するのに、最
近キレート樹脂法が開発され、有害重金属処理に
適用されている。重金属イオンとキレート結合す
るために、アミノカルボン酸、ポリアミン、カル
ボン酸、硫黄、リン酸等を樹脂（例えばポリスチ
レン、フエノール樹脂、エポキシ樹脂）に結合さ
せたものが作られている。 このキレート樹脂により処理された処理水は排
水基準を満足させる重金属イオン濃度に下げられ
るが、次の様な欠点がある。すなわち、○イ原排水
中に浮遊物が多い場合、予めそれを除去する必要
があること、○ロ有機性汚濁物質が多く溶存してい
る場合には、キレート樹脂の重金属吸着能が下が
るので、予めそれらを除く必要があること、○ハキ
レート樹脂が高価であること等である。 （問題点を解決するための手段） 本発明者が意図している発明は特殊な生物学的
処理法により重金属イオンを除去するもので、○イ
廃水中の重金属を沈澱分離し、○ロかつ溶解回収が
可能であり、○ハ比較的低い費用で処理ができ、○ニ
広範囲の重金属（Cd、Cu、Pb、Zn、Hg、Co）
に適用可能であり、○ホかつ有機性汚濁物質および
浮遊物（SS）が混在していても処理可能である。
更に、本発明によれば、○ヘ重金属を生物体より分
離して回収し、○ト生物体は栄養物として再利用で
きるので、スラツジの発生が少ないというメリツ
トがある。 本発明で使用する酵母は当業者が普通に入手で
きるものであり、例えば分裂酵母であるシゾサツ
カロミセス・ポンベ、醸造酵母であるサツカロミ
セス・セレビシエ、飼料酵母であるカンジダ・ユ
テイリスであり、特に分裂酵母が望ましい。 水質汚濁防止法による排水基準を定める総理府
令（昭和56年６月23日）による有害金属許容限度
は、Cd0.1mg／、Pb1mg／、Hg0.005mg／、
As0.5mg／、Cu3mg／、Zn5mg／、Cr2mg／
である。 本発明で使用する酵母はこれらの10〜20倍程度
の低濃度重金属溶液からも重金属を効率よく捕捉
し、重金属濃度を排水基準値以下にする。 本発明を更に次の例により説明する。 例１ 酵母の種による重金属イオン耐性 水質汚濁防止法による排水基準による有害重金
属許容限度濃度を10倍にした場合の酵母の生育状
態を調べた。 第１図〜第３図に示したように、分裂酵母（シ
ゾサツカロミセス・ポンベL972（h^-）、醸造酵母
（サツカロミセス・セレビシエIFO 1265）および
飼料酵母（カンジダ・フテイリスIFO 1086）の
増殖速度は重金属無添加の場合と変りなかつた。 また各種酵母による重金属耐性の結果を下表の
通りである。

【表】 上表から、＋は耐性の程度を示す。Cd²⁺イオン
に対してはS.ポンベが強い耐性を示すが、Pb²⁺、
Cu²⁺に対してはS.セレビシエがより一層耐性であ
る。また、ここには示さないがそれぞれの種の亜
種によつて耐性に相違もみられている。 例２ 酵母による重金属イオンの捕捉 重金属がある濃度以上存在すると、酵母の生育
はある程度阻害される。 例えば、Cb²⁺イオンについてみると、第４図
のようにCd²⁺イオン濃度が増加すると生産は抑
制されてはいるが、それなりに続く。一個体が増
殖して二個体になるまでの時間である世代時間
（generation time）は無添加の2.5時間から、
0.1mM CdCl₂で4.5時間、0.5mM CdCl₂で7.2時
間と大きくなつている。 また、各種濃度のCdCl₂存在下で17時間培養し
た時の細胞濃度および、そのときの細胞へのCd
のとりこみを第５図に示す。 酵母は低濃度の重金属イオンの存在下では、不
存在の場合と同様な生育速度を示した（第１図〜
第３図）ので、これらの重金属を捕捉しているこ
とが予測される。 第６図は、３種類の酵母によつて培地中の低濃
度Cd²⁺イオンが捕捉されることを示す。この図
を書き換えて、Cd²⁺イオンの捕捉率をみたもの
が第７図である。すなわち、排水基準のCd濃度
0.1mg／mlの10倍濃度のものからCd濃度を排水基
準以下に下げることができた。 第８図はZn²⁺の捕捉を示す。培地中のZn²⁺イ
オン濃度が高い（約1.6mM）ため、酵母が捕捉
しても、その減少は顕著でない。しかし、細胞数
が増加するにつれて確実に減少しているので、こ
の捕捉の繰り返えしで、培地中のZnは全て捕捉
されるであろう。 この場合の重金属量はパーキン・エルマー原子
吸光計403型を使用して測定した。この他、銅、
水銀、鉛のイオンについては反復培養によつて培
養液中の重金属は捕捉され細胞の生育が回復する
ことを測定するという間接的な方法ではあるが、
それぞれ捕捉されることを確認した（第２表、第
１１図）。

【表】 例３ 高濃度のCd²⁺イオンの捕捉 0.1mM CdCl₂をYEPD培地に入れ、同時に［^10
９Cd］で標識したNEN社のNEZ−058CdCl₂を
0.25μCi／mlになるように添加した。この同位元
素を用いた実験で、より精密にCd²⁺の捕捉を調
べた。 第９図が示すように、Cd²⁺を捕捉する一つづ
つの細胞の能力に限界があるので（約２〜2.4ナ
ノモル／10⁶細胞）、更にCdイオンを溶液から除
去するには、細胞数を増加させなければならな
い。しかし、この高濃度のCdイオン存在下で、
酵母は生育できるばかりか、Cdイオンをどんど
ん取り込んでいることも同時に示し、捕捉の繰返
しで溶液中からCdイオンは除去できることにな
る。 例４ 酵母からの重金属の回収 ［¹⁰⁹Cd］CdCl₂を取り込んだシゾサツカロミセ
ス・ポンベL972h^- （0.25μCi／100ナノモル／ml CdCl₂で24時間培養）を遠心分離し、水で３回遠
心洗滌した。 この酵母から種々な濃度の塩酸でCdを抽出し
た。第１０図に示すように、0.5N塩酸では非常
に短時間に約100％、0.1N塩酸でも７時間後には
約80％のCdを回収できた。 他の金属についても同様の方法で回収できると
推定される。また、重金属が回収されて残つた酵
母菌体は、磨砕して次の酵母菌生育のための培養
液に利用することができる。 ここに記載した方法は、一例に過ぎないが、原
理としては、重金属を捕捉した酵母を沈澱分離
し、酸処理などで重金属を菌体から遊離させ回収
する方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は排水基準の10倍濃度の重金属
含有培地における酵母の生育を示す。第４図はカ
ドミウム各種濃度下の酵母の増殖状態を示す。第
５図はCd²⁺イオン存在下における酵母増殖およ
びその時の細胞あたりにとりこまれたCd量を示
す。第６図は各種酵母による培地中のCd²⁺イオ
ンの捕捉を示す。第７図は第６図を書き換えて、
Cd捕捉率をみたものである。第８図はZn²⁺の捕
捉を示す。第９図は同位元素を使用したCd²⁺の
捕捉データである。第１０図は金属イオンの回収
データを示す。第１１図は重金属の捕捉を細胞生
長回復によりみた測定結果である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カドミウム、水銀および鉛から選ばれる重金
   属を含む水溶液を、サツカロミセス・セレビシ
   エ、シゾサツカロミセス・ポンベおよびカンジ
   ダ・ユテイリスから選ばれる酵母培養物と接触さ
   せることを特徴とする、廃水の処理方法。