JP3241565B2

JP3241565B2 - 微生物による還元性硫黄化合物含有排水の処理方法

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Publication number: JP3241565B2
Application number: JP13156295A
Authority: JP
Inventors: 理三木; 和久福永; 伸幸兼森
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 2001-12-25
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: JPH08323390A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排水中に含まれる還元
性硫黄化合物を、ｐＨが中性の条件で硫黄酸化機能を有
する、シュードモナス属および／またはチオバチラス属
の硫黄酸化細菌を用いて生物学的に処理するプロセスに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】還元性硫黄化合物を含む排水は、主とし
て、石油精製工業、写真工業、化学工業、皮革工業、金
属精錬工業、鉱山などから発生する。これらの排水に含
まれている還元性硫黄化合物は、硫化物（Ｓ^2-）、チオ
硫酸（Ｓ₂Ｏ₃ ^2-）、ジチオン酸（Ｓ₂Ｏ₆ ^2-）、ポリ
チオン酸（ＳｎＯ₆ ^2-，ｎ＝３〜６）、チオシアン（Ｓ
ＣＮ）などである。これらの還元性硫黄化合物を含む排
水は、ｐＨが高く、また、還元性硫黄化合物に起因する
ＣＯＤ（化学的酸素要求量）が高く、このまま公共用水
域に放流することはできない。特に、硫化物（Ｓ^2-）が
排水中に大量に含まれている場合、排水のｐＨを中性に
すると、（１）式のようにＳ^2-が硫化水素ガス（Ｈ
₂Ｓ）となって、空気中に揮散するため、極めて危険で
ある。Ｓ^2-→ＨＳ^-→Ｈ₂Ｓ↑ （１）

【０００３】産業廃水ばかりでなく、都市下水などの有
機性排水を嫌気性処理した場合にも、硫酸イオン（ＳＯ
₄ ^2-）が、（２）式のように嫌気性細菌により還元さ
れ、Ｓ^2-が処理水中に蓄積し易い。このため、Ｓ^2-の酸
化処理が必要となる。ＳＯ₄ ^2-→Ｓ^2- （２）

【０００４】このような産業廃水や嫌気性処理水に含ま
れる還元性硫黄化合物の除去方法には、大きく分けて物
理化学的方法と生物学的方法とがある。まず、物理化学
的方法であるが、空気や酸素などの曝気によって硫化物
を揮散、または、酸化する方法がある。しかし、このよ
うな方法は、処理速度が極めて遅く、また、イオウコロ
イド（Ｓ⁰）までしか酸化されないので、処理水が白濁
してしまう課題がある。

【０００５】さらに、排水や下水に含まれている還元性
硫黄化合物を次亜塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ）や過酸化
水素（Ｈ₂Ｏ₂）などの薬剤で化学的に酸化する方法が
知られている。しかし、このような方法も、薬剤を過剰
に添加することが多いため、処理水に塩素が残留した
り、処理コストが過大となる課題がある。また、還元性
硫黄化合物を含む排水を化学的に処理する際の指標とし
て、酸化還元電位（ＯＲＰ）を用いる方法が特開昭５８
−１２２０９３号公報により公知になっている。すなわ
ち、この方法は、硫化ソーダ（Ｎａ₂Ｓ）などの硫化物
を含む排水に、分子状酸素を含有するガスまたは過酸化
水素を接触させ、排水中の硫化ソーダをチオ硫酸ソーダ
（Ｎａ₂Ｓ₂Ｏ₃）に酸化する過程で、ＯＲＰが−５５
０mV以上（基準電極不明）、好ましくは−５００mV以上
（基準電極不明）になるまで、分子状酸素を含有するガ
ス、または過酸化水素を供給する方法である。本法で
は、さらに化学処理の後段に、チオ硫酸ソーダを酸化す
る硫黄酸化細菌を用いた生物学的方法を付加している。

【０００６】次に、生物学的方法であるが、これは地球
上の硫黄循環に関わっている多種多様な微生物群を利用
する方法である。この一群に硫黄酸化細菌があり、主と
して化学合成独立硫黄酸化細菌（チオバチラス属：Thio
bachillus ）が広く知られている。また、化学合成従属
細菌の一部（ベギアトア：Beggiatoa など）も硫黄を酸
化する機能を有することが知られている（例えば、土壌
微生物実験法、養賢堂、ｐｐ３２２、１９７５）。化学
合成独立硫黄酸化細菌は、好気的条件下で、（３）式の
ような還元性硫黄化合物の酸化によってエネルギーを得
て、空気中の炭酸ガス（ＣＯ₂）を同化して増殖する。
一方、化学合成従属細菌は、主として有機物の酸化によ
ってエネルギーを得て、有機物を同化して増殖する細菌
であるが、ベギアトアのように還元性硫黄化合物を酸化
することができるものもある。Ｓ^2-→Ｓ⁰→ＳＯ₄ ^2- （３）

【０００７】しかし、ベキアトアのように硫黄を酸化す
る機能を持つ化学合成従属細菌は、糸状細菌とも呼ば
れ、沈降性が悪いことで知られている。したがって、沈
殿池などの固液分離が必要な排水処理プロセスにこのよ
うな細菌を適用するのはかなり困難である。

【０００８】一方、チオバチラス属の化学合成独立硫黄
酸化細菌を用いた排水処理プロセスの例が報告されてい
る。例えば、特開昭５７−４２９６号公報に記載されて
いる硫黄酸化細菌を用いる方法は、下水、もしくは、し
尿汚泥および金属鉱山廃水中に存在しているＳ₂Ｏ₃ ^2-
やＳＣＮを分解する硫黄酸化細菌を石膏などの担体に付
着させ、濃縮し、還元性硫黄化合物を酸化分解し、排水
中のＣＯＤを除去する方法である。この方法で用いられ
ている硫黄酸化細菌は、ｐＨが１．９〜２．０で、最も
活性があることから、チオバチラス属のチオバチラス・
チオオキシダンス（Thiobacillus thiooxidans）と考え
られる（例えば、独立栄養細菌、今井和民、化学同人、
ｐｐ６３〜６７）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】現在までに知見されて
いる還元性硫黄化合物を含む排水の処理方法について
は、以下のような課題を有している。まず、物理化学的
方法であるが、曝気によって硫化物を揮散、または、酸
化する方法がある。しかし、このような方法は、処理速
度が極めて遅く、また、イオウコロイドまでしか酸化さ
れないので、処理水が白濁してしまう。また、産業廃水
のように多量の硫化物を含む排水から、Ｈ₂Ｓガスとし
て揮散するのはかなり困難である（例えば、バイオテク
ノロジーを活用した新排水処理システムの開発報告書，
建設省，ｐｐ２７８〜２７９）。さらに、排水に含まれ
ている還元性硫黄化合物を次亜塩素酸ソーダや過酸化水
素などの薬剤で酸化する方法は、酸化剤の添加量の制御
が難しく処理水質が安定しない、また、酸化剤の処理コ
ストが極めて高い欠点がある。

【００１０】次に、チオバチラス属の硫黄酸化細菌を用
いる生物学的方法の課題を述べる。低ｐＨで生息、ある
いは活性のあるチオバチラス・チオオキシダンスなどの
硫黄酸化細菌により、還元性硫黄化合物を含む排水を処
理する方法がある。例えば、特開昭５６−６７５８９号
公報、特開昭５７−４２９６号公報に記載されているよ
うに、ｐＨが１．９〜２．０まで低下しており、このよ
うにｐＨが４未満に低下した状態で馴養・増殖した硫黄
酸化細菌は、強酸性で活性なチオバチラス・チオオキシ
ダンスが優先種となっている。このような場合、硫黄酸
化細菌が存在する生物反応槽のｐＨを、この硫黄酸化細
菌に適したｐＨに硫酸や塩酸などを用いて低ｐＨに調整
する必要がある。例えば、還元性硫黄化合物を含む排水
は、ｐＨ＝１１〜１３と高ｐＨであることが多いが、ま
ず、生物反応槽のｐＨを２程度まで低下させ、処理後、
さらに、処理水を公共水域に放流するため、水酸化ナト
リウムなどのアルカリ剤を用いて中性に再調整する必要
がある。このため、ｐＨ調整用の薬品コストが高くなる
欠点がある。さらに、排水処理設備を耐酸仕様にする必
要があり、排水処理設備の建設費が高騰する欠点があ
る。

【００１１】また、チオバチラス・チオオキシダンスに
代表される化学合成独立栄養細菌であるチオバチラス属
の硫黄酸化細菌は、活性汚泥に代表される増殖速度の早
い有機物酸化細菌と比較して極めて増殖速度が遅い。こ
のため、チオバチラス属の硫黄酸化細菌を単独で生物反
応槽で増殖させるのはかなり困難である。また、仮に、
チオバチラス属の硫黄酸化細菌を増殖させることに成功
しても、フロック形成能力が小さいため、生物反応槽か
ら極めて流出しやすい課題がある。

【００１２】さらに、チオバチラス属の硫黄酸化細菌
は、基本的に、空気中のＣＯ₂を炭素源として増殖する
ため、硫黄化合物ばかりでなく有機物が排水に含まれる
と、有機物による生育阻害を受けやすい課題がある。こ
のような場合、有機物を分解する生物反応槽と硫黄化合
物を分解する生物反応槽の２段処理を行う必要があり、
設備費が過大となる課題がある。

【００１３】また、生物反応槽でのエアレーション量の
管理が極めて重要である。すなわち、エアレーション量
が過大であると、チオバチラス属の硫黄酸化細菌はＳＳ
（浮遊物質：Suspended Solids）として処理水に流出し
やすく、生物反応槽の濃度が急速に低下し、処理不能と
なる。また、エアレーション量が小さすぎると、酸化分
解が不良となり、処理水質が悪化しやすい課題がある。

【００１４】さらに、このような還元性硫黄化合物を含
む産業廃水が多量のＣａ²⁺を含有する場合がある。この
ような場合、炭酸イオンや（３）式で生成した硫酸イオ
ンにより、以下の反応が進行する。Ｃａ²⁺＋ＳＯ₄ ^2-→ＣａＳＯ₄↓ （４）Ｃａ²⁺＋ＣＯ₃ ^2-→ＣａＣＯ₃↓ （５）

【００１５】このように生成した硫酸カルシウム（石
膏）や炭酸カルシウムは、溶解度が小さいため、沈降し
やすく散気管の孔の閉塞が生じやすい。散気管が閉塞す
ると、エアーが不足し、生物反応槽のＯＲＰ管理が不安
定となり、この結果、処理水質が悪化してしまう。産業
廃水の還元性硫黄化合物濃度が高い場合、酸素供給能力
を増加させるため、微細気泡を生じさせる散気管を用い
る場合が多くなり、このような場合、さらに、散気管の
閉塞が生じやすい。一方で、硫黄酸化細菌を生物反応槽
で高濃度に維持するためには、硫酸カルシウム（石膏）
微粉や炭酸カルシウム微粉は効果がある一面がある。す
なわち、硫酸カルシウム（石膏）微粉や炭酸カルシウム
微粉の表面に硫黄酸化細菌が付着するため、沈降性が改
善される利点がある。

【００１６】本発明の目的は、硫黄酸化細菌を用いた、
還元性硫黄化合物を含む排水処理プロセスをより高効率
化（処理コストや設備費の低減、細菌の増殖容易化等）
し、水質を安定化することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、以下の
通りである。（１）還元性硫黄化合物を含有する排水を、都市下水な
どの有機性排水処理場から採取した活性汚泥から、硫化
物イオンなどの揮発性硫黄化合物を含まないチオ硫酸が
主体の排水によって増殖させた、ｐＨが中性の条件で硫
黄酸化機能を有する、シュードモナス属の細菌を用いる
ことを特徴とする、微生物による還元性硫黄化合物含有
排水の処理方法。

【００１８】（２）ｐＨが中性の条件で排水中の硫黄を
酸化する機能を有するシュードモナス属の細菌として水
素細菌であるシュードモナス・ファシリス変異株を用い
ることを特徴とする前記（１）記載の微生物による還元
性硫黄化合物含有排水の処理方法。

【００１９】（３）ｐＨが中性の条件で排水中の硫黄を
酸化する機能を有する細菌として、シュードモナス属の
細菌と混合して、チオバチラス属のチオバチラス・ノベ
ルス変異株を用いることを特徴とする、前記（１）また
は（２）記載の微生物による還元性硫黄化合物含有排水
の処理方法。

【００２０】（４）硫黄酸化細菌を含む生物反応槽の担
体として、高炉水砕スラグ微粉および／または硫酸カル
シウム微粉および／または炭酸カルシウム微粉を用いる
ことを特徴とする、前記（１）、（２）または（３）の
いずれかに記載の微生物による還元性硫黄化合物含有排
水の処理方法。

【００２１】

【作用】以下、本発明の作用を詳細に説明する。図１は
本発明のフローを示す図である。すなわち、本発明者ら
は、下水や産業廃水に含まれている有機物の処理を行っ
ている処理場の活性汚泥に、ｐＨが４．０〜８．０で、
還元性硫黄化合物を酸化するようなシュードモナス属の
硫黄酸化細菌が生息していることを見出し、この硫黄酸
化細菌の迅速・大量増殖技術とこの細菌を用いた還元性
硫黄化合物含有排水の高効率処理技術の開発に成功した
ものである。

【００２２】シュードモナス属は、極性鞭毛を持つ、グ
ラム陰性の好気性化学合成従属栄養細菌に属している。
シュードモナス属は基本的には、従属栄養性であり、二
つ以上の炭素原子からなる有機化合物を、エネルギー源
および生体合成のための炭素源として利用する。しか
し、中には、シュードモナス・ファシリスのように、水
素をエネルギー源および生体合成のための炭素源として
利用できるものもある（例えば、微生物学、倍風館、１
９３〜１９４）。

【００２３】まず、最初に、ｐＨが４．０〜８．０で、
還元性硫黄化合物を酸化するようなシュードモナス属の
硫黄酸化細菌を迅速に馴養・増殖する方法について説明
する。図２に示す活性汚泥処理装置の生物反応槽３に、
都市下水あるいは有機性産業廃水の処理を行っている活
性汚泥処理装置から採取した活性汚泥を入れる。続い
て、人工チオ硫酸廃液またはチオ硫酸を主体とする排水
を、活性汚泥処理装置の生物反応槽３の水理学的滞留時
間（ＨＲＴ）が８時間になるように供給する。ただし、
処理対象が硫化物を主体とする産業廃水の場合には、ｐ
Ｈを中性にすると、硫化水素ガスが発生しやすいため、
硫黄酸化細菌の馴養、増殖にこの排水をそのまま用いる
ことは好ましくなく、人工チオ硫酸廃液が望ましい。

【００２４】生物反応槽３のｐＨは、４．０〜８．０、
好ましくは、５．５〜７．５になるように、硫酸、塩酸
などの酸や水酸化ナトリウムや水酸化カルシウムなどの
アルカリ溶液によって制御する。図２では、ｐＨ制御装
置９を設け、ｐＨセンサー８によるｐＨの検知によっ
て、硫酸タンク１９やＮａＯＨタンク２０からそれぞれ
必要量をポンプ２１、２２駆動により生物反応槽３へ供
給し、ｐＨを管理・制御するようになっている。

【００２５】このように、生物反応槽３のｐＨを管理・
制御すると、ｐＨが４．０〜８．０の範囲で活性で、還
元性硫黄化合物を迅速に酸化できるシュードモナス属の
硫黄酸化細菌を中心に馴養・増殖することができる。

【００２６】排水のタンク１からの供給当初は、生物反
応槽３のＯＲＰが０mV以下（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）
であり、０mV以上に維持するのがかなり困難である。こ
のため、生物反応槽のＤＯを指標として、ＤＯを１〜３
mg／l に維持するように運転する。ＤＯセンサー１２お
よびＤＯ制御装置１３を用いてブロア１４の回転数を制
御して散気管４からエアレーションを行う。生物反応槽
３のＤＯが、１〜３mg／l 程度存在すれば、ＤＯの不足
により、微生物が阻害を受けることはない。また、生物
反応槽３のＤＯを３mg／l 以上に維持することは、エア
レーション量が過大となるため不経済となる。この馴養
の段階で、生物反応槽３のＯＲＰを急激に上昇させよう
とすると、エアレーション量が増大し、活性汚泥のフロ
ックを破壊する結果を招きやすい。このため、図２では
ＯＲＰ制御装置１１を設けているが、硫黄酸化細菌の馴
養段階では、ＤＯを指標としてエアレーションを行い、
ＯＲＰは監視に用いる方法が望ましい。さらに、活性汚
泥のフロックの破壊を防止するため、生物反応槽３に凝
集剤として塩化第２鉄水溶液を排水１ｍ³あたり、１０
ml〜５０ml添加することにより、フロックの凝集性を増
し、破壊を防ぐことが可能である。凝集剤として、ＰＡ
Ｃなどのアルミニウム化合物および／または高分子凝集
剤を用いることも可能である。

【００２７】排水の供給開始後、７〜１０日で、硫黄酸
化細菌が馴養され、生物反応槽３のＯＲＰが徐々に上昇
するので、目標のＯＲＰを以下の方法で設定する。すな
わち、還元性硫黄化合物を化学的に硫酸イオンまで酸化
する反応を仮定して、この反応における自由エネルギー
変化量を便覧、成書、文献などから求める。次に、この
自由エネルギー変化量から、２０℃における、この反応
の平衡状態のＯＲＰを求めることができる。この結果、
例えば、還元性硫黄化合物がチオ硫酸化合物の場合、Ｏ
ＲＰは、約＋１５０mV（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）とな
る。したがって、還元性硫黄化合物がチオ硫酸化合物が
主体の場合、曝気槽のＯＲＰを、＋１５０mV（Ａｇ／Ａ
ｇＣｌ電極基準）程度に制御することが望ましい。

【００２８】このようにして、都市下水あるいは有機性
産業廃水の処理を行っている活性汚泥処理装置から採取
した活性汚泥から馴養された、ｐＨが中性で活性のある
硫黄酸化細菌としては、シュードモナス属に属し、水素
利用独立栄養もできるシュードモナス・ファシリス変異
株（Pseudomonas facilis ）が主体となる。検出された
細菌は、細胞の幅が０．５〜０．８μｍ、細胞の長さが
０．８〜２．０μｍ、黄色色素を有せず、水素利用の
他、アセテート、アスパラテート、フルクトース、グル
コースなどの有機物を炭素源として利用することができ
る。これらの性質は、シュードモナス・ファシリスとほ
ぼ一致するため、硫黄を酸化する能力を有するシュード
モナス・ファシリス変異株と推定された。

【００２９】この細菌は、チオバチラス属の硫黄酸化細
菌と異なり、空気中のＣＯ₂ばかりでなく、先にも述べ
たように各種の有機物を炭素源として増殖することがで
きる。したがって、排水中に有機物が存在しても、有機
物阻害により硫黄化合物の酸化機能の低下が生じにくい
利点を有している。

【００３０】また、チオバチラス属の細菌よりも、増殖
速度が早いため、生物反応槽３での濃度維持が、極めて
容易である利点がある。したがって、生物反応槽３での
高濃度化が容易であり、処理時間を短縮できる利点を有
している。

【００３１】さらに、都市下水あるいは有機性産業廃水
の処理を行っている活性汚泥処理装置から採取した活性
汚泥から馴養された、ｐＨが中性で活性のある硫黄酸化
細菌として、シュードモナス属の細菌ばかりでなく、チ
オバチラス属の硫黄酸化細菌に属し、脱窒素機能の欠如
したチオバチラス・ノベルス変異株（Thiobacillus nov
ellus ）が検出された。この細菌は、チオバチラス・ノ
ベルスと性質がほぼ一致するものの、ＮＯ₃をＮＯ₂ま
でしか還元できない点が、チオバチラス・ノベルスと異
なっており、チオバチラス・ノベルス変異株と同定され
た。排水に有機物が含まれない場合には、このようなチ
オバチラス・ノベルス変異株も増殖可能であり、微生物
相が多様化することは処理の安定性向上にも利点があ
る。

【００３２】次に、ｐＨが４．０〜８．０の条件で、還
元性硫黄化合物を酸化するようなシュードモナス属およ
びチオバチラス属の硫黄酸化細菌を用い、排水を処理す
る方法について説明する。排水の供給後、生物反応槽３
のＯＲＰが、目標値に上昇し、この値の維持が可能な状
態になれば、生物反応槽３の水理学的滞留時間（ＨＲ
Ｔ）が、８時間→６時間→４時間→３時間→２時間→１
時間となるように、７〜１０日毎に排水の供給量を増加
させればよい。さらに、この場合の生物反応槽３の散気
装置および散気方法について説明する。硫黄酸化細菌
は、還元性硫黄化合物を酸素を用いて酸化し、その酸化
エネルギーを利用し、排水中の有機物および／または空
気中のＣＯ₂を固定化して細胞合成を行い増殖する。こ
のように、硫黄酸化細菌は、還元性硫黄化合物を酸化す
る際に、酸素を消費する。したがって、生物反応槽３へ
の曝気を効率的に行う必要がある。曝気を効率的に行う
ためには、酸素移動効率の高い微細気泡を生じることが
可能な気孔径が０．１mm〜０．５mm程度の散気管を用い
ることが望ましい。しかし、このような微細気泡型散気
管を用いると、還元性硫黄化合物を含む排水の場合、カ
ルシウム化合物による気孔の閉塞がきわめて生じやす
い。

【００３３】そこで、本発明者らは、処理水および／ま
たは水道水によって微細気泡型散気管の内部を定期的に
洗浄する水添加式散気管４を生物反応槽３下部に設置
し、閉塞がおこりにくく、また、曝気が効率的に行える
方法を考案した。すなわち、タイマー１６付き洗浄ポン
プ１８によって、処理水および／または水道水を微細気
泡型散気管内部に１時間に１５秒〜１分程度通水する方
法である。散気管への通水量は、排水の種類によって異
なるが、処理水量の１％以下である。また、水添加式散
気管４を用いたエアレーションは、生物反応槽３のＤＯ
および／またはＯＲＰを指標にして、ブロア１４の回転
数の手動および／または自動制御によって運転される。

【００３４】また、本発明者らは、すでに、カルシウム
が主成分である高炉水砕スラグ微粉が微生物の担体とし
て優れた性能を有していることを知見しているが、意図
的に生物反応槽３に、高炉水砕スラグ微粉や硫酸カルシ
ウム（石膏）や炭酸カルシウムの微粉を担体として、生
物反応槽３に添加してもよい。このように、担体として
高炉水砕スラグおよび／または硫酸カルシウム微粉およ
び／または炭酸カルシウム微粉を生物反応槽３に添加す
る場合、カルシウム化合物による散気管の閉塞が非常に
生じやすい。

【００３５】このような場合には、図３に示すように、
水添加を伴う気孔径が１〜５mm程度の粗気泡性散気管２
６と水中攪拌機２３を併用する方法を用いればよい。粗
気泡性散気管２６は、気孔径がかなり大きいため、閉塞
が生じにくいが、酸素移動効率が低下する欠点があるた
め、粗気泡性散気管２６上部に水中攪拌機２３を設置
し、水中攪拌機２３のインペラ２４の回転によって、粗
気泡性散気管２６から生じる粗気泡を微細気泡化する。
このような水中攪拌機２３を併用する方法を用いると、
カルシウム化合物による気孔の閉塞がさらに少なくなる
と同時に、酸素移動効率が高まるために、粗気泡性散気
管２６を単独で設置する場合よりも曝気量が小さくてす
む。また、微生物のフロックの破壊を防ぐことができ
る。水添加を伴う気孔径が１〜５mm程度の粗気泡性散気
管２６を用いたエアレーションは、生物反応槽３のＤＯ
および／またはＯＲＰを指標にして、ブロア１４の回転
数の手動および／または自動制御によって運転すること
ができる。

【００３６】なお、水中攪拌機２３のインペラ２４の回
転数を増加させすぎると、硫黄酸化細菌のフロックの破
壊が生じやすいので、水中攪拌機２３のインペラ２４の
回転数が手動および／またはＤＯおよび／またはＯＲＰ
で制御できるようにすることが望ましい。

【００３７】さらに、散気管の閉塞防止対策として、散
気管に処理水および／または水道水を単独で添加するの
ではなく、生物反応槽３のｐＨを４．０〜８．０の中性
に維持するための酸、および／またはアルカリを、処理
水および／または水道水と併用して添加し、散気管の閉
塞を防止することを特徴とする方法をとることが望まし
い。これは、例えば、閉塞の原因物質が酸、および／ま
たはアルカリに溶解しやすい場合、処理水および／また
は水道水の場合より、閉塞がさらに生じにくくなるため
である。酸、および／またはアルカリを単独で添加する
ことも考えられるが、生物反応槽３のｐＨ制御が主目的
であるため、生物反応槽３のｐＨによっては、添加ポン
プが作動しないことがあるので、単独での使用はかなり
困難と考えられる。

【００３８】次に、生物反応槽３の攪拌方法および装置
について説明する。生物反応槽３が大型化した場合、散
気管単独では、処理水と空気、酸、アルカリの混合度が
低下しやすく、生物反応槽３の隅角部で攪拌力が低下
し、ｐＨ、ＤＯ、またはＯＲＰの不均一が生じやすい。
このため、還元性硫黄化合物を処理する生物反応槽の攪
拌方法として、生物反応槽底部中央部に水中攪拌機を設
置するとともに、生物反応槽３の隅角部に微細気泡散気
管を設置して、生物反応槽を攪拌することが望ましい。

【００３９】本発明は、主として角型の生物反応槽に適
用されるものであり、生物反応槽が長方形で生物反応槽
内に複数の水中攪拌機を設置する場合にも適用が可能で
ある。以下、本発明の実施例を説明する。図２、図３が
実施した装置およびフローの概要である。

【００４０】

【実施例】本発明の方法を、化学工場から発生するチオ
硫酸化合物や硫化物などの還元性硫黄化合物、および、
有機物を高濃度に含有し、また、ｐＨが１２〜１４と高
アルカリ性で、ＣＯＤが４００〜８００mg／l 、また、
Ｃａ²⁺濃度が５００〜１０００mg／l と高い工場排水の
処理に適用した例について説明する。

【００４１】図２の活性汚泥処理装置の生物反応槽３お
よび汚泥沈降槽５に、都市下水の処理を行っている下水
処理場の活性汚泥混合液（活性汚泥濃度：１５００mg／
l ）を投入する。まず、硫黄酸化細菌を馴養するため、
生物反応槽３の滞留時間（ＨＲＴ）が８時間になるよう
に、チオ硫酸を主体とする人工排水を供給した。

【００４２】生物反応槽３下部中央には、気孔径が０．
５mmのセラミックス製の微細気泡型散気管２６を設置
し、洗浄ポンプおよびタイマーによって、１時間に３０
秒間、処理水で洗浄する方式とした。また、洗浄水量
は、総処理水量の１％に設定した。さらに、生物反応槽
３には、ｐＨセンサー８、ＯＲＰセンサー１０、ＤＯセ
ンサー１２を設置した。

【００４３】硫黄酸化細菌の馴養期は、生物反応槽３の
ｐＨを６〜７、生物反応槽３のＤＯを３mg／l と設定し
て、ＤＯによってブロア１４の回転数を制御しエアレー
ションを行った。１週間後、生物反応槽３のＯＲＰ（Ａ
ｇ／ＡｇＣｌ基準）が＋１００mV以上に上昇したことを
確認後、ＯＲＰ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）を＋１５０mVに
設定し、ＯＲＰ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）によって、ブロ
ア１４の回転数を制御し、エアレーションを行った。ま
た、生物反応槽３のｐＨは、ｐＨ制御装置９を用いて１
０％硫酸および１０％ＮａＯＨ水溶液によって、６〜７
に制御した。

【００４４】処理水にチオ硫酸が検出されなくなり、Ｃ
ＯＤが５０mg／l 以下に低下すると、次に、生物反応槽
３のＨＲＴを、７日毎に８時間→６時間→４時間→３時
間→２時間→１時間となるように短縮した。いずれの条
件においても、表１に示すような処理水のＣＯＤは１５
mg／l 以下に除去されており、硫黄酸化細菌の馴養が完
了したと判断された。馴養された細菌は、水素利用がで
き、しかも、硫黄酸化能力を有したシュードモナス・フ
ァシリス変異株として同定された。さらに、硫黄酸化細
菌の馴養が完了すると、生物反応槽３のＨＲＴが１〜２
時間の高負荷の条件で還元性硫黄化合物排水を供給し、
約１年間、連続処理を行った。

【００４５】工場排水の水質および処理水質を表１に示
す。この結果、連続処理の処理水は、チオ硫酸化合物、
硫化物などの還元性硫黄化合物が検出されず、ＣＯＤが
１５mg／l 以下と良好であり、また、ｐＨも６〜７であ
る。したがって、このまま、公共水域に放流することが
できる。排水には、有機物としてＴＯＣが５０〜１００
mg／l 含まれていたが、硫黄酸化機能への阻害は認めら
れ無かった。処理水中のＴＯＣも、１０〜５０mg／l ま
で低下しており、微生物濃度も増加していることが確認
された。

【００４６】散気管の閉塞状況は、ブロア１４の吐出し
口に設置した圧力計によって、判断される。すなわち、
散気管の閉塞時には、吐出し圧力が上昇し、安全弁が開
放して、生物反応槽３へのエアレーションが不可能とな
るが、水洗を実施した散気管の閉塞は１年間全く観測さ
れなかった。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【発明の効果】本発明により、還元性硫黄化合物および
有機物を含有する排水を、下水や産業廃水の活性汚泥か
ら馴養、増殖させたｐＨが中性で活性のあるシュードモ
ナス属の硫黄酸化細菌を用いて、効率的かつメンテナン
スも容易に処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理方法の考え方を示す説明図。

【図２】本発明を実施する処理フローの１例。

【図３】図２における生物反応槽中の曝気方法の１例。

【符号の説明】

１排水タンク２排水供給ポンプ３生物反応槽４水添加式散気管５沈降槽６レーキ７処理水８ｐＨセンサー９ｐＨ制御装置１０ＯＲＰセンサー１１ＯＲＰ制御装置１２ＤＯセンサー１３ＤＯ制御装置１４ルーツブロア１５汚泥返送ポンプ１６タイマー１７処理水タンク１８水添加用ポンプ１９硫酸タンク２０ＮａＯＨタンク２１硫酸ポンプ２２ＮａＯＨポンプ２３水中駆動機２４インペラ２５微細気泡混合液２６水添加式粗気泡生成型散気管２７ＯＲＰ制御装置２８ＤＯ制御装置

フロントページの続き (56)参考文献特開平６−71289（ＪＰ，Ａ) 特開平４−200798（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−8592（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−78859（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 3/34

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】還元性硫黄化合物を含有する排水を処理
する方法において、都市下水などの有機性排水処理場か
ら採取した活性汚泥から、硫化物イオンなどの揮発性硫
黄化合物を含まないチオ硫酸が主体の排水によって増殖
させた、ｐＨが中性の条件で硫黄酸化機能を有する、シ
ュードモナス属の細菌を用いることを特徴とする、微生
物による還元性硫黄化合物含有排水の処理方法。
【請求項２】ｐＨが中性の条件で排水中の硫黄を酸化
する機能を有するシュードモナス属の細菌として、水素
細菌であるシュードモナス・ファシリス変異株を用いる
ことを特徴とする請求項１記載の微生物による還元性硫
黄化合物含有排水の処理方法。
【請求項３】ｐＨが中性の条件で排水中の硫黄を酸化
する機能を有する細菌として、シュードモナス属の細菌
と混合して、チオバチラス属のチオバチラス・ノベルス
を用いることを特徴とする、請求項１または２記載の微
生物による還元性硫黄化合物含有排水の処理方法。
【請求項４】硫黄酸化細菌を含む生物反応槽の担体と
して、高炉水砕スラグ微粉および／または硫酸カルシウ
ム微粉および／または炭酸カルシウム微粉を用いること
を特徴とする、請求項１、２、３のいずれかに記載の微
生物による還元性硫黄化合物含有排水の処理方法。