JPH11510096A - 高い汚染物質含有量を有する流出液の生物による汚染除去方法、および該方法用に使用可能な菌株の選択方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 細菌により酸化または還元可能な高濃度の有機汚染物質および／または鉱物元素を有する流出液を、生物によって汚染除去（すなわち生物学的精製）する方法が記載されており、ここでは使用する混合汚染除去用細菌集団は、処理すべき流出液のサンプル採取から選択され、該流出液を含有する培養培地中で成長させる。該方法は、混合脱窒素化細菌集団を使用する高い硝酸塩濃度を含有する流出液用の生物学的脱窒素化方法である。有効な混合細菌集団または生物による汚染除去流出液、特に選択および培養培地が処理すべき流出液自身から構成されている混合脱窒素細菌集団の選択方法も記載されている。

Description

【発明の詳細な説明】 高い汚染物質含有量を有する流出液の生物による汚染除去方法、 および該方法用に使用可能な菌株の選択方法 開示 本発明は、細菌により還元または酸化可能な高濃度の有機汚染物質または鉱 物元素を含有する流出液を、生物によって汚染除去（すなわち生物学的処理）す る方法に関し、特に本発明は、脱窒素化細菌の混合集団を使用することからなる 、高い硝酸塩含有量を有する廃棄物の生物学的脱窒素化方法に関する。本発明は また、大量の汚染物質を含有する流出液を効果的に生物によって汚染除去可能な 菌株の選択方法に関し、該方法は、培養培地の製造用基礎として、この同一流出 液を使用することに基づく。該選択方法は特に、脱窒素化すべき流出液を発生す る工業場所から集められたサンプルから、非常に有効な脱窒素化細菌の混合集団 を選択するために使用可能である。本発明はまた、脱窒素化細菌の混合集団の主 要菌株にも関し、該菌株は、フランス国立微生物登録コレクシオン・ナショナル ・デュ・キュルチュール・エ・ミクロオルガニスムに番号ＣＮＣＭ Ｉ １５６３ としてファイルされた新規な菌株であった。 有害な影響、特に硝酸塩の有害な影響を有する多くの有機および鉱物汚染物 質が知られており、これらは特に、水性生物に対する毒性、水流および湖中での 藻の発生、水の溶解酸素濃度の減少、塩素殺菌効果の減少、流出液の再循環能力 の減少、人間、特に幼児に対する１０ｍｇ／リットル以上の濃度における急性お よび慢性毒性を伴うものである。硝酸塩を含有する流出液の放出は従って、次第 に望ましくなくなってきており、規制により制限されている。 生物による脱窒素化、すなわち生物学的脱窒素化の技術は、細菌作用下の硝 酸塩または亜硝酸塩イオンから分子状窒素または酸化窒素への還元であると定義 される。該技術は、都市の流出液、農業廃棄物および低い硝酸塩含有量を有する 、すなわち濃度が一般的に１ｇ／ｌより低い、家庭排水の脱窒素化に対して、良 好に応用されている。 例えば、工業廃棄物中に見られるような比較的濃度の高いものに対しては、 多くの非生物学的方法、例えば石灰を用いる中和とその後の焼成または液体もし くは固体肥料への転化、或いは土中埋め立てが進められてきた。全てのこれらの 方法は、とりわけ、かなりの量の試薬および高いエネルギー消費を必要とすると いう欠点を有する。 生物学的脱窒素化方法も、高度に充填された工業廃棄物に適用できるが、反 応速度が遅く、処理すべき廃棄物をかなり希釈する必要があるという欠点を有す る。また、例えば核プラントからの廃棄物の如き硝酸塩を含有する工業廃棄物は 、しばしば重金属やこれらの方法の操作を困難にする、生物学的脱窒素化の他の 潜在的抑制剤を含有する。 しかしながら、高い硝酸塩含有量を有する廃棄物、特に核工業からの廃棄物 を脱窒素化するため、多数の試みがなされたが、いずれも完全に満足のいくもの であるとは証明されていない。 Ｃ.Ｗ.ＦＲＡＮＣＩＳ他は、例えば、文献：ＣＯＮＦ 800447（1980）で、 核工業から誘導された硝酸塩を多く充填した廃棄物を用いて行った処理試験を記 載しており、そこでは、硝酸アンモニウム、カルシウムおよびナトリウムから構 成された再構成合成流出液が供給された連続流撹拌反応器を含む３種のタイプの 異なる反応器に対して試験された。 使用した脱窒素化培養菌は、その脱窒素化力が脱窒素化反応器または農業用 土壌から誘導された培養菌のものより高いことが証明されている海洋沈着物から 誘導された培養菌である。 Ｊ.Ｍ.ＮＡＰＩＥＲ他は、Ｙ-ＤＡ-6370 "Ｐreprint for the Ｔhird ＥＲ ＤＡ Ｅnvironmental Ｐrotection Ｃonference,Ｃhicago,Ｉllinois,Ｓeptembe r 23-25,1975" において、ウラン処理プラントから誘導された硝酸塩を含有する 廃棄物の脱窒素化を研究した。ここでも、連続流撹拌反応器を含む３種のタイプ の反応器が試験され、最初に使用した脱窒素化細菌は、シュードモナス・スタッ ツェリ(Ｐseudomonas Ｓtutzeri)であった。 Ｆ.Ｅ.ＣＬＡＲＫ他は、Ｙ-ＤＡ-6105 "Ｐreprint for the 30^th Ａnnual Ｐurdue industrial Ｗaste Ｃonference,Ｐurdue Ｕniversity,Ｗest Ｌafayet te,Ｉndiana,Ｌay 6-8,1975" において、ウラン処理プラントからの廃棄物を用 いて溶媒抽出して、３種の タイプの反応器を比較して行った試験を記載しており、そこでは最も効率的なも のは連続流撹拌反応器であることが証明されている。反応器には、シュードモナ ス・デニトリフィカンス(Ｐseudomonas denitrificans)およびシュードモナス・ スタッツェリの純粋な培養菌、並びに引き続き混合培養菌が接種された。 Ｍ.Ｅ.ＨＯＬＬＡＮＤ他は、ＧＡＴ-2002 "Ｂiodenitrification of gaseou s diffusion plant aqueous wastes: stirred bed reactor",Ｇoodyear Ａtomic Ｃorporation,Ｐiketon, Ｏhio,published on 3 Ｏctover 1980において、気体 拡散プラントからの水性流出液の撹拌床反応器中での生物による脱窒素化を記載 した。明確には同定されず、その正確な性質がわからない、脱窒素化細菌に対す る廃棄物中に含有された重金属の有毒な影響のため、脱窒素化水準は非常に低か った。 Ｗ.Ｎ.ＷＨＩＮＮＥＲＹは、ＫＹ-712 "Ｄenitrification of nitrate-cont aining heavy-metal-filtrate solutions" Ｐaducah gaseous diffusion plant, published on 1 Ｊuly 1981において、気体拡散プラントからの高い重金属含有 量を有する硝酸塩含有の廃棄物に関する連続的な脱窒素化は、満足のいく結果を 与えなかったことを示した。使用した細菌は、シュードモナス・スタッツェリす なわち登録菌株、または、別の脱窒素化反応器から採取された細菌のいずれかで あった。 Ｇ.ＣＬＡＵＳ他は、"Ａutotrophic denitrification by Ｔhiobacillus de nitrificans in a packed bed reactor" において、細菌チオバシラス・デニト リフィカンスに富んだ培養菌を使用する工業廃棄物の脱窒素化用の上向き流充填 床反応器の使用を記載した。 従って、改良された脱窒素化力を与える新規な脱窒素化菌株を選択するため の研究が着手された。ＤＥＮＡＲＩＡＺ他は、Ｉnt.Ｊ.of Ｓyst.Ｂacteriol.,p p 145-151,1989において、塩沼地から単離した新規な菌株バシラス・ハロデニト リフィカンス(Ｂacillus halodenitrificans)ＡＴＣＣ ４９０６７を記載してお り、該細菌は、食塩水培地中で成長し、高濃度のナトリウム、亜硝酸塩および硝 酸塩に対して耐性を有した。しかしながら、単離した菌株は、亜酸化窒素（nitr ous oxide）に対するレダクターゼ活性を有していないという欠点がある。 従って該細菌は、硝酸ナトリウムの形態で高い硝酸塩含有量を有する工業廃 棄物の処理用に使用できるが、Ｎ₂Ｏ還元力を有していないため、第二の処理段 階が必要となる。 ＲＯＢＩＮＳＯＮ他は、Ｃan.Ｊournal of Ｂotany 30; 147-154,1951にお いて、ミクロコッカス・ハロデニトリフィカンス(Ｍicrococcus halodenitrific ans)と称する菌株を記載しており、それは特に、２.２％以上の高濃度の塩化ナ トリウムを含有する培地中で成長し、他の塩の存在下では成長しないものである 。該細菌は、硝酸塩および亜硝酸塩を窒素に還元する。 ＴＯＭＬＩＮＳＯＮ他は、Ｉnt.Ｊournal of Ｓyst.Ｂac.36,66-70,1986に おいて、新規なハロバクテリウム・デニトリフィカンス(Ｈalobacterium denitr ificans)を記載しており、それは、硝酸塩または亜硝酸塩の存在下で且つ１.５ Ｍ以上の高いＮａＣｌ濃度でのみ成長するものである。 これらの上記の菌株では、全体的に高い硝酸塩水準を含有する工業廃棄物を 脱窒素化できないことが証明されているか、または、それらの適用が幾つかの特 別な場合に制限されることが証明されている。 主な問題点は、本質的には脱窒素化の中間体、特に硝酸塩の１種に対する菌 株の高い感受性、または、培養培地のイオン強度に関する制限が多すぎる条件、 または、Ｎ₂Ｏで終わる反応での脱窒素化連鎖中の最後の酵素の菌株中での不存 在のいずれかによるものである。 他の著者らは、最終的に、反応器中の脱窒素化をしばしば予測および調節す ることが難しい、調節または同定されていない活性化スラジ（sludge）の形態で ある複雑な植物相（flora）を使用した。 従って、細菌により還元または酸化可能な高濃度の有機汚染物質および／ま たは鉱物元素を有する廃棄物用の、生物による汚染除去方法に関しては、未だ満 たされていない要望が残っている。 特に、高い硝酸塩水準を有する工業廃棄物中での廃棄物の、生物による脱窒 素化または細菌学的脱窒素化方法に関しては、未だ満たされていない要望が特に ある。高い汚染物質含有量を有する廃棄物中で使用可能な汚染除去用細菌の菌株 に関する要望もある。特に、廃棄物が高水準の硝酸塩を含有し、高いイオン強度 を有し、高濃度の他の塩および、例えば重金属などの如き元素を含有している場 合においても、廃棄物中で使用可能な全体的な脱窒素化連鎖を行うことの可能な 脱窒素化菌株に関して、要望がある。脱窒素化方法において使用可能な微生物を 選択可能な方法に関して、特別な要望がある。 本発明の目的は従って、細菌により酸化または還元可能な高濃度の有機汚染 物質および／または鉱物元素を含有する廃棄物用で、上記条件の全てに合致する 、生物による汚染除去方法を提供することである。 本発明の目的は、特に上記条件の全てに合致する生物学的脱窒素化方法を提 供することである。本発明の別の目的は、該廃棄物処理方法により特に使用可能 な細菌の菌株、特に脱窒素化細菌を選択する方法である。 これらの目的は、本発明に従うと、細菌により酸化または還元可能な高濃度 の有機汚染物質および／または鉱物元素を含有する廃棄物の生物による汚染除去 方法によって達成され、使用する汚染除去用細菌の混合集団を、処理すべき廃棄 物から採取したサンプルから選択し、処理すべき廃棄物自身を含んでなる培養培 地中で培養することを特徴とする。選択は、例えば、処理すべき廃棄物自身を含 む培地中での連続的接種により行われる。 これらの目的は、特に本発明に従うと、脱窒素化細菌の集団を使用すること からなる、高い硝酸塩含有量を有する工業廃棄物用の生物学的脱窒素化方法によ り達成され、これらの細菌は、選択され、培養培地を製造するための基礎と同じ 該廃棄物を使用して嫌気性条件下で培養されたものである。使用する培養培地は 従って、先行技術とは対照的に、非合成性の非再構成培地である。 特に工業廃棄物に適用可能な本発明の方法は、廃棄物中に含有された硝酸塩 を６２ｇ／ｌ（１Ｍ）の濃度までの高い分解速度で、脱窒素化のための炭素基質 の要求濃度を最少にしながら、亜硝酸塩の一時的または永久的な集積なしに還元 することができる。 本発明に従うと、脱窒素化方法は、サンプル、例えば工業場所から集められ た土および沈着物のサンプル、特に濃度が典型的には１００ｇ／ｌ以上である処 理すべき廃棄物の貯蔵潟から採取されるサンプルから直接選択される混合集団を 使用する。 該選択は、サンプルを、脱窒素化条件下、処理すべき廃棄物自身の中で、脱 窒素化細菌を用いて富裕化することからなる。該選択方法の独創性は、第一に、 選択培養菌に関する「接種菌（inoculum）」として作用することが意図されるサ ンプル源にあり、それらは硝酸塩廃棄物を発生する工業場所で直接的に、可能な らばそのような廃棄物が発生する貯蔵所または潟で直接採取され、第二には、該 選択のために使用した全ての培養培地が処理すべき廃棄物自身から構成されてい るという事実にある。 廃棄物が発生する場所で採取されるサンプルは、連続的再接種で富裕化され る。選択条件下で（脱窒素化条件下で）処理されるべき廃棄物により課される液 体培地中の接種菌の濃度は、１０容量／容量％以上である。使用する培養および 選択培地は、上記のタイプのものであり、第一に解決しようとする問題に適合す る、異なる硝酸塩濃度を得るために希釈された硝酸塩を、特にＫＮＯ₃、ＮａＮ Ｏ₃、ＮＨ₄ＮＯ₃およびＣａ(ＮＯ₃)₂形態で含む処理すべき廃棄物を含んでおり 、例えばそれらの濃度は、５ｇ／ｌから非希釈廃棄物中の硝酸塩濃度、例えば５ ０ｇ／ｌまで変動できる。これらの選択培地は、脱窒素化および細胞成長用の条 件が合致するような同様な濃度の炭素基質または炭素源を含んでおり、特に有機 酸またはアルコール、例えば酢酸、メタノール、エタノールまたは例えばワイン 廃棄物、サイダー廃棄物、澱粉工業からの廃棄物、糖蜜、乳漿またはこれらの炭 素基質の数種の混合物であってよい。全体的な脱窒素化に必要な炭素基質の量は 、除去すべき硝酸塩の量、反応式： 炭素基質＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋Ｈ⁺＋ｅ^- に従う炭素基質の酸化反応により放出される電子の数、および脱窒素化反応に対 応するバイオマスの生産力に関連する。 例えば、酢酸に対するシュードモナス・ハロデニトリフィカンスに関しては 、酢酸からＣＯ₂への全体的な酸化は、１モルの酢酸当たり８ｅ^-を与え、硝酸塩 の還元反応に関しては、０.６２モルの酢酸／ＮＯ₃ ^-モルの最少比が必要である 。該量に、バイオマスの生産力および維持のために消費される酢酸を加えなけれ ばならない。実験的には、酢酸に対するシュードモナス・ハロデニトリフィカン スに関して、全体的な脱窒素化を得るためには、０.６３〜１の間の、好適には ０.８より高いモル比が必要である。 培養および選択培地は、一般的には、燐酸塩の形態で加えられる燐酸も含有 しており、１６ｍｇの燐／１ｇのバイオマスの最少量が必要であり、ＫＨ₂ＰＯ₄ 、Ｎａ₂ＨＰＯ₄の形態またはそれらの混合物で加えてもよい。 最後に、培養培地は本質的にＭｏ、Ｆｅ、Ｓ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ...からな る希元素およびそれらの混合物を含有しており、これらの元素の各々の最少必要 量の決定は容易でなく、使用する菌株に大いに依存しており、それらの各々は、 培養培地に研究室での実施法で一般的に使用されている希元素の溶液の形態で過 剰に加えられる。 最後に、必要ならば、他の窒素源、例えばＮＨ₄Ｃｌ形態のＮＨ⁺ ₄を培養培 地に１〜１０ｇ／ｌの間の濃度で加える。 上記の如く富裕化され、下記の方法、すなわち硝酸塩の滴定、炭素源の滴定 、生成した気体の滴定で定められた最良の脱窒素化活性を有する混合集団は、次 に、上記のものと同じ組成を有する培養培地が供給された連続流、撹拌反応器な どの中で第二の富裕化段階を受ける。カルシウムを含有する廃棄物に関しては、 後者は、脱窒素化反応を抑制しうる反応器中のカルシウム塩の沈澱を防止するた めに例えばＫ₂ＨＰＯ₄を用いる沈澱により予め除去しておかなければならない。 該第二の富裕化段階の原則は、反応器に適用される希釈水準を、例えば０. ８ｄ^-1の値まで高めることにより、脱窒素化細菌を用いて混合集団の次第に増加 する富裕化を行うことからなっている。 混合集団を構成する脱窒素化菌株は次に単離され、単離は、サンプル組成物 ＋１５ｇ／ｌの寒天および連続流撹拌反応器中の富裕化培地と同じイオン強度を 有する固体培地上で行われる。連続流撹拌反応器中の培養菌のアリコート部分が 接種されたペトリ皿を、嫌気性フード下、１０℃〜４５℃の間の、好適には２０ 〜４０℃のそしてさらに好適には３０℃の温度で培養する。 混合培養菌の中での主要な単離菌株の１種は、表現型および遺伝分析後に、 文献未記載のシュードモナス・ハロデニトリフィカンスと称する新規な菌株であ ることが証明され、国立微生物登録コレクシオン・ナショナル・ドゥ・キュルチ ュール・エ・ミクロオルガニスムに、番号ＣＮＣＭ Ｉ １５６３としてファイル された。 本発明は、当技術で既知の方法により得られる該新規な菌株の全ての突然変 異体も含む。 培養培地を製造するための基礎として、該同一廃棄物を使用することに基き 、廃棄物の生物による汚染除去に有効な菌株を選択する該方法は、これらの細菌 により酸化または還元可能な有機汚染物質または鉱物元素を含有する廃棄物の、 生物による汚染除去用の細菌型を選択するのに使用可能であり、その結果として 一般的な用途が見いだされる。 本発明に従う脱窒素化方法における最良の脱窒素化活性を有する混合培養菌 は、下記の方法で使用される：最良の脱窒素化活性を有する選択された混合集団 は、一般的には１０容量／容量％以上の十分な濃度の接種菌を、わずかに酸性の ｐＨおよび対応するイオン強度にするため、一般的に６２ｇ／ｌより低い十分な 硝酸塩濃度を得るように希釈した処理されるべき廃棄物からなる、培養培地が供 給されている撹拌バイオマス製造反応器の中に、炭素源、すなわち外因性エネル ギー、可能ならば１ｇ／ｌ〜１０ｇ／ｌの間のＮＨ⁺ ₄濃度の例えば塩化アンモニ ウムの如き硝酸塩以外の別の窒素源、並びに脱窒素化酵素の共因子である燐およ び希元素と共に入れられる。 硝酸塩は一般的にＫＮＯ₃およびＣａ(ＮＯ₃)₂形態で存在するが、ＨＮＯ₃、 ＮａＮＯ₃形態でも存在できる。 本発明の脱窒素化方法で処理可能な高い硝酸塩含有量を有する廃棄物は、多 くの工業方法により、特に肥料の製造、爆発物の製造、亜硝酸の製造、並びに例 えばウラン抽出および富裕化方法の如き核工業により使用される方法、核燃料の 亜硝酸溶解などで発生する。 本発明の方法により処理可能な硝酸塩に富んだ流出廃棄物および種々の液体 は、他の分野で、特に農業または動物飼育などにおいて見られる。 炭素源は、当業者に既知の炭素源から選択される。当技術分野では、例えば 有機酸、例えば酢酸、またはアルコール、例えばメタノールもしくはエタノール 、または炭素汚染物質を含有する工業廃棄物、例えばワイン廃棄物、サイダー廃 棄物、澱粉工業からの廃棄物、糖蜜、乳漿、またはこれら炭素源の数種の混合物 を使用可能である。 炭素源、すなわち炭素基質の濃度は、脱窒素化および細胞成長用の炭素条件 に合致可能なようなものでなければならない。全体的な脱窒素化に必要な炭素基 質の量は、除去すべき硝酸塩の量、反応式： 炭素基質＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋Ｈ⁺＋ｅ^- に従う炭素基質の酸化反応により放出される電子の数、および最後に脱窒素化反 応に対応するバイオマスの生産力に関連する。例えば、酢酸に対するシュードモ ナス・ハロデニトリフィカンスに関すると、酢酸からＣＯ₂への全体的な酸化は 、１モルの酢酸当たり８ｅ^-を与え、硝酸塩の還元反応に関しては、０.６２モル の酢酸／ＮＯ₃ ^-モルの最少比が好ましい。該量にバイオマスの生産力および維持 のために消費される酢酸を加えなければならない。 実験的には、酢酸に対するショードモナス・ハロデニトリフィカンスに関し ては、全体的な脱窒素化を得るためには０.８の最少モル比が好ましい。 加えられる燐は一般的に、燐酸塩の形態で存在し、１６ｍｇの燐／１ｇのバ イオマスの最少量が必要であり、ＫＨ₂ＰＯ₄、Ｎａ₂ＨＰＯ₄の形態またはそれら の混合物で加えてもよい。 希元素は、本質的にはＭｏ、Ｆｅ、Ｓ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎおよびそれらの混 合物からなり、これらの元素の各々の最少必要量の決定は容易でなく、使用する 菌株に大いに依存しているため、それらの各々の過剰量は、培養培地に、研究室 の実施法で一般的に使用されている希元素の溶液の形態で加えられる。 処理すべき廃棄物を含有するタイプの脱窒素化反応器に接種するために使用 でき、半連続バッチ方式で操作されるか、または該廃棄物により供給され、その 結果として、連続流方式で操作されるバイオマスが結果として得られる。各場合 とも、適用される希釈水準は使用する反応器のタイプに適合するものである。半 連続バッチタイプ反応器に関しては従って、希釈水準は０である。 連続流反応器に関しては、撹拌連続流反応器、膜反応器、固定床反応器およ び流動床反応器が挙げられ、連続流動床撹拌反応器が好ましい。 適用される希釈水準は、広範囲に変動しうる初期バイオマス濃度に関連する が、一般的には数百ｍｇ／ｌ〜数ｇ／ｌから選択することができ、添付されてい る実施例６〜９に説明されているように、希釈水準は細胞の特異的生産力および 所望する最終的バイオマス濃度にも依存する。 さらに、一般的に下記のように式にできる脱窒素化反応式： 炭素およびエネルギー源＋ＮＯ₃ ^-＋Ｈ⁺→Ｃ₅Ｈ₇Ｏ₂Ｎ＋ＣＯ₂＋Ｎ₂＋Ｈ₂Ｏ （Ｃ₅Ｈ₇Ｏ₂Ｎは生成したバイオマスを示す） により示されるように、脱窒素化反応はＨ⁺イオンを消費するため、Ｈ⁺イオンを 提供することが必要であり、換言すると、調節されたｐＨ条件下で操作するため には、ｐＨを固定された値に維持しなければならず、すなわちそれをＨ⁺イオン の添加により調節しなければならない。 Ｈ⁺イオンは３種の方法で適用でき、第一は、反応により製造されるＣＯ₂を 介するものであり、気相および液相の間でｐＨ値を平衡： ＣＯ₂気体 ←→ ＣＯ₂ ＋ Ｈ₂Ｏ ←→ ＨＣＯ₃ ^- ＋ Ｈ⁺ 溶解 ヘンリー法則 ｐｋ＝６.３ に従い設定することにより分配される。 しかしながら、該タイプのｐＨ調節を用いると、反応器中でＣＯ₂分圧を維 持することが必要であり、高い硝酸塩濃度に対しては妨害になる可能性がある。 ＨＣＯ₃ ^-炭酸水素塩は、脱窒素化細菌にとって有毒でもあるため、脱窒素化 反応は、炭酸水素塩による抑制しきい値に達することなく、ｐＨ調節用に必要な Ｈ⁺イオンを提供するような方法で行わなければならない。該しきい値は、使用 する脱窒素化集団に依存する。例えば、この場合に選択される混合集団に関して は０.１７〜０.２２モル／ｌの間にある。該しきい値は、使用する脱窒素化集団 に関して、当技術の専門家により簡単に決めることができる。 ｐＨの調節は、外因性の酸の添加により行うことができる。一般的な原則と して、該酸は強い鉱酸であり、好適な酸は濃硫酸または塩酸である。 この場合には、反応生成物は、それらの割合がｐＨに関連する気体状ＣＯ₂ 混合物の形態で見られる二酸化炭素、炭酸水素塩、炭酸塩；イオン、例えばｐＨ を調節するために加えられる酸から誘導される硫酸塩イオンであるＳＯ₄ ^2-また はＣｌ−イオン；気体状窒素、バイオマス；並びに水である。 反応中、分子状窒素に転化される廃棄物中に含有される硝酸塩は、培養培地 の維持されている電気的中性度に応じて、硫酸塩または塩化物の両者により、反 応によって発生するＣＯ₂の溶解で生成する炭酸水素塩により置換される。 従って、培養培地のイオン強度（ＦＩ＝１／２ΣＣｉｚｉ²、ここで ｉ ｚｉは当該イオンの原子価を表し、Ｃｉはイオンｉの濃度である） は培養培地中の硫酸塩または塩化物および炭酸水素塩の割合に関連して変動する であろう。 このタイプのｐＨ調節の場合には、脱窒素化反応は、硫酸塩または塩化物お よび炭酸水素塩の割合が、２種のイオン種の１種の濃度に直接的に、または、培 養培地のイオン強度に間接的によって、脱窒素化反応の妨害がないような方法で 実施すべきである。 最後に、炭素基質が例えば酢酸の如き有機酸である場合には、ｐＨは、濃硫 酸または濃塩酸および炭素基質の同時添加により調節できる。ｐＨ調節に必要な Ｈ⁺イオンの一部は、ｐＨが一般的には４より低い酸性である供給培地の中に含 有される炭素およびエネルギーにより直接起因する。 設定されるｐＨ調節値は６〜９で変動できるが、好適には中性範囲に固定さ れる。 脱窒素化温度は１０〜４５℃、好適には２０〜４０℃で変動可能であるが、 より好適には３０℃付近である。 バイオマスは、バイオマスを他の反応器に接種するために使用しながら、可 能ならば別の処理を受けた後に放出可能な脱窒素化された廃棄物から分離される 。 本発明を以下で説明目的のために示されている限定用ではない態様の実施例 により説明する。実施例１〜７： 嫌気性条件下で、炭素源として酢酸を使用して、主要菌株がシュードモナス ・ハロデニトリフィカンスである選択された混合手段の培養菌を、本発明に従っ て製造した。強い脱窒素化活性を有するバイオマスが得られ、撹拌連続流タイプ の反応器に、０.４５リットルの有効量で接種するために使用される。酢酸濃度 対硝酸塩の濃度の比が０.８であるような量の酢酸から構成されている炭素およ び エネルギー源並びに１ｍｌ／ｌの組成が下記の通りである希元素溶液が加えられ ている硝酸塩を、ＫＮＯ₃、ＮａＮＯ₃およびＮＨ₄ＮＯ₃形態で、５００Ｍの濃度 で含有する処理すべき廃棄物から構成される脱窒素化培地によって、反応器が補 充される：１リットルの蒸留水当たりの希元素溶液 ＣｕＳＯ₄５Ｈ₂Ｏ ５０ｍｇ Ｂ(ＯＨ)₃ １００ｍｇ ＭｎＳＯ₄,Ｈ₂Ｏ １００ｍｇ ＺｎＳＯ₄,７Ｈ₂Ｏ １００ｍｇ Ｍｏ₇Ｏ₂₄(ＮＨ₄)₆,４Ｈ₂Ｏ １ｇ Ｃｏ(ＮＯ₃)₂,６Ｈ₂Ｏ １００ｍｇ。 表１にまとめられる下記の結果が得られた。 実施例６に関しては、下記の動力学データも計算された：バイオマス濃度は ４ｇ／ｌであり、比生産力は１日当たり９ｋｇの硝酸塩／ｋｇのバイオマスであ る。実施例８ ： 硝酸性窒素がＫＮＯ₃、ＮａＮＯ₃、ＮＨ₄ＮＯ₃から構成されており、その硝 酸塩濃度が０.８Ｍである廃棄物で補充された、１リットルの有効量を有する連 続流撹拌反応器を使用した。 この目的のために、酢酸から構成される炭素基質を酢酸濃度対硝酸塩濃度の 比が０.８であるように加えた。バイオマスは、実施例１〜７で使用されたもの と同じであり、滞留時間は２.２９日であった。 硝酸塩分解の生産力は、０.３４９モル／ｌ／ｄ、すなわち２１.７ｋｇの硝 酸塩／ｍ³.ｄであった。実施例９ ： 膜反応器への実施例６の応用。 ５０ｇ／ｌのバイオマス濃度に関しては、７.２５モル／ｌ.ｄの生産力、す なわち４５０ｋｇのＮＯ₃ ^-／ｍ³.ｄが得られた。 これらの結果は、本発明の方法で連続流撹拌反応器を用いて得られた効率が 、先行技術で同じタイプの反応器を用いて得られた性能より高いことを示してい る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年９月２３日 【補正内容】 請求の範囲 １． 細菌を用いる、高濃度の硝酸塩を含有する廃棄物の生物学的脱窒素化 方法であって、使用する脱窒素化細菌の混合集団が、処理すべき廃棄物から採取 されたサンプルを連続的に再接種することにより選択され、処理すべき廃棄物自 身を含んでなる培養培地中で培養することを特徴とする方法。 ２． 選択された脱窒素化混合集団を含有する懸濁液を、炭素基質、燐源、 希元素が加えられた処理すべき廃棄物によって提供される嫌気性条件下、保持さ れている脱窒素化反応器中に入れること、並びにｐＨが６〜９の間に保たれるこ とを特徴とする、請求の範囲第１項記載の方法。 ３． 培養培地が、硝酸塩の他に、炭素基質、燐源および希元素を含むこと を特徴とする、請求の範囲第１項記載の方法。 ４． 炭素基質が、有機酸類、アルコール類、炭素汚染物質を含有する工業 廃棄物、およびそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求の範囲第 ２または３項に記載の方法。 ５． 燐源が、１６ｍｇより多い燐／１ｇのバイオマスの濃度の燐酸塩から 構成されることを特徴とする、請求の範囲第２または３項に記載の方法。 ６． 希元素が、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｓ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎおよびそれらの混合物 から選択されることを特徴とする、請求の範囲第２または３項に記載の方法。 ７． 反応器および／または培養培地の内容物が、硝酸塩とは異なる別の窒 素源も含むことを特徴とする、請求の範囲第２または３項に記載の方法。 ８． バイオマスを引き続き、脱窒素化された廃棄物から分離することを特 徴とする、請求の範囲第２項記載の方法。 ９． 脱窒素化反応器が、半連続的バッチ反応器、連続流撹拌反応器、固定 床反応器、流動床反応器、撹拌床反応器、膜反応器から選択されることを特徴と する、請求の範囲第２項記載の方法。 １０． ｐＨを、反応器中のＣＯ₂分圧の存在により調節することを特徴と する、請求の範囲第２項記載の方法。 １１． ｐＨを、反応器中への外因性の酸の添加により調節することを特徴 とする、請求の範囲第２項記載の方法。 １２． 炭素基質が有機酸である場合には、ｐＨを外因性の強鉱酸および炭 素基質の同時添加により調節することを特徴とする、請求の範囲第２項記載の方 法。 １３． 脱窒素化温度が１０〜４５℃の間であることを特徴とする、請求の 範囲第２項記載の方法。 １４．硝酸塩を含有する廃棄物の生物学的脱窒素化において有効な細菌の混 合集団の選択方法であって、使用する脱窒素化細菌の該混合集団が処理すべき廃 棄物から採取されるサンプルを連続的に再接種することにより選択され、処理す べき廃棄物自身を含む培養培地中で培養することを特徴とする方法。 １５． 参照番号ＣＮＣＭ Ｉ １５６３としてファイルされている脱窒素化 菌株であるシュードモナス・ハロデニトリフィカンス、またはその突然変異体の １種。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パカール，エマニュエル フランス国 13100 エク−サン−プロヴ ァンス アヴェニュ フェルディナン−ド ゥ−レセップス レ トワト ドゥ リュ ーロプ (72)発明者 ベネヌー，ベルナール フランス国 13100 エク−サン−プロヴ ァンス リュ デュ 11−ノーヴァンブル 27 (72)発明者 モレッタ，ルネ フランス国 11120 ル ソメイユ シュ マン ドゥ モデッス 566

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 細菌により酸化または還元可能な高濃度の有機汚染物質および／また は鉱物元素を含有する廃棄物の生物による汚染除去方法であって、使用する汚染 除去用細菌の混合集団を、処理すべき廃棄物から採取されたサンプルから選択し 、処理すべき廃棄物自身を含んでなる培養培地中で培養することを特徴とする方 法。 ２． 該方法が、生物学的脱窒素化方法であり、汚染物質が硝酸塩であり、 および、使用する細菌の混合集団が脱窒素化細菌の混合集団であることを特徴と する、請求の範囲第１項記載の方法。 ３． 選択された混合脱窒素化集団を含有する懸濁液を、炭素基質、燐源、 希元素が加えられた処理すべき廃棄物により提供される嫌気性条件下に保持され た脱窒素化反応器の中に入れること、並びにｐＨが６〜９の間に保たれることを 特徴とする、請求の範囲第１項記載の方法。 ４． 処理すべき廃棄物自身を含んでなる培地中で連続的に接種することに より混合集団が選択されることを特徴とする、請求の範囲第２項記載の方法。 ５． 培養培地が、硝酸塩の他に、炭素基質、燐源および希元素を含むこと を特徴とする、請求の範囲第４項記載の方法。 ６． 炭素基質が、有機酸類、アルコール類、炭素汚染物質を含有する工業 廃棄物、およびそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求の範囲第 ３または５項に記載の方法。 ７． 燐源が１６ｍｇより多い燐／１ｇのバイオマスの濃度の燐酸塩から構 成されることを特徴とする、請求の範囲第３または５項に記載の方法。 ８． 希元素が、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｓ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎおよびそれらの混合物 から選択されることを特徴とする、請求の範囲第３または５項に記載の方法。 ９． 反応器および／または培養培地の内容物が、硝酸塩とは異なる別の窒 素源も含むことを特徴とする、請求の範囲第３または５項に記載の方法。 １０． バイオマスを引き続き脱窒素化された廃棄物から分離することを特 徴とする、請求の範囲第３項記載の方法。 １１． 脱窒素化反応器が、半連続的バッチ反応器、連続流撹拌反応器、固 定床反応器、流動床反応器、撹拌床反応器、膜反応器から選択されることを特徴 とする、請求の範囲第３項記載の方法。 １２． ｐＨを、反応器中のＣＯ₂分圧の存在により調節することを特徴と する、請求の範囲第３項記載の方法。 １３． ｐＨを、反応器中への外因性の酸の添加により調節することを特徴 とする、請求の範囲第３項記載の方法。 １４． 炭素基質が有機酸である場合には、ｐＨを外因性の強鉱酸および炭 素基質の同時添加により調節することを特徴とする、請求の範囲第３項記載の方 法。 １５． 脱窒素化温度が、１０〜４５℃の間であることを特徴とする、請求 の範囲第３項記載の方法。 １６． 汚染物質を含有する廃棄物の生物による汚染除去において有効な細 菌の混合集団の選択方法であって、使用する汚染除去用細菌の混合集団が、処理 すべき廃棄物から採取されるサンプルから選択され、処理すべき廃棄物自身を含 む培養培地中で培養することを特徴とする方法。 １７． 汚染除去用細菌の混合集団が脱窒素化細菌の混合集団であること、 並びに汚染物質が硝酸塩であることを特徴とする、請求の範囲第１６項記載の方 法。 １８． 参照番号 ＣＮＣＭ Ｉ １５６３としてファイルされている、脱窒 素化菌株であるシュードモナス・ハロデニトリフィカンス、またはその突然変異 体の１種。