JP6075194B2 - チオシアン分解菌の集積方法及びチオシアンの分解方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、自然海水からチオシアン分解菌を簡便に集積する方法を提供することを目的とする。
(1)自然海水と淡水との混合液に、チオシアン酸イオン、アンモニウムイオン、炭酸イオン、及びリン酸イオンを含有させた水溶液をチューブ内に通液して、前記自然海水中に存在するチオシアン分解菌を前記チューブの内壁に集積させることを特徴とする、チオシアン分解菌の集積方法。
(2)前記チューブがシリコーン樹脂製である、(1)に記載の方法。
(3)前記自然海水と前記淡水との混合割合が体積比で1:1〜3:1の範囲である、(1)又は(2)に記載の方法。
(4)チオシアン酸イオンがチオシアン酸ナトリウムに由来し、アンモニウムイオンが塩化アンモニウムに由来し、炭酸イオンが炭酸水素ナトリウムに由来し、リン酸イオンがリン酸水素二ナトリウムに由来する、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の方法。
(5)前記水溶液中のチオシアン酸イオン濃度が50mg/L以上300mg/L以下であり、アンモニウムイオン濃度が300mg/L以上1300mg/L以下であり、炭酸イオン濃度が600mg/L以上2600mg/L以下であり、リン酸イオン濃度が6mg/L以上40mg/L以下である、(1)〜(4)のいずれか1項に記載の方法。
(6)前記チューブ内を通液する環境が10℃以上40℃以下の温度範囲である、(1)〜(5)のいずれか1項に記載の方法。
(7)前記チューブの内径が1mm以上4mm以下である、(1)〜(6)のいずれか1項に記載の方法。
(8)前記チューブの長さが50cm以上200cm以下である、(1)〜(7)のいずれか1項に記載の方法。
(9)前記水溶液を20mL/時間以下の流量でチューブ内に通液する、(1)〜(8)のいずれか1項に記載の方法。
(10)(1)〜(9)のいずれか1項に記載の方法でチューブ内壁にチオシアン分解菌を集積したチューブ内に、チオシアンを含有する液を通液することを特徴とする、チオシアンの分解方法。
(11)(1)〜(9)のいずれか1項に記載の方法でチューブ内壁にチオシアン分解菌を集積することを含む、チオシアンを分解するためのチューブの製造方法。
なお、本明細書では、チオシアン酸、チオシアン酸イオン、及び各種のチオシアン酸塩(例えばチオシアン酸ナトリウム等)を総称して、単に「チオシアン」という場合がある。
本発明の第1の態様は、チオシアン分解菌の集積方法に関する。
本態様において、自然海水はチオシアン分解菌の供給源となる。自然海水であれば、いかなる海域の自然海水でも使用可能である。
淡水の種類は制限されず、任意の淡水を使用することができる。具体的には、河川湖沼水、地下水等の自然環境から得られる淡水の他、農業用水、工業用水、上水道から供給される淡水や、蒸留水、脱イオン水等の精製した水も淡水として使用可能である。
自然海水と淡水との体積比において、1:1よりも淡水の混合割合が高くなると、自然海水由来のチオシアン分解菌を集積させるためには海水由来の塩分濃度が不十分となり、効率良くチオシアン分解菌を集積することが困難になる可能性がある。
以上の理由から、自然海水と淡水とを1:1〜3:1の体積比の範囲で混合した混合液を用いることが好ましい。
本発明では、前記の自然海水と淡水との混合液に、チオシアン酸イオン、アンモニウムイオン、炭酸イオン、及びリン酸イオンを含有させた水溶液を用いる(以下適宜「集積用水溶液」という。)。
この場合、窒素ガスによるバブリング等の手段で、強制的に水から酸素を抜かない場合、水に溶けている酸素のため、担体には酸素呼吸をする好気性微生物が優占的に付着してしまう。担体に付着した好気性微生物が形成するバイオフィルムの内部は嫌気性環境になるため、嫌気性微生物であるチオシアン分解菌も棲息できるようになる。しかし、担体の表面は好気性微生物に覆われるため、嫌気性微生物であるチオシアン分解菌がチオシアンを含む水と効率的に接することが困難となる。また、嫌気性微生物であるチオシアン分解菌は、あくまで好気性微生物と担体とに挟まれた空間にしか棲息できず、本発明のようにチオシアン分解菌を容易に集積することは困難と考えられる。また、窒素ガスによるバブリングのように強制的に水から酸素を抜いて嫌気性環境にする場合には、嫌気性環境を保つためのエネルギーコスト、特別な設備、そして嫌気性環境を整えるための手間と時間がかかるため、効率的とは言い難い。
本発明において用いるチューブは、チューブの内壁に均一にチオシアン分解菌が集積できるように、断面が円形であることが好ましい。
チューブの内側を通過する集積用水溶液の流量が0.5mL/h未満の場合には、当該水溶液中のチオシアンが、チューブの内壁に集積したチオシアン分解菌によりチューブの入口近傍付近で分解されてしまい、チューブの出口付近ではチオシアンが不足して、チオシアン分解菌の集積効率が低下する可能性がある。一方、チューブの内側を通過する水溶液の流量が20mL/hを超える場合には、流量が多過ぎて、水溶液に含まれるチオシアンがチューブの内壁に集積するチオシアン分解菌により効率的に利用されない可能性や、チューブの内壁に付着して増殖するチオシアン分解菌が、当該水溶液によってチューブ内壁から剥離し、流失してしまう可能性がある。したがって、チューブの内側を通過する水溶液の流量は、0.5mL/h以上20mL/h以下とすることが好ましい。
温度が10℃未満の場合には、温度が低過ぎてチオシアン分解菌の増殖が抑制されるため、チューブの内壁に効率的にチオシアン分解菌を集積することができなくなる可能性がある。一方、温度が40℃を超える場合は、温度が高過ぎてチオシアン分解菌が死滅するため、チューブの内壁に効率的にチオシアン分解菌を集積することができなくなる可能性がある。したがって、チューブを設置した環境の温度は、10℃以上40℃以下であることが好ましい。
本発明で使用するチューブの材質は、微生物が付着可能な材質であれば限定されず、任意の材質が使用できる。中でも、入手の容易さ、変形のし易さ、ペリスタポンプを用いた送液の容易さ等の観点から、シリコーン樹脂を材質とするチューブが好ましい。
本発明の第2の態様は、チオシアンの分解方法に関する。
上記の第1の態様に係るチオシアン分解菌の集積方法によれば、チューブ内壁にチオシアン分解菌を集積させたチオシアン分解菌集積チューブが得られる。このチオシアン分解菌集積チューブの内側に、チオシアンを含む水溶液(以下適宜「処理対象液」という。)を通過させることにより、処理対象液に含まれるチオシアンを分解することが可能である。
脱イオン水と自然海水(千葉県富津市で採水:以下同様)とを体積比1:1.5で混合した混合液を調製した。この混合液1Lにつき、表1に示すように、チオシアン酸ナトリウム(チオシアン酸イオン源)、塩化アンモニウム(アンモニウムイオン源)、炭酸水素ナトリウム(炭酸イオン源)、及びリン酸水素二ナトリウム(リン酸イオン源)を溶解させて、チオシアン分解菌を集積させるための水溶液(集積用水溶液)を作製した。
以上の結果により、本発明の方法によって、チューブの内壁にチオシアン分解菌を集積できることが実証された。
脱イオン水と自然海水とを体積比1:0.5、1:1、1:3、及び1:5で混合した混合液をそれぞれ調製した。
これらの混合液それぞれ1Lにつき、表1に示すように、チオシアン酸ナトリウム、塩化アンモニウム、炭酸水素ナトリウムリン酸水素二ナトリウムを溶解させて、チオシアン分解菌を集積させるための水溶液(集積用水溶液)を作製した。
チューブに入る前の集積用水溶液のチオシアン濃度から、チューブを通過した排出液のチオシアン濃度を引いた差の値を、チューブに入る前の集積用水溶液のチオシアン濃度で割った値を、チオシアン分解率として求めた。その結果を図2に示す。
一方、脱イオン水と自然海水とを体積比1:0.5又は1:5で混合した混合液を用いた場合には、チューブを通過した排出液にチオシアンが残存していたため、チオシアン分解率はそれぞれ0.3及び0.7となった。
したがって、脱イオン水と自然海水とを体積比1:1から1:3の範囲で混合した混合液を用いることが好ましいことが分かった。
脱イオン水と自然海水とを体積比1:1.5で混合した混合液を調製した。この混合液それぞれ1Lにつき、表2に示すようにチオシアン酸ナトリウム、塩化アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、及びリン酸水素二ナトリウムを溶解させて、チオシアン酸ナトリウムの濃度が異なる集積用水溶液を作製した。
チューブに入る前の集積用水溶液のチオシアン濃度から、チューブを通過した排出液のチオシアン濃度を引いた差の値を、チューブに入る前の水溶液のチオシアン濃度で割った値を、チオシアン分解率として求めた。その結果を図3に示す。
一方、チオシアン酸ナトリウムの濃度が35mg/L(チオシアン酸イオン換算で25mg/L)又は630mg/L(チオシアン酸イオン換算で451mg/L)の場合には、チューブを通過して排出された液にチオシアンが残存していたため、チオシアン分解率はそれぞれ0.6及び0.4となった。
脱イオン水と自然海水とを体積比1:1.5で混合した混合液を調製した。この混合液それぞれ1Lにつき、表3に示すようにチオシアン酸ナトリウム、塩化アンモニウム、炭酸水素ナトリウム及びリン酸水素二ナトリウムを溶解させて、塩化アンモニウムの濃度が異なる集積用水溶液を作製した。
チューブに入る前の集積用水溶液のチオシアン濃度から、チューブを通過した排出液のチオシアン濃度を引いた差の値を、チューブに入る前の水溶液のチオシアン濃度で割った値を、チオシアン分解率として求めた。その結果を図4に示す。
一方、塩化アンモニウムの濃度が500mg/L(アンモニウムイオン換算で168mg/L)又は5000mg/L(アンモニウムイオン換算で1682mg/L)の場合には、チューブを通過した排出液にチオシアンが残存していたため、チオシアン分解率はそれぞれ0.7及び0.3となった。
脱イオン水と自然海水とを体積比1:1.5で混合した混合液を調製した。この混合液それぞれ1Lにつき、表4に示すようにチオシアン酸ナトリウム、塩化アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、及びリン酸水素二ナトリウムを溶解させて、炭酸水素ナトリウムの濃度が異なる集積用水溶液を作製した。
一方、炭酸水素ナトリウムの濃度が450mg/L(炭酸イオン換算で321mg/L)又は4800mg/L(炭酸イオン換算で3427mg/L)の場合には、チューブを通過した排出液にチオシアンが残存していたため、チオシアン分解率はそれぞれ0.6及び0.4となった。
脱イオン水と自然海水とを体積比1:1.5で混合した混合液を調製した。この混合液それぞれ1Lにつき、表5に示すようにチオシアン酸ナトリウム、塩化アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、及びリン酸水素二ナトリウムを溶解させて、リン酸水素二ナトリウムの濃度が異なる集積用水溶液を作製した。
チューブに入る前の集積用水溶液のチオシアン濃度から、チューブを通過した排出液のチオシアン濃度を引いた差の値を、チューブに入る前の水溶液のチオシアン濃度で割った値を、チオシアン分解率として求めた。その結果を図6に示す。
一方、リン酸水素二ナトリウムの濃度が5mg/L(リン酸イオン換算で3.3mg/L)及び120mg/L(リン酸イオン換算で80mg/L)の場合には、チューブを通過した排出液にチオシアンが残存していたため、チオシアン分解率はそれぞれ0.6及び0.7となった。
脱イオン水と自然海水とを体積比1:1.5で混合した混合液を調製した。この混合液1Lにつき、表1に示すようにチオシアン酸ナトリウム、塩化アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウムを溶解させて、チオシアン分解菌を集積するための集積用水溶液を作製した。
また、チューブの内径が2mmでチューブの長さが50cm、200cm、又は400cmの場合には、チオシアン分解率は何れも1であったが、長さが25cmの場合にはチオシアン分解率は0.5となり分解率が低下した。したがって、チューブの長さは50cm以上が好ましいことが分かった。
前記結果から、チューブの形状は内径が4mm以下で長さが50cm以上であることが好ましい。
脱イオン水と自然海水とを体積比1:1.5で混合した混合液を調製した。この混合液1Lにつき、表1に示すようにチオシアン酸ナトリウム、塩化アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、及びリン酸水素二ナトリウムを溶解させて、チオシアン分解菌を集積するための集積用水溶液を作製した。
チューブに入る前の集積用水溶液のチオシアン濃度から、チューブを通過した排出液のチオシアン濃度を引いた差の値を、チューブに入る前の水溶液のチオシアン濃度で割った値を、チオシアン分解率として求めた。その結果を図8に示す。
脱イオン水と自然海水とを体積比1:1.5で混合した混合液を調製した。この混合液1Lにつき、表1に示すようにチオシアン酸ナトリウム、塩化アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、及びリン酸水素二ナトリウムを溶解させて、チオシアン分解菌を集積するために用いる集積用水溶液を作製した。
チューブに入る前の集積用水溶液のチオシアン濃度から、チューブを通過した排出液のチオシアン濃度を引いた差の値を、チューブに入る前の水溶液のチオシアン濃度で割った値を、チオシアン分解率として求めた。その結果を図9に示す。
脱イオン水と自然海水とを体積比1:1.5で混合した混合液を調製した。この混合液それぞれ1Lにつき、表1に示すようにチオシアン酸ナトリウム、塩化アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、及びリン酸水素二ナトリウムを溶解させて、チオシアン分解菌を集積するために用いる集積用水溶液を作製した。
チューブに入る前の集積用水溶液のチオシアン濃度から、チューブを通過した排出液のチオシアン濃度を引いた差の値を、チューブに入る前の水溶液のチオシアン濃度で割った値を、チオシアン分解率として求めた。その結果を図10に示す。
温度20℃の室内でチューブ一本あたり流量10mL/hで、製鐵所安水をチューブの内側に通液した。並列に設置された10本のチューブを通過して排出された液を回収し、当該排出液のチオシアン濃度を測定した。その結果、チューブを通過した排出液のチオシアン濃度はゼロとなっており、チオシアン分解菌を集積したチューブを用いてチオシアンを含む安水のチオシアンを分解できることが分かった。
Claims (11)
- 自然海水と淡水との混合液に、チオシアン酸イオン、アンモニウムイオン、炭酸イオン、及びリン酸イオンを含有させた水溶液をチューブ内に通液して、前記自然海水中に存在するチオシアン分解菌を前記チューブの内壁に集積させることを特徴とする、チオシアン分解菌の集積方法。
- 前記チューブがシリコーン樹脂製である、請求項1に記載の方法。
- 前記自然海水と前記淡水との混合割合が体積比で1:1〜3:1の範囲である、請求項1又は2に記載の方法。
- チオシアン酸イオンがチオシアン酸ナトリウムに由来し、アンモニウムイオンが塩化アンモニウムに由来し、炭酸イオンが炭酸水素ナトリウムに由来し、リン酸イオンがリン酸水素二ナトリウムに由来する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記水溶液中のチオシアン酸イオン濃度が50mg/L以上300mg/L以下であり、アンモニウムイオン濃度が300mg/L以上1300mg/L以下であり、炭酸イオン濃度が600mg/L以上2600mg/L以下であり、リン酸イオン濃度が6mg/L以上40mg/L以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記チューブ内を通液する環境が10℃以上40℃以下の温度範囲である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記チューブの内径が1mm以上4mm以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記チューブの長さが50cm以上200cm以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記水溶液を20mL/時間以下の流量でチューブ内に通液する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法でチューブ内壁にチオシアン分解菌を集積したチューブ内に、チオシアンを含有する液を通液することを特徴とする、チオシアンの分解方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法でチューブ内壁にチオシアン分解菌を集積することを含む、チオシアンを分解するためのチューブの製造方法。
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